DE3312984A1

DE3312984A1 - Fraesmaschine zum bearbeiten von zahnkanten

Info

Publication number: DE3312984A1
Application number: DE19833312984
Authority: DE
Inventors: Willi 3441 Berkatal Fischer
Original assignee: PRAEWEMA PRAEZISIONSWERKZEUG
Current assignee: PRAEWEMA PRAEZISIONSWERKZEUG
Priority date: 1983-04-12
Filing date: 1983-04-12
Publication date: 1984-10-18
Also published as: DE3312984C2

Description

Fräsmaschine zum Bearbeiten von Zahnkanten
Die Erfindung betrifft eine Fräsmaschine zum Bearbeiten von Zahnkanten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, etwa zum Fräsen von Zahnkanten in Form von Anspitzen oder Abdachen.
Eine derartige Fräsmaschine, die nach dem Stoßfräsprinzip arbeitet, ist aus der DE-OS 30 oo 295 bekannt. Derartige Fräsmaschinen haben eine horizontale Werkstückachse bei seitlicher Anordnung der Werkzeugspindeln und sind für die Beschickung mit Automatisierungsgeräten, wie Robotern, Portalen, Transfereinheiten und dergleichen, ungeeignet, da der Handlungsspielraum zu gering ist.
Außerdem sind mechanisch angetriebene Vertikalmaschinen, die eine vertikale Werkstück~spindel und eine vertikale Werkstückverstellung aufweisen, die in einem Tisch eingebaut ist, bekannt. Einerseits besitzen diese Maschinen keinen universellen, kompakten Aufbau und andererseits bringt die ortsveränderliche Werkstückposition beim Automatisieren erhebliche Probleme mit sich, da Automatisierungsgeräte beim Umstellen auf andere Werkstücke ebenfalls ortsveränderlich bewegt werden müssen. Außerdem liegen die dazu erforderlichen Führungen im Spänebereich, verschmutzen schnell und können verschleißen. Abgesehen davon ist dadurch, daß die Werkstückteilbewegung mechanisch angetrieben wird, die Zugänglichkeit zum Umrüsten auf andere Teilungen sehr umständlich, da diese im untersten Maschinenbereich angeordnet ist. Ähnliche Probleme bringt die mechanische Kopplung zu dem Werkzeug-Hubschlitten mit sich.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fräsmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die für eine automatisierte Werkstückzu- und -abfuhr geeignet ist, ohne daß lange Umrüstzeiten erforderlich sind.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelost.
Auf diese Weise können die unterschiedlichsten Zahnräder, innen-und außenverzahnte Werkstücke, bearbeitet werden. Die Werkzeugspindeln befinden sich über dem Werkstück und können mittels mehrerer Einstellachsen in eine für das Fräsen von Abdachungen notwendige räumliche Lage gebracht werden. Die Führungen und Antriebe sind außerhalb des Arbeitsbereichs und damit außerhalb des Spänebereichs untergebracht, so daß sie verschmutzungssicher sind. Für Automatisierungsgeräte ergibt sich ein großer Handlungsraum mit einer festen Beladeposition unabhängig von der Arbeitsposition der Werkstückspindel. Nur die zur Längskompensation der Winkeleinstellungen notwendige horizontale Verschiebung wird in das Werkstück verlegt, um so die Anzahl der Achsen am Spindelständer nicht zu überhöhen. Der durch den großen Handlungsraum entstehende freieZugang macht eine um 1800 um das Werkstück anpaßbare Automation möglich. Alle Einstellachsen werden motorisch angetrieben, die IST-Position der jeweils vorgewählten Achse kann anhand einer Digitalanzeige abgelesen werden. Die notwendigen Klemmungen der Werkstück-Einstellachsen können beim Verstellen automatisch gelöst werden. Eine sehr schnell umrüstbare Werkstück-Teilachse mit NC-Steuerung und Schrittmotor-Drehmomentverstärker in vertikaler Bauweise ergänzt die Umrüstfreundlichkeit. Die Fräsmaschine kann zusammen mit Robotern und anderen Automaten als flexible Fertigungszelle eingesetzt werden. Gegebenenfalls vorgeseheneWerkzeugwechselautomaten garantieren den vollautomatischen, mannlosen Einsatz der Fräsmaschine innerhalb einer Losgröße von Werkstücken. Ein übergeordneter Datenaustausch für Maschinenzustände und Fehlerdiagnosesysteme können vorgesehen sein. Eine CNC-Steuerung mit Werkstück-Dateneingabe und automatischer Einstellparameter-Anpassung und anschließender Verstellung der Werkzeug-Einstellachsen kann vorgesehen sein.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Fräsmaschine in Vorderansicht, Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Maschine von Fig. 1 in Richtung "X", Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Werkzeugspindelanordnung in Richtung "Y" von Fig. 2, Fig.4a und 4b zeigen Schemata einer modulbezogenen Hubverstellung.
Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Fräsmaschine umfaßt ein Maschinengestell 1, gf dem ein Vertikalständer 2 angeordnet ist.
An dem Vertikalständer 2 befinden sich zur Bedienungsseite hin zwei äußere Vertikal-Geradführungen 3 für je einen Vertikalschlitten 4.
Die Vertikalschlitten 4 werden synchron in Richtung des Pfeiles X angetrieben, zu welchem Zweck sich an einer Seite ein Vertikalantrieb 5, etwa ein Hydromotor, befindet, der über zwei Kegelradsätze 6, eine Antriebswelle 7 und zwei Kegelumlaufspindeln 8, die mit den Vertikalschlitten 4 in Eingriff stehen, die Vertikalverschiebung der Vertikalschlitten 4 entlang der Vertikal-Geradführungen 3 bewirkt.
