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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verzahnungsschleifmaschine mit einer Abrichtvorrichtung und ein Verfahren zum Abrichten eines Schleifwerkzeugs der Verzahnungsschleifmaschine mittels der Abrichtvorrichtung.
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Verzahnungsschleifmaschinen mit Abrichtvorrichtung zum Abrichten von Schleifwerkzeugen wie beispielsweise Schleifschnecken oder Profilschleifscheiben sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Verzahnungsschleifmaschinen sind so aufgebaut, dass ein abzurichtendes Schleifwerkzeug, welches an einem Fahrständer verfahrbar angeordnet ist, zu einer externen Abrichtvorrichtung verfahren werden kann, um dann von dieser abgerichtet zu werden. Die Abrichtvorrichtung befindet sich dabei bekannterweise auf einem Gegenständer, dem Maschinenbett oder dem Schleifkopf selbst. Die Maschinenkinematik ist dabei so ausgelegt, dass das abzurichtende Schleifwerkzeug auf einer Schleifspindel sitzt, welche in drei Richtungen linear verfahrbar ist und um wenigstens eine Achse schwenkbar gelagert ist, wobei die Hauptdrehachse der Schleifspindel senkrecht zu der Schwenkachse des Schleifwerkzeugs angeordnet ist.
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Die Abrichtvorrichtung kann dabei eine Abrichtspindel mit um eine Hauptdrehachse angetriebenem Abrichtwerkzeug umfassen, wobei das Abrichtwerkzeug ebenfalls zusätzlich um eine Achse geschwenkt werden kann, die senkrecht zur Hauptdrehachse des Abrichtwerkzeugs angeordnet ist.
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In den aus dem Stand der Technik bekannten Verzahnungsschleifmaschinen mit Abrichtvorrichtung am Gegenständer oder am Bett wird dabei die Erreichbarkeit zwischen Schleif- und Abrichtspindel von der räumlichen Anordnung der einzelnen Maschinenelemente, insbesondere des Maschinentisches bzw. des Werkstücks, beschränkt. Dementsprechend ist auch die maximale Größe der von den Verzahnungsschleifmaschinen erzeugbaren Zahnräder bzw. Werkstücke nachteilig beschränkt. In den weiteren bekannten Verzahnungsschleifmaschinen mit Abrichtvorrichtung am Schleifkopf bzw. auf dem Schleifkopfschlitten oder der Schleifspindel selbst, wird durch die Notwendigkeit einer zusätzlichen Linearachse der vertikal benötigte Bauraum und die zu bewegende Masse nachteilig erhöht. Daraus ergeben sich neben Problemen in der Bauraumausnützung auch erschwerte Anforderungen an die Achsantriebe.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung soll es daher sein, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art und ein Verfahren, welches sich auf die Vorrichtung bezieht, in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass die o. g. Problematik beim Abrichten von komplexeren Schleifwerkzeugen verhindert wird und damit das Schleifen größerer Zahnräder ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist eine Verzahnungsschleifmaschine vorgesehen, mit einem Fahrständer, einem am Fahrständer angeordneten Schleifkopfschlitten, einem am Schleifkopfschlitten verfahrbar angeordneten Querschlitten, an dem eine Schleifspindel drehbar angeordnet ist, und mit einer am Fahrständer angeordneten Abrichtvorrichtung mit angetriebener und schwenkbarer Abrichtspindel, wobei die Schleifspindel mittels des Schleifkopfschlittens in eine Richtung relativ zur Abrichtspindel linear verfahrbar angeordnet ist, wobei erfindungsgemäß auch die Abrichtspindel am Fahrständer um eine senkrecht zur Schwenkachse der Schleifspindel angeordnete Schwenkachse drehbar gelagert ist.
