DE60218983T2

DE60218983T2 - Maschine und verfahren zur herstellung von kegelrädern

Info

Publication number: DE60218983T2
Application number: DE60218983T
Authority: DE
Inventors: Craig R. Fairport RONALD; Hermann J. Stadtfeld; Klaus Peiffer
Original assignee: Gleason Works
Current assignee: Gleason Works
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2002-02-19
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2022-02-20
Also published as: EP1363757A1; CA2431015A1; JP2004518545A; US6669415B2; DE60218983D1; CA2431015C; US6712566B2; EP1363757B1; BR0204143B1; US20030040258A1; MXPA03007324A; AU2002244134B2; CN1457279A; JP4237493B2; ATE357306T1; BR0204143A; WO2002066193A1; KR100835951B1; US20020154961A1; CN100343003C

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung gilt für Zahnradherstellungsmaschinen und konkreter für Maschinen zum Fräsen und Schleifen von Kegelrädern.
Hintergrund der Erfindung
Bei der Herstellung von Zahnrädern, insbesondere von Kegelrädern, werden allgemein zwei Arten von Prozessen angewendet, Wälzverzahnungsprozesse und Nichtwälzverzahnungsprozesse.
Wälzverzahnungsprozesse können in zwei Kategorien aufgeteilt werden, Stirnfräsen (intermittierendes Teilverfahren) und Stirnwälzfräsen (kontinuierliches Teilverfahren). Bei Wälzverzahnungsstirnfräsprozessen wird ein sich drehendes Werkzeug in das Werkstück zu einer vorherbestimmten Tiefe eingeführt. Wenn diese Tiefe einmal erreicht ist, werden das Werkzeug und das Werkstück in einer relativen Wälzbewegung zusammengewälzt, bekannt als die Erzeugungswälzung, als ob das Werkstück sich in einem Eingriff mit einem theoretischem Erzeugungsrad drehen würde, und die Zähne des theoretischen Erzeugungsrads durch die Werkstoffbeseitigungsoberflächen des Werkzeugs repräsentiert werden. Die Profilform des Zahns wir durch die relative Bewegung des Werkzeugs and Werkstücks während der Erzeugungswälzung ausgebildet.
Bei Wälzverzahnungsstirnwälzfräsprozessen drehen sich das Werkzeug und Werkstück in einer zeitlich abgestimmten Beziehung und das Werkzeug wird zur Tiefe eingeführt, wodurch alle Zahnlücken in einem einzigen Einstechen des Werkzeugs ausgebildet werden. Nachdem volle Tiefe erreicht ist, wird die Erzeugungswälzung begonnen.
Nichtwälzverzahnungsprozesse, entweder kontinuierlich teilende oder intermittierend teilende, sind jene, in denen die Profilform eines Zahnes auf einem Werkstück direkt von der Profilform auf dem Werkzeug hergestellt wird. Das Werkzeug wird in das Werkstück eingeführt und die Profilform auf dem Werkzeug wird dem Werkstück verliehen. Währende keine Erzeugungswälzung angewendet wird, ist das Konzept eines theoretischen Erzeugungsrads in der Form eines theoretischen „Kronenrads" bei Nichtwälzverzahnungsprozesse anwendbar. Das Kronenrad ist jenes theoretische Zahnrad, dessen Oberflächen mit den Zahnoberflächen des Werkstücks im Nichtwälzverzahnungsprozess komplementär sind. Daher stellen die Fräsklingen auf dem Werkzeug die Zähne des theoretischen Kronenrads dar, wenn sie die Zahnoberflächen auf dem nicht verzahnten Werkstück ausbilden.
Herkömmliche mechanische Wälzverzahnungsmaschinen zur Herstellung von Kegelrädern umfassen ein Arbeitsauflagesystem und einen Wälztrommelmechanismus. Während eines Wälzverzahnungsprozesses trägt die Wälztrommel ein zirkuläres Werkzeug entlang einer zirkulären Bahn um eine Achse, die als Wälztrommelachse bekannt ist. Die Wälztrommel stellt den Körper des theoretischen Erzeugungsrads dar und die Wälztrommelachse entspricht der Achse des theoretischen Erzeugungsrads. Das Werkzeug entspricht einem oder mehr Zahn/Zähnen auf dem Erzeugungsrad. Das Arbeitsauflagesystem richtet ein Werkstück bezüglich der Wälztrommel aus und dreht es bei einem spezifizierten Verhältnis zur Wälztrommelrotation. Traditionell werden herkömmliche mechanische Kegelradwälzverzahnungsmaschinen der Wälztrommelbauweise mit einer Reihe von linearen und winkeligen Skalen (d.h. Einstellungen) ausgerüstet, die der Bedienungsperson dabei helfen, die verschiedenen Maschinenkomponenten genau an ihren richtigen Positionen zu lokalisieren.
Es ist bei vielen Typen von herkömmlichen mechanischen Kegelradwälzverzahnungsmaschinen der Wälztrommelbauweise üblich, einen justierbaren Mechanismus einzuschließen, der Neigen der Frässpindel ermöglicht, und daher der zu der Fräswerkzeugachse, die zu Achse der Wälztrommel bezüglich ist (d.h. die Fräsachse ist zu der Wälztrommelachse nicht parallel). Die Justierung, bekannt als „Fräserneigung", wird üblicherweise verwendet, um den Fräswerkzeugdruckwinkel an den Druckwinkel des Werkstücks anzupassen und/oder die Fräsoberflächen des Werkzeugs zu positionieren, um adäquat die Zahnoberflächen des theoretischen Erzeugungsrads darzustellen. Bei einigen Typen der herkömmlichen mechanischen Kegelradwälzverzahnungsmaschinen der Wälztrommelbauweise ohne einen Fräserneigungsmechanismus können die Effekte der Fräserneigung durch eine Änderung der relativen Wälzbeziehung zwischen Wälztrommel und Werkstück erreicht werden. Diese Änderung ist auch als „modifizierte Wälzung" bekannt.
In der neueren Vergangenheit sind Wälzverzahnungsmaschinen entwickelt worden, welche die Anzahl von Maschineneinstellungen reduzieren, die notwendig sind, um ein Werkzeug bezüglich eines Werkstücks auszurichten. Diese Maschinen ersetzen einige oder alle der Einstellungen und Bewegungen der herkömmlichen mechanischen Maschinen der Wälztrommelbauweise durch ein System von linearen, rotationsmäßigen und/oder schwenkenden Achsen. Ferner offenbart US-A-1373957 eine Zahnradfräsmaschine, die einen Maschinenständer umfasst, der darauf eine Werkstückspindel und eine Werkzeugspindel anmontiert hat, worin die Werkzeugspindel auf dem Aufsatz des Maschinenständers anmontiert ist. US 4,484,387 zeigt ein generelles Maschinenwerkzeug mit Werkzeug- und Werkstückspindeln, die auf vertikalen Oberflächen eines Sockels anmontiert sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung gilt für eine Maschine und ein Verfahren zum Herstellen von Kegel- und Hypoidrädern jeweils nach Anspruch 1 und 12.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine isometrische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindungszahnradherstellungsmaschine bei ausgerücktem Werkzeug und Werkstück.
2 ist eine isometrische Darstellung der ersten Ausführungsform der Erfindungszahnradherstellungsmaschine, die ein Fräswerkzeug mit einem Ritzel zeigt.
3 ist eine Draufsicht einer Zahnradherstellungsmaschine aus 2.
4 ist eine isometrische Darstellung der ersten Ausführungsform der Erfindungszahnradherstellungsmaschine, die ein mit einem Tellerrad eingerücktes Fräswerkzeug zeigt.
5 ist eine Draufsicht einer Zahnradherstellungsmaschine aus 4.
6 illustriert eine herkömmliche mechanische Kegelradwälzverzahnungsmaschine der Wälztrommelbauweise mit Fräserneigung.
7 ist eine schematische Draufsicht einer herkömmlichen mechanischen Zahnradverzahnungsmaschine der Wälztrommelbauweise.
8 ist eine schematische Vorderansicht einer herkömmlichen mechanischen Zahnradverzahnungsmaschine der Wälztrommelbauweise.
9 ist eine Seitenansicht des Werkzeugs in 8.
10 ist eine schematische Draufsicht des Fräswerkzeugs und Werkstücks der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine Ansicht entlang der Fräswerkzeugachse aus 10.
