WO2024099987A1

WO2024099987A1 - Verfahren zur verzahnungsbearbeitung mit darauffolgendem anfasen

Info

Publication number: WO2024099987A1
Application number: PCT/EP2023/080880
Authority: WO
Inventors: Johannes BROGNI; Markus Krömer; Ralf SCHMEZER
Original assignee: Gleason-Pfauter Maschinenfabrik Gmbh
Priority date: 2022-11-07
Filing date: 2023-11-06
Publication date: 2024-05-16
Also published as: DE102022004131A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verzahnungsbearbeitung, bei dem auf einer von einer Steuereinrichtung gesteuerten Verzahnungsmaschine an einem auf einer an einer ersten Maschinenstelle angeordneten Werkstückspindel aufgespannten Werkstück von einem auf einer ersten Werkzeugspindel drehend angetriebenen Verzahnungswerkzeug eine Verzahnung erzeugt oder bearbeitet wird und darauffolgend in derselben Werkstückaufspannung oder in einer Aufspannung des bearbeiteten verzahnten Werkstücks auf einer an einer zweiten Maschinenstelle angeordneten Werkstückspindel unter synchronisierter Drehung von Werkstück und einem von einer zweiten Werkzeugspindel drehend angetriebenem werkstückgebundenen Anfaswerkzeug sowie unter einer Vorschubbewegung zwischen Anfaswerkzeug und Werkstück mit einer Schneidkante des Anfaswerkzeugs schneidend eine Fase an einer Zahnstirnkante einer Zahnflanke der Werkstückverzahnung erzeugt wird, wobei beim Anfasen der Achsabstand zwischen den Drehachsen von Werkstück und Anfaswerkzeug nicht größer ist als eine halbe Teilung der Werkstückverzahnung, der Achskreuzwinkel zwischen der Werkzeugdrehachse und der Werkstückdrehachse und/oder der Achskreuzwinkel zwischen der Werkzeugdrehachse und einer Flächennormalen an die bearbeitete Zahnstirnkante angrenzende Stirnfläche des Werkstücks um nicht mehr als 12°, bevorzugt nicht mehr als 8°, insbesondere nicht mehr als 4° von 90° abweicht, die überwiegende Richtungskomponente der Vorschubbewegung in Richtung der Werkzeugdrehachse verläuft und die Schneidkante jedenfalls in ihrem im Bereich auf halber Zahnhöhe der Werkstückverzahnung anfasenden Abschnitt eine größere Richtungskomponente in Richtung der Drehachse das Anfaswerkzeugs aufweist als in der dazu orthogonalen Rotationsebene.

Description

VERFAHREN ZUR VERZAHNUNGSBEARBEITUNG MIT DARAUFFOLGENDEM ANFASEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verzahnungsbearbeitung mit darauffolgendem Anfasen.

Es ist in der Technik wohlbekannt, Verzahnungen nach ihrer spanenden Herstellung an den Zahnstirnkanten anzufasen, beispielsweise soll die Stirnfläche des Zahnrads in den nachfolgenden Arbeitsgängen als planare Span- oder Bestimmungsfläche dienen, deren Planarität durch den Grat gestört wäre. Des Weiteren zieht ein Grat nach erfolgter Härtung die Gefahr nach sich, dass er beim späteren Lauf des Zahnrads in einem Getriebe abspringt und eine Beschädigung der Zahnflanken oder von Getriebebauteilen herbeiführt. Abgesehen davon stellt ein solcher Grat auch eine Verletzungsgefahr bei der Handhabung der Verzahnung bzw. der verzahnten Werkstücke dar. Würde man nur den Grat beseitigen und nicht die Zahnkante selbst bearbeiten, besteht die Gefahr, dass Letztere beim Härten durch Überkohlung glashart wird und dann unter Belastung ausbricht.

Zahlreiche verschiedene Anfasverfahren sind entwickelt worden, um diesem Nachteil entgegenzutreten. Bei einem in EP 1 279 127 A1 offenbarten Verfahren wird Material des Werkstücks im Bereich der Zahnkante durch ein damit in Zahneingriff abwälzendes Anfasrad verdrängt. Die bei diesem sogenannten Wälzentgraten oder Wälzdrückentgraten entstehenden Sekundärgrate (Materialaufwürfe) müssen darauffolgend ebenfalls entfernt werden. In der DE 10 2009 018 405 A1 wird gelehrt, wie sich derartige Sekundärgrate geeignet beseitigen lassen.

Alternativ zu diesem Anfasen durch plastisches Drücken besteht die Möglichkeit, eine Fase an der Zahnkante durch Schneiden zu erzeugen. Gemäß der DE 10 2009 019 433 A1 wird dazu ein im Wesentlichen zylinderförmiges Bearbeitungswerkzeug, das mindestens eine Schneide aufweist, auf einer Werkzeugspindel aufgespannt.

In der DE 10 2013 012 797 A1 ist ein Verfahren bekanntgeworden, das ebenfalls schneidend arbeitet, wobei das Anfasrad im Wesentlichen einem Schälrad gleicht, und ausgehend von der Standard-Konfiguration des wälzschälenden Eingriffs ein zusätzlicher Neigungswinkel eingestellt wird. Der hierbei eingestellte Achsabstand entspricht dabei größenordnungsmäßig der Summe von Werkstückradius und Werkzeugradius, und das Anfasen kann unter einer überwiegend werkstückachsparallelen Vorschubbewegung erfolgen oder über eine spezielle Gestaltung des Anfaswerkzeugs in das Anfaswerkzeug integriert sein. Ebenfalls mit werkstückachsparalleler Vorschubbewegung arbeitet das in der Nicht-Patentliteratur „Advances in Manufacturing Engineering and Materials, pp 18-26“ beschriebene Anfasverfahren, bei dem ein werkstückgebundenes Anfaswerkzeug beide Zahnstirnkanten einer Zahnlücke gleichzeitig bearbeitet und eine werkstückachsparallele Komponente der Schnittgeschwindigkeit an einer Kante zur axialen Verzahnungsmitte hin und an der anderen Kante von der axialen Verzahnungsmitte weggerichtet ist.

Ein weiteres schneidendes Anfasen mit werkstückgebundenem Anfaswerkzeug, dessen Profil derart gestaltet ist, dass bei einem Durchtritt eines Anfasfräserzahns durch eine Zahnlücke der Werkstückverzahnung letztere vollständig an beiden Flanken der Zahnlücke angefast wird, ist in DE 10 2013 015 240 A1 offenbart, das sogenannte „Chamfer- Cut-Fräsen“. Diese „Chamfer-Cut-Fräser“ sehen ähnlich aus wie ein Wälzfräser, es überlappen sich jedoch die Flugkreise gleicher Profilbereiche. Ein weiteres schneidendes Anfasen, das sich noch enger am Wälzfräsen orientiert, ist in DE 10 2018 001 477 beschrieben.

Nach einem ähnlichen Prinzip wie der in DE 10 2013 015 250 A1 offenbarte „Chamfer-Cut-Fräser“ gibt es auch schlagmesserartigen Abtrag an der Zahnkante, eingesetzt zur Erzeugung einer Abdachung, z.B. für Getriebeverzahnungen, bei dem rotierende Schlagmesser, beispielsweise in der Form eines Endfräsers realisiert, mit ihrer Werkzeugdrehachse derart windschief zur Achse der Werkstückverzahnung angestellt werden, dass eine Zahnflanke der Werkstückverzahnung beim einmaligen Durchgang durch die Bearbeitungszone durch einen Schneidvorgang parallel zu der zu erzeugenden Endgeometrie bearbeitet wird. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der Nicht- Patentliteratur T. Bausch, „Innovative Zahnradfertigung“, Expert-Verlag, 3. Auflage, auf S. 323 beschrieben.

