DE3142843C2

DE3142843C2 - Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werkstücken

Info

Publication number: DE3142843C2
Application number: DE19813142843
Authority: DE
Inventors: Karl Dr. 8000 München Buschhoff
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Works
Priority date: 1981-10-29
Filing date: 1981-10-29
Publication date: 1985-01-03
Also published as: DE3142843A1; JPS5882622A; JPH0240453B2

Abstract

Für das Verfahren zum Schaben, Rollen o.ä. der Zahnflanken von Zahnrädern, bei dem das zu bearbeitende Werkstück (1) ortsfest gelagert ist und mit einem zahnradartigen Werkzeug (4) in einem Zweiflanken-Wälzeingriff steht, wobei das Werkzeug (4) eine geradlinige hin- und hergehende Vorschubbewegung (R) in einer zur Werkstückachse (31) parallelen Ebene, eine Zustellbewegung (Z) senkrecht zur Werkstückachse (31) und eine Schwenkbewegung ( φ) um eine quer zur Vorschubrichtung (R) gerichtet Achse (10) ausführt, wird vorgeschlagen, zum Erzeugen balliger Zahnflanken die Zustell- und die Schwenkbewegung (Z, φ) des Werkzeugs unabhängig voneinander in Abhängigkeit von der jeweiligen Lage des Werkzeugs (4) auf dem Vorschubweg zu verändern. Eine dafür geeignete Maschine weist eine Wiege (25) auf, an der das Werkzeug (4) angeordnet ist und die die hin- und hergehende Vorschubbewegung (R) mitmacht und die ferner um eine quer zur Vorschubrichtung gerichtete Achse (10) schwenkantreibbar ist. Vorschub-, Zustell- und Schwenkbewegung werden der vorgegebenen Flankenlinie (6) des Werkstücks (1) entsprechend gesteuert.

Description

Zahnflanken vornehmlich durch Schaben erzeugt werden; die Maschine ist aber auch geeignet für andere Feinbearbeitungsverfahren mit Zweiflanken-Wälzeingriff wie z. B. Rollen, Honen usw. Dabei bietet die Maschine noch den Vorteil, daß die radialen Bearbeitungskräfte direkt von einer großflächigen Führung der Wiege aufgenommen werden können und nur die axialen Kräfte von den für die Dreheinstellung des Werkzeugkopfes notwendigen Bauteilen aufzunehmen sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in drei Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Fig.) zeigt einen Schnitt durch zwei benachbarte Zähne eines Zahnrades entlang ihrer horizontalen Flankenlinien.

Fig.2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 11-11 und das Werkzeug in verschiedenen Stellungen,

F i g. 3 zeigt schematisch eine Maschine, nach der Erfindung.

In den F i g. 1 und 2 sind zwei Zähne 2, 2' eines zu bearbeitenden Zahnrades 1 im Schnitt dargestellt. In die Lücke 3 zwischen den Zähnen 2, 2' greift ein Zahn 5 eines Werkzeugs 4, das ein Schabrad oder eiir anderes geeignetes Werkzeug sein kann. Das Werkzeug führt eine hin- und hergehende Vorschubbewegung (Pfeilrichtung R) aus. Damit der Zweiflanken-Wälzeingriff über die gesamte Zahnbreite B erhalten bleibt bzw. um die gewünschten Flankenlinien 6, 6' zu erhalten, muß das Werkzeug 4 im Laufe der Vorschubbewegung eine Schwenkbewegung (Pfeilrichtung φ) ausführen, die mit einer Änderung des Achsabstandes verbunden ist. In Fig.2 ist das Werkzeug 4 links in einer entsprechend geschwenkten Stellung mit 4' bezeichnet. Rechts, wo die Balligkeit zur Stirnseite hin wieder abnimmt, wird die anfangs stärkere Schwenkung durch entgegengesetztes Schwenken des Werkzeugs 4 wieder verringert. In einer Stellung während der entgegengesetzten Schwenkbewegung ist das Werkzeug hier mit 4" bezeichnet. Insbesondere für solche Werkstücke mit sich zu den Stirnseiten hin wieder verringernder Balligkeit ist die Verwendung von Werkzeugen mit balligen Zähnen zu empfehlen. Andernfalls kann die Kante 7 des Werkieugzahnes eine Beschädigung der Werkstückzähne hervorrufen oder auch selbst beschädigt werden. Aus demselben Grunde ist es zweckmäßig, daß die mittlere Rotationsebene 8 des Werkzeugs 4 im jeweiligen Berührpunkt 9 immei senkrecht zur Flankenlinie steht. Die Achse 10 für die Schwenkbewegung φ verläuft deshalb durch den dem Werkstück 1 zugewendeten Scheitelpunkt der mittleren Rotationsebene 8.

