DD261537B1

DD261537B1 - METHOD OF MANUFACTURING A TOOTHING TOOL FOR PRODUCING CURVED TOOTHING OF ANY FLANGED LINK ON TOOLING MACHINES

Info

Publication number: DD261537B1
Application number: DD30332287A
Authority: DD
Inventors: Gerhard Dr-Ing Sc Tec Brandner; Alfred Glueck
Original assignee: Gerfema Mbh
Priority date: 1987-06-01
Filing date: 1987-06-01
Publication date: 1993-03-18
Also published as: DD261537C2; DD261537A1

Description

Hierzu 5 Seiten ZeichnungenFor this 5 pages drawings

Field of application of the invention

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-scale equipment of the conveyor system for the construction industry or lignite mining.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

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 ideellen 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 flexibly to the corresponding machining angle, depending on the cone angle, with reference to a vertically arranged center of rotation, the so-called center I, of the workpiece carrier. 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 ideal 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 Maschinen 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 take on such dimensions and associated masses that their economic use is in question, all the more so because the processing of large bevel gears is done only in smaller series or even only as one-off production. The high acquisition value of such machines for companies with low demand 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 zwangsläufig 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 guiding the gear cutting tool this is bound to a generating planet, whose plane plane can inevitably extend only at right angles to the axis of the roller drum by the mechanical bearing of the roller drum. 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 800mm 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. So bevel gear for the production of arc-toothed bevel gears are known on which workpieces can be machined to about 800mm diameter.

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 Flankenlinien 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 partial rolling methods with reciprocating planer steels, so that the shape of the flank lines is limited to straight bevels for larger bevel gears.

Auch mit diesen Verfahren erschöpft sich die Größe der bearbeitbaren Werkstückdurchmesser etwa bei der GrößenordnungEven with these methods, the size of the machinable workpiece diameter is about the size

von einem Meter. Kegelverzahnungen größerer Abmessungen werden meistens nur auf Sondermaschinen in unwirtschaftlicher Weise hergestellt, oder es wird auf das Gießverfahren zurückgegriffen.of a meter. Bevel gears of larger dimensions are usually produced only on special machines in an inefficient way, or it is resorted to the casting process.

Für geforderte höhere Genauigkeiten der Verzahnung, die wesentlich zur Laufruhe und insbesondere höheren Lebensdauer eines Zahnradgetriebes beitragen, ist eine spanende Bearbeitung auch für Werkstücke großer Abmessungen unumgänglich. Es ist hierzu bereits ein Verfahren zur Herstellung von Verzahnungen für große Zahnradwerkstücke bekannt (WO 84/04064). In diesem Verfahren wird die Flexibilität numerisch gesteuerter Achsen zur Erzeugung von Relativbewegungen zwischen Werkzeug und Werkstück zur Herstellung von großen Zahnrädern genutzt. Die hierzu vorgesehene Maschine verfügt über entsprechende Bewegungsachsen, so daß auch Kegelradverzahnungen herstellbar sind. Sie besitzt einen Rundtisch zur Werkstückaufnahme, der auf einem Schlitten horizontal verschiebbar ist. Der Werkzeugaufnahmeschlitten ist an einem Ständer vertikal verschiebbar geführt, welcher seinerseits im rechten Winkel zur Bewegungsachse der Werkstückaufnahme horizontal verschiebbar ist. Als Werkzeuge sind Messerköpfe vorgesehen. Die Herstellung von Kegelradverzahnungen ist auf das Teilwälzverfahren begrenzt und selbst dort mit einem erheblichen Steuerungsaufwand verbunden. Dies liegt in den komplizierten Bewegungsabläufen begründet, welche die Bewältigung der an sich materiell fest gebundenen Achslage der Erzeugungsverzahnung erfordert.For required higher accuracies of the teeth, which contribute significantly to the smoothness and in particular higher life of a gear transmission, machining is also essential for workpieces of large dimensions. For this purpose, a method for producing toothings for large gear workpieces is already known (WO 84/04064). In this method, the flexibility of numerically controlled axes for generating relative movements between the tool and the workpiece is used for the production of large gears. The machine provided for this purpose has corresponding axes of motion, so that bevel gear teeth can be produced. It has a rotary table for workpiece holder, which is horizontally displaceable on a carriage. The tool receiving carriage is guided vertically displaceably on a stand, which in turn is horizontally displaceable at right angles to the axis of movement of the workpiece holder. Knife heads are provided as tools. The production of bevel gears is limited to the Teilwälzverfahren and even there associated with a considerable control effort. This is due to the complicated motion sequences, which requires the mastering of the materially firmly bound axis position of the generation toothing.

