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Die Erfindung betrifft eine Verzahnmaschine sowie ein Verfahren zur Herstellung oder Bearbeitung von Verzahnungen.
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Verzahnmachinen werden unter anderem bei der Fertigung von Zahnrädern aus metallischen Rohlingen eingesetzt und sind im Stand der Technik bekannt. In industriellen Anwendungen, wie beispielsweise dem Automobilbau, wo eine große Menge identischer Zahnräder in Serienfertigung hergestellt werden soll, steht dabei eine Verringerung der Gesamtprozessdauer bei der Verzahnung und der entsprechenden Nachbearbeitung immer mehr im Vordergrund.
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In der jüngeren Vergangenheit ist daher ein Trend zu beobachten, die Bearbeitungsprozesse immer mehr hinsichtlich kurzer Zykluszeit zu optimieren und immer mehr Prozesse in eine Maschine zu integrieren, um möglichst komplett bearbeitete Werkstücke von einer Maschine zu erhalten. Insbesondere wurde versucht, an einer Verzahnmaschine neben der Herstellung der Verzahnung noch weitere Vorbearbeitungs- und Nachbearbeitungsprozesse durchzuführen, ohne die Gesamtbearbeitungszeit für ein Werkstück wesentlich zu verlängern.
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Die
DE 10 2009 048 012 A1 schlägt eine gattungsgemäße Verzahnungsmaschine vor, welche zwei Schwenkeinheiten mit je einer Werkstückspindel aufweist. Die Schwenkeinheiten sind um zwei parallel zueinander stehende Achsen schwenkbar und zueinander derart angeordnet, dass sich die kreisförmigen Bahnkurven der Werkstückspindeln an zwei Stellen schneiden, wobei sich an einem Schnittpunkt der Hauptbearbeitungstisch und einem Schnittpunkt der Ladetisch befinden. Entlang der Bahnkurven beider Spindeln sind zwischen dem Hauptbearbeitungstisch und dem Ladetisch verschiedene Nebenbearbeitungsstellen vorhanden.
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Die
DE 10 2006 044 738 B3 offenbart eine gattungsgemäße Verzahnungsmaschine mit zwei an einer einzigen Schwenkeinbeit angeordneten Werkstückspindeln, wobei die Schwenkeinheit so um eine Achse rotiert werden kann, dass die Werkstückspindeln wechselweise zwischen einer Bearbeitungsposition und einer Transferposition hin- und hergeschwenkt werden können. An der Transferposition befinden sich ferner Anphaswerkzeuge und Schneidewerkzeuge zur Zwischenbehandlung der Werkstücke, für die jeweils eine zweimalige Bearbeitung an der Bearbeitungsposition vorgesehen ist.
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Die
EP 1 146 983 B1 beschreibt ebenfalls eine gattungsgemäße Verzahnmaschine mit zwei an einer einzigen, um eine Hauptachse schwenkbaren Schwenkeinheit angebrachten Werkstückspindeln. Durch Rotation der Schwenkeinheit sind die Werkstückspindeln zwischen einer Bearbeitungsposition und einer Transferposition schwenkbar.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verzahnmaschine und ein Verfahren zur Herstellung oder Bearbeitung von Verzahnungen bereitzustellen, wobei die Fertigungszeit der Werkstücke weiter verkürzt werden soll. Ferner ist es erstrebenswert, wenn die Maschine eine möglichst kompakte Bauweise hat, um die Aufstellfläche zu minimieren.
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Diese Aufgabe wird mit einer Verzahnmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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So ist erfindungsgemäß eine Verzahnmaschine mit wenigstens zwei und vorzugsweise genau zwei um eine gemeinsame Hauptachse schwenkbaren Werkstückspindeln vorgesehen. Die Werkstückspindeln dienen der Aufnahme der zu bearbeitenden Werkstücke. Es handelt sich dabei vorzugsweise um rotierbar gelagerte Motorspindeln, wobei die daran angebrachten Werkstücke um die Spindelachsen rotierbar sind. In einer Ausführungsform stehen die Spindelachsen parallel zur Hauptachse. Gegebenenfalls können die Hauptachse und/oder die Spindelachsen vertikal verlaufen. Die Werkstückspindeln können hängend oder stehend ausgeführt sein.
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Die Maschine weist wenigstens eine und vorzugsweise genau eine Hauptbearbeitungsstation auf, und weist wenigstens eine Nebenbearbeitungsstation auf.
