DE19829880A1 - CNC-gesteuerte Zahnradbearbeitungsmaschine und dafür geeignete kegelige Schleif- oder Honschnecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine CNC-gesteuerte Zahnradbearbeitungs­ maschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Außerdem betrifft die Erfindung eine dafür geeignete kege­ lige Schleif- oder Honschnecke.

Eine solche CNC-gesteuerte Maschine ist aus der DE 196 46 189 A1 bekannt, auf die weiter unten noch näher eingegangen wird.

Zur kontinuierlich teilenden Bearbeitung der Zahnflanken von Spiralkegelrädern gibt es grundsätzlich zwei verschiedene Ver­ fahren, von denen das eine, das sog. Palloid-Verfahren, mit ei­ nem kegeligen Fräser arbeitet, der in Zahnlängsrichtung eine verlängerte Evolvente erzeugt, wogegen das andere mit einem Stirnmesserkopf arbeitet, der eine verlängerte Epizykloide in Zahnlängsrichtung schneidet. Die folgende zusammenfassende Er­ läuterung hierzu findet sich in dem Aufsatz "Herstellung und Kontrolle konischer Zahnräder", R. Seybold, TZ für praktische Metallbearbeitung 60 (1966) Heft 11, S. 6. Bei der Herstellung von Palloid-Kegelrädern, also den mit einem kegeligen Werkzeug gefertigten Kegelrädern, verschrauben sich der zu verzahnende Radkörper und das kegelschneckenförmige Werkzeug beim Verzahnen wie Kegelschnecke und Kegelrad. Der Kegelfräser kommt hierbei auf einer kreisförmig gekrümmten Bahn mit dem zu verzahnenden Radkörper in Eingriff. Der Fräser ist derart eingestellt, daß sein eines Ende weiter vom Mittelpunkt entfernt liegt als sein anderes Ende. Demzufolge beschreibt die erzeugende Mantellinie des Fräsers bei einer Schwenkbewegung um die Kegelspitze des zu erzeugenden Kegelrades eine kreisringförmige Fläche, deren Breite zum wenigsten der Zahnbreite des herzustellenden Rades entsprechen muß. Der Fräser verkörpert in seiner Bahn eine Planverzahnung, also Zähne des Planrades. Im Vergleich zur Her­ stellung von Stirnrädern, wobei einem jeden Fräserzahn eine be­ stimmte Strecke des Zahnprofils zur Bearbeitung zugewiesen ist, hat bei der Herstellung von Palloid-Spiralkegelrädern jeder Fräserzahn auf einem Teil der Zahnlänge das Profil vom Zahnkopf bis zum Zahnfuß allein zu bearbeiten, indem er es durch Hüll­ schnitte einhüllt. Die Längsballigkeit der Zähne wird dadurch erzeugt, daß entweder der Fräser keine geradlinige, sondern eine hohle Mantellinie hat, oder daß der Fräser aus einer exak­ ten Planradanlage herausgeschwenkt wird. Bei der letzten Me­ thode kann der Ballen stufenlos eingestellt werden. Soweit aus dem Aufsatz von R. Seybold.

Das Palloid-Verzahnverfahren basiert auf Arbeiten der Erfinder Schicht und Preis aus der Zeit zwischen 1913 und 1921, die im Dezember 1921 schließlich ein Patent anmeldeten zur einfachen Herstellung von Spiralkegelrädern mit Hilfe eines schneckenför­ migen Wälzfräsers (DE-Patent Nr. 449 921). Ab 1923 wurden dann von der Firma Klingelnberg die ersten Palloid-Verzahnmaschinen gebaut. Seit Anfang der 30er Jahre hatte sich die Klingelnberg- Palloid-Verzahnung zu einem erfolgreichen Verzahnsystem entwickelt. Anfang der 60er Jahre stieß das Palloid-Verfahren auf­ grund der maschinenbaulichen Voraussetzungen an wirtschaftliche grenzen. Ein wesentlicher Schwachpunkt war, daß die rein me­ chanisch gesteuerten Maschinen mit ihren langen Getrie­ besträngen keine entscheidenden Drehzahlsteigerungen des Werk­ zeuges mehr zuließen. Der kegelige Palloid-Wälzfräser stellt durch seine starke Durchmesseränderung hohe Anforderungen an die verfügbaren Fräserdrehzahlspektren. So arbeiteten die alten Palloid-Verzahnmaschinen bei 150 Umdrehungen pro Minute mit ei­ ner daraus resultierenden Schnittgeschwindigkeit von maximal ca. 20 bis 30 m/min am kleinen Fräserdurchmesser. Diese Schnittgeschwindigkeiten wäre für eine optimale Nutzung der Leistungsmöglichkeiten der heutigen HSS-Werkzeugmaterialien in Verbindung mit moderner Beschichtungstechnologie unzureichend. Weiter waren den statischen und vornehmlich den dynamischen Steifigkeiten durch die komplexen Getriebestränge Grenzen ge­ setzt. Diese Gründe führten seinerzeit schließlich zur Ablösung des Palloid-Spiralkegelrad-Verzahnverfahrens durch die lei­ stungsfähigeren Messerkopfverfahren.

