DD255297A1

DD255297A1 - Verfahren zur erzeugung der waelzbewegung fuer die herstellung von zahnflanken an kegelraedern

Info

Publication number: DD255297A1
Application number: DD29812686A
Authority: DD
Inventors: Michael Hoelzig; Rainer Bleckmann; Karl-Heinz Engemann
Original assignee: Zahnschneide Maschinenfabrik M
Priority date: 1986-12-22
Filing date: 1986-12-22
Publication date: 1988-03-30
Also published as: DE3805360A1; CH674483A5

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung der Waelzbewegung fuer die Herstellung von Zahnflanken an Kegelraedern, bei dem das Werkzeugsystem, das eine oder mehrere Flanken des imaginaeren Erzeugungskegelrades darstellt, um die imaginaere Erzeugungskegelradachse von der Waelzanfangsstellung in die Waelzendstellung bewegt wird und das Werkstueck dabei eine von dieser Bewegung abhaengige Drehbewegung ausfuehrt. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die Waelzbewegung zwischen Werkzeugsystem und Werkstueck um die imaginaere Erzeugungskegelradachse um den Waelzwinkel durch zwei voneinander abhaengige, rechtwinklig zueinander verlaufende Translationsbewegungen, bei einer gleichzeitigen Rotationsbewegung des Werkzeugsystems um die eigene Bezugsachse um den Waelzwinkel und einer Rotationsbewegung des Werkstueckes um die Werkstueckachse in Abhaengigkeit des Waelzwinkels und des Verhaeltnisses der Zaehnezahl des imaginaeren Erzeugungskegelrades zur Zaehnezahl des Werkstueckes, erzeugt wird. Fig. 3

Description

zum Einsatz kommen müßte. Diese Einschränkung des Arbeitsbereiches der Maschine, die durch das Zusammenlegen der imaginären Erzeugungskegelradachse mit der Wiegenachse bedingt ist, steht einer wirtschaftlichen Fertigung von Kegelrädern der vorgenannten Art entscheidend entgegen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Kegelräder, insbesondere solche mit großer Teilkegellänge oder kleinem Schrägungswinkel, wirtschaftlicher herzustellen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung der Wälzbewegung für die Herstellung von Zahnflanken an Kegelrädern, bei dem das Werkzeugsystem, das eine oder mehrere Flanken des Erzeugungskegelrades darstellt, um die imaginäre Erzeugungskegelradachse von der Wälzanfangsstellung in die Wälzendstellung bewegt wird und das Werkstück dabei eine von dieser Bewegung abhängige Drehbewegung ausführt, zu schaffen, bei dem die Lage der imaginären Erzeugungskegelradachse nicht mit einer Wiegenachse zusammenfällt und auch nicht von ihr abhängig ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die relative Wälzbewegung zwischen Werkzeugsystem und Werkstück durch zwei voneinander abhängige, rechtwinklig zueinander verlaufende Translationsbewegungen des Werkzeugsystems, eine gleichzeitige Rotationsbewegung des Werkzeugsystems um die eigene Bezugsachse in der Größe des Wälzwinkels des imaginären Erzeugungskegelrades und eine Rotationsbewegung des Werkstückes um die Werkstückachse in Abhängigkeit vom Wälzwinkel des imaginären Erzeugungskegelrades, erzeugt wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Bewegung des Werkzeugsystems um die imaginäre Erzeugungskegelradachse vorzugsweise durch eine waagerechte Verschiebung des Werkstückes in Richtung der Z-Achse und eine senkrechte Verschiebung des Werkzeugsystems in Richtung der Y-Achse eines Koordinatensystems X; Y; Z vorgenommen.

