DD277626A1

DD277626A1 - Verfahren zur automatischen einregulierung der winkellage einer zahnschneide eines fraeswerkzeuges zur winkellage einer zahnluecke eines vorverzahnten werkstueckes

Info

Publication number: DD277626A1
Application number: DD32268388A
Authority: DD
Inventors: Bernd Petrowski; Andreas Uhlich; Harald Friedrich
Original assignee: Zahnschneide Maschinenfabrik M
Priority date: 1988-12-06
Filing date: 1988-12-06
Publication date: 1990-04-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Einregulierung der Winkellage einer Zahnschneide eines Fraeswerkzeuges zur Winkellage einer Zahnluecke eines vorverzahnten Werkstueckes, insbesondere fuer Waelzfraesmaschinen. Waehrend es das Ziel der Erfindung ist, diesen Einrichtvorgang unter Beibehaltung der Positioniergenauigkeit zu verkuerzen, besteht deren Aufgabe darin, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem die Winkellage der Schneide eines beliebigen Zahnes eines Fraeswerkzeuges und die Winkellage einer dieser unmittelbar gegenueberliegenden Zahnluecke eines vorverzahnten Werkstueckes, bezueglich der Maschinennormale, so zueinander zu veraendern, dass die resultierende Winkeldifferenz gegen Null konvergiert, wodurch die Referenzlinien der Zahnschneidemitte und die der Mitte der Zahnluecke einmal zum Zeitpunkt des Bearbeitungsbeginns genau fluchten und ausserdem mit der Maschinennormale zur Deckungsgleichheit gebracht werden. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass die Impulse der Zahnluecken des sich im Gleichlauf mit der Arbeitsdrehzahl des Fraeswerkzeuges bewegten, vorverzahnten Werkstueckes einer Recheneinheit zugefuehrt und in dieser die Winkellagen von Zahnluecke und Zahnschneide zueinander ermittelt werden und solange ein Korrekturwinkel beeinflusst wird, bis die Referenzlinien der sich staendig aendernden Winkellagen von Zahnschneide und Zahnluecke deckungsgleich sind. Fig. 1

Description

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Des weiteren erfolgt zu diesem Zeitpunkt die Zählung der vom Geber des Werkzeuges Winkelschrittimpulse in der Recheneinheit, der Standes Werkstückmotors sowie die Drehwinkelberechnung für Werkstück und Werkzeug. Die Bestimmung des in einem Zeitpunkt t zurückgelegten Drehwinkels erfolgt durch Aufsummieren der Winkelschrittimpulse in der Recheneinheit. Wird das Werkstück auf die für den Gleichlauf mit dem Werkzeug erforderliche Drehzahl beschleunigt, ist jedoch mit Erreichung der Gleichlaufdrehzahl noch keine Übereinstimmung der Drehwinkellage des Werkstückes mit der des Werkzeuges erreicht. Dieser Drehwinkelfehler wird jedoch in der Recheneinheit berücksichtigt und in ihr entsprechend korrigiert.

Die von der Recheneinheit nunmehr ausgehenden Impulse stellen den Winkel dar, um welchen das Werkstück lagemäßig verstellt werden muß, bis eine seiner Zahnlücken mit einem Zahn des Werkzeuges lagemäßig übereinstimmt. Diese Impulse werden dem Regelkreis der Maschine zugeführt, bis es zur Synchronisation mit diesem kommt und das Werkzeug in das vorverzahnte Werkstück eingefahren weiden kann.

Der Nachteil dieser Lösung besteht jedoch darin, daß vor Bearbeitungsbeginn mittels eines Positionierfingers von einer definierten Aufspannlage des Werkstückes ausgegangen wird, wobei dieser Positionierfinger nach dem Einrichtungsvorgang aus dem Werkstück wieder zurückgefahren werden muß. Des weiteren erfolgt eine Vergleichsmessung über eine am Werkzeug aufgebrachte Nullimpulsmarke mit einem vom Geber ausgehenden Nullimpuls.

Zur Realisierung des Einrichtungsvorganges sind somit einmal ein entsprechender bautechnischer und meßtechnischer und andererseits ein zeitlicher Aufwand erforderlich.

