DE3310000A1

DE3310000A1 - Maschine zum bearbeiten von zahnkanten

Info

Publication number: DE3310000A1
Application number: DE19833310000
Authority: DE
Inventors: Willi 3441 Berkatal Fischer
Original assignee: Praewema Praezisionswerkzeugmaschinenfabrik KG Maschinenkontor & Co GmbH; PRAEWEMA PRAEZISIONSWERKZEUG; Praewema Praezisionswerkzeugmaschinenfabrik Kg Maschinenkontor & Co 3440 Eschwege GmbH
Current assignee: Praewema Werkzeugmaschinenfabrik 3440 Eschwe GmbH
Priority date: 1983-03-19
Filing date: 1983-03-19
Publication date: 1984-09-20
Also published as: DE3310000C2

Description

Maschine zum Bearbeiten von Zahnkanten
Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Bearbeiten von Zahnkanten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Werkzeugmaschinen zum Fertigen von Verzahnungen und zahnähnlichen Profilen an Rotationskörpern (Räder, Scheiben, Wellen) auf der Basis des Wälzfräsens, d.h. der Kopplung von Werkzeug- und Werkstückachsen mit Hilfe von Getrieben und Zentralantriebsmotoren sind bekannt (vgl. DE-OS 30 oo 295). Problematisch ist hierbei immer die Kraftübertragung auf eine in ihrer -Position möglichst räumlich frei einstellbare Werkzeugachse(n). Notwendige Richtungsänderungen und axiale Verschiebbarkeiten machen mechanische Antriebssysteme konstenintensiv und torsions- und spielbehaftet.
Maschinen zum Zahnkantenfräsen müssen sehr große räumliche Einstellbereiche für die Werkzeugspindeln besitzen, da die Werkstückdurchmesser, Zähnezahlen, Module und Zahnanspitzwinkel sehr weit Variieren, wodurch eine mechanische Steuerung der Maschine zu einer sehr aufwendigen Konstruktion führt. Deshalb ist das Wälzfräsen für Zahnkanten zwecks Entgraten und Anspitzen nicht sehr verbreitet, es überwiegt vielmehr das Stoßfräsen, bei dem das Werkstück entsprechend der Zähnezahl geteilt wird und die Fräswerkzeuge axial-linear verschoben werden, wobei die rotierenden Fräswerkzeuge die Zahnkante bearbeiten.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Maschine zum Bearbeiten von Zahnkanten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei der der Antrieb einfacher und weniger aufwendig ist.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
Hierdurch ergibt sich eine für die Erfordernisse des Zahnkantenfräsens abgestimmte stufenlose Winkel- und Koordinateneinstellung der Werkzeugspindeln. Die Einzelantriebe können, mit entsprechenden hochdynamischen Motoren, Reglern und Synchronsteuerungen ausgerüstet, auf für den Hartmetalleinsatz im Werkzeug stufenlos hohe Drehzahlen eingestellt werden. Diese Möglichkeiten ergeben eine höchste Maschinenleistung, ohne irgendwelche Verschleißerscheinungen am Antriebssystem zu haben. Die Vorschubzustellung kann insbesondere stufenlos angepaßt auf das jeweilige Werkzeug und den Werkstückwerkstoff erfolgen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Maschine zum Bearbeiten von Zahnkanten in Vorderansicht mit einem Blockschaltbild.
Fig. 2 zeigt die Maschine von Fig. 1 in Draufsicht.
Die dargestellte Maschine zum Entgraten und Fräsen von Zahnkanten nach dem Wälzfräsprinzip umfaßt ein Gestell 1, auf dem eine Horizontal-Geradführung 2 aufgebaut ist, längs der ein Werkstückspindelkasten 3 verschiebbar ist, der eine Werkstückspindel 4 mit horizontaler Drehachse aufnimmt.
Die Werkstückspindel 4 wird über ein Schneckengetriebe angetrieben, dessen Differentialschnecke 5 axial zur spielfreien Einstellung des Schneckengetriebes verschiebbar angeordnet ist. Auf die Differentialschnecke 5 ist ein Wechselrad 6 aufgesteckt, das über einen Zahnriemen 7 mit einer Zahnriemenscheibe 8 in Eingriff steht, die ihrerseits von einem Drehstrom-Normmotor 9 als Leitantrieb angetrieben wird. Die Motordrehfrequenz des Drehstrom-Normmotors 9 wird über einen Frequenzregler lo, dem ein Drehzahlsollwert über einen einstellbaren Drehzahlsollwertgeber 11 vorgegeben wird, einge~stellt.~ Die Wechselradzähnezahl Z2 bestimmt sich dabei nach folgender Gleichung: wobei Z1 die Zähnezahl der Zahnriemenscheibe 8, Z3 die Werkstückzähnezahl und i die Übersetzung des Schneckengetriebes ist.
Auf dem Gestell 1 ist ferner ein Werkzeug-Spindelständer 12 aufgebaut, der auf dem Gestell 1 längs einer im Winkel 0 von 9o° zu der Horizontal Geradführung 2 angeoddneten Horizontal-Geradführung 13 in Richtung des Pfeils Y über einen Einstellschlitten 14 verstellbar ist. Der Werkzeug-Spindelständer 12 ist gegenüber dem Einstellschlitten 14 um eine Achse 15 im Winkel verstellbar. Der Werkzeug-Spindelständer 12 besitzt eine Vertikalführung 16, längs der zwei Werkzeug-Spindelschlitten 17 etwa mittels eines Kugelumlauftriebes 18 vertikal gegenläufig verfahrbar und einstellbar sind. Die Werkzeug-Spindelschlitten 17 tragen jeweils eine Werkzeugspindel 18 mit einem Werkzeug 19, insbesondere ein Schlagzahnfräser, wobei die Werkzeugspindeln 18 um Schwenk- punkte 20, die zu den Werkzeugen 19 vorgelegt sind, in einer Vertikalebene gegenüber den Werkzeug-Spindelschlitten 17 verschwenkbar sind.
Die Werkzeugspindeln 18 werden von Gleichstrom-Servomotoren 21 angetrieben mit einer Werkzeugdrehzahl n4. Für jeden Servomotor 21 ist ein Drehimpulsgeber 22 mit Nullsignaleinrichtung und ein Tachogenerator 23 vorgesehen. Die von den Servomotoren 21 kommenden Istwertimpulse werden einer digitalen Synchronsteuerung 24 zugeführt, dort mit Sollwertimpulsen von einem Leit-Drehimpulsgeber 25, der die eingestellte Motordrehfrequenz des Drehstrom-No m otors 9 digital an die Synchronsteuerung 24 übermittelt, verglichen und zu einer Regelgröße umgesetzt. Die Motor-Tachospannung vom Tachogenerator 23 wird jeweils von einem Regelverstärker 26, der ferner von der Synchronsteuerung 24 angesteuert wird, verglichen und als Regelgröße verarbeitet. Mit Hilfe von Nullimpulsen innerhalb einer Umdrehung des Drehimpulsgebers 22 können die Werkstückspindeln 16 automatisch auf ihre genauen Ausgangspositionen justiert werden. Dies ist notwendig, damit die Bearbeitung eines Werkstücks 27 symmetrisch erfolgt.
Der Werkstückspindelkasten 3 ist mittels eines Kugelumlaufgetriebes 28 und eines regelbaren Vorschubmotors 29 in Richtung des Pfeils X verfahrbar, um das gespannte Werkstück 27 mit einer Werkstückdrehzahl n3 in die schneller rotierenden Werkzeuge 19 hineinzuschieben, wobei die Werkzeugdrehzahl n4 sich folgendermaßen ergibt: n4 = n Z 3 Dabei fräst jedes Werkzeug 19 eine Zahnschräge. Der Vorschubweg pro Zahn SZ hängt dabei mit der Vorschubgeschwindigkeit S' des Werkstücks folgendermaßen zusammen: S SZ n3 Das zur Werkstückzähnezahl Z3 notwendige Synchronverhältnis wird über das Wechselrad 6 eingestellt, wobei zur Vereinfachung die Werkstückzähnezåhl gleich der Wechselradzähnezahl sein kann.
Die Antriebsleistung der Servomotoren 21 kann sehr hoch sein, man erreicht höchste Maschinenleistungen, ohne irgendwelche Verschleißerscheinungen am Antriebssystem zu haben.
Alle Spindel-Einstellachsen können zweckmäßigerweise mechanisch geklemmt werden, um die Bearbeitungskräfte spielfrei auf das Gestell 1 zu übertragen. Während einer Verstellung der Einstellachsen können die mechanischen Klemmungen beispielsweise hydraulisch oder elektrisch gelöst werden.

