DE8607328U1

DE8607328U1 - Maschine zum Wälzschälen zylindrischer Verzahnungen

Info

Publication number: DE8607328U1
Application number: DE19868607328
Authority: DE
Original assignee: Hermann Pfauter GmbH and Co
Current assignee: Hermann Pfauter GmbH and Co
Priority date: 1986-03-17
Filing date: 1986-03-17
Publication date: 1986-05-22

Description

Patentanwalt '· ' ' * ' ·

B!pt..tng. W. Jackisch " "

Men^elsfr. do, 7000 Siutlaa^ 1
Hermann Pfauter A 38 509/fro

GmbH & Co.
Schwieberdingeii Str. 87 »^ u»«

7140 Ludwigsburg

Maschine zum Wälzschälen zylindrischer Verzahnungen

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Wälzschälen |

zylindrischer Verzahnungen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 .

Wälzschälen ist ein kontinuierlich ablaufendes Verfahren zur spanenden Herstellung zylindrischer Zahnräder. Das Werkzeug ähnelt einem Waizstoßrad. Seine Drehachse ist gegenüber der Achse des Werkstückes geneigt angeordnet. Während der Bearbeitung führen das Werkzeug und das Werkstück eine Drehbewegung aus. Die Vorschubbewegung verläuft parallel zur Werkstückachse. Es besteht ein Zwanglauf zwischen den während der Bearbeitung ablaufenden Bewegungen von Werkzeug und Werkstück. Die vom Prozeß geforderte Relativbewegung zv/ischen dem Werkzeug und dem Werkstück wird über die Maschine erzeugt. Dieses Verfahren ermöglicht eine kurze Bearbeitungszeit; es ist aber nur für grobe Verzahnungsqualitäten geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Maschine so auszubilden, daß mit ihr Werkstücke mit hoher Verzahnungsqualität unter Beibehaltung der kurzen Be-

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arbeitungszeit erreicht werden können.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Maschine erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Maschine werden die Relativ^ bewegungen zwischen Werkzeug und Werkstück durch die elektronische Kopplung der Einzelantriebe verwirklicht. Dadurch sind sehr hohe Drehzahlen möglich und damit auch der Einsatz von Schneidstoffen, wie Hartmetall oder CBN (kubisches Bohrnitrid). Mit der erfindungsgemäßen Maschine lassen sich sehr hohe Genauigkeiten erzielen, da die bisher durch mechanische Getriebezüge entstandenen übertragungsungenauigkeiten entfallen. Da die einzelnen Antriebe elektronisch über die Steuereinheit gekoppelt sind, können durch regelungstechnische Maßnahmen hohe Steifigkeiten zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück erreicht werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 2 kann die Position der Verzahnung des zu bearbeitenden Werkstückes zur Verzahnung des Werkzeuges genau ausgerichtet werden. Es ist somit eine automatische Einmitteinrichtung vorgesehen, mit welcher das Werkstück, das nicht in winkelmäßig zugeordneter Position zum Werkzeug geladen worden ist, in der Relativlage zum Werkzeug gemessen und anschließend automatisch so verdreht wird, daß die Zähne des Werkzeuges in den Lücken des Werkstückes arbeiten und an beiden Werkstückflanken im Mittel gleichmäßig Material abtragen.

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Der berührungslos arbeitende Sensor gemäß Anspruch 3 kann vorzugsweise so ausgebildet werden, daß die tage der Zahnflanken weitgehend unabhängig von der Ausbildung des Werkstückkopfes erfaßt wird. Damit wird tian bei der Erfassung der Lage der Werkstückverzahnung unabhängig von den Toleranzen des Werkstückdurchmessers Und den Toleranzen eines eventuell vorhandenen Kopfkantenbruches.

Mit der Schärfeinrichtung gemäß Anspruch 5 ist ein automatisches Nachschleifen des Werkzeuges in der Maschine gewährleistet.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sidh aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsge-

mäßeft Maschine,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Maschine gemäß

Fig. 1.

Die Maschine dient zum Wälzschälen von zylindrischen Verzahnungen, vorzugsweise zum Schlichtwälzschälen gehärteter zylindrischer Verzahnungen. Das zu bearbeitende Werkstück 1 wird durch ein Werkzeug 2 bearbeitet. Die nicht näher dargestellte Werkstückspindel ist horizontal angeordnet und in einem Werkstückspindelstock 5 untergebracht, der ortsfest mit einem Maschinenbett 4 verbunden ist. Die Werkstückspindel wird von einem Motor 9.1 drehbar angetrieben. Das Werkzeug 2 sitzt auf einer ebenfalls nicht näher dargestellten Werkzeugspindel, die in einem Schälkopf 8 drehbar gelagert ist. Zum Antrieb der Werkzeugspindel dient ein Motor 9.2, der über ein (nicht dargestelltes) Getriebe mit der Werkzeugspindel spielfrei antriebsverbunden ist. Es ist selbstverständlich auch möglich, den Motor 9.2 koaxial zur Werkzeugspindel anzuordnen, so daß dann ein Getriebe entfallen kann. Auch der Motor 9.1 ist über ein (nicht dargestelltes) Getriebe

mit der Werkstückspindel spielfrei antriebsverbunden. Dieser Motor 9.1 kann ebenso koaxial zur Werkstückspindel

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angeordnet sein.