Das Palloid-Spiralkegelrad-Verzahnverfahren hat sich aber nicht ganz vom Anwendermarkt verdrängen lassen. Trotz einer kostenin­ tensiven und daher nicht sehr wirtschaftlichen Fertigung auf mechanisch gesteuerten Verzahnmaschinen werden Palloid-Radsätze aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften nämlich nach wie vor eingesetzt, vornehmlich für zahnbruchgefährdete Zwecke. Anwendungsschwerpunkte der Palloid-Verzahnung liegen heute im allgemeinen Getriebebau, im Serienautomobilbau für extrem lei­ stungsstarke Antriebsaggregate, im Rennwagen- und Motorradbau. Die Palloid-Spiralverzahnung konnte sich für diese Einsatzfälle behaupten, da sie selbst bei großen, lastbedingten Achsverlage­ rungen extrem gute Laufeigenschaften erreicht.

Im Vergleich mit Radsätzen, die nach anderen Verzahnverfahren gefertigt werden, reagieren Palloid-Radsätze am unempfindlich­ sten gegen Verlagerung. Selbst bei hohen Belastungen werden un­ ter diesen Bedingungen eine hervorragende Laufruhe und eine hohe Lebensdauer erreicht. Diese guten Eigenschaften sind im Erzeugungsprinzip begründet, das, wie oben beschrieben, zu ei­ ner evolventischen Zahnlängskurve führt. Daneben bewirkt diese Evolventenform, daß Palloid-Verzahnungen im Zahngrund eine kon­ stante Weite haben und daher mit relativ größeren Fußrundungs­ radien gefertigt werden können als Verzahnungen mit sich än­ dernden Zahngrundweiten, was natürlich positive Auswirkungen auf die Bruchfestigkeit des Radsatzes hat. Außerdem ermöglicht die Kombination von kontinuierlichem Teilverfahren und einem eingängigen Palloid-Wälzfräser eine sehr gute Teilungsgenauig­ keit selbst bei leistungsstarken Verzahnprozessen, was nicht ausschließt, daß auch mehrgängige Werkzeuge für die Palloid- Verzahnung eingesetzt werden. Zusammenfassend sind die hohe Verlagerungsunempfindlichkeit, die größere Zahnfußfestigkeit und die hohe Teilungsqualität Garant für eine extreme Laufruhe und Lebensdauer. Die mit dem kegeligen Fräser kontinuierlich erzeugten Palloid-Spiralkegelräder haben somit bedeutsame Vor­ teile gegenüber mit einem Stirnmesserkopf kontinuierlich er­ zeugten Spiralkegelrädern.

Der Einsatz der Palloid-Wälzfräser auf neu entwickelten CNC-ge­ steuerten Wälzfräsmaschinen bietet im Vergleich zu den alten Palloid-Verzahnmaschinen jetzt wieder die Möglichkeit, Palloid- Spiralkegelräder wirtschaftlich herzustellen.

Durch die moderne CNC-Technik sind die Grenzen der mechanischen Maschinen heute nicht mehr gültig. Es können Fräserdrehzahlen deutlich oberhalb der früher wirksamen Grenzen eingestellt wer­ den. Durch die Realisierung eines elektronischen Getriebes sind die Getriebestränge zudem extrem kurz, wodurch die gesamte Ma­ schine sehr steif geworden ist.

