DE2912545A1

DE2912545A1 - Maschine zum feinbearbeiten der zahnflanken von verzahnten werkstuecken

Info

Publication number: DE2912545A1
Application number: DE19792912545
Authority: DE
Inventors: Heinrich Fischer
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1979-03-29
Filing date: 1979-03-29
Publication date: 1980-10-09
Also published as: SU1187706A3; JPS55131430A; DE2912545C2; JPS6363328B2

Description

Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken
von verzahnten Werkstücken Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werkstücken nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Bei den meisten Maschinen der genannten Art ist das Werkzeug über dem Werkstück angeordnet. Dabei ist das Werkzeug zum Einstellen eines Achskreuzwinkels um eine vertikale Achse schwenkbar. Zur Übertragung der Drehbewegung vom Antriebsmotor auf das. Werkzeug werden Zahnradgetriebe verwendet, die neben Stirnrädern auch zwei Kegelradpaare enthalten. Kegelräder mit der für Feinbearbeitungsmaschinen erforderlichen Qualität sind teuer und ihr spielfreier Einbau ist zeitaufwendig. Das Werkstück wird bei den genannten Maschinen auf einem n Vertikalführungen höhenverstellbaren Tisch aufgespannt und führt mit diesem einen Tiefenvorschub im Sinne einer Achsabstandsserringerung zwischen Werkstück und Werkzeug aus. Diese Ortsveränderlichkeit des Werkstücks bringt bei Maschinen mit automatischen Werkstückzuführeinrichtungen mitunter Schvierigkeiten mit sich, insbesondere dann, wenn die Maschinen auf andere Werkstücke umgerüstet werden.
Es ist auch eine Maschine bekanntgeworden, bei der das Werkstück ortsfest über dem Werkzeug angeordnet ist und alle für die Maschineneinstellung und Bearbeitung erforderlichen Bewegungen vom Werkzeug ausgeführt werden (DE-AS 1 121 907).
Als Nachteil dieser Ausführung wird empfunden, daß alle Führungen für die Maschineneinstellung und - mehr noch - für die Bearbeitung im Spänebereich liegen und dadurch der Gefahr des raschen Verschleißes ausgesetzt sind.
Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zu schaffen, die geeignet ist für eine automatische Werkstückzuführung, bei der die Führungen weitestgehend außerhalb des Spänebereiches angeordnet sind und die einen einfachen Antrieb des Werkzeugs aufweist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Maschine gelöst, die die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches aufweist.
Mit den Merkmalen der Ansprüche 2 und 3 werden vorteilhafte Ausführungsformen erreicht. Mit derart ausgestalteten Maschinen können die unterschiedlichsten Werkstücke bearbeitet werden. Die ortsfeste Aufnahme auf dem steifen Maschinenbett ermöglicht auch die Bearbeitung wellenförmiger Werkstücke, das alle Bewegungen ausführende Werkzeug befindet sich über dem Werkstück und damit liegen alle Führungen außerhalb des Spänebereiches, und schließlich ermöglicht der freie Durchgang unter dem Werkzeug eine problemlose automatische Werkstückzu- und abführung.
Ein problemloser Antrieb des im orts- und lageveränderlichen Werkzeugkopf aufgenommenen Werkzeug vom ortsfest angeordneten Antriebsmotor erfolgt in sehr zweckmäßiger Weise über eine Gelenkwelle. Um die Drehführung für den Werkzeugkopf spielfrei zu halten und damit durch das Eigengewicht des Werkzeug kopfes, des Werkzeuges und der Gelenkwelle hervorgerufene Fertigungsungenauigkeiten zu vermeiden, soll die Rundführung in vertikaler Richtung vorgespannt sein.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren 1 bis 6 näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Maschine nach der Erfindung in einer Ansicht von vorne, Figur 2 die Maschine nach Figur 1 in einer Seitenansicht entsprechend Pfeilrichtung II, Figur 3 ein anderes Ausführungsbeispiel für eine Maschine nach der Erfindung in einer Ansicht von vorne, Figur 4 die Maschine nach Figur 3 in einer Seitenansicht entsprechend Pfeilrichtung IV, Figur 5 ein unter gekreuzten Achsen mit dem Werkstück zusammenwirkendes Werkzeug, und Figur 6 die Rundführung des Werkzeugkopfes in einer Schnittdarstellung.
