DE10124779A1 - Verfahren zum spanabhebenden Bearbeiten von Hypoidzahnrädern - Google Patents
Verfahren zum spanabhebenden Bearbeiten von HypoidzahnrädernInfo
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Abstract
Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren unter Einsatz einer zweispindeligen Schneidbearbeitungsmaschine der Hurth-Modul-Bauart mit mehrspindeliger Auslegung, um ein Abwälzstirnfräsen bei Kegelzahnradsätzen der Hypoidspiralbauart durchzuführen. Ein erstes Schneidwerkzeug, welches an einer ersten Spindel angebracht ist, nimmt eine grobe spanabhebende Bearbeitung an den Zahnrädern vor, und ein zweites Schneidwerkzeug, welches an einer zweiten Spindel angebracht ist, nimmt eine abschließende Bearbeitung an den Zahnrädern vor, wobei mit beiden Schneidwerkzeugen eine Abwälzstirnfräsbearbeitung durchgeführt wird. Gemäß dieser Verfahrensweise wird eine Mehrzahl von Schneidwerkzeugen für ein einziges Zahnrad eingesetzt, aber in einer einzigen Maschine, wodurch sich der Schneidwerkzeugverschleiß reduzieren läßt, die Schneidwerkzeugstandzeit sich erhöhen läßt, und sich die Ausstoßleistung der mehrspindeligen Maschine durch den Einsatz der zweiten Spindeln steigern läßt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Feinteilungs-Schneidwerkzeug eingesetzt, um zu Beginn eine grobe spanabhebende Bearbeitung an dem Zahnrad vorzunehmen, und es wird ein Schneidwerkzeug mit einer groberen Teilung als zweites Schneidwerkzeug eingesetzt, um die spanabhebende Endbearbeitung an dem Zahnrad vorzunehmen.
Description
Die Erfindung befaßt sich allgemein mit dem Gebiet der Herstellung von
Zahnrädern der Hypoidbauart oder von Hypoidkegelrädern. Insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf den Einsatz einer zweispindeligen spanabhe
benden Bearbeitungsmaschine (Schneidbearbeitungsmaschine) mit einem
Hurth-Modul zur Durchführung eines Abwälzstirnfräsens von Antriebskegel
rädern oder Hohlrädern mit Hypoid- oder Spiralverzahnung, wobei bei der
Bearbeitung beide Maschinenspindeln eingesetzt werden, um aufeinanderfol
gend die Hypoidverzahnungen unter Einsatz eines Abwälzstirnfräsens grob
zu bearbeiten und endzubearbeiten.
Auf dem Gebiet der spanabhebenden Bearbeitung bei Zahnrädern gibt es
mehrere unterschiedliche alternative Bearbeitungsverfahren, die zur Her
stellung eines Kegelrads eingesetzt werden. In Abhängigkeit von der Art der
Verzahnung, d. h. Spiralverzahnung, Hypoidverzahnung usw., gibt es unter
schiedliche Maschinen und Verfahrensweisen zum Gießen, Schmieden oder
maschinellen Bearbeiten zur Formgebung der Zahnradzähne. Bei Kegelrädern
mit Hypoidverzahnung und Spiralverzahnung wird zur Herstellung im all
gemeinen entweder das Stirnfräsen oder das Abwälzstirnfräsen zur Erzeu
gung der Zahnräder gewählt. Beim Stirnfräsen wird ein sich drehendes
Schneidwerkzeug, welches Schneidmesser hat, die längs eines ausgewähl
ten Radiuses angeordnet sind, in einen gewünschten Zahnschlitz an einem
Werkstück (Zahnradrohling) zugestellt, wobei alle Schneidmesser am
Schneidwerkzeug sukzessiv durch den Zahnschlitz bei einer gewünschten
Tiefe gehen, und der Zahn bei einem einzigen Eintauchgang des Schneid
werkzeugs spanabhebend bearbeitet und ausgebildet wird. Das Zahnrad
(Werkstück) wird dann zur nächsten Zahnposition weitergeschaltet und das
Schneidwerkzeug wird wiederum eintauchend in das Werkstück zugestellt
und ein Zahnschlitz wird ausgebildet. Zusätzlich kann es beim Stirnfräsen
erforderlich sein, mehrere Schneidbearbeitungsgänge durchzuführen, wie
eine Grobbearbeitung und eine Endbearbeitung, um einen bestimmten
Zahnradsatz herzustellen. Für eine Kombination aus Antriebsritzel und
Hohlrad (für einen Hypoidzahnradsatz) sind im allgemeinen fünf Schneid
bearbeitungsgänge an den Zahnradpaaren erforderlich. Drei Schneidbearbei
tungsgänge für das Antriebsritzel (eine grobe spanabhebende Bearbeitung,
an welche sich zwei endbearbeitende, spanabhebende Bearbeitungen an
schließen), und zwei Schneidbearbeitungsgänge für das Hohlrad (eine grobe
spanabhebende Bearbeitung und eine feine spanabhebende Bearbeitung).
