DE19920323A1 - Verfahren und Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werkstücken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werkstücken mit einem angetriebenen zahnrad- oder schneckenförmigen Werkzeug, das mit einem Werkstück in Wälzeingriff steht, wobei sich die Achsen von Werkzeug und Werkstück kreuzen. Während der Bearbeitung des Werkstücks wird das Werkzeug in einer gleichbleibenden Drehrichtung angetrieben, und auf das Werkstück werden einstellbare Drehmomente in einer Richtung und sodann in der entgegengesetzten Richtung aufgebracht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werkstücken mit einem angetriebenen zahnrad- oder schneckenförmi­ gen Werkzeug, das mit einem Werkstück in Wälzeingriff steht, wobei sich die Achsen von Werkzeug und Werkstück kreuzen.

Die Erfindung betrifft ferner eine Maschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens, umfassend ein Maschinenbett, einen auf dem Maschinenbett verschieb­ bar gelagerten ersten Schlitten, der zu Bewegungen entlang einer ersten Achse X antreibbar ist, einen auf dem ersten Schlitten verschiebbar gelagerten zweiten Schlitten, der zu Bewegungen entlang einer zu der ersten Achse X rechtwinkligen zweiten Achse Z antreibbar ist, einen mit dem zweiten Schlitten schwenkbar verbun­ denen Werkzeugkopf, der zur Einstellung des Achskreuzwinkels zwischen Werk­ zeug und Werkstück um eine zu der ersten Achse X parallele dritte Achse A schwenkbar ist, einen auf dem Werkzeugkopf angeordneten Motor für den Antrieb einer Werkzeugspindel und eine Werkstückspindel mit Spannmitteln zum Einspan­ nen eines Werkstücks.

Eine Maschine dieser Gattung ist in der EP 0 360 953 B1 beschrieben. Bei dieser bekannten Maschine sind auf dem Maschinenbett zwei Reitstöcke angeord­ net, die ein zu bearbeitendes verzahntes Werkstück zwischen sich aufnehmen, so daß es um eine horizontale Achse verdrehbar ist. Diese bekannte Maschine arbeitet im sogenannten freilaufenden Verfahren, d. h. das Werkzeug treibt über den Zahn­ eingriff zwischen Werkzeug und Werkstück das Werkstück freilaufend an. Dabei sind je nach Ausrüstung der Maschine verschiedene bekannte Schabverfahren, wie z. B. Tauchschaben, Parallelschaben, Diagonalschaben oder Underpassschaben möglich. Zum Wechsel des Werkstücks wird der Bearbeitungsprozeß unterbrochen, d. h. das Werkzeug und das Werkstück stehen still, die Spannmittel werden gelöst, das bearbeitete Werkstück wird entnommen, und ein unbearbeitetes Werkstück wird neu eingefädelt (Zahneingriff), gespannt und anschließend vom Werkzeug angetrie­ ben.

