DE102017009924A1 - Verfahren zur Bearbeitung von Kegelrad-Werkstücken - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Bearbeiten eines Kegelrad-Werkstücks (11) mit den Schritten:
- Befestigen eines Kegelrad-Werkstücks (11) an einer ersten Werkstückspindel einer ersten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine,
- Befestigen eines ersten Messerkopfes, der mindestens eine Innenschneide und mindestens eine Außenschneide umfasst, in der ersten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine,
- kontinuierliches Drehantreiben des ersten Messerkopfes,
- Durchführen eines einzelteilenden Bearbeitungsverfahrens, um das Kegelrad-Werkstück (11) vorzuverzahnen,
- Entnehmen des vorverzahnten Kegelrad-Werkstücks (11) aus der ersten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine,
- Durchführen einer Warmbehandlung des vorverzahnten Kegelrad-Werkstücks (11),
- Befestigen des vorverzahnten Kegelrad-Werkstücks (11) in einer zweiten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine oder in einer ersten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine,
- Befestigen eines zweiten Messerkopfes, der gruppenweise angeordnete Innenschneiden und Außenschneiden umfasst, in der ersten oder zweiten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine,
- kontinuierliches Drehantreiben des vorverzahnten Kegelrad-Werkstücks (11),
- gekoppeltes, kontinuierliches Drehantreiben des zweiten Messerkopfes,
Durchführen eines kontinuierlich teilenden Bearbeitungsverfahrens, um die konkaven Zahnflanken (13k) und die konvexen Zahnflanken (13x) des Kegelrad-Werkstücks (11) nachzubearbeiten.
- Befestigen eines Kegelrad-Werkstücks (11) an einer ersten Werkstückspindel einer ersten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine,
- Befestigen eines ersten Messerkopfes, der mindestens eine Innenschneide und mindestens eine Außenschneide umfasst, in der ersten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine,
- kontinuierliches Drehantreiben des ersten Messerkopfes,
- Durchführen eines einzelteilenden Bearbeitungsverfahrens, um das Kegelrad-Werkstück (11) vorzuverzahnen,
- Entnehmen des vorverzahnten Kegelrad-Werkstücks (11) aus der ersten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine,
- Durchführen einer Warmbehandlung des vorverzahnten Kegelrad-Werkstücks (11),
- Befestigen des vorverzahnten Kegelrad-Werkstücks (11) in einer zweiten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine oder in einer ersten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine,
- Befestigen eines zweiten Messerkopfes, der gruppenweise angeordnete Innenschneiden und Außenschneiden umfasst, in der ersten oder zweiten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine,
- kontinuierliches Drehantreiben des vorverzahnten Kegelrad-Werkstücks (11),
- gekoppeltes, kontinuierliches Drehantreiben des zweiten Messerkopfes,
Durchführen eines kontinuierlich teilenden Bearbeitungsverfahrens, um die konkaven Zahnflanken (13k) und die konvexen Zahnflanken (13x) des Kegelrad-Werkstücks (11) nachzubearbeiten.
Description
- Gebiet der Erfindung
- Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Bearbeiten von Kegelrad- Werkstücken.
- Kegelräder werden teilweise mittels eines sogenannten Klingelnberg Zyklo-Palloid®-Verfahrens verzahnt (Zyklo-Palloid ist eine Marke der Firma Klingelnberg GmbH, Deutschland). Bei dem Zyklo-Palloid-Verfahren handelt es sich um ein kontinuierlich teilendes Verzahnungsverfahren.
- Es kommt bei diesem Verfahren beispielweise ein zweiteiliger Messerkopf als Schneidwerkzeug zum Einsatz. Dieser zweiteilige Messerkopf umfasst zwei ineinander geschachtelte Messerkopfteile, von denen einer mehrere Innenmesser und der andere mehrere Außenmesser trägt. Außerdem trägt jeder der Messerkopfteile üblicherweise sogenannte Mittelmesser. Die Innenmesser kommen beispielsweise zum Weichbearbeiten der konvexen Flanken und die Außenmesser zum Weichbearbeiten der konkaven Flanken des Kegelrad-Werkstücks zum Einsatz. Ein solcher zweiteiliger Messerkopf erfordert eine Verzahnungsmaschine, die ein entsprechendes Getriebe zum zeitgleichen Drehantreiben der beiden ineinander geschachtelten Messerkopfteile umfasst.
- Nachdem ein solches Kegelrad-Werkstück mittels eines Zyklo-Palloid-Verfahrens im weichen Material vorverzahnt wurde, wird das Kegelrad-Werkstück typischerweise einer Wärmebehandlung zum Zwecke des Härtens unterzogen. Dann erfolgt eine Zyklo-Palloid-Hartbearbeitung auf der Maschine, die bereits zuvor verwendet wurde.
- Es ist ein Nachteil dieses bisher gängigen Ansatzes, dass die Zyklo-Palloid-Bearbeitung im weichen Material des Kegelrad-Werkstücks eher langsam ist. Ausserdem braucht man eine spezielle Verzahnungsmaschine mit zwei Werkzeugspindeln und einem Getriebe, wie bereits erwähnt. Zusätzlich ist es meist erforderlich Kühl-Schmierstoff einzusetzen.
- Um bei der Zyklo-Palloid-Bearbeitung die Abtragsleistung am weichen Material des Kegelrad-Werkstücks zu erhöhen, kann man z.B. auf teurere Werkzeugsysteme setzen, die eine höhere Standzeit haben.
- Beim Verzahnen von Werkstücken in der Serienfertigung geht es häufig auch um wirtschaftliche Aspekte. Der Einsatz von teuren und komplexen Werkzeugsystemen ist nicht immer wirtschaftlich darstellbar.
- Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren bereit zu stellen, das weniger teuer ist als der beschriebene Ansatz, der auf einem zweimaligen Einsatz (im weichen und im harten Material) des Zyklo-Palloid-Verfahrens beruht. Ausserdem soll möglichst die Abtragsleistung erhöht werden, was im Prinzip einer schnelleren Durchführung des gesamten Verzahnungsvorganges entspricht. Diese beiden Vorgaben scheinen sich zu widersprechen, da man typischerweise entweder den einen oder den anderen Aspekt eines Zyklo-Palloid-Verzahnungsverfahrens optimieren kann.
- Diese Aufgabenstellungen werden erfindungsgemäß wie folgt gelöst. Es wird ein Verfahren (hier auch als Hybrid-Verfahren bezeichnet) zum Bearbeiten eines Kegelrad-Werkstücks mit den folgenden Schritten vorgeschlagen:
- - Befestigen eines Kegelrad-Werkstücks an einer ersten Werkstückspindel einer ersten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine,
- - Befestigen eines Messerkopfes, der mindestens eine Innenschneide und mindestens einem Außenschneide umfasst, an einer Werkzeugspindel der ersten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine,
- - Drehantreiben des Messerkopfes,
- - Durchführen von Relativbewegungen des Messerkopfes relativ zum Kegelrad-Werkstück, um mit zwei unterschiedlichen Maschineneinstellungen der ersten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine in einem Einzelteilverfahren das Kegelrad-Werkstück vorzuverzahnen, wobei konkave und konvexe Zahnflanken mit kreisbogenförmigen Flankenlängslinien erzeugt werden,
- - Drehantreiben des Kegelrad-Werkstücks von Zeit zu Zeit, um Teilungsdrehungen vorzunehmen.
