DE3805665A1

DE3805665A1 - Gear-cutting machine with CNC control for producing bevel gears

Info

Publication number: DE3805665A1
Application number: DE19883805665
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl Ing Engemann; Rainer Dipl Ing Bleckmann
Original assignee: Werkzeugmaschinenkombinat 7 Oktober VEB
Current assignee: Werkzeugmaschinenkombinat 7 Oktober VEB
Priority date: 1986-12-22
Filing date: 1988-02-24
Publication date: 1989-09-07
Also published as: CH676212A5; DD255296B3; DD255296A1

Abstract

The invention relates to a gear-cutting machine for producing bevel gears by the generating and form-cutting process, in which the work carrier is pivotably arranged about a perpendicular axis, and the work carrier and tool carrier are arranged so as to be displaceable perpendicularly and horizontally relative to one another. The aim of the invention is to decisively reduce the expenditure for the gear-cutting machine and its drive and control technology and to increase its degree of automation. The essence of the invention consists in the fact that the tool column and the work column are displaceable relative to one another in three coordinates arranged at right angles to one another, and the work column is pivotably arranged about a vertical axis.

Description

Field of application of the invention

Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich auf eine Verzahnmaschine mit CNC-Steuerung zur Herstellung von Kegel rädern im Wälz- und Formverfahren, bei der der Werkstück träger um eine senkrechte Achse schwenkbar und der Werkstück- und Werkzeugträger relativ zueinander, senkrecht und waage recht, verschiebbar angeordnet sind.The field of application of the invention extends to Gear cutting machine with CNC control for the production of cones wheels in the rolling and molding process, in which the workpiece carrier can be swiveled around a vertical axis and the workpiece and tool carrier relative to each other, vertically and horizontally right, slidably arranged.

