DE102015120477A1

DE102015120477A1 - Verfahren zur Herstellung eines Abwälzfräsers

Info

Publication number: DE102015120477A1
Application number: DE102015120477.0A
Authority: DE
Inventors: Anthony Paganopoulos
Original assignee: Diametal AG
Current assignee: Diametal AG
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2017-06-01
Also published as: WO2017089503A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Abwälzfräsers, wobei der Abwälzfräser (1) zur Herstellung von Zahnrädern (2) genutzt wird, wobei die Zahnräder (2), welche mit dem Abwälzfräser (1) hergestellt werden, eine zuvor vorgegebene Geometrie aufweisen sollen, sollen dass über die vorgegebene Geometrie der Zahnräder (2) durch einen Berechnungsalgorithmus Daten für eine Geometire des Abwälzfräsers erzeugt werden, wobei mit den durch den Berechnungsalgorithmus erzeugten Daten ein Modell des Abwälzfräsers (5) erzeugt wird, so dass mit dem Modell des Abwälzfräsers (5) über einen Simulationsalgorithmus ein virtuelles Zahnrad (6) erzeugt wird, wobei eine Geometire des durch den Simulationsalgorithmus erzeugten virtuellen Zahnrads (6) mit der vorgegebenen Zahnradgeometrie abgeglichen wird und Ist-Abweichungen (a_ist) der Geometrie des virtuellen Zahnrads (6) von der vorgegebenen Zahnradgeometrie mit zulässigen Soll-Abweichungen (a_soll) abgeglichen werden.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Abwälzfräsers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Zur Herstellung von Zahnrädern wird im Stand der Technik häufig das Wälzfräsen genutzt. Beim Wälzfräsen handelt es sich um ein kontinuierlich arbeitendes hochproduktives Verzahnungsverfahren. Beim Wälzfräsen wird durch die Fräserdrehung eines Abwälzfräsers die eigentliche Schnittbewegung erzeugt.
Bei einem Abwälzfräser handelt es sich um eine ein- oder mehrgängige Schnecke mit Spannuten, der mit dem zu verzahnenden Werkstück ein Schneckengetriebe bildet. Dabei führt der Abwälzfräser für die Erzeugung der Zahnlücken bei der Herstellung des Zahnrads neben der Drehung eine Bewegung in der Achse des Werkstücks aus.
Bei Verfahren zur Herstellung eines Abwälzfräsers aus dem Stand der Technik werden im Entwicklungsprozess teils mehrere Prototypen des Abwälzfräsers hergestellt mit denen anschliessend Testfräsungen durchgeführt werden. Dadurch können neben den Prototypen der Abwälzfräser auch eine Vielzahl von mit den Prototypen des Abwälzfräsers hergestellten Zahnrädern entstehen. Bei diesen Elementen kann es sich um Ausschuss handeln, der dadurch einerseits zu hohen Kosten und andererseits auch zu einer hohen Dauer der Entwicklung und der Herstellung des Abwälzfräsers führen kann.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Herstellung eines Abwälzfräsers zur Verfügung zu stellen, durch dass in der Entwicklung und Herstellung des Abwälzfräsers die Herstellung von teuren Abwälzfräserprototypen sowie von Testfräsungen von Zahnrädern vermieden oder zumindest verringert werden kann.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale nach dem Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Abwälzfräsers soll ein Abwälzfräser hergestellt werden, der zur Herstellung von Zahnrädern genutzt werden kann, die eine zuvor vorgegebene Geometrie aufweisen soll. Über die vorgegebene Geometrie der Zahnräder werden dabei durch einen Berechnungsalgorithmus Daten für eine Geometrie des Abwälzfräsers erzeugt. In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Berechnungsalgorithmus um einen in einer Berechnungssoftware hinterlegten Algorithmus, der beispielsweise auf einer Workstation oder einem Computer ausgeführt werden kann.
Die vorgegebene Geometrie des Zahnrads, dass mit einem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Abwälzfräser produziert/hergestellt werden kann, kann beispielsweise aus den Daten eines CAD-Modells (Computer Aided Design) eingelesen werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die vorgegebene Geometrie aus technischen Zeichnungen und/oder anhand von technischen Daten, die die vorgegebene Geometrie des Zahnrads beschreiben, ermittelt und von einem Nutzer dem Berechnungsalgorithmus bspw. durch eine Eingabe zugeführt werden.