Object 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 so 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.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Mit der Erfindung soll folgende Aufgabe gelöst werden:The invention aims to achieve the following object:

- Auflösung der an sich materiell fest gebundenen Achslage der Erzeugungsverzahnung durch verfahrensspezifische Merkmale, so daß einer konstant senkrecht stehenden Werkstückachse jedes beliebige Planrad oder jede beliebige andere Erzeugungsverzahnung im notwendigen Kegelwinkel zugeordnet werden kann und dabei die Wälzbedingungen für alle Verzahnwerkzeuge realisiert werden, die sowohl nach dem Prinzip des Teil-Wälzens als auch des kontinuierlichen Wälzens arbeiten.Resolution of the materially firmly bound axis position of the generating teeth by process-specific features, so that a constant perpendicular 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, both after Working principle of partial rolling as well as 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. Dabei werden die Mittelpunkte der Kreisbögen ständig auf einer ideellen Achse gehalten und mindestens eine der Bewegungskomponenten linear verschoben, wobei diese in einer parallel zur Werkstückachse stehenden Ebene verläuft.This object is achieved in that the circular arc of a selected reference point of the gear tool that describes this about 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. In this case, the centers of the circular arcs are constantly held on an ideal axis and at least one of the components of motion linearly displaced, wherein this runs in a plane parallel to the workpiece axis level.

Der Aufbau des räumlichen Koordinatensystems unterliegt keinen Einschränkungen. Für die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist es jedoch vorteilhaft, daß es aus drei Linearkoordinaten gebildet ist, von denen zwei einem ebenen Koordinatensystem zugehören. Die Koordinaten im ebenen Koordinatensystem können auch als Polarkoordinaten ausgebildet sein.The structure of the spatial coordinate system is not limited. For the further embodiment of the invention, however, it is advantageous that it is formed of 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 generating 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 Bewegungen 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 movements 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 senkrecht 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 das Gegenrad benutzt wird.To guide these gear cutting 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 counter gear is used as generating teeth.

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 Werkstücksachse 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 erschließtzum Beispiel auch die Einbeziehung kegeliger Wälzfräser in den Verfahrensablauf und ermöglicht insbesondere, das Werkstück fest, also undrehbar aufzuspannen.A comprehensive extension of the application possibilities of the invention results from a special feature in that the non-ideal axis of the face gear around its intersection with the workpiece axis along the conical surface of an imaginary cone performs a pivoting movement, wherein 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, makes it possible to clamp the workpiece firmly, ie non-rotatably.

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 ideellen 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.In the application of the ideal counter-wheel as generating teeth, this pivotal movement around the workpiece axis results in the counter-wheel axis. 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.

Jenach 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 result 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 KreisbögenThus, a special feature of the invention is that as a gearing tool a face cutter head with circular arcs

angeordneten Schneidmessern Anwendung findet, von dem ein ausgesuchter Bezugspunkt auf den Kreisbögen eines Planrades geführt wird, wozu die Achse des Stirnmesserkopfes um eine Einstellachse so eingeschwenkt ist, daß sie vorzugsweise senkrecht гиг 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.arranged cutting knives application is made by a selected reference point is guided on the arcs of a face wheel, to which the axis of the face cutter head is pivoted about a Einstellachse so that it is preferably perpendicular гиг plane plane and the circular arcs on the face gear as a resultant movement from the movements along give the spatial coordinates, wherein the workpiece axis in dependence on the rolling angle of the ideal Planrades a rolling rotational movement is granted.

