BR102016001718B1

BR102016001718B1 - Máquina de retificação de engrenagem ou perfil, e método para operação de uma máquina de retificação de engrenagem ou perfil

Info

Publication number: BR102016001718B1
Application number: BR102016001718-1A
Authority: BR
Inventors: Achim STEGNER; Sven THIERFELDER; Andreas WELLEIN
Original assignee: KAPP Werkzeugmaschinen GmbH; Niles Werkzeugmaschinen Gmbh
Priority date: 2015-01-28
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2022-08-16
Also published as: JP2016137566A; BR102016001718A2; DE102015001036A1; EP3050661A1; JP6652839B2; DE102015001036B4; US20160214195A1; CN105817715A; EP3050661B1; CN105817715B; US9731367B2

Abstract

MÁQUINA DE RETIFICAÇÃO DE ENGRENAGEM OU PERFIL, E MÉTODO PARA OPERAÇÃO DE UMA MÁQUINA DE RETIFICAÇÃO DE ENGRENAGEM OU PERFIL. A invenção se refere a máquina de retificação de engrenagem ou perfil (1), especialmente para retificação de peças de trabalho pré-trabalhadas ou pré-perfiladas (2), em que a máquina compreende pelo menos um fuso de ferramenta (3) que pode receber pelo menos uma ferramenta de retificação (4) e em que a máquina compreende pelo menos um fuso de peça de trabalho (5, 6) que está móvelmente disposto em um porta-elemento (7) e que pode ser impulsionado para o fuso de ferramenta (3) por uma cooperação pelo menos temporária da peça de trabalho (2) com a ferramenta de retificação (4) por intermédio de pelo menos um acionador. Para melhorar a precisão da máquina em peças de trabalho crescentes com medidas simples a invenção sugere que em ou dentro do porta-elemento (7) pelo menos uma massa (8) esteja disposta, a qual está disposta móvelmente em ou sobre um elemento de guiamento (9) por intermédio de um elemento acionador (10), em que a massa (8) está permanentemente livre de qualquer contato com outra parte de máquina e/ou parte de peça de trabalho e/ou parte de ferramenta. Além disso, a invenção se refere a (...).

Description

[001] A invenção se refere a uma máquina de retificação de engrenagem ou perfil, especialmente para retificação de peças de trabalho pré-trabalhadas ou pré- perfiladas, em que a máquina compreende pelo menos um fuso de ferramenta que pode receber pelo menos uma ferramenta de retificação e em que a máquina compreende pelo menos um fuso de peça de trabalho que está móvelmente disposta em um porta- elemento e que pode ser impulsionado para o fuso de ferramenta por uma cooperação pelo menos temporária da peça de trabalho com a ferramenta de retificação por intermédio de pelo menos um acionador. Além disso, a invenção se refere a um método para operação de tal máquina de retificação de engrenagem ou perfil.

[002] Especialmente na produção de engrenagens o processo de retificação final tem uma elevada importância. Neste processo os flancos de dente são submetidos a uma operação de retificação mediante a qual eles são trazidos para o contorno exato. Um método eficiente para a produção das engrenagens é a retificação generativa por um sem fim de retificação ou a retificação de perfil com um disco de retificação de perfil.

[003] Em peças de trabalho especialmente com engrenagens pequenas (diâmetro de ponta de até cerca de 200 mm) o tempo principal do processo é relativamente curto se comparado com os tempos secundários. Devido a que as máquinas de tempo principal relativamente curto e métodos de retificação são exigidos para obter um processo de produção econômico que tem uma relação aperfeiçoada entre o tempo principal e o tempo secundário. Isto se aplica especificamente quando adicionalmente também o tamanho de lote da peça de trabalho diminui - em consequência de uma pluralidade crescente de variantes das peças de trabalho. Desse modo, a redução do tempo de inatividade se torna mais e mais importante.

[004] Uma máquina de retificação de engrenagem do tipo mencionado acima, bem como um método para a operação da mesma são conhecidos do documento EP 2 305 409 B1. Aqui, já está descrita uma solução que está caracterizada pelo fato de que uma relação favorável entre tempo principal de usinagem e tempos secundários pode ser obtida. Portanto, é possível uma produção economicamente benéfica. Também uma parte de ajuste pode ser mantida pequena em relação aos tempos principais de usinagem. Uma solução semelhante mostra o documento DE 199 20 323 A1 que usa dois fusos de peça de trabalho que são operados alternadamente.

