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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung der Bewegung eines Abrichtwerkzeugs beim Abrichten von Verzahnungsschleifwerkzeugen einer Verzahnungsschleifmaschine, eine Verzahnungsschleifmaschine und ein Steuerungs- und/oder Regelungsmittel hierzu.
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Heutzutage werden Verzahnmaschinen, vor allem Verzahnungsschleifmaschinen häufig mit zwei Maschinentischen ausgerüstet, um die unproduktiven Nebenzeiten für Nebenprozesse zu minimieren, wie z. B. für Prozesse wie Werkstücke be-/entladen, Werkstücke zu spannen und auch Werkstücke lageorientiert zu positionieren. So können diese Nebenprozesse während der Verzahnungsbearbeitung an einem zweiten Maschinentisch durchgeführt werden und das Werkstück ist sofort bereit zur Bearbeitung, nachdem die beiden Maschinentische getauscht wurden.
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Die Maschinentische werden hierzu häufig über eine horizontale oder vertikale Schwenkachse von ihrer Be-/Entladeposition in die Bearbeitungsposition geschwenkt. An dieser Schwenkachse wird vorzugsweise an der 90° Position zwischen den beiden Maschinentischen eine Abrichteinheit montiert, um das Schleifwerkzeug nach einer bestimmten Anzahl bearbeiteter Werkstücke wieder abzurichten, d. h. für den Schleifprozess wieder aufzubereiten. Dazu wird für den Abrichtprozess der Schwenktisch nur um 90° statt 180° wie bei Wechsel zwischen Be-/Entladeposition und Bearbeitungsposition geschwenkt.
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Bekannte Verzahnungsschleifmaschinen weisen für das Abrichtwerkzeug beispielsweise noch eine eigene vertikale Achse auf, die C4-Achse genannt wird. Mittels einer Verschwenkung um diese sogenannte C4-Achse erfolgt sodann eine Feinjustierung und Feinpositionierung des Abrichtwerkzeuges für den Abrichtvorgang.
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Aus der
EP 1 146 983 B3 ist bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung von vorbearbeiteten, verzahnten Werkstücken wie Zahnrädern bekannt, wobei eine Einzentriersonde vorgesehen ist und wobei die zum kollisionsfreien Eintauchen des Werkzeuges in die Zahnlücken des Werkstückes notwendige Einzentrieroperation an einem auf der einen Werkstückspindel neu aufgesetzten Rohling erfolgt, bevor der Träger in eine Stellung gelangt, in welcher dieser Rohling in Eingriff mit dem Werkzeug gebracht ist.
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Aus der
DE 10 2008 010 301 A1 ist werter ein Verfahren zum Betrieb einer Verzahnungsschleifmaschine mit den Betriebsphasen Bearbeiten eines Werkstückes auf der Verzahnungsschleifmaschine mittels einer Schleifscheibe und Abrichten eines Profilierwerkzeuges zum Profilieren einer Schleifscheibe und/oder Schleifschnecke auf der Verzahnungsschleifmaschine bekannt.
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Die
DE 10 2008 010 302 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Prototypen- und Kleinserienfertigung von Zahnrädern mit einer Abrichtscheibe, wobei die Abrichtscheibe eine vorbestimmte Flankenform sowie einen definierten Kopfradius aufweist.
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Aus der
DE 37 04 607 A1 ist ferner ein Verfahren zur Bearbeitung von Zahnrädern zur Eingriffswinkelkorrektur von Verzahnungen mittels Diagonalschleifen und korrigierten Schleifschnecken bekannt, wobei der Eingriffswinkel der Rechts- bzw.
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Linksflanken von einem Maximalwert an einem Ende der Schnecke ausgehend zum anderen Ende hin kontinuierlich abnimmt, wobei der maximale Eingriffswinkel der Rechtsflanken an einem Ende der Schnecke mit dem minimalen Eingriffswinkel der Linksflanken zusammenfällt und umgekehrt.
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Die
DE 197 06 867 B4 offenbart eine Profiliermethode zur Erzeugung modifizierter Schleifschnecken mit einer Eingriffswinkelkorrektur von Schleifschnecken mit verschiedenen Abrichtwerkzeugen z. B. zum Flankenabrichten und Zeilenabrichten.
