Titel: Neuere Räderfräsemaschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1898, Band 309 (S. 101–105)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj309/ar309028

Metallbearbeitung.
Neuere Räderfräsemaschinen.

(Schluss des Berichtes S. 84 d. Bd.)

Mit Abbildungen.

Jarno's Verfahren zum Fräsen von Winkelrädern auf einer Universalfräsemaschine.

Unter allen Umständen bleibt das Fräsen von Kegelrädern mit Formfräsewerkzeugen eine umständliche, unvollkommene und ungenaue Arbeit. In Folge der kegelförmigen Verjüngung des Zahnkörpers, darf der Formfräser höchstens eine Kranzbreite erhalten, welche der Lückenbodenbreite am spitzen inneren Ende annähernd gleichkommt. Um den breiteren Lückenboden am äusseren Ende zu erhalten, sind zwei Fräs er schnitte erforderlich, so dass zuerst eine, und alsdann darauffolgend die zweite Zahnflanke bearbeitet wird. Trotzdem ist das Nachfeilen der gefrästen Zähne kaum zu umgehen. So ist a (Fig. 18) Zahnlücke nach einmaligem Fräserschnitt, b dieselbe nach zweimaligem Schnitt und c der nachgefeilte Zahn.

Textabbildung Bd. 309, S. 101

Die zu wählende Fräserform des Satzes richtet sich nach der Grösse des Ergänzungskegels ck (Fig. 19), so dass für zwei ungleiche Räder eines Paares selbstverständlich zwei Fräser gebraucht werden. Ist in Fig. 19 od = oc = oi die Länge der Berührungskegel, so sind demgemäss og = oh die Kanten der die Zahnköpfe umhüllenden Kegel.

Wird ferner zwischen Zahnkopf und Lückenboden ein Spielraum, das sogen. Scheitelspiel, vorgeschrieben, so ergibt sich daraus ohne weiteres der Einstellungswinkel aog (Fig. 21) im Theilkopf der Fräsemaschine. Soll bloss eine Flanke richtig werden, so muss nicht nur das Werkrad d gegen die Mittelebene des Fräsers f etwas excentrisch gestellt sein (Fig. 20), sondern es muss das Werkrad d zum Anfräsen der zweiten Flanke noch eine Winkelverdrehung erhalten. Gestattet man jedoch drei Schnitte an Stelle von zwei Schnitten, so wird für den ersten Schnitt die Mittelebene des Fräsers in die Achsenebene des Werkrades d eingestellt und hierauf eine Winkelverdrehung nach rechts bezw. nach Beendigung sämmtlicher Rechtsflanken eines Rades die Linksdrehung vorgenommen. Dies wird bei dem Planrade g (Fig. 22) am deutlichsten zur Anschauung gebracht, wobei nur Vorschnitte gemacht sind. Hierin sind 11 Mittelschnitte, 22 rechte Seiten schnitte, 33 linke Seitenschnitte, während 44 fertige Lücken im Vorschnitt sind, worauf die Profil- oder Formfräsen zur Anwendung kommen (Am. Mach., 1895 Bd. 18 Nr. 25 * S. 481; vgl. Ansaldi, D. p. J., 1895 295 * 203).

H. C. Warren's Winkelräderfräsemaschine.

Wenn für alle Zahnräder eines Satzes das gleiche Bildungsgesetz für die Zahnflankencurven gilt, so kann bei gleicher Bogentheilung jedes beliebige Rad mit einem anderen Rade des Satzes in regelrechten Eingriff treten. Es kann daher auch jedes beliebige Rad (als Werkzeug gedacht) zur Erzeugung eines anderen herangezogen werden. Da nun die Zahnstange als unendlich grosses Rad unter gleichen Verhältnissen die einfachste geometrische Gestalt besitzt und bei Annahme eines unendlich grossen Wälzungskreises die Evolvente als Flankenkurve bei der Zahnstange zur Geraden wird, so ist unter diesen Umständen die Zahnstange (Fig. 23) die geeignetste Form für das erzeugende Werkzeug (vgl. Swasey, Räderfräsemaschinen, D. p. J., 1891 281 * 172).

