DE102015004017B3

DE102015004017B3 - Werkzeugmaschine zur Herstellung von Verzahnungen

Info

Publication number: DE102015004017B3
Application number: DE102015004017.0A
Authority: DE
Inventors: Hans Georg Böhringer
Original assignee: EMAG Holding GmbH
Current assignee: EMAG Holding GmbH
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2016-08-11
Anticipated expiration: 2035-03-26

Abstract

Werkzeugmaschine zur Herstellung von Verzahnungen mit einem Maschinengestell (2) mit einer Vorderwand (5), mit einer Werkstückspindel (9) und einem dieser zugeordneten Reitstock (13), mit einem Bearbeitungskopf (14) mit einem Werkzeughalter (17) und einem rotatorisch antreibbaren Werkzeug (18), wobei der Bearbeitungskopf (14) radial zum Werkstück (1) zustellbar ist, wobei die Werkstückspindel (9) und der Reitstock (13) mit dem dazwischen eingespannten Werkstück (1) gemeinsam am Maschinengestell (2) in Richtung der Werkstückachse (28) verfahrbar sind, wobei der Bearbeitungskopf (14) mit einer Pinole (16) fest verbunden ist und wobei die Pinole (16) in eine Ausnehmung (15) des Maschinengestells (2) hineinragt und entlang von Linearführungen (23) innerhalb der Ausnehmung (15) verfahrbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur Herstellung von Verzahnungen. Aus der EP 0 282 046 A2 ist eine Wälzschleifmaschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von Zahnrädern bekannt. Auf dem Maschinenbett befindet sich ein ortsfester Werkstücktisch, dem ein radial in Zustellrichtung verschiebbarer Fahrständer zugeordnet ist. Der Fahrständer trägt den Werkzeugkopf. Dieser kann axial verfahren werden ist um eine horizontale Achse verschwenkbar. Er weist außerdem eine Shiftachse für ein Schleif- und Polierwerkzeug auf. Diese können unter Beibehaltung der Wälzkopplung nacheinander eingesetzt werden, so dass eine erneute Synchronisation zwischen Werkstück und Werkzeug entfällt. Da die Werkstücke einseitig auf dem Werkstücktisch eingespannt sind, können beidseitig zu fixierende Werkstücke, z. B. Wellen, nicht bearbeitet werden. Die DE 10 2011 117 155 A1 betrifft eine Werkzeugmaschine für rotatorisch angetriebene Werkstücke. Ein U-förmiger in Richtung der Y-Achse des Maschinenkoordinatensystems verfahrbarer Schlitten ist an den seitlichen Streben des „U” an parallelen einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Maschinengestells auf Führungsschienen beweglich geführt. Das als Wälzfräser ausgeführte Werkzeug kann um eine C-Achse geschwenkt werden. Als Antrieb für die Schwenkbewegungen ist ein Schwenkmotor vorgesehen, der in eine Öffnung im Maschinengestell hineinragt. Der relativ große Abstand der Führungen verbessert zwar einerseits die Maschinensteifigkeit, erfordert jedoch andererseits zwei Y-Antriebe. Die DE 10 2007 051 375 A1 offenbart ebenfalls eine Wälzfräsmaschine. Neben den Werkzeugschlitten sind auch die Hauptspindel und der Reitstock in Richtung der Z-Achse verfahrbar. Sämtliche Schlitten sind an der Vorderwand des Gestells angeordnet. Dies wirkt sich ungünstig auf den Kraftfluss aus. Die DE 10 2005 039 818 A1 zeigt ein Bearbeitungszentrum mit einer Pick-Up-Spindel und mit einem schwenkbaren Werkzeugträger, der in einer Öffnung des Maschinengestells linear beweglich geführt ist. Schließlich ist aus der DE 198 18 663 A1 eine Werkzeugmaschine mit einem Maschinengestell in Blockbauweise bekannt. Die Motorspindel ist in vertikaler Richtung (Z-Achse) an der Gestellvorderwand beweglich. Der Werkzeugschlitten ist in einer Ausnehmung des Gestells in X- und optional auch in Y-Richtung verfahrbar.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine kompakte Werkzeugmaschine mit verbesserter Maschinensteifigkeit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufzuzeigen. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung eine derartige Maschine mit selbsttätiger Beladung aufzuzeigen. Diese Aufgaben werden mit einer Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung ist der Werkstückspindel ein Reitstock zugeordnet, welche synchron mit diesem verfahrbar ist. Die Erfindung kann beispielsweise bei Werkzeugmaschinen zum Wälzschleifen oder Wälzfräsen eingesetzt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand einer Wälzfräsmaschine näher erläutert.
Es zeigen:
1 die schematische Darstellung einer Wälzfräsmaschine in der Frontansicht
2 die Wälzfräsmaschine in der Seitenansicht
1 zeigt die schematische Darstellung einer Wälzfräsmaschine in der Frontansicht. Das Maschinengestell 2 ist als Säule mit quadratischem Querschnitt ausgeführt und weist vertikale Seitenwände 3, 3' und eine ebenfalls vertikale Vorderwand 5 mit Vertikalführungen 4 für den Schlitten 6 auf. Dieser wird in Richtung der Z-Achse vom Motor 8 und der Kugelrollspindel 7 numerisch gesteuert bewegt. Am Schlitten 6 ist die Werkstückspindel 9 auf Horizontalführungen 10 beweglich angeordnet. Sie wird dabei vom Motor 20 über die Kugelrollspindel 21 bewegt. Die Werkstückspindel 9 ist als Pick-up-Spindel ausgeführt und zwischen einer Arbeitsposition 11 und einer Be- und Entladeposition 12 hin und her verfahrbar. Der Reitstock 13 ist ebenfalls auf den Vertikalführungen 4 verfahrbar. Über eine Koppelung der Bewegungen kann er synchron mit Werkstückspindel 9 bewegt werden. Ein Bearbeitungskopf 14 ist an einer in dieser Ansicht verdeckten Pinole angeordnet. Er trägt den Werkzeughalter 17 mit dem Werkzeug 18. Der Werkzeughalter 17 ist auf dem Bearbeitungskopf 14 verschiebbar und kann das Werkzeug 18 zur Durchführung von Shiftbewegungen entlang seiner Rotationsachse bewegen. Das Werkstück 1 ist zwischen der Werkstückspindel 9 und dem Reitstock 13 eingespannt. Zur Bewegung des Werkzeugeingriffs entlang der zu erstellenden Zahnflanken kann das Werkstück 1 in Richtung seiner Werkstücklängsachse 28 bewegt werden. Dabei wird der Schlitten 6 mit der Werkstückspindel 9 zusammen mit dem Reitstock 13 entlang der Vertikalführungen 4 synchron bewegt. Eine Transporteinrichtung 22 führt unbearbeitete Werkstücke 1 der Be- und Entladeposition 12 zu und transportiert bearbeitete wieder ab. Zwischen der Arbeitsposition 11 und der Be- und Entladeposition 12 ist eine Messeinrichtung 19 zum Vermessen der Werkstücke 1 vorgesehen.
2 zeigt die Wälzfräsmaschine in einer teilweise aufgebrochenen Seitenansicht. Im Maschinengestell 2 ist eine Ausnehmung 15 vorgesehen, in der eine Pinole 16 gelagert ist. Weil die Pinole 16 in das Maschinengestell 2 hineinragt, kann der Abstand des Bearbeitungskopfes 14 zur Vorderwand 5 besonders gering bleiben und ein kurzer Kraftfluss erzielt werden. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für eine hohe statische und dynamische Maschinensteifigkeit. Um das Werkzeug 18 radial zum Werkstück 1 zuzustellen, wird die Pinole 16 vom Zustellmotor 25 bewegt. Dazu ist die Pinole 16 auf einer Seite an Linearführungen 23 beweglich und auf der dem Bearbeitungskopf 14 zugewandten Seite in einer hochpräzisen hydrostatischen Führung 24 gelagert. Bei der Bearbeitung von Schrägverzahnungen wird das Werkzeug 18 dem Schrägungswinkel der Verzahnung entsprechend geneigt. Zu diesem Zweck ist der Bearbeitungskopf 14 in der Pinole 16 drehbar aufgenommen und kann mit dem Schwenkmotor 26 um eine Schwenkachse 27 geschwenkt werden.
Bezugszeichenliste

