DE8910726U1

DE8910726U1 - Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werkstücken

Info

Publication number: DE8910726U1
Application number: DE8910726U
Authority: DE
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1989-09-08
Filing date: 1989-09-08
Publication date: 1991-01-10
Anticipated expiration: 1999-09-09
Also published as: IT9047960A1; IT9047960A0; IT1239616B

Description

HURTH 6. September 1989

a*Bwa*rikainbH*ce .'·..·". ."..". ."..".000.00.28/ 2503 Lfl/W

&iacgr;&Ggr;&bgr;&bgr;. &bgr; München 4O

·· ■·· · ■■■·· ■

■ . · · I Il · ·

Haschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahntes Werkstücktn

Di* Sz-fiaduag feetrifft eise Msachiss.· üt*=a F^-inbear'ositea der ZaIu^f lenken von verzahnten Werkstücken mit einem zahnrad artigen Werkzeug gemäß dem Oberbegriff des HauptanSpruchs.

S;and der Tech-aik

Bise Maschine der genannten Art ist von d«r DE-PS 11 50 bekannt. Während bei den meisten anderen bekannten Maschinen Susi Schuber, Honen usw. von Zahnrädern das Werkzeug oberhalb de· Werkstücks angeordnet ist, ist bei dieser Maschine das Werkzeug radial neben dem Werkstück angeordnet. Diese Bauart bietet Vorteile bei der Kombination mit automatisierten Handhabungseinrichtungen zum Be- und Entladen der Werkstücke oder zum Wechseln des Werkzeugs, weil die freie ZugangIichkeit von oben den Einsatz von Portalladern und ähnlichen Bauformen von Handhabungeeinrichtungen ermöglicht. Die bekannte Maschine ist zum Bearbeiten von sehr großen Zahnrädern bestimmt, was durch einen am tferkze-gspindelkasten vorgesehenen Steuerstand deutlich wird, auf dem der Bedienungsmann mit dem Spindelkasten, Also mit dem Werkzeug, mitfahren und von einem Schaltpult aus die Maschine steuern kann. Die Bauform mit neben dem Werkstück angeordnetem Werkzeug auf eine kleinere Maschine der genannten Art zum Bearbeiten beispielsweise der Zahnräder von Kfz-Getrieben bereitet an sich keine Schwierigkeiten, jedoch sind die Möglichkeiten, an den Werkstück-Zähnen Plankenkorrekturen und dgl. vorzusehen, sehr beschränkt. In der modernen Fertigungstechnik sind Möglichkeiten zur Flanken-

korrektur jedoch ein unverzichtbarer Bestandteil derartiger Maschinen.

Aufgabe

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Maschine nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchi so weiter zu entwickeln, daß alle in der Praxis erforderlichen Korrekturen erzeugt werden können. Dabei sollen das Einstellen der Maschine einfa.h zu bewerkstelligen und ein automatisierter Fertigungsablauf ausführbar sein.

Lösung

Al· Lösung wird eine Maschin« vorgeschlagen, die die Merk-Mal· des Anspruch· 1 aufweist. Dadurch kann das Werkzeug in einer vertikalen Ebene, zu der die Werkstückachse parallel gerichtet ist, in zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Richtungen relativ zu» Werkstück verfahren und sosit Jeder innerhalb dts Arbeitsbereiches vom Werkzeug anfahrbare Punkt in einfacher und zuverlässiger Weise »le Kreuzungepunkü zweier Koordinaten definiert werden. Eine bei bekannten Maschinen vorhandene Einrichtung zum Einstellen eines Diagonalwinkele zwischen der Werkzeug- und der Werkstückachse und die bei einer Automatisierung erforderlich werdende Umrechnung von Winkelmaßen entfallen, da rille Bewegungen nur noch in rechtwinkelig zueinander stehenden Richtungen «rfolgen. Die Bewegungen sind dadurch frei programmierbar geworden, wodurch sowohl die Steuerung zua Anfahren aller erforderlichen Punkte auf der Jeweils gewünschten Flankenlinie als auch die entsprechende Programmierung wesentlich vereinfacht werden. Darüber hinaus steht einem bisweilen erwünnchtin Übergang von einem ^verfahren auf ein anderes während der Bearbeitung

nichts im Wege.