Das in DE 10 2014 218 082 A1 offenbarte Verfahren ist ähnlich wie das wälzschälende Anfasen der DE 10 2013 012 797 A1 , es ist jedoch eine windschiefe Achskonfiguration bereits baulich in die Verzahnungsmaschine integriert.

Eine nochmals weitere Anfastechnik ist aus DE 10 2018 108 632 A1 bekanntgeworden, bei der ein Stiftfräser durch Maschinenachsbewegung entlang der Zahnkante bewegt wird, eine Anfastechnik, die sich besonders gut für aufgrund von Störkonturen am Werkstück nicht gut mittels „Chamfer-Cut-Fräser“ oder wälzfräsartigen Werkzeugen erreichbaren Stirnkanten eignet.

In WO 2019/017248 A1 wird vorgeschlagen, zwar ein drückendes Verfahren wie das Wälzdrückentgraten heranzuziehen, das Gewicht an Sekundärgraterzeugung jedoch von der Zahnflanke weg in Richtung zur Stirnseite hin zu verlagern.

Anordnungstechnisch ist aus EP 1 495 824 A2 bekanntgeworden, die zum Anfasen der Zahnkanten dienenden Bearbeitungswerkzeuge auf die gleiche Welle zu setzen wie auch ein zur Erzeugung der Werkstückverzahnung dienender Wälzfräser. Alle diese Anfastechniken haben ihre Vor- und Nachteile. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verzahnungsbearbeitung mit darauffolgender Anfasbearbeitung bereitzustellen, welche insbesondere eine zufriedenstellende Kombination aus einer Eignung zur Bearbeitung von störkonturbehafteten Werkstücken und Einfachheit der Verfahrensgestaltung erreicht.

Diese Aufgabe wird in verfahrenstechnischer Hinsicht gelöst durch ein Verfahren zur Verzahnungsbearbeitung, bei dem auf einer von einer Steuereinrichtung gesteuerten Verzahnungsmaschine an einem auf einer an einer ersten Maschinenstelle angeordneten Werkstückspindel aufgespannten Werkstück von einem auf einer ersten Werkzeugspindel drehend angetriebenen Verzahnungswerkzeug eine Verzahnung erzeugt oder bearbeitet wird und darauffolgend in derselben Werkstückaufspannung oder in einer Aufspannung des bearbeiteten verzahnten Werkstücks auf einer an einer zweiten Maschinenstelle angeordneten Werkstückspindel unter synchronisierter Drehung von Werkstück und einem von einer zweiten Werkzeugspindel drehend angetriebenem werkstückgebundenen Anfaswerkzeug sowie unter einer Vorschubbewegung zwischen Anfaswerkzeug und Werkstück mit einer Schneidkante des Anfaswerkzeugs schneidend eine Fase an einer Zahnstirnkante einer Zahnflanke der Werkstückverzahnung erzeugt wird, wobei beim Anfasen ein Achsabstand zwischen den Drehachsen von Werkstück und Anfaswerkzeug nicht größer ist als eine halbe Teilung der Werkstückverzahnung, der Achskreuzwinkel zwischen der Werkzeugdrehachse und der Werkstückdrehachse und/oder der Achskreuzwinkel zwischen der Werkzeugdrehachse und einer Flächennormalen an die bearbeitete Zahnstirnkante angrenzende Stirnfläche des Werkstücks um nicht mehr als 12°, bevorzugt nicht mehr als 8°, insbesondere nicht mehr als 4° von 90° abweicht, die überwiegende Richtungskomponente der Vorschubbewegung in Richtung der Werkzeugdrehachse verläuft und insbesondere die Schneidkante jedenfalls in ihrem im Bereich auf halber Zahnhöhe der Werkstückverzahnung anfasenden Abschnitt eine größere Richtungskomponente in Richtung der Drehachse das Anfaswerkzeugs aufweist als in der dazu orthogonalen Rotationsebene.

Diese Kombination aus Achskreuzwinkeleinstellung, Vorschubbewegung und Schneidlagenkonfiguration sowie Achsabstandseinschränkung sorgt dafür, dass eine Fase auch in einer Nähe einer Störkontur noch in einem kontinuierlichen Verfahren und somit auch zeitsparend bearbeitet werden kann, anders als in Fällen jedenfalls überwiegend axialer Vorschubbewegung oder einem Stiftfräser-Anfasen, bei dem wie im Formfräsen das Anfaswerkzeug entlang der Zahnkante bewegt wird.

In einer bevorzugten Verfahrensgestaltung ist vorgesehen, dass die andere Zahnstirnkante als die mit dem Anfaswerkzeug angefaste Zahnstirnkante der gleichen Zahnlücke mit einem zusätzlichen Anfaswerkzeug angefast wird, das von einer dritten Werkzeugspindel drehend angetrieben wird.

Diese Variante hat durch das weitere Anfaswerkzeug den Vorteil, dass eine Kopplung der Bearbeitung beider Zahnstirnkanten einer Zahnlücke aufgehoben ist und somit ein Bearbeitungsversatz auf Grundlage der wenn auch geringen Unterschiedszeit in der aufeinanderfolgenden Bearbeitung beider Zahnkanten, vermittelt über die Werkstückdrehung, aufgehoben wird.

In diesem Zusammenhang ist auch bevorzugt vorgesehen, dass die werkstückachsparallele Richtungskomponente der Schnittgeschwindigkeit von der axialen Mitte der Werkstückverzahnung (also von der Flanke) weg (in Richtung auf die bearbeitete Stirnseite hin) gerichtet ist, beim Anfasen mit dem Anfaswerkzeug und/oder dem zusätzlichen Anfaswerkzeug, bevorzugt beim Anfasen mit beiden Werkzeugen. Dies vermindert die Gefahr der Bildung zahnflankenseitiger Sekundärgrate.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Anfasen mit derselben Steuereinrichtung gesteuert wird wie die Verzahnungsbearbeitung mit dem Verzahnungsbearbeitungswerkzeug. Diese Gestaltung wird auch unabhängig von der Frage der Vorschubbewegung als schutzwürdig betrachtet. Die Erfindung betrifft somit ebenfalls ein Verfahren zur Verzahnungsbearbeitung, bei dem auf einer von einer Steuereinrichtung gesteuerten Verzahnungsmaschine an einem auf einer an einer ersten Maschinenstelle angeordneten Werkstückspindel aufgespannten Werkstück von einem auf einer ersten Werkzeugspindel drehend angetriebenen Verzahnungswerkzeug eine Verzahnung erzeugt oder bearbeitet wird und darauffolgend in derselben Werkstückaufspannung oder in einer Aufspannung des bearbeiteten verzahnten Werkstücks auf einer an einer zweiten Maschinenstelle angeordneten Werkstückspindel unter synchronisierter Drehung von Werkstück und einem von einer zweiten Werkzeugspindel drehend angetriebenem werkstückgebundenen Anfaswerkzeug sowie unter einer Vorschubbewegung zwischen Anfaswerkzeug und Werkstück mit einer Schneidkante des Anfaswerkzeugs schneidend eine Fase an einer Zahnstirnkante einer Zahnflanke der Werkstückverzahnung erzeugt wird, wobei beim Anfasen ein Achsabstand zwischen den Drehachsen von Werkstück und Anfaswerkzeug nicht größer ist als eine halbe Teilung der Werkstückverzahnung, der Achskreuzwinkel zwischen der Werkzeugdrehachse und der Werkstückdrehachse und/oder der Achskreuzwinkel zwischen der Werkzeugdrehachse und einer Flächennormalen an die bearbeitete Zahnstirnkante angrenzende Stirnfläche des Werkstücks um nicht mehr als 12°, bevorzugt nicht mehr als 8°, insbesondere nicht mehr als 4° von 90° abweicht, insbesondere die Schneidkante jedenfalls in ihrem im Bereich der Zahnköpfe der Werkstückverzahnung anfasenden Abschnitt eine größere Richtungskomponente in Richtung der Drehachse das Anfaswerkzeugs aufweist als in der dazu orthogonalen Rotationsebene, und wobei das Anfasen mit derselben Steuereinrichtung gesteuert wird wie die Verzahnungsbearbeitung mit dem Verzahnungsbearbeitungswerkzeug.

