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Dokumentenidentifikation DE3630484A1 02.04.1987
Titel Werkzeugmaschine zur Feinbearbeitung gehärteter Großzahnräder
Anmelder VEB Werkzeugmaschinenkombinat "7. Oktober" Berlin, DDR 1120 Berlin, DD
Erfinder Lenz, Sieghart, Dipl.-Ing., DDR 1156 Berlin, DD;
Röhricht, Konrad, Dipl.-Ing., DDR 1130 Berlin, DD;
Thyssen, Wolfgang, Dr.sc.techn., DDR 3014 Magdeburg, DD
DE-Anmeldedatum 08.09.1986
DE-Aktenzeichen 3630484
Offenlegungstag 02.04.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.04.1987
IPC-Hauptklasse B23F 5/00

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur Feinbearbeitung gehärteter Großzahnräder, bei der das Werkstück auf einem Werkstückträger, bestehend aus einem Rundtisch und einem Bettschlitten, aufgespannt ist, der eine rotatorische und eine translatorische Bewegung ausführt und dessen Bewegungsabläufe über ein elektronisches Getriebe miteinander gekoppelt sind.

Für die Feinbearbeitung gehärteter Großzahnräder kommen als Verfahren entweder das Teilwälzschleifen oder das Feinstwälzfräsen mittels hartmetallbestückter Wälzfräser mit negativem Spanwinkel zum Einsatz.

Für die Durchführung dieser Verfahren stehen moderne Zahnrad- Teilwälzschleifmaschinen und Zahnrad-Wälzfräsmaschinen mit elektronischen Getrieben zur Verfügung.

Mit einer Zahnrad-Teilwälzschleifmaschine können hohe Genauigkeiten der Verzahnungen erreicht werden. Allerdings ist die Bearbeitung auf dieser Maschine sehr zeitintensiv, da nur geringe Spanabnahmen möglich sind. Insbesondere durch die bei Großzahnrädern unvermeidbaren großen Härteverzüge wirkt sich diese Tatsache nachteilig aus, da zusätzliche Bearbeitungsumläufe des Zahnrades notwendig werden.

Die Bearbeitung auf einer Zahnrad-Wälzfräsmaschine mit Hartmetall- Feinstwälzfräser ist produktiver. Man erreicht aber nicht die hohen Genauigkeiten wie mit einer Zahnrad-Teilwälzschleifmaschine.

Eine Zahnrad-Wälzfräsmaschine mit Hartmetall-Feinstwälzfräser wird hauptsächlich eingesetzt für die Endbearbeitung nach dem Härten oder zur Beseitigung des Härteverzuges zur Verringerung des Aufmaßes für die nachfolgende Bearbeitung auf der Zahnrad-Teilwälzschleifmaschine.

Mit der DE-OS 26 30 406 ist eine Vorrichtung zum Fertigbearbeiten der Zahnflanken gehärteter zylindrischer Zahnräder vorgeschlagen worden, mit der auf einer Zahnrad-Teilwälzschleifmaschine oder auf einer Zahnrad-Hobelmaschine ein Hartmetall-Scheibenfräser mit Zahnstangenprofil im Teilwälzverfahren zur Feinbearbeitung gehärteter Stirnräder eingesetzt werden kann. Dazu ist ein entsprechender Fräskopf auf einer Zahnrad-Teilwälzschleifmaschine bzw. auf einer Zahnrad-Hobelmaschine anstelle der jeweiligen Werkzeugträgerbaugruppe anzubringen. Auf einer derart umgebauten Maschine kann dann nur das Feinstfräsen durchgeführt werden.

Zur weiteren Bearbeitung des Zahnrades mittels des Verfahrens Teilwälzschleifen ist ein erneutes Ausrichten und Aufspannen auf einer Zahnrad-Teilwälzschleifmaschine notwendig.

Nachteilig ist, daß bei Großzahnrädern das genaue Ausrichten und Aufspannen sowohl auf der Zahnrad-Wälzfräsmaschine als auch auf der Zahnrad-Teilwälzschleifmaschine sehr zeitaufwendig ist.

