DE19900423A1

DE19900423A1 - Device to deburr tooth flanks of gear wheels or similar

Info

Publication number: DE19900423A1
Application number: DE19900423A
Authority: DE
Inventors: Erich Prock
Original assignee: Wera Werk Hermann Werner GmbH and Co KG
Current assignee: Wera Werk Hermann Werner GmbH and Co KG
Priority date: 1998-01-28
Filing date: 1999-01-08
Publication date: 1999-08-05
Also published as: DE29801318U1

Abstract

A device to deburr the tooth flanks of gear wheels or similar has four axles driven from an electronic synchronous control device. A first axle (4) is assigned to the work piece drive (8), a second axle (3) to the pivot axis of a tool (6), plus a third and a fourth axle to the position of the tool drive in one plane. Not only the work piece axle but also the tool axle lie in the plane and the tool is designed as a rotary finger miller. Outside of the servo-operated axles, no further adjusting axles are present. The control of the second to fourth axles takes place by the change of position of the first axle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entgraten der Zahnflanken stirnverzahnter Zahnräder oder derglei chen gemäß Gattungsbegriff des Anspruches 1 sowie ein entsprechendes Verfahren gemäß Gattungsbegriff des Anspruches 6.The invention relates to a device for deburring the tooth flanks of spur gears or the like chen according to the preamble of claim 1 and a corresponding procedure according to the generic term of Claim 6.

Im Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt mit vier von einer elektronischen Synchronisationssteuerung elektrisch angetriebenen Achsen, wobei eine erste Achse dem Werkstückdrehantrieb, eine zweite Achse der Schwenk achse eines Werkzeuges, eine dritte und vierte Achse der Verlagerung des Werkzeugdrehantriebes in einer Ebene zugeordnet ist. Derartige Vorrichtungen arbeiten als Kopierfräser.Devices are known in the prior art with four from an electronic synchronization control electrically driven axles, with a first axle the workpiece rotary drive, a second axis of the swivel axis of a tool, a third and fourth axis the relocation of the tool turning drive in one Level is assigned. Such devices work as copy router.

Anfasungen an Kegelrädern werden üblicherweise je nach Größe und Stückzahl des Kegelrades auf zwei unterschied liche Arten durchgeführt. Bei höheren Stückzahlen er folgt das Anfasen maschinell. Bei geringeren Stückzah len von Hand. Bei maschineller Anfasung erfolgt dies mit Sondermaschinen, wobei für jedes Werkstück eine besondere Maschineneinstellung und auch besondere Werk zeuge notwendig sind, die angepaßt sind an das jeweili ge Zahnmodul bzw. den Zahnraddurchmesser.Bevels on bevel gears are usually depending on Difference in size and number of bevel gears on two species. With higher quantities he chamfering follows mechanically. With a lower number of pieces len by hand. This takes place with mechanical chamfering with special machines, one for each workpiece special machine setting and also special work witnesses are necessary, which are adapted to the respective gear module or gear diameter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich tung und ein Verfahren zum Entgraten von Zahnflanken stirnverzahnter Zahnräder anzugeben, welche mit einfa chen und preiswerten Mitteln durchführbar ist und für die Bearbeitung unterschiedlich gestalteter Formen möglich ist, wobei eine einfache Umrüstung auf neue Formen möglich sein soll. The invention has for its object a Vorrich device and a method for deburring tooth flanks to indicate spur gears, which with simp Chen and inexpensive means is feasible and for the processing of different shapes is possible, with a simple conversion to new Shapes should be possible.

