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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Betriebsmodul zum Durchführen von Wälzschälarbeiten der maschinellen Bearbeitung, insbesondere ein Modul, welches dazu ausgebildet ist, lösbar auf einen eine Werkzeugaufnahme aufweisenden Werkzeugrevolver einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine montiert zu werden.
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Speziell, aber nicht ausschließlich, wird auf ein Werkzeugaufnahmemodul zum Wälzschälen Bezug genommen, welches auf einen Werkzeugrevolver mit Werkzeugaufnahme einer numerisch gesteuerten Drehmaschine montierbar ist, und welches durch die Drehmaschine selber antreibbar ist.
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Für die industrielle Herstellung von Zahnrädern ist eine maschinelle Bearbeitungstechnologie bekannt, welche als Wälzschälen bezeichnet wird. Die Patentveröffentlichung
DE 243514 offenbart das erste Beispiel eines Wälzschälprozesses zum maschinellen Herstellen von Zahnrädern.
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Im Allgemeinen wird das Werkstück entfernt, nachdem es teilweise auf einer numerisch gesteuerten Drehmaschine maschinell bearbeitet wurde, und dann auf einer Maschine zum Wälzschälen positioniert, welche die gewünschte Verzahnung herstellt, um das fertige Werkstück zu erhalten. In dem Wälzschälprozess wird die Rotationsachse des Werkzeugs in einem gewünschten Querwinkel bezogen auf die Rotationsachse des Werkstücks platziert. Während der maschinellen Bearbeitung wird des Weiteren eine relative axiale Bewegung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück gesteuert.
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Die Wälzschältechnologie gemäß dem Stand der Technik ist teuer, weil sowohl eine numerisch gesteuerte Drehmaschine als auch eine Verzahnungsmaschine zum Wälzschälen verfügbar sein müssen. Dies erfordert auch ausreichend großen Raum, um die Maschinen aufzunehmen.
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Der bekannte Prozess ist darüber hinaus lang und aufwändig, weil er erfordert, dass das teilweise maschinell bearbeitete Werkstück von der Drehmaschine entfernt und auf der Wälzschälmaschine positioniert wird, welche die Verzahnung herstellt. Mögliche Fehler beim Positionieren auf der Wälzschälmaschine können auch zu einer unpräzisen maschinellen Bearbeitung führen.
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Des Weiteren ist es kompliziert, Aufgaben der maschinellen Bearbeitung phasengleich durchzuführen, wie etwa zum Beispiel das Anordnen eines Lochs in einer präzisen Position bezogen auf die Verzahnung.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, Mittel zum Durchführen des Wälzschälens bereitzustellen, welche dazu in der Lage sind, einen oder mehrere der vorgenannten Nachteile des Stands der Technik zu überwinden.
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Ein Vorteil ist es, Mittel zum Durchführen des Wälzschälens herzustellen, indem eine Werkzeugmaschine verwendet wird, welche auch andere Arbeiten durchführt (Bohren, Fräsen, etc.).
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Ein Vorteil ist es, die Zeit zu verkürzen, um die Maschine für das Durchführen der Verzahnung vorzubereiten, und die Zeit, um das Werkstück maschinell zu bearbeiten.
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Ein Vorteil ist es, die Produktivität und Vielseitigkeit beim Herstellen kurzer und mittlerer Laufzeiten von Werkstücken zu erhöhen, welche mit einer Außenverzahnung und/oder Innenverzahnung versehen sind.
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Ein Vorteil ist es, die Präzision bei der maschinellen Herstellung von Zahnrädern mit Außenverzahnung oder Innenverzahnung zu erhöhen, welche zuvor durch eine numerisch gesteuerte Drehmaschine maschinell bearbeitet wurden.
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Ein Vorteil ist es, ein Betriebsmodul bereitzustellen, das durch einen Antrieb angetrieben werden kann, mit welchem ein Werkzeugrevolver mit Werkzeugaufnahme versehen ist.
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Ein Vorteil ist es, ein Betriebsmodul verfügbar zu machen, das auf jeden angetriebenen Werkzeugrevolver mit Werkzeugaufnahme montiert werden kann.
