DE3000295A1

DE3000295A1 - Fraesmaschine zum bearbeiten von zahnkanten

Info

Publication number: DE3000295A1
Application number: DE19803000295
Authority: DE
Inventors: Willi 3441 Berkatal Fischer
Original assignee: PRAEWEMA PRAEZISIONSWERKZEUG
Current assignee: PRAEWEMA PRAEZISIONSWERKZEUG
Priority date: 1980-01-05
Filing date: 1980-01-05
Publication date: 1981-07-09

Description

Beschreibung
"Fräsmaschine zum Bearbeiten von Zahnkanten Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Bearbeiten von Zahnkanten in Form von Anspitzen (Abdachen) oder Abrunden.
Bekannte Maschinen dieser Art arbeiten nach zwei verchiedenen Prinzipien, und zwar als Stoßfräsmaschinen ins-Iesondere zur Erzeugung von geraden Dachformen, wobei ballige Dachformen durch Spezialfräser (z.B. Glockenfräser) erzeugt werden können; oder als Abwälzfrasmaschinen zur Erzeugung von abgerundeten Zahnkanten, wobei auch angenähert gerade Dachformen durch extreme Auslegung der Abwälzbewegung erzielt werden können.
Maschinen der ersten Art sind ausgerüstet mit einer Werkstückspindel, welche zur Erzielung einer Teilungsbewegung schrittweise umlaufend antreibbar ist, und einer Werkezuqslindel, welche zur Freigabe der Teilungsbewegung und zum t iservorscllub längsaxial verschieblich antreibbar ist. Zur Erzeugung balliger Dachformen trägt die Frässpindel ein Spezialwerkzeug Zur Erzeugung gerader Dachformen wird sie mit einem DoppeIf.äskopf bestückt, welcher zwei Stirnfräser trägt.
Da in einem soichen Doppelfräskopf weder der Abstand noch der Winkel zueinander einstellbar sind, muß für verschiedenc Zähnezahlen des Werkstücks bzw. verschiedene Winkel der Abdachung jeweils ein anderer Fräskopf montiert werden. Außer.lem kann ein Mehrfachfräskopf nicht so starr und so verschleißarm ausgebildet werden wie eine Frässpindel mit nur einem Fräser.
Die Teilungsbewegung der Werkstückspindel wird bei dLesen Maschinen durch Teilräder erzeugt, welche jeweils für ein ganzzahliges Vielfaches einer bestimmten Zähnezahl ausgelegt sind, so daß auch hier für verschiedene Zähnezahlen häufiges Umrüsten erforderlich ist. Maschinen der zweiten Art sind ausgerüstet mit einer Werkstückspindel, welche kontinuierlich umlaufend antreibbar ist, und welche zur Erzielung der Abwälzbewegung längsaxial durch ein Kurvengetriebe verschiebbar ist, sowie mit einer Werkzeugspindel zur Aufnahme eines Finer-Formfräsers.
Hierbei muß zur Erzielung verschiedener Rundungsformen jeweils eine andere Spindelverschiebung eingesetzt werden, welche, da sie die gesamte Last aus cJlndelverschiebung und räsdru aufnehmen muß, entsprechend stark ausgebildet ist und daher nicht billig sein kann. Da das Verhältnis der Drehzahlen von Steuerkurve und Werkstückspindel der Zähnezahl des Werkstücks entsprechen muß, sind auch hier teure Wechselräder erfoderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fräsmaschine zu schaffen, welche ohne umfangreiche Umrüstungsarbeiten nach beider. obengenannten Prinzipien arbeiten kann und dabei gleichzeitig die obengenannten Nachteile beider Ausführungsformen bekannter Fräsmaschinen vermeidet.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Werkstückssindel durch einen elektrohydraulischen Schrittmotor angetrieben wird, wobei durch entsprechende Untersetzung die Schrittzahl pro Werkstückumdrehung so groß ist, daß die gegebenenfalls auftretende Abweichung des Quotienten aus Schrittzahl und Werkstück Zähnezahl von. einer ganzen Zahl vernachlässigbar klein ist. Die Schrittzahl pro Umdrehung, die das Werkstück ausführt, beträgt beispielsweise 20.000, wobei 400 Schritte in 140 ms ausgeführt werden.
