Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einmitten eines Fräswerkzeugs relativ zu einem vorverzahnten Werkstück sowie eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von vorverzahnten Werkstücken.The invention relates to a method for centering a milling tool relative to a pre-toothed workpiece and a machine tool for machining of pre-toothed workpieces.
Aus der DD 277 625 A1 ist eine Wälzfräsmaschine bekannt, bei der die Mitte der Schneide eines vorgewählten Zahns des Fräswerkzeugs zunächst mittels Impulsgebern zu einer Maschinenmitte ausgerichtet wird. Die Maschinenmitte wird durch die Drehachse des Werkstücks definiert. Anschließend wird mittels eines Impulsgebers eine vorgearbeitete Zahnlücke des Werkstücks relativ zu dem bereits eingemitteten Zahn mittig ausgerichtet. Nachteilig bei dem bekannten Verfahren zum Einmitten des Fräswerkzeugs relativ zu dem vorverzahnten Werkstück ist, dass die Genauigkeit des Einmittens stark von der Messgenauigkeit der Impulsgeber abhängt, so dass zum Erzielen einer hohen Genauigkeit auch qualitativ hochwertige und teure Impulsgeber verwendet werden müssen.From the DD 277 625 A1 a hobbing machine is known in which the center of the cutting edge of a preselected tooth of the milling tool is first aligned by means of pulse generators to a center of the machine. The machine center is defined by the axis of rotation of the workpiece. Subsequently, a preprocessed tooth gap of the workpiece is centered relative to the already eingemitteten tooth by means of a pulse generator. A disadvantage of the known method for centering the milling tool relative to the pre-toothed workpiece is that the accuracy of Einmittens depends strongly on the accuracy of the encoder, so that high-quality and expensive pulse generator must be used to achieve high accuracy.
Die DE 43 30 931 C2 offenbart ein Verfahren zum Positionieren zweier Schleifscheibenwirkflächen einer Schleifscheibe zu den Flankenflächen eines Zahnrades. Zum Einmitten werden die Flankenflächen des Zahnrades durch Drehen in eine jeweilige Richtung mit einer Schleifscheibenwirkfläche in Berührung gebracht, die Drehbewegung gestoppt und die Drehposition mit dem zugehörigen Drehwinkel abgespeichert. Aus den beiden Drehwinkeln wird ein Mittelwert gebildet und das Zahnrad in einer dementsprechenden Einmittposition positioniert. Die Berührung der jeweiligen Flankenfläche mit der zugehörigen Schleifscheibenwirkfläche wird mittels eines Schleifsensors detektiert.The DE 43 30 931 C2 discloses a method for positioning two grinding wheel active surfaces of a grinding wheel to the flank surfaces of a gear. For centering the flank surfaces of the gear are brought by rotating in a respective direction with a Schleifscheibenwirkfläche in touch, stopped the rotation and stored the rotational position with the associated angle of rotation. From the two angles of rotation, an average value is formed and positioned the gear in a corresponding Einmittposition. The contact of the respective flank surface with the associated grinding wheel active surface is detected by means of a grinding sensor.
Die DE 41 33 539 C1 offenbart eine Positioniervorrichtung für eine Werkzeugmaschine die zum selbsttätigen Positionieren eines Verzahnungswerkzeugs relativ zu einem Werkstück mit einer vorgefertigten Zahnung dient. Während sich das Werkstück dreht, liefert ein Analogsensor ein Signal, das proportional zu seinem aktuellen Abstand von der Außenkontur der Verzahnung ist. Ein weiterer Analogsensor tastet die Außenkontur des Verzahnungswerkzeugs ab, während sich dieses dreht und erzeugt ein entsprechendes Signal. Das Einmitten des Verzahnungswerkzeugs relativ zu der Zahnung des Werkstücks erfolgt anhand der beiden Signale.The DE 41 33 539 C1 discloses a positioning device for a machine tool used for automatically positioning a gear tool relative to a workpiece with a prefabricated toothing. As the workpiece rotates, an analog sensor provides a signal that is proportional to its current distance from the outer contour of the toothing. Another analog sensor scans the outer contour of the gear tool while it rotates and generates a corresponding signal. The centering of the gear tool relative to the teeth of the workpiece is based on the two signals.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einmitten eines Fräswerkzeugs relativ zu einem vorverzahnten Werkstück zu schaffen, das einfach und genau ist, sowie eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von vorverzahnten Werkstücken zu schaffen, die ein einfaches und genaues Einmitten des Fräswerkzeugs relativ zu dem vorverzahnten Werkstück ermöglicht.The invention has for its object to provide a method for centering a milling tool relative to a pre-toothed workpiece, which is simple and accurate, and to provide a machine tool for machining of pre-toothed workpieces, a simple and accurate centering of the milling tool relative to the pre-toothed Workpiece allows.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Fräswerkzeug wird relativ zu dem vorverzahnten Werkstück auf einfache und genaue Weise eingemittet, indem zwischen dem Fräswerkzeug und dem Werkstück zunächst eine erste Relativbewegung mittels mindestens eines Antriebsmotors derart erzeugt wird, dass sich eine erste Werkzeug-Zahnflanke und eine erste Werkstück-Zahnflanke berühren. Diese Berührung kann durch Messen mindestens einer Motorgröße des mindestens einen Antriebsmotors detektiert werden. Als Motorgröße kann beispielsweise der Motorstrom, die Motorspannung, das Motordrehmoment, die Motordrehzahl oder die Motorwirkleistung des Antriebsmotors dienen. Die Berührung kann am gemessenen Signalverlauf der mindestens einen Motorgröße erkannt werden, wobei bei Erkennen der Berührung die bis dahin erfolgte Relativbewegung des Fräswerkzeugs und des Werkstücks ermittelt und abgespeichert wird.This object is achieved by a method having the features of claim 1. The milling tool is introduced relative to the pre-toothed workpiece in a simple and accurate manner by first a first relative movement is generated by means of at least one drive motor between the milling tool and the workpiece so that touch a first tool tooth flank and a first workpiece tooth flank. This contact can be detected by measuring at least one motor size of the at least one drive motor. As motor size, for example, the motor current, the motor voltage, the motor torque, the engine speed or the motor effective power of the drive motor are used. The contact can be detected on the measured signal course of the at least one motor size, wherein when detecting the touch the hitherto taken relative movement of the milling tool and the workpiece is determined and stored.
Anschließend wird mittels des mindestens einen Antriebsmotors eine zweite Relativbewegung zwischen dem Fräswerkzeug und dem Werkstück derart erzeugt, dass sich eine zweite Werkzeug-Zahnflanke und eine zweite Werkstück-Zahnflanke berühren. Die zweiten Zahnflanken sind jeweils zu den ersten Zahnflanken benachbart, so dass durch die zweite Relativbewegung ein Zahn des Werkzeugs oder des Werkstücks in einer Zahnlücke des Werkstücks oder des Werkzeugs bewegt wird. Die Berührung der zweiten Zahnflanken kann wiederum durch Messung mindestens einer Motorgröße des mindestens einen Antriebsmotors detektiert werden. Beim Detektieren der Berührung wird wiederum die bis dahin erfolgte Relativbewegung des Fräswerkzeugs und des Werkstücks ermittelt und abgespeichert.Subsequently, by means of the at least one drive motor, a second relative movement between the milling tool and the workpiece is produced in such a way that a second tool tooth flank and a second workpiece tooth flank touch one another. The second tooth flanks are each adjacent to the first tooth flanks, so that a tooth of the tool or of the workpiece is moved in a tooth gap of the workpiece or the tool by the second relative movement. The contact of the second tooth flanks can in turn be detected by measuring at least one motor size of the at least one drive motor. Upon detection of the touch, the relative movement of the milling tool and the workpiece which has taken place up to that point is again determined and stored.
