DE9300936U1 - Machine for hard finishing of spur gear tooth flanks - Google Patents

Machine for hard finishing of spur gear tooth flanks

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Description

Maschine zum Hart-Feinbearbeiten von Stirnradzahnflanken von ZahnrädernMachine for hard finishing of spur gear tooth flanks

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Hart-Feinbearbeiten von Stirnradzahnflanken von Zahnrädern mit einem innenverzahnten Werkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a machine for hard finishing of spur gear tooth flanks with an internally toothed tool according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Maschine ist aus der DE-OS 27 19 524 bekannt, bei der das zu bearbeitende Zahnrad zwischen einem Halter und einem Gegenhalter eingespannt und durch einen zugehörigen Antrieb um seine Achse antreibbar ist. Das innenverzahnte Werkzeug, das das Zahnrad in einem voreinstellbaren Winkel kreuzt, ist angetrieben und auf dem Zahnrad abwälzbar. Es umfaßt einen Zahnkranz aus in einem Bindemittel eingebetteten Hartstoffkörnern aus Korund, Bornitrid, Diamant o.dgl. Diese Maschine ist jedoch nicht sehr leistungsfähig, da keine gezielte Drehmomentbelastung vorgesehen ist und das Werkzeug häufig aufgrund von Verschleiß auszuwechseln ist.Such a machine is known from DE-OS 27 19 524, in which the gear to be machined is clamped between a holder and a counterholder and can be driven around its axis by an associated drive. The internally toothed tool, which crosses the gear at a pre-set angle, is driven and can roll on the gear. It comprises a gear ring made of hard material grains made of corundum, boron nitride, diamond or the like embedded in a binding agent. However, this machine is not very powerful because no targeted torque load is provided and the tool has to be replaced frequently due to wear.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die eine gesteigerte Leistungsfähigkeit aufweist.The object of the invention is to create a machine according to the preamble of claim 1 which has an increased performance.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the characterizing part of claim 1.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.Further embodiments of the invention can be found in the following description and the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Maschinen zum Hart-Feinbearbeiten näher erläutert. The invention is explained in more detail below using the machines for hard finishing shown in the attached figures.

Fig. 1 zeigt schematisiert und perspektivisch eine Maschine zum Hart-Feinbearbeiten von Stirnradzahnflanken von Zahnrädern.Fig. 1 shows a schematic and perspective view of a machine for hard finishing of spur gear tooth flanks.

Fig. 2 zeigt ausschnittweise eine gegenüber der Maschine von Fig. 1 geänderte Ausführungsform.Fig. 2 shows a detail of an embodiment modified from the machine in Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Maschine umfaßt ein Schrägbett 1 mit zwei auf der Schrägfläche angeordneten, parallelen, mit Abstand übereinander angeordneten Geradführungen 2, 3 (hier als Doppelführungen ausgebildet), von denen die Geradführung 2 als Z-Achse und die Geradführung 3 als Gegenhalterführung dient. Ferner befindet sich auf der Schrägfläche des Schrägbetts 1 ein feststehender Halter 4.The machine shown in Fig. 1 comprises an inclined bed 1 with two parallel straight guides 2, 3 (here designed as double guides) arranged on the inclined surface and spaced one above the other, of which the straight guide 2 serves as the Z axis and the straight guide 3 serves as the counter-holder guide. Furthermore, a fixed holder 4 is located on the inclined surface of the inclined bed 1.

Der Halter 4 umfaßt eine Spindel 5, deren C-Achse parallel zu den Geradführungen 2, 3 verläuft und die von einem Servomotor 6 antreibbar ist.The holder 4 comprises a spindle 5, the C-axis of which runs parallel to the straight guides 2, 3 and which can be driven by a servo motor 6.

