CH665151A5

CH665151A5 - Abwaelzfraesmaschine.

Info

Publication number: CH665151A5
Application number: CH93/84A
Authority: CH
Inventors: Stuart J Johnson; George E Fransson
Original assignee: Barber Colman Co
Priority date: 1982-05-06
Filing date: 1983-04-18
Publication date: 1988-04-29
Also published as: US4479745A; DE3344146T1; WO1983003989A1; IT1159581B; IT8353287V0; EP0108791A4; GB8333378D0; IT8367488A0; IT8367488A1; GB2130943A; EP0108791A1

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abwälzfräsmaschine des Typs, bei dem ein Fräser auf einer drehbaren Fräserspindel in zeitlich genauer Übereinstimmung mit einem Zahnradrohling auf einer drehbaren Werkstückspindel gedreht wird, um am Umfang des Zahnradrohlings Zähne zu bilden. Unter sehr speziellen Umständen kann die Achse der Fräserspindel senkrecht zur Achse der Werkstückspindel verlaufen. Meistens jedoch ist die Fräserspindel bezüglich der Werkstückspindel in einem vorbestimmten Anstellwinkel geneigt, der kein rechter Winkel ist. Der Anstellwinkel ist bestimmt als eine Funktion des Steigungswinkels des im speziellen Fall verwendeten Fräsers, und in Fällen, in denen ein Schneckenrad hergestellt wird, ist der Anstellwinkel auch eine Funktion des Steigungswinkels des Schneckenrades.

In praktisch jeder Abwälzfräsmaschine ist es nötig, den Zentrumsabstand zwischen den Achsen der Fräserspindel und der Werkstückspindel verstellen zu können, während der gleiche Anstellwinkel beibehalten bleibt. Ein Verstellen des Zentrumsabstandes ist beispielsweise nötig, um das Zuführen oder Abführen eines Werkstückrohlings zu der bzw. von der Werkstückspindel zu ermöglichen, um die Schnitt-Tiefe des Fräsers in das Werkstück festzulegen und/oder um den Fräser in die richtige Stellung bezüglich des Werkstückes zu bringen, nachdem der Fräser nachgeschärft und somit im Durchmesser reduziert worden ist.

Die meisten Abwälzfräsmaschinen, die gegenwärtig im kommerziellen Einsatz stehen, sind sogenannte Universal-Abwälzfräs-maschinen. Das bedeutet, dass die Abwälzfräsmaschine geeignet ist, mehrere verschiedene Fräser zum Einsatz zu bringen, und auch geeignet ist, umgerüstet zu werden, um die Herstellung vieler verschiedener Typen und Grössen von Zahnrädern zu ermöglichen. Während eine Universal-Abwälzfräsmaschine sehr vielseitig ist, bedingt anderseits diese Vielseitigkeit eine Konstruktion der Maschine, die kompliziert und teuer ist. Die meisten Universalmaschinen besitzen einstellbare Fräser- und Werkstückschlitten, eine einstellbare Fräserschwenkeinrichtung und andere einstellbare Bestandteile und haben auch einen komplizierten Antrieb mit mehreren Sätzen von Wechselrädern, um die Fräserspindel und die Werkstückspindel in verschiedensten zeitlichen Beziehungen antreiben zu können. Die Kompliziertheit und die Kosten einer Universalmaschine sind demjenigen Zahnradhersteller wenig wert, der nur einen einzigen Zahnradtyp oder einige wenige Typen von Zahnrädern herstellen will. Zudem bewirken die verschiedenen Einstellmöglichkeiten, die eine Universalmaschine hat, eine Verminderung der Steifigkeit und Genauigkeit der Antriebe der Spindeln, wodurch mehrere Nachteile entstehen.

Das allgemeine Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer neuen und verbesserten Abwälzfräsmaschine, die dazu bestimmt ist, nur einen einzelnen Typ von Zahnrädern oder ein sehr schmales Sortiment von Zahnrädern herzustellen, und die sich speziell dadurch auszeichnet, dass sie einfacher und billiger ist als bisher auf dem Markt erhältliche Abwälzfräsmaschinen, wobei sie gleichzeitig steifer, kompakter und weniger störungsanfällig ist als frühere Maschinen.

Ein weiteres Ziel besteht darin, eine vereinfachte Abwälzfräsmaschine zu schaffen, deren Antrieb für die Fräs- und Werkstückspindeln im wesentlichen nur aus vier Zahnrädern besteht, die so angeordnet sind, dass der Fräseranstellwinkel eingestellt werden kann und gleichzeitig der Zentrumsabstand zwischen den Spindeln in einer neuartigen Weise verstellt werden kann.

Ein Einzelziel besteht darin, eine Abwälzfräsmaschine zu schaffen, in welcher eine der Spindeln, vorzugsweise die Fräserspindel, schwenkbar gehaltert ist, damit der Zentrumsabstand zwischen den Spindeln verstellt werden kann. Während einer solchen Verstellung schwenkt die Fräserspindel um die Antriebswelle für die Werkstückspindel, wobei eines der Zahnräder des Satzes von vier Zahnrädern in neuartiger Weise um ein anderes der Zahnräder wandert und so einen Schwenkvorgang der Fräserspindel gestattet.

Die Erfindung besteht auch in der einmaligen Beziehung der anderen zwei Zahnräder des Satzes, die die Einstellung des Anstellwinkels gestattet, während gleichzeitig ein sehr steifer und genauer Antrieb der Fräser- und der Werkstückspindel beibehalten wird.

Diese und weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher ersichtlich.

Fig. 1 ist ein teilweiser Querschnitt quer durch eine Ausführungsform einer neuen und verbesserten Abwälzfräsmaschine, die die einmaligen Vorteile der vorliegenden Erfindung besitzt.

Fig. 2 ist eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, zeigt aber gewisse Teile der Maschine nach einer Bewegung.

Fig. 3 ist ein teilweiser Querschnitt im wesentlichen längs der Linie 3-3 in Fig. 1.

