Einrichtung zum Entgraten eines Zahnrades
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Entgraten eines Zahnrades, das auf einer Säule frei drehbar aufgesetzt ist, mittels eines im Kopierfräsverfahren arbeitenden, unter Federdruck an die Zahnkanten angedrückten, einen Fräser und einen Kopierstift aufweisenden Werkzeuges, insbesondere für ein Schneckenrad.
Um die Geräuschbildung und Abnützung bei Zahnrädern möglichst niedrig zu halten, ist es notwendig, die bei der Bearbeitung an den Zahnkanten entstandenen Grate zu entfernen. Dies geschieht vorzugsweise maschinell.
Es sind verschiedene Einrichtungen zum Entgraten der Zahnkanten von Zahnrädern bekannt, welche nach dem Abwälzverfahren arbeiten, indem ein schneckenförmiger Fräser oder eine entsprechend profilierte Schleifscheibe auf die Stirnkanten eines frei drehbar angeordneten Zahnrades zur Einwirkung gebracht werden.
Die Drehung des Zahnrades wird dabei durch das Abwälzwerkzeug selbst herbeigeführt. Das Abwälzwerkzeug ist jeweils der Zahngrösse und -Form des zu entgratenden Zahnrades angepasst, Idamit die stirnseitigen Zahnkanten vom Zahnkopf bis und mit dem Zahnlückengrund bearbeitet werden. Während einer Umdrehung des Zahnrades werden alle Stirnkanten auf einer Seite entgratet. Zur Entgratung der anderen Seite wird das Zahnrad umgekehrt.
Bei einer ähnlichen Ausführung ist das Zahnrad nicht frei drehbar gelagert, sondern über ein Getriebe mit dem Abwälzwerkzeug drehverbunden.
Bei einem anderen bekannten Verfahren wird ein scheibenförmiges Spezialwerkzeug angewendet. Dieses besteht aus einem runden scheibenförmigen Grundkörper, auf dessen Umfangsfläche ein über den halben Urnfang herumgeführter Steg befestigt ist. Die Seitenflächen des Steges bilden mit dessen Umfangsfläche scharfe Kanten, die das Entgraten besorgen. Um das Eindringen in die Zahnlücken zu ermöglichen, nimmt die Höhe des Steges in der Drehrichtung allmählich zu, die Breite dagegen ab.
Der Längenabschnitt der Umfangsfläche des Steges, der annähernd der Breite des Zahnlückengrundes entspricht, besitzt eine feilenartige Riffelung der Oberfläche für die Bearbeitung der Stirnkanten des Zahnlückengrundes. Der um den halben Umfang herumgeführte Steg weist an dem in Drehrichtung liegenden Ende als Verlängerung ein schneckenförmiges Glied auf, das um die andere Hälfte des Umfanges des Grundkörpers angeordnet ist und eine Steigung von etwa einem Zahnlückenabstand aufweist. Dieses schnekkenförmige Glied besorgt die Drehung des Zahnrades um jeweils eine Zahnteilung.
Ferner ist eine nach dem Kopierfräsverfahren arbeitende Einrichtung bekannt, bei welcher parallel zur Zahnradachse ein, in einem schwenkbaren Träger gehaltener zylinderförmiger Kopierstift mit seinem kegelförmig gespitzten Ende die stirnseitigen Kanten des sich kontinuierlich drehenden Zahnrades abtastet. Mittels einer Zugfeder wird das den Kopierstift tragende Ende des schwenkbaren Trägers in Richtung des Zahnrades vorgespannt. Ein ebenfalls parallel zur Zahnradachse im schwenkbaren Träger gehaltener kegelförmig zugespitzter Fingerfräser entgratet vom Kopierstift geführt, die stirnseitigen Kanten auf einer Seite des Zahnrades. Zur gleichzeitigen Bearbeitung beider Stirnseiten des Zahnrades können zwei einander gegenüberliegende Fingerfräser eingesetzt werden.
Bei einer weiteren Einrichtung dieser Art hält eine dünne Schleifscheibe durch Gewichtsbelastung mit den Konturen der stirnseitigen Zahnkanten des sich kontinuierlich drehenden Zahnrades Kontakt. Der die Schleifscheibe tragende Motor ist dazu um eine aus der waagrechten neigbare Achse frei schwingend aufgehängt.