Bei den genannten technischen Daten des Zahnrads handelt es sich um für Zahnräder spezifische und typische Kennwerte/Kenngrössen, die für den Fachmann aus dem Stand der Technik vollumfänglich bekannt sind. Bei den Kennwerten handelt es sich nur beispiels- und auszugsweise um die Zähnezahl, die Kopfhöhe, den Teilkreisdurchmesser und/oder beispielsweise den Schrägungswinkel bei schräg verzahnten Zahnrädern.
Mit den durch den Berechnungsalgorithmus erzeugten Daten kann ein Modell des Abwälzfräsers erzeugt werden. Bei dem Modell des Abwälzfräsers handelt es sich in einem Ausführungsbeispiel vorzugsweise um ein CAD-Modell und/oder ein virtuelles Modell des Abwälzfräsers.
Mit dem Modell des Abwälzfräsers kann nun über einen Simulationsalgorithmus ein virtuelles Zahnrad erzeugt werden. Die Geometrie dieses durch den Simulationsalgorithmus erzeugten virtuellen Kontrollzahnrads kann mit der vorgegebenen Zahnradgeometrie abgeglichen werden. Dabei wird insbesondere die Ist-Abweichung der Geometrie des virtuellen Zahnrads von der vorgegebenen Zahnradgeometrie mit in den jeweiligen Bereichen zulässigen Soll-Abweichungen abgeglichen.
Somit besteht nach dem Abgleich der Geometrie des virtuellen Kontrollzahnrads mit der vorgegebenen Zahnradgeometrie einerseits die Möglichkeit, dass die Ist-Abweichung kleiner-gleich (≤) den Soll-Abweichungen sind oder, dass die Ist-Abweichung grösser als die maximal zulässige Soll-Abweichung ist.
Beim Vorliegen einer Ist-Abweichung die ausserhalb der zulässigen Soll-Abweichung liegt, werden die gefundenen Abweichungen in einem rückwärts-iterativen Verfahren dem Berechnungsalgorithmus zugefügt, wodurch ein weiteres Modell des Abwälzfräsers erzeugt werden kann und/oder das virtuelle Zahnrad wird an den Stellen mit einer zu grossen Ist-Abweichung angepasst und diese angepasste Geometrie wird dem Berechnungsalgorithmus für die Berechnung eines weiteren Modells des Abwälzfräsers zugeführt.
Anschliessend kann mit dem weiteren Modell des Abwälzfräsers, bei dem es sich vorzugsweise ebenfalls um ein virtuelles Modell und/oder ein CAD-Modell des über den Berechnungsalgorithmus bestimmten Abwälzfräsers handelt, erneut mit Hilfe des Simulationsalgorithmus ein weiteres virtuelles (Kontroll-) Zahnrad erzeugt werden. Dieser Schritt kann durch den Simulationsalgorithmus und den Berechnungsalgorithmus beliebig oft wiederholt werden, bis sämtlliche Ist-Abweichungen der Geometrie des weiteren virtuellen Kontrollzahnrads innerhalb der zulässigen Soll-Abweichungen von der Geometrie des vorgegebenen Zahnrads liegen.
Sobald dies der Fall ist, wobei zu beachten ist, dass dies bereits nach dem ersten Berechnungs- und Simulationsdurchgang der Fall sein kann, kann ein Abwälzfräser entsprechend den durch den Berechnungsalgorithmen erzeugten Daten des Modell des Abwälzfräsers bzw. des weiteren Modell des Abwälzfräsers hergestellt werden.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren kann die benötigte Zeit für das Verfahren zur Herstellung eines Abwälzfräsers stark gesenkt werden, und zudem kann auf teure Prototypen des Abwälzfräsers und Testfräsungen verzichtet werden. Somit kann durch das erfindungsgemässe Verfahren die Entwicklung und Herstellung eines Abwälzfräsers insbesondere dahingehend verbessert werden, dass hierfür weniger Material benötigt wird und zudem weniger nicht weiterverwertbare Testzahnräder bei Testfräsungen erzeugt werden müssen, wobei neben der durch die Vorteile des Verfahrens entstehenden Kostensenkung auch Material eingespart werden kann und somit Ressourcen geschont werden können.
Figurenbeschreibung
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung; diese zeigt in
1 ein schematisches Flussdiagramm einzelner Schritte des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung eines Abwälzfräsers.
