EP4347160A1 - Verfahren der spanenden bearbeitung eines zahnflankenbereichs einer werkstückverzahnung, anfaswerkzeug, steuerprogramm mit steueranweisungen zur durchführung des verfahrens und verzahnungsmaschine - Google Patents

Verfahren der spanenden bearbeitung eines zahnflankenbereichs einer werkstückverzahnung, anfaswerkzeug, steuerprogramm mit steueranweisungen zur durchführung des verfahrens und verzahnungsmaschine

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Publication number
EP4347160A1
EP4347160A1 EP22729447.7A EP22729447A EP4347160A1 EP 4347160 A1 EP4347160 A1 EP 4347160A1 EP 22729447 A EP22729447 A EP 22729447A EP 4347160 A1 EP4347160 A1 EP 4347160A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece
toothing
tooth
tool
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22729447.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen KRESCHEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gleason Pfauter Maschinenfabrik GmbH
Original Assignee
Gleason Pfauter Maschinenfabrik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gleason Pfauter Maschinenfabrik GmbH filed Critical Gleason Pfauter Maschinenfabrik GmbH
Publication of EP4347160A1 publication Critical patent/EP4347160A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F23/00—Accessories or equipment combined with or arranged in, or specially designed to form part of, gear-cutting machines
    • B23F23/006—Equipment for synchronising movement of cutting tool and workpiece, the cutting tool and workpiece not being mechanically coupled
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F1/00—Making gear teeth by tools of which the profile matches the profile of the required surface
    • B23F1/02—Making gear teeth by tools of which the profile matches the profile of the required surface by grinding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F19/00—Finishing gear teeth by other tools than those used for manufacturing gear teeth
    • B23F19/10—Chamfering the end edges of gear teeth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F21/00—Tools specially adapted for use in machines for manufacturing gear teeth
    • B23F21/005—Tools specially adapted for use in machines for manufacturing gear teeth with plural tools on a common axis

Definitions

  • the invention relates to the field of supplementary tooth shaping and specifically to a method of machining a tooth edge formed between a tooth flank and a face of a workpiece toothing with tool toothing, in which the toothings rotate in rolling coupling with one another about their respective toothing axis of rotation.
  • a chamfering technique that has been widespread for a long time and is still frequently used is that of so-called roller deburring or roller deburring.
  • roller deburring or roller deburring.
  • the edges are plastically formed into the chamfer by pressing with roller deburring wheels.
  • the material shifts that occur in the process lead to accumulations of material (secondary burrs) on the tooth flanks and on the end faces, which then have to be removed again using suitable measures.
  • Such systems are described in EP 1 279 127 A1, for example.
  • WO 2009/017248 proposes shifting the weight of secondary burr generation away from the tooth flank towards the end face.
  • other approaches in technology go in the direction of bringing about the removal of material/the formation of the bevel in a cutting and not pressing manner, by removing with a geometrically defined or geometrically undefined cutting edge (DE 102016004 112 A1).
  • the invention is based on the object of developing a method of the type mentioned at the outset, aiming at a good combination of comparative simplicity and satisfactory flexibility of the tooth edge machining.
  • This task is solved from a procedural point of view by a procedural development, which is essentially characterized in that the two toothing axes of rotation are essentially parallel to one another and the machining takes place over a plurality of workpiece rotations, with one axis of rotation parallel to the workpiece first relative movement between workpiece toothing and tool toothing is carried out as well as by a particularly dependent on the movement After the first relative movement, the second relative movement varied the position of the envelope curve of the tool tooth rolling positions relative to their position of engagement with the tooth flank of the workpiece toothing in the plane orthogonal to the workpiece axis of rotation transverse to the profile of the workpiece toothing.
  • cutting is not performed along or parallel to the surface of the new surface shape to be formed, in particular a chamfer, but due to the substantially parallel axes of rotation of the gear teeth and due to the displacement of the envelope curve in slices in planes that are substantially orthogonal to the axis of rotation of the workpiece.
  • the surface formed instead of the original tooth edge, e.g. a chamfer, is made up of the end areas of the disc-like material removal achieved via the envelope curve, which varied depending on the state of motion of the first relative movement.
  • the number of machining processes or workpiece rotations performed during the first axial relative movement can be selected to be correspondingly higher and thus the number of “discs” selected to be higher. Material is thus removed from the material on the workpiece tooth flanks.
  • the tooth flanks of the tool teeth act as cutting surfaces for the machining.
  • the first relative movement can be executed in a simple design as an axial infeed movement with a correspondingly high number of infeed steps becomes. With a view to faster processing times, however, it is preferred that the first relative movement is carried out as a continuous feed movement, for example with a linear progression over time, for example via a machine axis Z parallel to the workpiece axis of rotation C. With increasing feed Z( t) seen in relation to the axis of rotation of the workpiece, the tool toothing increasingly overlaps with the tooth gap in the area of the machined end face of the workpiece toothing.
  • the tool teeth penetrate so far into the workpiece teeth that the machining of the tooth edge is desired, when a chamfer is produced, up to the chamfer depth.
  • workpiece toothing and tool toothing could, for example, roll off one another like wheel and mating wheel, at least in some areas or also completely along at least one tooth flank ke if, according to a preferred embodiment, the profile of the tool toothing is designed as a counter-profile to the tooth profile of the workpiece toothing.
  • the above-mentioned “slice-by-slice” material removal occurs, which starts at the end and extends to the desired extent of the machined area, for example the chamfer width.
  • the desired chamfer surface can then be produced by reducing the displacement with increasing feed.
  • essentially planar surface areas can be formed in the example of the generated chamfer surface (or essentially straight profiles seen in the section on the reference circle), by deviation or non-linear selected ones V(Z), where V stands for the second relative movement and Z for the first relative movement, it is also possible to generate almost any desired course of the machining area and thus, for example, also curved chamfers.
  • a transverse movement of workpiece teeth and/or tool teeth running transversely to the center distance axis of the rotary axes contributes to the second relative movement.
  • a displacement in the direction of the center distance axis (radial) is also conceivable, but precisely with the typical pressure angles of a large number of workpiece toothings, the transverse movements mentioned are more suitable, with the radial movement, especially if (as explained later) machining in the footer is desired, can be included.
  • the transverse movement includes an additional rotation ⁇ C of the workpiece toothing. This is easy to implement in terms of control technology and allows simple processing machines to be implemented, e.g. even without a tangential machine axis. This additional rotation is understood to be an additional rotation that goes beyond any additional rotation that occurs with helical gears to maintain the rolling coupling,
  • the transverse movement can include a movement of a linear machine axis whose directional component orthogonal to the workpiece axis of rotation and orthogonal to the center distance axis predominates over the respective directional component along these axes.
  • this linear axis could be a tangential axis Y, which transverse, in particular orthogonal to the radial axis (X) and an axial (workpiece axis parelleien) axis Z extends.
  • the effect of the additional rotation ⁇ C also includes a radial component compared to, for example, such a Y component, the combination of these two transverse movement components from additional rotation DO on the one hand and linear movement DU on the other hand allows a variation of the machining over the tooth height of the Adjust workpiece gearing.
  • an additional rotation DB of the tool toothing could also be used.
  • the method also provides that the tooth edge in the tooth base of the workpiece toothing can also be machined.
  • a radial movement of the workpiece and/or tool teeth running in the direction of the center distance axis of the rotary axes contributes to the second relative movement.
  • one could also only work with the radial movement as the second relative movement although this would couple the chamfer in the foot area with the chamfer shape in the flank area if a chamfer were to be produced.
  • a transverse movement is also carried out according to one of the mechanisms described above. The second relative movement is then performed in a form that has tangential and radial components.
  • the shape of the chamfer in the tooth root is brought about by adjusting the radial movement as a function of the movement status of the first relative movement, and by adjusting the transverse movement as a function of the movement status of the first relative movement and the movement status of the radial movement, the shape of the Material removal at the tooth edge in the tooth flank area is determined.
  • This allows the design of the reworked tooth edge in the flank area to be decoupled from that in the root area.
  • a chamfer width for the tangential direction Y can be converted from information about the pressure angle related to the flank normal directions.
  • the course of material removal in the tooth height direction is determined by superimposing the transverse movement contributions from additional rotation and linear machine axis movement. As already indicated above, this achieves greater variability in the design, for example of a reworked tooth edge, such as a chamfer.
  • a further expedient configuration could be carried out with a further processing pass, in particular with otherwise identical or preferably phase-shifted (e.g. by 180°) coupling of the movements, and preferably with the movement control executed in the opposite direction of movement of the first relative movement.
  • a further machining pass any chips that have not been completely detached from the material of the remaining workpiece tooth can be sheared off.
  • the emerging or retreating movement is thus preferably used to smooth the surface formed during immersion. For example, with the same return stroke as feed per workpiece revolution, the height of the steps (see Fig. 2 later) on the chamfer surface is halved, for example by a phase shift of 180°.
  • brushes for example, could also be used.
  • the rotational speed at the tooth tip of the workpiece is at least 10 m/min, more preferably at least 20 m/min, in particular at least 40 m/min. More preferably, these circulation speeds are even higher than 60 m/min, more preferably than 120 m/min, in particular than 180 m/min. Machining can therefore take place at speeds close to those that also occur when skiving typical gears. In this way, with reasonable cutting conditions, the total machining time remains within reasonable limits even if a large number of workpiece rotations are carried out, around 3 or more, even 6 or more, even 10 or more.
  • the feed per workpiece revolution for the first relative movement is at least 2 ⁇ m, preferably at least 4 ⁇ m, even more preferably at least 10 ⁇ m, in particular at least 20 ⁇ m, and/or no more than 0.6 mm, preferably no more than 0 .4 mm, in particular not more than 0.2 mm.
  • the tool gearing has differently designed areas and is designed in particular as gearing formed over a certain area of profiles, and the machining is possibly designed in several machining passes in which different gearing areas are machined carry out in different areas in the tooth height direction of the workpiece toothing.
  • the profile of the tool toothing is essentially that of the counter-toothing of the workpiece toothing with respect to the rolling coupling.
  • the tool toothing is a workpiece-related toothing, in contrast to universal tools.
  • the other tooth flank(s) be machined with the same tool and/or the same clamping as that of the one tooth flank(s). This simplifies the procedure and reduces the number of tools to be used.
  • the tooth thickness of the tool toothing is reduced compared to the tooth thickness required for the rolling coupling for double-flank machining. This reduces the risk of collision on the opposite flank.
  • the tool toothing can also have a suitable tool tooth for each tooth gap of the workpiece (pitch without jump factor).
  • the method can also be carried out with fewer teeth than the full toothing, for example with a step factor of 2 or 3, but preferably with at least as many teeth that a step factor of 4 is not exceeded on average, in particular one jump factor 3 is not exceeded.
  • the tool toothing can be designed to be thin with respect to the dimensions in the direction of the tool axis of rotation, for example with a relevant dimension not exceeding 1.5 cm. Since the work output of the tool gearing is lower than the work output of tools producing gears, even significantly thinner gears can be used, even where the dimension is less than 1 cm, more preferably less than 0.7 cm. However, variants with smaller disk thicknesses of the tool teeth of 0.4 cm or less are also conceivable, up to disk thicknesses not greater than 3 mm, even 2 mm are conceivable.
  • disk thicknesses of no more than 1 mm, even no more than 0.5 mm, in particular no more than 0.3 mm, are also considered, for example produced by wire EDM. Tooth edge machining can also be carried out with such tools if there is only little (axial) machining space due to shoulders or other interfering contours, for example of workpieces with several toothings.
  • the tool can be made of solid material, also sintered, in particular as a disposable tool.
  • a base body could also be equipped with cutting teeth or groups of cutting teeth, for example in the form of cutting plates, in particular indexable cutting plates.
  • Constructive clearance angles can be formed by indentations in the tooth end faces. Alternatively or additionally, wedge angles of less than 90° can be achieved by conically designed tool tooth flanks.
  • the displacement via ⁇ C also has a component in the radial direction that must be included, which varies slightly over the tooth height of the workpiece toothing. If both ⁇ C and DU are used, this results in an additional degree of freedom with which the design of the chamfer can also be varied via the tooth height, for example for the creation of comma-shaped chamfers.
  • a surface formed with the method can be composed of the end regions of the material removals achieved via the envelope curve, which varies depending on the state of motion of the first relative motion.
  • This type of generation of new toothing surfaces (areas) is disclosed by the invention as independently worthy of protection, regardless of the exact function of the new toothing surface and the specific orientation of the toothing axes of rotation relative to one another.
  • the invention provides a further aspect
  • Method of machining a tooth flank area of a workpiece toothing, in particular a tooth edge formed between a tooth flank and an end face of a workpiece toothing, with a tool toothing in which the toothings rotate in rolling coupling about their respective toothing axis, and in which the machining on the tooth flank area creates a new toothing surface is formed which is essentially characterized in that the machining takes place over a plurality of workpiece rotations, with a first relative movement being carried out with a directional component parallel to the workpiece rotation axis between the workpiece toothing and the tool toothing, and by a particularly dependent on the State of motion of the first relative movement, the second relative movement varied the position of the envelope curve of the tool tooth rolling positions relative to their engagement position with the tooth flank of the workpiece toothing in projection onto di e plane orthogonal to the axis of rotation C of the workpiece is shifted transversely to the profile of the workpiece toothing and in particular orthogonally to the axis of rotation of the tool, and as
  • the tool and workpiece gear axes could both be in the same plane, but one inclined at an angle to the other.