Die Geradführung 3 dient zur Führung eines Gegenhalters 7 in Z-Richtung und damit in Richtung der C-Achse. Der Gegenhalter 7 umfaßt einen Schlitten 8, der über einen Motor 9 längs der Geradführung 3 verfahrbar ist. Der Schlitten 8 trägt einen über einen schaltbaren Antrieb um jeweils 180° um eine Achse 10 senkrecht zur Schrägfläche des Schrägbetts 1 drehbaren Schaltteller 11 mit einem Aufsatz 12, der eine freilaufende, mit der Spindel 5 fluchtende Gegenhalterspindel 13 an einer Seite und um 180° versetzt auf der anderen Seite ein Abrichtrad 14 trägt.The straight guide 3 is used to guide a counterholder 7 in the Z direction and thus in the direction of the C axis. The counterholder 7 comprises a carriage 8 which can be moved along the straight guide 3 via a motor 9. The carriage 8 carries a switching plate 11 which can be rotated by 180° about an axis 10 perpendicular to the inclined surface of the inclined bed 1 via a switchable drive and has an attachment 12 which carries a free-running counterholder spindle 13 aligned with the spindle 5 on one side and a dressing wheel 14 offset by 180° on the other side.

Ein zu bearbeitendes Stirnrad 15 wird zwischen den beiden Spindeln 5 und 13 koaxial zu diesen aufgenommen sowie mittels einer an beiden Spindelenden angeordneten Spannvorichtung (nicht dargestellt) eingespannt und ist über den Servomotor 6 drehbar.A spur gear 15 to be machined is accommodated between the two spindles 5 and 13 coaxially to them and clamped by means of a clamping device (not shown) arranged at both spindle ends and can be rotated via the servo motor 6.

Die Geradführung 2 dient zur Führung eines Kreuzschlittens 16, der über einen Servomotor 17 in Richtung der Z-Achse verfahrbar ist und einen längs einer zur Z-Achse senkrechten X-Achse mittels eines Servomotors 18 verfahrbaren Ständer 19 trägt. Der Ständer 19 ist über einen Drehteller 20 mit dem Kreuzschlitten 16 verbunden und gegenüber diesem um eine &Agr;-Achse mittels eines Servomotors 21 drehbar, wobei die A-AchseThe straight guide 2 serves to guide a cross slide 16, which can be moved in the direction of the Z axis via a servo motor 17 and carries a stand 19 that can be moved along an X axis perpendicular to the Z axis by means of a servo motor 18. The stand 19 is connected to the cross slide 16 via a turntable 20 and can be rotated relative to it about an α axis by means of a servo motor 21, with the A axis

senkrecht auf der Z- und der X-Achse steht. Der Ständer 19 nimmt einen Drehteller 22 auf, der um eine B-Achse parallel zur X-Achse mittels eines Servomotors 23 drehbar. Der Drehteller 22 trägt einen Werkzeughalter 24, in dem ein innenverzahntes Werkzeug 25 drehbar gelagert ist, wobei das Werkzeug 25 mit einem am Werkzeughalter 24 angeordneten Servomotor 26 um seine Achse drehbar ist. Das Werkzeug 25 umfaßt einen innenverzahnten Zahnkranz aus in einem Bindemittel eingebetteten Hartstoffkörnern aus Korund, Bornitrid, Diamant o.dgl.is perpendicular to the Z and X axes. The stand 19 accommodates a rotary table 22 which can be rotated about a B axis parallel to the X axis by means of a servo motor 23. The rotary table 22 carries a tool holder 24 in which an internally toothed tool 25 is rotatably mounted, the tool 25 being rotatable about its axis by means of a servo motor 26 arranged on the tool holder 24. The tool 25 comprises an internally toothed gear ring made of hard material grains made of corundum, boron nitride, diamond or the like embedded in a binding agent.

Sämtliche Servomotoren 6, 17, 18, 21, 23 und 26 werden von einer CNC-Steuerung 27 angesteuert.All servo motors 6, 17, 18, 21, 23 and 26 are controlled by a CNC controller 27.

Zur Hart-Feinbearbeitung der Zahnflanken des Stirnrads 15 werden dieses und das Werkzeug 25 entsprechend ihrer Zähnezahl über die CNC-Steuerung synchronisiert angetrieben, wobei sich die Achse des Werkzeugs 25 durch Drehung des Werkzeughalters 24 um die B-Achse mit der Achse des Stirnrads 15 in einem vorbestimmten Winkel während der Bearbeitung kreuzt und Werkzeug 25 und Stirnrad 15 relativ zueinander in Z-Richtung zugestellt werden. Durch die Verwendung von CNC-gesteuerten Servomotoren kann der bei der Bearbeitung zur Anwendung gelangende Drehzahlbereich relativ hoch gewählt werden, wobei zugleich eine gezielte Drehmomentbelastung aufgebracht werden kann, wodurch die Abtragsleistung entsprechend hoch ist.For hard finishing of the tooth flanks of the spur gear 15, this and the tool 25 are driven synchronously via the CNC control according to their number of teeth, whereby the axis of the tool 25 intersects with the axis of the spur gear 15 at a predetermined angle during machining by rotating the tool holder 24 around the B axis and tool 25 and spur gear 15 are fed relative to each other in the Z direction. By using CNC-controlled servo motors, the speed range used during machining can be selected to be relatively high, while at the same time a targeted torque load can be applied, whereby the removal rate is correspondingly high.