In der einzigen 1 ist ein Flussdiagramm dargestellt, dass schematisch die einzelnen Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Abwälzfräsers 1 zeigt. Bei dem Verfahren zur Herstellung des Abwälzfräsers 1 wird zunächst eine vorgegebene Geometrie eines Zahnrades 2, beispielsweise mit Hilfe einer technischen Zeichnung 3, die die wesentlichen Angaben zu den kennzeichnenden Merkmalen des Zahnrads 2 beinhaltet, ermittelt und/oder beispielsweise aus CAD-Daten, die die vorgegebene Geometrie des Zahnrades 2 aufweisen, eingelesen. Die aus den CAD-Daten oder der technischen Zeichnung 3 vorgegebene Geometrie des Zahnrads 2 wird nach dem Einlesen bzw. einer Eingabe einem Berechnungsalgorithmus zugeführt, der beispielsweise in einer Berechnungssoftware implementiert ist, die wiederum beispielsweise auf einer Workstation/einem Computer 4 ausgeführt werden kann.
Mit Hilfe des Berechnungsalgorithmus kann anschliessend ein Model des Abwälzfräsers erzeugt werden, bei dem es sich vorzugsweise um einen virtuellen Abwälzfräser 5 handelt, dessen Geometrie durch den Berechnungsalgorithmus berechnet wurde. Die Daten des virtuellen Abwälzfräsers 5 werden anschliessend einem Simulationsalgorithmus zugeführt, mit dem anhand der Daten des virtuellen Abwälzfräsers 5 ein virtuelles Zahnrad 6 erzeugt werden kann.
Die Geometrie des durch den Simulationsalgorithmus erzeugten virtuellen Zahnrads 6 kann mit der vorgegebenen Geometrie des Zahnrads abgeglichen werden. Hierfür wird eine Ist-Kontur 7 des virtuellen Zahnrads 6 mit einer Soll-Kontur 8, die der Kontur der Geometrie des vorgegebenen Zahnrades 2 entspricht, abgeglichen.
Dabei können an vorgegebenen Punkten Abweichungen a_ist festgestellt werden, die zwischen der Ist-Kontur 7 und der Soll-Kontur 8 bestehen. Die Ist-Abweichung a_ist kann nun mit zulässigen Soll-Abweichungen a_soll abgeglichen werden. In einem Ausführungsbeispiel erfolgt der Abgleich durch den Simulationsalgorithmus.
Sofern die Ist-Abweichungen a_ist kleiner gleich (≤) den zulässigen Soll-Abweichung a_soll sind, kann aus den Daten des Models des Abwälzfräsers und somit aus den Daten des virtuellen Abwälzfräsers 5 der Abwälzfräser 1 der zur Herstellung der Zahnräder 2 mit der vorgegebenen Geometrie genutzt werden kann, hergestellt werden.
Sofern die Ist-Abweichungen a_ist größer (>) den zulässigen Soll-Abweichungen a_soll sind, können am virtuellen Zahnrad 6 Korrekturen vorgenommen werden, und diese mit Hilfe eines rückwärts-iterativen Verfahrens dem Berechnungsalgorithmus für die Auslegung und somit die Berechnung eines weiteren Models des Abwälzfräsers zugeführt werden.
Mit Hilfe des weiteren Models des Abwälzfräsers und somit einem weiteren virtuellen Abwälzfräsers 5 kann anschliessend wiederum ein neues weiteres virtuelles Zahnrad 6 simuliert werden. Dieses weitere virtuelle Zahnrad 6 sollte dann an den Stellen, an denen die Ist-Abweichung a_ist grösser (>) der zulässigen Soll-Abweichung a_soll war, verbessert sein und vorzugsweise bereits im Bereich der zulässigen Abweichungen a_soll liegen.
Sofern nach diesem weiteren Berechnungs- und Simulationsschritt sämtliche Ist-Abweichungen a_ist kleiner gleich (≤) den zulässigen Soll-Abweichungen a_soll sind, kann nun der Abwälzfräser 1 hergestellt werden. Sollten immer noch Ist-Abweichungen a_ist grösser (>) als die zulässigen Soll-Abweichung a_soll sein bzw. die Korrekturen zu Abweichungen an anderen Stellen geführt haben, kann das weitere virtuelle Zahnrad erneut korrigiert werden und die Daten dem Berechnungsalgorithmus zugeführt werden. Dadurch kann ein weiterer virtuelle Abwälzfräser 5 berechnet werden, mit dem wiederum ein weiteres virtuelles Zahnrad 6 erzeugt werden kann.
Die zuvor beschriebenen Schritte, die die Anpassung des virtuellen Zahnrads 6, die Zuführung der Korrekturen über ein rückwärts-iteratives Verfahren zu dem Berechnungsalgorithmus sowie die Simulation eines weiteren virtuellen Zahnrades umfassen, können beliebig oft wiederholt werden, bis sämtliche Ist-Abweichungen a_ist im Bereich zulässiger Soll-Abweichungen a_soll liegen.