Fig. 4 ist ein vergrösserter Querschnitt im wesentlichen längs der Linie 4-4 in Fig. 3.

Fig. 5 ist eine schematische Ansicht der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Abwälzfräsmaschine.

Fig. 6 ist eine der Fig. 5 ähnliche Ansicht, zeigt aber eine zweite Ausführungsform der Abwälzfräsmaschine, die die Vorteile der Erfindung besitzt.

Fig. 7 ist eine der Fig. 5 ähnliche Ansicht, zeigt aber eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemässen Abwälzfräsmaschine.

Fig. 8 ist eine der Fig. 5 ähnliche Ansicht, zeigt aber eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemässen Abwälzfräsmaschine.

Fig. 9 ist ebenfalls eine der Fig. 5 ähnliche Ansicht, zeigt aber eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemässen Abwälzfräsmaschine.

Fig. 10 ist eine teilweise Seitenriss-Ansicht von in Fig. 9 gezeigten Teilen.

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Fig. 11 ist eine weitere, der Fig. 5 ähnliche Ansicht, zeigt aber eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Abwälzfräsmaschine.

Fig. 12 ist eine teilweise Seitenriss-Ansicht von in Fig. 11 gezeigten Teilen.

Wie in den Zeichnungen zu Darstellungszwecken gezeigt, liegt die

Erfindung in einer Abwälzfräsmaschine 20, die am Umfang eines zylindrischen Werkstückrohlings oder Zahnradrohlings 21 Zahnradzähne ausbildet. Die Maschine besitzt einen konventionellen Abwälzfräser 22, der koaxial an einer drehbaren Fräserspindel 23 befestigt ist, wobei die letztere quer zu einer drehbaren Werkstückspindel 24 verläuft, die den Zahnradrohling trägt. In diesem speziellen Fall ist die Werkstückspindel vertikal angeordnet.

Während eines typischen Zahnradfräsvorganges werden der Fräser 22 und der Zahnradrohling 21 in zeitlicher Beziehung miteinander um ihre entsprechenden Achsen 25 und 26 (Fig. 5) gedreht, und gleichzeitig werden der Fräser und der Rohling längs der Achse des Rohlings bezüglich einander vorgeschoben. Dabei wird hier der axiale Vorschub durch die körperliche Verschiebung des drehenden Zahnradrohlings nach oben längs seiner Achse 26 und am drehenden Fräser vorbei vollzogen, während der Fräser in einer vertikal feststehenden Stellung gehalten wird. Die zeitlich abgestimmte Drehung und der relative Vorschub des Fräsers und des Zahnradrohlings bewirkt, dass der Fräser am Umfang des Rohlings in bekannter Weise in Winkelabständen angeordnete Zahnradzähne erzeugt.

Mit der vorliegenden Maschine 20 ist, wie dies bei vielen Abwälzfräsmaschinen der Fall ist, der Fräser 22 dazu eingerichtet, periodisch längs seiner Achse 25 verschoben zu werden. Die tatsächliche Länge des Fräsers ist erheblich grösser, als es zur Bildung eines Zahnradzahnes auf dem Werkstückrohling 21 nötig wäre, und somit erfüllt nur ein relativ kurzer Abschnitt des Fräsers die eigentliche Schneidefunktion während eines bestimmten Zahradfräs-Vorganges. Wenn dieser Abschnitt abgenützt ist, wird der Fräser axial verschoben, um einen neuen Abschnitt des Fräsers in Schneide-Eingriff mit dem Werkstückrohling zu bringen.

In den meisten Fällen ist die Achse 25 des Fräsers 22 und der Fräserspindel 23 nicht senkrecht zur Achse 26 des Werkstückrohlings 21 und der Werkstückspindel 24 angeordnet, sondern ist zur letzteren Achse in einem vorbestimmten Anstellwinkel W (Fig. 5) geneigt, der nicht ein rechter Winkel ist. Gewöhnlich wird in Fachkreisen der Zahnradhersteller der Anstellwinkel üblicherweise als der Winkel X zwischen der Fräserachse 25 und der Horizontalen bezeichnet. Zur Vereinfachung wird hier jedoch der spitze Winkel W zwischen der Fräserachse 25 und der Werkstückachse 26 als Anstellwinkel bezeichnet, wobei der Winkel W zum Winkel X komplementär ist. Wenn ein bestimmtes Zahnrad gefräst wird, bleibt der Anstellwinkel während des Fräsvorganges gleich und wird als Funktion des Steigungswinkels des Fräsers 22 bestimmt. Wenn das herzustellende Zahnrad ein Schneckenrad ist, ist der Anstellwinkel W ebenfalls als eine Funktion des Steigungswinkels des Zahnrades bestimmt. Unter sehr speziellen Umständen kann die Fräserachse 25 senkrecht zur Werkstückachse 26 verlaufen, wobei in diesem Fall der Anstellwinkel W 90° beträgt. Während die vorliegende Maschine 20 so ausgelegt werden kann, dass sie mit einem Anstellwinkel von 90° arbeiten kann, muss beachtet werden, dass die Maschine in den meisten praktischen Anwendungen mit anderen Anstellwinkeln als 90° arbeitet, wie dies in den Zeichnungen dargestellt ist. -

Es ist nötig, den Zentrumsabstand Y zwischen den Achsen 25 und 26 einstellen zu können, um die Eingriffstiefe des Fräsers in das Werkstück festzulegen. Wenn sich der Fräser abnützt und anschliessend geschärft werden muss, ist es nötig, den Zentrumsabstand Y herabzusetzen, um den verminderten Durchmesser des Fräsers auszugleichen und somit dieselbe Schnitt-Tiefe zu gewährleisten. Es ist ebenfalls wünschbar, den Zentrumsabstand erhöhen zu können, um die Einführung des Werkstückes 21 oder die Entnahme des Werkstückes von der Werkstückspindel 24 zu erleichtern. Im vorliegenden Fall wird eine Veränderung des Zentrumsabstandes Y zwischen den

Achsen 25 und 26 durchgeführt, indem der Fräser gegen das Werk- , stück oder von diesem weg bewegt wird.

