DE102009059277A1 - Verfahren und Vorrichtung zur vereinfachten Verzahnungsbearbeitung an Zahnrädern - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur vereinfachten Verzahnungsbearbeitung an Zahnrädern Download PDF

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Abstract

Um die Bearbeitung von Stirnrädern auf Standardwerkzeugmaschinen, beispielsweise Bearbeitungszentren, zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß ein Werkzeug (11, 11a) und (11b) mit konischer Grundform vorgesehen, dessen Zähne in konstantem Gangabstand (A) angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Werkzeug und eine Werkzeugmaschine zum Ausbilden einer Stirnverzahnung an einem Stirnzahnrad.
  • Die Verzahnung von Zahnrädern wird üblicherweise in einem spanenden Bearbeitungsvorgang erzeugt. Das zur Verzahnungsbearbeitung verwendete Schleif- oder Fräswerkzeug ist an seinem Außenumfang mit Schneiden besetzt, die mit dem Werkrad (d. h. einem radförmigen Werkstück) in Eingriff zu bringen sind, um das gewünschte Zahnrad herzustellen. Die Bearbeitung wird üblicherweise auf speziellen Verzahnungsmaschinen durchgeführt, die das verwendete Bearbeitungswerkzeug ausreichend steif, vorzugsweise zwischen zwei Lagern halten.
  • Die GB 230 884 veranschaulicht eine solche Zahnradbearbeitung zur Herstellung eines Tellerrads. Als Werkzeuge kommen sowohl Fräser mit zylindrischer, wie auch Fräser mit kegelförmiger Grundform zum Einsatz. Die an dem Fräswerkzeug vorgesehenen Zähne sind entlang eines Gewindegangs mit in einer Richtung abnehmender Steigung versehen, d. h. der Gangabstand verringert sich von einem Ende des Fräswerkzeugs zum anderen.
  • Ähnlich offenbart die FR 700 381 ein kegelförmiges Fräswerkzeug mit zum schlanken Ende hin abnehmenden Gangabstand. Es dient der Herstellung eines Tellerrads. Bei der Herstellung stehen die Werkradradiale, die sich zum Eingriffspunkt zwischen Werkzeug und Werkrad erstreckt, und die Drehachse des Fräswerkzeugs in einem rechten Winkel zueinander.
  • Die Anschaffung spezieller Verzahnungsmaschinen stellt einen erheblichen Ausrüstungsaufwand dar. Die Verzahnungsmaschinen sind ausschließlich zur Verzahnungsherstellung geeignet.
  • Prinzipiell ist die Ausbildung einer Verzahnung an einem Werkrad, insbesondere einem Stirnrad, auch in Universalmaschinen, beispielsweise Bearbeitungszentren möglich, die zur Fünfseitenbearbeitung eines Werkstücks eingerichtet sind. Jedoch stößt dies schnell an technische Grenzen. Wegen der fliegenden, das heißt lediglich einseitigen Lagerung des Bearbeitungswerkzeugs in einem Bearbeitungszentrum können Stirnräder mit großem Durchmesser nicht oder jedenfalls nicht in der gewünschten Qualität bearbeitet werden.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, hier abzuhelfen und dazu ein Konzept vorzuschlagen, mit dem die Zahnradbearbeitung von Stirnrädern auch bei lediglich einseitiger Lagerung des Bearbeitungswerkzeugs mit guter Qualität möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Konzept gelöst, das alternativ in den Ansprüche 1, 5 und 8 definiert ist.
  • Bei dem in Anspruch 1 in Bezug genommenen Verfahren wird zur Bearbeitung des Stirnrads von einem Werkrad mit zylindrischer Grundform ausgegangen. Zur Bearbeitung dient ein Werkzeug mit konischer Grundform. Dieses wird an einer am Umfang des Werkrads gelegenen Eingriffstelle mit dem Werkrad in Arbeitseingriff gebracht. Durch die konische Grundform des Werkzeugs ergibt sich zwischen der Werkradradialen, die durch die Eingriffstelle geht, und der Werkzeugachse ein stumpfer Winkel. Dieser liegt vorzugsweise im Bereich von größer als 90° und kleiner als 120°, im bevorzugten Falle kleiner als 110°. Durch diese Maßnahme ist der Abstand zwischen der Eingriffstelle und der Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine gegenüber zylindrischen Werkzeugformen vermindert. Deshalb genügt es nun das konische Werkzeug an lediglich einem Ende zu halten und zu lagern. Die Auskragung der Arbeitsspindel und des Werkzeugs wird vermindert, so dass auch Zahnräder mit Durchmessern die bei zylindrischem Werkzeug zu Kollisionen zwischen der Arbeitsspindel bzw. ihrem Schlitten und dem Werkrad führen würden sicher und in guter Qualität bearbeitet werden können.