Characteristic of the known technical solution

Es ist bereits eine Verzahnmaschine zur Herstellung von Kegel rädern im Wälz- und Formverfahren bekannt, die mit einer CNC- Steuerung ausgerüstet ist. Diese Verzahnmaschine, wie sie in der Fachzeitschrift "Stanki i instrument" Nr. 4, 1984, Seite 10-11 dargestellt ist, besitzt den bekannten konventionellen Maschinenaufbau, wie er für Maschinen mit mechanischen Getrie bezügen seit Jahrzehnten charakteristisch ist. Bei der bekann ten Verzahnmaschine werden von einem Maschinenbett um ein fest fixiertes Maschinenzentrum die entsprechenden Baugruppen auf genommen. Auf der einen Seite des Maschinenbettes ist der Werk zeugträger fest angeordnet, in dem eine Wiegentrommel drehbar gelagert ist, deren Achse das Maschinenzentrum schneidet. In der Wiegentrommel befindet sich eine Exzentertrommel, in der die Werkzeugspindel drehbar gelagert ist. Durch die Schwenkbewegung der Exzentertrommel kann eine parallele Verschiebung der Werk zeugspindel zur Wiegenachse vorgenommen und damit die Exzentri zität eingestellt werden. Auf der dem Werkzeugständer gegenüber liegenden Seite des Maschinenbettes befindet sich der auf Längs führungen horizontal verschiebbare Bettschlitten mit dem Maschi nenzentrum. Der Bettschlitten trägt einen um das Maschinenzen trum um ca. 100 Grad einstellbaren Schwenkschlitten. Von dem Bettschlitten wird ein Werkstückständer, in radialer Richtung zum Maschinenzentrum verschiebbar aufgenommen. Am Werkstückstän der ist ein Achsversatzgehäuse vertikal verschiebbar angeordnet, in dem die Werkstückspindel drehbar gelagert ist. Bei dieser Anordnung schneidet die Werkstückspindelachse das Maschi nenzentrum und in der Ausgangslage auch die Wiegentrommelachse. Bei dieser bekannten Verzahnmaschine ist keine Einrichtung zur Neigung der Werkzeugspindel vorgesehen. Die durch die Neigung der Werkzeugspindel erzielbaren Effekte sollen gemäß SU 2 30 614 durch eine Änderung des Werkstückständereinstellwinkels im Bear beitungsprozeß erreicht werden. Für die CNC-Steuerung dieser Verzahnmaschine sind für die acht Bewegungen die entsprechenden Achsen mit einem eigenen Antrieb versehen. Von diesen acht Achsen sind vier gleichzeitig steuerbar, während drei Achsen reine Einstellbewegungen bewirken und eine Achse den Werkzeug umlauf darstellt. Die zur Erzeugung der Wälzbewegung für die Herstellung der Zahnflanken erforderlichen Bewegungen werden durch die Achse A für die Drehbewegung der Wiege mit dem Werk zeug, die Achse B für die Schwenkbewegung des Werkstückständers, die Achse C für die Drehbewegung der Werkstückspindel und die Achse X für die Bettschlittenbewegung in Richtung der Wiegen achse verkörpert. Darüber hinaus werden die Achsen A, B und X auch zum Einrichten genutzt, die Achse A zum Einstellen der Wiege in die Ausgangslage vor dem automatischen Zyklus, die Achse X zur Verschiebung des Bettschlittens in seine Ausgangs lage vor Beginn der Bearbeitung der Zahnlücke und zu seiner Verschiebung bei Anwendung der verschiedenen Arbeitsprogramme bzw. Verzahnmethoden und die Achse B zum Einschwenken des Werk stückständers auf den Fußkegelwinkel des Werkstückes.There is already a gear cutting machine for the production of bevel gears in the rolling and molding process, which is equipped with a CNC control. This gear cutting machine, as it is shown in the trade journal "Stanki i instrument" No. 4, 1984, page 10-11, has the known conventional machine structure, as it has been characteristic of machines with mechanical gears for decades. In the known gear cutting machine, the corresponding assemblies are taken up from a machine bed around a fixed machine center. On one side of the machine bed, the tool holder is fixedly arranged, in which a cradle drum is rotatably mounted, the axis of which intersects the machine center. There is an eccentric drum in the cradle drum, in which the tool spindle is rotatably mounted. Due to the pivoting movement of the eccentric drum, the tool spindle can be moved parallel to the cradle axis and the eccentricity can thus be set. On the side of the machine bed opposite the tool stand is the bed slide with the machine center, which can be moved horizontally on longitudinal guides. The bed slide carries a swivel slide that can be adjusted around the machine center by approx. 100 degrees. A workpiece stand, which can be moved in the radial direction to the machine center, is received by the bed slide. On the workpiece stand, an axis offset housing is arranged to be vertically displaceable, in which the workpiece spindle is rotatably mounted. With this arrangement, the workpiece spindle axis intersects the machine center and, in the starting position, also the weighing drum axis. In this known gear cutting machine, no device for inclining the tool spindle is provided. The effects that can be achieved by the inclination of the tool spindle are to be achieved according to SU 2 30 614 by changing the workpiece stand setting angle in the machining process. For the CNC control of this gear cutting machine, the corresponding axes are provided with their own drive for the eight movements. Of these eight axes, four can be controlled simultaneously, while three axes cause pure adjustment movements and one axis represents the tool rotation. The movements required to generate the rolling motion for the manufacture of the tooth flanks are provided by the axis A for the rotary motion of the cradle with the tool, the axis B for the pivoting motion of the workpiece stand, the axis C for the rotary motion of the workpiece spindle and the axis X for the Bed carriage movement embodied in the direction of the cradle axis. In addition, axes A, B and X are also used for setting up, axis A for setting the cradle in the starting position before the automatic cycle, axis X for shifting the bed slide into its starting position before starting the machining of the tooth gap and for it Displacement when using the various work programs or gear cutting methods and axis B for swiveling the workpiece stand onto the cone angle of the workpiece.

Beim Einrichten der Maschine wird weiterhin durch die Achse Y der Achsversatz der Werkstückspindel, durch die Achse Z die Verschiebung des Werkstückes entlang seiner Achse zur Distanzeinstellung und durch die Achse D die Exzentereinstellung für die Radialeinstellung des Werkzeuges, realisiert.When setting up the machine, the axis Y of the workpiece spindle is offset, the axis Z the displacement of the workpiece along its axis for distance adjustment and the axis D the eccentric setting for the radial setting of the tool.

Obwohl durch die Anwendung einer CNC-Steuerung an dieser Ver zahnmaschine zur Herstellung von Kegelrädern eine Produktivi tätssteigerung erzielt und auch auf eine Einrichtung zur Neigung der Werkzeugspindel verzichtet werden konnte, besitzt diese Lösung, da sie sich auf den bekannten konventionellen Maschinen aufbau für Verzahnmaschinen zur Herstellung von Kegelrädern stützt, noch einige wesentliche Nachteile. Indem die imaginäre Erzeugungskegelradachse mit der Wiegenachse zusammenfällt, ist von der maximal zu realisierenden Exzentrizität auch der Wiegen trommeldurchmesser abhängig. Der Wiegentrommeldurchmesser be stimmt somit die Baugröße der Maschine, d. h. den erforderlichen Platzbedarf. Dies bedeutet, daß für Kegelräder mit großer Teil kegellänge oder kleinem Schrägungswinkel eine größere Maschine zum Einsatz kommen muß.Although using a CNC control on this ver tooth machine for the production of bevel gears a produktivi Achievement increased and also on a device for inclination the tool spindle could be dispensed with Solution, since they are based on the known conventional machines construction for gear cutting machines for the production of bevel gears supports some major disadvantages. By the imaginary Generation bevel gear axis coincides with the cradle axis of the maximum eccentricity that can be achieved, including the cradles drum diameter dependent. The cradle drum diameter be the size of the machine is correct, d. H. the required Space requirements. This means that for bevel gears with a large part taper length or small helix angle a larger machine must be used.