Des weiteren beschränkt sich dieses Verfahren auf die Einregulierung der Winkellage schneckenförmiger Werkzeuge.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Einrichtungsvorgang einer Zahnschneide eines beliebigen Fräswerkzeuges zur Zahnlücke eines vorverzahnten Werkstückes, unter Beibehaltung der Positioniergenauigkeit, zu verkürzen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung i.st es, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem die Winkellage der Schneide eines beliebigen Zahnes eines Fräswerkzeuges und die Winkellage einer dieser unmittelbar gegenüberliegenden Zahnlücke eines vorverzahnten Werkstückes, bezüglich der Maschinennormale, so zueinander verändert werden, daß die resultierende Winkeldifferenz gegen Null konvergiert, wodurch die Referenzlinien der Zahnschneidemitte und die der Mitte der Zahnlücke einmal zum Zeitpunkt des Bearbeitungsbeginns genau fluchten und außerdem mit der Maschinennormale zur Deckungsgleichheit gebracht werden. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Impulse 13 der Zahnlücken 11 des sich im Gleichlauf mit der Arbeitsdrehzahl des Fräswerkzeuges 6 bewegten, vorverzahnten Werkstückes 5 der Recheneinheit 9 zugeführt und in dieser die Winkellagen von Zahnlücke 11 und Zahnschneide 10zueinander ermittelt werden und solange der Korrekturwinkel α_κ beeinflußt wird, bis die Referenzlinien der sich ständig ändernden Wi ikellagen von Zahnschneide 10 und Zahnlücke 11 deckungsgleich sind.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen darin, daß sie für alle Arten von Fräswerkzeugen anwendbar ist und außerdem, durch Wegfall eines zusätzlichen Positionierelementes, die Zeit für den Einrichtungsvorgang wesentlich verkürzt wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1: meßtechnischer Aufbau für das Verfahren

Fig. 2: Darstellung der durch die jeweilige Winkellage erzeugten Impulse von Zahnschneide und Zahnlücke.

Aus der Figur 1 geht hervor, daß jeweils in unmittelbarer Nähe von Fräswerkzeug 6 und vorverzahntem Werkstück 5 Impulsgeber 7 und 8 so angeordnet sind, daß sie einerseits zueinander fluchten und außerdem genau auf der Maschinennormalen liegen.

Des weiteren sind am Fräswerkzeug 6 ein Meßsystem 4 sowie am Werkstücktisch ein Meßsystem 2 angebracht. Die Ausgänge der Impulsgeber 7 und 8 als auch die der Meßsysteme 2 und 4 sind mil der Recheneinheit 9 verbunden.

Für den Einrichtungsvorgang werden nun das Fräswerkzeug 6 sowie das Werkstück 5 über ihre Antriebssysteme auf die entsprechende Arbeitsdrehzahl gebracht.

Auf Grund der Drohbowogungen von Fräswerkzeug 6 und Werkstück 5 wordon durch deren zugeordnete Impulsgeber 7 und 8 (zeitlich vorsotzto) Impulso 13 und 14 orzeugt, die in dor Rocheneinheit 9 erfaßt werden (s. Figur 2).

Dio Roforonzlinion, dio sich aus dor theorotischon Mitto der Zoitintorvallo von Zahnschnoido 10 und Zahnlücke 11 ergeben, werden in dor Rochonoinhoit 9 ermittolt und gleichzeitig ständig miteinander vorglichen. Dor Antrieb dos Werkstücktisches 1 wird nun solango mit von dor Rochonoinhoit 9 üusgohondon Korrokturintervallon, die am Werkstück den Korroktorwinkel α_κ horvormfon, beaufschlagt, bis dio Roforonzlinion dor Winkollagon von Zahnschnoido 10 und Zahnlücke 11 deckungsgleich sind.

Claims

Verfahren zur automatischen Einregulierung der Winkellage emerZahnschneide eines Fräswerkzeuges zur Winkellage einer Zahnlücke eines vorverzahnten Werkstückes, insbesondere für CNC-gesteuerte Wälzfräsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse (13) der Zahnlücken (11) des sich im Gleichlauf mit der Arbeitsdrehzahl des Fräswerkzeuges (6) bewegten, vorverzahnten Werkstückes (5) der Recheneinheit (9) zugeführt und in dieser die Winkellagen von Zahnlücke (11) und Zahnschneide (10) zueinander ermittelt werden und solange der Korrekturwinkel (α_κ) beeinflußt wird, bis die Referenzlinien der sich ständig ändernden Winkellagen von Zahnschneide 10 und Zahnlücke (11) deckungsgleich sind.

