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Die
Erfindung betrifft einen Haltekopf zum Halten einer Bearbeitungseinheit,
die ein nur um eine Drehachse rotierendes und im Übrigen
ortsfest gelagertes Fräswerkzeug zum Fräsbearbeiten
von stirnseitigen Flächen an einem innen- oder außenverzahnten
Werkstück umfasst.
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Darüber
hinaus betrifft die Erfindung eine Maschine zum spanabhebenden Bearbeiten
eines metallischen Werkstücks, mit einer Maschinenkonsole,
mit mindestens einer Bearbeitungseinheit, die ein nur um eine Drehachse
rotierendes und im Übrigen ortsfest gelagertes Fräswerkzeug
zum Fräsbearbeiten von stirnseitigen Flächen an
einem innen- oder außenverzahnten Werkstück umfasst,
und mit einer Werkstückaufnahme zum Halten des zu bearbeitenden
Werkstücks. Maschinen dieser Art werden typischerweise
zur Fräsbearbeitung von innen- oder außenverzahnten
Zahnrädern eingesetzt.
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Um
die bei solchen Zahnrädern häufig geforderten
komplexen Formgebungen erzeugen zu können, weisen Bearbeitungsmaschinen
der hier in Rede stehenden Art in der Regel einen das jeweilige Bearbeitungswerkzeug
tragenden Werkzeughalter und einen Werkstückhalter auf,
die relativ zueinander entlang einer horizontal angeordneten Linearachse (X-Achse),
einer quer dazu angeordneten zweiten Linearachse (Y-Achse) und einer
vertikal ausgerichteten dritten Linearachse (Y-Achse) verfahrbar
sind. Um die Winkellage der während der Bearbeitung wirksamen
Bewegungsachse von Werkzeug bzw. Werkstück im Raum einstellen
zu können, sind zusätzlich am Werkzeughalter oder
am Werkstückhalter Schwenkmöglichkeiten um eine
horizontal ausgerichtete Schwenkachse (B-Achse) und eine vertikal ausgerichtete
Schwenkachse (A-Achse) vorgesehen. Dabei sind diese Schwenkachsen üblicherweise dem
Werkzeughalter zugeordnet, um den Werkstückhalter möglichst
einfach mit dem jeweils zu bearbeitenden Werkstück bestücken
zu können.
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Ein
typisches Beispiel für eine solche Werkzeugmaschine ist
in der
DE 43 13 535
A1 beschrieben. Auf dieser vollautomatischen, elektronisch
gesteuerten Maschine lassen sich insbesondere bogenverzahnte Kegel-
und Hypoidräder nach einem der bekannten Form- oder Wälzverfahren
herstellen. Durch die Verwendung von ausschließlich verzahnungsmathematisch
erforderlichen Achsen benötigt diese Maschine ohne Einschränkung
ihrer Funktion, neben den Spindeln für Werkzeug und Werkstück
nur noch drei im Prozess bewegte Achsen.
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Um
den für einen vollautomatischen Betrieb erforderlichen
apparativen Aufwand zu mindern, wird bei solchen Maschinen, die
an stets gleichen, in großer Stückzahl bearbeiteten
Werkstücken sich stets wiederholende Vorgänge
vornehmen, die Position des Werkzeugs oder Werkstücks in
Bezug auf die Achsen, die für die Erzeugung des am Werkstück
jeweils zu erzeugenden Formelement im laufenden Betrieb nicht benötigt
werden, vor dem Beginn des jeweiligen Bearbeitungsvorgangs in der
Regel manuell eingestellt. Stellt sich im Laufe der Bearbeitung
heraus, dass eine Nachjustage erforderlich ist, wird auch diese
manuell durchgeführt. Ein Beispiel für die von solchen
Maschinen durchgeführten Bearbeitungsaufgaben ist die Erzeugung
von Schalterleichterungen an scheibenförmigen Zahnrädern
oder Schaltmuffen für PKW-Getriebe.
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Der
durch den Verzicht auf eine vollautomatische Positionierung in Bezug
auf bestimmte Achsen erzielten Kostenersparnis bei der Anschaffung
einer Maschine der hier in Rede stehenden Art steht im praktischen
Betrieb der Nachteil gegenüber, dass die manuell erfolgende
Einstellung einen hohen Messaufwand und damit einhergehend hohen
Zeitaufwand bedingt und für solche Einstellarbeiten besonders
geschultes Personal mit ausreichender Erfahrung benötigt
wird. Andernfalls besteht die Gefahr, dass bei der Bearbeitung das
geforderte Ergebnis in Folge von Fehlern bei der manuellen Einrichtung
der Maschine nicht erreicht wird.
