DD277625A1 - Einrichtung zum einmitten einer zahnschneide von fraeswerkzeugen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einmitten fuer CNC-gesteuerte Verzahnmaschinen, insbesondere Waelzfraesmaschinen. Waehrend es das Ziel der Erfindung ist, eine automatische Einrichtung vorzuschlagen, mit der bei Einsatz der unterschiedlichsten Arten von Fraeswerkzeugen und geringem technischen Aufwand die Qualitaet der fertigbearbeiteten Werkstuecke erhoeht wird, besteht deren Aufgabe darin, eine Einrichtung zu schaffen, mit der eine Schneide eines Zahnes eines Fraeswerkzeuges und gegebenenfalls eine dieser Zahnschneide gegenueberliegende Zahnluecke eines vorbearbeiteten Werkstueckes so zueinander positioniert werden, dass einmal die Referenzlinien der Mitten der Schneide eines Zahnes und der der Zahnluecke genau fluchten und ausserdem mit der Maschinenmitte deckungsgleich sind. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass am Fraeskopf und am Werkstueckantrieb zur Ermittlung der genauen Lage einer vorgewaehlten Schneide eines Zahnes des Fraeswerkzeuges und der ihr unmittelbar gegenueberliegenden Zahnluecke eines vorbearbeiteten Werkstueckes mehrere Messwertaufnehmer angeordnet sind, die ueber einen Rechner mit der Maschinensteuerung in Verbindung stehen. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für CNC-gesteuerte Verzahnmaschinen, insbesondere Wälzfräsmaschinen, mit deren Hilfe es möglich ist, entweder die Mitte der Schneide eines Fräswerkzeuges, beispielsweise für das Form- oder Protuberanzfräsen, zur Deckungsgleichheit mit der Maschinenmitte zu bringen, des weiteren diese Zahnmitte gegenüber einem bereits vorverzahnten Werkstück in dessen Zahnlücke einzumitten oder aber mit dieser Einrichtung das Shiften auf eine beliebige Werkzeugschneide zu realisieren.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In der DE-OS 2744562 wird eine technische Lösung zum Einmitten von Werkzeug und Werkstück beschrieben, die sowohl für Zahnflankenschleifmaschinen als auch für Wälzfräsmaschinen anwendbar ist.

Der Prozeß des Einmittens, d. h. die Referenzlinien dor Mitte eines Zahnes des Werkzeuges und die Mitte eines vorbearbeitoton Werkstückes, der diesem unmittelbar gegenüberstehenden Zahnlücke, werden zur Deckungsgleichheit gebracht, wird folgendermaßen beschrieben.

Während des außerhalb eines Eingriffs mit Betriebsgeschwindigkeit erfolgenden Laufes von Werkzeug und vorverzahntem Werkstück wird zwischen ihnen ein Meßgeber eingebracht, der zur pneumatischen Differenzdruckmessung mit jeweils einem Düsenpaar für Werkzeug und Werkstück verbunden ist. Infolge der Rotation und dem gleichzeitigen Vorbeibewegen der Zahnlücken und Zahnschneiden an dafür vorgesehenen Einrichtungen 'ird in den Düsenpaaren ein entsprechender Druck erzeugt Der Differenzdruck zwischen den Düsenpaaren wird über weitere Einrichtungen in elektrische Signale umgewandelt, mittels derer mathematisch über uinen Rechner die jeweilige Lage der sich unmittelbar gegenüberliegenden Referenzlinien der Mitten von z. B. Werkzeugschneckengang und vorbearbeiteter Zahnlücke des Werkstückes ausgewiesen wird.

Durch eine über den Rechner gesteuerte Zusatzbewegung des Werkzeuges in axialer Richtung oder eine Zusatzdrehbewegung des Werkstückes, die dessen Betriebsgeschwindigkeit überlagert ist, werden Werkzeug oder Werkstück so lange entsprechend verschoben, bis die Referenzlinien der Mitten von Werkzeug und Werkstück deckungsgleich sind.

Diese Lösung hat den Nachteil, daß mit Hilfe der genannten Einrichtung zwar die Lage der sich unmittelbar gegenüberliegenden Referonzlinien der Mitten von Zahnlücke und Zahnschneide bestimmt werden kann, jedoch nicht die genaue Mitte einer Schneide eines Werkzeuges.

Die exakte Lage der Schneidenmiite ist jedoch eine unbedingte Forderung für die Bearbeitung von Werkstücken mit sehr kleinen Zähnezah'en oder exakt symmetrischen Profilen auf Wälzfräsmaschinen.

