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Maschine zum Feinbearbeiten von Stirnrädern mit mindestens zwei Werkzeugen
Zusatz zu Patent... (Pat.Anme P 22 27 585.o) Die Erfindung bezieht sich auf eine
Maschine zum spanlosen Feinbearbeiten von Stirnrädern durch Abwälzen auf mindestens
zwei zahnradartigen Werkzeugen bei der eine Antriebseinrichtung für die das Werkstück
tragende Werkstückspindel vorgesehen ist nach Patent... (Patentanmeldung P 22 27
585.0).
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Bei bekannten Maschinen werden die Werkzeuge unmittelbar angetrieben,
während das Werkstück über die Verzahnungen von den Werkzeugen mitgenommen wird.
Der synchrone Antrieb der Werkzeuge erfordert einen verhältnismäßig hohen Aufwand,
zumal die Werkzeuge den Tiefenvorschub ausführen müssen. Ist der Synchronlauf nicht
vorhanden, so besteht die Gefahr, daß fehlerhafte Werkstückflanken erzeugt werden.
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Zweck der Erfindung nach dem Hauptpatent ist, den Aufwand für den
Antrieb der Wälzbewegung zu verringern. Diese Aufgabe wird nach dem Hauptpatent
durch eine Antriebs einrichtung für die das Werkstück tragende Werkstückspindel
gelöst. Hierdurch ist gewissermaßen von Natur aus ein genauer Synchronlauf gegeben,
ohne daß besondere Vorkehrungen für die Gewährleistung unternoimen werden müssen.
Diese Erfindung kann zweckmäßig durch einen zusätzlichen Antrieb für mindestens
eines der Werkzeuge weitergebildet sein, wobei dieser Antrieb oder diese Antriebe
beispielsweise dazu dienen kann oder können, das Einfädeln des
Werkstücks
in die Werkzeugverzahnung beim Laden zu erleichtern oder die Eigenreibung der Werkzeuge
zu überwinden. Eine Synchronisierung für diese Antriebe ist nicht erforderlich.
Eine so gestaltete Maschine bietet sich für ein Baukastenprinzip an, weil keine
aufeinander abzustimmende Werkzeugantriebe vorhanden sind. Sie kann beispielsweise
ausgestaltet sein durch a) eine Werkstückspindeleinheit, im wesentlichen bestehend
aus einer Werkstückspindel mit Lagerung, einem Gehäuse mit Befestigungsmitteln,
einer Antriebs einrichtung für die Werkstückspindel, einer Spanneinrichtung für
das Werkstück; b) mindestens zwei Werkzeugeinheiten im wesentlichen bestehend aus
einer Werkzeugspindel mit Lagerung, Vorschubmitteln, einem Gehäuse mit Befestigungsmitteln;
c) einem Maschinenständer. Eine andere Bauart kann versehen sein mit a) einer Werkstückspindelein
heit, im wesentlichen bestehend aus einer Werkstückspindel mit Lagerung, einem Gehäuse
mit Befestigungsmitteln, einer Antriebseinrichtung für die Werkstückspindel, einer
Spanneinrichtung für das Werkstück; b) mindestens einer Werkzeugeinheit, im wesentlichen
Lestehend aus mindestens zwei Werkzeugspindeln mit Lagerung, Vorschubmitteln, einem
Gehäuse mit Befestigungsmitteln; c) einem Maschinenständer.
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Insbesondere bei Maschinen mit hohen Radialkräften im Werkstück Werkzeug-Eingriff
ist eine Ausgestaltung durch eine Brücke o.
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dgl. zweckmäßig, die die Werkzeugeinheiten zusätzlich zum Maschinenständer
miteinander verbindet.
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Die oben beschriebenen aus Baukasteneinheiten zusammengesetzten Maschinen
können noch durch eine zusätzliche Antriebseinrichtung für mindestens eine Werkzeugeinheit
ergänzt werden.
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Bei der Maschine nach dem Hauptpatent können unter Umständen Schlfierigkeiten
durch die Festanschläge für den Vorschub der Werkzeuge auftreten, weil diese, sollen
die Werkzeuge bis Arbeitsende, also am Ende des Tiefenvorschubs, gleichmäßig wirksam
sein, sehr genau eingestellt werden müssen. Ferner kann bei einer Maschine nach
dem Hauptpatent eine Biegebelastung auf die Werkstückspindel oder auf die Werkstückhalterung
ausgeübt werden.
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Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Einfluß von
ungenau eingestellten Anschlägen für den Tiefenvorschub der Werkzeuge zu eliminieren.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch eine
radial nachgiebige Aufnahme für das Werkstück. Diese Nachgiebiglceit kann dadurch
erreicht werden1 daß die Werkstückspindel selbst oder die Werkstückhalterung radial
zum Werkstück nachgiebig, z.B. federnd, ausgebildet ist, oder daß das Werkstück
mit der Halterung von einem relativ zu mindestens einem der Werkzeuge schwimmend,
also nachgiebig, gelagerten Schlitten o.dgl. aufgenommen wird. Der Antrieb für das
Werkstück kann die Bewegung für die Nachgiebigkeit mitmachen oder mit der Werkstücidialterung
oder der Werkstückspindel über ein Gclellll;system verbunden sein.
