DE102020005118A1

DE102020005118A1 - Verfahren und Werkzeugmaschine zur Herstellung von Verzahnungen

Info

Publication number: DE102020005118A1
Application number: DE102020005118.9A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: EMAG GmbH and Co KG
Current assignee: EMAG GmbH and Co KG
Priority date: 2020-08-20
Filing date: 2020-08-20
Publication date: 2022-02-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vermessen von Verzahnungen mit einer Werkzeugmaschine mit einer Werkstückspindel (9) zum Greifen, Aufnehmen, Antreiben und Ablegen von Werkstücken (1), mit einem Bearbeitungskopf (14) mit einem Werkzeughalter (17) und einem rotatorisch antreibbaren Werkzeug (18), wobei der Bearbeitungskopf (14) in einem Arbeitsraum (30) in einer Arbeitsposition (11) radial zum Werkstück (1) zustellbar ist, mit einer Messeinrichtung (19) und einer Be-und Entladeposition (12), wobei die Werkstückspindel (9) zwischen der Arbeitsposition (11) und der Be-und Entladeposition (12) hin und her verfahrbar ist, wobei das Werkstück (1) durch Verfahren der Werkstückspindel (9) der Messeinrichtung (19) zugestellt wird und wobei durch Rotation des Werkstücks (1) um die Werkstückachse (28) wenigstens ein Messpunkt (33, 33') abgetastet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen von Verzahnungen und eine Werkzeugmaschine zur spanenden Bearbeitung von Verzahnungen mit einer Messeinrichtung, mit welcher die Verzahnungen ohne Umspannen des Werkstückes vermessen werden können. Aus der DE 43 05 408 A1 sind eine numerisch gesteuerte Zahnradschleifmaschine und ein Verfahren zum Vermessen von Zahnrädern bekannt, wobei ein Messkopf am Schleifscheibenträger angeordnet ist, der aus einer Rückzugsposition in eine Messposition bewegt werden kann. Ein Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass sowohl der Schleifscheibenträger als auch der Schalttisch mit dem Werkstück auf dem Maschinenbett beweglich angeordnet sind und dass die Messgenauigkeit von der Präzision beider Aggregate abhängt. Die aus der Positioniergenauigkeit resultierenden Abweichungen können sich gegebenenfalls addieren. Außerdem befindet sich der am Schleifscheibenträger angeordnete Messkopf zwangsläufig während der Schleifbearbeitung im Arbeitsraum und muss aufwändig gegen Verschmutzung und Beschädigungen geschützt werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Vermessen von Verzahnungen mit erhöhter Genauigkeit und eine Werkzeugmaschine zur spanenden Bearbeitung von Verzahnungen aufzuzeigen wobei eine zugehörige Messeinrichtung zuverlässig gegen Kühlflüssigkeit und Späne im Arbeitsraum geschützt ist.
Diese Aufgaben werden mit einem Verfahren nach Patentanspruch 1 und mit einer Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:

1 die schematische Darstellung einer Wälzfräsmaschine in der Frontansicht
2 die Wälzfräsmaschine in der Seitenansicht
3 das Abtasten des Werkstücks durch den Messtaster