[005] No entanto, é prejudicial em tal máquina de retificação de engrenagem com “conceito de coleta” que em diâmetros crescentes das engrenagens a serem usinadas (especialmente em diâmetros de 25 mm para cima) as forças de massa se tornam tão grandes no manuseio das peças de trabalho que a precisão exigida do posicionamento sofre e o nível exigido de qualidade não pode ser assegurado sem medidas elaboradas. Portanto, em máquinas com o desenho do documento EP 2 305 409 B2 o tamanho das peças de trabalho é grandemente limitado para processar retificação de engrenagem confiável a um diâmetro máximo de 125 mm. É difícil usinar dimensões de peça de trabalho excedentes de uma maneira confiável de processo devido à sensibilidade conceitual a vibrações.

[006] Assim, é um objeto da invenção desenvolver mais uma máquina do tipo mencionado acima e um método respectivo para sua operação de uma tal maneira que seja possível superar as restrições conceituais do desenho de máquina em termos de vibrações críticas. Desse modo, objetiva-se pelo menos dobrar o diâmetro das peças de trabalho que eram possíveis até agora e quadruplicar a massa das peças de trabalho em usinagem confiável de processo.

[007] A solução deste objeto pela invenção no que diz respeito ao método está caracterizada pelo fato de que em ou dentro do porta-elemento pelo menos uma massa está disposta, a qual está disposta móvelmente em ou sobre um elemento de guiamento por intermédio de um elemento acionador, em que a massa está permanentemente livre de qualquer contato com outra parte de máquina e/ou parte de peça de trabalho e/ou parte de ferramenta.

[008] Desse modo, preferencialmente a massa é linear e móvel em ou sobre o elemento de guiamento. O elemento de guiamento está concebido preferencialmente como guia linear. O elemento acionador está concebido preferencialmente como servomotor. A massa mencionada atua assim como parte, em que de acordo com a invenção exclusivamente duas forças de massa são usadas; uma conexão da massa com outra parte da máquina não existe -além de dito elemento de guiamento.

[009] De acordo com uma concretização preferida da invenção dois fusos de peça de trabalho estão dispostos em um porta-elemento. O porta-elemento pode desse modo ser concebido como uma torre que se estende em direção vertical. O porta-elemento está desse modo preferencialmente disposto rotativo ao redor da vertical. Dita pelo menos uma massa pode desse modo estar móvelmente disposta em ou sobre o elemento de guiamento em direção horizontal.

[010] O método para a operação de uma máquina de retificação de engrenagem ou perfil está caracterizado de acordo com a invenção, em que simultaneamente com o deslocamento do fuso de peça de trabalho em ou sobre o porta- elemento pelo menos uma massa está disposta em ou sobre um elemento de guiamento por intermédio de um elemento acionador, em que a massa está permanentemente livre de qualquer contato com outra parte de máquina e/ou parte de peça de trabalho e/ou parte de ferramenta.

[011] Preferencialmente desse modo um deslocamento do fuso de peça de trabalho ocorre em direção vertical e um deslocamento da massa ocorre em direção horizontal.

[012] Enquanto isso, a invenção aplica-se a uma máquina de retificação de engrenagem com “conceito de coleta” para peças de trabalho com um diâmetro de até 250 mm, na qual preferencialmente dois fusos de peça de trabalho estão dispostos verticalmente móveis em um ângulo de 180° entre si em uma torre giratória. As forças de massa que ocorrem devido à alta dinâmica dos “fusos de coleta” (ou seja, no movimento dos fusos de peça de trabalho em direção vertical) são assim compensadas por intermédio de uma massa separada (“massa sísmica”) que está integrada na torre giratória.

[013] Desse modo, um efeito negativo sobre o resultado de retificação se mantém distante. Um controle e dimensionamento respectivos da massa asseguram que nenhuma restrição do eixo vertical com respeito a sua dinâmica precisa ser levada em consideração.

[014] O desenho proposto de acordo com a invenção permite que diâmetros de peça de trabalho acima de 250 mm e além podem ser usinados sem problemas pelo “conceito de máquina de coleta” preferido, ou seja, começando do diâmetro de peça de trabalho de 125 mm que foi relevante até agora uma duplicação do diâmetro pode ser realizada. Assim, uma capacidade de produção adicional pode ser ganha de uma maneira eficiente em termos de energia. No total, a economia do processo de retificação de engrenagem é aprimorada de modo correspondente.

