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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, einen Adapter für eine Spannvorrichtung und ein Fertigungssystem zur Herstellung von Kegelrädern.
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Die Weichbearbeitung bzw. das Vorverzahnen von Kegelrädern wird häufig mithilfe sogenannter Stabmesserköpfe ausgeführt, die aus einem Messerkopf und darin gehaltenen, austauschbaren Stabmessern bestehen. Die Zahnlücken des Kegelrads werden kontinuierlich oder einzelteilend im Form- oder Wälzverfahren hergestellt, wobei ein Spanabtrag mit definierter Schneide erfolgt. Durch die Herstellung der Zahnlücken können, je nach Schnittrichtung, Grate im Bereich der Zehe und/oder im Bereich der Ferse der betreffenden Zähne des Kegelrads entstehen. Diese Grate werden nach der Weichbearbeitung entfernt, in dem die Ränder bzw. Kanten der Zähne angefast werden. Das Anfasen dient zudem dazu, ein Durchhärten im Bereich der Zahnkanten zu vermeiden.
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Das Entgraten soll dabei möglichst konturgenau erfolgen, so dass durch das Entgraten eine Fase erzeugt wird, die entlang der fersen- oder zehenseitigen Profillinie eines jeweiligen Zahns eine homogene Dicke aufweist. Hierzu kommen häufig separate, eigens für das Entgraten verzahnungsspezifisch ausgelegte Entgratwerkzeuge zum Einsatz.
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Weiter soll das Entgraten zügig erfolgen, um eine möglichst kurze Zykluszeit zu erreichen. Das Entgraten kann beispielsweise in derselben Aufspannung auf der Werkstückspindel der Verzahnmaschine erfolgen, auf der das Vorverzahnen ausgeführt worden ist. Das Entgratwerkzeug kann daher zusammen mit dem Stabmesserkopf in derselben Verzahnmaschine bereitgestellt werden, so dass kein Handhaben oder Umspannen des Werkstücks für das Entgraten erforderlich ist.
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Soweit das Vorverzahnen und Entgraten, wie voranstehend beschrieben, in einer Aufspannung auf derselben Werkzeugmaschine erfolgen soll, besteht eine besondere Herausforderung darin, ein kollisionsfreies Vorverzahnen und Entgraten zu ermöglichen. Je nach zu fertigender Werkstückgeometrie schränkt die Spannvorrichtung, mit der das Werkstück in der Werkzeugmaschine aufgenommen und verspannt ist, die möglichen Zustellbewegungen des Stabmesserkopfs und des Entgratwerkzeugs relativ zum Werkstück ein, so dass z.B. ein Entgraten nur eingeschränkt möglich ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Durchmesser der Spannvorrichtung nur geringfügig kleiner ist als der Durchmesser des aufgenommenen Kegelradwerkstücks - wie z.B. in der Fertigung von Ritzelwellen. Das Dokument
DE 20 2008 008 212 U1 beschreibt eine Kegelradverzahnmaschine zum Verzahnen und Entgraten eines Kegelrads. Gemäß
DE 20 2008 008 212 U1 ist die Kegelradverzahnmaschine in einem Entgratungsmodus betreibbar, bei dem das Kegelrad von der Werkstückspannaufnahme in einer Entgratungsaufspannung gehalten wird, wobei in der Entgratungsaufspannung das Kegelrad relativ zur Bearbeitungsaufspannung parallel zur Spindelachse aus der Werkstückspannaufnahme heraus verschoben eingespannt ist, um ein kollisionsfreies Entgraten zu ermöglichen. Demnach muss gemäß
DE 20 2008 008 212 U1 das Kegelrad vor dem Entgraten bewegt werden, so dass das Entgraten nicht in ein- und derselben Position stattfindet.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, eine Spannvorrichtung zum Einspannen eines Kegelradwerkstücks, einen Adapter für eine Spannvorrichtung und ein Fertigungssystem anzugeben, welche ein effizientes Vorverzahnen und Entgraten eines Kegelradwerkstücks in einer Aufspannung ermöglichen. Die voranstehend beschriebene, technische Problemstellung wird jeweils gelöst durch eine Spannvorrichtung nach Anspruch 1, eine Adapter für eine Spannvorrichtung nach Anspruch 8, ein Fertigungssystem nach Anspruch 9 und ein Fertigungssystem nach Anspruch 10.