Das Merkmal des Anspruchs 2 gibt einen zweckmäßigen Aufbau für die Maschine nach Anspruch 1 an. Dank der Anordnung dea Vertikalschlittens kann, wie schon erwähnt, jeder Punkt innerhalb des Arbeitsbereichs der Maschine angefahren werden. Es ist also nicht mehr wie bisher erforderlich, das Wer¹ stück genau mittig zur Drehachse des Werkzeugkopfes jjj-, sittig sur mittleren Rststicnssbene d?s Werk*-"**·* ?■" spannen, wodurch das umständliche Verschieben des Reitstockes auf dem Maschinenbett ebenso wie ein exaktes Abstimmen der Spannvorrichtungen weitgehend entfällt. Das Werkzeug kann Jetzt zur WerkstUckmitte gebracht werden und alle vorprogrammierten Arbeitsbewe^ungen gehen von diesem Punkt aus.

Dieser Vorteil erlaubt die Weiterbildung der Maschine mit dem Merkmal des Anspruchs 4. Werkstücke mit mehreren Verzahnungen lassen «ich so in einer Aufspannung oder zumindest in weniger Aufspannungen als bisher bearbeiten, da jedes Werkzr g an die von ihm zu bearbeitende Verzahnung herangeführt werden kann, was bei der Maschine nach dem Stand der Technik nicht =05!ich ist^

Von besonderer Bedeutung ist eine Ausgestaltung der Maschine mit dem Merkmal des Anspruchs 3. Bei der bekannten Maschine ist die Schwenkachse einem Zapfen zugeordnet, der mit erheblichem Abstand vom Werkzeug auf dessen dem Werkstück abgewendeten Seite angeordnet ist. Dabei liegt der Zapfen nicht in der Richtung des Arbeitsdruckes, obwohl er den Arbeitsdruck aufnehmen muß, so daß er zusätzlich einer Kippbewegung ausgesetzt ist. Dieser Nachteil wird schon mit der im Anspruch 2 genannten Wiege vermieden. Mit der im Anspruch k angegebenen Lage der Schwenkachse wird beim Schwenken des Werkzeugs um diese Achse der Achsabstand zwischen Werkzeug und Werkstück nicht verändert. Im Gegensatz dazu iat bei der bekannten Ausführung jede Schwenkbewegung mit einer Vergrößerung des Achsabstandes verbunden, was beim Programmieren der Arbeitsbewegungen zusatz-

lichen Aufwand erfordern würde.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in vier Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen Fig. 1 eine Aneicht der erfinduniitemäßen Maschine in perspektivischer Darstellung,

Pig. 2 und 3 Je eine schenatische Darstellung des Arbeitsbereichs und

Fig. k eine ähnliche Darstellung wie Pig. 2 für eine alt zwei Werkzeugen ausgestattete Maschine.

Beschreibung

In Fig. 1 ist eine Zahnrad-Feinbearbeitungsaaschine genäß der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Bei der Maschine kann es sich ua eine Zahnradschab- oder eine Zahnradrollmaschine zum Schaben bzw. Rollen von noch nicht gehärteten Zahnrädern handeln oder um eine Hon- oder eine Hartschabmaschine (auch als Schabschleifmaschine bezeichnet) zum Honen bzw. Hartschaben von insbesondere gehärteten Zahnrädern.

Auf einem Maschinenbett 1 ist das zu bearbeitende Werkstück W zwischen einem feststehenden Spindelstock 2 und einen in Führungen 3 verstell- und feststellbar angeordneten Reitstock 4 drehantreibbar aufgenoaaen. Die Mittel zum Antreiben des Werkstücks W und die zum Verstellen und Feststellen des Reitstocks 4 sind bekannt und deshalb nicht dargestellt. Die Führungen 3 sind parallel zur Achse 5 des Werkstücks W gerichtet. Einrichtungen zum Beseitigen einer

Zahn-'Vor-Zahn-Stellung, wenn das Werkstück W mit den Werkzeug T (auf das noch eingegangen wird) in Eingriff gebracht wird, sind nicht vorgesehen; statt dessen werden die Werkstücke W in richtiger Stellung bezüglich der Verzahnung des Werkzeuge T zugeführt und gespannt.