[015] Preferencialmente dois fusos de peças de trabalho “de coleta” estão dispostos em uma coluna comum, em que os fusos de peças de trabalho estão montados opostamente. Em uma terceira posição um dressador para dressagem da ferramenta de retificação pode ser fornecido. Enquanto então partes são usinadas em um fuso de peça de trabalho, no Segundo fuso a peça de trabalho já acabada é depositada, por exemplo, em uma correia transportadora. Posteriormente, uma nova parte é tomada desde a correia pelo fuso de coleta, presa e alinhada. Quando a parte presente no primeiro fuso de peça de trabalho terminou de ser usinada a coluna rotaciona por 180° ao redor do eixo vertical e desse modo leva a próxima peça de trabalho na área de usinagem para usinagem.

[016] Em geral, a massa (“massa sísmica”) que está integrada na torre giratória realize um movimento de compensação (movimento contrário) durante o movimento do fuso de coleta no lado de carregamento e descarregamento para compensar as forças de massa ocorrentes.

[017] O conceito fornece preferencialmente um depósito integrado com até três compartimentos para descarregamento de partes NIO/SPC. Além disso, este depósito está fornecido para a mudança automática de meios de tensionamento.

[018] Beneficamente, a máquina proposta é especialmente aplicável em aplicações na indústria de construção automotiva e de máquinas. Como exemplos estão mencionados caixas de câmbio de carro de passageiro (caixas de câmbio manuais, transmissões automáticas escalonadas, caixas de câmbio de embreagem dupla), parte de engrenagens planetárias (preferencialmente com um diâmetro de 30 a 60 mm) e engrenagens de controle (preferencialmente de 50 a 160 mm), bem como engrenagens de acionamento de eixo (preferencialmente 170 a 250 mm). Da mesma forma, caixas de câmbio de caminhão, bem como caixas de câmbio industriais devem ser mencionadas.

[019] As concretizações da máquina de retificação como descrita no documento EP 2 305 409 B1 do pedido de patente são desse modo especialmente preferidas; faz-se referência explícita a este documento.

[020] Na região do fuso de ferramenta um contra-mancal pode estar disposto estacionário sobre ou em um leito de máquina. Este contra-mancal pode ser usado por ambos os fusos de peça de trabalho. Igualmente, demais dispositivos de periferia podem ser fornecidos: em uma localização um dispositivo de alinhamento para a peça de trabalho pode estar disposto sobre ou no leito de máquina.

[021] Além disso, no porta-elemento (torre) um dispositivo de dressagem para a ferramenta de retificação pode estar disposto; com ele a ferramenta de retificação pode ser dressada quando necessário.

[022] Além disso, em outra localização uma estação de centrifugação para a peça de trabalho pode estar disposta estacionária sobre ou no leito de máquina.

[023] Em outra localização uma estação de troca para meios de tensionamento pode estar disposta estacionária sobre ou no leito de máquina. Além disso, uma estação para depositar uma peça de trabalho pode estar disposta sobre ou no leito de máquina. Desse modo, uma concretização preferida propicia que a estação de mudança para meios de tensionamento e a estação para deposição de uma peça de trabalho respectivamente compreende uma mesa rotativa com pelo menos dois locais para deposição. Desse modo, a estação de mudança para meios de tensionamento e a estação para deposição de uma peça de trabalho estão preferencialmente concebidas como unidade combinada.

[024] Finalmente, na região do fuso de ferramenta uma estação de troca para ferramentas de retificação pode estar disposta estacionária sobre ou no leito de máquina.

[025] Vantajoso, com o conceito proposto os tempos secundários podem ser otimizados (minimizados) e processos e funções de setup para automação podem ser integrados. O carregamento e descarregamento de fusos de peça de trabalho com peças de trabalho, a fixação, o alinhamento (centragem) da engrenagem, a aceleração e desaceleração, bem como a centrifugação das peças de trabalho podem ser realizadas paralelos à retificação no outro fuso de peça de trabalho. Portanto, o conceito proposto também permite um aprimoramento substancial no que diz respeito aos tempos secundários.

[026] Nos desenhos, uma concretização da invenção está mostrada.

[027] A fig. 1 mostra em uma vista em perspectiva uma máquina de retificação de engrenagem com um porta-elemento na forma de uma torre estendendo-se verticalmente na qual dois fusos de peça de trabalho estão dispostos para mover peças de trabalho de uma área de carregamento e descarregamento para uma posição de retificação e de volta.

[028] A fig. 2 mostra a vista frontal correspondente de acordo com a fig. 1.