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An der Hauptbearbeitungsstation (dem Hauptbearbeitungstisch) ist die Einarbeitung der Verzahnung oder des Profils in das Werkstück (Hauptbearbeitung) vorgesehen. An der Hauptbearbeitungsstation weist die Maschine daher eine oder mehrere Vorrichtungen beziehungsweise Werkzeuge zur Einarbeitung der Verzahnung oder des Profils in das Werkstück auf. Derartige Vorrichtungen umfassen beispielsweise Fräs- und Schleifwerkzeuge.
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An den Nebenbearbeitungsstationen (den Nebenbearbeitungstischen) ist eine Vorbearbeitung und/oder Zwischenbearbeitung und/oder Nachbearbeitung (zusammengefasst als Nebenbearbeitungsschritte) der Werkstücke vorgesehen. Ferner können an den Nebenbearbeitungsstationen der Hauptbearbeitung zwischengelagerte oder nachgelagerte Messungen an den Werkstücken beziehungsweise eine Qualitätsüberprüfung der bearbeiteten Werkstücke (Prüfungsschritte) vorgesehen sein. Auch die Beladung und/oder Entladung der Werkstückspindeln mit den Werkstücken (Ladezyklen) können an den Nebenbearbeitungsstationen erfolgen. An den Nebenbearbeitungsstation werden die Nebenbearbeitungsschritte durchgeführt, sobald sich eine Werkstückspindel mit einem daran aufgenommenen beziehungsweise eingespannten Werkstück an dieser Position befindet. Zu diesem Zweck kann die Maschine an dieser Position eine oder mehrere im weiteren Verlauf näher beschriebene, für diese Prozesse notwendige Vorrichtungen beziehungsweise Werkzeuge aufweisen. In einer Ausführungsform sind an jeder der Nebenbearbeitungsstationen Nebenbearbeitungsschritte und Prüfungsschritte und Ladezyklen, oder wenigstens Nebenbearbeitungsschritte und Ladezyklen durchführbar.
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Die Werkstückspindeln sind an einer um eine Hauptachse schwenkbaren Schwenkeinheit angeordnet.
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Erfindungsgemäß ist die Maschine dadurch gekennzeichnet, dass der von den zu den Werkstückspindeln gehörigen Spindelachsen und der Hauptachse eingeschlossene Winkel weniger als 180° beträgt (entspricht dem von der Hauptbearbeitungsposition, einer Nebenbearbeitungsposition und der Hauptachse eingeschlossenen Winkel). Dadurch werden innerhalb der Maschine kurze Wege für die Werkstücke bedingt und die notwendige Schwenkzeit zwischen den Bearbeitungsschritten reduziert. Zudem kann erreicht werden, dass die Maschine eine geringere Aufstellfläche benötigt und hinsichtlich ihrer Beladezeit optimiert werden kann.
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In einer Ausführungsform beträgt der von den Spindelachsen und der Hauptachse eingeschlossene Winkel zwischen etwa 20° und etwa 150°, vorzugsweise kann der Winkel zwischen etwa 30° und etwa 120° betragen. Innerhalb dieser Grenzen hängt die genaue Wahl des Winkels von den individuellen Anforderungen an die Maschine ab. Ein kleinerer Winkel kann die benötigte Zeit für das Verschwenken verkürzen und eine kompaktere Bauform der Maschine (Aufstellfläche) ermöglichen. Ein größerer Winkel erlaubt mehr Platz für die Bearbeitungsvorrichtungen und kann eine Stellung der Nebenbearbeitungspositionen erlauben, die in einer Fertigungshalle für die Durchführung der Ladezyklen von Vorteil sein.
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In einer Ausführungsform haben die Spindelachsen aller Werkstückspindeln einen identischen Abstand zur Hauptachse. Das Verschwenken der an den Werkstückspindeln aufgenommenen Werkstücke erfolgt so entlang einer kreisförmigen Bahnkurve, deren Radius dem Abstand der Spindelachsen von der Hauptachse entspricht. Entsprechend sind dabei auch alle Bearbeitungsstationen (also Haupt- und Nebenbearbeitungsstationen) entlang einer kreisförmigen Bahnkurve mit dem selben Radius angeordnet, und der Abstand der Spindelachsen von der Hauptachse entspricht dem Abstand sowohl der Hauptbearbeitungsstation als auch der Nebenbearbeitungsstationen von der Hauptachse.