12 illustriert die Schwenkachse F, auf die Bezug in einem Koordinatensystem genommen wird, das auf der Bezugsebene des Fräserwerkzeugs in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert.
13 zeigt das Koordinatensystem der 12 und das Koordinatensystem der ersten Ausführungsform der Erfindungsmaschine.
14 zeigt die Koordinatensysteme des Fräserwerkzeugs, X_C-Z_C, und der Erfindungsmaschine, X-Z, in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 ist ein Maschinenachsenbewegungsdiagramm für eine Ritzelschnitt auf der in 1–3 gezeigten Maschinenausführung.
16 illustriert eine mit einer Werkstückspindel verbundene Schwenkachsenplacierung.
17 veranschaulicht eine alternative Form des Maschinenständers.
18 stellt vertikale Maschinenbewegung, die mit einer Werkstückspindel verbunden ist, dar.
19 ist eine Draufsicht, die Ritzelmechanismen, die in sowohl den Werkzeug- als auch den Werkstückspindeln enthalten sind, zeigt.
20 illustriert horizontale Führungen, die sich innerhalb vertikaler Führungen der Bewegung einer Werkstückspindel befinden.
Detaillierte Beschreibung der Bevorzugten Ausführungsform
Die Details der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erörtert, welche die vorliegende Erfindung nur als Beispiel illustrieren. In den Zeichnungen wird auf ähnliche Eigenschaften oder Komponenten durch gleiche Verweisziffern Bezug genommen.
In dem Kontext der vorliegenden Erfindung versteht man den Begriff „Kegelräder" als von ausreichendem Geltungsbereich zu sein, um jene Typen von Zahnrädern zu umfassen, die als Kegelräder, „Hypoidräder" bekannt sind, sowie auch jene, die als „Kronenräder" oder „Stirnräder" bekannt sind.
Eine erste Ausführungsform der Erfindungsmaschine zur Herstellung von Kegelrädern wird in 1–5 illustriert und allgemein durch 2 bestimmt. Zur Erleichterung beim Betrachten der verschiedenen Maschinenkomponenten illustrieren 1–5 die Erfindungsmaschine ohne Türen und äußerem Bekleidungsmaterial. Die Maschine 2 umfasst einen einzigen ortsfesten Ständer 4 des in U.S. 6,120,355 offenbarten Typs, dessen Offenbarung hiermit durch Verweisstelle eingegliedert ist. Ständer 4 ist vorzugsweise eine monolithische Struktur wie Gusseisen, aber kann aus Metallplatten, zum Beispiel Stahlplatten, zusammengebaut sein oder kann einzelne Rahmenelemente wie Eckpfosten oder Rahmenelemente, die als geeignet zum Tragen der Maschine führungswärts oder andere Komponenten positioniert sind, umfassen. Ständer 4 umfasst mindestens zwei Seiten, vorzugsweise vier Seiten, dabei mindestens zwei der Seiten, erste Seite 6 und zweite Seite 8, die bei einem gewünschten Winkel, vorzugsweise einem perpendikulären, zueinander ausgerichtet sind, obwohl Seiten, die bei Winkeln ausgerichtet sind, die größer oder geringer als 90 Grad sind (siehe Ständer 4 in 19 zum Beispiel) durch die vorliegende Erfindung auch in Erwägung gezogen werden. Jede der ersten und zweiten Seiten umfasst eine Breite und eine Höhe (wie in 1 ersehen). Alternativerweise kann monolithischer Ständer 4 eine Form umfassen, die nicht ebenen Seiten wie, zum Beispiel, ein wie in 17 illustrierter generell zylindrischer Ständer.
Erste Seite 6 umfasst erste Spindel 10, die eine Vorder- oder Sitzoberfläche 15 aufweist. Spindel 10 ist um Achse Q rotierbar und ist vorzugsweise durch einen Direktantriebsmotor 12 angetrieben, vorzugsweise flüssigkeitsgekühlt und vorzugsweise hinter Vorder- und Hinterspindellagern (nicht gezeigt) angebracht. Spindel 10 ist schwenkbar an eine Spindelauflage 11 gesichert, die zusammen mit der Spindel 10 in Richtung Z entlang der Breite der ersten Seite 6 auf an Ständer 4 befestigten Wegen 14 bewegbar ist. Bewegung der Spindel 10 in Richtung Z wird durch Motor 16 durch einen direkt gekoppelten Kugelgewindetrieb (nicht gezeigt) oder durch Direktantrieb bereitgestellt. Vorzugsweise ist ein Fräs- oder Schleifwerkzeug 18 (Fräswerkzeug wird gezeigt) lösbar an Spindel 10 durch zweckdienliche Anbringungsausrüstung, wie sie in der Technik bekannt ist, angebracht.
Wie oben erklärt, ist erste Spindel 10 an Spindelauflage 11 so befestigt, dass das Schwenken der Spindel und daher des Werkzeugs 18 um Schwenkachse F vor sich geht. Spindelhalter 13 ist schwenkbar an Spindelauflage 11 über mindestens eine und vorzugsweise zwei Lagerverbindungen 20 und 22, obere Lagerverbindung 20 und untere Lagerverbindung 22. Schwenken der Spindel 10 wird durch Motor 24 und durch direkt gekoppelten Kugelgewindetrieb 26 oder durch Direktantrieb, die durch Hülsenabschnitt 28 des Jochs 30 wirken, erwirkt. Joch 30 ist schwenkbar an Spindel 10 an einer oberen Verbindung 32 und einer unteren Verbindung 34 befestigt, so dass Joch 30 sich winkelig bezüglich der Spindel 10 um Achse V bewegen kann. Vorrücken des Kugelgewindetriebs 26 und daher des Jochs 30 drückt Antriebsmotor 12 wirksam weg vom Ständer 4, wodurch eine Schwenkbewegung um Achse F erwirkt wird, um winkelig das Werkzeug 18 zu dem Maschinenständer 4 zu bewegen. Siehe 3 zwecks Fräsen eines Ritzels und 5 zwecks Fräsen eines Tellerrads. Selbstverständlich erwirkt Einfahren des Kugelgewindetriebs 26 den gegenteiligen Effekt. Alternativerweise kann zur Bewirkung des Schwenkens der Spindel 10 ein Schieber, der auf mindestens einem in die Richtung Z ausgerichteten Führungsweg bewegbar ist und auf der Spindelauflage 11 positioniert ist, mit Spindel 10 oder Motor 12 über einen Verbindungsmechanismus verbunden sein. Bewegung des Schiebers auf dem Führungsweg erwirkt Schwenken der Spindel 10 um Achse F. Ein weitere Alternative ist es, ein Motor an einem der beiden Lagerverbindungen 20 und 22 einzubegreifen, um Schwenken der Spindel 10 zu bewirken.
Zweite Seite 8 umfasst zweite Spindel 40, die um Achse N rotierbar ist und vorzugsweise durch einen Direktantriebsmotor 42 angetrieben ist, vorzugsweise flüssigkeitsgekühlt und vorzugsweise hinter Vorder- und Hinterspindellagern (nicht gezeigt) angebracht. Spindel 40 ist in Richtung X entlang der Breite der zweiten Seite 8 auf den an Schieber 46 befestigten Wegen 44 bewegbar. Bewegung der Spindel 40 in Richtung X wird durch den Motor 48 durch direkt gekoppelten Kugelgewindetrieb 49 oder durch Direktantrieb bereitgestellt. Vorzugsweise ist ein Werkstück (ein Ritzel 50 in 1 und ein Tellerrad 51 in 4) lösbar an Spindel 40 durch zweckdienliche Arbeitshalteausrüstung 41, wie sie in der Technik bekannt ist, angebracht. Spindel 40 ist auch in Richtung Y entlang der Höhe der zweiten Seite 8 bewegbar, da Schieber 46 über Wege 52 in die Y-Richtung bewegbar ist, dabei Bewegung durch den Motor 54 durch einen direkt gekoppelten Kugelgewindetrieb 55 oder durch Direktantrieb bereitgestellt wird. Richtungen X, Y und Z sind vorzugsweise beiderseitig im Bezug zueinander perpendikulär, obwohl eine oder mehr im Bezug zu ihrer perpendikulären Ausrichtung geneigt sein kann können. Zu Zwecken der Illustration ist in allen Figuren die Y-Richtung vertikal.
Während die Anordnung der Wege 44 und 52 in 1–5 als bevorzugt gezeigt wird, illustriert 20 eine alternative, aber weniger bevorzugte Ausführungsform, in der Wege 44 an Seite 8 mit in die X-Richtung auf Wegen 44 bewegbarem Schieber 46 befestigt werden können. Wege 52 können auf Schieber 46 und Spindel 40 an Wege 52 zur Bewegung in die Y-Richtung angebracht sein. Es wird auch in Erwägung gezogen, dass Bewegung in die Y-Richtung durch Spindel 10 anstatt Spindel 40 erwirkt wird (18, die Motoren sind dabei zur Klarheitszwecken entfernt).
