Titel: Maschinen für die Herstellung von Zahnrädern.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1890, Band 276 (S. 545–553)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj276/ar276099

Maschinen für die Herstellung von Zahnrädern.

Mit Abbildungen.

Aus dem vollen Zahnkranzringe werden die einzelnen Zahnkörper in der Weise ausgearbeitet, daſs die Lücke zwischen zwei benachbarten Zahnflanken entweder ausgefräst oder ausgehobelt wird.

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Im ersten Falle bedient man sich der Formfräsen, das sind kreisende Werkzeuge, Fräsescheiben, deren Formquerschnitt genau dem vorgeschriebenen Querschnitte der herzustellenden Zahnlücke oder einer Flanke derselben entspricht.

Im zweiten Falle benutzt man Formschienen, d. i. Leitlinien, nach welchen die Schneidkante des geradlinig bewegten Hobelwerkzeuges verstellt bezieh. nach jedem Schnitte sich genau nach der Flankenform des Zahnes einrichtet.

Der Arbeitsvorgang kann demnach wie folgt beschrieben werden: Ein der Zahnlücke entsprechender Formquerschnitt bewegt sich als Erzeugendes längs einer Leitlinie, welche der mittleren Zahnkante entspricht, oder eine der Zahnkante entsprechende Erzeugende umhüllt eine Leitlinie, welche die äuſsere Umgrenzung des Zahnlückenquerschnittes ist.

Je nachdem nun die Zahnkante des Zahnes geradlinig und parallel zur Radachse steht oder diese schneidet, oder die Zahnkante schraubenförmig gewunden ist, entstehen jene Radformen, welche als Stirn- und Winkelräder oder Schrägzahn- und Schraubenräder bekannt sind, wobei die Radbreite wohl das äuſsere Ansehen, nicht aber die Grundform der Räder beeinfluſst.

Nur bei verhältniſsmäſsig geringer Radbreite kann bei Schrägzahnrädern die Zahnkante angenähert als eine Gerade angenommen werden, obwohl dieselbe eigentlich stets nach einem steilen Schraubengange geformt sein müſste.

Bei Stirnrädern mit zur Radachse parallelen oder schräg stehenden Zahnkanten (auch bei Schnecken) bleibt der Formquerschnitt der Zahnlücke sich stets gleich, während derselbe bei Winkelrädern nach dem Schnittpunkte (Kegelspitze) der Achsen zu sich stetig verjüngt.

Es wird daher bei Herstellung von Stirnrädern das Fräse Werkzeug, welches den vollen Lückenquerschnitt auf einmal erzeugt, vortheilhaft sein, hingegen bei Bearbeitung von Winkelrädern das nach Formschienen geführte Hobel Werkzeug in jeder Beziehung genauer wirken, wobei ganz wohl beide Zahnflanken auf einmal in Angriff genommen und fertiggestellt werden können.

Beim Ausfräsen von Winkelradzähnen kann hingegen nur je eine Seitenflanke eines Zahnes auf einmal und diese auch nur in annähernd genauer Weise bearbeitet werden, je nachdem die Zahnflanke einfach oder doppelt gekrümmt ist und man für die Herstellung der Kopf- und Fuſsflankentheile des Zahnes besondere Fräsewerkzeuge in Anwendung bringt.

Von jeder vollkommenen Räderfräsemaschine wird verlangt, daſs man innerhalb gewisser Gröſsenverhältnisse mit derselben im Stande sei, gerade, sowie schräg gezähnte Stirn- und Winkelräder zu bearbeiten, während die Herstellung eigentlicher Schneckenräder gewöhnlich besonderen Maschinen zugewiesen wird.

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Die Drehungsachse des Fräsewerkzeuges und die Achse des zu fräsenden Rades müssen vermöge der festen Lager- und Schlittentheile der Maschine derart gegen einander verstellt und bewegt werden können, damit den vorgestellten Bedingungen vollständig entsprochen werden kann, wobei es gleichgültig ist, welchen Haupttheilen die Verstellbarkeit zugewiesen wird.

Wilkinson und Lister's Räderfräsemaschine (Fig. 1).