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Die vorstehend dargestellten bisherigen technischen Möglichkeiten zur Durchführung eines Abrichtvorganges werden jedoch insofern als nachteilig empfunden, da sie technisch vergleichsweise aufwändiger zu realisieren und teilweise auch zeitintensiver sind.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Ansteuerung der Bewegung eines Abrichtwerkzeugs beim Abrichten von Verzahnungsschleifwerkzeugen einer Verzahnungsschleifmaschine, eine Verzahnungsschleifmaschine und Steuerungs- und/oder Regelungsmittel der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass der Abrichtvorgang eines Schleifwerkzeuges einer Verzahnungsmaschine vereinfacht und schneller durchgeführt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass bei einem Verfahren zur Ansteuerung der Bewegung eines Abrichtwerkzeugs beim Abrichten von Verzahnungsschleifwerkzeugen einer Verzahnungsschleifmaschine mit wenigstens zwei Maschinentischen, die an einem Gegenständer angeordnet sind und die um eine gemeinsame erste vertikale Drehachse des Gegenständers geschwenkt werden können, das Abrichtwerkzeug für den Abrichtvorgang unmittelbar mittels einer Verschwenkung um die erste vertikale Drehachse des Gegenständers positionierbar ist oder positioniert wird.
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Die erste vertikale Drehachse ist dabei die sogenannte C3-Achse.
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Vorteilhafterweise wird nunmehr die sogenannte Schwenkachse C3, also beispielsweise die vertikale Drehachse einer Verzahnungsschleifmaschine, um die die Maschinentische geschwenkt werden, zum Schwenken der Abrichtspindel um die Hochachse mit genutzt, z. B. zur Korrektur des Eingriffswinkels der Verzahnung. Vorzugsweise ist die Positioniergenauigkeit und Wiederholgenauigkeit sogenannten C3-Achse hoch bzw. sehr hoch. Vorteilhafterweise ist es somit nicht mehr nötig, eine sogenannte separate, weitere vertikale Schwenkachse, also eine sogenannte C4-Achse vorzusehen. Mit dieser C4-Achse wird üblicherweise das Abrichtwerkzeug um seine Hochachse gewschwenkt, um damit den Eingriffswinkel am Schleifwerkzeug, ninsbesondere an der Schleifschnecke, zu modifizieren. Diese C4-Achse kann vorteilhafterweise entfallen, wodurch die Komplexität des Aufbaus der Maschine und auch die Komplexität des Verfahrens verringert werden kann.
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Vorteilhafterweise kann für das Abrichtverfahren zusätzlich nur noch die Verschwenkbarkeit um die sogenannte vertikale B3-Achse des Abrichters notwendig sein, um den Abrichter bedarfsgerecht positionieren und korrekt gegen das abzurichtende Schleifwerkzeug anstellen zu können.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Abrichtwerkzeug für den Abrichtvorgang ohne zusätzliche Verschwenkung um eine weitere vertikale Drehachse positionierbar ist oder positioniert wird.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Abrichtwerkzeug ausschließlich um die erste vertikale Drehachse, d. h. die sogenannte C3-Achse verschwenkbar ist, sowie um eine erste horizontale Drehachse, d. h. die sogenannte B3-Achse drehbar ist.
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Außerdem ist denkbar, dass die Verschwenkung um die erste vertikale Drehachse des Gegenständers mittels eines Direktantrieb erfolgt und/oder dass die Verschwenkung um die erste vertikale Drehachse unter Verwendung eines Rundmess-Systems, insbesondere eines hochpräzisen Rundmess-Systems, und eines spielfreien Tischantriebes zur Unterstützung und Sicherstellung der Genauigkeit der Verschwenkbewegung erfolgt.
