DD261537A1 - METHOD OF MANUFACTURING A TOOTHING TOOL FOR PRODUCING CURVED TOOTHING OF ANY FLANGED LINK ON TOOLING MACHINES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fuehrung eines Verzahnwerkzeuges zur Herstellung kegeliger Verzahnungen beliebig geformter Flankenlinie auf Werkzeugmaschinen. Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung grosser Kegelraeder auf NC-gesteuerten Werkzeugmaschinen, in senkrechter Aufspannung des Werkstueckzahnrades, wobei ein ausgerichteter Bezugspunkt des Verzahnwerkzeuges auf Kreisbogenabschnitten einer ideellen Erzeugungsverzahnung gefuehrt wird. Erfindungsgemaess ergibt sich die Kreisbogenbahn des Bezugspunktes als resultierende Bewegung aus den linearen Bewegungskomponenten entlang den Achsen eines raeumlichen Koordinatensystems, so dass die Mittelpunkte der Kreisboegen auf ideellen Achsen liegen. Es werden Anwendungsvarianten fuer Stirnmesserkoepfe, Spiralmesserkoepfe und Kegelwaelzfraeser offenbart und die dazu notwendigen NC-Achsen, Schwenkachsen und Einstellachsen benannt.The invention relates to a method for guiding a gear cutting tool for producing tapered teeth arbitrarily shaped flank line on machine tools. The invention relates to the production of large bevel gears on NC-controlled machine tools, in vertical clamping of the workpiece gear, wherein an aligned reference point of the gear tool is guided on circular arc sections of an ideal generating teeth. According to the invention, the circular arc path of the reference point results as a resulting movement of the linear components of movement along the axes of a spatial coordinate system, so that the centers of the circular arcs lie on ideal axes. There are application variants for face knives, spiral knife heads and Kegelwaelzfraeser disclosed and named the necessary NC axes, swivel axes and setting axes.
Description
Hierzu 5 Seiten ZeichnungenFor this 5 pages drawings
Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich auf den Maschinenbau und den Getriebebau, sowie auf den Bau und die Instandhaltung von Großgeräten der Fördertechnik für das Bauwesen oder den Braunkohlentagebau.The field of application of the invention extends to mechanical engineering and gearbox construction, as well as to the construction and maintenance of large equipment of the conveyor system for the construction industry or lignite mining.
Im Regelfall sind Kegelradverzahnmaschinen so aufgebaut, daß das Werkstück in einem Werkstückträger mit waagerechter Achse gespannt wird. Das ist erforderlich, um das Werkstück je nach Kegelwinkel flexibel, bezogen auf eine senkrecht angeordnete Drehmitte, die sogenannte I-Mitte, des Werkstückträgers auf den entsprechenden Bearbeitungswinkel einstellen zu können. Diese Anordnung bedingt, daß das ideelle Planrad, dem verfahrensgemäß ein Werkzeug zur Fertigung des Werkstückes zugeordnet ist, mit seiner Achse ebenfalls waagerecht liegt, wobei die Planradachse die Werkstückachse schneidet. Dies trifft insbesondere für die Fertigung von Kegelrädern eines Paares zu, deren Achsen sich ebenfalls schneiden. Zur Darstellung des Planrades und dessen Flankenflächen dient ein Werkzeug, das einstellbar in einer Wälztrommel Aufnahme findet, deren Achse im Regelfall mit der Planradachse identisch ist. Es wird dadurch deutlich, daß die Größe des idellen Planrades die Größe der Wälztrommel und damit der gesamten Maschine vordergründig beeinflußt.As a rule, bevel gear machines are constructed so that the workpiece is clamped in a workpiece carrier with a horizontal axis. This is necessary in order to be able to adjust the workpiece, depending on the cone angle, flexibly relative to a vertically arranged center of rotation, the so-called center I, of the workpiece carrier to the corresponding machining angle. This arrangement requires that the ideal plan gear, the process according to a tool for the production of the workpiece is assigned, with its axis is also horizontal, the Planradachse cuts the workpiece axis. This is especially true for the manufacture of bevel gears of a pair whose axes also intersect. To illustrate the plan gear and its flank surfaces is a tool that is adjustable in a rolling drum recording whose axis is usually identical to the face gear axis. It is thus clear that the size of the idler Planrades the size of the roller drum and thus the entire machine superficially affected.
Die Maschinengröße wächst praktisch zur dritten Potenz in Abhängigkeit von der Planradgröße. Bei großen Kegelrädern nehmen derartige Maschine solche Abmessungen und solche damit verbundenen Massen an, daß ihr wirtschaftlicher Einsatz in Frage steht. Dies um so mehr, da die Bearbeitung von großen Kegelrädern nur in kleineren Serien oder sogar nur als Einzelfertigung erfolgt.. Der hohe Anschaffungswert derartiger Maschinen für Betriebe mit geringem Bedarf an großen Kegelrädern steht in sehr ungünstiger Relation zum Nutzen.The machine size practically grows to the third power depending on the planetary gear size. For large bevel gears, such machines adopt such dimensions and associated masses that their economic use is in question. All the more so since the machining of large bevel gears takes place only in smaller series or even only as one-off production. The high initial value of such machines for companies with low need for large bevel gears is in very unfavorable relation to the benefit.
Bei der bekannten Verfahrensweise zur Führung des Verzahnwerkzeuges ist dieses an ein Erzeugungsplanrad gebunden, dessen Planradebene durch die mechanische Lagerung der Wälztrommel zwangsläuflig nur rechtwinklig zur Achse der Wälztrommel verlaufen kann. Demzufolge besteht die Notwendigkeit, die Werkstückachse so gegenüber dieser festgelegten Planradebene einzuschwenken, daß der Wälzkegel der Werkstückverzahnung mit einer Kegelmantellinie in der Planradebene liegt.In the known procedure for the guidance of the gear cutting tool this is bound to a generating planetary gear whose Planradebene can inevitably run only at right angles to the axis of the Wälztrommel by the mechanical bearing of the Wälztrommel. Accordingly, there is a need to pivot the workpiece axis relative to this fixed plane plane that the rolling cone of the workpiece gear is located with a cone shroud line in the Planradebene.
Das erfolgt durch Schwenken des Werkstückständers auf einer Schwenkführung, die aus Stabilitätsgründen waagerecht angeordnet ist. Die Werkstückachse verläuft damit ebenfalls waagerecht. Diese Anordnung ist für größere Werkstücke denkbar ungünstig und führt zur Kopflastigkeit der gesamten Werkstückaufnahme. Eine Abstützung durch ein Gegenlager ist infolge der materiellen Wälztrommelanteile im Bereich der I-Mitte nicht möglich.This is done by pivoting the workpiece stand on a pivoting guide, which is arranged horizontally for stability reasons. The workpiece axis thus also runs horizontally. This arrangement is conceivably unfavorable for larger workpieces and leads to the top weight of the entire workpiece holder. A support by an abutment is not possible due to the material Wälztrommelanteile in the region of the I-center.
Die beschriebenen Verfahrensweisen, an die der Maschinenaufbau gestaltungstechnisch gebunden ist, haben dazu geführt, daß sich auf bestimmte Verzahnwerkzeuge spezialisierte Maschinentypen herausgebildet haben. So sind Kegelradverzahnmaschinen zur Herstellung bogenverzahnter Kegelräder bekannt, auf denen Werkstücke bis etwa 800 mm Durchmesser bearbeitbar sind.The procedures described, to which the machine structure is structurally bound, have led to the fact that special machine types have been developed on certain gear tools. For example, bevel gear cutting machines are known for producing arc-toothed bevel gears on which workpieces up to about 800 mm in diameter can be machined.
Werkstück-Kegelräder mit größeren Abmessungen werden deshalb nach Verfahren verzahnt, die eine größere Maschinengestaltung in beschränktem Umfang zulassen. Dazu gehören Teil-Wälzverfahren mit hin- und herbeweglichen Hobelstählen, so daß die Form der Flankenlinie für größere Kegelräder auf geradlinige Flanken beschränkt ist.Workpiece bevel gears with larger dimensions are therefore interlocked by methods that allow a larger machine design to a limited extent. These include part-rolling with reciprocating planer steels, so that the shape of the flank line is limited to straight bevels for larger bevel gears.