Die meisten, heute auf dem Markt befindlichen Abwälzfräsmaschinen sind «Universal»-Maschinen, indem diese Maschinen für die Herstellung verschiedener Typen und Grössen von Zahnrädern verstellt werden können. Zusätzlich zu den Einstell- und Antriebsmöglichkeiten, die für einen gewöhnlichen Abwälzfräsvorgang nötig sind, weist eine Universal-Abwälzfräsmaschine weitere Einstellmöglichkeiten auf und hat eine komplizierte Antriebseinrichtung mit mehreren Sätzen von Wechselrädern, die es ermöglichen, die Fräserund Werkstückspindeln mit verschiedenen Relativgeschwindigkeiten drehen zu lassen. Als Folge davon sind Universal-Maschinen gross, komplex und teuer und bieten in gewissen Fällen diese Vielseitigkeit nur unter Preisgabe der Steifigkeit und Präzision.

Die vorliegende Erfindung bringt eine neue und verbesserte Abwälzfräsmaschine 20, die im wesentlichen dazu bestimmt ist, nur einen Typ und eine Grösse von Zahnrädern herzustellen, und die speziell gekennzeichnet ist durch (a) die Einfachheit und Steifigkeit des Antriebes und (b) die neue Art, in der der Antrieb mit der Fräserspindel 23 und der Werkstückspindel 24 zusammenwirkt,

wodurch der Anstellwinkel W festgelegt wird und die Einstellung des Zentrumsabstandes Y ermöglicht wird. Wie in der Folge deutlicher wird, ist die erfindungsgemässe Abwälzfräsmaschine 20 einfacher, billiger und kompakter, genauer und störungsfreier als frühere Universalmaschinen und bietet so bedeutende Vorteile für Zahnradhersteller, deren grundsätzliches Ziel es ist, nur einen Typ eines Zahnrades oder einander sehr ähnliche Zahnräder in einem sehr schmalen Sortiment von Zahnrädern herzustellen.

Im einzelnen besitzt die Maschine 20 einen Hauptrahmen oder Basis 30, die ein aufrechtes Lagergehäuse 31 (Fig. 1) trägt. In dem Gehäuse ist mittels zweier in vertikalem Abstand gehaltener Lager 32 eine vertikal angeordnete Hülse 33 drehbar gehalten. Die letztere hält gleitend ein vertikales Rohr 34, dessen oberes Ende starr mit der Werkstückspindel 24 verbunden ist. Ein Keil 35, der an der Hülse 33 befestigt ist, erstreckt sich in eine vertikal langgestreckte Keilnut 36 im Rohr, um das Rohr und die Werkstückspindel zur gemeinsamen Drehung mit der Hülse zu verbinden und dem Rohr und der Werkstückspindel zu gestatten, sich bezüglich der Hülse nach oben und nach unten zu bewegen, um so den axialen Vorschub des Werkstückrohlings 21 zu ermöglichen. Zur Durchführung dieses Vorschubes sind zwei hin- und herbewegende, fluidbetätigte Antriebselemente 37 zwischen dem Rahmen 30 und einer Platte 38 angeordnet, die am unteren Ende des Rohres 34 über Lager 39 gehalten ist. Wenn die Stangen 40 der Antriebselemente ausgestreckt sind, befindet sich der Werkstückrohling 21 unterhalb des Umfanges des Fräsers 22, wie dies in ausgezogenen Linien in der Fig. 2 dargestellt ist. Wenn die Stangen zurückgezogen werden, wird der Werkstückrohling nach oben am Fräser vorbei geschoben, wobei die Zahnradzähne vollständig geformt sind, wenn der Werkstückrohling die Stellung erreicht, die in Fig. 2 mit unterbrochenen Linien dargestellt ist. Wenn sich das fertige Zahnrad in dieser Stellung befindet, kann es von der Werkstückspindel 24 abgenommen werden, und ein neuer Rohling kann auf die Spindel geladen werden (siehe Fig. 1).

Im oberen Ende des Rohres 34, unterhalb des Fräsers, ist eine Öffnung 42 (Fig. 2) ausgebildet, die in das Innere des Rohres führt, so dass die Späne, die während des Zahnradfräsvorganges anfallen, durch das Rohr und in einen Auffangbehälter 43 fallen können, der sich unterhalb des Rohres befindet.

Auf dem Rahmen 30 ist oberhalb der Werkstückspindel 24 ein hin- und herbewegendes, fluidbetätigtes Antriebselement 45 (Fig. 1) gehalten, das betätigbar ist, um eine Stange 46 vorzuschieben und zurückzuziehen, an deren unterem Ende sich eine Zentrierspitze 47 befindet. Wenn die Stange, wie in Fig. 1 dargestellt, zurückgezogen ist, wird die Zentrierspitze im Abstand über dem oberen Ende der Werkstückspindel 24 gehalten, damit der Werkstückrohling 21 auf die oder ab der Spindel geladen werden kann. Nachdem der Werkstückrohling zugeführt worden ist, wird die Stange 46 nach unten vorgeschoben, so dass die Zentrierspitze in das obere Ende der

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Werkstückspindel zu liegen kommt, damit die Spindel während des Zahnradfräsvorganges stabilisiert wird. Die Fräserspindel 23 ist in Lagern 48 (Fig. 3) drehbar gelagert, die in einem Rohr 49 befestigt sind, wobei das letztere axial verschiebbar in einem Kopf 50 gehalten ist. Um ein axiales Verschieben des Fräsers 22 zu bewirken, ist an der unteren Seite des Rohres 49 eine Zahnstange 51 (Fig. 3 und 4) ausgebildet, in die ein drehbares Ritzel 52 eingreift. Das Ritzel ist auf einem Ende einer Welle 53 (Fig. 4) gehalten, die im Kopf 50 drehbar gelagert ist. Eine Einweg-Kupplung 54 ist am anderen Ende der Welle 53 befestigt und bewirkt eine Drehung der Welle und des Ritzels, wenn ein Arm 55, der mit dem Eingang der Kupplung verbunden ist, durch ein hin- und herbewegendes, fluidbetätigtes Antriebselement 56 in einer Richtung verschwenkt wird. Wenn sich das Ritzel 52 dreht, wirkt es mit der Zahnstange 51 zusammen, um das Rohr 49, die Fräserspindel 23 und den Fräser 22 in axialer Richtung zu verschieben, mit dem Zweck, einen anderen Abschnitt des Fräsers in Schnittstellung zu dem Werkstückrohling 21 zubringen. Die Wirkung der Kupplung 54 kann wahlweise umgekehrt werden,

damit sich das Ritzel in entgegengesetzter Richtung drehen kann, so dass sich der Fräser axial in eine Ausgangslage zurückverschieben kann.