Textabbildung Bd. 309, S. 101

Wird die Zahnstange als Ergänzungsrad am Umfang eines Cylinders gewickelt, so dass die Enden zu einem |102| regelrechten Kranzrade zusammenschliessen, werden ferner die Zahnkörper kegelförmig nach einem in der Cylinderachse liegenden Schnittpunkt verjüngt, welcher gleichsam die Spitze eines Kegels ist, in Wirklichkeit aber der Mittelpunkt der senkrechten durch die Theilungslinie der Radzähne geführten Kreisebene ist, so entsteht eben deshalb ein sogen. Planrad. Im Gegensatz hierzu ist das damit zusammenarbeitende Rad ein richtiges Kegelrad, weil die durch den Theilkreis gezogene Umhüllungsfläche ein Kegel ist, dessen Spitze mit dem vorerwähnten Mittelpunkte des Planradkreises zusammenfällt. Bekanntlich sind die Ergänzungsräder hierzu unvollständige Zahnkränze, welche, auf den Ergänzungskegel aufgewickelt, zum Schluss gelangen.

Textabbildung Bd. 309, S. 102

Nach dem Vorhergehenden ist daher das Planrad (umwickelte Zahnstange) die geeignetste Grundform eines Werkzeuges, welches zur Herstellung von Winkelrädern dienen kann. Soll dieses Werkzeug eine gezahnte Fräsescheibe sein, so ist die beste Form hierzu eine scharfe Kegelscheibe f0, welche ihre Schneidzahnriffen am Kegelmantel erhält. Wird nun dieses Fräsewerkzeug f0

1. nach der Spitze s des Kegelrades k zu geleitet (Fig. 25 bis 27), und wird

2. diesem Fräser f0 eine gleichzeitige Schwingung sammt seiner Achse, und zwar in einer zur Kegelgeraden senkrechten Achsenebene ertheilt (Fig. 24), so dass die durch diese Schwingungsbewegung entstehende Umhüllungsfläche die Zahnflankencurve ergibt, so wird

3. durch dieses kreisende fortschreitende Fräsewerkzeug f0 ein ideales Planrad nachgeahmt, welches in der Wechselwirkung mit dem Werkstück k Zähne eines entsprechenden Kegelrades erzeugt.

4. Um aber die Zahnbildung zu erleichtern, wird dem Werkstückrade eine gleichzeitige Schwingbewegung um seine geometrische Drehungsachse gegeben, und hiermit die Abwälzung auf beide Glieder, auf Werkzeug und Werkstück, vertheilt.

5. Diese Arbeit kann entweder nur mit einer Fräsescheibe f0, oder mit zwei solchen auf die beiden je einen Zahn bildenden Flanken, oder, wie es bei Zahnrädern mit feinerer Theilung angezeigt erscheint, mit zwei Fräsern durchgeführt werden, die auf die Symmetrieflanken zweier Zähne (Fig. 24) oder unter Umständen auch auf jene von drei Nachbarzähnen zur Wirkung gelangen.

6. Zudem hat diese Vorrichtung gegen ein wirkliches Paar Winkelräder, von denen eines ein Planrad, das zugehörige, ein Kegelrad ist, den grossen Vorzug, dass hierbei nicht die Beschränkung gilt, die im Planradpaar durch die Achsenwinkel vorhanden ist.

7. Man kann daher durch blosse Winkelverstellung der zwei Fräserscheiben f0 und durch entsprechende Winkeleinstellung der Werkstückspindel eine unbegrenzte Zahl von Winkelradpaaren erzeugen, wobei naturgemäss auch die Grösse der Zahntheilung bezw. Radgrösse nur durch die räumliche Ausdehnung der Maschinenglieder begrenzt bleibt.

8. Es können daher zwei Fräsewerkzeuge f0 zur Herstellung einer unbegrenzten Anzahl der Grösse, der Theilung und der Zähnezahl verschiedener Kegelräder Verwendung finden, so dass mit Rücksicht auf die verwickelte Erzeugungsart dieses Werkzeug ein Universalwerkzeug im wahrsten Sinn des Wortes ist.