Auch mit diesen Verfahren erschöpft sich die Größe der bearbeitbaren Werkstückdurchmesser etwa bei der Größenordnung von einem Meter. Kegelradverzahnungen größerer Abmessungen sind nur auf Sondermaschinen in unwirtschaftlicher Weise oder überhaubt nicht spangebend verzahnbar, so daß bei Bedarf auf Gießverfahren zurückgegriffen wird.Even with these methods, the size of the machinable workpiece diameter is about the size of one meter. Bevel gearings of larger dimensions are only on special machines in uneconomic way or überhaubt non-cutting toothed, so that if necessary resort to casting.
Es ist einleuchtend, daß ein Gießverfahren keine besonders genaue Verzahnung ergibt. Wenn auch die Genauigkeitsanforderungen für bestimmte Anwendungsfälle gering sind, beispielsweise an Kegelrädern für Fördergeräte im Braunkohlentagebau, so bestimmt die Verzahngeno uigkeit doch wesentlich die Laufruhe und insbesondere die Lebensdauer eines Getriebes. Durch die Anwendung von Gießverfahren bestehtauch eine Einschränkung bezüglich der Werkstoffauswahl und damit der Vornahme spezifischer Härteverfahren zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit.It is obvious that a casting process does not give a particularly accurate gearing. Although the accuracy requirements for certain applications are low, for example on bevel gears for conveyors in lignite mining, so the Verzahngeno uigkeit determined but the smoothness and in particular the life of a transmission. The use of casting techniques also places a constraint on material selection and, thus, on the implementation of specific hardening techniques to increase wear resistance.
Durch die Entwicklung numerischer gesteuerter Werkzeugmaschinen verfügen die Betriebe des Maschinenbaues, des Getriebebaues und die Reparaturwerkstätten für Großgeräte des Braunkohlenbergbaues über spanabhebende Maschinen, auf denen von der Baugröße her gesehen durchaus Werkstück-Kegelräder beachtlicher Größenordnung aufspannbar sind.Through the development of numerical controlled machine tools, the companies of mechanical engineering, gearbox construction and repair shops for large lignite mining equipment have cutting machines on which workpiece bevel gears of considerable size can be clamped.
Die bekannten Verfahren zur Führung des Verzahnwerkzeuges zur Herstellung kegeliger Verzahnung erlauben es jedoch nicht, die Werkstückaufnahmefähigkeit großer Dimensionen, die hohe Zerspanungsleistung und die flexible Beweglichkeit der numerisch gesteuerte Achsen solcher modernen Werkzeugmaschine zur Fertigkeit kegeliger Verzahnungen zu nutzen.However, the known methods for guiding the gear tool for producing tapered teeth do not allow to use the workpiece capacity of large dimensions, the high cutting performance and the flexible mobility of the numerically controlled axes of such modern machine tool for the skill of tapered teeth.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Als Ziel der Erfindung werden folgende Vorteile angestrebt:The aim of the invention is the following advantages:
— Bearbeitung beliebig großer Kegelräder,- processing any size bevel gears,
— beliebige Auswahl des Verzahnwerkzeuges und damit uneingeschränkte Form der Flankenlinie,- Any selection of the gear tool and thus unrestricted shape of the flank line,
— hohe Verzahngenauigkeit,- high gear accuracy,
— freie Wahl des Werkstoffes und- free choice of material and
— Gestaltung des Verfahrensablaufes, derart, daß er auf numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen durchführbar ist, die mindestens drei linear- und ein bis drei drehwinkelabhängige NC-Achsen aufweisen.- Design of the procedure, such that it can be carried out on numerically controlled machine tools having at least three linear and one to three rotation angle-dependent NC axes.
Mit der Erfindung soll folgende Aufgabe gelöst werden:The invention aims to achieve the following object:
— Auflösung der materiell fest gebundenen Achslage der Erzeugungsverzahnung durch verfahrensspezifische Merkmale, so daß einer konstant senkrecht stehenden Werkstücksachse jedes beliebige Planrad oder jede beliebige andere Erzeugungsverzahnung im notwendigen Kegelwinkel zugeordnet werden kann und dabei die Wälzbedingungen für alle Verzahnwerkzeuge realisiert werden, die nach dem Prinzip des Teil-Wälzens oder des kontinuierlichen Walzens arbeiten.- Resolution of the materially fixed axis position of the generating teeth by process-specific features, so that a constant vertical workpiece axis any plan or any other generating teeth in the necessary cone angle can be assigned and thereby the rolling conditions for all gear tools are realized according to the principle of the part Rolling or continuous rolling.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kreisbogenbahn eines ausgesuchten Bezugspunktes des Verzahnwerkzeuges, den dieser um die Achse der Erzeugungsverzahnung beschreibt, sich als resultierende Bewegung aus den linearen Bewegungskomponenten entlang den Achsen eines räumlichen Koordinatensystems ergibt, so daß die Mittelpunkte der Kreisbögen auf ideellen Achsen liegen, wobei eine der linearen Bewegungskomponenten vorzugsweise in einer parallel zur Werkstücksachse gerichteten Ebene verläuft.This object is achieved in that the circular arc path of a selected reference point of the Verzahnwerkzeuges this describes around the axis of the generating teeth, resulting as a resulting movement of the linear components of movement along the axes of a spatial coordinate system, so that the centers of the circular arcs on ideal axes lie, wherein one of the linear movement components preferably extends in a direction parallel to the workpiece axis plane.
Der Aufbau des räumlichen Koordinatensystems unterliegt keinen Einschränkungen. Für die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist es jedoch vorteilhaft, das es aus drei Linearkoordinaten gebildet ist, von denen zwei einem ebenen Koordinatensystem zugehören. Die Koordinaten im ebenen Koordinatensystem können auch als Polarkoordinaten ausgebildetThe structure of the spatial coordinate system is not limited. For the further embodiment of the invention, however, it is advantageous that it is formed from three linear coordinates, two of which belong to a planar coordinate system. The coordinates in the plane coordinate system can also be designed as polar coordinates
Als Erzeugungsverzahnung wird dem erfindungsgemäßen Verfahren zweckmäßigerweise das dem Werkstück und seinem Gegenrad zugeordnete ideelle Planrad zugrunde gelegt oder das Gegenrad des Werkstückes bildet als ideelles Gebilde die Grundlage der Erzeugungsverzahnung.As the generation of teeth, the method according to the invention expediently based on the ideal plan wheel assigned to the workpiece and its mating gear or the mating gear of the workpiece forms the basis of the generating gear as an ideal structure.
Die verfahrensgemäße Führung des Bezugspunktes mit Hilfe der linearen Bewegung entlang der räumlichen Koordinaten erweist sich bei der Verwendung von Kreismesserköpfen oder Spiralmesserköpfen mit senkrecht zur Planradebene stehenden Achsen als ausreichend.The guidance of the reference point by means of the linear movement along the spatial coordinates proves to be sufficient when using circular knife heads or spiral knife heads with axes perpendicular to the plane of the plane.
Zur Führung dieser Verzahnwerkzeuge ist erfindungsgemäß eine Schwenkachse erforderlich, die senkrechte auf dem ebenen Koordinatensystem steht und um welche die Werkzeugachse schwenkbar ist, wenn die Werkzeugachsen geneigt oder parallel zur Planradebene verlaufen oder wenn als Erzeugungsverzahnung dasGegehrad benutzt wird.To guide these gearing tools according to the invention a pivot axis is required, which is perpendicular to the plane coordinate system and about which the tool axis is pivotable when the tool axes inclined or parallel to the plane plane or if the gear as the generating gear is used.
