DE3524879C1 - Stoßfräsmaschine zum Bearbeiten der Stirnflächen der Zähne von Zahnrädern oder dgl. verzahnten Werkstücken - Google Patents

Description

• Ein Werkzeug 1 (Fig.1), z.B. ein Stirnfräser zum Erzeugen einer geraden Dachform an einem nicht gezeichneten Stirnrad, ist in einer Frässpindel 2 mit Hilfe einer Spannzange eingespannt. Zu diesem Zweck ist das Werkzeug 1 in einen Spannkonus 33 gesteckt, der von einem Aufnahmekonus 30 der Frässpindel 2 aufgenommen ist. Bekannte und deshalb nicht gezeichnete Zangen hintergreifen einen ebenfalls nicht gezeichneten Bund am Aufnahmekonus 30. Diese Zangen ziehen im Spannzustand kraft eines Federpaketes 34 und einer koaxial zur Frässpindel 2 angeordneten Stange 35 den Spannkonus 33 in den Aufnahmekonus 30. Zum Lösen des Werkzeugs 1 wird die Stange 35 gegen die Federkraft bewegt, so daß die Zangen den Spannkonus 33 freigeben.
• Die Frässpindel ist in einer Pinole 3 mit Hilfe von Lagern 4 drehbar aber nicht längsverschiebbar gelagert.
• Die Pinole besteht aus einem zylindrischen Gleitteil 5 zur Führung und einer Kugelrollspindel 6. Beide Teile können zusammengesetzt sein oder aus einem Stück bestehen. Die Kugelrollspindel bzw. Pinole ist gegen Drehung gesichert mittels eines Zapfens 7, der in einen Schlitz 8 paßt, welcher parallel zur Längserstreckung der Pinole in einem Werkzeugspindelstock 9 eingearbeitet ist. Die Kugelrollspindel wird teilweise umhüllt von einer Kugelrollmutter 10. In der Kugelrollmutter und der Kugelrollspindel ist ein gemeinsames Gewinde 11 mit kreisförmigem Querschnitt eingearbeitet, in das Kugeln 12 passend eingelegt sind. Diese können mit einem nicht gezeichneten Kugelkäfig auf Abstand gehalten werden. Derartige Kugelrollelemente sind bekannt. Die Kugelrollspindel ragt in einer Extremstellung soweit aus der Kugelrollmutter heraus, wie der Schlitz 8 dem Zapfen 7 Bewegungsfreiheit gibt, dieses Maß ist der größtmögliche Hub des Werkzeugs. Die Kugelrollmutter ist in dem Werkzeugspindelstock drehbar aber nicht längsverschiebbar gelagert mittels Lagern 13. Am freien Ende ist auf die Kugelrollmutter eine Zahnriemenscheibe 14 aufgesetzt, über die ein Zahnriemen 15 gelegt ist. Die andere Zahnriemenscheibe 16 des Triebes sitzt auf dem Zapfen 17 eines Drehstrom-Servomotors 18 oder ist mit diesem gekuppelt. Ein Drehstrom-Servomotor ist ein stufenlos regelbarer Drehstrommotor ohne Kollektor. Derartige Elektromotoren sind bekannt und handelsüblich. Dem Drehstrom-Servomotor ist ein Regler 19 vorgeschaltet, der von einer CNC-Steuerung 20, ebenfalls an sich bekannt, beinflußbar ist.
• Das freie Ende der Frässpindel 2 ist mit einem Vielkeilprofil 21 versehen, das in eine Vielkeilbohrung 22 eingreift, die in eine Hohlwelle 23 eingearbeitet ist. Auf der Hohlwelle sitzt eine Riemenscheibe 24, die von einem Riemen 25 antreibbar ist. Die zweite Riemenscheibe 26 dieses Triebes sitzt auf dem Zapfen 27 eines Motors 28. Dieser Motor dient zum Drehantrieb für das Werkzeug 1. Axial zur Hohlwelle 23 ist eine Vielkeilbuchse 29 geschraubt, mit der das Spiel aus der Vielkeilverbindung herausgestellt werden kann. Der Drehantrieb vom Motor 28 auf die verschiebliche Pinole 3 ist somit spielfrei.
• Der Drehstrom-Servomotor 18 kann periodisch auf Rechts- bzw. Linkslauf umgeschaltet werden, was mit Hilfe der CNC-Steuerung 20 vorgewählt und über den Regler 19 dem Drehstrom-Servomotor mitgeteilt wird.
• Dieser rhythmische Drehrichtungswechsel wird über den Zahnriementrieb 16, 15, 14 auf die Kugelrollmutter 10 übertragen. Dadurch wird bewirkt, daß die Kugelrollspindel 6 und damit die Pinole 3 und somit auch das Werkzeug 1 rhythmisch hin- und hergeht, was für das Stoßfräsverfahren erforderlich ist. Der Motor 28 veranlaßt also über die Frässpindel 2 den Drehanteil und der Drehstrom-Servomotor 18 über die Pinole 3 den hin-und hergehenden Teil des Stoßfräsvorganges.
• Normalerweise wird nach jedem Stoßhub das im nicht gezeichneten Werktückspindelstock eingespannte Werkstück um einen Zahn weitergeteilt. Diese Teilungseinrichtung, die Spanneinrichtung für das Werkstück, das Werkstück selbst usw. sind, da bekannt, nicht gezeichnet.
• F i g. 2 zeigt als Detail in vergrößertem Maßstab schematisch eine Kombination aus einem Kugelrollmutter-Kugelrollspindel-Paar und einer Gleitführung 47. Die Gleitführung kann dabei in ähnlicher Weise gegen Drehung gesichert werden wie in F i g. 1 gezeigt ist (dort Zapfen 7), wenn die Mutter 45 angetrieben wird.
• F i g. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Die Kugelrollmutter 50 ist im Werkzeugspindelstock 51 fest montiert. Die Kugelrollmutter umgreift in der vorher beschriebenen Weise eine Kugelrollspindel 52, die mit einer Gleitführung 53 zu einer Pinole 54 vereinigt ist Auf der der Gleitführung abgewendeten Seite ist an der Kugelrollspindel eine Vielkeilwelle 55 befestigt. In den Nuten der Vielkeilwelle sind eine Anzahl Kugeln 56 geführt, die andererseits in entsprechende Nuten eingreifen, die in die Bohrung einer Hohlwelle 57 eingearbeitet sind. Die Kugeln sind mit einem nicht gezeichneten Käfig auf Abstand gehalten und mit Übermaß zwischen der Vielkeilwelle und der Hohlwelle eingelegt So ist für eine spielfreie Kraftübertragung von der Hohlwelle auf die Vielkeilwelle bzw. die Kugelrollspindel gesorgt, wobei sich die Vielkeilwelle leicht axial zur Hohlwelle bewegen kann. Die Hohlwelle kann von einem Drehstrom-Servomotor 18 über einen Zahnriemenantrieb 16, 15, 14 angetrieben werden, wie im Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben ist.
• In der Pinole ist drehbar aber nicht verschieblich eine Frässpindel 58 gelagert, die an dem dem Werkzeug 1 abgewendeten Ende mit einem Vielkeilprofil 59 versehen ist. Dieses Profil greift in eine entsprechend profilierte Bohrung einer Riemenscheibe 60 ein, die mittels Lager 61 im Gehäuse 62 des Werkzeugspindelstockes drehbar aber nicht längsverschiebbar gelagert ist. Vom Motor 28 kann über den Riementrieb 26, 25, 60 die Frässpindel drehend angetrieben werden, wobei sie sich, angetrieben von dem Kugelrollmutter-Kugelrollspindel-Paar, hin- und hergehend bewegen kann. Die Vielkeilwelle 55 bzw. die Kugelrollspindel ist mit einem Flanschpaar 63 versehen, in das eine Gabel 67 eingreift.
• Diese sitzt an einem Gleitschuh 64, auf dem verstellbar Nocken 65 befestigt sind. Die Nocken können Schalter 66 betätigen, die vom Rhythmus der hin- und hergehenden Bewegung, z. B. der Anzahl der Hübe, abhängige Schaltimpulse geben können. Von hier aus kann auch das Teilen des Werkstücks von Zahn zu Zahn gesteuert werden. Die Funktion der Vorrichtung entspricht der, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde.
• - Leerseite -