Außerdem erfordert die sich aus dem Maschinenaufbau ergebende hohe Anzahl zu steuernder geometrischer Einstellwerte einen unvertretbar hohen Aufwand an Antriebs- und Steuertechnik. Darü ber hinaus bietet der konventionelle Maschinenaufbau keine guten Voraussetzungen für einen automatisierten Werkstück- und Werk zeugwechsel und ist noch zu kompliziert und aufwendig. Gegenüber dem traditionellen Einsatz von Einrichtungen zur Neigung der Werkzeugspindel können mit der Methode gemäß SU 2 30 614 nicht alle bekannten bedeutsamen Effekte erzielt werden, so ist es u. a. nicht möglich, alle modernen Entwicklungstendenzen in der Auslegung kreisbogenverzahnter Kegelräder zu realisieren.It also requires that resulting from the machine structure high number of geometric setting values to be controlled unacceptably high effort in drive and control technology. That In addition, the conventional machine structure does not offer any good ones Requirements for an automated workpiece and plant change of tools and is still too complicated and time-consuming. Across from the traditional use of inclination facilities Tool spindles cannot with the method according to SU 2 30 614 all known significant effects are achieved, so it is u. a. not possible all modern trends in the Realization of circular bevel gears.

Zur Beseitigung der erheblichen Einschränkung im Arbeitsbereich der Verzahnmaschine bei der jahrzehntelang angewendeten Wiegen konzeption, wurde ein neues Verfahren zur Erzeugung der Wälzbe wegung für die Herstellung von Zahnflanken an Kegelrädern vorge schlagen. Bei diesem neuen Verfahren wird die relative Wälzbewe gung zwischen Werkzeugsystem und Werkstück durch zwei voneinan der abhängige, rechtwinklig zueinander verlaufende Translations bewegungen des Werkzeugsystems, eine gleichzeitige Rotationsbe wegung des Werkzeugsystems um die eigene Bezugsachse in der Größe des Wälzwinkels des imaginären Erzeugungskegelrades und eine Rotationsbewegung des Werkstückes um die Werkstückachse in Abhängigkeit vom Wälzwinkel des Erzeugungsplanrades und des Verhältnisses der Zähnezahl des imaginären Erzeugungskegelrades zur Zähnezahl des Werkstückes erzeugt.To remove the significant restriction in the work area the gear cutting machine for weighing that has been used for decades conception, was a new process for the production of the Wälzbe motion for the production of tooth flanks on bevel gears beat. With this new method, the relative rolling motion between the tool system and the workpiece by two the dependent, perpendicular translation movements of the tool system, a simultaneous rotation movement of the tool system around its own reference axis in the Size of the pitch angle of the imaginary generation bevel gear and a rotational movement of the workpiece about the workpiece axis in Dependence on the pitch angle of the generation face gear and Ratio of the number of teeth of the imaginary generation bevel gear generated for the number of teeth of the workpiece.

Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren sind ganz neue Möglich keiten eines äußerst platzsparenden, einfachen Aufbaues eine Verzahnmaschine zur Herstellung von Kegelrädern gegeben und besonders Kegelräder mit großer Teilkegellänge oder kleinem Schrägungswinkel wieder äußerst wirtschaftlich herstellbar.This method according to the invention enables completely new possibilities of an extremely space-saving, simple structure Gearing machine for the production of bevel gears and especially bevel gears with large partial taper length or small one Helix angle can again be produced extremely economically.

Aim of the invention

Ziel der Erfindung ist es, den Aufwand für die Verzahnmaschine und deren Antriebs- und Steuertechnik entscheidend zu senken und deren Automatisierungsgrad zu erhöhen.The aim of the invention is to reduce the effort for the gear cutting machine and significantly reduce their drive and control technology and to increase their level of automation.