  • This axis position can be particularly suitable for cases in which an area close to the front edge is being machined and the relevant front plane of the toothing does not run orthogonally to the workpiece axis, but is also inclined in relation to it.
  • the inclination of the relative axes could then be adjusted to this inclination value of the end face with respect to the orthogonal plane to the axis of rotation of the workpiece.
  • the new toothing surface in particular a phase, not only cylindrically toothed workpieces are used, but also convex toothings or, in particular, bevel gear toothings.
  • bevel gears beveloids and hypoids
  • shear angles of less than 60°, more preferably less than 40°, in particular less than 30° (for the individual workpiece accordingly with a taper of about half of these values). Accordingly, the angle of inclination of the tool could then be adjusted to the rolling cone angle of the bevel gear.
  • the gear cutting tool could already be integrated into a tool arrangement with a main tool or into the main tool which is integrated in the workpiece gearing on which a new gearing surface, in particular a chamfer, is produced using the method.
  • the toothing with the back of a shaper (when shaping) or peeling rads (when skiving) are generated.
  • main machining to produce by skiving it could be considered to design the tool as a combination tool with the chamfering tool, in particular in the form of two disc-like tools that are arranged directly one above the other in the axial direction, so that their axes of rotation coincide.
  • Such a gear cutting tool could also be formed on a first end face with the cutting edges for skiving with a profile designed for skiving, and on the rear side with a profile designed for gear shaping of the identical toothing, which then under parallel (as with gear shaping) or optionally using axes that are preferably in one plane but are at an angle of inclination to one another, while an axis cross angle is set for the skiving process that produces the toothing, for which the skiving process is designed.
  • the new toothing surface would not necessarily have to adjoin an end face of the machined toothing.
  • the generation of backings with axes of rotation that are in particular inclined to one another or in particular with parallel are also considered.
  • the toothing tool could also be manufactured as a very thin disk and initially, in a first step, a correspondingly thin incision could not yet be made across the full backing width, but still if necessary with an oscillating second relative movement down to the desired backing depth at the same height in the direction of the axis of the workpiece, and then use the same process steps as when creating a phase according to the above description, but with the same extension of the transverse movement to form uniformly deep incisions until the full axial width of the backing is reached,
  • the method can definitely and preferably be carried out with gear rotation axes that are parallel to one another in order to process a tooth edge by machining with the first and second relative movement, in particular to produce a chamfer, but on the other hand the method with the composition of the new gear surface from the end areas of the cut surfaces from the majority of workpiece rotations can also be used for new gear surfaces in which work is carried out with non-parallel gear rotation axes or in which no machining of the tooth edge, in particular no formation of a chamfer surface as a new gear surface.
  • a modification function in which modified machine axis controls are assigned to a virtual geometry for the new toothing surface, and the virtual geometry in a first transition area from a central area to the end face and/or in a second transition area from that Center area to the tooth flank from a target geometry on the workpiece (e.g. defined via the (typical) combination of the parameters chamfer width and chamfer angle) in a way that removes more material, whereby the machining, especially after selecting the modification function or automatically » the modified machine axis controls be taken as a basis.
  • a target geometry on the workpiece e.g. defined via the (typical) combination of the parameters chamfer width and chamfer angle
  • the invention also discloses independently and independently protectable a method of machining a tooth flank area of a workpiece toothing, in particular a tooth edge formed between a tooth flank and an end face of a workpiece toothing » with a machining tool, in which the machining on the tooth flank area creates a new toothing surface, in particular in Shape of a chamfer is formed, with a modification function in which modified machine axis controls are assigned to a virtual geometry for the new toothing surface, and the virtual geometry in a first transition area from a central area to the end face and/or in a second transition area from the Center area to the tooth flank deviate from a target geometry on the workpiece in a way that removes more material, whereby the machining, in particular after selecting the modification function or automatically » the mod ten machine axis controls in order to counteract any build-up of material on the machined tooth flank area caused by pressure forces between the machining tool and the workpiece gearing.
  • the modification function could be implemented in the form of a way that is executed automatically by the controller and possibly run in the background in a manner that is not recognizable to an operator of the machine. However, it is also contemplated that the modification function will be an option selectable when operating the machine executing the method. For example, the operator could activate the modification function after determining a deviation in the new gear surface generated without the modification function.
  • parameters of the modification function can be variable and can be determined, in particular, by operator inputs.
  • a shape and/or size of the deviation can be entered and/or selected (from specifications).
  • the shape of the deviation could be implemented as a rounding or a bevel. If, for example, a (e.g. 45°) chamfer is desired on a straight toothing and corresponds to a desired target geometry on the workpiece, the virtual chamfer geometry can change into a bevel with a higher angle before reaching the face and/or before reaching the tooth flank in a chamfer with a smaller angle (in relation to the tooth flank).
  • a (e.g. 45°) chamfer is desired on a straight toothing and corresponds to a desired target geometry on the workpiece
  • the virtual chamfer geometry can change into a bevel with a higher angle before reaching the face and/or before reaching the tooth flank in a chamfer with a smaller angle (in relation to the tooth flank).
  • this smaller angle (e) should preferably be at least 15° less than d and/or not be more than 30°, preferably not more than 20°.
  • the chamfer width (bs) of the virtual geometry with a predetermined chamfer angle d (in the middle area) and at least 2%, preferably at least 5%, in particular at least 10% is greater than that which occurs when the chamfer is continued at the same angle a resulting bevel width.
  • the same preferably also applies to the bevel extension (bf) in the flank direction.
  • an input option for an (extended) phase target geometry is provided, which is part of the
  • the above explanations provide the expanded input options corresponding to the definition of the virtual geometry, in particular in the form of design options that deviate from the target geometry on the workpiece after entering basic chamfer data such as chamfer width and chamfer angle. If bevel geometry data deviating from the target geometry on the workpiece is entered in a way that defines the first or second transition area as explained above, these (extended) bevel data can be used as a basis for the machine axis control, corresponding to the virtual geometry being used as a basis the modification function,
  • the extended bevel data preferably define transition areas to the central area of the bevel, at least on the face side and/or flank side, whose shape, in particular in the form of a rounding or bevel, deviates from that of the central area.
  • the above angle values preferably also apply, in the form of the tangent slope averaged over the rounding.
  • modification function explained and/or the input option with extended bevel data is preferably used for machining methods according to one or more aspects of the machining methods explained at the outset.
  • a chamfering tool for the machining of a tooth edge formed between a tooth flank and the end face of a workpiece toothing, with machining carried out essentially with mutually parallel toothing axes of rotation in rolling coupling with one another in the form of a tool toothing with chip faces formed by the tooth flanks of the tool toothing ,
  • machining carried out essentially with mutually parallel toothing axes of rotation in rolling coupling with one another in the form of a tool toothing with chip faces formed by the tooth flanks of the tool toothing
  • the invention is also protected by a control program that contains control instructions that control the machine to carry out a method according to one of the aforementioned method aspects when executed on a control device of the gear cutting machine.
  • the invention provides a gear cutting machine with at least one workpiece spindle for driving a workpiece toothing in rotation about its workpiece axis of rotation, and at least one tool spindle for driving a tool toothing in rotation about its axis of rotation, at least one first machine axis that carries out a first relative movement between the workpiece toothing and the tool toothing parallel to the workpiece axis of rotation allowed, characterized by a control device which has control instructions for executing a method according to one of the aforementioned method aspects.
  • the gear cutting machine can be a larger machine complex that also includes a main tool spindle for producing the gearing.
  • the gear cutting machine can also be designed as an independent handling station.
  • a machine axis is provided with the main component in the direction of the workpiece axis of rotation, for the first movement preferably in the direction of the workpiece axis of rotation. For vertical machines, this would be the vertical axis.
  • a radial axis is preferably also provided in order to keep the station replaceable for workpieces and tools of different diameters, and if necessary as an additional feed axis.
  • a tangential axis can also be implemented as a linear machine axis, preferably orthogonal to the radial axis and orthogonal to the workpiece axis of rotation.
  • the gripping station does not have a pivoting axis or tilting axis that could change the parallel arrangement of the tool axis of rotation and the axis of rotation of the workpiece.
  • the linear tangential axis can be dispensed with in order to make the station simple.
  • the axis of rotation of the tool is preferably a driven axis via a direct drive or also via an indirect drive. It goes without saying that there is a controller for the machine axes designed as NC axes, which is able to maintain a synchronous rolling coupling and bring it out of phase in a targeted and controlled manner by means of additional rotations.
  • a centralization device is preferably provided, which has a non-contact centralization sensor, for example.
  • the chamfering wheels which are also very thin according to the invention, also allow tooth edge machining under unfavorable space conditions such as interfering contours. ren and can, for example, also be designed as a tandem tool.
  • a non-rotatably connected combination of a peeling wheel for producing the workpiece toothing and the chamfering wheel according to the invention is also conceivable.
  • the machine axes of the main machining unit are then available for chamfering, but at the expense of longer non-productive times.
  • Fig. 1 shows a gear-shaped tool and gearing machined by the tool
  • FIG. 2 shows a section of the workpiece with a chamfer produced
  • FIG. 3a is an explanatory view for producing the chamfer
  • FIG. 3b shows an enlarged section of FIG. 3a
  • FIG. 4 shows a momentary position during a retraction movement 5 shows an envelope curve shifted with respect to a workpiece tooth profile
  • FIGS. 6a, 6b are explanatory views of single-flank machining
  • FIG. 7 is an illustration of comparatively thin tool teeth
  • Fig. 9 shows schematically a chamfering unit
  • 1 shows a perspective view of a workpiece 2 with internal teeth 3 that have already been produced.
  • the internal toothing 3 is straight-toothed in this exemplary embodiment, but it is also possible to machine helical toothing, as well as external toothing.
  • the machining operation shown in FIG. 1 takes place on the lower face 2b of the workpiece 2.
  • the tooth edges of the essentially involute teeth 4 of the internal toothing 3 are to be provided with a chamfer on the face edge 2b. It goes without saying that further chamfering can then also be carried out on the other end face 2a.
  • the method is also suitable for rollable non-involute workpiece gearing.
  • a disc-shaped tool 10 is provided in this exemplary embodiment, which is externally toothed with the tool toothing 13 .
  • the tool toothing 13 is the counter-toothing of the internal toothing 3. This means that when the workpiece 2 and tool 10 mesh with one another in synchronous rolling coupling, the teeth 14 of the tool toothing 13 enter the tooth gaps formed between the teeth 4 of the internal toothing 3 and roll off on the workpiece tooth flanks.
  • the envelope curve of the rolling positions of the tool teeth 14 reproduces the essentially involute profile on the tooth flank of the workpiece tooth 4 .
  • the tooth thicknesses of the tool teeth 14 can also be made thinner than is required for a contacting double-flank rolling engagement.
  • FIG. 1 there is no cross-axis angle between the axes of rotation C of the workpiece teeth 3 and B of the tool teeth 13; the axes of rotation B and C run parallel.
  • the other axes X, Y and Z which are shown as a coordinate system in Fig. 1, can be implemented partially or entirely as linear machine axes of a machine tool, not shown, such as Z (feed, parallel to C), X radial axis (center distance direction),
  • the relative position between tool toothing 13 and workpiece toothing 3 shown in FIG. 1 is essentially the situation at the start of machining. Before the start of machining, the gaps between the end face 2b of the workpiece 2 and the adjacent ing tooth flanks of the teeth 4 are still sharp-edged, for example in a form as a result of a previous method for producing the internal toothing 3, for example by skiving, hobbing or gear shaping or other shaping methods, with the toothing being produced by cutting Primary ridges may already have been removed.
  • FIG. 2 shows only the area of a tooth gap 5 near the base and the area of a tool tooth 14 near the head.
  • the workpiece toothing 13 is moved by ⁇ z above the height level of the lower end face 2b of the workpiece toothing 3 seen axially.
  • the envelope of the tool tooth rolling positions is shifted by an amount in the tangential direction Y, which corresponds to a chamfer width w, which in this exemplary embodiment is 0, for example is 3 mm.
  • a sharp edge 19 which is provided on the tool 10 between the end face 12 of the tool 10 and the rake face 18 formed by the tooth flank surface of the tool toothing 13, cuts off material on the end face 2b of the workpiece 2 while performing the rolling movement of the rolling engagement.
  • the cutting movement is here essentially in the plane orthogonal to the axis of rotation C. It ends at a distance from the former tooth edge 6 in the size of the bevel width w.
  • radial axis X can act or contribute.
  • combinations of axis movements X,Y; X, ⁇ C; Y, ⁇ C; X, Y, ⁇ C can be used. Participation of the radial axis is preferred if a root bevel is also to be created, as shown in FIG.
  • the axial movement takes place by way of a continuous feed movement with an adjustable feed per workpiece revolution.