Die Steuereinrichtung ist somit keine separate, allein auf das Anfasen gerichtete Steuervorrichtung, welche externen Input erhält, sondern verfügt bereits intern über die Steuerparameter der vorherigen Verzahnungserzeugung oder -bearbeitung, einschließlich deren etwaiger innerhalb einer Charge vorgenommenen Einstellungsänderungen. Dies erhöht die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Anfasverfahrens.

In diesem Zusammenhang ist bevorzugt vorgesehen, dass wenigstens ein Steuerparameter des Anfasens in Abhängigkeit einer Änderung eines Steuerparameters der Verzahnungsbearbeitung mit dem Verzahnungsbearbeitungswerkzeug in das Anfasen einfließt. Dies erhöht die Flexibilität des Verfahrens.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Steuerparameter beim Anfasen den Verlauf der Übergangslinie zwischen Zahnflanke und Fase unter Berücksichtigung eines in einer späteren Hartfeinbearbeitung abzutragenden Aufmaßes gegenüber einer Endgeometrie der Werkstückverzahnung beeinflusst.

Dies erhöht die Endgenauigkeit der Fase nach einem anschließenden Härten und einer Hartfeinbearbeitung, indem bereits vorab berücksichtigt wird, wie sich die Übergangslinie durch die Hartfeinbearbeitung in ihrem Verlauf verändert. Die vorgenommenen Einstellungen erfolgen dabei bevorzugt dahingehend, dass eine Parallelität der Übergangslinie zur Stirnkantenfläche in der Endgeometrie nach der Hartfeinbearbeitung vorliegt. Die werkstückgebundene Profilierung des Anfaswerkzeugs kann zum Beispiel durch Rücktransformation einer vorgegebenen Übergangslinie (nach dem Anfasen) bei gegebener Achskinematik bestimmt werden.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Anfasen noch in Anwesenheit einer von der Verzahnungsbearbeitung durch das Verzahnungsbearbeitungswerkzeug stammenden Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit ausgeführt wird. Hierbei handelt es sich bevorzugt eine semi-nasse Bearbeitung in dem Sinne, dass zwar kein zusätzliches Schmiermittel/Fluid beim Anfasen eingesetzt wird, jedoch noch Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit aus der vorhergehenden Verzahnungsbearbeitung das Werkstück benetzt.

In einerweiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass durch das Anfasen entstandene Grate mit einer zusätzlichen Gratentfernungseinrichtung, insbesondere einer Bürste, entfernt werden. Derartige Sekundärgrate können insbesondere bei schrägverzahnten Werkstücken mit größerem Schrägungswinkel entstehen, in Kombination mit der zuvor genannten bevorzugten einheitlichen werkstückachsparallelen Schnittrichtungskomponente beim Anfasen kann insbesondere lediglich durch eine im Bereich der Stirnfläche wirkende Bürste ein gratfreies angefastes Werkstück bereitgestellt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung das Anfasen zur Erzeugung einer von einer Parallelität zur Stirnfläche abweichenden Verlauf der Übergangslinie zwischen Fase und Flanke steuert. Der abweichende Verlauf wird dabei bevorzugt so gesteuert, dass, wie oben erläutert, nach der Hartfeinbearbeitung sich wieder eine Parallelität ergibt. Dieser Aspekt der Erfindung wird auch unabhängig von dem Verlauf der Vorschubbewegung als vorteilhaft und schutzwürdig erachtet.

Die Erfindung betrifft somit ebenfalls ein Verfahren zur Verzahnungsbearbeitung, bei dem auf einer von einer Steuereinrichtung gesteuerten Verzahnungsmaschine an einem auf einer an einer ersten Maschinenstelle angeordneten Werkstückspindel aufgespannten Werkstück von einem auf einer ersten Werkzeugspindel drehend angetriebenen Verzahnungswerkzeug eine Verzahnung erzeugt oder bearbeitet wird und darauffolgend in derselben Werkstückaufspannung oder in einer Aufspannung des bearbeiteten verzahnten Werkstücks auf einer an einer zweiten Maschinenstelle angeordneten Werkstückspindel unter synchronisierter Drehung von Werkstück und einem von einer zweiten Werkzeugspindel drehend angetriebenem werkstückgebundenen Anfaswerkzeug sowie unter einer Vorschubbewegung zwischen Anfaswerkzeug und Werkstück mit einer Schneidkante des Anfaswerkzeugs schneidend eine Fase an einer Zahnstirnkante einer Zahnflanke der Werkstückverzahnung erzeugt wird, wobei beim Anfasen ein Achsabstand zwischen den Drehachsen von Werkstück und Anfaswerkzeug nicht größer ist als eine halbe Teilung der Werkstückverzahnung, der Achskreuzwinkel zwischen der Werkzeugdrehachse und der Werkstückdrehachse und/oder der Achskreuzwinkel zwischen der Werkzeugdrehachse und einer Flächennormalen an die bearbeitete Zahnstirnkante angrenzende Stirnfläche des Werkstücks um nicht mehr als 12°, bevorzugt nicht mehr als 8°, insbesondere nicht mehr als 4° von 90° abweicht, insbesondere die Schneidkante jedenfalls in ihrem im Bereich der Zahnköpfe der Werkstückverzahnung anfasenden Abschnitt eine größere Richtungskomponente in Richtung der Drehachse das Anfaswerkzeugs aufweist als in der dazu orthogonalen Rotationsebene, wobei die Steuereinrichtung das Anfasen zur Erzeugung einer von einer Parallelität zur Stirnfläche abweichenden Verlauf der Übergangslinie zwischen Fase und Flanke steuert.

In einer möglichen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Achskreuzwinkel änderbar einstellbar ist, insbesondere über eine rotatorische Achse, insbesondere NC- gesteuert.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die zweite und die dritte Werkzeugspindel von einem gemeinsamen Träger getragen sind, der insbesondere wenigstens zwei Bewegungsfreiheitsgrade hat.

Das oben beschriebene Anfasen ist für Außenverzahnungen anwendbar. Es ist jedoch auch für das Anfasen von Innenverzahnungen vorgesehen. Hierzu wird für das Anfaswerkzeug bevorzugt ein Spindelkopf mit Winkelgetriebe vorgesehen.

Diese Verfahrensvariante der Innenverzahnungsbearbeitung wird auch unabhängig von der Frage, wie die Vorschubbewegung erfolgen soll/kann, als vorteilhaft angesehen und alleinständig schutzwürdig betrachtet. Die Erfindung betrifft somit ebenfalls ein Verfahren zur Verzahnungsbearbeitung, bei dem auf einer von einer Steuereinrichtung gesteuerten Verzahnungsmaschine an einem auf einer an einer ersten Maschinenstelle angeordneten Werkstückspindel aufgespannten Werkstück von einem auf einer ersten Werkzeugspindel drehend angetriebenen Verzahnungswerkzeug eine Innenverzahnung erzeugt oder bearbeitet wird und darauffolgend in derselben Werkstückaufspannung oder in einer Aufspannung des bearbeiteten innenverzahnten Werkstücks auf einer an einer zweiten Maschinenstelle angeordneten Werkstückspindel unter synchronisierter Drehung von Werkstück und einem von einer zweiten Werkzeugspindel drehend angetriebenem werkstückgebundenen Anfaswerkzeug sowie unter einer Vorschubbewegung zwischen Anfaswerkzeug und Werkstück mit einer Schneidkante des Anfaswerkzeugs schneidend eine Fase an einer Zahnstirnkante einer Zahnflanke der Werkstückinnenverzahnung erzeugt wird, wobei beim Anfasen ein Achsabstand zwischen den Drehachsen von Werkstück und Anfaswerkzeug nicht größer ist als eine halbe Teilung der Werkstückverzahnung, der Achskreuzwinkel zwischen der Werkzeugdrehachse und der Werkstückdrehachse und/oder der Achskreuzwinkel zwischen der Werkzeugdrehachse und einer Flächennormalen an die bearbeitete Zahnstirnkante angrenzende Stirnfläche des Werkstücks um nicht mehr als 12°, bevorzugt nicht mehr als 8°, insbesondere nicht mehr als 4° von 90° abweicht, insbesondere die Schneidkante jedenfalls in ihrem im Bereich der Zahnköpfe der Werkstückinnenverzahnung anfasenden Abschnitt eine größere Richtungskomponente in Richtung der Drehachse das Anfaswerkzeugs aufweist als in der dazu orthogonalen Rotationsebene.