State the nature of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verzahnmaschine mit CNC-Steuerung zur Herstellung von Kegelrädern im Wälz- und Formverfahren, bei der der Werkstück- und der Werkzeugträger relativ zueinander senkrecht und waagerecht verschiebbar und der Werkstückträger um eine senkrechte Achse schwenkbar angeordnet ist zur Durchführung des neuen Wälzverfahrens zu schaffen, bei der durch einen neuen Maschinenaufbau verschiedene Einzelbewe gungen zusammengefaßt und damit die Zahl der zu steuernden Achsen entscheidend gesenkt, der Maschinenaufbau vereinfacht und platzsparend gestaltet, und die Voraussetzungen für einen auto matischen Werkstück- und Werkzeugwechsel verbessert werden können.The invention has for its object a gear cutting machine with CNC control for the production of bevel gears in the rolling and Molding process in which the workpiece and tool carrier movable relative to each other vertically and horizontally and the Workpiece carrier arranged to pivot about a vertical axis is to be created for the implementation of the new rolling process at the different individual movements due to a new machine construction conditions summarized and thus the number of to be controlled Axes lowered significantly, the machine structure simplified and designed to save space, and the prerequisites for a car Matic workpiece and tool changes can be improved can.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Werk zeugträger und der Werkstückträger relativ zueinander in drei rechtwinklig zueinander angeordneten Koordinaten verschiebbar und der Werkstückträger um eine senkrechte Achse schwenkbar angeordnet sind. According to the invention the object is achieved in that the work tool carrier and the workpiece carrier relative to each other in three Coordinates arranged at right angles to one another can be moved and the workpiece carrier can be pivoted about a vertical axis are arranged.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird auf Längsfüh rungen eines Längsbettes ein Werkzeugständer horizontal ver schiebbar angeordnet, der einen vertikal verschiebbaren Ständer schlitten trägt, von dem ein Werkzeugsystem, bestehend aus einer Schwenktrommel, auf der eine Neigungstrommel angeordnet ist, in der die verfahrensbedingte Art eines Messerkopfes gelagert ist, aufgenommen wird und auf Querführungen eines Querbettes, die rechtwinklig zu den Längsführungen angeordnet sind, ein Quer schlitten horizontal verschiebbar aufgenommen wird, der einen um eine vertikale Achse schwenkbaren Werkstückträger trägt, in dem eine Werkstückspindel drehbar gelagert ist.According to a further feature of the invention, longitudinal guidance a tool stand horizontally slidably arranged, the one vertically movable stand carries a slide, of which a tool system consisting of a Swivel drum on which an inclination drum is arranged, in which the process-related type of cutter head is stored, is recorded and on transverse guides of a transverse bed, the are arranged perpendicular to the longitudinal guides, a cross sled is horizontally slidable, one around carries a vertical axis swiveling workpiece carrier in which a workpiece spindle is rotatably mounted.

Durch den neuen erfindungsgemäßen Aufbau einer Verzahnmaschine mit CNC-Steuerung zur Herstellung von Kegelrädern konnte durch Anwendung eines neuen Wälzverfahrens auf den Einsatz einer Wiegen trommel und einer in ihr schwenkbar angeordneten Exzentertrommel verzichtet werden, was zu einem wesentlich einfacheren kon struktiven und sehr platzsparenden Aufbau der Maschine beiträgt. Vor allem aber konnte, da eine direkte Bewegung der Wiegen- und Exzentertrommel wegfällt, der Aufwand für die Antriebs- und Steuertechnik der Maschine entscheidend gesenkt werden. Die bisher durch die Wiegentrommel und durch die Exzentertrommel erzeugten direkten Bewegungen werden erfindungsgemäß durch Kom bination der beiden neuen Translationsbewegungen F und G, einmal durch die vertikale Verschiebung des Ständerschlittens in Richtung der Koordinatenachse Y ₀ und zum anderen durch die rechtwinklig zu ihr verlaufende horizontale Bewegung des Werk stückständers in Richtung der Koordinatenachse X₀ erzeugt. Außerdem werden durch den erfindungsgemäßen Maschinenaufbau wesentlich bessere Voraussetzungen für einen automatischen Werk stück- und Werkzeugwechsel geschaffen, insbesondere durch die neue horizontale Verschiebebewegung des Werkstückständers recht winklig zur horizontalen Bewegung des Werkzeugständers.Due to the new construction of a gear cutting machine with CNC control for the production of bevel gears according to the invention, the use of a weighing drum and an eccentric drum pivotably arranged in it could be dispensed with by using a new rolling process, resulting in a much simpler con structive and very space-saving construction of the machine contributes. Above all, however, since there is no direct movement of the weighing and eccentric drum, the effort for the drive and control technology of the machine was significantly reduced. The direct movements previously generated by the cradle drum and by the eccentric drum are inventively by combining the two new translational movements F and G , firstly by the vertical displacement of the stator carriage in the direction of the coordinate axis Y ₀ and secondly by the horizontal movement of the orthogonal to it Workpiece stand generated in the direction of the coordinate axis X ₀. In addition, the machine construction according to the invention creates much better conditions for an automatic workpiece and tool change, in particular due to the new horizontal displacement movement of the workpiece stand at a right angle to the horizontal movement of the tool stand.