- Dann wird das vorverzahnte Kegelrad-Werkstück aus der ersten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine entnommen und es wird eine Warmbehandlung des vorverzahnten Kegelrad-Werkstücks vorgenommen, um dieses zu härten. Daraufhin folgen die Schritte:
- - Befestigen des vorverzahnten Kegelrad-Werkstücks an einer Werkstückspindel einer zweiten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine oder an einer Werkstückspindel der ersten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine,
- - Befestigen eines zweiten Messerkopfes (z.B. eines Zyklo-Palloid-Werkzeugs), der gruppenweise angeordnete Innenschneiden und Außenschneiden umfasst in der zweiten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine oder in der ersten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine,
- - Drehantreiben des vorverzahnten Kegelrad-Werkstücks,
- - Drehantreiben des zweiten Messerkopfes,
- - Durchführen von Relativbewegungen des zweiten Messerkopfes relativ zum vorverzahnten Kegelrad-Werkstück, um in einem kontinuierlichen Bearbeitungsverfahren das Zahnrad-Werkstück hart zu bearbeiten.
- Die beiden unterschiedlichen Maschineneinstellungen im ersten Durchgang werden vorgegeben, da es sich bei dem Einzelteilverfahren, das zum Vorverzahnen zum Einsatz kommt, um ein Semicompleting-Verfahren handelt.
- Die Innenschneiden und Außenschneiden des ersten Messerkopfes können jeweils paarweise an einem gemeinsamen Messer angeordnet sein. Sie können aber auch jeweils an einem separaten Messer vorgesehen sein.
- Vorzugsweise umfassen die Relativbewegungen des Kegelrad-Werkstücks und des ersten Messerkopfes eine gemeinsame Wälzbewegung.
- Das Drehantreiben des vorverzahnten Kegelrad-Werkstücks und das Drehantreiben des zweiten Messerkopfes erfolgt in einer gekoppelten Art und Weise so, dass die Innenschneiden und Außenschneiden einer Gruppe durch eine Zahnlücke am vorverzahnten Kegelrad-Werkstück und die Innenschneiden und Außenschneiden einer weiteren Gruppe durch eine andere Zahnlücke am vorverzahnten Kegelrad-Werkstück geführt werden.
- Es handelt sich bei dem Verfahren der Erfindung quasi um ein 2-teiliges Verfahren (hier auch als Hybrid-Verfahren bezeichnet), bei dem in einem ersten Durchgang, der am weichen Material des Kegelrad-Werkstücks durchgeführt wird, Zahnflanken mit kreisbogenförmigen Flankenlängslinien erzeugt werden. Nach dem ersten Durchgang wird das vorverzahnte Kegelrad-Werkstück einer Wärmebehandlung unterzogen. In einem zweiten Durchgang, der am gehärteten Material des vorverzahnten Kegelrad-Werkstücks durchgeführt wird, werden die Zahnflanken mit kreisbogenförmigen Flankenlängslinien in Zahnflanken mit epizykloidischen Flankenlängslinien geändert.
- Vorzugsweise kommt bei allen Ausführungsformen ein Kreisbogen-Verzahnungsverfahren während des ersten Durchgangs zum Einsatz.
- Z.B. kann ein Arcoflex™ Verfahren als Kreisbogen-Verzahnungsverfahren während des ersten Durchgangs zum Einsatz kommen (Arcoflex ist ein Kennzeichen der Firma Klingelnberg GmbH, Deutschland). Das Arcoflex Verfahren ist ein Einzelteilverfahren, bei dem z.B. ein ARCON®-Stirnmesserkopf der Firma Klingelnberg als Schneidwerkzeug eingesetzt wird, um Zahnlücke für Zahnlücke Zahnflanken mit kreisbogenförmigen Flankenlängslinien zu erzeugen (ARCON ist eine Marke der Firma Klingelnberg GmbH, Deutschland).
- Unter dem Begriff Kreisbogen-Verzahnungsverfahren sind sämtliche einzelteilenden Verzahnungsverfahren zu verstehen, die dazu ausgelegt sind, um Zahnflanken mit kreisbogenförmigen Flankenlängslinien zu erzeugen. Es können hier also auch andere Verfahren zum Einsatz kommen, die es ermöglichen kreisbogenförmige Flankenlängslinien im Einzelteilverfahren zu erzeugen.
- Diese Weichbearbeitung mittels eines Kreisbogen-Verzahnungsverfahrens, die z.B. nach dem Arcoflex-Verfahren erfolgen kann, kann entweder mit oder ohne Kühl- oder Schmiermittel erfolgen.
- Bisher werden Verzahnungen, die einem Kreisbogen-Verzahnungsverfahren unterzogen wurden, nach dem Härten typischerweise durch Schleifen hartbearbeitet. Das Schleifen des gehärteten Kegelrad-Werkstücks wird deswegen bevorzugt, da das Kreisbogen-Verzahnungsverfahren Zahnflanken mit einem Kreisbogen erzeugt und da das Schleifen mit einem Schleiftopf gezwungenermassen auch Kreisbögen erzeugt.
- Gemäß Erfindung folgt aber auf ein Kreisbogen-Verzahnungsverfahren kein Kreisbogen-Hartbearbeitungsverfahren, sondern ein Epizykloid-Nachbearbeitungsverfahren (z.B. ein Zyklo-Palloid-Nachbearbeitungsverfahren, das z.B. ein Zyklo-Palloid-Werkzeug einsetzt). Dieses Epizykloid-Nachbearbeitungsverfahren resultiert in Zahnflanken mit epizykloidischen Flankenlängslinien.
- Unter dem Begriff Epizykloid-Nachbearbeitungsverfahren sind sämtliche Verzahnungsverfahren zu verstehen, die dazu ausgelegt sind, um Zahnflanken mit epizykloidischen Flankenlängslinien in einem kontinuierlich teilenden Wälzverfahren zu erzeugen. Es können hier also auch andere Verfahren zum Einsatz kommen, als das genannte Zyklo-Palloid-Verfahren, die es ermöglichen epizykloidische Flankenlängslinien im kontinuierlichen Verfahren zu erzeugen.
- Es ist ein Vorteil des Hybridverfahrens der Erfindung, dass beim Weichverzahnen ein relativ einfacher und kostengünstiger (Stirn-)Messerkopf als Schneidwerkzeug eingesetzt werden kann. Ein solches Einzelteil-Weichverzahnen (das z.B. ein Arcoflex-Verfahren mit einem ARCON-Stirnmesserkopf sein kann) ist im weichen Material deutlich produktiver als das eingangs beschriebene Zyklo-Palloid-Weichbearbeitungsverfahren.
- Es ist eine weiterer Vorteil dieses Hybrid-Ansatzes, dass man z.B. sowohl einen ARCON-Stirnmesserkopf als auch ein Zyklo-Palloid-Werkzeug auf einer Zyklo-Palloid-Verzahnungsmaschine einsetzen kann.
- Als Zyklo-Palloid-Verzahnungsmaschinen eignen sich z.B. die Mehrachs-Bearbeitungsmaschinen C 40 U, C 60 U, C 100 U, die von der Firma Klingelnberg GmbH, Peterstrasse 45, D-42499 Deutschland, angeboten werden.
- Statt das ARCON-Messerkopfsystem der Firma Klingelnberg zu verwenden, können auch UAC-Stirnmesserköpfe zum Einsatz kommen, die speziell für das Arcoflex-Verfahren und damit auch das vorliegende Hybrid-Verfahren ausgelegt wurden. Solche UAC-Stirnmesserköpfe bauen auf dem ARCON-Messerkopfsystem der Firma Klingelnberg auf bzw. sind von diesem System abgeleitet.