  • Das verwendete Werkzeug weist einen konstanten Gangabstand entlang seiner gesamten axialen Länge auf. Auf diese Weise gelingt die Bearbeitung von Stirnrädern mit einem konischen Werkzeug, wie es sonst allerdings mit abnehmendem Gangabstand nur für Kegelräder und Tellerräder Anwendung finden konnte.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl umgesetzt werden, indem das Werkzeug und das Werkrad beim Bearbeitungsvorgang eine Abwälzbewegung durchführen. In diesem Fall sind die Zähne des Werkzeugs in einem Gewindegang mit konstantem Gangabstand angeordnet. Es ist aber auch möglich eine Einzelzahnbearbeitung durchzuführen, bei der das Werkrad jeweils zahnweise bearbeitet und zahnweise weitergeschaltet wird.
  • Eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeug und dem Werkrad in Werkradachsenrichtung ermöglicht die Erzeugung von in Werkradachsenrichtung geraden Zähnen. Bei einer Abwälzbearbeitung kann diese Werkradachsenbewegung auf mehrere (viele) Werkradumdrehungen aufgeteilt werden. Bei der Einzelzahnbearbeitung kann die Bewegung in Werkradachsenrichtung für jeden Zahn einzeln durchgeführt werden.
  • Das erfindungsgemäße Konzept ist in erster Linie für die Durchführung von Fräsbearbeitungen vorgesehen. Es eignet sich prinzipiell aber auch für die Durchführung von Schleifbearbeitungen an Zahnrädern.
  • Anspruch 5 richtet sich auf die Ausformung des erfindungsgemäßen Konzepts in Gestalt einer Bearbeitungsmaschine. Diese ist mit einem Werkzeug konischer Grundform versehen, das an einer Arbeitsspindel vorzugsweise lediglich an einem Ende, das heißt fliegend gelagert ist. Die Bearbeitungsmaschine ist mit Mitteln zur Aufnahme und Drehung des Werkrads um seine Werkradachse versehen, beispielsweise einem Drehtisch oder dergleichen. Der Drehtisch sowie weitere Achsen, die zur Linearbewegung des Drehtischs sowie zur entsprechenden räumlichen Verstellung der Arbeitsspindel zum Beispiel ebenfalls in Gestalt von Linearbewegungen dienen können, bilden Mittel zur Bewirkung der gewünschten Zustellbewegung zwischen dem Werkzeug und dem Werkrad. Eine entsprechende Maschinensteuerung ist zum Beispiel mittels eines Bearbeitungsprogramms darauf eingerichtet, die Eingriffstelle an dem Werkrad so festzulegen, dass die entsprechende Werkradradiale und die Drehachse des Werkzeugs miteinander einen stumpfen Winkel einschließen.
  • Zur Bereitstellung einer solchen Werkzeugmaschine kann von einer herkömmlichen Fünfachsmaschine ausgegangen werden, wie sie auch als „Bearbeitungszentrum” für verschiedene andere spanende Bearbeitungsvorgänge vielfach in Gebrauch ist. Durch das entsprechende genannte Werkzeug und die nach obigen Ausführungen arbeitende Steuerung wird auf dieser Bearbeitungsmaschine das Fräsen von Stirnrädern möglich, auch wenn diese einen relativ großen Durchmesser aufweisen.