Wird bei Anwendung eines Stirnmesserkopfes mit auf Kreisbögen angeordneten Schneidmessern ein ideelles Gegenrad 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 schwenken, 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 an ideal mating gear is used as the generation toothing when using a face cutter head with cutting blades arranged on circular arcs, then the tool axis is to be pivoted about the setting axis perpendicular to the partial 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 pivot 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 geführt wird. 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 Bewegung aus den Bewegungen entlang der räumlichen Linearkoordinaten. Der Werkstückachse wird in Abhängigkeit vom Wälzwinkel eine Wälz-Drehbewegung erteilt, die 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.Another feature is that a front cutter head with spirally arranged on its axis cutting blades application as a gear tool, from which a selected reference point on an associated circular arc is guided on a ideal plan 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 ideal plan wheel results as a resulting movement of the movements along the spatial linear coordinates. The workpiece axis is given a rolling rotational movement in response to the rolling angle, which is superimposed on a rotational movement resulting from the ratio of the number of turns 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 vorzugsweise senkrecht auf der Teilkegelmantellinie des Werkstückes steht. Der Kreisbogen am ideellen Gegenrad ergibtsich 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 bestimmten Wälzwinkel am ideellen 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 Gangzahl des Stirnmesserkopfes zur Zähnezahl des Werkstückes in Abhängigkeit von der Drehzahl des Stirnmesserkopfes ergibt.If 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 is to be pivoted about the setting axis so that it is preferably perpendicular to the partial cone surface line of the workpiece. The circular arc on the ideal counterwheel results as a resulting motion 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 circular arc Wälzwinkel on idealistic Gegenrad, and the workpiece axis is given in response to this rolling angle a rolling rotational movement, which is superimposed on a rotational movement, the resulting from the ratio of the number of turns of the face cutter head to the number of teeth of the workpiece as a function of the speed of the face cutter head.

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 der Werkzeugachse 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 inventive use of a tapered hob has in the embodiment of the invention features that are characterized by the leadership of a selected reference point in the spatial coordinate system and a pivoting movement of the tool axis in dependence on the position of the reference point on the reference circle of the face wheel about a pivot axis such that the Cone surface line of 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 and 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 werden 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 Schwankbewegung 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 tooth gap to tooth gap are performed. To carry out the partial movement, the toothing tool is withdrawn from the completely selected tooth space. The output value for the control of the movements along the spatial linear coordinates as well as the swaying motion of the tool axis about the NC-controlled pivot axis serves for the partial movement of the partial angle on the work gear.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Wälzbewegung vom ideellen Planrad oder Gegenrad ausführen zu lassen und die Teilbewegung dem Werkstück zuzuordnen, wozu dieses dann allerdings eine Drehbewegung ausführen muß.There is also the possibility to let the rolling motion of the ideal Planrad or counter-wheel and assign the partial movement of the workpiece, what this then, however, must perform a rotary motion.

Eine Auswahl der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren 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 inventive method Verzahn variants is finally compiled 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 ...) - numerischgesteuerteLinearbewegunginerfindungsgemäßerAbhängigkeitvonderinKlammerngesetzten Nummer des PatentanspruchesNC (1 ...) - Numerically controlled linear motion according to the invention as defined in the appended claim

NC(D) - numerisch gesteuerte Drehbewegung in Abhängigkeit von der in Klammern gesetzten DrehachseNC (D) - numerically controlled rotary motion depending on the axis of rotation set in parentheses

NC (ψ) - numerisch gesteuerte Schwenkbewegung in Abhängigkeit von dem in Klammern gesetzten WinkelNC (ψ) - numerically controlled pivoting movement depending on the brackets angle

η - freie, unabhängige Drehbewegung (Fräser-Drehzahl)η - free, independent rotary motion (cutter speed)

T - Teil-Bewegung von Zahnlücke zu ZahnlückeT - Partial movement from tooth gap to tooth space

l(x;y) - resultierende Drehbewegung um ideelle Achse, zusammengesetzt aus den Linearbewegungen entlang derl (x; y) - resulting rotation about ideal axis, composed of the linear movements along the

in Klammern gesetzten Koordinaten Ik - resultierende Taumelbewegung entlang einem Kegelmantel mit Scheitelpunkt auf der Werkstückachse D.in parenthesized coordinates Ik - resulting wobble along a cone with vertex on the workpiece axis D.