Diese aufeinanderfolgenden Fräsbearbeitungen machen mehrere Aufspan
nungen und Abnahmen des Werkstücks zwischen den Schneidbearbeitungs
maschinen erforderlich, und man benötigt mehrere unterschiedliche Maschi
nen und eine Mehrzahl von sich drehenden Schneidwerkzeugen.
Eine Alternative zum Stirnfräsen ist das Verfahren des Abwälzstirnfräsens.
Beim Abwälzstirnfräsverfahren wird ein sich drehendes Schneidwerkzeug,
welches eine Mehrzahl von Schneidmessern hat, die auf einem gewünschten
Radius und einer gewünschten Tiefe angeordnet sind, aber nicht in einer
Linie liegen, sondern gruppenweise oder paarweise angeordnet sind, zur
spanabhebenden Bearbeitung in ein Werkstück eingefahren. Bei dieser
Verfahrensweise jedoch wird das Zahnradwerkstück an Stelle eines Werk
zeugs, welches bei der jeweiligen aufeinanderfolgenden Zahnradausformung
im wesentlichen relativ festgelegt bleibt, unter Ausführung einer Drehbewe
gung weitergeschaltet, so daß die jeweilige Gruppe von Schneidmessern
durch die aufeinanderfolgenden Zahnschlitze der auszubildenden Verzah
nung in einer zeitlichen Abfolge gehen. Zusätzlich können manchmal beim
Abwälzstirnfräsverfahren die Schneidwerkzeug-Positioniermaschinenachsen
sich langsam und geringfügig bewegen, wenn der Zahnradkörper in Eingriff
mit den Schneidwerkzeuggruppen kommt, um hierdurch die Ausbildung der
Zahnform zu unterstützen. Wenn alle Zähne eines Zahnrads in ausreichender
Weise spanabhebend bearbeitet sind, ist das Verfahren abgeschlossen, und
das Zahnrad wird unter Ausführung einer maschinellen Bearbeitung end
bearbeitet. Bei dieser Verfahrensweise wird üblicherweise entweder eine
Maschine mit einer Schneidspindel oder eine Schneidspindel der Mehrspin
delarbeit mit einem Hurth-Modul eingesetzt, wobei ein einziges Schneid
werkzeug zum Einsatz kommt, welches eine solche Schneidengeometrie hat,
daß man eine gleichmäßige Zahnradendbearbeitung erhält. Da ein einziges
Schneidwerkzeug wiederholt eingesetzt wird, ist die Verschleißrate des
Schneidwerkzeugs hoch, und wenn bei dem Verfahren nur eine einzige
Spindel der Mehrspindelmaschine eingesetzt wird, wird der effiziente Einsatz
dieser Maschine herabgesetzt.
Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren unter Einsatz von beiden
Schneidspindeln einer zweispindeligen spanabhebenden Bearbeitungsmaschi
ne mit einem Hurth-Modul, um ein Abwälzstirnfräsen für Hypoid-Zahnradsät
ze durchzuführen. Ein erstes Abwälzstirnfräswerkzeug, welches an der
ersten der beiden Spindeln angebracht ist, führt ein Abwälzstirnfräsen und
eine grobe spanabhebende Bearbeitung am Zahnrad (Werkstück) aus, und
ein zweites Abwälzstirnfräswerkzeug, welches an der zweiten Spindel
angebracht ist, führt eine als Endbearbeitung dienende spanabhebende
Bearbeitung an dem Zahnrad (Werkstück) unter Einsatz des Abwälzstirn
fräsens aus. Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung
wird ein Feinteilungs-Schneidwerkzeug bei einer ersten Spindel eingesetzt,
um eine grobe spanabhebende Bearbeitung der Zahnräder vorzunehmen, und
es wird ein Schneidwerkzeug mit einer groberen Teilung an einer zweiten
Spindel eingesetzt, um die spanabhebende Endbearbeitung an den Zahnrä
dern vorzunehmen. Gemäß diesem Verfahren wird eine Mehrzahl von
Schneidwerkzeugen für ein einziges Zahnrad eingesetzt, aber eine einzige
Maschine, wodurch sich der Schneidwerkzeugverschleiß reduzieren läßt, die
Standzeit des Schneidwerkzeugs sich erhöhen läßt, und sich die Produk
tionsleistung der Mehrspindelmaschine unter Ausnutzung beider Spindeln
steigern läßt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Mehrspindelmaschine
mit einem Hurth-Modul, welche beim erfindungsgemä
ßen Verfahren zum Einsatz kommt;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines einzigen sich drehen
den Schneidwerkzeugs in Scheibenform eines Hurth-
Moduls, welches bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Einsatz kommt; und
Fig. 3 ein Hohlrad, welches gemäß des Abwälzstirnfräsens
nach der Erfindung bearbeitet wird.
Nachstehend erfolgt eine Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
nach der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Mehrspindelmaschine 1
gemäß der Hurth-Bauart, welche beim erfindungsgemäßen Verfahren zum
Einsatz kommt. Fig. 2 zeigt eine einzige Spindel 2 der Mehrspindelmaschine
der Hurth-Bauart nach Fig. 1. Fig. 3 zeigt das Abwälzstirnfräsverfahren
und die zugeordneten Bearbeitungsschritte an einem Zahnrad (Werkstück)
8, beim dargestellten Beispiel handelt es sich um ein Hohlrad, wenn die
Zahnradzähne 9 sukzessiv durch die Schneidmessergruppen der Spindel 2
spanabhebend bearbeitet werden, an welcher die Schneidwerkzeuge 5
angebracht sind. Das Zahnrad und die Spindel führen jeweils eine Drehbe
wegung in Richtung der eingetragenen Pfeile aus.
Bei diesem Bearbeitungsverfahren ist jede Spindel 2, 3 gesondert program
miert, um ein an einem Werkstückhalter 4 angebrachtes Zahnrad 8 mittels
Abwälzstirnfräsens zu bearbeiten. Die erste Spindel 2 ist nach Maßgabe von
daran angebrachten Schneidwerkzeugen 5 für eine grobe spanabhebende
Bearbeitung programmiert. Nachdem die grobe spanabhebende Bearbeitung
an dem Zahnrad (Werkstück) 8 abgeschlossen ist, welches an dem Halter 4
angebracht ist, wird das erste Schneidwerkstück 5 vom Werkstück wegge
fahren, das gesamte Paar von ersten 2 und zweiten Spindeln 3 und zugeord
neten Schneidwerkzeugen 5, 6 wird um 180° weitergeschaltet, und das
zweite Schneidwerkzeug 6 kommt dann in Eingriff mit dem Werkstück und
führt eine abschließende spanabhebende Bearbeitung zur Herstellung des
Zahnrads durch, welches an dem Werkstückhalter 4 angebracht bleibt.