Embodiment

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den Zeichnungen zeigtThe invention is illustrated below using an exemplary embodiment explained in more detail. In the drawings shows

Fig. 1 die Gesamtansicht einer Kegelradwälzfräsmaschine in schematischer Darstellung. Fig. 1 shows the overall view of a bevel gear hobbing machine in a schematic representation.

Die Verzahnmaschine zur Herstellung von Kegelrädern besteht aus einem Längsbett 1 mit horizontal verlaufenden Längsführungen 2. Auf den Längsführungen 2 wird ein Werkzeugständer 3 in Richtung einer Koordinatenachse Z₀ mit einem Koordinatenursprung O₀ horizontal verschiebbar aufgenommen. Der Werkzeugständer 3 ist mit vertikalen Führungen 4 versehen, an denen ein Ständer schlitten 5 in Richtung einer Koordinatenachse Y₀ vertikal verschiebbar angeordnet ist. Im Ständerschlitten 5 ist eine Schwenktrommel 6 um eine Achse C drehbar gelagert, die eine Neigungstrommel 7 um eine Achse D neigbar aufnimmt. In der Neigungstrommel 7 ist eine Werkzeugspindel 8 angeordnet, auf der die entsprechenden Messerköpfe 9 befestigt sind. Die Werkzeug spindel ist um eine Achse E drehbar. Unmittelbar vor dem Längs bett 1 ist ein Querbett 10 angeordnet, deren horizontale Quer führungen 11 rechtwinklig zu den Längsführungen 2 des Längs bettes 1 verlaufen. Von den Querführungen 11 wird ein Quer schlitten 12 in Richtung einer Koordinatenachse X₀ horizon tal verschiebbar aufgenommen. Der Querschlitten 12 trägt einen Werkstückständer 13, der um eine in Richtung der Koordinatenach se Y₀ vertikal verlaufenden Achse A auf dem Querschlitten 12 schwenkbar angeordnet ist. Im Werkstückständer 13 ist eine Werk stückspindel 14 um eine Achse B drehbar gelagert, die die Achse A zum Schwenken des Werkstückständers 13 rechtwinklig im Werk stückständerbezugspunkt N, der mit dem Koordinatenursprung O ₁ zusammenfällt, schneidet. Alle genannten Achsen für die Verstell-, Schwenk- und Drehbewegungen sind mit einem motori schen Antrieb und einem Meßsystem zur Positionserfassung ausge rüstet. Während die Antriebe schematisch angedeutet sind, wurde auf die Darstellung der Positionsmeßsysteme verzichtet. So wird durch einen Stellmotor 15 in Verbindung mit einem in dem Quer schlitten 12 befindlichen Wälzschraubtrieb 16 der Querschlitten 12 mit dem Werkstückständer 13 in Richtung der Koordinatenachse X₀ durch eine Translationsbewegung G verschoben. In gleicher Weise erfolgt der Antrieb des Werkzeugständers 3 in Richtung der Koordinatenachse Z₀ für eine Translationsbewegung H in Ver bindung mit einem Schraubwälztrieb 17 durch einen Stellmotor 18. Zur Positionierung der Schwenkbewegung des Werkstückständers 13 um die Achse A ist ein Antriebsmotor 19 und der Drehbewegung der Werkstückspindel 14 um die Achse B ein Antriebsmotor 20 vorgese hen. Die vertikale Verschiebung des Ständerschlittens 5 in Richtung der Koordinatenachse Y₀ für eine Translationsbewe gung F erfolgt durch einen Stellmotor 21. Zwischen dem Antriebs motor 19 und dem Werkstückständer 13 und dem Antriebsmotor 20 und der Werkstückspindel 14 sind nicht dargestellte spielfreie Antriebselemente angeordnet. Durch diese spielfreie Antriebskon zeption können die Antriebsmotoren 19; 20 unmittelbar mit dem Wegmeß- und Drehzahlmeßsystem sowie mit einer Haltebremse in Kompaktbauweise ausgeführt werden. Darüber hinaus besitzt auch die Werkzeugspindel 8 einen Antriebsmotor, der jedoch aus Fig. 1 nicht besonders ersichtlich ist. Zur präzisen Definition der Bewegungsabläufe ist für den neuen Maschinenaufbau ein Maschi nenkoordinatensystem X₀ Y₀ Z₀ mit dem Ursprung in O₀ festgelegt worden, auf das auch die Meßsysteme bezogen sind. Dabei enthält die durch das Koordinatensystem X ₀ O ₀ Z ₀ gebildete Ebene die Achse B der Werkstückspindel 14 und verläuft parallel zu den Längsführungen 2 und den Querführungen 11. In der durch das Koordinatensystem X₀ O₀ Y₀ entstandenen Ebene liegt die Achse A zum Schwenken des Werkstückständers 13 auf dem Querschlitten 12. Diese Ebene verläuft parallel zu den