Textabbildung Bd. 309, S. 102

Dieses von Herbert Curtis Warren in Hartford, Conn., ersonnene Verfahren findet die Verwirklichung in einer Maschine, welche nach dem D. R. P. Nr. 89644 vom 8. October 1895, die in Fig. 28 bis 39 gezeigten Einrichtungen besitzt.

Textabbildung Bd. 309, S. 102

Am Bettkasten a ist ein Böckchen b mit angegossenem Führungsbogen c aufgeschraubt, um dessen Bolzen d ein Arm f schwingt, an dem zwei Führungen g um den Mittelbolzen d im Winkel stellbar angeschraubt werden, |103| wozu Bogenschütze im Arm f vorgesehen sind (Fig. 28 bis 31). Auf diesen beiden Führungen g gleiten unter Mitwirkung der Schraubenspindeln k je ein Lagerschlitten l, in welchen die Fräserspindel m senkrecht zur Bahnrichtung läuft. Zum Betriebe der Fräserspindeln m dienen Gelenkwellen n, welche von Getrieben bethätigt werden, die mit dem auf der Nabe der Riemenscheibe o befindlichen Zahnrade p im Eingriff stehen.

An der hinteren Seite des Bettkastens a befindet sich ferner (links Fig. 33) ein sichelförmiges Böckchen q, an dessen Kreisbahn ein Spindellager r aufgeschraubt wird, deren vorschriftsmässige Winkellage mittels Kreisbogentheilung bestimmt werden kann, wobei durch ein Theilwerk s die Zähnezahl erhalten wird, während mit einer axialen Verschiebung eine Verlängerung des Aufspanndornes t vorgesehen ist, was für die Einstellung des Werkstückes nach der Kegelspitze zu, welche der Mittelpunkt der Kreisbahn q ist, von Bedeutung sein muss.

Textabbildung Bd. 309, S. 103

Nun besitzt ausserdem die Dornspindel t mittels Stirnräder u, von denen das äussere wegen der axialen Verstellung der Dornspindel breiter ist, eine Drehbeweglichkeit, welche von einem in einen Winkelzahnbogen v eingreifenden Winkelgetriebe ermöglicht wird, sobald dem Zahnbogen periodisch sich wiederholende Schwingungen ertheilt werden. Hierzu dient ein angeschlossener Arm mit Stirnradzähnen w, welche in einen Zahnstangenschlitten x eingreifen, der mittels gewisser Zwischentheile seine Bethätigung von einem Kurbeltriebwerk y empfängt, das durch Vermittelung von später zu beschreibenden Räderwerken seinen Antrieb von den Stufen Scheiben z erhält.

Textabbildung Bd. 309, S. 103

Um nun sowohl die Grösse, die Ausschwingung des Winkelzahnbogens v bezw. die axiale Verdrehung des Werkrades mit der convergirend zulaufenden Schaltbewegung der Fräserschlitten ml einestheils, und anderentheils mit der Schwingbewegung des gesammten doppelten Fräsewerkes um den Führungsbogen c mittels eines an dem Arm f angeschlossenen Zahnbogens 1 in Beziehung zu bringen, dient einestheils der in der Quernuth von y stellbare Kurbelzapfen 2, wodurch der Gesammthub des Kurbeltriebwerkes geregelt wird, anderentheils eine am Kurbelschlitten 3 im Winkel um einen Mittelzapfen 4 stellbare Coulisse 5, in deren Führungsnuth ein am Zahnstangenschlitten x abgebolztes drehbares Gleitstück G sich führt. Steht daher die Nuth dieser durch ein Schneckenstellwerk 7 verdrehbaren Coulisse 5 senkrecht, so wird der Zahnstangenschlitten x keine Bewegung erhalten, somit das Werkrad auch keine periodische Drehbewegung ausführen können. Am Rand des Kurbelschlittens 3 ist nun die zur Bethätigung des Zahnbogens 1 erforderliche Zahnstange 8 angebracht, mittels welcher die Fräserschlitten ml von der annähernden Mittellage (Fig. 31) nach links und rechts im Bogen um den Mittelzapfen d schwingen. Nun sind die Schraubenspindeln k beider Schlitten l mittels Gelenkwelle 9 und Schrägzahnräder derart verkuppelt, dass, wenn das Anschlagkreuz 10 (Fig. 38 und 39) verdreht, das andere Anschlagkreuz 11 gleichzeitig mitverdreht wird.

