DE4319326A1 - Method and device for toothing and flanking tooth flanks - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich tung zum Verzahnen und Abdachen der stirnseitigen Zahn flanken von im wesentlichen rotationssymmetrischen Werk stücken gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method and a Vorrich device for toothing and roofing the front tooth flanks of essentially rotationally symmetrical work pieces according to the preamble of claim 1.
Eine gattungsgemäße Abdachvorrichtung ist aus der europä ischen Patentschrift 0 107 826 bekannt. Dort ist eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten der Stirnflächen von Zahnradzähnen offenbart. Unter einer axialen Relativbewe gung zwischen Werkstück und Fräser wird das kontinuier lich angetriebene Werkstück von zwei in einem konstanten Drehzahlverhältnis stehenden Stirnfräsern gleichzeitig bearbeitet. Dabei wird von einem Stirnfräser die eine Zahnflanke eines Zahnes und von dem anderen Stirnfräser die andere Zahnflanke eines Zahnes abgedacht. Beide Fräser stehen in Synchronlauf zueinander.A generic roofing device is from the European ischen patent 0 107 826 known. There is one Machine tool for machining the end faces of Gear teeth revealed. Under an axial relative movement This becomes continuous between the workpiece and the milling cutter Lich driven workpiece of two in one constant Speed ratio of stationary end mills at the same time processed. One end mill is used Tooth flank of one tooth and the other end mill the other tooth flank of a tooth is considered. Both Milling cutters are in synchronism with each other.
Nachteilig an dieser Vorrichtung und an dem mit dieser Vorrichtung praktizierten Verfahren ist, daß das Abda chen der Zähne nur an bereits verzahnten Werkstücken erfolgen kann.A disadvantage of this device and the one with it Device practiced method is that the Abda teeth only on workpieces that are already toothed can be done.
Aus der DE-PS 26 50 955 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der mittels eines kontinuierlich umlaufenden Schlag messers in ein kontinuierlich umlaufendes Werkstück eine Verzahnung gefräst werden kann.From DE-PS 26 50 955 a device is known in the case of a continuously circulating blow into a continuously rotating workpiece Gearing can be milled.
Ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsge mäßes Verfahren zum Herstellen von abgedachten Zahnkrän zen herstellungstechnisch günstiger weiterzubilden. Based on the prior art mentioned at the beginning is the object of the invention, a genus Moderate method of making covered gearwheels to further develop zen in terms of manufacturing technology.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 angege bene Verfahren und durch die im Anspruch 5 angegebene Vorrichtung.This problem is solved by the specified in claim 1 bene method and by the specified in claim 5 Contraption.
Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.The subclaims represent advantageous developments of the invention.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren stehen nunmehr nicht nur zwei Stirnfräser im Synchronlauf zum kontinu ierlich angetriebenen Werkstück, sondern zusätzlich noch ein im Gleichlauf mit den Stirnfräsern stehendes Schlag messer. Während der Abdachung taucht erfindungsgemäß das Schlagmesser in die Dachkantenzwischenräume ein. Was bisher nur in aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten auf verschiedenen Maschinen verwirklicht werden konnte, erfolgt hier während eines Bearbeitungsschrittes. Die Verzahnung geschieht im wesentlichen zeitgleich mit der Abdachung. Besonders vorteilhaft beginnt die Bearbeitung damit, daß die Abdachung zunächst ins volle Werkstück hineingefräst wird. Gleichzeitig damit beginnt das Schlagmesser in die Dachkantenzwischenräume hinein zu schlagen. Es ist dabei vorgesehen, daß das Schlagmesser erst dann seine volle Schnittiefe erreicht, wenn auch die Stirnfräser ihre maximale Eindringtiefe erreicht haben. Dies ist ein optimaler Lastwechsel. Sobald näm lich die Stirnfräser ihre maximale Eindringtiefe er reicht haben, also die Dächer zunächst ins Volle fertig geschnitten haben, können die Stirnflächenfräser bei spielsweise durch eine Querverlagerung außer Eingriff gebracht werden zum Werkstück. Erreicht in diesem Augen blick