  • Das erfindungsgemäße Werkzeug, das Gegenstand des Anspruchs 8 ist, weist eine konische Grundform auf. Dies bedeutet, dass das Werkzeug an einem axialen Ende einen größeren Durchmesser aufweist als an seinem anderen axialen Ende. Die Besonderheit besteht dabei in einer konstanten Zahnteilung. Bei einem schraubenverzahnten Werkzeug bedeutet dies einen konstanten Gangabstand zwischen benachbarten Gewindegängen. Das erfindungsgemäße Werkzeug weist außerdem entlang seiner Axialerstreckung eine einheitliche Zahntiefe auf.
  • Seine Grundform kann von einem geraden Kreiskegel abgeleitet sein. Die konische Form kann aber alternativ auch durch einen nicht geraden Mantel begrenzt sein, dessen Mantellinie von der Geradenform abweicht. Z. B. kann die Mantelform so gewählt sein, dass auf dem Mantel liegende Geraden gegen die Mantellinien und die Axial-Radialebene geneigt sind. In diesem Fall kann die Werkzeugdrehachse zur normalen Ebene der Werkradachse geneigt werden, um die Verzahnung an dem Stirnrad mit einer einzigen Werkradumdrehung ohne Zustellbewegung in Werkradachsenrichtung zu bewirken.
  • Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung, der Beschreibung oder von Ansprüchen. Es zeigen:
  • 1 eine erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine mit erfindungsgemäßem Werkzeug, in schematisierter Seitenansicht;
  • 2 die Maschine nach 1 in schematisierter ausschnittsweiser Draufsicht zur Veranschaulichung der geometrischen Verhältnisse bei der Zahnradbearbeitung;
  • 3 ein erfindungsgemäßes Werkzeug zur Verzahnungsherstellung, in schematisierter Prinzipdarstellung seiner Grundgeometrie;
  • 4 eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkzeugs, in schematisierter Veranschaulichung seiner Grundgeometrie;
  • 5 eine Bearbeitungsmaschine mit einem abgewandelten Werkzeug zur Verzahnungsherstellung, in schematisierter Seitenansicht; und
  • 6 die Werkzeugmaschine nach 5 in Draufsicht zur Veranschaulichung der geometrischen Verhältnisse bei der Verzahnungsherstellung.
  • In 1 ist eine Bearbeitungsmaschine 1 veranschaulicht, die zur mehrachsigen Bearbeitung von Werkstücken eingerichtet ist. Dazu weist die Bearbeitungsmaschine 1 einen von einem Maschinenbett 2 getragenen in einer zum Beispiel horizontalen Richtung z verfahrbaren Schlitten 3 auf, der einen Drehtische 4 trägt. Dieser ist zur Aufnahme des Werkstücks in Gestalt eines Werkrads 5 eingerichtet. Der Drehtisch 4 ermöglicht eine kontrollierte Drehung des Werkrads 5 um eine Werkradachse 6, die im vorliegenden Beispiel vertikal orientiert ist und zu der das Werkrad 5 konzentrisch angeordnet ist. Entsprechende NC-Antriebe für die Drehung des Drehtischs 4 bzw. des Werkrads 5 sowie für die z-Positionierung des Schlittens 3 sind in üblicher Weise vorgesehen, in 1 jedoch nicht weiter veranschaulicht.
  • Von dem Maschinenbett 2 ragt ein Abschnitt 7 auf, an dem ein Schlitten 8 für eine Arbeitsspindel 9 beweglich gelagert ist. Der Schlitten 8 ist dabei vorzugsweise in Vertikalrichtung y verstellbar gelagert. Entsprechende NC-Positionierantriebe sind üblicherweise vorhanden, jedoch nicht weiter veranschaulicht.
  • Wenigstens einer der beiden Schlitten 3 und 8 ist zusätzlich in einer zur z-Richtung rechwinkligen Horizontalrichtung x verstellbar gelagert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dies der Schlitten 8. Ebenso gut kann aber ergänzend oder alternativ der Schlitten 3 in x-Richtung beweglich gelagert sein. Zur kontrollierten Bewegung und Positionierung dienen wiederum NC-Antriebe.
  • Die Arbeitsspindel 9 ist wie 1 veranschaulicht vorzugsweise horizontal orientiert. Bedarfsweise können entsprechende Verstelleinrichtungen und Antriebe vorgesehen sein um die Arbeitsspindel 9 auch gegen die Horizontalrichtung, das heißt die z-Richtung neigen zu können. Vorliegend definiert die Arbeitsspindel 9 jedoch eine Drehachse 10, die parallel zu der z-Richtung ist. Alternativ kann auch der Drehtisch 4 neigbar, z. B. um die x-Achse neigbar sein.
