DE102006022288A1

DE102006022288A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung verzahnter Werkstücke

Info

Publication number: DE102006022288A1
Application number: DE200610022288
Authority: DE
Inventors: Jürgen Müller
Original assignee: EMAG Holding GmbH
Current assignee: EMAG Holding GmbH
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2007-11-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung verzahnter Werkstücke im Wälzverfahren, wobei zwischen Werkstück und Werkzeug eine Abwälzbewegung stattfindet und wobei zur Relativbewegung zwischen Verzahnungswerkzeug (9) und Werkstück (8) entlang der Werkzeugrotationsachse (10) das Verzahnungswerkzeug (9) um eine Schwenkachse (12) geschwenkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung verzahnter Werkstücke im Wälzverfahren, wobei zwischen Werkstück und Werkzeug eine Abwälzbewegung stattfindet.
In der Praxis ist es beim Wälzfräsen allgemein üblich relativ lange zylindrische Wälzfräser einzusetzen, deren Durchmesser-Längenverhältnis in der Größenordnung von ca. 1 zu 3 liegt. Die Wälzfräser werden während des Schneidvorganges in einer sogenannten Shiftbewegung entlang ihrer Rotationsachse relativ zum Werkstück kontinuierlich oder in Intervallen verschoben. Dadurch wird die Werkzeugabnützung über die gesamte Länge des Werkzeugs gleichmäßig verteilt.
Es wurden sehr viele Vorrichtungen und Verfahren zum Verschieben von Wälzfräsern entwickelt, z.B. mit Hilfe eines linearen Supports (auch als Wälzfräsersupport bekannt). Die US 2,906,178 zeigt beispielsweise einen Wälzfräser, der auf einem Schlitten in Führungen parallel zu seiner Rotationsachse beweglich geführt ist. Als Antrieb für die Shiftbewegung ist eine Gewindespindel vorgesehen. Aus der DE 692 15 895 T2 ist eine Wälzfräsmaschine bekannt, bei der durch Relativbewegungen zwischen Wälzfräswerkzeug und Werkstück entlang der Hauptachsen des Maschinenkoordinatensystems (X, Y, Z) eine Shiftbewegung durchgeführt wird. Bei diesen Wälzfräsmaschinen sind die Führungsbahnen überwiegend unterhalb des Werkzeugeingriffes. Sie müssen daher mit beträchtlichem Aufwand vor Verunreinigungen geschützt werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zur Herstellung verzahnter Werkstücke ein Verfahren und eine Vorrichtung mit vereinfachten Relativbewegungen zwischen Werkstück und Verzahnungswerkzeug anzugeben. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, die Maschinensteifigkeit zu verbessern.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl mit einem als Schleifwerkzeug als auch mit einem als Fräswerkzeug ausgeführten Verzahnungswerkzeug durchgeführt werden. Ein vorteilhafter Aspekt der Erfindung besteht darin, die Relativbewegung zwischen Verzahnungswerkzeug und Werkstück entlang der Rotationsachse des Verzahnungswerkzeugs rotatorisch auszuführen, beispielsweise mit einem Werkzeughalter, der um eine Schwenkachse, parallel zur Rotationsachse des Werkstücks, drehbar gelagert ist. Auf der Basis dieses Verfahrens ergeben sich auch Vorteile für die Konstruktion der Maschine, denn Werkzeug- und Werkstückhalter können dadurch an der gleichen Gestellwand aufgenommen werden. Im Vergleich zum Stand der Technik resultiert hieraus ein sehr kurzer Kraftfluss, was sich positiv auf die Maschinensteifigkeit auswirkt. Bei einer vorteilhaften Ausführung ist als Werkzeughalter ein Werkzeugrevolver vorgesehen. Die Drehachse der Werkzeugrevolvers dient gleichzeitig als Schwenkachse für die Relativbewegung des Verzahnungswerkzeugs entlang seiner Rotationsachse. Die Lagerung des Werkzeugrevolvers und die Führungsbahnen für den Werkstückhalter sind unmittelbar nebeneinander an einer Gestellwand angeordnet.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 den Maschinenquerschnitt
2 den Eingriff des Verzahnungswerkzeugs in das Werkstück, von unten gesehen
3 den Werkzeughalter in geschwenkter Stellung
4 eine Anordnung zur Herstellung von Schrägverzahnungen
Bei der Werkzeugmaschine nach 1 sind zur besseren Übersichtlichkeit nicht erfindungswesentliche Teile, insbesondere Verstellmittel für die Schlitten, Details des Antriebs, der Steuerung und des Gehäuses nicht dargestellt. An der Oberseite des Maschinengestells 1 sind zwei voneinander beabstandete erste Führungen 2, auf welchen der Horizontalschlitten 3 in Richtung der X-Achse hin und her beweglich geführt ist. Am Horizontalschlitten 3 ist der Vertikalschlitten 4 auf zweiten Führungen 5 in Richtung der Z-Achse verfahrbar. Der Vertikalschlitten 4 nimmt die Werkstückhalterung 6 auf. Diese umfasst eine Motorspindel, die zum Greifen, Transportieren, Spannen, Antreiben und Ablegen von Werkstücken dient. Sie trägt an ihrem unteren Ende ein Spannmittel 7 für Werkstücke 8. Der Werkzeughalter 13 ist unterhalb der Führungsbahnen 2 an der Gestellwand 14 gelagert und ist als Werkzeugrevolver ausgeführt. Er kann um die Schwenkachse 12 geschwenkt werden. Im Werkzeugrevolver ist neben anderen Werkzeugen das schneckenförmige Verzahnungswerkzeug 9 aufgenommen. Dieses ist um die Werkzeugrotationsachse 10 drehantreibbar gelagert. Eine Transporteinrichtung 15 führt unbearbeitete Werkstücke zu und transportiert bearbeitete Werkstücke ab. Die Werkstückhalterung 6 arbeitet nach dem Pick-up-Prinzip. Sie entnimmt die unbearbeiteten Werkstücke aus der Ladeposition 16 und legt sie nach erfolgter Bearbeitung dort wieder ab.
In 2 ist der Werkzeugträger 13 in der Ansicht von unten dargestellt. Er ist um die Schwenkachse 12 drehbar gelagert. Das Verzahnungswerkzeug 9 ist am Werkstück 8 in Eingriff. Die Drehbewegungen von Werkstück 8 um die Werkstückrotationsachse 11 und des Verzahnungswerkzeugs 9 um die Werkzeugrotationsachse 10 sind steuerungstechnisch miteinander gekoppelt, so dass eine Abwälzbewegung stattfindet.
3 zeigt eine Anordnung, in der das Verzahnungswerkzeug 9 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entlang der Werkzeugrotationsachse 10 relativ zum Werkstück 8 verschoben wurde. Dazu wurde der Werkzeughalter 13 um den Schwenkwinkel W um die Schwenkachse 12 geschwenkt. Durch diese Schwenkbewegung kann die Werkzeugabnützung über die gesamte Länge des Werkzeugs verteilt werden. Die Mehrfachnutzung der Schwenkachse 12 des Werkzeughalters 13 erspart also eine zusätzliche Achse für die Relativbewegung des Verzahnungswerkzeugs 9 entlang der Werkzeugrotationsachse 10. Die Aufnahme des Werkzeughalters 13 an der Gestellwand 14 in unmittelbarer Nähe der ersten Führungen 2 ermöglicht einen kurzen Kraftfluss. Daraus resultiert eine erhöhte Maschinensteifigkeit. Durch die hängende Anordnung wird das Ansammeln von Spänen usw. auf dem Werkzeughalter 13 vermieden.
4 zeigt den Werkzeughalter 13, wobei das Verzahnungswerkzeug 9 um den Winkel F um eine Achse, orthogonal zur Werkstückrotationsachse 11, verschwenkt wurde. Diese Anordnung eignet sich zur Herstellung von Schrägverzahnungen.