Die Bearbeitung beginnt nach dem Einfädeln des Werkstücks in das still­ stehende Werkzeug mit einem Hochfahren des Werkzeugs auf Betriebsdrehzahl, und sie endet mit einem Abbremsen von Werkzeug und Werkstück vor dem Entla­ den. Während der Bearbeitung muß die Drehrichtung umgekehrt werden, um eine ungleiche Bearbeitung der Zahnflanken zu vermeiden, die ansonsten infolge der wirkenden Trägheitsmomente und der Reibkraft auftritt. Außerdem kann so die Oberfläche der Zahnflanken beeinflußt werden. Aus diesen Gründen werden in dem Bearbeitungsprozeß zusätzliche Haltezeiten eingebunden. Die Prozeßführung er­ folgt bis heute mit konstanten, frei gewählten Vorschubgeschwindigkeiten und unter konstanten Drehzahlen (mit Ausnahme der Beschleunigungs- und Abbremsvor­ gänge), wobei innerhalb der Bearbeitung mehrere verschiedene Werte eingestellt werden können. Nach Erreichen der Solldrehzahl wird das Werkstück mit Eilzustel­ lung bis zu einer definierten Achsabstandsposition verfahren. Die weitere Zustellung zwischen Werkzeug und Werkstück während der Bearbeitung erfolgt dann unter einem oder mehreren gewählten Vorschüben. In einer gewählten Achsabstands­ position kann der Vorschub zunächst gestoppt, die Bearbeitung unter Nenndrehzahl jedoch für die Dauer einer ersten Ausschabzeit (Haltezeit vor Wenden) weitergeführt werden. Anschließend wird das Werkzeug abgebremst, seine Drehrichtung gewech­ selt und wieder auf eine vorgewählte Drehzahl beschleunigt. Nach Erreichen dieser Drehzahl erfolgt eine erneute Zustellung bis auf den vorgegebenen Sollachsab­ stand. In dieser sogenannten Null-Position wird erneut eine Ausschabzeit (Haltezeit in Null-Position) eingelegt. Danach erfolgt ein kurzer Rückhub, an den sich eine weitere Ausschabzeit (sogenannte Wich-Zeit) anschließt, die eine Glättung der Flankenoberfläche bewirkt. Die Wahl der einzelnen Vorschubwerte, Drehzahlen, Drehrichtung und Ausschabzeiten bilden dabei die einzige Einflußmöglichkeit auf das Schabergebnis innerhalb des Prozesses. Nach der Wich-Zeit wird das Werk­ zeug bis zum Stillstand abgebremst, und das Werkstück wird außer Eingriff ge­ bracht. Nach dem Entladen des bearbeiteten Werkstückes und dem Laden eines neuen Werkstückes startet der zuvor beschriebene Bearbeitungsprozeß erneut.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren hinsichtlich der Produktivität und der Qualität des Bearbeitungsvorgangs zu verbes­ sern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Werkzeug während der Bearbeitung des Werkstücks in einer gleichbleibenden Drehrichtung angetrieben wird, und daß auf das Werkstück einstellbare Drehmomente in einer Richtung und sodann in der entgegengesetzten Richtung aufgebracht werden.

Die auf das Werkstück aufgebrachten Drehmomente, die hinsichtlich Größe und Richtung wählbar sind, ermöglichen es, die bisher durch die Umkehr der Dreh­ richtung des angetriebenen Werkzeugs veränderten Trägheitskräfte und Reibkräfte zu simulieren und diesen Zeitanteil einzusparen.

Eine weitere Zeitersparnis ist möglich, indem das Werkstück auf Arbeitsdreh­ zahl beschleunigt und mit dem rotierenden Werkzeug in Eingriff gebracht wird. Da­ durch entfallen die bisherigen Zeitanteile für das gemeinsame Beschleunigen und Abbremsen von Werkstück und Werkzeug im Eingriff. Das Werkzeug kann daher ohne Unterbrechung rotieren.

Die auf das Werkstück aufgebrachten Drehmomente können auch gezielt dazu genutzt werden, um die Bearbeitung des Werkstücks zu beeinflussen und das Bearbeitungsergebnis zu verbessern. Durch das Aufbringen eines Drehmoments auf das Werkstück ist es beispielsweise möglich, auf Teilung und Rundlauf des Werk­ stücks Einfluß zu nehmen. Dies war bisher beim Zahnradschaben mit freilaufendem Werkstück nicht möglich.

Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß während der Bearbeitung des Werkstücks die Größe des auf dieses aufge­ brachten Drehmoments, die Drehzahl und die Zustellung in Abhängigkeit von einer Führungsgröße gesteuert werden. Dadurch ist es möglich, den Bearbeitungsprozeß, insbesondere beim Zahnradschaben unter gleichbleibenden und optimalen Bedin­ gungen durchzuführen. Dies kann zu einer Verkürzung der Bearbeitungszeit, zu einer Verbesserung des Ergebnisses und/oder zu einer Verlängerung der Standzeit des Werkzeugs führen.

Beispielsweise können als Führungsgröße die werkzeug- oder werkstück­ seitig gemessenen Reaktionskräfte oder -momente verwendet werden. In diesem Fall können Zustellung, Drehzahl und Drehmoment so gesteuert werden, daß die Bearbeitung unter gleichbleibenden Zerspankräften und -bedingungen erfolgt.