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Spannvorrichtung zum Einspannen eines Kegelradwerkstücks, mit einer Anschlagfläche zur Aufnahme des Kegelradwerkstücks, mit einer Einrichtung zum Verspannen des Kegelradwerkstücks gegen die Anschlagfläche, mit mindestens einer ersten Nut, wobei die erste Nut dazu eingerichtet ist, während der Bearbeitung des Kegelradwerkstücks kollisionsfrei von einem Verzahnwerkzeug durchlaufen zu werden, mit mindestens einer zweiten Nut, wobei die zweite Nut dazu eingerichtet ist, während der Bearbeitung des Kegelradwerkstücks kollisionsfrei von einem Entgratwerkzeug durchlaufen zu werden, wobei die erste Nut und die zweite Nut quer zueinander orientiert sind und/oder sich in einem Abschnitt kreuzen.
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Die erste Nut und die zweite Nut ermöglichen daher eine Fertigung von Zahnlücken und ein Entgraten nahe der Spannvorrichtung, wobei das Verzahnwerkzeug und das Entgratwerkzeug während der Bearbeitung des Kegelradwerkstücks in die erste Nut bzw. zweite Nut eintauchen, ohne den Nutgrund oder die Flanken der Nut, die diese begrenzen, zu berühren.
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Mit anderen Worten ist die erste Nut an eine Flugbahn und Zustellkinematik der Schneiden des Verzahnwerkzeugs angepasst und die zweite Nut an die Flugbahn und Zustellkinematik der Schneiden des Entgratwerkzeugs angepasst, so dass es während der spanabhebenden Bearbeitung des Kegelradwerkstücks zu keinem Kontakt zwischen der Spannvorrichtung und dem rotierenden Verzahn- oder Entgratwerkzeug kommt.
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Wenn vorliegend davon gesprochen wird, dass die erste Nut quer zur zweiten Nut orientiert ist, so bedeutet dies insbesondere, dass eine Längserstreckung der ersten Nut geneigt zu einer Längserstreckung der zweiten Nut orientiert ist. Dabei wird die Längserstreckung der ersten Nut von einem dem Kegelradwerkstück abgewandten Nutanfang entlang des Nutgrunds bis zu einem dem Kegelradwerkstück zugewandten Nutende gemessen, bzw. bis zu der dem Kegelradwerkstück zugewandten Nutmündung gemessen. Ebenso wird die Längserstreckung der zweiten Nut von einem dem Kegelradwerkstück abgewandten Nutanfang entlang des Nutgrunds bis zu einem dem Kegelradwerkstück zugewandten Nutende gemessen, bzw. bis zu der dem Kegelradwerkstück zugewandten Nutmündung gemessen.
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Wenn vorliegend von einem Verzahnwerkzeug gesprochen wird, so handelt es sich dabei insbesondere um einen Stabmesserkopf, der einen Messkopf mit Messschächten zur Aufnahme von Stabmessern und in den Messerschächten montierte Stabmesser aufweist. Das Verzahnwerkzeug kann alternativ ein Fräswerkzeug sein, wie ein Scheibenfräser oder dergleichen.
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Wenn vorliegend von einem Entgratwerkzeug gesprochen wird, so handelt es sich dabei um ein von dem Verzahnwerkzeug separates Werkzeug, das eine von dem Verzahnwerkzeug abweichende Geometrie aufweist und zum konturgenauen Entgraten von fersen- und/oder zehenseitigen Rändern bzw. Kanten der Zähne des Kegelradwerkstücks eingerichtet ist.
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Das Entgratwerkzeug kann austauschbare Schneideinsätze aufweisen, wie Stabmesser oder dergleichen.
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Wenn vorliegend beschrieben wird, dass die Spannvorrichtung „werkstückspezifisch“ angepasst ist, so bedeutet dies, dass die Spannvorrichtung mit einem einzelnen Kegelradwerkstück oder einer Gruppe ähnlicher Kegelradwerkstücke kompatibel ist. So kann die Spannvorrichtung dazu eingerichtet sein, die Herstellung eines speziellen Kegelradwerkstücks zu ermöglichen. Alternativ kann die Spannvorrichtung dazu eingerichtet sein, die Fertigung einer Mehrzahl von Kegelradwerkstücken zu ermöglichen, die sich in ihrer Geometrie unterscheiden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Gruppe bzw. eine Mehrzahl von Kegelradwerkstücken, die sich in ihrer Geometrie unterscheiden, mit ein und demselben Verzahnwerkzeug und/oder Entgratwerkzeug hergestellt werden können, wobei auf dieselbe Spannvorrichtung zurückgegriffen werden kann.