Ebenfalls auf dem Maschinenbett 1 sind Führungen 6 rechtwinklig zu den Führungen 3 angeordnet, auf denen ein Zuste11-schlitten 7 horizontal v*rachi«fab«r (Pfeilrichtung X) u»*d dafür mit bekannten und deshalb nicht dargestellten Mitteln antreibbar angeordnet ist. Der Zustellschlitten 7 ist mit Führungen 8 versehen, die parallel zu den Führungen 3 verlaufen und in denen ein Axiaischlittsn 9 horizontal verschiebbar (Pfeilrichtung Z) und dafür mit bekannten und deshalb nicht dargestellten Mitteln über eine Spindel 10 antreibbar geführt ist. Der Axialschlitten 9 ist mit vertikalen Führungen 11 versehen, in denen ein Vertikalschlitten 12 auf und ab verschiebbar (Pfeilrichtung T) und dafür mit bekannten und deshalb nicht dargestellten Mitteln über eine Spindel 13 antreibbar geführt ist. In einer Bogenführung Ik an der den Führungen 11 abgewendeten bzw. dem Werkstück W zu**w*nd*t«n S*±i· d*s Vertikalsehiitten« 12 ist eine Wiege 15 angeordnet, an der in einer nicht sichtbaren Rundführung ein Werkzeugkopf 17 um eine horizontale Achse 18 dreheinstellbar aufgenommen ist. Im Werkzeugkopf 17 ist ein zahnradartiges Werkzeug T gelagert, das ein genutetes Schabrad, ein mit CBN- oder Diamantkörnern beschichtetes Hartschabrad, ein Honrad oder auch ein Rollrad sein kann. Während des Bearbeitungevorganges haben die Werkzeugach.se 19 und die Werkstückachse 5 einen Achsabstand a. Die Einstellachs« l8 des Werkseugkopfes 17 liegt zu Beginn eines jeden Bearbeitungsvorganges vorzugsweise (aber nicht zwingend) in der mittleren Rotationsebene l6 (sh. Fig.2) des Werkzeugs T.

Alle hier genannten, nicht dargestellten Antriebsmittel sind in Fig. 1 mit Motoi Symbolen angedeutet, wobei die

Zuordnung der Symbole durch entsprechende Indices erfolgt, z.B. ist M₂ der Antrieb für die Bewegung des Axialschlittens in der Z-Richtung.

Die Wiege 15 mit dem Werkzeugkopf 17 und dem Werkzeug T sind in der Bogen führung &idiagr;&Iacgr; 'im eine Achse 20 schwenkbar. FUr diese Schwenkbewegung f sind ebenfalls bekannte und deshalb nicht dargestellte Mittel vorgesehen. Um unerwünschte Ver echneiduner en en den Zehnen des Werkstücke W und damit zusammenhängende Beschädigungen an den Zähnen des Werkzeuge T zu vermeiden, ist es zweckmäßig, daß die mittlere Rotationsebene l6 des Werkzeugs T im jeweiligen Berührpunkt immer senkrecht zur Plankenlinie steht. Die Achse 20 für die Schwenkbewegung f verläuft deshalb durch den dem Werkstück W zugewendeten Scheitelpunkt der mittleren Rotationsebene 16.

Durch Verdrehen des Werkzeugkopfes 17 um die Achse l8, wofür wiederum bekannte und deshalb nicht dargestellte Mittel vorgesehen sind, wird ein Achskreuzwinkel £ zwischen der Achse 19 des Werkzeugs T und der Achse 5 des Werkstücks W eingestellt (ah. Fi*.2). Die Achsen 5: 19 Hefen dabei in zueinander parallelen Ebenen. Durch entsprechende Abstimmung der Bewegung Y des Vertikalschlittens 12 und der Bewegung Z des Axialschlittens 9 wird die Vorschubrichtung V des Werkzeugs T eingestellt, wenn nach dem Diagonalverfahren gearbeitet werden seil (Fig. 2). W«"^ im Parallelverfahren gearbeitet werden soll, wird der Vertikalschlitten 12 nicht bewegt, d.h. der Vorschub erfolgt nur in der Richtung Z in der Bildebene der Figur 2. Wenn in Underpassverfahren gearbeitet werden soll, wird der Axialschlitten 9 nicht bewegt, d.h. der Vorschub erfolgt nur in der Richtung Y in der Bildebene der Figur 2. Falls im Tauchverfahren gearbeitet werden soll, werden weder der Axialschlitten 9 noch d<=r Verti.kalschlitten 12 bewegt, sondern nur der Zustellschlitten 7, so daß nur eine Vorschubbewegung in der

Richturg X, d.h. senkrecht zur Bildebene der Pig. 2 im Sinne einer Veränderung des Achsabstandes a, erfolgt.

Damit das Werkzeug T der gewünschten Form der Flankenlinie folgen kanr, sind jedem Punkt der Flankenlinie außer einem durch die Kreuzung der Koordinaten in der Y- und Z-Richtung definierten Kreuzungspunkt ein bestimmter Achsabstand a und ein bestimmter Schwenk- oder Eintauchwinkel f zugeordnet. Die Bewegungen des Werkzeugs T werden am einfachsten anhand des von einem Punkt an seinem Außendurchmesser zu beschreibenden Weges fertgelegt und der Maschinensteuerung, einer NC-Steuerung, über ein die Maschinenparameter ermittelndes Rechenprogramm eingegeben. Die Abstimmung der Bewegungen X, T, Z und f sowie S geschieht dann durch die NC-Steuerung.