Bei einer von der Anmelderin unter der Bezeichnung KNC 25P ent­ wickelten CNC-gesteuerten Wälzfräsmaschine für Palloid-Spiral­ kegelräder arbeiten drei simultane elektronische Arbeitsachsen in einem fest gekoppelten Ablauf, und sechs zusätzliche, durch Präzisionsinkrementalgeber gesteuerte Positionierachsen stellen eine hohe Wiederholgenauigkeit bei der Einstellung der Verzahnmaschine sicher. Bei dieser Maschine lassen sich Fräserdrehzahlen von bis zu 600 Umdrehungen pro Minute erzie­ len. Diese Maschine ist im September 1997 bei der Anmelderin in Hückeswagen auf einem Kegelrad-Workshop für Kunden vorgestellt worden. Bei diesem Workshop ist eine Dokumentation unter dem Titel "Palloid-Spiralkegelrad-Wälzfräsmaschine Klingelnberg KNC 25 P" verteilt worden, auf die bezüglich weiterer Einzelheiten über diese Maschine verwiesen wird.

Daneben entwickelte die Anmelderin eine neue Spiralkegelrad- Wälzfräsmaschine, Modell C22/C28, die ebenfalls auf dem Kegel­ rad-Workshop vorgestellt worden ist. Es handelt sich um eine CNC-gesteuerte Maschine, die der aus der eingangs erwähnten DE 196 46 189 A1 bekannten Maschine entspricht. Diese Maschine ist insbesondere für die Trockenbearbeitung von Zahnrädern mit Hartmetall-Werkzeugen entwickelt worden. Diese Maschine arbei­ tet mit einem Messerkopf. Der Späneförderer ist direkt unter­ halb des Arbeitsraums angeordnet. Die bei dieser Maschine ge­ wählte Schrägbettanordnung ermöglicht dieses Konzept (vgl. den Klingelnberg/Oerlikon Firmenprospekt "Oerlikon C22/C28 DER EINSTIEG IN EIN NEUES VERZAHNUNGSZEITALTER", veröffentlicht Januar 1998, Seite 5, Bild 2, und Seite 11, Bild 9).

Die vorgenannte Maschine bietet gegenüber allen bekannten me­ chanischen Kegelradverzahnmaschinen und dem Modell KNC 25 P den Vorteil, daß sie keine Wälztrommel mehr hat und dadurch statt neun gesteuerten Achsen nur sechs gesteuerte Achsen aufweist, nämlich sechs simultan arbeitende, elektronisch gekoppelte Ach­ sen, und zwar drei Linear- und drei Rotationsachsen. Trotzdem ermöglicht es die CNC-Steuerung dieser Maschine, daß die Rela­ tivbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück genau die gleiche ist, als ob die Maschine eine Wälztrommel hätte.

Es stellte sich daher für die Anmelderin die Frage, ob sich dieses neuere Maschinenkonzept überhaupt auf das Palloid-Ver­ zahnverfahren übertragen läßt, bei dem statt eines Messerkopfes ein kegeliger Wälzfräser eingesetzt wird. Diese Maschine müßte zumindest die gleichen Vorzüge besitzen wie das Modell KNC 25 P, wenn nicht noch weitere Vorteile.

Eine solche Entwicklung ergäbe aber nur einen Sinn, wenn gleichzeitig eine zweite Aufgabe gelöst wird. Das Problem bei allen mit Palloid-Verzahnung hergestellten Zahnrädern besteht nämlich darin, daß es bislang kein kontinuierlich teilendes Schleifverfahren für die Hartfeinbearbeitung gibt. Die auf den oben beschriebenen Maschinen hergestellten Palloid-Spiralkegel­ räder werden nämlich gehärtet, wobei sich ein sog. Härteverzug nicht vermeiden läßt. Deshalb müssen die gehärteten Zahnräder anschließend einer Hartfeinbearbeitung unterzogen werden. Dazu lassen sich entsprechend bestückte Messerköpfe einsetzen, mit­ tels welchen die Hartfeinbearbeitung durch Schälwälzfräsen er­ folgt. Nachteilig ist dabei, daß die bei dem Palloid-Verzahn­ verfahren in Zahnlängsrichtung erzeugte Evolvente bei der Hart­ feinbearbeitung mittels Messerkopf in eine Epizykloidenform (kontinuierliches Teilverfahren) oder in eine Kreisbogenform (Einzelteilverfahren) verwandelt wird, so daß die Vorteile der Palloid-Verzahnung teilweise verlorengehen. Für die Hartfeinbe­ arbeitung lassen sich auch Topfschleifscheiben einsetzen, die aber ebenfalls eine Kreisbogenform an den Kegelradflanken er­ zeugen. Ein bekanntes nichtkontinuierlich teilendes Verfahren, mit dem sich die Evolventenform der Palloid-Verzahnung zumin­ dest teilweise erhalten ließe, ist das sogenannte "Flared-Cup-Ver­ fahren". Eine kegelige Topfscheibe, die die Kegelradflanke in Höhenrichtung linienförmig berührt, kann in Zahnlängsrich­ tung nahezu beliebig geführt werden, also auch entlang einer evolventischen Zahnlängsform. Bei diesem Verfahren müssen aber alle Palloid-Zahnflanken nacheinander abgefahren und gleichzei­ tig gewälzt werden, was lange dauert, von der Maschinensteue­ rung her sehr aufwendig und daher teuer ist.