Durch die erfindungsgemäße Erzeugung der Wälzbewegung zwischen dem Werkzeugsystem und dem Werkstück, die nicht mehr um die Wiegenachse erfolgt, ist es möglich geworden, daß die imaginäre Erzeugungskegelradachse beliebig im Raum liegen kann. Damit wird die Einschränkung im Arbeitsbereich bezüglich der Herstellung von Kegelrädern mit großer Teilkegellänge oder kleinem Schrägungswinkel aufgehoben. Darüber hinaus kann auf eine Wiegentrommel und einen Radialschieber für einen wesentlich einfacheren, platzsparenden Aufbau einer Maschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ganz verzichtet werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 : die geometrischen Beziehungen für die bekannte, klassische Wiegenkonzeption bezogen auf das starre

Maschinenkoordinatensystem mit dem Ursprung O₀ Fig. 1a: die Draufsicht auf den Aufbau des Werkzeugsystems gemäß Fig. 1

Fig. 2 : die geometrischen Beziehungen für die erfindungsgemäße Koordinatenkonzeption bezogen auf den Ursprung O₁ Fig.3 : die geometrischen Beziehungen gemäß Fig. 2 in der Ebene Y₁; Ζ, Fig.4 : die geometrischen Beziehungen gemäß Fig.2 in der Ebene X₁; Z₁

Die geometrische Beziehungen für die Ausgangslage zwischen Werkzeugsystem und Werkstück zur Durchführung des Verfahrens zur Erzeugung der Wälzbewegung für die Herstellung von Zahnflanken an Kegelrädern sind in Fig. 3 und Fig.4 dargestellt. Sie sind auf ein Koordinatensystem X₁; Y₁; Z₁ mit dem Koordinatenursprung O-i aufgebaut. Die Schwenkachse 1 für das Werkstück W verkörpert in einem Werkstückständer 2 für die Rotationsbewegung A zur Einstellung des Werkstückes W auf den Kegelwinkel δ_Ε fällt dabei mit einer Koordinatenachse Y-i zusammen, während die Werkstückachse 3, um die eine Rotationsbewegung B zur Drehung der Werkstückspindel erfolgt, in der durch die Koordinatenachsen X₁ und Y₁ gebildeten Ebene liegt. Die imaginäre Erzeugungskegelradachse I verläuft parallel zur Koordinatenachse X₁, verschoben um den Achsversatz des Werkstückes a_w zum Koordinatenursprung O₁. Der Abstand der Schwenkachse 1 des Werkstückes W im Werkstückständer 2 von der imaginären Erzeugungskegelradachse I auf der Werkstückachse 3 wird durch eine Distanz D₁ und eine Maschinenkonstante A₀ bestimmt. Der Berechnungspunkt M eines Werkzeugsystems S muß sich vor Beginn der Wälzbewegung in einer Wälzanfangsstellung M_A befinden, siehe Fig. 3. Das Werkzeugsystem S wird durch eine Schwenktrommel 4, die eine Neigungstrommel 5 aufnimmt, auf der sich ein Messerkopf 6 befindet, gebildet. Der Messerköpfe kann je nach der zur Anwendung vorgesehenen Verfahrensart zur Herstellung eines Kegelrades verschieden ausgelegt sein. Das Werkzeugsystem S kann auch nur aus einem Messerkopf 6 bestehen, der direkt von einem Ständerschlitten 7 aufgenommen wird, wenn keine Neigung der Messerkopfachse 8 vorgesehen ist. Die Wäizanfangsstellung M_Awird bezogen auf den Koordinatenursprung O₁ durch die Einstellwerte Υμ_αϊπ Richtung der Koordinatenachse Y, Z_Ma in Richtung der Koordinatenachse Z und X_Ma in Richtung der Koordinatenachse X bestimmt. Außerdem fällt die Wälzanfangsstellung M_A mit einer Schwenkachse 9 der Schwenktrommel 4 zusammen, siehe Fig.2, auf der der Berechnungspunkt M des Werkzeugsystems S liegt. Um die Schwenkachse 9 der Schwenktrommel 4 erfolgt eine Rotationsbewegung C. Zur Neigungswinkel q_N ist eine Rotationsbewegung D vorgesehen (siehe Fig. 1 a). Darüber hinausführt der Messerkopf 6 zur Durchführung des Zerspanvorganges um die Messerkopfachse 8 eine Rotationsbewegung E aus. Wie aus Fig.4 ersichtlich, besitzt der Berechnungspunkt M des Werkzeugsystems S in der Wälzanfangsstellung M_a zur Koordinatenachse Z₁ eine Entfernung Xm_a, in der auch die Verschiebung K₁ des Messerkopfberechnungspunktes M in Richtung der imaginären Erzeugungskegelradachse I mit einbezogen ist. Während