  • Zum Antrieb der Arbeitsspindel 9 um die Drehachse 10 dient vorzugsweise ein NC-Antrieb, der insbesondere während der Bearbeitung des Werkrads 5 eine genaue Abstimmung jeder augenblicklichen Winkelposition der Arbeitsspindel 9 in Bezug auf die Winkelposition des Werkrads 5 gestattet.
  • Die Arbeitsspindel 9 trägt ein Werkzeug 11 zur spanenden Bearbeitung des Werkrads 5. Das Werkzeug 11 ist ein Werkzeug mit bestimmter Schneide (Fräswerkzeug) oder alternativ auch ein Werkzeug mit unbestimmter Schneide (Schleifwerkzeug). Es ist an der Arbeitsspindel 9 konzentrisch zu der Drehachse 10 angeordnet und, wie aus 1 hervorgeht, fliegend gelagert. Zum Beispiel weist die Arbeitsspindel 9 zwei im Axialabstand zueinander angeordnete Radiallager und wenigstens ein axiales Drucklager auf, wobei das Werkzeug 11 außerhalb des zwischen den beiden Lagern eingeschlossenen Abstands angeordnet ist. Das Werkzeug 11 ragt somit von dem Schlitten 8 weg seitlich zu dem Werkrad 5 hin.
  • Während das Werkrad 5 eine zylindrische Grundform aufweist, weist das Werkzeug 11 eine konische Grundform auf. Die Verhältnisse sind in 2 gesondert veranschaulicht. Die Blickrichtung ist dort in Richtung der Werkradachse 6 gewählt. Wie ersichtlich hat das Werkzeug 11 ein spindelfernes Ende 12 und ein spindelnahes Ende 13. Unter der oben zitierten konischen Grundform des Werkzeugs 11 wird verstanden, dass der Durchmesser des spindelfernen Endes 12 geringer ist als der Durchmesser des spindelnahen Endes 13.
  • Das Werkzeug 11 kommt mit dem Werkrad 5 an einer Eingriffstelle 14 in Arbeitseingriff. Durch diese Eingriffsstelle 14 erstreckt sich eine Werkradradiale 15, das heißt eine Gerade, die sowohl die Werkradachse 6 als auch die Eingriffstelle 14 schneidet und radial zu dem Werkrad 5 orientiert ist. Diese spezielle Werkradradiale 15 schneidet die Drehachse 19 unter einem Winkel α, der größer als 90° Grad und vorzugsweise kleiner als 120°, besser 110° ist. Damit wird die Eingriffstelle 14 näher an die Arbeitsspindel 9 heranverlagert, als es mit einem zylindrischen Werkzeug der Fall wäre. Denn dort würde sich die Eingriffstelle 16 ergeben, die in einem größeren Abstand zu der Arbeitspindel 9 liegt. An der hypothetischen Eingriffstelle 16 würde die Werkradradiale im rechten Winkel zu der Drehachse 10 stehen.
  • Wie ersichtlich ist durch die Kegelform des Werkzeugs 11 die Auskragung L gegen die bei zylindrischem Werkzeug nötige Auskragung L1 verkürzt. Damit ergibt sich eine höhere Steifigkeit des Werkzeugs 11 an der Bearbeitungsstelle. Dieser Gewinn kann auch zur Vergrößerung der bearbeitbaren Zahnräder bzw. Werkräder genutzt werden. Dazu ist in 2 das Werkrad 5 mit dem Radius 17 veranschaulicht, der größer als die Auskragung L ist. Es können Werkräder noch erheblich größeren Durchmessers bearbeitet werden, wie in 2 durch dicke Striche der Kontur mit dem Radius 18 veranschaulicht ist.
  • 3 veranschaulicht das Werkzeug 11, wie es zur Herstellung eines Stirnrads Anwendung findet. Ein Stirnrad entsteht durch Bearbeitung eines Werkrads 5, das eine zylindrische Grundform aufweist wobei die Zähne ausschließlich an der zylindrischen Mantelfläche dieses Werkrads angebracht werden. Das entstehende Stirnrad kann gerade oder schräg verzahnt sein.