- Vorzugsweise sind die ARCON-Stirnmesserköpfe und die UAC-Stirnmesserköpfe als Hochleistungs-Messerkopfsystem ausgelegt.
- Es ist eine weiterer Vorteil dieses Hybrid-Ansatzes, dass man z.B. einige wenige, standardisierte Messerköpfe (z.B. ARCON-Stirnmesserköpfe oder UAC-Stirnmesserköpfe) für das Kreisbogen-Verzahnungsverfahren vorhalten muss, um trotzdem eine grosse Vielfalt unterschiedlicher Kegelräder im weichen Material bearbeiten (vorverzahnen) zu können.
- Es ist auch ein Vorteil, dass der (Stirn-)Messerkopf, der zum weichen Bearbeiten im Rahmen des Kreisbogen-Verzahnungsverfahrens eingesetzt wird, mit hohen Drehzahlen angetrieben werden kann. Ausserdem braucht ein solcher (Stirn-)Messerkopf keinen exzentrischen Antrieb.
- Beim Anwenden des 2-teiligen Hybridverfahrens der Erfindung ist darauf zu achten, dass die Abweichungen, die es zwischen den Zahnflanken mit kreisbogenförmigen Flankenlängslinien und den anschliessend zu erzeugenden epizykloiden Flankenlängslinien nur geringe Abweichungen ergibt. Diese Abweichungen werden hier auch als Zykloidenabweichung bezeichnet.
- Da die Kegelrad-Werkstücke nach der Vorbearbeitung im weichen Material einer Warmbehandlung unterzogen werden, können sich daraus leichte Veränderungen der Geometrie des vorverzahnten, gehärteten Kegelrad-Werkstücks ergeben (Verzüge genannt).
- Der zweite Durchgang des Verfahrens der Erfindung sollte daher nicht nur in der Lage sein die Zykloidenabweichung am gehärteten Material des vorverzahnten Zahnrad-Werkstücks abzutragen, sondern auch die Verzüge zu beheben.
- Bei dem kontinuierlich wälzenden Epizykloid-Nachbearbeitungsverfahren kann beispielweise ein zweiteiliger Messerkopf als Schneidwerkzeug zum Einsatz kommen. Dieser zweiteilige Messerkopf umfasst, wie bereits erwähnt, zwei ineinander geschachtelte Messerkopfteile, von denen einer mehrere Innenmesser und der andere mehrere Außenmesser trägt. Außerdem kann jeder der Messerkopfteile sogenannte Mittelmesser tragen. Die Innenmesser dienen hier zum Fertigbearbeiten der konvexen Flanken und die Außenmesser dienen zum Fertigbearbeiten der konkaven Flanken des Kegelrad-Werkstücks.
- Es gibt aber auch andere Schneidwerkzeuge (z.B. einteilige Messerköpfe), die im Rahmen des Epizykloid-Nachbearbeitungsverfahrens der Erfindung eingesetzt werden können.
- Eine Fabrikation, die z.B. über eine Zyklo-Palloid-Verzahnungsmaschine verfügt, braucht daher nur geeignete ARCON-(Stirn-) Messerköpfe sowie mindestens einen ein- oder zweiteiligen Zyklo-Palloid-Messerkopf.
- Vorzugsweise kommt bei mindestens einem Teil der Ausführungsformen ein Bornitritwerkzeug als Schneidwerkzeug für die Messer des Epizykloid-Nachbearbeitungsverfahrens zum Einsatz, da diese Art von Werkzeugen sehr effizient sind und eine Epizykloid-Nachbearbeitung am vorverzahnten, gehärteten Kegelrad-Werkstück mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit ermöglichen.
- Das Epizykloid-Nachbearbeitungsverfahren unter Einsatz von Bornitritwerkzeugen ermöglicht ein Fertigverzahnen mit hoher Leistung und großer Präzision.
- Die Hartfeinbearbeitung nach dem Epizykloid-Nachbearbeitungsverfahren kann bei mindestens einem Teil der Ausführungsformen auch als Trockenbearbeitung, d.h. ohne den Einsatz von Kühl- oder Schmiermittel, durchgeführt werden.
- Vorzugsweise werden in einem vorbereitenden Verfahrensschritt Berechnungen vorgenommen, um die Auslegung des Kegelrades, das mit dem Hybrid-Verfahren der Erfindung erzeugt werden soll, vorzunehmen. Bei der Berechnung einer solchen Auslegung wird darauf geachtet, dass das Einzelteil-Weichverzahnen kreisbogenförmige Flankenlängslinie bereit stellt, die so nahe an dem Verlauf der später zu erzeugenden epizykloiden Flankenlängslinie liegen, dass die entsprechenden Zykloidenabweichungen mit dem Epizykloid-Nachbearbeitungsverfahren schnell und effizient behoben werden können.
- Durch den Einsatz der Erfindung können Zahnflanken mit qualitativ hochwertigen Oberflächen effizient und günstig gefertigt werden.
- Als Ergebnis liefert der Einsatz der Erfindung spiralverzahnte Kegelräder mit hoher Genauigkeit und qualitativ hochwertigen Oberflächen.
- Figurenliste
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.
-
1A zeigt eine schematische Illustration eines Einzelteilverfahrens (z.B. ein Einzelteil- Completing-Verfahren) gemäß Stand der Technik, um die Grundlagen eines Einzelteilverfahrens beschreiben zu können ; -
1B zeigt eine schematische Illustration eines kontinuierlich wälzenden Teilverfahrens (z.B. ein Zyklo-Palloid-Verfahren), gemäß Stand der Technik; -
1C zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Bearbeitungsphase eines Semicompleting-Verfahrens, gemäß Stand der Technik, während dem Fertigverzahnen einer linken Flanke und dem gleichzeitigen Vorverzahnen einer rechten Flanke eines Kegelrad-Werkstücks; -
1D zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Bearbeitungsphase, gemäß Stand der Technik, während dem Fertigverzahnen der rechten Flanke des Kegelrad-Werkstücks der1C ; -
2 zeigt eine schematische Illustration eines Abschnitts eines Kegelrad-Werkstücks nach einem Kreisbogen-Verzahnungsverfahren gemäß Stand der Technik, wobei nur eine Zahnlücke mit den beiden kreisbogenförmigen Zahnflanken gezeigt ist; -
3 zeigt eine schematische Illustration eines Abschnitts eines anderen Kegelrad-Werkstücks, das gemäß Stand der Technik nach einem Zyklo-Palloid-Verfahren vorverzahnt wurde, wobei nur eine Zahnlücke mit den beiden epizykloiden Zahnflanken und eine weitere Zahnflanke bei deren Erzeugung gezeigt sind; -
4 zeigt eine schematische Illustration eines Abschnitts eines Kegelrad-Werkstücks nach dem Vorverzahnen gemäß Erfindung, wobei die Zahnlücken mit deren kreisbogenförmigen Zahnflanken weiss dargestellt sind und wobei an einer der Zahnlücken anhand von zwei strichlierten Epizykloiden der Verlauf der Zahnlängslinien nach dem Hartbearbeiten mittels eines Epizykloid-Nachbearbeitungsverfahrens gezeigt sind; -
5 zeigt eine schematische Illustration der beiden Messerkopfteile eines zweiteiligen Messerkopfes eines Drittanbieters, bevor sie ineinander gesteckt und mit Messergruppen bestückt werden; -
6 zeigt eine schematische Illustration eines Abschnitts eines Zyklo-Palloid-Messerkopfes der Firma Klingelnberg, bei dem die beiden Messerkopfteile ineinander gesteckt und der Messerkopf mit Messergruppen bestückt ist; -
7 zeigt eine schematische Draufsicht eines beispielhaften ARCON-Messerkopfes der Firma Klingelnberg, wobei abwechselnd Aussparungen für Aussenmesser und für Innenmesser zu erkennen sind; -
8A-8C zeigen Details eines weiteren ARCON-Messerkopfes20 der Firma Klingelnberg; -
9 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Verzahnungsmaschine, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen kann. - In
1A sind beispielhafte Grundlagen eines Einzelteilverfahrens (auch intermittierendes Teilverfahren, intermitted indexing process, single indexing process oder face milling genannt) gezeigt. Es handelt sich hier, um konkret zu sein, um ein Einzelteil- Completing-Verfahren. - Im Rahmen des ersten Durchgangs kommt ein Einzelteil-Semicompleting-Verfahren als Kreisbogen-Verzahnungsverfahren zum Einsatz.