Eine umfassende Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergibt sich aus einem besonderen Merkmal dadurch, daß die ideelle Achse des Planrades um ihren Schnittpunkt mit der Werkstückachse entlang dem Kegelmantel eines gedachten Kegels eine Schwenkbewegung ausführt, wobei der Kegelwinkel dieses Kegels vorzugsweise dem Differenzbetrag des Kegelwinkels des Werkstückzahnrades zu 90 Grad entspricht. Dieses Merkmal erschließt zum Beispiel auch die Einbeziehung kegeliger Wälzfräser in den Verfahrensablauf und ermöglicht insbesondere das Werkstück fest, also undrehbar aufzuspannen.A comprehensive extension of the applications of the invention results from a special feature in that the non-ideal axis of the face gear performs a pivotal movement about its intersection with the workpiece axis along the cone of an imaginary cone, the cone angle of this cone preferably to the difference in the cone angle of the work gear 90 degrees corresponds. This feature also opens up, for example, the inclusion of tapered hobs in the process flow and in particular allows the workpiece firmly, so unbreakable aufzuspannen.
Die Wälz- sowie Teil-Bewegung wird dann von dem um die Werkstückachse taumelnden Planrad in Verbindung mit dem Verzahnwerkzeug ausgeführt.The rolling and part movement is then carried out by the wobble about the workpiece axis plan gear in conjunction with the gear tool.
Bei der Anwendung des idellen Gegenrades als Erzeugungsverzahnung führt diese Schwenkbewegung um die Werkstückachse die Gegenradachse aus. Sie bewegt sich dabei entlang dem Mantel eines gedachten Kegels, dessen Kegelwinkel dem Achswinkel zwischen der Werkstückachse und der ideellen Gegenradachse entspricht, der im Grenzfall 90° beträgt.When using the idellen Gegenrades as generating teeth this pivoting movement leads around the workpiece axis of the mating gear. It moves along the mantle of an imaginary cone, the cone angle of which corresponds to the axis angle between the workpiece axis and the ideal counter-wheel axis, which in the limiting case is 90 °.
Um für die numerische Steuerung der an der Führung des Verzahnwerkzeuges beteiligten Linear-Schwenk- und Drehachsen günstige Ausgangsgrößen zu haben, erweist es sich als zweckmäßig, die Bewegungsgröße einer Achse als Basiswert zu benutzen und davon die Bewegungsgrößen der anderen beteiligten Achsen abzuleiten.In order to have favorable output variables for the numerical control of the linear pivoting and rotary axes involved in the guidance of the gear cutting tool, it proves expedient to use the motion variable of an axis as the base value and to deduce therefrom the motion variables of the other axes involved.
Als Ausgangsgröße bietet sich der Wälzwinkel am Planrad an.The starting point is the rolling angle at the face gear.
Je nach dem Aufbau, der Achslage zur Erzeugungsverzahnung und dem Wirkprinzip des Verzahnwerkzeuges ergeben sich hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufes verschiedene Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung.Depending on the structure, the axial position of the generating teeth and the operating principle of the gear cutting tool, different design features of the invention arise with regard to the method sequence according to the invention.
So besteht ein besonderes Merkmal der Erfindung darin, daß als Verzahnwerkzeug ein Stirnmesserkopf mit auf Kreisbögen angeordneten Schneidmessern Anwendung findet, von dem ein ausgesuchter Bezugspunkt auf den Kreisbögen eines Planrades geführtwird, wozu die Achse des Stirnmesserkopfes um eine Einstellachse so eingeschwenkt ist, daß sie vorzugsweise senkrecht zur Planradebene steht und die Kreisbögen am Planrad sich als resultierende Bewegung aus den Bewegungen entlang der räumlichen Koordinaten ergeben, wobei der Werkstückachse in Abhängigkeit vom Wälzwinkel des ideellen Planrades eine Wälz-Drehbewegung erteilt wird.Thus, a special feature of the invention is that a front cutter head with arranged on arcs cutting blades application is made of a selected reference point on the circular arcs of a face wheel, to which the axis of the face cutter head is pivoted about a Einstellachse so that they preferably perpendicular to the plane of the plane and the arcs on the face gear resulting as a result of the movement movements along the spatial coordinates, the workpiece axis depending on the rolling angle of the ideal Planrades a rolling rotary motion is granted.
Wird bei Anwendung eines Stirnmesserkopfes mit auf Kreisbögen angeordneten Schneidmessern ein ideelles Gegen rad als Erzeugungsverzahnung benutzt, dann ist die Werkzeugachse um die Einstellachse senkrecht zur Teilkegelmantellinie des Werkstückes einzuschwenken. Der Kreisbogen des Bezugspunktes am ideellen Gegenrad ergibt sich dann als resultierende Bewegung aus den Bewegungen entlang von zwei in der Ebene des Kreisbogens liegenden Linearkoordinaten. Die Werkzeugachse ist um die Schwenkachse so zu schwanken, daß der Schwenkwinkel dem durch die Lage des Bezugspunktes auf dem Kreisbogen bestimmten Wälzwinkel entspricht, wobei der Werkstückachse in Abhängigkeit von diesem Wälzwinkel eine Wälz-Drehbewegung erteilt wird.If, when using a face cutter head with arranged on arcs cutting blades an ideal counter rad used as generating teeth, then the tool axis is to swing about the adjustment axis perpendicular to the sub-cone surface line of the workpiece. The arc of the reference point on the ideal counter-wheel then results as a resulting movement from the movements along two linear coordinates lying in the plane of the circular arc. The tool axis is to sway about the pivot axis so that the pivot angle corresponds to the determined by the position of the reference point on the circular arc rolling angle, wherein the workpiece axis in dependence on this rolling angle a rolling rotational movement is granted.
Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß als Verzahnwerkzeug ein Stirnmesserkopf mit spiralig zu seiner Achse angeordneten Schneidmessern Anwendung findet, von dem ein ausgesuchter Bezugspunkt auf einem zugeordneten Kreisbogen an einem ideellen Planrad geführtwird. Dazu ist die Werkzeugachse um die Einstellachse so einzuschwenken, daß sie vorzugsweise senkrecht zur Planradebene steht. Der Kreisbogen am ideellen Planrad ergibt sich als resultierende Bewegungen entlang der räumlichen Linearkoordinaten. Der Werkstückachse wird in Abhängigkeit vom Wälzwinkel eine Wälz-Drehbewegung erteilt, dieA further feature is that a front cutter head with cutting blades arranged spirally to its axis is used as the toothing tool, from which a selected reference point is guided on an associated circular arc on an ideal planing wheel. For this purpose, the tool axis is to be pivoted about the adjustment axis so that it is preferably perpendicular to the plane plane. The circular arc on the ideal plan wheel results as resulting movements along the spatial linear coordinates. The workpiece axis is issued depending on the rolling angle a rolling rotational movement, the
einer Drehbewegung überlagert ist, die sich aus dem Übersetzungsverhältnis der Gangzahl des Stirnmesserkopfes zur Zähnezahl des Werkstückes in Abhängigkeit von der Drehzahl des Stirnmesserkopfes ergibt.superimposed on a rotational movement resulting from the ratio of the number of revolutions of the face cutter head to the number of teeth of the workpiece as a function of the speed of the face cutter head.
Wird bei Anwendung eines Stirnmesserkopfes mit spiralig zu seiner Achse angeordneten Schneidmessern ein ideelles Gegenrad als Erzeugungsverzahnung benutzt, dann ist die Werkzeugachse um die Einstellachse so einzuschwenken, daß sie vorzugsweiseIf an ideal counter-wheel is used as the generation toothing when using a face cutter head with cutting blades arranged spirally with respect to its axis, then the tool axis must be pivoted about the setting axis in such a way that it preferably
senkrecht auf derTeilkegelmantellinie des Werkstückes steht. Der Kreisbogen am ideellen Gegenrad ergibt sich als resultierende Bewegung aus den Bewegungen entlang von zwei in der Ebene des Kreisbogens liegenden Linearkoordinaten. Die Werkzeugachse wird um die Schwenkachse so geschwenkt daß der Schwenkwinkel dem durch die Lage des Bezugspunktes auf dem Kreisbogen bestimmte Wälzwinkel am idelleln Gegenrad entspricht und der Werkstückachse wird in Abhängigkeit von diesem Wälzwinkel eine Wälz-Drehbewegung erteilt, die einer Drehbewegung überlagert ist, die sich aus dem Übersetzungsverhältnis der Gangzahn des Stirnmesserkopfes zur Zähnezahl des Werkstückes in Abhängigkeit von der Drehzahl des Stirnmesserkopfes ergibt.is perpendicular to the Tkegelmantellinie the workpiece. The circular arc on the ideal counter-wheel results as a resulting movement from the movements along two linear coordinates lying in the plane of the circular arc. The tool axis is pivoted about the pivot axis so that the pivot angle corresponds to the determined by the position of the reference point on the arc angle Wälzwinkel on idelleln mating and the workpiece axis is given in dependence on this rolling angle a rolling rotational movement, which is superimposed on a rotational movement resulting from the ratio of the transition tooth of the face cutter head to the number of teeth of the workpiece as a function of the speed of the face cutter head results.