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Vorteilhafterweise wird so zum einen eine Abrichtvorrichtung bereitgestellt, die auf keine peripheren Hilfsstrukturen wie zum Beispiel Gegenständer oder am Maschinenbett vorgesehene sonstige Haltevorrichtungen angewiesen ist. Zum anderen kann durch die Verfahrbarkeit der Schleifspindel relativ zur Abrichtvorrichtung auf dem Fahrständer sichergestellt werden, dass eine möglichst gute relative Erreichbarkeit der Abrichtvorrichtung unabhängig von der Werkstückgröße gegeben ist und damit möglichst große Werkstücke bearbeitet werden können. Zusätzlich vorteilhaft wirkt sich die Reduktion der Bewegungsachsen auf dem Schleifkopf- oder Querschlitten, bzw. der Schleifspindel, und das Wegfallen der Masse der Abrichtvorrichtung auf dem Schleifkopfschlitten auf die Maschineneffizienz hinsichtlich Bauraum, Komplexität und Energieverbrauch aus. Schließlich bedeutet die schwenkbare Anordnung der Abrichtspindel um eine Achse, dass hierdurch flexiblere Abrichtvorgänge möglich sind. Insbesondere können hierdurch komplexere Schleifwerkzeuge und beispielsweise Schleifschnecken mit ihren komplexen Geometrien bearbeitet bzw. hergestellt werden. Dabei ist die schwenkbare Lagerung der Schleifspindel dafür ausgelegt, die Herstellung bzw. Bearbeitung unterschiedlicher Flankenwinkel zu ermöglichen, was ebenfalls speziell bei Schleifschnecken notwendig ist. Beim Abrichtvorgang bzw. beim Schleifvorgang können dann je nach Bedarf die einzelnen Bewegungsrichtungen des Schleifkopfschlittens, des Querschlittens und gegebenenfalls der Abrichtspindel beliebig miteinander kombiniert oder auch einzeln ausgeführt werden.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Verzahnungsschleifmaschine denkbar, in der die Drehachse der angetriebenen Abrichtspindel winklig zu ihrer Schwenkachse orientiert ist, und dass die Abrichtspindel ein Abrichtwerkzeug trägt.
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Dabei ermöglicht die drehbare Lagerung der Abrichtspindel um wenigstens eine Achse das Durchführen von komplexeren Bewegungsabläufen während des Abrichtens als dies ohne eine derartige drehbare Lagerung möglich ist.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann dabei vorgesehen sein, dass der Fahrständer einen oberen Abschnitt und eine Mehrzahl von seitlichen Abschnitten umfasst, und dass die Abrichtvorrichtung am oberen Abschnitt des Fahrständers angeordnet ist.
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Liegt bei diesem Ausführungsbeispiel ein Fahrständer vor, der sich überwiegend in eine vertikale Richtung erstreckt, der also einen säulenartigen Aufbau aufweist, so kann durch die Anordnung der Abrichtvorrichtung an dem oberen Abschnitt des Fahrständers zum einen sichergestellt werden, dass kein sonst anderweitig nutzbarer Bauraum seitlich des Fahrständers nachteilig von Abschnitten der Abrichtvorrichtung eingenommen wird und zum anderen wird es so ermöglicht, dass möglichst große Abrichtwerkzeuge und damit auch möglichst große Schleifwerkzeuge in der erfindungsgemäßen Verzahnungsschleifmaschine bereitstellbar sind und so schließlich möglichst große Werkstücke von der Verzahnungsschleifmaschine bearbeitet bzw. hergestellt werden können. Bei dieser Ausführungsform mit obenliegender Anordnung der Abrichtvorrichtung kann die horizontale Verfahrrichtung des Querschlittens die Hauptrichtung des Abrichtprozesses darstellen.
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In einer alternativen Ausführungsform der Verzahnungsschleifmaschine ist es dagegen denkbar, dass der Fahrständer zwar auch einen oberen Abschnitt und eine Mehrzahl von seitlichen Abschnitten umfasst, dass aber die Abrichtvorrichtung an einem seitlichen Abschnitt des Fahrständers angeordnet ist.