Die so definierte Variante der Innenverzahnungsbearbeitung ist mit den oben genannten Aspekten des Anfasens kombinierbar.

In einer diesbezüglich bevorzugten Gestaltung sind vorrichtungstechnisch zwei Bewegungsfreiheitsgrade zum Anfasen vorgesehen, insbesondere zwei Linearbewegungsfreiheitsgrade, von denen einer eine überwiegende Richtungskomponente parallel zur Werkstückdrehachse aufweist und eine andere eine überwiegende Richtungskomponente radial zur Werkstückdrehachse. Bevorzugt sind diese über eine Kreuzschlittenanordnung realisiert.

Das Verfahren könnte auf einer Horizontalmaschine ausgeführt werden (horizontale Werkstückdrehachse). In diesem Fall sind bevorzugt Linearachsen zur Bewegung des Hauptbearbeitungswerkzeugs einerseits und zur Positionierung des Anfaswerkzeugs andererseits bevorzugt an entgegengesetzten Seiten der Werkstückdrehachse vorgesehen. Des Weiteren weist bevorzugt das Anfaswerkzeug mit seiner Spitze in Richtung zur Seite der anfasseitigen Linearbewegungsachse, welche bevorzugt parallel zur Werkstückdrehachse verläuft. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das innenverzahnte Werkstück auf eine Werkstückspindel aufgespannt, wobei die Aufspannung einen axialen Abstand zwischen der aufspannungsnahen axialen Endseite der Innenverzahnung und dem in einer Projektion orthogonal zur Werkstückdrehachse gesehen innerhalb der Innenverzahnung gelegene und axial in Richtung der aufspannungsfernen axialen Endseite der Innenverzahnung weisenden Spindelendbereich vorgesehen ist. Auf diese Weise kann ein das Anfaswerkzeug tragender Anfaskopf bis tief in die Innenverzahnung axial hineinverfahren werden, um auch ohne Aufspannungswechsel die aufspannungsnahe Endseite der Innenverzahnung anzufasen.

Als Drehantrieb für das Anfaswerkzeug könnte ein Direktantrieb eingesetzt werden. Bevorzugt ist jedoch ein indirekter Antrieb und eine Antriebskraftübertragung mittels eines Getriebes realisiert, insbesondere Winkelgetriebes, wobei auch eine einfache Riemenübertragung denkbar ist.

Bei Realisierung im Wege einer Vertikalmaschine (vertikale Werkstückdrehachse) wird eine Variante in Betracht gezogen, bei der ein Bearbeitungskopf der Hauptbearbeitung den Bearbeitungskopf der Anfasbearbeitung huckepack trägt. Bei dieser Variante erhält der Anfaskopf sämtliche Bewegungsachsen, die dem Hauptbearbeitungskopf zur Verfügung stehen, und diese können als Positionierachsen, Zustellachsen und auch Vorschubachsen genutzt werden. In einer weiter bevorzugten Variante ist das Anfaswerkzeug zusätzlich orthogonal zu seiner Drehachse gegenüber dem Hauptbearbeitungskopf verschieblich angeordnet. Die Verschiebungsachse kann als NC-Achse realisiert sein, oder auch als bloße Einstellachse, beispielsweise um das Bearbeitungswerkzeug zwischen einer zurückgezogenen Stellung und einer Arbeitsstellung zu verschieben, etwa mit überwiegender Richtungskomponente parallel zur Drehachse des Hauptbearbeitungswerkzeugs. Es wird jedoch auch an eine definierte Winkeleinstellung dieser Verfahrachse gegenüber der Werkzeugdrehachse der Hauptbearbeitung gedacht, so dass die Anfasbearbeitung in einer Konfiguration erfolgt, in welcher die Werkzeugdrehachse des Hauptbearbeitungswerkzeugs und die Werkstückachse unter einem Achskreuzwinkel stehen, der so groß gewählt ist, dass es zu keiner Kollision des Hauptbearbeitungswerkzeugs und dem Werkstück kommt, während die Anfasbearbeitung läuft. Diese Variante ist auch kombiniert mit der Variante des gegenüber dem Hauptbearbeitungskopf verschieblichen Anfaswerkzeugs denkbar. In anderen Gestaltungen könnte auch bei einer Vertikalmaschine der Anfaskopf unabhängig vom Hauptbearbeitungskopf vorgesehen und positionierbar sein.

In vorrichtungstechnischer Hinsicht wird diese Aufgabe gelöst durch eine Anordnung zur Verzahnungsbearbeitung, mit der auf einer von einer Steuereinrichtung gesteuerten Verzahnungsmaschine an einem auf einer an einer ersten Maschinenstelle angeordneten Werkstückspindel aufgespannten Werkstück von einem auf einer ersten Werkzeugspindel drehend angetriebenen Verzahnungswerkzeug eine Verzahnung erzeugt oder bearbeitet wird und darauffolgend in derselben Werkstückaufspannung oder in einer Aufspannung des bearbeiteten verzahnten Werkstücks auf einer an einer zweiten Maschinenstelle angeordneten Werkstückspindel unter synchronisierter Drehung von Werkstück und einem von einer zweiten Werkzeugspindel drehend angetriebenem werkstückgebundenen Anfaswerkzeug sowie unter einer Vorschubbewegung zwischen Anfaswerkzeug und Werkstück mit einer Schneidkante des Anfaswerkzeugs schneidend eine Fase an einer Zahnstirnkante einer Zahnflanke der Werkstückverzahnung erzeugt wird, wobei beim Anfasen ein Achsabstand zwischen den Drehachsen von Werkstück und Anfaswerkzeug nicht größer ist als eine halbe Teilung der Werkstückverzahnung, der Achskreuzwinkel zwischen der Werkzeugdrehachse und der Werkstückdrehachse und/oder der Achskreuzwinkel zwischen der Werkzeugdrehachse und einer Flächennormalen an die bearbeitete Zahnstirnkante angrenzende Stirnfläche des Werkstücks um nicht mehr als 12°, bevorzugt nicht mehr als 8°, insbesondere nicht mehr als 4° von 90° abweicht, die überwiegende Richtungskomponente der Vorschubbewegung in Richtung der Werkzeugdrehachse verläuft und insbesondere die Schneidkante jedenfalls in ihrem im Bereich auf halber Zahnhöhe der Werkstückverzahnung anfasenden Abschnitt eine größere Richtungskomponente in Richtung der Drehachse das Anfaswerkzeugs aufweist als in der dazu orthogonalen Rotationsebene.