Die vorliegende Erfindung macht durch Verwendung eines vertikalen Ständers als die gemeinsame Auflage für sowohl das Werkstück als auch die Werkzeugspindeln Schwenken der Spindel, auf der das Werkzeug sich befindet, wie in 1–5 gezeigt, möglich. Herkömmliches Schwenken der Werkstückspindel ist technisch auch möglich, wie in 16 gezeigt wird. Schwenken der Werkstückspindel kann allerdings große Schwenkwinkel für Tellerräder erfordern, was in einer Erniedrigung der Statik und dynamischen Steifheit resultiert. Bei Ritzeln ist es um das Schwenken der Werkstückspindel in Anbetracht des Kompromisses, dass Anbringungsdistanzen, Dornhöhen und Neigungswinkel über einen weiten Bereich innerhalb der Ritzel und, wenn man sowohl Ritzel und Tellerräder berücksichtigt, sogar mehr schwanken, am besten bestellt.
Alternativerweise können beide Spindeln 10, 40 geschwenkt werden, wie in 19 ersehen, die einen Schwenkmechanismus (z.B. Joch 30, 30') zeigt, der zur winkligen Bewegung um Achsen (V, V') zu jeder Spindel 10, 40 angebracht ist. Während jede Spindel 10, 40 aktiv um jeweilige Schwenkachsen (F, F') während der Herstellung eines Zahnrads schwenken können, zieht die vorliegende Erfindung in Erwägung, dass eine der Spindeln 10, 40 bei einem vorherbestimmten Schwenkwinkel vor der Herstellung eines Zahnrads festgelegt wird oder dass eine der Spindeln 10, 40 während der Herstellung eines Zahnrads zwischen inkremental festgelegten Positionen schwenkt. Bewegung zwischen solch inkremental festgelegten Positionen kann den Umfang oder das Ausmaß des benötigten Schwenkens von den anderen der Spindeln während der Herstellung des Zahnrads reduzieren.
Bewegung der ersten Spindel 10 in Richtung Z, zweiten Spindel 40 in Richtung X, zweiten Spindel 40 über Schieber 46 in Richtung Y, Schwenken der ersten Spindel 10 um Achse F, sowie Rotation der Spindeln 10 und Rotation der Spindel 40 wird jeweils durch getrennte Antriebsmotoren 16, 48, 54, 24, 12 und 42 weitergegeben. Die oben genannten Komponenten sind zu in Bezug zueinander unabhängiger Bewegung im Stande oder können sich gleichzeitig miteinander bewegen. Jeder der jeweiligen Motoren ist vorzugsweise mit einer Rückkoppelungsvorrichtung wie einem linearen oder rotierendem Drehgeber wie Schwenkachsendrehgeber 23 (1) als Teil eines CNC-Systems verbunden, das den Betrieb der Antriebsmotoren in Übereinstimmung mit Anweisungen, die einem Computersteuergerät (d.h. CNC) wie das Fanuc-Modell 160i oder Siemens-Modell 840D (nicht gezeigt) eingegebenen worden sind, lenkt.
Die Maschine der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die Ausführungsformen illustriert ist, wird durch das Steuergerät, das vorzugsweise ununterbrochen Positionierungs- und/oder Geschwindigkeitsbefehle an die verschiedenen Antriebsmotoren ausgibt, geführt. Eher als eine Last einer beträchtlichen Anzahl von Achsenpositionierungsbefehlen dem Steuergerät einzugeben, kann es effizienter und sinnvoller sein, einen kleinen Satz von Daten einzugeben, die den Zahnradherstellungsprozess beschreiben. Ein logischer Anwärter für solche Daten ist ein Satz „grundlegender Maschineneinstellungen". Unter Verwendung dieser Herangehensweise würde eine Maschinenbedienungsperson einen Satz grundlegender Maschineneinstellungen (unten im Detail erörtert) dem Steuergerät eingeben, das wiederum die Achsenpositionen, die einer Spanne von Wälztrommelpositionen entsprechen, ausrechnen würde. So wird die grundlegende „Sprache" zum Beschreiben von Kegelradwälzverzahnungsbewegungen in der vorliegenden Erfindung festgehalten.
Die Beziehung zwischen dem theoretischen Erzeugungsrad im Eingriff mit einem Werkstück wird in der vorliegenden Erfindung durch winkelige Bewegung zwischen den Werkzeug- und Werkstückachsen in Kombination mit relativen geradlinigen Bewegungen zwischen den Werkzeug- und Werkstückachsen entlang einer oder mehr der drei geradlinigen Achsen und Rotationsbewegungen des Werkstücks um seine Achse erhalten. Im Falle des kontinuierlichen Teilverfahrens wird auch die Rotationsbewegung der Werkzeugachse gesteuert.
Wegen der Komplexität der Zahnoberflächen, die durch herkömmliche Kegelradwälzverzahnungsmaschinen der Wälztrommelbauweise ausgebildet werden, können solche Zahnoberflächen nur geometrisch durch die Maschinenbewegungen, welche verwendet werden, um sie herzustellen, genau bestimmt werden. Während einige generelle Parameter der Zahnradbauform spezifiziert werden können (z.B. Anzahl der Zähne, Steigungswinkel, usw.) sind die Gleichungen, die verwendet werden, um die Kegelradzahnoberflächen zu definieren, die Bewegungsgleichungen der Wälzverzahnungsmaschinen.
In Anbetracht des Obigen ist es offensichtlich, dass mit jeder anders als die herkömmliche mechanische Kegelradwälzverzahnungsmaschine der Wälztrommelbauweise konfigurierten Maschine ein neuer Satz von Formeln und anderes Know-hows nötig wäre, um die passenden Maschineneinstellungen und Betriebsparameter zur Produktion bekannter Kegelradzahngeometrie und Gegencharakteristiken zu definieren. Da allerdings die herkömmlichen mechanischen Kegelradwälzverzahnungsmaschinen der Wälztrommelbauweise seit vielen Jahren gegenwärtig sind, liegt eine Menge des Know-hows, das sich auf gewünschte Zahngeometrie und Gegencharakteristiken in herkömmlichen Maschineneinstellungen der Wälztrommelbauweise bezieht, bereits vor.
Daher ist es, obwohl neue Sätze von Formeln für eine neu konfigurierte Maschine entwickelt werden können, in der Technik allgemein zur Praxis geworden, die gleichen Eingabeparameter wie eine herkömmliche mechanische Kegelradwälzverzahnungsmaschine der Wälztrommelbauweise für andere Maschinen zu verwenden, die eine andere Anzahl und/oder Konfiguration der Achsen aufweisen. In anderen Worten werden die Positionen der Werkzeugs- und Werkstückachsen in dem Koordinatesystem einer herkömmlichen mechanischen Kegelradwälzverzahnungsmaschine der Wälztrommelbauweise in das alternative Koordinatensystem der neu konfigurierten Maschine umgewandelt. Ein Beispiel für so eine Umwandlung kann in US-Patent Nr. 4,981,402, deren Offenbarung hiermit durch Bezug eingegliedert wird, aufgefunden werden. Die Beziehung zwischen der Erfindung und der herkömmlichen mechanischen Kegelradwälzverzahnungsmaschine der Wälztrommelbauweise wird nun unten erörtert.
Eine herkömmliche mechanische Kegelradwälzverzahnungsmaschine der Wälztrommelbauweise 60 (6) zur Herstellung von Kegelrädern umfasst generell einen Maschinenrahmen 62, Arbeitsauflagermechanismus 64 und eine Wälztrommelauflage 66, die eine Wälztrommelmechanismus 68 umfasst. Traditionell sind herkömmliche mechanische Kegelradwälzverzahnungsmaschinen der Wälztrommelbauweise üblicherweise mit einer Reihe von linearen und winkeligen Skalen (d.h. Einstellungen) ausgerüstet, die der Bedienungsperson dabei helfen, die verschiedenen Maschinenkomponenten genau an ihren richtigen Positionen anzuordnen. Das Folgende ist eine Beschreibung der Einstellungen, die auf einer mit Neigung ausgerüsteten herkömmlichen mechanischen Kegelradwälzverzahnungsmaschine der Wälztrommelbauweise wie der in 6 gezeigten Maschine zu finden sind:

• Exzenterwinkel 70 steuert die Entfernung zwischen der Wälztrommelachse A_c und der Werkzeugachse T,
• Werkzeugspindelrotationswinkel 72 steuert den Winkel zwischen der Wälztrommelachse und der Werkzeugachse, allgemein als Neigungswinkel bezeichnet,
• Schwenkwinkel 74 steuert die Ausrichtung der Werkzeugachse bezüglich eines festgelegten Bezugs auf der Wälztrommel 88,
• Wälztrommelwinkel 76 positioniert das Werkzeug 78 an irgendeiner winkeligen Position um die Wälztrommelachse,
• Fußkegelwinkel richtet das Arbeitsauflager 64 bezüglich der Wälztrommelachse aus,
• Gleitbasis 82 ist eine lineare Dimension, welche die Tiefe der Werkzeugeinrückung mit dem Werkstück reguliert,
• Kopfeinstellung 84 ist ein lineare Regulierung des Arbeitsauflagers 64 entlang der Werkstückachse W und
• Arbeitsversatz 86 steuert den Versatz der Werkstückachse bezüglich der Wälztrommelachse.

Eine abschließende Einstellung, Verhältnis der Wälzung, lenkt die relative Rotationsbewegung zwischen der Wälztrommel 68 und dem Werkstück 88. Es sollte beachtet werden, dass einige der obigen Maschineneinstellungen unter Berücksichtigung der folgenden Spezifizierungen der Werkstück- und Werkzeugbestückungsbauweise berechnet werden müssen:

• die Montierentfernung des blanken Werkstücks (Symbol – M_d),
• die Gesamtlänge der Arbeitshalteausrüstung (Symbol – A_b) und
• die Gesamthöhe des Werkzeugs (Symbol – h).

