Titel: Maschinen zur Herstellung cyklischer Zahnflanken.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1895, Band 306 (S. 198–202)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj306/ar306055

Maschinen zur Herstellung cyklischer Zahnflanken.

Mit Abbildungen.

Die Herstellung der Winkelradzähne.

Winkelradzähne werden aus dem vollen Radkranz nach vier verschiedenen Verfahren bearbeitet und zwar:

1) Durch Fräsen mittels Formfräsescheiben bezieh. durch einen Schlagzahn; hierbei sind bei Holzkämmen die Zahnflanken nur annähernd genau herstellbar, so dass nach diesem Arbeitsverfahren genaue Radzähne aus dem Grunde nicht erhältlich sind, weil die Flankenkrümmung am dicken und am schwachen Zahnende nicht gleich sein kann. Nur bei kleineren Rädern mit feiner Zahntheilung und bei Uebertragung verhältnissmässig schwacher Kräfte können Winkelräder mittels Fräsescheiben hergestellt werden. (Vgl. Ansaldi, D. p. J. 1895 295 * 203.)

Textabbildung Bd. 306, S. 198
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2) Durch Hobelwerke nach gegebenen Lehren oder Schablonen (Fig. 1). Nach dieser Methode werden die meisten Winkelräder bearbeitet, doch ist dieselbe durchaus nicht frei von Mängeln. (Vgl. D. p. J.; Ueber Winkelräderhobelmaschinen: Leupolt, 1890 277 * 50, Oerlikon, 1890 276 * 546, Greenwood, 1891 282 * 55, Frister-Rossmann, 1893 288 * 149.)

3) Durch Hobel werke ohne Schablonen mittels Vorrichtungen zur selbsthätigen Bildung der cyklischen Radflanken (Fig. 2). Bekannt ist die Maschine von Bilgram (American Machinist vom 9. Mai 1885) bezieh. Richard, Machine Outils, II. S. 205.

4) Mittels Fräsen nach dem Gesetze selbsthätiger Flankenbildung, also ohne Schablonen (Fig. 3).

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Dieses von George B. Grant erdachte Verfahren gelangt in den Phildephia Gear Works zur praktischen Ausführung (American Machinist vom 7. Juni 1894 bezieh. Richards Machines Outils, II. * S. 206/7). Das Fräsewerkzeug a (Fig. 3) ist eine ebene Kreisscheibe, welche hauptsächlich mit den strahlenförmigen Flankenriffen wirkt, eine sogen. Planoidalfräse. Dieselbe verkörpert die gerade Zahnflanke des zweiten Rades, welche eine Evolventenzahnstange ist und welche die Zahnflanke des Werkstückrades erzeugt. Deshalb müssen Fräsescheibe oder Werkstückrad bezieh. beide sich gegensätzlich drehen, während nach jeder Drehverstellung die Scheibenfräse eine Schlittenbewegung längs der Zahnflanke durchführt. Nach dieser Methode können daher nur Radzähne mit Evolventenflanke erzeugt werden.

Bei den Zahnräderhobelmaschinen bildet die Genauigkeit der Flankenlehre, der Führungsschablone für das Leitwerk, die Grundlage des Arbeitserfolges. Deshalb wird sogar die Aufzeichnung der Zahnflankenform durch bekannte genaue Verfahren vermieden, geschweige denn Annäherungkreise angewendet, sondern es wird zur Selbstzeichnung oder am besten zur Selbsterzeugung der Flankenform aus dem Elemente der Verzahnung, Theil- bezieh. Grundkreis des Rades und Rollkreis zurückgegriffen. Hiernach wird auf dem Theilkreis a (Fig. 4) der Rollkreis b für die Aufradlinie des Zahnkopfes und |199| im Theilkreis der Rollkreis c für die Inradlinie des Zahnfusses unmittelbar durch Abwälzung durch die Ritzstifte gezeichnet. Nun ist der Theilkreis a der abgewickelte Grundkreis des Ergänzungskegels d in verhältnissmässiger Vergrösserung. Es können daher zu einem Theilkreise a, je nach der Lage zur Kegelspitze f eine grosse Anzahl Radkreise angenommen werden, deren Theilungen, Zahnflanken u.s.w. alle verhältnissmässig zu den Elementen der Leitlehre g sein werden, wie dies aus Fig. 5 zu ersehen ist.