  • a workpiece speed of 1000 rpm is set and a feed per workpiece rotation of 0.02 mm. 3 with, for example, a bevel width of approx. 0.3 mm and a bevel depth d of also approx. 0.3 mm corresponding to a bevel angle of approx. 45°, 15 workpiece revolutions are carried out (in Fig. 3 and its enlarged section in FIG. 3a, only a small number of stages of the step-by-step and slice-by-disk removal is shown for the sake of simplicity).
  • the edge 19 of the tool teeth 13 is guided along the chamfer 8 again in this exemplary embodiment.
  • the direction of movement is reversed in the axial direction and the relationship between the displacement of the envelope curve and the current axial immersion depth is retained, but preferably a phase shift of ⁇ is preferably provided in the range [90°-270°]. It could also be possible to work with a lower feed rate during the exit movement than during the plunge movement. A momentary situation of this smoothing retreat movement is shown in FIG.
  • Shifting movements can again be seen in FIGS. 6a and 6b, as well as the single-flank method (right-hand and left flank are not chamfered at the same time, but one after the other, but in this example with the same tool).
  • FIG. 7 shows a chamfering tool in a plan view and in a side view. From the latter it can be seen that the disk thickness h of the tool teeth in this exemplary embodiment is only 3 mm.
  • the chamfering wheel shown in FIG. 7 has 40 teeth with a module of 2 and a pressure angle of 20°. It goes without saying that the toothing data, such as the number of teeth or disk thickness, can also assume other values.
  • Comparatively thin chamfering wheels are also well suited to machining hard-to-reach tooth edges, due to the toothing axis of the tool toothing being aligned parallel to the toothing axis of the workpiece toothing, such as in the situation shown schematically in Fig. 8a, in which a workpiece 2' has two different external toothings 3 'Has and the lower face of the upper toothing 3'a axially only a small distance from the upper face of the lower toothing 3'b.
  • the tool is in the form of a tandem tool that carries two tool teeth.
  • One tool toothing 13'a is used for chamfering the workpiece toothing 3'a and the second tool toothing 13'b for chamfering the other workpiece toothing 3'b.
  • FIGS. 8a, b It can also be seen from FIGS. 8a, b that the presented method can be used to chamfer external toothings in the same way as the chamfered internal toothing 3 described with reference to FIG.
  • FIG. 1 shows the chamfering method for a spur gear
  • the method can also be used to chamfer helical gears Design the helix angle of the workpiece teeth.
  • narrow, in particular conical, but still straight-toothed tool toothings can be considered.
  • a chamfering unit 100 shown in FIG. 9 is able to position the tool axis of rotation B via three linear axes X, Y, Z, realized via corresponding slide arrangements 110, 130, 120, relative to the axis of rotation of the workpiece C (C parallel B).
  • the axis Movements X, Y, Z, B, C are NC-controlled via control 99.
  • the carriage 130 could also be omitted.
  • the chamfering unit 100 shown schematically in FIG. 9 could be integrated into a gear cutting machine whose tool-side main spindle carries a tool that produces the workpiece gearing, such as a peeling wheel, a hob cutter or a gear shaper. Then the chamfering could still be done in the same workpiece clamping as the main machining, or also at another location, brought by an appropriate automation such as a ring loader, gripper or a double-spindle arrangement from the location of the main machining to the location of the chamfering.
  • the chamfering unit can be designed as an independent chamfering machine and the workpieces can be obtained by a workpiece automation, also from several gear cutting machines, which deliver the gearing already produced for additional tooth processing.
  • the (chamfering) machining unit also has means for centering, such as non-contact centering sensors, in order to determine the in-phase relative rotational position for the synchronous rolling coupling - voices.
  • a modification function will now be explained with reference to FIG.
  • a target geometry of a chamfer F is shown for a spur gearing, defined by a chamfer angle d of, in this case and not restrictively, 45° and a chamfer width bs.
  • the machine axis control is not based on these basic chamfer data, but rather on data of a virtual chamfer according to the representation in Fig. 10 with additional bevel areas Fs on the end face with angle h from here, for example, about 80° and Ff on the tooth flank from here for example also about 10°.
  • the positioning of the bevels is such that the virtual bevel width bs+Abs greatly exceeds the target bevel width (only for illustration purposes) as shown, the actual widening set may only be a few %.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der spanenden Bearbeitung einer zwischen einer Zahnflanke und einer Stirnseite einer Werkstückverzahnung gebildeten Zahnkante mit einer Werkzeugverzahnung, bei der die Verzahnungen in Wälzkopplung miteinander um ihre jeweilige Verzahnungsdrehachse rotieren. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die beiden Verzahnungsdrehachsen im Wesentlichen parallel zueinander stehen und die Bearbeitung über eine Mehrzahl von Werkstückdrehungen hinweg erfolgt, wobei eine werkstückdrehachsparallele erste Relativbewegung zwischen Werkstückverzahnung und Werkzeugverzahnung ausgeführt wird sowie durch eine insbesondere in Abhängigkeit des Bewegungsstands der ersten Relativbewegung variierte zweite Relativbewegung die Lage der Hüllkurve der Werkzeugzahn-Wälzstellungen relativ zu ihrer Eingriffslage mit der Zahnflanke der Werkstückverzahnung in der Ebene orthogonal zur Werkstückdrehachse quer zum Profil der Werkstückverzahnung verschoben wird.

Description

VERFAHREN DER SPANENDEN BEARBEITUNG EINES ZAHNFLANKENBEREICHS EINER WERKSTÜCKVERZAHNUNG, ANFASWERKZEUG, STEUERPROGRAMM MIT STEUERANWEISUNGEN ZUR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS UND VERZAHNUNGSMASCHINE
Die Erfindung betrifft das Gebiet der ergänzenden Zahnformung und dabei speziell ein Verfahren der spanenden Bearbeitung einer zwischen einer Zahnflanke und einer Stirnseite einer Werkstückverzahnung gebildeten Zahnkante mit einer Werkzeugverzah- nung, bei der die Verzahnungen in Wälzkopplung miteinander um ihre jeweilige Verzah- nungsdrehachse rotieren.
Verfahren zur ergänzenden Zahnformung sind bekannt, eine Übersicht findet sich in Thomas Bausch „Innovative Zahnradfertigung“, 3. Auflage, auf S. 304. Ausgangspunkt der ergänzenden Zahnformung ist die Verzahnung nach ihrer Erzeugung beispielsweise durch das Wälzfräsen, Walzstoßen oder Wälzschälen. So entstehen bei derartigen spanenden Verfahren zur Erzeugung von Verzahnungen zunächst sogenannte Primärgrate entlang der Verzahnungsstirnkante, an der die Schneiden des Bearbeitungswerkzeugs austreten, wie sie z.B. in der Literaturstelle Bausch im Bild 8.1-1 oben Mitte auf Seite 304 abgebildet sind. Diese Grate sind scharfkantig und fest, zur Vermeidung von Verletzungen und zur Verbes- serung der Verzahnungsgeometrie für den Folgeprozess sind sie zu entfernen. Dies ge- schieht üblicherweise durch feststehende Entgratstähle, über mitlaufende Entgratscheiben oder Feilscheiben, und zwar üblicherweise unmittelbar im Zusammenhang mit dem Pro- zess der Verzahnungserzeugung.
Eine solche bloße Entfernung des Primärgrats beispielsweise durch Abdrehen oder, wie in DE 10 2014 018 328 offenbart, durch ein Abscheren mit der Rückseite eines Schäl- rads wird den Anforderungen an die Qualität der Zahnkanten oftmals nicht gerecht. Des- halb wird an den Zahnkanten (Stirnkanten) üblicherweise eine Fase gebildet. In der Litera- turstelle Bausch ist im Bild 8.1-1 links oben die Stirnkante mit B bezeichnet und im Bild rechts oben mit der daran erzeugten Fase für eine Geradverzahnung gezeigt. Die Erfin- dung betrifft derartige Verfahren, bei denen durch Materialabtrag die Zahnkante, in der Form wie nach der Verzahnungserzeugung gebildet, beseitigt wird, geht somit über das Abscheren von von der Zahnkante abstehenden Primirgraten hinaus, welches die Form der bestehenden Zahnkante als solche unverändert lässt.
Eine seit langem verbreitete und immer häufig noch genutzte Anfastechnik ist die des sogenannten Wälzdrückentgratens oder Wälzentgratens. Hier werden die Kanten durch Drücken mittels Wälzentgraträdern plastisch in die Fase umgeformt. Die dabei auf- tretenden Materialverschiebungen führen allerdings zu Materialanhäufungen (Sekundär- grate) auf den Zahnflanken sowie an den Stirnseiten, die dann wieder durch geeignete Maßnahmen beseitigt werden müssen. Derartige Systeme sind beispielsweise in EP 1 279 127 A1 beschrieben.
Während das Wälzdrückentgraten ein sehr einfaches Verfahren darstellt (üblicher- weise müssen die zahnradförmig gebildeten Werkzeuge noch nicht einmal drehangetrie- ben werden, vielmehr können sie freilaufend mit Anpressdruck gegen die anzufasende Werkstückverzahnung gehalten werden und laufen dann in Wälzkopplung mit dem ange- triebenen Werkstück mit), so stellen die dabei erzeugten Sekundärgrate einen Nachteil dieses Verfahren dar. Während die Sekundärgrate an den Stirnseiten noch vergleichswei- se einfach beispielsweise durch einen Entgratsfahl wieder abgeschert werden können» sind insbesondere die auf den Zahnflanken erzeugten Sekundärgrate ein Problem für eine ggf. nach dem Härten der Werkstücke noch erfolgende Hartfeinbearbeitung, Will man diese flankenseitigen Sekundärgrate vorab entfernen, ist ein erneuter Bearbeitungsdurchgang auf der die Verzahnung erzeugenden Maschine bei tiefster Zustellung möglich, oder der Einsatz von Spezialwerkzeugen, wie etwa in DE 102009 01840S A1 beschrieben.
In WO 2009/017248 wird vorgeschlagen, das Gewicht an Sekundärgraterzeugung von der Zahnflanke weg hin zur Stirnseite zu verlagern. Weitere Ansätze in der Technik gehen jedoch in die Richtung, den Materialabtrag/die Bildung der Fase schneidend und nicht drückend zu bewirken, durch Abtragen mit geometrisch bestimmter oder geometrisch unbestimmter Schneide (DE 102016004 112 A1).
Für das schneidende Anfasen mit geometrisch bestimmter Schneide sind Varianten bekannt geworden (EP 1 495 824 A2), bei dem ein zum Anfasen der Zahnkanten dienen- des Bearbeitungswerkzeug auf der gleichen Welle wie ein zur Erzeugung der Werkstück- verzahnung dienender Wälzfräser angeordnet ist, aber auch separate Anordnungen (DE 10 2009 019433 A1), die es erlauben, dass durch Verschwenken des Anfaswerkzeugs bei sowohl der Bearbeitung der stirnseitigen Enden an einer Stirnseite als auch an der anderen Stirnseite der Schnitt von innen nach außen erfolgen kann. ln DE 102013 015240 L1 sind die sogenannten „Chamfer-Cut-Fräser“ offenbart, die ähnlich wie ein Wälzfräser aussehen, bei denen jedoch die Flugkreise gleicher Profilbe- reiche überlappen, wobei die Profile derart gestaltet sind, dass bei einem Durchtritt eines Anfasfräserzahns durch eine Zahnlücke der Werkstückverzahnung letztere vollständig an beiden Flanken der Zahnlücke angefast wird. Ein weiteres schneidendes Anfasen, das sich noch enger am Wälzfräsen orientiert, ist in DE 102018 001 477 A1 beschrieben. Hier er- folgt das Anfasen im Einflankenverfahren in mehreren Schnitten über den Durchgang meh- rerer Werkzeugzähne durch die Werkstückzahnlücke. Zum Beispiel kann für die Bearbei- tung einer Flanke der bei beispielsweise vertikaler Werkstückachse die Werkzeugdrehach- se bezogen auf die Horizontale verschwenkende Schwenkwinkel sogar auf Null gestellt werden.
Nach einem ähnlichen Prinzip wie der in DE 102013 015240 A1 offenbarte „Cham- fer-Cut-Fräser“ gibt es auch schlagmesserartigen Abtrag an der Zahnkante, eingesetzt zur Erzeugung einer Abdachung z.B. für Getriebeverzahnungen, bei dem rotierende Schlag- messer, beispielsweise in der Form eines Endfräsers realisiert, mit ihrer Werkzeugdreh- achse derart windschief zur Achse der Werkstückverzahnung angestellt werden, dass eine Zahnflanke der Werkstückverzahnung beim einmaligen Durchgang durch die Bearbei- tungszone durch einen Schneidvorgang parallel zur zu erzeugenden Endgeometrie bear- beitet wird. Für die andere Werkstückzahnflanke kann ein zweites Schlagmesserwerkzeug angestellt werden. Dies ist beispielsweise in der Literaturstelle Bausch auf Seite 323 be- schrieben.