Anhand der ermittelten Relativbewegungen kann nun das Fräswerkzeug relativ zu dem Werkstück eingemittet werden, indem das Fräswerkzeug relativ zu dem Werkstück derart positioniert wird, dass der Abstand A1 zwischen den ersten Zahnflanken im Rahmen der möglichen Mess- und Positioniergenauigkeit gleich dem Abstand A2 zwischen den zweiten Zahnflanken ist. Für die Abstände A1 und A2 gilt nach dem Einmitten 0,45 ≤ Ai/(A1 + A2) ≤ 0,55, insbesondere 0,48 ≤ Ai/(A1 + A2) ≤ 0,52, und insbesondere 0,49 ≤ Ai/(A1 + A2) ≤ 0,51 mit i = 1 und 2. Dadurch, dass für das genaue Einmitten kein Impulsgeber bzw. Näherungsschalter mehr erforderlich ist, erfordert das Einmitten einen geringeren konstruktiven Aufwand. Darüber hinaus ist die Genauigkeit des Einmittens nicht mehr von der Messgenauigkeit eines Impulsgebers bzw. Näherungsschalters abhängig, so dass durch das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache Weise eine vergleichsweise höhere Genauigkeit erzielbar ist.Based on the determined relative movements, the milling tool can now be emmitted relative to the workpiece by the milling tool is positioned relative to the workpiece such that the distance A 1 between the first tooth flanks within the possible measurement and positioning accuracy equal to the distance A 2 between the second tooth flanks is. For the distances A 1 and A 2 , after centering, 0.45 ≦ A i / (A 1 + A 2 ) ≦ 0.55, in particular 0.48 ≦ A i / (A 1 + A 2 ) ≦ 0.52 applies , and in particular 0.49 ≦ A i / (A 1 + A 2 ) ≦ 0.51 with i = 1 and 2. The fact that for the exact centering no pulse or proximity switch is required, the centering requires a less constructive Effort. In addition, the accuracy of Einmittens no longer dependent on the accuracy of a pulse encoder or proximity switch, so that by the inventive method simple way a comparatively higher accuracy can be achieved.
Ein Verfahren nach Anspruch 2 gewährleistet eine hohe Genauigkeit beim Einmitten. Die Genauigkeit nimmt mit zunehmender Überlappungstiefe T1 zu. Als Überlappungstiefe T1 wird der Abstand zwischen einer ersten gedachten Linie durch die Zahnspitzen des Werkstücks und einer zweiten gedachten Linie durch die Zahnspitzen des Fräswerkzeugs bezeichnet. Für die Überlappungstiefe T1 gilt bezogen auf die Zahnflankentiefe T2 der Werkstück-Zahnflanken: T1/T2 ≥ 0,25, insbesondere T1/T2 ≥ 0,50 und insbesondere T1/T2 ≥ 0,75. Als Zahnflankentiefe wird der Abstand zwischen einer ersten gedachten Linie durch die Zahnspitzen der Zähne des Werkstücks und einer zweiten gedachten Linie durch die Zahnlückentäler der Zahnlücken des Werkstücks bezeichnet.A method according to claim 2 ensures a high accuracy when centering. The accuracy increases with increasing overlap depth T 1 . The overlapping depth T 1 is the distance between a first imaginary line through the tooth tips of the workpiece and a second imaginary line through the tooth tips of the milling tool. With respect to the tooth flank depth T 2, the workpiece tooth flanks apply to the overlapping depth T 1 : T 1 / T 2 ≥ 0.25, in particular T 1 / T 2 ≥ 0.50 and in particular T 1 / T 2 ≥ 0.75. The tooth flank depth is the distance between a first imaginary line through the tooth tips of the teeth of the workpiece and a second imaginary line through the tooth gap valleys of the tooth gaps of the workpiece.
Ein Verfahren nach Anspruch 3 gewährleistet auf einfache Weise eine hohe Genauigkeit beim Einmitten. Das Einmitten erfolgt sukzessiv, indem zunächst bei einer ersten Überlappungstiefe T1 das Werkzeug relativ zu dem Werkstück eingemittet wird und anschließend bei einer zweiten und im Vergleich zur ersten Überlappungstiefe T1 größeren Überlappungstiefe T1 ein nochmaliges Einmitten des Werkzeugs relativ zu dem Werkstück durchgeführt wird. Das Einmitten kann mit zunehmenden Überlappungstiefen solange nacheinander wiederholt werden, bis die gewünschte Genauigkeit erreicht ist.A method according to claim 3 ensures in a simple manner a high accuracy when Einmitten. The centering takes place successively, by firstly introducing the tool relative to the workpiece at a first overlapping depth T 1 and subsequently performing a second centering of the tool relative to the workpiece at a second overlapping depth T 1, which is greater than the first overlapping depth T 1 . The centering can be repeated with increasing overlap depths in succession until the desired accuracy is achieved.
Ein Verfahren nach Anspruch 4 gewährleistet ein einfaches und schnelles Einmitten. Das Fräswerkzeug wird zunächst relativ zu dem Werkstück derart bewegt, dass sich die Werkzeug-Zahnflanken mit den Werkstück-Zahnflanken mit einer gewünschten Überlappungstiefe T1 überlappen, jedoch einander nicht berühren. Dies kann beispielsweise durch ein lineares Verfahren des Fräswerkzeugs relativ zu dem Werkstück erfolgen. Anschließend wird die erste Relativbewegung erzeugt, indem das Werkstück relativ zu dem Fräswerkzeug in einer ersten Richtung bewegt wird, bis sich die ersten Zahnflanken berühren. Die erste Richtung verläuft beispielsweise quer bzw. senkrecht zu der Verfahrrichtung, in der das Werkstück relativ zu dem Fräswerkzeug zuvor bewegt wurde, um die gewünschte Überlappungstiefe zu erreichen. Nach dem Berühren der ersten Zahnflanken wird eine zweite Relativbewegung erzeugt, indem das Fräswerkzeug relativ zu dem Werkstück in einer zweiten Richtung bewegt wird, bis sich die zweiten Zahnflanken berühren. Die zweite Richtung verläuft hierbei entgegengesetzt zu der ersten Richtung.A method according to claim 4 ensures a simple and quick centering. The milling tool is first moved relative to the workpiece such that the tool tooth flanks overlap with the workpiece tooth flanks with a desired overlap depth T 1 , but do not touch each other. This can be done for example by a linear method of the milling tool relative to the workpiece. Subsequently, the first relative movement is generated by moving the workpiece relative to the milling tool in a first direction until the first tooth flanks touch. The first direction runs, for example, transversely or perpendicular to the direction in which the workpiece was previously moved relative to the milling tool in order to achieve the desired overlapping depth. After contacting the first tooth flanks, a second relative movement is generated by moving the milling tool relative to the workpiece in a second direction until the second tooth flanks touch. The second direction is opposite to the first direction.
Ein Verfahren nach Anspruch 5 ermöglicht ein einfaches Überlappen der Werkstück- und Werkzeug-Zahnflanken. Dadurch, dass die Anfangspositionen der Zahnflanken zunächst mittels eines Näherungsschalters ermittelt werden, können die Werkzeug- und Werkstück-Zahnflanken anhand dieser Anfangspositionen gezielt überlappt und grob eingemittet werden. Der hierfür erforderliche Näherungsschalter bzw. Impulsgeber muss im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren keine hohe Messgenauigkeit aufweisen. Derartige Näherungsschalter sind einfach aufgebaut und kostengünstig.A method according to claim 5 allows a simple overlapping of the workpiece and tool tooth flanks. Due to the fact that the initial positions of the tooth flanks are first determined by means of a proximity switch, the tool and workpiece tooth flanks can be deliberately overlapped and coarsely fed in using these initial positions. The requisite proximity switch or pulse generator does not have to have a high measuring accuracy in contrast to the known method. Such proximity switches are simple and inexpensive.
Ein Verfahren nach Anspruch 6 gewährleistet eine genaue und zuverlässige Detektion der Berührungen der Werkzeug-Zahnflanken mit den Werkstück-Zahnflanken. Das Fräswerkzeug ist als üblicher Wälzfräser ausgebildet und wird zum Einmitten mittels des zugehörigen Werkzeug-Antriebsmotors um die Werkzeug-Drehachse drehangetrieben. Bei der Berührung der jeweiligen Werkzeug-Zahnflanke mit der zugehörigen Werkstück-Zahnflanke erfolgt ein Anschnitt des Werkstücks, der zu einer deutlichen Änderung der zur Detektion verwendeten Motorgröße des Werkzeug-Antriebsmotors führt. Aufgrund der deutlichen Änderung der Motorgröße kann die Berührung genau, schnell und zuverlässig detektiert werden. Ist der Werkzeug-Antriebsmotor beispielsweise drehzahlgeregelt, so steigt zur Aufrechterhaltung einer konstanten Werkzeug-Drehzahl das aufzubringende Motordrehmoment deutlich an. Dies ist beispielsweise im Motorstrom oder in der Motorwirkleistung oder bei direkter Messung des Motordrehmoments im Motordrehmoment selbst unmittelbar zu erkennen.A method according to claim 6 ensures an accurate and reliable detection of the contacts of the tool tooth flanks with the workpiece tooth flanks. The milling tool is designed as a conventional hob and is rotationally driven to center by means of the associated tool drive motor to the tool rotation axis. Upon contact of the respective tool tooth flank with the associated workpiece tooth flank, a cut of the workpiece takes place, which leads to a significant change in the motor size of the tool drive motor used for detection. Due to the significant change in the size of the motor, the contact can be detected accurately, quickly and reliably. If, for example, the tool drive motor is speed-controlled, the motor torque to be applied increases significantly in order to maintain a constant tool speed. This can be detected directly, for example, in the motor current or in the motor active power or in direct measurement of the motor torque in the motor torque itself.
