DE19948134A1 - Verfahren zum Betrieb einer Wälzstoßmaschine - Google Patents

Abstract

Beim Betrieb einer Wälzstoßmaschine mit einer ein Schneidrad aufnehmenden Stoßspindel, die im Maschinengehäuse in einem hydrostatischen Lager geführt ist, wird die im Betrieb auftretende Radialkraft am Schneidrad mittels wenigstens eines im Bereich innerhalb des Gehäuses angeordneten Sensors detektiert, die bei Verschleiß des Schneidrades während des Betriebs eintretenden Änderungen der Radialkraft erfaßt und außerhalb einer maschinentypischen Toleranz liegende Erhöhungen der Radialkraft als Signal zur Beeinflussung des Betriebs der Wälzstoßmaschine, z. B. zur Stillsetzung der Maschine oder zur Optimierung der Betriebsparameter verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Wälzstoßmaschine mit einer ein Schneidrad aufnehmenden Stoßspindel, die im Maschinengehäuse in einem hydrostati­ schen Lager geführt ist.

Wälzstoßmaschinen dienen insbesondere zur Herstellung von Zahnrädern oder Zahnradsegmenten, die in vielen Anwendungs­ fällen eine hohe Fertigungsgenauigkeit erfordern. Bei Groß­ serien muß die Präzision auch bei hoher Maschinenleistung gewährleistet sein. Die Fertigungsgenauigkeit setzt eine entsprechend hohe Genauigkeit in der Geometrie des Schneid­ rades voraus, die durch jede Art von Verschleiß oder auch Schäden am Werkzeug beeinträchtigt wird. Verschleiß und Schäden am Schneidrad reduzieren außerdem die Schneidfähig­ keit des Werkzeugs und führen so zu hohen Prozeßkräften.

Dadurch nimmt wiederum der Verschleiß überproportional zu und kann bis zum Werkzeugbruch führen. Übermäßiger, insbe­ sondere unsymmetrischer Verschleiß am Schneidrad zwingen beim Nachschärfen zu einem unnötig hohen Abtrag, wddurch wiederum die Lebensdauer des Werkzeugs verkürzt wird bzw. die Werkzeugkosten erhöht werden.

Die Überwachung von Schneidradverschleiß oder Schneidrad­ schäden obliegt bisher dem Bediener der Maschine und erfor­ dert eine gute Beobachtungsgabe und ein hohes Maß an Erfah­ rung. Allein die Vermutung eines für das Werkstück abträg­ lichen Verschleisses oder Schadens am Schneidrad zwingt zum Stillsetzen der Maschine, um entweder eine genauere Inspek­ tion zu ermöglichen, oder gar das Schneidrad für eine Über­ prüfung auszubauen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dessen Hilfe Verschleiß oder Schäden am Schneidrad einer Wälzstoßmaschine unabhängig von der Beob­ achtungsgabe und Erfahrung des Bedieners feststellbar und in geeignete betriebliche Maßnahmen an der Maschine umsetz­ bar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die im Betrieb auftretende Radialkraft am Schneidrand mittels wenigstens eines im Bereich innerhalb des Gehäuses angeord­ neten Sensors detektiert, die bei Verschleiß des Schneidra­ des auftretende Änderung der Radialkraft während des Be­ triebs erfaßt und außerhalb einer maschinentypischen Tole­ ranz liegende Erhöhungen der Radialkraft als Signal zur Be­ einflussung des Betriebs der Wälzstoßmaschine verwendet werden.

Es ist an sich bekannt, daß sich Verschleiß oder Schäden am Schneidrad in einer Erhöhung der Prozeßkräfte in axialer und radialer Richtung äußern. Indes hat man diese Erkennt­ nis bisher nicht unmittelbar für den Betrieb der Wälzstoß­ maschine genutzt. Mit der Erfindung wird die Änderung, ins­ besondere die Erhöhung der Radialkraft, bei Verschleiß des Schneidrades, detektiert und werden Änderungen dieser Ra­ dialkraft erfaßt. Dabei handelt es sich in der Regel um Än­ derungen im Sinne einer Erhöhung der Radialkraft. Über­ schreitet die Erhöhung eine beispielsweise im Sensor selbst, in der Maschinensteuerung oder in einem gesonderten Rechner gespeicherte Toleranzgrenze, führt dies zu einem Signal, das unmittelbar zur Einflußnahme auf den Betrieb der Wälzstoßmaschine eingesetzt wird.