das Werkzeugsystem S, ausgeführt durch den Ständerschlitten 7 in Richtung der Koordinatenachse Yi eine Translationsbewegung F und, ausgeführt durch einen Werkzeugständer 10 in Richtung der Koordinatenachse Χι eine Translationsbewegung G ausführen kann, ist für das Werkstück W in Richtung der Koordinatenachse Z₁ eine Translationsbewegung H vorgesehen.

Der Verfahrensablauf zur Erzeugung der Wälzbewegung für die Herstellung von Zahnflanken an Kegelrädern ist folgender: Vor Beginn des Wälzprozesses zwischen Werkzeugsystem S und Werkstück W sind beide auf die für die Wälzanfangsstellung M_A bezogenen Ausgangslagen einzustellen. Der Berechnungspunkt M des Werkzeugsystems S liegt auf der Schwenkachse 8 der Schwenktrommel 4 und befindet sich bei Ausgangslage in der Wälzanfangsstellung M_A. Bezogen auf den Koordinatenursprung O₁ wird durch durch die Translationsbewegung F das Werkzeugsystem S auf der Koordinaten Y-I um den Betrag Ym_a verschoben. In dieser Verschiebung ist der Achsversatz a_w mit berücksichtigt. Durch die Translationsbewegung H wird der Abstand Zm_a zur Y_rAchse, die gleichzeitig die Schwenkachse 1 des Werkstückes W ist, eingestellt. Nachdem das Werkstück W durch die Rotationsbewegung A um die Schwenkachse 1 des Werkstückes W auf den Kegelwinkel cp_E eingeschwenkt wurde, nimmt auch das Werkstück W die auf die Wälzanfangsstellung M_A bezogene Lage ein. In dem Abstand Zm_a sind die für die Lage des Werkstückes W spezifischen Daten, die Distanz D₁, die Maschinenkonstante A₀ und die Distanzkorrektur ^D mit eingerechnet. Die Lage des Werkzeugsystems S in Richtung der Koordinatenachse X₁ wird durch die Translationsbewegung G zur Einstellung des Abstandes X_Ma bestimmt. In dem Abstand X_Ma ist auch die Verschiebung K₁ des Messerkopfberechnungspunktes mit berücksichtigt. Nach Neigen der Messerkopfachse 8 durch die Rotationsbewegung D der Neigungstrommel 5 um den Neigungswinkel q_N und Schwenken der Schwenktrommel 4 um die Schwenkachse 9 durch die Rotationsbewegung Cum den Verdrehwinkel Q_s der Schwenktrommel 4 sind für die Wälzung erforderlichen Einstellbewegungen zwischen Werkzeugsystem S und Werkstück W vorgenommen und der eigentliche Wälzprozeß kann beginnen.