Gelöst wird die Aufgabe zunächst und im wesentlichen dadurch, daß sowohl die Werkstückdrehachse als auch die Werkzeugdrehachse in der Ebene liegen und das Werkzeug als drehangetriebener Fingerfräser ausgebildet ist. Die Vorrichtung benötigt keine Einrichtachsen. Sämtliche vier Achsen werden servo-betrieben und sind Arbeitsach sen, die bei gemeinsamer Bewegung den Fingerfräser auf einer vorgegebenen Raumkurve relativ zum Werkzeug bewe gen. Bei der Bearbeitung eines Zahnrades wird diese Raumkurve mehrfach hintereinander abgefahren, wobei zwi schendurch die Werkstückdrehachse um einen vorgegebenen Winkelbetrag weitergeschaltet wird, so daß Zahn nach Zahn abgefast wird. Die Steuerung der Achsen erfolgt programmgesteuert. Hierzu besitzt jede Drehachse einen elektronisch angetriebenen Drehantrieb, so daß eine vollständige Synchronisation aller vier Achsen gewähr leistet ist. Das Programm kann teilespezifisch in der Vorrichtung hinterlegt sein oder auf einem Datenträger gespeichert sein. Die Raumkurve kann dadurch aufgenom men werden, daß anstelle des Fingerfräsers ein Tastkopf in das Futter des Werkzeugdrehantriebes eingesteckt wird. Dieser Taster wird dann durch Schrittbetrieb oder manuelles Verlagern der Servomotoren an verschiedene Punkte der zu durchlaufenden Raumkurve gebracht. Nume risch wird sodann eine glatte Kurve durch diese Punkte gelegt, auf welcher im Bearbeitungsmodus der Fräser dann verlagert wird. Die Steuerung der zweiten bis vierten servo-betriebenen Achsen erfolgt bevorzugt durch die Lage der ersten Achse. Die Verlagerung des Werkzeugdrehantriebes in der Ebene erfolgt vorzugsweise mittels Kreuzschlitten. Da die gesamte Vorrichtung keinerlei Einrichtachsen besitzt, ist der Abstand der Werkzeugdrehachse zur Schlittenebene festgelegt und entspricht dem Abstand von Werkstückdrehachse zur Schlittenebene. Die Werkzeugdrehachse kann demzufolge lediglich durch Verschwenken und Verlagerung in der Ebene in eine fluchtende Position zur Werkstückdrehach se gebracht werden. Durch besagtes Verschwenken und gleichzeitiges Bewegen in der Ebene kann die Werkzeug drehachse aber auch in eine rechtwinklige Stellung zur Werkstückdrehachse gebracht werden. Gegebenenfalls kann eine fünfte servo-betriebene Achse vorgesehen sein, zur Variation des Abstandes der Werkstückdrehachse zur Verlagerungsebene dem Fingerfräsers, so daß die Finger fräserdrehachse in eine Parallellage zur Werkstückdreh achse bringbar ist. Diese zusätzliche fünfte servo-be triebene Achse ist insbesondere dann von Vorteil, wenn Wellen bearbeitet werden sollen.The task is solved initially and essentially in that both the workpiece axis of rotation and the Tool axis of rotation lie in the plane and the tool is designed as a rotary milling cutter. The The device does not require any setup axes. All four axes are servo-operated and are work axes sen when milling together on the end mill a given space curve relative to the tool When machining a gear, this is Space curve traveled several times in succession, with two through the workpiece axis of rotation around a predetermined Angular amount is advanced so that tooth after Tooth is chamfered. The axes are controlled programmatically. For this purpose, each axis of rotation has one electronically driven rotary drive, so that a Ensure complete synchronization of all four axes is accomplished. The program can be part-specific in the Device be stored or on a data carrier be saved. The space curve can be recorded men that a probe instead of the end mill inserted in the chuck of the tool turning drive becomes. This button is then by step operation or manual shifting of the servomotors to different ones Points of the space curve to be traversed. Nume A smooth curve through these points then becomes ric placed on which in milling mode the cutter then is shifted. Control of the second to fourth servo-driven axes are preferred by the location of the first axis. The relocation of the Tool rotation drive in the plane is preferably done using a cross slide. Because the entire device has no alignment axes, the distance is the Tool axis of rotation fixed to the slide plane and corresponds to the distance from the workpiece axis of rotation to Sled plane. The tool axis of rotation can therefore only by pivoting and shifting in the Level in an aligned position to the workpiece rotation axis be brought. By said pivoting and simultaneous moving in the plane can the tool but also in a right-angled position Workpiece axis of rotation are brought. If necessary a fifth servo-driven axis can be provided for Varying the distance between the workpiece axis of rotation and Level of displacement of the end mill, so that the fingers cutter axis in a parallel position to the workpiece rotation axis can be brought. This additional fifth servo-be driven axis is particularly advantageous if Shafts are to be processed.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können sowohl große Stückzahlen von Kegelrädern als auch kleine Men gen wirtschaftlich und kostengünstig hergestellt wer den. Unabhängig von der Gestaltung des Werkstückes wird nur ein einziges Werkzeug verwendet, nämlich ein drehan getriebener Fingerfräser. Durch Kopplung der Werkstück achse mit der Werkzeugachse kann das Werkzeug dem bogen förmigen Stirnprofil einer Verzahnung nachgeführt wer den. Für die Zustellbewegung sind drei korrespondieren de Servo-Achsen vorhanden, Horizontal-, Vertikal- und Schwenkachse. Sie sind derart zur Werkstückdrehachse gekoppelt, daß die Fräserachse radial zum Werkstückzen trum zeigend, im konstanten Winkel und Abstand dem Stirnprofil nachgeführt werden kann. Die Werkzeugschnei de kann insbesondere zur Werkzeugachse um einen, dem Winkel der Anfasung entsprechenden Betrag geneigt sein. Für die Drehbewegung des Werkstückes kann ein Servomo tor vorhanden sein, der über ein Vorgelege auf die Werkstückspindel wirkt. Die Bewegung des Werkzeuges erfolgt innerhalb einer Kreissegmentfläche mit Mittel punkt auf der Mittenachse des Werkstückes. Ferner ist vorgesehen, daß zur Bewegung der Schwenkung ein Servomo tor vorhanden ist, der über ein Vorgelege auf eine Spindel wirkt, welche im Vertikalschlitten gelagert ist und seinerseits über einen Servomotor verfügt, der über ein Vorgelege auf eine Kugelgewindespindel wirkt und im Horizontalschlitten gelagert geführt ist, welcher eben falls über einen Servomotor verfügt, der über ein Vorge lege auf eine Kugelgewindespindel wirkt, dessen Festla ger starr im nichtbeweglichen Maschinenteil aufgenommen ist. Ferner ist vorgesehen, daß die vier Servomotoren im Master-Slave-Betrieb durch eine elektronische Steue rung miteinander verbunden sind, wobei die Werkstückach se als Master wirkt und die drei Werkzeugachsen als Slave nachgeführt sind.With the device according to the invention, both large numbers of bevel gears as well as small menus who are produced economically and inexpensively the. Regardless of the design of the workpiece used only one tool, namely a turning tool driven end mill. By coupling the workpiece With the tool axis, the tool can bend shaped end profile of a toothing who tracked the. There are three corresponding for the infeed movement de Servo axes available, horizontal, vertical and Swivel axis. They are like this to the workpiece axis of rotation coupled that the cutter axis is radial to the workpiece pointing, at a constant angle and distance to the Forehead profile can be tracked. The tool cutting de can in particular to the tool axis around a Angle of the chamfer corresponding amount. A Servomo can be used to rotate the workpiece Tor be present, which is on a gear on the Workpiece spindle works. The movement of the tool takes place within a circular segment area with means point on the center axis of the workpiece. Further is provided that a Servomo to move the pivot There is a gate, which is connected to a Spindle acts, which is mounted in the vertical slide and in turn has a servo motor that has a reduction gear acts on a ball screw and Horizontal slide is guided, which is flat if it has a servo motor that has a pre- put on a ball screw whose fix ger rigidly recorded in the non-moving machine part is. It is also provided that the four servomotors in master-slave operation by an electronic control tion are interconnected, the workpiece axis acts as a master and the three tool axes as Slaves are tracked.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is as follows explained with the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1 die Frontalansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; . Figure 1 shows the frontal view of a device according to the invention;

Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene Darstellung von der in Fig. 1 linken Seite her; Fig. 2 is a partially broken view from the left in Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1; FIG. 3 shows a top view of the device according to FIG. 1;

Fig. 4 eine Zahnflankendarstellung und Fig. 4 is a tooth flank representation and

Fig. 5 eine Zahnflankendarstellung mit Fingerfräser. Fig. 5 is a representation of the tooth flank with end-milling cutter.

Die Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse, welches ein Maschinenbett umgibt. Das Maschinenbett trägt eine Kreuzschlittenführung. Die Kreuzschlittenführung be steht im Einzelnen aus zwei mit Abstand zueinander verlaufenden Kugelgewindespindeln 18 in Horizontaler streckung. Diese Kugelgewindespindeln 18 werden drehan getrieben von einem Servomotor 16. Zwischen Servomotor 16 und Kugelgewindespindel 18 liegt ein Untersetzungsge triebe 17. Auf den beiden mit Abstand zueinanderliegen den Kugelgewindespindeln 18 sitzt ein Horizontalschlit ten 19, der durch Antrieb des Servomotors 16 in Horizon talrichtung verlagert werden kann.The device consists of a housing which surrounds a machine bed. The machine bed carries a cross slide guide. The cross slide guide be in detail from two spaced-apart ball screws 18 in horizontal extension. These ball screws 18 are rotatably driven by a servo motor 16 . Between servo motor 16 and ball screw 18 is a reduction gear 17 . On the two spaced ball screws 18 is a Horizontalschlit th 19 , which can be shifted in the horizontal direction by driving the servo motor 16 .