1: Maschinengestell
2: erste Führungen
3: Horizontalschlitten
4: Vertikalschlitten
5: zweite Führungen
6: Werkstückhalterung
7: Spannmittel
8: Werkstück
9: Verzahnungswerkzeug
10: Werkzeugrotationsachse
11: Werkstückrotationsachse
12: Schwenkachse
13: Werkzeughalter
14: Gestellwand
15: Transporteinrichtung
16: Ladeposition

Claims

Verfahren zur Herstellung verzahnter Werkstücke (8) unter Verwendung eines Verzahnungswerkzeugs (9), wobei zwischen Werkstück (8) und Verzahnungswerkzeug (9) eine Abwälzbewegung stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass dass zur Relativbewegung zwischen Verzahnungswerkzeug (9) und Werkstück (8) entlang der Werkzeugrotationsachse (10), das Verzahnungswerkzeug (9) um eine Schwenkachse (12) geschwenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Werkstückhalterung (6) zum Greifen, Transportieren, Spannen, Antreiben und Ablegen von Werkstücken (8) dient, das Werkstück (8) in der Ladeposition (16) einer Transporteinrichtung (15) entnimmt, und in den Wirkbereich eines Verzahnungswerkzeuges (9) transportiert, b) durch eine Relativbewegung zwischen Werkstückhalterung (6) und Verzahnungswerkzeug (9) die Verzahnung hergestellt wird, und d) nach erfolgter Bearbeitung die Werkstückhalterung (6) das Werkstück (8) auf der Transporteinrichtung (15) ablegt.
Vorrichtung zur Herstellung verzahnter Werkstücke (8) gemäß dem Verfahren der Patentansprüche 1 bis 2 mit einer Werkstückhalterung (6) zum Einspannen von Werkstücken (8), mit einem Werkzeughalter (13) für ein schneckenförmiges Verzahnungswerkzeug (9), wobei das Werkstück (8) und das Verzahnungswerkzeug (9) um verschiedene Rotationsachsen (10, 11) drehbar gelagert sind, mit Verstellmitteln zum Relativbewegen der Werkzeughalters (13) und des Werkstücks (8) in bis zu drei verschiedenen Richtungen (X, Y, Z), dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter (13) um eine Schwenkachse (12), parallel zur Werkstückrotationsachse (11) drehbar gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkzeughalter (13) ein Werkzeugrevolver vorgesehen ist, der um die Schwenkachse (12) drehbar gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter (13) hängend angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter (13) in unmittelbarer Nähe der ersten Führungen (2) an der Gestellwand (14) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung von Schrägverzahnungen das Verzahnungswerkzeug (9) um eine Achse, orthogonal zur Werkstückrotationsachse (11), schwenkbar am Werkzeughalter (13) angeordnet ist.