Ein Verfahren nach Anspruch 7 gewährleistet ein einfaches und genaues Einmitten. Das Werkstück wird mit der zur Bearbeitung vorgesehenen Werkstück-Drehzahl mittels des Werkstück-Antriebsmotors um die Werkstück-Drehachse drehangetrieben. Ausgehend von dieser Werkstück-Drehzahl werden die Relativbewegungen des Werkstücks relativ zu dem Fräswerkzeug durch eine überlagerte Positionsverschiebung in positive und negative Richtung erzeugt, so dass bei der positiven Positionsverschiebung beispielweise die ersten Zahnflanken aufeinander zu bewegt werden und bei negativer Positionsverschiebung entsprechend die zweiten Zahnflanken aufeinander zu bewegt werden. Hierbei wird das Fräswerkzeug mit der zur Bearbeitung vorgesehenen Werkzeug-Drehzahl um die Werkzeug-Drehachse drehangetrieben. Nach dem Einmitten kann somit unmittelbar mit der Bearbeitung des Werkstücks begonnen werden.A method according to claim 7 ensures a simple and accurate centering. The workpiece is rotationally driven about the workpiece rotation axis with the workpiece speed provided for machining by means of the workpiece drive motor. Based on this workpiece speed, the relative movements of the workpiece are generated relative to the milling tool by a superimposed position shift in the positive and negative directions, so that in the positive position shift, for example, the first tooth flanks are moved toward each other and in negative position shift corresponding to the second tooth flanks toward each other to be moved. In this case, the milling tool is rotationally driven about the tool rotation axis at the tool speed provided for machining. After the centering can thus be started directly with the machining of the workpiece.
Ein Verfahren nach Anspruch 8 gewährleistet ein einfaches und zuverlässiges Detektieren der Berührungen. Bei einer Berührung steigt der Motorstrom des mindestens einen Antriebsmotors aufgrund des ansteigenden Motordrehmoments an. Dies führt ebenfalls zu einem Anstieg der Motorwirkleistung. Umgekehrt ist eine Berührung auch in der Motordrehzahl erkennbar, die infolge einer Berührung zumindest kurzfristig abnimmt, was auch zu einer Abnahme der Motorspannung führt. Die Messsignale zu den Motorgrößen Motorstrom, Motorspannung, Motordrehmoment, Motordrehzahl und/oder Motorwirkleistung können einzeln oder in Kombination zur Detektion der Berührungen verwendet werden.A method according to claim 8 ensures a simple and reliable detection of the touch. Upon contact, the motor current of the at least one drive motor increases due to the increasing motor torque. This also leads to an increase in motor efficiency. Conversely, a touch is also recognizable in the engine speed, the result of a touch decreases at least in the short term, which also leads to a decrease in the motor voltage. The motor motor voltage, motor voltage, motor torque, motor speed and / or motor active power measurement signals can be used individually or in combination to detect touches.
Ein Verfahren nach Anspruch 9 gewährleistet eine hohe Genauigkeit beim Einmitten. Dadurch, dass die Messachse des Näherungsschalters die Werkzeug-Drehachse in einem geringen Abstandsbereich schneidet, wird gewährleistet, dass der Näherungsschalter optimal zu den Werkzeug-Zahnflanken ausgerichtet ist. Für den Abstand RZ der Messachse zu der Werkzeug-Drehachse gilt bezogen auf den Außenradius RF des Fräswerkzeugs: RZ/RF ≤ 0,1, insbesondere RZ/RF ≤ 0,05, und insbesondere RZ/RF ≤ 0,01.A method according to claim 9 ensures a high accuracy when centering. The fact that the measuring axis of the proximity switch cuts the tool axis of rotation in a small distance range ensures that the proximity switch is optimally aligned with the tool tooth flanks. For the distance R Z of the measuring axis to the tool axis of rotation applies with respect to the outer radius R F of the milling tool: R Z / R F ≤ 0.1, in particular R Z / R F ≤ 0.05, and in particular R Z / R F ≤ 0.01.
Ein Verfahren nach Anspruch 10 gewährleistet eine hohe Genauigkeit beim Einmitten. Dadurch, dass die Messachse des Näherungsschalters die Werkstück-Drehachse in einem geringen Abstandsbereich schneidet, wird gewährleistet, dass der Näherungsschalter optimal zu den Werkstück-Zahnflanken ausgerichtet ist. Für den Abstand RY der Messachse zu der Werkstück-Drehachse gilt bezogen auf den Außenradius RW des Werkstücks: RY/RW ≤ 0,1, insbesondere RY/RW ≤ 0,05, und insbesondere RY/RW ≤ 0,01.A method according to claim 10 ensures a high accuracy when centering. The fact that the measuring axis of the proximity switch cuts the workpiece axis of rotation in a small distance range, ensures that the proximity switch is optimally aligned to the workpiece tooth flanks. For the distance R Y of the measuring axis to the workpiece axis of rotation relative to the outer radius R W of the workpiece applies: R Y / R W ≤ 0.1, in particular R Y / R W ≤ 0.05, and in particular R Y / R W ≤ 0.01.
Ein Verfahren nach Anspruch 11 gewährleistet eine hohe Genauigkeit beim Einmitten. Der Näherungsschalter definiert beim Ermitteln der Anfangspositionen der Werkstück-Zahnflanken durch seine Messachse eine Messebene, die sich aus der Richtung der Messachse und der zur Bearbeitung des Werkstücks vorgesehenen Richtung der Werkzeug-Drehachse ergibt. Bei dem darauffolgenden Einmitten wird die Werkzeug-Drehachse durch lineares Verfahren des Fräswerkzeugs in dieser Messebene positioniert. Das grobe Einmitten mittels des Näherungsschalters und das genaue Einmitten durch das Detektieren der Berührungen sind somit hinsichtlich der Messorte aufeinander abgestimmt, wodurch eine hohe Genauigkeit beim Einmitten erzielbar ist. Vorzugsweise erfolgt das Ermitteln der Anfangspositionen der Werkstück-Zahnflanken mittig bezogen auf die gesamte Zahnlänge bzw. auf die Höhe des Werkstücks.A method according to claim 11 ensures a high accuracy when centering. When determining the initial positions of the workpiece tooth flanks, the proximity switch defines by its measuring axis a measuring plane which results from the direction of the measuring axis and the direction of the tool axis of rotation intended for machining the workpiece. In the subsequent centering the tool axis of rotation is positioned by linear process of the milling tool in this measurement plane. The coarse centering by means of the proximity switch and the exact centering by the detection of the touches are thus matched with respect to the measuring locations, whereby a high accuracy in the centering can be achieved. The determination of the initial positions of the workpiece tooth flanks preferably takes place centrally relative to the entire tooth length or to the height of the workpiece.
Des Weiteren wird diese Aufgabe durch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Hinsichtlich der Vorteile der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine wird auf die bereits beschriebenen Vorteile zu dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen. Insbesondere kann die Werkzeugmaschine entsprechend den Ansprüchen 2 bis 11 weitergebildet werden. Verfahrensmerkmale werden insbesondere durch eine entsprechende Ausbildung der Versorgungs- und Steuereinrichtung realisiert.Furthermore, this object is achieved by a machine tool having the features of claim 12. With regard to the advantages of the machine tool according to the invention, reference is made to the advantages already described for the method according to the invention. In particular, the machine tool according to claims 2 to 11 can be developed. Process characteristics are realized in particular by a corresponding design of the supply and control device.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:Further details of the invention will become apparent from the following description of an embodiment. Show it:
1 eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugmaschine zur Verzahnung eines vorverzahnten Werkstücks mittels eines Fräswerkzeugs, 1 a perspective view of a machine tool for toothing a pre-toothed workpiece by means of a milling tool,
2 eine vergrößerte Ansicht der Werkzeugmaschine in 1 während des Ermittelns von Anfangspositionen von Werkzeug-Zahnflanken mittels eines Näherungsschalters, 2 an enlarged view of the machine tool in 1 during the determination of initial positions of tool tooth flanks by means of a proximity switch,
3 eine vergrößerte Draufsicht auf das Fräswerkzeug und den Näherungsschalter in 2, 3 an enlarged plan view of the milling tool and the proximity switch in 2 .