Ein nochmals weiteres Verfahren zum schneidenden Anfasen ist in WO 2015/014448 offenbart. Hier geht man von dem Verzahnungseingriff des Wälzschälens mit Achskreuzwinkel aus und sorgt mit einem gegenüber der Normalstellung im Wälzschälver- fahren zusätzlichen Kippung der Werkzeugachse für eine Veränderung der Schneidbewe- gung, über die dann die Fase erzeugt wird. Auf dem gleichen Prinzip basiert das in DE 10 2014 218 082 A1 offenbarte Verfahren, bei dem eine windschiefe Achskonfiguration bereits baulich in die Verzahnungsmaschine integriert ist. Bei diesen beiden, nach dem Prinzip des Wälzschälens funktionierenden Anfasbearbeitungen erfolgt der Schneidmechanismus über den Achskreuzwinkel, eben wie beim Wälzschälen.
Eine nochmals weitere Anfastechnik ist aus DE 10 2018 108 632 bekannt gewor- den, bei dem ein Stiftfräser durch Maschinenachsbewegung entlang der Zahnkante bewegt wird. Diese Anfastechnik eignet sich besonders gut für aufgrund von Störkonturen am Werkstück nicht gut mittels „Chamfer-Cut-Fräser“ oder wälzfräsartigen Werkzeugen er- reichbaren Stirnkanten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art abzielend auf eine gute Kombination aus vergleichsweiser Einfachheit und zufrieden- stellender Flexibilität der Zahnkantenbearbeitung fortzubilden.
Diese Aufgabe wird in verfahrenstechnischer Hinsicht durch eine verfahrenstechni- sche Weiterbildung gelöst, die im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass die bei- den Verzahnungsdrehachsen im Wesentlichen parallel zueinander stehen und die Bearbei- tung über eine Mehrzahl von Werkstückdrehungen hinweg erfolgt, wobei eine werkstück- drebachsparallele erste Relativbewegung zwischen Werkstückverzahnung und Werkzeug- verzahnung ausgeführt wird sowie durch eine insbesondere in Abhängigkeit des Bewe- gungsstands der ersten Relativbewegung variierte zweite Relativbewegung die Lage der Hüllkurve der Werkzeugzahn-Wälzstellungen relativ zu ihren Eingriffslage mit der Zahn- flanke der Werkstückverzahnung in der Ebene orthogonal zur Werkstückdrehachse quer zum Profil der Werkstückverzahnung verschoben wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit nicht entlang oder parallel der Fläche der zu bildenden neuen Fiächenform, insbesondere Fase geschnitten, sondern auf- grund der im Wesentlichen parallel zueinander stehenden Verzahnungsdrehachsen und aufgrund der Verschiebung der Hüllkurve scheibchenweise in im Wesentlichen orthogonal zur Werkstückdrehachse stehenden Ebenen. Die anstelle der ursprünglichen Zahnkante gebildete Fläche, z.B. eine Fase, setzt sich aus den Endbereichen der über die in Abhän- gigkeit des Bewegungszustands der ersten Relativbewegung variierte Hüllkurve erreichten scheibchenartigen Materialabträge zusammen. Je nach gewünschter geringerer Rauheit der beispielsweise Fasenfläche kann die Anzahl von Spanvorgängen oder während der axialen ersten Relativbewegung ausgeführten Werkstückdrehungen entsprechend höher gewählt werden und damit die Anzahl der „Scheiben“ höher gewählt werden. Es erfolgt somit ein Materialabtrag von dem Material an den Werkstückzahnflanken. Dabei wirken die Zahnflanken der Werkzeugverzahnung als Spanflächen der spanenden Bearbeitung.
So kann die erste Relativbewegung in einer einfachen Gestaltung als axiale Zu- stellbewegung ausgeführt werden, mit einer entsprechend hohen Anzahl an Zustellschrit- ten, In diesem Fall könnte die zweite Relativbewegung oszillierend verlaufen, indem vor jedem nächsten Zustellschritt wieder auf die Eingriffslage (Nulllage) zurückgestellt wird. Mit Blick auf schnellere Bearbeitungszeiten wird es jedoch bevorzugt, dass die erste Relativ- bewegung als kontinuierliche Vorschubbewegung ausgeführt wird, beispielsweise mit ei- nem linearen Verlauf über die Zeit, z.B. über eine Maschinenachse Z parallel zur Werk- stückdrehachse C. Mit zunehmendem Vorschub Z(t) gelangt die Werkzeugverzahnung bezüglich der Werkstückdrehachse gesehen in wachsende Überlappung mit der Zahnlücke im Bereich der bearbeiteten Stirnseite der Werkstückverzahnung. Beispielsweise taucht die Werkzeugverzahnung im Verlauf der Bearbeitung so weit in die Werkstückverzahnung ein, soweit die Bearbeitung der Zahnkante gewünscht ist, bei Erzeugung einer Fase bis zur Fasentiefe. Ohne die zusätzlich ausgeführte Verschiebung der Hüllkurve gegenüber der Eingriffslage der Hüllkurve mit der Werkstückverzahnung in Wälzkopplung könnten z.B, Werkstückverzahnung und Werkzeugverzahnung aufeinander abwälzen wie Rad und Ge- genrad, jedenfalls bereichsweise oder auch vollständig entlang wenigstens einer Zahnflan- ke, wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung das Profil der Werkzeugverzahnung als Gegenprofil zum Zahnprofil der Werkstückverzahnung ausgebildet ist. Aufgrund der Ver- schiebung der Hüllkurve in das Material der Werkstuckzähne hinein kommt es jedoch zu dem oben erläuterten „scheibchenweisen“ Materialabtrag, der zu Beginn an der Stirnseite bis hin zur gewünschten Ausdehnung des bearbeiteten Bereichs, beispielsweise der Fa- senbreite reicht. Durch eine Verringerung der Verschiebung bei zunehmendem Vorschub kann dann die gewünschte Fasenfläche erzeugt werden. Wird die Verschiebungsbewe- gung ebenfalls als lineare Verschiebung über die Zeit ausgeführt, lassen sich in dem Bei- spiel der erzeugten Fasenfläche im Wesentlichen planare Flächenbereiche ausbilden (bzw, im Wesentlichen gerade Verläufe im Schnitt am Teilkreis gesehen), durch Abweichung bzw. nicht linear gewählte V(Z), worin V für die zweite Relativbewegung und Z für die erste Relativbewegung steht, lassen sich auch nahezu beliebige gewünschte Verläufe des Bear- beitungsbereichs und damit z.B, auch gekrümmte Fasen generieren.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung trägt eine quer zur Achsabstand- sachse der Drehachsen verlaufende Querbewegung von Werkstück- und/oder Werkzeug- verzahnung zu der zweiten Relativbewegung bei. Denkbar ist grundsätzlich auch eine Ver- schiebung in Richtung der Achsabstandsachse (radial), jedoch gerade bei den typischen Eingriffswinkeln einer Großzahl von Werkstückverzahnungen eignen sich die genannten Querbewegungen besser, wobei die Radialbewegung, insbesondere wenn (wie später er- läutert) auch eine Bearbeitung im Fußbereich mitgewünscht ist, miteinbezogen werden kann. ln einer in diesem Zusammenhang nochmals bevorzugten Ausführungsform um- fasst die Querbewegung eine Zusatzdrehung ΔC der Werkstückverzahnung, Diese ist steuerungstechnisch einfach zu implementieren und erlaubt es, einfache Bearbeitungsma- schinen z.B. auch ohne tangentiale Maschinenachse zu realisieren. Diese Zusatzdrehung versteht sich als eine über eine etwaige bei Schrägverzahnungen auftretende Zusatzdre- hung zur Aufrechterhaltung der Wälzkopplung hinausgehende Zusatzdrehung,
In einer alternativen oder zusätzlichen Variante kann die Querbewegung eine Be- wegung einer linearen Maschinenachse umfassen, deren Richtungskomponente orthogo- nal zur Werkstückdrehachse und orthogonal zur Achsabstandsachse deren jeweilige Rich- tungskomponente entlang dieser Achsen überwiegt. In einer einfach gestalteten Maschi- nenachskonfiguration könnte diese Linearachse eine Tangentialachse Y sein, die sich quer, insbesondere orthogonal zur Radialachse (X) und einer axialen (werkstückachs- parelleien) Achse Z erstreckt. Da der Effekt der Zusatzdrehung ΔC werkzeugabhängig ge- genüber beispielsweise einer solchen Y-Komponente noch eine Radialkomponente bein- haltet, lässt sich durch Kombination dieser beiden Querbewegungskomponenten aus Zu- satzdrehung DO einerseits und Linearbewegung DU andererseits eine Variation der Bear- beitung über die Zahnhöhe der Werkstückverzahnung einstellen. Anstelle oder zusammen mit einer Zusatzdrehung der Werkstückverzahnung könnte auch eine Zusatzdrehung DB der Werkzeugverzahnung herangezogen werden.
Das Verfahren sieht auch vor, dass auch die Zahnkante im Zahnfuß der Werkstück- verzahnung bearbeitet werden kann. Insbesondere hierzu wird bevorzugt vorgesehen, dass eine in Richtung der Achsabstandsachse der Drehachsen verlaufende Radialbewe- gung von Werkstück und/oder Werkzeugverzahnung zu der zweiten Relativbewegung bei- trägt. In einer besonders einfachen Gestaltung könnte man auch lediglich mit der Radial- bewegung als zweite Relativbewegung arbeiten, dies würde allerdings im Fall der Erzeu- gung einer Fase die Fase im Fußbereich mit der Fasenform im Flankenbereich koppeln. Es wird daher besonders bevorzugt vorgesehen, dass neben der Radialbewegung auch noch eine Querbewegung nach einem der oben beschriebenen Mechanismen ausgeführt wird. Die zweite Relativbewegung wird dann in einer Tangential- und Radialkomponenten auf- weisenden Form geführt.
In diesem Zusammenhang kann auch vorgesehen werden, dass durch Einstellung der Radialbewegung in Abhängigkeit des Bewegungszustands der ersten Relativbewegung die Form der Fase im Zahnfuß bewirkt wird und durch Einstellung der Querbewegung in Abhängigkeit des Bewegungsstands der ersten Relativbewegung und des Bewegungs- stands der Radialbewegung die Form des Materialabtrags an der Zahnkante im Zahnflan- kenbereich bestimmt wird. Dies erlaubt eine Entkopplung der Gestaltung der umgearbeite- ten Zahnkante im Flankenbereich gegenüber der im Fußbereich. Wie üblich kann eine Fa- senbreite für die Tangentialrichtung Y aus einer auf die Flankennormalenrichtungen bezo- genen Angabe über den Eingriffswinkel umgerechnet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird durch eine Überlagerung der Querbewegungsbeiträge von Zusatzdrehung und linearer Maschinenachsbewegung der Materialabtragsformverlauf in Zahnhöhenrichtung bestimmt. Wie oben bereits angedeutet, wird dadurch eine größere Variabilität in der Gestaltung beispielsweise einer umgearbeite- ten Zahnkante, etwa einer Fase erreicht.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung könnte mit einem weiteren Bearbeitungs- durchgang insbesondere ansonsten gleicher oder bevorzugt phasenverschobener (z.B. um 180°) Kopplung der Bewegungen, und bevorzugt mit umgekehrter Bewegungsrichtung der ersten Relativbewegung ausgeführter Bewegungssteuerung ausgeführt werden. Mit einem solchen weiteren Bearbeitungsdurchgang können etwaige nicht vollständig vom Material des verbleibenden Werkstückzahns gelöste Späne abgeschert werden. Die Austauch- bzw. Rückzugsbewegung wird somit bevorzugt zur Glättung der beim Eintauchen gebildeten Fläche herangezogen. Bei z.B. gleichem Rückhub wie Vorschub pro Werkstückumdrehung wird die Höhe der (siehe später Fig. 2) Stufen an der Fasenfläche durch z.B. Phasenver- schiebung von 180° halbiert. Insoweit es alternativ oder zusätzlich noch einer Spanabtren- nung bedürfte, könnten auch z.B. Bürsten zum Einsatz kommen.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung beträgt die Umlaufgeschwindigkeit am Zahnkopf des Werkstücks wenigstens 10 m/min, weiter bevorzugt wenigstens 20 m/ min, insbesondere wenigstens 40 m/min. Weiter bevorzugt sind diese Umlaufgeschwindig- keiten sogar noch höher als 60 m/min, weiter bevorzugt als 120 m/min, insbesondere als 180 m/min. Die Bearbeitung kann demnach annähernd auf Größenordnungen von Dreh- zahlen stattfinden, die etwa auch beim Wälzschälen typischer Verzahnungen auftreten. Auf diese Weise hält sich bei vernünftigen Schnittbedingungen die Gesamtdauer der Bearbei- tung auch dann noch in vernünftigen Grenzen, wenn eine hohe Anzahl von Werkstückdre- hungen ausgeführt wird, etwa 3 oder mehr, auch 6 oder mehr, sogar 10 oder mehr.