In Durchführung der Erfindung werden die Fräserspindel 23 und die Werkstückspindel 24 durch einen einfachen und billigen An-triebsmechanismus 60 (Fig. 5) in zeitlicher Beziehung gedreht, welcher die Einstellung des Anstellwinkels W ermöglicht, während es gleichzeitig möglich ist, den Zentrumsabstand Y in einmaliger Weise einzustellen. Im vorliegenden Fall weist die Antriebseinrich-tung einen Motor 61 (Fig. 5) auf, entweder elektrisch oder hydraulisch, der durch einen Riemen 62 mit einer Welle 63 verbunden ist, um die Werkstückspindel 24 zu drehen, wobei die Welle in Lagern 64 (Fig. 3) drehbar gelagert ist, die sich im Rahmen 30 befinden. Er-findungsgemäss ist die Achse 65 (Fig. 5) der Welle 63 bezüglich der Achse 26 der Werkstückspindel 24 in einem Winkel Z geneigt, der gleich dem Anstellwinkel W des Fräsers ist. Damit die geneigte Welle 63 die senkrechte Werkstückspindel 24 drehen kann, ist eine Schnecke 66 (Fig. 3 und 5) auf der Welle 63 befestigt, liegt mit dieser koaxial und greift in ein Schneckenrad 67 ein, das fest und koaxial mit der Hülse 33 verbunden ist. Die Schnecke und das Schneckenrad sind speziell gestaltet, damit es der geneigten Schnecke möglich ist, das Schneckenrad, die Hülse 33, das Rohr 34 und die Werkstückspindel 24 zu drehen, wenn die Welle 63 gedreht wird.

Um den Fräser 22 zu drehen, ist ein langgestrecktes Ritzel 70 (Fig. 5) auf der Welle 63 befestigt und greift in ein Zahnrad 71 auf einer Welle 72 ein. Die Welle 72 fluchtet und ist fest verbunden mit der Fräserspindel 23, und sie ist in Lagern 73 im Kopf 50 drehbar gelagert und verläuft gemäss der Erfindung parallel zur Welle 63. Somit ist die Achse 25 des Fräsers 22 bezüglich der Achse 26 des Werkstückrohlings 21 in dem Anstellwinkel W geneigt, der erforderlich ist, um das spezielle Zahnrad herzustellen, für dessen Herstellung die Maschine 20 konstruiert ist.

Da das Ritzel 70 langgestreckt ist, kann das Zahnrad 71 längs des Ritzels axial verschoben werden, wenn der Fräser 22, die Spindel 23, die Welle 72 und die anderen Elemente, die von dem Rohr 49 gehalten sind, durch das Ritzel 52 verschoben werden.

Im weiteren ist gemäss der Erfindung der Fräserkopf 50 dazu eingerichtet, wahlweise um die Achse der Antriebswelle 63 geschwenkt zu werden, um hiermit eine Änderung des Zentrumsabstandes Y zu ermöglichen. Zu diesem Zweck weist der Fräserkopf zwei langgestreckte Arme 75 (Fig. 4 und 5) auf, die auf Lagern 76 (Fig. 3) drehbar gelagert sind. Die Lager 76 liegen koaxial mit der Antriebswelle 63 und werden durch eine Hülse 77 abgestützt, die starr mit dem Rahmen 30 verbunden ist und die auch als Gehäuse für vier der Lager 64 dient. Zur Vereinfachung wurden die Lager 64 und die Lager 76 in der in Fig. 5 gezeigten schematischen Ansicht gemeinsam mit der Bezugsziffer 80 bezeichnet.

Um die Schwenkbewegung des Fräserkopfes 50 und des Fräsers 22 um die Achse 65 der Antriebswelle 63 zu bewirken, um damit den Zentrumsabstand Y zu verändern, ist ein hin- und herbewegendes,

fluidbetätigtes Antriebselement 81 (Fig. 1) mit dem Rahmen 30 verbunden und weist eine Stange 82 auf, die bei 83 schwenkbar mit dem Fräserkopf verbunden ist. Wenn die Stange 82 zurückgezogen wird, schwenken der Fräserkopf 50 und der Fräser 22 im Uhrzeigersinn um die Achse der Welle 63 aus der in Fig. 2 dargestellten Stellung in die in Fig. 1 dargestellte Stellung, um den Fräser vom Werkstückrohling 21 wegzuschwenken und dadurch den Zentrumsabstand Y zu vergrössern, damit zwischen dem Fräser und dem Werkstückrohling genügend Platz geschaffen wird, um den letzteren auf die Werkstückspindel 24 (siehe Fig. 1) zu laden oder von dieser zu entladen. Wichtig ist, dass das Zahnrad 71 um das Ritzel 70 wandert, wenn der Fräserkopf geschwenkt wird, und so einen solchen Schwenkvorgang gestattet, während weiterhin eine wirksame Antriebsverbindung zwischen den Wellen 63 und 72 vorhanden ist.