Diese wird weiter erhöht durch das Abrichtrad 14, mit dem durch entsprechendes Umschalten des Schalttellers 11 das Werkzeug 25 nach einer bestimmten Zahl von Bearbeitungen, beispielsweise nach ca. 40 bearbeiteten Stirnrädern, abgerichtet wird.This is further increased by the dressing wheel 14, with which the tool 25 is dressed after a certain number of machining operations, for example after approximately 40 machined spur gears, by switching the indexing plate 11 accordingly.

Hierbei dient die CNC-gesteuerte Schwenkbewegung um die A-Achse zur Korrektur der Flankenform, um eine ballige Zahnform nachzubilden, die durch die CNC-gesteuerten Bewegungen längs der Z- und X-Achse unterstützt wird.The CNC-controlled swivel movement around the A axis is used to correct the flank shape in order to reproduce a crowned tooth shape, which is supported by the CNC-controlled movements along the Z and X axes.

Die CNC-gesteuerte Drehung um die B-Achse dient zur Korrektur von Verwindungen bzw. zum Erzeugen von verzerrten Verzahnungen etwa zum Ausgleich von Härteverzügen.The CNC-controlled rotation around the B-axis is used to correct distortions or to create distorted gears, for example to compensate for hardening distortions.

Das Schrägbett 1 ermöglicht eine gute Zugänglichkeit der Maschinenkomponenten und unterstützt den Kühlflüssigkeitsablauf.The inclined bed 1 enables good accessibility to the machine components and supports the coolant drainage.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Maschine, bei der der Gegenhalter 7 zur Verdeutlichung der anderen Komponenten weggelassen ist, ist derIn the machine shown in Fig. 2, where the counterholder 7 is omitted to clarify the other components, the

Werkzeughalter 24 beidseitig gelagert, zu welchem Zweck eine entsprechend langgestreckte, zum Schwenken um die &Agr;-Achse dienende Schwenkplatte 20, die an der dem Ständer 19 gegenüberliegenden Ende ein Lager 28 für den Werkzeughalter 24 trägt, vorgesehen ist. Durch die beidseitige Lagerung des Werkzeughalters 24 ergibt sich eine entsprechende Leistungsteigerung. In diesem Zusammenhang ist es auch zweckmäßig, beide Schlittenteile des Kreuzschlittens 16, d.h. den in Z- und den in X-Richtung verfahrbaren Teil hiervon, in Richtung der X-Achse zur besseren Kräfteaufnahme zu verlängern und gegebenenfalls mit einer zusätzlichen, d.h. hier einer dritten Führung 29 im verlängerten Bereich abzustützen.Tool holder 24 is supported on both sides, for which purpose a correspondingly elongated swivel plate 20 is provided for swiveling around the α-axis, which has a bearing 28 for the tool holder 24 at the end opposite the stand 19. The support of the tool holder 24 on both sides results in a corresponding increase in performance. In this context, it is also expedient to extend both slide parts of the cross slide 16, i.e. the part that can be moved in the Z direction and the part that can be moved in the X direction, in the direction of the X axis for better force absorption and, if necessary, to support them with an additional guide, i.e. here a third guide 29 in the extended area.