4 eine Prinzipdarstellung von zeitlichen Signalverläufen beim Ermitteln der Anfangspositionen der Werkzeug-Zahnflanken, 4 a schematic representation of temporal signal curves in determining the initial positions of the tool tooth flanks,
5 eine vergrößerte Ansicht der Werkzeugmaschine in 1 während des Ermittelns von Anfangspositionen von Werkstück-Zahnflanken mittels des Näherungsschalters, 5 an enlarged view of the machine tool in 1 during the determination of initial positions of workpiece tooth flanks by means of the proximity switch,
6 eine vergrößerte Draufsicht auf das Werkstück und den Näherungsschalter in 5, 6 an enlarged plan view of the workpiece and the proximity switch in 5 .
7 eine Prinzipdarstellung von zeitlichen Signalverläufen beim Ermitteln der Anfangspositionen der Werkstück-Zahnflanken, 7 a schematic representation of temporal signal curves in determining the initial positions of the workpiece tooth flanks,
8 eine vergrößerte Ansicht des Fräswerkzeugs und des Werkstücks beim Einmitten, 8th an enlarged view of the milling tool and the workpiece when centering,
9 eine vergrößerte Draufsicht auf das Fräswerkzeug und das Werkstück beim Einmitten und 9 an enlarged plan view of the milling tool and the workpiece when centering and
10 eine Prinzipdarstellung von Signalverläufen beim Einmitten. 10 a schematic representation of signal gradients when Einmitten.
Die in 1 dargestellte Werkzeugmaschine 1 dient zum Verzahnen von vorverzahnten Werkstücken 2 mittels eines Fräswerkzeugs 3. Die Werkzeugmaschine 1 weist ein Maschinengestell 4 auf, das durch ein sich im Wesentlichen horizontal erstreckendes Maschinenbett 5 und einen darauf angeordneten und sich im Wesentlichen vertikal erstreckenden Maschinenständer 6 gebildet ist.In the 1 illustrated machine tool 1 serves to interlock pre-toothed workpieces 2 by means of a milling tool 3 , The machine tool 1 has a machine frame 4 on, by a substantially horizontally extending machine bed 5 and a machine stand disposed thereon and extending substantially vertically 6 is formed.
Auf dem Maschinenbett 5 ist fest und stehend eine Werkstück-Spindel 7 angeordnet, die eine mittels eines Werkstück-Antriebsmotors 8 um eine Werkstück-Drehachse 9 drehantreibbare Werkstück-Aufnahme 10 aufweist. Die Werkstück-Drehachse 9 verläuft parallel zu einer vertikalen z-Richtung. Die Werkstück-Drehachse 9 ist nachfolgend auch als c1-Achse und der zugehörige Werkstück-Antriebsmotor 8 als c1-Antriebsmotor bezeichnet. Der c1-Antriebsmotor 8 weist in üblicher Weise einen Messsensor 11 auf, mittels dessen die Winkelposition pW und die Drehzahl NC1 des c1-Antriebsmotors 8 messbar ist. Der Messsensor 11 ist beispielsweise als üblicher Winkelgeber bzw. Winkelencoder ausgebildet.On the machine bed 5 is fixed and standing a workpiece spindle 7 arranged, the one by means of a workpiece drive motor 8th around a workpiece axis of rotation 9 rotatably driven workpiece holder 10 having. The workpiece rotation axis 9 runs parallel to a vertical z-direction. The Workpiece rotation axis 9 is also referred to below as the c1-axis and the associated workpiece drive motor 8th referred to as c1 drive motor. The c1 drive motor 8th has a measuring sensor in the usual way 11 by means of which the angular position p W and the rotational speed N C1 of the c1 drive motor 8th is measurable. The measuring sensor 11 is designed for example as a conventional angle encoder or angle encoder.
An dem Maschinenständer 6 ist zum Positionieren eines Näherungsschalters 12 eine erste Bearbeitungseinheit 13 angeordnet. Die erste Bearbeitungseinheit 13 weist einen ersten x-Schlitten 14 auf, der auf ersten x-Führungsschienen 15 angeordnet und mittels eines ersten x-Antriebsmotors 16 in einer horizontalen x-Richtung linear verfahrbar ist. An dem x-Schlitten 14 sind erste z-Führungsschienen 17 befestigt, auf denen ein erster z-Schlitten 18 angeordnet und mittels eines ersten z-Antriebsmotors 19 in der z-Richtung verfahrbar ist. An dem z-Schlitten 18 ist ein erster Träger 20 angeordnet, der sich in einer horizontalen y-Richtung erstreckt und an dem erste y-Führungsschienen 21 befestigt sind. An den y-Führungsschienen 21 ist hängend ein erster y-Schlitten 22 angeordnet, der mittels eines ersten y-Antriebsmotors 23 in der y-Richtung linear verfahrbar ist. Der x-Schlitten 14, der y-Schlitten 22 und der z-Schlitten 18 bilden somit entsprechende erste Linearachsen aus, die nachfolgend als x1-, y1- und z1-Achse bezeichnet sind. Die x-, y- und z-Richtung verlaufen jeweils senkrecht zueinander und bilden ein kartesisches Koordinatensystem.On the machine stand 6 is for positioning a proximity switch 12 a first processing unit 13 arranged. The first processing unit 13 has a first x-carriage 14 on, on the first x-guide rails 15 arranged and by means of a first x-drive motor 16 in a horizontal x-direction is linearly movable. At the x-slide 14 are first z-guide rails 17 fixed on which a first z-slide 18 arranged and by means of a first z-drive motor 19 can be moved in the z-direction. On the z-slide 18 is a first carrier 20 arranged extending in a horizontal y-direction and on the first y-guide rails 21 are attached. At the y-rails 21 is hanging a first y-sled 22 arranged, by means of a first y-drive motor 23 is linearly movable in the y-direction. The x-slide 14 , the y-sleigh 22 and the z-sled 18 Thus form corresponding first linear axes, which are referred to below as x1, y1 and z1 axis. The x, y and z directions are perpendicular to each other and form a Cartesian coordinate system.
An dem y-Schlitten 22 ist ein U-förmiger zweiter Träger 24 befestigt, an dem wiederum eine Werkzeug-Spindel 25 schwenkbar gelagert ist. Mittels eines Antriebsmotors 26 ist die Werkzeug-Spindel 25 um eine parallel zu der y-Richtung verlaufende Schwenkachse 27 verschwenkbar. Die Schwenkachse 27 ist nachfolgend als b1-Achse und der zugehörige Antriebsmotor 26 als b1-Antriebsmotor bezeichnet. Die Werkzeug-Spindel 25 weist in üblicher Weise eine erste Werkzeug-Aufnahme 28 auf, die mittels eines ersten Werkzeug-Antriebsmotors 29 um eine zugehörige Werkzeug-Drehachse 30 drehantreibbar ist. Der Näherungsschalter 12 ist in der Werkzeug-Aufnahme 28 gehalten. Um ein Verdrehen des Näherungsschalters 12 zu vermeiden, ist die Werkzeug-Aufnahme 28 um die Werkzeug-Drehachse 30 blockiert.At the y-sleigh 22 is a U-shaped second carrier 24 attached to the turn a tool spindle 25 is pivotally mounted. By means of a drive motor 26 is the tool spindle 25 about a pivot axis extending parallel to the y-direction 27 pivotable. The pivot axis 27 is below as the b1-axis and the associated drive motor 26 referred to as b1 drive motor. The tool spindle 25 has in the usual way a first tool holder 28 on, by means of a first tool drive motor 29 around an associated tool rotation axis 30 is rotary drivable. The proximity switch 12 is in the tool holder 28 held. To twist the proximity switch 12 To avoid is the tool holder 28 around the tool axis of rotation 30 blocked.