Koordinate der LinearbewegungCoordinate of linear motion Dreh- oder SchwenkachseRotary or swivel axis Werkzeugachse senkrecht zur PlanradebeneTool axis perpendicular to the plane of the plane Gegenradcounter wheel Teil - WIz - Verfahren Part - WIz procedure (fig. 2)(fig 2) Gegenradcounter wheel Werkstückworkpiece feststehendfixed GeqenradGeqenrad Werk zeug achse geneigt oder parallel zur РіапгааеЬгтThe work tool axis inclined or parallel to the РіапгааеЬгт —- Teil- Wälz- VerfahrenPartial rolling process Werkstückworkpiece feststehendfixed TT IKIK —- XX pausenlosesincessant Verfahrenmethod Kreis - Messerkopf Circle - knife head NC (1,3)NC (1,3) Planradcrown gear NC(1,8)NC (1.8) pausenlosesincessant Verfahrenmethod Kreis -MesserkopfCircle head Planradcrown gear УУ Spiral-MesserkopfSpiral cutter head —- Werkstückworkpiece drehbarswiveling —- NC (1,7)NC (1,7) NC(1,8)NC (1.8) kegel -cone - Wälzfräserhobs Werkstückworkpiece drehbarswiveling NC (1,2,7)NC (1,2,7) ZZ Werkstückworkpiece drehbarswiveling NC (1.5)NC (1.5) (fig. 1)(fig. 1) Planradcrown gear NC (1,3)NC (1,3) NC (1,7)NC (1,7) NC(I₁O)NC (I ₁ O) Werkstückworkpiece drehbarswiveling Planradcrown gear NC (1.2,7)NC (1.2,7) Tabelletable AA irzeug.irzeug. Verzahn. ·.Verzahn. ·. Planradcrown gear NC(V)NC (V) NC (1,2)NC (1,2) NC(V)NC (V) NC (1,7)NC (1,7) NC(V)NC (V) (Fig. Ъ)(Fig. Ъ) Planradcrown gear NC (1,2)NC (1,2) NC (1,2,7)NC (1,2,7) BB UC (1Л)UC (1L) rr NC (1.2)NC (1.2) rr NC(V)NC (V) tt NC (^₁6)NC (^ ₁ 6) NC (1,2)NC (1,2) NC (V)NC (V) CC NC(1,4)NC (1.4) NC (D)NC (D) NC (1,2)NC (1,2) ηη ττ ηη NC (4 в) NC (4 в) NC (1, 2)NC (1, 2) TT DD N€{1,4-)N € {1,4) NC (C)V)NC (C) V) —- NC( Ψ)NC (Ψ) TT ηη —- NC (1, в)NC (1, в) NC (V)NC (V) ηη Ee — - —- rr —- —- —- NC (V)NC (V) TT —- FF rr К*',:)К * ':) ηη I (χ-,σ)I (χ-, σ) T 'T ' IKIK т'т ' E (fest)E (fixed) ηη NC (D)NC (D) NC(W)NC (W) TT —- NC (D)NC (D) NC (ψ)NC (ψ) TT NC(C; ψ)NC (C; ψ) NC (C₁V)NC (C ₁ V) I (*іУіг)I (* іУіг) I KI K —- IKIK —- —-

Ausführungsbeispieleembodiments

Die Erfindung ist nachstehend anhand von drei bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe 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 projizierten Draufsicht auf die Planradebene, Fig. 2: die Zuordnung eines Stirnmesserkopfes zu einem ideellen Gegenrad, mit einer projizierten Draufsicht auf dieFig. 1: The assignment of a face cutter head to an ideal plan wheel, with a projected plan view of the plane plane, Fig. 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 kegeligenAxis level of the hob, Figure 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 with the method according to the application of 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 senkrechte 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 D 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 φ, so daß der Bezugspunkt M in die Stellung M' gelangt, wobei er sich auf einem Kreisbogen m it dem Radius ρ bewegt. Am Werkstück 1 ist dem Bezugspunkt M der Radius r, zugeordnet. Während der Wälzbewegung des Planrades 2 um den Wälzwinkel ψ verdreht sich das Werkstück 1 um die Werkstückachse D um den Verdrehwinkel -at nach der BeziehungFor this purpose, the tool axis C is pivoted about a perpendicular to the plane extending 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 D 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 φ, so that the reference point M comes to the position M ', wherein he is on a Arc with the radius ρ moves. On the workpiece 1, the reference point M is the radius r, assigned. During the rolling movement of the face gear 2 about the rolling angle ψ, the workpiece 1 rotates about the workpiece axis D by the angle of rotation -at according to the relationship

Die Kreisbogenbahn des Bezugspunktes M 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 I-1 wirksamen ebenen Koordinatensystem an, während die dritte Koordinate у 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:The arcuate path of the reference point M on the face wheel 2 results according to the invention as a resulting movement of the linear motion components along the linear coordinates x, y, ζ of a built in the reference point M spatial coordinate system. Of the linear coordinates, the coordinates χ and ζ belong to a plane coordinate system effective in the plane I-1, while the third coordinate у 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 = ρεϊηψχ = ρεϊηψ