Textabbildung Bd. 309, S. 103

Die Verdrehung dieser Spindelkreuze 10 und 11 erfolgt mittels Anschlag an zwei Stifte 12, welche in einer kurzen am Sichelständer q befestigten Schiene 13 verlegt werden können und derart stehen, dass die Anschlagkreuze in ihrer Diagonalstellung ohne Hinderniss an diesen Anschlagstiften vorübergehen, während in der senkrechten Lage nothwendiger Weise die Verdrehung beider Schlittenspindeln gleichzeitig veranlassen, sobald der Arm f von rechts nach links bezw. umgekehrt schwingt. Mit dieser Schaltbewegung ist eine Verschiebung der Fräserschlitten nach der Kegelspitze des idealen Rades bezw. nach der Achse des Mittelbolzen d zu verbunden.

Textabbildung Bd. 309, S. 103
|104|

Bemerkenswerth sind noch einige Einzelheiten in Betreff der axialen Verstellbarkeit der Fräserspindeln m (Fig. 35) und der Dornspindel t (Fig. 28) für das Werkrad. In beiden Fällen lagert die betreffende Spindel zwischen Bunden, drehbar gehalten in einer Hülse mit Aussengewinde, welche durch Drehung einer Ringmutter axial verschoben wird. Der Dorn mit dem Werkrad wird ferner mittels einer langen Schraube in die Hohlspindel eingezogen, welche über das Theilwerk bekannter Bauart reicht.

Textabbildung Bd. 309, S. 104

Endlich dient nach Vollendung der Zahnflanken ein selbsthätiges Ausrückwerk (Fig. 32), welches aus einem Stellhebel 14 mit Klinkhebel 15 besteht, welcher auf die Zahnkuppelung 16 des Schaltbetriebes wirkt, sobald die Werkzeugschlitten durch die Zahnlücke gelangt sind und an den Klinkhebel 15 anschlagen.

Ed. Snyder's Theilrad für Räderfräsemaschinen.

Um die möglichen Fehler bei Herstellung eines Schneckentheilrades für Räderfräsemaschinen wegzubringen, ist, nachdem vorher ein Fehlrad gefräst worden war, von Ed. Snyder in Chicago ein Verfahren zur Anwendung gebracht worden, nach dem die gemachten Fehler vermieden worden sind. Nach American Machinist, 1897 Bd. 20 Nr. 28 * S. 531, ist an einer entsprechend verrippten Scheibe a (Fig. 40 und 41) am Kranz eine schwächere Mittelspur b angedreht, wodurch zwei Seitenabsätze entstehen, an welchen zwei Ringe c und d eingepasst werden. Nach genauem centrischen Kreisriss sind nunmehr durch diese drei Ringtheile c, b, d in gleicher Theilung zwölf gleiche Löcher gebohrt und daraufhin mit einer konischen Reibahle alle Bohrungen aufs genaueste ausgerieben. Hierauf wird Ring d um 180° verdreht, die Genauigkeit der Löcher mittels Caliberbolzen weiter geprüft und durch Nachreiben sämmtlicher Löcher ein vollkommenes Passen zu erreichen gesucht. Durch Wiederholung dieses Verfahrens bis auf 1 : 12 Verdrehung wird nun die Vertauschbarkeit der Ringe angestrebt, worauf zwölf genaue konische Passtifte mit Gewinde am spitzen Ende eingeführt und die Verbindung dieser Kranztheile gesichert wird. Nachdem dies geschehen, wird mit einem Schneckenfräser f, welcher auf der eigentlichen, im Lagerblock h laufenden Maschinenspindel g gekeilt ist, der Kranz mit 240 Zähnen in D = 762 mm Durchmesser leicht angefräst. Alsdann werden die Seitenringe um einen gewissen Betrag gegenseitig verdreht, worauf nach erfolgter Wiederbefestigung mit dem Einfräsen der Zähne staffelweise fortgefahren wird, wobei das Verdrehen der Seitenringe fortgesetzt anzuwenden ist. Selbstverständlich wird die Schneckenfräse stetig an das Theilrad nähergestellt, wozu Stellschrauben i gebraucht werden (über Theilrad vgl. D. p. J., Lefebvre, 1893 287 * 256; 1887 264 * 594).