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Vor
diesem Hintergrund bestand die Aufgabe der Erfindung darin, eine
Einrichtung zu schaffen, die es auf einfache Weise erlaubt, eine
Bearbeitungseinheit in einer Maschine zum spanabhebenden Bearbeiten
eines Werkstücks so zu positionieren, dass die jeweilige
Bearbeitung mit einer hohen Genauigkeit und minimiertem apparativem
Aufwand durchgeführt werden kann.
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Darüber
hinaus sollte eine Maschine geschaffen werden, die bei ebenfalls
minimiertem apparativen Aufwand und geringen Kosten mit hoher Sicherheit
optimale Bearbeitungsergebnisse liefert.
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In
Bezug auf die Einrichtung zum Halten einer Bearbeitungseinheit für
die spanabhebende Bearbeitung eines Werkstücks ist diese
Aufgabe durch einen gemäß Anspruch 1 ausgebildeten
Haltekopf gelöst worden. Vorteilhafte Ausgestaltungen eines solchen
Haltekopfes sind in den auf Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüchen
angegeben.
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In
Bezug auf die Maschine zum spanabhebenden Bearbeiten ist die oben
genannten Aufgabe dementsprechend dadurch gelöst worden,
dass, wie in Anspruch 10 angegeben, eine solche Maschine erfindungsgemäß mit
einem erfindungsgemäßen Haltekopf ausgestattet
ist.
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Die
Erfindung geht von dem Gedanken aus, einen Haltekopf derart zu gestalten,
dass an ihm eine Bearbeitungseinrichtung, deren Fräswerkzeug
hinsichtlich seiner Positionierung nach der Montage der Bearbeitungseinheit
an dem Haltekopf weder gesondert einstellbar noch korrigierbar ist,
so ortsfest positioniert werden kann, dass sich die Drehachse des Fräswerkzeugs
der Bearbeitungseinrichtung in Bezug auf das zu bearbeitende Werkstück
in der für das angestrebte Bearbeitungsergebnis optimalen
Position befindet.
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Die
Erfindung schlägt dazu vor, dass zum Halten der jeweiligen
Bearbeitungseinheit ein Haltekopf eingesetzt wird, an dem mindestens
eine Lagefixierung für die jeweils an dem Haltekopf zu
befestigende Bearbeitungseinheit fest vorgegeben ist. Die Position
der Bearbeitungseinheit ist dabei in Bezug auf den Haltekopf ortsfest
vorgegeben, so dass auch die an dem Haltekopf befestigte Bearbeitungseinheit während
der Bearbeitung ihre ortsfeste Lage in Bezug auf den Haltekopf unveränderlich
beibehält.
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Bei
einer in erfindungsgemäßer Weise mit einem erfindungsgemäßen,
ortsfest an einer Maschinenkonsole angeordneten Haltekopf ausgestatteten Maschine
ist dementsprechend durch die am Haltekopf vorgesehene Lagefixierung
in Bezug auf das mit der Maschine zu bearbeitende, vom Werkstückhalter der
Maschine gehaltene Werkstück die Winkellage der Drehachse
festgelegt, um die sich das jeweilige Fräsbearbeitungswerkzeug
während der Bearbeitung bewegt.
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Bei
einer erfindungsgemäßen Maschine sind folglich
die Verstellmöglichkeiten auf die Relativbewegungen zwischen
Werkstück und Werkzeug beschränkt, die zur Erzeugung
des am zu bearbeitenden Werkstück jeweils zu erzeugenden
Formelements notwendig genutzt werden müssen. Die erforderliche
Ausrichtung des Bearbeitungswerkzeugs im Raum erfolgt dagegen durch
die an dem Haltekopf definierte Lagefixierung.
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Diese
Lagefixierung ist dabei jeweils so ausgerichtet, dass die Bearbeitungseinheit
für die jeweilige Bearbeitungsaufgabe stets lagerichtig
fixiert ist. Bei Verwendung eines erfindungsgemäßen,
mit einer Fräsbearbeitungseinheit bestückten Haltekopf
bzw. einer entsprechend gestalteten erfindungsgemäßen Maschine
fallen dementsprechend auch keine Einstell- oder Nachjustagearbeiten
vor und während des Bearbeitungsbetriebes für
das Ausrichten der jeweiligen Bearbeitungseinheit an.
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Die
an dem erfindungsgemäßen Haltekopf vorgesehene
Lagefixierung kann exakt nach den jeweiligen Vorgaben hergestellt
werden. So können mit einem erfindungsgemäßen
Haltekopf auch komplexe räumliche Ausrichtungen des jeweiligen
Bearbeitungswerkzeuges im praktischen Betrieb auf denkbar einfache
Weise eingestellt werden.
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Zu
diesem Zweck kann der erfindungsgemäß vorgesehene
Haltekopf erforderlichenfalls in jeder beliebigen Lage montiert
werden. So ist es möglich, die aus einem erfindungsgemäßen
Haltekopf und der bzw. den von ihm jeweils getragenen Bearbeitungseinheiten
gebildete Kombination in horizontaler, vertikal stehender oder vertikal
hängender Position anzuordnen.
