-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Trockenschnitt-Horizontalwälzfräsmaschine
gemäß des Oberbegriffs
von Anspruch 1.
-
Eine
Wälzfräsmaschine
zur maschinellen Herstellung eines Zahnradgetriebes durch Schneiden
ist ein typisches Werkzeug zur spanabhebenden Formgebung eines Zahnradgetriebes.
-
Wälzfräsmaschinen
werden in Vertikalwälzfräsmaschinen
zum Schneiden einer Zahnform aus einem Werkstück, das um eine im Wesentlichen
vertikal angeordnete zentrale Welle herum gehalten wird, und Horizontalwälzfräsmaschinen
zum Schneiden einer Zahnform an einem Werkstück, das um eine im Wesentlichen
horizontal angeordnete zentrale Welle herum gehalten wird, klassifiziert.
-
Ein
Beispiel der herkömmlichen
horizontalen Wälzfräsmaschine
wird nun mit Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben. Wie in den 1 bis 3 gezeigt ist, sind ein Spindelstock 2 und
ein Reitstock 3 gleitbar auf einem Bett 1 abgestützt. Ein
Werkstück 4 wird drehbar
um eine horizontal angeordnete Welle zwischen dem Spindelstock 2 und
dem Reitstock 3 gehalten.
-
Auf
der anderen Seite wird auf dem Bett 1 ein Schlitten 5 gleitbar
gestützt.
Ein Kopf 6 wird an dem Schlitten 5 gehalten. Ein
Wälzfräser 7 aus
einem Hochgeschwindigkeits-Werkzeugstahl wird an dem Kopf 6 gehalten.
Der Wälzfräser 7 wird
mittels eines Hauptwellenmotors 8 rotiert.
-
Der
Kopf 6 ist mit einer Kühlmitteldüse 9 ausgestattet.
Einem Schnittabschnitt wird ein Kühlmittel aus der Kühlmitteldüse 9 zugeführt. Eine
Spanablassrinne 10 ist in dem Bett 6 vorgesehen.
Die Rinne 10 ist mit einer Auslassöffnung 11 versehen,
die von der vorliegenden Maschine geneigt nach hinten verläuft (Horizon talwälzfräsmaschine:
Bett 1). Steuerungen, die für das Erzeugen einer Zahnform
erforderlich sind, wie z. B. Rotation des Werkstückes 4, Rotation und
radiale Zuführung
des Wälzfräsers 7,
etc. werden auf Basis von Befehlen aus einem Steuerpult 12 durchgeführt.
-
Bei
der vorstehend beschriebenen Wälzfräsmaschine
wird, während
das Werkstück 4 rotiert
wird, der Wälzfräser 7 durch
den Hauptwellenmotor 8 angetrieben. Der Wälzfräser 7 und
das Werkstück 4 sind
somit im Eingriff und eine Zahnform wird in dem Außenumfang
des Werkstückes 4 erzeugt.
In diesem Fall wird der rotierende Wälzfräser 7 radial dem Werkstück 4 durch
Verschieben des Schlittens 5 zugeführt, wodurch eine vorbestimmte
Zahnform an dem Werkstück 4 erzeugt
wird.
-
Während des
Schneidprozesses wird dem Schnittabschnitt ein Kühlmittel aus der Kühlmitteldüse 9 zugeführt, um
so den Schnittabschnitt zu schmieren und zu kühlen, und erzeugte abgefräste Späne wegzuspülen. Die
mit dem Kühlmittel
aus dem Schnittabschnitt weggespülten
Späne strömen zusammen
mit dem Kühlmittel
durch die Spanablassrinne 10 auf dem Bett 6 und
werden durch die Auslassöffnung 11 aus
der Maschine (Horizontalwälzfräsmaschine:
Bett 1) nach außen
gespült,
um rückgewonnen
zu werden.
-
Es
sind sogar verschiedene Verbesserungen in dem Bereich von Wälzfräsmaschinen
vorgenommen worden, um die Produktivität zu erhöhen und Arbeitseinsatz zu reduzieren.
Seit diesen Jahren besteht außerdem
ein Bedarf an Maßnahmen
zum Schutz der Umwelt.