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Die Erfindung kann dahingehend weiter ausgestaltet sein, daß für eines
der Werkzeuge eine Vorrichtung für einen Radialvorschub (Tiefenvorschub) vorgesehen
ist, während für das andere Werkzeug oder die anderen Werkzeuge eine im wesentlichen
unnachgiebige Abstützung vorgesehen ist.
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Da bei der Erfindung die Werkstückhalterung keine Radialkräfte aufzunehmen
vermag, werden Radialkraft und Gegenkraft aus schließlich von den Werkzeugen ausgeübt
bzw. uufgenommen, 8o daß beide Werkzeuge oder alle Werkzeuge den gleichen Druck
auf das Werkstück ausüben.
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Die Erfindung ist anhand eines skizzierten Ausführungsbeispiels erläutert.
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In dem Naschinengestell 1 ist eine Werkstückspindeleinheit 2 eingelassen.
Die Werkstückspindeleinheit besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 3, das mittels
eines Flansches 4 am Maschinen gestell befestigt, z.B. angeschraubt ist. In dem
Gehäuse ist eine Werkstückspindel 5 drehbar gelagert, die weiter unten näher beschrieben
ist. An der Spindelnase ist eine bekannte Aufnahme oder Spanneinrichtung für das
Werkstück 6 vorgesehen. Die Spanneinrichtung kann z.B. eine sogenannte Spannpatrone
sein, die von einem hydraulischen oder pneumatischen Spannzylinder 7 oder einem
elektrischen Spannmotor betätigbar ist, der am freien Ende der Werkstückepindel
angeordnet ist. Die Verbindungzwi schen Spannpatrone und dem Spannantrieb stellt
in bekannter Weise ein Spannanker her. Spannpatronen oder andere Spanneinrichtungen
und Antriebe dazu sind bekannt, sie brauchen daher nicht ausdrücklich beschrieben
zu werden.
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Auf der Werkstückspindel 5 ist mindestens ein Zahnrad 21 oder ein
anderes geeignetes Antriebselement relativ zur Werkstück spindel drehfest aufgesetzt,
mit dem ein weiteres Antriebsrad 22, das von einem Elektromotor oder einem Hydraulikmotor
angetrieben wird, kämmt. Falls erforderlich kann ein Schaltgetriebe zwischengeschaltet
sein. Der Blektro- oder Hydraulilanotor und
gegebenenfalls das Schaltgetriebe
ist bzw. sind in einem Getriebegehäuse 23 untergebracht, das an dem Gehäuse 3 der
Werkstückspindel angeflanscht ist.
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In dem Beispiel sind zwei zahnradartige Werkzeuge 9, 10 z.B.
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Rollräder, vorgesehen, die in Eingriff mit dem Werkstück gebracht
werden können. Diese Werkzeuge werden auswechselbar von Werkzeugspindeln 11 aufgenommen.
Die Werkstückspindeln sind jeweils in einem Werkzeugkopf 12, 101 gelagert. Eines
der Werkzeuge, z.B. 9, ist in einem Gehäuse 13 radial zum Werkstück längsverschiebbar
aber nicht drehbar geführt. Falls erforderlich, z.B. zum Zahnradschaben, können
die Werkzeugköpfe in bekannter Weise so schwenkbar eingerichtet sein, daß die Werkzeuge
mit einem Achskreuzwinkel zum Werkstück eingestellt werden können. An dem Ende,
das dem Werkzeug abgekehrt ist, ist das Gehäuse als Zylinder ii ausgebildet, in
dem ein Rolben 15 dicht geführt ist. Der Kolben ist mit dem Werkzeugkopf verbunden
und kann diesen für einen Tiefenvorschub radial zum Werkstück verschieben. Der Kolben
bildet mit dem Zylinder zwei Kammern 16, 17 die von einer bekannten Versorgungseinrichtung
über Leitungen 18, 19 mit Druckmedium gespeist werden können.
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Je nach dem Velche der Kammern Druckmedium enhalten und welche drucklos
ist1 wird der Werkzeugkopf zum Werkstück hin torgeschoben oder zurückgezogen. Für
die Begrenzung des Hubes des Zylinders bzw. des Werkzeugkopfes können bekannte und
daher nicht gezeichnete, verstellbare Anschläge vorgesehen sein. Diese können z.B.