[029] Nas figuras, uma máquina de retificação de engrenagem 1 está mostrada, a qual compreende uma base de máquina 11. Na base de máquina 11 primeiro os elementos habituais estão dispostos para ser capaz de executar uma operação de retificação de engrenagem. Portanto, a máquina 1 possui especialmente um fuso de ferramenta 3 com uma ferramenta de retificação 4 (disco de retificação ou sem fim de retificação, conforme o caso, pode ser também diversas ferramentas de retificação descentradas na direção axial, por exemplo, para desbaste e acabamento) que estão dispostas em um porta-ferramenta, cujo fuso de ferramenta 3 está disposto em uma guia móvel respectiva, de modo que ele pode executar os movimentos exigidos para o processo de retificação. Nas figuras, as direções de movimento pretendidas estão mostradas por setas duplas, nomeadamente, X, Y, Z, A, B. Mas essas não estão mais discutidas adicionalmente aqui, pois esses eixos são normalmente fornecidos.

[030] Além disso, na máquina de retificação de engrenagem 1 dois fusos de peça de trabalho 5 e 6 estão fornecidos, os quais estão concebidos respectivamente para a recepção de uma peça de trabalho 2 (ver eixos de rotação C1 e C2 na fig. 1). Esses dois fusos de peça de trabalho 5, 6 estão dispostos em um porta-elemento 7 na forma de uma torres, de tal maneira que eles podem estar orientados ao redor de um eixo vertical, nomeadamente ao redor do eixo giratório CT. Durante orientação ao redor do eixo CT, uma peça de trabalho 2 que está fixa em um dos fusos de peça de trabalho 5, 6 pode ser movida de uma posição de retificação I para uma posição de carregamento II respectivamente inversa da posição II para a posição I.

[031] Na posição de carregamento II uma peça de trabalho 2 pode ser carregada ou descarregada por intermédio de um alimentador de ferramenta não retratado. Desse modo, as peças de trabalho 2, por exemplo, podem, por intermédio de uma correia transportadora, serem transportadas para ou em sentido contrário ao da máquina. É claro que também qualquer outro tipo de provisão ou transporte de peças de trabalho 2 distante da máquina é possível, por exemplo, uma célula de carregamento.

[032] Para o posicionamento da peça de trabalho 2 em direção vertical, ou seja, na direção da vertical V, o fuso de peça de trabalho 5, 6 move-se na direção WT1 e WT2 respectivamente. Se a peça de trabalho 2 possui uma alta massa respectiva isso resulta que forças de massa significantes se originam em um movimento rápido na direção WT1 e WT2 respectivamente. Para impedir isto e se contrapor a isto respectivamente está fornecido que em ou dentro do porta-elemento 7 uma massa 8 está disposta, a qual está móvelmente disposta em um elemento de guiamento 9 por intermédio de um elemento acionador 10. A direção de movimento da massa 8 está designado na fig. 1 com XT1. O elemento de guiamento 9 está concebido como macaco de parafuso no presente caso. Na massa 8 uma porca correspondente (não retratada) está disposta, a qual coopera com o macaco de parafuso. Portanto, a massa 8 move-se na rotação do macaco de parafuso translacional, em que dita rotação é afetada pelo elemento acionador 10 na forma de um servomotor.

[033] Desse modo, a massa 8 está permanentemente livre de qualquer contato com outra parte de máquina e/ou parte de peça de trabalho e/ou parte de ferramenta. Ao contrário, a massa 8 atua como um corpo (ou seja, como massa sísmica) que atua sobre o sistema apenas por suas forças de massa (transferidas via o elemento de guiamento 9 presente na torre 7) e - em um controle respectivo do elemento acionador 10 - atua equilibrando a força de massa que é criada pelo fuso de peça de trabalho 5, 6.

[034] Assim, se o fuso de peça de trabalho 5 está deslocado na direção R1 - ver fig. 2 - a massa 8 pode ser movida especificamente e simultaneamente na direção R2 , de modo que resulta em um torque compensador devido à força de massa 8 relacionada ao ponto de base no qual uma torre 7 permanece na base de máquina 11 e no todo confere uma base de suporte mais estável para a torre. Como pode ser visto na fig. 2 assim neste caso específico dito equilíbrio é criado pelas forças de massa da massa 8 de modo que ao movimento do fuso de peça de trabalho 5 em direção vertical V um movimento em sentido contrário da massa 8 em direção horizontal H é ajustado.

[035] A torre 7 está disposta atualmente em uma mesa rotativa 12. Ao lado da máquina a área de carregamento e descarregamento 13 está disposta. Além disso, uma unidade de alinhamento 14, uma unidade de dressagem 15, uma estação de troca para meios de tensionamento 16 (SPC (partes a serem medidas) / NIO (partes defeituosas) - depósito), um cabeçote móvel 17 e uma estação de mudança para ferramentas de retificação 18 devem ser mencionados.