Die erfindungsgemäße Anwendung eines kegeligen Wälzfräsers weist in Ausgestaltung der Erfindung Besonderheiten auf, die gekennzeichnet sind durch die Führung eines ausgewählten Bezugspunktes im räumlichen Koordinatensystem und eine Schwenkbewegung derWerkzeugachse in Abhängigkeit von der Stellung des Bezugspunktes auf dem Bezugskreis des Planrades um eine Schwenkachse derart, daß die Kegelmantellinie des Bezugsprofiles des Wälzfräsers in jeder Stellung der Wälzbewegung des Planrades parallel zur Planradebene oder in dieser verläuft. Die Drehbewegung der Werkstückachse ergibt sich aus dem Übersetzungsverhältnis der Gangzahl des Wälzfräsers zur Zähnezahl des Werkstückes in Abhängigkeit von der Fräserdrehzahl und der dieser Drehbewegung überlagerten Drehwinkelanteile, wie sie sich aus den Bewegungen des Planrades um die Planradachse und die Taumelbewegung der Planradachse um die Werkstückachse ergeben.The application of a tapered hob according to the invention in the embodiment of the invention features, which are characterized by the leadership of a selected reference point in the spatial coordinate system and a pivoting movement of the tool axis depending on the position of the reference point on the reference circle of the face wheel about a pivot axis such that the cone shroud line the reference profile of the hob in each position of the rolling motion of the planer parallel to the plane or in this plane. The rotational movement of the workpiece axis results from the ratio of the number of revolutions of the hob to the number of teeth of the workpiece as a function of the Fräserdrehzahl and this rotational movement superimposed rotation angle components, as they result from the movements of the face gear to the face gear axis and the wobble of the face gear axis about the workpiece axis.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht auch darin, daß das Werkstück fest auf dem Tisch einer Werkzeugmaschine gespannt werden kann, also keinerlei Drehbewegung ausführt, so daß zu seiner Lagerung kein besonderer Rundtisch erforderlich ist.A particular advantage of the method according to the invention is also that the workpiece can be clamped firmly on the table of a machine tool, so performs no rotational movement, so that no special rotary table is required for its storage.
Das erfindungsspezifische Merkmal zur Realisierung dieses Vorteiles besteht darin, daß die Wälzbewegung und die Teilbewegung durch die Bewegungen des als Erzeugungsverzahnung benutzten ideellen Planrades oder Gegenrades und der mit diesen Erzeugungsrädern verbundenen Verzahnwerkzeuge erzeugt werden. Dabei wird mit Hilfe der Bewegungen entlang der räumlichen Koordinaten, sowie der Schwenkbewegung der Werkzeugachse um die Schwenkachse entweder das ideelle Planrad mit seiner Achse entlang dem Kegelmantel mit Scheitelpunkt auf der Werkstückachse verschwenkt oder die ideelle Achse des Gegenrades führt eine Schwenkbewegung um die Werkstückachse aus.The invention-specific feature for realizing this advantage is that the rolling motion and the partial movement are generated by the movements of the used as generating teeth ideal planer or counter-wheel and the gear teeth connected to these generating wheels. In this case, with the aid of the movements along the spatial coordinates, as well as the pivoting movement of the tool axis about the pivot axis either the ideal Planrad pivoted with its axis along the cone shroud with apex on the workpiece axis or the ideal axis of the mating wheel performs a pivoting movement about the workpiece axis.
Mit diesen Schwenkbewegungen der Erzeugungsräder um die Werkstückachse wird sowohl die Wälzbewegung als auch die Teilbewegung von Zahnlücke zu Zahnlücke ausgeführt. Zur Vornahme der Teilbewegung wird das Verzahnwerkzeug aus der fertig ausgewählten Zahnlücke zurückgezogen. Als Ausgangswert für die Steuerung der Bewegungen entlang der räumlichen Linearkoordinaten, sowie der Schwenkbewegung der Werkzeugachse um die NC-gesteuerte Schwenkachse dient für die Vornahme der Teilbewegung der Teilwinkel am Werkstückzahnrad.With these pivotal movements of the generating wheels around the workpiece axis, both the rolling movement and the partial movement of the tooth gap to tooth space is performed. To carry out the partial movement, the toothing tool is withdrawn from the completely selected tooth space. As an output value for the control of the movements along the spatial linear coordinates, as well as the pivotal movement of the tool axis to the NC-controlled pivot axis is used for making the partial movement of the partial angle on the work gear.
Es besteht auch die Möglichkeit, die Wälzbewegung vom ideellen Planrad oder Gegen rad ausführen zu lassen und die Teilbewegung dem Werkstück zuzuordnen, wozu dieses dann allerdings eine Drehbewegung ausführen muß.There is also the possibility to run the rolling motion of the ideal planer or counter rad and allocate the partial movement of the workpiece, what this then, however, must perform a rotary motion.
Eine Auswahl der mit dem erfindungsgemäßen Verfahen möglichen Verzahn-Varianten ist abschließend in einer Tabelle zusammengestellt. Weitere mögliche Varianten, beispielsweise Verzahnen ohne Wälzbewegung, lassen sich aus den Beispielen analog ableiten.A selection of possible with the method according to the invention Verzahn variants is finally summarized in a table. Other possible variants, such as gear teeth without rolling motion, can be derived analogously from the examples.
Die in der Tabelle benutzten Symbole haben folgende Bedeutung:The symbols used in the table have the following meaning:
NC (1...) — numerisch gesteuerte Linearbewegung in erfindungsgemäßer Abhängigkeit von der in der Klammer gesetzten Nummer des PatentanspruchesNC (1 ...) - numerically controlled linear movement in accordance with the invention of the number set in the parentheses of the claim
NC (D) — numerisch gesteuerte Drehbewegung in Abhängigkeit von der in der Klammer gesetzten Drehachse NC (ψ) — numerisch gesteuerte Schwenkbewegung in Anhängigkeit von dem in Klammer gesetzten Winkel η — freie, unabhängige Drehbewegung (Fräser-Drehzahl)NC (D) - numerically controlled rotary motion depending on the rotational axis NC (ψ) set in the bracket - numerically controlled pivoting action in relation to the bracket angle η - independent, independent rotary movement (cutter speed)
T — Teil-Bewegung von Zahnlücke zu ZahnlückeT - Partial movement from tooth gap to tooth space
J (x; y) — resultierende Drehbewegung um ideelle Achse, zusammengesetzt aus den Linearbewegungen entlang derJ (x; y) - resulting rotational movement about ideal axis, composed of the linear movements along the
in Klammer gesetzten Koordinaten Jk — resultierende Taumelbewegung entlang einem Kegelmantel mitScheitelpunktaufderWerkstückachse Dbracketed coordinates Jk - resulting wobble along a cone crest with crest on the workpiece axis D
Die Erfindung ist nachstehend anhand von drei bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention is explained below with reference to three preferred embodiments. In the accompanying drawings show:
Fig. 1: Die Zuordnung eines Stirnmesserkopfes zu einem ideellen Planrad, mit einer projektierten Draufsicht auf dieFig. 1: The assignment of a face cutter head to an ideal plan wheel, with a projected plan view of the
Planradebene, Fig.2: die Zuordnung eines Stirnmesserkopfes zu einem ideellen Gegenrad, mit einer projektierten Draufsicht auf diePlanradebene, Figure 2: the assignment of a face cutter head to an ideal counter-wheel, with a projected plan view of the
Erzeugungsebene, Fig.3: die Zuordnung eines kegeligen Wälzfräsers zu einem ideellen Planrad, mit einer Projektion auf die Planradebene und dieGeneration level, Figure 3: the assignment of a conical hob to a ideal Planard, with a projection on the plane and Planard plane
Achsebene des Wälzfräsers, Fig. 4: die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einer Werkzeugmaschine unter Anwendung eines kegeligenAxial plane of the hob, Fig. 4: the implementation of the method according to the invention on a machine tool using a tapered
Wälzfräsers Fig. 5: die schematische Darstellung der notwendigen NC- und Einstellachsen an einer Werkzeugmaschine bei verfahrensgemäßer Anwendung eines Stirnmesserkopfes.Wälzfräsers Fig. 5: the schematic representation of the necessary NC and adjustment axes on a machine tool in accordance with the method using a face cutter head.