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In einer Ausführungsform sind alle Werkstückspindeln ortsfest an der Schwenkeinheit angeordnet, die um die Hauptachse schwenkbar gelagert ist. Dabei sind die Werkstückspindeln so mit der Schwenkeinheit verbunden, dass die Positionen (im Sinne von wenigstens einer der Eigenschaften Winkel und/oder Abstand) der Hauptachse und der Spindelachsen zueinander nicht veränderbar sind. Die Möglichkeit eines Absenkens und Anhebens der Werkstückspindeln entlang der Spindelachse ist davon nicht berührt. So erfolgt das Verschwenken der Werkstückspindeln stets simultan durch ein Verschwenken der gemeinsamen Schwenkeinheit.
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In einer Ausführungsform weist die Maschine wenigstens zwei und vorzugsweise genau zwei Nebenbearbeitungsstationen auf.
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Durch die Verwendung zweier Nebenbearbeitungsstationen, an denen alle gewünschten Nebenbearbeitungsschritte und/oder Prüfungsschritte und/oder Ladezyklen durchgeführt werden können, kann eine verkürzte Gesamtprozessdauer erreicht werden. Denn anteilsmäßig steht bei der Gesamtprozessdauer die Hauptbearbeitung dermaßen im Vordergrund, dass es Sinn macht, möglichst alle Nebenbearbeitungsschritte und/oder Prüfungsschritte an einem zweiten Werkstück durchzuführen und alle Ladezyklen durchzuführen, während ein erstes Werkstück(haupt-)bearbeitet wird. Die Anzahl der Vorrichtungen zur Nebenbearbeitung hängt von deren Montageposition ab. Jede Nebenbearbeitungsstation kann eine, zwei oder mehrere Nebenbearbeitungsvorrichtungen aufweisen, je nach den vorhandenen Einbauverhältnissen und nach den Anforderungen an den Nebenbearbeitungsprozess. Auch eine Anordnung von einer, zwei oder mehreren Nebenbearbeitungsvorrichtungen abseits der Nebenbearbeitungsstation kann vorgesehen sein.
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In einer Ausführungsform weist die Maschine ein Ladesystem auf, welches geeignet und bestimmt ist, die Werkstückspindeln der Maschine mit den zu bearbeitenden Werkstücken zu beladen und die fertig bearbeiteten Werkstücke von den Werkstückspindeln abzunehmen. Vorzugsweise ist das Ladesystem so ausgebildet, dass an allen Nebenbearbeitungsstationen der Maschine sowohl eine Beladung als auch eine Entladung erfolgen kann.
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In einer Ausführungsform umfassen geeignete Vorrichtungen zur Nebenbearbeitung der Werkstücke solche zum Entgraten und/oder Anfasen der bei der Herstellung der Verzahnung entstehenden Kanten, wie beispielsweise Druck- oder Wälzentgratwerkzeuge, Fingerfräsen und Spezialentgratfräsen (ChamferCut Fräsen).
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In einer Ausführungsform umfassen geeignete Vorrichtungen zur Nebenbearbeitung der Werkstücke Positioniereinrichtungen und/oder Einfädeleinrichtungen. Diese können so ausgebildet sein, dass das Positionieren der Werkstücke an den Werkstückspindeln (bezüglich der Rotation um die Spindelachse) passend zur einer Indexierung oder einer bereits eingearbeiteten Verzahnung erfolgt.
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In einer Ausführungsform umfassen geeignete Vorrichtungen zur Nebenbearbeitung solche zum Bürsten der Werkstücke bzw. deren Verzahnungen, solche zum Teilreinigen der Werkstücke (z. B. durch einen Schleuderprozess), solche zur Dreh- und/oder Bohrbearbeitung der Werkstücke, solche zum Honen oder Finishen der Werkstücke bzw. deren Verzahnungen, und solche zum Hartdrehen der Werkstücke.
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In einer Ausführungsform umfassen geeignete Vorrichtungen zum Prüfen der Werkstücke bzw. deren Verzahnungen Messgeräte zum Messen verschiedener Parameter der teilbearbeiteten oder fertig bearbeiteten Werkstücke auf, z. B. zum Profilmessen der Verzahnungen oder zum Messen der Flankenlinie. Beispiele umfassen eine Kugelmesseinrichtung.