Obwohl die Messungen dieser Einstellungen präzises Positionieren der Maschinenkomponenten ermöglichen, übermitteln sie selbst wenig Informationen über ihre Standorte bezüglich zueinander. Zum Beispiel wird eine Kopfeinstellung von 5 Zoll den Arbeitsaufleger an einem anderen physikalischen Ort positionieren, der, abhängend von dem Modell der in Erwägung gezogenen Maschine, zur Wälztrommel bezüglich ist. Diese Lage rührt von der „Null"-Kopfeinstellungsposition, die auf verschiedenen Maschinenmodellen verschieden definiert ist. Auf eine ähnliche Weise teilt eine Einstellung von 30 Grad am Exzenterwinkel wenig darüber mit, was die Entfernung zwischen dem Werkzeug und der Wälztrommelachse betrifft, da er ein winkeliges Maß ist, das eigentlich eine lineare Dimension steuert. Zusätzliche Details müssen vorgelegt werden, bevor die sinnvolleren linearen Entfernungen berechnet werden können.
Von unmittelbarer Bedeutung für den Handwerker ist ein Satz von absoluten Maßen der Maschinenkomponentenpositionierung, das heißt, Maßen, die unabhängig von der Werkzeugbestückung oder dem berücksichtigten Maschinenmodell sind. Diese allgemeinen oder grundlegenden Maschineneinstellungen teilen sofort einen Sinn für die Größe und Proportion betreffs des Erzeugungsrads und des Werkstücks, das wälzverzahnt wird, mit. Sie liefern auch einen allgemeinen Ausgangspunkt für die Zahnradbauweise. Zum Beispiel können Zahnradsätze im Hinblick auf die grundlegenden Einstellungen entwickelt werden, wodurch Vorgänge der Bausweise unter vielen Modellen von Maschinen vereinheitlicht wird. Zusätzlich brauchen Analysevorgänge nur einmal aufgeschrieben werden, um alle Maschinenkonfigurationen abzudecken, wenn grundlegende Einstellungen angewendet werden. Natürlich wird Umwandlung zu wirklichen von der Maschine abhängigen Einstellungen benötigt, um eine herkömmliche mechanische Kegelradwälzverzahnungsmaschine der Wälztrommelbauweise einzurichten, aber dies wird am besten kurz vor der Präsentation als eine Maschineneinrichtungszusammenfassung durchgeführt.
Eine Beschreibung der grundlegenden Einstellungen erscheint unten mit Bezugnahme auf 7–9. 7 und 8 zeigen jeweils Draufsicht und Vorderansicht einer herkömmlichen mechanischen Kegelradwälzverzahnungsmaschine der Wälztrommelbauweise mit Neigung. 9 ist eine Projektion, die eine Seitenansicht des Werkzeugs in wirklicher Länge zeigt. Details, die sich auf die vorliegende Erörterung nicht beziehen, wurden zur Klarheit ausgelassen.
Anfänglich werden zwei Bezugspunkte definiert. Der erster Punkt, Punkt C_T, liegt auf der Werkzeugachse an einer bekannten zu dem Werkzeug bezüglichen Position. Dieser Punkt, der Werkzeugmittelpunkt genannt, wird normalerweise so gewählt, dass er auf der durch die Spitzen des Werkzeugs (9) festgelegten Ebene liegt. Der zweite Referenzpunkt, CP, liegt auf der Werkstückachse an dem Kreuzungspunkt, das heißt, dem Punkt der Überschneidung der Werkstückachse und der Achse seines Gegenstücks. Im Falle von Hypoidrädern liegt CP an dem Punkt der sichtbaren Überschneidung zwischen Gegenstücken, wenn auf einer zu beiden Achsen parallelen Ebene betrachtet. Ein anderer Punkt von Interesse, Punkt O, ist als der Maschinenmittelpunkt bekannt. Dieser Punkt wird durch die Überschneidung der Wälztrommelachse und der Ebene der Wälztrommelrotation (7) festgelegt.
Unter Verwendung der obigen Punkte können die folgenden grundlegenden Einstellungen festgelegt werden:

• Radial, s, (8) – die Entfernung von dem Maschinenmittelpunkt O zum Werkzeugmittelpunkt C_T, wenn auf der Ebene der Wälztrommelrotation betrachtet.
• Wälztrommelwinkel, q, (8) – der Winkel, der durch Radial OC_T und einer zu sowohl dem Werkstück als auch der Wälztrommelachse parallelen Ebene gebildet ist.
• Neigungswinkel, i, (9) – der durch die Werkzeugachse und Wälztrommelachse gebildeter Winkel. Normalerweise zwischen 0 und 90 Grad angenommen.
• Schwenkwinkel, j, (8) – bestimmt die Richtung der Werkzeugachsenneigung. Er wird von Linie C_TA, die strickt verbunden und perpendikulär ist, zu Radiallinie OC_T gemessen. Sein Maß ist der Winkel, der durch Linie C_TA und die Projektion der Werkzeugachse auf der Ebene der Wälztrommelrotation gebildet wird.
• Arbeitsversatz, E_m, (8) – die Minimalentfernung zwischen Wälztrommelachse und Werkstückachse.
• Gleitbasis, X_b, (7) – die Entfernung zwischen Maschinenmittelpunkt O und Punkt H, dem Punkt der sichtbarem Überschneidung der Werkstück- und Wälztrommelachse.
• Kopfeinstellung, X_p, (7) – die Entfernung zwischen sichtbarem Punkt H (oben gekennzeichnet) und Kreuzungspunkt CP. Gemessen entlang der Werkstückachse.
• Fußkegelwinkel, γ, (7) – der durch die Werkstückachse und die Ebene der Wälztrommelrotation gebildeter Winkel.

Der Wälzerzahnungsprozess wird hauptsächlich durch das Verhältnis der Wälzung (Verhältnis der Werkstückrotation zur Wälztrommelrotation) gelenkt. Zusätzliche Parameter (z.B. helixförmige Bewegung) können auch definiert werden, um die Wälzbewegung zwischen der Wälztrommel und dem Werkstück zu steigern. Es wird festgehalten, dass andere Anordnungen der grundlegenden Einstellungen als die beschriebenen hätten gewählt werden können. Allerdings bewahrt diese besondere Wahl der Einstellungen eine Ähnlichkeit mit den herkömmlichen mechanischen Kegelradwälzverzahnungsmaschinenkonfigurationen der Wälztrommelbauweise und klärt wesentliche geometrische Eigenschaften wo angemessen.
Neben den acht oben definierten Einstellungen ist es nützlich, die Rotationsposition des Werkstücks um seine eigene Achse von einem Bezug zu messen. Die Rotationsposition des Werkzeugs um seine eigene Achse kann auch für den Fall des Stirnwälzfräsens von Interesse sein. Zusammengenommen beschreiben diese zehn Parameter insgesamt die relative Positionierung zwischen Werkzeug und Werkstück zu jedem Augenblick. Drei von ihnen (Wälztrommelwinkel, Werkstückrotation, Werkzeugrotation) ändern den Prozess der Wälzverzahnung, während die anderen sieben die „wirklichen" Einstellungen sind, d.h. sie bleiben normalerweise ortsfest.
Ein mathematisches Modell ist entwickelt, das die oben gekennzeichneten grundlegenden Einstellungen verarbeitet und Kegelradwälzverzahnung an den Erfindungsausführungsformen durch Verschieben entlang oder um seine sechs Achsen genau nachgebildet. 10 und 11 zeigen jeweils Teilvorderansicht und Draufsicht der Erfindungswerkzeug- und Erfindungswerkstückanordnung in dem Koordinatensystem der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bezug nehmend auf 7–9, welche die Werkzeug- und Werkstückanordnung einer herkömmlichen mechanischen Kegelradwälzverzahnungsmaschine in dem Koordinatensystem jener herkömmlichen Maschine der Wälztrommelbauweise zeigt, sind Vektoren entlang der Werkzeug- und Werkstückachsen definiert:

• p → = {–cosγ, 0, –sinγ} Werkstückachse
• c → = {sinisin(q – j), sinicis(q – j), cosi} Werkzeugachse

Weiter werden „Schlüsselweg"-Vektoren der, perpendikulär und Werkzeug- und Werkstückachse zugeordnet, definiert:

• a → = {–sinγ, 0, –cosγ} Werkstückschlüsselwegvektor
• b → = {cos(q – j), –sin(q – j), 0} Werkzeugschlüsselwegvektor

Schließlich wird ein Vektor R von dem Werkzeugsitz T_R (die Rückseite des Werkzeugs) zu dem Punkt W_R auf der Werkstückachse, die direkt auf der Auflageroberflächenebene des Arbeitsdorns liegt:

•R → = {–scosq, ssinq – Em, Xb} – (Xp + Md + Ab)p → + hc →

Bewegungen der Maschinenausführung der 1–5 können nun bestimmt werden. Ein neues Koordinatensystem wird mit der Achsenanordnung der orthogonalen Maschine der 1–5 verbunden, der Ursprung dabei bei Punkt W_R auf der Sitzoberfläche oder Nase 43 der Maschinenspindel 40 ist.
Orthogonale Achsen sind angegeben durch:

• u →_X = p → Werkstückachse, gleicht sich mit der X-Achse ab
•
vertikal nach oben gerichtet, gleicht sich mit der Y-Achse ab
• u →_Z = u →_X × u →_Y horizontal und perpendikulär zu u_x, gleicht sich mit der Z-Achse ab

Da Schwenkachse F, wie in 1–5 gezeigt, nicht auf der Werkstückachse angeordnet ist, wie es üblich ist, sondern stattdessen vorzugsweise in der Umgebung des Werkzeugs, wie durch Vektor Δ₁ in 10 gezeigt, positioniert ist, muss die Position der Schwenkachse in dem neuen Koordinatensystem definiert werden.
Nimmt man auf 12 und 13 Bezug, ist Schwenkachse F in einem Koordinatensystem definiert, Werkzeug 18 zugeordnet, in dem die Achse Z_C mit der Achse c → des Fräswerkzeugs zusammenfällt und Achse X_C zu Z_C perpendikulär ist und sich entlang der hinteren Oberfläche des Werkzeugs 18 (12) erstreckt. Das Folgende kann aus 12 ersehen werden:

• u →_ZC = c → Einheitsvektor u_ZC in der Richtung von Z_C
• u →_XC = u →_Y × u →_ZC Einheitsvektor u_XC in der Richtung von X_C
• Δ →_C = {Δx_C, 0, Δz_C}

Wie in 13 ersehen, ist Transformation von Δ →_C in dem Werkzeugkoordinatensystem der 12 zum neuen Koordinatensystem der in 1–5 gezeigten Ausführungsform angegeben durch:

•Δ →1 = (B – 180°)Y·Δ →C und daher

Aus dem Koordinatensystem der 10 und 11, welches das Koordinatensystem der in 1–5 illustrierten Ausführungsform darstellt, kann ersehen werden:
undR →2 = Δ →1 – R →1 worin:
R1 = Vektor von Punkt T_R auf Werkzeug zu Punkt W_R auf der Sitzoberfläche 43 der Maschinenspindel 40, und
R1 = Vektor von Punkt W_R auf der Sitzoberfläche 43 der Maschinenspindel 40 zu Schwenkachse F.
Daher wird die Verschiebung entlang der geradlinigen X-, Y-, Z-Achsen der Maschinenausführung der 1–5 bei einem spezifizierten Inkrement, wie jedem Inkrement der Erzeugungswälzung, berechnet:
Die drei winkeligen Rotationen müssen auch gefunden werden. Der Schwenkwinkel B bei einem spezifizierten Inkrement, wie jedem Inkrement der Erzeugungswälzung, wird angegeben durch:
Die Werkzeug- und Werkstückachsen weisen jeweils einen verbundenen Rotationsphasenwinkel auf, welcher ihren wie durch herkömmliche mechanische Wälzerzahnungsmaschinen definierten Bewegungen überlagert wird. Diese kompensieren für die sich ändernde relative Ausrichtung der herkömmlichen und erfindungsmäßigen Maschinenhorizontalebenen bei spezifiziertem Inkrement, wie jedem Inkrement der Erzeugungswälzung. Sie werden definiert als:
Ein Betriebsvorgang wird auch durchgeführt, um die gewünschte Rotationsposition des Werkstücks, ω, in Übereinstimmung mit den Phasenwinkeln Alpha und Beta und anderen Einstellkonstanten, dem Verhältnis der Wälzung R_a einbegriffen, welches das Verhältnis der relativen Rotation zwischen der imaginären Wälztrommel und dem zur Wälzverzahnung erforderlichen Werkstück spezifiziert, der Teilungs- oder Wälzfräskonstante R_C, die das Verhältnis der relativen Rotation zwischen dem Werkzeug und Werkstück zum kontinuierlichem Teilverfahren spezifiziert, und der Bezugskonstante ω_o, die eine bekannte Rotationsposition zwischen Werkzeug und Werkstück spezifiziert, zu bestimmen. Andere Konstanten (nicht gezeigt) können verwendet werden, um die Werkstückachsenrotationsposition zur Duplizierung besonderer Bewegungen der herkömmlichen mechanischen Wälzverzahnungsmaschinen der Wälztrommelbauweise, so wie der „modifizierten Wälzung", zu justieren. Dieser Arbeitsgang kann so ausgedrückt werden:

•ω = ωo + f(RaΔq) + f(RC, Δt) + f(RC, Beta) + Alphaworin: Δq = q – q₀ dabei q = sofortige Wälztrommelwälzausrichtung q₀ = Wälztrommelausrichtung am Mittelpunkt der Wälzung Δt = t – t₀ dabei t = sofortige Werkzeugspindelausrichtung t₀ = anfängliche Werkzeugspindelausrichtung