Hierzu
2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für CNC-gesteuerte Verzahnmaschinen, insbesondere Wälzfräsmaschinen, mit dem es möglich ist, entweder die Mitte einer vorgewählten Schneide eines Fräswerkzeuges, beispielsweise zur Bearbeitung mit Formoder Prctuberanzfräsern, zur Deckungsgleichheit mit der Maschinenmitte zu bringen, des weiteren diese Zahnschneide gegenüber einem bereits vorverzahnten Werkstück in dessen der Zahnschneide unmittelbar gegenüberliegende Zahnlücke einzumitten oder aber mit Hilfe dieses Verfahrens das Shiften auf eine beliebige Zahnschnuide zu realisieren.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Aus dem Stand der Technik sind bereits Verfahren zum Einmitten schneckenförmiger Werkzeuge in vorverzahnte Werkstücke bekannt, wie z. B. aus der DE-OS 2744562, EP-A20250775 oder der DE-OS 3314793 hervorgeht. Im DE-OS 2744562 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem außerhalb des Eingriffs vom Werkzeug in das Werkstück, zwischen Jas mit der Arbeitsdrehzahl laufende Werkzeug, z. B. ein Wälzfräser oder eine Schleifschnecke, und das vorverzahnte, ebenfalls mit der Arbeitsdrehzahl laufende Werkstück ein pneumatisch arbeitender Differenzdruckgeber eingeführt wird. Dabei wird die gegenseitige Lage der Zähne von Werkzeug und Werkstück infolge der plötzlichen Druckänderungen, welche durch die am Geber vorbeilaufenden Zahnknopfkanten verursacht werden, ermittelt. Über weitere Einrichtungen werden Korrektursignale erzeugt, über die das Werkstück in die entsprechend definierte Lage bezüglich des Werkzeuges gebracht wird. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es infolge der ungleichmäßigen Kopfkanten-Anschrägungen am vorverzahnten Werkstück mit Ungenauigkeit behaftet ist. Außerdem stellt die vor Bearbeitungsbeginn zwischen Werkstück und Werkzeug eingebrachte Einrichtung während des Bearbeitungsvorganges einen Störfaktor dar und muß daher nach dem Vorgang des Einregulierens der Winkellage außer Eingriff gebracht werden, so daß aus diesem Grunde dieses Verfahren nicht voll automatisierbar ist. In der EP-Anmeldung 0250755 wird ein Verfahren für CNC-gesteuerte Zahnradbearbeitungsmaschinen (Wälzschleifen) beschrieben, bsi dem zunächst das erste Rad einer Werkstückserie mittels Kalibriermessung (Eichung) für den Bearbeitungsvorgang vorbereitet wird. Nach der somit erfolgten Positionierung der Winkellage des Werkstückes bezüglich der Winkellage des Werkzeuges (Schleifschnecke) wird die von einem Sensor gemessene Impulsfolge der Zahnlücken des sich drehenden Werkstückes innerhalb des Speichers der Recheneinheit (CNC) abgelegt. Diese Impulsfolge fungiert nun für nachfolgende Werkstückaufspannungen als Eichmessung. Bei Werkstückwechsel wird der Werkstücktisch wiederum in Drehung versetzt und die jetzt gemessene Impulsfolge mit der Eichmessung in der Recheneinheit verglichen. Die resultierende zeitliche Differenz der Impulsfolgen beider Messungen wird dazu benutzt, den Korrekturwinkel zwischen dem sogenannten Eichrad und aufgespanntem Rad zu ermitteln und diesen durch eine zusätzliche Korrektur des Kopplungswinkels zwischen Werkzeug und Werkstück zu kompensieren.

Dieser Lösung haftet der Nachteil an, daß dieses Verfahren nur bei großen Losgrößen rentabel anzuwenden ist. Weiterhin kann bei einem erforderlichen Werkzeugwechsel (vornehmlich eines Hräswerkzeuges) die ursprüngliche Kalibriermessung nicht übernommen werden, was einen nochmaligen zeitlichen Einrichteaufwand zur Folge hat. Für das Verfahren nach der DE-OS 3314793 wird zur automatischen Einregulierung der Winkellage des Werkstückes bezüglich des Workzeuges einmal der das Werkzeug antreibende Werkzougmotor mit einem Dreispur-Drehschrittgeber verbunden, wobei die dritte Spur dieses Gebers bei jeder Umdrehung des Werkzeuges in dessen exakt gleicher Winkellage einen Nullimpuls erzeugt. Außerdem wird ein Positioniorungsfingor in eine vorbestimmte Lage gebracht und in dieser auf dem Werkstückantrieb aufgespannt. Damit nimmt er eine fixe Lage bezüglich des Maschinenständers ein. Anschließend wir jer Positionierungsfinger vollständig aus dor Verzahnung dos Werkstückes automatisch ausgefahren. Eventuell bei η Ausfahren entstandene Lagoabwoichungon dos Positioniorungsfingers worden einer Recheneinheit zugeführt ur.d in dieser gespeichert. Nachdem (liosor Vorgang abgeschlossen ist, wird über oine in der Recheneinheit vorgesehene Schaltvorrichtung eine Steuerlogik für die Niillimpulsorkonnung froigegebon, z. B. ein Zoitfonstor. Zum Zeitpunkt t = 0, stimmen die beiden Profile des sich mit einer vorgogobonen Drohznhl drohondon Workzougos und dos stillstehendon Werkstückes lagemäßig überein.