vertikalen Führungen 4 des Werkzeugständers 3. Die Koordinaten ebene Y₀ O₀ Z₀ enthält die Achse C für die Drehbewegung der Schwenktrommel 6 und steht senkrecht auf den beiden anderen Koordinatenebenen X₀ O₀ Z₀ und X₀ O₀ Y₀.The gear cutting machine for the production of bevel gears consists of a longitudinal bed 1 with horizontal longitudinal guides 2 . On the longitudinal guides 2, a tool post 3 is received horizontally in the direction of a coordinate axis Z ₀ with a coordinate origin O ₀. The tool stand 3 is provided with vertical guides 4 , on which a stand slide 5 is arranged to be vertically displaceable in the direction of a coordinate axis Y ₀. In the stand slide 5 , a swivel drum 6 is rotatably mounted about an axis C , which receives an inclination drum 7 tiltable about an axis D. A tool spindle 8 is arranged in the inclination drum 7 , on which the corresponding cutter heads 9 are fastened. The tool spindle can be rotated about an axis E. Immediately in front of the longitudinal bed 1 , a transverse bed 10 is arranged, the horizontal transverse guides 11 extend at right angles to the longitudinal guides 2 of the longitudinal bed 1 . From the transverse guides 11 a cross slide 12 is slidably received in the direction of a coordinate axis X ₀ horizon tal. The cross slide 12 carries a workpiece support 13, around a se in the direction of the Y ₀ Koordinatenach vertically extending axis A on the cross slide 12 is pivotally mounted. In the workpiece stand 13 , a work piece spindle 14 is rotatably mounted about an axis B , which intersects the axis A for pivoting the workpiece stand 13 at right angles in the work piece reference point N , which coincides with the coordinate origin O ₁ . All axes mentioned for the adjustment, swivel and rotary movements are equipped with a motor-specific drive and a measuring system for position detection. While the drives are indicated schematically, the position measuring systems have not been shown. Thus, the cross slide 12 is moved with the workpiece stand 13 in the direction of coordinate axis X ₀ by a translational movement G by an actuator 15 in conjunction with a carriage in the cross-rolling screw drive 12 located sixteenth In the same way, the drive of the tool stand 3 takes place in the direction of the coordinate axis Z Translations for a translational movement H in connection with a screw-type roller drive 17 by a servomotor 18 . For positioning the pivoting movement of the workpiece stand 13 about the axis A , a drive motor 19 and the rotary movement of the workpiece spindle 14 about the axis B, a drive motor 20 are provided. The vertical displacement of the stator carriage 5 in the direction of the coordinate axis Y ₀ for a translational movement F is carried out by an actuator 21st Between the drive motor 19 and the workpiece stand 13 and the drive motor 20 and the workpiece spindle 14 , play-free drive elements, not shown, are arranged. Through this backlash-free drive conception, the drive motors 19; 20 can be carried out directly with the displacement and speed measuring system and with a holding brake in a compact design. In addition, the tool spindle 8 also has a drive motor, which, however, is not particularly apparent from FIG. 1. For the precise definition of the motion sequences, a machine coordinate system X ₀ Y ₀ Z ₀ with the origin in O ₀ has been defined for the new machine structure, to which the measuring systems are also related. The plane formed by the coordinate system X ₀ O ₀ Z _{0 contains} the axis B of the workpiece spindle 14 and runs parallel to the longitudinal guides 2 and the transverse guides 11 . In the plane created by the coordinate system X ₀ O ₀ Y ₀, the axis A for pivoting the workpiece stand 13 lies on the cross slide 12 . This plane runs parallel to the vertical guides 4 of the tool stand 3 . The coordinate plane Y ₀ O ₀ Z ₀ contains the axis C for the rotary movement of the swivel drum 6 and is perpendicular to the two other coordinate planes X ₀ O ₀ Z ₀ and X ₀ O ₀ Y ₀.