Die obige Gleichung stellt, wie geschrieben, eine Ausführungsform der allgemeinen mathematischen Beziehung dar, worin Werkzeugrotation eine Funktion von R_a, R_C, Alpha, Beta, q und t ist. Allerdings können andere Variablen, wie Zwischenvariablen in der Form der grundlegenden Einstellungen s, i, j, E_m, X_b, X_p und γ zum Beispiel, auch zum Beschreiben der Werkstückrotation, von den Eingabeparametern resultierend, verwendet werden. Die Kalkulation für ω ist nicht auf den spezifischen oben für diese Ausführungsform gezeigten Ausdruck beschränkt.
Es ist entdeckt worden, dass die Schwenkachse F, die, zum Beispiel im Bezug auf Fräswerkzeuge, innerhalb des Fräswerkzeugsbezugsebenenkoordinatensystems X_CR-Z_CR der 14 definiert ist, vorzugsweise in dem Quadrant jenes Koordinatensystems angeordnet ist, wo X_CR positiv ist und Z_CR-Werte negativ sind. Achse X_CR liegt in der Fräserbezugsebene 92, durch den mittleren Punkt der Höhe der Klingenfräskanten definiert, und Z_CR fällt mit der Werkzeugachse c → zusammen. Wendet man diese Definition auf die Ausführungsform der 1 an, zum Beispiel dabei Achse Q perpendikulär mit Achse N, kann erkannt werden, dass die Schwenkachse F auf oder „hinter" der Bezugsebene des Fräswerkzeugs 18 und an einem Punkt zwischen der Achse Q und dem Maschinenständer 4 angeordnet sein sollte. Obwohl die obige Positionierung der Schwenkachse bevorzugt wird, kann Placierung der Schwenkachse entlang Achse Q oder nach außen von Achse Q weg von Maschinenständer 4 in der vorliegenden Erfindung einbegriffen werden.
Placierung der Schwenkachse F sollte vorzugsweise an einem Standort vorliegen, wonach ruckfreie und minimale Bewegung entlang der Achsen dargeboten wird, so wie auf Bewegungsdiagrammen, die zur Analyse der Maschinenbewegungen verwendet werden, vermerkt, zusammen mit, wenn überhaupt, ein paar Umkehr- oder Wendepunkten. Vorzugsweise sollte Schwenkachse F in dem Quadranten positioniert sein, der oben als Standort darin durch einen positiven ΔX_CR-Wert, der dem Durchschnittsradius der/des in der Maschine zu verwendeten Fräswerkzeuge/s gleicht, definiert wird. Vorzugsweise ist ΔZ_CR gleich Null. Wenn, zum Beispiel, Fräswerkzeuge, die einen Durchmesser von 3 Zoll und 9 Zoll aufweisen, in Erwägung gezogen werden, wäre der Durchschnittsradius der Fräswerkzeuge 3 Zoll. ΔX_CR wäre also 3 Zoll, wodurch er etwa an dem Punkt G in 14, wenn zum Beispiel das Fräswerkzeug 18 einen Radius von 4.5 Zoll aufweist, placiert wäre. Punkt G liegt in der Umgebung des Radzahnskalkulationspunkts (für das durchschnittliche Ritzel oder Tellerrad), der am Mittelpunkt eines Zahnes liegt. Eine Schwenkachse durch Punkt G wäre zu der X_CR-Z_CR-Ebene perpendikulär.
Auch wird Placierung der Schwenkachse an einem Standort bevorzugt, der dem Schwenkmechanismus ermöglicht, sich isoliert von dem Werkstück und Werkzeug zu sein, so dass er vor verirrten Splittern geschützt werden kann. Isolieren der Schwenkachse sollte vorzugsweise noch minimale und ruckfreie Bewegung entlang der Achsen mit, wenn überhaupt, ein paar Umkehr- oder Wendepunkten, wie auf Maschinenbewegungsdiagrammen vermerkt, wie oben erörtert, ermöglichen. In Anbetracht dessen ist herausgefunden worden, dass ein bevorzugter Standort für die Schwenkachse F an einem Punkt ΔX_CR zwischen den Fräsklingen des größten Werkzeugs, das für die Maschine in Erwägung gezogen wird, und dem Maschinenständer 4 und bei einem ΔZ_CR, der generell etwa gleich in Größe zu ΔX_CR ist, liegt. Konkreter liegt ΔX_CR vorzugsweise bei etwa dem Durchschnittdurchmesser der für die Maschine in Erwägung gezogenen Werkzeuge und ΔZ_CR ist vorzugsweise generell etwa gleich in Größe zu ΔX_CR. Wenn, zum Beispiel, Fräswerkzeuge mit Durchmessen von 3 Zoll und 9 Zoll in Erwägung gezogen werden, ist der Durchschnittsdurchmesser 6 Zoll. Also ist ΔX_CR = 6 Zoll, wodurch sie über der Fräsklingen des größten Werkzeugs hinaus placiert wird, welches bei ΔX_CR = 4.5 für das Werkzeug mit einem Durchmesser von 9 Zoll liegen würde. ΔZ_CR würde auch generell bei 6 Zoll liegen, kann aber plus/minus 2 Zoll schwanken. Mit der wie dargelegten Placierung der Schwenkachse, wird Wanderung von 10–30 mm entlang jeder der linearen Achsen vermerkt, was wünschenswert klein und dennoch von so einem Ausmaß ist, dass Bewegung entlang der Achsen genau durch die Maschinensteuerungen steuerbar sind.

Als Beispiel wird eine Ritzel mit 12 Zähnen, das einen Neigungswinkel von 28.73° und einen Spiralwinkel von 50.0° aufweist, durch wälzverzahntes Stirnwälzfräsen auf einer in 1–3 gezeigten Maschine hergestellt. Die grundlegenden Einstellungen für die Maschinen waren wie folgt:

s = 135.82	Radial
q = 65.83	Mittelpunkt der Wälzung
i = 31.79	Neigungswinkel
j = 320.26	Schwenkwinkel
E_m = 48.2638	Versatz
X_p = –0.0091	Kopfeinstellung

X_b = 34.6578	Gleitbasisversatz
Gamma (γ) = –0.01	Fußkegelwinkel
M_d = 116.84	Montierentfernung
A_b = 139.7	Dornenhöhe
h = 101.6	Werkzeughöhe
BN = 17	Anzahl der Klingengruppen auf dem Fräswerkzeug
R_a, = 3.58335	Verhältnis der Wälzung

Die Wälzfräs- oder Teilungskonstante R_c ist durch das Verhältnis der Anzahl der Klingengruppen auf dem Fräswerkzeug geteilt durch die Anzahl der Zähne auf dem Werkstück definiert. Daher:
R_c = BN/Anzahl Zähne_Werkstück = 17/12
Zusätzliche Maschinenkonstanten (siehe 12):
ΔX_C = 152.4 mm
ΔZ_C = –76.2 mm
Bei Betrachtung des Maschinenachsenbewegungsdiagramms der 15 wird gezeigt, dass es während der Wälzverzahnung des oben beschriebenen stirnwälzgefrästen Ritzels eine Bewegung von 20 mm entlang der Z- und Y-Achsen und eine Bewegung von 30 mm entlang der X-Achse gab. Es ist auch vermerkt, dass Rotation um die Schwenkachse F um die 0.5 Grad betrug. Keine Wende- oder Umkehrpunkte für irgendeine Achse sind auf dem Diagram vermerkt.
Herkömmlicherweise wird das Werkstück bezüglich der Basis geschwenkt. Die Einführung der Verwendung eines einzigen Ständers, um sowohl die Werkzeugspindel als auch die Werkstückspindel zu lagern, ermöglicht nun, dass die Werkzeugspindel bezüglich des Ständers geschwenkt wird. Es kann auch, allerdings für bestimmte Anwendungen, möglich sein, die Werkstückspindel entweder allein oder in Verbindung mit dem Schwenken der Werkzeugspindel zu schwenken.
Es ist anzunehmen, dass, obwohl die vorliegende Erfindung im Bezug auf eine Fräsmaschine erörtert und illustriert worden ist, von der vorliegenden Erfindung angenommen wird, dass sie auch ebenso eine Schleifmaschine für Kegelräder umfasst.
Während die Erfindung mit Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es anzunehmen, dass die Erfindung nicht auf die Besonderheiten davon beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung ist bestimmt, Modifikationen zu umfassen, die für Fachleute in der Technik, zu der diese Thematik gehört, offenkundig sind. Die Erfindung ist durch den Geltungsbereich der Ansprüche definiert.