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Wenn vorliegend beschrieben wird, dass die Spannvorrichtung „werkzeugspezifisch“ angepasst ist, so bedeutet dies, dass die Spannvorrichtung mit einem einzelnen Verzahnwerkzeug und/oder Entgratwerkzeug oder einer Gruppe von Verzahnwerkzeugen und/oder Entgratwerkzeugen kompatibel ist. So kann die Spannvorrichtung dazu eingerichtet sein, mit einem einzelnen Verzahnwerkzeug und/oder Entgratwerkzeug verwendet zu werden. Alternativ kann die Spannvorrichtung dazu eingerichtet sein, die Verwendung mit einer Mehrzahl von Verzahnwerkzeugen und/oder Entgratwerkzeugen zu ermöglichen, die sich in ihrer Geometrie, Flugbahn und Zustellkinematik während der Fertigung unterscheiden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Gruppe bzw. eine Mehrzahl von Verzahnwerkzeugen und/oder Entgratwerkzeugen, die sich in ihrer Geometrie, Flugbahn und Zustellkinematik unterscheiden, mit ein und derselben Spannvorrichtung verwendet werden können.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Spannvorrichtung ist vorgesehen, dass die erste Nut und/oder die zweite Nut an die Anschlagfläche angrenzend angeordnet sind. Die erste und/oder die zweite Nut sind daher insbesondere zur Anschlagfläche hin offen, um einen Spanabtrag einer die jeweiligen Nut durchlaufenden Schneide im Übergang von der Anschlagfläche zum Kegelradwerkstück zu ermöglichen. Mit anderen Worten befindet sich die Anschlagfläche insbesondere in einer Planebene bzw. Spannebene, wobei die erste und/oder die zweite Nut in diese Spannebene münden.
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Insbesondere mündet die zweite Nut in die erste Nut, oder umgekehrt.
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Insbesondere mündet die zweite Nut in einem zu der Anschlagfläche beabstandeten Bereich in die erste Nut, oder umgekehrt.
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Insbesondere mündet die zweite Nut im Bereich der Anschlagfläche in die erste Nut, oder umgekehrt.
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Es kann vorgesehen sein, dass sich die erste Nut und die zweite Nut abschnittsweise überlagern. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die erste und zweite Nut in einem der Anschlagfläche zugewandten Bereich derart zusammenlaufen, dass sich die Nutquerschnitte der Nuten zu einem gemeinsamen Nutquerschnitt überlagern, wobei der überlagerte Nutquerschnitt größer oder gleich einem Querschnitt der ersten und/oder zweiten Nut ist und kleiner oder gleich der Summe der Nutquerschnitte der ersten und zweiten Nut ist.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Spannvorrichtung ist vorgesehen, dass die erste Nut und die zweite Nut in eine kegelförmige Mantelfläche eingelassen sind, die an die Anschlagfläche angrenzt. Die kegelförmige Mantelfläche bietet im Vergleich zu einer kreiszylindrischen Ausgestaltung weiteren Freiraum, um kollisionsfreie Zustellbewegungen des Verzahnwerkzeugs und/oder des Entgratwerkzeugs zu ermöglichen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Spannvorrichtung können eine Mehrzahl erster Nuten vorgesehen sein, wobei die Mehrzahl erster Nuten insbesondere unter äquidistanten Winkelabständen um eine Achse verteilt angeordnet sind.
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Alternativ oder ergänzend können eine Mehrzahl zweiter Nuten vorgesehen sein, wobei die Mehrzahl zweiter Nuten insbesondere unter äquidistanten Winkelabständen um eine Achse verteilt angeordnet sind.
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Die Achse kann z.B. eine Längsachse der Spannvorrichtung sein, wobei eine Werkstückspindelachse während der Fertigung der Kegelradverzahnung bzw. des Kegelradwerkstücks mit der Längsachse zusammenfällt bzw. kollinear ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass zwei erste Nuten durch einen Steg voneinander abgegrenzt sind, wobei eine zweite Nut in den Steg eingelassen ist und den Steg zumindest abschnittweise unterbricht bzw. segmentiert.
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Die Nuten können zur Verwendung mit Verzahn- und/oder Entgratwerkzeugen im kontinuierlichen und/oder einzelteilenden Vorverzahnen und/oder Entgraten eingerichtet sein.
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Insbesondere erfolgt das Entgraten kontinuierlich, um ein zügiges Entgraten zu ermöglichen.
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Um eine Flugbahn des Verzahnwerkzeugs bzw. des Entgratwerkzeugs unter möglichst geringem Materialverlust an der Spannvorrichtung freizustellen, können die erste Nut und/oder die zweite Nut zumindest abschnittsweise bogenförmig gekrümmt erstreckt sein, um die Form einer jeweiligen Flugbahn anzunähern. So kann an der Spannvorrichtung der nötige Freiraum für die jeweilige Verzahn- und/oder Entgratwerkzeugbewegung geschaffen werden, wobei die Spannvorrichtung dennoch die erforderliche Steifigkeit aufweist, um die vorgesehene Bearbeitungsgenauigkeit zu erreichen, d.h. sich unter den wirkenden Spann- und Bearbeitungskräften lediglich im zulässigen Toleranzbereich zu deformieren.