Der Werkstückspindelstock 5 ist ortsfest am Maschinenbett ,;■

4 vorgesehen. Das Werkzeug 2 ist um seine Achse drehbar »

und kann um eine horizontale Achse 3 geschwenkt werden. Hierzu dient ein Schwenkmotor 9.3, der über ein Getriebe mit dem Schälkopf 8 antriebsverbunden ist. Mit dem Schwenkmotor 9.3 kann der Schälkopf 8 und damit das Werkzeug 2 \ in die gewünschte Winkellage um die Achse 3 geschwenkt ι werden.

Der Schälkopf 8 ist mit einem Radialschlitten 7 verbunden, der über einen Motor 9.4 radial zum Werkstück 1 verschoben werden kann. Dadurch kann das Werkzeug 2 radial zum Werkstück 1 zugestellt werden.

Der Radialschlitten 7 ist mit einem Axialschlitten 6 verbunden, der auf Führungsbahnen 10 verschiebbar gelagert ist. Der Antrieb erfolgt vom Motor 9.5 über ein (nicht dargestelltes) Getriebe, wie beispielsweise einen Zahnriementrieb, und einen Kugelgewindetrieb 13. Das Werkzeug 2 kann somit über den Axialschlitten 6 auch in Richtung der Werkstückachse verschoben werden. Diese Axialbewegung stellt die Vorschubbewegung während der Bearbeitung des Werkstückes 1 dar.

Auf dem Maschinenbett 4 sind Führungsbahnen 11 für einen (nicht dargestellten) Reitstock vorgesehen, der beispielsweise zur Aufnahme von wellenförmigen Werkstücken verwendet wird, die mit dem Werkzei'i 1 bearbeitet werden sollen.

Auf dem Maschinenbett 4 befindet sich eine Schärfeinrichtung 12/ mit der das Werkzeug 2 an der Spanfläche

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nachgeschärft werden kann. Die Schärfeinrichtung 12 besteht aus einer Schleifscheibe 14, einer in Fig. 2 angedeuteten Spindel 15 und einem Motor 9.6 zum Drehantrieb der Schleifscheibe 14.

Die Schärfeinrichtung 12 ist so ausgebildet, daß sie um dasjenige Maß in Richtung ihrer Achse verschoben werden kann, um das die Schleifscheibe abgenutzt ist. Zum Nachschärfen des Werkzeuges 2 wird es zunächst in seine horizontale Lage gebracht, in der seine Achse horizontal liegt. Anschließend wird das Werkzeug 2 radial zum Werkstück verfahren und gegenüber der Schleifscheibe 14 positioniert und dann gegen die Schleifscheibe 14 in Richtung der Werkstückachse zugestellt. Die beschriebene Axialbewegung des Werkzeuges 2 in Richtung auf die Schleifscheibe 14 wird vom Axialschlitten 6 vorgenommen. Die Axialbewegung wird so weit durchgeführt, bis das Werkzeug 2 am Schleifrad 14 gerade zur Anlage kommt. Die eigentliche Zustellbewegung für den Nachschärfvorgang wird durch einen (nicht dargestellten), im Schälkopf 8 untergebrachten Antrieb vorgenommen, mit dem das Werkzeug 2 relativ zum Schälkopf 8 gegen die Schleifscheibe 14 zugestellt wird. Aufgrund des beschriebenen Bewegungsablaufes nimmt die Werkzeug-Spanfläche nach dem Schärfen die gleiche Lage zum Achskreuzpunkt ein wie die Spanfläche vor dem Schärfen. Dies ist in bestimmten Fällen wichtig im Zusammenhang mit der Forderung nach Profilkonstanz der Werkstücke 1 über dem Abschliff.

In einigen Fällen ist es auch möglich, auf diesen gesonderten, im Schälkopf 8 untergebrachten Antrieb zu verzichten und die Axialzustellung zum Nachschärfen des Werkzeuges 2 durch Verschieben des Axialschlittens 6 durchzuführen.

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Die Relativbewegung beim Wälzschälen zwischen dem Werkstück 1 und dem Werkzeug 2 setzt sich aus zwei Bewegungen zusammen, nämlich aus der Grundbewegung und der Zusatzbewegung. Die Grundbewegung ist eine reine Drehung von Werkzeug 2 und Werkstück 1. Die Drehwinkel dieser beiden Elemente 1, 2 stehen dabei im umgekehrten Verhältnis ihrer Zähnezahl zueinander. So-lange die Grundbewegung ohne die Zusatzbewegung ausgeführt wird, entsteht auf jeder Werkstückflanke der Verzahnung ein schmaler Streifen der endgültigen Werkstückverzahnung. Dieser schmale Streifen Ist die Bearbeitungsspur des Werkzeuges 2 auf der Werkstückverzahnung .