Aus der DE-PS 662 162 ist zwar auch ein kontinuierlich teilen­ des Verfahren zur Bearbeitung der Zahnflanken von Kegelrädern mit längs gekrümmten Zähnen mittels schraubenförmigen Werkzeu­ ges bekannt, bei dem das Werkzeug entweder ein Schneckenfräser oder eine Schleifschnecke sein kann, dieses bekannte Verfahren ist mit den angegebenen Merkmalen und mit der zur Durchführung des Verfahrens vorgesehenen Maschine jedoch nur mittels Schnecken­ fräser zur Herstellung von Kegelrädern realistisch durch­ führbar. Für den Einsatz einer Schleifschnecke statt eines Schneckenfräsers wäre die erreichbare Drehgeschwindigkeit zum Erzielen einer ausreichenden Schleifgeschwindigkeit für eine Hartfeinbearbeitung zu niedrig. Daher war versucht worden, eine ähnliche Lösung wie bei Zylinderrädern zu finden. Um dort die erforderliche Schleifgeschwindigkeit zu erreichen, wird beim kontinuierlichen Verfahren eine zylindrische Schleifschnecke eingesetzt, die gegenüber dem entsprechenden zylindrischen Wälzfräser einen mehrfach größeren Durchmesser hat. Diese Mög­ lichkeit läßt sich aber nicht auf Spiralkegelräger übertragen, weil die längsgekrümmten Zähne von größeren Werkzeugdurchmes­ sern als dem des Palloidfräsers zerstört würden. Das bekannte Verfahren ließe sich also allenfalls zum Vorverzahnen von Ke­ gelrädern mittels Schleifschnecke einsetzen, nicht aber zur Hartfeinbearbeitung einer bereits vorhandenen Verzahnung durch Schleifen mittels Schleifschnecke.

Gleiches gilt für die auf dem oben erwähnten Kegelrad-Workshop vorgestellte Maschine Modell KNC 25P.

Andererseits kann die aus der oben beschriebenen DE 196 46 189 A1 bekannte Maschine mit sechs Achsen zwar universell zum Frä­ sen mit einem Messerkopf eingesetzt werden, auch zum Hartfein­ bearbeiten mit einem Messerkopf, nicht jedoch zum kontinuier­ lich teilenden Fräsen oder gar Schleifen einer Palloid-Verzah­ nung.

Alle bekannten Palloid-Maschinen weisen somit den Nachteil auf, daß zwar eine Palloid-Verzahnung mit evolventischen Zahnlängs­ flanken herstellbar ist, daß dieser Vorteil jedoch durch die bislang möglichen Hartfeinbearbeitungsverfahren wieder besei­ tigt wird, weil es bislang kein kontinuierlich teilendes Schleifverfahren gibt. Denn auch die aus der DE-PS 662 162 be­ kannte Maschine kann zwar eine Palloid-Verzahnung aus einem un­ gehärteten Rohling kontinuierlich teilend fräsen oder eventuell schleifen, eine solche Verzahnung nach dem Härten jedoch nicht durch Schleifen hartfeinbearbeiten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine CNC-gesteuerte Zahnradbear­ beitungsmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ange­ gebenen Art zu schaffen, auf der sich die Zahnflanken von Spi­ ralkegelrädern kontinuierlich teilend hartfeinbearbeiten las­ sen. Außerdem soll durch die Erfindung eine kegelige Schleif­ schnecke für eine Maschine der vorgenannten Art geschaffen wer­ den.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die CNC-gesteuerte Ke­ gelradbearbeitungsmaschine mit den im Patentanspruch 1 angege­ benen Merkmalen gelöst.