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Es kann vorgehen sein, dass die Anschlagfläche, die erste Nut und die zweite Nut an einem Adapter gebildet sind, der von der Spannvorrichtung demontierbar und durch einen weiteren Adapter austauschbar ist. So können werkzeug- und werkstückspezifische Adapter verwendet werden, um eine Werkzeugmaschine samt Spannsystem für die Herstellung verschiedener Verzahnungen bzw. Verzahnungsgeometrien umzurüsten.
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Alternativ können die erste Nut, die zweite Nut und die Anschlagfläche integraler Bestandteil eines Grundkörpers der Spannvorrichtung sein, so dass die Spannvorrichtung insgesamt werkstück- und werkzeugspezifisch angepasst ist. Ein Umrüsten auf eine Werkstück- und Werkzeuggeometrie, die nicht mit den Nutverläufen und Nutdimensionen der Spannvorrichtung kompatibel ist, erfordert in diesem Fall einen Austausch der Spannvorrichtung.
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Eine weitere Ausgestaltung der Spannvorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Öffnung zum Einführen eines zylindrischen Wellenabsatzes eines Kegelradwerkstücks, wie einer Ritzelwelle oder dergleichen, wobei die Einrichtung zum Verspannen des Kegelradwerkstücks zum Halten des Kegelradwerkstücks an dem Wellenabsatz eingerichtet ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung einen Adapter für eine Spannvorrichtung zum Einspannen eines Kegelrads, mit einer Anschlagfläche zur Aufnahme des Kegelradwerkstücks, mit mindestens einer ersten Nut, wobei die erste Nut dazu eingerichtet ist, während der Bearbeitung des Kegelradwerkstücks kollisionsfrei von einem Verzahnwerkzeug durchlaufen zu werden, mit mindestens einer zweiten Nut, wobei die Nut dazu eingerichtet ist, während der Bearbeitung des Kegelradwerkstücks kollisionsfrei von einem Entgratwerkzeug durchlaufen zu werden, wobei die erste Nut und die zweite Nut quer zueinander orientiert sind und/oder sich in einem Abschnitt kreuzen.
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Der Adapter ist insbesondere dazu eingerichtet, lösbar und austauschbar an einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung befestigt zu werden, so dass der Adapter Teil der Spannvorrichtung ist.
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Die erste Nut und die zweite Nut des Adapters ermöglichen daher eine Fertigung von Zahnlücken und ein Entgraten nahe der Spannvorrichtung, wobei das Verzahnwerkzeug und das Entgratwerkzeug während der Bearbeitung des Kegelradwerkstücks in die erste Nut bzw. die zweite Nut eintauchen, ohne den Nutgrund oder die Flanken der Nut, die diese begrenzen, zu berühren.
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Mit anderen Worten ist die erste Nut des Adapters an eine Flugbahn und Zustellkinematik der Schneiden des Verzahnwerkzeugs angepasst und die zweite Nut des Adapters an die Flugbahn und Zustellkinematik der Schneiden des Entgratwerkzeugs angepasst, so dass es während der spanabhebenden Bearbeitung des Kegelradwerkstücks zu keinem Kontakt zwischen der Spannvorrichtung und dem rotierenden Verzahn- und/oder Entgratwerkzeug kommt.
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Wenn vorliegend beschrieben wird, dass der Adapter „werkstückspezifisch“ angepasst ist, so bedeutet dies, dass der Adapter mit einem einzelnen Kegelradwerkstück oder einer Gruppe ähnlicher Kegelradwerkstücke kompatibel ist. So kann der Adapter dazu eingerichtet sein, die Herstellung eines speziellen Kegelradwerkstücks zu ermöglichen. Alternativ kann der Adapter dazu eingerichtet sein, die Fertigung einer Mehrzahl von Kegelradwerkstücken zu ermöglichen, die sich in ihrer Geometrie unterscheiden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Gruppe bzw. eine Mehrzahl von Kegelradwerkstücken, die sich in ihrer Geometrie unterscheiden, mit ein und demselben Verzahnwerkzeug und/oder Entgratwerkzeug hergestellt werden können, wobei auf denselben Adapter zurückgegriffen werden kann.