Der Nachteil der bekannten technischen Lösungen besteht somit darin, daß die Feinbearbeitung gehärteter Großzahnräder mit hohem Aufwand verbunden ist, weil entweder der produktiven Beseitigung des Härteverzuges auf Zahnrad-Wälzfräsmaschinen mit Hartmetallfräsern ein hoher Zeitanteil für das erneute genaue Ausrichten und Aufspannen auf der Zahnrad-Teilwälzschleifmaschine entgegensteht oder aber zur Vermeidung des erneuten Aufspannens das gesamte Schleifaufmaß, einschließlich Härteverzug, durch die zeitintensive Bearbeitung auf einer Zahnrad-Teilwälzschleifmaschine abgetragen werden muß.

Ziel der Erfindung ist es, die Feinbearbeitung gehärteter Großzahnräder kostengünstiger durchzuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der mit einem minimalen Aufwand für das Ausrichten und Aufspannen des Werkstückes auf dem Werkstückträger der Maschine eine produktive und zugleich hochgenaue Bearbeitung des Werkstückes ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Fräswerkzeugträger rechtwinklig oder in Richtung der translatorischen Komponente der Wälzbewegung des Bettschlittens angeordnet ist, daß zum Feinstfräsen oder zum Teilwälzschleifen die NC-Achse der rotatorischen Komponente der Wälzbewegung des Rundtisches geschaltet ist und diese beim Feinstfräsen, in Abhängigkeit eines Wälzfräsers oder eines Formfräsers oder eines Scheibenfräsers mit Zahnstangenprofil, mit der NC-Achse der Axialvorschubbewegung des Fräsers, der NC-Achse der Drehbewegung des Fräsers und der NC-Achse der translatorischen Komponente der Wälzbewegung des Bettschlittens geschaltet sind.

Die Anordnung eines Fräswerkzeugträgers mit einem zugeordneten Fräswerkzeug zu einem Schleifwerkzeugträger und einem Werkstückträger erfolgt in den Varianten:

- daß der Fräswerkzeugträger mit dem Wälzfräser auf dem Ständerbett, dem Schleifwerkzeugträger gegenüberstehend und rechtwinklig zur Richtung der translatorischen Komponente der Wälzbewegung des Bettschlittens, angeordnet ist, daß zum Feinstfräsen die NC-Achse der rotatorischen Komponente der Wälzbewegung des Rundtisches mit der NC- Achse der Axialvorschubbewegung des Fräsers und die NC- Achse der Drehbewegung des Fräsers geschaltet sind,

- daß der Fräswerkzeugträger mit dem Wälzfräser auf dem Tischbett, rechtwinklig zum Schleifwerkzeugträger und in Richtung der translatorischen Komponente der Wälzbewegung des Bettschlittens, angeordnet ist, daß zum Feinstfräsen die NC-Achse der rotatorischen Komponente der Wälzbewegung des Rundtisches mit der NC-Achse der Axialvorschubbewegung des Fräsers und der NC-Achse der Drehbewegung des Fräsers geschaltet sind,

- daß der Fräswerkzeugträger mit dem Formfräser auf dem Tischbett, rechtwinklig zum Schleifwerkzeugträger und in Richtung der translatorischen Komponente der Wälzbewegung des Bettschlittens, angeordnet ist, daß zum Feinstfräsen die NC-Achse der rotatorischen Komponente der Wälzbewegung des Rundtisches mit der NC-Achse der Axialvorschubbewegung des Fräsers geschaltet sind,

-daß der Fräswerkzeugträger mit dem Scheibenfräser mit Zahnstangenprofil auf dem Ständerbett, dem Schleifwerkzeugträger gegenüberstehend und rechtwinklig zur Richtung der translatorischen Komponente der Wälzbewegung des Bettschlittens, angeordnet ist, daß zum Feinstfräsen die NC-Achse der rotatorischen Komponente der Wälzbewegung des Rundtisches mit der NC-Achse der Axialvorschubbewegung des Fräsers und der NC-Achse der translatorischen Komponente der Wälzbewegung des Bettschlittens geschaltet sind,