In einer bevorzugten Gestaltung beträgt der Vorschub pro Werkstückumdrehung für die erste Relativbewegung wenigstens 2 pm, bevorzugt wenigstens 4 pm, nochmals weiter bevorzugt wenigstens 10 pm, insbesondere wenigstens 20 pm, und/oder nicht mehr als 0,6 mm, bevorzugt nicht mehr als 0,4 mm, insbesondere nicht mehr als 0,2 mm.
Mit dem Verfahren könnten nicht nur Fasen, sondern auch beispielsweise abda- chungsähnliche Strukturen an Verzahnungen erzeugt werden, etwa für Schaltverzahnun- gen, In einer besonders bevorzugten Verfahrensgestaltung wird mit der Bearbeitung eine Fase an der Zahnkante erzeugt, deren Fasenbreite bevorzugt geringer ist als 30%, insbe- sondere als 20% der Zahndicke am Teilkreis, Es sind Varianten denkbar, in denen die Werkzeugverzahnung unterschiedlich ge- staltete Bereiche aulweist und insbesondere als über einen gewissen Bereich an Profilen abdeckenden Bereich gebildete Verzahnung ausgelegt ist, und man ggf, die Bearbeitung in mehreren Bearbeitungsdurchgängen gestaltet, in denen unterschiedliche Verzahnungsbe- reiche die Bearbeitung an unterschiedlichen Bereichen in Zahnhöhenrichtung der Werk- stückverzahnung ausführen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Profil der Werkzeugverzahnung jedoch im Wesentlichen das der bezüglich der Wälzkopplung Gegenverzahnung der Werkstückverzahnung. In diesem Fall handelt es sich bei der Werk- zeugverzahnung um eine werkstückgebundene Verzahnung, im Gegensatz zu Universal- werkzeugen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass im Zweiflankenverfahren gearbeitet werden muss. Vielmehr wird es bevorzugt, dass die Bearbeitung im Einflankenverfahren ausge- führt wird, wobei dann z.B. im Anschluss an die Bearbeitung der einen Zahnflanke(n) an einer der jeweiligen Zahnlücke(n) des Werkstücks die andere(n) Zahnflanke(n) bearbeitet werden.
Auch bei einem solchen Einflankenverfahren wird es bevorzugt, dass die Bearbei- tung der anderen Zahnflanke(n) mit dem gleichen Werkzeug und/oder der gleichen Auf- spannung erfolgt wie die der einen Zahnflanke(n). Dies erleichtert den Verfahrensablauf und verringert die Anzahl einzusetzender Werkzeuge.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Zahndicke der Werkzeugver- zahnung gegenüber der für die bei der Wälzkopplung für eine Zweiflankenbearbeitung er- forderlichen Zahndicke vermindert. Dies verringert die Kollisionsgefahr an der Gegenflan- ke.
Die Werkzeugverzahnung kann dabei im Sinne einer Vollverzahnung zu jeder Zahnlücke des Werkstücks auch einen passenden Werkzeugzahn aufweisen (Teilung ohne Sprungfaktor). Das Verfahren lässt sich jedoch auch mit weniger Zähnen als der Vollver- zahnung durchführen, beispielsweise mit einem Sprungfaktor von 2 oder 3, bevorzugt je- doch mit wenigstens noch so vielen Zähnen, dass im Mittel ein Sprungfaktor 4 nicht über- stiegen wird, insbesondere ein Sprungfaktor 3 nicht überstiegen wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Werkzeugverzahnung bezüglich der Abmessung in Richtung der Werkzeugdrehachse dünn ausgestaltet sein, beispielsweise mit einer diesbezüglichen Abmessung von nicht höher als 1,5 cm. Da die Arbeitsleistung der Werkzeugverzahnung im Vergleich zu Arbeitsleistungen von Verzahnungen erstellen- den Werkzeugen geringer ausfällt, können sogar nochmals deutlich dünnere Verzahnun- gen zum Einsatz kommen, auch bei denen die Abmessung geringer ist als 1 cm, weiter bevorzugt geringer ist als 0,7 cm, es sind jedoch auch Varianten mit geringeren Scheiben- dicken der Werkzeugverzahnung von 0,4 cm oder weniger denkbar, bis hin zu Scheibendi- cken nicht größer als 3 mm, sogar 2 mm sind denkbar. Wenn im Miniaturbereich gearbeitet werden soll, wird auch an Scheibendicken von nicht mehr als 1 mm, sogar nicht mehr als 0,5 mm, insbesondere nicht mehr als 0,3 mm gedacht, etwa durch Drahterodieren herge- stellt. Mit derartigen Werkzeugen lassen sich auch Zahnkantenbearbeitungen ausführen, wenn durch Schultern oder andere Störkonturen, beispielsweise von Werkstücken mit mehreren Verzahnungen, nur wenig (axialer) Bearbeitungsraum vorhanden ist.
Das Werkzeug kann aus Vollmaterial gebildet sein, auch gesintert, insbesondere auch als Einwegwerkzeug. Ebenfalls könnte ein Grundkörper auch mit Schneidzähnen oder Schneidzahngruppen bestückt werden, etwa in Form von Schneidplatten, insbesonde- re Wendeschneidplatten. Durch Vertiefungen in den Zahnstirnflächen können konstruktive Freiwinkel gebildet sein. Keilwinkel von kleiner als 90° können alternativ oder zusätzlich durch konisch gestaltete Werkzeugzahnflanken erreicht werden.
Für eine Überlagerung von Beiträgen unterschiedlicher Maschinenachsen zur Rea- lisierung der Verschiebungsbewegung der Hüllkurve ist es günstig, in der Vorstellung von einer diskreten Zustellung in Axialrichtung auszugehen und sich zu einer vorgegebenen axialen Eindringtiefe die zu erreichende (gewünschte) Verschiebung anzusehen. Bei- spielsweise könnte man zunächst über die gewünschte radiale Eindringtiefe am Zahnfuß, an welchem weder Tangential- noch Zusatzdrehungen einen merklichen Formabände- rungsbeitrag liefern, die Radialbewegung X(Z) festlegen. Die Festlegung von z.B. Y(Z) er- folgt dann unter Berücksichtigung, dass abhängig vom Eingrifswinkel die Radialverschie- bung X(Z) einen zusätzlichen Beitrag auch in Richtung Y bewirkt. Wird die Werkstückdreh- achse eingebunden, kann je nach Genauigkeitsanforderungen berücksichtigt werden, dass auch die Verschiebung über ΔC eine miteinzubeziehende Komponente in Radialrichtung aufweist, die geringfügig über die Zahnhöhe der Werkstückverzahnung variiert. Setzt man sowohl ΔC als auch DU ein, ergibt sich somit ein zusätzlicher Freiheitsgrad, mit dem die Gestaltung der Fase auch über die Zahnhöhe noch variiert werden kann, beispielsweise zur Erzeugung kommaförmiger Fasen, Für letztere, den Zahnfuß ohnehin aussparende Bearbeitungen steht zudem die Radialachse X als weiterer Freiheitsgrad zur Verfügung,
Wie oben bereits erläutert, kann sich eine mit dem Verfahren gebildete Fläche aus den Endbereichen der über die in Abhängigkeit des Bewegungszustands der ersten Rela- tivbewegung variierende Hüllkurve erreichten Materialabträgen zusammensetzen. Diese Art der Erzeugung von neuen Verzahnungsoberflächen (Bereichen) wird von der Erfindung auch unabhängig von der genauen Funktion der neuen Verzahnungsoberfläche sowie der konkreten Orientierung der Verzahnungsdrehachsen zueinander als eigenständig schutz- würdig offenbart. Hierzu wird von der Erfindung in einem weitergehenden Aspekt bereitge- stellt ein
Verfahren der spanenden Bearbeitung eines Zahnflankenbereichs einer Werkstück- verzahnung, insbesondere einer zwischen einer Zahnflanke und einer Stirnseite einer Werkstückverzahnung gebildete Zahnkante, mit einer Werkzeugverzahnung, bei der die Verzahnungen in Wälzkopplung um ihre jeweilige Verzahnungsachse rotieren, und bei dem durch die Bearbeitung an dem Zahnflankenbereich eine neue Verzahnungsoberfläche ge- bildet wird, das im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass die Bearbeitung über eine Mehrzahl von Werkstückdrehungen hinweg erfolgt, wobei eine erste Relativbewegung mit einer werkstückdrehachsparailelen Richtungskomponente zwischen Werkstückverzah- nung und Werkzeugverzahnung ausgeführt wird sowie durch eine insbesondere in Abhän- gigkeit des Bewegungszustands der ersten Relativbewegung variierte zweite Relativbewe- gung die Lage der Hüllkurve der Werkzeugzahn-Wälzstellungen relativ zu ihrer Eingriffsla- ge mit der Zahnflanke der Werkstückverzahnung in Projektion auf die Ebene orthogonal zur Werkstückdrehachse C gesehen quer zum Profil der Werkstückverzahnung und insbe- sondere orthogonal zur Werkzeugdrehachse verschoben und dadurch bei einem Durch- gang einer jeweiligen Werkstückdrehung Material entlang einer Schnittfläche abgenommen wird, wobei sich die Form der neuen Verzahnungsfläche aus den Endbereichen der Schnittflächen von der Mehrzahl von Werkstückdrehungen zusammensetzt. Es wird somit bevorzugt in einer Ebene geschnitten, die im Wesentlichen orthogonal zur Werkzeugdreh- achse liegt.
Es versteht sich, dass die oben erläuterten Aspekte zu bevorzugten Gestaltungen insbesondere zur Bildung einer Phase als neue Verzahnungsoberfläche auch für das soeben definierte Verfahren herangezogen werden können. In einer bevorzugten Gestaltung könnten die Verzahnungsachsen von Werkzeug und Werkstück beide in der gleichen Ebene liegen, eine jedoch unter einem Winkel zu der anderen geneigt sein. Diese Achsstellung kann sich insbesondere für Fälle eignen, in denen ein stirnkantennaher Bereich bearbeitet wird, und die betreffende Stirnebene der Ver- zahnung nicht orthogonal zur Werkstückachse verläuft, sondern ebenfalls gegenüber die- sem geneigt ist. Die Neigung der Relativachsen könnte dann auf diesen Neigungswert der Stirnfläche gegenüber der Orthogonalebene zur Werkstückdrehachse eingestellt werden.
Bereits angesprochen wurden neben der Erzeugung von Phasen als neue Verzah- nungsoberflächenbereiche die Erzeugung von Abdachungen. In diesem Zusammenhang könnte ebenfalls eine Einführungsfläche (lead-in surface) eines Starterritzels erzeugt wer- den.
Hinsichtlich des oben angesprochenen Neigungswinkels wird auch daran gedacht, neue Verzahnungsoberflächen an Kegel- oder Beveloid-Verzahnungen zu schaffen, wobei das Werkzeug in einem derartigen Winkel angesetzt wird, dass das Schneidprofil des Werkzeugs parallel zu dem Profil der Phase an einer konischen Außenseite der Kegelver- zahnung angeordnet wird, im Wege der Achsorientierung von Werkzeug und Kegelrad.