у = psinöd -cosψ)у = psinöd -cosψ)

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 у 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 components of motion along the linear coordinates χ, ζ on an elliptical path resulting from the projection of the circular arc of the face wheel with the radius ρ, while the return of the reference point M into the Planrade plane is made by the movement along the coordinate у. 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 des ersten Ausführungsbeispiels sind erforderlich: For carrying out the method according to the first exemplary embodiment, the following are required:

- 3 NC-Achsen für Linearbewegungen (x, y, z)- 3 NC axes for linear movements (x, y, z)

- 1 NC-Achsefür Drehbewegung (Werkstückachse D)- 1 NC axis for rotary motion (workpiece axis D)

- 1 Einstellachse B.- 1 setting axis B.

2.Ausführungsbeispiel (Fig.2)2nd embodiment (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 4 zugrunde gelegt. Die Gegenradachse F schneidet die Werkstückachse D im Mittelpunkt O. 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 based on the workpiece 1 associated with the ideal counter gear 4 as a generation of teeth. The Gegenradachse F intersects the workpiece axis D in the center O. As a toothing tool, a face cutter head 3 is again 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 den Radius r₂ in der Ebene l-l. Am Werkstück 1 ist dem Bezugspunkt M des Radius r, zugeordnet. Während der Wälzbewegung des Gegenrades 4 um den Wälzwinkel ψ verdreht sich das Werkstück 1 um die Werkstückachse D um den Verdrehwinkel etnach 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 reaches 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 the reference point M of the radius r, assigned. 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 according to the relationship:

Γ₂·ψΓ ₂ · ψ

Die Kreisbogenbahn des Bezugspunktes M am Gegenrad 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 Bedingungen 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 γ 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 counter wheel 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 meet these conditions, 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 γ 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)

Z = T₂ (1 - cosip)Z = T ₂ (1 - cosip)

Α:γ = ψΑ: γ = ψ

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-Achse für Schwenkbewegung (Schwenkachse A)- 1 NC axis for swivel movement (swivel axis A)

- 1 NC-Achse für Drehbewegung (Werkstückachse D)- 1 NC axis for rotary movement (workpiece axis D)

- 1 Einstellachse B.- 1 setting axis B.

Wird im ersten oder zweiten Auführungsbeispiel 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 Auführungsbeispiel a face cutter head with spirally arranged on its 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 verlaufenden 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 the clamping workpiece 1 vertically extending workpiece axis D is granted a controlled rotational movement.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens stehen somit folgende NC-Achsen zur Verfügung:The following NC axes are thus available for carrying out the method according to the invention:

NC(X)- Querschieber 7NC (X) - cross slide 7

NG(Y)- Ständer 8NG (Y) stand 8

NC (Z) - Ständerschieber 9NC (Z) - Stand slider 9

NC(A)- Drehteil 10NC (A) - turned part 10

NC(C)- Frässpindel! 1NC (C) milling spindle! 1

NC(D)- Werkstücktisch 12.NC (D) - workpiece table 12.

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.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.

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 idelle 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.According to the method, the tool axis C as a function of 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, that the conical surface line 13 of the reference profile of the hob 5 in each position of the rolling movement of the face wheel 2 in the plane of the plane proceeds, 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 idelle Planradachse E around its point of intersection with the workpiece axis D (which coincides 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 motion quantities, reference is made to FIG.

Der 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, das 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 eineThe tapered hob 5 has cutting teeth (not shown) arranged circumferentially in a known manner, which cut tooth spaces into the workpiece 1 when rotated about the tool axis C. 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 Planradrad 2 is connected, which rotates about its face axis E and thereby unrolls with the conical surface 15 of the workpiece 1 to slide. So that the teeth on the workpiece 1 are completely cut out, these movements is a

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.To superimpose additional movement. 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 seine 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 its 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 * zugeordnet ist.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 a 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 *.

Zur Bestimmung des Verdrehwinkels stund der Werte für die Linearbewegungen entlang der Linearkoordinaten x, y, ζ sowie der Schwenkbewegung der Schwenkachse A um den Schwenkwinkel γ gilt die folgende Matrix.To determine the angle of rotation stund of the values for the linear movements along the linear coordinates x, y, ζ and the pivotal movement of the pivot axis A about the pivot angle γ, the following matrix applies.