- daß der Fräswerkzeugträger mit dem Scheibenfräser mit Zahnstangenprofil auf dem Ständerbett, parallelstehend zum Schleifwerkzeugträger und rechtwinklig zur Richtung der translatorischen Komponente der Wälzbewegung des Bettschlittens, angeordnet ist, daß zum Feinstfräsen die NC-Achse der rotatorischen Komponente der Wälzbewegung des Rundtisches mit der NC-Achse der Axialvorschubbewegung des Fräsers und der NC-Achse der translatorischen Komponente der Wälzbewegung des Bettschlittens geschaltet sind.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Separate Aufstellung eines Fräswerkzeugträgers, mit einem Wälzfräser gegenüber dem Schleifwerkzeugträger

Fig. 2: Draufsicht zu Fig. 1

Fig. 3: Feste Anordnung eines Fräswerkzeugträgers mit einem Wälzfräser auf dem Tischbett einer Zahnrad- Teilwälzschleifmaschine

Fig. 4: Draufsicht zu Fig. 3

Fig. 5: Verstellbare Anordnung eines Fräswerkzeugträgers mit einem Wälzfräser auf dem Tischbett einer Zahnrad-Teilwälzschleifmaschine

Fig. 6: Draufsicht zu Fig. 5

Fig. 7: Seitenansicht zu Fig. 3 und Fig. 5 in der Ausführung mit einem Wälzfräser

Fig. 8: Seitenansicht zu Fig. 3 und Fig. 5 in der Ausführung mit einem Formfräser

Fig. 9: Draufsicht zu Fig. 1 in der Ausführung mit einem Scheibenfräser mit Zahnstangenprofil

Fig. 10: Separate Aufstellung eines Fräswerkzeugträgers, parallel zum Schleifwerkzeugträger, in der Ausführung mit Scheibenfräser mit Zahnstangenprofil

Fig. 11: Draufsicht zu Fig. 10

Die Werkzeugmaschine besteht aus einem Schleifwerkzeugträger und einem Werkstückträger einer nach dem Teilwälzverfahren arbeitenden Zahnradschleifmaschine sowie einem Fräswerkzeugträger einer Zahnrad-Wälzfräsmaschine. In den Fig. 1 und 2 sind der Schleifwerkzeugträger 2 mit dem Ständerbett 1, Klemmelementen 3, Drehteil 4, Hubschlitten 5 und dem Schleifkörper 6 dargestellt. Der Werkstückträger, bestehend aus Tischbett 7, Bettschlitten 8, Rundtisch 10 für die Werkstückaufnahme, ist hier rechtwinklig zu dem Schleifwerkzeugträger 2 und dem Fräswerkzeugträger 12 angeordnet.

Dem Werkstückträger zugeordnet ist ein NC-gesteuertes elektronisches Getriebe zur Erzeugung der Wälzbewegung für die translatorische Bewegung des Bettschlittens 8 - translatorische Komponente der Wälzbewegung 16 - und für die Drehbewegung des Rundtisches 10 - rotatorische Komponente der Wälzbewegung 17. Der Bettschlitten 8 ist zusätzlich mit Klemmelementen 9 ausgestattet.

Gegenüber dem Schleifwerkzeugträger 2 ist ein Fräswerkzeugträger 12 mit dem Ständerbett 11, Klemmelementen 13, Werkzeugkopf 14 mit dem Wälzfräser 15 und den zu einem NC-gesteuerten elektronischen Getriebe gehörenden NC- Achsen für die Drehbewegung des Fräsers 25 und für die Axialvorschubbewegung des Fräsers 23 angeordnet.

In den Fig. 3 und 4 ist der Fräswerkzeugträger 12 mit dem Fräswerkzeugkopf 14 und dem Wälzfräser 15 fest auf dem verlängerten Tischbett 7 angeordnet.

Die Einstellbewegung für den Abstand der Achsen von Werkstück und Fräser 19 wird durch die translatorische Komponente der Wälzbewegung 16 realisiert.

