Zahnradfräsmaschine

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Zahnradfräsmaschine

Entwicklung einer Zahnradfräsmaschine, die Zahnräder aus Holz oder Kunststoff fräst

Drei Studenten der HTWG Konstanz im 5. Semester im Bachelorstudiengang Maschinenbau Konstruktion und Entwicklung hatten bei ihrem Konstruktionsprojekt die Aufgabe, ihre Fertigkeiten und Fähigkeiten im konstruktiven Bereich zu festigen. Die Aufgabenstellung: Entwicklung einer Zahnradfräsmaschine zu Lehrzwecken, die Zahnräder aus Holz oder Kunststoff mit verschiedenen Zähnezahlen fräsen kann.
Zur Dokumentation gehörte ein Morphologischer Kasten, eine komplette schematische Handskizze der Maschine, einzelne Baugruppenzeichnungen, alle Einzelteilzeichnungen bzw. Fertigungszeichnungen und die dazu benötigten Berechnungen zu Kräften und Festigkeiten.
Mit der Maschine soll Studierenden das Entstehen einer Evolventenzahnflanke erklärt werden. Geplant ist, dass die Maschine nicht nur konstruiert, sondern auch in der anschließenden Projektarbeit, im sechsten Semester, gebaut werden soll.
Deswegen musste während des gesamten Projektes auf Kosten und die möglichst häufige Verwendung von Normteilen geachtet werden.
Aufbau und Funktionsweise der Zahnradfräsmaschine
Halbzeug für das spätere Zahnrad ist ein runder Rohling, der mithilfe einer Mehrfachschablone auf eine Holz- oder Kunststoffplatte angezeichnet und dann mit einer Stichsäge ausgesägt werden kann. Dieser Rohling wird mit einer Bohrung in der Mitte versehen und kann so auf eine drehbar gelagerte, vertikale Welle aufgespannt werden. Dort wird der Rohling mit einem Kreissägeblatt exakt auf den Kopfkreisdurchmesser des Zahnrades gefräst. Danach wird das Kreissägeblatt durch einen Profilfräser mit 20° Bezugsflanke ersetzt. Dieser oszilliert dann durch einen Exzenterantrieb in vertikaler Richtung.
Da die Maschine zu Lehrzwecken eingesetzt werden soll, ist die Drehbewegung des zu fräsenden Zahnrades mechanisch mit der horizontalen Linearbewegung des Fräsers zu koppeln, um Studierenden diesen Zusammenhang möglichst gut zu visualisieren. Dafür wurde eine Zahnstange am Schlitten des Fräsers und ein Musterzahnrad an der Welle geplant. Die Zahnstange ist in vertikaler Richtung beweglich gelagert und lässt sich über einen Bodenzug von dem Zahnrad entkoppeln, um verschiedene Funktionen der Maschine zu realisieren. Die geforderten verschiedenen Zähnezahlen lassen sich durch mehrere Musterzahnräder in verschiedenen Größen und einen veränderlichen Abstand zwischen vertikaler Welle und Fräser verwirklichen. Da bei der Konstruktion großen Wert auf viele Interaktionsmöglichkeiten seitens der Studierenden gelegt wurde, lässt sich über eine zusätzliche Achse der Fräser verschieben, wodurch sich Zahnräder mit Profilverschiebung fertigen lassen.
norelem im Projekt:
Die gesamte Maschine wurde mit Normteilen aus der norelem Produktpalette konstruiert und realisiert. Darunter befinden sich unter anderem Linearführungen, eine Elastomer Wellenkupplung, diverse Hebel und Bolzen und noch viele weitere Bauteile.
Benennung
Arretierbolzen Form D

Arretierbolzen ohne Bund mit verlängertem Arretierstift Form G
Passfedern DIN 6885 A

Pilzknöpfe mit Außengewinde
2-Speichenhandräder aus Kunststoff, mit drehbarem Griff

Klemmhebel mit Schutzkappe mit Außengewinde
Scheiben für Spannzeuge aus Stahl oder Aluminium DIN 6340
Sicherungsringe für Wellen DIN 471


Vorlegscheiben
Druckfedern für Spanneisen
Führungswagen
Profilführungsschienen



Präzisionsführungswellen
Nonius und Nullmarken Aluminium, selbstklebend oder mit Bohrungen

Stirnzahnräder aus Stahl, Modul 1 Verzahnung gefräst, gerade verzahnt, Eingriffswinkel 20°
Zahnstangen aus Stahl Verzahnung gefräst, gerade verzahnt, Eingriffswinkel 20°
Elastomer-Klauenkupplungen mit radialer Klemmnabe
Kunststoff-Anlaufscheiben
Gleitlager zylindrisch


Gelenkköpfe mit Gleitlagerung Innengewinde
Rohrverbinder Flansch Kunststoff
Lineareinheiten
Bestellnummer

»03089-4004

»03089-4308

»03093-21308

»03288-03X14

»03288-06X14

»06242-066X15

»06255-5080X08

»06255-5080X10

»06460-92061X20

»07320-310

»07330-080800

»07330-151000

»07330-301500

»07375-00632

»07650-20

»21400-15106601

»21410-1520X0160

»21410-1520X0220

»21410-1520X0400

»21410-1520X0700

»21595-020X1000

»21882-0001

»21882-100010X250

»22400-0110150012

»22420-010150X500

»23022-030

»23715-1081810

»23730-00600810

»23730-01001210

»23730-02002320

»27628-08

»29014-30

»29105-300001X500

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