Alle erwähnten Einrichtungen zum Entgraten von Zahnrädern eignen sich nur für die Bearbeitung der stirnseitigen Zahnkanten. Das Entgraten aller Zahnkanten zwischen zwei benachbarten Zähnen von Schneckenrädern, in einem Arbeitsgang mittels einem umlaufenden Werkzeug ist bei keiner der bekannten Einrichtungen möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, alle zwi schell zwei benachbarten Zähnen liegenden Zahnkanten bei Schneckenrädern in einem Arbeitsgang mittels einem umlaufenden Werkzeug zu entgraten. Ferner sollen bei einem Schneckenrad-Typenwechsel nur wenige und einfache neue Einstellungen erforderlich sein ohne Austausch des Werkzeuges.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst dass der Kopierstift und der Fräser des Welkzeuges mit zur Säulen- bzw. Zahnradachse senkrechten Achsen auf einem um die Säulenachse schwenkbaren Schwenkarm befestigt sind, wobei das Werkzeug und das Zahnrad mittels einer Antriebseinrichtung in Rich- tung der Säulenachse relativ zueinander bewegbar sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in folgenden näher be scThrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Entgratungseinricl-1 tung.
Fig. 2 eine Seitenansicht eines Werkzeuges,
Fig. 3 eine Draufsicht auf das Werkzeug,
Fig. 4 eine Teileinrichtung in der Seitenansicht,
Fig. 5 einen Schnitt der Teileinrichtung nach Linie A-A der Fig. 4,
Fig. 6 einen Teil eines Schneckenrades mit auslaufenden Zahnlücken in radialer Ansicht,
Fig. 7 eine radiale Teilansicht eines Schneckenrades mit nicht auslaufenden Zahnlücken,
Fig. 8 einen Radialschnitt des Schneckenrades der Fig. 7 und
Fig. 9 das Schneckenrad der Fig. 7 in axialer Ansicht.
In der Fig. 1 ist mit 1 ein Sockel bezeichnet, auf dem eine Säule 2 befestigt ist, welche eine Achse 2.8 besitzt und an ihrem oberen Ende Abstufungen 2.1 bis 2.4 aufweist. Über die unterste Abstufung 2.1 ist frei drehbar ein zu entgratendes Schneckenrad 3 gelegt.
Im Innern des Sockels 1 ist ein Hubmotor 4 angeordnet, von welchem aus, über ein nicht gezeichnetes Getriebe ein Ritzel 4.1 auf eine mit einer Zahnstange 5.1 versehene in eine Längsbohrung 2.5 der Säule 2 hineinreichende Hubstange 5 wirkt. Am unteren Ende der Hubstange 5 ist eine Schaltzunge 5.2 befestigt, welche in den Hubendiagen vorgesehene Endschalter 6 und 7 zur Steuerung bzw. Reversierung des Hubmotors 4 betätigt. Die Lage der Endschalter 6 und 7 ist über einen nicht näher dargestellten Mechanismus von Stellrädern S und 9 aus getrennt voneinander in der vertikalen Richtung verstellbar. Im oberen Ende der Hubstange 5 ist quer zu ihr ein Stützbolzen i0 befestigt, welcher durch zwei sich gegenüberliegende vertikale Längsschlitze 2.6, 2.7 aus der Säule 2 herausragt.
Die clektrische Steuerung für die Huhumsehaltung ist ebenfalls im Sockel 1 untergebracht.
Ein Schwenkarm 11 ist über zwei Lager 11.1, 11.2 frei um die Säule 2 schwenkbar angeordnet. Durch einen im Lager 11.2 vorgesehenen Hohlring 11.21, welcher die aus der Säule 2 herausragenden Enden des Stützbol- zens 10 umschliesst, wird der Schwenkarm 11 in der ver lokalen Richtung abgestützt. Der Schwenkarm 11 weist in radialer Richtung zum Schneckenrad 3 etwa in Höhe der Abstufungen 2.1 bis 2.4 eine Führung 11.3 auf.