In diesem Zusammenhang ist ebenfalls vorgesehen, dass für die Erzeugung der neuen Verzahnungsoberfläche, insbesondere einer Phase, nicht nur mit zylindrisch ver- zahnten Werkstücken gearbeitet wird, sondern auch balligen Verzahnungen oder eben insbesondere Kegelradverzahnungen. In diesem Zusammenhang wird es bevorzugt, dass mit Kegelradverzahnungen (Beveloiden und Hypoiden) gearbeitet wird, die für Achswinkel von weniger als 60°, weiter bevorzugt weniger als 40°, insbesondere weniger als 30° aus- gelegt sind (für das einzelne Werkstück entsprechend mit einer Konizität von etwa der Hälf- te dieser Werte). Entsprechend könnte dann der Neigungswinkel des Werkzeugs auf den Wälzkegelwinkel des Kegelrads eingestellt werden. in einer weiteren bevorzugten Gestaltung könnte das Verzahnungswerkzeug bereits in eine Werkzeuganordnung mit einem Hauptwerkzeug oder in das Hauptwerkzeug inte- griert werden, welches in der Werkstückverzahnung, an der mit den Verfahren eine neue Verzahnungsoberfläche, insbesondere eine Fase, erzeugt wird, integriert ist. Insbesondere könnte die Verzahnung mit der Rückseite eines Stoßrads (beim Wälzstoßen) oder Schäl- rads (beim Wälzschälen) erzeugt werden. Insbesondere für eine Hauptbearbeitung zur Erzeugung durch Wälzschälen könnte daran gedacht werden, das Werkzeug auch als Kombiwerkzeug mit dem Anfaswerkzeug zu gestalten, insbesondere in Form von zwei scheibenartigen Werkzeugen, die insbesondere unmittelbar in Axialrichtung übereinander angeordnet sind, so dass ihre Drehachsen zusammenfallen. Ein solches Verzahnungs- werkzeug könnte auch an einer ersten Stirnseite mit den Schneidkanten zum Wälzschälen mit einem für das Wälzschälen ausgelegten Profil gebildet sein, und an der Rückseite mit einem für das Wälzstoßen der identischen Verzahnung ausgelegtem Profil, welches dann unter parallelen (wie beim Wälzstoßen) oder ggf. unter zwar bevorzugt in einer Ebene lie- genden, jedoch unter einem Neigungswinkel zueinander stehenden Achsen ausgeführt werden, während für das die Verzahnung erzeugende Wälzschälverfahren ein Achskreuz- winkel eingestellt wird, auf den der Wälzschälprozess ausgelegt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt müsste die neue Verzahnungsoberfläche auch nicht zwingend an eine Stirnseite der bearbeiteten Verzahnung angrenzen. Beispielsweise wird auch an die Erzeugung von Hinterlegungen unter insbesondere zueinander geneigter oder insbesondere mit parallelen Drehachsen gedacht. Hierzu könnte das Verzahnungswerk- zeug auch als sehr dünne Scheibe gefertigt werden und zunächst in einem ersten Schritt ein entsprechend dünner Einschnitt noch nicht über die volle Hinterlegungsbreite geschaf- fen werden, ggf, unter oszillierend ausgeführter zweiter Relativbewegung bis hin zur ge- wünschten Hinterlegungstiefe aber noch auf gleicher Höhe in Werkstückachsrichtung, und anschließend die Verfahrensschritte wie bei der Erzeugung einer Phase entsprechend der obigen Beschreibung herangezogen werden, jedoch mit gleicher Ausdehnung der Quer- bewegung zur Ausbildung gleichmäßig tiefer Einschnitte bis zum Erreichen der axial vollen Hinterlegungsbreite,
Insoweit ist erkennbar und offenbart, dass das Verfahren durchaus und bevorzugt unter parallel zueinander stehenden Verzahnungsdrehachsen ausgeführt werden kann, um durch die Bearbeitung mit der ersten und zweiten Relativbewegung eine Zahnkante zu be- arbeiten, insbesondere eine Fase zu erzeugen, zum anderen jedoch das Verfahren mit der Zusammensetzung der neuen Verzahnungsoberfläche aus den Endbereichen der Schnitt- flächen von der Mehrzahl von Werkstückdrehungen auch für neue Verzahnungsoberflä- chen anwendbar ist, bei dem mit nicht-parallelen Verzahnungsdrehachsen gearbeitet wird oder bei dem keine Bearbeitung der Zahnkante, insbesondere keine Bildung einer Fasen- fläche als neue Verzahnungsoberfläche erfolgt. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung ist eine Modifikationsfunktion vorgese- hen» bei welcher modifizierte Maschinenachsansteuerungen einer virtuellen Geometrie für die neue Verzahnungsoberfläche zugeordnet sind, und die virtuelle Geometrie in einem ersten Obergangsbereich von einem Mittenbereich zur Stirnseite und/oder in einem zwei- ten Übergangsbereich von dem Mittenbereich zur Zahnflanke von einer Zielgeometrie am Werkstück (etwa definiert über die (typische) Kombination der Parameter Fasenbreite und Fasenwinkel) in einer mehr Material abtragenden Weise abweichen, wobei der Bearbei- tung, insbesondere nach Auswahl der Modifikationsfunktion oder automatisch» die modifi- zierten Maschinenachsansteuerungen zugrunde gelegt werden. Auf diese Weise kann ei- ner etwaigen Bildung von durch Druckkräfte zwischen Bearbeitungswerkzeug und Werk- stückverzahnung verursachten Materialaufwürfen am bearbeiteten Zahnflankenbereich entgegengewirkt werden.
Das Vorsehen einer derartigen Modifikationsfunktion kann auch unabhängig von ei- ner spezifischen Bearbeitungskinematik und/oder Form von Bearbeitungswerkzeugen vor- teilhaft sein, insbesondere bei Verfahren, in denen derartige Druckkräfte auftreten können und/oder das Werkstoff material der Werkstückverzahnung etwaig auftretenden Druckkräf- ten keinen ausreichenden Fließwiederstand entgegensetzen kann. Insoweit offenbart die Erfindung unabhängig und eigenständig schutzfähig auch ein Verfahren der spanenden Bearbeitung eines Zahnflankenbereichs einer Werkstückverzahnung, insbesondere einer zwischen einer Zahnflanke und einer Stirnseite einer Werkstückverzahnung gebildete Zahnkante» mit einem Bearbeitungswerkzeug, bei dem durch die Bearbeitung an dem Zahnflankenbereich eine neue Verzahnungsoberfläche, insbesondere in Form einer Fase gebildet wird, mit einer Modifikationsfunktion, bei welcher modifizierte Maschinenachsan- steuerungen einer virtuellen Geometrie für die neue Verzahnungsoberfläche zugeordnet sind, und die virtuelle Geometrie in einem ersten Übergangsbereich von einem Mittenbe- reich zur Stirnseite und/oder in einem zweiten Übergangsbereich von dem Mittenbereich zur Zahnflanke von einer Zielgeometrie am Werkstück in einer mehr Material abtragenden Weise abweichen, wobei der Bearbeitung, insbesondere nach Auswahl der Modifikations- funktion oder automatisch» die modifizierten Maschinenachsansteuerungen zugrunde ge- legt werden, um einer etwaigen Bildung von durch Druckkräfte zwischen Bearbeitungs- werkzeug und Werkstückverzahnung verursachten Materialaufwürfen am bearbeiteten Zahnflankenbereich entgegenzuwirken. Die Modifikationsfunktion könnte in Form einer von der Steuerung automatisch aus- geführten Weise implementiert sein und ggf. für einen Bediener der Maschine nicht er- kennbar im Hintergrund ablaufen. Es ist jedoch ebenfalls vorgesehen, dass die Modifikati- onsfunktion eine bei Bedienung der das Verfahren ausführenden Maschine auswählbare Option ist. Beispielsweise könnte der Bediener nach Feststellung einer Abweichung der ohne Modifikationsfunktion erzeugten neuen Verzahnungsoberfläche die Modifikationsfunk- tion aktivieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung können Parameter der Modifikations- funktion variabel und durch insbesondere Bedienereingaben bestimmbar sein. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise eine Form und/oder Größe der Abweichung eingeb- bar und/oder (aus Vorgaben) auswählbar sein.
Beispielsweise könnte die Form der Abweichung in einer Rundung oder einer Ab- schrägung implementiert sein. Ist beispielsweise z.B. an einer Geradverzahnung eine (z.B. 45°-) Fase gewünscht und entspricht einer gewünschten Zielgeometrie am Werkstück, kann beispielsweise die virtuelle Fasengeometrie vor Erreichen der Stirnseite in eine Ab- schrägung mit höherem Winkel übergehen, und/oder vor Erreichen der Zahnflanke in eine Abschrägung mit einem geringeren Winkel (bei Bezug jeweils zur Zahnflanke).
Bezeichnet etwa d den Fasenwinkel (des Mittenbereichs) der Fase, so sollte dieser geringere Winkel (e) bevorzugt wenigstens 15° geringer als d sein und/oder nicht mehr als 30°, bevorzugt nicht mehr als 20° betragen. Ähnliches gilt für den höheren Winkel (h), der dann bevorzugt nicht weniger als 15° größer ist als d und/oder größer ist als 60°, insbe- sondere als 70°.
Des Weiteren ist bevorzugt, dass die Fasenbreite (bs) der virtuellen Geometrie mit einem vorgegebenen Fasenwinkel d (im Mittenbereich) und wenigstens 2%, bevorzugt wenigstens 5%, insbesondere wenigstens 10% größer ist als die sich unter Fortführung der Fase bei gleichem Winkel a ergebenden Fasenbreite. Gleiches gilt bevorzugt auch für die Fasenerstreckung (bf) in Flankenrichtung.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass alternativ oder zusätzlich zur Implementierung einer derartigen Modifikationsfunktion eine Eingabemög- lichkeit für eine (erweiterte) Fasenzielgeometrie vorgesehen ist, welche im Rahmen der obigen Erläuterungen die der Definition der virtuellen Geometrie entsprechenden erweiter- ten Eingabemöglichkeiten liefert, insbesondere auch in Form von von der Zielgeometrie am Werkstück abweichenden Gestaltungsangeboten nach Eingabe von Fasengrunddaten wie Fasenbreite und Fasenwinkel. Erfolgt demnach eine Eingabe von von der Zielgeometrie am Werkstück abweichenden Fasengeometriedaten bereits auf eine den ersten oder zwei- ten Obergangsbereich wie vorstehend erläutert definierenden Weise, können diese (erwei- terten) Fasendaten der Maschinenachsansteuerung zugrunde gelegt werden, entspre- chend dem Zugrundelegen der virtuellen Geometrie der Modifikationsfunktion,
Die erweiterten Fasendaten definieren dabei bevorzugt wenigstens stirnseitig und/oder flankenseitig Obergangsbereiche zum Mittenbereich der Fase, deren Formge- bung, insbesondere in Form einer Rundung oder Abschrägung, von der des Mittenbereichs abweicht. Im Falle einer Rundung gelten die obigen Winkelwerte bevorzugt ebenfalls, in Form der über die Rundung gemittelten Tangentensteigung.
Es versteht sich, dass die erläuterte Modifikationsfunktion und/oder die Eingabe- möglichkeit mit erweiterten Fasendaten bevorzugt für Bearbeitungsverfahren nach einem oder mehreren Aspekten der eingangs erläuterten Bearbeitungsverfahren herangezogen wird.
In vorrichtungstechnischer Hinsicht wird bereitgestellt ein Anfaswerkzeug zur spa- nenden Bearbeitung einer zwischen einer Zahnflanke und Stirnseite einer Werkstückver- zahnung gebildeten Zahnkante unter im Wesentlichen mit zueinander parallelen Verzah- nungsdrehachsen in Wälzkopplung miteinander ausgeführten Bearbeitung in Form einer Werkzeugverzahnung mit durch die Zahnflanken der Werkzeugverzahnung gebildeten Spanflächen, insbesondere ausgelegt für eine Bearbeitung gemäß einem Verfahren nach einem der oben erläuterten Aspekte und/oder mit den oben angegebenen Gestaltungsei- genschaften.
Die Erfindung wird auch durch ein Steuerprogramm geschützt, das Steueranwei- sungen enthält, die die Maschine zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vor- genannten Verfahrensaspekte steuern, wenn auf einer Steuereinrichtung der Verzah- nungsmaschine ausgeführt. Des Weiteren stellt die Erfindung bereit eine Verzahnungsmaschine mit wenigstens einer Werkstückspindel zum drehenden Antrieb einer Werkstückverzahnung um ihre Werk- stückdrehachse, und wenigstens einer Werkzeugspindel zum drehenden Antrieb einer Werkzeugverzahnung um ihre Drehachse, wenigstens einer ersten Maschinenachse, die eine werkstückdrehachsparallele erste Relativbewegung zwischen Werkstückverzahnung und Werkzeugverzahnung erlaubt, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, welche Steueranweisungen zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorgenannten Ver- fahrensaspekte aufweist.
Die Verzahnungsmaschine kann dabei ein größerer Maschinenkomplex sein, der auch eine Werkzeughauptspindel zur Erzeugung der Verzahnung beinhaltet. Die Verzah- nungsmaschine kann jedoch auch als eigenständige Anfasstation ausgebildet sein. In einer einfachen Gestaltung wird eine Maschinenachse mit Hauptkomponente in Richtung der Werkstückdrehachse vorgesehen, für die erste Bewegung bevorzugt in Richtung der Werkstückdrehachse. Bei Vertikalmaschinen wäre dies die Vertikalachse.
Bevorzugt ist weiterhin eine Radialachse vorgesehen, um die Station für Werkstü- cke und Werkzeuge unterschiedlicher Durchmesser ersetzbar zu halten, und gegebenen- falls als zusätzliche Vorschubachse. In einer weiteren Ausführungsform kann auch noch eine Tangentialachse als lineare Maschinenachse realisiert sein, bevorzugt orthogonal zur Radial- und orthogonal zur Werkstückdrehachse. In einer besonders bevorzugten Ausge- staltung verfügt die Anfasstation über keine Schwenkachse oder Kippachse, welche die Parallelanordnung von Werkzeugdrehachse und Werkstückdrehachse ändern könnte. Ebenfalls bevorzugt kann auf die lineare Tangentialachse verzichtet werden, um die Stati- on einfach zu gestalten.
Die Werkzeugdrehachse ist bevorzugt über einen Direktantrieb oder auch über ei- nen Indirektantrieb eine angetriebene Achse. Es versteht sich, dass eine Steuerung der als NC-Achsen ausgeführten Maschinenachsen vorhanden ist, welche in der Lage ist, eine synchrone Wälzkopplung einzuhalten und durch Zusatzdrehungen gezielt und kontrolliert außer Phase zu bringen. In diesem Zusammenhang ist bevorzugt eine Einmitteinrichtung vorgesehen, die beispielsweise über einen berührungslosen Einmittsensor verfügt.
