DE3312984C2

DE3312984C2 - Fräsmaschine zum Bearbeiten von Zahnkanten

Info

Publication number: DE3312984C2
Application number: DE3312984A
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: 1985-02-21
Also published as: DE3312984A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fräsmaschine zum Bearbeiten von Zahnkanten mit zwei Werkzeugspindeln, die jeweils auf einem Werkzeugschlitten verschwenkbar angeordnet gegeneinander verfahrbar und an ein zu bearbeitendes Werkstück anstellbar sind, sowie mit einer Werkstückspindel, die mit einem Werkstück-Teilantrieb versehen ist. Um eine automatisierte Werkstückzu- und -abfuhr zu ermöglichen, besitzt die Werkstückspindel eine vertikale Drehachse und ist auf einem horizontalen Werkstück-Spindelschlitten angeordnet, der zwischen einer als Beladeposition dienenden Endstellung und einer Arbeitsposition verfahrbar ist, während zwei Vertikal-Geradführungen vorgesehen sind, längs denen jeweils ein Vertikalschlitten, die synchron angetrieben sind, verschiebbar ist, wobei sich die Werkzeugschlitten auf einem Schwenkbalken, der in dem Vertikalschlitten gelagert ist, und die Werkzeugspindeln oberhalb des Werkstückspindelschlittens befinden.

Description

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 00 295 bekannt, bei der die Werkzeugschlitten verfahrbar auf einem gemeinsamen vertikalen, um seine vertikale Achse drehbar angeordneten Ständer angeordnet sind. 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.

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 kennzeich

nenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Es sind bereits mechanisch angetriebene Verlikalmaschinen, die eine vertikale Werkstückspindel und eine vertikale Werkstückverstellung aufweisen, die in einem ä Tisch eingebaut ist, z. B. aus der DE-OS 26 25 804 bekannt. Die Werkzeugspindeln mit dem Fräswerkzeug sind hier auf zwei unabhängigen Trägern angeordnet, die für die Positionierung zum Werkstück auf dem Tisch verschiebbar und verdrehbar angeordnet sind. Die Ver-Wendung getrennter Träger bedingt jedoch einen hohen Positionieraufwand, wodurch sich lange Umrüstzeilen ergeben, insbesondere wenn eine symmetrische Bearbeitung der gegenüberliegenden Zahnkanten, die jeweils von einem der Fräsköpfe bearbeitet werden, gewünscht isL

Darüber hinaus sind die Maschinen lediglich für eine manuelle Positionierung der Fräswerkzeuge ausgelegt. Die Fräsköpfe lassen sich nicht räumlich frei positionieren. Diese Art Maschinen weist keinen universellen, kompakten Aufbau auf und die ortsveränderliche Werkstückposition beim Automatisieren bringt erhebliche Probleme mit sich, da Automatisierungsgeräie 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 Werksiückteilbcwcgung mechanisch angelrieben wird, die Zugänglichkeit /um Umrüsten auf andere Teilungen sehr umständlich, da diese im untersten Maschinenbereich angeordnet ist. Ähnliche Probleme bringt die mechanische Kopplung zu dem Werkzeughubschlilten mit sich.

Bei der erfindungsgemäßen Fräsmaschine befinden sich die Werkzeugspindeln 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 Automatisicrungsgcräte ergibt sich ein großer Handlungsraum mit einer festen Beladeposition unabhängig von der Arbcitsposiiion der Werkstückspindel. Nur die zur Längskompensalion der Winkeleinstcllungcn notwendige horizontale Verschiebung wird in das Werkstück verlegt, um so die Anzahl der Achsen am Spindelständcr nicht zu überhöhen. Der durch den großen Handlungsraum entstehende freie Zugang macht eine um 180" um das Werkstück anpaßbare Automation möglich. Alle Einstcllachsen werden

so motorisch angetrieben, die IST-Position der jeweils \orgewählten 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. Gcgebencnfalls vorgesehene Werk/cugwcchscl.iutomatcn garantieren den vollautomatischen, mannloscn Einsatz der Fräsmaschine innerhalb einer Losgröße von Wcrkslükken. Ein übergeordneter Datenaustausch für Muschinenzuständc und Fehlerdiagnosesystcme können vorgesehen sein. Eine CNC-Stcucrung mit Werkstück-Dateneingabe und automatischer Einslcllparameter-Anpassung und anschließender Verstellung der Wcrk/.eug-Einstcllachsen kann vorgesehen sein.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unieransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anband des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Fräsmaschine in Vorderansicht,

Fig.2 zeigt eine Seilenansicht der Maschine von F i g. 1 in Richiung »X«.

F i g. 3 ?eigl eine Draufsicht auf die Werkzeugspindelanordnung in Richtung »Y« von Fig. 2,

F i g. 4a und 4b zeigen Schemata einer modulbezogencn Hubverstellung.