-
Eine
Maßnahme
zum Schutz der Umwelt in dem Bereich von Wälzfräsmaschinen ist ein sogenannter „Trockenschnitt", bei dem das Schneiden ohne
Einsatz eines Kühlmittels
erfolgt. Die Verwendung des Kühlmittels
verschlechtert nicht nur die Arbeitsumgebung aufgrund des üblen Geruchs
oder der Streuung, sondern verursacht auch eine Luftverschmutzung
aufgrund der Behandlung von Schmutzöl.
-
Hauptprobleme,
die bei einer Übernahme des
Trockenschnitts in dem Bereich von Wälzfräsmaschinen zu lösen sind,
sind der Verschleiß des
Wälzfräsers und
die Entsorgung der Späne.
Der Verschleiß des
Wälzfräsers kann
z. B. dadurch gemindert werden, dass ein Wälzfräser aus Sinterhartmetall durch
den Wälzfräser 7 aus
Hochgeschwindigkeits-Werkzeugstahl ersetzt wird.
-
In
der
DE 295 07 871
U1 ist eine Horizontalwälzfräsmaschine
offenbart, die einen Einzelförderer zum
Abführen
der abgefrästen
Späne in
eine Richtung parallel zu der Achsrichtung der Welle aufweist.
-
Lederberger
A.: „Einfluss
der Marktforderungen auf die Konstruktion von Drehmaschinen" offenbart eine Metallbearbeitungs-Drehmaschine
mit einem Einzelförderer.
-
Bezüglich der
Entsorgung von Spänen
gibt es jedoch keine zufriedenstellende Maßnahme, und dies ist das schwerwiegendste
Problem bei dem Trockenschnitt. Wenn das Kühlmittel eingesetzt wird, werden
die Späne
mit dem Kühlmittel
weggespült und
aus der Maschine (Horizontalwälzfräsmaschine: Bett 21)
abgeführt.
Bei dem Trockenschnitt ohne Verwendung eines Kühlmittels werden jedoch Späne in entsprechenden
Teilen der Wälzfräsmaschine
bleiben und sich anhäufen.
Demzufolge bleiben die Späne
zwischen den gleitenden Teilen oder Betätigungsteilen der Wälzfräsmaschine
hängen,
und normale Arbeitsvorgänge
werden behindert. Weiterhin wird die Wärme der Späne auf die entsprechenden Teile der
Wälzfräsmaschine übertragen,
was zu einer thermischen Deformation und einer Verschlechterung der
Herstellungs-Präzision
führt.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Horizontalwälzfräsmaschine
zu schaffen, bei der Späne
auch bei dem Trockenschnitt effizient entsorgt werden können.
-
Die
Aufgabe der Erfindung wird durch eine Horizontalwälzfräsmaschine
gemäß Anspruch
1 gelöst.
-
Gemäß dieser
Horizontalwälzfräsmaschine wird
dem Schnittmodul kein Kühlmittel
während
des Schnittvorgangs zugeführt,
und eine Zahnform wird mittels Trockenschnitt erzeugt. Späne, die
durch das Schneiden erzeugt werden, fallen durch ihr eigenes Gewicht
auf den Förderer.
Die Späne,
die heruntergefallen sind, werden von dem Förderer transportiert und, z.
B. aus der Maschine, abgeführt.
-
Wenn
die Horizontalwälzfräsmaschine
gemäß der Erfindung
an einer Fertigungslinie angewendet wird, können dadurch verschiedene Wartungsabläufe, einschließlich Abführen der
abgefrästen
Späne,
effizient durchgeführt
werden. Dies erfolgt dadurch, dass die Horizontalwälzfräsmaschine
gemäß der Erfindung
einen Förderer
umfasst, der eine Förderungsrichtung
aufweist, die senkrecht zu der axialen Richtung der Rotationswelle
ist.