Die erfindungsgemäß auch sehr dünn ausgestalteten Anfasräder erlauben auch ei- ne Zahnkantenbearbeitung unter ungünstigen Platzbedingungen wie etwa durch Störkontu- ren bedingt und können z.B, auch als Tandemwerkzeug ausgeführt sein. Denkbar ist auch eine drehfest verbundene Kombination eines Schälrads zum Erzeugen der Werkstückver- zahnung und dem erfindungsgemäßen Anfasrad. Die Maschinenachsen der Hauptbearbei- tungseinheit stehen dann für das Anfasen zur Verfügung, allerdings auf Kosten längerer Nebenzeiten, Ebenfalls ist es möglich, zwei für unterschiedliche Werkstückverzahnungen ausgelegte erfindungsgemäße Anfasräder drehfest zu einem Tandemwerkzeug zu kop- peln, beispielsweise für ein werkzeugwechselfreies Anfasen unterschiedlicher Werkstück- chargen oder die Bearbeitung von Werkstücken mit zwei oder mehr unterschiedlichen Ver- zahnungen.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Figuren, von denen
Fig. 1 ein zahnradförmiges Werkzeug und eine von dem Werkzeug bearbeitete Verzahnung zeigt,
Fig. 2 einen Ausschnitt des Werkstücks mit einer erzeugten Fase zeigt, Fig. 3a eine erläuternde Ansicht zur Erzeu- gung der Fase ist, Fig. 3b einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3a zeigt, Fig. 4 eine Momentstellung bei einer Rück- zugsbewegung zeigt, Fig. 5 eine bezüglich eines Werkstückzahn- profils verschobene Hüllkurve zeigt, Fig. 6a, 6b erläuternde Ansichten einer Einflan- kenbearbeitung sind, Fig. 7 eine Darstellung einer vergleichsweise dünnen Werkzeugverzahnung ist, Fig. 8a, b schematische Darstellungen zur Bear- beitung von schwer zugänglichen Zahnkanten sind
Fig. 9 schematisch eine Anfaseinheit zeigt, und
Fig.10 eine Modifikationsfunktion erläutert. ln Fig. 1 ist in einer Perspektivansicht ein Werkstück 2 mit einer bereits hergesteil- ten Innenverzahnung 3 gezeigt. Die Innenverzahnung 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel geradverzahnt, es können jedoch ebenfalls schräg verzahnte Verzahnungen bearbeitet werden, wie auch Außenverzahnungen.
Der in Fig, 1 gezeigte Bearbeitungseingriff erfolgt an der unteren Stirnseite 2b des Werkstücks 2, in diesem Ausführungsbeispiel sollen die Zahnkanten der im Wesentlichen evolventischen Zähne 4 der Innenverzahnung 3 an der Stirnkante 2b mit einer Fase verse- hen werden. Es versteht sich, dass eine weitere Anfasbearbeitung dann auch an der ande- ren Stirnseite 2a vorgenommen werden kann. Das Verfahren eignet sich jedoch auch für wälzbare nichtevolventische Werkstückverzahnungen.
Die Bearbeitung erfolgt mit einer Werkzeugverzahnung 13. Hierzu ist in diesem Ausführungsbeispiel ein scheibenförmiges Werkzeug 10 vorgesehen, das mit der Werk- zeugverzahnung 13 außenverzahnt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Werkzeug- verzahnung 13 die Gegenverzahnung der Innenverzahnung 3. Das heißt, wenn Werkstück 2 und Werkzeug 10 in synchroner Wälzkopplung miteinander kämmen, tauchen die Zähne 14 der Werkzeugverzahnung 13 in die zwischen den Zähnen 4 der Innenverzahnung 3 gebildeten Zahnlücken ein und wälzen auf den Werkstückzahnflanken ab. Die Hüllkurve der Wälzstellungen der Werkzeugzähne 14 gibt den im Wesentlichen evolventischen Pro- fi [verlauf an der Zahnflanke des Werkstückzahns 4 wieder. Wenn wie in bevorzugten Ver- fahrensgestaitungen die Bearbeitung im Einflankenverfahren erfolgt, können die Zahndi- cken der Werkzeugzähne 14 auch dünner gestaltet werden als für einen kontaktierenden Zweiflankenwälzeingriff erforderlich. Wie ebenfalls aus Fig. 1 erkennbar ist, ist kein Achs- kreuzwinkel zwischen den Drehachsen C der Werkstückverzahnung 3 und B der Werk- zeugverzahnung 13 vorgesehen, die Drehachsen B und C verlaufen parallel. Die weiteren Achsen X, Y und Z, die als Koordinatensystem in Fig. 1 dargestellt sind, können zum Teil oder ganz als lineare Maschinenachsen einer nicht dargestellten Bearbeitungsmaschine realisiert werden, etwa Z (Vorschub, parallel zu C), X Radialachse (Achsabstandsrichtung),
Y Tangentialrichtung.
Die in Fig. 1 dargestellte Relativlage zwischen Werkzeugverzahnung 13 und Werk- stückverzahnung 3 ist im Wesentlichen die Situation zu Bearbeitungsbeginn. Vor Bearbei- tungsbeginn sind die zwischen der Stirnseite 2b des Werkstücks 2 und den daran angren- zenden Zahnflanken der Zähne 4 angestellten Kanten 6 noch scharfkantig ausgebildet, beispielsweise in einer Form wie durch ein vorangehendes Verfahren zur Erzeugung der Innenverzahnung 3 hervorgegangen, etwa durch Wälzschälen, Wälzfräsen oder Wälzsto- ßen oder andere formgebende Verfahren, wobei bei der spanenden Verzahnungserzeu- gung gebildete Primärgrate gegebenenfalls bereits entfernt sind.
Das Ziel der Zahnkantenbearbeitung dieses Ausführungsbeispiels und zahlreicher bevorzugter Verfahrensgestaltungen ist die Bildung einer Fase 8 an der Stelle der vormali- gen Zahnkante 8, wie sie z.B. in der Darstellung von Fig. 2 abgebildet ist. Zu Zwecken ei- ner vergrößerten Darstellung zeigt Fig, 2 nur den fußnahen Bereich einer Zahnlücke 5 und den kopfnahen Bereich eines Werkzeugzahns 14,
Anhand von Fig, 3a wird nun ein bevorzugtes Beispiel für das Erzeugen der Fase 8 beschrieben. Durch eine axiale Relativbewegung wird die Werkstückverzahnung 13 um Δz über das axial gesehene Höhenniveau der unteren Stirnseite 2b der Werkstückverzahnung 3 bewegt. Zudem ist, beispielsweise durch eine Zusatzdrehung ΔC des Werkstücks ge- genüber der Phasenlage der synchronisierten Wälzkopplung, die Hüllkurve der Werkzeug- zahn-Wälzstellungen um einen Betrag in Tangentialrichtung Y verschoben, der einer Fa- senbreite w entspricht, welche in diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise 0,3 mm be- trägt. Dadurch schneidet eine scharfe Kante 19, die zwischen der Stirnseite 12 des Werk- zeugs 10 und der durch die Zahnflankenfläche der Werkzeugverzahnung 13 gebildeten Spanfläche 18 am Werkzeug 10 vorgesehen ist, unter Ausführung der Wälzbewegung des Wälzeingriffs Material an der Stirnseite 2b des Werkstücks 2 ab. Die Schneidbewegung ist hier im Wesentlichen in der Ebene orthogonal zu der Drehachse C. Sie endet bei einem Abstand von der vormaligen Zahnkante 6 in Größe der Fasenbreite w. Durch Wiederholung dieses Vorgangs bei axial tiefer eingetauchtem Werkzeug 10, jedoch mit einer verringerten Verschiebung um ΔY, reicht der nächste Schnitt beim nächsten Umlauf nur noch bis w- Δ Y, und so weiter, wie in Fig, 3a erkennbar. Man erhält somit einen scheibchenweisen Ab- trag unterschiedlicher Schneidtiefe in Tangentialrichtung und damit auch unterschiedlicher Ausdehnung in Flankennormalenrichtung. Zum Ende der Axialbewegung bei Erreichen der axialen Eindringtiefe in Höhe der gewünschten Fasentiefe d ist die Verschiebung wieder bei Null und in diesem Ausführungsbeispiel einer Realisierung der Querbewegung über eine Zusatzdrehung ΔC die Phasenlage der synchronen Wälzkopplung wieder erreicht. Würde man die Verschiebungsbewegung nur über lineare Maschinenachsen be- werkstelligen, bliebe die Phasenlage der synchronen Wälzkopplung während der Bearbei- tung erhalten, und die Wirkung des scheibchenweisen Abtragens wird durch eine entspre- chende Verschiebung der Hüllkurve über Maschinenachseinstellungen erreicht, etwa über die Tangentialachse Y. Denkbar ist auch ein Wirken oder Mitwirken der Radialachse X. Zudem können Kombinationen aus Achsbewegungen X,Y; X, ΔC; Y, ΔC; X, Y, ΔC heran- gezogen werden. Eine Beteiligung der Radialachse wird bevorzugt, wenn auch eine Fußfa- se erzeugt werden soll, wie in Fig, 2 dargestellt.
Bevorzugt und wie in diesem Beispiel wird die Axialbewegung im Wege einer konti- nuierlichen Vorschubbewegung mit einem einstellbaren Vorschub pro Werkstückumdre- hung erfolgen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist zum Beispiel eine Werkstück- drehzahl von 1000 U/min eingestellt und ein Vorschub pro Werkstückdrehung von 0,02 mm. Zur Erzeugung der in Fig, 3 gezeigten Fase mit beispielsweise einer Fasenbreite von ca, 0,3 mm und einer Fasentiefe d von ebenfalls ca, 0,3 mm entsprechend einem Fasen- winkel von ca. 45° werden 15 Werkstückumdrehungen durchgeführt (in Fig, 3 und deren vergrößertem Ausschnitt in Fig, 3a ist zu Zwecken der einfachen Darstellung nur eine ge- ringere Anzahl von Stufen des stufen- und scheibchenweisen Abtrags dargestellt).
Zur Glättung der Fläche der Fase 8 wird in diesem Ausführungsbeispiel die Kante 19 der Werkzeugverzahnung 13 nochmals entlang der Fase 8 entlanggeführt. Hierzu wird die Bewegungsrichtung in Axialrichtung umgekehrt und die Beziehung zwischen der Ver- schiebung der Hüllkurve und der gegenwärtigen axialen Eintauchtiefe beibehalten, jedoch bevorzugt eine Phasenverschiebung um a bevorzugt im Bereich [90°-270°] vorgesehen. Es könnte auch mit geringerem Vorschub bei der Austauchbewegung als bei der Eintauchbe- wegung gearbeitet werden. Eine Momentsituation dieser glättenden Rückzugsbewegung ist in Fig. 4 dargestellt.
In Fig. 5 ist nochmals dargestellt, wie die Hüllkurve 28 aus den einzelnen Wälzstel- lungen 29i gegenüber ihrer dem Profil der Werkstückzahnflanke entsprechenden Nulllage aufgrund der Verschiebungsbewegung versetzt ist.
Aus den Figuren 6a und 6b sind nochmals Verschiebungsbewegungen erkennbar, sowie das in bevorzugten Verfahrensgestaltungen gewählte Einflankenverfahren (Rechts- und Linksflanke werden nicht gleichzeitig, sondern nacheinander angefast, jedoch in die- sem Beispiel mit demselben Werkzeug).
Fig. 7 zeigt ein Anfaswerkzeug in Draufsicht und in einer Seitenansicht. Aus letzte- rer ist ersichtlich, dass die Scheibendicke h der Werkzeugverzahnung in diesem Ausfüh- rungsbeispiel nur 3 mm beträgt. Das in Fig. 7 dargestellte Anfasrad weist bei einem Modul von 2 und einem Eingriffswinkei von 20° 40 Zähne auf. Es versteht sich, dass die Verzah- nungsdaten wie Zähnezahl oder Scheibendicke auch andere Werte annehmen können.
Vergleichsweise dünn gestaltete Anfasräder eignen sich aufgrund der zur Verzah- nungsachse der Werkstückverzahnung parallel ausgerichteten Verzahnungsachse der Werkzeugverzahnung auch gut zur Bearbeitung von schwer zugänglichen Zahnkanten, wie beispielsweise in der in Fig. 8a schematisch dargesteliten Situation, in der ein Werkstück 2' zwei verschiedene Außenverzahnungen 3‘ aufweist und die untere Stirnseite der oberen Verzahnung 3’a axial nur einen geringen Abstand von der oberen Stirnseite der unteren Verzahnung 3’b aufweist. In Fig. 8b ist das Werkzeug in Form eines Tandemwerkzeugs gebildet, das zwei Werkzeugverzahnungen trägt. Die eine Werkzeugverzahnung 13’a dient zum Anfasen der Werkstückverzahnung 3’a und die zweite Werkzeugverzahnung 13’b dem Anfasen der anderen Werkstückverzahnung 3’b.
Aus den Figuren 8a, b ist ebenfalls ersichtlich, dass sich durch das vorgestellte Ver- fahren Außenverzahnungen ebenso anfasen lassen wie die anhand von Fig, 1 beschriebe- ne angefaste Innenverzahnung 3.