Auf dieser Führung 11.3 sitzt ein verschiebbarer Schlitten 12 und auf diesem ein in der gleichen Richtung verschiebbarer, zum Schneckenrad 3 hin vorgespannter Support 13. Der Support 13 trägt einen Fräsmotor 14 mit eingespanntem Fräser 15 derart, dass die Mittelachse 15.1 des Fräsers 15 rechtwinklig zur Mitte!achse des Schneckenrades 3 steht. Ferner ist am Schlitten 12 ein Kopierstift 23 (Fig. 3) und eine Teileinrichtung 16 befestigt. Support 13, Fräsmotor 14, Fräser 15 und Kopierstift 23 bilden ein im Kopierfräsverfahren arbeitendes Werkzeug.
Aus den Fig. 2 und 3 sind nähere Einzelheiten dieses Werkzeuges und seiner Befestigung auf dem Schwenkarm 11 ersichtlich. Im Schlitten 12 ist ein Hohlraum 12.1 vorgesehen. Die in Richtung des Schneckenrades 3 liegende Schlittenwand weist eine rechtwinklig zur Schneckenrad- bzw. Säulenachse 2.8 stehende Bohrung 12.2 auf. In der gegenüberliegenden Schlittenwand ist fluchtend mit der Bohrung 12.2 ein Gewindeloch 12.3 vorgesehen. In diesem Gewindeloch
12.3 sitzt eine Stellschraube 17, welche über eine Druckfeder 18 auf einen in der Bohrung 12.2 laufenden Druckbolzen 19 wirkt. Das aus dem Schlitten 12 herausragende Ende des Druckbolzens 19 ist fest mit dem Support 13 verbunden. Mittels eines Bügels 20 ist der Fräsmotor 14 auf dem Support 13 befestigt.
Der Support 13 weist beiseitig des Fräsmotors 14 je einen Längsschlitz 13.1, 13.2 in tangentialer Richtung zum Schneckenrad 3 auf. Über dem Längsschlitz 13.1 ist ein L-förmiger Halter 21, dessen waagrechter Schenkel ebenfalls einen Längsschlitz 21.1 aufweist, mittels einer durch die beiden Längsschlitze 13.1 und 21.1 geführten Klemmschraube 22 auf dem Support 13 festgeklemmt.
Der stehende Schenkel des Halters 21 hält in einer Querbohrung einen in Grösse und Form dem Fräser 15 entsprechenden Kopierstift 23 mittels einer Schraube 24 fest. Die Mittelachse 23.1 des Kopierstiftes 23 steht dabei rechtwinklig zur Säulenachse 2.8. Der Abstand zwischen dem Fräser 15 und dem Kopierstift 23 beträgt eine Zahnteilung des Schneckenrades 3. In radialer Richtung zum Schneckenrad steht der Kopierstift 23 etwas hinter dem Fräser 15 zurück. Ein am Schlitten 12 angeordnetes Handrad 25 ist mit einem in den Figuren nicht sichtbaren Ritzel drehverbunden, welches in eine unterhalb der Führung 11.3 vorgesehene Zahnstange 11.4 eingreift. Mit einer nicht dargestellten Klemmschraube lässt sich der Schlitten 12 an jedem beliebigen Ort auf der Führung 11.3 feststellen.
Die Fig. 4 und 5 zeigen die in der Fig. 1 mit 16 bezeichnete Teileinrichtung. Mit 15 ist wieder der Fräser und mit 15.1 seine Mittelachse bezeichnet.
Über der Führung 11.3 des Schwenkarmes 11 liegt ein am Schlitten 12 befestigter elektrischer Hubmagnet 27.
Ein Winkelarm 28 ist mittels einer Schraube 29, deren Achse 29.1 gleichzeitig einen Drehpunkt für den Winkelarm 28 bildet, frei drehbar am Schlitten 12 befestigt.