1. Ausführungsbeispiel (Fig. 1)1st embodiment (FIG. 1)
Im ersten Ausführungsbeispiel soll gezeigt werden, wie das erfindungsgemäße Verfahren bei der Anwendung eines Stirnmesserkopfes mit auf Kreisbögen angeordneten Schneidmessern abläuft.In the first embodiment is to be shown how the inventive method runs when using a face cutter head arranged on arcs cutting blades.
Das Werkstück 1 ist dazu so aufgespannt, daß seine Werkstückachse D senkrecht steht. Als Erzeugungsverzahnung dient ein ideelles Planrad 2, dem ein Stirnmesserkopf 3 zugeordnet ist.The workpiece 1 is clamped so that its workpiece axis D is vertical. As generation of teeth serves a ideal Planrad 2, which is assigned a face cutter head 3.
Dazu ist die Werkzeugachse C um eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Einstellachse B um den Kegelwinkel δ so eingeschwenkt, daß sie senkrecht zur Planradebene steht. Die Werkzeugachse C schneidet die Planradebene im Bezugspunkt M, durch den auch die Einstellachse B verläuft. Der Bezugspunkt M dient zur weiteren Betrachtung bei der erfindungsgemäßen Führung des Stirnmesserkopfes 3. Zur Erzeugung der Verzahnung dreht sich das Planrad 2 um seinen Mittelpunkt 0 um den Wälzwinkel ψ, so daß der Bezugspunkt M in die Stellung M' gelangt, wobei er sich auf einem Kreisbogen mit dem Radius ρ bewegt. Am Werkstück 1 ist dem Bezugspunkt M der Radius T1 zugeordnet. Während der Wälzbewegung des Planrades 2 um den Wälzwinkel ψ verdreht sich das Werkstück 1 um die Werkstückachse D um den Verdrehwinkel κ nach der Beziehung 'For this purpose, the tool axis C is pivoted about a perpendicular to the plane of adjustment axis B by the cone angle δ so that it is perpendicular to the plane plane. The tool axis C intersects the plane of the plane in the reference point M, through which the adjustment axis B also passes. The reference point M is used for further consideration in the inventive leadership of the face cutter head 3. To generate the teeth, the face wheel 2 rotates about its center 0 to the rolling angle ψ, so that the reference point M comes to the position M ', wherein it is on a Arc with radius ρ moves. On the workpiece 1, the reference point M is assigned the radius T 1 . During the rolling movement of the face wheel 2 about the rolling angle ψ, the workpiece 1 rotates about the workpiece axis D by the angle of rotation κ according to the relationship '
,. . Ρ· Ψ κ —. , Ρ · Ψ κ -
Die Kreisbogenbahn des Bezugspunktes IvI auf dem Planrad 2 ergibt sich erfindungsgemäß als resultierende Bewegung aus den linearen Bewegungskomponenten entlang den Linearkoordinaten x, y, ζ eines im Bezugspunkt M errichteten räumlichen Koordinatensystems. Von den Linearkoordinaten gehören die Koordinaten χ und ζ einem in der Ebene l-l wirksamen ebenen Koordinatensystem an, während die dritte Koordinate Y senkrecht auf dieser Ebene l-l steht. Bezieht man in die Betrachtung die Pfeilhöhe h ein, dann ergeben sich für die linearen Bewegungskomponenten des Bezugspunktes M im räumlichen Koordinatensystem x, y, ζ Beziehungen, die zur Steuerung entsprechend zugeordneter NC-Achsen x, y, ζ nutzbar sind, so daß sich insgesamt bezogen auf alle beteiligten NC-Achsen folgende Verfahrensbedingungen ergeben:According to the invention, the circular arc path of the reference point IvI on the face gear 2 results as a resulting movement from the linear movement components along the linear coordinates x, y, ζ of a spatial coordinate system established at the reference point M. Of the linear coordinates, the coordinates χ and ζ belong to a plane coordinate system effective in the plane l-1, while the third coordinate Y is perpendicular to this plane l-l. If the arrow height h is included in the consideration, then relationships which can be used for the control of correspondingly assigned NC axes x, y, ζ for the linear components of motion of the reference point M in the spatial coordinate system x, y, ergeben result, so that overall related to all participating NC axes, the following process conditions result:
χ = ρ sin ψχ = ρ sin ψ
y = ρ sin δ (1-cos ψ)y = ρ sin δ (1-cos ψ)
ζ = ρ cos δ (1 -cos ψ)ζ = ρ cos δ (1 -cos ψ)
Geometrisch betrachtet wird dabei der Bezugspunkt M in der Ebene l-l durch die linearen Bewegungskomponenten entlang der Linearkoordinaten χ, ζ auf einer Ellipsenbahn geführt, die sich aus der Projektion des Kreisbogens des Planrades mit dem Radius ρ ergibt, während die Rückführung des Bezugspunktes M in die Planradebene durch die Bewegung entlang der Koordinate y erfolgt. Daraus wird auch ersichtlich, daß sich das Planrad 2 um eine ideelle Planradachse E dreht, deren Lage im Raum ohne Schwenkvorrichtungen allein durch die erfindungsgemäße Führung des Bezugspunktes M entlang der Linearkoordinaten x, y, ζ bestimmt wirdGeometrically, the reference point M in the plane ll is guided by the linear motion components along the linear coordinates χ, ζ on an elliptical path resulting from the projection of the circular arc of the face gear with the radius ρ, while the return of the reference point M into the plane plane by the movement along the coordinate y. It can also be seen that the face wheel 2 rotates about an ideal Planradachse E whose position in space without pivoting devices alone by the inventive leadership of the reference point M along the linear coordinates x, y, ζ is determined
Zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind erforderlich: For carrying out the method according to the first embodiment, the following are required:
— 3 NC Achsen für Linearbewegungen (x, y, z)- 3 NC axes for linear movements (x, y, z)
— 1 NC Achse für Drehbewegung (Werkstückachse D)- 1 NC axis for rotary movement (workpiece axis D)
— 1 Einstellachse B- 1 setting axis B
2.Ausführungsbeispie! (Fig. 2)2.Ausführungsbeispie! (Fig. 2)
Infolge der durch die Erfindung bewirkten Idealisierung der Drehachse der Erzeugungsverzahnung ist es auch möglich, anstelle des Planrades eine andere Erzeugungsverzahnung zu benutzen. Dem zweiten Ausführungsbeispiel ist als Erzeugungsverzahnung das dem Werkstück 1 zugeordnete ideelle Gegenrad 4zugrunde gelegt. Die Gegenradachse Fschneidet die Werkstückachse D im Mittelpunkt 0. Als Verzahnwerkzeug ist wieder ein Stirnmesserkopf 3 vorgesehen, wobei die Werkzeugachse C um die Einstellachse B auf den Kegelwinkel δ so eingeschwenkt ist, daß sie senkrecht zur Kegelmantellinie des Werkstückes 1 verläuft. Der Schnittpunkt der Werkzeugachse C mit der Kegelmantellinie des Werkstückes 1 ist als Bezugspunkt M ausgewählt.As a result of the invention caused by the idealization of the axis of rotation of the generating teeth, it is also possible to use a different generation teeth instead of the face gear. The second embodiment is given as the generating teeth the workpiece 1 associated with the ideal Gegenrad 4zugrunde. The Gegenradachse F cuts the workpiece axis D at the center point 0. As a toothing tool, a face cutter head 3 is provided, wherein the tool axis C is pivoted about the adjustment axis B to the cone angle δ so that it is perpendicular to the cone surface line of the workpiece 1. The intersection of the tool axis C with the conical surface line of the workpiece 1 is selected as the reference point M.