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Wenn vorliegend beschrieben wird, dass der Adapter „werkzeugspezifisch“ angepasst ist, so bedeutet dies, dass der Adapter mit einem einzelnen Verzahnwerkzeug und/oder Entgratwerkzeug oder einer Gruppe von Verzahnwerkzeugen und/oder Entgratwerkzeugen kompatibel ist. So kann der Adapter dazu eingerichtet sein, mit einem einzelnen Verzahnwerkzeug und/oder Entgratwerkzeug verwendet zu werden. Alternativ kann der Adapter dazu eingerichtet sein, die Verwendung mit einer Mehrzahl von Verzahnwerkzeugen und/oder Entgratwerkzeugen zu ermöglichen, die sich in ihrer Geometrie, Flugbahn und Zustellkinematik während der Fertigung unterscheiden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Gruppe bzw. eine Mehrzahl von Verzahnwerkzeugen und/oder Entgratwerkzeugen, die sich in ihrer Geometrie, Flugbahn und Zustellkinematik unterscheiden, mit ein und demselben Adapter verwendet werden können.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung des Adapters ist vorgesehen, dass die erste Nut und/oder die zweite Nut an die Anschlagfläche angrenzend angeordnet sind. Die erste und/oder die zweite Nut sind daher insbesondere zur Anschlagfläche hin offen, um einen Spanabtrag einer die jeweiligen Nut durchlaufenden Schneide im Übergang von der Anschlagfläche zum Kegelradwerkstück zu ermöglichen. Mit anderen Worten befindet sich die Anschlagfläche insbesondere in einer Planebene bzw. Spannebene, wobei die erste Nut und/oder die zweite Nut in diese Spannebene münden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Adapters ist vorgesehen, dass die erste Nut und die zweite Nut in eine kegelförmige Mantelfläche des Adapters eingelassen sind, die an die Anschlagfläche angrenzt. Die kegelförmige Mantelfläche bietet im Vergleich zu einer kreiszylindrischen Ausgestaltung weiteren Freiraum, um kollisionsfreie Zustellbewegungen des Verzahnwerkzeugs und/oder des Entgratwerkzeugs zu ermöglichen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung des Adapters können eine Mehrzahl erster Nuten vorgesehen sein, wobei die Mehrzahl erster Nuten insbesondere unter äquidistanten Winkelabständen um eine Achse verteilt angeordnet sind.
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Alternativ oder ergänzend können eine Mehrzahl zweiter Nuten vorgesehen sein, wobei die Mehrzahl erster Nuten insbesondere unter äquidistanten Winkelabständen um eine Achse verteilt angeordnet sind.
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Die Achse kann z.B. eine Längsachse einer zugeordneten Spannvorrichtung sein, wobei eine Werkstückspindelachse während der Fertigung der Kegelradverzahnung bzw. des Kegelradwerkstücks mit der Längsachse zusammenfällt bzw. kollinear ist.
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Die Nuten können zur Verwendung mit Verzahn- und/oder Entgratwerkzeugen im kontinuierlichen und/oder einzelteilenden Vorverzahnen und/oder Entgraten eingerichtet sein.
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Insbesondere erfolgt das Entgraten kontinuierlich, um ein zügiges Entgraten zu ermöglichen.
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Um eine Flugbahn des Verzahnwerkzeugs bzw. des Entgratwerkzeugs unter möglichst geringem Materialverlust an dem Adapter freizustellen, können die erste Nut und/oder die zweite Nut zumindest abschnittsweise bogenförmig gekrümmt erstreckt sein, um die Form einer jeweiligen Flugbahn anzunähern. So kann an dem Adapter der nötige Freiraum für die jeweilige Verzahn- und/oder Entgratwerkzeugbewegung geschaffen werden, wobei der Adapter dennoch die erforderliche Steifigkeit aufweist, um die vorgesehene Bearbeitungsgenauigkeit zu erreichen, d.h. sich unter den wirkenden Spann- und Bearbeitungskräften lediglich im zulässigen Toleranzbereich zu deformieren.
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Eine weitere Ausgestaltung des Adapters ist gekennzeichnet durch eine Durchgangsöffnung zum Einführen eines zylindrischen Wellenabsatzes eines Kegelradwerkstücks, wie einer Ritzelwelle oder dergleichen.
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Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Fertigungssystem zur Herstellung von Kegelrädern, mit einer Werkzeugmaschine zur Kegelradfertigung, mit einem ersten Werkzeugsatz zur Herstellung eines ersten Kegelrads, der einen ersten Adapter, ein erstes Verzahnwerkzeug und ein erstes Entgratwerkzeug aufweist, mit einem zweiten Werkzeugsatz zur Herstellung eines zweiten Kegelrads, der einen zweiten Adapter, ein zweites Verzahnwerkzeug und ein zweites Entgratwerkzeug aufweist, wobei der erste Adapter und der zweite Adapter in erfindungsgemäßer Weise ausgebildet sind.