In ein Gewindeloch 28.1 im waagrechten zur Führung 11.3 parallelen Teil der Winkelarmes 28 ist eine Ge windebüchse 30 eingeschraubt. Der Anker des Hubmagnetes 27 ist mittels einer Stange 31 über ein Gelenk 32 mit der Gewindebüchse 30 verbunden. Eine einseitige Verlängerung der Gewindebüchse 30 ist als Handrad 30.1 ausgebildet. Am freien Ende des rechtwinklig abgebogenen Winkelarmes 28 ist eine Schiene 33 mit rechteckigem Querschnitt senkrecht in ihrer Mitte befestigt. An den beiden Enden der Schiene 33 ist je ein in der Höhe verschieb- und feststellbares Klemmstück 34 vorgesehen. In jedem Klemmstück 34 ist ein Federblatt 35 an einem Ende in waagrechter Lage verschiebbar festgeklemmt. Am freien Ende des Federblattes 35 ist ein der Zahnlückenform angepasstes Formstück 36 befestigt.
Die Formstücke 36 liegen zusammen mit dem Fräser 15 auf einer senkrechten Achse. Zwischen dem Hubmagnet 27 und dem Winkelarm 28 ist eine Zugfeder 37 gespannt.
In der Fig. 6 sind zwei auslaufende Zahnlücken des Schneckenrades 3 mit 3.1, 3.2 bezeichnet. Die Zahnlücke 3.1 ist noch nicht entgratet, während bei der Zahnlücke 3.2 die Konturen der entgrateten Kanten sichtbar sind.
Die Fig. 7, 8, 9 zeigen ein Schneckenrad 38 mit nicht auslaufenden Zahnlücken 38.1, 38.2. Die Zahnlücke 38.1 ist noch nicht, die Zahnlücke 38.2 bereits schon entgratet. Mit 39 ist ein kugelförmiger Fräser und mit 40 ein entsprechender Kopierstift bezeichnet. Der Kopierstift weist an seiner Spitze einen kleinen Zapfen 40.1 auf.
Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt:
Das zu entgratende Schneckenrad 3 wird über die entsprechende Abstufung z. B. 2.1 der Säule 2 geschoben und der Fräser 15 über den Schlitten 12 nach dem tiefsten Punkt einer Zahnlücke in radialer Richtung gesehen, eingestellt. Der Kopierstift 23 wird in die benachbafte Zahnlücke gerichtet, und zwar so, dass er nicht ganz so tief wie der Fräser 15 in diese eintaucht, denn der Kopierstift 23 tastet, mit Ausnahme der letzten Zahnlücke, immer die noch nicht entgrateten Zahnlücken ab.
Über die beiden Stellräder 8, 9 werden die Endschalter 6, 7 so eingestellt, dass die Schaltzunge 5.2 den Endschaiter 6 xbetätligt, sobald der Fräser 15 noch oben aus der Zahnlücke ausgelaufen ist und den Endschalter 7, sobald der Fräser 15 nach unten aus der Zahnlücke ausgelaufen ist. Die Klemmstücke 34 werden mitsamt den Federblättern 35 so auf der Schiene 33 befestigt, dass das obere Formstück 36 von oben in die Zahnlücke gleitet, kurz bevor der Fräser 15 nach unten aus ihr herausläuft, und das untere Formstück 36 von unten in die Zahnlücke gleitet, bevor der Fräser 15 nach oben aus der Zahnlücke herausläuft.
Mittels der Gewindebüchse 30 wird der Ankerhub des Hubmagnetes 27 so gewählt, dass die Länge der über den Winkelarm 28, die Schiene 30 und die Federblätter 35 auf die Formstücke 36 übertragenen Schwenkbewegung der Zahnteilung des Schneckenrades 3 entspricht.
Nach diesen Einstellungen wird zuerst der Fräsmotor 14 und anschliessend der Hubmotor 4 eingeschaltet. Ausgehend von der Stellung des Fräsers 15 in der Fig. 1 wird der Schwenkarm 11 jetzt gesenkt. Das untere Formstück 36 gleitet nach unten aus der Zahnlücke aus. Von oben laufen kurz vorher der Fräser 15 und der Kopierstift 23 in benachbarte Zahnlücken ein.
Der Kopierstift 23 lenkt nun, indem er an den Kanten seiner Zahnlücke anliegt, radial entgegen dem Feder- druck der Druckfeder 18 den Support 13 und tangential je nach Grösse und Gewicht des Schneckenrades 3 entweder den Schwenkarm 11 oder das Schneckenrad 3.