- Das Einzelteil- Completing-Verfahren ist in
1A schematisch dargestellt. Hierbei wird vereinfachend die gemeinsame Wälzbewegung von Kegelrad-Werkstück11 und Messerkopf20 , welche um vieles langsamer erfolgt als die Drehung ω1 des Messerkopfs20 , nicht dargestellt. Es handelt sich bei der Darstellung quasi um eine Momentaufnahme des Wälzprozesses. Die Messer21.a ,21.i des Messerkopfes20 (z.B. Stabmesser eines Stabmesserkopfs20 ) vollziehen eine kontinuierliche kreisbogenförmige Bewegung. Die Drehbewegung des Messerkopfs20 (hier im Gegenuhrzeigersinn) ist durch einen mitω1 bezeichneten Pfeil angedeutet. Zum Fertigen weiterer Zahnlücken wird der Messerkopf20 zurückgezogen und das Kegelrad-Werkstück11 um einen Teilungswinkel gedreht (Teilungsdrehung genannt). Das schrittweise Weiterdrehen (hier im Uhrzeigersinn) ist in1A durch die Pfeilea ,b undc angedeutet. Es wird somit immer eine Zahnlücke auf einmal gefertigt. - Bei dem einzeln teilenden Verzahnungsverfahren (Einzelteilverfahren), das im Rahmen des ersten Durchgangs zum Einsatz kommen, handelt es sich um ein Semicompleting-Verfahren. Als Semicompleting-Verfahren wird ein Ansatz bezeichnet, bei dem in einem ersten Schnitt sowohl rechte als auch linke Flanken von Zahnlücken bearbeitet, aber nur die Geometrien der rechten oder der linken Flanken fertig bearbeitet werden. Dann wird in einem zweiten Schnitt, nachdem die Maschineneinstellung verändert wurde, eine der beiden Flanken nachbearbeitet, um die gewünschte Lückenweite und Zahngeometrie zu erhalten. Dieses Prinzip ist in den
1C und1D in stark schematisierter Form dargestellt. - Die
1C und1D sind stark schematisiert und zeigen nur eine Zahnlücke12 und den aktiven Bereich26 eines Messers des Schneidwerkzeugs20 . Der aktive Bereich26 des Messers umfasst hier eine Innenschneide21.i und eine Aussenschneide21.a . Hilfsweise sind folgende Linien eingezeichnet, um in den1C und1D die Relativlagen des Schneidwerkzeugs20 und des Kegelrad-Werkstücks11 erkennbar zu machen.ML stellt die Mittellinie des aktiven Bereichs26 dar. Die gedachte Lückenmitte der fertigen Zahnlücke12 ist durch die LinieLM angezeigt. Eine dicke, punktierte Linie zeigt in schematisierter Form diejenigen Abschnitte (Schneiden oder Schneidkanten) des aktiven Bereichs26 , die im gezeigten Moment Material am Werkstück11 abtragen. - Es wird nun für einen ersten Schnitt eine erste Relativposition
RP1 des Schneidwerkzeugs20 in Bezug zum Kegelrad-Werkstück11 angefahren (das geschieht durch das Vorgeben einer ersten Maschineneistellung). Die erste RelativpositionRP1 ist in1C angedeutet (Die MittellinieML sitzt hier links von der gedachten LückenmitteLM ). - In der ersten Relativposition
RP1 beginnt eine erste Bearbeitung einer Lücke12 des Kegelrad-Werkstücks11 . Während der ersten Bearbeitungsphase werden entweder alle rechten Flanken54 oder alle linken Flanken53 des Kegelrad-Werkstücks11 fertig bearbeitet und die jeweils anderen Flanken53 ,54 vorbearbeitet. - In
1C ist ein Beispiel gezeigt, bei dem die linken Flanken während der ersten Bearbeitungsphase mit der Innenschneide21.i fertig bearbeitet werden, wie durch das Bezugszeichen53f (f steht für fertig) angedeutet. Die rechten Flanken werden hingegen mit der Außenschneide21.a nur vorbearbeitet, wie durch das Bezugszeichen54v (v steht für vorbearbeitet) angedeutet. Der Begriff „fertig“ bezieht sich lediglich auf die kreisbogenförmigen Zahnflanken. - Nun wird eine zweite Relativposition
RP2 des Schneidwerkzeugs20 in Bezug zum Kegelrad-Werkstück11 angefahren (das geschieht durch das Vorgeben einer zweiten Maschineneistellung). Die zweite RelativpositionRP2 ist in1D angedeutet (Die MittellinieML sitzt hier rechts von der gedachten LückenmitteLM ). - In der zweiten Relativposition
RP2 beginnt eine zweite Bearbeitungsphase des Kegelrad-Werkstücks11 . Während der zweiten Bearbeitungsphase werden diejenigen Flanken53 ,54 des Kegelrad-Werkstücks11 fertig bearbeitet, die zuvor während der ersten Bearbeitungsphase nur vorbearbeitet wurden. Im gezeigten Beispiel werden während der zweiten Bearbeitungsphase die rechten Flanken mit den Außenschneiden21.a fertig bearbeitet, wie durch das Bezugszeichen54f (f steht für fertig) angedeutet. Die Innenschneiden21.i werden hier nicht eingesetzt. - Das bereits erwähnte ARCON-Messerkopfsystem der Firma Klingelnberg stellt ein beispielhaftes Hochleistungs-Messerkopfsystem für das einzeln teilende Verzahnungsverfahren (Einzelteilverfahren) dar, das im Rahmen des ersten Durchgangs zum Einsatz kommen kann. Details eines solchen beispielhaften ARCON-Messerkopfsystems sind den
7 und8A ,8B ,8C zu entnehmen. - Ein entsprechender ARCON®-Messerkopf 20 trägt zum Beispiel mehrere Stabmessergruppen mit mindestens je einem Innenmesser
21.i und einem Aussenmesser21.a pro Messergruppe. Eine Aussenschneide21.a oder ein Aussenmesser21.a entfernt Material von der konkaven Flanke13k einer Zahnlücke12 (siehe2 ). Eine Innenschneide21.i oder ein Innenmesser21.i entfernt Material von der konvexen Flanke13x einer Zahnlücke12 . Um einerseits die Aussenschneiden oder -messer21.a zum Entfernen von Material der konkaven Flanke13k einer Zahnlücke12 einsetzen zu können, wird eine entsprechende Maschineneinstellung (hier erste Maschineneinstellung genannt) in einer Mehrachs-Bearbeitungsmaschine100 oder200 vorgegeben. Um anderseits die Innenschneiden oder -messer21.i zum Entfernen von Material der konvexen Flanke13x dieser Zahnlücke12 einsetzen zu können, wird eine andere Maschineneinstellung (hier zweite Maschineneinstellung genannt) in der Mehrachs-Bearbeitungsmaschine100 oder200 vorgegeben. Die Verwendung der Worte „erste“ und „zweite“ soll keine Reihenfolge vorgeben. - Das Einzelteilverfahren, das im ersten Durchgang des Hybrid-Verfahrens der Erfindung zum Einsatz kommt und das mit zwei unterschiedlichen Maschineneinstellungen arbeitet, erzeugt konkave und konvexe Zahnflanken