Bei jede« auf dieser Maschine ausführbaren Bearbeitungsverfahren wie Schaben, Honen ubw. stehen das Werkzeug T und das Werkstück W in einen Zw«iflank«n-Wa'lseingriff. Abgesehen vom reinen Tauchverfahren führt das Werkzeug T immer zumindest eine hin- und hergehende Vorschubbewegung in einer durch die Koordinaten Y und Z definierten Ebene aus. Wenn am Werkstück W ballige Zahnflanken erz* 3t werden sollen, muß das Werkzeug T, damit der Zweiflanken-Walzeingriff über die gesamte Zahnbreite erhalten bleibt bzw. um die gewünschte Flankenlinie auch erzeugen zu können, im Laufe der Vorschubbewegung eine Schwenkbewegung (Pfeilrichtung f ) ausführen, die mit einer Änderung des Achsabetandea a verbunden ist.

Wie schon erwähnt, können die verschiedenen Bewegungen unabhängig voneinander erfolgen, ihre gegenseitige Abhängigkeit wird nur durch eine entsprechend« Programmierung der Steuerung bewirkt. Dadurch können praktisch beliebige Korrekturen in der Flankenlinie weitestgehend realisiert werden. Daneben 1st «s durch entsprechende Programmierung möglich, z.B. den Diagonalwinkel während eines Bearbeitungsablaufea zu ändern oder von einem Bearbeitungeverfahren

(z.B. vom Diagonalschabe &agr;) auf ein anderes überzugehen (z.B. auf das Ünderpass-Verfahren). Dabei können solche Wechsel an einer frei wählbaren Stelle des Vorschubweges ebenso erfolgen wie ein kontinuierlicher Übergang möglich ist.

Mit der vorstellend bssciiriebenen Maschine können nach demselben Verfahren auch konische und konisch-ballige Zahnflanken erzeugt werden. In beiden Fällen ist dann eine gleichzeitig*. 2-swegung des Werkzeugs T sowohl in der X- als atsch in der X- und/oder Z-Kichtung notwendig« Für konisch-ballige ZahnXlenken wird dieser zusammengesetzte*: > awegung noch die Schwenkbewegung (Pfeilrichtung f) überlagert.

In Fig. 2 und 3 ist schematisch der Arbeitsbereich 21 des Werkzeugs T dargestellt. Es ist ersichtlich, daß sich die Verzahnung eines Werkstücks W nicht immer an einer vorgegebenen Stelle befinden muß, sondern daß sie an jeder beliebigen Stelle vom Werkzeug T angefahren werden kann. Die Linie 22 zeigt beispielhaft, wie die Bewegung des Werkzeugs T in der Y-Z-Ebene während der Bearbeitung des Werkstücks W geändert werden kann.

In Fig. '* ist sch emetisch ein Werkstück W mit zwei Verzahnungen gezeigt, von denen die eine mit einem Werkzeug Tl (durchgehende Linien) bearbeitet wird, während ein zweites Werkzeug T2 funktionslos ist. Beide Werkzeuge Tl, T2 sind im Werkzeugkopf 17 aufgenommen. Anschließend wird der Werkzeugkopf 17 so verfahren, daß die andere Verzahnung des Werkstücks mit dem Werkzeug T2 bearbeitet wird (unterbrochene Linien), während das erste Werkzeug Tl funktionslos ist. In solchen Fällen muß berücksichtigt werden, daß die Schwenkachse 20 nur durch die mittlere Rotationsebene 16 des Werkzeuge Tl verläuft, nicht aber durch die mittlere Rot.tioneebene des Werkzeugs T2. Bei einer ggf.

erforderlichen Schwenkbewegung des Werkzeugs T2 muß die damit verbundene unerwünschte Zustellung durch entsprechendes Verändern des Achsabstandes a kompensiert werdet.

Die Ausführung der erfindungsgemäßen Maschine ist nicht auf das gezeigte und beschriebene Beispiel beschränkt. Es sind vielmehr verschiedene Modifikationen möglich. So kanr. z.B. statt des Werkstück* %? däü Werkasus '?. angetrieben werden, wobei dann das Werkstück W das &ldquor;atriebene Teil ist. Es ist auch möglich, äii £inflanken-Wälzeiß|rri <T su arbeiten und die jswei?s nicht angetriebene Spindel 5 cicVer 19 in bekannter Wsi;«-. mit einer Bremse auszurüsten, U S.W.