Kurz bevor Fräser 15 und Kopierstift 23 aus ihren Zahnlücken nach unten auslaufen, kommt von oben das Formstück 36 in die soeben entgratete Zahnlücke.
Während der Umschaltung der Hubrichtung durch die Schaltzunge 5.2 über den Endschalter 7 wird die Spule des Hubmagneten 27 kurzseitig unter Spannung gesetzt, wodurch der Winkelarm 28 eine Schwenkbewegung ausführt und über das Federblatt 35 und das Formstück 36 die Weiterschaltung um eine Zahnteilung bewirkt. Der Schwenkarm 11 bzw. das Schneckenrad 3 wird um eine Zahnteilung weitergedreht, und zwar in der Richtung, dass der Kopierstift 23, mit Ausnahme der letzten, immer die noch nicht entgrateten Zahnlücken abtastet. Hierauf wird der Schwenkarm 11 wieder angehoben, der Fräser 15 und der Kopierstift 23 kommen von unten in die neuen Zahnlücken. Kurz darauf gleitet das Formstück 36 aus seiner Zahnlücke, worauf der Winkelarm 28 durch die Zugfeder 37 wieder in seine Ruhestellung gebracht wird. Diese Vorgänge wiederholen sich, bis alle Zahnlücken des Schneckenrades 3 entgratet sind.
Die Stromzuführung für den Fräsmotor 14 und den Hubmagnet 27 wird vom Sokel 1 aus über einen um die Säule 2 gelegten hier nicht gezeichneten Schleifring geleitet, damit der Schwenkarm 11 uneingeschränkt um die Säule 2 drehbar ist.
Bei Schneckenrädern 38 mit nicht auslaufenden Zahnlücken wird der Hub des Schwenkarmes 11 so eingestellt, dass sich der Fräser 39 und der Kopierstift 40 nicht über die Ränder der Zahnlücken hinausbewegen. Der Kopierstift 40 ist in radialer Richtung wieder etwas weiter als der Fräser 39 vom Schneckenrad 38 entfernt, da er auch hier die noch nicht entgrateten Zahnkanten abtastet. Damit der Kugelkopffräser 39 in den Hubendstellungen nicht in den Schneckenradrand fräst, ist der Kopierbolzen 40 vorne mit einem Zapfen 40.1 versehen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass sämtliche Kanten der Zahnlücken eines Schneckenrades 3, 38 in einem Arbeitsablauf entgratet werden können. Ferner können mit dieser Einrichtung auch die Zahnkopfkanen geradoder schrägverzahnter Zahnräder entgratet werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass für verschiedene Grössen von Schnecken- oder Zahnrädern nur wenige neue und einfache Einstellungen nötig sind, wobei das gleiche Werkzeug verwendet wird.
Es liegt im Bereich der Erfindung, die Einrichtung mit einem KonlirollschaDter auszustatten, welcher den Hubmotor 4 abschaltet, wenn die Weiterschaltung durch irgendwelche Umstände nicht um eine ganze Zahnteilung ausgeführt wurde. Damit wird verhindert, dass der Fräser 15, 39 in einen Zahn fräsen kann. Die Einrichtung lässt sich mit einem Impulszählwerk ausstatten, dem die jeweilige Zähnezahl des zu bearbeitenden Schneckenrades 3, 38 eingegeben wird. Nach einer Umdrehung des Schneckenrades 3, 38 bzw. des Schwenkarmes 11 wird die ganze Einrichtung auto matisch ausgeschaltet. Ferner ist es möglich, die Druckfeder 18 mit einer hydraulischen Zylinderkolben-Einheit zu kombinieren oder ganz durch eine hydraulische oder pneumatische Druckeinrichtung zu ersetzen.
Es ist auch denkbar, anstatt des Fräsers 15, 39 ein Schleifwerkzeug einzusetzen. Anstelle des elektrischen Zahnstangen-Antriebes für die Hubbewegung kann ohne weiteres ein hydraulischer oder pneumatischer Antrieb treten.