Claims (7)

ANSPRÜCHEEXPECTATIONS 1. Maschine zum Hart-Feinbearbeiten von Stirnradzahnflanken von Zahnrädern (15) mit einem innenverzahnten Werkzeug (25), dessen Achse sich mit der Achse (C-Achse) des zu bearbeitenden Zahnrads (15), das zwischen einem Halter (4) und einem Gegenhalter (7) mittels einer Spannvorrichtung eingespannt und durch einen zugehörigen Antrieb (6) um seine Achse antreibbar ist, in einem voreinstellbaren Winkel kreuzt und das auf dem Zahnrad (15) abwälzbar ist, wobei das Werkzeug (25) durch einen zugehörigen Antrieb (26) in Synchronisation zum angetriebenen Zahnrad (15) antreibbar und Werkzeug (25) und Zahnrad (15) während des Bearbeitens in Richtung der Achse des Zahnrads (15) relativ zueinander zustellbar sind, wobei das Werkzeug (25) einen mit Hartstoffkörnern gebildeten Zahnkranz aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenhalter (7) als in Richtung der Achse des Zahnrads (15) beweglicher Schaltteller (11) ausgebildet ist, der auf einer Seite Teile der Spannvorrichtung und auf der gegenüberliegenden Seite ein Abrichtrad (14) trägt, während das Werkzeug (25) längs einer Z-Achse parallel, einer X-Achse senkrecht zur Achse des Zahnrads (15) verschiebbar und um eine &Agr;-Achse senkrecht zur X- und Y-Achse drehbar angeordnet ist, wobei die Synchronisation der Rotation von Werkzeug (25) und Zahnrad (15) und die Bewegungen längs der Z- und X-Achse und um die &Agr;-Achse des Kreuzungswinkels über eine CNC-Steuerung (27) erfolgt.1. Machine for hard finishing of spur gear tooth flanks of gears (15) with an internally toothed tool (25), the axis of which intersects the axis (C axis) of the gear (15) to be machined, which is clamped between a holder (4) and a counterholder (7) by means of a clamping device and can be driven about its axis by an associated drive (6), at a presettable angle and which can roll on the gear (15), wherein the tool (25) can be driven by an associated drive (26) in synchronization with the driven gear (15) and the tool (25) and gear (15) can be adjusted relative to one another in the direction of the axis of the gear (15) during machining, wherein the tool (25) has a gear ring formed with hard material grains, characterized in that the counterholder (7) is designed as a tool that can be moved in the direction of the axis of the gear (15) movable indexing plate (11) is formed, which carries parts of the clamping device on one side and a dressing wheel (14) on the opposite side, while the tool (25) is arranged to be displaceable along a Z axis parallel to an X axis perpendicular to the axis of the gear (15) and to be rotatable about an α axis perpendicular to the X and Y axes, the synchronization of the rotation of the tool (25) and gear (15) and the movements along the Z and X axes and about the α axis of the crossing angle being carried out via a CNC control (27). 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der CNC-Steuerung (27) gesteuerte B-Achse für den Kreuzungswinkel vorgesehen ist.2. Machine according to claim 1, characterized in that a B-axis controlled by the CNC control (27) is provided for the crossing angle. 3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schrägbett (1) mit parallelen, übereinander angeordneten Geradführungen (2, 3) als Z-Achse bzw. Gegenhalterführung und einem feststehenden Halter (4) vorgesehen ist.3. Machine according to claim 1 or 2, characterized in that an inclined bed (1) with parallel, superimposed straight guides (2, 3) as Z-axis or counter-holder guide and a fixed holder (4) is provided. 4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (24) beidseitig gelagert ist.4. Machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tool holder (24) is mounted on both sides. 5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Richtung der X-Achse langgestreckter Drehteller (20), der beide Lagerungen (19, 28) für den Werkzeughalter (24) trägt, vorgesehen ist.5. Machine according to claim 4, characterized in that a rotary plate (20) elongated in the direction of the X-axis, which carries both bearings (19, 28) for the tool holder (24), is provided. 6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der6. Machine according to claim 5, characterized in that the Drehteller (20) von einem in Richtung der Z- und der X-Achse verfahrbaren Kreuzschlitten (19) getragen wird, dessen beide gegeneinander verfahrbare Schlittenteile in Richtung der X-Achse verlängert sind.The rotary table (20) is supported by a cross slide (19) which can be moved in the direction of the Z and X axes, the two slide parts of which can be moved against each other and are extended in the direction of the X axis. 7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der in Richtung der Z-Achse verfahrbare Schlittenteil des Kreuzschlittens (19) zusätzlich im verlängerten Bereich geführt ist.7. Machine according to claim 6, characterized in that the slide part of the cross slide (19) that can be moved in the direction of the Z-axis is additionally guided in the extended region.
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