das Schlagmesser seine tiefste Eindringtiefe, so ist auch die Beanspruchung auf das Schlagmesser jetzt maximal. Aus dieser Verfahrensstellung heraus arbeitet dann das Schlagmesser die Nuten bis zum gewünschten Ende. Sowohl die Stirnfräser als auch die Schlagmesser fräser sollen bevorzugt in radialer Richtung zur Werk stückachse zustellbar sein. Die Vorrichtung ist bevor zugt so ausgebildet, daß sämtliche Achsen mit Einzelan trieben versehen sind. Die Servomotoren der Einzelantrie be sind untereinander über Signalaustauschleitungen verbunden, so daß eine exakte Synchronisation innerhalb der Achsen realisierbar sind. Die Mittel, die zur Ein stellung des Synchronlaufes verwendet werden, bestehen im wesentlichen aus einer elektronischen Datenverarbei tungsanlage, welche mit Detektoren ausgerüstet ist, um die aktuelle Drehgeschwindigkeit bzw. das aktuelle Mo ment an jedem Antrieb zu ermitteln. Weiter sind Mittel vorgesehen, die die exakte vorgegebene Drehzahl bzw. das exakte vorgegebene Moment an jedem Antrieb einstellen können. Es ist vorgesehen, daß das Werkstück mit einer bestimmten Drehzahl dreht, und die drei Werkzeugspindeln, nämlich die beiden Stirnfräserspindeln und die Schlagmesserspindel ihrerseits im Gleichlauf zueinander stehen, wobei das Drehzahlverhältnis bevorzugt so ist, daß sämtliche Werkzeugspindeln mit derselben Drehzahl drehen, welche um ein ganzzahliges Vielfaches, nämlich der Zähnezahl schneller ist als die Drehzahl der Werk stückspindel. Die mit gleicher Drehzahl drehenden Fräs spindeln und Schlagmesserspindeln stehen untereinander in einer definierten und festen Phasenlage. Dadurch ist gewährleistet, daß jeder Stirnfräser nur jeweils eine Dachfläche eines Zahnes fräst und das Schlagmesser immer in einem Dachkantenzwischenraum eintaucht. Die Einstel lung der Werkzeuge zueinander, also die Position der beiden Stirnfräser und des umlaufenden Schlagmessers ist so gewählt, daß sie im wesentlichen in einer Ebene senk recht zur Werkstückdrehachse liegen. Dies hat zur Folge, daß bei einem axialen Vorschub des Werkstückes hin auf die Werkzeuge sämtliche Werkzeuge gleichzeitig in Ein griff treten zum Werkstück. Zunächst treten dabei die Stirnfräser in spanabhebenden Eingriff in das Werkstück und fräsen, ohne daß Zähne ausgefräst werden, die Abda chungen ins Volle. In diesen durch die beiden Stirnfrä ser dann freigefrästen, sich in Richtung des Vorschubes vertiefenden Zwickel taucht dann das umlaufende Schlag messer ein. Während des Abdachvorganges wird von dem Schlagmesser nur spitzenseitig der Zwickel vertieft. Erst wenn der Abdachvorgang als solcher beendet ist, erreicht das Schlagmesser seine volle Eindringtiefe. Bevorzugt drehen sich die Stirnfräser jeweils so, daß sie zum Dachfirst hin fräsen. Es ist jedoch auch vorgese hen, daß die Fräser vom Dachfirst in die Nut hinein fräsen. Letzteres insbesondere dann, wenn das umlaufende Schlagmesser gegen die Vorschubrichtung des Werkstückes arbeitet, also von der abgedachten Stirnfläche des Zahn rades hin einwärts.According to the method according to the invention are now not only two end mills in synchronism with the continuous animal driven workpiece, but additionally a blow in synch with the end mill knife. According to the invention, this dips during the roofing Knives in the spaces between the roof edges. What so far only in successive steps different machines could be realized takes place here during a processing step. The Interlocking occurs essentially at the same time as the Incline. Processing begins particularly advantageously so that the roof is first in the full workpiece is milled into it. At the same time it starts Knife into the spaces between the roof edges beat. It is provided that the fly knife only then reaches its full depth of cut, though the end mill reaches its maximum depth of penetration to have. This is an optimal load change. As soon as the milling cutters achieve their maximum penetration depth have enough, so the roofs are first fully finished have cut, the end mill can be for example disengaged by a transverse displacement brought to the workpiece. Reached in that eye look the fly knife its deepest penetration, so is also the strain on the fly knife now maximum. Works out of this position then the fly knife the grooves to the desired one The End. Both the face