Die Art der Einflußnahme kann sehr unterschiedlich sein. Steigt die Radialkraft beispielsweise über einen vorgegebe­ nen, relativ hohen Wert oder ist die zeitliche Änderung des Anstiegs der Radialkraft progressiv, kann das Signal zur Ausgabe eines Alarms oder unmittelbar zur Stillsetzung der Maschine genutzt werden, um beispielsweise das Schneidrad zu wechseln.

Bei weniger gravierender Änderung der Radialkraft kann das Signal auch zur Änderung der Betriebsparameter der Wälz­ stoßmaschine verwendet werden, beispielsweise im Sinne ei­ ner Minderung des Verschleißfortschrittes durch Reduzierung der Schnittkräfte und/oder der Hubzahl der Stoßspindel.

Ebenso läßt sich das Signal zur Optimierung der Betriebspa­ rameter, beispielsweise im Sinne der Einhaltung einer mini­ malen Radialkraft bei konstanter Bearbeitungszeit nutzen.

Schließlich läßt sich für den bei gegebenen Betriebsparame­ tern voraussehbaren üblichen Verschleiß die Verschleißgren­ ze im Sinne eines Höchstwertes vorgeben, so daß sich bei Erreichen der Verschleißgrenze das Signal zur Verhinderung eines Neustarts der Wälzstoßmaschine nutzen läßt und der Start erst einen Werkzeugwechsel voraussetzt. Dieser vor­ aussehbare Verschleiß ist bisher ausschließlich über Stück­ zahlzähler fiktiv ermittelt worden, ohne daß vom üblichen Verlauf abweichender Verschleiß berücksichtigt wurde.

Als Sensor kann beispielsweise wenigstens ein den hydrauli­ schen Druck im Hydrauliksystem des hydrostatischen Lagers der Stoßspindel aufnehmender Drucksensor verwendet werden. In der Regel besteht ein solches hydrostatisches Lager aus mehreren, am Umfang gleichmäßig verteilten Lagertaschen, so daß irrf Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise jeder Lagertasche ein Drucksensor zugeordnet wird.

In einer anderen Ausführung kann als Sensor wenigstens ein am Gehäuse nahe der Führung der Spindel angeordneter Deh­ nungsmeßstreifen verwendet werden. Auch hier empfiehlt sich allerdings die radialsymmetrische Anordnung mehrerer Deh­ nungsmeßstreifen.

In einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, daß bei mehreren radialsymmetrisch angeordneten Sensoren die Diffe­ renz der von diesen aufgenommenen Radialkräfte als Refe­ renzwert im Sensor selbst, in der Maschinensteuerung oder in einem gesonderten Rechner gespeichert und das Signal aus der während des Betriebs eintretenden Änderung gegenüber dem Referenzwert gewonnen wird. Diese Verfahrensvariante gibt insbesondere die Möglichkeit, daß der Referenzwert vor Inbetriebnahme der Wälzstoßmaschine durch eine Vergleichs­ messung im Leerlauf und im Schneidbetrieb ermittelt und fest eingespeichert wird. Es kann also für ein bestimmtes Maschinenkonzept der herstellerseitig ermittelte Referenz­ wert für diese Maschine festgelegt werden, während beim Ma­ schinenbetreiber faktisch nur noch Verschleißmessungen vor­ genommen werden.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung be­ schrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt im Bereich der Stoßspindel einer Wälzstoßmaschine und