In den Fig. 5, 6 und 7 ist eine Variante zu der zuletzt beschriebenen Ausführung gezeigt, bei der der Fräswerkzeugträger 12 mit den Klemmelementen 13 und dem Fräswerkzeugkopf 14 mit dem Wälzfräser 15 verstellbar auf dem verlängerten Tischbett 7 angeordnet ist. Die Einstellbewegung für den Abstand der Achsen von Werkstück und Fräser 19 wird - wie auch bei der Ausführung nach den Fig. 1 und 2 - durch den Fräswerkzeugträger 12 vorgenommen, während der Bettschlitten 8 in einer festgelegten Position geklemmt ist.

In Fig. 8 ist eine Ausführung gezeigt, bei der der Wälzfräser 15 durch einen Hartmetall-Formfräser 22 ersetzt ist.

In den Fig. 9, 10 und 11 sind Ausführungen gezeigt, bei denen der Wälzfräser 15 durch einen Hartmetall-Scheibenfräser mit Zahnstangenprofil 24 ersetzt ist. Die Variante nach Fig. 9 entspricht der Anordnung des Fräswerkzeugträgers 12 in den Fig. 1 und 2. In einer anderen Variante nach den Fig. 10 und 11 ist der Fräswerkzeugträger 12 mit dem Ständerbett 11, den Klemmelementen 13 und dem Fräswerkzeugkopf 14 mit dem Scheibenfräser mit Zahnstangenprofil 24 parallel zum Schleifwerkzeugträger 2 angeordnet. Der Werkstückträger, bestehend aus einem verlängerten Tischbett 7, dem Bettschlitten 8 und dem Rundtisch 10, wird für beide Werkzeugträger gemeinsam benutzt, in dem der Bettschlitten 8 mittels der translatorischen Komponente der Wälzbewegung 16 in den Wirkungsbereich der jeweiligen Werkzeugträger gebracht wird.

Die Anordnung nach Fig. 9 ist auch für das Feinstformfräsen, die Anordnung nach den Fig. 10 und 11 ist auch für das Feinstwälzfräsen und das Feinstformfräsen denkbar.

Die Wirkungsweise der Werkzeugmaschine zur komplexen Feinbearbeitung gehärteter Großzahnräder ist folgende: Zunächst werden Wälzfräser 15, Formfräser 22 bzw. Scheibenfräser mit Zahnstangenprofil 24 und Schleifkörper 6 in üblicher nicht dargestellter Weise in die der Aufspannhöhe des Werkstückes entsprechende Lage gebracht. Das Drehteil 4 wird durch die Einstellbewegung für den Schrägungswinkel 20 und der Fräswerkzeugkopf 14 durch die Einstellbewegung für den Schrägungswinkel und den Fräsersteigungswinkel 21 entsprechend eingeschwenkt.

Für das Feinstfräsen wird dann der Fräswerkzeugträger 12 bzw. der Bettschlitten 8 durch die Einstellbewegung für den Abstand der Achsen von Werkstück und Fräser 19 in die erforderliche Position gebracht.

Für das Feinstwälzfräsen mit dem Wälzfräser 15 wird die NC-Achse für die rotatorische Komponente der Wälzbewegung 17 - ausgeführt vom Rundtisch 10 - mit der NC-Achse für die Drehbewegung des Fräsers 25 und, unter Berücksichtigung des Schrägungswinkels und des Fräsersteigungswinkels, mit der NC-Achse für die Axialvorschubbewegung des Fräsers 23 zusammengeschaltet.

Für das Verfahren Feinstformfräsen mit dem Formfräser 22 wird die NC-Achse für die Axialvorschubbewegung des Fräsers 23 mit der NC-Achse für die rotatorische Komponente der Wälzbewegung 17 zusammengeschaltet.

Für das Verfahren Feinstfräsen mit Hartmetall-Scheibenfräser mit Zahnstangenprofil 24 wird die NC-Achse für die rotatorische Komponente der Wälzbewegung 17 und die NC-Achse für die translatorische Komponente der Wälzbewegung 16 mit der NC-Achse für die Axialvorschubbewegung des Fräsers 23 zusammengeschaltet.

Damit können das Verfahren Feinstwälzfräsen bzw. die Verfahren Feinstfräsen mit Formfräser oder Schweibenfräser mit Zahnstangenprofil zur Beseitigung des Härteverzuges und zur Verringerung des Schleifaufmaßes durchgeführt werden.