milling cutter and the fly knife milling cutters should preferably be in a radial direction to the factory be axially deliverable. The device is before trains designed so that all axes with single drives are provided. The servomotors of the single drive be with each other via signal exchange lines connected so that an exact synchronization within the axes are realizable. The means to one position of synchronous operation are used essentially from electronic data processing tion system, which is equipped with detectors in order the current speed of rotation or the current month determination on each drive. Next are means provided that the exact predetermined speed or Set the exact specified torque on each drive can. It is envisaged that the workpiece with a certain speed, and the three tool spindles, namely the two end mill spindles and the Beater knife spindle in turn in synchronization with each other stand, the speed ratio is preferably such that all tool spindles with the same speed rotate, which is an integer multiple, namely the number of teeth is faster than the speed of the movement piece spindle. The milling machines rotating at the same speed Spindles and percussion knife spindles are one below the other in a defined and fixed phase position. This is ensures that each end mill only one Milled roof surface of a tooth and the fly knife always immersed in a roof edge space. The setting the tools to one another, i.e. the position of the both face milling cutters and the rotating percussion knife chosen so that they lower substantially in one plane lie right to the workpiece axis of rotation. As a consequence, that with an axial feed of the workpiece the tools all tools in one at the same time grasp the workpiece. First, the Face milling cutters in the workpiece and mill the abdomen without cutting teeth in full. In this by the two end mills This then milled freely in the direction of the feed deepening gusset then plunges the circumferential blow knife one. During the roofing process Knife only deepened at the tip of the gusset. Only when the roofing process as such has ended, the fly knife reaches its full penetration depth. The face milling cutters preferably rotate such that mill them towards the roof ridge. However, it is also provided hen that the router from the ridge into the groove milling. The latter especially when the rotating Impact knife against the feed direction of the workpiece works, i.e. from the covered face of the tooth wheel inwards.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren erläutert. Es zeigt:An embodiment of the invention is as follows explained with reference to the accompanying figures. It shows:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung, Fig. 1 is a plan view of an inventive device,
Fig. 2 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vor richtung, Fig. 2 is a side view of the front of the inventive device,
Fig. 3 ein Werkstück, bei welchem eine Verzahnung ins Volle durchgeführt worden ist,, Has been performed in which a toothing into solid Fig. 3, a workpiece,
Fig. 4 eine Verfahrensstellung, bei welchem die Abda chung gerade beendet ist und Fig. 4 shows a process position, in which the roofing has just ended and
Fig. 5 die stirnseitige Ansicht auf ein fertig bear beitetes Zahnrad. Fig. 5 shows the front view of a finished gear.
Auf einem Maschinentisch 30 befindet sich eine Werkstück spindel 1, in welche ein Werkstück 8, bei dem es sich um ein unverzahntes Zahnrad handelt, eingespannt ist. Die Drehachse der Werkstückspindel 1 ist mit der Bezugszif fer 23 bezeichnet. Die Werkstückspindel 1 ist in Rich tung 12 ihrer Achse 23 verlagerbar. Die Zustellbewegung erfolgt in dieser Richtung. Auf dem Maschinentisch 30 befindet sich weiterhin ein sich in der Vertikalen er streckender Träger 31, an welchem zwei Frässpindeln 2 und 3 angeordnet sind.On a machine table 30 there is a workpiece spindle 1 , in which a workpiece 8 , which is an toothless gear, is clamped. The axis of rotation of the workpiece spindle 1 is designated with the reference numeral 23 . The workpiece spindle 1 is in Rich direction 12 of its axis 23 . The infeed movement takes place in this direction. On the machine table 30 there is also a vertically extending carrier 31 on which two milling spindles 2 and 3 are arranged.