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Es kann vorgesehen sein, dass das abzurichtende Schleifwerkzeug entlang einer X-Achse, entlang einer V-Achse und ggf. entlang einer Z-Achse positionierbar ist und dass für den Abrichtvorgang eine Zusatzbewegung entlang der X-Achse und/oder V-Achse und/oder Z-Achse durchführbar ist. Um ein Schleifwerkzeug vorteilhaft abrichten zu können, sind neben der Schwenkbewegung der C3 Achse noch zusätzliche NC-gesteuerte Zusatzbewegungen der X- und V-Achse möglich. Da sich die Abrichteinheit auf einer Kreisbahn um die C3-Achse bewegt, wird die Verlagerung des Engriffspunktes des Abrichters gegenüber dem Schleifwerkzeug vorzugsweise ausgeglichen. Dazu werden vorteilhafterweise die Achsen genutzt, die für den Schleif- und Abrichtprozess benötigt werden. Es muss lediglich eine Zusatzbewegung berechnet und gefahren werden, was jedoch mit der heutigen NC-Technik unproblematisch zu realisieren ist.
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Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Verzahnmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Danach ist vorgesehen, dass eine Verzahnmaschine, mit wenigstens zwei Maschinentischen versehen ist, die um eine gemeinsame erste vertikale Drehachse schwenkbar sind, wobei an dem Gegenständer ein Abrichtwerkzeug angeordnet ist, wobei ein Steuerungs- und/oder Regelungsmittel vorgesehen ist, mittels dessen Bewegungen eines Abrichtvorganges unter Einsatz des Abrichtwerkzeuges steuerbar sind, und wobei das Steuerungs- und/oder Regelungsmittel derart beschaffen und betätigbar ist, dass das Abrichtwerkzeug für den Abrichtvorgang unmittelbar mittels einer Verschwenkung um die erste vertikale Drehachse positionierbar ist.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Verzahnmaschine eine Verzahnungsschleifmaschine ist.
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Außerdem ist möglich, dass das Abrichtwerkzeug für den Abrichtvorgang ohne zusätzliche Verschwenkung um eine weitere vertikale Drehachse positionierbar ist und/oder dass das Abrichtwerkzeug ausschließlich um die erste vertikale Drehachse verschwenkbar ist sowie um eine erste horizontale Drehachse drehbar ist.
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Ferner ist denkbar, dass die Verschwenkung um die erste vertikale Drehachse mittels eines Direktantriebes erfolgt und/oder dass die Verschwenkung um die erste vertikale Drehachse unter Verwendung eines Rundmess-Systems, insbesondere eines hochpräzisen Rundmess-Systems, und eines spielfreien Tischantriebes zur Unterstützung und Sicherstellung der Genauigkeit der Verschwenkbewegung erfolgt.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das abzurichtende Schleifwerkzeug entlang einer X-Achse und entlang einer V-Achse positionierbar und ggf. entlang einer Z-Achseist und dass für den Abrichtvorgang eine Zusatzbewegung entlang der X-Achse und/oder V-Achse und/oder Z-Achse durchführbar ist.
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Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Steuerungs- und/oder Regelungsmittel mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Danach ist vorgesehen, dass ein Steuerungs- und/oder Regelungsmittel mit den Steuerungs- und/oder Regelungsmittelmerkmalen gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9 ausgeführt wird, wobei das Steuerungs- und/oder Regelungsmittel vorzugsweise ein Steuerungs- und/oder Regelungssoftwareprodukt ist oder umfasst und/oder wobei das Steuerungs- und/oder Regelungsmittel derart beschaffen und betätigbar ist, dass mittels des Steuerungs- und/oder Regelungsmittels das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 steuerbar und/oder regelbar ist.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
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Es zeigen:
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1: eine perspektivische Ansicht einer Verzahnmaschine mit Abrichter gemäß der Erfindung;
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2: eine Draufsicht der Verzahnmaschine mit Abrichter im Eingriff;
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3: eine Draufsicht der Verzahnmaschine in einer anderen Schwenkposition;
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4: eine Seitenansicht einer Maschine mit Abrichter in Abrichtposition; und
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5a–f: Draufsichten auf verschiedene Abrichtwerkzeuge.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Verzahnmaschine 10 mit einem Abrichter 100 gemäß der Erfindung.