Ebenfalls versteht sich, dass, obwohl in Fig. 1 das Anfasverfahren für eine Gerad- verzahnung dargestellt ist, das Verfahren ebenso zum Anfasen von Schrägverzahnungen herangezogen werden kann, ln diesem Fall könnte man die Werkzeugverzahnung passend zum Wälzeingriff mit parallelen Achsen ebenfalls als Schrägverzahnungen passend zum Schrägungswinkel der Werkstückverzahnung gestalten. Alternativ kommen schmale, ins- besondere konisch gebildete, aber noch geradverzahnte Werkzeugverzahnungen in Be- tracht.
Eine in Fig. 9 dargestellte Anfaseinheit 100 ist in der Lage, die Werkzeugdrehachse B über drei Linearachsen X, Y, Z, realisiert über entsprechende Schlittenanordnungen 110, 130, 120, gegenüber der Werkstückdrehachse C (C parallel B) zu positionieren. Die Achs- bewegungen X, Y, Z, B, C erfolgen NC-gesteuert über Steuerung 99. Für eine alternative einfachere Bauweise könnte der Schlitten 130 auch weggelassen werden.
Die in Fig. 9 schematisch dargestellte Anfaseinheit 100 könnte in eine Verzah- nungsmaschine integriert werden, deren werkzeugseitige Hauptspindel ein die Werkstück- verzahnung erzeugendes Werkzeug trägt, etwa ein Schälrad, einen Wälzfräser oder ein Wälzstoßrad. Dann könnte das Anfasen noch in der gleichen Werkstückaufspannung erfol- gen wie die Hauptbearbeitung, oder auch an einem anderen Ort, durch eine entsprechende Automation wie etwa einen Ringlader, Greifer oder eine Doppelspindelanordnung vom Ort der Hauptbearbeitung zum Ort des Anfasens verbracht. Genauso kann die Anfaseinheit als eigenständige Anfasmaschine ausgebildet sein und können die Werkstücke durch eine Werkstückautomation erhalten werden, auch von mehreren Verzahnungsmaschinen, wel- che die bereits erzeugten Verzahnungen zur ergänzenden Zahnbearbeitung liefern.
Insbesondere wenn die Hauptbearbeitung und die ergänzende Bearbeitung nicht in der gleichen Aufspannung des Werkstücks erfolgen, ist vorgesehen, dass die (Anfas- )Bearbeitungseinheit noch Mittel zum Einmitten aufweist, etwa berührungslose Einmitts- ensoren, um die phasenrichtige relative Drehlage für die synchrone Wälzkopplung zu be- stimmen.
Nun wird noch anhand von Fig.10 eine Modifikationsfunktion erläutert. Dargestellt ist für eine Geradverzahnung eine Zielgeometrie einer Fase F definiert durch Fasenwinkel d von in diesem Fall und nicht einschränkend 45° und Fasenbreite bs. Mittels der oben bereits erläuterten Modifikationsfunktion werden der Maschinenachssteuerung jedoch nicht diese Fasengrunddaten zugrundegelegt, sondern Daten einer virtuellen Fase entsprechend der Darstellung in Fig. 10 mit zusätzlichen Abschrägungsbereichen Fs an der Stirnseite mit Winkel h von hier beispielhaft etwa 80° und Ff an der Zahnflanke von hier beispielhaft etwa ebenfalls 10°. Die Positionierung der Abschrägungen ist derart, dass die virtuelle Fasen- breite bs+Abs die Zielfasenbreite (nur zu Darstellungszwecken) wie abgebildet stark über- steigt, die tatsächlich eingestellte Verbreiterung mag nur wenige % betragen. Gleiches gilt für den alternativ und/oder zusätzlich modifizierten Übergang zur Flanke mit modifizierter Erstreckung bf+Abf gegenüber bf. Indem mehr Material abgenommen wird statt die Ma- schinenachse für die Zielgeometrie anzusteuern, werden selbst im Falle von auftretenden Materialverschiebungen aufgrund von Druckkräften während der Bearbeitung bezüglich der virtuellen Geometrie erscheinende Materialaufwürfe keine Materialaufwürfe bezüglich der
Zielgeometrie,
Im Übrigen ist die Erfindung nicht auf die in den vorherigen Beispielen dargestellten Ausführungsformen eingeschränkt. Vielmehr können die einzelnen Merkmale der vorste- henden Beschreibung wie auch der nachstehenden Ansprüche einzeln und in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

A n s p r ü c h e
1 , Verfahren der spanenden Bearbeitung einer zwischen einer Zahnflanke und einer Stirnseite (2b) einer Werkstückverzahnung (3) gebildeten Zahnkante mit einer Werkzeug- verzahnung (13), bei der die Verzahnungen (3, 13) in Wälzkopplung miteinander um ihre jeweilige Verzahnungsdrehachse (C, B) rotieren, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verzahnungsdrehachsen (C, B) im Wesentlichen parallel zueinander stehen und die Bearbeitung über eine Mehrzahl von Werkstückdrehungen hinweg erfolgt, wobei eine werkstückdrehachsparallele erste Relativbewegung (Z) zwischen Werkstück- verzahnung (3) und Werkzeugverzahnung (13) ausgeführt wird sowie durch eine insbe- sondere in Abhängigkeit des Bewegungsstands der ersten Relativbewegung variierte zwei- te Relativbewegung (V) die Lage der Hüllkurve (28) der Werkzeugzahn-Wälzstellungen (29i) relativ zu ihrer Eingriffslage mit der Zahnflanke der Werkstückverzahnung in der Ebe- ne (X-Y) orthogonal zur Werkstückdrehachse (C) quer zum Profil der Werkstückverzah- nung verschoben wird.
2, Verfahren, insbesondere nach Anspruch 1, der spanenden Bearbeitung eines Zahn- flankenbereichs einer Werkstückverzahnung (3), insbesondere einer zwischen einer Zahn- flanke und einer Stirnseite (2b) einer Werkstückverzahnung (3) gebildete Zahnkante, mit einer Werkzeugverzahnung (13), bei der die Verzahnungen (3, 13) in Wälzkopplung um ihre jeweilige Verzahnungsachse (C, B) rotieren, und bei dem durch die Bearbeitung an dem Zahnflankenbereich eine neue Verzahnungsoberfläche gebildet wird, bei dem die Be- arbeitung über eine Mehrzahl von Werkstückdrehungen hinweg erfolgt, wobei eine erste Relativbewegung (Z) mit einer werkstückdrehachsparallelen Richtungskomponente zwi- schen Werkstückverzahnung (3) und Werkzeugverzahnung (13) ausgeführt wird sowie durch eine insbesondere in Abhängigkeit des Bewegungszustands der ersten Relativbe- wegung variierte zweite Relativbewegung (V) die Lage der Hüllkurve (28) der Werkzeug- zahn-Wälzstellungen (29t) relativ zu ihrer Eingriffslage mit der Zahnflanke der Werkstück- verzahnung in Projektion auf die Ebene (X-Y) orthogonal zur Werkstückdrehachse (C) ge- sehen quer zum Profil der Werkstückverzahnung verschoben und dadurch bei einem Durchgang einer jeweiligen Werkstückdrehung Material entlang einer Schnittfläche abge- nommen wird, wobei sich die Form der neuen Verzahnungsfläche aus den Endbereichen der Schnitflächen von der Mehrzahl von Werkstückdrehungen zusammensetzt,
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine quer zur Achsabstandsachse der Drehachsen verlaufende Querbewegung (Q) von Werkstück- und/oder Werkzeugverzah- nung zu der zweiten Relativbewegung beiträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei der die Querbewegung (Q) eine Zusatzdrehung (ΔC) der Werkstückverzahnung umfasst.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Querbewegung eine Bewegung ei- ner linearen Maschinenachse (Y) umfasst, deren Richtungskomponente orthogonal zur Werkstückdrehachse und orthogonal zur Achsabstandsachse (X) deren jeweilige Rich- tungskomponente entlang dieser Achsen überwiegt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem auch die Zahnkan- te im Zahnfuß der Werkstückverzahnung bearbeitet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine in Richtung der Achsabstandsachse der Drehachsen verlaufende Radialbewegung (DC) von Werkstück und/oder Werkzeugverzahnung zu der zweiten Relativbewegung beiträgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 6 und 7, bei dem durch Einstellung der Radialbewegung in Abhängigkeit des Bewegungszustands der ersten Relativbewegung die Form der Fase (8) im Zahnfuß bewirkt wird und durch Einstellung der Querbewegung in Abhängigkeit des Bewegungsstands der ersten Relativbewegung und des Bewegungs- stands der Radialbewegung die Form des Materialabtrags an der Zahnkante im Zahnflan- ken bereich bestimmt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, bei dem durch eine Überlagerung der Querbewegungsbeiträge von Zusatzdrehung (ΔC) und linearer Maschinenachsbewe- gung (DC, DU) der Materialabtragsformverlauf in Zahnhöhenrichtung bestimmt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem weiteren Bearbei- tungsdurchgang insbesondere ansonsten gleicher oder bevorzugt phasenverschobener Kopplung von erster und zweiter Relativbewegung, jedoch mit insbesondere umgekehrter Bewegungsrichtung der ersten Relativbewegung ausgeführter Bewegungssteuerung.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Umlaufge- schwindigkeit am Zahn köpf des Werkstücks wenigstens 10 m/min, bevorzugt wenigstens 20 m/min, insbesondere wenigstens 40 m/min beträgt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem bei der Bearbei- tung eine Fase (8) an der Zahnkante erzeugt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Profil der Werkzeugverzahnung im Wesentlichen das der bezüglich der Wälzkopplung Gegenver- zahnung der Werkstückverzahnung ist.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das im Einflankenverfahren ausgeführt wird, wobei im Anschluss an die Bearbeitung der einen Zahnflanke(n) an einer der jeweiligen Zahnlücke(n) des Werkstücks die andere(n) Zahnflanke(n) bearbeitet wer- den.
15. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Bearbeitung der anderen Zahnflanke(n) mit dem gleichen Werkzeug und/oder in der gleichen Aufspannung erfolgt wie die der einen Zahnflanke(n).
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Zahndicke der Werkzeugverzahnung gegenüber der für die bei der Wälzkopplung für eine Zweiflankenbe- arbeitung erforderlichen Zahndicke vermindert ist.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Abmessung (h) der Werkzeugverzahnung entlang der Werkzeugdrehachse geringer ist als 1,5 cm, bevor- zugt geringer als 1 cm, weiter bevorzugt geringer als 0,7 cm, insbesondere als 0,4 cm.
18. Verfahren, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der spanen- den Bearbeitung eines Zahnflankenbereichs einer Werkstückverzahnung (3), insbesondere einer zwischen einer Zahnflanke und einer Stirnseite (2b) einer Werkstückverzahnung (3) gebildete Zahnkante, mit einem Bearbeitungswerkzeug (13), bei dem durch die Bearbei- tung an dem Zahnflankenbereich eine neue Verzahnungsoberfläche, insbesondere in Form einer Fase gebildet wird, mit einer Modifikationsfunktion, bei welcher modifizierte Maschi- nenachsansteuerungen einer virtuellen Geometrie für die neue Verzahnungsoberfläche zugeordnet sind, und die virtuelle Geometrie in einem ersten Obergangsbereich von einem Mitten bereich zur Stirnseite (2b) und/oder in einem zweiten Obergangsbereich von dem Mittenbereich zur Zahnflanke von einer Zielgeometrie am Werkstück in einer mehr Material abtragenden Weise abweichen, wobei der Bearbeitung, insbesondere nach Auswahl der Modifikationsfunktion oder automatisch, die modifizierten Maschinenachsansteuerungen zugrunde gelegt werden, um einer etwaigen Bildung von durch Druckkräfte zwischen Be- arbeitungswerkzeug und Werkstückverzahnung verursachten Materialaufwürfen am bear- beiteten Zahnflankenbereich entgegenzuwirken.
19. Anfaswerkzeug (10) zur spanenden Bearbeitung einer zwischen einer Zahnflanke und Stirnseite einer Werkstückverzahnung gebildeten Zahnkante unter im Wesentlichen mit zueinander parallelen Verzahnungsdrehachsen in Wälzkopplung miteinander ausge- führten Bearbeitung in Form einer Werkzeugverzahnung mit durch die Zahnflanken der Werkzeugverzahnung gebildeten Spanflächen, insbesondere ausgelegt für eine Bearbei- tung gemäß einem Verfahren gemäß den kennzeichnenden Merkmalen eines oder mehre- rer der Ansprüche 2 bis 18.
20. Steuerprogramm mit Steueranweisungen, das, wenn auf einer Verzahnungsma- schine ausgeführt, die Maschine zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der An- sprüche 1 bis 18 steuert.
21. Verzahnungsmaschine (100) mit wenigstens einer Werkstückspindel zum drehen- den Antrieb einer Werkstückverzahnung um ihre Werkstückdrehachse (C), und wenigstens einer Werkzeugspindel zum drehenden Antrieb einer Werkzeugverzahnung um ihre Dreh- achse (B), wenigstens einer ersten Maschinenachse (Z), die eine werkstückdrehachsparal- lele erste Relativbewegung zwischen Werkstückverzahnung und Werkzeugverzahnung erlaubt, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (99), welche Steueranweisungen zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18 aufweist
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