T =T =

cosae - sinatcosö - sinatsinö sin at cos»tcosδ cositsinöcosae - sinatcosö - sinatsinö sin at cos »tcosδ cositsinö

- sin δ cos δ- sin δ cos δ

Die Koordinaten k| für die Werkzeugachse C sind z. B.:The coordinates k | for the tool axis C z. B .:

ki=-cos ε cos φ bezogen auf X-Achse k₂ = sine bezogen auf Y-Achseki = -cos ε cos φ with respect to X-axis k ₂ = sine with respect to Y-axis

k₃= cos ε sin φ bezogen auf Z-Achse.k ₃ = cos ε sin φ with respect to the Z axis.

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" = — cosecoscpsinat + sinecosatcosö + cosesincpcosatsinö. (1)y "= - cosecoscpsinate + sinecosatcoso + cosesincpcosatsin (1)

Je nach Anordnung der Werkzeugachse C in der Maschine kann z. B. y" = O oder y" = sin ε sein, oder je nach Wahl des Werkzeuges kann auch ε ein bestimmter Wert oder auch Null sein.Depending on the arrangement of the tool axis C in the machine can z. B. y "= O or y" = sin ε be, or depending on the choice of the tool and ε may 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" _ cos ε cos φ cos эе + sinesinatcos6 + cosesincpsinaesinS z" sinesinö — cos ε sin φ cos δ_ cos ε cos φ cos эе + sinesinate cos6 + cosesin cinsinaesin z sinesin cos ε sin φ cos δ

Die Koordinaten P₁ des Radiusvektors ρ sindThe coordinates P _{1 of} the radius vector ρ are

p, =- pcosqjp, = - pcosqj

P₂ = OP ₂ = O

P₃ = ρ sin ψ.P ₃ = ρ sin ψ.

Damit ergeben sich zusammengefaßt, bezogen auf die NC-Achsen, folgende Verfahrensbewegungen:This results in the following, with reference to the NC axes, the following process movements:

X = - pcosijjcosat- psiniJJsinHsinÖX = - pcosijjcosat-psiniJJsinHsinÖ

Y = - pcost|jsinjt+ psinijjcoswsinöY = - pcost | jsinjt + psinijjcoswsinö

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 + gemäß (1).D: Workpiece rotation depending on the cutter rotation + 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:

NC X Querschieber 7 auf Bett 6NC X Cross slide 7 on bed 6

NC Y Ständer 8 auf Querschieber 7NC Y stand 8 on cross slide 7

NC Z Ständerschieber 9 an Ständer 8NC Z 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 18 NC D Werkstückachse,Werkstücktisch ^(Zusatzeinrichtung).C Tool axis, milling spindle, mounted in turned part 18 NC D workpiece axis, workpiece table ^ (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 zumIn 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 to the starting position used to represent the operation and is then withdrawn to make the partial movement back from the tooth gap. This depth feed motion s is most conveniently carried out along the linear coordinate which is at the most favorable angle to the

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.Part cone jacket of the workpiece is. 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.

Dann ergibt sich die Tiefenvorschubbewegung s als Resultierende aus den entsprechenden Komponetenanteilen der Verfahrenswege entlang der Linearkoordinaten Y, Z zuThen 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 · sin δ.Y = s · cos0 Z = s · sin δ.

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.

Contemplated document:

WO 84/04064 (B 23 F 9/14)WO 84/04064 (B 23 F 9/14)

Claims

1. A method for guiding a Verzahnwerkzeuges for producing tapered teeth arbitrarily shaped flank line on machine tools, with Verzahnwerkzeugen whose generating profiles form components of product toothings, with a selected reference point of the Verzahnwerkzeuges for realizing a rolling movement on a portion of a circular arc path around the axis of the respective ideal product teeth is, which rolls with the workpiece toothing, characterized in that is guided with components of motion in three axes of a spatial coordinate system, the reference point of the gear on the circular arc so that the centers of the circular arcs are constantly held on an ideal axis and at least one of the components of motion linearly is and this runs in a plane parallel to the workpiece axis level.

2. The method according to claim 1, characterized in that when using a face cutter head (3) as a gear tool, arranged on arcs cutting blades a selected reference point (M) on an associated circular arc on an ideal plan wheel (2) is guided, including the tool axis ( C) about a setting axis (B) is pivoted so that it is perpendicular to the plane Planrade, and the circular arc at the ideal Planradrad (2) results as a resultant movement of the movements along the spatial linear coordinates (x, y, z) and that Werstückachse (D) depending on the rolling angle (ψ) of the ideal planer wheel (2) a rolling rotary motion is granted.