Wenn die Stange 82 des Antriebselementes 81 vorgestossen wird, wird der Fräserkopf 50 im Gegenuhrzeigersinn um die Achse 65 der Antriebswelle 63 aus der in Fig. 1 dargestellten Stellung in die Stellung gemäss Fig. 2 geschwenkt, um damit den Fräser 22 in schneidenden Eingriff mit dem Werkstückrohling 21 zu bringen. Ein einstellbarer Anschlag in der Form einer Schraube 85 (Fig. 2) ist in den Rahmen 30 eingeschraubt und durch eine Gegenmutter 86 festgehalten. Das innere Ende der Schraube 85 tritt mit dem Kopf 50 in Berührung und bestimmt die Arbeitsstellung des Fräsers 22. Indem die Schraube gegen aussen verstellt wird, kann der Zentrumsabstand Y, der vorhanden ist, wenn sich der Fräser in Arbeitsstellung befindet, vermindert werden, so dass ein Fräser, der nachgeschliffen wurde und dessen wirksamer Durchmesser vermindert wurde, wieder in die richtige Schnittstellung bezüglich des Werkstückrohlings 21 gebracht werden kann. Das Zahnrad 71 wandert dabei wieder um das Ritzel 70, wenn der Fräserkopf im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt wird, und hält die Antriebsverbindung von der Welle 63 zur Welle 72 in allen Stellungen des Kopfes aufrecht.

Aus Vorstehendem wird klar, dass die vorliegender Erfindung der Zahnradfrästechnik eine neue und verbesserte Abwälzfräsmaschine 20 bringt, die sehr einfach gebaut ist. Die Antriebseinrichtung 60 weist nur vier Getrieberäder 66, 67, 70 und 71 auf, wobei nur zwei Zahnsätze ineinandergreifen. Der Antrieb der Spindeln 23 und 24 ist sehr steif und starr, so dass sich die Spindeln in genau festgelegter zeitlicher Beziehung drehen. Der steife Antrieb gestattet die Verwendung von Hochleistungsfräsern und erlaubt eine hohe Schnittleistung. Der Antriebsmotor 61 ist bevorzugt in der Nähe der Achse 25 des Fräsers 22 angeordnet und könnte sogar direkt mit der Antriebswelle 72 verbunden sein. Dies würde es aber nötig machen, den Motor mit dem Fräserkopf 50 schwenkbar anzuordnen, und ferner wäre die Drehmomenterhöhung verloren, welche durch die Zahnräder 70 und 71 erzeugt wird und welche vorteilhaft ist, weil die Drehmoment-Anforderungen an die Fräserspindel 23 höher sind als diejenigen an die Werkstückspindel 24.

Die Maschine 20 ist nicht nur einfach und relativ billig, sondern auch vergleichsweise kompakt gebaut und benötigt weniger Bodenfläche als eine Universal-Abwälzfräsmaschine. Zudem besteht die Maschine aus weniger Bestandteilen und benötig weniger Unterhalt als eine Universalmaschine. Zwar ist eine einmal gebaute Maschine 20 auf die Herstellung von bestimmten Zahnrädern beschränkt, was aber für den Hersteller, der nicht viele verschiedene Zahnräder herstellen will, nicht von Bedeutung ist.

Eine weitere Ausführungsform einer Abwälzfräsmaschine 20a, die die Merkmale der Erfindung aufweist, ist in Fig. 6 schematisch dargestellt, in der diejenigen Bestandteile, die denjenigen der ersten Ausführungsform entsprechen, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind, welche aber als Zusatz ein «a» aufweisen. Die Maschine 20a ist im wesentlichen dieselbe wie die Maschine 20, ausser dass anstelle der Schnecke 66 und des Schneckenrades 67 ein Paar Kegelräder 66a und 67a verwendet werden. Die Achse 65a des Zahnrades 66a ist bezüglich der Achse 26a des Zahnrades 67a in einem spitzen Winkel Z geneigt, der gleich dem Anstellwinkel W ist, so dass der Anstellwinkel eingestellt werden kann, während die Wellen 63a und 72a parallel zueinander bleiben. Die Kegelräder 66a und 67a gestat5

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ten den Verzicht auf eine speziell herzustellende Schnecke 66 und ein Schneckenrad 67, ergeben aber eine leicht verminderte Steifigkeit gegenüber dem Antrieb mit Schnecke und Schneckenrad.

Eine dritte Maschine 20b ist schematisch in Fig. 7 dargestellt. Hier ist die Achse der Welle 72b bezüglich der Achse 26b der Werkstückspindel 24b im gewünschten Anstellwinkel W geneigt, aber die Welle 63b verläuft senkrecht zur Werkstückspindel. Eine konventionelle Schnecke 66b und ein Schneckenrad 67b verlaufen koaxial mit der Welle 63b bzw. mit der Werkstückspindel 24b, um die Drehbewegung von der Welle auf die Spindel zu übertragen. Damit der Fräserkopf 50b um die Achse 65b der Welle 63b schwenken kann, obwohl die Wellen 63b und 62b nicht parallel verlaufen, sind das Ritzel 70 und das Zahnrad 71 der Maschine 20 durch einen Satz Kegelräder 70b und 71b ersetzt, die koaxial mit den entsprechenden Wellen 63b bzw. 72b verlaufen, wobei der Kegelwinkel der Zahnräder im Zusammenhang mit dem Anstellwinkel W steht. Das Zahnrad 71b wandert um das Zahnrad 70b, wenn der Fräserkopf 50b geschwenkt wird, um den Zentrumsabstand Y zu verändern. Ein axiales Verschieben des Fräsers 22b ist dank einer Keilverbindung 85 zwischen der Antriebswelle 72b und der Fräserspindel 23b möglich. Die Keilverbindung vermindert die Steifigkeit des Antriebes des Fräsers 22b.

Eine weitere Maschine 20c ist schematisch in Fig. 8 dargestellt, in der die Antriebswelle 63c parallel zur Werkstückspindel 24c verläuft und durch einen Motor 61c angetrieben ist, der über ein Reduktionsgetriebe 86 wirkt. Gebräuchliche Stirnräder 66c und 67c oder andere Zahnräder mit parallelen Achsen verlaufen koaxial mit der Welle 63c bzw. mit der Werkstückspindel 24c, um die Drehbewegung von der Welle auf die Spindel zu übertragen.