aus parallel zur Achse des Kolbens und im Bereich seines Weges angeordneten Schrauben
bestehend die den Hub des Zylinders einstellbar begrenzen. Für diese Schrauben werden
zweckmäßigerweise bekannte Sicherungen für ein unbeabsichtigtes
Verdrehen
vorgesehen. Der andere Werkzeugkopf 101 ist in einem Gehäuse 102 längsverschiebbar
geführt und kani m@@ bekannten Mitteln, z.B. mit einer Einstellschraube 103, radial
zum Werkstück verstellt werden. Zur Sicherung dieser Schraube ist eine Kontermutter
104 vorgesehen. Statt der Schraube 103 kann auch eine bekannte Vorschubspindel vorgesehen
sein, die in bekannter Weise mit einer Kurbel oder einem Motor antreibbar ist. Zum
Bearbeiten eines Zahnrads wird dieser Werkzeugkopf mit Hilfe der Schraube 103 oder
der besagten Spindel relativ zur Werkstückspindel so eingestellt, daß ein unbearbeitetes
Werkstück mit losem Eingriff mit dem Werkzeug 10 auf te Werkstücks spindel aufgefädelt
werden kann. Die zum Bearbeiten erforderliche Spielfreiheit wird durch die Kraft
des Kolbens 15 über das Werkzeug 9 hervorgerufen.
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In einer anderen Ausführungsform kann Werkzeugkopf 101 und Gehäuse
102 entsprechend der gegenüberliegenden Seite mit Kolben, Zylinder und einstellbaren
Anschlägen versehen sein. Es ist dann dafür zu sorgen, daß die Kraft des Kolbens
des Werkzeugkopfes 101 größer ist als die des Kolbens 13, so daß der Kolben des
Werkzeugkopfoa tOt so gegen seinen werkstückseitigen Anschlag gedrückt wird, daß
er der Kraft des Kolbens 15 nicht nachgibt. Diese Kraftdifferenz der beiden Kolben
kann dadurch hervorgerufen werden1 daß entweder der Kolben des Werkzeugkopfo@ 101
mit eine. größeren Durchmesser versehen wird als Kolben 15 und/oder er wird mit
einem größeren Druck beaufschlagt. Bei dieser Ausführungsform können beide Werkzeugköpfe
zum Zwecke des Werkstückwechsels zurückgefahren werden. Die Abmessung dea fertigen
Werkstücks bestimmen die beiden werkstückseitigen An.
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schläge der beiden beschriebenen Kolben.
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Die aus den vorstehend beschriebenen Teilen 9 bis 19 bestehend den
Werkzeugspindeleinheiten 23, 24 können durch eine Brücke 20 o. dgl. verbunden sein,
um den Arbeits-ückdruck aufzunehmen und gegebenenfalls ein Aufbäumen der Werkzeugspindelstöcke
Gehäuse 13) zu verhindern.
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Es ist erforderlich, daß das Werkstück radial nachgiebig gelagert
ist, Die Anordnung hierfür kann so getroffen sein, daß die Werkstückspindel 5 hohl
ausgebildet ist. In der Bohrung der Werkstückspindel ist mit Spiel ein Dorn 105
gelagert, der an dem dem Werkstück abgewendeten Ende, nach der Skizze also unten,
mit der Werkstückspindel relativ zu dieser drehfest und nicht längsverschiebbar1
zweckmäßigerweise austauschbar verbunden ist. Dieser Dorn ist an dem anderen Ende
mit einer bekannten Aufnahmevorrichtung für das Werkstück versehen. Er kann mit
einer zentralen Längsbohrung versehen sein £ur eine nicht gezeichnete Stange, die
den Spannzyliiider 7 mit der Aufhahmevorrichtung verbindet. Das Spiel des Dornes
in der Werkstück spindel ist so groß bemessen, daß das Werkstück der Bewegung des
Werkzeugs 9 folgen kann. Wichtig ist, daß die Anordnung so getroffen ist, daß sich
die kämmenden Verzahnungen des Werkstücks und der Werkzeuge einwandfrei ineinanderlegen,
so daß keine Zahnrichtungsfehler erzeugt werden.
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Falls bei der beschriebenen Anordnung die Gefahr besteht, daß sich
der Dorn 105 zu stark neigt und dadurch am Werkstück Flankenrichtungsfehler erzeugt
werden1 ist der Dorn mit der Werkstückspindel mit einem bekannten Gelenk, zu verbinden,
das z.B. auf dem Prinzip der bekannten Kreuzscheibenkupplung (Oldhamkupplung
)
beruht.
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In einer anderen Ausführungsform kann statt des Flansches 4 ein Schlitten
vorgosehen sein, der die Werkstückspindeleinheit 2 trägt. Dieser Schlitten ist auf
dem Maschinengestell 1 vorschiebbar gelagert und zwar in eine Richtung, die parallel
liegt zur Verbindungslinie zwischen dem Werkstück und den beiden Werkzeugen. Sind
beispielsweise 2 stützende Werhzeuge entsprechend 10 vorgeschen, so liegt die Verschieberichtung,
ausgohend von der Achse der Werkstückspindel, zweckmäßigerweise in der Winkelhalbierenden
zweischen den beiden stützenden Werkzeugen.
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Dadurch daß die Maschine in der beschriebenen Weise aus Baukasteneinheiten
zusammengesetzt ist, besteht eine vielfältige Variierungsmöglichkeit je nach der
Bearbeitungsaufgabe entweder innerhalb einer einzelnen Naschine oder im Rabmen einer
Bearbeitungsgruppe oder Maschinenstraße.