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Das Fertigungssystem ermöglicht das effiziente Vorverzahnen und Entgraten des betreffenden ersten und zweiten Kegelrads, wobei das Spannsystem der Werkzeugmaschine mithilfe des jeweiligen Adapters werkstückspezifisch an die jeweilige Bearbeitungsaufgabe angepasst werden kann.
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Wie voranstehend bereits diskutiert, kann ein jeweiliger Adapter mit einem einzelnen oder einer Gruppe von Werkzeugen und/oder Werkstücken verwendbar sein.
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Es kann vorgesehen sein, dass das erste und das zweite Entgratwerkzeug eine identische Geometrie, insbesondere eine identische Schneidengeometrie haben. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass für den ersten und zweiten Werkzeugsatz ein- und dasselbe Entgratwerkzeug bereitgestellt wird.
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Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung ein Fertigungssystem zur Herstellung von Kegelrädern, mit einer Werkzeugmaschine zur Kegelradfertigung und mit einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung. Die erste und die zweite Nut ermöglichen dabei eine Fertigung von Zahnlücken und ein Entgraten nahe der Spannvorrichtung, wobei das Verzahnwerkzeug und das Entgratwerkzeug während der Bearbeitung des Kegelradwerkstücks in die erste bzw. zweite Nut eintauchen, ohne den Nutgrund oder die Flanken der Nut, die diese begrenzen, zu berühren.
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Wie voranstehend bereits diskutiert, kann die Spannvorrichtung mit einem einzelnen oder einer Gruppe von Werkzeugen und/oder Werkstücken verwendbar sein.
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Es kann vorgehen sein, dass die Anschlagfläche, die erste Nut und die zweite Nut an einem Adapter gebildet sind, der von der Spannvorrichtung demontierbar und durch einen weiteren Adapter austauschbar ist. So können werkzeug- und werkstückspezifische Adapter verwendet werden, um eine Werkzeugmaschine samt Spannsystem für die Herstellung verschiedener Verzahnungen bzw. Verzahnungsgeometrien umzurüsten. Dies kann z.B. für Bauteile sinnvoll sein, die in kleinen bis mittleren Stückzahlen gefertigt werden.
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Alternativ können die erste Nut, die zweite Nut und die Anschlagfläche können integraler Bestandteil eines Grundkörpers der Spannvorrichtung sein, so dass die Spannvorrichtung insgesamt werkstück- und werkzeugspezifisch angepasst ist. Ein Umrüsten auf eine Werkstück- und Werkzeuggeometrie, die nicht mit den Nutverläufen und Nutdimensionen kompatibel ist, erfordert dabei einen Austausch der Spannvorrichtung. Dies kann z.B. für Bauteile sinnvoll sein, die in großen Stückzahlen gefertigt werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung zum Einspannen eines Kegel radwerkstücks;
- 2 eine weitere erfindungsgemäße Spannvorrichtung zum Einspannen eines Kegelradwerkstücks
- 3A einen erfindungsgemäßen Adapter in einer Seitenansicht;
- 3B einen erfindungsgemäßen Adapter in einer perspektivischen Ansicht von oben;
- 4A den Adapter aus 3B ohne zweite Nuten;
- 4B den Adapter aus 4A mit ersten und zweiten Nuten;
- 5 ein erfindungsgemäßes Fertigungssystem
- 6 ein weiteres erfindungsgemäßes Fertigungssystem.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung 2 zum Einspannen eines Kegelradwerkstücks 4.
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Die Spannvorrichtung 2 hat eine Anschlagfläche 6 zur Aufnahme des Kegelradwerkstücks 4. Die Spannvorrichtung 2 hat eine Einrichtung 8 zum Verspannen des Kegelradwerkstücks 4 gegen die Anschlagfläche 6. Die Spannvorrichtung 2 fixiert das Kegelradwerkstück 4 zudem gegen ein Verdrehen, wobei das Kegelradwerkstück 4 im Bereich eines Wellenabsatzes 22 oder mehrerer Wellenabsätze 22, wie Lagesitzen oder dergleichen, umfangsseitig, also radial, verspannt wird.
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Die Spannvorrichtung 2 hat eine Mehrzahl erster Nuten 10, wobei die ersten Nuten 10 dazu eingerichtet sind, während der Bearbeitung des Kegelradwerkstücks 4 kollisionsfrei von einem Verzahnwerkzeug durchlaufen zu werden.
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Die Spannvorrichtung 2 hat eine Mehrzahl zweiter Nuten 12, wobei die zweiten Nuten 12 dazu eingerichtet sind, während der Bearbeitung des Kegelradwerkstücks 4 kollisionsfrei von einem Entgratwerkzeug durchlaufen zu werden.