3. The method according to claim 1, characterized in that when using a face cutter head (3) as a Verzahnwerkzeug arranged on circular arcs cutting knives of the reference points (M) on an associated circular arc on an ideal countergrade (4) is guided, including the tool axis (C) about a setting axis (B) is pivoted so that it is perpendicular to the Teilkegelmantellinie the workpiece (1), and the circular arc on idealistic Gegenrad (4) as a resulting movement of the movements along two lying in the plane of the circular arc linear coordinates ( Werkzeug; γ), the tool axis (C) is pivoted about the pivot axis (A) such that the pivot angle (γ) corresponds to the rolling angle (ψ) on the ideal counter-wheel (4) determined by the position of the reference point (M) on the circular arc and that the workpiece axis (D) in response to this rolling angle (ψ) is granted a rolling rotational movement.

4. The method according to claim 1, characterized in that when using a face cutter head as a gear cutting tool with spirally arranged on its axis a selected reference point on an associated circular arc on an ideal plan wheel (2) is guided, including the workpiece axis (C) about an adjustment axis (B) is pivoted so that it is perpendicular to the plane Planrade, and the circular arc at the ideal Planradrad (2) results as a resulting movement of the movements along the spatial linear coordinates (x, y, z) and that the workpiece axis (D) in Depending on the rolling angle (ψ) of the face gear (2) a rolling rotational movement is granted, which is superimposed on a rotational movement resulting from the ratio of the speed of the face cutter head to the number of teeth of the workpiece (1) in dependence on the speed of the face cutter head.

5. The method according to claim 1, characterized in that when using a face cutter head as a gear tool with spirally arranged to an axis cutting knives, the reference point on an associated circular arc on an ideal counter-wheel (4) is guided, including the tool axis (C) about a Einstellachse ( B) is pivoted so that it is perpendicular to the Teilkegelmantellinie the workpiece (1), and the circular arc on idealistic Gegenrad (4) as a resulting movement of the movements along two lying in the plane of the circular arc linear coordinates (x, z) results, the tool axis (C) about the pivot axis (A) is pivoted so that the pivot angle (γ) corresponding to the determined by the position of the reference point on the circular arc rolling angle (ψ) corresponds to the ideal countergrade (4) and that the workpiece axis (D ) in response to this rolling angle (ψ) a rolling rotational movement is granted, which is superimposed on a rotational movement resulting from the translation tion ratio of the number of turns of the face cutter head to the number of teeth of the workpiece (1) as a function of the speed of the face cutter head results.

6. The method according to claim 1, characterized in that when using a conical hob (5) as a toothing tool a selected reference point (P) in the spatial

Coordinate system (χ, у, ζ) is guided and the tool axis (C) in dependence on the position of the reference point (P) on the reference circle of the face gear (2) about the pivot axis (A) is pivoted so that the conical surface line (13) the reference profile of the hob (5) in each position of the rolling motion of the face gear (2) parallel to the plane or in this plane, wherein the rotational movement of the workpiece axis (D) from the ratio of the number of turns of the hob (5) to the number of teeth of the workpiece (1 ) as a function of the cutter speed and the rotational angle components (it) superimposed on this rotational movement results, as they result from the movements of the face gear about the face gear axis (E) and the tumbling motion of the face gear axis (E) about the workpiece axis (D).

7. The method according to claim 1, characterized in that the rolling movement and the partial movement at a stationary workpiece (1) are generated by the movements of the ideeil plane wheel (2) and associated with him Verzahnwerkzeuges.

8. The method according to claim 1, characterized in that the rolling movement and the partial movement are generated at a stationary workpiece by the movement of the used as generating teeth ideal counter-wheel (4) and its associated Verzahnwerkzeug, wherein the Gegenradachse (R) to the workpiece axis ( D) is pivoted.

9. The method according to claim 1, characterized in that the rolling movement is generated by the movements of the ideal planer wheel (2) and the gear cutting tool connected to it and the partial movement is performed by the workpiece (1).

10. The method according to claim 1, characterized in that the rolling movement is generated by the movement of the ideal counter-wheel (4) and its associated Verzahnwerkzeuges and the partial movement is performed by the workpiece (1).