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Die
Aufgabe des Bedienpersonals ist bei Verwendung eines erfindungsgemäßen
Haltekopfes jeweils lediglich noch darauf beschränkt, die
jeweilige Bearbeitungseinheit an dem durch die jeweilige Lagefixierung
am Haltekopf definierten Ort zu befestigen. Aufwändige,
zeitraubende und fehlerträchtige Einstellarbeiten sind
dazu nicht mehr erforderlich.
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Die
jeweils optimale Lage der an dem Haltekopf erfindungsgemäß vorgesehenen
Lagefixierung kann in einer Simulation ermittelt werden, die in
der Praxis üblicherweise angewendet wird, um den für die
jeweilige Bearbeitungsaufgabe optimalen Bewegungsablauf zu ermitteln.
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Infolgedessen,
dass an einem erfindungsgemäßen Haltekopf die
für die jeweilige Bearbeitungseinrichtung vorgesehene Lagefixierung
so ausgebildet ist, dass die Lage des Fräswerkzeugs der
an ihr befestigten Bearbeitungseinrichtung in einer für
die Bearbeitung optimalen Position fixiert ist, kann auf jede zusätzliche
Justage- oder Korrektur des jeweiligen Werkzeugs verzichtet werden.
Dementsprechend sieht die Erfindung vor, dass die erfindungsgemäß an
einem in erfindungsgemäßer Weise gestalteten Haltekopf
befestigten Bearbeitungseinrichtungen denkbar einfach gestaltet
sind. So müssen sie weder eine zusätzliche Korrektur
noch eine grundsätzliche Einstellung der Position des Werkzeugs
ermöglichen. Stattdessen können die Bearbeitungseinrichtungen mit
einfachen Mitteln und auf kostengünstige Weise hinsichtlich
ihrer Robustheit und Lebensdauer optimiert ausgelegt werden. Ein
erfindungsgemäßer Haltekopf erlaubt es somit,
auf besonders kostengünstige und praxisgerechte Weise besonders
einfache und damit ebenfalls kostengünstige Bearbeitungseinrichtungen
mit hoher Präzision für eine komplexe Bearbeitungsaufgabe
einzusetzen.
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Besonders
günstig wirkt sich die Erfindung bei solchen hochspezialisierten
Maschinen aus, die zur Bearbeitung großer Stückzahlen
von stirnseitigen Flächen an innen- und/oder außenverzahnten
Werkstücken eingesetzt werden und dabei stets dieselben Bearbeitungsvorgänge
vornehmen. Gerade bei solchen Maschinen erlaubt es die erfindungsgemäße
Fixierung der räumlichen Lage der Bewegungsachse des jeweiligen
Werkzeugs der zum Einsatz kommenden Bearbeitungseinheit in einer
bestimmten, auf die jeweilige Bearbeitungsaufgabe und das jeweilige Werkstück
abgestimmten Ebene die während der Bearbeitung durchgeführten
Bewegungen auf ein Minimum zu reduzieren.
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Dementsprechend
sieht eine besonders praxisgerechte Ausgestaltung der Erfindung
vor, dass bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Maschine die Werkstückaufnahme und die Bearbeitungseinheit nur
entlang genau einer linearen Bewegungsachse relativ zueinander bewegbar
sind.
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Eine
besonders einfache und gleichzeitig vielseitige Ausgestaltung einer
erfindungsgemäßen Maschine ist des Weiteren dadurch
gekennzeichnet, dass die an dem Haltekopf definierte Lagefixierung durch
eine an dem Haltekopf ausgebildete Befestigungsfläche gebildet
ist. Abhängig von der Form der zugeordneten Fläche
oder Befestigungspunkte der Bearbeitungseinheit kann die Lagefixierung
dabei sphärisch, eben oder in anderer geeigneter Form geformt
sein. Wesentlich ist lediglich, dass durch die Befestigungsfläche
die Lage der jeweils zum Einsatz kommenden und an der Befestigungsfläche
gehaltenen Bearbeitungseinheit so festgelegt ist, dass sie während
der Bearbeitung mit ausreichender Sicherheit fest beibehalten wird.
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Besonders
einfach lässt sich letzteres beispielsweise dann gewährleisten,
wenn die Befestigungsfläche eben ist. Weist die Bearbeitungseinheit gleichzeitig
eine Aufstandfläche auf, mit der sie flächig auf
der Befestigungsfläche sitzt, so ist ein besonders sicherer
Halt gewährleistet.
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Selbstverständlich
können an der Befestigungsfläche auch Formelemente,
wie Einsenkungen, Vorsprünge oder dergleichen ausgebildet
sein, an denen die Befestigungseinrichtung über korrespondierend
geformte Formelemente formschlüssig gehalten ist.