1 zeigt die schematische Darstellung einer Wälzfräsmaschine in der Frontansicht. Das Maschinengestell 2 ist als Säule mit quadratischem Querschnitt ausgeführt und weist vertikale Seitenwände 3, 3' und eine ebenfalls vertikale Vorderwand 5 mit Vertikalführungen 4 für den Schlitten 6 auf. Dieser wird in Richtung der Z-Achse vom Motor 8 und der Kugelrollspindel 7 numerisch gesteuert bewegt. Am Schlitten 6 ist die Werkstückspindel 9 auf Horizontalführungen 10 beweglich angeordnet. Sie wird dabei vom Motor 20 über die Kugelrollspindel 21 bewegt. Die Werkstückspindel 9 ist als Pick-up-Spindel ausgeführt und zwischen einer Arbeitsposition 11 und einer Be- und Entladeposition 12 hin und her verfahrbar. Der Reitstock 13 ist ebenfalls auf den Vertikalführungen 4 verfahrbar. Über eine Koppelung der Bewegungen kann er synchron mit Werkstückspindel 9 bewegt werden. Ein Bearbeitungskopf 14 ist an einer in dieser Ansicht verdeckten Pinole angeordnet. Er trägt den Werkzeughalter 17 mit dem Werkzeug 18. Der Werkzeughalter 17 ist auf dem Bearbeitungskopf 14 verschiebbar und kann das Werkzeug 18 zur Durchführung von Shiftbewegungen entlang seiner Rotationsachse bewegen. Das Werkstück 1 ist zwischen der Werkstückspindel 9 und dem Reitstock 13 eingespannt. Zur Bewegung des Werkzeugeingriffs entlang der zu erstellenden Zahnflanken kann das Werkstück 1 in Richtung seiner Werkstücklängsachse 28 bewegt werden. Dabei wird der Schlitten 6 mit der Werkstückspindel 9 zusammen mit dem Reitstock 13 entlang der Vertikalführungen 4 synchron bewegt. Eine Transporteinrichtung 22 führt unbearbeitete Werkstücke 1 der Be-und Entladeposition 12 zu und transportiert bearbeitete wieder ab. Zwischen der Arbeitsposition 11 und der Be- und Entladeposition 12 ist eine Messeinrichtung 19 zum Vermessen der Werkstücke 1 vorgesehen. Diese ist ortsfest außerhalb des Arbeitsraumes 30 angeordnet und durch eine aus einer Geschlossen- in eine Offenstellung bewegliche Trennwand 29 gegen Verunreinigungen, Späne und Kühlflüssigkeit aus dem Arbeitsraum geschützt. Sobald die Werkstücke 1 fertig bearbeitet sind, wird die Trennwand 29 geöffnet und die Werkstückspindel 9 bewegt sich entlang der Horizontalführungen 10 aus dem Arbeitsraum 30 heraus und führt das Werkstück 1 der Messeinrichtung 10 zu. Vorteilhaft kann das Werkstück 1 dann in der gleichen Aufspannung, in der es bearbeitet wurde, vermessen werden.
2 zeigt die Wälzfräsmaschine in einer teilweise aufgebrochenen Seitenansicht. Im Maschinengestell 2 ist eine Ausnehmung 15 vorgesehen, in der eine Pinole 16 gelagert ist. Weil die Pinole 16 in das Maschinengestell 2 hineinragt, kann der Abstand des Bearbeitungskopfes 14 zur Vorderwand 5 besonders gering bleiben. Um das Werkzeug 18 radial zum Werkstück 1 in Richtung der X-Achse zuzustellen, wird die Pinole 16 vom Zustellmotor 25 bewegt. Dazu ist die Pinole 16 auf einer Seite an Linearführungen 23 beweglich und auf der dem Bearbeitungskopf 14 zugewandten Seite in einer hochpräzisen hydrostatischen Führung 24 gelagert. Bei der Bearbeitung von Schrägverzahnungen wird das Werkzeug 18 dem Schrägungswinkel der Verzahnung entsprechend geneigt. Zu diesem Zweck ist der Bearbeitungskopf 14 in der Pinole 16 drehbar aufgenommen und kann mit dem Schwenkmotor 26 um eine Schwenkachse 27 geschwenkt werden.
Das Abtasten des Werkstücks 1 wird an Hand der 3 näher erläutert. Vorteilhaft ist der Messtaster 19 mit seiner Längsachse 34 parallel zu den Horizontalschienen 10 ausgerichtet.
Dadurch können das Werkstück 1 durch Verfahren der Werkstückspindel 9 entlang der Horizontalführungen 10 zum Messtaster 19 bewegt und der Messkopf relativ zum Werkstück 1 radial in eine Zahnlücke 33 zugestellt werden. Im Anschluss daran wird das Werkstück 1 durch Rotation der Werkstückspindel 9 um die Werkstückachse 28 gedreht um beispielsweise die exakte Position der Messpunkte 31, 31' auf dem Teilkreis 32 zu bestimmen. Vorteilhaft können die Werkstücke 1 mit der gleichen Positioniergenauigkeit, mit der sie bearbeitet wurden, auch außerhalb des Arbeitsraumes 30 vermessen werden.
Bezugszeichenliste