1: Werkstück
2: Maschinengestell
3: 3' Seitenwand
4: Vertikalführungen
5: Vorderwand
6: Schlitten
7: Kugelrollspindel
8: Motor
9: Werkstückspindel
10: Horizontalführungen
11: Arbeitsposition
12: Be- und Entladeposition
13: Reitstock
14: Bearbeitungskopf
15: Ausnehmung
16: Pinole
17: Werkzeughalter
18: Werkzeug
19: Messeinrichtung
20: Motor
21: Kugelrollspindel
22: Transporteinrichtung
23: Linearführung
24: Hydrostatische Lagerung
25: Zustellmotor
26: Schwenkmotor
27: Schwenkachse
28: Werkstückachse

Claims

Werkzeugmaschine zur Herstellung von Verzahnungen mit einem Maschinengestell (2) mit einer Vorderwand (5), mit einer Werkstückspindel (9) und einem dieser zugeordneten Reitstock (13), mit einem Bearbeitungskopf (14) mit einem Werkzeughalter (17) und einem rotatorisch antreibbaren Werkzeug (18), wobei der Bearbeitungskopf (14) radial zum Werkstück (1) zustellbar ist, wobei die Werkstückspindel (9) und der Reitstock (13) mit dem dazwischen eingespannten Werkstück (1) gemeinsam am Maschinengestell (2) in Richtung der Werkstückachse (28) verfahrbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungskopf (14) mit einer Pinole (16) fest verbunden ist und dass die Pinole (16) in eine Ausnehmung (15) des Maschinengestells (2) hineinragt und auf einer Seite entlang von Linearführungen (23) innerhalb der Ausnehmung (15) verfahrbar ist und auf der dem Bearbeitungskopf (14) zugewandten Seite in einer hydrostatischen Führung (24) gelagert ist.
Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 1, wobei die Werkstückspindel (9) und der Reitstock (13) entlang von Vertikalführungen (4) an der Vorderwand (5) verfahrbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (15) zwischen den Vertikalführungen (4) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (15) sich von der Vorderwand (5) zur Rückseite der Maschine hin erstreckt.
Werkzeugmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das antreibbare Werkzeug (18) ein Werkzeug zum Schleifen oder Wälzfräsen ist.