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Alternativ
oder zusätzlich zu einem flächigen Aufsitzen der
Bearbeitungseinheit auf einer entsprechenden Befestigungsfläche
des Haltekopfes kann die Lagefixierung beispielsweise auch durch
mindestens drei Befestigungspunkte definiert sein, an denen die
Bearbeitungseinheit an dem Haltekopf befestigt ist. Die betreffenden
Befestigungspunkte können beispielsweise durch geeignete
Verschraubungen gebildet sein, mit denen das Gehäuse der
Bearbeitungseinheit an dem Haltekopf angeschraubt ist.
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Die
gleichzeitige Bearbeitung des Werkstücks durch mehr als
eine Bearbeitungseinheit kann bei minimiertem Aufwand dadurch ermöglicht
werden, dass an dem Haltekopf einer erfindungsgemäßen
Maschine mehr als eine Lagefixierung für jeweils eine Bearbeitungseinheit
definiert ist. So ist es möglich, am Haltekopf einer erfindungsgemäßen
Maschine zwei Lagefixierungen für jeweils eine Bearbeitungseinheit
vorzusehen. Relativ zueinander können die Lagefixierungen
dabei entsprechend der jeweiligen Bearbeitungsaufgabe angeordnet
werden. Sollen beispielsweise spiegelsymmetrisch zueinander angeordnete
Formelemente an dem jeweiligen Werkstück erzeugt werden,
so können dazu die Lagefixierungen spiegelsymmetrisch zur
Längsachse, insbesondere zur Mittellängsachse,
des Haltekopfes ausgerichtet sein.
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Bei
den in einer erfindungsgemäßen Maschine vorhandenen
bzw. an einem erfindungsgemäßen Haltekopf zu befestigenden
Befestigungseinheiten kann es sich um jede Art von Bearbeitungseinrichtungen
für die spanabhebende Bearbeitung handeln, deren jeweiliges
Bearbeitungswerkzeug bei der Bearbeitung entlang oder um vorzugsweise
nur eine Bewegungsachse bewegt werden müssen.
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Die
durch die Erfindung ermöglichte, besonders steife Befestigung
der Bearbeitungseinheit wirkt sich besonders positiv aus, wenn die
Bewegungsachse des Werkzeugs der Bearbeitungseinheit eine Drehachse
ist, um die das Werkzeug rotiert. So lassen sich die Vorteile der
Erfindung insbesondere dann nutzen, wenn das in einer erfindungsgemäßen Maschine
eingesetzte Werkzeug ein Fräswerkzeug ist. Ebenso ist es
jedoch auch denkbar, auf einem erfindungsgemäß gestalteten
Haltekopf Schleif- oder andere Werkzeuge anzuordnen, die bei der
Bearbeitung unter einer bestimmten Winkellage in Bezug auf das Werkzeug
eingestellt werden müssen und diese Lage während
der gesamten Bearbeitung beibehalten.
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Insbesondere
eignet sich ein erfindungsgemäßer Haltekopf für
solche Bearbeitungseinheiten, deren Werkzeuge bei der Bearbeitung
nur um eine Drehachse rotieren, bei denen also die Bearbeitungseinheiten
keine Stelleinrichtungen umfassen, die das Werkzeug auf das zu bearbeitende
Werkstück zu bzw. von ihm weg bewegen.
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Sollen
beispielsweise mit zwei um eine Drehachse rotierenden Werkzeugen
an den gegenüberliegenden Flanken der Zähne eines
Zahnrades symmetrische Formelemente, wie Anschrägungen,
Hinterlegungen oder ähnliches erzeugt werden, so können
dazu die Lagefixierungen und die Bearbeitungseinheiten so an dem
Haltekopf ausgerichtet sein, dass sich die Drehachsen der Werkzeuge
schneiden.
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Eine
für die Praxis besonders wichtige Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen
Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekopf lösbar in
der erfindungsgemäßen Maschine montiert ist. Dazu
kann an der den Haltekopf jeweils tragenden Maschinenkonsole eine
lösbare Befestigungseinrichtung vorgesehen sein. Diese
kann dadurch gebildet sein, dass an dem Haltekopf ein Vorsprung
angeformt und in die Maschinenkonsole eine korrespondierend geformte
Aufnahme eingeformt ist, in der im fertig montierten Zustand der
Vorsprung des Haltekopfes formschlüssig sitzt, und an der
eine Verriegelungseinrichtung vorhanden ist, durch welche der Sitz
des Haltekopfes bis zum Lösen der Verriegelung gesichert
ist.
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Die
Lösbarkeit des Haltekopfes erlaubt es, für verschiedene
Bearbeitungsaufgaben speziell angepasste Halteköpfe vorzuhalten.