Zur Erzeugung der Verzahnung dreht sich das Gegenrad 4 um die Gegenradachse F um den Wälzwinkel ψ, so daß der Bezugspunkt M in die Stellung M'gelangt. Diese Bewegung vollzieht sich auf einem Kreisbogen mit dem Radius r2in der Ebene l-l. Am Werkstück 1 ist dem Bezugspunkt M des Radius π zugeordnet. Während der Wälzbewegung des Gegenrades 4 um den Wälzwinkel ψ verdreht sich das Werkstück 1 um die Werkstückachse D um den Verdrehwinkel κ nach der Beziehung:To generate the toothing, the counter-wheel 4 rotates about the counter-wheel axis F by the rolling angle ψ, so that the reference point M comes to the position M '. This movement takes place on a circular arc with the radius r 2 in the plane ll. On the workpiece 1 is assigned to the reference point M of the radius π. During the rolling movement of the counter wheel 4 about the rolling angle ψ, the workpiece 1 rotates about the workpiece axis D by the angle of rotation κ according to the relationship:
Die Kreisbogenbahn des Bezugspunktes M am Gegenstand 4 in der Ebene l-l ergibt sich als resultierende Bewegung aus den linearen Bewegungskomponenten entlang den Linearkoordinaten x, z. Zur Realisierung der Wälzbedingungen am Gegenrad 4 ist es erforderlich, daß die Werkzeugachse C stets in einer gemeinsamen Ebene mit dem Radius r2 liegt. Zur Erfüllung dieser Bedingung ist eine NC-gesteuerte Schwenkachse A vorgesehen, die senkrecht auf dem ebenen Koordinatensystem der Linearkoordinaten ζ, χ steht. Die Schwenkachse A und die Werkstückachse C schneiden sich im Bezugspunkt M. Der dem Kreisbogen des Gegenrades 4 zugeordnete Wälzwinkel ψ entspricht dem Schwenkwinkel y um die Schwenkachse A. Zusammengefaßt ergeben sich bezogen auf die NC-Achsen folgende Verfahrensbewegungen:The circular arc path of the reference point M on the object 4 in the plane ll results as a resulting movement of the linear components of movement along the linear coordinates x, z. To realize the rolling conditions on the counter wheel 4, it is necessary that the tool axis C always lies in a common plane with the radius r 2 . To fulfill this condition, an NC-controlled pivot axis A is provided, which is perpendicular to the plane coordinate system of the linear coordinates ζ, χ. The pivot axis A and the workpiece axis C intersect at the reference point M. The rolling angle zugeordnet associated with the circular arc of the counter wheel 4 corresponds to the pivot angle y about the pivot axis A. In summary, the following method movements result with respect to the NC axes:
X = r2sinipX = r 2 sinip
Y = O (NC-Achse kann entfallen)Y = O (NC axis can be omitted)
Zz = r2(1 -cos ψZz = r 2 (1 -cos ψ
A : γ = ψA: γ = ψ
_ r2 · ψ_ r 2 · ψ
D : κ =D: κ =
Zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind erforderlich:To carry out the method according to the second embodiment are required:
— 2 NC-Achsen für Linearbewegungen (x; z)- 2 NC axes for linear movements (x; z)
— 1 NC-Achsefür Schwenkbewegung (Schwenkachse A)- 1 NC axis for swivel movement (swivel axis A)
— 1 NC-Achsefür Drehbewegung (Werkstückachse D)- 1 NC axis for rotary motion (workpiece axis D)
— 1 Einstellachse B- 1 setting axis B
Wird im ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel ein Stirnmesserkopf mit spiralig zu seiner Achse angeordneten Schneidmessern benutzt, dann ist die Drehbewegung der Werkstückachse D zusätzlich auf die Drehbewegung der Werkzeugachse C abzustimmen, wozu diese in die NC-Steuerung einzubeziehen ist.If in the first or second embodiment, a face cutter head with helically arranged to his axis cutting blades used, then the rotational movement of the workpiece axis D is additionally tuned to the rotational movement of the tool axis C, what this is to include in the NC control.
3.Ausführungsbeispiel (Fig.3 und 4)3rd embodiment (FIGS. 3 and 4)
Im dritten Ausführungsbeispiel ist das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben, wie es sich bei der Anwendung eines kegeligen Wälzfräsers 5 unter Benutzung einer NC-gesteuerten Werkzeugmaschine darstellt. Die Fig.4 zeigt die wichtigsten Grundbaugruppen dieser Maschine. Auf einem Bett 6 ist waagerecht hin- und herbeweglich ein Querschieber 7 angeordnet und durch eine NC-Achse angetrieben, wodurch die Linearbewegung entlang der Koordinate X gegeben ist.In the third embodiment, the inventive method is described, as it is in the application of a tapered hob 5 using an NC-controlled machine tool. 4 shows the most important basic modules of this machine. On a bed 6, a cross slide 7 is horizontally reciprocally arranged and driven by an NC axis, whereby the linear movement along the coordinate X is given.
Auf dem Querschieber 7 ist waagerecht hin-und herbeweglich ein Ständer 8 angeordnet und durch eine NC-Achse angetrieben, wodurch die Linearbewegung entlang der Koordinate Y gegeben ist.On the cross slide 7, a stand 8 is horizontally reciprocally arranged and driven by an NC axis, whereby the linear movement along the coordinate Y is given.
Auf Führungen am Ständer 8 ist senkrecht hin- und herbeweglich ein Ständerschieber 9 geführt und durch eine NC-Achse angetrieben, wodurch die Linearbewegung entlang der Koordinate Z realisiert wird. Auf dem Ständerschieber 9 befindet sich in einer Rundführung gelagert ein Drehteil 10, das eine von einer NC-Achse gesteuerte Schwenkbewegung um die Schwenkachse A ausführt. Im Drehteil 10 ist eine Frässpindel 11 gelagert, die den Wälzfräser 5 trägt.On guides on the stand 8, a stator slide 9 is guided back and forth vertically and driven by an NC axis, whereby the linear movement along the coordinate Z is realized. On the stator slide 9 is mounted in a circular guide a rotary member 10, which executes a controlled by an NC axis pivotal movement about the pivot axis A. In the rotary member 10, a milling spindle 11 is mounted, which carries the hob 5.