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Je nach konstruktiven Anforderungen kann in diesem Ausführungsbeispiel also statt eines oberen Abschnitts ein seitlicher Abschnitt von der Abrichtvorrichtung eingenommen werden, wodurch eine Verzahnungsschleifmaschine mit vorteilhaft niedrigerer Gesamtbauhöhe und einer vorteilhaften Rüstzugänglichkeit und den sonstigen übrigen Vorteilen bereitstellbar ist. Bei dieser alternativen Ausführungsform mit seitlicher Anordnung der Abrichtvorrichtung kann die vertikale Verfahrrichtung des Schleifkopfschlittens die Hauptrichtung des Abrichtprozesses darstellen.
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In einem nächsten vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist dabei eine Verzahnungsschleifmaschine denkbar, bei der die Abrichtvorrichtung einen Nebenfahrschlitten umfasst, der verfahrbar an dem Fahrständer angeordnet ist.
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In diesem Ausführungsbeispiel liegt nunmehr eine Abrichtvorrichtung vor, die nicht mehr starr an dem Fahrständer angeordnet ist, sondern sich relativ zu diesem verfahren lässt. Durch den zusätzlichen Freiheitsgrad ist es möglich, komplexere Abrichtvorgänge durchzuführen, diese gegebenenfalls schneller durchzuführen und auch Schleifwerkzeuge abzurichten, die größere Abmessungen und komplexere Geometrien aufweisen können, als dies bei Abrichtvorrichtungen mit starrer Anordnung möglich ist.
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Zusätzlich ist es in einem weiterhin bevorzugten Ausführungsbeispiel denkbar, eine Verzahnungsschleifmaschine bereitzustellen, in der die Abrichtvorrichtung einen Nebenquerschlitten umfasst, der verfahrbar an dem Nebenfahrschlitten angeordnet ist.
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Ein solcher zusätzlicher Nebenquerschlitten vergrößert weiterhin die Flexibilität bei den möglichen Abrichtvorgängen, da hierbei ein weiterer zusätzlicher Freiheitsgrad zum Durchführen von entsprechend komplexeren und gegebenenfalls schnelleren Abrichtvorgängen genutzt werden kann.
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Können im Allgemeinen alle Verzahnungsschleifmaschinen, welche eine Abrichtvorrichtung aufweisen, in erfindungsgemäßer Art und Weise ausgeführt sein, so ist es in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel denkbar, dass die Verzahnungsschleifmaschine eine Profilschleifmaschine und/oder eine Wälzschleifmaschine ist.
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Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Abrichten eines Schleifwerkzeugs mittels einer Verzahnungsschleifmaschine mit Abrichtwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7. Danach ist ein aneinander Anfahren des Schleifwerkzeugs und des Abrichtwerkzeugs sowie das Rotieren der Schleifspindel um eine Achse und/oder der Abrichtspindel um eine Achse bei gleichzeitiger linearer Relativbewegung zwischen Schleifspindel und Abrichtspindel vorgesehen.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist es denkbar, dass zum aneinander Anfahren des Schleifwerkzeugs und des Abrichtwerkzeugs die Abrichtvorrichtung relativ zum Fahrständer verfahren wird.
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Vorteilhafterweise wird so zum Beispiel eine gleichzeitige Bewegung von Abrichtvorrichtung und/oder Schleifkopfschlitten und/oder Querschlitten ermöglicht, was die bereits weiter oben geschilderten Vorteile hinsichtlich Bearbeitungsgeschwindigkeit und/oder Flexibilität mit sich bringt.
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Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn in dem Verfahren zum aneinander Anfahren des Schleifwerkzeugs und des Abrichtwerkzeug der Schleifkopfschlitten relativ zum Fahrständer in eine Richtung verfahren wird und/oder der Querschlitten relativ zum Fahrständer in eine andere Richtung verfahren wird.