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In einer Ausführungsform sind alle Nebenbearbeitungsstationen gleichwertig. Dies soll bedeuten, dass alle Nebenbearbeitungsstationen dieselben Vorrichtungen zur Durchführung derselben Nebenbearbeitungsschritte und Prüfungsschritte und Ladezyklen aufweisen, sodass entsprechend an allen Nebenbearbeitungsstationen dieselben Prozesse stattfinden können. Dies hat den Vorteil, dass an jeder Nebenbearbeitungsstationen der für das jeweilige sich dort befindliche Werkstück benötigte Prozess stattfinden kann, was sich positiv auf die Gesamtbearbeitungszeit auswirkt.
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In einer Ausführungsform sind die Hauptbearbeitungsstationen und Nebenbearbeitungsstationen entlang einer um die Hauptachse (als Mittelpunkt) verlaufenden Kreisbahnen angeordnet.
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In einer Ausführungsform ist jede einzelne der Werkstückspindeln zwischen einer Hauptbearbeitungsposition und einer Nebenbearbeitungsposition verschwenkbar. Das Wort „Hauptbearbeitungsposition” bezeichnet die Position der Werkstückspindel, in der sich das daran aufgenommene Werkstück an der Hauptbearbeitungsstation befindet. Das Wort „Nebenbearbeitungsposition” bezeichnet eine Position der Werkstückspindel, in der sich das daran aufgenommene Werkstück an einer Nebenbearbeitungsstation befindet. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass jede einzelne der Werkstückspindeln zwischen der Hauptbearbeitungsposition und genau einer (jeweils unterschiedlichen) Nebenbearbeitungsposition verschwenkbar ist, wobei jede Nebenbearbeitungsposition nur von einer der Werkstückspindeln eingenommen werden kann.
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In einer Ausführungsform können für die Werkstückspindeln und/oder die Schwenkeinheit zwei Verschwenkpositionen definiert werden. Eine erste Verschwenkposition entspricht der Stellung einer ersten Werkstückspindel an der Hauptbearbeitungsstation und der Stellung einer zweiten Werkstückspindel an einer zweiten Nebenbearbeitungspositon. Eine zweite Verschwenkposition entspricht der Stellung der ersten Werkstückspindel an einer ersten Nebenbearbeitungsposition und der Stellung der zweiten Werkstückspindel an der Hauptbearbeitungsposition. Es kann vorgesehen sein, dass diese beiden Verschwenkpositionen die einzigen Positionen darstellen, für die beim Betrieb der Maschine ein bewegungsloses Verweilen der Werkstückspindeln bzw. der Schwenkeinheit vorgesehen ist. Für die Einstellung dieser Verschwenkpositionen kann in der Maschine ein mechanischer Anschlag, eine Einrastvorrichtung oder dergleichen vorgesehen sein.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung oder Bearbeitung einer Verzahnung an Werkstücken an einer erfindungsgemäßen Maschine. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
In einem ersten Schritt (i) wird an einer Hauptbearbeitungsstation ein erstes Werkstück verzahnt (Hauptbearbeitung), Das erste Werkstück ist dabei an einer ersten Werkstückspindel der Maschine aufgenommen beziehungsweise verspannt. Gleichzeitig zu dieser Hauptbearbeitung des ersten Werkstücks wird eine zweite Werkstückspindel an einer zweiten Nebenbearbeitungsstation mit einem zweiten Werkstück beladen. Das zweite Werkstück wird gegebenenfalls auch gleichzeitig zur Hauptbearbeitung des ersten Werkstücks an der zweiten Nebenbearbeitungsstation vorbearbeitet.
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In einem zweiten Schritt (ii) werden die Positionen der ersten und zweiten Werkstückspindel so verändert, dass das (eben hauptbearbeitete) erste Werkstück an eine erste Nebenbearbeitungsstation geführt wird und das (eben aufgeladene und gegebenenfalls vorbearbeitete) zweite Werkstück an die Hauptbearbeitungsstation geführt wird.
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In einem dritten Schritt (iii) wird das – an der zweiten Werkstückspindel und nach dem Verschwenken an der Hauptbearbeitungsstation befindliche – zweite Werkstück hauptbearbeitet. Gleichzeitig zu dieser Hauptbearbeitung des zweiten Werkstücks wird das – an der ersten Werkstückspindel und nach dem Verschwenken an der ersten Nebenbearbeitungsstation befindliche – erste Werkstück nachbearbeitet oder zwischenbearbeitet und/oder geprüft. Gegebenenfalls wird dieses nach erfolgter Nachbearbeitung und erfolgreicher Prüfung auch gleichzeitig zur Hauptbearbeitung des zweiten Werkstücks von der ersten Werkstückspindel abgenommen.