Durch einen NC-Antrieb wird der Frässpindel 11 eine gesteuerte Drehbewegung übermittelt und auf die Werkzeugachse C übertragen. Zur Aufnahme des Werkstückes 1 ist ein Werkstücktisch 12 vorgesehen, der seinen Drehantrieb von einer NC-Achse erhält, so daß der bei aufgespanntem Werkstück 1 senkrecht verlaufende Werkstückachse D eine gesteuerte Drehbewegung erteilt wird.By an NC drive, the milling spindle 11 is transmitted a controlled rotational movement and transmitted to the tool axis C. For receiving the workpiece 1, a workpiece table 12 is provided, which receives its rotary drive from an NC axis, so that when the workpiece 1 is clamped vertically extending workpiece axis D is given a controlled rotational movement.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens stehen somit folgende NC-Achsen zur Verfugung:The following NC axes are thus available for carrying out the method according to the invention:
Als Erzeugungsverzahnung ist dem Beispiel ein ideelles Planrad 2 zugrunde gelegt. Der ausgewählte Bezugspunkt P zur Führung des Wälzfräsers 5 im räumlichen Koordinatensystem X, Y, Z befindet sich auf einer Kegelmantellinie 13 des Wälzfräsers 5. Verfahrensgemäß wird die Werkzeugachse C in Abhängigkeit von der Stellung des Bezugspunktes P auf dem Bezugskreis des Planrades 2, mit dem Radius p, um die Schwenkachse A so verschwenkt, daß die Kegelmantellinie 13 des Bezugsprofils des Wälzfräsers 5 in jeder Stellung der Wälzbewegung des Planrades 2 in der Planradebene verläuft, wobei die Drehbewegung der Werkstückachse D auf die Drehbewegung der Werkzeugachse C abgestimmt ist. Ein entscheidendes Merkmal zur Realisierung dieser Verfahrensweise besteht nun darin, daß die ideelle Planradachse E um ihren Schnittpunkt mit der Werkstückachse D (der mit dem Mittelpunkt Odes Planrades 2 zusammenfällt) entlang dem Kegelmantel eines gedachten Kegels 14 eine Schwenkbewegung ausführt, wobei der Kegelwinkel dieses Kegels im Beispiel dem Differenzbetrag des Kegelwinkels δ des Werkstückes 1 zu 90°, also 90° - δ entspricht. Das gedachte Planrad 2 führt also eine Taumelbewegung um die Werkstückachse D durch.The generation of teeth is based on the example of an ideal planing wheel 2. The selected reference point P for guiding the hob 5 in the spatial coordinate system X, Y, Z is located on a conical surface line 13 of the hob 5. According to the method, the tool axis C depending on the position of the reference point P on the reference circle of the face wheel 2, with the radius P, pivoted about the pivot axis A so that the conical surface line 13 of the reference profile of the hob 5 runs in each position of the rolling movement of the face wheel 2 in the Planradebene, wherein the rotational movement of the workpiece axis D is tuned to the rotational movement of the tool axis C. A decisive feature for the realization of this procedure consists in the fact that the ideal Planradachse E about its intersection with the workpiece axis D (coinciding with the center Odes Planrades 2) along the conical surface of an imaginary cone 14 performs a pivoting movement, wherein the cone angle of this cone in Example, the difference of the cone angle δ of the workpiece 1 to 90 °, ie 90 ° - δ corresponds. The imaginary face gear 2 thus performs a tumbling motion about the workpiece axis D.
Die verfahrensgemäß zur Führung des Wälzfräsers 5 notwendige Bewegung ergibt sich als resultierende Bewegung aus den Einzelbewegungen entlang den NC-Achsen X, Y, Z und den zugeordneten Dreh- bzw. Schwenkbewegungen der NC-Achsen A; C; D. Zur Bestimmung der Bewegungsgrößen wird auf die Fig. 3 verwiesen.The movement necessary for guiding the hob 5 according to the method results as a resulting movement from the individual movements along the NC axes X, Y, Z and the associated pivoting movements of the NC axes A; C; D. For determining the movement quantities, reference is made to FIG. 3.
Das kegelige Wälzfräser 5 besitzt in bekannter Weise am Umfang angeordnete Schneidzähne (nicht gezeichnet), die bei einer Drehung um die Werkzeugachse C Zahnlücken in das Werkstück 1 schneiden. Dabei dreht sich auch das Werkstück 1 fortlaufend um die Werkstückachse D, so daß z. B. evolventenförmige Zahnlängslinien entstehen. Mit dem Werkstück 1 ist ein ideelles Planrad 2 verbunden, daß sich um seine Planradachse E dreht und dabei mit dem Kegelmantel 15 des Werkstückes 1 ohne zu gleiten abrollt. Damit die Zähne am Werkstück 1 vollständig ausgeschnitten werden, ist diesen Bewegungen eine Zusatzbewegung zu überlagern. Diese Zusatzbewegung erfolgt in Pfeilrichtung 16 um die Planradachse E und wird gemeinsam vom Planrad 2 und Wälzfräser 5 ausgeführt, wobei das Werkstück 1 ebenfalls eine Zusatzdrehung um die Werkstückachse D vollführt. Durch diese Zusatzbewegung wird die Wälzgerade 17 vom Wälzfräser 5 überquert und dadurch das Profil am Werkstück 1 vollständig ausgewälzt.The tapered hobbing 5 has in a known manner circumferentially arranged cutting teeth (not shown) which intersect with a rotation about the tool axis C tooth gaps in the workpiece 1. In this case, the workpiece 1 rotates continuously around the workpiece axis D, so that z. B. evolvent-shaped tooth longitudinal lines arise. With the workpiece 1 an ideal Planrad 2 is connected, that rotates about its face axis E and thereby unrolls with the cone sheath 15 of the workpiece 1 without sliding. So that the teeth are completely cut out on the workpiece 1, an additional movement is superimposed on these movements. This additional movement takes place in the direction of arrow 16 about the face gear axis E and is performed jointly by the face gear 2 and hobbing 5, wherein the workpiece 1 also performs an additional rotation about the workpiece axis D. As a result of this additional movement, the rolling straight line 17 is crossed by the hob 5 and thereby the profile on the workpiece 1 is completely rolled out.
Das Werkstück 1-ist auf dem Werkstücktisch 12 aufgespannt. Die Werkstückachse D liegt senkrecht. Das Planrad 2 mit seiner Planradachse E nimmt dabei eine geneigte Lage ein. Der Wälzfräser 5 beschreibt nun während der Planradbewegung die Flankenflächen des Planrades 2.The workpiece 1-is clamped on the workpiece table 12. The workpiece axis D is vertical. The face gear 2 with its face gear axis E assumes an inclined position. The hob 5 now describes during the Planradbewegung the flank surfaces of the face gear. 2
Da der Wälzfräser 5 mit seiner Werkzeugachse C die Schwenkachse A unter einem unveränderten Winkel schneidet oder kreuzt, ist dem Planrad 2 mit seiner Planradachse E zusätzlich eine Drehung um die Werkstückachse D zu erteilen. Die Planradachse E beschreibt dann einen Teil eines Kegels 14 um die Werkstückachse D, während sich das Planrad 2 um den Wälzwinkel ψ verdreht, führt das Werkstück eine Drehung um die Werkstückachse D aus, welcher der Verdrehwinkel κ zugeordnet ist. Zur Bestimmung des Verdrehwinkels κ und der Werte für die Linearbewegungen entlang der Linearkoordinaten x, y, ζ sowie der Schwenkbewegung der Schwenkachse A um den Schwenkwinkel jfgilt die folgende Matrix:Since the hob 5 with its tool axis C, the pivot axis A intersects or crosses at an unchanged angle, the face wheel 2 with its face gear axis E in addition to give a rotation about the workpiece axis D. The face gear axis E then describes part of a cone 14 about the workpiece axis D, while the face gear 2 rotates by the rolling angle,, the workpiece performs a rotation about the workpiece axis D, which is associated with the angle of rotation κ. For determining the angle of rotation κ and the values for the linear movements along the linear coordinates x, y, ζ and the pivoting movement of the pivot axis A about the pivot angle jfgilt the following matrix:
cos dt sincos dt sin
T =T =
Die Koordinaten kifürdieWerkzeugachseCsindz.B.: - -The coordinates k for the tool axis Csindz.B .: - -
k·, = -cos8costp#bezogen auf X-Achsek, = -cos8costp # with respect to the X-axis
k2 = sin sfbezogen auf Y-Achsek 2 = sin s f with respect to the Y axis
k3 = coss sin(p(bezogen aufZ-Achset k 3 = cos sin (p ( with respect to Z-axis t
wobei ε der Kegelwinkel des Wälzfräsers 5 ist.where ε is the cone angle of the hob 5.
So ergibt sich z. B. mit Matrix T und Werkzeugachse C fürSo z. With matrix T and tool axis C for
y" = -coss cos φ sin κ + sin ε cos κ cos δ + cosssincpcosKsinö (1)y "= -coss cos φ sin κ + sin ε cos κ cos δ + cosssincpcosKsin (1)
Je nach Anordnung der Werkzeugachse C in der Maschine kann z.B. y" = 0 odery" = sin ε sein oder je nachwahl des Werkzeuges kann auch ε ein bestimmter Wert oder auch Null sein.Depending on the arrangement of the tool axis C in the machine, e.g. y "= 0 or y" = sin ε be or depending on the choice of the tool can also ε be a certain value or zero.