In Fig.3 ist eine Zahnradschabmaschine dargestellt als Beispiel einer Maschine, mit der die anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Beziehungen zwischen Werkzeug 4 und Werkstück 1 erreicht werden. Auf dem Bett 11 ist das Werkstück 1 zwischen Reitstöcken 12, !3 drehbar aufgenommen. An einem Ständer 15 ist ein Zustellschlitten 16 senkrecht verschiebbar (Pfeiirichtung Z) und dafür mit einem Motor 17 und einer Spindel 18 antreibbar. In einer Rundführung 19 ist in einem Drehkopf 14 ein Vorschubschlitten 20 um eine senkrechte Achse 21 dreheinstellbar aufgenommen. Der Vorschubschütten 20 ist im Drehkopf 14 gegenüber dem Zustellschlitten 16 horizontal hin- und herverschiebbar gelagert, wofür ein Motor 22 und eine Spindel 23 vorgesehen sind.

In einer Bogenführung 24 ist an der Unterseite des Vorschubschlittens 20 eii.e Wiege 25 angeordnet, an der in einer Rundführung 26 ein Werkzeugkopf 27 um eine vertikale Achse 28 dreheinstellbar aufgenommen ist. Im Werkzeugkopf 27 ist ein Schabrad (Werkzeug 4) von einem Motor 29 drehantreibbar gelagert. Die Achsen 21 und 28 fluchten miteinander und liegen in der mittleren Rotationsebene 8 des Schabrades 4.

Durch Verdrehen des Werkzeugkopfes 27 um die Achse 28 wird ein Achskreuzwinkel zwischen der Achse 30 des Schabrades 4 und der Achse 31 des Werkstücks 1 eingestellt. Die Achsen 30 und 31 liegen dabei in zueinander parallelen Ebenen. Durch Verdrehen des Vorschubschlittens 20 um die Achse 21 wird die Vorschubrichtung des Schabrades 4 eingestellt, wenn nicht im Parallelverfahren geschabt werden soll (Vorschubrichtung R liegt in der Bildebene), sondern nach dem Diagonaiverfahren (R liegt geneigt zur Bildebene).

Die Wiege 25 mit dem Werkzeugkopf 27 und dem Schabrad 4 sind in der Bogenführung 24 um die Achse 10 schwenkbar. Für diese Schwenkbewegung φ ist ein Motor 32 mit einem Schneckentrieb 33 vorgesehen.

Damit das Schabrad 4 der gewischten Form der Flankenlinie folgen kann, ist jedem Punkt der Flankenlinie ein bestimmter Achsabstand a und ein bestimmter Schwenk- oder Eintauchwinkel g^, ψ' zugeordnet. Die Bewegungen des Schabrades 4 werden am einfachsten anhand des von einem Punkt am Außendurchmesser zu beschreibenden Weges festgelegt und der Maschinensteuerung, einer NC-Steuerung, über ein die Maschinenparameter ermittelndes Rechenprogramm eingegeben. Die Abstimmung der Bewegungen Z und φ in Ab-

hängigkeit von ^geschieht dann durch die NC-Steuerung.