1: Werkstück
2: Maschinengestell
3 3': Seitenwand
4: Vertikalführungen
5: Vorderwand
6: Schlitten
7: Kugelrollspindel
8: Motor
9: Werkstückspindel
10: Horizontalführungen
11: Arbeitsposition
12: Be- und Entladeposition
13: Reitstock
14: Bearbeitungskopf
15: Ausnehmung
16: Pinole
17: Werkzeughalter
18: Werkzeug
19: Messeinrichtung
20: Motor
21: Kugelrollspindel
22: Transporteinrichtung
23: Linearführung
24: Hydrostatische Lagerung
25: Zustellmotor
26: Schwenkmotor
27: Schwenkachse
28: Werkstückachse
29: Trennwand
30: Arbeitsraum
31 31': Messpunkt
32: Teilkreis
33: Zahnlücke
34: Längsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4305408 A1 [0001]

Claims

Verfahren zum Vermessen von Verzahnungen mit einer Werkzeugmaschine mit einer Werkstückspindel (9) zum Greifen, Aufnehmen, Antreiben und Ablegen von Werkstücken (1), mit einem Bearbeitungskopf (14) mit einem Werkzeughalter (17) und einem rotatorisch antreibbaren Werkzeug (18), wobei der Bearbeitungskopf (14) in einem Arbeitsraum (30) in einer Arbeitsposition (11) radial zum Werkstück (1) zustellbar ist, mit einer Messeinrichtung (19) und einer Be-und Entladeposition (12), wobei die Werkstückspindel (9) zwischen der Arbeitsposition (11) und der Be-und Entladeposition (12) hin und her verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) durch Verfahren der Werkstückspindel (9) der Messeinrichtung (19) zugestellt wird und dass durch Rotation des Werkstücks (1) um die Werkstückachse (28) wenigstens ein Messpunkt (33, 33') abgetastet wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) zum Vermessen aus dem Arbeitsraum (30) herausbewegt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer Zahnlücke (33) des Werkstücks (1) zwei einander gegenüberliegende Messpunkte (33, 33') abgetastet werden.
Werkzeugmaschine zur Herstellung von Verzahnungen zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, mit einem Maschinengestell (2) mit einer Vorderwand (5), mit einer Werkstückspindel (9) mit einem Bearbeitungskopf (14) mit einem Werkzeughalter (17) und einem rotatorisch antreibbaren Werkzeug (18), mit einer Messeinrichtung (19) und einer Be-und Entladeposition (12), wobei der Bearbeitungskopf (14) im Arbeitsraum (30) in der Arbeitsposition (11) radial zum Werkstück (1) zustellbar ist und wobei die Werkstückspindel (9) durch Verfahren entlang von Horizontalführungen (10) zwischen der Arbeitsposition (11) und der Be-und Entladeposition (12) hin und her verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Werkstückspindel (9) eingespannte Werkstück (1) durch alleiniges Verfahren der Werkstückspindel (9) entlang der Horizontalführungen (10) der Messeinrichtung (19) zustellbar ist.
Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 4, wobei die Messeinrichtung (19) außerhalb des Arbeitsraumes (30) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Messeinrichtung (19) und dem Arbeitsraum (30) eine aus einer Geschlossen- in eine Offenstellung bewegliche Trennwand (29) vorgesehen ist.
Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Messtaster (19) mit seiner Längsachse (34) parallel zur Horizontalführung (10) angeordnet ist.