Auf einem Maschinenbett 1 (Fig.1) ist an einem Ende ein vertikaler Ständer 2 starr angebracht. An diesem Ständer 2 ist in einer zum freien Ende des Bettes 1 gerichteten senkrechten Geradführung 3 ein dieses freie Bettende zumindest teilweise überragender Vertikalschlitten 4 höhenverstellbar und antreibbar geführt. Zu diesem Zweck ist auf dem Ständer 2 ein Schrittmotor 5 angeordnet, der über ein Stirnradgetriebe 6,7 eine Gewindespindel 8 antreibt. Diese Gewindespindel 8 wirkt auf eine mit dem Vertikalschlitten 4 fest verbundene Spindelmutter 9. An seiner Unterseite trägt der Vertikalschlitten 4 einen sogenannten Einstellschlitten 10, auf den noch eingegangen wird. An der Unterseite des Einstellschlittens wiederum ist in einer Rundführung 11 ein um eine vertikale Achse 12 drehbarer Werkzeugkopf 13 aufgenommen. (Diese Achse 12 ist identisch mit der gemeinsamen Normalen von Werkzeug 14 und Werkstück 20.) In dem Werkzeugkopf 13 ist ein Werkzeug 14 drehbar gelagert.
Das Werkzeug 14 kann ein bekanntes Tauchschabrad oder ein bekanntes Rollrad oder ein anderes zum Feinbearbeiten geeignetes nur einen Tiefenvorschub 22 ausführendes Werkzeug sein. Es ragt unten aus dem Werkzeugkopf heraus.
Auf dem Maschinenbett 1 sind in Längsführungen 15 zwei Reitstöcke 16,17 längsverschiebbar und feststellbar angeordnet. Die hierfür erforderlichen Einrichtungen sind bekannt und deshalb nicht dargestellt. Die Reitstöcke sind mit ebenfalls bekannten und deshalb nicht im einzelnen dargestellten Einrichtungen, z.B. Pinolen 18 19 zum selbständigen Spannen eines Werkstücks 20 ausgerüstet. Um auch längere, z.B. wellenförmige Werkstücke aufnehmen zu können, kann der neben dem Ständer 2 angeordnete Reitstock 16 in eine Ausnehmung 21 des Ständers 2 verschoben werden.
Zum Bearbeiten des Werkstückes 20 wird das Werkzeug 14 in Richtung 22 dem Werkstück genähert und mit diesem in Eingriff gebracht. Die hierfür vorgesehenen Einrichtungen wie Schrittmotor 5 und Vertikalschlitten 4 sind bereits oben beschrieben.
Für den Drehantrieb des Werkzeugs 14 ist am Ständer 2 ein Antriebsmotor 25 angebracht, der über ein Riemenvorgelege 26 und eine homokinetische Gelenkwelle 27 sowie ein bereits im Werkzeugkopf 13 untergebrachtes Stirnradgetriebe 28,29 antreibt. Als Antriebsmotor 25 kann ein Elektromotor verwendet werden oder ein regelbarer Hydraulikmotor. In diesem Falle kann auf das Riemenvorgelege 26 u.U. verzichtet werden. Zur Durchführung der Gelenkwelle 27 durch den Ständer 2 ist in diesem eine Öffnung 30 vorhanden.