13k ,13x mit kreisbogenförmigen Flankenlängslinien (siehe2 ). Man kann das daran erkennen, dass die Schneidkanten der Innenmesser21.i und der Aussenmesser21.a um einen Drehpunkt102 einer Werkzeugspindel angetrieben werden und somit einer Kreisbahn folgen. - Im zweiten Durchgang des Hybrid-Verfahrens der Erfindung kommt ein kontinuierlich teilendes Wälzverfahren (auch kontinuierliches Wälzfräsen, continuous indexing process, oder face hobbing genannt) zum Einsatz, das dazu ausgelegt ist an dem vorverzahnten Kegelrad-Werkstück
11 die kreisbogenförmigen Flankenlängslinien zu bearbeiten (zu überarbeiten), um erweitert-epizykloidische (auch verlängert-epizykloidisch genannt) Flankenlängslinien daraus zu fertigen. Details hierzu sind der4 zu entnehmen. - Bei der Erzeugung der Epizykloide mit diesem kontinuierlich teilenden Wälzverfahren entspricht das Verhältnis von Zähnezahl zu Gangzahl des Messerkopfes (Anzahl der Messergruppen) dem Verhältnis vom Radius des Grundkreises
G und dem Radius des RollkreisesR (siehe auch1B) . Man spricht von einer verlängerten Epizykloide, wenn der Messerkopfnennradius, auf dem die Schneiden der Messer33 sitzen, größer als der Radius des RollkreisesR ist. Bei diesem kontinuierlich teilenden Wälzverfahren drehen sich sowohl der Messerkopf30 als auch das vorverzahnte Kegelrad-Werkstück11 in einem zeitlich aufeinander abgestimmten Bewegungsablauf. Dieser Teilbewegung von Kegelrad-Werkstück und Messerkopf ist beim wälzenden Verfahren noch die bekannte Wälzbewegung, bei der sich der Mittelpunkt des Messerkopfs30 um die Planradachse und das Kegelrad-Werkstück11 um seine Rotationsachse dreht, überlagert. Die Teilung erfolgt also kontinuierlich und alle Lücken werden quasi gleichzeitig erzeugt. Ein entsprechendes Beispiel ist in1B schematisch dargestellt. Der Messerkopf30 dreht sich hier kontinuierlich im Gegenuhrzeigersinn, während sich das Werkstück11 im Uhrzeigersinn dreht. Die kontinuierliche Drehbewegung des Messerkopfs30 ist durch einen mitω2 bezeichneten Pfeil angedeutet und die kontinuierlich gekoppelte Drehbewegung des Werkstücks11 (auch Erzeugerrad-Drehung genannt) ist durch einen mitω3 bezeichneten Pfeil bezeichnet. - In
1B ist in rein schematischer Form zu erkennen, dass der Messerkopf30 z.B. paarweise (gruppenweise) mit Innenmessern33.i und Aussenmessern33.a (z.B. mit Stabmessern mit Innenschneiden und Stabmessern mit Aussenschneiden) bestückt sein kann. Da im zweiten Durchgang des Hybridverfahrens auch andere Messertypen (z.B. Formmesser) zum Einsatz kommen können, ist hier generell nur von Innen- und Aussenschneiden33.i ,33.a die Rede. Die Innen- und Aussenschneiden33.i ,33.a sitzen hier auf Kreissegmenten der TeilebeneS1 , die in6 angedeutet sind. - In
1B ist zu erkennen, dass der RollkreisR des Messerkopfes30 entlang des GrundkreisesG des Kegelrad-Werkstücks11 abrollt.M bezeichnet hier den Mittelpunkt des Messerkopfes30 undZ1 bezeichnet den Flugkreisradius. Wenn man einen 2-teiligen Messerkopf30 verwendet, wie beispielsweise in6 gezeigt, dann ist zu beachten, dass es zwei Werkzeugspindeln und somit auch zwei MittelpunkteMi undMa gibt. - Es kann bei allen Ausführungsformen der Erfindung für den zweiten Durchgang ein Zyklo-Palloid-Verfahren mit einem zweiteiligen Messerkopf
30 als Schneidwerkzeug zum Einsatz kommen, wie beispielsweise in5 oder6 gezeigt. - Dieser zweiteilige Messerkopf
30 umfasst zwei ineinander geschachtelte Messerkopfteile35 ,36 , von denen einer z.B. je ein Innenmesser37.1 und ein inneres Mittelmesser37.2 und der andere z.B. je ein Außenmesser38.1 und ein äußeres Mittelmesser38.2 trägt. Die Innenschneiden bzw. Innenmesser dienen zum Hartbearbeiten der vorverzahnten kreisbogenförmigen konvexen Flanken13x und die Außenschneiden bzw. Aussenmesser dienen zum Hartbearbeiten der vorverzahnten kreisbogenförmigen konkaven Flanken13k des Kegelrad-Werkstücks11 . Ein solcher zweiteiliger Messerkopf30 erfordert eine Verzahnungsmaschine200 , die ein entsprechendes Getriebe zum zeitgleichen Drehantreiben der beiden ineinander geschachtelten Messerkopfteile35 ,36 ermöglicht. Beim Zyklo-Palloid-Verfahren sind die Messerkopfteile35 ,36 exzentrisch ineinander gelagert (siehe hierzu auch6 ). -
5 zeigt eine schematische Illustration der beiden Messerkopfteile35 ,36 eines Messerkopfes30 eines Drittanbieters, bevor sie ineinander gesteckt und mit Messern bestückt werden. Das Innenteil (auch Innenmesserkopf genannt)35 ist in5 oberhalb des Außenteils (auch Außenmesserkopf genannt)36 gezeigt. - Die Schneiden, die beim Zyklo-Palloid-Verfahren eingesetzt werden, sind in (Messer-)Gruppen zusammengefasst (eine solche Gruppe umfasst bei dem in
6 gezeigten Beispiel die Messer37.1 ,37.2 ,38.1 ,38.2 ) und sie sind auf einem kurzen Abschnitt eines KreisbogensS1 am Messerkopf30 angeordnet. Während sich beim Zyklo-Palloid-Verfahren der Messerkopf30 und das Werkstück11 kontinuierlich drehen, durchläuft jede weitere Messergruppe die nachfolgende Zahnlücke des zu bearbeitenden Werkstücks11 . Den konvexen und den konkaven Zahnflanken des Werkstücks11 sind beim Zyklo-Palloid-Verfahren getrennte Schneiden zugeordnet. Diese getrennten Schneiden sind jedoch auf demselben Flugkreisradius angeordnet, wenn man von einer kleinen Differenz absieht, die notwendig sein kann, um eine Längsballigkeit erzeugen zu können. Diese Differenz ist in1B nicht zu erkennen. In6 ist die durch die Differenz der Flugkreisradien entstehende Exzentrizität Ex dargestellt. - Der Innenteil
35 ist an einer ersten Werkzeugspindel der Mehrachs-Bearbeitungsmaschine200 befestigt. Der Außenteil36 ist an einer zweiten Werkzeugspindel der Mehrachs-Bearbeitungsmaschine200 befestigt (siehe auch9 ). Die zweite Werkzeugspindel wird über eine Kupplung winkeltreu zur ersten Werkzeugspindel angetrieben. Die Winkeltreue ist wichtig, da der Folgewinkel zwischen den Messergruppen eine zentrale Bedeutung hat, um präzise Zahnflanken14k ,14x fertigen zu können. - Die Rotationsachse der ersten Werkzeugspindel tritt am Mittelpunkt
Mi durch die Zeichenebene hindurch. Die Rotationsache der zweiten Werkzeugspindel tritt am MittelpunktMa durch die Zeichenebene hindurch. In9 ist die Rotationsachse der ersten Werkzeugspindel als erste Werkzeugspindelachse208 gezeigt. Die Rotationsache der zweiten Werkzeugspindel ist nicht gezeigt, da sie nahezu mit der Werkzeugspindelachse208 zusammenfällt. - Wie man in