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Die Maschinentische 20, 30 können über eine vertikale Schwenkachse C3 von ihrer Be-/Entladeposition in die Bearbeitungsposition geschwenkt werden. in 1 befindet sich der Maschinentisch 20 in der Bearbeitungsposition und der Maschinentisch 30 in der Be-/Entladeposition.
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An dieser Schwenkachse C3 ist an der 90° Position zwischen den beiden Maschinentischen 20, 30 eine Abrichteinheit 100 montiert, um das Schleifwerkzeug 200 nach einer bestimmten Anzahl bearbeiteter Werkstücke W, die mittels einer Vorrichtung zur Werkstückspannung 35 auf dem Maschinentisch 20, 30 einspannbar sind, wieder abzurichten, d. h. für den Schleifprozess wieder aufzubereiten. Dazu wird für den Abrichtprozess der Schwenktisch bzw. Gegenständer 40 nur um 90° statt 180° wie bei Wechsel zwischen Be-/Entladeposition und Bearbeitungsposition geschwenkt.
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Der Maschinentisch 20 ist um die Achse C2 drehbar und der Maschinentisch 30 ist um die Achse C1 drehbar.
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Die Abrichteinheit 100 befindet sich dann anstatt eines Maschinentisches 20, 30 an der Bearbeitungsposition und weist einen Abrichtermotor 130, der eine Bewegung um die B3-Achse ermöglicht. Das Schleifwerkzeug 200, das um die B1-Achse drehbar ist, wird für das Abrichten mit der X-Achse auf die Abrichteinheit/-scheibe 120 zugestellt. Eine zur Achse der Abrichtspindel 110 parallele Bewegung erfolgt mit der Maschinen-V-Achse, wie dies in 2 näher gezeigt ist.
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Beim Abrichten einer Schleifschnecke 200 wird häufig eine Abrichtrolle verwendet, die das Gegenprofil der Schleifschnecke 200 hat. Beim Abrichtvorgang wird die Schleifschnecke 200 mit der X-Achse zugestellt. Mit der V-Achse wird die Schleifschnecke 200 zunächst mit einer Schleifschneckenflanke (hier im Beispiel in 2 gezeigt mit der linken Flanke) mit dem Abrichtwerkzeug, also der Abrichtscheibe 120 in Eingriff gebracht. Beim Abrichtvorgang wird nun mit der V-Achse das Schleifwerkzeug 200 parallel zur Achse der Abrichtspindel 110 bewegt und die linke Schneckenflanke abgerichtet. Die Vorschubgeschwindigkeit der V-Achse wird entsprechend der Steigungshöhe der Schleifschnecke 200 gesteuert.
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Danach wird die andere Flankenseite (im Beispiel die rechte Flanke) in Eingriff gebracht und ebenfalls abgerichtet. Bei mehrgängigen Werkzeugen erfolgt dieser Prozess für jeden Schneckengang separat.
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Beim Abrichten von Schleifscheiben muss das Schleifwerkzeug entlang einer Bahnkurve um das Abrichtwerkzeug 100 herum gesteuert werden. Dazu wird die X- und V-Achse mittels NC-Steuerung entsprechend der geforderten Bahnkurve radial zugestellt (X-Achse) und parallel zur Abrichtspindel 110 bewegt (V-Achse) Mit Hilfe dieser zwei Achsen kann einen Bahnkurve zum Abrichten einer Schleifscheibe abgefahren werden.
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Eine weitere Bewegungsmöglichkeit ist noch entlang der Z-Achse gegeben, entlang derer eine Höheneinstellung des Schleifwerkzeuges 100 möglich ist.
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In manchen Anwendungsfällen mit bestimmten Abrichtscheiben genügt es nun nicht mehr, die Abrichtspindel gegenüber dem Schleifwerkzeug zu Positionieren und mit der X- und V-Achse NC-gesteuert bestimmte Bewegungen durchzuführen. Wenn z. B. der Eingriffswinkel der Schnecke korrigiert werden soll, wie z. B. in der
DE 37 04 067 A1 und
DE 197 06 867 B4 beschrieben, dann muss auch noch die Abrichtspindel mit der Abrichtscheibe um ihre Hochachse geschwenkt werden. Dieses Verfahren findet teilweise auch beim zeilenförmigen Abrichten von Schleifwerkzeugen seine Anwendung (siehe auch z. B.