-
Diese
Erfindung wird anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in
Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen verständlicher,
in denen
-
1 – eine Vorderansicht einer
herkömmlichen
Horizontalwälzfräsmaschine
ist;
-
2 – eine Draufsicht auf die herkömmliche
Horizontalwälzfräsmaschine
ist;
-
3 – eine Seitenansicht der herkömmlichen
Horizontalwälzfräs-Maschine ist;
-
4 – eine Vorderansicht einer
Horizontalwälzfräsmaschine
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
-
5 – eine Draufsicht auf die Horizontalwälzfräsmaschine
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung ist;
-
6 – eine Seitenansicht der Horizontalwälzfräsmaschine
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung ist;
-
7 – eine Vorderansicht einer
Horizontalwälzfräsmaschine
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
-
8 – eine Draufsicht auf die Horizontalwälzfräsmaschine
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung ist;
-
9 – eine Seitenansicht der Horizontalwälzfräsmaschine
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung ist;
-
10 – eine Vorderansicht einer
Horizontalwälzfräsmaschine
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
-
11 – eine Draufsicht auf die Horizontalwälzfräsmaschine
gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung ist; und
-
12 – eine Seitenansicht der Horizontalwälzfräsmaschine
gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung ist.
-
Bevorzugte
Ausführungsformen
einer Horizontalwälzfräsmaschine
gemäß der vorliegenden
Erfindung werden nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben.
-
Wie
in den 4 bis 6 gezeigt, ist eine Schneideinheit
auf dem Bett 21 angeordnet. Die Schneideinheit umfasst
mindestens eine horizontale Rotationswelle und einen Wälzfräser. Die Schneideinheit
erzeugt mit Hilfe des Wälzfräsers eine
Zahnform an dem Werkstück,
das um die Rotationswelle herum getragen wird. Die Schneideinheit umfasst
einen Spindelstock 22, einen Reitstock 23, einen
Schlitten 25, einen Kopf 26, einen Wälzfräser 27,
einen Hauptwellenmotor 28, und eine Rotationswelle 34.
-
Nun
wird die Schneideinheit beschrieben. Der Spindelstock 22 und
der Reitstock 23 sind gleitbar auf dem Bett 21 gestützt. Das
Werkstück 24 wird drehbar
um die horizontale Rotationswelle 34 zwischen dem Spindelstock 22 und
dem Reitstock 23 gehalten.
-
Auf
der anderen Seite ist der Schlitten 25 gleitbar auf dem
Bett gestützt.
Ein Kopf 26 wird an dem Schlitten 5 gehalten.
Der Wälzfräser 27 aus
z. B. Sinterhartmetall wird an dem Kopf 26 gehalten. Der Wälzfräser 27 wird
durch den Hauptwellenmotor 28 gedreht. Steuerungen, z.
B. zur Rotation des Werkstücks 24 die
Rotation und radiale Zuführung
des Wälzfräsers 27,
etc., die für
das Erzeugen der Zahnform erforderlich sind, werden auf Basis der
Befehle von einem Steuerpult 29 durchgeführt.
-
Eine Öffnung 30 ist
In dem Bett 21 ist in einem Bereich unterhalb der Schneideinheit,
wo die Späne
herabfallen, ausgebildet. Ein Späneförderer 31 ist
unterhalb der Schneideinheit mit der Öffnung 30 vorgesehen.
Der Späneförderer 31 wird
in eine Richtung entlang der Rotationsachse des Werkstücks 24 bewegt
(eine Achse der Rotationswelle 34), d. h. in den 4 und 5 nach rechts (in Pfeilrichtung).
-
Bei
der vorliegenden Maschine der Erfindung, d. h. der Horizontalwälzfräsmaschine,
sind eine Vorderseite und eine Rückseite
davon festgelegt. Die Vorderseite der Maschine ist eine Seite, an der
der Spindelstock 22 und der Reitstock 23 der Schneideinheit
auf dem Bett 21 angeordnet sind, und die Rückseite
der Maschine ist eine Seite, an der der Schlitten 25 und
das Steuerpult 29 auf dem Bett 21 angeordnet sind
und ein Wartungsraum (nicht gezeigt) vorgesehen ist.
-
Bei
der vorstehend beschriebenen Wälzfräsmaschine
wird der Wälzfräser 27,
während
das Werkstück 24 rotiert,
durch den Hauptwellenmotor 28 angetrieben. Der Wälzfräser 27 und
das Werkstück 24 stehen
somit im Eingriff und eine Zahnform wird an einem äußeren Umfang
des Werkstückes 24 erzeugt.
In diesem Fall wird der Wälzfräser 27 radial dem
Werkstück 24 durch
Verschieben des Schlittens 25 zugeführt, wodurch eine vorbestimmte
Zahnform an dem Werkstück 24 erzeugt
wird.