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Die Durchführung des ersten, zweiten und dritten Schritts erfolgt in der genannten Reihenfolge.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil einer hohen Effizienz und geringen Gesamtprozessdauer, denn alle Nebenbearbeitungsschritte, Prüfungsschritte und Ladezyklen an einem Werkstück werden erledigt, während die zeitaufwändige Hauptbearbeitung eines anderen Werkstücks erfolgt.
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In einer Ausführungsform kann im dritten Schritt (iii) eine Abnahme des zweiten Werkstücks von der ersten Werkstückspindel entfallen und es können dem dritten Schritt (iii) mehrere Zwischenschritte nachgelagert werden.
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In einem ersten derartigen Zwischenschritt (iii-a) werden die Positionen der ersten und zweiten Werkstückspindel so verändert, dass das erste Werkstück zurück an die Hauptbearbeitungsstation geführt wird und das zweite Werkstück zurück an die zweite Nebenbearbeitungsstation geführt wird.
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In einem zweiten derartigen Zwischenschritt (iii-b) wird die Hauptbearbeitung des ersten Werkstücks fortgesetzt (bzw. die Verzahnung im ersten Werkstück überarbeitet). Gleichzeitig kann gegebenenfalls das zweite Werkstück an der zweiten Nebenbearbeitungsstation nachbearbeitet oder zwischenbearbeitet und/oder geprüft werden.
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In einem dritten derartigen Zwischenschritt (iii-c) erfolgt eine erneute Veränderung der Position der ersten und zweiten Werkstückspindel identisch der Veränderung im zweiten Schritt (ii).
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In einem dritten derartigen Zwischenschritt (iii-d) wird, simultan zu Schritt (iii), die Hauptbearbeitung des zweiten Werkstücks fortgesetzt, und gleichzeitig das erste Werkstück wiederum an der ersten Nebenbearbeitungsstation nachbearbeitet oder zwischenbearbeitet und/oder geprüft, und gegebenenfalls abgenommen.
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Diese Zwischenschritte können periodisch wiederholt werden. Deren Durchführung erfolgt in der genannten Reihenfolge.
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In einer Ausführungsform kann eine Verfahrensführung unter Integration dieser Zwischenschritte einer on-line Qualitätskontrolle und Fehlerkorrektur dienen. Bei der Prüfung in Schritt (iii) bzw. Zwischenschritt (iii-d) kommte es zu einer Qualitätskontrolle. Sollte dabei ein Fehler in den bearbeiteten Werkstücken erkannt werden, kann das jeweilige Werkstück direkt an die Hauptbearbeitungsposition geführt werden und der Fehler mit wenig Zeitaufwand sogleich korrigiert werden. In dieser Ausführungsform hängt die Integration der Zwischenschritte also vom Ergebnis einer Prüfung des ersten Werkstücks in Schritt (iii) ab.
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In einer Ausführungsform kann eine Verfahrensführung unter Integration dieser Zwischenschritte unabhängig vom Ergebnis einer etwaigen Prüfung des ersten Werkstücks in Schritt (iii) vorgesehen sein, wenn zwei Hauptbearbeitungszyklen – Schritt (i) und Zwischenschritt (iii-b) – an einem Werkstück erwünscht sind.
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In einer Ausführungsform weist das Verfahren einen vierten Schritt (iv) auf, in dem gleichzeitig zur fortwährenden Hauptbearbeitung des an der zweiten Werkstückspindel befindlichen zweiten Werkstücks eine Hauptbearbeitungsstation die durch eine Entnahme des ersten Werkstücks freigewordene erste Werkstückspindel an der ersten Nebenbearbeitungsposition mit einem dritten Werkstück beladen wird. Gegebenenfalls kann das dritte Werkstück in diesem Zeitraum auch gleich an der ersten Nebenbearbeitungsstation vorbearbeitet werden. Der vierte Schritt (iv) ist dem dritten Schritt (iii) bzw. den Zwischenschritten nachgelagert.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner einen fünften Schritt (v), wobei die Position der ersten und zweiten Werkstückspindeln identisch der Veränderung in Zwischenschritt (iii-a) verändert wird.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schrittsequenz (iii) bis (v), einschließlich gegebenenfalls der Zwischenschritte, periodisch – unter Verwendung jeweils neuer Werkstücke – wiederholt wird, was einer kontinuierlichen Prozessführung entspricht.