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Ein Vorteil ist es, ein Betriebsmodul herzustellen, welches es ermöglicht, die Leistungsfähigkeit und die Vielseitigkeit der numerisch gesteuerten Maschine zu verbessern, welche den Werkzeugrevolver mit Werkzeugaufnahme aufweist, auf welchen das Modul montiert ist.
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Solche Aufgaben und Vorteile und auch andere werden durch das Modul zum Wälzschälen gemäß einem oder mehreren der folgenden Ansprüche erreicht.
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Gemäß der Erfindung ist ein Werkzeugaufnahmemodul hergestellt, welches auf einen Werkzeugrevolver mit Werkzeugaufnahme einer numerisch gesteuerten Maschine montierbar ist; das Modul hält ein Werkzeug zum Wälzschälen mit der Möglichkeit, die Winkelposition desselben um eine Stellachse anzupassen; das Modul hat einen das Werkzeug antreibenden Rotor, welcher mit einem Antrieb des Werkzeugrevolvers mit Werkzeugaufnahme verbindbar ist, um mechanische Energie durch den Antrieb zu erhalten.
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Das Werkzeugaufnahmemodul ermöglicht das Herstellen einer Verzahnung an einem Werkstück mittels der vorstehend genannten numerisch gesteuerten Maschine.
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Das Werkzeugaufnahmemodul ist im Hinblick auf die Bauausführung billig und einfach und kann auf effektive Weise eine zum Wälzschälen bestimmte Maschine ersetzen.
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Das Werkzeugaufnahmemodul ermöglicht es, die Präzision des Verzahnens zu verbessern, weil alle anderen erforderlichen Arbeiten der maschinellen Bearbeitung des Werkstücks zusätzlich zum Herstellen der Verzahnung auf derselben Werkzeugmaschine durchgeführt werden können. Mit anderen Worten ist es nicht notwendig, das Werkstück auf einer anderen Maschine erneut zu positionieren.
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In einer Ausführungsform ist ein Modul zum Wälzschälen dazu ausgebildet, auf einen Werkzeugrevolver mit Werkzeugaufnahme einer numerisch gesteuerten Maschine montiert zu werden, wobei das Modul ein gezahntes Werkzeug zum Wälzschälen umfasst, welches durch einen Rotor drehbar ist, welcher mit mechanischen Verbindungsmitteln zu einem Antrieb des Werkzeugrevolvers mit Werkzeugaufnahme versehen ist, wobei der Rotor drehbar mit Tragmitteln gekoppelt ist, welche die Möglichkeit aufweisen, die Winkelposition derselben bezogen auf den Werkzeugrevolver durch Drehen um eine Stellachse anzupassen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung kann besser verstanden und mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen umgesetzt werden, welche eine Ausführungsform derselben durch ein nicht limitierendes Beispiel veranschaulichen.
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1 ist eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Moduls zum Wälzschälen, welches gemäß der Erfindung hergestellt ist.
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2 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Moduls von 1.
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3 ist eine Ansicht von rechts auf 2.
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4 ist eine Seitenansicht des Moduls von 1 während der maschinellen Herstellung eines innerverzahnten Zahnrads.
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5 ist eine Ansicht von rechts auf 4.
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6 ist eine Draufsicht auf 4, welche in der Bearbeitungszone gemäß der Schnittebene VI-VI teilweise geschnitten ist.
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Ausführliche Beschreibung
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Mit Bezug auf die vorstehenden genannten Figuren ist mit 1 insgesamt ein Modul zum Wälzschälen bezeichnet, welches für eine Montage auf einen Werkzeugrevolver mit Werkzeugaufnahme einer Werkzeugmaschine vorgesehen ist, und welches durch die Werkzeugmaschine antreibbar ist. Das Modul 1 zum Wälzschälen ist insbesondere für die Montage auf einen Werkzeugrevolver einer numerisch gesteuerten Drehmaschine vorgesehen.
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Der Werkzeugrevolver mit Werkzeugaufnahme (welcher beispielsweise von bekannter Art und nicht dargestellt ist) kann zum Aufnehmen einer Mehrzahl von auswechselbaren Betriebsmodulen eingerichtet sein.
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Das Modul 1 zum Wälzschälen kann beispielsweise auf einem Werkzeugrevolver mit Werkzeugaufnahme des Zwölf-Positionen-Typs montierbar sein.