Hierbei wird der Verschiebeweg mittels inkrementaler Drehgeber 9 digital gemessen.
In den Vertikalschlitten 4 ist ein Schwenkbalken lo schwenkbar gelagert. Das Verschwenken des Schwenkbalkens 1O wird über ein Schneckengetriebe 11 vorgenommen, das mit Hilfe eines nicht dargestellten Antriebs antreibbar ist.
Auf dem Schwenkbalken lo befinden sich zwei Horizontal-Geradführungen 12 zur Führung von zwei Horizontalschlitten 13. Zum Antrieb der Horizontalschlitten 13 ist ein Hydraulikantrieb 14 vorgesehen, der eine Links/Rechtsgewindespindel 15, die die Werkzeug-Einstellachse bildet, antreibt, so daß die Horizontalschlitten 13 immer synchron bezüglich der vertikalen Mittelebene des Schwenkbalkens lo entsprechend den Pfeilen Y1 und Y2 verstellt werden. Es sind Klemmelemente 16 bzw. 17 für den Schwenkbalken 10 bzw. die Horizontalschlitten 13 vorgesehen, die diese automatisch klemmen, wenn ihre Verstellung beendet ist. Während ein Drehgeber 18 die Verschwenkung des Schwenkbalkens 10 steuert, steuert ein weiterer Drehgeber 19 die Verstellung der Horizontalschlitten 13.
Auf den Horizontalschlitten 13 sind Einstellachsen 20 aufgebaut, die in ihren Schwenkpunkten 21 spielfrei vorgespannt sind. Die Einstell- achsen 20 sind um ihre Schwenkpunkte 21 durch Antriebe 22 entsprechend den Pfeilen 1 und S1 verschwenkbar und nach dem Verstellen dauerhaft durch Klemmelemente 23 festklemmbar. Die Einstellachsen 20 sind jeweils gleichzeitig Schlittenunterteile von Werkzeugschlitten 24.
Die Werkzeugschlitten 24 werden servohydraulisch mittels Zylinder 25 und Servoventil 26 synchron in Richtung der Pfeile Z1 und 7 angetrieben, wobei die Wegmesing durch induktive Weggeber 27 erfolgt.
Auf den Werkzeugschlitten 24 ist je eine Werkzeugspindel 28 mit je einem Antrieb 29 fest aufgebaut. Der Aufbau ist hierbei zur Maschinenmitte hin versetzt, um enge Spindelabstände zu realisieren, zu welchem Zweck auch die Schwenkpunkte 21 der Einstellachse 20 für die Werkzeugspindem 28 zu den Werkzeugen hin vorgelegt sind.
Über jeder Werkzeugspindel 28 kann somit ortsfest ein Werkzeugwechselautomat 30 aufgebaut sein, wobei der Aufbau für engste Spindelabstände zweckmäßigerweise ausgelegt ist.
Etwa in Höhe der unteren Enden der Vertikal-Geradführungen 3 befinden sich zwei stabile Führungs wangen 31 mit einer Flach-Geradführung zur verschiebbaren Aufnahme eines Werkstückspindelschlittens 32, der über einen Zylinder 33 antreibbar ist. Hierbei bildet die vordere Zylinderendlage die Werkstückwechsel- bzw. Beladeposition 34, während die Arbeitsposition 35 mittels einer Stellspindel 36 und positionsrechnender Spindelskala exakt eingestellt werden kann.
Ein Werkstück 37 wird von einer auf dem Werkstückspindelschlitten 32 befindlichen Werkstückspindel 38 und einer angepaßten Aufspannvorrichtung 39 aufgenommen sowie von einem Spannzylinder 40 sicher gespannt.
Ferner gehört zum Werkstückspindelschlitten 32 ein Werkstück-Teilantrieb 41 zum jeweiligen Weiterschalten des Werkstücks 37 um eine Teilung, wenn jeweils eine Zahnkantenbearbeitung beendet ist. Die Teilposition wird hochdynamisch von einem Schrittmotor und Drehmomentverstärker 42 erzeugt.
Montageflächen 3 an den Führungswangen 31 können zur Aufnahme von verschiedenem Zubehör dienen, etwa eine zusätzliche Spindel, Fixiereinrichtungen, Automationen, Meßstation u.a.
Die hydraulische Energie wird von einem Hydraulikaggregat 44 erzeugt, während die hydraulische und elektrische Installation über den Werkzeugschlitten 24 und hinter dem Vertikalständer 2 erfolgt.
Eine Elektrosteuerung 45 mit integrierter Steuerstelle 46 ist seitlich auf einer Konsole 47 montiert. Eine Sicherheits- und Schallkabine 48 schirmt den Arbeitsraum umweltfreundlich ab und besitzt ein Fenster 49, über das die Beladung erfolgt, die automatisch vorgenommen werden kann.
Kühlmittel und Späne werden aus dem Arbeitsbereich seitlich nach unten abgeführt und gelangen über Leitbleche 50 in eine mit einem Späneförderer 51 versehene Rinne 52 und von dort in einen Späneaufnahmebehälter 53.
Die Elektrosteuerung 45 umfaßt eine modulbezogene Hubeinstellung 54, etwa in Form eines Potentiometers,und eine Digitalanzeige 55 für die Einstellachsen. Fig. 4a zeigt die Abhängigkeit von Modul und Werkzeughub beispielhaft; es ist eine lineare Abhängigkeit vorgesehen. Durch die Einstellung des Moduls wird der Gesamthub entsprechend der vorgesehenen linearen Abhängigkeit verstellt, gleichzeitig werden aber damit auch die anderen Schaltpunkte im Verhältnis hierzu verstellt, wie sich aus Fig. 4b ergibt, in der H die modulabhängige Hublänge, T der Schaltpunkt Teilen-Start, P die Arbeitsposition 35 und V der Umschaltpunkt Eilgang-Vorschub ist. Daher wird in einfacher analoger Weise eine Verstellung der weiteren Schaltpunkte durch die Moduleinstellung entsprechend dem Strahlensatz im Verhältnis zum vorgsehenen Gesamthub zu H', V', T' usw. vorgenommen.