Claims

Maschine zum Herstellen von Kegel- und Hypoidrädern, umfassend: einen Ständer (4), der einen ersten (8) und zweiten (6) im Wesentlichen vertikalen Oberflächenbereich aufweist; eine Werkstückspindel (40); eine Werkzeugspindel (10); Mittel zum bewegbaren Lagern (44, 46, 52, 14) der Werkstückspindel (40) auf dem ersten im Wesentlichen vertikalen Oberflächenbereich (8) des Ständers und der Werkzeugspindel (10) auf dem zweiten im Wesentlichen vertikalen Oberflächenbereich (6) des Ständers zur jeweiligen Translationsbewegung entlang einer ersten, zweiten und dritten linearen Richtung (X, Y, Z); und Mittel zum schwenkbaren Lagern (13, 20, 22) mindestens einer der Werkstückspindel (40) und der Werkzeugspindel (10) zur jeweiligen winkeligen Bewegung.
Maschine nach Anspruch 1, worin die drei verschiedenen Richtungen (x, y, z) zueinander gegenseitig perpendikulär sind.
Maschine nach Anspruch 1, worin nur eine der Werkstückspindel (40) und der Werkzeugspindel (10) winkelig im Bezug auf den Ständer bewegbar ist.
Maschine nach Anspruch 1, worin die Werkzeugspindel (10) sich linear in eine erste (Z) der drei verschiedenen Richtungen (X, Y, Z) bewegt und die Werkstückspindel (40) sich linear in ein zweite (X) und eine dritte (Y) der drei verschiedenen Richtungen (X, Y, Z) bewegt.
Maschine nach Anspruch 1, die des Weiteren beinhaltet, dass die Werkzeugspindel (10) zur winkeligen Bewegung um mindestens eine vertikale Schwenkachse (F) durch mindestens zwei Lager (20, 22) gelagert wird, dabei eines der Lager (20) sich über der Werkzeugspindel (10) befindet und das anderen Lager (22) sich unter der Werkzeugspindel (10) befindet.
Maschine nach Anspruch 5, worin die Werkzeugspindel (10) eine Werkzeugspindelachse (Q) aufweist und die mindestens eine vertikale Schwenkachse (F) sich in dem Teilbereich befindet, der zwischen der Werkzeugspindelachse (Q) und dem Ständer (4) festgelegt ist.
Maschine nach Anspruch 6, worin die mindestens eine vertikale Schwenkachse (F) sich in dem Teilbereich hinter einer Bezugsebene eines auf der Werkzeugspindel (10) montierten Werkzeugs (18) befindet.
Maschine nach Anspruch 1, worin der Ständer (4) ein ortsfester monolithischer Ständer ist.
Maschine nach Anspruch 8, worin die Mittel zum bewegbaren Lagern der Werkstückspindel (40) und der Werkzeugspindel (10) Mittel (44, 46, 52) zum bewegbaren Lagern der Werkstückspindel (40) auf dem ersten im Wesentlichen vertikalen Oberflächenbereich zur Bewegung der Werkstückspindel entlang einer vertikalen Richtung (Y) und einer ersten horizontalen Richtung (X) und Mittel (11, 14) zum bewegbaren Lagern der Werkzeugspindel (10) auf dem zweiten im Wesentlichen vertikalen Oberflächenbereich zur Bewegung der Werkzeugspindel (10) entlang einer zweiten horizontalen Richtung (Z) einschließen.
Maschine nach Anspruch 9, worin die Mittel zum schwenkbaren Lagern mindestens einer der Werkstückspindel (40) und der Werkzeugspindel (10) einen Schwenkpunkt (30, 30') einschließen, der mit der Werkzeugspindel verbunden ist, um Bewegung der Werkzeugspindel um eine vertikale Schwenkachse zu ermöglichen.
Maschine zum Herstellen von Kegel- und Hypoidrädern nach Anspruch 1, die Werkstückspindel und die Werkzeugspindel darin winkelig im Bezug zueinander um mindestens eine vertikale Schwenkachse bewegbar sind.
Verfahren zum Herstellen von Kegel- und Hypoidrädern an einer Maschine, die beinhaltet: einen Ständer (4), eine Werkstückspindel (40), bewegbar an einem ersten im Wesentlichen vertikalen Oberflächenbereich (8) des Ständers (4) abgesichert, und eine Werkzeugspindel (10), bewegbar an einem zweiten im Wesentlichen vertikalen Oberflächenbereich (6) des Ständers (4) abgesichert, das Verfahren umfasst: Montieren eines Werkzeugs (18) an die Werkzeugspindel (10); Montieren eines Werkstücks (50) an die Werkstückspindel (40); Rotieren des Werkzeugs um eine Werkzeugachse (Q); Rotieren des Werkstücks um eine Werkstückachse (N); Bewegen einer der Werkstückspindel (40) und der Werkzeugspindel (10) bezüglich des Ständers (4) in eine vertikale Richtung (Y); Bewegen einer der Werkstückspindel (40) und der Werkzeugspindel (10) bezüglich des Ständers (4) in eine erste horizontale Richtung (X); Bewegen einer der Werkstückspindel (40) und der Werkzeugspindel (10) bezüglich des Ständers (4) in eine zweite horizontale Richtung (Z); Schwenken mindestens einer der Werkstückspindel (40) und der Werkzeugspindel (10) bezüglich des Ständers (4) um mindestens eine vertikale Schwenkachse (F); und Einrücken des Werkzeugs (18) mit dem Werkstück (50), um eine Zahnlücke in das Werkstück einzuarbeiten.
Verfahren nach Anspruch 12, worin die Werkzeugspindel (10) um die mindestens eine vertikale Schwenkachse (F) schwenkt und die mindestens eine vertikale Schwenkachse (F) sich zwischen der Werkzeugachse (Q) und dem Ständer (4) befindet.
Verfahren nach Anspruch 12, worin Einrücken des Werkzeugs mit dem Werkstück Einarbeiten von allen Zahnlücken in das Werkstück beinhaltet, ohne dass das Werkzeug von dem Werkstück ausgerückt wird.