DE 10 2008 010 302 A1 ).
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Eine weitere Möglichkeit, den Eingriffswinkel der Schleifschnecke zu modifizieren, kann durch eine zusätzliche Bewegung in Z-Richtung erfolgen. Das Abrichtwerkzeug greift so oberhalb oder unterhalb der Schleifschneckenscheibe ein. Das führt ebenfalls zu einem geänderten Eingriffswinkel.
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Bei Doppeltischmaschinen ist dies ebenfalls möglich. Hierzu ist aber zusätzliche eine sehr präzise C-Achse oder C4-Achse, also eine gesonderte Achse zur Verschwenkung der Abrichteinheit vorgesehen. Die hohe Qualität der Achse ist dort notwendig, da sich die Qualität des Abrichtprozesses, neben anderen Faktoren, unmittelbar auf die Qualität des Schleifergebnisses auswirkt. Je besser und präziser das Schleifwerkzeug abgerichtet wird, um so besser wird auch das Schleifergebnis. Die Positionierqualität der Schwenkachse bei Maschinen nach dem Stand der Technik wird häufig dadurch erreicht, dass die Schwenkachse gegen einen einstellbaren (Fest-)Anschlag fährt oder aber die gesamte Schwenkachse nach erreichen der Zielposition in eine Positionierhilfe z. B. Hirthverzahnung abgesenkt wird.
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Bei der Erfindung kann nun auf die zusätzliche C(4)-Achse gemäß Stand der Technik verzichtet werden, da die Positionierqualität der Schwenkachse C3 sehr hoch ist. Bei der Erfindung wird ein Direktantrieb für diese Achse verwendet. Alternativ oder zusätzlich ist möglich, dass die C3-Achse sehr exakt angesteuert werden kann z. B. durch Verwendung eines hochpräzisen Rundmess-Systems und einen spielfreien Tischantrieb.
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Durch Wegfall des Festanschlages ergibt sich nun die Möglichkeit während des Abrichtprozesses die C3-Achse für den Prozess mit zu verwenden. Damit kann auf die zusätzliche Schwenkachse für den Abrichter verzichtet werden. Allerdings sind nun Zusatzbewegungen der X-/V-Achse notwendig, da sich die Abrichtscheibe nun auf einer Kreisbahn um die Schwenkachse vor dem Schleifwerkzeug bewegt (siehe 2).
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Die Achsabstandsänderung, Mitte Schleifwerkzeug zu Mitte Abrichtspindel, bedingt durch diese Bewegung auf der Kreisbahn muss nun durch Zusatzkorrekturen der X- und V-Achse erfolgen. Damit wird die Verlagerung des Eingriffspunktes zwischen Abrichtscheibe 120 und Schleifwerkzeug 200, bedingt durch diese Bewegung auf der Kreisbahn, korrigiert.
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3 zeigt zur besseren Veranschaulichung eine Draufsicht der Verzahnmaschine in einer anderen Schwenkposition und 4 eine Seitenansicht einer Maschine 10 mit Abrichter 100 in Abrichtposition.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht somit die Einsparung einer zusätzlichen NC-Achse, da die zusätzlichen Bewegungen von Achsen übernommen werden, die für den Abrichtprozess bereits verwendet werden.
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Die 5a–f zeigen Draufsichten auf verschiedene Abrichtwerkzeuge 1100, 2100, 3100, 4100, 5100 und 6100, wobei das Abrichtwerkzeug 1100 ein Abrichtwerkzeug für Schleifscheiben, das Abrichtwerkzeug 3100 eine Abrichtrolle für eine Schleifschnecke und das Abrichtwerkzeug 4100 eine weitere Abrichtrolle für Schleifschnecken ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1146983 B3 [0005]
- DE 102008010301 A1 [0006]
- DE 102008010302 A1 [0007, 0043]
- DE 3704607 A1 [0008]
- DE 19706867 B4 [0010, 0043]
- DE 3704067 A1 [0043]