Bei einer Umstellung der Maschine auf eine neue Bearbeitungsaufgabe
muss der Maschinenbediener dann nur noch den zuvor verwendeten Haltekopf
gegen einen Haltekopf austauschen, an dem die für die neue
Bearbeitungsaufgabe erforderlichen Lagefixierungen ausgebildet sind,
und die jeweils benötigten Bearbeitungseinheiten an den
ihnen zugeordneten, die jeweiligen Bearbeitungsebenen festlegenden
Stellen befestigen.
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Da
die Bearbeitungseinheiten dabei nicht mehr gesondert ausgerichtet
werden müssen, sondern durch die Lagefixierungen die Lage
der Bearbeitungseinheiten vorgegeben ist, können die erforderlichen
Arbeiten nicht nur in kurzer Zeit ausgeführt, sondern auch
von weniger hoch qualifiziertem Personal vorgenommen werden, als
dies bei der Umrüstung der aus dem Stand der Technik bekannten
Maschinen der Fall ist.
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Im
Fall, dass das Werkstück und die Bearbeitungseinheit zur
Bewältigung der jeweiligen Bearbeitungsaufgabe im Betrieb
relativ zueinander bewegt werden müssen, kann diese Relativbewegung
grundsätzlich dadurch bewältigt werden, dass der
die Bearbeitungseinheit tragende Haltekopf mittels einer geeigneten
Verstelleinrichtung verstellt wird. Als im Hinblick auf die angestrebte
Einfachheit einer erfindungsgemäßen Maschine besonders
zweckmäßig erwiesen hat es sich allerdings, den
Haltekopf ortsfest anzuordnen und eine Verstelleinrichtung zum Bewegen
des Werkstückhalters relativ zur Bearbeitungseinheit vorzusehen.
Diese Ausgestaltung erlaubt es, den Haltekopf in einer besonders
robusten und im Fall eines austauschbaren Haltekopfes besonders
einfach handhabbaren Halterung an der Maschinenkonsole der erfindungsgemäßen
Maschine zu befestigen, während für die erforderliche
Verstellung des Werkstücks im Stand der Technik zur Verfügung
stehende Standardbauteile verwendet werden können.
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Die
Beweglichkeit des Werkstückhalters kann dadurch realisiert
sein, dass der Werkstückhalter einen Drehantrieb zum Drehen
des Werkstücks während der Bearbeitung umfasst.
Alternativ oder in Kombination damit kann der Werkstückhalter
auch eine Linearverstellung aufweisen, mit der das Werkstück
auf das Werkzeug der jeweiligen Bearbeitungseinheit zu und von diesem
wegbewegt werden kann. So kann es zweckmäßig sein,
wenn die Verstelleinrichtung das Werkstück während
der Bearbeitung entlang der Drehachse des Werkstücks bewegt.
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Mit
der Erfindung steht somit eine Maschine zur Verfügung,
die sich nicht nur einfach und kostengünstig herstellen
lässt, sondern es bei denkbar einfacher Handhabung auch
erlaubt, komplex geformte Werkstücke mit hoher Genauigkeit
zu fertigen.
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Die
Vorteile der Erfindung im Hinblick auf die Auslegung und den Einsatz
bestehen dabei insbesondere darin
- – dass
sich die Lage der jeweiligen Lagefixierung in einer computergestützten
Simulation, beispielsweise mit Hilfe eines konventionellen CAD-Programms,
unter Berücksichtigung der jeweiligen Bearbeitungsaufgabe
problemlos ermitteln lässt,
- – dass sich der Haltekopf mit höchster Genauigkeit
fertigen lässt, so dass auch die Ausrichtung der Bearbeitungseinheit
in der erfindungsgemäßen Maschine mit optimaler
Präzision bei minimiertem Montageaufwand sichergestellt
ist,
- – dass beim Umrüsten auf andere Werkstück-/Bearbeitungsvarianten,
beispielsweise andere bei der Zahnradbearbeitung geforderte Anspitzformen
bzw. Anspitzwinkel, der Haltekopf gegebenenfalls gemeinsam mit den
darauf montierten Bearbeitungseinheiten lediglich gegen einen entsprechend
vorbereiten, gegebenenfalls bereits mit anderen Bearbeitungseinheiten
bestückten Haltekopf ausgetauscht werden muss, der an die neue
Bearbeitungsaufgabe optimal angepasst ist, so dass ein aufwändiges
Einrichten von Einstellachsen und dergleichen entfällt,
- – dass die beim Einrichten einer erfindungsgemäßen
Maschine vorzunehmenden Arbeiten auch von weniger qualifiziertem
Personal durchgeführt werden können, da keine
aufwändigen und schwierigen, eine hohe Sorgfalt und hohes Know-how
voraussetzende Einstellarbeiten mehr anfallen, und
- – dass der zur Vermeidung von Bearbeitungsfehlern zu
betreibende Aufwand bei einer erfindungsgemäßen
Maschine auf ein Minimum reduziert ist.