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Das Modul 1 kann in diesem Beispiel erste Tragmittel 2 umfassen, welche für das Befestigen an dem Werkzeugrevolver mit Werkzeugaufnahme vorgesehen sind. Die ersten Tragmittel 2 können an dem Werkzeugrevolver durch lösbare Verriegelungsmittel fixiert werden, beispielsweise durch schraubenartige Verriegelungsmittel.
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Das Modul 1 kann insbesondere zweite Tragmittel 3 umfassen, welche drehbar mit den ersten Tragmitteln 2 gekoppelt sind, mit der Möglichkeit des Anpassens der Winkelposition derselben bezogen auf die ersten Tragmittel 2 durch Drehen um eine Stellachse H. Die zweiten Tragmittel 3 können insbesondere eine Mehrzahl von Elementen umfassen, welche wechselseitig miteinander verbunden sind, um verschiedene Komponenten des Moduls 1 abzustützen, wie dies unten besser erläutert werden wird.
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Das Modul 1 kann zum Beispiel einen Rotor 4 umfassen, welcher um eine erste Rotationsachse J drehbar mit den zweiten Tragmitteln 3 gekoppelt ist, welche wie in diesem Beispiel mit der Stellachse H zusammenfallen kann.
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Der Rotor 4 kann mit mechanischen Verbindungsmitteln 5 zu einem Antrieb des Werkzeugrevolvers mit Werkzeugaufnahme derart versehen sein, dass der Rotor 4 mechanische Energie durch den Antrieb erhält. Die mechanischen Verbindungsmittel 5 können zum Beispiel ein geformtes Stecker-Element umfassen.
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Das Modul 1 kann insbesondere ein gezahntes Werkzeug 6 zum Wälzschälen umfassen, welches dazu vorgesehen ist, ein Werkstück P maschinell zu bearbeiten, welches drehend an einer Drehmaschine gelagert ist. Das gezahnte Werkzeug 6 kann beispielsweise jedes Werkzeug bekannter Art umfassen, welches für Wälzschälarbeiten verwendbar ist.
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Das gezahnte Werkzeug 6 kann durch den Rotor 4 um eine zweite Rotationsachse W gedreht werden, welche durch die zweiten Tragmittel 3 getragen ist. Die zweite Rotationsachse W kann mit der ersten Rotationsachse J mittels eines mechanischen Getriebesystems verbunden sein, welches durch die zweiten Tragmittel 3 getragen ist.
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Die Winkelposition der zweiten Tragmittel 3 kann um die Stellachse H insbesondere innerhalb eines Winkelbereichs anpassbar sein, welcher nicht geringer als 20° (Anpassungsbereich ±10° um eine vorbestimmte Referenz Null) oder nicht geringer als 30° oder nicht geringer als 40° oder nicht geringer als 50° ist. Insbesondere kann die Winkelposition der zweiten Tragmittel 3 um die Stellachse H um einen vollständigen Drehwinkel von 360° anpassbar sein. Die Ausrichtung der zweiten Tragmittel 3 und damit die Ausrichtung der Achse des Werkzeugs 6, welches von den zweiten Tragmitteln 3 getragen ist, um die Achse H kann durch einen Nutzer manuell angepasst werden. Die zweiten Tragmittel 3 sind in einer Position bezogen auf die ersten Tragmittel 2 mittels lösbarer Verriegelungsmittel (zum Beispiel des Schraubentyps) verriegelbar. Um die Ausrichtung um die Achse H anzupassen, wird der Benutzer die zweiten Tragmittel 3 lösen, wird die zweiten Tragmittel 3 drehen bis sie die gewünschte Ausrichtung erreichen (wobei er hierbei durch geeignete unterteilte Skalenmittel unterstützt ist), schließlich wird der Nutzer die zweiten Tragmittel 3 an den ersten Tragmitteln 2 in der gewünschten erreichten Position verriegeln.