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Stoßfräsmaschine zum Bearbeiten der Stirnflächen der Zähne von Zahnrädern oder dgl. verzahnten Werkstücken, mit einem im wesentlichen stirnseitig arbeitenden Werkzeug, das von einer Frässpindel aufgenommen ist, die drehantreibbar und axial unverschieblich in einer in einem Frässpindelstock undrehbaren, aber axial hin- und herverschiebbaren Pinole gelagert ist, wobei für den Drehantrieb der Frässpindel und für die Hin- und Herbewegung der Pinole je ein Antriebsmotor vorgesehen ist, g e -kennzeichnet durch folgende Merkmale, a. für die Hin- und Herbewegung der Pinole (3) ist ein Drehstrom-Servomotor (18) vorgesehen, b. für den Drehstrom-Servomotor (18) ist eine Schalteinrichtung (19, 20) zum vorbestimmten periodischen Drehrichtungswechsel vorgesehen, c. zentrisch zur Frässpindel (2) ist eine Kugelrollmutter (10) vorgesehen, die in eine Kugelrollspindel (6) eingreift, wobei entweder die Kugelrollspindel (6) oder die Kugelrollmutter (10) konzentrischer Teil der Pinole (3) ist und die Kugelrollmutter (10) bzw. die Kugelrollspindel (6) bezüglich des Frässpindelstockes (9) axial feststehend angeordnet ist, und wobei der Drehstromservomotor (18) entweder mit der Kugelrollspindel (6) - bei undrehbar gehaltener Kugelrollmutter - oder mit der Kugelrollmutter (10)~bei undrehbar gehaltener Kugelrollspindel - in Antriebsverbindung steht.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehstrom-Servomotor (18) mit dem getriebenen Teil des aus Kugelrollmutter und Kugelrollspindel bestehenden Paares über ein formschlüssiges Kraftübertragungselement, z. B. Zahnriemen (15) gekuppelt ist.
3. 3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hin- und hergehende Element (6, 52) des aus Kugelrollmutter (10, 50, 45) und Kugelrollspindel (6, 52, 46) bestehenden Paares mit einer zusätzlichen Führung (5, 21, 53, 56, 47) für die hin-und hergehende Bewegung versehen ist.
4. 4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Führung (56) aus mit Übermaß eingelegten und daher spielfrei laufenden Kugeln besteht.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine, wie sie im Oberbegriff des Hauptanspruchs beschrieben ist.