Fig. 1., Bd. 276, S. 547

Diese mit allen Einrichtungen gröſserer Maschinen ausgestattete Räderfräse ist nur für die Bearbeitung von Zahnrädern bis 610mm Durchmesser, 100mm Breite und 25mm Theilung bestimmt. Nach Engineering vom 19. April 1889, * S. 367, ist auf der geraden Wange (Fig. 1) der Lagertheil für das Triebwerk vermöge einer Zwischenplatte quer, hingegen der Schlitten mit dem Aufspannbolzen für das Rad längs der Wange verstellbar, wodurch nicht nur auf die Radgröſse, sondern auch auf die Lage der Fräserebene zur Radachse Rücksicht genommen ist. Der innere Lagerkopf des Triebwerks ist ferner zu einer kreisförmigen Scheibe erweitert, an welcher ein kurzer Kopfschlitten drehbar paſst und an welchem der Lagerschlitten für die Fräsespindel mittels einer Bewegungsspindel selbsthätig bewegt werden kann, während ein über Leitrollen geführter Riemen die Fräsespindel vermöge eines Schneckentriebwerkes und einer Seitenwelle bethätigt. Von dieser Seitenwelle aus wird durch ein zweifaches Schnecken trieb werk die im Kopfschlitten |548| liegende Bewegungsspindel für den Fräserlagerschlitten selbsthätig gedreht, während für die Einstellung des Fräserschlittens mit der Handkurbel eine Zwischenkuppelung vorgesehen ist.

Um die Fräsewerkzeuge bequem auswechseln zu können, ist das Vorderlager der Spindel zum Abheben bezieh. zum Ausschieben gemacht, indem ein Einsatz in die Spannuth die Genauigkeit der Achsenlage sicherstellt.

Mit diesem Haupttheile der Maschine wird die erforderliche Einstellung des Kopfschlittens zur Achsenebene des Werkstückrades in der Weise ermöglicht, daſs damit eine Bewegung der Fräsescheibe in der vorerwähnten Achsenebene parallel oder schräg hierzu durchgeführt werden kann.

Der zweite Haupttheil der Maschine besteht aus einem Schlitten und einer Oberplatte, welcher vermöge zweier seitlichen Schlitzbögen Winkelstellung gegen die Wagerechte ertheilt werden kann. Am unteren Theile dieser Platte ist das Theilrad angebracht, deren Schnecke genau in die Schwingungsachse derselben eingelegt ist, während die Anstellkurbel an einem verschiebbaren Arme aus dem Grunde angebracht ist, um die Einschaltung der Versatzräder bequemer zu machen.

Brainard's Räderfräsemaschine.

Von der Brainard Milling Machine Co. in Boston, Mass., Amerika, wird nach Engineering vom 5. Juli 1889, * S. 23, eine Räderfräsemaschine gebaut, welche dem äuſseren Ansehen nach den Fräsemaschinen für allgemeine Arbeit derselben Fabrik (vgl. Brainard, 1889 274 * 489) entspricht.

In den oberen Lagern des Standfuſses ist die Theilradspindel eingelegt, an welcher der Aufspanndorn ansetzt, dessen Lage noch durch einen Gegenspitzenarm gesichert wird, ein Vortheil, welcher durch die hervorgerufene Raumbeschränkung aufgewogen wird, bei dieser Ausführung aber nicht zu umgehen ist. Durch diese feste Lage der Theilradspindel erhält auch die Stellvorrichtung am Hintertheile des Ständers eine dementsprechende einfache Anordnung, während am Tischwinkel alles angebracht ist, was zur Einstellung und zum Betriebe der Fräserspindel erforderlich wird.

Der an der vorderen vollen Führungsfläche des Standfuſses gleitende Tischwinkel wird durch eine Standspindel gestützt, deren Hochstellung vermöge einer Zeigerscheibe nachgewiesen wird. Auf der oberen Prismafläche des Tischwinkels gleitet eine Doppelplatte, deren Obertheil vermöge zweier seitlich angeordneten Schlitzbögen und eines zusätzlichen Zahnbogens in Winkellagen zur Wagerechten gebracht werden kann, um Winkelräder zu fräsen.

Auf der Prismaführung dieses Obertheiles gleitet die durch Selbstgang bethätigte Schlittenplatte, auf welcher die Lager für die Fräsespindel |549| sich vorfinden, wobei eine mit einer Zahnkuppelung verbundene Selbstausrückung angebracht ist.

Das Fräsertriebwerk ist an der rechten Tischseite angeordnet, besteht aus einer einfachen Riemenscheibe und einem ins Langsame übersetzenden Stirnradpaare, während zur Steuerung des Tisches eine auf Stufenrollen laufende lederne Treibschnur dient. Eine Schräglage der Fräsespindel zum Werkstückrade ist nicht beabsichtigt und wegen der Triebwerksanordnung auch umständlich.

Eberhardt's selbsthätig wirkende Räderfräsemaschine (Fig. 2).