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Die ersten und zweiten Nuten 10, 12 sind vorliegend quer zueinander orientiert und kreuzen sich jeweils abschnittsweise, wobei die zweiten Nuten 12 jeweils in die ersten Nuten 10 münden. Die die ersten Nuten 10 sind vorliegend jeweils an die Anschlagfläche 6 angrenzend angeordnet bzw. münden in eine von der Anschlagfläche 6 aufgespannte Planebene E.
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Die ersten Nuten 10 und die zweiten Nuten 12 sind in eine kegelförmige Mantelfläche 14 der Spannvorrichtung 2 eingelassen, die an die stirnseitige Anschlagfläche 6 grenzt.
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Die ersten Nuten 10 sind unter äquidistanten Winkelabständen um eine Achse A verteilt angeordnet. Gleichermaßen sind die zweiten Nuten 12 unter äquidistanten Winkelabständen um die Achse A verteilt angeordnet.
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Die Anschlagfläche 6, die ersten Nuten 10 und die zweiten Nuten 12 sind vorliegend an einem Adapter 16 gebildet, der von der Spannvorrichtung 2 demontierbar und durch einen oder mehrere weitere Adapter austauschbar ist. Hierzu kann der Adapter 16 im Bereich 18 von der Spannvorrichtung 2 gelöst werden. Auf diese Weise kann für ein betreffendes Kegelradwerkstück 4 ein werkstückspezifischer Adapter 16 bereitgestellt werden, der somit ein werkstückspezifisches Anpassen der Spannvorrichtung 2 ermöglicht.
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Die Spannvorrichtung 2 weist in ihrem Inneren eine Öffnung 20 zum Einführen eines zylindrischen Wellenabsatzes 22 des Kegelradwerkstücks 4 auf. Bei dem Kegelradwerkstück 4 handelt es sich vorliegend um eine Ritzelwelle 4. Die Einrichtung 8 zum Verspannen des Kegelradwerkstücks 4 ist zum Halten des Kegelradwerkstücks 4 an dem Wellenabsatz 20 eingerichtet und wird in Pfeilrichtung mit einer Kraft beaufschlagt, so dass das Kegelradwerkstück 4 gegen die Anschlagfläche 6 gepresst wird.
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Die ersten Nuten 10 und die zweiten Nuten 12 sind vorliegend zumindest abschnittsweise bogenförmig gekrümmt erstreckt.
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2 zeigt eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 24. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird nachfolgend lediglich auf die Unterschiede zu der zuvor beschriebenen Spannvorrichtung 2 eingegangen, wobei gleichen Merkmalen gleiche Bezugszeichen zugeordnet werden.
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Wie auch die Spannvorrichtung 2 hat die Spannvorrichtung 24 in ihrem Inneren einer Einrichtung 8, um ein in die Öffnung 20 eingeführtes Kegelradwerkstück 4 gegen den stirnseitigen Anschlag bzw. die Anschlagfläche 6 zu ziehen.
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Die Spannvorrichtung 24 unterscheidet sich dadurch von den voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, dass die ersten Nuten 10, die zweiten Nuten 12 und die Anschlagfläche 6 integraler Bestandteil eines Grundkörpers 26 der Spannvorrichtung 24 sind, sodass die Spannvorrichtung 24 insgesamt werkstückspezifisch angepasst ist.
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Die ersten Nuten 10 und die zweiten Nuten 12 sind dabei in eine äußere Mantelfläche 28 des Grundkörpers 26 eingearbeitet, sodass die Spannvorrichtung 24 insgesamt an die Werkstückgeometrie und die damit verbundene Werkzeuggeometrie und Prozesskinematik angepasst ist.
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An dem Kegelradwerkstück 4 können daher Zahnlücken gefertigt werden, ohne dass es zu einer Berührung zwischen dem betreffenden Verzahnwerkzeug oder dem Entgratwerkzeug und der Spannvorrichtung 24 kommt. Hierzu taucht ein zur Herstellung von Zahnlücken an dem Kegelradwerkstück 4 ausgebildetes Verzahnwerkzeug während der spanabhebenden Bearbeitung des Kegelradwerkstücks 4 mit seinen Schneiden in die ersten Nuten 10 ein, ohne einen Nutgrund oder die an den Nutgrund angrenzenden Flanken einer Nut 10 zu berühren. Dies gilt gleichermaßen für das werkstückspezifische Entgratwerkzeug und die zweiten Nuten 12.
