DE3516501A1

DE3516501A1 - Verfahren zur feinbearbeitung eines vorverzahnten werkstuecks

Info

Publication number: DE3516501A1
Application number: DE19853516501
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Masch.-Techn. Zürich Zubler
Original assignee: Reishauer AG
Current assignee: Reishauer AG
Priority date: 1984-07-04
Filing date: 1985-05-08
Publication date: 1986-01-09
Also published as: CH662968A5

Description

Verfahren zur Feinbearbeitung eines vorverzahnten Werk-
stücks Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Feinbearbeitung eines vorverzahnten Werkstücks gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE-AS 12 96 486 und der DE-OS 27 1i 282 sind Verfahren bekannt, bei denen z.B. das Werkstück angetrieben und die durch Bremsen des mit ihm in Zahneingriff stehenden Werkzeuges erzeugte Andrückkraft so lange aufrecht erhalten wird, bis die erfahrungsgemäss für den gewünschten Werkstoffabtrag erforderliche Zeit abgelaufen ist. Bei der üblichen Anwendung dieses Verfahrens handelt es sich um eine Einebung und Glättung der Zahnflankenoberfläche mit relativ kleiner Materialabtragsmenge, bei der die Einhaltung einer bestimmten Eingriffsdauer bei vorgegebener Andrückkraft und Schneidfähigkeit des Werkzeugs die Erreichung des Bearbeitungsziels ohne Ueber- oder Unterschreitung der Zahnweitentoleranz gewährleistet. Bei stark abrasiven Abtragsverfahren wie beispielsweise dem Schleifen ist dies jedoch nicht mehr der Fall. Der Prozess kann nicht mehr über die Bearbeitungszeit gesteuert werden, ohne dass die Gefahr einer Toleranzüberschreitung der Werkstückzahnweite besteht.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird dieser Nachteil dadurch behoben, dass die Grösse der Andrückkraft in Funktion der sich mit dem Bearbeitungsabtrag ändernden relativen Winkellage zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück verändert wird.
Aufgrund des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Problem der Zahnweitentoleranzeinhaltung im einfachsten Fall dadurch gelöst, dass der relative Drehwinkel des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück begrenzt und der Prozess unabhängig von der Bearbeitungsdauer erst beendet wird, wenn die Begrenzung des relativen Drehwinkels erreicht ist. Die Begrenzung kann auf mechanischem Weg durch verstellbare Anschläge oder elektrisch-elektronisch durch Endschalter oder Messung der relativen Winkellage zwischen Werkzeug und Werkstück und Vergleich mit einem Sollwert erzeugt werden.
Die Forderung nach kurzen Bearbeitungszeiten bei hoher Werkstückgenauigkeit erfordert einen mehrstufigen Abtragsprozess, bei dem die Andrückkraft vor dem Erreichen des Werkstückfertigmasses auf eine voreingestellte Grösse reduziert wird. Dies ist durch die vorliegende Ueberwachung der relativen Drehwinkellage zwischen Werkzeug und Werkstück und die Veränderung der Andrückkraft bei Erreichen vorgegebener Sollwerte leicht zu bewerkstelligen.
Bei fortlaufender Messung der relativen Drehwinkellage des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück ist es mit Hilfe einer entsprechenden Steuerung sogar möglich, den Bearbeitungsvorgang dadurch zu optimieren, dass die Andrückkraft über die gesamte Bearbeitungsdauer in Funktion der relativen Winkellage zwischen Werkzeug und Werkstück kontinuierlich geführt wird, wobei dafür zu sorgen ist, dass die technologiebedingte voreinzustellende maximale Andrückkraft nicht überschritten wird.
Nachfolgend wird der erfindungsgegenstand anhand vereinfachter Anwendungsbeispiele erläutert. Es zeigen Fig. 1 den idealisierten zeitlichen Verlauf von Andrückkraft und relativer Drehwinkellage für einen einstufigen Bearbeitungsvorgang, Fig. 2 den entsprechenden Verlauf eines zweistufigen Bearbeitungsvorgangs, und Fig. 3 den entsprechenden Verlauf für den Fall einer drehwinkelgeführten Andrückkraft.