In der x-Richtung seitlich neben der Werkstück-Spindel 7 ist eine zweite Bearbeitungseinheit 31 zum Verzahnen des vorverzahnten Werkstücks 2 auf dem Maschinenbett 5 angeordnet. Die zweite Bearbeitungseinheit 31 weist einen zweiten x-Schlitten 32 auf, der ständerartig ausgebildet ist. Der x-Schlitten 32 ist auf zweiten x-Führungsschienen 33 angeordnet und mittels eines zweiten x-Antriebsmotors 34 in der x-Richtung verfahrbar. An einer der Werkstück-Spindel 7 zugewandten Seite sind an dem x-Schlitten 32 zweite z-Führungsschienen 35 angeordnet, auf denen ein zweiter z-Schlitten 36 mittels eines zweiten z-Antriebsmotors 37 in der z-Richtung linear verfahrbar ist. Auf dem z-Schlitten 36 ist ein Schwenkteil 38 angeordnet, das mittels eines Antriebsmotors 39 um eine parallel zu der x-Richtung verlaufende Schwenkachse 40 verschwenkbar ist. An dem Schwenkteil 38 sind zweite y-Führungsschienen 41 befestigt, auf denen ein zweiter y-Schlitten 42 mittels eines zweiten y-Antriebsmotors 43 in der y-Richtung verfahrbar ist.In the x-direction laterally next to the workpiece spindle 7 is a second processing unit 31 for toothing the pre-toothed workpiece 2 on the machine bed 5 arranged. The second processing unit 31 has a second x-carriage 32 on, which is designed like a stand. The x-slide 32 is on second x-rails 33 arranged and by means of a second x-drive motor 34 movable in the x-direction. On one of the workpiece spindle 7 facing side are on the x-slide 32 second z-guide rails 35 arranged on which a second z-slide 36 by means of a second z-drive motor 37 is linearly movable in the z-direction. On the z-slide 36 is a swivel part 38 arranged, by means of a drive motor 39 about a parallel to the x-direction pivot axis 40 is pivotable. At the swivel part 38 are second y-rails 41 fixed on which a second y-slide 42 by means of a second y-drive motor 43 is movable in the y-direction.
An dem y-Schlitten 42 ist eine zweite Werkzeug-Spindel 44 für das Fräswerkzeug 3 befestigt. Die Werkzeug-Spindel 44 weist eine Werkzeug-Aufnahme 45 auf, die mittels eines Werkzeug-Antriebsmotors 46 um eine Werkzeug-Drehachse 47 drehantreibbar ist. Zusätzlich ist eine drehbar gelagerte Werkzeug-Gegenaufnahme 48 an dem y-Schlitten 42 angeordnet, so dass das Fräswerkzeug 3 beidseitig aufgenommen ist.At the y-sleigh 42 is a second tool spindle 44 for the milling tool 3 attached. The tool spindle 44 has a tool holder 45 on, by means of a tool drive motor 46 around a tool axis of rotation 47 is rotary drivable. In addition, a rotatably mounted counter-tool holder 48 on the y-slide 42 arranged so that the milling tool 3 recorded on both sides.
Der x-Schlitten 32, der y-Schlitten 42 und der z-Schlitten 36 bilden Linearachsen aus, die nachfolgend als x2-Achse, y2-Achse und z2-Achse bezeichnet sind. Die zugehörigen Antriebsmotoren 34, 43, 37 werden entsprechend als x2-, y2- und z2-Antriebsmotoren bezeichnet. Die Schwenkachse 40 und der zugehörige Antriebsmotor 39 sind nachfolgend als a2-Schwenkachse und a2-Antriebsmotor bezeichnet. Entsprechend sind die Werkzeug-Drehachse 47 und der Werkzeug-Antriebsmotor 46 nachfolgend als b2-Achse und b2-Antriebsmotor bezeichnet.The x-slide 32 , the y-sleigh 42 and the z-sled 36 form linear axes, which are referred to below as x2-axis, y2-axis and z2-axis. The associated drive motors 34 . 43 . 37 are referred to as x2, y2 and z2 drive motors, respectively. The pivot axis 40 and the associated drive motor 39 are hereinafter referred to as a2 pivot axis and a2 drive motor. Accordingly, the tool rotation axis 47 and the tool drive motor 46 hereafter referred to as b2 axis and b2 drive motor.
Die Antriebsmotoren 16, 19, 23, 26 und 29 weisen jeweils zugehörige und übliche Messsensoren 49 bis 53 auf, mittels derer dreidimensional, also in x-, y- und z-Richtung die Position des Näherungsschalters 12 ermittelbar ist. Die Position des Näherungsschalters 12 ist nachfolgend als pN bezeichnet.The drive motors 16 . 19 . 23 . 26 and 29 each have associated and common measuring sensors 49 to 53 on, by means of which three-dimensional, ie in the x, y and z direction, the position of the proximity switch 12 can be determined. The position of the proximity switch 12 is hereinafter referred to as p N.
Entsprechend weisen die Antriebsmotoren 34, 37, 39, 43 und 46 zugehörige und übliche Messsensoren 54 bis 58 auf, mittels derer eine Position des Fräswerkzeugs 3 dreidimensional, also in x-, y- und z-Richtung ermittelbar ist. Die Position des Fräswerkzeugs 3 ist nachfolgend als pF bezeichnet.Accordingly, the drive motors 34 . 37 . 39 . 43 and 46 associated and common measuring sensors 54 to 58 on, by means of which a position of the milling tool 3 three-dimensional, so in the x, y and z direction can be determined. The position of the milling tool 3 is hereinafter referred to as p F.
Zum Versorgen und Ansteuern der Antriebsmotoren 8, 16, 19, 23, 26, 29, 34, 37, 39, 43, 46 weist die Werkzeugmaschine 1 eine Versorgungs- und Steuereinrichtung 59 auf. Die Versorgungs- und Steuereinrichtung 59 weist für jeden der Antriebsmotoren 8, 16, 19, 23, 26, 29, 34, 37, 39, 43, 46 einen Strom-Messsensor 60 und einen zugehörigen Spannungs-Messsensor 61 auf, die in 1 lediglich angedeutet sind.For supplying and controlling the drive motors 8th . 16 . 19 . 23 . 26 . 29 . 34 . 37 . 39 . 43 . 46 points the machine tool 1 a supply and control device 59 on. The supply and control device 59 points for each of the drive motors 8th . 16 . 19 . 23 . 26 . 29 . 34 . 37 . 39 . 43 . 46 a current measuring sensor 60 and an associated voltage measurement sensor 61 on that in 1 are merely indicated.
Nachfolgend ist anhand der 2 bis 10 das Einmitten des Fräswerkzeugs 3 relativ zu dem Werkstück 2 beschrieben:
Das Fräswerkzeug 3 ist als Wälzfräser ausgebildet und weist eine Vielzahl von Werkzeug-Zähnen 62 mit dazwischen angeordneten Werkzeug-Zahnlücken 63 auf. Jeder Werkzeug-Zahn 62 weist eine erste Werkzeug-Zahnflanke 64 auf, die zwischen einem Werkzeug-Zahnlückental 65 und einer Werkzeug-Zahnspitze 66 verläuft. Entsprechend weist jeder Werkzeug-Zahn 62 eine zweite Werkzeug-Zahnflanke 67 auf, die von der Werkzeug-Zahnspitze 66 zu einem Werkzeug-Zahnlückental 65 verläuft. The following is based on the 2 to 10 the centering of the milling tool 3 relative to the workpiece 2 described:
The milling tool 3 is designed as a hob and has a variety of tool teeth 62 with interposed tool tooth gaps 63 on. Every tool tooth 62 has a first tool tooth flank 64 on that between a tool tooth gap valley 65 and a tool tooth tip 66 runs. Accordingly, each tool tooth 62 a second tool tooth flank 67 on top of the tool tooth tip 66 to a tool tooth gap valley 65 runs.
Das Fräswerkzeug 3 wird zunächst in der x2-Achse und der z2-Achse so positioniert, dass dieses mittels des Näherungsschalters 12 vermessbar ist.The milling tool 3 is first positioned in the x2 axis and the z2 axis so that this by means of the proximity switch 12 is measurable.
Die a2-Achse wird so ausgerichtet, wie dies für die spätere Werkstückbearbeitung erforderlich ist.The a2 axis is aligned as required for later workpiece machining.
Der Näherungsschalter 12 wird mittels der ersten Bearbeitungseinheit 13 in der y1-Achse derart ausgerichtet, dass eine Messachse A des Näherungsschalters 12 die c1-Achse 9 schneidet. Unter einem Schneiden der Messachse A und der c1-Achse 9 ist insbesondere zu verstehen, dass für einen Abstand RY der Messachse A von der c1-Achse 9 in y-Richtung bezogen auf einen Außenradius RW des Werkstücks 2 gilt: RY/RW ≤ 0,1, insbesondere RY/RW ≤ 0,05, und insbesondere RY/RW ≤ 0,01.The proximity switch 12 is by means of the first processing unit 13 aligned in the y1-axis such that a measuring axis A of the proximity switch 12 the c1 axis 9 cuts. Taking a cutting of the measuring axis A and the c1-axis 9 is to be understood in particular that for a distance R Y of the measuring axis A from the c1-axis 9 in y-direction relative to an outer radius R W of the workpiece 2 R Y / R W ≦ 0.1, in particular R Y / R W ≦ 0.05, and in particular R Y / R W ≦ 0.01.
