DD277625A1

DD277625A1 - DEVICE FOR INSERTING A CUTTING CUTTING OF MILLING TOOLS

Info

Publication number: DD277625A1
Application number: DD32268288A
Authority: DD
Inventors: Bernd Petrowski; Andreas Uhlich; Harald Friedrich
Original assignee: Zahnschneidema Schinenfabrik M
Priority date: 1988-12-06
Filing date: 1988-12-06
Publication date: 1990-04-11

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. 1The invention relates to a centering device for CNC-controlled gear cutting machines, in particular Waelzfraesmaschinen. While the object of the invention is to propose an automatic device with which the quality of the finished workpieces is increased when using the most diverse types of milling tools and little technical effort, their task is to provide a device with which a cutting edge of a tooth a Fraeswerkzeuges and possibly one of these tooth cutting opposite Zahnluecke a pre-machined workpiece are positioned to each other so that once the reference lines of the centers of the cutting edge of a tooth and the tooth gap are exactly aligned and also congruent with the machine center. According to the invention, this object is achieved by arranging a plurality of transducers on the milling head and on the workpiece drive for determining the exact position of a preselected cutting edge of a tooth of the milling tool and its directly opposite tooth gap of a pre-machined workpiece, which are in communication with the machine control via a computer. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

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.The invention relates to a device for CNC-controlled gear cutting machines, in particular hobbing machines, with the help of which it is possible to bring either the center of the cutting edge of a milling tool, for example for the form or protuberance milling, to match the center of the machine, further this center of the tooth einmitte an already pre-toothed workpiece in the tooth gap or to realize with this device, the shift to any tool cutting edge.

Characteristic of the known state of the art

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.In DE-OS 2744562 a technical solution for centering tool and workpiece is described, which is applicable both for tooth flank grinding machines and for hobbing machines.

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.The process of Einmittens, d. H. the reference lines of the center of a tooth of the tool and the center of a pre-machining tone workpiece, which are brought into coincidence with this immediately opposite tooth gap, are described as follows.

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.During the operation of the tool and the pre-toothed workpiece, which takes place outside of an intervention with the operating speed, a measuring transmitter is introduced between them, which is connected to the pneumatic differential pressure measurement with one nozzle pair each for tool and workpiece. As a result of the rotation and the simultaneous passing of the tooth gaps and tooth cutting on designated facilities' in the nozzle pairs, a corresponding pressure generated The differential pressure between the nozzle pairs is converted via other means into electrical signals, by means of which mathematically uins a computer, the respective position of the directly opposite reference lines of the centers of z. B. Werkzeugschneckengang and vorbearbeiteter tooth gap of the workpiece is identified.

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.By controlled via the computer additional movement of the tool in the axial direction or an additional rotational movement of the workpiece, which is superimposed on its operating speed, tool or workpiece are moved accordingly until the reference lines of the centers of the tool and workpiece are congruent.

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.This solution has the disadvantage that with the aid of said device, although the position of the immediately opposite Referonzlinien the centers of tooth space and tooth cutting edge can be determined, but not the exact center of a cutting edge of a tool.

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.However, the exact position of the cutting edge is an unconditional requirement for the machining of workpieces with very small teeth or exactly symmetrical profiles on hobbing machines.

Object of the invention

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.The Ziol eggs invention bostcht it to propose an automatic device with the use of the most diverse Profilo of Fräswoikzoiigon and goringom tochnischon effort, the quality of the finished workpieces is increased.

Explanation of the essence of the invention

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.The invention is based on the task of creating a device by means of which the center of the cutting edge of a tooth of a milling tool and gogobenone case has been positioned relative to each other so that on the one hand the lines of refection are exactly aligned with their centers and also with them the Mnschinonmitto are congruent.

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.According to the invention, this object is achieved aaß on the milling head of the mill a reference encoder and a rotary encoder for the milling spindle, a position measuring system, each a pulse generator for the milling tool and the workpiece are arranged and the tangential drive of the tool is provided with a rotary encoder.

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 an advantageous embodiment, the pulse generator for milling tool and workpiece are arranged on a line aligned with each other and also perpendicular to the rotational and pivot axis of the milling tool.

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.In a further advantageous manner, perpendicular to the rotation and pivot axis of the milling tool on this a motor-driven Verstellschlitten envisaged on which the pulse generator for the milling tool, connected to the button is attached, the probe is provided in the direction of milling tool with a contact plate.

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.The advantages of the solution according to the invention are that with the help of relatively few transducers, d. H. with little technical effort, the positioning of the center of a cutting edge of a tooth of a milling tool to the machine center or the center of the gap of a pre-machined workpiece automatically runs, regardless of the profile of the selected milling tool, and this device can remain permanently on the machine. With the help of this exact positioning of the reference lines of the centers of the tooth cutter to the tooth gap or their congruence with the machine center, the quality of the finished workpiece is substantially increased.

embodiment

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und zugehöriger Zeichnung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment and associated drawing.

Fig. 1: zeigt die Stellung einer vorgewählten Zahnschneide zur Mitte einer Zahnlücke eines vorbearbeiteten Werkstückes bzw.1 shows the position of a preselected tooth cutting edge to the center of a tooth gap of a pre-machined workpiece or

zur Maschinenmitteto the machine center

Fig. 2: zeigt die Ansicht X der auf dem Verstellschlitten angeordneten Bauteile -Taster und Impulsgeber. Fig. 2: shows the view of the X arranged on the adjusting slide components button and pulse generator.