  • Das Werkzeug 11 weist wie angedeutet Zähne 19, 20, 21, 22 usw. auf, die entlang einer Gewindelinie an dem Kegelmantel des Werkzeugs 11 angeordnet sind. Die von der Folge der Zähne 19 bis 22 usw. gebildeten Gewindegänge 23, 24, 25, 26 und 27 halten untereinander einen konstanten Gangabstand A ein.
  • Die einzelnen Zähne 19 bis 22 sind, wie insbesondere am Beispiel des Zahns 19 zu erkennen ist, im Querschnitt vorzugsweise trapezförmig. Die Zähne bilden bezüglich der Axialrichtung des Werkzeugs 11 ein Zahnstangenprofil, das beim Fräsvorgang an dem Werkrad 5 ein Evolventenprofil erzeugt. Die einzelnen Zähne 19, 20 usw. können an ihrem gesamten Umfang mit Schneiden versehen sein. Es ist aber auch möglich, die Schneiden aufzuteilen, so dass einige Zähne nur an der oberen, andere Zähne nur an der unteren und wieder andere Zähne nur an der äußeren Flanke schneiden.
  • Die in soweit beschriebene Bearbeitungsmaschine 1 arbeitet wie folgt:
    Mit dem Werkzeug 11 nach 3 wird ein Abwälzfräsverfahren durchgeführt. Dabei sind prinzipiell variable Zahnschrägstellungen oder auch Zahnräder mit Geradverzahnung herstellbar. zur erleichterten Erläuterung wird zunächst die Herstellung eines Zahnrades erläutert, dessen Zahnschrägstellungswinkel dem Steigungswinkel an der Eingriffsstelle 14 entspricht.
  • Die Arbeitspindel 9 und der Drehtisch 4 werden jeweils in kontrollierte, aufeinander abgestimmte Drehbewegungen versetzt. Für eine Umdrehung der Arbeitsspindel 9 dreht der Drehtisch 4 um einen Zahnabstand weiter um seine Werkraddrehachse 6, wenn, wie gesagt, ein Zahnrad hergestellt werden soll, dessen Zahnschrägung dem Steigungswinkel des Werkzeugs 11 am Eingriffspunkt 14 entspricht.
  • Unter fortwährendem Eingriff wird die Bearbeitung nun unter langsamen Vorschub des Schlittens 8 in y-Richtung bewegt, so dass das Werkzeug 11 zunächst mit dem oberen Rand 28 des Werkrads in Berührung kommt und sich auf einer Spirallinie nach unten bis zum unteren Rand 29 des Werkrads vorarbeitet. Die sich durch den y-Vorschub und die Zahnschrägung ergebende Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Tischdrehung und der Werkzeugdrehung wird von der Maschinensteuerung automatisch berücksichtigt. Wenn das Werkzeug 11 einen (1) Gewindegang aufweist und das Zahnrad n Zähne erhalten soll, ergibt sich das Drehzahlverhältnis zwischen Werkzeug 11 und Werkrad 5 zunächst von n/1. Wegen der y-Bewegung des Werkzeugs wird das Verhältnis korrigiert zu (n + k)/1. Die Konstante k ergibt sich aus dem Verhältnis des Umfangs u des Werkrads zu dem Umfangsteilbetrag b, sich entsprechend des Zahnschrägungswinkels und des y-Vorschubs ergibt.
  • Aufgrund der verkürzten Auskragung L kann ein Stirnrad mit hoher Qualität erzeugt werden.
  • 4 veranschaulicht eine etwas abgewandelte Ausführungsform eines Werkzeugs 11a. Bei diesem sind die einzelnen Zähne in axial gegeneinander versetzten konzentrisch zu der Drehachse 10 angeordneten Ringen angeordnet. Die Abstände A zwischen den Ringen sind entlang der gesamten axialen Länge des von einer Kegelstumpfform ausgehenden Werkzeugs 11a konstant. Dieser Abstand entspricht dem Gangabstand des Ausführungsbeispiels nach 3. Auch im Übrigen gelten die obigen Ausführungen insbesondere hinsichtlich der Zahnformen und deren Schneiden.