Die Fräserantriebswelle 72c verläuft axial auf die Fräserspindel 23c ausgerichtet und ist bezüglich der Werkstückspindel 24c im gewünschten Anstellwinkel W geneigt. Ein Kegelrad 70c am oberen Ende der Welle 63c greift in ein Kegelrad 71c auf der Welle 72c ein, um die letztere Welle anzutreiben. Der Fräserkopf 50c ist in einem Lager 80c gelagert, damit er um die Achse der Antriebswelle 63 schwenken kann, so dass der Zentrumsabstand zwischen den Spindeln 23c und 24c verändert werden kann, wobei das Zahnrad 71c um das Zahnrad 70c wandert.

Die Maschine 20d, die in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anstellwinkel W wahlweise verändert werden kann, und zusätzlich sind alle vier Zahnräder 66d, 67d, 70d und 71d der Maschine 20d keine angeschrägten Zahnräder. Wie gezeigt, greift ein Ritzel 70d auf der Welle 63d in ein Zahnrad 71d auf der Welle 72d ein, während eine konventionelle Schnecke 66d auf der Welle 63d in ein konventionelles Schneckenrad 67d eingreift, das koaxial mit der Werkstückspindel 24d angeordnet ist. Der Fräserkopf 50d ist dazu eingerichtet, um Lager 80d zu schwenken, die koaxial mit der Welle 63d angeordnet sind, und während eines solchen Schwenkvorganges wandert das Zahnrad 71d um das Ritzel 70d.

Um den Anstellwinkel W der Maschine 20d einstellen und wahlweise verändern zu können, obwohl nicht angeschrägte Zahnräder 66d, 67d, 70d und 71d verwendet werden, ist zwischen der Welle 72d und einer Welle 91 ein Universalgelenk 90 (Fig. 9) mit konstanter 5 Geschwindigkeitsübertragung angeordnet, wobei die Welle 91 axial ausgerichtet mit der Fräserspindel 23d verbunden ist. Eine Keilverbindung 85d zwischen der Welle 91 und der Fräserspindel 23d gestattet eine axiale Verschiebung des Fräsers 22d.

Die Welle 91 und die Fräserspindel 23d sind drehbar auf einer 10 Fräserschwenkplatte 94 gehalten. Die letztere ist durch Bolzen 92 mit dem Fräserkopf 50d verbunden, die sich durch zwei gebogene Schlitze 93 im Kopf erstrecken. Eine Lockerung der Bolzen 92 gestattet die Schwenkung der Schwenkplatte 94 und des Fräsers 22d auf dem Kopf 50d, um den Anstellwinkel W einzustellen, wobei das 15 Universalgelenk 90 das Schwenken der Platte bezüglich der Welle 72d gestattet. Somit ermöglicht das Universalgelenk eine wahlweise Veränderung des Anstellwinkels, vermindert aber gleichzeitig die Steifigkeit des Antriebes des Fräsers 22d.

20 Die Maschine 20e, die schematisch in den Fig. 11 und 12 dargestellt ist, ist eine abgeänderte Ausführungsform der Maschine 20d. Bei der Maschine 20e trägt eine Schwenkplatte 94e einen Motor 61e, der durch einen Zahnriemen 62e mit der Antriebswelle 63e verbunden ist. Die Welle 63e ist ebenfalls auf der Platte 94e gehalten und ist 25 mit einer parallelen Welle 72e durch ein Ritzel 70e und ein Zahnrad 71e verbunden, die mit den entsprechenden Wellen 63e bzw. 72e koaxial verlaufen. Die Welle 72e und die Fräserspindel 23e sind auf einem Fräserkopf 50 gehalten, der Arme 75e aufweist, die in Lagern 80e montiert sind, damit sie um die Achse der Welle 63e schwenken 30 können. Wenn der Kopf 50e um die Welle 63e geschwenkt wird, um den Zentrumsabstand zu verändern, wandert das Zahnrad 7le um das Ritzel 70e.

Wie in Fig. 11 dargestellt, ist die Welle 63e über ein Universalgelenk 90e mit konstanter Geschwindigkeit mit einer Welle 91e ver-35 bunden. Die Welle 91e verläuft senkrecht zur Werkstückspindel 24e und trägt eine konventionelle Schnecke 66e (Fig. 12), die in ein konventionelles Schneckenrad 67e eingreift, wobei das letztere koaxial mit der Werkstückspindel 24e verläuft.

40 Die Schwenkplatte 94e ist am Rahmen 30e montiert und kann um einen waagrechten Zapfen 95 (Fig. 12) schwenken, der mit dem Universalgelenk 90e ausgerichtet ist. Die Schwenkplatte 94e wird normalerweise durch Bolzen 92e bezüglich des Rahmens 30e in einer festen Stellung gehalten, welche Bolzen sich durch gebogene Schlitze 45 93e in der Platte erstrecken. Durch Lösen der Bolzen kann die Platte um den Zapfen 95 schwenken, wobei der Fräserkopf 50 und der Fräser 22e gemeinsam mit der Platte schwenken, um so den Anstellwinkel verändern zu können. Das Universalgelenk 90e gestattet es der Schwenkplatte, bezüglich der Werkstückspindel 24e zu schwen-50 ken, vermindert aber die Steifigkeit des Antriebes zu dieser Spindel.