Entsprechend wird der Näherungsschalter 12 in der z1-Achse derart positioniert, dass die Messachse A die b2-Achse 47 schneidet. Unter einem Schneiden der Messachse A und der b2-Achse 47 ist insbesondere zu verstehen, dass für einen Abstand RZ der Messachse A von der b2-Achse 47 in der z-Richtung bezogen auf einen Außenradius RF des Fräswerkzeugs 3 gilt: RZ/RF ≤ 0,1, insbesondere RZ/RF ≤ 0,05, und insbesondere RZ/RF ≤ 0,01.Accordingly, the proximity switch 12 positioned in the z1-axis such that the measuring axis A is the b2-axis 47 cuts. By cutting the measuring axis A and the b2-axis 47 is to be understood in particular that for a distance R Z of the measuring axis A from the b2-axis 47 in the z-direction relative to an outer radius R F of the milling tool 3 R Z / R F ≦ 0.1, in particular R Z / R F ≦ 0.05, and in particular R Z / R F ≦ 0.01.
Zum Ermitteln der Anfangspositionen der Werkzeug-Zahnflanken 64, 67 wird das Fräswerkzeug 3 relativ zu dem Näherungsschalter 12 in der x-Richtung zunächst derart verfahren, dass sich das Fräswerkzeug 3 im Messbereich des Näherungsschalters 12 befindet. Dies ist in den 2 und 3 dargestellt. Befindet sich die Messachse A zunächst im Bereich einer Werkzeug-Zahnlücke 63, wird das Fräswerkzeug 3 zunächst mit einer Drehzahl NB2 um die b2-Achse 47 in einer positiven b2-Drehrichtung 68 gedreht, bis der Näherungsschalter 12 aufgrund eines Detektionssignals D zum Zeitpunkt t1 einen Werkzeug-Zahn 62 detektiert. Die Drehung des Fräswerkzeugs 3 um die b2-Achse 47 wird anschließend gestoppt. Daraufhin wird das Fräswerkzeug 3 mit einer Drehzahl NY2 in einer positiven y2-Richtung 69 verfahren. Bis das Detektionssignal D des Näherungsschalters 12 zum Zeitpunkt t2 wieder verschwindet. Die zugehörige Position pF(t2) entspricht der zweiten Werkzeug-Zahnflanke 67. Das Verfahren in y2-Richtung wird anschließend gestoppt und das Fräswerkzeug 3 nachfolgend in einer negativen y2-Richtung 70 verfahren, bis anhand des Detektionssignals D zum Zeitpunkt t3 nochmals die zweite Werkzeug-Zahnflanke 67 und zum Zeitpunkt t4 die erste Werkzeug-Zahnflanke 64 detektierbar sind. Die zugehörige Position pF(t4) entspricht der ersten Werkzeug-Zahnflanke 64. Nach dem Verschwinden des Detektionssignals D zum Zeitpunkt t4 wird das Verfahren des Fräswerkzeugs in der y2-Richtung 70 wieder gestoppt. Anhand der Anfangspositionen pF(t2) und pF(t4) kann der vermessene Werkzeug-Zahn 62 nun relativ zu der Messachse A mit der aktuellen Position pN eingemittet werden, indem das Fräswerkzeug 3 wieder um die halbe Strecke zwischen den Positionen pF(t2) und pF(t4) in der positiven y2-Richtung 69 verfahren wird. Das Einmitten des Fräswerkzeugs 3 relativ zu der Messachse A ist zum Zeitpunkt t5 abgeschlossen. Die Signalverläufe sind in 4 veranschaulicht.For determining the initial positions of the tool tooth flanks 64 . 67 becomes the milling tool 3 relative to the proximity switch 12 in the x-direction first such procedure that the milling tool 3 in the measuring range of the proximity switch 12 located. This is in the 2 and 3 shown. The measuring axis A is initially in the range of a tool-tooth gap 63 , becomes the milling tool 3 initially at a speed N B2 around the b2 axis 47 in a positive b2 direction of rotation 68 turned until the proximity switch 12 due to a detection signal D at time t 1 a tool tooth 62 detected. The rotation of the milling tool 3 around the b2 axis 47 is then stopped. Then the milling tool 3 at a speed N Y2 in a positive y2 direction 69 method. Until the detection signal D of the proximity switch 12 disappears again at time t 2 . The associated position p F (t 2 ) corresponds to the second tool tooth flank 67 , The process in y2 direction is then stopped and the milling tool 3 subsequently in a negative y2 direction 70 method, until based on the detection signal D at time t 3 again the second tool tooth flank 67 and at time t 4, the first tool tooth flank 64 are detectable. The associated position p F (t 4 ) corresponds to the first tool tooth flank 64 , After the disappearance of the detection signal D at the time t 4 , the method of the milling tool in the y2 direction 70 stopped again. Based on the initial positions p F (t 2 ) and p F (t 4 ), the measured tool tooth 62 now be mittemittet relative to the measuring axis A with the current position p N by the milling tool 3 again by half the distance between the positions p F (t 2 ) and p F (t 4 ) in the positive y2 direction 69 is moved. The centering of the milling tool 3 relative to the measuring axis A is completed at time t 5 . The signal curves are in 4 illustrated.
Das Werkstück 2 ist als vorverzahntes Zahnrad ausgebildet und weist dementsprechend eine Vielzahl von Werkstück-Zähnen 71 mit dazwischen angeordneten Werkstück-Zahnlücken 72 auf. Ausgehend von einem Werkstück-Zahnlückental 73 erstrecken sich eine erste Werkstück-Zahnflanke 74 und eine benachbarte zweite Werkstück-Zahnflanke 75 zu Werkstück-Zahnspitzen 76 benachbarter Werkstück-Zähne 71.The workpiece 2 is designed as a pre-toothed gear and accordingly has a plurality of workpiece teeth 71 with interposed workpiece tooth gaps 72 on. Starting from a workpiece tooth gap valley 73 extend a first workpiece tooth flank 74 and an adjacent second workpiece tooth flank 75 to workpiece tooth tips 76 adjacent workpiece teeth 71 ,
Zum Ermitteln einer Anfangsposition des Werkstücks 2 und zum groben Einmitten des Werkstücks 2 relativ zu der Messachse A wird der Näherungsschalter 12 in der x1-Achse und der z1-Achse derart verfahren, dass das Werkstück 2 im Messbereich des Näherungsschalters 12 angeordnet ist. In der z1-Achse wird der Näherungsschalter 12 derart positioniert, dass die Messachse A im Wesentlichen mittig zu der Höhe H des Werkstücks 2 in z-Richtung angeordnet ist. Die Messachse A schneidet nach wie vor die c1-Achse 9. Dies ist in den 5 und 6 dargestellt.For determining an initial position of the workpiece 2 and roughly centering the workpiece 2 relative to the measuring axis A is the proximity switch 12 in the x1-axis and the z1-axis in such a way that the workpiece 2 in the measuring range of the proximity switch 12 is arranged. The z1-axis becomes the proximity switch 12 positioned such that the measuring axis A is substantially centered to the height H of the workpiece 2 is arranged in the z-direction. The measuring axis A still cuts the c1-axis 9 , This is in the 5 and 6 shown.