Textabbildung Bd. 309, S. 104

G. B. Grant's Maschine zum Fräsen von Schraubenrädern (Schrägzahnräder).

Joseph Whitworth hatte sich bereits durch Englisches Patent Nr. 6850 vom Jahre 1835 die Erfindung einer solchen Maschine sichern lassen.

In Fig. 42 und 43 ist nach dem Amerikanischen Patent Nr. 405030, Inhaber G. B. Grant in Malden, Conn., eine ähnliche Maschine zur Ansicht gebracht.

Der Ständer a trägt in fester Lagerung die Spindel b mit dem Theilrade c und dem Werkstückrade d. An der senkrechten Führungsbahn des Ständers ist ein Tischwinkel f durch Handradspindel g in der Höhenrichtung stellbar, worauf um einen senkrechten Endzapfen i der Schlittenführungsrahmen h Winkeleinstellungen zur Hauptebene des Werkrades d erhalten kann. Mittels einer Schraubenspindel k wird dem Lagerschlitten l, auf dem wieder um einen stehenden Zapfen die Lagerplatte m im Winkel stellbar ist, Schaltbewegung ertheilt, so dass ein unmittelbar durch Riemenscheibe n bethätigtes mehrfaches Fräsewerkzeug o die Zahnlücken einarbeitet. Würde nun diese Fräsescheibe mittels einfacher Schlittenbewegung durch den Vollkranz des Werkrades d geführt, so hätten die eingefrästen Zahnflanken gerade Erzeugende. Sowie aber mit der Schaltbewegung des Fräserschlittens l eine gleichzeitige verhältnissmässige Verdrehung des Werkrades d verknüpft wird, so entstehen Zahnflanken, deren Erzeugende nach einem Schraubengang gekrümmt sind. Im vorstehenden Fall (Fig. 42 und 43) wird von der Fräserspindel o mittels zwei Winkelradpaaren eine zum Fräserschlitten l lagernde parallele Seitenwelle p getrieben, |105| von der einestheils durch die gelenkige Fernrohrwelle q und das Zahngetriebe r das Theilrad c eine Drehbewegung erfährt. Von der Seitenwelle p wird aber ferner durch zwei Schneckentriebwerke s und t die Schraubenspindel k getrieben, so dass die geradlinige Schaltung des Fräsers o und die Winkelverdrehung des Werkrades d in strenger Beziehung stehen. Eingeschaltete Zwischengetriebe ermöglichen Aenderungen dieser Wechselbeziehungen, während die Winkellagen des Fräserschlittens l und deren Lagerplatte m mittels Theilungen an den entsprechenden Bogenschützen leicht bestimmt und festgestellt werden können.

Textabbildung Bd. 309, S. 105

Die vorerwähnte Maschine von Whitworth unterscheidet sich insofern von dieser englisch Conjugator genannten Maschine, dass zwischen Schneckentheilrad und Schneckenfräser eine zwangläufige Räderverbindung besteht, mittels welcher durch die Schneckenfräserwelle eine fortlaufende Drehbewegung des mit dem Theilrade verbundenen Werkrades verbunden ist. Mit diesem Hobbing machine genannten Fräsewerk werden zwar keine eigentlichen Schrägzähne, wohl aber Schneckenräder hergestellt. (Ueber das Fräsen von Schrägzahnrädern mit schraubenförmig gewundenen Zahnflanken vgl. Sainte, March and Co., D. p. J., 1890 277 * 224, auch Pregél, Fräsemaschinen, * S. 122 mit 5 Fig.).

Die Schrägzahnräder wurden von Dr. Hooke im J. 1666 erfunden. Sie wurden von White in Manchester wiedererfunden, 1808 patentirt und auch an einer Hobelmaschine von Collier in Manchester praktisch ausgeführt.

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