Durch das vorliegende Verfahren kann bei der Herstellung von einem Abwälzfräser 1 die Anzahl an teuren Prototypen sowie von teuren Testfräsungen verringert werden oder es kann ganz auf diese verzichtet werden. Zudem kann durch das vorliegende Verfahren bei der Herstellung eines Abwälzfräsers 1 Zeit eingespart werden, da die aufwändige Herstellung eines Prototypen des Abwälzfräser 1 für Testfräsungen entfällt. Bezugszeichenliste

1	Abwälzfräser
2	Zahnrad
3	technische Zeichnung
4	Workstation/Computer
5	virtueller Abwälzfräser
6	virtuelles Zahnrad
7	Ist-Kontur
8	Soll-Kontur
a	Abweichung

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Abwälzfräsers, wobei der Abwälzfräser (1) zur Herstellung von Zahnrädern (2) genutzt wird, wobei die Zahnräder (2), welche mit dem Abwälzfräser (1) hergestellt werden, eine zuvor vorgegebene Geometrie aufweisen sollen, dadurch gekennzeichnet, dass über die vorgegebene Geometrie der Zahnräder (2) durch einen Berechnungsalgorithmus Daten für eine Geometire des Abwälzfräsers erzeugt werden, wobei mit den durch den Berechnungsalgorithmus erzeugten Daten ein Modell des Abwälzfräsers (5) erzeugt wird, so dass mit dem Modell des Abwälzfräsers (5) über einen Simulationsalgorithmus ein virtuelles Zahnrad (6) erzeugt wird, wobei eine Geometire des durch den Simulationsalgorithmus erzeugten virtuellen Zahnrads (6) mit der vorgegebenen Zahnradgeometrie abgeglichen wird und Ist-Abweichungen (a_ist) der Geometrie des virtuellen Zahnrads (6) von der vorgegebenen Zahnradgeometrie mit zulässigen Soll-Abweichungen (a_soll) abgeglichen werden.
Verfahren zur Herstellung eines Abwälzfräsers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Vorliegen einer Ist-Abweichung (a_ist), die innerhalb der zulässigen Soll-Abweichung (a_soll) liegt, ein Abwälzfräser (1) entsprechend den durch den Berechnungsalgorithmus erzeugten Daten des Modells des Abwälzfräsers (5) hergestellt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Abwälzfräsers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Vorliegen einer Ist-Abweichung (a_ist), die ausserhalb der Soll-Abweichung (a_soll) liegt, die Geometrie des virtuellen Zahnrads (6) korrigiert wird, wobei mit den korrigierten Werten der Geometrie des virtuellen Zahnrads (6) durch den Berechnungsalgorithmus ein weiteres Modell des Abwälzfräsers (5) erzeugt wird, so dass mit dem weiteren Modell des Abwälzfräsers (5) über den Simulationsalgorithmus ein weiteres virtuelles Zahnrad (6) erzeugt wird, wobei eine Geometire des durch den Simulationsalgorithmus erzeugten weiteren virtuellen Zahnrads (6) mit der vorgegebenen Zahnradgeometire abgeglichen wird und die Ist-Abweichung (a_ist) mit einer zulässigen Soll-Abweichung (a_soll) abgeglichen wird.
Verfahren zur Herstellung eines Abwälzfräsers nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein rückwärts-iteratives Verfahren angewandt wird.
Verfahren zu Herstellung eines Abwälzfräsers nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Vorliegen einer Ist-Abweichung (a_ist), die innerhalb der zulässigen Soll-Abweichung (a_soll) liegt, ein Abwälzfräser (1) entsprechend den durch den Berechnungsalgorithmus erzeugten Daten des weiteren Modells des Abwälzfräsers (5) hergestellt wird oder bei einem Vorliegen einer Ist-Abweichung (a_ist), die ausserhalb der Soll-Abweichung (a_soll) liegt, dass Verfahren nach Anspruch 3 wiederholt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Abwälzfräsers nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell des Abwälzfräsers (5) und/oder das weitere Modell des Abwälzfräsers (5) ein virtuelles Modell oder ein CAD-Modell ist.
Verfahren zur Herstellung eines Abwälzfräsers nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Geometire des Zahnrads (2) aus CAD-Daten eingelesen wird oder an Hand von technischen Daten der vorgegebenen Geometrie des Zahnrads (2) ermittelt wird.