-
Während des
maschinellen Schneidens wird der Schneideinheit keine Kühlflüssigkeit
zugeführt, und
die Zahnform wird durch den Trockenschnitt erzeugt. Alle Späne, die
durch das Schneiden entstehen, fallen aufgrund ihres eigenen Gewichts
auf den Förderer 31 durch
die Öffnung 30.
Die fallengelassenen Späne
werden in eine Richtung entlang der Rotationsachse des Werkstückes 24 (die
Achse der Rotationswelle 34) transportiert, d. h. in den 4 und 5 nach rechts (in Pfeilrichtung).
-
Dementsprechend
werden die Späne
auch bei der Ausführung
des Trockenschnitts effizient entsorgt. Es bleiben keine Späne zurück und sie
häufen sich
nicht an den entsprechenden Teilen der Wälzfräsmaschine an. Außerdem entstehen
keine Probleme aufgrund der Späne,
die sich zwischen den gleitenden Teilen oder Betätigungsteilen der Wälzfräsmaschine
verfangen, d. h. keine Behinderung des normalen Betriebs, und einer
Verschlechterung der Präzision
bei der maschinellen Herstellung aufgrund thermischer Deformation
aufgrund der Wärme
der Späne,
die auf die entsprechenden Teile der Wälzfräsmaschine übertragen wird.
-
Eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung wird nun mit Bezug auf die 7 bis 9 beschrieben. Die
in den 7 bis 9 gezeigten Elemente, die
denen in den 4 bis 6 gleichen, sind durch dieselben
Bezugszeichen gekennzeichnet, und auf eine Beschreibung davon wird
verzichtet.
-
Bei
der zweiten Ausführungsform
ist eine Öffnung 30 in
dem Bett 21 in einem Bereich unterhalb der Schneideinheit
ausgebildet, wo Späne
herunterfallen. Ein Späneförderer 31 ist
unterhalb der Schneideinheit mit der Öffnung 30 vorgesehen.
Der Späneförderer 31 bewegt
sich in eine Richtung entlang der Rotationsachse des Werkstücks 24 (der Achse
der Rotationswelle 34), d. h. in den 4 und 5 nach
rechts (in Pfeilrichtung).
-
Ein
anderer Späneförderer 32 ist
derart vorgesehen, dass er eine Fortsetzung an einem Förderendabschnitt
des Späneförderers 31 bildet.
Der Späneförderer 32 bewegt
sich in eine Richtung (in der 8 nach
oben; in der 9 nach
rechts; mit einem Pfeil angezeigt) senkrecht zu der Rotationsachse
des Werkstücks 24 (der
Achse der Rotationswelle 34), d. h. in die rückwärtige Richtung
der vorliegenden Maschine (Horizontalwälzfräsmaschine: Bett 21).
Der Förderendabschluss
des Späneförderers 31 und
der Förderbeginnabschluss
des Späneförderers 32 sind
so angeordnet, dass sie sich räumlich überkreuzen,
so dass die von dem Späneförderer 31 transportierten
Späne von
dem Förderendabschluss des
Förderers 31 auf
den Späneförderer 32 fallen können. Der
Förderendabschluss
des Späneförderers 32 befindet
sich an der Rückseite
der vorliegenden Maschine (Horizontalwälzfräsmaschine: Bett 21).
Ein Wartungsraum ist normalerweise an der Rückseite der Maschine (Horizontalwälzfräsmaschine:
Bett 21) vorgesehen.
-
Bei
der Horizontalwälzfräsmaschine
dieser Ausführungsform
mit der vorgenannten Struktur fallen die durch den Schneidevorgang
entstehenden Späne
durch ihr eigenes Gewicht auf den Späneförderer 31 durch die Öffnung 30 und
werden von dem Förderer 31 nach
rechts transportiert, wie in den 7 und 8 der vorliegenden Maschine
gezeigt ist (Horizontalwälzfräsmaschine:
Bett 21). Die von dem Späneförderer 31 transportierten
Späne fallen
dann auf den Späneförderer 32 an
dem Förderendabschluss
des Förderers 31.
Die Späne
werden von dem Förderer 32 zu
dem Wartungsraum an der Rückseite
der Maschine (Horizontalwälzfräsmaschine: Bett 21)
transportiert und aus der Maschine abgeführt.