Es ist aber auch möglich, als Führungsgröße die werkzeug- oder werkstück­ seitig gemessenen Schwingungen zu verwenden. Dadurch können dynamisch un­ günstige Bearbeitungsbereiche vermieden werden. Darüber hinaus kann nach einer Eilzustellung anhand der Schwingungen der Zeitpunkt des Beginns der Zerspanung ermittelt werden. Die Schwingungen . ermöglichen auch ein Erkennen des Ver­ schleißzustandes des Werkzeugs.

Ferner können als Führungsgröße die werkzeug- oder werkstückseitig ge­ messenen Drehwinkelabweichungen verwendet weden. Dadurch ist es möglich, die Verzahnungsabweichungen aufgrund der Vorbearbeitung zu erfassen und gezielt zu beeinflussen. Auch lassen sich negative Einflüsse während der Bearbeitung, hervor­ gerufen durch ungünstige Zahneingriffsverhältnisse (Überdeckung) dämpfen. Diese Drehwinkelabweichungen von Werkstück und Werkzeug im Wälzeingriff können mit einem elektronischen Getriebe ausgeglichen werden.

Eine Maschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Patentanspruch 7 angegeben.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Maschine ermöglicht es, während der Bearbeitung eines Werkstücks auf der einen Werkstückspindel gleichzeitig, also zeitparallel auf einer zweiten Werkstückspindel den Belade- und Entladevorgang durchzuführen und außerdem eine zum radialen Einfädeln von Werkstück und Werkzeug notwendige Zahn/Zahnlücke-Situation zu suchen. Es ist also möglich, Werkstück und Werkzeug unter Arbeitsdrehzahl einzufädeln. Als Nebenzeit der Ma­ schine tritt daher nur das Drehen des Schalttisches zwischen der Bearbeitungs- und der Wechselposition und die radiale Zustellung des ersten Schlittens auf. Die den Werkstückspindeln zugeordneten Motoren eröffnen zugleich die Möglichkeit, das Ergebnis der Bearbeitung beeinflussende Maßnahmen einzuleiten. Durch diese Maßnahmen können Qualitätseinflüsse ausgeglichen werden, die aus den Eingriffs­ bedingungen zwischen treibender und getriebener Werkstückflanke herrühren. Gleichzeitig kann die Genauigkeit der Teilung verbessert werden, und es kann der bisher übliche zeitaufwendige Wechsel der Drehrichtung vermieden werden. Ermög­ licht wird dies dadurch, indem das Werkstück in Bezug auf das Werkzeug beschleu­ nigend oder bremsend angetrieben wird. Zu diesem Zweck sind die Drehzahl und/oder das Drehmoment der Antriebsmotoren der Werkzeugspindel und der Werkstückspindeln in beiden Drehrichtungen regelbar.

Bei zu bearbeitenden wellenförmigen Werkstücken kann der Schalttisch mit beweglichen Reitstockspitzen bestückt sein.

Zur weiteren Verbesserung der Produktivität der Maschine ist vorgesehen, daß im Bereich des Schalttisches ein Magazin für die Zu- und Abfuhr der unbear­ beiteten und bearbeiteten Werkstücke angeordnet ist.

Eine automatisierte Ausführungsform der Maschine ist gekennzeichnet durch ein Greifersystem zum Überführen der unbearbeiteten/bearbeiteten Werkstücke zwi­ schen dem Magazin und den Werkstückspindeln. Dieses Greifersystem kann einen Schwenkarm umfassen, der um eine zur Drehachse E des Schalttisches parallele Zentralachse verschwenkbar ist und an den beiden gegenüberliegenden Enden mit einem Greifer bestückt ist.

Dem Schalttisch können eine oder mehrere zusätzliche Bearbeitungsstatio­ nen zugeordnet sein, in der oder an denen die Werkstückspindeln für eine weitere Bearbeitung der Werkstücke positionierbar sind. Bei dieser weiteren Bearbeitung kann es sich um eine Vor- oder Nachbearbeitung der Werkstücke handeln, es ist aber auch möglich, zwei verschiedene Arten der Feinbearbeitung miteinander zu kombinieren.