Die Zusatzbewegung ist eine Schraubung. Sie besteht aus einer Relativverschiebung zwischen Werkstück 1 und Werkzeug 2 in Richtung der Werkstückachse und einer Zusatzdrehung des Werkstückes oder des Werkzeuges.

Die Zusatzbeweg^ng bewirkt, daß

die während jeder Werkstückumdrehung ausgebildeten schmalen Streifen so zueinander liegen, daß sie die idealen Flanken des Werkstückes 1 einhüllen. Diese Zusatzbewegung entspricht demnach der bekannten Schra'.ibung der Flanken zylindrischer Zahnräder.

Die Maschine muß diese beschriebenen Bewegungen erzeugen. Die Grundbewegung wird durch eine Kopplung der Drehbewegung der Motoren 9.1 und 9.2 erzeugt, während die Zusatzbewegung durch eine Kopplung der Bewegung der Motoren 9.5 iTiit 9.1 bzw. 9.2 erzeugt wird. Tür die Kopplung dieser verschiedenen Motorbewegungen worden (nicht dargestellte) elektronische Lageregelkreise herangezogen.

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Bex der Bearbeitung soll das Werkzeug 2 von allen Werkstückflanken im Mittel möglichst gleich viel Material abcragen. Dies ist nur möglich, wenn in einer bestimmten Position des Axialschlittens 6 die Verzahnungen von Werkzeug 2 und Werkstück 1 in eine definierte Winkellage zueinander gebracht werden. Die Maschine besitzt für diese Aufgabe eine Einrichtung 16, mit der über einen berührungslos arbeitenden Sensor 17 und eine Auswerteeinheit 18 die relative Winkellage der beiden Elemente 1, 2 zueinander bestimmt wird. Die Auswerteeinheit 18 ist an eine Steuereinheit 19 der Maschine angeschlossen. Zur Bestimmung der Winkellage der Motoren 9.1,9.2 und 9.5 dienen Meßelemente 24-26, wie beispielsweise Winkelschrittgeber, die über Signalleitungen 20 bis 22 an die Steuereinheit 19 angeschlossen sind. Das Ausgangssignal der Steuereinheit 19 dient zur Regelung der Winkellage des Motors 9.1. Die Auswerteeinheit 18 erzeugt ein Meßsignal, aufgrund dessen die Steuereinheit 19 über den Motor 9.1 das Werkstück 1 winkelmäßig in die korrekte Lage in bezug auf das Werkzeug 2 dreht. Solange dieser Einmiitvorgang des Werkstückes 2 abläuft, drehen Werkzeug 2 und Werkstück 1 mit relativ niedriger Drehzahl.

Mit der beschriebenen Maschine läßt sich der Wälzschälprozeß voll automatisieren. Die Automatisierungsmöglichkeiten umfassen neben den Maschinenbewegungen die Werkstück- und Werkzeug-Handhabung. Zur Werkstück-Handhabung zählen Zuführung, Spannen, Wechseln, Einmieten und Abführen; die Werkzeug-Handhabung beinhaltet den Werkzeugwechsel und das Werkzeugschärfen. Da das Werkzeug mit der Schärfeinrichtung 12 in der Maschine nachgeschärft wird, ist ein Werkzeugwechsel nur in großen Zeitabständen erforderlich. Die Maschine ist vorzugsweise zum Schlicht- ^:> wälzschälen gehärteter Zylinderräder, insbesondere für die

Massenfertigung, geeignet.

Claims

Patentanwalt Hermann Pfauter A 38 509/fro GmbH & Co. Schwieberdinger Str. 87 ?? Ludwigsburg Ansprüche

1. Maschine zum Wälzschälen zylindrischer Verzahnungen,

mit einem Antrieb zur Erzeugung einer Grunddrehung ο von Werkzeug und Werkstück und einer Zusatzbewegung,

g. dadurch gekennzeichnet,

daß für die Werkzeugdrehung, die Werkstückdrehung und die Axialverschiebung jeweils ein separater Antrieb

(9.1, 9.2, 9.5) vorgesehen ist, der jeweils ein Lagemeßelement (24 bis 26) aufweist, das jeweils an eine Steuereinheit (19) angeschlossen ist, die über eine Regelleituno (23) an den Antrieb (9.1) des Werkstückes

(1) oder an den Antrieb (9.2) des Werkzeuges (2) angeschlossen ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Positioniereinrichtung (16) zur Positionierung der Verzahnung des zu bearbeitenden Werkstückes (1) zur Verzahnung des Werkzeuges (2) aufweist.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung (16) einen berührungslos arbeitenden Sensor (17) aufweist, der die Lage der Zahnflanken der Verzahnung des Werkstückes (1) erfaßt.

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4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (17) an eine Auswerteeinheit (18) angeschlossen ist, die mit der Steuereinheit (19) verbunden ist.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Werkzeug-Schärfeinrichtung

(12) aufweist, die im Arbeitsraum der Maschine untergebracht ist.