Die Ausbildung des schneckenförmigen Werkzeuges als kegelige Schleifschnecke oder Honschnecke zur Hartfeinbearbeitung von in Längsrichtung evolventisch gekrümmten Zähnen ermöglicht es, auf einer Maschine ein und desselben Typs eine Palloid-Verzahnung durch kontinuierliches Fräsen herzustellen und diese Verzahnung nach dem Härten durch kontinuierliches Schleifen mittels einer kegeligen Schleifschnecke hartfeinzubearbeiten. Dadurch lassen sich Palloid-Spiralkegelräder einerseits wirtschaftlich her­ stellen und andererseits ergibt sich der Vorteil, daß die evol­ ventisch gekrümmten Zahnlängsflanken nicht durch das Hartfein­ bearbeiten beseitigt werden, sondern ihre evolventische Krüm­ mung behalten, ohne daß von einem langwierigen Schleifverfahren wie dem Flared-Cup-Verfahren Gebrauch gemacht werden muß. Die Schleifschnecke oder auch Honschnecke hat entgegen allen frühe­ ren Bemühungen im wesentlichen dieselbe Form und Größe wie der palloid-Wälzfräser. Die wesentlich höheren Drehzahlen von etwa 16000 Umdrehungen pro Minute, die bei gleicher Werkzeuggröße der Schleifvorgang gegenüber dem Fräsvorgang erfordert, lassen sich auf der neuen CNC-gesteuerten Kegelradbearbeitungsmaschine nur erreichen, weil entsprechend ausgebildete Antriebe vorgese­ hen sind. Die Erfindung bietet somit die Möglichkeit eines Pal­ loid-Schleifverfahrens, das vor 50 Jahren zwar bereits ange­ dacht worden ist, wie die oben beschriebene DE-PS 662 162 zeigt, für das es bislang aber keine Realisierungsmöglichkeit gab. Erst der Übergang von der Neun-Achsen-Maschine (Modell KNC 25 P) auf die Sechs-Achsen-Maschine, der Einsatz einer lei­ stungsfähigen CNC-Steuerung, die auch bei den hohen Drehzahlen noch die elektronische Kopplung der sechs simultan arbeitenden Achsen gewährleistet, und schließlich der Einsatz einer kegeli­ gen Schleifschnecke oder Honschnecke als schneckenförmiges Werkzeug haben es ermöglicht, die Vorteile der Palloid-Ver­ zahnung bei der Hartfeinbearbeitung aufrechtzuerhalten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und eine kegelige Schleif- oder Honschnecke für die Maschine nach der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche.

Wenn die Maschine in weiterer Ausgestaltung der Erfindung einen Werkzeug- und einen Werkstückantrieb hat, die beide für hohe Drehzahlen ausgelegt sind, läßt sich die optimale Schleifge­ schwindigkeit bzw. Hongeschwindigkeit an den Zahnflanken erreichen. Dazu haben die Antriebe vorzugsweise sehr kurze Ge­ triebestrange in Verbindung mit statisch und dynamisch steifen Maschinenkomponenten, oder es sind Direktantriebe, bei denen der Motor direkt mit der Werkzeugspindel beziehungsweise Werk­ stückspindel verbunden ist. Diese Spindeln sind natürlich mit entsprechenden Hochgeschwindigkeitslagern versehen. Mit solchen Antrieben lassen sich auch noch bei kleinen, vorzugsweise ein­ gängigen Schleifschnecken Schnittgeschwindigkeiten von über 25 m/s erreichen. Darüber hinaus erlaubt es die vorgesehene CNC-Steu­ erung der Maschine, während des Schleifprozesses die Dreh­ zahl des kegeligen Werkzeugs von seinem großen zum kleinen Durchmesser hin so zu steigern, daß immer der momentan aktive Durchmesserbereich die vorgegebene Schnittgeschwindigkeit ein­ hält.