Wie bereits oben anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, kann die Anordnung derart ausgelegt sein, dass die andere Stirnkante als die mit dem Anfaswerkzeug angefaste Zahnstirnkante der gleichen Zahnlücke mit einem zusätzlichen Anfaswerkzeug angefast wird, das von einer dritten Werkzeugspindel drehend angetrieben ist. Diese Variante ist auch unabhängig davon realisierbar, ob eine oder welche Richtungskomponente der Vorschubbewegung überwiegt. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung für das Anfasen die gleiche Steuereinrichtung ist, die auch die Verzahnungsbearbeitung mit dem Verzahnungsbearbeitungswerkzeug steuert. Diese Variante ist auch unabhängig davon realisierbar, ob eine oder welche Richtungskomponente der Vorschubbewegung überwiegt.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt/programmiert ist, das Anfasen zur Erzeugung einer von einer Parallelität zur Stirnfläche abweichenden Verlauf der Übergangslinie zwischen Fase und Flanke zu steuern. Diese Variante ist auch unabhängig davon realisierbar, ob eine oder welche Richtungskomponente der Vorschubbewegung überwiegt.

Eine zur Durchführung des Verfahrens eingesetzten Verzahnungsmaschine führt bevorzugt auch eine Verzahnungshauptbearbeitung auf der Verzahnungsmaschine selbst aus, eine Übergabe an einen Anfasbereich der Verzahnungsmaschine erfolgt bevorzugt über ein Ladesystem wie einen Gantry-Loader, wie ausführlicher an anderer Stelle beschrieben. Die Vorteile einer erfindungsgemäßen Verzahnungsmaschine ergeben sich aus der obigen Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Anzahl der Schneiden am Anfaswerkzeug ist bevorzugt nicht größer als vier, insbesondere nur zwei oder nur Eins. Der auf den Teilkreis bezogene Arbeitsdurchmesser des Anfaswerkzeugs liegt bevorzugt zwischen einer und vier Teilungen der anzufasenden Verzahnung.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Figuren, von denen

Fig. 1 schematisch eine Verzahnungsmaschine zeigt,

Fig. 2 schematisch in einer Aufsicht einen Anfasbereich der Verzahnungsmaschine aus Fig. 1 zeigt,

Fig. 3A und 3B Vorschubbewegungen veranschaulichen,

Fig. 4 in einer perspektivischen Darstellung einen anfasenden Bearbeitungseingriff veranschaulicht, Fig. 5 rein schematisch ein Innenverzahnungs-Anfasen veranschaulicht,

Fig. 6 eine ausschnittsweise Wälzschälmaschine mit Anfaseinheit zeigt,

Fig. 7 die Anfaseinheit aus Fig. 6 im Bearbeitungsmodus zeigt, und

Fig. 8a, b, c eine weitere Wälzschälmaschine mit Anfaseinheit als Ganzes und z.T. in unterschiedlichen Stellungen zeigen.

In der nunmehr anhand von Fig. 1 erläuterten Ausführungsform ist schematisch dargestellt eine Verzahnungsmaschine 500 in Form einer Horizontalmaschine vorgesehen. In Fig. 1 schematisch angedeutet ist eine Werkstückspindeldrehachse C auf der Seite einer Hauptbearbeitungsstation 50, und eine Werkstückspindeldrehachse C2 auf der Seite einer Anfasstation 100. Beide Stationen 50, 100 gehören zu der Verzahnungsmaschine 500, symbolisiert in Fig. 1 durch einen gemeinsamen Rahmen 200, der etwa auch als gemeinsames Maschinenbett ausgestaltet sein kann, sowie ein Umladesystem 80, das in Fig. 1 nur schematisch angedeutet ist und in der Lage ist, ein Werkstück von der die (Haupt)werkstückspindelachse C definierenden Hauptwerkstückspindel aufzunehmen und auf die der (Anfas)werkstückspindelachse C2 zugehörigen Werkstückspindel 10 zu übergeben. Die Übergabe findet somit innerhalb der Verzahnungsmaschine 500 statt, die beiden Werkstückspindelachsen C und C2 verlaufen parallel und horizontal, bevorzugt koaxial. Zwischen Hauptbearbeitungsstation 50 und Anfasstation 100 kann eine Trennwand 75 vorgesehen sein. Auf der Hauptbearbeitungsstation 50 ist noch ein nicht dargestellter Werkzeugkopf mit entsprechenden Verfahrmöglichkeiten zur Verzahnungsbearbreitung vorgesehen, im vorliegenden Fall ist die Hauptbearbeitungsstation 50 zur Wälzschälbearbeitung ausgelegt, die Erfindung jedoch nicht darauf eingeschränkt, es könnte etwa auch eine Wälzfräsbearbeitung oder eine Wälzstoßbearbeitung erfolgen.

In Fig. 2 ist die Anfasstation bzw. der Anfasbereich 100 der Verzahnungsmaschine 500 in einer möglichen Ausgestaltung dargestellt. Werkstückseitig erkennt man die Werkstückspindel 10 mit Werkstückspindelachse C2, die in Z-Richtung verläuft, hier horizontal. Gegenüber der Werkstückspindel 10 kann ein Reitstock 11 eingesetzt werden, bevorzugt wenn wellenförmige Werkstücke zu bearbeiten sind. Parallel zur Achse Z verläuft eine Linearführung für einen Werkzeugschlitten 7, symbolisiert durch zwei Schienen 8. Auf dem Schlitten 7 sind zwei Werkzeugköpfe 21 , 22 angeordnet, die gegenüber dem Linearschlitten 7 über jeweils eine weitere Linearführung axial beweglich sind, entlang (Radial-)Achse X, mit Linearverfahrachsen X1 und X2. Die Linearführungen sind wiederum über Schienen 81 , 82 symbolisiert. Die

Anfaswerkzeugdrehachsen sind in Fig. 2 mit B1 und B2 bezeichnet, die Anfaswerkzeuge mit 1 und 2. In dieser Ausführungsform ist/sind die Linearachse(n) X (X1 , X2) ebenfalls horizontal vorgesehen, die Darstellung von Fig. 2 entspricht somit einer Ansicht von oben. Zwischen den Anfaswerkzeugen 1 und 2 ist noch ein Einmittsensor 3 vorgesehen, hier mit einem nicht dargestellten Pneumatik-Antrieb. Mit dem Einmittsensor 3 kann die Lage der Zahnlücken einer anzufasenden Verzahnung in dem Fachmann gut bekannter Weise bestimmt werden.

Ebenfalls eingezeichnet in Fig. 2 ist eine Vertikalachse Y, die mit den Linearachsen Z und X ein rechtwinkliges Dreibein bildet. In der hier dargestellten Ausführungsform ist das Höhenniveau der Spindelachsen C2, B1 und B2 auf gleicher Höhe vorgesehen, und eine weitere Bewegungsachse in Y-Richtung nicht vorhanden. In anderen Ausgestaltungen könnte jedoch noch ein Vertikalschlitten vorgesehen sein, über den die Anordnung 7, 8 vertikal verfahrbar ist.

In dieser Ausgestaltung ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Werkstückspindelachse C2 wie bereits erläutert horizontal, grundsätzlich könnte jedoch auch eine Vertikalmaschine vorgesehen sein. In diesem Fall wäre dennoch die Linearbeweglichkeit X als Radialbewegung zu einer auf der Werkstückspindel 10 aufgespannten Verzahnung einsetzbar.