Fig. 2., Bd. 276, S. 549

Obwohl diese Maschine vor einigen Jahren schon in D. p. J., 1887 264 * 366, zur Kenntniſs der Leser gebracht worden ist, so dürfte eine nochmalige Darstellung dieser hochinteressanten Räderfräsemaschine gewiſs willkommen sein. Nach Engineering, 1889 Bd. 47 * S. 208, wird |550| dieselbe in neuerer Zeit auch von J. Lang in Johnstone bei Glasgow gebaut und in Folge dessen auch bei uns eine gröſsere Verbreitung finden können.

An dem stehenden Führungstheile (Fig. 2) des winkelförmigen Ständers ist die Theilradspindel in der Höhenrichtung einstellbar, während auf der wagerechten Wange des Ständerfuſses der Schlitten mit allen Triebwerks- und Schaltungstheilen für die Fräsespindel angeordnet ist.

Bemerkenswerth ist die Einrichtung für die selbsthätige Verstellung des Theilrades bezieh. der Spindel mit dem Werkstückrade am Hubende des Fräseschlittens bei Bildung einer neuen Zahnlücke im Werkstückrade.

Am hinteren Lagerschlitten des groſsen Theilrades ist auſser dem Lager für die Triebschnecke und den dazu gehörigen Versatzrädern noch ein Trieb- und Hemmungswerk angebracht, welches vermöge einer stehenden Keilnuthwelle von einer Reibungsscheibe betrieben wird, die mit einer ununterbrochen umlaufenden Riemenscheibe derart in Verbindung steht, daſs die zwischen den Reibungsscheiben auftretende Uebertragungskraft derart durch eine Druckfeder bemessen und geregelt wird, daſs sie eben hinreicht, um die Verdrehung des Theilrades zu bewerkstelligen. Tritt jedoch eine durch das Einschieben eines Riegels in die Löcher der Stellscheibe hervorgerufene Hemmung dieser Drehbewegung ein, so gleiten die Reibungsscheiben gegen einander, ohne deshalb eine Störung des Riemenlaufes zu veranlassen, so daſs beim Ausheben dieses Riegels aus dem Loche diese Drehbewegung sofort in Thätigkeit treten kann.

Um ferner das Einsetzen des Federriegels in die Löcher der Stellscheibe sicher zu stellen, wird vermöge eines Räderpaares diese Stellscheibe verhältniſsmäſsig langsam gedreht, während durch die Lochzahl oder die Lochentfernung in dieser Stellscheibe die Gröſse der Drehung bezieh. die jedesmalige Umlaufszahl der stehenden Seitenwelle einer Schaltperiode bestimmt wird.

Gewünschte Aenderungen derselben werden durch Verschiebung des Riegels in die nebenliegende Lochreihe oder durch Verwechselung verschiedener Stellscheiben erhalten, während die vorgeschriebene Bogenverstellung des groſsen Theilrades durch eine entsprechende Anzahl von Versatzrädern für jede einzelne Stellscheibe ermöglicht wird, so daſs bis 100 alle Zähnezahlen und von 100 bis 200 alle mit Ausnahme von Primzahlen am Werkrade zu erzielen sind.

Sind in der Aufeinanderfolge der Einstellungen alle Zahnlücken gefräst, hat also im Selbstbetriebe das groſse Theilrad eine volle Umdrehung gemacht, so wird durch Anschlag eines am Bund der Theilradspindel vorgesehenen Knopfes an eine Klingel die Vollendung des letzten Radzahnes gemeldet.

Der zweite Haupttheil der Maschine, der Fräserschlitten, besteht |551| aus dem Grundschlitten, sowie der darauf befindlichen, mittels Schlitzbögen einstellbaren Neigungsplatte und dem Oberschlitten mit dem Triebwerke. Das Fräsertriebwerk ist aus einer einfachen Riemenscheibe und zwei Stirnradpaaren zusammengesetzt, welche fliegend und frei auf Zapfen laufen.

Auf der in einem Gabellager laufenden Spindel ist eine Vorfräse und eine Formfräse in entsprechendem Abstande angebracht, so daſs dem Vorfräsen sämmtlicher Zahnlücken sofort die Vollendungsarbeit mittels des Formfräsers nachfolgen kann.

Von der Hauptantriebsscheibe wird das Schaltwerk bethätigt, in welchem ein Wendetriebwerk für die selbsthätige Umkehrung der Hubbewegung eingeschaltet ist, deren Anschlagknaggen für die Hubbegrenzung in einer Schlitzschiene verstellt werden können, welche sich auf der Neigungsplatte vorfindet. Für die Rückführung des Schlittens im Leerlaufe ist eine raschere Gangart wie bei Hobelmaschinen vorgesehen.