Begriffsixate

• I ■ · I

1 Maschinenbett

2 Spindelstock

3 Führung von k Reitstock

5 Lchae von W

6 Führung von

7 Zustellschlitten

8 Führung für

9 Axialschlitten

10 Spindel

11 Führung für

12 Vertikalschlitten

13 Spindel

ld Bogenführung

15 Wiege

16 mittlere Rotationsebene von T

17 Werkzeugkopf

18 Einstellachse von

19 Achse von T 2ö Achse für V

21 Arbeitsbereich

22 zusammengesetzte Vorschub-Richtung

a Achsabstand

M Antriebsmittel (Motor)

T, Tl₁ T2 Werkzeug

V Vorschub-Richtung W Werkstück

X Bewegung horizontal

Y Bewegung vertikal

Z Bewegung horizontal

' Schwenkbewegung

O Achskreuzwinkel

Claims

ft ··'*··» · Ml 4 t i ··· Ansprüche

1) Maschine sum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werkstücken alt einem Bahnradartigen Werkzeug, z.B. Schabrad, Honrad od. dgl , das mit einem Werkstück in einem Wälzeingriff, insbesondere Zweiflanken-Wälzeingriff, steht, bei der das Werkstück ortsfest, aber drehbar auf dem Maschinenbett gelagert ist und das Werkzeug in einem Werkzeugkopf drehbar aufgenommen ist, wobei der Werkzeugkopf um eine horizontale, rechtwinklig zur WerkstUckachse gerichtete Einetellachse dreheinstellbar und um eine rechtwinklig sur Einatellachse^und zur WerkstUckachse gerichtete Schwenkachse schwenktür ist, und wobei der Werkzeugkopf mit dem Werkzeug in zwei horizontalen Richtungen relativ sum Werkstück bewegbar ist, und zwar sowohl rechtwinklig sur Werkstückachse als auch parallel BU ihr, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugkopf (17) mit dem Werkzeug (T) zusätzlich zu den beiden Bewegungsrichtungen (X,Z) auch in vertikaler Richtung (Y) bewegbar ist.

2) Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgenden Aufbau:

a) auf dem Maschinenbett (1) sind in bekannter Weise Spannvorrichtungen (Spindelstock 2, Reitstock k) zur Aufnahme des Werkstücke (W) angeordnet, die in Längsführungen (3) parallel zur Werkstückachse (5) in horizontaler Richtung verstellbar und feststellbar sind;

b) auf dem Maschinenbett (l) ist in Führungen (6) ein Zustellschlitten (7) in horizontaler Richtung (X) und rechtwinklig zu den Längsführungen (3) verschiebbar angeordnet;

I t t · I

c) auf den Zustellschlitten (7) let in Führungen (&thgr;) ein Axialschlitten (9) parallel zur Werkstückachse (5) in horizontaler Richtung (Z) verschiebbar angeordnet;

d) auf dem Axialschlitten (9) ist in Führungen (11) ein Vertikalechlitten (12) in vertikaler Richtung (Y) verschiebbar angeordnet;

e) am Vertikalechlitten (12) ist in einer Bogenführung

/ &Lgr; I. \ _ J -JJ- B-I 1 1 &iacgr; nf\\ _ _1 _l.l. __.!·» UJ A.i

^ it/ exit« um u*« eumciiftawisc \ c\j &igr; ovincuni/oi « -»j-ug,«

(15) aufgenommen}

f) an der Wiege (15) ist in einer Rundführung der zum Einstellen eines Achskreuzwinkels (>£) um die Einstellachse (18) dreheinstellbare Werkzeugkopf (17) mit den Werkzeug (T) angeordnet;

g) in bzw. an der Maschine sind Steuereinrichtungen vorhanden, mit denen die Bewegungen (X,Y,Z) des Zustellschlittens (7), des Vertikalschlittens (12) und des Axialschlittens (9) sowie die Schwenkbewegung (Y) der Wieg· (15) und das Einstellen des Achskreuzwinkele (£) unabhängig voneinander steuerbar sind.

3) Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (20) für die Schwenkbewegung (*f) zumindest angenähert durch den dem Werkstück (W) zugewendeten Scheitelpunkt der mittleren Rotationsebene (l6) des Werkzeugs (T) verläuft.

k) Maschine nach einen der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß in Werkzeugkopf (17) zwei oder nehr WerKzeuge (Tl,T2) in Achsrichtung nebeneinander aufgenommen sind.