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Die 3A und 3B zeigen den erfindungsgemäßen Adapter 16, der bereits im fertig an der Spannvorrichtung 2 montierten Zustand gezeigt worden ist. 3B zeigt jeweils exemplarisch die Längserstreckung L1 einer ersten Nut 10 und die Längserstreckung L2 einer zweiten Nut 12.
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Zur beispielhaften Verdeutlichung des Herstellprozesses des Adapters 16 ist in 4A der Adapter 16 mit seinen ersten Nuten 10 gezeigt, bevor die zweiten Nuten 12 in den Adapter 16 eingebracht werden.
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Die Nuten 10 sind in den Bereich der kegelförmigen Mantelfläche 14 eingefräst worden und in regelmäßigen Winkelabständen um die Durchgangsöffnung 30 verteilt angeordnet. Die Nuten 10 sind daher durch Stege 32 voneinander separiert.
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Die zweiten Nuten 12 werden anschließend in die Stege 32 eingefräst, sodass die Stege 32 teilweise unterbrochen bzw. segmentiert werden. Die Nuten 12 gehen folglich in die Nuten 10 über (4B).
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Gemäß alternativer Ausgestaltungen können die ersten und zweiten Nuten 10, 12 in einem Überlauf gefertigt werden, z.B. mit einem oder mehreren Werkzeugen, wie einem Fingerfräser oder dergleichen. D.h. die ersten und zweiten Nuten 10, 12 können gleichzeitig in die Mantelfläche eingearbeitet werden.
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5 zeigt ein erstes erfindungsgemäßes Fertigungssystem 34, mit einer Werkzeugmaschine 36 zur Kegelradfertigung, mit einem ersten Werkzeugsatz 38 zur Herstellung eines ersten Kegelrads 46, wobei der Werkzeugsatz 38 einen ersten Adapter 40, ein erstes Verzahnwerkzeug 42 und ein erstes Entgratwerkzeug 44 aufweist. Bei dem Verzahnwerkzeug 42 handelt es sich vorliegend um einen Stabmesserkopf 42.
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Das Verzahnwerkzeug 42 und das Entgratwerkzeug 44 sind jeweils als auf einer zugeordneten Werkzeugspindel aufgenommen angedeutet dargestellt.
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Das Fertigungssystem 34 umfasst zudem einen zweiten Werkzeugsatz 48 zur Herstellung eines zweiten Kegelrads 50, der von dem ersten Werkzeugsatz 38 verschieden ist, mit einem zweiten Adapter 52, einem zweiten Verzahnwerkzeug 54 und einem zweiten Entgratwerkzeug 56. Soweit ein zweites Kegelrad 50 gefertigt werden soll, dessen Geometrie von dem ersten Kegelrad 46 verschieden ist, wird der erste Adapter 40 entfernt und der zweite Adapter 52 auf die Spannvorrichtung 2 aufgesetzt, sodass das zweite Kegelrad 50 mithilfe des zweiten Entgratwerkzeugs 56 und des zweiten Verzahnwerkzeugs 54 kollisionsfrei gefertigt werden kann.
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Es kann vorgesehen sein, dass das erste und das zweite Entgratwerkzeug eine identische Geometrie, insbesondere eine identische Schneidengeometrie haben. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass für den ersten und zweiten Werkzeugsatz ein- und dasselbe Entgratwerkzeug bereitgestellt wird.
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6 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Fertigungssystem 58, dass die Spannvorrichtung 24 gemäß 2 aufweist sowie ein werkstückspezifisches Entgratwerkzeug 60 und ein werkstückspezifisches Verzahnwerkzeug 62.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Spannvorrichtung
- 4
- Kegelradwerkstück
- 6
- Anschlagfläche
- 8
- Einrichtung zum Verspannen des Kegelradwerkstücks 4
- 10
- erste Nuten
- 12
- zweite Nuten
- 14
- Mantelfläche
- 16
- Adapter
- 18
- Bereich
- 20
- Öffnung
- 22
- Wellenabsatz
- 24
- Spannvorrichtung
- 26
- Grundkörper
- 28
- Mantelfläche
- 30
- Durchgangsöffnung
- 32
- Stege
- 34
- Fertigungssystem
- 36
- Werkzeugmaschine
- 38
- Werkzeugsatz
- 40
- Adapter
- 42
- Verzahnwerkzeug
- 44
- Entgratwerkzeug
- 46
- Kegelrad
- 48
- Werkzeugsatz
- 50
- Kegelrad
- 52
- Adapter
- 54
- Verzahnwerkzeug
- 56
- Entgratwerkzeug
- 58
- Fertigungssystem
- 60
- Entgratwerkzeug
- 62
- Verzahnwerkzeug
- A
- Achse
- E
- Planebene
- L1
- Längserstreckung
- L2
- Längserstreckung