Eine in weiterer Ausgestaltung der Erfindung geschaffene kege­ lige Schleifschnecke für eine Maschine nach der Erfindung kann abrichtbar oder nichtabrichtbar sein. Ihre Form ist dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich statt der einzelnen Zähne eines Palloid­ fräsers ein oder mehrere vollständige Schneckengänge mit kon­ stanter Steigung um einen kegeligen Grundkörper winden. Der Querschnitt durch einen Schneckengang entspricht nahezu dem Zahnprofil des Palloidfräsers. Die nichtabrichtbare Schleif­ schnecke weist vorteilhafterweise einen Grundkörper mit abrasi­ ver Beschichtung auf. Die Herstellung solcher Beschichtungen, die vorzugsweise aus Diamant- oder CBN-Körnern gleicher Größe in einer metallischen Bindung bestehen, gehört zum Stand der Technik. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann statt ei­ ner kegeligen Schleifschnecke auch eine abrichtbare kegelige Honschnecke eingesetzt werden. Der Unterschied dieser beiden Werkzeuge besteht hauptsächlich in der Körnung und Bindung so­ wie der Zustellung auf das Werkstück im Prozeß, nicht dagegen in der Geometrie, der Schnittgeschwindigkeit oder der Antriebs­ drehzahl.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine CNC-gesteuerte Zahn­ radbearbeitungsmaschine nach der Erfindung mit einem schnecken­ förmigen Werkzeug in Form einer Schleifschnecke.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung den Grundaufbau einer CNC-gesteuerten Maschine 2 zur Hartfeinbearbeitung durch Schleifen oder Honen von Spiralkegelrädern mit in Zahnlängs­ richtung evolventisch gekrümmten Flanken, und zwar in Ansicht von der Bedienerseite aus. Auf einem Maschinenbett 4 ist ein Maschinengehäuse 6 entlang einer geraden Koordinatenachse X ho­ rizontal und linear geführt. Ein erster Schlitten 8 ist auf ei­ ner Führung 16, die an einer Seitenfläche 10 des Maschinenge­ häuses 6 angebracht ist, in einer geraden Koordinatenachse Z mittels eines Spindeltriebs 17 in der Höhe verfahrbar. Die Füh­ rung 16 dieses ersten Schlittens 8 und die Z-Achse sind gegen die Vertikale geneigt. Durch diese Anordnung verjüngt sich das Maschinengehäuse 6 mit zunehmendem Abstand von dem Maschinen­ bett 4. Es hat unten einen entsprechend breiten Fuß 7. Auf dem Maschinenbett 4 ist außerdem ein Werkstückspindelträger 14 mit einem zweiten Schlitten 12 entlang einer geraden Koordi­ natenachse Y, die zur X-Achse rechtwinkelig ist, auf einer Füh­ rung 13 horizontal und linear geführt. Auf dem zweiten Schlit­ ten 12 befindet sich eine Schwenkvorrichtung 22 mit vertikaler Achse C.

Der erste Schlitten 8 trägt an seiner Stirnseite 18 eine fest eingestellte Konsole 19, in der sich die Werkzeugspindel 20 mit einem schneckenförmigen Werkzeug 21 befindet, hier beispiels­ halber eine kegelige Schleifschnecke. Das Werkzeug 21 kann aber auch, je nach gewünschter Art der Hartfeinbearbeitung, eine ke­ gelige Honschnecke sein. An der Werkzeugspindel 20 ist das Werkzeug 21 einseitig befestigt und um eine Achse A drehbar ge­ lagert.

Durch den zweiten Schlitten 12 und durch die Schwenkvorrichtung 22 ist eine Werkstückspindel 23 auf dem Maschinenbett 4 hori­ zontal geführt, linear verschiebbar und schwenkbar. Die Schwenkvorrichtung 22 trägt die Werkstückspindel 23, die um eine Achse B drehbar ist. Die Werkstückspindel 23 trägt ein Werkstück 24 in Form eines Spiralkegelrades oder Ritzels, das in Längsrichtung evolventisch gekrümmte Zahnflanken aufweist. Die Schwenkvorrichtung 22 ist um die Achse C schwenkbar, um das Werkstück 24 von der Beladeposition in eine Bearbeiteposition zu schwenken und kleine Bewegungen während der Hartfeinbearbei­ tung der Zahnflanken durchzuführen.