6 erkennen kann, sind die beiden MittelpunkteMi undMa von einander beabstandet. Der entsprechende Abstand wird als (Balligkeits-) Exzentrizität Ex bezeichnet. -
7 zeigt eine beispielhafte Draufsicht eines ARCON-Messerkopfes20 der Firma Klingelnberg. Entlang eines KreisesN sind abwechselnd Aufnahmeöffnungen29.i (auch Messernuten genannt) für Innenmesser21.i und Aufnahmeöffnungen29.a für Aussenmesser21.a angeordnet. Der gezeigte Messerkopf kann insgesamt mit acht Innenmessern21.i und acht Aussenmessern21.a bestückt werden. - Die
8A ,8B und8C zeigen Details eines weiteren ARCON-Messerkopfes20 der Firma Klingelnberg. - Der gezeigte Messerkopf
20 umfasst einen Grundkörper22 zur Aufnahme von Stabmessern23 . Eines der Stabmesser23 ist gezeigt. Hierbei handelt es sich um ein Stabmesser23 mit zwei Hauptschneiden (24.a und24.i) , jeweils für die konkave und konvexe Zahnflanke. Jedes der Stabmesser23 hat eine positive Spitzenweite, die der Kopfbreite des Messers23 entspricht (siehe8B) . Der Grundkörper22 samt den Stabmessern23 dreht sich um eine RotationsachseR1 der Werkzeugspindel. Jedes Stabmesser23 hat einen Schaft25 und einen aktiven (Schneid-) Bereich26 (siehe8A) . - Folgende weitere Details sind in den
8A ,8B und8C gezeigt: die Messernuten29.i ,29.a , die zur Aufnahme der Stabmesser23 im Grundkörper22 dienen, sind geneigt; die Spanfläche ist mit27 bezeichnet (die Spanwinkel sind in diesem Beispiel für beide Seiten 0 Grad); die28 bezeichnet die Kopffreifläche; -
28.i ist die erste Freifläche und28.a die zweite Freifläche;16 ist die Kopfschneide;24.i ist die erste Schneide (zum Schneiden der konvexen Flanke) und24.a die zweite Schneide (zum Schneiden der konkaven Flanke). - Beim Fertigen der Verzahnung ins volle Material, schneiden bei einem ersten Schnitt mit der ersten Maschineneinstellung bei einem Messerkopf
20 mit Innenschneiden bzw. Innenmessern21.i und Aussenschneiden bzw. Aussenmessern21.a beide Schneiden bzw. Messer. Wobei je nach gewählter Maschineneinstellung als erstes die vorgegebene Geometrie der konkaven oder der konvexen Zahnflanke fertig gestellt wird. In einem nächsten Schnitt erfolgt nach Verstellen der Maschineneinstellungen auf die jeweils konvexe oder konkave Zahnflanke deren Fertigung. Hierbei schneidet dann nur noch eine Schneide des Profils bzw. der Messergruppe, die andere bewegt sich in der schon vorhandenen Lücke. Dieses Prinzip wurde bereits im Zusammenhang mit den1C und1D beschrieben. - In
2 ist beispielhaft und schematisch das Resultat des Verzahnens mittels eines Arcoflex-Verfahrens gezeigt, bei dem an einem Kegelrad-Werkstück11 (von dem nur ein Segment gezeigt ist) eine Zahnlücke12 im Einzelteil-Verfahren erzeugt wurde. Die gezeigte Zahnlücke12 wird rechts von einer konkaven Zahnflanke13k und links von einer konvexen Zahnflanke13x begrenzt. Diese beiden Zahnflanken13k ,13x haben je eine kreisbogenförmige Flankenlängslinie. Um die Kreisbogenform z.B. der konvexen Zahnflanke13x zeigen zu können, ist ein entsprechender HilfskreisHK mit RadiusrHK gezeigt.M1 ist der Mittelpunkt dieses HilfskreisesHK . Die Rotationsachse des Kegelrad-Werkstücks11 durchdringt die Zeichenebene an dem mit102 bezeichneten Schnittpunkt. - In
3 ist beispielhaft und schematisch das Resultat des Verzahnens mittels eines Zyklo-Palloid-Verfahrens gezeigt, bei dem an einem anderen Kegelrad-Werkstück11 (von dem nur ein Segment gezeigt ist) eine Zahnlücke12 im kontinuierlich teilenden Wälzverfahren mittels eines ein- oder zweiteiligen Messerkopfes30 (nicht gezeigt) erzeugt wurde. Die gezeigte Zahnlücke12 wird rechts von einer konkaven Zahnflanke14k und links von einer konvexen Zahnflanke14x begrenzt. Diese beiden Zahnflanken14k ,14x haben je eine epizykloide Flankenlängslinie. Weiterhin ist ein kleiner RollkreisR gezeigt, der entlang eines GrundkreisesG abrollt und dabei um seinen MittelpunktM2 rotiert. Eine Epizykloide16 ist in3 strichliert dargestellt. - Das Hybrid-Verfahren der Erfindung basiert auf zwei Bearbeitungsdurchläufen. Im ersten Durchlauf werden in einem Einzelteil-Semicompleting-Verfahren (Kreisbogen-Verzahnungsverfahren) Zahnflanken
13k ,13x mit kreisbogenförmigen Flankenlängslinien erzeugt. In4 sind die beiden kreisbogenförmigen Zahnflanken einer Zahnlücke12 mit den Bezugszeichen13k ,13x bezeichnet. Die Zahnlücken12 sind weiss dargestellt und das Material des Kegelrad-Werkstücks11 im Bereich der Zähne15 ist mit einem Muster versehen, um die Zähne15 optisch leicht hervorheben zu können. Gemäß Erfindung folgt nach dem ersten Durchlauf der zweite Durchlauf. Im zweiten Durchlauf werden in einem kontinuierlich teilenden Wälzverfahren (Epizykloid-Nachbearbeitungsverfahren) Zahnflanken14k ,14x mit epizykloiden Flankenlängslinien erzeugt. Der Verlauf der epizykloiden Flankenlängslinien ist an einer Zahnlücke12 durch strichlierte Abschnitte der entsprechenden Epizykloiden gezeigt. Es ist zu beachten, dass die beiden Epizykloiden jeweils im Material der Zähne15 verlaufen. D.h. die kreisbogenförmigen Flankenlängslinien der Flanken13k ,13x wurden bewusst so ausgelegt und erzeugt, dass ein geringes Aufmass (Zykloidenabweichung genannt) nach dem ersten Durchlauf auf den Zahnflanken13k ,13x stehen geblieben ist. Dieses Aufmass sollte nicht zu gross sein, da das kontinuierlich teilende Wälzverfahren, das im zweiten Durchlauf zur Anwendung kommt, weniger produktiv ist als das Verfahren des ersten Durchlaufs. - Dadurch, dass nur ein geringes Aufmass stehen geblieben ist, wird es beim zweiten Durchlauf möglich mit einem geringen Materialabtrag an beiden Flanken
13k ,13x die Kreisbogenform in Epizykloiden umzuwandeln. Die epizykloiden Zahnflanken sind in4 mit den Bezugszeichen14k ,14x versehen. - Das Beispiel einer zweiten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine
200 der Firma Klingelnberg ist in9 gezeigt. - In