Ziel der Erfindung

Das Ziol eier Erfindung bostcht darin, eine automatische Einrichtung vorzuschlagen, mit der bei Einsatz der verschiedenartigsten Profilo von Fräswoikzoiigon und goringom tochnischon Aufwand die Qualität der fertigbearbeiteten Workstücke erhöht wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Dor Erfindung Mögt dio Aufgabo zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, mit der die Mitte der Schneide eines Zahnes eines Fräsworkzeuges und gogobenonfalls dio Mitto einor cliosor gegenüberlicgondon Zahnlücke eines vorbearbeiteten Werkstückes so zueinander positioniert worden, daß einerseits die Reforenzlinien deren Mitten genau fluchten und diese außerdem mit der Mnschinonmitto deckungsgleich sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, aaß am Fräskopf der Walzfräsmaschine ein Referenzimpulsgeber und ein Drehgeber für die Frässpindel, ein Wegmeßsystem, jeweils ein Impulsgeber für das Fräswerkzeug und für das Werkstück angeordnet sind und der Tangentialantrieb des Werkzeuges mit einem Drehgeber versehen ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung sind die Impulsgeber für Fräswerkzeug und Werkstück auf einer einander fluchtenden Linie und außerdem senkrecht zur Dreh- und Schwenkachse des Fräswerkzeuges angeordnet.

In weiterer vorteilhafter Weise ist senkrecht zur Dreh- und Schwenkachse des Fräswerkzeuges über diesem ein motorisch antreibbarer Verstellschlitten vergesehen, auf dem der Impulsgeber für das Fräswerkzeug, mit dem Taster verbunden, befestigt ist, wobei der Taster in Richtung fräswerkzeug mit einer Anlegeplatte versehen ist.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen darin, daß mit Hilfe relativ weniger Meßwertaufnehmer, d. h. mit geringem technischen Aufwand, das Positionieren der Mitte einer Schneide eines Zahnes eines Fräswerkzeuges zur Maschinenmitte bzw. zur Mitte der Lücke eines vorbearbeiteten Werkstückes automatisch abläuft, unabhängig von der Profilart des gewählten Fräswerkzeuges, und diese Einrichtung ständig an der Maschine verbleiben kann. Mit Hilfe dieses exakten Positionierens der Referenzlinien der Mitten von Zahnschneide zur Zahnlücke bzw. deren Deckungsgleichheit mit der Maschinenmitte wird die Qualität des fertigbearbeiteten Werkstückes wesentlich erhöht.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und zugehöriger Zeichnung näher erläutert werden.

Fig. 1: zeigt die Stellung einer vorgewählten Zahnschneide zur Mitte einer Zahnlücke eines vorbearbeiteten Werkstückes bzw.

zur Maschinenmitte

Fig. 2: zeigt die Ansicht X der auf dem Verstellschlitten angeordneten Bauteile -Taster und Impulsgeber.

Gemäß Fig. 1 sind am Fräskopf 14 einer mit einer CNC-Steuerung ausgerüsteten Wälzfräsmaschine zur Ermittlung der Lage eines Fräswerkzeuges 5 bzgl. zur Mitte der Frässpindel 2 ein Referenzimpulsgeber 1 und ein Drehgeber 3 für die Frässpindel 2, des weiteren ein Wegmeßsystem 4 zur Bestimmung der Tangentialbewirkung des Fräswerkzeuges 5 und ein senkrecht zu dessen Dreh- und Schwenkachse, die gleichzeitig identisch ist mit der Maschinenmitte 16, auf einem motorisch verschiebbaren Verstellschlitten 10 ein mit einem Taster 11 versehener Impulsgebor 6 zum Abtasten des Fräswerkzeuges 5 angeordnet (s. F'g. 2). Im Falle des Einmittens eines vorbearbeiteten Werkstückes 7 zum Fräswerkzeug 5 sind am Werkstückantrieb ein Drehgeber 8 für das Werkstück 7 und am Fräskopf 14 in definiertem Abstand zur Dreh- und Schwenkechse 16 des Fräswerkzeuges 5 und auf dieser liegend ein Impulsgeber 9 zum Abtasten des vorbaa.beiteten Werkstückes 7 angeordnet.

Weiterhin sind alle aufgeführten Meßwertaufnehmer (1,3,4,6,8,9) mit einem Rechner und dieser wiederum mit der Steuerung der Wälzfräsmaschine verbunden. Für den Fall, daß ein bereits vorbearbeitetes Werkstück 7 in einem nachfolgenden Arbeitsgang fertigbearbeitet werden soll, müssen die Zähne 12 des Fräswerkzeuges 5 mittig in den vorgefrästen Zahnlücken 13 des Werkstückes 7 stehen

Dies geschieht folgendermaßen.