  • Die Zahnradbearbeitung erfolgt mit diesem Werkzeug 11a bei ruhendem Werkrad 5. Dabei wird das drehende Werkzeug 11a durch Bewegung des Schlittens 8 in y-Richtung über die gesamte Zahnlänge von dem oberen Rand 28 zu dem unteren Rand 29 des Werkrads 5 geführt. Ist dies geschehen, kommen das Werkrad 5 und das Werkzeug 11 außer Eingriff. Das Werkrad 5 wird nun um eine Zahnteilung weitergedreht, wonach der Schlitten 8 nun in Gegenrichtung vertikal verstellt wird, so dass sich das Werkzeug 11a von dem unteren Rand 29 wieder zu dem oberen Rand 28 vorarbeitet. Bei dieser Vorgehensweise werden die Zähne des Werkrads 5 abwechselnd im Gleichlauffräsen und im Gegenlauffräsen (bzw. Gleichlaufschleifen und Gegenlaufschleifen) bearbeitet. Wird dies nicht gewünscht, kann die Bearbeitung auch jeweils in gleicher Richtung erfolgen. In beiden Fällen entstehen geradverzahnte Stirnräder.
  • Die Werkzeugmaschine 1 kann dazu eingerichtet sein, die Arbeitsspindel 9 (und/oder das Werkrad 5) etwas um die x-Achse zu neigen. Damit lassen sich Stirnräder mit einer Schrägverzahnung erzeugen, wobei der Winkel der Schrägstellung der einzelnen Zähne einstellbar ist und von der Schrägstellung der Arbeitsspindel 9 abhängt. Es lassen sich so auch geradverzahnte Zahnräder im Abwälzfräsverfahren erzeugen, indem die Achsneigung der Achse 10 gleich dem Steigungswinkel im Eingriffspunkt 14 eingestellt wird.
  • Das vorstehend an Beispielen erläuterte erfindungsgemäße Konzept lässt sich erweitern. Dazu kann das Bearbeitungswerkzeug, wie in 5 und 6 anhand des Werkzeugs 11b veranschaulicht ist, eine von der geraden Kreiskegelstumpfform abweichende konische Form aufweisen, bei der jedoch wiederum das spindelferne Ende 12 einen geringeren Durchmesser aufweist als das spindelnahe Ende 13. Eine bogenförmige Außenkontur kann die Bearbeitung des Werkrads 5 ohne y-Zustellbewegung in einer einzigen Umdrehung des Werkrads 5 ermöglichen. Die Neigung der Drehachse 10 gegen die Normaleebene des Werkrads 5 (Winkel β in 5) ist dabei so gewählt, dass die Außenkontur des Werkzeugs 11b sowohl den oberen Rand 28 wie auch den unteren Rand 29 noch berührt. In Draufsicht (6) folgt die Außenkontur des Werkzeugs 11b der Kreiskontur des Werkrads 5. Der Eingriff zwischen dem Werkzeug 11b und dem Werkrad 5 erstreckt sich über einen erheblichen Umfangsabschnitt des Werkrads 5. Die Eingriffstelle 14 stellt hier etwa die Mitte dieser Eingriffslänge dar. Wiederum ist der Winkel α zwischen der zugehörigen Werkradradialen 15 und der Drehachse 10 ein stumpfer Winkel zwischen 90 und 110 oder bis zu 120 Grad.
  • Auch bei dieser Ausführungsform sind Abwandlungen möglich. Beispielsweise kann ein Stirnrad mit großer axialer Länge hergestellt werden, indem mit der vorgestellten Konfiguration mehrere Bearbeitungsumläufe des Werkrads 5 in verschiedenen y-Positionen des Schlittens 8 durchgeführt werden. Das Werkzeug 11b geht von einer hyperbolisch-konischen Grundform aus. Die einzelnen Zähne können, wie vorstehend am Beispiel der 3 und 4 erläutert, auch hier wiederum in Ringen oder entlang einer Gewindelinie angeordnet sein. Wiederum sind die Gangabstände A bzw. Ringabstände A entlang der gesamten axialen Länge des Werkzeugs 11b konstant.