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Aufgrund
ihrer voranstehend zusammengefassten Vorteile eignet sich eine erfindungsgemäße Maschine
insbesondere für den Einsatz bei der Fertigung von Großserien.
Ebenso eignet sich eine erfindungsgemäße Maschine
für die Fertigung von Kleinserien, bei denen es im Hinblick
auf die gewünschte maximale Ausnutzung der Maschinenbetriebszeiten auf
eine Minimierung der für das Umrüsten der Maschine
benötigten Zeit ankommt.
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Besonders
vorteilhaft erweist sich eine erfindungsgemäße
Maschine dabei dann, wenn sie zur Fräsbearbeitung von Werkstücken
verwendet wird. So lassen sich mit einer erfindungsgemäßen
Maschine außen- und innenverzahnte scheibenförmige Werkstücke,
wie Zahnräder oder Schiebemuffen, mit einer oder mehreren
Frässpindeln bearbeiten. An dem jeweiligen Werkstück
können auf diese Weise symmetrische oder asymmetrische
Anspitzungen, gerade oder ballige Anspitzungen, einseitige oder beidseitige
Anschrägungen sowie einseitige oder beidseitige Kantenfasen
gefräst werden. Auch ist es möglich, mit einer
erfindungsgemäß gestalteten Maschine ein Stoßfräsen
beispielsweise mittels einer maschinenseitig vorhandenen Werkstückhubpinole durchzuführen.
Ebenso kann mit einer erfindungsgemäßen Maschine
ein kontinuierliches Wälzfräsen durchgeführt
werden. Dabei können bei einer erfindungsgemäßen
Maschine statische, elastische oder gesteuerte stirnseitige Entgrateinrichtungen
vorgesehen sein.
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Für
die Praxis besonders günstig erweist es sich, dass für
eine erfindungsgemäße Maschine keine besonderen
Werkzeuge benötigt werden, sondern beispielsweise im Bestand
vorhandene bzw. handelsübliche Werkzeuge verwendet werden
können, wie sie auch bei den konventionellen, über
eine weitaus größere Zahl von Verstellmöglichkeiten
verfügenden Maschinen eingesetzt werden.
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Gleichzeitig
zeichnet sich eine in gleicher Weise für die Trocken- und
Nassbearbeitung geeignete erfindungsgemäße Maschine
durch eine besonders gute Übersichtlichkeit und kompakte
Abmessungen aus, da für die erfindungsgemäße
Anordnung der Bearbeitungseinheiten an dem Haltekopf nur ein besonders
geringer Bauraum benötigt wird.
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Die
Einfachheit der Gestaltung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung ermöglicht eine gute Späneentsorgung,
so dass die Gefahr der Bildung von Schmutzecken oder Nestern, in
denen sich Späne und Schmutz sammeln, minimiert ist.
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Aufgrund
dessen, dass bei einer erfindungsgemäßen Maschine
nur eine minimale Anzahl von Stelleinrichtungen vorhanden ist, ist
nicht nur ein minimierter Wartungsaufwand, sondern auch eine ebenso
minimierte Störanfälligkeit gegeben.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
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1 einen
in einer Maschine zum Fräsbearbeiten eines Zahnrades eingesetzten
Haltekopf in einer teilgeschnittenen Ansicht von oben;
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2 den
Haltekopf gemäß 1 in einer seitlichen
teilgeschnittenen Ansicht aus der in 1 angedeuteten
Richtung A;
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3 eine
alternative Ausgestaltung des Haltekopfes in einer der 1 entsprechenden
Darstellung.
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Die
hier in ihren weiteren Einzelheiten nicht näher dargestellte
Maschine zur Fräsbearbeitung erzeugt im Großserienbetrieb
an den hier der Übersichtlichkeit halber nur angedeuteten,
als Innen- oder Außenverzahnung ausgebildeten Zähnen
Z einer Schiebemuffe S für ein PKW-Getriebe symmetrische, hier
im Einzelnen ebenfalls nicht sichtbare, als sogenannte Schalterleichterungen
dienende Anspitzungen.
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Die
Maschine weist eine Maschinenkonsole 1 auf, in die eine
Aufnahme 2 in Form einer kegelförmigen Einsenkung
ausgebildet ist.
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Die
Aufnahme 2 dient zum Befestigen eines Haltekopfes 3,
an dessen der Maschinenkonsole 1 zugeordneten Unterseite
ein kegelstumpfförmiger, an die Form der Aufnahme 2 angepasster
Vorsprung 4 angeformt ist. Bei an der Maschinenkonsole 1 befestigtem
Haltekopf 3 sitzt der Vorsprung 4 formschlüssig
in der Aufnahme 2. Dabei ist er durch eine in der Aufnahme 2 sitzende,
in an sich bekannter Weise ausgebildete Verriegelung 5 lösbar
an dem Maschinenkonsole 1 gehalten.
