DE10337959A1

DE10337959A1 - Wälzkreis-Bearbeitungs-Zenter

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Publication number: DE10337959A1
Application number: DE2003137959
Authority: DE
Original assignee: HUTFLIES CHRISTIAN; KREIDEWEIS OLAF; Kreideweiß Olaf; WILHELMY KARL HEINZ
Current assignee: HUTFLIES CHRISTIAN; KREIDEWEIS OLAF; Kreideweiß Olaf; WILHELMY KARL HEINZ
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2003-08-19
Publication date: 2005-04-07

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Verzahnungsmaschine für Zykloidenverzahnungen, auf der alle Arbeitsschritte von Fräsen, Schleifen, Schaben und Honen in höchster Flanken- und Teilungsgenauigkeit im kontinuierlichen Wälzvorgang ausgeführt werden. Insbesondere werden Verzahnungsarten wie z. B. Doppelschrägverzahnungen ohne Spalt in höchster Präzision dargestellt. DOLLAR A (Nach dem bisherigen Stand der Technik, Fachliteratur ist ein Verzahnungsschleifen echter Pfeilverzahnungen nicht möglich.) DOLLAR A Erreicht wird das dadurch, dass die Bearbeitungswerkzeuge exakt auf den Wälzkreisen des zu fertigenden Zahnradpaares geführt werden. Die präzise Steuerung der Drehbewegung von Werkstück und Werkzeug erfolgt durch eine variable Zahnradübersetzung (Vorgelege). Die Zähnezahl in der Übersetzung (Vorgelege) entspricht in der Regel der Zähnezahl der zu fertigenden Verzahnung. DOLLAR A Der Durchmesser der Bearbeitungswerkzeuge entspricht immer der Zahn- bzw. Bolzenstärke der zu fertigenden Verzahnung, das Zahnspiel kann über den Durchmesser der Bearbeitungswerkzeuge bestimmt werden, dadurch ergibt sich bei unterschiedlichen Wälzkreisen z. B. DOLLAR A Modul 5 Zähnezahl 9 DOLLAR A Modul 5 Zähnezahl 37 = 1 : 4,111 DOLLAR A automatisch eine für die Zähnezahl richtige, hochpräzise Flankenform in bisher nicht erreichbarer Qualität. DOLLAR A Als effiziente Weiterbildung kommt das an sich bekannte Mehrspindelprinzip mit der technisch möglichen Werkzeugbestückung zur Anwendung.

Description

Bei einer Standardzähnezahl von 12–127 Zähne, ergeben sich mehr als 2600 Zahnpaarungen. Auch wenn nur ca. 1.000 Zahnpaarungen als gängig zu bezeichnen sind, werden in der konventionellen Fertigung für diese 1.000 Zahnradpaarungen 2.000 Sonderwerkzeuge benötigt. Eine Feinstbearbeitung ist nur bedingt möglich.

Gerade, Doppelschräg -und oder Bogenverzahnung ohne Werkzeugauslauf (z.B. stufenförmige Anarbeitung) kann nicht im kontinuierlichen Wälzverfahren hergestellt werden, ein Verzahnungschleifen ist nicht möglich.
Zitat (Maschinenelemente Band II, 2.Auflage, Seite 7):
„Echte Pfeilverzahnung (ohne Spalt) nur auf Spezialmaschinen (oder mit Fingerfräser) herstellbar, Verzahnungsschleifen nicht möglich."

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Wälzkreis-Bearbeitungs-Zenter, (nachfolgend WBZ genannt), auf dem alle Arbeitsschritte von Fräsen, Schleifen, Schaben und Honen in höchster Präzision und Teilungsgenauigkeit auf einer Maschine ohne Einsatz von Sonderwerkzeugen ausgeführt werden. Sie betrifft insbesondere eine Maschine auf der unterschiedliche Modulgrößen in Gerade oder Schrägverzahnung gefertigt werden. In einer bevorzugten Weiterbildung können außer Gerade oder Schrägverzahnten, Stirnradpaarungen, Hohlräder und Ritzel für Hohlräder sowie Kegelräder gefertigt werden.

Die präzise Steuerung erfolgt durch die mit (8), (9), (10) bezeichneten spielfrei eingesetzten Zahnräder, wobei die Zahnräder (10) als Ausgleich für die Achsabstände dienen. Die Zähnezahl von (8), (9), (10) entspricht immer der Zähnezahl der zu fertigenden Zahnpaarungen.
z.B. Ritzelfertigung
Zähnezahl 16
Zahnradfertigung
Zähnezahl 65

In diesem Fall hat das Zahnrad (8) 65 Zähne, das Ritzel (9) 16 Zähne und die Ausgleichsräder (10) ebenfalls 16 Zähne. Die übersetzungseinheit bestehend aus den mit (8), (9) und (10) bezeichneten Zahnrädern, ist als variables Vorgelege (10a) für unterschiedliche übersetzungsauslegungen konzipiert.

Hauptantrieb:

Der mit (5) bezeichnete Hauptantrieb treibt das auf der mit (7) bezeichneten Ritzelwelle verdrehfest angebrachte Ritzel (9) an, über die mit (10) bezeichneten Achsausgleichsritzel wird das mit (8) bezeichnete verdrehfest auf der mit (6) bezeichneten Zahnradwelle angebrachten Zahnrad angetrieben. Die in 2 und 3 mit (18) bezeichnete Drehrichtung entspricht immer dem Abwälzverhalten von zwei in direktem Eingriff stehenden Zahnrädern. Der mit (5) bezeichnete Hauptantrieb, kann als mechanischer und -oder motorgetriebenen Antrieb in an sich bekannter Weise erfolgen.

Achsabstand:

Die in spielfreien Wälzlagern doppelt gelagerte mit (7) bezeichnete Ritzelwelle ist auf der mit (1) bezeichneten Grundplatte ortsfest in den mit (2) und (3) bezeichneten Achshalterungen montiert. Die mit (6) bezeichnete Zahnradwelle ist ebenfalls Ortsfest in den mit (2) und (3) bezeichneten Achshalterungen montiert. Die mit (4) bezeichnete variable Achseinstellung dient der vertikalen Verstellung der mit (6) bezeichneten Zahnradwelle, eine nach Bedarf unterschiedliche Höheneinstellung kann durch Präzisionspassteile, Passstifte und Schraubverbindungen erfolgen. In einer bevorzugten Weiterbildung kann die mit (4) bezeichnete variable Achseinstellung durch eine im Maschinenbau übliche und an sich bekannte Mechanik ausgelegt werden.

Bei einer Maschinenauslegung für nur eine Zahnradpaarung ist die mit (2) und (3) bezeichnete Achshalterung einteilig und kann nicht verstellt werden. In dieser Auslegung kann das mit (9) bezeichnete Ritzel und das mit (8) bezeichnete Zahnrad direkt zusammenwirken, die mit (10) bezeichneten Achsausgleichsräder entfallen bei dieser Auslegung. Bei hohen Stückzahlen einer Zahnrad- oder Ritzelgröße ist diese einfache Auslegung zu bevorzugen.

Anarbeitung für Werkstück bzw. Werkzeughalter:

Die mit (6) bezeichnete Zahnradwelle und die mit (7) bezeichnete Ritzelwelle können mit unterschiedlichen Spannvorrichtungen für die mit (15) bezeichneten Werkstücke und die mit (11) bezeichneten Werkzeughalter ausgelegt werden. Bei einer Einfachauslegung für nur eine vorgegebene Ritzel- oder Zahnradauslegung ist eine zylinderförmige Anarbeitung mit einer Spannvorrichtung, z.B. Gewindebolzen und Mutter ausreichend.

Für eine Ritzelfertigung mit integrierter Welle wird die mit (7) bezeichnete Ritzelwelle als Hohlwelle mit Spannzangenhalter und -oder Spannfutter zur Werkstückhalterung ausgelegt. In einer bevorzugten Weiterbildung wird die mit (6) bezeichnete Zahnradwelle und die mit (7) bezeichnete Ritzelwelle so ausgelegt, dass nach Bedarf eine Werkstückaufnahme oder eine Werkzeughalteraufnahme möglich ist.

In dieser bevorzugten Weiterbildung können mit dem Werkzeughalter auf der mit (6) bezeichneten Zahnradwelle Ritzel für Stirn- und Hohlräder gefertigt werden, mit dem Werkzeughalter auf der mit (7) bezeichneten Ritzelwelle können Zahnräder und -oder Hohlräder gefertigt werden.

Werkzeughalter:

Der mit (11) bezeichnete Werkzeughalter dient der Aufnahme und exakten Führung der mit (12) (24) (42) (43) (44) (45) bezeichneten Bearbeitungswerkzeuge. Der mit (11) bezeichnete Werkzeughalter kann als starre Ausführung mit zwei Bohrungen für a. Werkzeugaufnahme und b. verdrehfeste Befestigung an der mit (6) bezeichneten Zahnradwelle oder der mit (7) bezeichneten Ritzelwelle ausgelegt werden.

In einer bevorzugten Weiterbildung wird der mit (11) bezeichnete Werkzeughalter mit einer mechanischen und -oder hydraulischen stufenlos arbeitenden Linearführung ausgelegt. Mit dieser Weiterbildung kann der mit (16) bezeichnete Wälzkreis-Teilkreis Bearbeitungswerkzeug stufenlos an unterschiedliche Radien angepasst werden.

Werkzeughalter, Werkzeugaufnahme/Führung:

Der mit (11) bezeichnete Werkzeughalter wird verdrehfest auf der mit (6) bezeichneten Zahnradwelle oder auf der mit (7) bezeichneten Ritzelwelle montiert. Die mit (12) (24) (42) (43) (44) (45) bezeichneten Bearbeitungswerkzeuge sind in an sich bekannter Weise drehbar in Gleit -oder Wälzlagern gelagert. Die mit (14) bezeichnete Werkzeugführung wird starr oder abnehmbar am Werkzeughalter (11) befestigt. Die Werkzeugführung (14) hat die Aufgabe, insbesonders bei kleinen Abmessungen (Durchmesser) die mit (12) (24) (42) (43) (44) (45) bezeichneten Bearbeitungswerkzeuge zu führen und ein verlaufen zu verhindern. Durch die Doppelführung der Bearbeitungswerkzeuge (12) (24) (42) (43) (44) (45) kann die Bearbeitungsgeschwindigkeit (Schnittgeschwindigkeit) erheblich verbessert werden.

Bearbeitungswerkzeuge:

Die mit (12) bezeichneten Bearbeitungswerkzeuge sind für Gerade oder Schrägverzahnung zylindrisch ausgelegt, der Durchmesser der Bearbeitungswerkzeuge ist abgestimmt auf die zu fertigende Modulgröße.

Die mit (24) bezeichneten Bearbeitungswerkzeuge für die Kegelradfertigung sind entsprechend dem Winkel der Kegelräder konisch ausgelegt, einer Abweichung von der üblichen 90 Grad Auslegung einer Kegelradübersetzung ist durch unterschiedlich ausgelegte Bearbeitungswerkzeuge (24) gegeben.

In einer bevorzugten Weiterentwicklung kommen in der Doppelschrägverzahnung die Bearbeitungswerkzeuge (42) (43) und in der Bogen-Radiusverzahnung die Bearbeitungswerkzeuge (44) (45) zur Anwendung. Ein Rad der grundsätzlich paarweise gefertigten Zykloidenverzahnung wird konkav, das Gegenteil mit dem konvex ausgelegten Bearbeitungswerkzeug im kontinuierlichem Wälzverfahren gefertigt. In der Doppelschrägverzahnung (42) (43) wird in dieser bevorzugten Auslegung ein über die ganze Zahnbreite durchgehender Zahn geschaffen, (keine Spaltbildung für Werkzeugauslauf). In der Bogen-Radiusverzahnung (44) (45) entsteht ein von der Zahnmitte ausgehender nach beiden Seiten gleicher Radius.

Axialkräfte in der Doppelschrägverzahnung und der Bogen-Radiusverzahnung heben sich auf. Das Verzahnungsschleifen bzw. die Feinstbearbeitung durch Honen ist mit geeigneten Werkzeugen, welche im Durchmesser und der Form der Verzahnung angepasst sind, für alle auf einem Wälzkreis-Verzahnungs-Zenter gefertigter Zykloidenverzahnungen möglich.

Wie in Figuren (1, 2, 5, 5 und 7) werden die Bearbeitungswerkzeuge (42, 43, 44, 45) im Werkzeughalter (11) und (20) im Winkel von 90 Grad wie in der Geradeverzahnung zum Werkstück (15, 19 und 22) geführt. Der mit (40) bezeichnete durchgehende Schaft an den Bearbeitungswerkzeugen (42, 43, 44 und 45) dient der Werkzeugführung 1(14) 7(14), auf diesem durchgehenden Schaft (40) wird in der Hohlradfertigung und anderen technisch bedingten Anwendungen verzichtet.

Werkzeugeinstellwinkel:

Die mit (12) bezeichneten Bearbeitungswerkzeuge werden für eine Geradeverzahnfertigung 1(12) (15) im Werkzeughalter (11) im Winkel von 90 Grad zum Werkstück (15) geführt, bei einer Schrägverzahnung 8(12) (15) wird das Bearbeitungswerkzeug entsprechend den gewünschten Zahnwinkel in den mit (11) bezeichneten Werkzeughaltern geführt. In einer bevorzugten Weiterbildung wird die Aufnahme für die mit (12) bezeichneten Bearbeitungswerkzeuge in an sich bekannter Weise schwenkbar ausgelegt.

Für eine Kegelradfertigung 9(24) (23) wird das mit (24) bezeichnete, konisch geformte Bearbeitungswerkzeug entsprechend dem Gewünschtem übertragungswinkel im mit (11) bezeichneten Werkzeughalter geführt. Bei einer Schrägstellung bzw. Abweichung einer 90 Grad Stellung der mit (12) und (24) bezeichneten Bearbeitungswerkzeuge im dem mit (11) bezeichneten Werkzeughalter 8, 9 ist ein Kardangelenk zwischen dem Bearbeitungswerkzeug (12) (24) und dem mit (13) bezeichneten Werkzeugantrieb vorgesehen. In einer bevorzugten Weiterentwicklung wird für die Kegelradfertigung 9 das mit (12) bezeichnete Bearbeitungswerkzeug im 90 Grad Winkel in dem mit (11) bezeichneten Werkzeughalter geführt und die mit (6) bezeichnete Zahnradwelle vertikal um bis zu 45 Grad versetzt. In dieser Auslegung erfolgt die Kraftübertragung vom mit (10a) bezeichneten Vorgelege zur mit (6) bezeichneten Zahnradwelle in an sich bekannter Weise über eine Kardanwelle.

Werkzeugantrieb:

Der mit (13) bezeichnete Werkzeugantrieb besteht aus einer zweifach ausgelegten Gleit- oder Wälzlager gelagerten Ketten-Zahnriemen oder Keilriemenscheibe, der Antrieb zu der mit (12), (24) (42) (43) (44) (45) bezeichneten Bearbeitungswerkzeugen erfolgt über eine einfach ausgelegte Ketten-Zahnriemen oder Keilriemenscheibe mittels Kette, Zahnriemen oder Keilriemen.

Der motorgetriebene Werkzeugantrieb ist seitlich außerhalb vom Schwenkbereich des mit (11) bezeichneten Werkzeughalters angebracht, die Kraftübertragung erfolgt über die zweite Antriebsscheibe am Werkzeughalter in an sich bekannter Weise.

Arbeit-Funktionsprinzip:

Die mit (6) bezeichnete Zahnradwelle und die mit (7) bezeichnete Ritzelwelle wird spielfrei über die mit (8) (9) und (10) bezeichneten Zahnräder angetrieben. Die Zähnezahl der Zahnräder (8) (9) und (10) entpricht immer der Zänezahl des zu fertigenden Zahnradpaares.
z.B. Ritzelfertigung
16 Zähne
Antrieb Zahnrad (9 und 10)
16 Zähne
Zahnradfertigung
65 Zähne
Zahnrad (8)
65 Zähne

Die Teilkreise der zu fertigenden Zykloidenverzahnung sind zugleich die Wälzkreise. Mit jeder Änderung der Wälzkreise geht eine Änderung der Zahnflanke einher, die Fertigung von Zykloidenverzahnungen erfolgt in an sich bekannter Weise immer als Zahnradpaar. Ein Ritzel mit z.B. 16 Zähnen, gefertigt für ein Zahnrad mit 65 Zähnen ist nur in dieser Kombination Satzweise anwendbar.

Der mit (11) bezeichnete Werkzeughalter 2 stellt einen Ausschnitt aus einem Vollkreis dar, theoretisch könnte an Stelle des Werkzeughalters (11) ein Bolzenrad, wobei an Stelle der Bolzen angetriebene Werkzeuge wie Fräs- oder Schleifwerkzeuge zur Feinstbearbeitung eingesetzt werden. Durch die spielfreie übersetzung (8) (9) und (10) ist der mit (11) bezeichnete Werkzeughalter und das mit (15) bezeichnete Werkstück zwangsgeführt.

Durch die Zwangsführung im Zusammenspiel mit der Drehrichtung 2(18), arbeitet das mit (12) bezeichnete Bearbeitungswerkzeug exakt die Zahnflanke aus, das mit (12) bezeichnete Bearbeitungswerkzeug ist so bemessen, dass ein Zahn mit kleinstmöglichen Flankenspiel zum Eingriff kommt.

Mit austauschbaren oder mechanisch verstellbaren ein- oder mehrarmigen Werkzeughaltem und einer Änderung der Achsabstände (6) und (7) können unterschiedliche Modulgrößen mit einer Übersetzung im Vorgelege (10a) realisiert werden.

Bei einer Änderung der Zähnezahl in der Fertigung muss das mit (10a) bezeichnete Vorgelege entsprechend angepasst werden. Der Achsabstand von der mit (6) bezeichneten Ritzelwelle wird immer so gewählt, dass er den Abstand der gefertigten Zahnräder im eingebauten Zustand entspricht. Der Achsabstand der mit (12, 24, 42, 43, 44, 45) Bearbeitungswerkzeuge zur mit (6) bezeichneten Zahnradwelle oder mit (7) bezeichneten Ritzelwelle ist immer der Wälzkreis. Im Zusammenspiel des vorgegebenen Achsabstandes der Wellen (6) und (7) sowie der Werkzeugführung (12, 24, 42, 43, 44, 45) auf den Wälzkreis, ergibt sich in der Fertigung für alle Modulgößen, Teilungen und Wälzkreisdurchmesser eine hochpräzise für den jeweiligen Wälzkreis exakte Flankenform.

Sonderwerkzeugherstellung:

Die Herstellung von Fräswerkzeugen erfolgt nach dem selben Prinzip wie die Zahnradherstellung durch ein abwälzen der Bearbeitungswerkzeuge (12, 24) auf dem Werkstück (28). Die exakte Flankenform ergibt sich automatisch aus dem Durchmesser von Bearbeitungswerkzeug (12, 24), den Wälzkreisen (16) (17) sowie der Übersetzung im Vorgelege (10a). Im Gegensatz zur zylindrischen Auslegung der Bearbeitungswerkzeuge (12) in der Zahnradfertigung kommen in der Scheibenfräserherstellung konische Bearbeitungswerkzeuge (24) zur Anwendung.

Durch diese Auslegung wird der für spannende Werkzeuge notwenige Freischliff in einem Arbeitsgang sowohl für konkave wie auch konvexe Zahnauslegungen hergestellt. In einer bevorzugten Weiterbildung können Fingerfräser mit konvexer Zahngebung hergestellt werden, in dieser Auslegung wird ein zylinderförmiges Werkstück drehbar durch einen Fremdantrieb auf der Ritzelwelle (7) oder der Zahnradwelle (6) gelagert. Durch die Drehbewegung des Werkstückes und die Wälzbewegungen (16) und (17) in Verbindung mit den angetriebenen Bearbeitungswerkzeuge (12) wird eine exakte Fingerfräsform erzielt.

In der Zahnradfertigung arbeitet das Wälzkreis-Verzahnungs-Zenter im kontinuierlichen Wälzverfahren, zur Werkzeugherstellung kommt das Teil-Wälzverfahren zur Anwendung.

Werkzeughalterbestückung:

Die Bestückungszahl der mit (12, 24, 42, 43, 44, 45) bezeichneten Bearbeitungswerkzeuge ist grundsätzlich abhängig von der zu fertigende übersetzung z.B. übersetzungsverhältnis.

1.) 65 : 16 = 1 : 4,0625
2.) 60 : 15 = 1 : 4,0000

In dem Beispiel 1 komuniziert jeder Zahn mit jedem Zahn, in dieser Anwendung genügt theoretisch ein Werkzeughalter mit einem Bearbeitungswerkzeug sowohl für die Ritzelfertigung als auch für die Zahnradfertigung.

In Beispiel 2 kommunizieren immer 4 Zähne vom Zahnrad mit einem Zahn des Ritzels, in dieser Auslegung ist eine Bestückung von 4 Bearbeitswerkzeugen notwendig. Die notwendige Bestückung mit Bearbeitungswerkzeugen reicht von theoretisch eins bis zur Vollbestückung bei 1 : 1 übersetzungen. übersetzungen von z.B. 1 : 1, 1 : 2, 1 : 3 u.s.w. sollten wegen der hohen notwenidigen Werkzeugbestückung möglichst vermieden werden, meist genügt eine geringfügige Änderung von einem Zahn in der übersetzung um ein optimales Ergebnis zu erzielen.

Mehrspindelauslegung:

In einer bevorzugten Weiterbildung wird das WBZ als Mehrspindel-Bearbeitungszenter ausgelegt. Bei der in 2 schematisch dargestellten Ansicht können mehrere der mit (15) bezeichneten Werkstück-Ritzel in an sich bekannter Weise angeordnet werden, bei einer übersetzung von z.B. 1 : 4,0625 = Zz 65 : 16 können bis zu 12 Ritzel an dem mit (16) bezeichneten Wälzkreis-Teilkreis umlaufend angeordnet werden. In dieser bevorzugten Auslegung wird der mit (11) bezeichnete Werkzeughalter sternförmig, mit einer Bestückung von 12 Bearbeitungswerkzeugen ausgebildet. In der Zahnradfertigung werden die am Wälzkreis umlaufend angeordneten und über das mit (10a) bezeichnete Vorgelege synchrongesteuerten Spindeln als Werkzeugträger für die mit (12, 24, 42, 43, 44, 45) bezeichneten Bearbeitungswerkzeuge ausgebildet. In dieser bevorzugten Mehrspindelauslegung wird die Boden-Bodenzeit der zu bearbeitenden Werkstücke nachhaltig reduziert.

Anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen werden Einzelheiten der Erfindung erläutert.

Es zeigen:

1 Eine schematische Seiten-Schnitt-Ansicht eines Wälzkreis-Bearbeitzungs-Zenters

2 Eine schematische Darstellung von Werkzeughalter, Bearbeitungswerkzeug, Werkstück und Drehrichtung

3 Eine schematische Darstellung der übersetzung

4 Eine schematische Schnittansicht der übersetzung

5 Eine schematische Schnittansicht einer Hohlradfertigung

6 Eine schematische Stirnansicht einer Hohlradfertigung

7 Eine schematische Schnittansicht einer Ritzelfertigung für Hohlräder mit Werkzeugführung

8 Eine schematische Darstellung einer schrägverzahnten Stirnradfertigung

9 Eine schematische Schnittansicht einer Kegelradfertigung

10 Eine schematische Seitenansicht einer Sonderwerkzeugfertigung-Scheibenfräser

11 Eine schematische Stirnansicht einer Scheibenfräsenfertigung

13 Ein Fräserpaar für Doppelschrägverzahnung

14 Ein Fräserpaar für Bogen-Radiusverzahnung

1 zeigt in einer Seiten-Schnittansicht alle wesentlichen Teile eines Wälzkreis-Bearbeitungs-Zenter (WBZ). Das WBZ ist auf der Grundplatte (1) aufgebaut, die Achshalterungen (2) und (3) sind geteilt (4) und variabel in der Höheneinstellung, die Wellen (6) und (7) werden in den Achshalterungen (2) und (3) wälzgelagert. Der verdrehfest angebrachte Antrieb (5) treibt das ebenfalls verdrehfest angebrachte Ritzel (9) auf der Welle (7) an, das auf Welle (6) verdrehfest angebrachte Zahnrad (8) wird über die Ausgleichsräder (10) angetrieben. Die Antriebs und übersetzungseinheit (8, 9, und 10) ist insgesamt als ein variables Vorgelege (10a) ausgebildet. Das zu bearbeitende Werkstück (15) ist verdrehfest am Kopf der Welle (7) angebracht, der Werkzeughalter (11) ist verdrehfest am Kopf der Welle (6) angebracht. Die Wellen (6) und (7) werden über das Vorgelege (10a) in der erforderlichen übersetzung angetrieben. Das Bearbeitungswerkzeug (12, 42, 43, 44, 45) (in diesem Fall Fräswerkzeug) ist in einer 90 Grad Bohrung für eine gerade Stirnradfertigung im Werkzeughalter (11) wälzgelagert. In der Werkzeugführung (14) wird das Bearbeitungswerkzeug (12, 42, 43, 44, 45) ortsfest geführt, die Spitze der Bearbeitungswerkzeuge (12, 42, 43, 44, 45) ist ebenfalls wälzgelagert.
In der gezeigten Schnittansicht wird das Bearbeitungswerkzeug (12, 42, 43, 44, 45) über eine verdrehfest angebrachte Riemenscheibe angetrieben, am Kopf der Welle (6) ist die wälzgelagerte Doppelriemenscheibe, Werkzeugantrieb (13) gelagert, die Kraftübertragung von den Wellen (6), Werkzeugantrieb (13) zu dem Bearbeitungswerkzeug (12, 24, 43, 44, 45) erfolgt über einen Zahnriemen. Der Werkzeugantrieb (13) erfolgt über einen externen Motorantrieb.
2 zeigt in einer Stirnansicht die Drehrichtung (18) vom Werkzeughalter (11) und dem Werkstück-Stirnrad (15) die Drehrichtung (18) entspricht dem Abwälzverhalten von zwei in direktem Eingriff stehenden Zahnrädern, Werkstück (15) linksdrehend, Werkzeughalter (11) rechtsdrehend. Der Achsabstand vom Werkzeughalter (11) und dem Werkstück-Ritzel (15) ergibt sich aus dem Wälzkreisradius Bearbeitungswerkzeug (16) und dem Wälzkreisradius Werkstück-Ritzel (17), die Wälzkreise (16) und (17) sind auch die Teilkreise. Das Bearbeitungswerkzeug (12, 42, 43, 44, 45) arbeitet in der Übersetzung 1 : 4,0625 Zähnezahl 65 : 16 mit jeder Umdrehung einen Zahn aus dem Werkstück-Stimrad (15) (Musterbeispiel)
3 zeigt eine Stirnansicht vom Zahnrad (8) Ritzel (9) und den Ausgleichsrädern (10), die übersetzungseinheit bildet als ganzes das variable Vorgelege (10a)
4 zeigt in einer Seitenschnittansicht die Grundplatte (1) das Zahnrad (8) auf der Zahnradwelle (6) und das Ritzel (9) auf der Ritzelwelle (7). Die Ausgleichsräder (10) sind in dieser Ansicht nicht dargestellt
5 zeigt in einer Seitenschnittansicht ein Hohlrad (19) auf der Zahnradwelle (6) die Ritzelwelle (7) mit dem Werkzeughalter (20) und dem Werkzeugantrieb (13)
6 zeigt eine schematische Stirnansicht vom Hohlrad (19) und dem Werkzeughalter (20) Die Drehrchtung entspricht dem Abwälzvorgang einer Innenverzahnung 12
7 zeigt eine schematische Seitenschnittansicht der Ritzelwelle (7) mit dem Werkstück-Ritzel (22), dem Werkzeughalter (11), dem Bearbeitungswerkzeug (12, 42, 43, 44, 45) der Werkzeuglagerung (21) und der Werkzeugführung (14) zur Ritzelfertigung für Innenverzahnungen (Hohlräder)
8 zeigt eine schematische Darstellung der Ritzelwelle (7) mit dem Werkstück-Ritzel (15) und dem Bearbeitungswerkzeug (12) für eine Ritzelfertigung mit Schrägverzahnung
9 zeigt in einer schematischen Seitenschnittansicht das Prinzip der Kegelradfertigung auf einem WBZ. Das Kegelrad (23) wird verdrehfest auf der Ritzelwelle (7) gehalten, das konische Bearbeitungswerkzeug (24) wird im Werkzeughalter (11) geführt und über ein Kardangelenk vom Werkzeugantrieb (13) angetrieben. Die übersetzungen, die Werkzeugführung und das Abwälzverhalten ist grundsätzlich gleich den 1, 2 und 3
10 zeigt in einer schematischen Seitenansicht alle wesentlichen Teile einer Scheibenfräser-Fertigung in konkaver Ausführung. Das Werkstück-Scheibenfräser (28) ist an der Umfangsfläche (29) vorverzahnt und durch die Bohrung (26) drehbar auf der Ritzelwelle (7) in der Ausnehmung (31) gelagert. Das Werkstück-Scheibenfräser (28) wird zahnweise nachgestellt. Zur Erzielung des erforderlichen Freischliffes an der Zahnausnehmung (30) ist das Bearbeitungswerkzeug (24) konisch ausgelegt. An Stelle der dargestellten konkaven Ausführung kann auch eine konvexe Zahngebung hergestellt werden
11 zeigt eine schematische Stirnansicht einer Scheibenfräsenfertigung. Die Werkzeugführung, die Wälzkreise sowie übersetzung und Drehrichtung sind gleich den 1, 2, 3 und 4. Die Anarbeitung (31) an der Ritzelwelle (7) ist so ausgelegt, dass das Wekstück-Scheibenfräser (28) und die Achse Zahnradwelle (6) eine Linie bilden.
Die Auslegung des Wälzkreis-Bearbeitungs-Zenters wird so gestaltet, dass sowohl auf der Ritzelwelle (7) wie auch auf der Zahnradwelle (6) eine Werkstückbearbeitung (28) möglich ist
13 zeigt eine schematische Ansicht eines Fräserpaares für Doppelschrägverzahnungen. Der Fräskopf (42) ist konkav und der Fräskopf (43) konvex ausgebildet. Auf dem Wälzkreis-Verzahnungs-Zenter kann mit dieser Fräserpaarung eine spaltfreie Doppelverzahnung im kontinuierlichem Wälzverfahren 1, 2, 5, 6 und 7 hergestellt werden.
14 zeigt eine schematische Ansicht eines Fräserpaares für Bogen-Radius-Verzahnungen. Der Fräskopf (44) ist konkav, der Fräskopf (45) konvex ausgebildet. Mit dieser Fräserpaarung können auf dem Wälzkreis-Verzahnungs-Zenter Bogenverzahnungen in kontinuierlichem Wälzverfahren 1, 2, 5, 6 und 7 hergestellt werden.

1: Grundplatte
2: vordere Achshalterung
3: hintere Achshalterung
4: variable Achseinstellung
5: Hauptantrieb
6: Zahnradwelle
7: Ritzelwelle
8: Zahnrad
9: Ritzel
10: Achsausgleichsräder
10a: Vorgelege bestehend aus (8, 9 und 10)
11: Werkzeughalter
12: Bearbeitungswerkzeug
13: Werkzeugantrieb
14: Werkzeugführung
15: Werkstück-Ritzel-Stirnrad
16: Wälzkreis-Teilkreis-Bearbeitungswerkzeug
17: Wälzkreis-Teilkreis-Werkstück
18: Drehrichtung
19: Werkstück-Hohlrad
20: Werkzeughalter
21: Werkzeuglagerung
22: Werkstück-Ritzel-Hohlrad
23: Werkstück Kegelrad
24: Bearbeitungswerkzeug konisch
26: Scheibenfräser-Bohrung
27: Ritzelwelle (7) Bohrung
28: Werkstück Scheibenfräser
29: Werkstück Scheibenfräser vorverzahnt
30: Zahnausnehmung konkav
31: Anarbeitung Ritzelwelle (7)
40: Bearbeitungswerkzeug-Schaft
42: Fräskopf-Doppelkonisch konkav
43: Fräskopf-Doppelkonisch konvex
44: Fräskopf-Radial konkav
45: Fräskopf-Radial konvex

