DE19518483C2 - Werkzeugmaschine für die stirnseitige Bearbeitung von Zahnrädern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine für die stirnseitige Bearbeitung von Zahnrädern mit einer kontinuierlich angetriebenen Werkstückspindel und zwei dazu synchron und zueinander gegenläufig angetriebenen, mit Schlagmesserfräsern bestückten Werkzeugspindeln, deren Schlagmesser an gegenüberliegenden Seiten verschiedener Zähne Dachschrägen zur Bildung dachfirstähnlicher Anspitzungen fräsen, indem jeder Schlagmesserfräser während seiner ersten Teilumdrehung an einem ersten Zahn und während seiner weiteren Teilumdrehung an einem der folgenden Zähne fräst, wobei die Werkzeugspindeln unabhängig voneinander gegenüber der Werkstückspindel jeweils in mindestens zwei sich kreuzenden Achsen verstellbar und jeweils um mindestens eine weitere eigene Achse verschwenkbar sind.

Eine solche Werkzeugmaschine dient dazu, an den Stirnseiten dachfirstähnliche Anspitzungen, sogenannte Schalterleichterungen für Zahnräder anzubringen, die in Schaltgetrieben von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.

Bei einer bekannten Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art (DE-AS 10 48 762) ist jeder Schlagmesserfräser mit einem einzigen, fingerartigen und achsparallel zur Werkzeugspindel angeordneten Schlagmesser, einem sogenannten Einzahnschlagmesser, mit einer innenseitigen, gebogenen Schneide bestückt. Die Bewegungsbahnen dieser Einzahnschlagmesser gegenüber dem Zahnrad sind Zykloidenbahnen. Sie liegen in bezug auf das Werkstück derart, daß bei ein und derselben Einstellung, allerdings unterschiedlichem Vorschub des Werkstückes in Richtung auf die Einzahnschlagmesser, jedes Schlagmesser bei jeder Umdrehung durch zwei verschiedene Zahnlücken läuft und dabei in einer ersten Einstellung zunächst zweimal, und zwar an verschiedenen Zähnen, und dann nur einmal zum Schnitt kommt. In der Phase des Doppelschnittes erfolgt ein Schnitt mit größerer Spantiefe aus der Zahnlücke heraus und ein Schnitt mit kleinerer Spantiefe in die Zahnlücke hinein an verschiedenen Zähnen, während in der anschließenden Phase des Einfachschnittes es nur zu einem Schnitt aus der Zahnlücke heraus kommt, im übrigen aber das Einzahnschlagmesser leer läuft, wobei es aber nach wie vor bei jeder Umdrehung durch zwei Zahnlücken läuft. Sinn und Zweck dieser unterschiedlichen Betriebsweise in aufeinanderfolgenden Phasen ist es, in der ersten Phase mit Doppelschnitt eine hohe Fräsleistung zu erzielen, und in der zweiten Phase mit Einfachschnitt einen nicht zu vermeidenden Grat nur an der Spitze der dachfirstähnlichen Anspitzungen entstehen zu lassen, wo er leicht zu entfernen ist.

Bei einer anderen bekannten Werkzeugmaschine (EP 0 107 826 B1) für die stirnseitige Bearbeitung von Zahnrädern, die ebenfalls zur Herstellung von Schalterleichterungen dient, sind ebenfalls die beiden gegenläufigen Schlagmesserfräser mit stirnseitig arbeitenden Einzahnschlagmessern bestückt, die gleichzeitig an verschiedenen Zähnen fräsen. Diese Maschine unterscheidet sich von der beschriebenen, anderen bekannten Maschine im wesentlichen darin, daß jedes Einzahnschlagmesser bei jeder Umdrehung nur einmal an einem Zahn zum Schnitt kommt, und zwar aus der Zahnlücke heraus, so daß ein Grat nur an der Spitze der dachfirstähnlichen Anspitzungen entsteht. Um dafür die Einzahnschlagmesser in entsprechende Position gegenüber dem Zahnrad zu bringen, ist vorgesehen, daß die Drehachsen der Einzahnschlagmesser stets auf eine gemeinsame Achse ausgerichtet sind und in einer bogenförmigen Zwangsführung um diese Achse unabhängig voneinander verschwenkbar sind. Dadurch wird unter Inkaufnahme einer geringeren Fräsleitung eine einfache Einstellung für die Einzahnschlagmesser gewährleistet, bei der stets jedes Schlagmesser bei jeder Umdrehung nur durch eine Zahnlücke läuft und deshalb auch nur einmal fräst.