Der Träger 31 ist in der Ebene des Maschinentisches 30 in den Richtungen 13 und 14, welche senkrecht aufeinan der stehen, verlagerbar. Jeder einzelne der beiden Stirn fräserspindeln 2, 3 ist zusätzlich noch um eine Achse, die parallel zur Tischebene verläuft, schwenkbar. Die Achslage selbst kann in vertikaler Richtung durch Verla gerung der Spindeln am Spindelträger 31 verändert wer den. Zusätzlich zu der Verlagerbarkeit in Richtung der Pfeile 13, 14 läßt sich der Träger 31 auch noch um die Drehachse 26 schwenken. Die Stirnfräser 5 bzw. 6 sind auf das Werkstück 8 ausgerichtet. Hinsichtlich der Funk tionsweise einer derartigen Fräsvorrichtung wird auf die europäische Patentschrift 0 107 826 verwiesen.The carrier 31 is in the plane of the machine table 30 in the directions 13 and 14 , which are perpendicular to each other, relocatable. Each of the two end mill spindles 2 , 3 is additionally pivotable about an axis that runs parallel to the table plane. The axis position itself can be changed in the vertical direction by moving the spindles on the spindle carrier 31 . In addition to being displaceable in the direction of the arrows 13 , 14 , the carrier 31 can also be pivoted about the axis of rotation 26 . The face milling cutters 5 and 6 are aligned with the workpiece 8 . With regard to the mode of operation of such a milling device, reference is made to European Patent 0 107 826.
Parallel zur Vertikalerstreckung des Trägers 31 ist eine weitere Werkzeugspindel 4 vorgesehen, welche ein umlau fendes Schlagmesser 7 trägt. Die Achse der Schlagmesser spindel 4 steht windschief zur Achse 23 der Werkstück spindel 1 Der Trägei 10 der Spindel 4 ist in Richtung des Pfeiles 15 quer zur Spindelachse 23 verlagerbar. Hinsichtlich der genauen Ausgestaltung und der Funktions weise eines derartigen Schlagmesserfräsers wird auf die deutsche Offenlegungsschrift 26 15 955 verwiesen. Parallel to the vertical extent of the carrier 31 , a further tool spindle 4 is provided, which carries a umlau fendes fly knife 7 . The axis of the fly cutter spindle 4 is skewed relative to the axis 23 of the workpiece spindle 1 The Trägei 10 of the spindle 4 is displaced transversely in the direction of arrow 15 to the spindle axis 23rd With regard to the exact design and the function of such a fly cutter, reference is made to German Offenlegungsschrift 26 15 955.
Wie insbesondere in Fig. 1 dargestellt ist, liegen die Werkzeuge 7, 5, 6 in einer Ebene E, welche die Achse 23 in einem rechten Winkel schneidet.As is shown in particular in FIG. 1, the tools 7 , 5 , 6 lie in a plane E which intersects the axis 23 at a right angle.
Die Funktionsweise der Maschine ist folgende: Das rotati onssymmetrische Werkstück 8, welches verzahnt werden soll, wird in Richtung des Pfeiles 12 auf die Werkzeuge 5, 6, 7 zugestellt. Die Stirnfräser 5, 6 und das umlaufende Schlagmesser 7 werden dabei jeweils von Spindeln ange trieben, welche die gleiche Drehzahl aufweisen. Die Werkzeuge 5, 6, 7 stehen dabei in einer festen Phasenlage zueinander. Die Drehzahl des Werkstückes 8 ist dabei so gewählt, daß sie um ein ganzzahliges Vielfaches, nämlich um die Anzahl der Zähne geringer ist als die Drehzahl der Werkzeugspindel. Die Phasenlage der Stirnfräser 5, 6 ist so eingestellt, daß die Abdachung der Zahnflanken 18, 19 zunächst ins Volle geschieht, wobei jeweils ein Fräser die eine Seite eines Zahnes und ein anderer die andere Seite eines Zahnes abdacht. Die Drehrichtung der Stirnfräser kann dabei sowohl zum First hin als auch vom First weg erfolgen. Die Phasenlage des Schlagmessers 7 ist so eingestellt, daß es jeweils in den Zwischenraum zwischen zwei Zahnfirsten, also in die Dachkantenzwi schenräume 22 eintaucht. Hierdurch entstehen Nuten 21, die Zähne 20 übrig lassen.The machine works as follows: The rotationally symmetrical workpiece 8 , which is to be toothed, is fed in the direction of arrow 12 to the tools 5 , 6 , 7 . The end mill 5 , 6 and the rotating percussion knife 7 are each driven by spindles which have the same speed. The tools 5 , 6 , 7 are in a fixed phase relationship to one another. The speed of the workpiece 8 is chosen so that it is an integer multiple, namely the number of teeth less than the speed of the tool spindle. The phase position of the face milling cutters 5 , 6 is set such that the tooth flanks 18 , 19 are first fully flattened, one milling cutter thinking one side of a tooth and another cutting the other side of a tooth. The direction of rotation of the end mill can be either towards the ridge or away from the ridge. The phase position of the percussion knife 7 is set so that it is immersed in the space between two tooth ridges, that is, in the roof spaces 22 . This creates grooves 21 which leave teeth 20 .