Bei einer bevorzugten Verfahrensführung wird ein Feinteilungs-Schneidwerk
zeug an der ersten Spindel 2 eingesetzt, um die grobe spanabhebende
Bearbeitung zur Herstellung der Zahnradzähne durchzuführen, und es wird
ein Schneidwerkzeug mit einer groberen Teilung an der zweiten Spindel 3
eingesetzt, um die abschließende spanabhebende Bearbeitung an den Zahn
radzähnen durchzuführen. Die Schneidmesser entweder an dem für die
Grobbearbeitung bestimmten Werkzeug oder an dem für die Feinbearbeitung
bestimmten Werkzeug können Schnellschneid-Stahlschneidmesser oder
solche aus Karbid oder anderen Materialien aufweisen. Grob gesagt kann ein
Schnellschneidstahl für die grobere Bearbeitung eingesetzt werden, während
in Kombination hierzu Karbid für die Endbearbeitung eingesetzt wird, oder
daß die Wahl umgekehrt getroffen ist. Gleason ist ein von mehrere Herstel
lern, welche beide Bauarten von Schneidwerkzeugen herstellt, die zu der
Hurth-Modul-Maschine 1 passen. Da mehr als ein Schneidwerkzeug sukzes
siv zur Ausformung des Zahnzwischenraums eingesetzt wird, kann das erste
Schneidwerkzeug (für die grobere Bearbeitung) und das zweite Schneid
werkzeug (für die Feinbearbeitung) optimierte Geometrien hinsichtlich der
Spanwinkel und der Hinterdrehwinkel haben, um die Schneidwerkzeug
standzeit bezüglich der jeweiligen Aufgaben bei der Ausbildung des Zahnrad
zahns zu maximieren. Das für die Grobbearbeitung eingesetzte Schneidwerk
zeug kann die Zähne in einem weniger glatten Zustand belassen, und das
Schneidwerkzeug für die Endbearbeitung kann nur die Aufgabe erfüllen, die
Zähne als Teil eines abschließenden Endbearbeitungsvorganges gleichmäßig
zu bearbeiten.
Bei der vorstehenden Beschreibung wird in Verbindung mit der Erfindung auf
den Einsatz einer Mehrspindel-Schneidbearbeitungsmaschine der Hurth-
Modul-Bauart eingegangen. Für den Fachmann auf dem Gebiet der Zahnrad
herstellung ist es jedoch ersichtlich, daß auch andere mehrspindelige
Schneidbearbeitungsmaschinen für Zahnräder eingesetzt werden können,
welche ein Abwälzstirnfräsen von Kegelrädern ermöglichen.
Claims (18)
1. Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung von Hypoidzahnradzäh
nen, welches folgendes aufweist:
Anbringen eines zu bearbeitenden Zahnrads an einem Werk stückhalter einer mehrspindeligen, sich drehenden Schneidbearbei tungsmaschine;
Durchführen einer groben spanabhebenden Bearbeitung an einem Satz von Hypoidzahnradzähnen an dem Werkstück unter Ein satz eines ersten, sich drehenden Schneidwerkzeugs der mehrspinde ligen Schneidbearbeitungsmaschine unter Einsatz eines Abwälzstirn fräsverfahrens, wobei Gruppen von Schneidmessern, die an dem sich drehenden Schneidwerkzeug angebracht sind, sukzessiv durch wei tergeschaltete Zähne gehen, die an dem Werkstück ausgebildet wer den;
Weiterschalten der mehrspindeligen Schneidbearbeitungsma schine zur Ausrichtung eines zweiten sich drehenden Schneidwerk zeugs zur Ausführung einer Abwälzstirnfräsbearbeitung an dem Werk stück;
abschließende spanabhebende Bearbeitung des Satzes von Hypoidzahnradzähnen an dem Werkstück unter Einsatz des zweiten sich drehenden Schneidwerkzeugs gemäß des Abwälzstirnfräsver fahrens; und
Abnehmen des Zahnrads von dem Werkstückhalter.