Da aber nach dieser Gestaltungsweise die Flankencurven nur geritzt und nicht in das Lehrblech eingearbeitet werden, so müssen die Leitkanten durch Handarbeit vollendet werden.

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Während in Fig. 5 nur die Einzellehre für das eine Rad vorgeführt ist, zeigt Fig. 6 das Verfahren zur Prüfung der Richtigkeit der Wälzung. Es kann hiernach auch zu einem Radzahn die Schablone des vorderen Rades gezeichnet werden.

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Besitzt man aber passende Einrichtungen, so kann auch die Schablone nach Fig. 7 durch Hobelarbeit nach dem Bildungsgesetz des Zahnstangengetriebes unmittelbar hergestellt werden. Da der Berührungspunkt k nur in die Bewegungsrichtung l des Schneidstahls fällt, so wird nach diesem Verfahren die normale Evolvente hervorgebracht, welche zu äusseren Eingriffen bekanntlich unbrauchbar ist, sobald die Richtung kl winkelrecht zur Richtung km steht. Wenn aber statt eines einzelnen Schneidpunktes eine Schneidkante n von der Form des Stangenzahns zur Herstellung der Zahnlücke der Radschablone o in Anwendung gebracht wird, so entsteht je nach der Neigung der Flanke n zur Bahnrichtung der Stange eine mehr oder weniger brauchbare Evolvente oder Fadenlinie. Gewöhnlich wird als Winkelgrösse (45 + 30) = 75° als besonders praktisch gewählt, so dass die Druckrichtung gleichbleibend von der Bewegungsrichtung 15° abweicht.

C. C. Tyler's Maschine zur Anfertigung von Zahnradschablonen.

Mittels eines Stangenzahns n (Fig. 8) wird durch die in Fig. 9 und 10 dargestellte Maschine die Zahnradschablone unmittelbar erzeugt. Nach American Machinist, 1896 Bd. 19 Nr. 2 S. 71, bewegt sich auf der kürzeren Querwange a ein Schlitten b, während auf der längeren Winkelwange c der Zapfenschlitten d seine Einstellung erhält. Auf diesem Zapfen wird ein Kreisausschnitt f drehbar aufgesteckt, auf dem das Schablonenblech aufgeschraubt wird. Am Schlitten b ist ferner ein kleiner Stosschlitten g aufgebaut, dessen Kurbel werk durch die Riemenscheibe h bethätigt wird. Mittels eines Kurbelschaltwerkes i wird vermöge Schneckenrad werke k eine Tischspindel l betrieben und dadurch der Stossmaschinenschlitten b verlegt. Dieser ist durch zwei Stahlbänder mit dem Kreisseetor f derart verbunden, dass eine synchrone, eine gleichzeitige Bewegung beider ermöglicht ist.

J. und M. Demoor's Winkelräderfräsemaschine.

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Um die holzgekämmten Winkelräder zu bearbeiten bezieh. die Zahnlücken auszufräsen, gebrauchen J. und M. Demoor in Brüssel die nach Revue industrielle vom 22. October 1892, * S. 423, in Fig. 11 angedeutete Vorrichtung, die auch an einer Drehbank mit entsprechend gekröpfter Wange angebracht werden kann. Zu diesem Behufe wird die Planscheibe a mit Theilwerk b versehen und der auf die Stufenscheibe auflaufende Antriebriemen c abgeworfen. Es wird ferner am Supportobertheil d ein Winkelhalter eingespannt, welcher Träger eines drehverstellbaren Lagerstückes f ist, in welchem die Fräsespindel g gehalten ist. Beim Fr äse werk für Metallbearbeitung ist zwischen der Antriebscheibe h und der Fräsespindel g selbstverständlich ein ins Langsame übersetzendes Räderwerk eingeschaltet, während im vorstehenden Werk die Antriebscheiben h für Winkelriemen von einem mit Gewicht i belasteten Pendelvorgelege k in rascher Gangart bethätigt werden. Als Werkzeug ist ein Schlagzahn oder eine Holzfräse l vorhanden, welche Fig. 8. bei entsprechender Schräglage der Spindel die Flanken der Holzzähne im Werkstückrade m ausarbeitet, wobei durch das -Supportdrehstück n die Flankenrichtung bestimmt wird. Nach Vollendung der einen Flankenseite wird bei einer Neueinstellung des Fräselagers f die zweite Flankenseite aller Zähne des Rades in einem Zuge angefräst.