Eine etwas abgewandelte Ausführungsform der beschriebenen Maschine ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt. An einem Ende einer Längsseite eines Maschinenbettes 31 ist ein vertikaler Ständer 32 starr angebracht mit einem das Maschinenbett 31 im Bereich des Ständers überragenden Ausleger 33. An diesem Ausleger 33 sind zum freien Ende des Maschinenbettes 31 gerichtete Geradführungen 34 angeordnet, in denen der Vertikalschlitten 4 wie beschrieben geführt ist. Der Antrieb des Vertikalschlittens, die Anordnung des sogenannten Einstellschlittens 10 und des Werkzeugkopfes 13 sowie der Antrieb des Werkzeuges 20 entsprechen dem der Figur 1. Die Anordnung des Ständers 32 neben dem Maschinenbett 31 ermöglicht es, die gesamte Länge des Maschinenbettes für die Führungen 15 der Reitstöcke 16,17 auszunutzen, so daß auch sehr lange Werkstücke 35 bearbeitet werden können. Eine automatische Werkstückzu- und -abführung ist dann allerdings nur von der freien Längsseite des Bettes 31 her möglich.
Gerade bei längeren Werkstücken ist die Gefahr einer Durchbiegung unter dem Bearbeitungsdruck gegeben. Die Achsen 41 und 42 von Werkzeug und Werkstück liegen dann nicht mehr in parallelen Ebenen. Um diese Schrägstellung der Werkstückverzahnung ausgleichen zu können (oder aber auch um eine leicht konische Verzahnung erzeugen zu können) ist das Werkzeug 14 um eine horizontale Achse 43 schwenkbar. Diese Achse liegt etwa im Zahneingriff und sowohl senkrecht zur gemeinsamen Normalen 12 von Werkzeug und Werkstück als auch senkrecht zur Werkstückachse 42. Das Schwenken des Werkzeuges 14 um die besagte Achse 43 wird dadurch ermöglicht, daß der sogenannte Einstellschlitten 10 geteilt ist: sein Oberteil 44 ist starr am Vertikalschlitten 4 angebracht, sein Unterteil 45, das den Werkzeugkopf 13 in der Rundführung 11 aufnimmt, ist in einer nur als Bogenabschnitt erforderlichen Rundführung 46 aufgenommen. In dieser Rundführung 46 ist das Unterteil 45 mit dem Werkzeugkopf 13 und dem Werkzeug 20 um die Achse 43 schwenkbar und feststellbar. Auf dem freien Ende einer Spindel 47 ist eine nicht gezeichnete Kurbel od. dgl.
aufsteckbar, mit der die Spindel gedreht wird. Auf der Spindel sitzt eine Schnecke, die in ein entsprechendes Schneckenrad-Segment auf dem Unterteil 45 eingreift. Schnecke und Schneckenrad sind als bekannte Elemente nicht gezeichnet.
Das gleiche gilt für die zum Festklemmen des Unterteiles in der eingestellten Lage vorgesehenen Mittel.
Wie bereits erwähnt ist der Werkzeugkopf 13 in einer Rundführung 11 im sogenannten Einstellschlitten 10 bzw. in dessen Unterteil 45 um eine vertikale Achse schwenkbar. Damit kann ein Achskreuzwinkel t (Fig.5) zwischen Werkzeugachse 41 und Werkstückachse 42 eingestellt werden. Die dann um den gleichen Winkel in einer horizontalen Ebene vorhandene Schrägstellung der Werkzeugachse 41 zur Motorachse 24 wird von der Gelenkwelle 27 ebenso überbrückt wie die unterschiedlichen Höhenlagen der Werkzeugachse 41 gegenüber der Motorachse 24 infolge unterschiedlicher Werkstückabmessungen und der Vertikalbewegungen des Werkzeuges während jedes Bearbeitungszyklus.