-
Dementsprechend
werden die Späne
auch bei der Ausführung
des Trockenschnitts effizient entsorgt. Außerdem werden die Späne durch
die Späneförderer 31 und 32 zu
dem Wartungsraum an der Rückseite
der Maschine (Horizontalwälzfräsmaschine:
Bett 21) transportiert und die Wartung wird erleichtert.
Da die Späne
von der Rückseite
der Maschine (Horizontalwälzfräsmaschine:
Bett 21) abgeführt
werden, kann die Horizontalwälzfräsmaschine außerdem weniger
einschränkend
ausgelegt werden, und das ist vorteilhaft.
-
Eine
dritte Ausführungsform
der Erfindung wird nun mit Bezug auf die 10 bis 12 beschrieben.
Die in den 10 bis 12 gezeigten Elemente, die
denen in den 4 bis 9 gleichen, sind durch dieselben
Bezugszeichen gekennzeichnet, und auf eine Beschreibung davon wird
verzichtet. Eine Öffnung 30 in
dem Bett 21 ist in einem Bereich unterhalb der Schneideinheit
ausgebildet, wo Späne
abfallen. Ein Späneförderer 33 ist
unterhalb der Schneideinheit mit der Öffnung 30 vorgesehen.
Der Späneförderer 33 wird
in eine Richtung (in der 8 nach
oben; in der 9 nach
rechts; durch einen Pfeil gekennzeichnet) senkrecht zu der Rotationsachse
des Werkstücks 24 (der
Achse der Rotationswelle 34), d. h. die rückwärtige Richtung
der vorliegenden Maschine (Horizontalwälzfräsmaschine: Bett 21).
Der Späneförderer 33 ist
in Richtung der Rotationsachse des Werkstücks 24 (Achse der
Rotationswelle 34) derart breit ausgebildet, das er die
Schneideinheit abdeckt. Ein Wartungsraum ist in üblicher Weise an der Rückseite
der Maschine (Horizontalwälzfräsmaschine:
Bett 21) vorgesehen.
-
Bei
der Horizontalwälzfräsmaschine
dieser Ausführungsform
mit der vorstehenden Struktur fallen die durch den Schneidvorgang
entstehenden Späne
durch ihr eigenes Gewicht durch die Öffnung 30 auf den
Späneförderer 33,
und werden durch den Einzelförderer 33 zu
dem Wartungsraum an der Rückseite
der Maschine (Horizontalwälzfräsmaschine:
Bett 21) transportiert und aus der Maschine abgeführt.
-
Dementsprechend
werden die Späne
auch bei Ausführung
des Trockenschnitts effizient entsorgt. Außerdem werden die Späne durch
den Einzel-Späneförderer 33 zu
dem Wartungsraum an der Rückseite
der Maschine (Horizontalwälzfräsmaschine:
Bett 21) transportiert und die Wartung wird erleichtert.
Da die Späne
von der Rückseite
der Maschine (Horizontalwalzfräsmaschine:
Bett 21) abgeführt
werden, kann die Horizontalwälzfräsmaschine außerdem weniger
einschränkend
ausgelegt werden, und das ist vorteilhaft.
-
Wie
vorstehend beschrieben ist gemäß der Horizontalwälzfräsmaschine
dieser Erfindung zum Schneiden einer Zahnform an dem Werkstück, das um
eine im Wesentlichen horizontale zentrale Welle gehalten wird, der
Förderer
zum Transportieren der Späne
in einem unteren Teil der Maschine (Horizontalwälzfräsmaschine; Bett 21)
unterhalb des Schnittabschnitts vorgesehen. Folglich werden auch
bei der Durchführung
des Trockenschnitts die Späne
durch den Förderer
abgeführt
und effizient entsorgt.
-
Daher
bleiben keine Späne
zurück
und häufen
sich nicht an den entsprechenden Teilen der Wälzfräsmaschine an, und es entstehen
keine Probleme wegen der Späne,
die sich zwischen den gleitenden Teilen und Betätigungsteilen der Wälzfräsmaschine
verfangen, d. h. keine Behinderung des normalen Betriebs, und keine
Verschlechterung der Herstellungs-Präzision aufgrund thermischer
Deformati on durch die Wärme
der Späne,
die auf die entsprechenden Teile der Wälzfräsmaschine übertragen wird.