Anschließend wird das Werkstück 2 mit einer Werkstück-Drehzahl NC1 in einer positiven c1-Drehrichtung 77 um die c1-Achse 9 gedreht, bis anhand des Detektionssignals D zum Zeitpunkt t6 die erste Werkstück-Zahnflanke 74 detektiert wird. Die Drehung um die c1-Achse wird anschließend gestoppt. Daraufhin wird das Werkstück 2 in einer negativen c1-Drehrichtung 78 um die c1-Achse 9 gedreht, woraufhin das Detektionssignal D zum Zeitpunkt t7 aufgrund der Werkstück-Zahnlücke 72 wieder verschwindet und bei weiterer Drehung anhand des Detektionssignals D zum Zeitpunkt t8 die zweite Werkstück-Zahnflanke 75 detektierbar ist. Die Drehung um die c1-Achse wird anschließend gestoppt. Anhand der Anfangspositionen pW(t6) und pW(t8) kann die Werkstück-Zahnlücke 72 relativ zu der Messachse A mit der aktuellen Position pN eingemittet werden, indem das Werkstück 2 um den halben Winkelbereich zwischen den Anfangspositionen pW(t6) und pW(t8) um die c1-Achse 9 gedreht wird. Das Einmitten ist zum Zeitpunkt t9 erfolgt. Nachdem die eingemittete Werkstück-Zahnlücke 72 dem Näherungsschalter 12 zugewandt ist, muss das Werkstück 2 nun noch um 180° um die c1-Achse 9 gedreht werden, so dass die eingemittete Werkstück-Zahnlücke 72 dem Fräswerkzeug 3 zugewandt ist. Dies ist zum Zeitpunkt t10 abgeschlossen. Die Signalverläufe beim Einmitten der Werkstück-Zahnlücke 72 relativ zu der Messachse A sind in 7 dargestellt.Subsequently, the workpiece becomes 2 with a workpiece speed N C1 in a positive c1 direction of rotation 77 around the c1 axis 9 rotated until based on the detection signal D at time t 6, the first workpiece tooth flank 74 is detected. The rotation around the c1 axis is then stopped. Then the workpiece becomes 2 in a negative c1 direction of rotation 78 around the c1 axis 9 rotated, whereupon the detection signal D at time t 7 due to the workpiece tooth gap 72 again disappears and upon further rotation on the basis of the detection signal D at the time t 8, the second workpiece tooth flank 75 is detectable. The rotation around the c1 axis is then stopped. Based on the initial positions p W (t 6 ) and p W (t 8 ), the workpiece tooth gap 72 relative to the measuring axis A with the current position p N be eingemittet by the workpiece 2 by half the angular range between the initial positions p W (t 6 ) and p W (t 8 ) about the c1 axis 9 is turned. The centering is done at time t 9 . After the eingemittete workpiece tooth gap 72 the proximity switch 12 facing, the workpiece must 2 still around 180 ° around the c1-axis 9 be rotated so that the eingemittete workpiece tooth gap 72 the milling tool 3 is facing. This is completed at time t 10 . The signal curves when centering the workpiece tooth gap 72 relative to the measuring axis A are in 7 shown.
Die Werkzeug-Zahnflanken 64, 67 sind nun relativ zu den Werkstück-Zahnflanken 74, 75 grob eingemittet. Ausgehend hiervon erfolgt ein genaues Einmitten der Werkzeug-Zahnflanken 64, 67 relativ zu den Werkstück-Zahnflanken 74, 75.The tool tooth flanks 64 . 67 are now relative to the workpiece tooth flanks 74 . 75 coarsely fed. Based on this, an accurate centering of the tool tooth flanks takes place 64 . 67 relative to the workpiece tooth flanks 74 . 75 ,
Beim groben Einmitten mittels des Näherungsschalters 12 haben die Messachse A und die Richtung der b2-Achse 47 eine Ebene E definiert, in der nun die b2-Achse 47 positioniert wird. Dies erfolgt durch ein Verfahren des Fräswerkzeugs 3, solange bis die b2-Achse 47 in der Ebene E liegt. Die b2-Achse 47 ist also in z-Richtung mittig zu der Höhe H des Werkstücks 2 positioniert. Das Fräswerkzeug 3 behält hierbei seine Position in der a2-Achse 40 und in der y2-Achse sowie der b2-Achse 47 bei. Weiterhin behält auch das Werkstück 2 seine Position in der c1-Achse 9 bei.When roughly centering by means of the proximity switch 12 have the measuring axis A and the direction of the b2-axis 47 defines a plane E, in which now the b2-axis 47 is positioned. This is done by a method of the milling tool 3 until the b2 axis 47 lies in the plane E. The b2 axis 47 is therefore in the z-direction centered to the height H of the workpiece 2 positioned. The milling tool 3 keeps its position in the a2-axis 40 and in the y2 axis as well as the b2 axis 47 at. Furthermore, the workpiece also retains 2 its position in the c1-axis 9 at.
Das Fräswerkzeug 3 wird nun in einer x2-Richtung 79 solange verfahren, bis eine gewünschte Überlappungstiefe T1 erreicht ist. Für die Überlappungstiefe T1 gilt bezogen auf eine Zahnflankentiefe T2 der Werkstück-Zahnflanken 74, 75: T1/T2 ≥ 0,25. Die Zahnflankentiefe T2 ist hierbei definiert als der radiale Abstand zwischen einem Werkstück-Zahnlückental 73 und einer Werkstück-Zahnspitze 76. Dadurch, dass die Werkzeug-Zahnflanken 64, 67 grob zu den Werkstück-Zahnflanken 74, 75 eingemittet wurden, berühren sich diese noch nicht.The milling tool 3 will now be in an x2 direction 79 until a desired overlap depth T 1 has been reached. For the overlapping depth T 1 applies to a tooth flank depth T 2 of the workpiece tooth flanks 74 . 75 : T 1 / T 2 ≥ 0.25. The tooth flank depth T 2 is defined here as the radial distance between a workpiece tooth gap valley 73 and a workpiece tooth tip 76 , Because of the tool tooth flanks 64 . 67 roughly to the workpiece tooth flanks 74 . 75 were not yet touched.
Das Fräswerkzeug 3 wird nun mittels des b2-Antriebsmotors 46 um die b2-Achse 47 mit einer Drehzahl NB2 drehangetrieben. Gleichzeitig wird das Werkstück 2 mittels des c1-Antriebsmotors 8 um die c1-Achse 9 mit der Drehzahl NC1 drehangetrieben. Die Drehzahlen NB2 und NC1 entsprechen den Betriebsdrehzahlen beim Verzahnen des Werkstücks 2 und sind derart miteinander synchronisiert, dass sich das Fräswerkzeug 3 und das Werkstück 2 zunächst nicht berühren. Der Anlaufvorgang ist zum Zeitpunkt t11 abgeschlossen. In 10 sind die Signalverläufe für die Drehzahlen NB2 und NC1 dargestellt. Zusätzlich ist als Motorgröße M die aufgenommene Motorwirkleistung PB2 des b2-Antriebsmotors 46 dargestellt. Die aufgenommene Motorwirkleistung PB2 wird mittels der Messsensoren 60, 61 gemessen und liegt als Signal in der Versorgungs- und Steuereinrichtung 59 vor. Während des Anlaufvorgangs ist die Motorwirkleistung PB2 hoch, da das Fräswerkzeug 3 auf die Drehzahl NB2 zu beschleunigen ist. Anschließend nimmt die Motorwirkleistung PB2 einen deutlich niedrigeren Wert an, da lediglich noch ein geringes Widerstandsmoment zur Aufrechterhaltung der konstanten Drehzahl NB2 zu überwinden ist.The milling tool 3 is now using the b2 drive motor 46 around the b2 axis 47 rotationally driven at a speed N B2 . At the same time, the workpiece becomes 2 by means of the c1 drive motor 8th around the c1 axis 9 rotated at the speed N C1 . The speeds N B2 and N C1 correspond to the operating speeds when cutting the workpiece 2 and are synchronized with each other so that the milling tool 3 and the workpiece 2 do not touch first. The startup process is completed at time t 11 . In 10 the waveforms for the speeds N B2 and N C1 are shown. In addition, the recorded engine effective power P B2 of the b2 drive motor as motor size M 46 shown. The recorded motor active power P B2 is measured by means of the measuring sensors 60 . 61 measured and is a signal in the supply and control device 59 in front. During the start-up process, the motor efficiency P B2 is high because the milling tool 3 to accelerate to the speed N B2 . Subsequently, the motor active power P B2 assumes a significantly lower value, since only a small moment of resistance for maintaining the constant speed N B2 has to be overcome.