Mit der vorstehend beschriebenen Maschine können nach demselben Verfahren auch konische und konischballige Zahnflanken erzeugt werdem In beiden Fällen ist dann eine Bewegung des Werkzeugs gleichzeitig in der R- und in der Z-Richtung notwendig. Für konisch-ballige Zähne wird dieser zusammengesetzten Bewegung noch die Schwenkbewegung des Werkzeugs überiagert. Die Ausführung der erfindungsgemäßen Maschine ist nicht auf das beschriebene Beispiel beschränkt. So können z. B. Werkzeug und Werkstück auch nebeneinander angeordnet sein mit horizontalen oder vertikalen Achsen. Daneben sind die Antriebseinrichtungen für die verschiedenen Bewegungen nicht auf di"». beschriebenen und gezeichneten Ausführungen und Anordnungen beschränkt.

Bei Maschinen für andere Feinbearbeitungsverfahren, bei denen nur ein Vorschub in Richtung der Werkstückachse 31 erforderlich ist, kann die Rundführung 19 und/oder die RundfiAhrung 26 entfallen. Der Vorschubschlitten 20 ist dann unmittelbar im Zustellschlitten 56 geführt und der Werkzeugkopf 27 ist direkt an der Wieg" 25 unjebracht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werkstücken mit einem zahnradartigen Werkzeug, z. B. Schabrad. Rollrad od. dgl, das mit dem Werkstück in einem Zweiflanken-Wälzeingriff steht, bei der

a) das Werkstück ortsfest, aber drehbar auf dem Maschinenbett gelagert ist. und

b) das Werkstück in einem Werkzeugkopf aufgenommen ist, der um eine senkrecht zur Werkzeug- und zur Werkstückachse gerichtete Einstellachse dreheinstellbar in einer Wiege an einem in vertikaler Richtung verfahrbaren Zusiellschlitten angeordnet ist. wobei die Wiege in einer Bogenführung um eine horizontale Achse schwenkbar ist,

dadurchgekennzeichnet. daß

c) zwischen der Wiege (25) und dem Zustellschlitten (16) ein an seiner Unterseite die Bogenführung (24) für die Wiege (25) aufweisender, parallel zur Werkstückachse (31) hin- und hcrbcwegbarer und dafür motorisch antreibbarer, bei Maschinen zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werkstücken bekannter Vorschubschlitten (20) angeordnet ist,

d) für die Schwenkbewegung (gr) der Wiege in der Bogenfünrung (24) ein motorischer Antrieb vorgesehen ist. und

e) Steuereinrichtungen vorhanden sind, mit denen die Bewegung (Z) des Zusu· ichlittens (16) und die Schwenkbewegung (ψ) der Wiege (25) unabhängig voneinander in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung des Vorschubschlittens (20) steuerbar sind.

2. Maschine nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubschlitten (20) mit dem Zustellschlitten (16) über einen Drehkopf (14) verbunden ist, der um eine senkrecht zur Werkzeug- und zur Werkstückachse (30, 31) gerichtete Achse (19), die mit der Drehachse (28) des Werkzeugkopfes (27) fluchtet, dreheinstellbar ist.

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werkstücken, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher beschrieben ist.

Eine solche Maschine ist aus der DE-OS 29 12 545 bekannt. Bei dieser Maschine kann das Werkzeug, abgesehen von den beim Einstellen erforderlichen Schwenkbewegungen um die senkrechte Einstellachse und um die horizontale Achse der Wiege, nur radial im Sinne einer Achsabstandsveränderung relativ zum Werkstück bewegt werden, d.h. diese Maschine arbeitet nur mit Tauchvorschub. Ballige Zähne können am Werkstück daher nur mit einem Werkzeug erzeugt werden, dessen Zähne eine entsprechende Gegenform besitzen, d. h.. wenn das Werkstück konvex-ballige Zähne erhalten soll, müssen die Werkzeugzähne hohlballig ausgeführt sein. Für eine andere Form der Balligkeil am Werkstück muß ein entsprechendes anderes Werkzeug verwendet werden. Die Wiege an dieser Maschine dient zum Verschwenken des Werkzeuges um eine horizontale Achse um ggfls. eine leichte Schrägstellung der Werkstückverzahnung auszugleichen, wenn sich das Werkstück unter dem Bearbeitungsdruck durchbiegt oder zum Erzeugen leicht konischer Verzahnung. Die Einstellung der Wiege erfolgt von Hand vor der Bearbeitung.