Um ein Durchhängen des Werkzeugkopfes 13 in der Rundführung zu verhindern, ist in der Rundführung eine mit einer Feder 56 vorgespannte Wälzlagerung vorgesehen (Fig.6). Mit einem Haltering 51 ist der Außenring eines Kugellagers 50 im Unterteil 45 des sogenannten Einstellschlittens 10 gehalten. Der Innenring des besagten Kugellagers ist in einem Tragring 52 aufgenommen, in dem in einer Innenzentrierung 53 der Werkzeugkopf 13 über einen Zentrierring 54 aufgenommen ist. Konzentrisch mit der Innenzentrierung 53 weist der Tragring eine Ausnehmung 55 auf, in der sich die Feder 56 axial abstützt. Die Feder 56 ist auf einem Federteller 57 aufgebracht, dessen Bolzen 58 die Feder und in einer Bohrung 59 den Tragring 52 durchdringt und der ein Innengewinde aufweist. In dieses Innengewinde ist eine am Zentrierring 54 anliegende Schraube 60 eingeschraubt, mit der die Feder 56 vorgespannt wird. Um sicherzustellen, daß der Werkzeugkopf 13 mit seiner oberen Planfläche 62 immer an der unteren Planfläche 63 des Unterteiles 45 anliegt, im Lager 50 also kein Axialspiel mehr wirksam ist, muß die Vorspannkraft der Feder 56 größer sein als die nach unten gerichtete Kraft, die aus dem Eigengewicht des Werkzeugkopfes 13 einschließlich Werkzeug 20 und Gelenkwelle 27 (anteilig) resultiert. In einer Ringnut 64 im Unterteil 45 sind Schrauben 65 angeordnet, die mit Muttern 66 und Scheiben 67 zum Feststellen des Werkzeugkopfes in der erforderlichen Winkelstellung t dienen.
Die Zustellung des Werkzeugs zum Werkstück im Sinne einer Achsabstandsverringerung bzw. das außer-Eingriff-bringen von Werkstück und Werkzeug erfolgt mit dem Schrittmotor 5. Seine Umschaltbarkeit auf verschiedene Drehzahlen ermöglicht in Verbindung mit dem Stirnradgetriebe 6,7 und der reibungsarmen Geradführung 3,34 sowohl eine feineinstellbare Zustellung als auch ein schnelles Zurückfahren des WerkzeugesO Die Steuermittel hierfür bZXf. für einen automatischen Arbeitsablauf sind bent, sie brauchen hier nicht beschrieben zu werden Sie sind auch nicht gezeichnet Zum Halten des Vertikalschlit tens in einer bestimnten Lage sind ebenfalls bekannte und daher nicht gezeichnete Einrichtungen, z.B. hydraulische Klemmvorrichtungen, vorgesehen.
Die Geradführung 3,34 ist infolge des über dem ortsfest aufgenommenen Werkstück 20,35 angeordneten Werkzeug 14 so hoch angebracht, daß sie im wesentlichen außerhalb des Spänebereiches liegt. Damit ist sichergestellt, daß sich zumindest auf den während eines Arbeitszyklus benutzten Abschnitten keine Späte absetzen können und somit kein Verschleiß der Führungsbahnen auftreten kann Auch die Rundführung 11 des Werkzeugkopfes sowie die Rundführung 46 des Einstellschlittens liegen oberhalb des Spänebereiches und können somit nicht verschmutzen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sie soll vielmehr alle unter die Ansprüche fallenden Möglichkeiten mit einschließen.
Begriffsliste 1 Maschinenbett 2 Ständer 3 Geradführung 4 Vertikalschlitten 5 Schrittmotor 6) Stirnräder 7) 8 Gewindespindel 9 Spindelmutter 10 Einstellschlitten 11 Rundführung 12 Achse 13 Werkzeugkopf 14 Werkzeug 15 Längs führung 16 17) Reitstock 18 ) Pinole 19 20 Werkstück 21 Ausnehmung 22 Zustellung 23 24 Achse des Motors 25 Antriebsmotor 26 Riemenvorgelege-27 Gelenkwelle 28 29) Stirnräder 30 Öffnung 31 Maschinenbett 32 Ständer 33 Ausleger 34 Geradführung 35 Werkstück 41 Achse des Werkzeugs 42 Achse des Werkstücks 43 Schwenkachse 44 Oberteil 45 Unterteil 46 Rund führung 47 Spindel 48 49 50 Kugellager 51 Haltering 52 Tragring 53 Innenzentrierung 54 Zentrierring 55 Ausnehmung 56 Feder 57 Federteller 58 Bolzen 59 Bohrung 60 Schraube 61 62 63) Planfläche 64 Ringnut 65 Schraube 66 Mutter 67 Scheibe

Claims

ANSPRÜCHE Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werkstücken, mit einem drehend antreibbaren im wesentlichen oberhalb des Werkstücks angeordneten und mit diesem in Zahneingriff bringbaren zahnradartigen Werkzeug, z.B.