Zum genauen Einmitten wird nun eine erste Relativbewegung zwischen dem Fräswerkzeug 3 und dem Werkstück 2 erzeugt, indem ausgehend von einer Null-Positionsverschiebung ΔpC1(t11) eine positive Positionsverschiebung ΔpC1 zwischen dem Fräswerkzeug 3 und dem Werkstück 2 überlagert wird. Die positive Positionsverschiebung ΔpC1 wird mittels des c1-Antriebsmotors 8 erzeugt, indem die Drehzahl ΔNC1 des Werkstücks 2 geringfügig um eine Drehzahl NC1 erhöht wird. Dies ist in 10 dargestellt. Durch die Positionsverschiebung ΔpC1 bewegt sich nun die erste Werkstück-Zahnflanke 74 in einer ersten Richtung 82 auf die erste Werkzeug-Zahnflanke 64 zu. Wenn sich die Zahnflanken 64, 74 infolge dieser Relativbewegung berühren, steigt das Widerstandsmoment für den b2-Antriebsmotor 46 deutlich an, da das Fräswerkzeug 3 in diesem Moment das Werkstück 2 anschneidet. Da der b2-Antriebsmotor 46 drehzahlgeregelt ist und infolge dessen die konstante Drehzahl NB2 aufrechterhält, wirkt sich dies in einem höheren Motordrehmoment, höheren Motorstrom und infolge dessen auch in einer höheren Motorwirkleistung PB2 aus. In der aufgenommenen Motorwirkleistung PB2 kann somit zum Zeitpunkt t12 eine erste Leistungsspitze 80 detektiert werden, die eine erste Berührung der ersten Zahnflanken 64, 74 charakterisiert. Die überlagerte Positionsverschiebung ΔpC1(t12) entspricht der Strecke, welche bei der ersten Relativbewegung bis zu der ersten Berührung zurückgelegt werden musste. Dies wird in der Versorgungs- und Steuereinrichtung 59 abgespeichert.For precise centering now a first relative movement between the milling tool 3 and the workpiece 2 generated by starting from a zero position shift Δp C1 (t 11 ) a positive positional shift Δp C1 between the milling tool 3 and the workpiece 2 is superimposed. The positive positional shift Δp C1 is made by means of the c1 drive motor 8th generated by the speed ΔN C1 of the workpiece 2 slightly increased by a speed N C1 . This is in 10 shown. The position shift Δp C1 now moves the first workpiece tooth flank 74 in a first direction 82 on the first tool tooth flank 64 to. When the tooth flanks 64 . 74 As a result of this relative movement, the moment of resistance for the b2 drive motor increases 46 clearly, because the milling tool 3 at this moment the workpiece 2 touches on. As the b2 drive motor 46 is speed controlled and as a result maintains the constant speed N B2 , this results in a higher motor torque, higher motor current and consequently in a higher motor active power P B2 . In the recorded motor active power P B2 can thus at time t 12 a first peak power 80 be detected, which is a first contact of the first tooth flanks 64 . 74 characterized. The superimposed position shift Δp C1 (t 12 ) corresponds to the distance which had to be covered during the first relative movement up to the first contact. This is in the supply and control device 59 stored.
Anschließend wird eine negative Positionsverschiebung ΔpC1 zwischen dem Fräswerkzeug 3 und dem Werkstück 2 überlagert, so dass eine zweite Relativbewegung zwischen dem Fräswerkzeug 3 und dem Werkstück 2 erzeugt wird und sich die zweiten Zahnflanken 67, 75 in einer zweiten Richtung 83 aufeinander zu bewegen. Die negative Positionsverschiebung ΔpC1 wird erzeugt, indem die Drehzahl NC1 des c1-Antriebsmotors 8 um eine negative Drehzahländerung –ΔNC1 verändert wird. Wenn sich die zweiten Zahnflanken 67, 75 berühren, wird das Werkstück 2 wiederum durch das Fräswerkzeug 3 angeschnitten, so dass sich die aufgenommene Motorwirkleistung PB2 deutlich erhöht und eine entsprechende zweite Leistungsspitze 81 zum Zeitpunkt t13 entsteht, die wiederum detektiert wird. Die zweite Leistungsspitze 81 entspricht der Berührung der zweiten Zahnflanken 67, 75. Die überlagerte Positionsverschiebung ΔpC1(t13) entspricht der Strecke, welche ausgehend von einer Null-Positionsverschiebung ΔpC1(t11) bei der zweiten Relativbewegung bis zur zweiten Berührung zurückgelegt werden musste. Dies wird wiederum in der Versorgungs- und Steuereinrichtung 59 abgespeichert.Subsequently, a negative position shift Δp C1 between the milling tool 3 and the workpiece 2 superimposed, allowing a second relative movement between the milling tool 3 and the workpiece 2 is generated and the second tooth flanks 67 . 75 in a second direction 83 to move towards each other. The negative position shift Δp C1 is generated by the speed N C1 of the c1 drive motor 8th is changed by a negative speed change -ΔN C1 . When the second tooth flanks 67 . 75 touch, the workpiece becomes 2 again through the milling tool 3 cut, so that the recorded motor active power P B2 increased significantly and a corresponding second peak power 81 arises at the time t 13 , which in turn is detected. The second peak of performance 81 corresponds to the contact of the second tooth flanks 67 . 75 , The superimposed position shift Δp C1 (t 13 ) corresponds to the distance which had to be traveled from a zero position shift Δp C1 (t 11 ) in the second relative movement to the second contact. This in turn is in the supply and control device 59 stored.
Anhand der zurückgelegten Strecken bei der ersten und zweiten Relativbewegung kann der c1-Antriebsmotor 8 nun derart angetrieben werden, dass die Werkstück-Zahnflanken 74, 75 relativ zu den Werkzeug-Zahnflanken 64, 67 eingemittet werden. Hierzu wird eine Positionsverschiebung ΔpC1 überlagert, welche betragsmäßig der halben Strecke bzw. dem halben Winkelbereich der Summe der positiven überlagerten Positionsverschiebung ΔpC1(t12) und der negativen überlagerten Positionsverschiebung ΔpC1(t13) entspricht. Das Fräswerkzeug 3 ist relativ zu dem Werkstück 2 ausgehend von der Null-Positionsverschiebung ΔpC1(t11) bei der Positionsverschiebung ΔpC1(t14) eingemittet. Nach dem Einmitten gilt für einen Abstand A1 zwischen den ersten Zahnflanken 64, 74 und einem Abstand A2 zwischen den zweiten Zahnflanken 67, 75: 0,45 ≤ Ai/(A1 + A2) ≤ 0,55, insbesondere 0,48 ≤ Ai/(A1 + A2) ≤ 0,52, und insbesondere 0,49 ≤ Ai/(A1 + A2) ≤ 0,51, wobei i = 1 und 2.Based on the distances covered in the first and second relative movement of the c1 drive motor 8th are now driven so that the workpiece tooth flanks 74 . 75 relative to the tool tooth flanks 64 . 67 be fed. For this purpose, a position shift Ap C1 is superimposed, which in terms of magnitude of half the distance or the half-angle range of the sum of the positive superimposed positional displacement Dp C1 (t 12) and the negative superimposed positional displacement Dp C1 (t 13). The milling tool 3 is relative to the workpiece 2 from the zero position shift Δp C1 (t 11 ) at the position shift Δp C1 (t 14 ). After centering applies for a distance A 1 between the first tooth flanks 64 . 74 and a distance A 2 between the second tooth flanks 67 . 75 0.45 ≦ A i / (A 1 + A 2 ) ≦ 0.55, in particular 0.48 ≦ A i / (A 1 + A 2 ) ≦ 0.52, and in particular 0.49 ≦ A i / ( A 1 + A 2 ) ≤ 0.51, where i = 1 and 2.
Um die Genauigkeit des Einmittens zu Erhöhen, wird das beschriebene genaue Einmitten nochmals bei einer größeren Überlappungstiefe T1 einmal oder mehrmals wiederholt. Beispielsweise kann das genaue Einmitten für T1/T2 ≥ 0,50, und insbesondere für T1/T2 ≥ 0,75 wiederholt werden. Nach dem Einmitten kann in üblicher Weise mit dem Verzahnen des Werkstücks 2 unmittelbar begonnen werden.In order to increase the accuracy of engagement, the described exact centering is once again repeated at a greater overlap depth T 1 once or more. For example, the exact center can be repeated for T 1 / T 2 ≥ 0.50, and especially for T 1 / T 2 ≥ 0.75. After centering can in the usual way with the teeth of the workpiece 2 be started immediately.
Zur Detektion der Berührungen der Zahnflanken 64, 67 bzw. 74, 75 kann prinzipiell eine beliebige Motorgröße M verwendet werden, in der die jeweilige Berührung erkennbar ist, wie beispielsweise der Motorstrom, die Motorspannung, das Motordrehmoment, die Motordrehzahl und/oder die Motorwirkleistung. Diese Motorgrößen müssen hierzu durch entsprechende Messsensoren gemessen werden bzw. können aus gemessenen Motorgrößen berechnet werden.For detecting the touch of the tooth flanks 64 . 67 respectively. 74 . 75 In principle, an arbitrary motor size M can be used, in which the respective contact is recognizable, such as the motor current, the motor voltage, the motor torque, the engine speed and / or the motor effective power. These motor sizes must be measured by appropriate measuring sensors or can be calculated from measured motor sizes.
Dadurch, dass die Drehzahl NB2 sowie die überlagerte Positionsverschiebung ΔpC1 beliebig mittels der Versorgungs- und Steuereinrichtung 59 aufeinander angepasst werden können, können auch beliebige Fräswerkzeuge 3 relativ zu beliebigen Werkstücken 2 eingemittet werden. Dies wird auch als elektronisches Getriebe bezeichnet.Characterized in that the rotational speed N B2 and the superimposed position shift Δp C1 arbitrarily by means of the supply and control device 59 can be adapted to each other, also any milling tools 3 relative to any workpieces 2 be fed. This is also known as electronic gear.