Der verwendete Schrittmotor ermöglicht daher nicht nur ein problemloses Einstellen der Maschine auf jede gewünschte Zähnezahl, sondern auch eine sehr schnelle Bearbeitungsfolge (bis 200 Zähne/min). Außerdem lassen sich gegebenenfalls auftretende Quntienten-Abweichungen der obengenannten Art elektronisch über me!llr-cre Schrittfolgen korrigieren, so daß Summenfehler vermieden wurden.
Zum Stirnfräsen sind zwei Frässpindeln an einem gemeinsamen Ständer gegeneinander winkeleinstellbar vorgesehen, so daß jeder träser in einer eigenen Spindel starr geführt ist. Die Umstellunc der Maschine auf verschiedene Werkstückzähnezahlen erfolgt also nicht durch Austausch eines Präskopfes, sondern durch einfaches Einstellen. Außerdem ergibt sich durch diese Anordnung eine besoflders gute Zugänglichkeit und damit Bedienungsfreundlichkeit der Maschine.
Auch ermöglicht die größere Stabilität gegenüber einem Mehr-Eachfräskopf den Einsatz von hartmetallbestückten Werkzeugen mit den diesen eigenen qroßen Schnittleistungen.
Des weiteren ergibt sich durch die Verwendung eines Schrittmotors für den Antrieb der Werkstückspindel die Möglichkeit cis kontinuierlichen Umlaufs und damit die Möglichkeit, auf C10 und derselben Maschine auch nach dem Abwälzprinzin zu fräsen.
Hierzu wird eine Frässpindel weggeschwenkt. Die erforderliche Axialbewegung derWerkstUckscindel wird dadurch erzeugt, daß tier gesamte Werkstückspindelgetriebekasten in Richtung der Spindelachse hydraulisch verschoben wird. Diese Bewegung wird über ein Kopierventil gestuert, das wiederum über eine Steuerkurve angesteuer wird.
Hieraus ergeben sich zwei weitere Vorteile: Zum ersten können über den hydraulischen Antrieb weitaus größere Kräfte als über ein Kurvengetriebe aufgebracht werden, zum zweiten muß die Steuerkurve nur die Kraft zur Betätigung des Kopervcntils aufnehmen und kann daher leicht und billig ausgeführt werden.
Der Antrieb der Steuerkurve kann über einen leichten Zahnricmentrieb erfolgen, so daß die Drehzahlanpassung an verschiedene Zähnezahlen durch einfaches Auswechseln eines handelsüblicIien Zahnriemenrades möglich ist Dieser Antrieb wird beim Stirnfräsen ausgeschaltet und die Steuerkurve dadurch eine einfache Kreisscheibe ersetzt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Abbildungen näher beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 eine Gesamtansicht einer Fräsmaschine, eingerichtet zum.Stoßfräsen, Fig. 2 die hiermit erzeugte Zahnkantenform, Fig. 3 eine Draufsicht auf die Fräsmaschine, einqerichtet zum Abwälzfräsen, Fig. 4 die hiermit erzeugte Zahnkatenform, und Fig. 5 eine schematische Darstellung der verschiedenen Antriebe Wie Fig. 1 zeigt, ist eine Werkstückspindel 1 in einem Werkstückgetriebekasten 2 gelagert, welcher in Führungen 3 in der Richtung der Spindelachse verschieblich ist. Ein Ständer 4, der auf einem Maschinentisch 5 drehbar angeordnet ist, trägt Werkzeugspindeln 6 und 7, welche in Führungen 8 bzw. 9 gegeneinander winkeleinstellbar sind Der Abstand der Werkzeugsuindeln 6, 7 ist dadurch einstellbar, daß Schlitten 10 und 11, welche die Spindeln 6, 7 tragen, wiederum in Führungen 12 und 13 (Fig. 3) verschiebbar angeordnet sind.