Bei der anhand von Fig. 2 erläuterten Variante dient das erste Anfaswerkzeug 1 dem Anfasen der Zahnstirnkante (insbesondere auch im Zahnfußbereich) an einer Zahnflanke, etwa der linken Zahnflanke, und das andere Anfaswerkzeug 2 dem Anfasen an der anderen Zahnflanke, etwa der rechten Zahnflanke. Der Drehsinn der Spindelachsen B1 und B2 wird dabei bevorzugt entgegengesetzt angesteuert, mit einer in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 99 symbolisierten Steuerung. Zudem erfolgt die Einstellung der Drehrichtung derart, dass an der anzufasenden Zahnkante von innen weg von der axialen Verzahnungsmitte nach außen geschnitten wird, um keine zahnflankenseitigen Grate zu erzeugen. Als Antriebsspindeln können hierzu sämtliche dem Fachmann bekannte Spindelanordnungen herangezogen werden, etwa eine Hochfrequenzspindel, die Schnittstelle von Anfaswerkzeug und Spindel kann als HSK-Schnittstelle ausgeführt sein. Die zweischienige Linearführung ist ebenfalls nur als Ausführungsbeispiel dargestellt, konkret könnte auch nur eine Schiene vorgesehen sein, etwa schwalbenschwanzförmig, auf welcher ein dazu passend geformter Schuh gleitet. Das in Fig. 1 dargestellte verzahnungsmaschineninterne Umladesystem 80 verbringt ein auf der Hauptstation (Hauptbearbeitungsbereich) 50 verzahnungsbearbeitetes Werkstück ohne Änderung der Achsorientierung des Werkstücks während des Transports auf die Werkstückspindel 10 des Anfasbereichs 100 der Verzahnungsmaschine 500.

Anhand der Figuren 3A, B wird eine Vorschubbewegung beim Anfasen verdeutlicht. So ist die Steuerung 99 in einer Betriebsart dazu ausgelegt, die Vorschubbewegung rein radial zu steuern, das Anfaswerkzeug verringert den radialen Abstand zur anzufasenden Verzahnung während der Bearbeitung von einer Radialposition zu einer Radialposition B.

In der in Fig. 3B dargestellten Betriebsart ist die Steuereinrichtung 99 dazu ausgelegt, die Vorschubbewegung durch eine Überlagerung einer Radialbewegung X und einer Axialbewegung Z durchzuführen, wobei die radiale Bewegungskomponente überwiegt.

In beiden Fällen gelingt durch die Einstellung der Vorschubbewegung eine Anfasbearbeitung auch nahe an Störkonturen, in den Figuren 3 durch einen Stern symbolisiert. Gegebenenfalls kann auch an eine rein axiale Vorschubbewegung gedacht werden, insbesondere wenn keine Störkonturen zu beachten sind, oder auch eine Überlagerungsvorschubbewegung mit überwiegender Axialkomponente. Wenigstens eines dieser Vorschubbewegungskonzepte ist in der Steuerung 99 hinterlegt und kann zum Einsatz gebracht werden.

In Fig. 4 ist der Bearbeitungseingriff des Anfaswerkzeugs 1 nochmals in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. In dieser Ausgestaltung stehen die Werkstückdrehachse C2 und die Werkzeugdrehachse B1 unter einem Achskreuzwinkei von 90°, durch ihre Parallelität zu den senkrecht aufeinander stehenden Achsen Z und X. Zudem ist bei der dargestellten Ausgestaltung der Achsabstand der Drehachsen 0, d.h. die Verlängerung der Drehachse B1 schneidet die Verlängerung der Drehachse C2. In anderen Ausgestaltungen kann auch ein geringer Achsabstand und/oder eine geringe Abweichung des Achskreuzwinkels von 90° vorgesehen werden. In der dargestellten Variante verläuft die Stirnfläche 6 der Verzahnung 4 orthogonal zur Werkstückdrehachse C2. In Fällen geneigter Stirnflächen kann auch vorgesehen sein, dass anstelle der Orthogonalität der Werkzeugdrehachse zur Achse Z eine Orthogonalität zur Flächennormalen einer geneigten Stirnfläche vorgesehen wird. Zur Einstellung des Achskreuzwinkels könnte ein Werkzeugkopf (20, 21 , 22) eine zusätzliche Drehachse aufweisen (nicht in Fig. 2 gezeigt).

Werkstückdrehachse C2 und Werkzeugdrehachse B1 werden von der Steuerung 99 synchron gesteuert, so dass eine Schneidkante 15 des Anfaswerkzeugs 1 in schneidenden Bearbeitungseingriff mit der Zahnkante 5 der Werkstückverzahnung 4 gelangt und dort eine Fase erzeugt. Dabei ist die Lage der Schneidkante 15 werkstückgebunden derart ausgelegt, dass in der finalen Bearbeitungsposition abgeschlossener Vorschubbewegung an der Verzahnung eine vorgegebene Fasenform der nunmehr anstelle der Zahnstirnkante 5 gebildeten Fase erreicht wird.

Hierbei kann bevorzugt die Übergangslinie zwischen Zahnflanke und Fase noch nicht auf eine z.B. gewünschte Parallelität zur Stirnfläche 6 geformt werden, sondern davon abweichend derart, dass sich eine solche parallele Übergangslinie erst nach anschließendem Hartfeinbearbeiten auf das finale Endmaß der Werkstückverzahnung 5 ergibt.

Für die anhand von Fig. 2 erläuterte Variante sind die Anfaswerkzeuge 1 und 2 derart gebildet, dass nur eine Zahnkante 5, nicht aber die gegenüberliegende Zahnkante der Zahnlücke angefast wird. In einer anderen Ausgestaltung könnte jedoch ein Anfaswerkzeug (mit Werkzeugdrehachse B) auch beide Zahnkanten bearbeiten. Dann bedürfte es der in Fig. 2 dargestellten „doppelten Anfaswerkzeugkonfiguration“ nicht mehr und es bedürfte nur eines Anfaswerkzeugkopfs (20) mit Werkzeugdrehachse (B).

Insoweit, etwa an der Stirnseite 6 noch Sekundärgrate durch das Anfasen entstehen, könnten diese durch eine in den Figuren nicht dargestellte Entgrateinheit entfernt werden, etwa eine Bürste oder Bürstenanordnung.

Die Steuerung 99 steuert die gesamte Verzahnungsmaschine 500, also den Hauptbearbeitungsbereich 50 wie auch den Anfasbereich 100. Änderungen der Maschinenachseinstellungen bei der Hauptbearbeitung 50 können somit steuerungsintern darauf geprüft werden, ob sich Korrekturbedarf für die Anfasbearbeitung ergibt und ggf. Korrektureinstellungen für das Anfasverfahren steuerintern und automatisiert vornehmen. Grundsätzlich kann jedoch auch vorgesehen werden, das oben beschriebene Anfasen auf einer separaten Anfasstation durchzuführen.

Die oben beschriebene Anfastechnik wurde beispielhaft für anzufasende Außenverzahnungen beschrieben, sie ist jedoch auch zum Anfasen innenverzahnter Werkstücke geeignet (Fig. 5). Hierzu würde ein Werkzeugkopf/Anfaswerkzeug in Projektion auf die Werkstückdrehachse gesehen in den von der Kontur der Innenverzahnung begrenzten Raum eindringen, beispielsweise durch ein entsprechendes Auskragen des Spindelkopfes, welcher bevorzugt mit Winkelgetriebe ausgestaltet ist. Die Bewegungsachsen, doppelt wie in Fig. 2 gezeigt oder nur einfach für ein Anfaswerkzeug, könnten beibehalten werden.

Nachfolgend werden anhand der Figuren 6 bis 8 konkrete Ausgestaltungen von Verzahnungsmaschinen beschrieben, welche Innenverzahnungen erzeugen/bearbeiten und mit einer Anfaseinheit ausgestattet sind, die nach einem oder mehreren Gesichtspunkten wie oben erläutert arbeitet.

Wie in Fig. 6 zu erkennen ist, die einen relevanten Ausschnitt einer Wälzschälmaschine 600 zeigt, ist diese Wälzschälmaschine 600 als sogenannte Horizontalmaschine ausgelegt, mit einer horizontal angeordneten Werkstückspindeldrehachse C6. Werkstückseitig ist auf die Werkstückspindel 610 ein Werkstück 602 in Form einer Innenverzahnung aufgespannt.