[036] Para a unidade de alinhamento 14 a informação a seguir dever ser observada: A unidade compreende na concretização um sensor de alinhamento livre de ajuste que compreende preferencialmente (pelo menos) um eixo NC pelo qual pode ser realizado (pelo menos) um movimento linear. LISTA DE REFERÊNCIAS: 1 Máquina de retificação de engrenagem ou perfil 2 Peça de trabalho 3 Fuso de ferramenta 4 Ferramenta de retificação 5 Fuso de peça de trabalho 6 Fuso de peça de trabalho 7 Porta-elemento (torre) 8 Massa 9 Elemento de guiamento (guia linear) 10 Elemento acionador (servomotor) 11 Base de máquina 12 Mesa rotativa 13 Área de carregamento e descarregamento 14 Unidade de alinhamento 15 Unidade de dressagem 16 Estação de troca para meios de tensionamento 17 Cabeçote móvel 18 Estação de troca para ferramentas de retificação V Vertical H Horizontal CT Eixo giratório I Posição de retificação II Posição de carregamento

Claims

1. MÁQUINA DE RETIFICAÇÃO DE ENGRENAGEM OU PERFIL (1), especialmente para retificação de peças de trabalho pré- trabalhada ou pré-perfiladas (2), em que a máquina compreende pelo menos um fuso de ferramenta (3) que pode receber pelo menos uma ferramenta de retificação (4) e em que a máquina compreende pelo menos um fuso de peça de trabalho (5, 6) que está movelmente disposto em um porta-elemento (7) e que pode ser impulsionado para o fuso de ferramenta (3) por uma cooperação pelo menos temporária da peça de trabalho (2) com a ferramenta de retificação (4) por intermédio de pelo menos um acionador, caracterizada por, em ou dentro do porta-elemento (7), pelo menos uma massa (8) estar disposta, a qual está disposta móvel em ou sobre um elemento de guiamento (9) por intermédio de um elemento acionador (10), em que a massa (8) está permanentemente livre de qualquer contato com outra parte de máquina e/ou parte de peça de trabalho e/ou parte de ferramenta, em que a massa (8) está disposta para mover simultaneamente em uma segunda direção (R2) por meio do elemento acionador (10) quando o fuso de peça de trabalho (5, 6) é movido em uma primeira direção (R1) e em que a primeira direção (R1) e a segunda direção (R2) são perpendiculares uma à outra.

2. MÁQUINA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela massa (8) ser linear e móvel em ou sobre o elemento de guiamento (9).

3. MÁQUINA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo elemento de guiamento (9) estar concebido como guia linear.

4. MÁQUINA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo elemento acionador (10) estar concebido como servomotor.

5. MÁQUINA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelos dois fusos de peça de trabalho (5, 6) estarem dispostos em um porta-elemento (7).

6. MÁQUINA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo porta-elemento (7) estar concebido como uma torre que se estende em direção vertical (V).

7. MÁQUINA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo porta-elemento (7) estar disposto rotativo ao redor da vertical (V).

8. MÁQUINA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizada pela dita pelo menos uma massa (8) estar disposta movelmente em ou sobre o elemento de guiamento (9) em direção horizontal (H).

9. MÉTODO PARA OPERAÇÃO DE UMA MÁQUINA DE RETIFICAÇÃO DE ENGRENAGEM OU PERFIL (1), conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, no qual pelo menos um fuso de peça de trabalho (5, 6) é movido em uma direção de deslocamento (WT1, WT2) em ou sobre um porta-elemento (7), caracterizado por simultaneamente com o deslocamento do fuso de peça de trabalho (5, 6) em ou sobre o porta-elemento (7) pelo menos uma massa (8) estar disposta em ou sobre um elemento de guiamento (9) por intermédio de um elemento acionador (10), em que a massa (8) está permanentemente livre de qualquer contato com outra parte de máquina e/ou parte de peça de trabalho e/ou parte de ferramenta, em que a massa (8) está deslocada em uma segunda direção (R2) quando o fuso de peça de trabalho (5, 6) é movido na direção de deslocamento (WT1, WT2) e em que a direção de deslocamento (WT1, WT2) e a segunda direção (R2) são perpendiculares uma à outra.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo deslocamento do fuso de peça de trabalho (5, 6) ocorrer em direção vertical (V) e o deslocamento da massa (8) ocorrer em direção horizontal (H).