9 ist der Grundaufbau einer Mehrachs-Bearbeitungsmaschine200 zum Epizykloid-Nachbearbeiten des vorverzahnten Kegelrad-Werkstücks11 gezeigt. In9 wird ein Kegelradritzel als Kegelrad-Werkstück11 mit einem 2-teiligen Zyklo-Palloid®-Messerkopf30 bearbeitet. - Eine solche Maschine
200 kann erfindungsgemäss ausgelegt oder umgerüstet werden, um das erste Verfahren und/oder das zweite Verfahren der Erfindung durchführen zu können. Im gezeigten Moment ist die Maschine200 speziell für die Durchführung des Epizykloid-Nachbearbeitungsverfahrens eingerichtet. - Die Mehrachs-Bearbeitungsmaschine
200 kann wie folgt aufgebaut sein. Auf einem Maschinenbett201 ist ein Maschinengehäuse202 entlang einer geraden KoordinatenachseX (1. Achse) horizontal und linear geführt. Ein erster Schlitten203 ist auf einer Führung204 , die an einer Seitenfläche des Maschinengehäuses202 angebracht ist, entlang einer geraden KoordinatenachseZ (2. Achse) mittels eines Spindeltriebs205 in der Höhe verfahrbar. Auf dem Maschinenbett201 ist ein Werkstückspindelträger206 mit einem zweiten Schlitten207 entlang einer geraden KoordinatenachseY (3. Achse), die zurX -Achse rechtwinkelig ist, horizontal und linear geführt. Der Schlitten207 umfasst eine Schwenkvorrichtung mit vertikaler AchseC (4. Achse). Die Führung204 des ersten Schlittens203 und dieZ -Achse sind gegen die Vertikale geneigt. - Der erste Schlitten
203 trägt eine um eine erste Werkzeugspindelachse17 (5. Achse) drehbar gelagerte erste Werkzeugspindel. Ausserdem ist eine zweite Werkzeugspindel um eine zweite Werkzeugspindelachse (6 . Achse) drehbar gelagert. Entsprechende Maschinen200 sind seit langem im Markt erhältlich. Details dieser beiden ineinander geschachtelten Werkzeugspindeln sind hier nicht zu erkennen, aber dem Fachmann bekannt. - Jede der Werkzeugspindeln trägt je ein Werkzeug
35 ,36 (siehe6 ). Hier ist beispielshalber ein 2-teiliger Zyklo-Palloid-Messerkopf30 gezeigt, der paarweise mit Messern bestückt ist. - Durch den zweiten Schlitten
207 und durch die Schwenkvorrichtung des Werkstückspindelträgers206 ist eine Werkstückspindel209 auf dem Maschinenbett201 horizontal geführt und linear verschiebbar bzw. schwenkbar. Die Schenkvorrichtung trägt die Werkstückspindel209 , die um eine Werkstückspindelachse210 (7. Achse) drehbar ist. Die Werkstückspindel210 trägt ein Kegelrad-Werkstück11 , im vorliegenden Beispiel ein Kegelradritzel. Die Schwenkvorrichtung ist um dieC -Achse horizontal geführt schwenkbar. - Vorzugsweise umfasst die Maschine
100 und/oder200 eine CNC-Steuerung oder, um die Bewegungsabläufe des Hybrid-Verfahrens der Erfindung zu kontrollieren. - Falls die Maschine
200 auch zum Durchführen des Kreisbogen-Verzahnungsverfahrens eingesetzt werden soll, so wird der erste Messerkopf20 an einer der beiden Werkzeugspindeln der Maschine200 befestigt. Statt des Messerkopfes30 wird dann also ein Messerkopf20 (z.B. ein ARCON-Messerkopf) in der Maschine200 montiert. - Vorzugsweise kommt für das Durchführen des Kreisbogen-Verzahnungsverfahrens eine erste Mehrachs-Bearbeitungsmaschine
100 zum Einsatz, die 5 oder 6 CNC-gesteuerte Achsen aufweist. Eine beispielhafte Mehrachs-Bearbeitungsmaschine100 ist in9 gezeigt. - Vorzugsweise kommt für das Durchführen des Epizykloid-Nachbearbeitungsverfahrens eine zweite Mehrachs-Bearbeitungsmaschine
200 zum Einsatz, die 6 oder 7 CNC-gesteuerte Achsen aufweist (wie z.B. in9 gezeigt). - Analoge Beispiele lassen sich für Messerkopfsysteme und/oder Maschinen anderer Hersteller machen.
- Bezugszeichenliste
-
Kegelrad/Kegelrad-Werkstück 11 Zahnlücke 12 konkave Zahnflanke 13k konvexe Zahnflanke 13x konkave Zahnflanke 14k konvexe Zahnflanke 14x Zahn 15 Epizykloide 16 (erster) Messerkopf/ Schneidwerkzeug / Stabmesserkopf / Stirnmesserkopf 20 Messer / Stabmesser 21 Innenschneide / Innenmesser 21.i Außenschneide / Aussenmesser 21.a Grundkörper 22 Stabmesser 23 Schaft 25 aktiver Bereich 26 Spanfläche 27 Kopffreifläche 28 Freiflächen 28.a, 28.i Aufnahmeöffnunq/Messernut 29.i, 29.a Werkzeug / Messerkopf 30 Aussenmesser/Aussenschneiden 33.a Innenmesser/Innenschneiden 33.i Innenteil / Innenmesserkopf 35 Außenteil / Außenmesserkopf 36 Innenmesser 37.1, 37.2 Außen messer 38.1, 38.2 linke Flanken 53 fertig bearbeitete linke Flanke 53f rechte Flanken 54 fertig bearbeitete rechte Flanke 54f erste Mehrachs-Bearbeitungsmaschine 100 Drehpunkt der Werkzeugspindel/Schnittpunkt 102 zweite Mehrachs-Bearbeitungsmaschine 200 Maschinenbett 201 Maschinengehäuse 202 erster Schlitten 203 Führung 204 Spindelantrieb 205 Werkstückspindelträger 206 zweiter Schlitten 207 erste Werkzeugspindelachse 208 Werkstückspindel 209 Werkstückspindelachse 210 Pfeile (Teilungsdrehung) a, b, c Schwenkachse C Exzentrizität Ex Grundkreis G Hilfskreis HK Lückenmitte LM Mittelpunkt M Mittelpunkt M1 Mittelpunkt Ma Mittelpunkt Mi Mittelpunkt M2 Mittellinie ML Kreis N Rollkreis R Rotationsachse R1 Radius des Hilfskreises rHK erste Relativposition RP1 Kreisseqmente S1 Drehbewegung des Werkzeugs ω1 Drehbewegung des Werkzeugs ω2 Drehbewegung (Erzeugerrad-Drehung) ω3 Flugkreisradius Z1 Koordinatenachsen X, Y, Z
Claims (11)
- Verfahren zum Bearbeiten eines Kegelrad-Werkstücks (11) mit den Schritten: - Befestigen eines Kegelrad-Werkstücks (11) an einer ersten Werkstückspindel einer ersten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine (100), - Befestigen eines ersten Messerkopfes (20), der mindestens eine Innenschneide (21.i, 24.i) und mindestens eine Außenschneide (21.a, 24.a) umfasst, an einer Werkzeugspindel der ersten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine (100), - kontinuierliches Drehantreiben des ersten Messerkopfes (20), - Durchführen eines einzelteilenden Bearbeitungsverfahrens, um das Kegelrad-Werkstück (11) vorzuverzahnen, - Entnehmen des vorverzahnten Kegelrad-Werkstücks (11) aus der ersten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine (100), - Durchführen einer Warmbehandlung des vorverzahnten Kegelrad-Werkstücks (11), - Befestigen des vorverzahnten Kegelrad-Werkstücks (11) an einer Werkstückspindel einer zweiten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine (200) oder an einer Werkstückspindel der ersten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine (100), - Befestigen eines zweiten Messerkopfes (30), der gruppenweise angeordnete Innenschneiden (33.i) und Außenschneiden (33.a) umfasst, in der ersten oder zweiten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine (100, 200), - kontinuierliches Drehantreiben des vorverzahnten Kegelrad-Werkstücks (11), - gekoppeltes, kontinuierliches Drehantreiben des zweiten Messerkopfes (30), - Durchführen eines kontinuierlich teilenden Bearbeitungsverfahrens, um die konkaven Zahnflanken (13k) und die konvexen Zahnflanken (13x) des Kegelrad-Werkstücks (11) nachzubearbeiten.