Werkzeugseitig ist als Hauptbearbeitungswerkzeug ein Schälrad 601 vorgesehen, mit Werkzeugdrehachse B6, das in üblicher weise auf einem Werkzeugkopf 604 angeordnet ist und das innenverzahnte Werkstück 602 im Verfahren des Wälzschälens erzeugt oder bearbeitet. Der Werkzeugkopf 604 ist entlang einer Linearachse Y6 linear verfahrbar, und eine zur Realisierung dieser linearen Verfahrbewegung Y6 vorgesehene Schlittenanordnung ist verschwenkbar angeordnet mit Schwenkachse A6. Die diese Verschwenkung um Achse A6 ermöglichende Trägerstruktur ist in Form eines Kreuzschlittens vorgesehen, mit welchem zwei weitere lineare Verfahrachsen X6 und Z6 verwirklicht sind. Dabei verläuft die Achse Z6 in der Ausgestaltung wie beispielhaft beschrieben parallel zur Werkstückspindelachse C6, und die Achse X6 ist eine radiale Zustellachse und ist parallel zur Schwenkachse A6. Im Vordergrund der Fig. 6 ist eine Anfaseinheit 640 dargestellt, die ebenfalls als Kreuzschlittenanordnung realisiert ist. Entlang einer maschinenträgerseitig vorgesehenen Laufschienenanordnung kann sich ein erster Schlitten 641 entlang Linearbewegungsachse Z4 bewegen, welche parallel zur Werkstückdrehachse C6 verläuft. Der erste Schlitten 641 bildet eine Laufschienenanordnung für einen von ihm getragenen Träger 642, der sich entlang einer weiteren Radialachse X4 gegenüber dem ersten Schlitten 641 bewegen kann, wobei die Achse X4 orthogonal zur Achse Z4 verläuft. Über diese beiden Achsen X4 und Z4 lässt sich der vom zweiten Schlitten 642 gehaltene Anfaskopf 643 gegenüber dem innenverzahnten Werkstück 602 positionieren.

In der in Fig. 6 gezeigten Stellung ist das am Anfaswerkzeugkopf 643 um seine Achse drehend antreibbar gelagerte Anfaswerkzeug 644 inaktiv, und es erfolgt eine Wälzschälbearbeitung durch das Schälrad 601. Je nach Dimensionierung der werkzeugseitigen Arbeitswerkzeuge (601 , 641) können abhängig von der Dimensionierung des Werkstücks durchaus auch die wälzschälende und die anfasende Bearbeitung gleichzeitig stattfinden, bei den hier konkret dargestellten Größenverhältnissen ist eine sequentielle Bearbeitung vorgesehen. Die Anfasbearbeitung ist in Fig. 7 dargestellt, in welcher ein kleinerer Ausschnitt der Verzahnungsmaschine 600 vergrößert unter einem anderen Blickwinkel dargestellt ist. Das Anfaswerkzeug 644 fast in der Darstellung von Fig. 7 die Zahnkanten des innenverzahnten Werkstücks 602 an der der Werkzeugseite zugewandten axialen Endseite an. Die Bearbeitung der Zahnkanten an der werkzeugfernen axialen Endseite erfolgt unter geänderter Relativpositionierung zwischen Anfaswerkzeug 641 und Werkstück 602. Hierzu wird zunächst mit der X4-Achse das Anfaswerkzeug 641 außer Eingriff gebracht, es dann durch Verschieben entlang der Achse Z4 axial auf Höhe der anderen axialen Endseite verbracht und für das dortige Anfasen wieder mittels der Achse X4 zugestellt. Zusätzlich zur Positionierung können die Achse X4 und/oder Z4 auch als Vorschubachsen beim Anfasen zum Einsatz kommen.

Fig. 8a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in Form einer anderen Verzahnungsmaschine 800, die ebenfalls als Wälzschälmaschine mit Schälrad S konfiguriert ist. Die Verzahnungsmaschine 800 ist als Vertikalmaschine gestaltet, mit einer vertikal verlaufenden Werkstückdrehachse, die hier als C8 bezeichnet ist, wobei das innenverzahnte Werkstück selbst nicht dargestellt ist, sondern nur der Werkstücktisch. Werkzeugseitig ist die Werkzeugdrehachse mit B8 bezeichnet, und der Werkzeugkopf mit 78. Letzterer ist wiederum schwenkbar mit Schwenkachse A8 angeordnet, und mittels eines mitverschwenkten Schlittens 76 tangential verfahrbar (Achse Y8). Die die Verschwenkbarkeit mit Achse A8 realisierende Verschwenkeinheit ist mit Linearachse Z8 ebenfalls vertikal verfahrbar, und mit Radialachse X8 in Richtung auf den Werkstücktisch hin oder von ihm weg ebenfalls linear beweglich. Somit verfügt das Schälrad S für dessen Positionierung gegenüber einem auf dem Werkstücktisch aufgespannten Werkstück über drei lineare und eine rotatorische NC-Achse zur Positionierung, Zustellung und Vorschub beim Wälzschälen.

In diesem Ausführungsbeispiel trägt der Werkzeugkopf 78 die Anfaseinheit 88 huckepack. Dadurch ist der Anfaskopf 843 über sämtliche Bewegungsachsen X8, Z8, A8, Y8 beweglich wie auch der Wälzschälkopf 78. Ähnlich wie die in Fig. 7 dargestellte Konstruktion ist der das Anfaswerkzeug 844 tragende Anfaskopf 843 nochmals axial gegenüber dem Werkzeugkopf 78 beweglich über Bewegungsachse Z84. Bei dieser Achse könnte es sich um einen NC-Achse handeln, die auch in der Anfasbearbeitung zur Anwendung kommt, oder eine reine Positionierachse, über welche der Anfaskopf 843 von einer zurückgezogenen ersten Position (Fig. 8b), in welcher eine Innenverzahnungsbearbeitung durch das Schälrad S nicht beeinträchtigt wird, in eine ausgefahrene zweite Position (Fig. 8c) beweglich ist, in welcher seine Anfasbearbeitung nicht durch das Schälrad S als werkzeugseitige Störkontur beeinträchtigt ist. In dieser Konfiguration findet die Hauptbearbeitung mit dem Schälrad S unter einem Achskreuzwinkel zur Werkstückdrehachse statt, und die Anfasbearbeitung nicht unter demselben Achskreuzwinkel, sondern entweder mit achsparallelen Achsen Z84 und C8 oder unter einem geringeren Achskreuzwinkel gegenüber dem des Wälzschälens.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Anfaseinheit 80 an der werkstückseitig zugewandten Seite des Hauptbearbeitungskopfs 78 angeordnet, es ist jedoch auch eine seitliche Anordnung denkbar. Entsprechend kann die Orientierung der Drehachse des Anfaswerkzeugs 844 bevorzugt radial, also parallel zur Achse X8 verlaufen, jedoch auch tangential, also parallel zur Achse Y8 vorgesehen werden (bei dennoch seitlichem Eingriff, d.h. radialer Lage zum Eingriffsbereich). Für eine Bearbeitung von Außenverzahnungen mittels der Verzahnungsmaschine 800 würde das Anfaswerkzeug 844 mit seiner Spitze in Richtung auf den Werkstückdrehtisch zeigen und somit entgegengesetzt der Darstellung in Fig. 8c angeordnet sein. Hierzu würde der Anfaswerkzeugkopf 843 bezüglich seiner Lagerungjn der Anfaseinheit 80 entweder um 180° verschwenkt oder demontiert und in 180° geänderter Orientierung wieder montiert werden. Ebenfalls denkbar ist ein durch konstruktive relative Anordnung geschaffener Achskreuzwinkel zwischen den Achsen B8 und Z84, so dass bei einer parallelen Einstellung von Z8 und Z84 das Schälrad S durch Verschwenkung um diesen Achskreuzwinkel außerhalb Kollisionsgefahr geschwenkt ist.