   Derartige Maschinen dienen dazu die Zahnenden der Zahnbrust von Stirnrädern mit einer balligen oder geraden Dachform zu versehen, um damit das Ineinanderschieben der Räder von Schaltgetrieben zu erleichtern.

   Ballige Dachformen werden mit einem sogenannten Glockenfräser erzeugt, gerade Dachformen mit einem Stirnfräser. Diese Werkzeuge werden stirnseitig in eine Frässpindel eingespannt, die sich drehend und hin- und hergehend bewegt. Das Verfahren wird daher mit Stoßfräsen bezeichnet. Bei einer bekannten Maschine der genannten Art (DE-AS 12 00649) wird die Hin- und Herbewegung der Pinole von einer sich drehenden Kurvenscheibe aus über einen schwenkbaren, relativ zur Kurvenscheibe ortsfest gelagerten Hebel, der gegen die Umfangsfläche der Kurvenscheibe gedrückt wird, gesteuert. An diesem Hebel ist eine Koppelstange angelenkt, die relativ zur Pinole ortsfest gelagert ist und ein Ritzel antreibt, das in eine die Pinole in axialer Richtung bewegende Zahnstange eingreift. Neben dieser vielgliedrigen Ausführung des Pinolenantriebs sind noch umfangreiche Vorkehrungen getroffen, um die gesamte Ausführung spielfrei zu halten. Für den Drehantrieb der Kurvenscheibe ist ein räumlich aufwendiges Riemen-und Kegelrädergetriebe vorgesehen. Das Umrüsten der Maschine auf andere Werkstücke ist wegen der vielen Einstellarbeiten umständlich und zeitraubend.

   Ausgehend von diesen baulichen und betrieblichen Nachteilen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß sie - ohne an Steifigkeit zu verlieren - eine gedrängte Bauweise aufweist und einfach und schnell von einem Rhythmus des Stoßfräsens auf einen anderen umgestellt werden kann. Eine erhöhte Betriebssicherheit soll dadurch erreicht werden, daß ein gerader Kraftfluß ohne Kraftumlenkung über Nocken und Hebel vorgesehen ist.

   Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit einer Maschine gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.

   In der US 37 63 598 ist eine Zahnradschleifmaschine gezeigt und beschrieben, bei der ein Schleifschlitten in bekannter Weise mittels einer Gewindespindel auf- und abbewegbar ist, die von einem reversierbaren Elektromotor antreibbar ist. Diesem Motor sind entsprechende Schalteinrichtungen zugeordnet zum vorbestimmten periodischen Drehrichtungswechsel.

   Damit gewährleistet ist, daß die reversierbaren Drehbewegungen des Drehstrom-Servomotors schlupffrei in die Hin- und Herbewegungen der Pinole umgesetzt werden, wird die Erfindung zweckmäßigerweise mit den Merkmalen des Anspruchs 2 ausgestaltet.

   Die Betriebssicherheit des Arbeitsvorganges wird durch eine Ausgestaltung mit dem Merkmal des Patentanspruchs 3 erhöht. Durch eine Weiterbildung mit dem Merkmal des Patentanspruchs 4 wird die Frässpindel völlig spielfrei geführt.

   Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in drei Figuren dargestellt sind. Bei diesen Zeichnungen wurde auf eine übersichtliche Darstellung des Wesens der Erfindung Wert gelegt.

   Gesichtspunkte der Herstellung und Montage wurden vernachlässigt, weil angenommen werden kann, daß diese Aufgaben von einem Durchschnittskonstrukteur gelöst werden können. Das Werkstück mit dem Werkstückspindelstock sind, da bekannt, nicht gezeichnet. Alle Ausführungsbeispiele beziehen sich nur auf die Version, bei der die Kugelrollspindel konzentrisches Teil der Pinole ist.

   F i g. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch einen Frässpindelstock nach der Erfindung.

   F i g. 2 zeigt schematisch ein Kugelrollmutter-Kugelrollspindel-Paar kombiniert mit einer Gleitführung.

   Fig. 3 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel für einen Frässpindelstock nach der Erfindung.