  • Um die Bearbeitung von Stirnrädern auf Standardwerkzeugmaschinen, beispielsweise Bearbeitungszentren, zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß ein Werkzeug 11, 11a und 11b mit konischer Grundform vorgesehen, dessen Zähne in konstantem Gangabstand A angeordnet sind.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Bearbeitungsmaschine
    2
    Maschinenbett
    z
    Bewegungsrichtung des Schlittens 3
    3
    Schlitten
    4
    Drehtisch
    5
    Werkrad
    6
    Werkradachse
    7
    Abschnitt des Maschinenbetts 2
    8
    Schlitten
    x
    Horizontalrichtung
    y
    Vertikalrichtung
    9
    Arbeitsspindel
    10
    Drehachse der Arbeitsspindel 9
    11, 11a
    Werkzeug
    12
    spindelfernes Ende des Werkzeugs 11
    13
    spindelnahes Ende des Werkzeugs 11
    14
    Eingriffsstelle
    15
    Werkradradiale
    α
    Winkel
    16
    Eingriffstelle eines Werkzeugs mit zylindrischer Grundform
    L, L1
    Auskragung
    17
    Radius des Werkrads 5
    18
    Radius eines größeren Werkrads
    19–22
    Zähne
    23–27
    Gewindegänge
    A
    Gangabstand
    β
    Winkel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • GB 230884 [0003]
    • FR 700381 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zum spanenden Ausbilden einer Stirnverzahnung an einem Werkrad (5) mit im Wesentlichen zylindrischer Grundform, Bereitstellen eines um eine Drehachse (10) drehend angetriebenen spanabhebenden Werkzeugs (11) mit konischer Grundform, Überführen des Werkzeugs (11) an einer Eingriffstelle (14) an dem Umfang des Werkrads (5) in Arbeitseingriff mit dem Werkrad (5) so, dass die Werkrad-Radiale (15), die die Eingriffstelle (14) schneidet, mit der Drehachse (10) des Werkzeugs (11) einen stumpfen Winkel einschließt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (11) mit konstantem Gangabstand (A) bereitgestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (11) und das Werkrad (5) jeweils gleichzeitig kontrolliert gedreht werden, um bei dem Bearbeitungsvorgang eine Abwälzbewegung zwischen dem Werkrad (5) und dem Werkzeug (11) auszuführen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (11) und das Werkrad (5) während des Bearbeitungsvorgangs eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeug und dem Werkrad (5) in Werkradachsenrichtung (6, y) ausführen.
  5. Bearbeitungsmaschine (1) zum spanenden Ausbilden einer Stirnverzahnung an einem Werkrad (5) mit im Wesentlichen zylindrischer Grundform, mit einer um eine Drehachse (10) drehend angetriebenen Arbeitsspindel (9), die der Aufnahme eines spanabhebenden Werkzeugs (11) mit konischer Grundform dient, mit einer Werkstückaufnahmeeinrichtung (4) zur Aufnahme und kontrollierten Drehung des Werkrads (5) um eine Werkradachse, mit Mitteln zur Bewirkung einer Zustellbewegung zwischen dem Werkzeug (11) und dem Werkrad (5), um diese an einer Eingriffstelle (14) miteinander in Arbeitseingriff zu bringen, wobei an der Eingriffstelle (14) die Werkradradiale (15), die die Eingriffstelle (14) schneidet, mit der Drehachse (10) einen stumpfen Winkel einschließt.
  6. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (10) der Arbeitsspindel in einer Ebene angeordnet ist, auf der die Werkradachse (6) senkrecht steht.
  7. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Werkradradialen (15) und der Drehachse (10) eingeschlossene Winkel (α) größer als 90° und kleiner als 120° ist.
  8. Werkzeug zum spanenden Ausbilden einer Stirnverzahnung an einem Werkrad (5), mit einer konischen Grundform und Schneiden, die am Außenumfang des Werkzeugs (11) eine konstante Zahnteilung (A) festlegen.
  9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden an Zähnen (19, 20, 21, 22) ausgebildet sind, die einer Schraubenlinie mit konstantem Gangabstand (A) folgen.
  10. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem Werkzeug (11) ausgebildeten Zähne (19, 20, 21, 22) eine konstante einheitliche Größe und Form aufweisen.
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