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In einem solchen Ausführungsbeispiel ist es somit explizit möglich, eine Mehrzahl unterschiedlicher verfahrbarer Bauteile der Verzahnungsschleifmaschine zum Durchführen eines Abrichtvorgangs zu bewegen, um so die bereits oben geschilderten erfindungsgemäßen Vorteile zu erreichen.
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Allgemein ist zur möglichst flexiblen Beweglichkeit der Verzahnungsschleifmaschine ein Ausführungsbeispiel denkbar, bei dem während des Vorgangs zum Abrichten des Schleifwerkzeugs die Bewegungen des Abrichtwerkzeugs um dessen Hauptdrehachse und/oder um eine weitere Achse, die Bewegungen des Schleifwerkzeugs um dessen Hauptdrehachse und/oder um eine weitere Achse sowie die Bewegungen des Schleifkopfschlittens in eine Richtung und des Querschlittens in eine andere Richtung einzeln, gemeinsam, überlagert oder teilweise überlagert ausgeführt werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:
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1: ein erstes Ausführungsbeispiel der Verzahnungsschleifmaschine und
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2: ein zweites Ausführungsbeispiel der Verzahnungsschleifmaschine.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Verzahnungsschleifmaschine mit einem Fahrständer 1, einem Maschinenbett 2 und einem Maschinentisch 3. Der Maschinentisch 3 dient zur Aufnahme oder Lagerung eines zu bearbeitenden Werkstücks, welches gemeinsam mit dem Maschinentisch 3 um eine Achse C2 drehbar relativ zum Maschinenbett 2 und damit auch zum Fahrständer 1 gelagert ist. Die Achse C2 ist dabei eine Werkstückspindelachse und steht im gezeigten Ausführungsbeispiel senkrecht zu einer Linearbewegungsachse X1 des Fahrständers 1.
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Der Fahrständer 1 erstreckt sich im gezeigten Ausführungsbeispiel säulenartig vertikal in eine Richtung Z1 und weist dabei einen oberen Abschnitt 10 sowie seitliche Abschnitte 11 auf. Der Fahrständer 1 kann im gezeigten Ausführungsbeispiel entlang der Linearbewegungsachse X1 am Maschinenbett 2 verfahren werden, so dass eine gewünschte Entfernung zwischen Fahrständer 1 und dem Maschinentisch 3 eingestellt werden kann.
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Am oberen Abschnitt 10 des Fahrständers 1 ist eine Abrichtvorrichtung 7 angeordnet, die einen Tragarm 8 sowie eine Abrichtspindel 9 umfasst. Die Abrichtspindel 9 ist dabei um zwei Achsen B33 und C33 schwenkbar an dem Tragarm 8 gelagert, wobei die beiden Achsen in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind. Hierdurch ist eine zusätzliche Linearbewegungseinheit zunächst nicht unbedingt erfindungswesentlich, die Fahrstrecke zwischen Schleifwerkzeug und Abrichtvorrichtung 7 wird minimiert und die herstellbare Zahnradgröße der Werkstücke bleibt möglichst unlimitiert.
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Die Drehachse B33 stellt die Hauptdrehachse der Abrichtspindel 9 dar und damit auch die Hauptdrehachse des auf der Abrichtspindel 9 lagerbaren Abrichtwerkzeugs. Das Abrichtwerkzeug wird während des Abrichtvorgangs in schnelle Rotation um die Drehachse B33 versetzt und kann bei entsprechendem Kontakt mit einem abzurichtenden Schleifwerkzeug dieses bearbeiten bzw. abrichten. Bei dem Schleifwerkzeug kann es sich zum Beispiel um eine Schleifschnecke oder um eine Profilschleifscheibe handeln. Auf Grund der vorliegenden Maschinenkinematik besteht im Falle einer Schleifschnecke dabei die Möglichkeit, die Schneckensteigung und die Flankenwinkel der Schleifschnecke während des Abrichtvorgangs erfindungsgemäß zu variieren.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist an einem der seitlichen Abschnitte 11 ein Schleifkopfschlitten 4 vertikal in eine Richtung Z1 und parallel zur Achse C2 verfahrbar angeordnet. Am Schleifkopfschlitten 4 ist wiederum ein Querschlitten 5 verfahrbar entlang einer horizontalen Achse V1 angeordnet, die senkrecht zur Linearbewegungsachse X1 orientiert ist. Der Querschlitten 5 ist ferner mit einer Schleifspindel 6 gekoppelt, die um zwei Achsen A1 und B1 verschwenkbar am Querschlitten 5 gelagert ist.