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Wie gesagt kann das Modul 1 zum Beispiel unterteilte Skalenmittel 7 umfassen, welche auf dem ersten Tragmittel 2 und/oder auf dem zweiten Tragmittel 3 angeordnet sind, um die Ausrichtung in der Position um den gewünschten Winkel um die Stellachse H der zweiten Tragmittel 3 bezogen auf die ersten Tragmittel 2 zu erleichtern. Die unterteilten Skalenmittel 7 können angeordnet sein, einen vollständigen Drehwinkel von 360° durchzuführen. In dem speziellen Fall wurde zur Vereinfachung der Darstellung die Nummerierung in Grad auf einem unterteilten Skalenmittel 7 nur teilweise dargestellt.
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Die unterteilten Skalenmittel 7, welche insbesondere zum Anzeigen einer relativen Winkelposition der zweiten Tragmittel 3 bezogen auf die ersten Tragmittel 2 angeordnet sind, können in einem anderen optionalen Körper, welcher nicht dargestellt ist, ein digitales Anzeigegerät umfassen, welches Sensormittel (zum Beispiel elektronische Lesemittel des optischen oder magnetischen oder kapazitiven oder resistiven Typs und dergleichen) umfasst, welche zum Lesen eines Werts der vorstehend genannten relativen Winkelposition durch die unterteilten Skalenmittel angeordnet sind, und Anzeigemittel, welche für das Anzeigen des von den Sensormitteln gelesenen Werts angeordnet sind.
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Die zweiten Tragmittel 3 können wie im vorliegenden Fall ein rohrförmiges Teil 8 umfassen, in welches der Rotor 4 zumindest teilweise einsetzbar ist. Der Rotor 4 kann insbesondere drehbar mit dem rohrförmigen Teil 8 gekoppelt sein.
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Die ersten Tragmittel 2 können zum Beispiel wenigstens einen ersten (an dem Körper des Werkzeugrevolvers mit Werkzeugaufnahme fixierten) Flanschbereich 9 umfassen, in welchen das vorstehend genannte rohrförmige Teil 8 zumindest teilweise einsetzbar ist. Die zweiten Tragmittel 3 können insbesondere einen zweiten Flanschbereich 10 umfassen, welcher integral als ein einziges Stück mit dem rohrförmigen Teil 8 hergestellt sein kann. Der zweite Flanschbereich 10 kann drehbar in Kontakt mit dem ersten Flanschbereich 9 gekoppelt sein.
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Die unterteilten Skalenmittel 7 können zumindest teilweise auf dem ersten Flanschbereich 9 und/oder auf dem zweiten Flanschbereich 10 angeordnet sein.
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Das Modul 1 kann wie in diesem Beispiel wenigstens ein Zahnrad 11 umfassen, welches um eine dritte zwischenliegende Rotationsachse K drehbar von den zweiten Tragmitteln 3 getragen ist, welche für das Übertragen mechanischer Energie von der ersten Rotationsachse J auf die zweite Rotationsachse W angeordnet ist. Das Zahnrad 11 kann zum Beispiel ein konisches Rad sein. Das Zahnrad 11 kann mit einem Zahnrad 18 gekoppelt sein, welches von der zweiten Rotationsachse W getragen ist.
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Die dritte Rotationsachse K kann ein weiteres (zum Beispiel zylindrisches) Zahnrad 19 umfassen, welches mit dem Zahnrad 11 koaxial ist. Das weitere Zahnrad 19 der dritten Rotationsachse K kann mit einem (zum Beispiel zylindrischen) Zahnrad 20 gekoppelt sein, welches von der ersten Rotationsachse J getragen ist.
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Die dritte Rotationsachse K kann zum Beispiel quer verlaufend, insbesondere senkrecht, zu der zweiten Rotationsachse W sein.
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Die dritte Rotationsachse K kann insbesondere parallel zu der ersten Rotationsachse J und/oder parallel zu der Stellachse H sein.
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In einer Ausführungsform, welche nicht dargestellt ist, in welcher die dritte Rotationsachse K abwesend ist, ist es möglich, ein konisches gezahntes Paar anzuordnen, welches auf die erste Rotationsachse J montiert ist.
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Die zweite Rotationsachse W kann beispielsweise quer verlaufend, insbesondere senkrecht, zu der ersten Rotationsachse J sein.
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Die erste Rotationsachse J und die zweite Rotationsachse W können wie in diesem Beispiel sich miteinander decken.