Der Schwenkwinkel γ des Drehteiles 10 um die Schwenkachse A ergibt sich zu:The pivot angle γ of the rotary member 10 about the pivot axis A results in:
x" cosvcosocosk + sinssinKcosö + cos8sinQsinKsinöx "cosvcosocosk + sinssinKcosö + cos8sinQsinKsinö
.tanY = —- = i ^ : — : —* (2).tanY = - = i ^ : - : - * (2)
ζ sin8smö - cos8smcpcos5ζ sin8smö - cos8smcpcos5
Die Koordinaten ρ, des Radiusvektors ρ sindThe coordinates ρ, of the radius vector ρ are
pi=-pcost|Jpi = -pcost | J
p3 = ρ sin ψp3 = ρ sin ψ
Damit ergeben sich zusammengefaßt bezogen auf die NC-Achsen folgende Verfahrensbewegungen:This results in the following procedural movements in relation to the NC axes:
X = -p cosijj cosK - ρ sinip sinKsinöX = -p cosijj cosK - ρ sinip sinKsinö
Y =-p cos ψ sin κ + ρ sin ψ cos κ sin δY = -p cos ψ sin κ + ρ sin ψ cos κ sin δ
Z = ρ sin ψ cos δZ = ρ sin ψ cos δ
A: γ gemäß (2)A: γ according to (2)
C: = Fräserdrehzahl ηC: = milling cutter speed η
D: Werkstückdrehung in Abhängigkeit der Fräserdrehung + κ gemäß (1)D: workpiece rotation depending on cutter rotation + κ according to (1)
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf allen Werkzeugmaschinen durchführbar, die über die notwendigen NC-Achsen verfügen. Nichtvorhandene NC-Achsen sind durch Zusatzeinrichtungen nachrüstbar.The method according to the invention can be carried out on all machine tools which have the necessary NC axes. Non-existent NC axes can be retrofitted with additional equipment.
In Fig. 5 ist eine Werkzeugmaschine dargestellt, die geeignet ist zum Verzahnen eines Kegelrades mit Kreisbogen-Verzahnung, unter Verwendung eines Stirnmesserkopfes 3. Die notwendigen NC-Achsen werden durch folgende Baugruppen verwirklicht:5, a machine tool is shown, which is suitable for toothing a bevel gear with circular arc toothing, using a face cutter head 3. The necessary NC axes are realized by the following modules:
NCX Querschieber7aufBett6NCX cross slide7 on bed6
NCY Ständer8aufQuerschieber7NCY stands8 on cross slide7
NCZ Ständerschieber 9 an Ständer 8NCZ stand slide 9 on stand 8
NCA 'Drehteil 10 an Ständerschieber 9NCA 'turned part 10 on stand slide 9
B Einstellachse im Drehteil 18B adjustment axis in the rotary member 18th
C Werkzeugachse, Frässpindel, gelagert im Drehteil 18C tool axis, milling spindle, mounted in the rotating part 18th
NCD Werkstückachse, Werkstücktisch 12 (Zusatzeinrichtung)NCD workpiece axis, workpiece table 12 (additional device)
In den Ausführungsbeispielen wurde das erfindungsgemäße Verfahren prinzipiell anhand der notwendigen Verfahrensschritte zur Durchführung der Wälz- und Teilbewegung beschrieben. Es versteht sich, daß das Verzahnwerkzeug vor Beginn jedes Wälzvorganges durch Eintauchen in eine Zahnlücke auf die zur Darstellung der wirkungsweise benutzte Ausgangsposition zu verfahren ist und anschließend zur Vornahme der Teilbewegung wieder aus der Zahnlücke zurückgezogen wird. Diese Tiefenvorschubbewegung s wird am günstigsten entlang der Linearkoordinate ausgeführt, die im günstigsten Winkel zum Teilkegelmantel des Werkstückes steht. Bei Ritzeln mit kleinem Kegelwinkel δ ist das die Linearkoordinate Y, bei Tellerrädern mit großem Kegelwinkel δ bietet sich die Linearkoordinate Z an. Es kann natürlich auch senkrecht zum Teilkegelmantel verfahren werden. Dann ergibt sich die Tiefenvorschubbewegung s als Resultierende aus den entsprechenden Komponentenanteilen der Verfahrenswege entlang der Linearkoordinaten Y, Z zuIn the exemplary embodiments, the method according to the invention has been described in principle with reference to the necessary method steps for carrying out the rolling and part movement. It is understood that the Verzahnwerkzeug is to proceed before the start of each rolling process by dipping into a tooth gap on the used to represent the effect of starting position and then withdrawn to make the partial movement back from the tooth gap. This depth feed motion s is carried out most conveniently along the linear coordinate, which is at the most favorable angle to the partial cone jacket of the workpiece. In the case of pinions with a small cone angle δ, this is the linear coordinate Y; in the case of ring gears with a large cone angle δ, the linear coordinate Z is appropriate. Of course, it can also be moved perpendicular to the partial cone sheath. Then the depth feed movement s results as the resultant from the corresponding component parts of the process paths along the linear coordinates Y, Z
Y = s· cosö Z = s· sinöY = s · cos0 Z = s · sin0
Der technisch-ökonomische Effekt der Erfindung besteht darin, daß auf NC-gesteuerten Werkzeugmaschinen Kegelräder größter Dimension mit beliebig geformten Flankenlinien in senkrechter Achslage bearbeitbar sind. Dabei erlaubt das Verfahren die Bearbeitung bei drehbarem Werkstück oder bei stehendem Werkstück mit den verschiedensten bekannten Verzahnwerkzeugen. Das eröffnet konstruktiv und werkstofftechnische Gestaltungsmöglichkeiten für Kegelradantriebe großer Abmessung ohne Rücksicht auf vorhandene Spezialmaschinen.The technical-economic effect of the invention is that on NC-controlled machine tools bevel gears largest dimension can be machined with arbitrarily shaped flank lines in a vertical axis position. In this case, the method allows the machining of a rotatable workpiece or a stationary workpiece with a variety of known Verzahnwerkzeugen. This opens up constructive and material-technical design options for bevel gear drives of large dimensions without regard to existing special machines.
Claims (18)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD30332287A DD261537B1 (en) | 1987-06-01 | 1987-06-01 | METHOD OF MANUFACTURING A TOOTHING TOOL FOR PRODUCING CURVED TOOTHING OF ANY FLANGED LINK ON TOOLING MACHINES |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD30332287A DD261537B1 (en) | 1987-06-01 | 1987-06-01 | METHOD OF MANUFACTURING A TOOTHING TOOL FOR PRODUCING CURVED TOOTHING OF ANY FLANGED LINK ON TOOLING MACHINES |
Publications (3)
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|---|---|
| DD261537A1 true DD261537A1 (en) | 1988-11-02 |
| DD261537C2 DD261537C2 (en) | 1989-06-21 |
| DD261537B1 DD261537B1 (en) | 1993-03-18 |
Family
ID=5589426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD30332287A DD261537B1 (en) | 1987-06-01 | 1987-06-01 | METHOD OF MANUFACTURING A TOOTHING TOOL FOR PRODUCING CURVED TOOTHING OF ANY FLANGED LINK ON TOOLING MACHINES |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD261537B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19829880A1 (en) * | 1998-07-04 | 1999-08-26 | Klingelnberg Soehne Gmbh | CNC machine for grinding and sharpening the tooth flanks of a spiral bevel gear |
| DE102010026989A1 (en) * | 2010-07-13 | 2012-01-19 | Marina Deitert | Method for machined manufacturing of spiral toothing at bevel gears, involves rotating tool around rotational axis, which is brought into engagement with work-piece on segment of trajectory |
| US20220324043A1 (en) * | 2021-04-12 | 2022-10-13 | Chongqing University | Worm gear machine |
-
1987
- 1987-06-01 DD DD30332287A patent/DD261537B1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19829880A1 (en) * | 1998-07-04 | 1999-08-26 | Klingelnberg Soehne Gmbh | CNC machine for grinding and sharpening the tooth flanks of a spiral bevel gear |
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| US20220324043A1 (en) * | 2021-04-12 | 2022-10-13 | Chongqing University | Worm gear machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DD261537C2 (en) | 1989-06-21 |
| DD261537B1 (en) | 1993-03-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B1 | Economic patent (sect. 18(1)) | ||
| ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |