DE102006029146A1

DE102006029146A1 - Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von Verzahnungen

Info

Publication number: DE102006029146A1
Application number: DE200610029146
Authority: DE
Original assignee: EHINGER GIESSEREI und WERKZEUG; EHINGER GIESSEREI und WERKZEUGMASCHINENFABRIK GmbH
Current assignee: EWG EHINGER WERKZEUGMASCHINENFABRIK GMBH FRAES, DE
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2006-06-24
Publication date: 2007-12-27

Abstract

Es wird eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von Verzahnungen vorgeschlagen, insbesondere zum Fräsen und/oder Schleifen von Zahnstangen oder dergleichen, mit einem Maschinenbett (2), auf dem ein Aufspanntisch (4) sowie ein wenigstens ein Bearbeitungswerkzeug (5) tragender Maschinenständer (7) aufgenommen sind, wobei das Bearbeitungswerkzeug (5) über den Maschinenständer (7) in x-, y- und z-Richtung (X1, Y, Z) und in einer einer stehenden Achse zugeordneten Drehrichtung (C) relativ zum Aufspanntisch (4) verfahrbar ist, nach Hauptanmeldung, Aktenzeichen 102005061613. Die Werkzeugmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest ein weiterer, wenigstens ein Zusatz-Bearbeitungswerkzeug (5a) tragender Zusatz-Maschinenständer (7a) vorgesehen ist, wobei das Zusatz-Bearbeitungswerkzeug (5a) und der Aufspanntisch (4) zumindest in x-, y- und z-Richtung (X2, Y, Z) relativ zueinander bewegbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von Verzahnungen, insbesondere zum Fräsen und/oder Schleifen von Zahnstangen oder dergleichen, mit einem Maschinenbett, auf dem ein Aufspanntisch sowie ein wenigstens ein Bearbeitungswerkzeug tragender Maschinenständer aufgenommen sind, wobei das Bearbeitungswerkzeug über den Maschinenständer in X-, Y- und Z-Richtung und in einer einer stehenden Achse zugeordneten Drehrichtung relativ zum Aufspanntisch verfahrbar ist, nach Hauptanmeldung, Aktenzeichen 10 2005 061 613. Mit der Angabe „nach Hauptanmeldung" soll dabei auf alle Merkmalskombinationen der Hauptanmeldung Bezug genommen werden.
Bei der Werkzeugmaschine gemäß Hauptanmeldung, Aktenzeichen 10 2005 061 613 handelt es sich um eine Werkzeugmaschine in sog. Fahrständerbauweise, bei der im Gegensatz zu den herkömmlichen Werkzeugmaschinen dieser Gattung in Fahrtischbauweise nicht der Maschinenständer in X-Richtung fest angeordnet ist und dafür der Aufspanntisch beweglich, sondern um eine Weiterentwicklung, bei der der Maschinenständer über entsprechende Schlitten auf dem Maschinenbett verschieb- bzw. drehbar ist und der Aufspanntisch dafür fest angeordnet ist.
Mit dieser Entwicklung wurde der Platzbedarf der Maschine verringert und eine automatisierte Bestückung des Aufspanntisches wesentlich erleichtert, so dass es zu drastischen Verbesserungen hinsichtlich Integration in automatisierte Fertigungsstraßen, Zeit-Raum- und damit letztlich Finanzbedarf beim Betrieb der Maschine gekommen ist.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die gattungsgemäße Werkzeugmaschine so weiterzubilden, dass der Raum- und Bearbeitungszeitbedarf insbesondere bei der Bearbeitung von großdimensionierten Werkstücken und bei hohen Stückzahlen weiter verringert wird, ohne dass die Integrationsfähigkeit in automatisierte Fertigungssysteme leidet.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist dazu zumindest ein weiterer, wenigstens ein zusatzbearbeitungswerkzeugtragender Zusatz-Maschinenständer vorgesehen, wobei das Zusatz-Bearbeitungswerkzeug und der Aufspanntisch zumindest in X-Y- und Z-Richtung relativ zueinander bewegbar sind.
Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen gelingt damit eine – je nach Anzahl der Zusatz-Maschinenständer – doppelt bis mehrfach schnellere Bearbeitung großer Bauteile, insbesondere langer Zahnstangen bei gegenüber einer Mehrzahl von Maschinen mit nur einem Maschinenständer, die zur gleich schnellen Bearbeitung von einer entsprechenden Mehrzahl von Werkstücken benötigt werden würde, wesentlich verringertem Platzbedarf und Anschaffungskosten. Falls gerade keine besonders langen Werkstücke zu bearbeiten sind, kann die Maschine zweiseitig bestückt werden. Dabei kann die Maschine von nur einem Bediener betätigt werden, so dass auch die Betriebskosten weiter sinken. Durch die erfindungsgemäße Mehrständer-Bauweise ergeben sich ferner Synergien bezüglich einer Vielzahl von Maschinenteilen, die für beide Maschinenständer nutzbar sind, die auch vorhanden sein müssten, wenn nur ein Maschinenständer an der Maschine angebracht wäre, wie beispielsweise das Maschinenbett, der Aufspanntisch, das Kühlmittelaggregat, Schaltschrank und Steuerung sowie Teile der Antriebseinheit.
Allgemein gelingt durch die vorstehend beschriebene Mehrständer-Bauweise das Umsetzen von mehreren gleichen oder auch unterschiedlichen Bearbeitungsverfahren an einem oder mehreren Werkstücken innerhalb einer Maschine und zwar gleichzeitig.
Beispielsweise können zwei oder mehr Maschinen- bzw. Fahrständer zur Fräsbearbeitung bestückt sein, wobei verschiedene Fräsverfahren an den einzelnen Maschinenständern an dem jeweiligen Werkstück ausgeführt werden können, beispielsweise das Abwälzfräsen von Verzahnungen und/oder anderen symmetrischen Profilen, ein Horizontal- und/oder Vertikalfräsen mittels Vertikalfräskopf oder Dreh-Schwenkfräskopf zur 5-Seiten-Komplettbearbeitung, u.a. die jederzeit kombiniert werden können. Vorteilhaft im Sinne der Multifunktionalität der Werkzeugmaschine weist dabei der Zusatz-Maschinenstücke- ebenfalls einen einer Drehbewegung um eine stehende Achse zugeordneten Zusatz-Drehschlitten auf, so dass das jeweilige Werkzeug für eine Schrägbearbeitung auf einfache Weise in die richtige Stellung gedreht werden kann. Auch das gleichzeitige Fräsen unterschiedlicher Schrägungswinkel ist dann möglich.
Neben der Kombination von mehreren, mit Fräswerkzeugen bestückten Maschinenständern ist auch die Kombination von Fräs- und Schleifbearbeitung auf der erfindungsgemäßen Maschine möglich. Neben dem Fräsen und nachfolgendem Schleifen von Verzahnungen ist es selbstverständlich, im Namen der Erfindung auch die Bearbeitung von anderen Profilen, wie beispielsweise Sägezahnprofilen und Raumwerkzeugen denkbar. Es können also beispielsweise zwei oder mehrere Maschinenständer mit Abwälzfräsköpfen vorgesehen sein, um eine aufgespannte Zahnstange an in X-Richtung versetzten Stellen durch Abwälzfräsen mit der gewünschten Verzahnung zu versehen. Denkbar wäre auch eine Werkzeugmaschine, die zwei oder mehr mit Dreh-Schwenkköpfen bestückte Maschinenständer aufweist oder eine Maschine, die einen mit einem Abwälzfräskopf bestückten Maschinenständer und einen mit einem Drehschwenkkopf bestückten Maschinenständer aufweist, sowie eine Maschine, die einen (oder mehrere) Fräsköpfe und einen (oder mehrere) mit Schleifköpfen versehenen Maschinenständer aufweist.
Insgesamt ergibt sich mit der Werkzeugmaschine in erfindungsgemäßer Mehrständer-Bauweise ein erheblicher wirtschaftlicher Nutzen hinsichtlich der Bearbeitungskapazität und -effizienz, der Erhöhung der Bearbeitungsmöglichkeiten und des bearbeitbaren Teilespektrums der Verringerung von Personal-, Raum- und Investitionskosten, sowie der Steigerung der Fertigungsflexibilität, die erst nach Erfindung der Fahrständertechnik gemäß Hauptanmeldung Aktenzeichen 10 2005 061 613 überhaupt denkbar wurde und bei Fahrtischmaschinen nicht umsetzbar war.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Weiterbildungen gemäß der übrigen Unteransprüche.
So ist ein zumindest in X-Richtung verfahrbarer Aufspanntisch nicht nur als Alternative zu einer X-Beweglichkeit des oder der Zusatz-Maschinenständer denkbar, sondern besonders vorteilhaft auch als Ergänzung zu X-beweglichen Zusatz-Maschinenständern. Denn auf diese Weise gelingt es beispielsweise, ein am ersten Maschinenständer fräsbearbeitetes Werkstück zu einem nachgeordneten Maschinen-Ständer zuzustellen, an dem dann die Schleif-Nachbearbeitung erfolgen kann, ohne dass das Werkstück aus seiner ursprünglichen Hufspannung entfernt und neu aufgespannt werden müsste.
Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung ergibt sich insbesondere im Hinblick auf die Bearbeitung von langen Zahnstangen. Dabei kann mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine auf unterschiedlicher Höhe in X-Richtung mit der Bearbeitung der Verzahnung gleichzeitig begonnen werden, wobei jedoch in einem Bereich in der Mitte zwischen zwei Fahrständern das Problem auftritt, dass die Zahnstange nur bei in X-Richtung überlappenden Einsatzbereichen der beiden Fahrständer vollständig bearbeitbar ist. Dies kann vorteilhaft durch einen in X-Richtung beweglichen Aufspanntisch in Ergänzung zu den beiden oder mehreren verfahrbaren Maschinenständern gelöst werden, so dass die Zahnstange in einer Einspannung fertig bearbeitet werden kann. Beispielsweise könnte der Aufspanntisch in X-Richtung zwei Stellungen haben. Es wäre aber auch eine kontinuierliche Verfahrbarkeit denkbar.
Alternativ dazu können die Maschinenständer in X-Richtung überlappende Einsatzbereiche aufweisen, wobei es dabei hinsichtlich der zum Schutz gegen Verschmutzungen nötigen, teleskopierbaren Abdeckung zu konstruktiven Schwierigkeiten kommt, die beispielsweise dadurch gelöst werden können, dass die Abdeckungen zwischen zwei der Maschinenständer von einem Auszugspunkt aus ausziehbar sind, der wiederum selbst beweglich ist und entsprechend mit verschoben wird, wenn einer der Maschinenständer in den überlappenden Bereich seines Einsatzbereiches zu verfahren ist.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen können sowohl an einem oder allen der Zusatz-Maschinenständer als auch dem Maschinenständer vorgesehen sein. Diese Weiterbildungen sind auch in Verbindung mit der im Hauptpatent beinhalteten Einzelfahrständermaschine auf vorteilhafte Weise einsetzbar. So kann jeder Maschinenständer vorteilhaft einen Drehschlitten aufweisen, welcher gegenüber seinem X-Schlitten in axialer Richtung um die Drehachse über Nadellager abgestützt ist. Ferner kann jeder Maschinenständer einen Zahnstangenantrieb alternativ zu dem in der Hauptanmeldung vorgeschlagenen Kugelrollspindelantrieb aufweisen, wobei vorteilhaft eine gemeinsame Zahnstange vorgesehen ist, auf der die Maschi nenständer jeweils über eine motorbetätigte Zahnradanordnung ablaufen. Eine weitere vorteilhafte Maßnahme betrifft einen von dem Maschinenständer getragenen Schleifkopf, welcher eine Schneidscheibe zum Nachschärfen des Schleifwerkzeugs aufweist, die beweglich gegenüber dem Schleifkopf aufgenommen ist. Dabei kann die Steuerung des Schleifkopfs so ausgebildet sein, dass ein Nachschärfen, – profilieren oder ein Abrichten des Schleifwerkzeugs und das Schleifen hauptzeitgleich möglich ist, insbesondere kann die Steuerung des Schleifkopfs so ausgelegt sein, dass ausgehend von einem bedienerseitig zunächst anzufahrenden Nullpunkt, welcher der Steuerung als solcher vorzugeben ist, und einem bekannten Nachschleif-Hauptzeitintervall – welches für unterschiedliche Bearbeitungsvorgänge unterschiedlich lang sein kann – ein Nachschleifen um einen festgelegten Soll-Abtrag seit dem zuletzt durchgeführten Nachschleifvorgang oder um einen festgelegten Soll-Abtrag vom neuen Schleifwerkzeug, unabhängig vom tatsächlich vorhandenen Ist-Abtrag und ein gleichzeitiges Nachstellen des Werkzeugs um den Soll-Abtrag bezüglich des Nullpunkts.
Dabei lassen sich die einzelnen vorstehend beschriebenen beanspruchten und nachstehend noch zu beschreibenden Merkmale im Rahmen der Erfindung jedweder sinnvollen Kombination verwenden. Insbesondere lassen sich auch alle Merkmalskombinationen der Hauptanmeldung mit den Merkmalen der Nachanmeldung kombinieren.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf schematisierte Darstellungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine mit zwei Fahrständern;
2 eine Draufsicht der in 1 gezeigten Werkzeugmaschine; und
3 eine Stirnseitenansicht der in 1 und 2 gezeigten Werkzeugmaschine bei abgebautem Kühlaggregat.
Zunächst wird Bezug genommen auf die 1, die eine Vorstellung von der Gesamtkonfiguration und den Dimensionen einer erfindungsgemäßen Werkzeugma schine geben soll. Die Werkzeugmaschine weist einen Schienenständer 7 und einen Zusatz-Maschinenständer 7a auf, wobei der Maschinenständer 7 und der Zusatz-Maschinenständer 7a im wesentlichen baugleich sind und jeweils in X-Richtung X1, X2 entlang eines Aufspanntisches 4 verfahrbar sind, welcher auf einem Maschinenbett 2 fest gelagert ist. Jeder Bearbeitungskopf der Maschinenständer 7, 7a ist dabei um eine stehende Achse drehbar C, D, und sowohl in Z-Richtung Z als auch in Y-Richtung Y (vergl. 2) verfahrbar. Dabei ist in 1 eine mittlere Verfahrposition und eine Endverfahrposition zur X-richtungsbezogenen Mitte des Aufspanntisches 4 hin des Zusatz-Maschinenständers 7a umrissartig eingezeichnet, wohingegen in 2 eine mittlere Verfahrposition sowohl des Zusatz-Maschinenständers 7a als auch des Maschinenständers 7 umrissartig eingezeichnet ist.
Der 2 ist ferner ein Schaltschrank 61 zu entnehmen, in dem die Steuerung 60 der Maschine untergebracht ist. Darüber hinaus ist dort eine mit 50 bezeichnete Kühlmitteleinheit eingezeichnet, welche ein Kühlaggregat 51, einen Schmutztank 52, einen Reintank 53 und einen Spänebehälter 54 aufweist, die für die Gesamtanlage genutzt wird. Der 2 sind ferner teleskopierbare Abdeckungen 71, 72 des Maschinenbetts im rückwärtigen Bereich des Aufspanntisches zu entnehmen, welche die Verkabelung und sonstige Peripherie der Maschine abdecken. Die teleskopierbaren Abdeckungen 71, 72 sind dabei jeweils auf beiden Seiten des jeweiligen Maschinenständers 7, 7a vorgesehen, wobei die im mittleren Bereich zwischen den beiden Maschinenständern 7, 7a befindlichen Abdeckungen von einem feststehenden, nicht näher bezeichneten Auszugspunkt aus teleskopierbar sind.
Während die 1 und 2 einen Überblick über die Gesamtkonfiguration der Werkzeugmaschine geben, wird nun anhand der 3 der Aufbau des Zusatzmaschinenständers 7a, sein Antrieb und sein Einbau in die Werkzeugmaschine näher erläutert. Da dies im wesentlichen identisch zu dem Maschinenständer 7 ist, kann dabei Bezug genommen werden auf die diesbezügliche Beschreibung in der Hauptanmeldung, wobei im Folgenden lediglich die Unterschiede erläutert werden sollen. Gleiche Teile der Maschine tragen dabei die gleichen Bezugszeichen wie in der Hauptanmeldung. Gleiche bzw. funktional gleiche Bauteile des Zusatzma schinenständers 7a tragen dabei mit einem „a" versehene, aber ansonsten gleiche Bezugszeichen wie in der Hauptanmeldung.
Man entnimmt dabei insbesondere die Nadellager-Axialabstützung 30a, mit der der Drehschlitten 9a auf dem X-Schlitten 8a abgestützt ist. Nicht näher gezeigt ist dahingegen der Zahnstangenantrieb, welcher den Kugelrollspindelantrieb in der Hauptanmeldung hier ersetzt.
Abwandlungen und Weiterbildungen der gezeigten Merkmale sind dabei selbstverständlich möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
So wäre es beispielsweise auch denkbar, neben der Drehbewegung um die stehende Achse eine Drehbewegung des Bearbeitungswerkzeugs 5a bzw. des Bearbeitungskopfes 6a um eine liegende Achse vorzusehen.

Claims

Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von Verzahnungen, insbesondere zum Fräsen und/oder Schleifen von Zahnstangen oder dergleichen, mit einem Maschinenbett (2), auf dem ein Aufspanntisch (4) sowie ein wenigstens ein Bearbeitungswerkzeug (5) tragender Maschinenständer (7) aufgenommen sind, wobei das Bearbeitungswerkzeug (5) über den Maschinenständer (7) in x-, y- und z-Richtung (X1, Y, Z) und in einer einer stehenden Achse zugeordneten Drehrichtung (C) relativ zum Aufspanntisch (4) verfahrbar ist, nach Hauptanmeldung, Aktenzeichen 10 2005 061 613, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein weiterer, wenigstens ein Zusatz-Bearbeitungswerkzeug (5a) tragender Zusatz-Maschinenständer (7a) vorgesehen ist, wobei das Zusatz-Bearbeitungswerkzeug (5a) und der Aufspanntisch (4) zumindest in x-, y- und z-Richtung (X2, Y, Z) relativ zueinander bewegbar sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz-Maschinenständer (7a) einen der parallel zur Tischlängsrichtung verlaufenden x-Richtung (X2) zugeordneten Zusatz-x-Schlitten (8a) aufweist, der in der x-Richtung (X2) verschiebbar auf dem Maschinenbett (2) gelagert ist, sowie einen y-Schlitten (9a) und einen z-Schlitten (10a).
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz-Maschinenständer (7a) einen einer Drehbewegung (B) um eine stehende Achse zugeordneten Zusatz-Drehschlitten (11a) aufweist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz-Drehschlitten (8a) gegenüber dem Zusatz-x-Schlitten (8a) über Nadellager (30a) in Axialrichtung um die stehende Achse abgestützt ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz-Maschinenständer (7a) über seinen Drehschlitten (8a) die weiteren Schlitten (9a, 10a) aufnimmt.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufspanntisch zumindest in x-Richtung verfahrbar auf dem Maschinenbett angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenständer (7, 7a) in x-Richtung (X1, X2) zueinander versetzte Einsatzbereiche aufweisen.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenständer in x-Richtung überlappende Einsatzbereiche aufweisen.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass den Maschinenständern (7, 7a) jeweils eine in x-Richtung (X1, X2) teleskopierbare Abdeckung (71, 72) zugeordnet ist, mit der die Einsatzbereiche beiderseits des jeweiligen Maschinenständers (7, 7a) abdeckbar sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckungen (71, 72) zwischen zwei der Maschinenständer (7, 7a) von einem feststehenden Auszugspunkt aus ausziehbar sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckungen (71, 72) zwischen zwei der Maschinenständer (7, 7a) von einem beweglichen Auszugspunkt aus ausziehbar sind.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenständer (7, 7a) jeweils einen Zahnstangenantrieb aufweisen.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gemeinsame Kühleinheit für die Maschinenständer (7, 7a) vorgesehen ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine gemeinsame Steuereinheit (60) für den Betrieb der Werkzeugmaschine vorgesehen ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (60) der Werkzeugmaschine in einem gemeinsamen Schaltschrank (61) untergebracht ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug ein Schleifwerkzeug ist, wobei an dem das Schleifwerkzeug tragenden Schleifkopf eine Schneidscheibe zum Nachschärfen des Schleifwerkzeug beweglich gegenüber dem Schleifkopf aufgenommen ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung des Schleifkopfs so ausgebildet ist, dass ein Nachschärfen, -profilieren oder -abrichten des Schleifwerkzeugs und das Schleifen hauptzeitgleich möglich ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Schleifkopfs so ausgelegt ist, dass ausgehend von einem bedienerseitig anzufahrenden Nullpunkt und einem bekannten Nachschleif-Hauptzeitintervall ein Nachschleifen um einen festgelegten Soll-Abtrag seit dem letzten Nachschleifen durchgeführt wird, unabhängig von dem tatsächlich vorhandenen Ist-Abtrag, und ein Nach-Zustellen des Werkzeugs um den Soll-Abtrag bezüglich des Nullpunkts.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einem der Maschinenständer ein Werkzeugwechsler vorgesehen ist.