Der Schnittpunkt dieser drei rechtwinklig zueinander liegenden Koordinatenebenen stellt den Koordinatenursprung O₀ dar. The intersection of these three coordinate planes lying at right angles to each other represents the coordinate origin O ₀.

Aus dem Schnittpunkt der Achse E für die Drehbewegung der Werk zeugspindel 8 mit der Messerkopfspitzenebene ergibt sich der Berechnungspunkt M des Messerkopfes 9, der stets in der Koordi natenebene Y₀ O₀ Z₀ liegt und durch die Abstände Y _0M und Z _0M vom Koordinatenursprung O ₀ bestimmt werden kann. Der Werkstückständerbezugspunkt N liegt stets auf der Koordinatenachse X ₀. Seine Lage ist durch den Abstand X _0M vom Koordinatenursprung O₀ definiert. Bei Drehung des Werkstückständers 13 um die Achse A schließt die Achse B für die Drehbewegung der Werkstückspindel 14 mit der Koordinaten achse X₀ den Werkstückständerwinkel σ _E ein. Für das Verzahnen achsversetzter Kegelräder oder zur Durchführung von Tragbildkorrekturen ist ein Achsversatz a _w der Werkstück spindel 14 einzustellen. Der Achsversatz a _w wird in dem Einstellwert Y _0M einbezogen.From the intersection of the axis E for the rotary movement of the tool spindle 8 with the cutter head tip level, the calculation point M of the cutter head 9 results, which is always in the coordinate plane Y ₀ O ₀ Z ₀ and by the distances Y _{0 M} and Z _{0 M} from Coordinate origin O ₀ can be determined. The workpiece stand reference point N is always on the coordinate axis X ₀ . Its position is defined by the distance X _{0 M} from the coordinate origin O ₀. When the workpiece stand 13 rotates about the axis A , the axis B includes the workpiece stand angle σ _E for the rotary movement of the workpiece spindle 14 with the coordinate axis X ₀. For the toothing of axially offset bevel gears or for carrying out contact pattern corrections, an axis offset a _{w of} the workpiece spindle 14 must be set. The axis offset a _w is included in the setting value Y _{0 M.}

Die Wirkungsweise der Verzahnmaschine zur Herstellung von Kegelrädern ist folgende:The operation of the gear cutting machine for the production of Bevel gears are as follows:

Vor Beginn der Bearbeitung wird das Werkstück W aufgespannt. Nach Einschwenken des Werkstückständers 13 um die Achse A auf den erforderlichen Werkstückständerwinkel δ _E ergibt sich die erforderliche Ausgangslage für das Werkstück. Damit ist auch der Abstand zwischen Werkstückspindelplananlage und der Schwenkach se A als Maschinenkonstante, das Distanzmaß der Werkstückspindel aufspannung und das Einbaudistanzmaß des Werkstückes gegeben. Nachdem alle Einstell- und Berechnungsdaten in die CNC-Steuerung eingegeben wurden und der erforderliche Programmablauf fest liegt, wird die weitere geometrische Ausgangslage zwischen Werk stück und Werkzeug hergestellt. Dabei wird die Lage des Berech nungspunktes des Messerkopfes 9 durch die Maschineneinstellungen X _0M, Y _0M und Z _0M bestimmt. Weiterhin ist noch die Neigung der Werkzeugspindel 8 in der bekannten Weise einzustellen.The workpiece W is clamped before machining begins. After swiveling the workpiece stand 13 about the axis A to the required workpiece stand angle δ _E , the required starting position for the workpiece is obtained. This also gives the distance between the workpiece spindle plan system and the swiveling axis A as a machine constant, the distance dimension of the workpiece spindle and the installation distance dimension of the workpiece. After all the setting and calculation data have been entered into the CNC control and the required program sequence has been determined, the further geometric starting position between the workpiece and the tool is created. The position of the calculation point of the cutter head 9 is determined by the machine settings X _{0 M} , Y _{0 M} and Z _{0 M.} Furthermore, the inclination of the tool spindle 8 is to be set in the known manner.

Nach Einschalten des Werkzeugumlaufes um die Achse E kann der Wälzprozeß zur Erzeugung der Zahnflanken beginnen. Der Wälz prozeß läuft dann nach dem vorgeschlagenen neuen Verfahren zur Erzeugung der Wälzbewegung für die Herstellung von Zahnflanken an Kegelrädern ab.After switching on the tool circulation around axis E , the rolling process for generating the tooth flanks can begin. The rolling process then runs from the proposed new method for generating the rolling movement for the production of tooth flanks on bevel gears.