Ferner ist eine Schlagmesserfräsmaschine bekannt (DE 41 26 934 A1), die nach dem Wälz-Fräsverfahren arbeitet. Sie ist für die Herstellung von Zahnwellenprofilen, Kerbverzahnungen, Hirthverzahnungen, Keilwellenprofile und Sonderprofile an umlaufenden Werkstücken eingerichtet. Dafür weist sie an der Peripherie eines als Magazinscheibe ausgebildeten, um eine senkrecht zur Umlaufachse des Werkstückes umlaufenden Werkzeuges zwei diametral gegenüberliegend angeordnete, radial gerichtete Schlagmesser auf, die bei jedem vollen Umlauf des Werkzeuges nacheinander am Außenumfang des Werkstückes zum Schnitt kommen. Die Schneidleistung einer derart eingerichteten Fräsmaschine ist wegen des Doppelschnittes pro Umlauf gegenüber einer Fräsmaschine mit einer anderen Einstellung, bei der es bei jedem vollen Umlauf nur einmal zum Schnitt kommt, doppelt so hoch. Doppelschnitt arbeitenden gattungsgemäßen Maschine mit Einzahnschlagmesser, weil bei letzterer der Doppelschnitt in der ersten Bearbeitungsphase mit unterschiedlicher Spantiefe und der Einfachschnitt in der folgenden und letzten Bearbeitungsphase mit nur geringerer Spantiefe erfolgen. Im Gegensatz zu der vereinfachten Einstellmöglichkeit mit einer bogenförmigen Zwangsführung und der Ausrichtung der Werkzeugspindelachsen auf eine gemeinsame Schwenkachse bei der bekannten Maschine lassen sich mit der erfindungsgemäßen Maschine wegen der vielen voneinander unabhängigen Freiheitsgrade der Einstellung der Werkzeugspindeln in jeder Schwenkstellung der Werkzeugspindeln auch problemlos symmetrische Schalterleichterungen herstellen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Werkzeugmaschine für die stirnseitige Bearbeitung von Zahnrädern in isometrischer Darstellung und

Fig. 2 ein Zahnrad in Ansicht mit in Arbeitsposition befindlichen Schlagmesserfräsern.

Die in der Zeichnung dargestellte Werkzeugmaschine für die stirnseitige Bearbeitung von Zahnrädern weist auf einem Maschinensockel 1 einen Träger 2 für eine kontinuierliche angetriebene Werkzeugspindel mit einem Spannmittel 3 für das zu bearbeitende Zahnrad 4 auf. Der Werkstückspindel ist ein axialer Vorschub in Richtung der y-Koordinaten zugeordnet, der hier nicht dargestellt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die einerseits mit hoher Fräsleistung arbeitet und andererseits das Entstehen von Grat im Zahnprofil vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schlagmesserfräser jeweils mit mindestens zwei symmetrisch um die Werkzeugspindelachse verteilt angeordneten Schlagmessern mit stirnseitigen Schneiden bestückt sind, deren zykloidische Umlaufbahnen in bezug auf das Zahnrad so liegen, daß jedes Schlagmesser bei jedem vollen Umlauf nur durch eine Zahnlücke läuft und nur zum Dachfirst fräst.

Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine kommt es bei jeder Umdrehung des Schlagmesserfräsers entsprechend der Anzahl der Schlagmesser zu zwei oder mehreren Schnitten, die allerdings im Gegensatz zu der gattungsgemäßen Maschine nur aus der Zahnlücke heraus erfolgen. Die Leistung der erfindungsgemäßen Maschine ist gegenüber der anderen, bekannten mit einem Einzahnschlagmesser arbeitenden und bei jeder Umdrehung des Schlagmesserfräsers nur einmal schneidenden Maschine mehrfach höher, aber auch noch höher als bei der im Auf dem Sockel 1 sind zwei Kreuzschlitten 5, 6 für säulenförmige Träger 7, 8 für die Bewegung in Richtung der x-y-Koordinaten gelagert. Die säulenförmigen Träger 7, 8 sind um jeweils eigene und senkrecht zu den von den Kreuzschlitten 5, 6 vorgegebenen Achsen liegende Achsen w₁ w₂ verdrehbar. An den Säulen 7, 8 ist ein Werkzeugspindelträger 10, 11 mittels eines Schlittens 12, 13 in Richtung der z-Koordinaten höhenverstellbar. Die Werkzeugspindelträger 10, 11 sind außerdem um senkrecht zu den vorgenannten Achsen w₁ w₂ liegende Achsen w₃ w₄ verschwenkbar. Die Werkzeugspindelträger 10, 11 haben also Freiheitsgrade in drei zueinander senkrechten Achsrichtungen x, y, z und um zwei Schwenkachsen w₁ w₂ w₃ w₄. Die Verstellungen in y-Richtung können auch als Vorschub zwischen Werkstück und Werkzeugen genutzt werden, so daß ein eigener Vorschub der Werkzeugspindel entfallen kann.

Die Werkzeugspindelträger 10, 11 tragen kontinuierlich und synchron zu der Werkstückspindel und zueinander gegenläufig angetriebene Schlagmesserfräser 14, 15, die an ihrer Stirnseite mit mehreren symmetrisch um die Fräserdrehachsen angeordneten Schlagmessern 14a, 14b, 15a, 15b, im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 mit zwei diametral gegenüberliegenden Schlagmessern 14a, 14b, 15a, 15b, vorzugsweise Hartmetallplatten, bestückt sind.

Die vielen Freiheitsgrade x, y, z, w₁ w₂ w₃ w₄ für die Einstellung der Schlagmesserfräser 14, 15 erlauben es, daß die Schlagmesserfräser 14, 15 in unterschiedlichen Winkelstellungen und unterschiedlichen Höhen am Zahnrad 4 mit ihren stirnseitigen Schneiden derart arbeiten, daß jeder Schlagmesserfräser 14, 15 mit seinen Schlagmessern bei jeder Umdrehung entsprechend seiner Bestückungsanzahl mit Schlagmessern mehrfach an verschiedenen Zähnen zum Schnitt kommt, wobei der jeweilige Schnitt ausschließlich aus der Zahnlücke heraus erfolgt. Dabei ermöglicht die unabhängige Einstellung der Schlagmesserfräser bezüglich aller Freiheitsgrade auch, daß die unterschiedlichen Relativbewegungen zwischen dem Zahnrad 4 und den Schlagmesserfräsern 14, 15 weitgehend kompensiert werden können, so daß im Ergebnis symmetrische dachfirstähnliche Anspitzungen (Schalterleichterungen) bei hoher Fräsleistung erhalten werden.

Claims (1)

1. Werkzeugmaschine für die stirnseitige Bearbeitung von Zahnrädern (4) mit einer kontinuierlich angetriebenen Werkstückspindel und zwei dazu synchron und zueinander gegenläufig angetriebenen, mit Schlagmesserfräsern (14, 15) bestückten Werkzeugspindeln, deren Schlagmesser (14a, 14b, 15a, 15b) an gegenüberliegenden Seiten verschiedener Zähne Dachschrägen zur Bildung dachfirstähnlicher Anspitzungen fräsen, indem jeder Schlagmesserfräser während seiner ersten Teilumdrehung an einem ersten Zahn und während seiner weiteren Teilumdrehung an einem der folgenden Zähne fräst, wobei die Werkzeugspindeln unabhängig voneinander gegenüber der Werkstückspindel jeweils in mindestens zwei sich kreuzenden Achsen verstellbar und jeweils um mindestens eine weitere eigene Achse verschwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagmesserfräser (14, 15) jeweils mit mindestens zwei symmetrisch um die Werkzeugspindelachse verteilt angeordneten Schlagmessern (14a, 14b, 15a, 15b) mit stirnseitigen Schneiden bestückt sind, deren zykloidische Umlaufbahnen in bezug auf das Zahnrad (4) so liegen, daß jedes Schlagmesser (14a, 14b, 15a, 15b) bei jedem vollen Umlauf nur durch eine Zahnlücke läuft und nur zum Dachfirst fräst.