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6 Blätter Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Abwälzfräsmaschine, gekennzeichnet durch eine erste und _ eine zweite Antriebswelle (63, 72; 63a, 72a;... 63e, 72e), eine An-

triebseinrichtung (61 ;... 61e) zum Drehen der genannten ersten Welle (63 ;... 63e), ein erstes und ein zweites Getrieberad (70, 71 ;... 70e, 7 le) auf der ersten bzw. auf der zweiten Welle zum Ubertragen der Drehbewegung der ersten Welle (63;... 63e) auf die zweite Welle (72;... 12t), eine drehbare Werkstückspindel (24;... 24e), die dazu eingerichtet ist, einen Werkstückrohling (21 ;... 21e) zu halten, eine drehbare Fräserspindel (23;... 23e), die dazu eingerichtet ist, einen Fräser (22;... 22e) zu halten, und die in einem vorbestimmten Anstellwinkel (W) bezüglich der Werkstückspindel (24;... 24e) quer zu derselben verläuft, wobei eine der genannten Wellen (72;... 72e) zum Drehen einer der genannten Spindeln (23;... 23e) angeordnet ist, ein drittes Getrieberad (67;... 67e) auf der anderen der genannten Spindeln (24;... 24e), ein viertes Getrieberad (66;... 66e) auf der anderen der genannten Wellen (63;... 63e) und in Antriebsverbindung mit dem genannten dritten Getrieberad zum Drehen der genannten anderen Spindel (24;... 24e), und Halterungsmittel (50;... 50e) für die genannte eine Spindel (23;... 23e), derart, dass diese wahlweise gegen die genannte andere Spindel (24;... 24e) und von derselben weg schwenkbar ist, ohne dadurch den genannten Anstellwinkel (W) zu verändern, wobei die genannte eine Welle (72;... 72e) während des Schwenkvorganges um die Achse der genannten anderen Welle (63;... 63e) schwenkt und das erste oder das zweite Getrieberad (71 ; 7le) um das zweite bzw. das erste Getrieberad (70; ... 70e) wandert, um das Schwenken zu ermöglichen.
2. Abwälzfräsmaschine gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte eine Welle (72;... 72e) eine Fräser-Antriebswelle ist und zum Drehen der genannten Fräserspindel (23; ... 23e) angeordnet ist und dass das dritte Getrieberad (67;... 67e) mit der genannten Werkstückspindel (24;... 24e) verbunden ist, wodurch die genannte andere Welle (63;... 63e) eine Werkstück-Antriebswelle bildet.
3. Abwälzfräsmaschine gemäss Anspruch 2, in der der genannte Anstellwinkel (W) kein rechter Winkel ist, wodurch die genannte Fräserspindel (23;... 23e) bezüglich der genannten Werkstückspindel (24;... 24e) geneigt ist, wobei die genannte Fräser-Antriebswelle (72;... 72e) axial auf die genannte Fräserspindel (23;... 23e) ausgerichtet ist und bezüglich der genannten Werkstückspindel

(24; ... 24e) im gleichen Winkel geneigt ist wie der genannte Anstellwinkel (W).
4. Abwälzfräsmaschine gemäss Anspruch 3, in der die Achse eines der genannten Getrieberäder (67; 71b; 71c) bezüglich der Achse des damit zusammenwirkenden Getrieberades (66; 70b; 70c) in demselben Winkel wie der genannte Anstellwinkel (W) geneigt ist.
5. Abwälzfräsmaschine gemäss Anspruch 3, in der die Achse des genannten zweiten Getrieberades (71b; 71c) bezüglich der Achse des genannten ersten Getrieberades (70b; 70c) in demselben Winkel wie der genannte Anstellwinkel (W) geneigt ist.
6. Abwälzfräsmaschine gemäss Anspruch 5, in der das erste und das zweite Getrieberad (70b, 71b; 70c, 71c) Kegelräder sind.
7. Abwälzfräsmaschine gemäss Anspruch 6, in der die genannte Werkstück-Antriebswelle (63b) senkrecht zur genannten Werkstückspindel (24b) steht, wobei das genannte dritte Getrieberad (67b) ein Schneckenrad ist und das genannte vierte Getrieberad (66b) eine Schnecke ist.
8. Abwälzfräsmaschine gemäss Anspruch 7, in der die Achse des genannten Schneckenrades (67b) senkrecht zur Achse der genannten Schnecke (66b) steht.
9. Abwälzfräsmaschine gemäss einem der Ansprüche 3 bis 8, in der die genannte Fräser-Antriebs welle (72b; 72c) nicht parallel zur genannten Werkstück-Antriebswelle (63b; 63c) steht.
10. Abwälzfräsmaschine gemäss Anspruch 9, in der die genannte Werkstück-Antriebswelle (63c) parallel zur genannten Werkstückspindel (24c) angeordnet ist, wobei das dritte und das vierte Getrieberad (67c, 66c) Stirnzahnräder sind.
11. Abwälzfräsmaschine gemäss Anspruch 10, in der die Achsen des dritten und des vierten Getrieberades (67c, 66c) mit den Achsen der genannten Werkstückspindel (24c) bzw. der genannten Werkstück-Antriebswelle (63c) zusammenfallen.
12. Abwälzfräsmaschine gemäss Anspruch 3, in der die Achse des genannten vierten Getrieberades (66; 66a) bezüglich der Achse des genannten dritten Getrieberades (67; 67a) in demselben Winkel wie der genannte Anstellwinkel (W) geneigt ist.
13. Abwälzfräsmaschine gemäss Anspruch 12, in der das genannte dritte Getrieberad (67) ein Schneckenrad ist und in der das genannte vierte Getrieberad (66) eine Schnecke ist.
14. Abwälzfräsmaschine gemäss Anspruch 12, in der das dritte und das vierte Getrieberad (67a, 66a) Kegelräder sind.
15. Abwälzfräsmaschine gemäss einem der Ansprüche 3, 4, 12, 13 oder 14, in der die genannten Wellen (63,72; 63a, 72a; 63d, 72d; 63e, 72e) Abschnitte aufweisen, welche parallel zueinander verlaufen, wobei das erste und das zweite Getrieberad (70, 71 ; 70a, 71a; 70d, 71d; 70e, 71e) auf den parallelen Abschnitten der ersten bzw. der zweiten Welle befestigt sind.
16. Abwälzfräsmaschine gemäss Anspruch 2, in der der genannte Anstellwinkel (W) kein rechter Winkel ist, die genannten Wellen (63d, 72d; 63e, 72e) erste Abschnitte aufweisen, welche parallel zueinander verlaufen, das erste und das zweite Getrieberad (70d, 71d; 70e, 71e) auf den parallelen Abschnitten der ersten bzw. der zweiten Welle befestigt sind, die Achse des genannten ersten Getrieberades (70d; 70e) parallel zur Achse des genannten zweiten Getrieberades (71d; 71e) verläuft und die Achse des genannten dritten Getrieberades (67d; 67e) senkrecht zur Achse des vierten Getrieberades (66d; 66e) steht, wobei eine der genannten Wellen (72d; 63e) einen zweiten Abschnitt (91 ; 9le) aufweist, der bezüglich des ersten Abschnittes dieser Welle in einem Winkel geneigt ist, der in Beziehung zum genannten Anstellwinkel (W) steht, und ein Universalgelenk (90; 90e) für gleichbleibende Geschwindigkeit zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt der letztgenannten Welle (72d; 63e) angeordnet ist.
17. Abwälzfräsmaschine gemäss Anspruch 16, in der die Welle (63e), welche den genannten ersten und den genannten zweiten Abschnitt (63e, 91e) aufweist, die durch das Universalgelenk (90e) für gleichbleibende Geschwindigkeit miteinander verbunden sind, die genannte Werkstück-Antriebswelle ist.
18. Abwälzfräsmaschine gemäss Anspruch 16, in der die Welle (72d), welche den genannten ersten und den genannten zweiten Abschnitt (72d, 91) aufweist, die durch das Universalgelenk (90) für gleichbleibende Geschwindigkeit miteinander verbunden sind, die genannte Fräser-Antriebswelle ist.
19. Abwälzfräsmaschine gemäss Anspruch 3, in der die genannte Werkstück-Antriebswelle (63e) einen ersten Abschnitt aufweist, welcher parallel zur genannten Fräser-Antrieberad (70e, 71e) auf den parallelen Abschnitten der genannten Wellen (63e, 72e) befestigt sind, die Achse des genannten ersten Getrieberades (70e) parallel zur Achse des genannten zweiten Getrieberades (71e) verläuft, die Achse des genannten dritten Getrieberades (67e) senkrecht zur Achse des genannten vierten Getrieberades (66e) steht, die genannte Werkstück-Antriebswelle (63e) einen zweiten Abschnitt (91e) aufweist, der bezüglich des ersten Abschnittes dieser Welle in einem Winkel geneigt ist, der mit dem genannten Anstellwinkel (W) in Beziehung steht, und ein Universalgelenk (90e) für gleichbleibende Geschwindigkeit zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt der genannten Werkstück-Antriebswelle (63e) angeordnet ist.
20. Abwälzfräsmaschine gemäss Anspruch 2, in der der genannte Anstellwinkel (W) kein rechter Winkel ist, die genannten Wellen (63d, 72d) Abschnitte aufweisen, welche parallel zueinander verlaufen und senkrecht zur genannten Werkstückspindel (24d) stehen, wobei das erste und das zweite Getrieberad (70d, 71d) auf den parallelen Abschnitten der ersten bzw. der zweiten Welle (63d, 72d) befestigt sind, die Achse des genannten ersten Getrieberades (70d) parallel zur Achse des genannten zweiten Getrieberades (71d) verläuft, die Achse des genannten dritten Getrieberades (67d) senkrecht zur