Verwendete BezugszeichenReference symbols used

1 Längsbett
2 Längsführung
3 Werkzeugständer
4 vertikale Führung
5 Ständerschlitten
6 Schwenktrommel
7 Neigungstrommel
8 Werkzeugspindel
9 Messerkopf
10 Querbett
11 Querführung
12 Querschlitten
13 Werkstückständer
14 Werkstückspindel
15 Stellmotor für den Werkstückständer
16 Wälzschraubtrieb im Querschlitten
17 Wälzschraubtrieb im Werkzeugständer
18 Stellmotor für den Werkzeugständer
19 Antriebsmotor für die Schwenkung des Werkstückständers
20 Antriebsmotor für die Drehung der Werkstückspindel
21 Stellmotor für den Ständerschlitten
A Achse für die Schwenkbewegung des Werkstückständers
B Achse für die Drehbewegung der Werkstückspindel
C Achse für die Drehbewegung der Schwenktrommel
D Achse zur Neigung der Werkzeugspindel
E Achse für die Drehbewegung der Werkzeugspindel
F Translationsbewegung in Richtung der Koordinatenachse Y₀
G Translationsbewegung in Richtung der Koordinatenachse X₀
H Translationsbewegung in Richtung der Koordinatenachse Z₀
W Werkstück
O₀ Koordinatenursprung des Maschinengrundsystems
X₀ Koordinatenachse des Maschinengrundsystems
Y₀ Koordinatenachse des Maschinengrundsystems
Z₀ Koordinatenachse des Maschinengrundsystems
O ₁ Koordinatenursprung des Werkstückständerbezugssystems
X ₁ Koordinatenachse des Bezugssystems
Y ₁ Koordinatenachse des Bezugssystems
Z ₁ Koordinatenachse des Bezugssystems
N Werkstückständerbezugspunkt
M Berechnungspunkt des Messerkopfes
σ _E Werkstückständerwinkel (Kegelwinkel)
a _w Achsversatz der Werkstückspindel 1 longitudinal bed
2 longitudinal guide
3 tool stands
4 vertical guidance
5 stand sledges
6 swing drum
7 tilt drum
8 tool spindle
9 cutter head
10 transverse bed
11 lateral guidance
12 cross slides
13 workpiece stands
14 workpiece spindle
15 actuator for the workpiece stand
16 hob screw drive in cross slide
17 Gear screw drive in the tool stand
18 servomotor for the tool stand
19 Drive motor for swiveling the workpiece stand
20 drive motor for rotating the workpiece spindle
21 servomotor for the stand slide
A axis for the swiveling movement of the workpiece stand
B axis for the rotary movement of the workpiece spindle
C axis for the rotary movement of the swivel drum
D axis for the inclination of the tool spindle
E axis for the rotary movement of the tool spindle
F translational movement in the direction of the coordinate axis Y ₀
G translation movement in the direction of the coordinate axis X ₀
H translational movement in the direction of the coordinate axis Z ₀
W workpiece
O ₀ Coordinate origin of the basic machine system
X ₀ coordinate axis of the basic machine system
Y ₀ coordinate axis of the basic machine system
Z ₀ coordinate axis of the basic machine system
O ₁ coordinate origin of the workpiece stand reference system
X ₁ coordinate axis of the reference system
Y ₁ coordinate axis of the reference system
Z ₁ coordinate axis of the reference system
N workpiece stand reference point
M Calculation point of the cutter head
σ _E workpiece stand angle (cone angle)
a _w Axis offset of the workpiece spindle

Claims

1. Gear cutting machine with CNC control for the production of bevel wheels in the rolling and molding process, in which the workpiece and the tool holder relative to each other vertically and ho rizontal displaceable and the workpiece holder are arranged pivotable about a vertical axis, characterized in that the tool stand ( 3 ) and the workpiece stand ( 13 ) can be moved relative to one another in three mutually perpendicular coordinates ( X ₀ Y ₀ Z ₀) and the workpiece stand ( 13 ) can be pivoted about a vertical axis A.

2. Gear cutting machine with CNC control according to item 1, characterized in that on longitudinal guides ( 2 ) of a longitudinal bed ( 1 ) a tool stand ( 3 ) is arranged horizontally displaceable, which carries a vertically displaceable Ständerschlit ( 5 ), of which a tool system , consisting of a swivel drum ( 6 ), on which an inclination drum ( 7 ) is arranged, in which the process-related type of a cutter head ( 9 ) is mounted, is received and on transverse guides ( 11 ) of a transverse bed ( 10 ), the right-angled lig the longitudinal guides ( 2 ) are arranged, a cross slide ( 12 ) is received horizontally displaceably, which carries a workpiece stand ( 13 ) pivotable about a vertical axis (A) , in which a workpiece spindle ( 14 ) is rotatably mounted.