Die Energieversorgung der den Werkstückspindeln zugeordneten Motoren und Spanneinrichtungen erfolgt zweckmäßigerweise über eine zur Drehachse des Schalttisches konzentrisch angeordnete Energiezuführungssäule.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflan­ ken von verzahnten Werkstücken mit einem außenverzahnten Werkzeug,

Fig. 2 eine Ansicht des Schalttisches der Maschine nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht eines mit Reitstockspitzen versehenen Schalttisches,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Maschine nach Fig. 1, und

Fig. 5 und 6 Diagramme zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Ma­ schine.

Die in den Zeichnungen dargestellte Maschine dient zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werkstücken mit einem außenverzahnten Werkzeug.

Unter Feinbearbeitung eines zahnradartigen Werkstücks ist Schaben, Honen, konti­ nuierliches Schleifen und Feinen zu verstehen. Diese Bearbeitung kann im Ein- oder Zweiflanken-Wälzeingriff erfolgen.

Die in Fig. 1 gezeigte Maschine besitzt ein Maschinenbett 1 mit einer hori­ zontalen Führung 2 und einem Antriebsmotor 3 zum Verstellen eines Horizontal­ schlittens 4 entlang einer ersten Achse X. Der Horizontalschlitten 4 besitzt seiner­ seits eine vertikale Führung 5 und einen Antriebsmotor 6 zum Verstellen eines Verti­ kalschlittens 7 in Z-Richtung.

In den Vertikalschlitten 7 ist eine kreisbogenförmige Führung 8 integriert, de­ ren Mittelpunkt 9 am Wälzkreisdurchmesser eines Werkzeugs liegt. Die Führung 8 dient zur schwenkbaren Lagerung eines Wiegeschlittens 11 um eine horizontale Achse B. An dem Vertikalschlitten 7 ist ein Antriebsmotor 10 angeordnet, um den Wiegeschlitten 11 zur Einstellung der Konizität der Verzahnung um die Achse B zu verschwenken. Ein Werkzeugkopf 12 ist mit dem Wiegeschlitten 11 schwenkbar verbunden. Der Werkzeugkopf 12 kann mit einem Motor 13 um eine zur X-Richtung parallele horizontale Achse A verschwenkt werden. Diese Verschwenkung des Werkzeugkopfes 12 dient zur Einstellung des Achskreuzwinkels zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück. In dem Werkzeugkopf 12 ist eine Werkzeugspindel 14 zu einer Verdrehung um eine Achse C₁ drehbar gelagert. Die Werkzeugspindel 14 ist mit umlaufenden Spannmitteln 15 zum halbautomatischen Spannen eines zahnradartigen Werkzeugs 16 versehen. Am Werkzeugkopf 12 ist ein Antriebsmotor 17 zum Antreiben der Werkzeugspindel 14 um die Achse C₁ angeordnet. Das Werk­ zeug 16 kann ein genutetes Schabrad, ein Rollrad, ein mit CBN- oder Diamantkör­ nern beschichtetes Hartschabrad, ein abrichtbares Werkzeug wie ein Honrad oder ein Feinrad sein, es kann aber auch ein schneckenförmiges Werkzeug sein. Der vorstehend beschriebene Aufbau der Maschine ist grundsätzlich aus der EP 0 360 953 B1 bekannt, wenngleich die Drehachse der Werkzeugspindel bei die­ ser bekannten Maschine in einer horizontalen Ebene angeordnet ist.

Ein zweites Maschinenbett 18 ist mit dem Maschinenbett 1 fest verbunden, beispielsweise verschraubt. Auf dem zweiten Maschinenbett 18 ist ein Schalttisch 19 mit einem Ringlager 20 zu einer Verdrehung um eine vertikale Achse E gelagert. An dem Maschinenbett 18 ist ein Motor 21 angeordnet, der über ein Zwischengetriebe mit dem Schalttisch 19 verbunden ist. Die genaue Lageposition des Schalttisches gegenüber dem Maschinenbett 18 wird über einen Index 31 gesichert.