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Achse des genannten vierten Getrieberades (66d) steht und ein Universalgelenk (90) für gleichbleibende Geschwindigkeit zwischen der genannten Fräserspindel (23d) und dem Abschnitt der Fräser-Antriebswelle (72d) liegt, der parallel zur Werkstück-Antriebswelle (63d) verläuft.
21. Abwälzfräsmaschine gemäss Anspruch 2, in der der genannte Anstellwinkel (W) kein rechter Winkel ist und in der die Werkstück-Antriebswelle (63;... 63e) die genannte erste Antriebswelle ist und die zum Drehen dieser Antriebswelle angeordnete Antriebseinrichtung (61;... 6le) während des Schwenkvorganges der Fräserspindel (23;... 23e) stationär bleibt.
22. Abwälzfräsmaschine gemäss Anspruch 21, in der die Fräser-Antriebswelle (72) parallel zur Werkstück-Antriebswelle (63) verläuft und mit der Fräserspindel (23) verbunden und mit dieser axial ausgerichtet ist, wodurch beide Antriebswellen (72,63) bezüglich der Werkstückspindel (24) in demselben Winkel wie der genannte Anstellwinkel (W) geneigt sind, wobei das dritte Getrieberad (67) ein Schneckenrad ist, dessen Achse mit der Achse der Werkstückspindel (24) zusammenfallt, und das vierte Getrieberad (66) eine Schnecke ist, deren Achse mit der Achse der Werkstück-Antriebswelle (63) zusammenfällt, wodurch die Achse der Schnecke (66) bezüglich der Achse des genannten Schneckenrades (67) in demselben Winkel wie der genannte Anstellwinkel (W) geneigt ist.
23. Abwälzfräsmaschine gemäss Anspruch 22, die zudem Mittel (33, 34, 37) aufweist, um die genannte Werkstückspindel (24) körperlich längs ihrer eigenen Achse zu verschieben, sowie Mittel (35, 36), die das genannte Schneckenrad (67) mit der Werkstückspindel (24) kuppeln, um die Werkstückspindel zu drehen und um eine axiale Verschiebung der Werkstückspindel zu gestatten, während das Schneckenrad (67) in axial derselben Stellung bleibt.
24. Abwälzfräsmaschine gemäss einem der Ansprüche 22 oder 23, die zudem Mittel (51, 52) aufweist, um die genannte Fräserspindel (23) körperlich längs ihrer eigenen Achse zu verschieben, wobei das genannte zweite Getrieberad (71) während der axialen Verschiebung der Fräserspindel axial längs des ersten Getrieberades (70) gleitet.