Claims

Wälzkreis-Bearbeitungs-Zenter mit wenigstens zwei angetriebenen Wellen 1(6 und 7) und wenigstens einem extern angetriebenen Bearbeitungswerkzeug 1(12) 2(12) 5(12) 6(12) 7(12) 8(12) 9(24) 10(24) 11(24) 13(42, 43) 14(44, 45) dadurch gekennzeichnet, dass im kontinuierlichem Wälzverfahren alle Arbeitsschritte einer Zykloidenverzahnung, wie Fräsen, Schleifen und Honen mit den Bearbeitungswerkzeugen (12, 24, 42, 43, 44 und 45) in Geradeverzahnung, Schrägverzahnung, Kegelradverzahnung, Dopelschrägverzahnung, sowie der Bogen-Radiusverzahnung durch die Zahnradübersetzung 3(8, 9 und 10) 4 (6, 7, 8 und 9) auf einem WBZ ausgeführt werden.
WBZ nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die übersetzung, Zähnezahl 3 (10a = 8, 9 und 10) immer der übersetzung, bzw. Zähnezahl der zu fertigenden Verzahnung entspricht.
WBZ nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter 1(11) verdrehfest auf der Zahnradwelle (6) gelagert ist.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter 5(20) verdrehfest auf der Ritzelwelle (7) gelagert ist.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (15, 19, 22, 23) verdrehfest auf der Zahnradwelle oder Ritzelwelle 1 (6, 7) gelagert sind.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zahnradwelle und Ritzelwelle 1(6, 7) in den Achshalterungen (2, 3) drehbar gelagert sind.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsabstände der Zahnradwelle und Ritzelwelle 1 (6, 7) variabel 1(4) ausgelegt sind.
WBZ nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeughalter 1(11) 5(20) mit einem Werkzeugantrieb 1(13) 5(13) ausgestattet sind.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeughaflter 2(11) 5(20) mit mehr als einem Bearbeitungswerkzeug (12, 24, 42, 43, 44, 45) bestückt werden.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein Werkstück 2(15) am Wälzkreis 2(16) verteilt angeordnet wird (Mehrspindelprinzip).
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtung 2(18) von Werkzeughaltern (11, 20) und Werkstück (15, 19, 22, 24, 28) immer gleich der Drehrichtung von zwei aufeinander abwälzenden Zahnrädern ist.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkreise der Bearbeitungswerkzeuge (12, 24, 42, 43, 44, 45) und der Werkstücke (15, 19, 22, 23, 28) den Wälzkreisen im eingebauten Getriebe entsprechen.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die exakte Flankenform der Verzahnung durch die Zwangsführung der Wellen (6, 7) über das Vorgelege (10a) ergibt.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Schutzansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulgrößen über den Durchmesser der Bearbeitungswerkzeuge (12, 24, 42, 43, 44, 45) bestimmt werden.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnspiel durch den Durchmesser der Bearbeitungswerkzeuge (12, 24, 42, 43, 44, 45) bestimmt wird.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungswerkzeuge (12, 24, 42, 43, 44, 45) 1(14) 7(14) am verlängerten Schaft in der Werkzeugführung (14) gelagert sind.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (kleines und großes Zahnrad) Paarweise gefertigt werden.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungswerkzeuge (12) zylinderförmig ausgelegt sind.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungswerkzeuge (24) konisch ausgelegt sind.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bearbeitungswerkzeug 13(42, 43) Doppelkonisch konkav und das andere Doppelkonisch konvex ausgelegt ist.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bearbeitungswerkzeug 14(44, 45) Radial konkav und das andere Radial konvex ausgelegt sind.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungswerkzeuge 13(42, 43) 14(44, 45) mit konkaven-konvexen Flanken und einem zylindrischen Mittelteil ausgelegt sind.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungswerkzeuge 13(42, 43) 14(44, 45) mit zylindrischen Flanken und konkav – konvexen gestaltetem Mittelteil ausgelegt sind.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkstück der Zahnradpaarung mit dem konkav ausgelegten und das andere Werkstück der Zahnradpaarung mit dem konvex ausgelegten Bearbeitungswerkzeug (42, 43, 44, 45) gefertigt wird.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke, Ritzel, Hohlräder und Zahnräder an der Umfangsfläche die Kontur der Bearbeitungswerkzeuge 13(42, 43) 14(44, 45) aufweisen.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungswerkzeuge (12, 24, 42, 43, 44, 45) FräswerkzeugeZerspannungs-Werkzeuge sind.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungswerkzeuge (12, 24, 42, 43, 44, 45) Maschinenschabwerkzeuge sind.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungswerkzeuge (12, 24, 42, 43, 44, 45) Schleifwerkzeuge sind.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungswerkzeuge (12, 24, 42, 43, 44, 45) Honwerkzeuge sind.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Scheibenfräser 10(28) 11(28) gefertigt werden.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Fingerfräser gefertigt werden.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Werkzeuge für das Wälzstossen, Wälzhobeln, Räumen, Stanzen und Kaltziehen gefertigt werden.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kegelradpaarungen 9(23) gefertigt werden.
WBZ nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hartbearbeitung der Werkstücke (15, 19, 22, 23, 28) vorgegeben ist.