Die erfindungsgemäße Erzeugung der Wälzbewegung wird im wesentlichen durch die Translationsbewegung F, auf Fig. 3 bezogen, vertikal bei gleichzeitiger Translationsbewegung H horizontal, bewirkt. Die beiden Translationsbewegungen F und H sind von einander abhängig und laufen miteinander so ab, daß sich der Berechnungspunkt M des Werkzeugsystems S von der Wälzanfangsstellung M_A auf einem Kreisbogen um die imaginäre Erzeugungskegelradachse I dessen Radius der Exzentrizität e entspricht, in die Wälzendstellung M_E um den Wälzwinkel <p_w bewegt. Gleichzeitig und abhängig von den beiden Translationsbewegungen F und H erfolgt bei geneigter Messerkopfachse 8 eine Rotationsbewegung C um die Schwenkachse 9 der Schwenktrommel 4, durch die die Schwenktrommel 4 um genau den gleichen Wälzwinkel ep_w gedreht wird. Abhängig von den beiden Translationsbewegungen F und Hund den durchlaufenen Wälzwinkel (p_w wird das Werkstück W um die Werkstückachse 3 durch die Rotationsbewegung B im Verhältnis der Zähnezahl des imaginären Erzeugungskegelrades Z_p zur herzustellenden Zähnezahl Z amWerkstück W gedreht. Die erfindungsgemäße Erzeugung der Wälzbewegung für-die Herstellung von Zahnflankenan Kegelrädern wird damit durch zwei von einander abhängige Translationsbewegungen und zwei Rotationsbewegungen vorgenommen, die in der vorgenannten Abhängigkeit von einander ablaufen, dies sind die Translationsbewegung F, die Translationsbewegung H, die Rotationsbewegung C und die Rotationsbewegung B. Die Translationsbewegungen F und H können durch das Werkzeug und/oder durch das Werkstück W ausgeführt werden. Im Ausführungsbeispiel ist die Translationsbewegung F dem Werkzeugsystem S und die Translationsbewegung H dem Werkstück W zugeordnet.

Claims

T. Verfahren zur Erzeugung der Wälzbewegung für die Herstellung von Zahnflanken an Kegelrädern, bei dem das Werkzeugsystem, das eine oder mehrere Flanken des Erzeugungskegelrades darstellt, um die imaginäre Erzeugungskegelradachse von der Wälzfangsstellung in die Wälzendstellung um den Wälzwinkel bewegt wird und das Werkstück dabei eine von dieser Bewegung abhängige Rotationsbewegung ausführt, gekennzeichnet dadurch, daß die relative Wälzbewegung zwischen Werkzeugsystem (S) und Werkstück (W) durch zwei voneinander abhängige, rechtwinklig zueinander verlaufende Translationsbewegungen (F; H) des Werkzeugsystems (S), eine gleichzeitige Rotationsbewegung (C) des Werkzeugsystems (S) um die eingene Bezugsachse (8) in der Größe des Wälzwinkel (&_w) des imaginären Erzeugungskegelrades und eine Rotationsbewegung (B) des Werkstückes (W) um die Werkstückachse (3) in Abhängigkeit vom Wälzwinkel (cp_w) des Erzeugungskegelrades und des Verhältnisses der Zähnezahl (Zp) des imaginären Erzeugungskegelrades und des Verhältnisses der Zähnezahl (Zp) des imaginären Erzeugungskegelrades zur Zähnezahl (Z) des Werkstückes (W), erzeugt wird.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Bewegung des Werkzeugsystems (S) durch eine waagerechte Verschiebung (H) des Werkstückes (W) in Richtung der Z-Achse und eine senkrechte Verschiebung (F) des Werkzeugsystems (S) in Richtung der Y-Achse eines Koordinatensystems X; Y; Z vorgenommen wird.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Anwendungsgebiet erstreckt sich auf ein Verfahren zur Erzeugung der Wälzbewegung für die Herstellung von Zahnflanken an Kegelrädern, bei dem das Werkzeugsystem, das eine oder mehrere Flanken des Erzeugungskegelrad§s darstellt, um die imaginäre Erzeugungskegelradachse von der Wälzanfangsstellung in die Wälzendstellung bewegt wird und das Werkstück dabei eine von dieser Bewegung abhängige Drehbewegung ausführt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösung

Es sind bereits Verfahren zur Erzeugung der Wälzbewegung für die Herstellung von Zahnflanken an Kegelrädern bekannt. Bei dem bekanntesten klassischen Verfahren zur Erzeugeung der Wälzbewegung wird das Werkzeugsystem durch eine Rotationsbewegung um die imaginäre Erzeugungskegelradachse von der Wälzanfangsstellung M_A in die Wälzendstellung M_E um den Wälzwinkel (p_w gedreht und abhängig von dieser Bewegung die erforderliche Rotationsbewegung des Werkstückes ausgeführt. Die Rotationsbewegung der Bezugsachse des Werkzeugssystems um die imaginäre Erzeugungskegelachse ist praktisch möglich geworden, indem die imaginäre Erzeugungskegelradachse mit der Wiegenachse zusammenfällt. Bei dieser Wiegenkonzeption müssen vor Beginn der Wälzbewegung die Bezugsachse des Werkzeugsystems und das Werkstück die richtige Lage zueinander und zur Wiegenachse, die mit der imaginären Erzeugungskegelradachse zusammenfällt, einnehmen. Hierfür wird der Radialschieber, der von der Wiegentrommel aufgenommen wird und auf dem sich das Werkzeugsystem befindet, bestehend aus einer Schwenktrommel, auf der eine Neigungstrommel angeordnet ist, die die verfahrensbedingte Art des Messerkopfes trägt, von seiner waagerechten Ausgangslage um die Exzentrizität e verschoben. Durch Schwenken der Wiegentrommel mit dem Radialschieber um den Einstellwinkel q_Wlwird die Bezugsachse des Werkzeugsystems, die mit der Schwenktrommelachse zusammenfällt, in die Wälzanfangsstellung gebracht. Nach Einstellen der Neigungsebene durch Verdrehen der Schwenktrommel im Radialschieber um den Winkel q_s und des Neigungswinkels q_N der Messerkopfachse zur Bezugsachse des Werkzeugsystems in der Neigungsebene befindet sich das Werkzeugsystem in der richtigen Ausgangslage. Für die richtige Lage des Werkstückes sind die Werkstückachse auf den Kegelwinkel δ_Ε, die erforderliche Distanz D des Werkstückes zur Wiegenachse, die mit der imaginären Erzeugungskegelradachse zusammenfällt sowie der entsprechende Achsversatz a_w der Werkstückspindel einzustellen. Werkstückspindel einzustellen. Werkzeugsystem und Werkstück befinden sich dann in der richtigen relativen Lage und können zur Erzeugung der Zahnflanken am Kegelrad miteinander abgewälzt werden. Dabei beschreibt die Bezugsachse des Werkzeugsystems einen Kreisbogen, dessen Radius der eingestellten Exzentrizität e entspricht, um die imaginäre Erzeugungskegelradachse, die mit der Wiegenachse zusammenfällt, und gelangt von der Wälzanfangsstellung M_A in die Wälzendstellung M_E, während sich das Werkstück in Abhängigkeit von dieser Bewegung um seine Achse dreht.

Obwohl dieses bekannte, klassische Verfahren zur Erzeugung der Wälzbewegung für die Herstellung von Zahnflanken an Kegelrädern jahrzehntelang erfolgreich angewendet wird, besitzt diese Wiegenkonzeption noch einige wesentliche Nachteile. Dadurch, daß bei dieser Wiegenkonzeption der Maschinenarbeitsbereich durch die maximal einstellbare Exzentrizität e bestimmt wird, entstehen erhebliche Einschränkungen im Arbeitsbereich der Maschine. Indem die imaginäre Erzeugungskegelradachse mit der Wiegenachse zusammenfällt, ist von der maximal zu realisierenden Exzentrizität e auch der Wiegentrommeldurchmesser abhängig. Der Wiegentrommeldurchmesser bestimmt somit die Baugröße der Maschine, d.h. den erforderlichen Platzbedarf. Dies bedeutet, daß eine bestimmte Art von Kegelrädern, die vom Durchmesser und vom Modul her einer bestimmten Baugröße der Kegelradverzahnmaschine zuzuordnen sind, durch die große Teilkegellänge oder durch den kleinen Schrägungswinkel auf einer solchen Maschine nicht mehr bearbeitet werden können und hierfür ein größere Maschine