Beim einstufigen Bearbeitungsprozess gemäss Fig. 1 beginnt der Abtrag auf der ersten Flankenseite zum Zeitpunkt t01 bei der relativen Winkellage 901 ol des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück mit der Aufbringung der Andrückkraft F in positiver Richtung. Sobald der Sollwert W der relativen Drehwinkellage erreicht ist, si wird die Wirkrichtung der tangentialen Andrückkraft von + F auf - F umgekehrt. Dies geschieht zum Zeitpunkt tei . Dabei wird das Werkzeug ohne Flankenberührung in Richtung der Andrückkraft relativ zum Werkstück verdreht, bis die Flanken von Werkzeug und Werkstück zum Zeitpunkt t in der relativen Winkellage O2 902 aufeinandertreffen und die Bearbeitung der zweiten Flankenseite beginnt.
Der Unterschied der relativen Winkelposition und und #02 entspricht dem Zahnspiel zwischen Werkol 0i zeug und Werkstück vor Bearbeitungsbeginn, durch das ein kollisionsfreies Einfahren der Werkzeug- in die Werkstückverzahnung gewährleistet ist.
Sobald der Sollwert Cs2 der relativen Drehwinkel lage des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück durch Materialabtrag auf der zweiten Werkstückzahnflanke unter der Andrückkraft - F erreicht ist, wird die Andrückkraft - F auf Null zurückgesetzt, und der Bearbeitungsprozess ist beendet. Dies ist zum Zeitpunkt te2 der Fall.
Prinzipiell gleichartig verläuft der Bearbeitungsvorgang in dem in Fig. 2 vereinfacht dargestellten zweistufigen Prozess. Sobald die Ueberwachungseinrichtung der relativen Drehwinkellage des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück meldet, dass unter der konstanten Andrückkraft + F1 die relative Drehwinkellage sP11 erreicht 11 ist, wird die Andrückkraft + F1 auf den Wert + F2 reduziert. Dasselbe geschieht auf der zweiten Werkstückzahnflanke. Hierdurch wird eine Unterteilung der Flankenbearbeitung in eine Schruppoperation (Zeitpunkt tol bis t11) erreicht, wodurch der technologische Bearbeitungsprozess verbessert wird.
In Fig. 3 ist der prinzipielle zeitliche Verlauf der Andrückkraft zwischen Werkzeug und Werkstück dargestellt, der sich ergibt, wenn diese nach einem vorgegebenen zeitlichen Soll-Verlauf der relativen Winkellage des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück geregelt wird.
Es handelt sich um einen Mehrstufenprozess mit drei unterschiedlichen Abtragsstufen, bei dem nach Erreichen des Sollwertes 215 bzw. #25 in den Zeitpunkt von t31 15 25 bis t bzw. t32 bis te2 noch eine Ausfunkphase angeschlossen ist.
Zur Ermittlung der relativen Winkellage des Werkstücks gegenüber dem Werkzeug lassen sich vorteilhaft totative dititale Winkelschrittgeber einsetzen, deren Achsen mit der Werkzeug- bzw. Werkstückachse mechanisch verbunden sind. Beispiele hierfür finden sich in der DE-PS 27 24 602 und in der DE-PS 27 24 664.
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Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Feinbearbeitung eines vorverzahnten Werkstückes mit einem globoidähnlichen zahnrad- oder schneckenförmigen Werkzeug, dessen Flanken nacheinander unter einer bestimmten Andrückkraft mit der einen und danach mit der anderen Werkstückflanke in Arbeitskontakt gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse der Andrückkraft in Funktion der sich mit dem Bearbeitungsabtrag ändernden relativen Winkellage zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die tangentiale Andrückkraft zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück während der Bearbeitung der jeweiligen Zahnflanke so lange auf einer voreingestellten Grösse gehalten wird, bis eine dem Sollmass entsprechende relative Winkellage zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück erreicht ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die tangentiale Andrückkraft zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück der Drehwinkellage des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück nach einer vorgegebenen, auf den Bearbeitungsablauf optimal abgestimmten Funktion kontinuierlich angepasst und der Bearbeitungsprozess beendet wird, wenn die dem Sollmass der Werkstückzahnweite entsprechende Drehwinkellage des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück erreicht ist.