Anbringen eines zu bearbeitenden Zahnrads an einem Werk stückhalter einer mehrspindeligen, sich drehenden Schneidbearbei tungsmaschine;
Durchführen einer groben spanabhebenden Bearbeitung an einem Satz von Hypoidzahnradzähnen an dem Werkstück unter Ein satz eines ersten, sich drehenden Schneidwerkzeugs der mehrspinde ligen Schneidbearbeitungsmaschine unter Einsatz eines Abwälzstirn fräsverfahrens, wobei Gruppen von Schneidmessern, die an dem sich drehenden Schneidwerkzeug angebracht sind, sukzessiv durch wei tergeschaltete Zähne gehen, die an dem Werkstück ausgebildet wer den;
Weiterschalten der mehrspindeligen Schneidbearbeitungsma schine zur Ausrichtung eines zweiten sich drehenden Schneidwerk zeugs zur Ausführung einer Abwälzstirnfräsbearbeitung an dem Werk stück;
abschließende spanabhebende Bearbeitung des Satzes von Hypoidzahnradzähnen an dem Werkstück unter Einsatz des zweiten sich drehenden Schneidwerkzeugs gemäß des Abwälzstirnfräsver fahrens; und
Abnehmen des Zahnrads von dem Werkstückhalter.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste, sich drehende
Schneidwerkzeug ein Feinteilungs-Schneidwerkzeug ist, welches für
die grobe spanabhebende Bearbeitung vorgesehen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das erste sich drehende
Schneidwerkzeug ein Schneidwerkzeug mit einer groben Teilung ist,
welches zur Ausführung einer groben spanabhebenden Bearbeitung
vorgesehen ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das zweite sich
drehende Schneidwerkzeug ein Schneidwerkzeug mit einer groben
Teilung ist, welches zur Ausführung einer abschließenden spanabhe
benden Bearbeitung vorgesehen ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem das zweite sich
drehende Schneidwerkzeug ein Schneidwerkzeug mit einer groben
Teilung ist, welches zur Ausführung einer abschließenden spanabhe
benden Bearbeitung vorgesehen ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeich
net, daß das zweite sich drehende Schneidwerkzeug ein Schneid
werkzeug mit einer groben Teilung ist, welches zur Ausführung einer
abschließenden spanabhebenden Bearbeitung vorgesehen ist.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß das zweite sich drehende Schneidwerkzeug ein
Schneidwerkzeug mit einer Feinteilung ist, welches zur Ausführung
einer abschließenden spanabhebenden Bearbeitung vorgesehen ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem das zweite sich
drehende Schneidwerkzeug ein Schneidwerkzeug mit einer Feinteilung
ist, welches zur Ausführung einer abschließenden spanabhebenden
Bearbeitung vorgesehen ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei dem das zweite sich
drehende Schneidwerkzeug ein Schneidwerkzeug mit einer Feinteilung
ist, welches zur Ausführung einer abschließenden spanabhebenden
Bearbeitung vorgesehen ist.
10. Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung von Spiralkegelzahnrad
zähnen, welches folgendes aufweist:
Anbringen eines zu bearbeitenden Zahnradrohlings an einem Werkstückhalter einer mehrspindeligen Schneid bearbeitungsmaschine der Rotationsbauart;
Durchführen einer groben spanabhebenden Bearbeitung bei einem Satz von Spiralkegelzahnradzähnen am Werkstück unter Ein satz eines ersten, sich drehenden Schneidwerkzeugs der Mehrspindel- Schneidbearbeitungsmaschine unter Einsatz eines Abwälzstirnfräsver fahrens, wobei eine Gruppe von Schneidmessern, die an dem sich drehenden Schneidwerkzeug angebracht sind, sukzessiv weiterge schaltet durch die Zähne zur Ausbildung derselben an dem Werkstück gehen;
Weiterschalten der Mehrspindel-Schneidbearbeitungsmaschine zur Ausrichtung eines zweiten, sich drehenden Schneidwerkzeugs, um ein Abwälzstirnfräsen am Werkstück vorzunehmen;
abschließende spanabhebende Bearbeitung eines Satzes von Spiralkegelzahnradzähnen am Werkstück unter Einsatz des zweiten, sich drehenden Schneidwerkzeugs unter Ausführung einer Abwälz stirnfräsbearbeitung, und
Abnehmen des Zahnrads von dem Werkstückhalter.
Anbringen eines zu bearbeitenden Zahnradrohlings an einem Werkstückhalter einer mehrspindeligen Schneid bearbeitungsmaschine der Rotationsbauart;
Durchführen einer groben spanabhebenden Bearbeitung bei einem Satz von Spiralkegelzahnradzähnen am Werkstück unter Ein satz eines ersten, sich drehenden Schneidwerkzeugs der Mehrspindel- Schneidbearbeitungsmaschine unter Einsatz eines Abwälzstirnfräsver fahrens, wobei eine Gruppe von Schneidmessern, die an dem sich drehenden Schneidwerkzeug angebracht sind, sukzessiv weiterge schaltet durch die Zähne zur Ausbildung derselben an dem Werkstück gehen;
Weiterschalten der Mehrspindel-Schneidbearbeitungsmaschine zur Ausrichtung eines zweiten, sich drehenden Schneidwerkzeugs, um ein Abwälzstirnfräsen am Werkstück vorzunehmen;
abschließende spanabhebende Bearbeitung eines Satzes von Spiralkegelzahnradzähnen am Werkstück unter Einsatz des zweiten, sich drehenden Schneidwerkzeugs unter Ausführung einer Abwälz stirnfräsbearbeitung, und
Abnehmen des Zahnrads von dem Werkstückhalter.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das erste, sich drehende
Schneidwerkzeug ein Feinteilungs-Schneidwerkzeug ist, welches zur
Ausführung einer groben spanabhebenden Bearbeitung vorgesehen
ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem das erste, sich drehen
de Schneidwerkzeug ein Schneidwerkzeug mit einer groben Teilung
ist, welches zur Ausführung einer groben spanabhebenden Bearbei
tung vorgesehen ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem das zweite,
sich drehende Schneidwerkzeug ein Schneidwerkzeug mit grober
Teilung ist, welches zur Ausführung einer abschließenden spanabhe
benden Bearbeitung vorgesehen ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem das zweite
Schneidwerkzeug ein Schneidwerkzeug mit grober Teilung ist, wel
ches zur Ausführung einer abschließenden spanabhebenden Bearbei
tung vorgesehen ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem das zweite
Schneidwerkzeug ein Schneidwerkzeug mit einer groben Teilung ist,
welches zur Ausführung einer abschließenden spanabhebenden Be
arbeitung vorgesehen ist.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei dem das zweite,
sich drehende Schneidwerkzeug ein Feinteilungs-Schneidwerkzeug
ist, welches zur Ausführung einer abschließenden spanabhebenden
Bearbeitung vorgesehen ist.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei dem das zweite,
sich drehende Schneidwerkzeug ein Feinteilungs-Schneidwerkzeug
ist, welches zur Ausführung einer abschließenden spanabhebenden
Bearbeitung vorgesehen ist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, bei dem das zweite,
sich drehende Schneidwerkzeug ein Feinteilungs-Schneidwerkzeug
ist, welches zur Ausführung einer abschließenden spanabhebenden
Bearbeitung vorgesehen ist.
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