Claims

Ansprüche Q Maschine zum Bearbeiten von Zahnkanten, mit zwei Werkzeugspindeln, die jeweils auf einem Werkzeugschlitten verschwenkbar angeordnet gegeneinander verfahrbar, über die Werkzeugschlitten an ein zu bearbeitendes Werkzeug anstellbar und mit einem elektrischen Einzelantrieb versehen sind, sowie mit einer Werkstückspindel, die über einen Werkstückelsnindelkasten mittels eines Elektromotors verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Einzelantriebe (21) für die Werkzeugspindeln (18) und ein weiterer elektrischer Einzelantrieb (9) für die Werkstückspindel (4), der diese über ein spielfreies Getriebe (5) antreibt, synchron-und drehzahlgesteuert sind und daß der Vorschub des gespannten Werkstücks (27) bei rotierender Werkstückspindel (4) in die rotierenden Werkzeuge (19) der Werkzeugspindeln (18) vornehmbar ist, wobei die Werkzeugdrehzahl (n4) gleich dem Produkt aus Werkstückdrehzahl (n3) und Werkstückzähnezahl (Z3) ist.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit (S') des gespannten Werkstücks (27) in der Arbeitsposition gleich dem Produkt aus dem Vorschubweg pro Zahn (Sz) und der Werkstückdrehzahl (n3) ist.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das spielfreie etriebe (5) ein Schneckengetriebe ist.
4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Werkstückzähnezahl (Z3) notwendige Synchronverhältnis des einzelantriebs (9) mittels eines Wechselrades (6) eingestellt ist.
5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückspindelkasten (3) über einen Kugelumlauftrieb (28) verschiebbar ist.
6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Spindeleinstellachsen mechanisch klemmbar sind.
7. Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselradzähnezahl (Z2) gleich der Werkstückzähnezahl (Z3) ist.
8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelantriebe (21) der Werkzeugspindeln (18) mit einem Drehimpulsgeber (22) und einem Tachogenerator (23) versehen sind, wobei Istwerte von den Einzelantrieben (21) ebenso wie Sollwerte von einem Leit-Drehimpulsgeber (25), der mit dem Einzelantrieb (9) gekoppelt ist, einer Synchronsteuerung (24) zuführbar sind, während Regler (26), die von den Tachogeneratoren (23) und der Synchronsteuerung (24) ansteuerbar sind, die Drehzahl der Einzelantriebe (21) regeln.
9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehimpulsgeber (22) eine Nullsignaleinrichtung aufweisen.