Die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Fräsmaschine umfaßt ein Maschinengestell 1, auf dem ein Vertikalständer 2 angeordnet ist. An dem Vertikalständer 2 befinden sich /ur Bedienungsseitc hin zwei äußere Vertikal-Geradführungen 3 für je einen Vertikalschlitten 4. Die Verlikalschlitten 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 Verschiebung mittels inkrementaler Drehgeber 9 digital gemessen.

In den Vertikalschlitten 4 ist ein Schwenkbalken 10 schwenkbar gelagert. Das Verschwenken des Schwenkbalkens 10 wird über ein Schneckengetriebe 11 virgenommen, das mit Hilfe eines nicht dargestellten Antriebs antreibbar ist.

Auf dem Schwenkbalken 10 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/Rechlsgewindespindel 15, die die Wcrkzeug-Einstellachse bildet, antreibt, so daß die Horizontalschlitten 13 immer synchron bezüglich der vertikalen Mittelebene des Schwenkbalkens 10 entsprechend den Pfeilen Vi und V% verstellt werden. Es sind Klemmelemente 16 bzw. 17 für den Schwenkbalken 10 bzw. die Horizontalschlitien 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 Horizontalschlittcn 13.

Auf den Horizontalschlitten 13 sind Einsiellaehsen 20 aufgebaut, die in ihren Schwenkpunkten 21 spielfrei vorgespannt sind. Die Einstellachscn 20 sind um ihre Schwenkpunktc 21 durch Antriebe 22 entsprechend den Pfeilen Si und S, verschwenkbar und nach dem Verstellen dauerhaft durch Klcmmelemente 23 festklcmmbar. Die Einstellachscn 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 Z, angetrieben, vi obei die Wegmessung 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 Einstellach.se 20 für die Wcrkzeugspindeln 28 zu den Werkzeugen hin vorgelegt sind.

Über jeder Werkzcugspindel 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 Führungswangen 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. Bcladeposition 34. während die Arbeiisposition 35 mittels einer Slellspindel 36 und positionsrechnendcr 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-Teilanirieb 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 Hydrauiikaggregat 44 erzeugt, während die hydraulische und elektrische Installation über den Werkzeugschlitten 24 und hinter dem Vertikalständer 2 erfolgt. Eine Elektrosteuerung 45 mix 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. F i g. 4 zeigt die Abhängigkeit von Modul und Werkzeughub beispielhaft, es ist eine linear«. 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 Hak modulabhängige Hublänge, Γ 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 vorgesehenen Gesamthub zu H', V, Tusw. vorgenommen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!. Fräsmaschine zum Bearbeiten von Zahnkanten, mit zwei Werkzeugspindeln, die jeweils auf einem Werkzeugschlitten verschwenkbar angeordnet gegeneinander verfahrbar und über die Werkzeugschlitten an ein zu bearbeitendes Werkzeug anstellbar sind, sowie mit einer Werkstückspindel, die mit einem Werkstück-Teilantrieb versehen und mittels eines Werkstückspindelschlittens horizontal verschiebbar ist, wobei die Werkzeugschlitten auf einem gemeinsamen Träger verfahrbar sind, der um seine Längsachse schwenkbar gelagert ist, die parallel zur Bewegungsrichtung der Werkzeugschlitten auf dem Träger verläuft, wobei die Schwenkachse des Trägers rechtwinklig zur Werkstückspindc'achse verläuft und relative Bewegbarkeiten zwischen der Werkstückspindel und dem Träger in Richtung der Werkstückspindelachse und rechtwinklig hierzu vorgesehen sind, die Werkzeugspindeln jenseits des freien Endes der Werkstückspindel angeordnet sind und der Werkstückspindelschlitten zum Be- und Entladen der Werkstückspindel hin- und herfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückspindel (38) eine vertikale Drehachse besitzt und zwei Vertikal-Geradführungen (3) vorgesehen sind, längs denen jeweils ein Vertikalschlitten (4), die synchron antreibbar sind, verschiebbar ist, zwischen denen ein horiziontaler Schwenkbalken (10) als dem gemeinsamen Träger für die beiden Werkzeugschlitten (24) schwenkbar gelagert ist.
2. Fräsmaschine nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalschlitten (4) über Kugelumlaufspindeln (8) und einer gemeinsamen Kegelrad-Antriebswelle (7) verschiebbar sind.
3. Fräsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertika'schlitlen (4) von einem Hydromotor (5) antreibbar sind.
4. Fräsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vertikalständer (2) vorgesehen ist, an dem Führungswangen (31) für den Werkstückspindelschlitten (32) und darüber die Vertikal-Geradführungen (3) montiert sind.