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Die Achse B1 ist dabei die Hauptdrehachse der Schleifspindel 6, um die sich die Schleifspindel 6 und das an ihr bereitgestellte oder bereitstellbare Schleifwerkzeug während eines Schleifvorgangs drehen. Achsen A1 und B1 sind zueinander senkrecht orientiert und es ist denkbar, die Reihenfolge der Anordnung der Achsen A1 und V1 zu invertieren. Die Achse A1 ist ferner senkrecht zur Achse C33 angeordnet.
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Im in 1 gezeigten Betriebszustand der Verzahnungsschleifmaschine befindet sich der Schleifkopfschlitten 4 im oberen Bereich, d.h. nahe des oberen Abschnitts 10 des Fahrständers 1, so dass Schleifspindel 6 und Abrichtspindel 9 bzw. die an diesen Spindeln angeordneten Werkzeuge nicht weit davon entfernt sind, miteinander in Wechselwirkung treten zu können.
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Wie in 1 erkennbar, kann zum Verfahren des Schleifwerkzeugs in Richtung auf das Abrichtwerkzeug die gesamte Höhe des Fahrständers 1 genutzt werden. Dies bedeutet, dass es erfindungsgemäß möglich ist, Abrichtvorgänge bzw. Abrichtpositionen unter Ausnutzung der gesamten Höhe des Fahrständers 1, z. B. auch für besonders große Schleifwerkzeuge und damit für besonders große zu bearbeitende Werkstücke bereitzustellen.
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Das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel stellt eine alternative Anordnungsmöglichkeit der Verzahnungsschleifmaschine dar. Hierbei ist die Abrichtvorrichtung 7 nicht mehr am oberen Abschnitt 10 des Fahrständers 1 angeordnet, sondern befindet sich an einem der seitlichen Abschnitte 11. Die in 1 gezeigten Maschinenabschnitte sind mit der genannten Ausnahme der seitlich platzierten Abrichtvorrichtung 7 analog auch im zweiten Ausführungsbeispiel der 2 vorhanden.
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Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist durch die nunmehr seitliche Anordnung der Abrichtvorrichtung 7 eine verbesserte Zugänglichkeit zum Abrichtwerkzeug gewährleistet. Darüber hinaus entfällt durch die seitliche Anordnung eine gegebenenfalls übermäßig lange Verfahrstrecke des Schleifwerkzeugs von einer Arbeitsposition in eine Abrichtposition, wie sie in 1 dargestellt ist, so dass hierdurch Prozesszeiteinsparungen realisierbar sind.
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Im in 2 gezeigten Betriebszustand der Verzahnungsschleifmaschine befindet sich der Schleifkopfschlitten 4 nahe der am seitlichen Abschnitts 11 angeordneten Abrichtvorrichtung 7, so dass Schleifspindel 6 und Abrichtspindel 9 bzw. die an diesen Spindeln angeordneten Werkzeuge miteinander in Wechselwirkung treten können. Im Besonderen ist im gezeigten Betriebszustand ein Abrichtvorgang durchführbar, bei welchem ein Abrichtwerkzeug das Schleifwerkzeug in eine gewünschte Form bringt bzw. abrichtet.