ncim Stoßfräsen zur Herstellung von Zahnkanten nach Fig. 2 wird die Werkstückspindel 1 durch einen elektrohydraulischen Sciirittantrieb 14 über eine Schnecke 15 und ein Schneckenrad 16 schrittweise entsprechend der Werkstückzähnezahl angetrieben.
Dic Steuerung dieser Schrittbewegung erfolgt elektronisch auf hier nicht näher zu erläuternde, bekannte Weise.
Zur Freigabe der Teilungsbewegung und zum Fräservorschub sind die Frässpindeln 6 und 7 über hydraulische Zylinderantriebe 17 (Fig. 5) und Servoventile 17a längsaxial antreibbar.
Das Umschalten vom Eilgang auf Vorschub und umgekehrt wird über eine analoginduktive Wegmessung 18 ausgelöst. Die Lage des Umschaltpunkts ist über Potentiometer wählbar, ebenso sind die jeweiligen Geschwindigkeiten einstellbar. Die maximale lirästriebe wird durch einen verstellbaren Anschlag 19 begrenzt; (la; Erreichen des Anschlags 19 wird von einem Endschalter 20 gemeldet. Nach Erreichen des Anschlags 19 bleibt der Fräser eine vorwählbare Zeit lang in dieser Position; dies dient zum Erzeugen einer sauberen Oberfläche.
In Fig. 3 ist die Maschine, eingerichtet zum Abwälzfräsen (zu lierstellung von Zahnkanten nach Fig. 4), dargestellt.
hierbei ist nur die Werkzeugspindel 6 in Funktion, welche mit einem Fingerfräser 21 bestückt ist. Die erforderliche Axialbeweung des WErkstückgetriebekastens 2 wird durch eine Steuerkurve 27 über ein Servoventil 23 gesteuert, welches einen IIydrau: zylinder 24 ansteuert. Der Hydraulikzylinder 24 ist an der Spindx mutter 24 befestigt. Der Werkstückgetriebekasten 2 kann über die Spindelmutter 25 und die Spindel 26, angetrieben von einem Motor 27, verschoben werden. Diese Bewegung dient zum .verkstückwechsel und zum groben Einfahren in die Bearbeitungsposition, gesteuert über Endschalter. Das Kopierventil 23 ist über eine Spindel 28 und einen Motor 29 ebenfalls verstellbar. Diese Bewegung dient zum I?einetnstel]en der Bearbeitungsposition und zur Schnittzustellung.
Der Antrieb der Steuerkurve 22 erfolgt über Zahnriemenscheiben 30 und 3 und einen Zahnriemen 32. Dic Zahririemenscheibe 30 ist auswechselbar, damit die der Werkstückzähnezahl entsprechende Relation zwischen WerkstückspindeldreIzah1 und Steuerkurvendrehzahl eingestellt werden kann.
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Claims

Patentansprüche Fräsmaschine zum Bearbeiten von Zahnkanten mit mindestens einer Werkzeugspindel und mit einer Werkstückspindel, weiche in einem Werkstückspindelgetriebekasten gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückspindel durch einen elektrohydraulischen Schrittmotor antriebbar ist, der wahlweise schrittweise mit einstellbarer Schrittweite oder kontinuerlich mit einstellbarer Drehzahl umläuft.
2. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei schrittweise umlaufend angetriebener Werkstücksr>indel zwei Werkzeugspindeln an einem gemeinsamen Ständer gegeneinander winkel- und abstandseinstellbar angeordnet sind.
3. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei kontinuierlich umlaufend angetriebener Werkstückscindel eine längsaxiale Verschiebbarkeit der Werkstück spindel durch hydraulisch angetriebene Verschiebung des gesamten Werkstücksindelqetriebekastens vornehmbar ist, wobei diese Bewegung durch eine Steuerkurve über ein Kopierventil steuerbar ist.
4. Fräsmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Steuerkurve entsprechend der Zähnezahl des IJerhstücks durch ein auswechselbares Zahnriemenrad bestimmbat ist.