DE3546439C1 - Stoßfräs=Maschine zum Bearbeiten der Stirnflächen der Zähne von Zahnrädern - Google Patents

Description

• Das freie Ende der Frässpindel 2 ist mit einem Viclkeilprofil 21 versehen, das in eine Vielkeilbohrung 22 eingreift, die in eine Hohlwelle 23 eingearbeitet ist. Auf der Hohlwelle sitzt eine Riemenscheibe 24, die von einem Riemen 25 antreibbar ist. Die zweite Riemenscheibe 26 dieses Triebes sitzt auf dem Zapfen 27 eines Mo-
• tors 28. Dieser Motor dient zum Drehantrieb für das Werkzeug 1. Axial zur Hohlwelle 23 ist eine Vielkeilbuchse 29 geschraubt, mit der das Spiel aus der Vielkeilverbindung herausgestellt werden kann. Der Drehantrieb vom Motor 28 auf die verschiebliche Pinole 3 ist somit spielfrei.
• Der Drehstrom-Servomotor 18 kann periodisch auf Rechts- bzw. Linkslauf umgeschaltet werden, was mit Hilfe der CNC-Steuerung 20 vorgewählt und über den Regler 19 dem Drehstrom-Servomotor mitgeteilt wird.
• Dieser rhythmische Drehrichtungswechsel wird über den Zahnriementrieb 16, 15, 14 auf die Kugelrollmutter 10 übertragen. Dadurch wird bewirkt, daß die Kugelrollspindel 6 und damit die Pinole 3 und somit auch das Werkzeug 1 rhythmisch hin- und hergeht, was für das Stoßfräsverfahren erforderlich ist. Der Motor 28 veranlaßt also über die Frässpindel 2 den Drehanteil und der Drehstrom-Servomotor 18 über die Pinole 3 den hin-und hergehenden Teil des Stoßfräsvorganges.
• Die F i g. 2 und 3 zeigen eine Spannzange zum Befestigen des Werkzeugs 1 in einem Aufnahmekonus 30 der Frässpindel 2 und zwar in zwei verschiedenen Betriebszuständen. In dem Betriebszustand Fig. 2 hakt eine Anzahl von Zangen 31 hinter einen ersten Bund 32, der axial mit einem Spannkonus 33 verbunden ist, welcher das Werkzeug 1 trägt. Die Zangen werden radial im Spannzustand gehalten, indem sie Kraft eines Federpaketes 34 (F i g. 1) von einer axial zur Frässpindel angeordneten Stange 35 und einem zweiten Bund 36 in eine Bohrung 37 gezogen sind. Die Stange 35 ragt am freien Ende aus der Frässpindel 2 heraus. Axial dazu ist im Gehäuse 38 eine einstellbare Anschlagschraube 39 vorgesehen. Wird die Frässpindel von der Kugelrollspindel zurückgeschoben, so weit bis die Stange gegen die Anschlagschraube stößt, dann wird die Stange gegen die Kraft der Feder 34 in Richtung des Werkzeuges verschoben. Ein dritter Bund 40 schiebt die Zangen 31 in F i g. 3 nach rechts, so daß sie sich infolge einer Kurvenführung spreizen. Außerdem stößt der zweite Bund 36 gegen der ersten Bund 32 und stößt den Spannkonus 33 aus. Der Rhythmus des großen Hubes der Frässpindel zum Werkzeugwechsel wird dem Rhythmus des vergleichsweise kurzen Hubes für das Stoßfräsen überlagerbt in der Weise, daß nach einer an der CNC-Steuerung vorgewählten Anzahl von Stoßhüben ein ebenfalls an der CNC-Steuerung vorgewählter größerer Hub für das Umspannen des Werkzeugs erfolgt.
• Normalerweise wird nach jedem Stoßhub das im nicht gezeichneten Werkstückspindelstock eingespannte Werkstück um einen Zahn weitergeteilt. Diese Teilungseinrichtung, die Spanneinrichtung für das Werkstück, das Werkstück selbst u.s.w. sind, da bekannt, nicht gezeichnet.
• F i g. 4 zeigt als Detail in vergrößertem Maßstab schematisch eine Kombination aus einem Kugelrollmutter-Kugelrollspindel-Paar und einer Gleitführung 47. Die Gleitführung kann dabei in ähnlicher Weise gegen Drehung gesichert werden wie in F i g. 1 gezeigt ist (dort Zapfen 7), wenn die Mutter 45 angetrieben wird.
• F i g. 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Die Kugelrollmutter 50 ist im Werkzeugspindelstock 51 fest montiert. Die Kugelrollmutter umgreift in der vorher beschriebenen Weise eine Kugelrollspindel 52, die mit einer Gleitführung 53 zu einer Pinole 54 vereinigt ist. Auf der der Gleitführung abgewendeten Seite ist an der Kugelrollspindel eine Vielkeilwelle 55 befestigt. In den Nuten der Vielkeilwelle sind eine Anzahl Kugeln 56 geführt, die andererseits in entsprechenden Nuten eingreifen, die in die Bohrung einer Hohlwelle 57 eingearbeitet sind. Die Kugeln sind mit einem nicht gezeichneten Käfig auf Abstand gehalten und mit Übermaß zwischen der Vielkeilwelle und der Hohlwelle eingelegt. So ist für eine spielfreie Kraftübertragung von der Hohlwelle auf die Vielkeilwelle bzw. die Kugelrollspindel gesorgt, wobei sich die Vielkeilwelle leicht axial zur Hohlwelle bewegen kann. Die Hohlwelle kann von einem Drehstrom-Servomotor 18 über einen Zahnriementrieb 16, 15, 14 angetrieben werden, wie im Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben ist.
• In der Pinole ist drehbar aber nicht verschieblich eine Frässpindel 58 gelagert, die an dem dem Werkzeug 1 abgewendeten Ende mit einem Vielkeilprofil 59 versehen ist. Dieses Profil greift in eine entsprechend profilierte Bohrung einer Riemenscheibe 60 ein, die mittels Lager 61 im Gehäuse 62 des Werkzeugspindelstockes drehbar aber nicht längsverschiebbar gelagert ist. Vom Motor 28 kann über den Riementrieb 26, 25, 60 die Frässpindel drehend angetrieben werden, wobei sie sich, angetrieben von dem Kugelrollmutter-Kugelrollspindel-Paar, hin- und hergehend bewegen kann. Die Vielkeilwelle 55 bzw. die Kugelrollspindel ist mit einem Flanschpaar 63 versehen, in das eine Gabel 67 eingreift.
• Diese sitzt an einem Gleitschuh 64, auf dem verstellbar Nocken 65 befestigt sind. Die Nocken können Schalter 66 betätigen, die vom Rhythmus der hin- und hergehenden Bewegung, z. B. der Anzahl der Hübe, abhängige Schaltimpulse geben können. Von hier aus kann auch das Teilen des Werkstücks von Zahn zu Zahn gesteuert werden. Die Funktion der Vorrichtung entspricht der, wie sie im Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben wurde.
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Claims (1)

1. Patentanspruch: Stoßfräsmaschine zum Bearbeiten der Stirnflächen der Zähne von Zahnrädern oder dgl. verzahnten Werkstücken, mit einem im wesentlichen stirnseitig arbeitenden Werkzeug, das von einer Frässpindel aufgenommen ist, die motorisch drehantreibbar und axial unverschieblich in einer in einem Frässpindelstock undrehbaren, aber axial hin- und herverschiebbaren Pinole gelagert ist, wobei für die Hin- und Herbewegung der Pinole ein eigener Drehstrom-Servomotor mit einer Schalteinrichtung zum vorbestimmten periodischen Drehriehtungsweehsel vorgesehen ist, und wobei zentrisch zur Frässpindel eine Kugelrollmutter vorgesehen ist, die in eine Kugelrollspindel eingreift, wobei entweder die Kugelrollspindel oder die Kugelrollmutter konzentrischer Teil der Pinole ist und die Kugelrollmutter bzw. die Kugelrollspindel bezüglich des Frässpindelstockes axial feststehend angeordnet ist, und wobei der Drehstromservomotor entweder mit der Kugelrollspindel - bei undrehbar gehaltener Kugelrollmutter - oder mit der Kugelrollmutter -bei undrehbar gehaltener Kugelrollspindel - in Antriebsverbindung steht, und wobei die Frässpindel axial von einer Spann-Stange durchdrungen ist, die mittels einer Feder od. dgl. eine Spannzange geschlossen hält, die durch axiales Bewegen der Spann-Stange entgegen der Kraft der Feder od. dgl. geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rhythmus des periodischen Drehrichtungswechsels des Motors (18) für die hin- und hergehende Bewegung der Frässpindel (2) ein zweiter vorherbestimmbarer periodischer Drehrichtungswechsel mit größerer Amplitude und längeren Zeitintervallen überlagerbar ist, der eine hin- und hergehende Bewegung der Frässpindel (2) mit größerer Amplitude steuert, und daß axial zur Spann-Stange (35) im Gehäuse (38) od. dgl. ein Anschlagelement (39) vorgesehen ist, das am Ende der Bewegung der Frässpindel (2) mit der besagten größeren Amplitude die Spann-Stange (35) die Spannzange (31) lösend verschiebt.