Fig. 2 einen Schnitt II-II gemäß Fig. 1

In dem Gehäuse 1 einer Wälzstoßmaschine ist die Stoßspindel 2 in einem hydrostatischen Lager 3 geführt, das mehrere, beispielsweise vier radialsymmetrisch angeordnete Taschen 4 (Fig. 2) aufweist. Am vorderen Ende der Stoßspindel 2 ist das Werkzeug in Form eines Schneidrades 5 eingespannt. Je­ der der Taschen 4 des hydrostatischen Lagers 3 ist ein schematisch angedeuteter Drucksensor 6 zugeordnet, der bei­ spielsweise in der Hydraulikzuführung 8 oder in den Taschen 4 angeordnet ist und den hydraulischen Druck in jeder Ta­ sche 4 aufnimmt. Jeder Verschleiß, insbesondere auch ein unsymmetrischer Verschleiß am Schneidrad 5 führt zu einer Erhöhung des hydraulischen Drucks in der dem Ort des Ver­ schleißes gegenüberliegenden Tasche. Die Druckänderung ist direkt proportional der Radialkraftänderung und damit ein Maß für den Verschleiß bzw. für Schäden am Schneidrad 5. Die Änderung des Drucks bzw. der Druckgradient liefert un­ mittelbar ein Signal für den Verschleißzustand und/oder den Verschleißfortschritt und kann damit für die Einflußnahme auf den Betrieb der Wälzstoßmaschine herangezogen werden. Statt der Drucksensoren 6 in den Hydraulikzuführungen 8 des hydrostatischen Lagers 3 können am Gehäuse 1 im Bereich der Führung der Stoßspindel 2, beispielsweise in Höhe der hy­ drostatischen Lager 3, Dehnungsmeßstreifen 7 (Fig. 1) in radialsymmetrischer Anordnung vorgesehen sein. Die mit dem Verschleiß einhergehende Änderung der auf das Gehäuse wir­ kenden Radialkräfte führt zu einer Änderung der von den Dehnungsmeßstreifen 7 aufgenommenen Kräfte.

Claims (11)

1. Verfahren zum Betrieb einer Wälzstoßmaschine mit ei­ ner ein Schneidrad aufnehmenden Stoßspindel, die im Maschinengehäuse in einem hydrostatischen Lager ge­ führt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die im Betrieb der Wälzstoßmaschine auftretende Radialkraft am Schneidrad (5) mittels wenigstens eines im Bereich innerhalb des Gehäuses (1) angeordneten Sensors (6, 7) detektiert, die bei Verschleiß des Schneidrades (5) eintretenden Änderungen der Radialkraft während des Betriebs erfaßt und außerhalb einer maschinenty­ pischen Toleranz liegende Erhöhungen der Radialkraft als Signal zur Beeinflussung des Betriebs der Wälz­ stoßmaschine verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal zum Stillsetzen des Antriebs der Wälz­ stoßmaschine verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Signal für einen Wechsel des Schneidrades (2) verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal zur Änderung der Betriebsparameter der Wälzstoßmaschine im Sinne einer Minderung des Ver­ schleißfortschritts am Schneidrad verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal zur Verhinderung eines Neustarts der Wälzstoßmaschine verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor wenigstens ein den hy­ raulischen Druck in dem Hydrauliksystem des hydrosta­ tischen Lagers (3) aufnehmender Drucksensor (6) ver­ wendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem hydrostatischen Lager (3) mit mehreren Lagertaschen (4) jeder Lagertasche ein Drucksensor zugeordnet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor wenigstens ein am Ge­ häuse (1) nahe der Führung der Spindel (2) angeordne­ ter Dehnungsmeßstreifen (7) verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere radialsymmetrisch angeordnete Dehnungs­ meßstreifen (7) eingesetzt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren radialsymmetrisch angeordneten Sensoren die Differenz der von diesen aufgenommenen Radialkräfte als Referenzwert gespei­ chert und das Signal aus der während des Betriebs eintretenden Änderung gegenüber dem Referenzwert ge­ wonnen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzwert vor Inbetriebnahme der Wälzstoß­ maschine durch eine Vergleichsmessung im Leerlauf und im Schneidbetrieb ermittelt und für diese Maschine fest eingespeichert wird.