Auf dem Horizontalschlitten 19 befindet sich ein Drehan trieb in Form eines Servomotors 13, der mittels eines Untersetzungsgetriebes ebenfalls auf eine Kugelgewinde spindel 15 wirkt. Die vertikal angeordnete Kugelgewinde spindel 15 treibt einen Vertikalschlitten 20, auf wel chem normal zur Kreuzschlittenverlagerungsebene eine Schwenkachse 3 eines Werkzeugantriebes 23 sitzt.On the horizontal slide 19 there is a rotary drive in the form of a servo motor 13 , which also acts on a ball screw spindle 15 by means of a reduction gear. The vertically arranged ball screw 15 drives a vertical slide 20 on which chem normal to the cross slide displacement plane a pivot axis 3 of a tool drive 23 is seated.

Auf dem Vertikalschlitten 20 sitzt zum Schwenkantrieb ein Servomotor 11, der mittels Untersetzungsgetriebe 12 den Drehantrieb 23 des Werkzeuges schwenkt.A servo motor 11 , which swivels the rotary drive 23 of the tool by means of a reduction gear 12, sits on the vertical slide 20 for the swivel drive.

Das Werkzeug besteht aus einer Spindel mit Spindelachse 4, die ein Futter 21 ausbildet zur Aufnahme eines Fin gerfräsers 6. Die Spindel wird drehangetrieben durch einen Elektromotor 23 und der Antrieb erfolgt kontinu ierlich.The tool consists of a spindle with spindle axis 4 , which forms a chuck 21 for receiving a fin gerfräsers 6th The spindle is driven in rotation by an electric motor 23 and the drive takes place continuously.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Schneide des Fin gerfräsers 6 in einer Ebene verlagert werden kann, in welcher Ebene sowohl die Drehachse 5 des Werkzeuges als auch die Drehachse 4 des Werkstückes liegt. Beispiels weise kann die Schneide des Fingerfräsers 6 in einem Kreissegment, welches in Fig. 1 schraffiert dargestellt ist, verlagert werden und dort jede beliebige Kurve abfahren. From Fig. 1 it can be seen that the cutting edge of the fin gerfräsers 6 can be shifted in a plane in which plane both the axis of rotation 5 of the tool and the axis of rotation 4 of the workpiece. For example, the cutting edge of the end mill 6 can be shifted in a circle segment, which is shown hatched in FIG. 1, and can follow any curve there.

Da das Werkstück 7 um die Werkstückachse 4 geschwenkt werden kann, kann durch Kombination der Drehbewegung aller vier Achsen der Fräser nahezu jede beliebige Raumkurve relativ zum Werkstück abfahren.Since the workpiece 7 can be pivoted about the workpiece axis 4 , by combining the rotary movement of all four axes of the milling cutters, almost any desired spatial curve can be traversed relative to the workpiece.

Zur Drehbewegung des Werkstückes 7 ist ein Servomotor 8 vorgesehen, der über ein Untersetzungsgetriebe 9 die Werkstückspindel dreht. Werkstückspindelachse 4 und Werkzeugspindelachse 5 liegen in derselben Ebene, wel che parallel mit festem Abstand D zur Kreuzschlitzfüh rung liegt. Der Abstand D kann aber auch durch einen servo-betriebenen Antrieb variabel sein.For the rotary movement of the workpiece 7 , a servo motor 8 is provided, which rotates the workpiece spindle via a reduction gear 9 . Workpiece spindle axis 4 and tool spindle axis 5 lie in the same plane, which lies parallel with a fixed distance D from the cross recess guide. The distance D can also be varied by a servo-operated drive.

Es ergibt sich folgende Funktionsweise:
Die vier servo-betriebenen Achsen 1, 2, 3, 4 werden von einer elektronischen Steuereinrichtung 22 synchroni siert betrieben, wobei die Synchronisation so erfolgt, daß der Fingerfräser eine vorbestimmte Raumkurve gegen über dem Werkstück mehrfach hintereinander durchläuft, wobei nach jedem Durchlaufen der Raumkurve die Werk stückspindel um einen voreingestellten Winkelbetrag weitergeschaltet wird. Dieser Winkelbetrag entspricht dem Zahnabstand.This results in the following functionality:
The four servo-driven axes 1 , 2 , 3 , 4 are operated synchronized by an electronic control device 22, the synchronization being carried out in such a way that the end mill passes through a predetermined space curve against the workpiece several times in succession, after each passage through the space curve Workpiece spindle is advanced by a preset angular amount. This angular amount corresponds to the tooth spacing.