J. H. Gibson's Winkelräderhobelmaschine.

Mit dieser Winkelrädermaschine werden nach Engineering, 1897 I Bd. 43 * S. 403, die Zahnlücken durch Hobeln nach der in Fig. 12 bis 14 dargestellten Arbeitsfolge hergestellt. Zuerst wird eine bis zum Lückenboden reichende schmale Nuth a von Bodenlückenbreite der Schmalseite niedergehobelt bezieh. eine Nuth b von Trapezquerschnitt vorgearbeitet, was bei schweren Rädern zur Schonung des Schneidzahns empfehlenswerther erscheint. |200| Nach Beendigung sämmtlicher geraden Schlitznuthen wird die eine Flankenseite c (Fig. 13) nach Schablone, hierauf nach Umstellung des Werkzeugschlittens die zweite Flankenseite d aller Zähne (Fig. 14) fertiggehobelt.

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Die von Hulse und Co. in Manchester gebaute Räderhobelmaschine (Fig. 15 bis 17) trägt auf der Grundplatte a den hinteren Ständer b, sowie den vorderen Lagerbock c, an dessen oberer Stirnseite eine Bogenführung d aufgeschraubt ist, an welcher das Zapfenlager f für den Aufspanndorn g sitzt. Dieser findet seine untere Stützung an einem Reitstock h, welcher an der Kreisbahn i stellbar geführt ist, und der an einem vorspringenden Arm das Theilwerk k trägt, während das zugehörige Theilrad am Dorn g aufgekeilt ist. Mit dieser Einrichtung wird das auf den Dorn g gespannte Radwerkstück in die vorgeschriebene Lage in die Maschine eingestellt, wobei die Zapfenachsen des Gelenkstückes f den Mittelpunkt der Kreisbahn i bestimmen. Ebenso bestimmt der Schnittpunkt der Achse des Aufspanndorns g mit der wagerechten Zapfenachse von f den theoretischen Mittelpunkt der kreisförmigen Bogenführung d, in welcher sich das Gabellager l verschiebt, an dem der Führungsschlitten m für den Hobelstössel n angelenkt ist, und welcher ebenfalls in einer Gabel endigt.

Textabbildung Bd. 306, S. 200
Textabbildung Bd. 306, S. 200

Am linksseitigen Zapfen läuft frei Stufen- mit Riemenscheibe o und treibt durch Zwischenriemen p die Kurbelscheibe q mit angeschlossenem Schwungrade, wobei mittels einer stellbaren Kurbelschubtasche r der Hobelschlitten n seine Bethätigung erhält. Am Schwanzende des Führungsschlittens m ist eine Kugelmutter s mit Hülsenansatz gelagert, durch welche sich die Schraubenspindel t schraubt, die ebenfalls in einem Kugellager u ihren universalbeweglichen Stützpunkt findet. Wenn nun im Arbeitsgange durch Einwirkung des Steuerstäbchens v das Schaltwerk w und dadurch mit der Schraubenspindel t |201| der Führungsschlitten m niedergeschaltet wird, wobei ll seine Schwingungsachse bleibt, so wird mit dieser Niedergangsstellbewegung zugleich eine Seitenbewegung um den Mittelpunkt f vor sich gehen, indem das Bogenstück von l sich in der Bogenführung d verschiebt, sobald die Führungsrolle x am Schlitten m längs einer der beiden Schablonen y geführt wird, wozu eine am Schlitten m seitlich angehängte Windungsfeder z die erforderliche Seitenkraft liefert.

Sollen aber die vorbeschriebenen, in Fig. 12 dargestellten Schlitze a vorgehobelt werden, so wird eine zweite Schablone z1 mit geradem Führungsschlitz hochgestellt, welche die Führungsrolle x senkrecht führt. Zur Ausarbeitung der Schlitze b kann entweder ein Trapezstahl oder ein Quadratstahl (Fig. 13) in Anwendung kommen, wo bei schräggelegter Führungsschablone z1 die Schlitze b in doppeltem Arbeitsgange hergestellt werden können. Bei Erreichung des Zahnlückenbodens wird das Schaltwerk w selbsthätig ausgerückt, indem ein Federstift an einen an der Schraubenspindel t angesetzten Stellarm t1 schlägt, wodurch der Sperrkegel ausser Eingriff gebracht wird.