Sobald die Stirnfläche 8′ des Werkstückes 8 in den Be reich der Ebene E vorgeschoben ist, beginnen die Stirn fräser 5, 6 spanabhebend Dachkanten ins volle Werkstückma terial hineinzufräsen. Das Schlagmesser 7 hat zu diesem Zeitpunkt noch nicht die volle Eindringtiefe ins Materi al erreicht. Erst wenn die Dächer vollständig fertig gefräst sind, erreicht das Schlagmesser 7 die volle Eindringtiefe ins Material. Dann werden die Werkzeugspin deln 2 und 3 mittels der Verlagerung des Trägers 31 in Richtung des Pfeiles 13 quer zur Drehrichtung der Werk stückspindel 23 verlagert. Danach wird die Zustellung in axialer Richtung der Werkstückspindel 23 fortgesetzt, wobei dann vom Schlagmesser 7 die Verzahnung durchge führt wird.As soon as the end face 8 'of the workpiece 8 is pushed into the area E, the end millers 5, 6 start machining roof edges into the full workpiece material. The fly knife 7 has not yet reached the full depth of penetration into the material. Only when the roofs are completely milled, the impact knife 7 reaches the full depth of penetration into the material. Then the tool spindles 2 and 3 are shifted by means of the displacement of the carrier 31 in the direction of arrow 13 transversely to the direction of rotation of the workpiece spindle 23 . Then the infeed is continued in the axial direction of the workpiece spindle 23 , the toothing then being performed by the fly knife 7 .
In der Fig. 3 ist ein Schnittbild von zwei Stirnfräsern bei einer Abdachung ins Volle dargestellt. Zur Verzah nung des abgedachten Zahnrad-Rohlings werden dann die Zahnflankenzwischenräume 22 mittels des Schlagmesser 7 ausgefräst.In Fig. 3 is a sectional view of two end mills at an incline is shown in solid material. To gearing the covered gear blank, the tooth flank spaces 22 are then milled out by means of the impact knife 7 .
Es ist hervorzuheben, daß es besonders vorteilhaft ist, in einem einzigen Arbeitsschritt einen Rohling sowohl zu verzahnen als auch die Zähne abzudachen, wobei die Abdachung vor der Verzahnung stattfindet. Durch die besondere Anordnung aller Werkzeuge in einer Ebene E parallel zur Stirnfläche 8′ des Werkzeuges 8 ist gewähr leistet, daß das Schlagmesser 7 erst dann seine tiefste Eingriffsstellung in das Werkstück 8 erreicht, wenn die Verzahnung nahezu oder bereits schon abgeschlossen ist.It should be emphasized that it is particularly advantageous to both tooth a blank and to rake off the teeth in a single work step, the roofing taking place before the toothing. The special arrangement of all tools in a plane E parallel to the end face 8 'of the tool 8 ensures that the striking knife 7 only reaches its deepest engagement position in the workpiece 8 when the toothing is almost or already completed.
Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung von Bedeutung sein. Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt lich mit einbezogen.The in the above description, the drawing and Features of the invention disclosed in the claims can both individually and in any combination for the realization of the invention may be of importance. All the features disclosed are essential to the invention. In the disclosure of the application is hereby also the Disclosure content of the associated / attached priori full documents (copy of the pre-registration) included.
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DE4493882D2 (en) | 1996-06-27 |
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