Zunächst wird erst einmal die Mitte der Schneide 19 eines vorgewählten Zahnes 12 des Werkzeuges 5 mit der Maschinenmitte 16 zur Deckungsgleichheit gebracht. Dazu werden das Fräswerkzeug 5 mit geringer Geschwindigkeit in Umdrehung versetzt und der Verstellschlitten 10 mit dem Taster 11 und dem Impulsgeber 6 so weit in Richtung Fräswerkzeug 5 bewegt, bis die Anlegeplatte 15 den Außendurchmesser des Fräswerkzeuges 5 berührt. Gleichzeitig bei dieser Berührung wird der Taster 11 betätigt, der die weitere Bewegung des Verstellschlittens 10 unterbricht. Für den Impulsgeber 6 ist damit ein definierter Abstand zum Außendiirchmesser des Fräswerkzeugos 5 vorgegeben. Danach wird mit Hilfe des Impulsgebers 6 in Verbindung mit dem Wegmeßsystem 4 die Stirnseite 18 des Fräswerkzeuges ermittelt. Die Größe dieses Abstandes des einzumittenden Zahnes 12 von der Stirnseite 18 wird solange in tangentialer Richtung verstellt, bis der Impulsgeber 6 auf der Hütlinie des Fräswerkzeuges 5 die Schneide eines Zahnes 12 bestimmt hat. Dieser Zahn wird nun durch weitere Drehbewegung in eine definierte Lage zum Referenzimpulsgeber 1 gebracht. Nach Erreichen dieser Stellung schaltet der Antrieb des Fräswerkzeuges 5 ab. Nun wird die Schneide des Zahnes 12 des Fräswerkzeuges 5 mittels Vorschubbewegung desTangentialschlittens 17 am Impulsgeber 6 vorbeigeführt, wobei in Verbindung mit dem Wegmeßsystem 4 über den Rechner einmal die Breite der Schneide dos Zahnes 12 bestimmt und zum anderen daraus mathematisch die Mitte der Schneide 19 ermittelt werden, die somit gleichzeitig mit der Maschinenmitte 16 übereinsti Timt. Der vom Rechner aus den ermittelten Werten des Impulsgebers 6 und des Referenzimpulsgebers 1 errechnete Winkelversatz zur I age des Zahnes 12 für seinen bestimmungsgemäßen Einsatz wird mit Hilfe eines konstanten Wertes über den Rechner korrigiert.

Damit wäre zunächst das Einmitten eines vorgewählten Zahnes 12 des Fräswerkzeuges 5, bezogen zur Maschinenmitte 16, abgeschlossen. Die dem Zahn unmittelbar gegenüberliegende, vorgearbeitete Zahnlücke 13 eines Werkstückes 7 wird nachfolgend so an dem bereits eingemittoten Zahn 12 eingerichtet, indem man das Werkstück 7 zunächst in eine Drehbewegung versotzt. Mit Hilfe dos auf dom Fräskopf 14 in der Maschinenmitte 16 angeordneten Impulsgebers 9 und in Verbindung mit dem omWorkstückantriob angebrachten Drehgeber 8 wird die jeweilige Lage der vorbearbeiteten Zahnlücken 13 in zeitlicher Abfolge bostimmt. Aus dom vorgogobonon Abstand dos Workstückes 7 zum Fräswerkzeug 5 und dem Abstand des Fräswerkzeuges 5 zu dom auf dor Maschinenmitto 16 am Fräskopf 14 angeordneten Impulsgeber 9 wird die Wegstrecke ermittelt, die das Fräsworkzoug 5 zurücklegen muß, um unmittelbar über dem Werkstück 7 zu stehen. Dieser Wer! ist je nach Größe des Außondurchmossors dos Workstückes 7 unterschiedlich und kann über die Radialvorschubachse entsprechend korrigiert worden. Nachdom so dio zeitliche Abfolge dor Zahnlücken 13 über die entsprechenden Meßgeber bestimmt ist, wird nun mittels Maschincnstouerung oino Zahnlücke 13 so zum Fräsworkzoug 5 und in dessen zeitlicher Abhängigkeit positioniert, daß deren mathematisch ormittolto Mitto 20 mit der Maschinenmitte 16 deckungsgleich ist.

Claims (5)

1. Einrichtung zum Einmitten einer Zahnschneide von Fräswerkzeugen, bestehend aus mehreren Meßwertaufnehmern, die mit einem Rechner und der CNC-Steuerung der Wälzfräsmaschine verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß am Fräskopf (14) ein Referenzimpulsgeber (1), ein Drehgeber (3), ein Wegmeßsystem (4), ein Impulsgeber (6) und Impulsgeber (9) angeordnet sind und der Antrieb des Werkzeuges (7) mit einem Drehgeber (8) versehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgeber (6) und (9) einander fluchtend und senkrecht zur Dreh- und Schwenkachse des Fräswerkzeuges (5) angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß senkrecht zur Dreh- und Schwenkachse des Fräswerkzeuges über diesem ein Verstellschlitten 10 vorgesehen ist, auf dem der mit dem Taster (11) verbundene Impulsgeber (6) befestigt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellschlitten (10) motorisch antreibbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dgl. der Taster (10) in Richtung Fräswerkzeug (5) mit einer Anlegeplatte (15) versehen ist.