J. F. Wilkin's Hobelmaschine für Gebläseflügel.

Von Pedrick und Ayer in Philadelphia, Pa., ist nach Angabe von Wilkin für die Connersville Blower Co. in Connersville, Ind., ein Hobelwerk zur Herstellung der cyklischen Begrenzungsflächen der Gebläseflügel gebaut, in welchem die Gesetze der Rollcurvenbildung in sinnreicher Weise ihre Verkörperung finden. Sind a und b (Fig. 18) die berührenden Kreise zweier Flügelkörper eines Root'schen Kapselgebläses bezieh. c und d das cyklisch geformte Flügelpaar, so werden diese bei ihrer gegensätzlichen Drehung genau so wirken, wie ein zweizähniges Zahnrad im Eingriff mit einem gleich geformten Rade. Sind daher f die Rollkreise, so bilden diese bei der Abwälzung auf dem Grundkreise die Aufradlinie (Epicykloide), nach welcher der Zahnkopf gebildet sein muss, während bei der Abwälzung im Inneren des Grundkreises die Inradlinie (Hypocykloide) entsteht, nach welcher die als Hohlkehle erscheinende Zahnlücke geformt ist. Da nun in diesem Fall das Scheitelspiel der Flügelzähne Null werden muss, während das Flankenspiel zwecklos ist, so wird das eingezeichnete genaue Quadrat Zahndicke gleich Zahnlücke im Theilkreise bestimmen. Obwohl ferner die Grösse der Rollkreise f frei gewählt werden kann, so ist es doch mit Rücksieht darauf, dass diese Kreise durch Zahnräder ihre Verkörperung finden, angezeigt, ein bestimmtes Verhältniss, z.B. wie im vorliegenden Fall (1 : 4) des Theilkreisdurchmessers als Durchmesser festzuhalten, ebenso wie es für die Gleichheit der Flügelkörper nothwendig ist, dass alle Rollkreise für Auf- und Inradlinie denselben Durchmesser beibehalten, was durch das ersetzende Zahnrad in der Maschine ja ohne weiteres gegeben ist.

Textabbildung Bd. 306, S. 201

Die Hobelmaschine von J. Th. Wilkin in Connersville, Ind., V. St. A. (Vertreter Deissler und Maemecke, Berlin), Fig. 19, besteht nach American Machinist, 1893 Bd. 16 Nr. 30 S. 7 (D. R. P. Nr. 85334), aus einer Bettplatte g mit Seitenständer hh, in welchen die Wellenzapfen i für den Flügelkörper d lagern. Um das Ausheben des Werkstückes d zu ermöglichen, sind die Lager mit Deckeln k verschliessbar gemacht. An besonderen Schildplatten wird die Wange l mit Stahlschlitten m derart befestigt, dass diese Wange mittels Schlitzschrauben Drehverstellung an den Schildplatten erhalten kann, wodurch die Wange beim Einlegen des Werkstückes aus dem Arbeitsfelde gebracht wird, während nach erfolgter Einstellung diese Wange sammt den beiden Schildplatten eine Verdrehung selbsthätig durchführt. Diese Verdrehung ist derart gestaltet, dass die Spitze der Schneidkante des Werkzeuges den Rollkreis f (Fig. 18), d.h. nur den unteren Theil desselben beschreibt, während das Flügelwerkstück d eine gleichzeitige Drehung um seine geometrische Achse i (Fig. 19) durchmacht. Dieser Schwingung des oberen Hobelschlittens l entsprechend, kann der Antrieb der Bewegungsspindel n durch Schnurrollen nur mittels eines an der Decke befindlichen Pendelvorgeleges vermittelt werden. Um aber nach Bearbeitung der Kopftheile des Flügelkörpers unmittelbar darauf die Hohlkehlen, d. i. die Fusslücken, folgen lassen zu können, ist ein Stellwerk vorgesehen, durch welches die Schildplatten sammt der Hobelwange l in den Bereich der inneren Rollkreise gebracht werden kann.