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In einer Ausführungsform erfolgt jede Positionsveränderung der ersten und zweiten Werkstückspindelndurch simultane Bewegung der ersten und zweiten Werkstückspindeln entlang einer gemeinsamen kreisförmigen Bahnkurve, wobei ein Winkel von weniger als 180° überstrichen wird. Vorzugsweise wird ein Winkel von zwischen 20° und 150°, und weiter vorzugsweise von zwischen 30° und 120° überstrichen.
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In einer Ausführungsform ist für die Herstellung oder Bearbeitung der Verzahnung im Rahmen der Hauptbearbeitung ein Fräsen und/oder Schleifen vorgesehen.
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In einer Ausführungsform ist im Rahmen der Nebenbearbeitung ein Entgraten und/oder Anfasen der bei der Hauptbearbeitung entstehenden Kanten vorgesehen, insbesondere im Rahmen der Nachbearbeitung. Alternativ oder zusätzlich kann ein Einfädeln der Werkstücke an den Werkstückspindeln und/oder ein Positionieren der Werkstücke durch verdrehen um die Spindelachse passend zur einer Indexierung oder einer bereits eingearbeiteten Verzahnung erfolgen, insbesondere im Rahmen der Vorbearbeitung und/oder Zwischenbearbeitung. Alternativ oder zusätzlich kann ein Bürsten der Werkstücke bzw. deren Verzahnungen, ein (Teil-)reinigen der Werkstücke (z. B. durch einen Schleuderprozess), eine Dreh- und/oder Bohrbearbeitung der Werkstücke, ein Honen oder Finishen der Werkstücke bzw. deren Verzahnungen, und ein Hartdrehen der Werkstücke erfolgen, insbesondere im Rahmen der Nachbearbeitung.
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In einer Ausführungsform ist im Rahmen der Prüfung ein Messen verschiedener Parameter der teilbearbeiteten oder fertig bearbeiteten Werkstücke, z. B. ein Profilmessen der Verzahnungen oder Messen der Flankenlinie vorgesehen.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
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1: eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Maschine in Draufsicht;
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2: die in 1 gezeigte Maschine in perspektivischer Ansicht;
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3: eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Maschine in perspektivischer Ansicht, wobei sich die Schwenkeinheit in einer ersten Position befindet;
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4: die in 3 gezeigte Maschine, wobei sich die Schwenkeinheit in einer zweiten Position befindet;
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5: Prinzipskizzen einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Maschine in Draufsicht und Seitenansicht; und
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6: Prinzipskizzen einer wiederum weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Maschine.
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In den 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Verzahnungsmaschine 10 dargestellt.
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Diese weist eine Schwenkeinheit 60 auf, die um eine vertikale Hauptachse HA drehbar gelagert ist. Die Schwenkeinheit 60 weist zwei Fortsätze 90, 91 mit an deren Unterseite befindlichen Werkstückspindeln (in den Figuren nicht sichtbar, in weiterer Folge entsprechend den Fortsätzen mit Bezugszeichen 90, 91 gekennzeichnet) auf, die hinsichtlich einer horizontalen Bewegung ortsfest und vertikal anhebbar und absenkbar an der Schwenkeinheit 60 angeordnet sind. Jeder Werkstückspindel ist eine vertikale Spindelachse C1 bzw. C2 zugeordnet. An den Werkstückspindeln aufgenommene Werkstücke sind um diese Achsen drehbar und positionierbar gelagert. Bei den Werkstückspindeln handelt es sich um Motorspindeln. Der von den Werkstückspindeln 90, 91 und der Hauptachse HA eingeschlossene Winkel α beträgt 120°.
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Die Maschine weist eine Hauptbearbeitungsstation HBS und zwei Nebenbearbeitungsstationen NBS1 und NBS2 auf. An der Hauptbearbeitungsstation befindet sich eine Fräs- bzw. Schleifvorrichtung 50 zur Herstellung einer Verzahnung bzw. zur Bearbeitung einer Verzahnung. Diese Vorrichtung 50 ist in alten Richtungen verstellbar gelagert und deren Bewegung kann mit einer Bewegung des an einer Werkstückspindel aufgenommenen Werkstücks während der Bearbeitung koordiniert werden.
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Die Nebenbearbeitungsstationen NBS1 und NBS2 sind gleichwertig, d. h. sie weisen dieselben Vorrichtungen zur Durchführung diverser Nebenbearbeitungsprozesse auf. In der gezeigten Ausführungsform umfassen die Nebenbearbeitungsstationen NBS1 und NBS2 Drückentgrateinrichtungen 70, 71 und Druckwerkzeuge 80, 81.