Auf dem Schalttisch 19 sind zwei Werkstückspindeln 22 und 23 mit vertikalen Achsen C₂ und C₃ angeordnet. Den beiden Werkstückspindeln 22 und 23 ist jeweils ein Antriebsmotor 24 bzw. 25 zugeordnet. Die Werkstückspindeln 22 und 23 sind ferner mit umlaufenden Spannmitteln 26 und 27 versehen. Die Energieversorgung der Antriebsmotoren 24 und 25 und der Spannmittel 26 und 27 erfolgt über eine zur Achse E des Schalttisches 19 konzentrische Energiezuführungssäule 30.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist neben dem Schalttisch 19 ein Magazin 32 für die unbearbeiteten bzw. bearbeiteten Werkstücke 28, 29 angeordnet. Zur automati­ schen Überführung der Werkstücke 28, 29 zwischen dem Magazin 32 und den Werkstückspindeln 22 und 23 dient ein Doppelgreifersystem 36. Das Doppelgreifer­ system 36 umfaßt einen Schwenkarm, der um eine zur Drehachse E des Schalt­ tisches 19 parallele Zentralachse verdrehbar ist und an den beiden gegenüberlie­ genden Enden mit einem Greifer bestückt ist. Dem Schwenkarm ist ein (nicht ge­ zeigter) Antriebsmotor zugeordnet.

Den auf dem Schalttisch 19 angeordneten beiden Werkstückspindeln 22, 23 ist jeweils ein Sensor 34, 35 zur Ermittlung der relativen Winkelstellung der Zähne des darauf angeordneten Werkstücks 28, 29 zur Achse C₂ bzw. C₃ des Werkstücks zugeordnet. Diese Sensoren 34, 35 ermöglichen in Verbindung mit der elektroni­ schen Zwangskupplung der Werkstückspindeln 22, 23 mit der Werkzeugspindel 14 das automatische Einfädeln des Werkstücks 28, 29 mit dem Werkzeug 16, wenn der Schalttisch 19 in die Bearbeitungsposition verdreht wird.

Während der Bearbeitung bzw. auch zum automatischen Einfädeln von Werkzeug 16 und Werkstück 28 oder 29 ist der jeweilige Motor 24 oder 25 mit dem Antriebsmotor 17 der Werkzeugspindel 14 drehzahlsynchronisiert, wobei die Über­ setzung dem Verhältnis der Zähnezahl von Werkstück und Werkzeug entspricht. Das jeweils zu bearbeitende Werkstück 28 oder 29 kann über die Antriebsmotoren 24, bzw. 25 mit unterschiedlichen Drehmomenten beaufschlagt werden. Das Werk­ stück kann daher gegenüber dem Werkzeug beschleunigend oder bremsend ange­ trieben werden. Dadurch kann eine Änderung der Drehrichtung des Werkzeugs simuliert werden. Der bei herkömmlichen Maschinen zur Feinbearbeitung von Zahn­ rädern mit nicht angetriebenem Werkstück erforderliche Wechsel der Drehrichtung des Werkzeugs ist daher entbehrlich.

Wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, können zur Lagefixierung wellenförmiger Werkstücke auf dem Schalttisch 19 zusätzlich zwei Reitstockspitzen 33 angeordnet sein.

Wenngleich bei dem in den Zeichnungen dargestellten und vorstehend be­ schriebenen Ausführungsbeispiel der Schalttisch 19 zwischen einer Übergabeposi­ tion und einer Bearbeitungsposition um ± 180° verdrehbar ist, ist es grundsätzlich möglich, dem Schalttisch eine oder mehrere zusätzliche Bearbeitungspositionen zu­ zuordnen. In diesen zusätzlichen Bearbeitungspositionen kann eine Vor- und/oder Nachbearbeitung, beispielsweise eine Entgratung, der Werkstücke erfolgen. Es ist aber auch möglich, daß an zwei Bearbeitungspositionen eine unterschiedliche Fein­ bearbeitung der Werkstücke erfolgt. Beispielsweise können verschiedene Feinbear­ beitungen miteinander kombiniert werden.

Das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel kann auf einfache Weise dahingehend abgewandelt werden, daß innenverzahnte Werkzeuge verwen­ det werden können. Zu diesem Zweck muß lediglich der Werkzeugkopf entspre­ chend abgewandelt werden.

Zur Erweiterung der durchführbaren Bearbeitungsverfahren ist es auch mög­ lich, zwischen Werkzeug und Werkstück eine zusätzliche Relativbewegung recht­ winklig zu der von den Achsen X und Z gebildeten Ebene vorzusehen.