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des einzelteilenden Bearbeitungsverfahrens Relativbewegungen des ersten Messerkopfes (20) relativ zum Kegelrad-Werkstück (11) ausgeführt werden, um konkave Zahnflanken (13k) mit kreisbogenförmigen Flankenlängslinien und konvexe Zahnflanken (13x) mit kreisbogenförmigen Flankenlängslinien zu erzeugen. - Verfahren nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegungen eine gemeinsame Wälzbewegung des Kegelrad-Werkstücks (11) und des ersten Messerkopfes (20) umfasst. - Verfahren nach
Anspruch 1 ,2 oder3 , dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des einzelteilenden Bearbeitungsverfahrens mit zwei unterschiedlichen Maschineneinstellungen der ersten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine (100) gearbeitet wird. - Verfahren nach
Anspruch 1 ,2 ,3 oder4 , dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des kontinuierlich teilenden Bearbeitungsverfahrens Relativbewegungen des zweiten Messerkopfes (30) relativ zum vorverzahnten Kegelrad-Werkstück (11) durchgeführt werden, um das Zahnrad-Werkstück (11) hart zu bearbeiten. - Verfahren nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des kontinuierlich teilenden Bearbeitungsverfahrens mit einer weiteren Maschineneinstellung der ersten bzw. der zweiten Mehrachs-Bearbeitungsmaschine (100, 200) gearbeitet wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des kontinuierlich teilenden Bearbeitungsverfahrens die kreisbogenförmigen Flankenlängslinien durch Materialabtrag an den Zahnflanken (13k, 13x) in Zahnflanken (14k, 14x) mit epizykloidischen Flankenlängslinien nachgearbeitet werden. - Verfahren nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass als erster Messerkopf (20) ein Stirnmesserkopf zum Einsatz kommt, der mit mindestens einem Stabmesser (21.a), das die Außenschneide umfasst, und mit mindestens einem Stabmesser (21.i), das die Innenschneide umfasst, bestückt ist. - Verfahren nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem ersten Messerkopf (20) um einen ARCON-Messerkopf handelt. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass als zweiter Messerkopf (30) ein Messerkopf zum Einsatz kommt, der mit mindestens einem Stab- oder Formmesser mit einer Außenschneide (33.a) und mit mindestens einem Stab- oder Formmesser mit einer Innenschneide (33.i) bestückt ist. - Verfahren nach
Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem zweiten Messerkopf (30) um einen einteiligen oder zweiteiligen Zyklo-Palloid-Messerkopf handelt.
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DE (1) | DE102017009924B4 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022127039A1 (de) | 2022-10-14 | 2024-04-25 | Klingelnberg GmbH. | Verfahren zum herstellen einer kegelradverzahnung |
CN117972935A (zh) * | 2024-02-21 | 2024-05-03 | 广东精美医疗科技有限公司 | 刀盘设计方法、装置、设备及存储介质 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0229894A2 (de) * | 1985-12-13 | 1987-07-29 | Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon-Bührle AG | Verfahren zum Schleifen der Verzahnung von Kegelrädern mit längsgekrümmten Zähnen sowie Werkzeug und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
DE3937112A1 (de) * | 1988-11-10 | 1990-05-17 | Nissan Motor | Verfahren zur herstellung eines bogenzahnkegelrades |
WO2007048516A2 (de) * | 2005-10-24 | 2007-05-03 | Bgi Automotive Gmbh & Co. Kg | Hochübersetzendes kegelradgetriebe |
DE102011118702A1 (de) * | 2011-11-16 | 2012-05-10 | Daimler Ag | Herstellverfahren zu einer Herstellung eines Spiralkegelrads |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2314405B1 (de) * | 2009-10-05 | 2012-12-26 | Klingelnberg AG | Verfahren zum Erzeugen von Kegelrädern mit Hypozykloidverzahnung im kontinuierlichen Formverfahren unter Verwendung entsprechender Werkzeuge |
EP2412467B1 (de) * | 2010-07-29 | 2014-01-08 | Klingelnberg AG | Verfahren zum Fräsen einer Kegelradverzahnung im kontinuierlichen Fräsverfahren |
CN203304706U (zh) * | 2013-05-06 | 2013-11-27 | 上海龙金实业集团有限公司 | 一种利用铣刀盘加工直径2米的弧齿锥齿轮铣齿机 |
EP3120960B1 (de) * | 2015-07-20 | 2023-06-14 | Klingelnberg AG | Verfahren zum nachbearbeiten eines kegelrads im bereich des zahnkopfes, maschine zum bearbeiten von kegelrädern |
-
2017
- 2017-10-25 DE DE102017009924.3A patent/DE102017009924B4/de active Active
-
2018
- 2018-10-23 CN CN201811234741.0A patent/CN109702276B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0229894A2 (de) * | 1985-12-13 | 1987-07-29 | Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon-Bührle AG | Verfahren zum Schleifen der Verzahnung von Kegelrädern mit längsgekrümmten Zähnen sowie Werkzeug und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
DE3937112A1 (de) * | 1988-11-10 | 1990-05-17 | Nissan Motor | Verfahren zur herstellung eines bogenzahnkegelrades |
WO2007048516A2 (de) * | 2005-10-24 | 2007-05-03 | Bgi Automotive Gmbh & Co. Kg | Hochübersetzendes kegelradgetriebe |
DE102011118702A1 (de) * | 2011-11-16 | 2012-05-10 | Daimler Ag | Herstellverfahren zu einer Herstellung eines Spiralkegelrads |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022127039A1 (de) | 2022-10-14 | 2024-04-25 | Klingelnberg GmbH. | Verfahren zum herstellen einer kegelradverzahnung |
CN117972935A (zh) * | 2024-02-21 | 2024-05-03 | 广东精美医疗科技有限公司 | 刀盘设计方法、装置、设备及存储介质 |
Also Published As
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