Claims

Ansprüche Fräsmaschine zum Bearbeiten von Zahnkanten, mit zwei Werkzeugspindem, die jeweils auf einem Werkzeugschlitten verschwenkbar angeordnet gegeneinander verfahrbar und über die Werkzeugschlitten an ein zu bearbeitendes Werkstück anstellbar sind, sowie mit einer Werkstückspindel, die mit einem Werkstück-Teilantrieb versehen ist, dadurch qekennzeichnet, daß die Werkstückspindel (38) eine vertikale Drehachse besitzt und auf einem horizontalen Werkstückspindelschlitten (32) angeordnet ist, der horizontal zwischen einer als Beladeposition (34) dienenden Endstellung und einer Arbeitsposition (35) verfahrbar ist, und daß zwei Vertikal-Geradführungen (3) vorgesehen sind, längs denen jeweils ein Vertikalschlitten (4), die synchron angetrieben sind,verschiebbar ist, wobei sich die Werkzeugschlitten (24) auf einem Schwenkbalken (lo), der in dem Vertikalschlitten (4) schwenkbar gelagert ist, und die Werkzeugspindeln (28) oberhalb des Werkstückspindeischlittens (32) befinden.
2. Fräsmaschine nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalschlitten (4) über Kugelumlaufspindeln (8) und einer gemeinsamen Icegelrad-Antriebswelle (7) verschiebbar sind.
3. Fräsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Vertikalschlitten (4) von einem Hydromotor (5) antreibbar sind.
4. Fräsmaschine nach einem der Ansprüche l bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentraler Antrieb für die Werkzeugschlitten (24) in Form einer als Links/Rechtsgewindespindel (15) ausgebildeten Werkzeugeinstellachse vorgesehen ist.
5. Fräsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugeinstellachse durch einen Hydraulikantrieb (14) antreibbar ist.
6. Fräsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkpunkte (21) für die Werkzeugspindeln (28) zu den Werkzeugen hin vorgelegi sind.
7. Fräsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspindeln (28) mit eigenen Werkzeugwechseleinrichtungen (3O) versehen sind.
8. Fräsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich net, daß ein Vertikalständer (2) vorgesehen ist, an dem Führungswangen (31) für den Werkstückspindelschlitten (32) und darüber die Vertikal-Geradführungen (3) montiert sind.
9. Fräsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Untergestell ein Späneförderer (51) vorgesehen ist.
lo. Fräsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Führung (31) für den Werkstückspindelschlitten (32) Montageflächen (43) für Zubehör vorgesehen sind.
11. Fräsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Werkzeug-Einstellachsen Hydraulikantriebe vorgesehen sind.
12. Fräsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Werkzeug-Einstellachsen Klemmelemente vorgesehen sind, die hydraulisch entklemmbar sind.
13. Fräsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an allen Werkzeug-Einstellachsen inkrementale Wegmeßeinrichtungen vorgesehen sind.
14. Fräsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstück-Teilantrieb (41) wahlweise ein NC-Servoantrieb oder ein hydromechanischer Antrieb ist.
15. Fräsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine analoge elektronische Lageregelung für die Werkzeugschlittenantriebe vorgesehen ist.
16. Fräsmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerteingabe für die Lageregelung modulbezogen digital ist.
17. Fräsmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerteingabe für die Lageregelung hinsichtlich des Gesamthubs vornehmbar ist, wodurch weitere Schaltpunkte in linearer Abhängigkeit entsprechend dem Strahlensatz im Verhältnis zum Gesamthub automatisch mitverstellbar sind.