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Der
insgesamt einstückig ausgebildete Haltekopf 3 weist
einen auf der Maschinenkonsole 1 sitzenden Sockel 6 auf,
der einen in seiner Grundform spitzdachförmig ausgebildeten
Kopfabschnitt 7 trägt. An dem Kopfabschnitt 7 sind
seitlich zwei spiegelsymmetrisch zur Längsachse L des Haltekopfes 3 angeordnete,
eben geformte Befestigungsflächen 8, 9 ausgebildet,
die ausgehend von den Seitenflächen 10, 11 des
Sockels 6 in Richtung der zwischen den freien Längskanten
der Befestigungsflächen 8, 9 sich erstreckenden
Kammfläche 12 des Kopfabschnitts 7 aufeinander
zulaufend angeordnet sind.
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Zur
Minimierung des von dem Haltekopf 3 eingenommen Raums und
zur Vermeidung von Flächen, an denen sich Metallspäne
ansammeln können, sind dessen Stirnflächen 13, 14 abgeschrägt,
so dass die gedachte Verlängerung der Stirnflächen 13, 14 sich
oberhalb der Kammfläche 12 des Kopfabschnitts 7 schneiden.
Aus demselben Grund verläuft die in Draufsicht die Form
eines gleichschenkligen Trapez besitzende Kammfläche 12 ausgehend
von ihrer kurzen Kante mit der einen Stirnfläche 14 abfallend
in Richtung ihrer längeren Kante mit der anderen Stirnfläche 13 des
Haltekopfes 3.
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Die
ebenen Befestigungsflächen 8, 9 definieren
die Lagefixierungen B1, B2, durch die die Lage der Drehachsen D1,
D2 von jeweils einem Einzahn-Fräswerkzeug 15, 16 jeweils
einer Bearbeitungseinheit 17, 18 festgelegt ist.
Die erste Bearbeitungseinheit 17 ist dabei auf der ersten
Befestigungsfläche 8 befestigt, während
die zweite Bearbeitungseinheit 18 auf der Befestigungsfläche 9 fixiert
ist. Die Bearbeitungseinheiten 17, 18 weisen dazu
an ihren Gehäusen jeweils eine ebene Aufstandfläche
auf, mit der sie auf der ihnen jeweils zugeordneten Befestigungsfläche 8, 9 sitzen.
In den Befestigungsflächen 8, 9 eingelassene
und in entsprechende Ausnehmungen in der jeweiligen Aufstandfläche
der Bearbeitungseinheiten 17, 18 formschlüssig
greifende Nutsteine 19, 20 stellen dabei die lagerichtige
Ausrichtung der Bearbeitungseinheiten 17, 18 sicher.
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Die
Anordnung der Befestigungsflächen 8, 9 und
die Position der Bearbeitungseinheiten 17, 18 auf
den Befestigungsflächen 8, 9 ist dabei
so gewählt, dass sich die Drehachsen D1, D2 der im Gleich-
oder Gegenlauf betriebenen Fräswerkzeuge 15, 16 unter
einem bestimmten spitzen Winkel treffen. Gleichzeitig sind die Befestigungsflächen 8, 9 und
mit ihnen die Lagefixierungen B1, B2 so im Raum angeordnet, dass
die räumliche Lage der Drehachsen D1, D2 insgesamt an die
jeweilige Bearbeitungsaufgabe und die Form der jeweils als Werkstück
zu bearbeitenden Schiebemuffe S angepasst ist.
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Innerhalb
der Bearbeitungseinheiten 17, 18 sind die Fräswerkzeuge 15, 16 jeweils
in einer Werkzeugaufnahme 21, 22 so gelagert,
dass sie nach der Montage der Bearbeitungseinheiten 17, 18 am
Haltekopf 3 nicht mehr justierbar, sondern fix gehalten sind.
Die Werkstückaufnahmen 21, 22 erlauben
dabei nur eine Drehung der Fräswerkzeuge 15, 16 um ihre
Drehachsen D1, D2. Somit kann die Position der Fräswerkzeuge 15, 16 im
fertig montierten Zustand weder durch eine über die jeweilige
Bearbeitungseinheit 17, 18 erfolgende Positionseinstellung
oder -justage, noch durch eine Verstellung der Position der Bearbeitungseinheit 17, 18 selbst
verändert werden. Stattdessen ist die Position der Fräswerkzeuge 15, 16 und
mit ihr die räumliche Anordnung ihrer Drehachsen D1, D2
nach der Befestigung an dem Haltekopf 3 zunächst
in Bezug auf den Haltekopf 3 und nach dessen Befestigung
an der Maschinenkonsole 1 auch in Bezug auf die Maschinenkonsole 1 endgültig
festgelegt.