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Unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Maschine kann ein Verfahren zur Verzahnung oder Profilierung wie folgt durchgeführt werden:
In den 1 und 2 ist die Schwenkeinheit 60 in einer ersten Schwenkposition dargestellt. Ein unter dieser Voraussetzung an der Hauptbearbeitungsstation HBS befindliches erstes Werkstück, welches an der Werkstückspindel 90 aufgenommen ist, wird mit Hilfe der Fräs- bzw. Schleifvorrichtung 50 bearbeitet, sodass eine Verzahnung hergestellt bzw. bearbeitet wird. Währenddessen kann an der zweiten Nebenbearbeitungsstation NBS1 mit Hilfe einer (in den 1 und 2 nicht dargestellten) Ladevorrichtung ein zweites Werkstück an der Spindel 91 aufgenommen, und gegebenenfalls positioniert und vorbearbeitet werden.
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Nach erfolgter Verzahnung bzw. Bearbeitung des ersten Werkstücks erfolgt eine Drehung der Schwenkeinheit 60 um die Hauptachse HA um 120° gegen den Uhrzeigersinn, sodass die Schwenkeinheit 60 in eine zweite Schwenkposition (in den 1 und 2 nicht dargestellt) übergeführt wird. In dieser zweiten Schwenkposition befindet sich die Werkstückspindel 90 an der ersten Nebenbearbeitungsposition und die Spindel 91 in der Hauptbearbeitungsposition, was einer Stellung des an der Spindel 91 angebrachten zweiten Werkstücks an der Hauptbearbeitungsstation HBS und des an der Spindel 90 angebrachten ersten Werkstücks an der Nebenbearbeitungsstation NBS1 entspricht. In dieser Position erfolgt nun eine Herstellung oder Bearbeitung der Verzahnung an dem an der Spindel 91 aufgenommenen zweiten Werkstück an der Hauptbearbeitungsstation HBS mit Hilfe der Fräs- bzw. Schleifvorrichtung 50. An der Nebenbearbeitungsposition NBS1 erfolgt eine Nachbearbeitung des an der Spindel 90 befindlichen ersten Werkstücks, wobei diese Nachbearbeitung insbesondere ein Entgraten und ein Anfasen mit Hilfe der Drückentgrateinrichtung 70 und des Drückwerkzeugs 80 umfasst. Auch eine Prüfung des ersten Werkstücks mit Hilfe einer (nicht dargestellten) Messeinrichtung kann an dieser Position erfolgen.
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Anschließend erfolgt mit Hilfe der in den 1 und 2 nicht dargestellten Ladevorrichtung eine Entnahme des fertig bearbeiteten Werkstücks von der Spindel 90 sowie eine Aufgabe eines neuen, zu bearbeitenden dritten Werkstücks an die Spindel 90 und gegebenenfalls eine Vorbearbeitung des dritten Werkstücks, noch während das an der Spindel 91 befindliche zweite Werkstück in der Hauptbearbeitungsstation HBS bearbeitet wird.
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Anschließend findet ein Verschwenken der Schwenkvorrichtung 60 um 120° im Uhrzeigersinn statt, und das dritte Werkstück wird wie zuvor das erste und zweite Werkstück in der Hauptbearbeitungsstation HBS bearbeitet, und das zweite Werkstück wird, wie zuvor das erste Werkstück in der ersten Nebenbearbeitungsstation NBS1, in der zweiten Nebenbearbeitungsstation NBS2 geprüft und/oder nachbearbeitet und/oder abgenommen.
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Den vorangehenden Schritten entsprechende Schritte werden anschließend zur Bearbeitung jeweils neuer Werkstücke periodisch wiederholt.