   Die Erfindung betrifft eine Stoßfräs-Maschine entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches. Eine solche Stoßfräs-Maschine ist Gegenstand des prioritätsgleichen Patentes 35 24 879. Bei den zum Stand der Technik gehörenden Stoßfräs-Maschinen dieser Art wird die Spannstange mittels eines Hydraulik-Zylinders oder eines elektrischen Antriebes bewegt. Derartige Antriebs-Elemente erschweren das Ausrüsten dieser Maschinen mit numerischen Steuerungen.

   Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine solche Betätigungseinrichtung für die Spannstange zu schaffen, die auf einfache Weise über eine der Maschine zugeordnete numerische Steuerung aktivierbar ist.

   Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Stoßfräs-Maschine der eingangs geannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches.

   Das Wesen der Erfindung besteht also in der Ausnutzung der gemäß dem Patent 35 24 879 vorgesehenen, von einem von der Maschinensteuerung angesteuerten Motor mit periodisch wechselbarer Drehrichtung erzeugten axialen Hin- und Herbewegung der Frässpindel - bei vergrößertem Hub - zur Betätigung der Spannstange.

   Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in den F i g. 1 bis 5 dargcstellt sind. Bei diesen Zeichnungen wurde auf eine übersichtliche Darstellung des Wesens der Erfindung Wert gelegt. Gesichtspunkte der Herstellung und Montage wurden vernachlässigt, weil angenommen werden kann, daß diese Aufgaben von einem Durehsehnittskonstrukteur gelöst werden können. Das Werkstück mit dem Werkstückspindelstock ist, da bekannt, nicht gezeichnet.

   F i g. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch cinen Frässpindelstoek nach der Erfindung.

   Fig. 2 zeigt schematisch eine Spannzange für das Werkzeug im geöffneten Zustand.

   Fig. 3 zeigt die Spannzange von F i g. 2 im geschlossenen Zustand.

   F i g. 4 zeigt schematisch ein Kugelrollmutter-Kugelrollspindel-Paar kombiniert mit einer Gleitführung.

   F i g. 5 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für einen Frässpindelstock nach der Erfindung.

   Ein Werkzeug 1 (Fig. 1), z. B. ein Stirnfräser zum Erzeugen einer geraden Dachform an einem nicht gezeichneten Stirnrad, ist in einer Frässpindel 2 eingespannt mit Hilfe einer Spannzange, die weiter unten beschrieben ist. Die Frässpindel ist einer einer Pinole 3 mit Hilfe von Lagern 4 drehbar aber nicht längsverschiebbar gelagert. Die Pinole besteht aus einem zylinderischen Gleitteil 5 zur Führung und einer Kugelrollspindel 6. Beide Teile können zusammengesetzt sein oder aus einem Stück bestehen. Die Kugelrollspindel bzw. Pinole ist gegen Drehung gesichert mittels eines Zapfens 7, der in einen Schlitz 8 paßt, welcher parallel zur Längserstreckung der Pinole in einem Werkzeugspindelstock 9 eingearbeitet ist. Die Kugelrollspindel wird teilweise umhüllt von einer Kugelrollmutter 10. In der Kugelrollmutter und der Kugelrollspindel ist ein gemeinsames Gewinde 11 mit kreisförmigem Querschnitt eingearbeitet, in das Kugeln 12 passend eingelegt sind. Diese können mit einem nicht gezeichneten Kugelkäfig auf Abstand gehalten werden. Derartige Kugelrollelemente sind bekannt. Die Kugelrollspindel ragt in einer Extremstellung soweit aus der Kugelrollmutter heraus, wie der Schlitz 8 dem Zapfen 7 Bcwcgungsfreiheit gibt, dieses Maß ist der größtmögliche Hub des Werkzeugs. Die Kugelrollmutter ist in dem Werkzeugspindelstock drehbar aber nicht längsverschiebbar gelagert mittels Lagern 13. Am freien Ende ist auf die Kugelrollmutter eine Zahnriemenscheibe 14 aufgesetzt, über die ein Zahnriemen 15 gelegt ist. Die andere Zahnriemenscheibe 16 des Triebes sitzt auf dem Zapfen 17 eines Drehstrom-Servormotors 18 oder ist mit diesem gekuppelt. Ein Drehstrom-Servormotor ist ein stufenlos regelbarer Drehstrommotor ohne Kollektor.

   Derartige Elektromotore sind bekannt und handelsüblich. Dem Drehstrom-Servormotor ist ein Regler 19 vorgeschaltet, der von einer CNC-Steuerung 20, ebenfalls an sich bekannt, beeinflußbar ist.