Textabbildung Bd. 306, S. 201

Mittels Zahnräder o (Fig. 20 bis 23) wird durch eine Handkurbel die im Ständer h lagernde Excenterbüchse p um 180° verdreht, wodurch die Kurbelwelle q entweder die Lage (Fig. 20 und 21) für die Zahnköpfe, oder jene Tieflage (Fig. 22 und 23) zur Bearbeitung der Hohlkehlen erhält, welche durch Federstifte s gesichert wird. Auf die Kurbelwelle ist ein Zahnrad t gekeilt, dessen Theilkreishalbmesser dem Abstande des Kurbelzapfens r vom Wellenmittel q vollkommen gleicht; ebenso wird das Hülsenrad u dem Rade t gleichen. Dieses Hülsenrad u greift in einen Hohlradbogen ein, der zur vorerwähnten Schildplatte v gehört, die vom Kurbelzapfen r getragen wird. Während das Hülsenrad u mit dem Excenter p fest verkuppelt ist und bleibt, wird die Kurbel q mittels eines Federstiftes p1 in der Lage gesichert, während welcher die Kurbel genau eine halbe Umdrehung gemacht hat. In der Hochlage des Excenters p greift das Kurbelgetriebe t in das Zahnrad w |202| ein, dessen Theilkreis genau dem Theilkreise des Flügelkörpers d entspricht, und dessen Wellenzapfen i mittels einer federnden Klemmbüchse und eines Hohlzapfens mit dem Zahnrade w verkuppelt ist. Dieses Rad w kann aber auf dem Hohlzapfen verschoben und dadurch aus dem Eingriff mit dem Kurbelgetriebe t gebracht werden. Dabei bleibt aber dieses Rad w mit einem gleich grossen Rade x im Eingriff, welches auf einem festen Ständerzapfen frei läuft und welches ebenfalls zu Verschiebungen befähigt ist. Wird nun dieses Rad x nach dem Ständer zu eingeschoben, so tritt dasselbe mit dem Kurbelgetriebe t in Eingriff (Fig. 22), sobald durch Verdrehung des Excenters p die Tieflage der Kurbelwelle q eintritt, welches erst nach dem Auswärtsschieben des Rades w ermöglicht werden kann. Der Schaltbetrieb geht vom Rade w aus, welches durch ein Rad y bezieh. von einem Schneckenrade z getrieben wird, deren stehende Schneckenwelle durch eine Handkurbel zu bethätigen ist. Um diese zwei Stell- und Schaltbewegungen auf beide Ständerwerke zu übertragen, ist sowohl die Schneckenradwelle y1, als auch die Radwelle o1 von Ständer zu Ständer geführt.

Textabbildung Bd. 306, S. 202

Ueber Maschinen zur Bearbeitung von Zahnrädern vgl. D. p. J. und zwar: Brown-Sharpe, Fräsemaschine, 1895 295 147.* 177. Grafenstaden, Fräsemaschine, 1895 295 * 201. Brozóska, Fräsemaschine, 1895 295 * 202. Ansaldi, Winkelräderfräsemaschine, 1895 295 * 203. Frister-Rossmann, Winkelräderhobelmaschine, 1893 288 * 149. Weber, Stirnräderhobelmaschine, 1892 283 * 197. Brainard's selbsthätige Zahnräderfräsemaschine, 1892 283 * 220. Greenwood, Zahnräderhobelmaschine, 1891 282 * 55. Dwight-Slates bezieh. Eberhardt, Zahnstangenfräsemaschine, 1891 281 * 194 und 195. Oerlikon bezieh. Leupolt, Winkelräderhobelmaschine, 1890 277 * 49 und 50. Sainte-March, Schrägzahnräderfräsemaschine, 1890 277 * 224. Shippe-O', Maher, Winkelzahnfräsemaschine, 1890 276 * 551. Wilkinson-Lister, Räderfräsemaschine, 1890 276 * 546. Brainard bezieh. Eberhardt selbsthätige Räderfräsemaschine, 1890 276 * 547 und * 549. Wohlenberg bezieh. Hetherington, Zahnräderfräsemaschine, 1888 268 * 104 und * 106. Cunliff-Croom, 1887 265 487. Sloan-Ckaze, 1887 264 * 545. Eberhardt, 1887 264 * 366. Albro, 1883 250 * 59. Piat, 1879 232 * 490. Bement, 1878 230 * 126.

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