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Gegebenenfalls kann die Entnahme des ersten Werkstücks von der Werkstückspindel 90 nach dessen Nachbearbeitung an der Nebenbearbeitungsstation NBS1 zunächst entfallen, und es kann stattdessen eine Rotation der Schwenkvorrichtung 60 um 120° im Uhrzeigersinn stattfinden. Im Zuge dessen wird die Herstellung der Verzahnung an dem an der Werkstückspindel 91 befindlichen zweiten Werkstück unterbrochen und das zweite Werkstück an die erste Nebenbearbeitungsstation NBS1 überführt, während das an der Werkstückspindel 90 befindliche erste Werkstück zur weiteren Bearbeitung in die Hauptbearbeitungsstation HBS zurückgeschwenkt wird. Ein solcher Vorgang kann entweder dann erfolgen, wenn eine wiederholte Profilierung bzw. Verzahnung eines Werkstücks an der Hauptbearbeitungsstation HBS prozessual vorgesehen ist, oder wenn ein Fehler oder eine unvollständige Bearbeitung an einem (in diesem Fall an dem an der Spindel 90 angebrachten ersten) Werkstück festgestellt wird. Ein solches Zurückschwenken vor der Entnahme kann sowohl für beide Werkstückspindeln 90, 91 durchgeführt und beliebig oft wiederholt werden. So kann eine online Fehlerkorrektur und eine ausgesprochen flexible Verfahrensführung realisiert werden.
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Die 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform sehr ähnlich ist.
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In dieser Ausführungsform ist zwischen den Werkstückspindeln 90, 91 und der Hauptachse HA (und damit auch zwischen der Hauptbearbeitungsstation HBS und den Nebenbearbeitungsstationen NBS1 und NBS2) ein Winkel α von 90° realisiert. 3 zeigt die entsprechende Maschine mit der Schwenkvorrichtung 60 in einer ersten Schwenkposition und 4 mit der Schwenkvorrichtung 60 in einer zweiten Schwenkposition.
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Die 5a und 5b zeigen eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform sehr ähnlich ist. Der wesentliche Unterschied ist im Winkel zwischen der Hauptbearbeitungsstation HBS und der Nebenbearbeitungsstation NBS1 und NBS2 zu sehen, der 30° beträgt. Ferner kann in dieser Vorrichtung mit einer Nebenbearbeitungsvorrichtung 80 an beiden Nebenbearbeitungsstationen gearbeitet werden. Die Werkstückspindeln 90 und 91 sind stehend ausgeführt.
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Ferner ist hier zusätzlich ein Laufband mit zu bearbeitenden Werkstücken 170 und 171 dargestellt. Die Vorrichtung kann ferner ein separates Ladesystem aufweisen, das sich beispielsweise zur Beladung und Entladung beider Motorspindeln an beiden Nebenbearbeitungsstationen NBS1 und NBS2 eignet. Die Ladevorrichtung kann eine Steuereinheit aufweisen, und der Be-/Entladevorgang und eine externe Automation, beispielsweise das dargestellte Laufband, können aufeinander abgestimmt werden, um die Maschine in einen mehrstufigen Prozess einzubinden.
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6a zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Maschine. Enstprechende Bauteile sind mit identischen Bezugszeichen zu 1 und 2 gekennzeichnet.
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An der Schwenkvorrichtung 60 sind zwei Werkstückspindeln 90 und 91 in einem Winkel α von 60° zueinander angebracht. Diese können durch Rotation um 60° um die Hauptachse HA jeweils zwischen der Hauptbearbeitungsposition und je einer Nebenbearbeitungsposition hin- und hergeschwenkt werden. In der Nebenbearbeitungsposition befindet sich ein daran angebrachtes Werkstück in einer Nebenbearbeitungsstation NBS1 oder NBS2, welche die jeweils schematisch mit Nummern 70, 71; 80, 81 dargestellten Werkzeuge zum Entgraten und Anfasen umfassen. In der Hauptbearbeitungsposition befindet sich ein daran angebrachtes Werkstück in einer Hauptbearbeitungsstation HBS, welche einen Fräskopf 55 zur Herstellung der Verzahnung aufweist. Sowohl die Vorrichtungen der Nebenbearbeitungsstationen als auch der Hauptbearbeitungsstation sind in mehrere Richtungen verschwenkbar, wie in der Figur anhand der Pfeile angedeutet ist.
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Die 6b und 6c zeigen alternative Ausführungen von Werkzeugen der Hauptbearbeitungsstation HBS, 6b einen Wälzstoßkopf mit Schneidwerk 56 und 6c eine Schleifschnecke 57 mit Profilschleifscheibe 58.
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Zusammenfassend ergibt sich, dass durch eine erfindungsgemäße Maschine und ein erfindungsgemäßes Verfahren eine Zeitersparnis bei der seriellen Fertigung von Zahnrädern und anderen profilierten Bauteilen, sowie eine kompaktere und individuell anpassbare Bauform der Verzahnungs- oder Profilschleifmaschinen erreicht werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009048012 A1 [0004]
- DE 102006044738 B3 [0005]
- EP 1146983 B1 [0006]