In allen Varianten der Figuren 6 bis 8 könnte das Anfaswerkzeug über einen kleindimensionierten Direktantrieb angetrieben werden, bevorzugt wird jedoch ein indirekter Antrieb, der über ein Getriebe oder eine Riemenübertragung mit der zur Werkstückdrehachse koaxialen Drehwelle der Einheit verbunden ist.

Die Erfindung ist nicht auf die in der obigen Figurenbeschreibung beschriebenen Details und Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr können die einzelnen Merkmale der vorstehenden Beschreibung wie auch die der nachstehenden Ansprüche einzeln oder 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 zur Verzahnungsbearbeitung, bei dem auf einer von einer Steuereinrichtung gesteuerten Verzahnungsmaschine (500) an einem auf einer an einer ersten Maschinenstelle angeordneten Werkstückspindel aufgespannten Werkstück von einem auf einer ersten Werkzeugspindel drehend angetriebenen Verzahnungswerkzeug eine Verzahnung erzeugt oder bearbeitet wird und darauffolgend in derselben Werkstückaufspannung oder in einer Aufspannung des bearbeiteten verzahnten Werkstücks auf einer an einer zweiten Maschinenstelle angeordneten Werkstückspindel (10) unter synchronisierter Drehung von Werkstück und einem von einer zweiten Werkzeugspindel drehend angetriebenem werkstückgebundenen Anfaswerkzeug (1) sowie unter einer Vorschubbewegung (V) zwischen Anfaswerkzeug und Werkstück mit einer Schneidkante (15) des Anfaswerkzeugs schneidend eine Fase an einer Zahnstirnkante (5) einer Zahnflanke der Werkstückverzahnung erzeugt wird, wobei beim Anfasen der Achsabstand zwischen den Drehachsen von Werkstück und Anfaswerkzeug nicht größer ist als eine halbe Teilung der Werkstückverzahnung, der Achskreuzwinkel zwischen der Werkzeugdrehachse und der Werkstückdrehachse und/oder der Achskreuzwinkel zwischen der Werkzeugdrehachse und einer Flächennormalen an die bearbeitete Zahnstirnkante angrenzende Stirnfläche (6) des Werkstücks um nicht mehr als 12°, bevorzugt nicht mehr als 8°, insbesondere nicht mehr als 4° von 90° abweicht, die überwiegende Richtungskomponente der Vorschubbewegung (V) in Richtung der Werkzeugdrehachse verläuft und die Schneidkante jedenfalls in ihrem im Bereich auf halber Zahnhöhe der Werkstückverzahnung anfasenden Abschnitt eine größere Richtungskomponente in Richtung der Drehachse das Anfaswerkzeugs aufweist als in der dazu orthogonalen Rotationsebene.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die andere Zahnstirnkante als die mit dem Anfaswerkzeug angefaste Zahnstirnkante der gleichen Zahnlücke mit einem zusätzlichen Anfaswerkzeug angefast wird, das von einer dritten Werkzeugspindel drehend angetrieben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die werkstückachsparallele Richtungskomponente der Schnittgeschwindigkeit von der axialen Mitte der Werkstückverzahnung weg gerichtet ist, beim Anfasen mit dem Anfaswerkzeug und/oder dem zusätzlichen Anfaswerkzeug, bevorzugt beim Anfasen mit beiden Werkzeugen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Anfasen mit derselben Steuereinrichtung gesteuert wird wie die Verzahnungsbearbeitung mit dem Verzahnungsbearbeitungswerkzeug.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem wenigstens ein Steuerparameter des Anfasens in Abhängigkeit einer Änderung eines Steuerparameters der Verzahnungsbearbeitung mit dem Verzahnungsbearbeitungswerkzeug in das Anfasen einfließt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Steuerparameter beim Anfasen den Verlauf der Übergangslinie zwischen Zahnflanke und Fase unter Berücksichtigung eines in einer späteren Hartfeinbearbeitung abzutragenden Aufmaßes gegenüber einer Endgeometrie der Werkstückverzahnung beeinflusst.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Anfasen noch in Anwesenheit einer von der Verzahnungsbearbeitung durch das Verzahnungsbearbeitungswerkzeug stammenden Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit ausgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem durch das Anfasen entstandene Grate mit einer zusätzlichen Gratentfernungseinrichtung, insbesondere einer Bürste, entfernt werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Steuereinrichtung das Anfasen zur Erzeugung einer von einer Parallelität zur Stirnfläche abweichenden Verlauf der Übergangslinie zwischen Fase und Flanke steuert.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Achskreuzwinkel änderbar einstellbar ist, insbesondere über eine rotatorische Achse, insbesondere NC- gesteuert.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, beim dem die zweite und die dritte Werkzeugspindel von einem gemeinsamen Träger getragen sind, der insbesondere wenigstens zwei Bewegungsfreiheitsgrade hat.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die bearbeitete und angefaste Verzahnung eine Innenverzahnung ist.

13. Anordnung zur Verzahnungsbearbeitung, mit der auf einer von einer Steuereinrichtung gesteuerten Verzahnungsmaschine an einem auf einer an einer ersten Maschinenstelle angeordneten Werkstückspindel aufgespannten Werkstück von einem auf einer ersten Werkzeugspindel drehend angetriebenen Verzahnungswerkzeug eine Verzahnung erzeugt oder bearbeitet wird und darauffolgend in derselben Werkstückaufspannung oder in einer Aufspannung des bearbeiteten verzahnten Werkstücks auf einer an einer zweiten Maschinenstelle angeordneten Werkstückspindel unter synchronisierter Drehung von Werkstück und einem von einer zweiten Werkzeugspindel drehend angetriebenem werkstückgebundenen Anfaswerkzeug sowie unter einer Vorschubbewegung zwischen Anfaswerkzeug und Werkstück mit einer Schneidkante des Anfaswerkzeugs schneidend eine Fase an einer Zahnstirnkante einer Zahnflanke der Werkstückverzahnung erzeugt wird, wobei beim Anfasen ein Achsabstand zwischen den Drehachsen von Werkstück und Anfaswerkzeug nicht größer ist als eine halbe Teilung der Werkstückverzahnung, der Achskreuzwinkel zwischen der Werkzeugdrehachse und der Werkstückdrehachse und/oder der Achskreuzwinkel zwischen der Werkzeugdrehachse und einer Flächennormalen an die bearbeitete Zahnstirnkante angrenzende Stirnfläche des Werkstücks um nicht mehr als 12°, bevorzugt nicht mehr als 8°, insbesondere nicht mehr als 4° von 90° abweicht, die überwiegende Richtungskomponente der Vorschubbewegung in Richtung der Werkzeugdrehachse verläuft und insbesondere die Schneidkante jedenfalls in ihrem im Bereich auf halber Zahnhöhe der Werkstückverzahnung anfasenden Abschnitt eine größere Richtungskomponente in Richtung der Drehachse das Anfaswerkzeugs aufweist als in der dazu orthogonalen Rotationsebene.

14. Anordnung nach Anspruch 13, mit einer Steuereinrichtung, die zur Steuerung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgelegt und programmiert ist.

15. Verzahnungsmaschine mit einer an einer ersten Maschinenstelle angeordneten Werkstückspindel und einer ersten Werkzeugspindel zum drehenden Antreiben eines Verzahnungswerkzeugs zur Erzeugung oder Bearbeitung einer Verzahnung an einem auf der Werkstückspindel aufgespannten Werkstück, sowie mit einer Anordnung zum Anfasen nach Anspruch 13 oder 14.

16. Verzahnungsmaschine nach Anspruch 15, mit insbesondere koaxialer erster und zweiter Werkstückspindelachse und einer parallel dazu verlaufenden Linearbewegungsachse eines Werkstücke von der ersten auf die zweite Werkstückspindel verbringenden Umladesystems.