Während des Bearbeitungsprozesses rotiert das Werkzeug 21 um die Achse A und das Werkstück 24 um die Achse B in einem von der CNC-Steuerung vorgegebenen, nicht konstanten Verhältnis, im wesentlichen aber reziprok zu ihren Zähnezahlen. Die vom Grundaufbau der in der DE 196 46 189 A1 beschriebenen Maschine her bekannte Schrägbettanordnung bietet bei der hier beschrie­ benen Maschine zur Hartfeinbearbeitung dieselben Vorteile, näm­ lich

• - Durch die enge Nebeneinanderanordnung des Maschinengehäu­ ses und des Werkstückspindelträgers ist bei der Maschine 2 eine optimale Aufteilung der Bewegungen auf Werkzeug- und Werkstückseite mit optimiertem Kraftfluß möglich. Dadurch läßt sich eine maximale Prozeßsteifigkeit erzielen, was für eine CNC-gesteuerte Maschine für die Hartfeinbearbei­ tung besonders bedeutsam ist, da die statische und dynami­ sche Steifigkeit der Maschine für die zu erreichende Ver­ zahnungsgenauigkeit so groß wie möglich sein muß.
• - Die Maschine 2 ist aufgrund des gezeigten Aufbaus sehr kompakt, und der eigentliche Arbeitsraum läßt sich durch entsprechende Wandungen, die in Fig. 1 der Übersichtlich­ keit wegen weggelassen sind, so abkapseln, daß eine inten­ sive Ölnebelkühlung der Schleifstelle möglich ist.
• - Eine Bedieneinheit 30 läßt sich an der Maschine 2 horizon­ tal verschiebbar so anordnen, daß ein ergonomischer Be­ trieb möglich ist.

Zu Beginn der Bearbeitung der Zahnflanken des Werkstückes 24 mit Hilfe des schneckenförmigen Werkzeuges 21 wird das Werk­ stück um die Achse C in eine Bearbeitungsposition geschwenkt. Das Werkzeug 21 wird über die horizontale Bewegung des Maschi­ nengehäuses 6 in der X-Achse an das Werkstück 24 gefahren, wo­ bei ein nicht näher dargestellter elektronischer Meßfühler si­ cherstellt, daß die Zähne der Schleifschnecke bzw. Honschnecke in die Lücken des vorverzahnten und gehärteten Werkstückes ein­ fädeln. Im einfachsten Fall wird dann im Zusammenspiel des zweiten Schlittens 12 und des ersten Schlittens 8 und der Dre­ hung des Werkstückes 24 um die Achse B und des Werkzeuges 21 um die Achse A eine Wälzbewegung erzeugt. Die nicht näher darge­ stellte CNC-Steuerung bewirkt dabei, daß die sechs simultan ar­ beitenden, elektronisch gekoppelten Achsen der Maschine 2, näm­ lich die drei linearen Achsen X, Y und Z sowie die drei rotato­ rischen Achsen A, B und C die erforderlichen Bewegungen für die Hartfeinbearbeitung der Zahnflanken des aus einem Spiralkegel­ rad bestehenden Werkstückes 24 im kontinuierlichen Teilverfah­ ren ausführen. Dabei müssen aber nur die Rotationsachsen A und B die hohen Drehzahlen erreichen, während die übrigen Achsen relativ langsame Bewegungen ausführen.

Claims (6)

1. CNC-gesteuerte Maschine zur Bearbeitung der Zahnflanken von Spiralkegelrädern im kontinuierlichen Teilverfahren mit Hilfe eines schneckenförmigen Werkzeuges, wobei die Maschine sechs simultan arbeitende, elektronisch gekop­ pelte Achsen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das schneckenförmige Werkzeug zur Hartfeinbearbeitung von in Längsrichtung evolventisch gekrümmten Zahnflanken als kegelige Schleifschnecke oder Honschnecke ausgebildet ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Werk­ zeug- und einen Werkstückantrieb, die beide für hohe Dreh­ zahlen ausgelegt sind, mit denen optimale Schleifgeschwin­ digkeiten bzw. Hongeschwindigkeiten an den Zahnflanken er­ reichbar sind.

3. Kegelige Schleifschnecke für eine Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifschnecke nicht abrichtbar ist.

4. Kegelige Schleifschnecke nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Grundkörper mit abrasiver Beschichtung.

5. Kegelige Schleifschnecke für eine Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifschnecke abrichtbar ist.

6. Kegelige Honschnecke für eine Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Honschnecke ab­ richtbar ist.