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.Referring to FIG. 1, a reference encoder 1 and a rotary encoder 3 for the milling spindle 2 are provided on the milling head 14 of a hobbing machine equipped with a CNC control for determining the position of a milling tool 5 with respect to the center of the milling spindle 2, furthermore a position measuring system 4 for determining the Tangentialbewirkung of the milling tool 5 and a perpendicular to its rotation and pivot axis, which is also identical to the machine center 16, on a motorized sliding Verstellschlitten 10 a provided with a button 11 Impulsgebor 6 for scanning the milling tool 5 is arranged (s. 2). In the case of Einmittens a pre-machined workpiece 7 to the milling tool 5 are on the workpiece drive a rotary encoder 8 for the workpiece 7 and the milling head 14 at a defined distance from the rotary and pivoting lug 16 of the milling tool 5 and lying on this a pulse generator 9 for scanning the vorbaa.beiteten Workpiece 7 is arranged.

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 stehenFurthermore, all listed transducers (1,3,4,6,8,9) with a computer and this in turn connected to the control of the hobbing machine. In the event that an already preprocessed workpiece 7 is to be finished in a subsequent operation, the teeth 12 of the milling tool 5 must be centered in the pre-milled tooth gaps 13 of the workpiece 7

Dies geschieht folgendermaßen. This happens as follows.

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.First of all, the center of the cutting edge 19 of a preselected tooth 12 of the tool 5 with the machine center 16 is brought into coincidence. For this purpose, the milling tool 5 are set at low speed in rotation and the adjusting slide 10 so far moved with the probe 11 and the encoder 6 in the direction of milling tool 5 until the application plate 15 contacts the outer diameter of the milling tool 5. At the same time in this touch, the button 11 is actuated, which interrupts the further movement of the Verstellschlittens 10. For the pulse generator 6 so that a defined distance to the outer diameter of the Fräswerkzeugos 5 is specified. Thereafter, the end face 18 of the milling tool is determined by means of the pulse generator 6 in conjunction with the measuring system 4. The size of this distance of einzumittenden tooth 12 from the end face 18 is adjusted as long as in the tangential direction until the pulse generator 6 has determined the cutting edge of a tooth 12 on the Hütlinie of the milling tool 5. This tooth is now brought by further rotational movement in a defined position to the reference pulse generator 1. After reaching this position, the drive of the milling tool 5 turns off. Now the cutting edge of the tooth 12 of the milling tool 5 is guided past the pulser 6 by means of advancing movement of the tangential carriage 17, once the width of the cutting edge of the tooth 12 is determined in conjunction with the measuring system 4 via the computer and the center of the cutting edge 19 is mathematically determined which thus simultaneously coincides with the machine center 16 Tim. The calculated by the computer from the determined values of the pulse generator 6 and the reference pulse generator 1 angle offset to I age of the tooth 12 for its intended use is corrected by means of a constant value on the computer.

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.This would be the first centering of a preselected tooth 12 of the milling tool 5, relative to the machine center 16, completed. The tooth gap 13 of a workpiece 7, which is directly opposite the tooth, is subsequently set on the tooth 12 which has already been grounded, by first setting the workpiece 7 in a rotary motion. With the help dos on dom milling head 14 in the machine center 16 arranged pulser 9 and in connection with the omWorkstückantriob mounted encoder 8, the respective position of the pre-machined tooth gaps 13 in time sequence bostimmt. From dom vorgogobonon distance dos Workstückes 7 to the milling tool 5 and the distance of the milling tool 5 to dom on dor Maschinenmitto 16 arranged on the milling head 14 pulse generator 9, the distance is determined, the Fräsworkzoug must cover 5 to stand directly above the workpiece 7. This Who! is different depending on the size of the Außondurchmossors dos Workstückes 7 and can be corrected accordingly over the radial feed axis. Nachdom so dio chronological sequence dor tooth gaps 13 is determined by the corresponding transducer is now positioned by Maschincnstouerung oino tooth gap 13 to Fräsworkzoug 5 and its temporal dependence that their mathematical ormittolto Mitto 20 with the machine center 16 is congruent.

Claims

1. Device for centering a tooth cutting of milling tools, consisting of several transducers, which are connected to a computer and the CNC control of the hobbing machine, characterized in that the milling head (14) has a reference pulse generator (1), a rotary encoder (3), a measuring system (4), a pulse generator (6) and pulse generator (9) are arranged and the drive of the tool (7) is provided with a rotary encoder (8).

2. Device according to claim 1, characterized in that the pulse generator (6) and (9) are arranged in alignment and perpendicular to the rotation and pivot axis of the milling tool (5).

3. Device according to claim 1, characterized in that perpendicular to the rotation and pivot axis of the milling tool on this a Verstellschlitten 10 is provided, on which with the button (11) connected pulse generator (6) is attached.

4. Device according to claim 2, characterized in that the adjusting slide (10) is driven by a motor.

5. Device according to claim 3, characterized, the like. The push button (10) in the direction of milling tool (5) with a contact plate (15) is provided.