In den Fig. 5 und 6 sind Diagramme zur Erläuterung von zwei Möglichkeiten der Bearbeitung, beispielsweise des Schabens eines verzahnten Werkstücks mit einem zahnradförmigen Werkzeug dargestellt. Dabei zeigen die Fig. 5a und 6a die Zustellung des Werkzeugs, Fig. 5b und 6b die Drehzahl des Werkzeugs und Fig. 5c und 6c das auf das Werkstück aufgebrachte Drehmoment.

Gemäß Fig. 5b ist die Drehzahl des Werkzeugs während der gesamten Be­ arbeitungsdauer konstant. Auf das Werkstück wird zunächst ein konstantes positives Drehmoment ausgeübt. Gemäß Fig. 5c wird nach der üblichen Haltezeit anstelle der beim Stand der Technik notwendigen Umkehr der Drehrichtung des Werkzeugs die Wirkrichtung des auf das Werkstück ausgeübten Drehmoments umgekehrt. Zum Ausgleich von Qualitätseinflüssen, die aus den Eingriffsbedingungen von treibender und getriebener Zahnflanke herrühren, oder zur Verbesserung der Genauigkeit der Teilung ist es auch möglich, die Größe des während der Bearbeitung auf das Werk­ stück ausgeübten Drehmomentes zu variieren.

Eine weitere Verbesserung des Bearbeitungsprozesses läßt sich durch eine Änderung der Zustellstrategie und/oder der Drehzahl erzielen. Wie in Fig. 6 gezeigt, kann zu diesem Zweck eine prozeßgeführte Regelung der Zustellung erfolgen, bei welcher der Betrag der Zustellung in Abhängigkeit von einer im Prozeß ermittelten Führungsgröße gesteuert wird. Hierzu eignen sich beispielsweise die Erfassung einer oder mehrerer Prozeßkenngrößen, wie z. B. die Reaktionskräfte oder die wäh­ rend der Bearbeitung auftretenden Schwingungen. Durch eine solche adaptive Zu­ stellstrategie kann die Prozeßdauer weiter verkürzt, das Bearbeitungsergebnis ver­ bessert sowie die Werkzeugstandzeit verlängert werden, da der Prozeß so gezielt unter konstanten günstigen Bearbeitungsbedingungen durchgeführt werden kann.

Bezugszeichenliste

1

Maschinenbett

2

horizontale Führung auf

1

3

Antriebsmotor für

4

4

Horizontalschlitten

5

vertikale Führung auf

4

6

Antriebsmotor für

7

7

Vertikalschlitten

8

kreisbogenförmige Führung auf

7

9

Mittelpunkt von

8

10

Antriebsmotor für

11

11

Wiegeschlitten

12

Werkzeugkopf

13

Motor für

12

14

Werkzeugspindel

15

Spannmittel

16

Werkzeug

17

Antriebsmotor für

16

18

zweites Maschinenbett

19

Schalttisch

20

Ringlager für

19

21

Motor für

19

22

Werkstückspindel

23

Werkstückspindel

24

Motor für

22

25

Motor für

23

26

Spannmittel

27

Spannmittel

28

Werkstück

29

Werkstück

30

Energiezuführungssäule

31

Index für

19

32

Magazin

33

Reitstockspitzen

34

Sensor

35

Sensor

36

Doppelgreifersystem
A Schwenkachse von

12

B Schwenkachse von

11

C₁

Drehachse von

14

C₂

Drehachse von

22

C₃

Drehachse von

23

X Bewegungsrichtung von

4

Z Bewegungsrichtung von

7

Claims (14)

1. Verfahren zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werk­ stücken mit einem angetriebenen zahnrad- oder schneckenförmigen Werkzeug, das mit einem Werkstück in Wälzeingriff steht, wobei sich die Achsen von Werkzeug und Werkstück kreuzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug während der Be­ arbeitung des Werkstücks in einer gleichbleibenden Drehrichtung angetrieben wird, und daß auf das Werkstück einstellbare Drehmomente in einer Richtung und sodann in der entgegengesetzten Richtung aufgebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück auf Arbeitsdrehzahl beschleunigt und mit dem rotierenden Werkzeug in Eingriff ge­ bracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wäh­ rend der Bearbeitung des Werkstücks die Größe des auf dieses aufgebrachten Drehmoments, die Drehzahl und die Zustellung in Abhängigkeit von einer Führungs­ größe gesteuert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungs­ größe die werkzeug- oder werkstückseitig gemessenen Reaktionskräfte oder -momente verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungs­ größe die werkzeug- oder werkstückseitig gemessenen Schwingungen verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungs­ größe die werkzeug- oder werkstückseitig gemessenen Drehwinkelabweichungen verwendet werden.

7. Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von Verzahnten Werk­ stücken mit einem zahnrad- oder schneckenförmigen Werkzeug, das mit einem Werkstück in Wälzeingriff steht, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, umfassend ein Maschinenbett, einen auf dem Maschinenbett ver­ schiebbar gelagerten ersten Schlitten, der zu Bewegungen entlang einer ersten Achse X antreibbar ist, einen auf dem ersten Schlitten verschiebbar gelagerten zweiten Schlitten, der zu Bewegungen entlang einer zu der ersten Achse X recht­ winkligen zweiten Achse Z antreibbar ist, einen mit dem zweiten Schlitten schwenk­ bar verbundenen Werkzeugkopf, der zur Einstellung des Achskreuzwinkels zwi­ schen Werkzeug und Werkstück um eine zu der ersten Achse X parallele dritte Achse A schwenkbar ist, einen auf dem Werkzeugkopf angeordneten Motor für den Antrieb einer Werkzeugspindel und eine Werkstückspindel mit Spannmitteln zum Einspannen eines Werkstücks, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalttisch (19) mit dem Maschinenbett (18) drehbar verbunden ist zu einer Verdrehung um eine zu der zweiten Achse Z parallele Achse E, daß der Schalttisch (19) mit einem Motor (21) zu Drehbewegungen um definierte Drehwinkel antreibbar ist, daß der Schalt­ tisch (19) mindestens zwei Werkstückspindeln (22, 23) trägt, deren Drehachsen C₂, C₃ zu der vierten Achse E parallel sind und von dieser den gleichen Abstand haben, daß dem Schalttisch (19) ein Index (31) zugeordnet ist, der ihn in der Bearbeitungs­ phase gegen eine Verdrehung blockiert, daß jede der Werkstückspindeln (22, 23) mit einem Antriebsmotor (24, 25) verbunden ist, daß jeder Werkstückspindel (22, 23) ein Sensor (34, 35) zur Ermittlung der Winkelstellung der Zähne des Werkstücks (28, 29) zur Achse C₂, C₃ des Werkstücks zugeordnet ist, und daß die Antriebsmoto­ ren (13; 24, 25) der Werkzeugspindel (14) und der Werkstückspindel (22, 23) durch ein elektronisches Getriebe gekoppelt sind, das in Abhängigkeit von einem Signal des Sensors (34, 35) Werkzeug (16) und Werkstück (28, 29) derart zueinander ver­ dreht, daß Zahn auf Lücke steht.

8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl und/oder das Drehmoment der Antriebsmotoren (13; 24, 25) der Werkzeugspindel (14) und der Werkstückspindeln (22, 23) in beiden Drehrichtungen regelbar sind.

9. Maschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalttisch (19) mit beweglichen Reitstockspitzen (33) bestückt ist.

10. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Bereich des Schalttisches (19) ein Magazin (32) für die unbear­ beiteten und bearbeiteten Werkstücke (28, 29) angeordnet ist.

11. Maschine nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein Greifersystem (36) zum Überführen der unbearbeiteten/bearbeiteten Werkstücke (28, 29) zwischen dem Magazin (32) und den Werkstückspindeln (22, 23).

12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Greifer­ system (36) einen Schwenkarm umfaßt, der um eine zur Drehachse E des Schalt­ tisches (19) parallele Zentralachse verdrehbar ist und an den beiden gegenüber­ liegenden Enden mit einem Greifer bestückt ist.

13. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Schalttisch (19) eine oder mehrere zusätzliche Barbeitungs­ stationen zugeordnet sind, in der die Werkstückspindeln (22, 23) für eine weitere Bearbeitung der Werkstücke (28, 29) positionierbar sind.

14. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zur Drehachse E des Schalttisches (19) konzentrisch angeordnete Ener­ giezuführungssäule (30).