Schabrad, Rollrad od. dgl., mit einer Einrichtung zum Einstellen eines Achskreuzwinkels zwischen Werkzeug und Werkstück, und mit einer Einrichtung zur Achsabstandsänderung zwischen Werkzeug und Werkstück, dadurch~ekennzeichnet, daß a) das Werkstück (20) drehbar, aber ortsfest aufgenommen ist, b) alle für die Werkzeugeinstellung und bei der Bearbeitung des Werkstücks (20) erforderlichen Führungen (3, in,46) im wesentlichen oberhalb des Werkstücks angeordnet sind, und c) die Übertragung der Drehbewegung von einem Antriebs motor (25) auf das Werkzeug (14) ohne Kegelräder erfolgt 2) Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: d) das Maschinengestell besteht aus einem Bett (i) und einem an einem Ende des Bettes angeordneten und mit diesem fest verbundenen vertikalen Ständer (2); e) an der dem freien Ende des Bettes (1) zugewendeten Seite des Ständers (2) ist eine Geradführung (3) für einen höhenverstellbaren und dafür antreibbaren und feststellbaren Vertikalschlitten (4) angebracht; f) an der Unterseite des besagten Vertikalschlittens (4) ist ein horizontal geteilter Einstellschlitten (10) angebracht, der aus einem am Vertikalschlitten (4) befestigten Oberteil (44) und einem in einer Rundführung (46) an der Unterseite des Oberteiles (44) um eine horizontale Achse (43) schwenkbar und feststellbar aufgenommenen Unterteil (45) besteht; g) an der Unterseite des besagten Einstellschlittens (10) ist in einer Rundführung (ii) mit vertikaler Achse (12) ein Werkzeugkopf (13) aufgenommen, in dem das drehbare und dafür antreibbare Werkzeug (14), z;B. ein Schab- oder Rollrad, gelagert ist, und der in einem wählbaren Winkel ( t ) auf eine Kreuzung der Achsen (42,41) von Werkstück (20) und Werkzeug (14) einstellbar und am Einstellschlitten (10) feststellbar ist; h) auf dem Bett (t) ist eine vom Ständer (2) zum freien Ende des Bettes verlaufende Längsführung (15) vorgesehen zur Aufnahme von Spannvorrichtungen für das Werkstück, z.B. Reitstöcke (16,17) die in horizontaler Richtung verstellbar und am Bett (1) feststellbar sind.
3) Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: i) das Naschinengestell besteht aus einem Bett (31), einem mit diesem verbundenen vertikalen Ständer (32) an einem Ende einer Längsseite und einem an diesem angeordneten, das besagte Ende des Bettes überragenden horizontalen Ausleger (33); k) an der dem freien Ende des Bettes (31) zugewendeten Seite des Auslegers (33) ist eine Geradführung (34) für einen höhenverstellbaren und dafür antreibbaren und feststellbaren Vertikalschlitten (4) vorgesehen; 1) (wie f); m) (wie g); n) auf dem Bett (31) ist eine in dessen Längsrichtung verlaufende Längsführung (15) vorgesehen zur Aufnahme von Spannvorrichtungen für das Werkstück, z.B. Reitstöcke (16,17), die in horizontaler Richtung verstellbar und am Bett (31) feststellbar sind.
4) Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor (25) zum Antrieb des Werkzeuges (14) im oder am Ständer (1) bzw. Ausleger (33) fest angeordnet ist und die Kraftübertragung zum in seiner Lage veränderlichen Werkzeugkopf (13) zumindest teilweise über eine Gelenkwelle (27) erfolgt.
5) Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundführung (11) zur Aufnahme des Werkzeugkopfes (13) mit einer nach oben gerichteten Federkraft vorgespannt ist, wobei die Vorspannkraft größer ist als das Eigengewicht der unterhalb der Führung angeordneten und von ihr zu tragenden Bauteile (13,14,27).