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Die
als Werkstück zu bearbeitende Schiebemuffe S wird in einem
Werkstückhalter W gehalten, der die Schiebemuffe S während
der Bearbeitung um eine Werkstückdrehachse D3 rotiert und über
seine Werkzeugspindel V entlang der Längsachse L in genau
einer einzigen als Linearbewegung ausgeführten, lagemäßig
mit der Drehachse D3 zusammenfallende maschinenseitigen Vorschubbewegung
X linear auf die Fräswerkzeuge 15, 16 der
währenddessen feststehenden Bearbeitungseinheiten 17, 18 zu
bzw. von ihnen wegbewegt.
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Soll
an Stelle von Schiebemuffen S ein anderes Werkstück, beispielsweise
ein hier nicht gezeigtes Zahnrad bearbeitet werden, so wird der
Haltekopf 3 mit den darauf angeordneten Bearbeitungseinheiten 17, 18 durch
einen hier ebenfalls nicht gezeigten Haltekopf ersetzt, bei dem
Befestigungsflächen in der hier für den Haltekopf 3 beschrieben
Weise, jedoch in einer von der Ausrichtung der Befestigungsflächen 8, 9 abweichenden,
an die neue Bearbeitungsaufgabe und die andere Form des dann zu
bearbeitenden Zahnrades angepassten Weise ausgebildet sind. Dazu
wird nach Trennung der zum Antrieb der Bearbeitungseinheiten 8, 9 erforderlichen
Versorgungs- und Steuerleitungen die Verriegelung 5 gelöst,
so dass der Haltekopf 3 mit den Bearbeitungseinheiten 17, 18 von
der Maschinenkonsole 1 getrennt und durch den neuen Haltekopf
mit den zwei an ihm befestigten anderen Bearbeitungseinheiten ersetzt
werden kann.
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Die
in 3 dargestellte Ausführungsalternative
unterscheidet sich von dem in den 1 und 2 gezeigten
Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass beim in 3 gezeigten
Haltekopf 23 an Stelle des Vorsprungs 4 und der
lösbaren Verriegelung 5 an der der Maschinenkonsole 1 zugeordneten Unterseite
beabstandet zueinander zwei von der Unterseite vorstehende zylindrische
Zapfen 24, 25 vorhanden sind, die formschlüssig
in entsprechend geformte Ausnehmungen 26, 27 der
Maschinenkonsole 1 greifen und so auf besonders einfache
Weise die präzise und lagegenaue ortsfeste Positionierung
des Haltekopfes 3a sichern. Alle anderen Merkmale des Haltekopfes 23 entsprechen
den Merkmalen des Haltekopfes 3. Dementsprechend sind in 3 für
die übereinstimmenden Merkmale, Formelemente und Bauteile
dieselben Bezugszeichen verwendet worden wie in den 1 und 2.
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Durch
die erfindungsgemäße Kombination aus einem erfindungsgemäßen
Haltekopf 3, 23 und mindestens einer in erfindungsgemäßer
Weise an ihm montierten und ausgebildeten Bearbeitungseinheit 17, 18 ist
eine besonders einfache, robuste und gleichzeitig präzise
Möglichkeit geschaffen, eine komplexe stirnseitige spanende
Fräsbearbeitung an Innen- und Außenverzahnungen
vorzunehmen.
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- 1
- Maschinenkonsole
- 2
- Aufnahme
- 3
- Haltekopf
- 4
- Vorsprung
des Haltekopfes 3
- 5
- Verriegelung
- 6
- Sockel
des Haltekopfes 3
- 7
- Kopfabschnitt
des Haltekopfes 3
- 8,
9
- Befestigungsflächen
des Haltekopfes 3
- 10,
11
- Seitenflächen
des Sockels 6
- 12
- Kammfläche
des Kopfabschnitts
- 13,
14
- Stirnflächen
des Haltekopfes 3
- 15,
16
- Fräswerkzeuge
- 17,
18
- Bearbeitungseinheit
- 19,
20
- Nutsteine
- 21,
22
- Werkzeugaufnahmen
- 23
- Haltekopf
- 24,
25
- Zapfen
- 26,
27
- Aufnahmen
- 31,
32
- Lagefixierungen
- D1,
D2
- Drehachsen
der Fräswerkzeuge 15, 16
- D3
- Werkstückdrehachse
- L
- Längsachse
des Haltekopfes 3
- S
- Schiebemuffe
- V
- Werkzeugspindel
- W
- Werkstückhalter
- X
- Linearbewegung,
maschinenseitige Vorschubbewegung
- Z
- Zähne
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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