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Die zweite Rotationsachse W kann insbesondere eine Spindelwelle 12 umfassen, welche an einem Ende eine Schnellverbindung tragen kann. Diese Schnellverbindung kann wie in diesem Beispiel einen Werkzeugträger 13 umfassen, welcher das vorstehend genannte Zahnrad 6 zum Wälzschälen trägt. Die Schnellverbindung kann insbesondere eine Ringmutter 14 umfassen, welche mit dem Werkzeugträger 13 und mit der Spindelwelle 12 in Eingriff ist, um den Werkzeugträger 13 lösbar an der Spindelwelle 12 zu fixieren. Optional kann die Ringmutter 14 drehbar an die Spindelwelle 12 montiert sein, und sie kann eine Seitenwand aufweisen, welche so geformt ist, dass sie mit einem Schraubwerkzeug in Eingriff sein kann.
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Der Werkzeugträger 13 kann insbesondere einen Schaft 15 umfassen, welcher in einer von der Formgebung her gekoppelten Weise mit einem Sitz gekoppelt ist, welcher in der Spindelwelle 12 erhalten ist.
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Die zweiten Tragmittel 3 können wie in diesem Beispiel einen (zum Beispiel integral an dem zweiten Flanschbereich 10 fixierten) Gehäusekörper 16 umfassen, welcher die Spindelwelle 12 enthält und drehbar lagert. Der Gehäusekörper 16 kann das Zahnrad 11 zumindest teilweise enthalten und/oder zumindest teilweise drehbar lagern.
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Das Modul 1 kann wie in diesem Beispiel Abgabemittel 17 umfassen, welche zum Abgeben eines schmierenden Fluids und/oder Kühlfluids angeordnet sind, indem das Fluid auf eine Arbeitszone des Werkzeugs 6 gerichtet wird. Solche Fluidabgabemittel 17 können eine oder mehrere Leitungen umfassen, welche zum Beispiel von dem zweiten Flanschbereich 10 hervortreten. Die Fluidabgabemittel 17 können insbesondere von den zweiten Tragmitteln 3 getragen sein.
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Das Modul 1 zum Wälzschälen kann wie in diesem Fall sowohl das Herstellen einer Innenverzahnung als auch einer Außenverzahnung ermöglichen.
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Im Gebrauch ist das Modul 1 auf dem Werkzeugrevolver mit Werkzeugaufnahme der numerisch gesteuerten Drehmaschine auf eine derartige Weise installiert, dass der Rotor 4 die mechanische Energie aufnehmen kann, welche durch einen Antrieb dem Werkzeugrevolver zugeführt wird. Das Werkzeug 6 kann in dem gewünschten Winkel bezogen auf die Rotationsachse des Werkstücks P ausgerichtet werden, welches drehbar an der Drehmaschine gelagert ist, und zwar abhängig von dem gewünschten Querwinkel während des Prozesses des Herstellens der Verzahnung durch das Wälzschälen. Wenn das Werkzeug 6 ausgerichtet ist, kann der Prozess des Wälzschälens beginnen.
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Der Motor des Werkzeugrevolvers dreht den Rotor 4, welcher wiederum das Werkzeug 6 dreht, während das Werkstück P von der Drehmaschine gedreht wird. Das Werkstück P kann mit einer axialen Bewegung bezogen auf das Werkzeug 6 versehen werden, um so das Verzahnen durchzuführen. Diese axiale Bewegung kann dem Werkstück P durch die Drehmaschine selber und/oder dem Werkzeug 6 durch einen Schlitten zugeführt werden, welcher den Werkzeugrevolver mit Werkzeugaufnahme trägt. Das Werkstück P kann des Weiteren mit der Möglichkeit einer anderen Bewegung bezogen auf das Werkzeug 6 versehen sein, welche orthogonal zu der vorstehenden genannten axialen Bewegung ist, beispielsweise mit einer orthogonalen Bewegung, welche dem Werkstück durch die Drehmaschine und/oder dem Werkzeug durch den Schlitten zugeführt wird, welcher den Werkzeugrevolver trägt. Die Drehmaschine erlaubt so die Anpassung des Wälzschälens für Werkstücke verschiedener Größen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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