Die Lage der Raumkurve wird in einem Lernverfahren ermittelt. Hierzu wird auf die Werkstückspindel ein Werkstück 7 aufgespannt und in das Futter 21 der Werk zeugsspindel ein Taster eingespannt. Sodann wird entwe der im Schrittbetrieb oder manuell der Taster auf eine Vielzahl von Punkten gefahren. Die Achsstellungen in diesen Punkten werden gespeichert. Sodann errechnet eine Recheneinheit aus der Vielzahl der angefahrenen Punkte und zugehörigen Achspositionen eine durch die Punkte verlaufende glatte Kurve. Dies ist die Raumkur ve. Die Raumkurve läßt sich demzufolge für jedes neue Werkstück 7 in einfacher Weise aufnehmen und kann abge speichert werden.The position of the space curve is determined in a learning process. For this purpose, a workpiece 7 is clamped onto the workpiece spindle and a probe is clamped into the chuck 21 of the tool spindle. Then either the button is moved to a multitude of points in step mode or manually. The axis positions in these points are saved. A computing unit then calculates a smooth curve running through the points from the large number of approached points and associated axis positions. This is the space curve. The space curve can therefore be easily recorded for each new workpiece 7 and can be saved abge.

Soll von der Bearbeitung eines Werkstückes auf die Bearbeitung eines anderes Werkstückes gewechselt wer den, so muß aus einem Datenbestand lediglich die ent sprechende Raumkurve gewählt werden. Es ist kein Werk zeugwechsel nötig. Zu. Beginn der Zahnflankenbearbeitung muß lediglich das Werkstück in eine vordefinierte Pha senlage gebracht werden. Dies erfolgt bspw. in bekann ter Weise durch einen Index oder durch optische Muster erkennung, bspw. durch einen Laserstrahl. Nachdem das Zahnrad in die richtige Stellung gebracht ist, fährt der Fingerfräser 6 die Zahnflanke 26 eines Zahnes 25 ab. Es lassen sich mit dieser Vorrichtung nicht nur die an der Stirnseite 24 liegenden Zahnflanken 26 entgra ten, sondern auch die Zahnrücken.If you want to switch from machining one workpiece to machining another workpiece, you only have to select the corresponding space curve from a database. No tool change is necessary. To. The beginning of the tooth flank processing only has to be brought into a predefined phase position. This is done, for example, in a known manner by an index or by optical pattern recognition, for example by a laser beam. After the gear is brought into the correct position, the end mill 6 moves the tooth flank 26 of a tooth 25 . Not only can the tooth flanks 26 lying on the end face 24 be deburred with this device, but also the tooth back.

Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt lich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.All the features disclosed are essential to the invention. In the disclosure of the application is hereby also the Disclosure content of the associated / attached priori full documents (copy of the pre-registration) Lich included, also for the purpose of characteristics of this Documents in claims of the present registration with to record.

Claims

1. Device for deburring the tooth flanks of front toothed gears or the like, with four axles electrically driven by an electronic synchronous control, a first axis ( 4 ) rotating the workpiece ( 8 ), a second axis ( 3 ) of the pivot axis of a tool ( 6 ), a third and fourth axis ( 1 , 2 ) is assigned to the displacement of the tool rotary drive ( 23 ) in one plane, characterized in that both the workpiece axis of rotation ( 4 ) and the tool axis of rotation ( 5 ) lie in the plane and the tool is designed as a rotary milling cutter.

2. Apparatus according to claim 1 or in particular since, characterized in that apart from the servo-driven axes ( 1 ) to ( 4 ) no further setting axes are present.

3. Device according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the control of the second to fourth servo-driven axis ( 1 to 3 ) is effected by the position change of the first axis ( 4 ).

4. Device according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the displacement of the tool rotary drive ( 23 ) is carried out in the plane by means of a cross slide guide ( 19 , 20 ).

5. The device according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized in that the distance (D), the tool rotation axis (4) for cross-slide plane fixed and equal is the fixed distance from the workpiece rotation axis (4) for cross-slide plane.

6. The device according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized by a fifth servo-operated axis for varying the distance (D) of the tool axis of rotation ( 4 ) to the cross slot plane.

7. A method for deburring the tooth flanks of front-tooth gears or the like, with four axles electrically driven by an electronic synchronous control, a first axis ( 4 ) rotating the workpiece ( 8 ), a second axis ( 3 ) of the pivot axis of a tool ( 6 ), a third and fourth axis ( 1 , 2 ) is assigned to the displacement of the tool rotary drive ( 23 ) in one plane, characterized in that the tool rotation axis ( 5 ) is only displaced in a single plane in which the workpiece rotation axis ( 4 ) lies and the tool designed as a continuously rotating end mill continuously rotating after stepwise advancement of the workpiece rotation axis ( 4 ) by a predetermined angular amount relative to the workpiece ( 7 ) several times a predetermined space curve ve.