Eine Balligkeit, die unabhängig ist von einer benimmten Werkzeugform, kann prinzipiell nur durch Verfahren mit einem Längsvorschub des Werkzeugs relativ zum Werkstück erzielt werden, und zwar mit Hilfe einer Kippeinrichtung in Verbindung mit einem Leitlineal od. dgl. Eine solche Maschine ist u. a. aus der DE-OS 29 27 976 für das Zahnradschaben bekannt. Sie weist einen das Werkzeug tragenden Vorschubschlitten auf, der um eine Querachse kippbar aufgehängt ist und sich an einem Ende über ein Leitlineal in einer Kulisse abstützt. Steht das Leitlineal waagerecht, so gleitet es in der Kulisse, ohne den Vorschubschlitten zu beeinflussen. Wird das Leitlineal jedoch geneigt, so kippt der Vorschubschlitten während der hin- und hergehenden Vorschubbewegung auf und ab, so daß das Schabrad an den beiden Zahnenden des Werkstücks mehr Material abträgt als in der Mitte, d. h. es werden ballige Zähne erzeugt. Die Balligkeit am Werkstück kann durch Verändern des Neigungswinkels des Leitlineals einfach verändert werden, wobei jedoch der freien Wahl von Größe und insbesondere Form der Balligkeiten enge Grenzen gesetzt sind. Abweichungen von dem vorgegebenen Verlauf der Balligkeit sind nur mit einem anders geformten, beispielsweise gekrümmten Leitlineal möglich. Die Entwicklung und die Herstellung solcher gekrümmter Lineale ist jedoch sehr zeitaufwendig und dementsprechend teuer. Eine freizügig wählbare Balligkeit ist trotzdem nicht erreichbar.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Maschine nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs so weiter zu entwickeln, daß es möglich ist.

Größe und Form der Balligkeit in einfacher Weise frei wählen zu können. Als Lösung wird eine Maschine vorgeschlagen, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Sie arbeitet dabei im sogen. Parallelverfahren. Für das Diagonal- oder das Underpass-Verfahren wird die Maschine gemäß Anspruch 2 weitergebildet.

Eine gattungsähnliche Maschine, bei der mehrere Achsen motorisch angetrieben und die entsprechenden Bewegungen somit unabhängig voneinander oder in bestimmten Abhängigheiten gewählt werden können, ist aus der DE-OS 26 04 281 bekannt.

Auf der erfindungsgemäßen Maschine ist es möglich, jedem Punkt auf einer Flankenlinie einen bestimmten Achsabstand und einen bestimmten Schwenk- oder Eintauchwinkel zuzuordnen, die den Erfordernissen, z. B.

einer gewünschten Form der Flankenlinie entsprechend, einstellbar sind. Das Werkzeug folgt dann der gewünschten Form der Flankenlinie, die nicht nur — wie es bisher nur möglich war — konvex geformt sein muß, sondern auch gerade und sogar konkave Abschnitte aufweisen kann. Damit die erzeugte Flankenlinie möglichst genau der gewünschten entspricht, soll das Werkzeug immer senkrecht zum jeweiligen Abschnitt der Flankenlinie weisen. Aus diesem Grunde verläuft die Achse für die Schwenkbewegung der Wiege zumindest annähernd durch den dem Werkstück zugewendeten Scheitelpunkt der mittleren Rotationsebene des Werkzeugs.
Mit der vorgeschlagenen Maschine können ballige