Eine kleine Transportschnecke befördert die Fräsespäne aus dem Bereiche des Triebwerkes und der Schlittenführungen, während an einem seitlichen langvorragenden Arme des Oberschlittens die für die Theilradverstellung vorgesehene Riegelkette etwas federnd angehängt wird.

Shippey und O'Maher's Winkelradzahn-Fräsemaschine (Fig. 3 und 4).

Die Haupteigenthümlichkeit dieser für das Fräsen der bei Räderformmaschinen gebrauchten hölzernen Modellzahnkranztheile oder auch der Holzkämme an Vollrädern bestimmte Maschine liegt nach Industries, 1889 Bd. 7 * S. 73, darin, daſs die beiden je eine Zahnflanke erzeugenden und einen Zahn bildenden Fräsemesser eine gegensätzliche, gleichförmig zunehmende Bewegung erhalten, so daſs während des fortlaufenden Fräsebetriebes die Zahndicke stetig sich verstärkt oder abmindert.

Es muſs aber hierbei bemerkt werden, daſs durch das einfache, stetige Zusammenschieben gleichbleibender Zahnflankenprofile in der Richtung der Theilkreise niemals eine vollkommene Querschnittsverjüngung der Zähne nach allen Richtungen erreichbar wird, wie es bei richtig ausgeführten Winkelrädern unerläſslich ist, wobei nicht nur die Theilung und die Zahnkopf- und Zahnfuſshöhen, sondern auch die Flankenform gleichmäſsig nach dem Achsenschnittpunkte zu sich verjüngen. Bei der in Rede stehenden Fräsemaschine verjüngt sich bloſs die Zahndicke, während die Zahnhöhen und die Flankenform sich beständig gleich bleiben.

Trotz dieses fehlerhaften Arbeitsvorganges bietet diese von W. Heap und Co. in Ashton-under-Lyne in England gebaute Maschine (Fig. 3 und 4) in den Einzelheiten manch Bemerkenswerthes.

Auf der geraden Wange ist eine Schlittenplatte mit zwei Seitenständern |552| verstellbar. Zwischen diesen Seitenständern A (Fig. 4) ist ein Zwischenstück B vermöge eines Wurmrades um Zapfenschrauben C drehbar, deren Achsen winkelrecht zur Wangenkante stehen und welche zugleich zur Feststellung der Lage dieses Zwischenstückes dienen. Auf diesem letzteren ist ein Drehstück D angeordnet, welches durch zwei in der Ringnuth des Zwischenstückes B laufende Kopfschrauben F gehalten wird, und das in seiner Prismaführung einen Schlitten G trägt, welcher vermöge eines Handrades (Fig. 3) während der Fräsearbeit bequem verschoben werden kann.

Fig. 3., Bd. 276, S. 552
Fig. 4., Bd. 276, S. 552

Am vorderen Rücken dieses Schlittens G ist eine Querführung angegossen, in welcher zwei Spindelstöcke K durch eine im Auge O des Schlittens G drehbar gehaltene Doppelschraube N mit Rechts- und Linksgewinde gleichmäſsig zusammengeführt werden können.

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Während der den Fräsebetrieb bedingenden Schlittenverschiebung findet das Zusammenrücken der beiden, die einzelnen Fräsemesser selbständig tragenden Spindelstöcke dadurch statt, daſs ein auf die Doppelschraube N gestecktes Zahnrad Q in eine seitliche, festgestellte Zahnstange P greift. Je nach dem Grade der Zahnverjüngung bezieh. der Keilform der Winkelradzähne werden Zahnräder Q von verschiedener Zähnezahl verwendet, deren Wirkung vorher genau ermittelt worden ist. Der Betrieb der zwei selbständigen Messerfräsen L erfolgt durch Schnurlaufrollen M, welche auf den in den beiden Lagerböckchen K laufenden Spindeln sitzen.

Beim Fräsen von Stirn- oder Schrägzahnradmodellen unterbleibt selbstverständlich dieses Zusammenschieben der Fräsemesser, indem Q und P auſser Eingriff gesetzt werden.

Das groſse unter der Wange angeordnete Theilrad (240 Zähne) trägt an ihrem Spindelkopfe eine Führung für den Kranzschlitten, an welchem die zu fräsenden Zahnradsegmente Befestigung finden.

(Schluſs folgt.)

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