Für das abschließende Teilwälzschleifen sind dann der Wälzfräser 15, der Formfräser 22 bzw. der Scheibenfräser mit Zahnstangenprofil 24 durch die Einstellbewegung für den Abstand der Achsen von Werkstück und Fräser 19 radial außer Eingriff und der Schleifkörper 6 durch die Einstellbewegung zur radialen Positionierung des Schleifkörpers 18 in Arbeitsstellung zu bringen. Die NC-Achse für die rotatorische Komponente der Wälzbewegung 17 und die NC-Achse die translatorische Komponente der Wälzbewegung 16 werden zusammengeschaltet. Damit kann das Verfahren Teilwälzschleifen durchgeführt werden.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine besteht darin, daß durch die nacheinander erfolgende Durchführung der Verfahren Feinstwälzfräsen bzw. Feinstfräsen mit Formfräser oder Scheibenfräser mit Zahnstangenprofil und Teilwälzschleifen an einem Werkstück in der gleichen Aufspannung wesentlich kürzere Bearbeitungszeiten und damit niedrigere Bearbeitungskosten für die Feinbearbeitung gehärteter Großzahnräder erreicht werden als bei Bearbeitung auf separaten Maschinen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die kostenaufwendigen Feinstwälzfräser bzw. Feinstformfräser die Sollform der Verzahnung nur grob annähern müssen, da das Soll-Profil durch das Teilwälzschleifen exakt erzeugt wird. Damit sind diese Feinstfräser für größere Bereiche von Verzahnungsparametern einsetzbar, d. h. ihre Universalität ist erhöht.

  • Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

    1 Ständerbett

    2 Schleifwerkzeugträger

    3 Klemmelement

    4 Drehteil

    5 Hubschlitten

    6 Schleifkörper

    7 Tischbett

    8 Bettschlitten

    9 Klemmelement

    10 Rundtisch

    11 Ständerbett

    12 Fräswerkzeugträger

    13 Klemmelement

    14 Fräswerkzeugkopf

    15 Wälzfräser

    16 translatorische Komponente der Wälzbewegung

    17 rotatorische Komponente der Wälzbewegung

    18 Einstellbewegung zur radialen Positionierung des Schleifkörpers

    19 Einstellbewegung für den Abstand der Achsen von Werkstück und Fräser

    20 Einstellbewegung für den Schrägungswinkel

    21 Einstellbewegung für den Schrägungswinkel und den Fräsersteigungswinkel

    22 Formfräser

    23 Axialvorschubbewegung des Fräsers

    24 Scheibenfräser mit Zahnstangenprofil

    25 Drehbewegung des Fräsers


Anspruch[de]
  1. 1. Werkzeugmaschine zur Feinbearbeitung gehärteter Großzahnräder, bei der das Werkstück auf einem Werkstückträger, bestehend aus einem Rundtisch und einem Bettschlitten, aufgespannt ist, der eine rotatorische und translatorische Bewegung ausführt und dessen Bewegungsabläufe über ein elektronisches Getriebe miteinander gekoppelt sind, gekennzeichnet dadurch, daß ein Fräswerkzeugträger (12) rechtwinklig oder in Richtung der translatorischen Komponente der Wälzbewegung (16) des Bettschlittens (8) angeordnet ist, daß zum Feinstfräsen oder zum Teilwälzschleifen die NC-Achse der rotatorischen Komponente der Wälzbewegung (17) des Rundtisches (10) geschaltet ist und diese beim Feinstfräsen, in Abhängigkeit eines Wälzfräsers (15) oder eines Formfräsers (22) oder eines Scheibenfräsers mit Zahnstangenprofil (24), mit der NC-Achse der Axialvorschubbewegung des Fräsers (23), der NC-Achse der Drehbewegung des Fräsers (25) und der NC-Achse der translatorischen Komponente der Wälzbewegung (16) des Bettschlittens (8) geschaltet sind.
  2. 2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Fräswerkzeugträger (12) mit dem Wälzfräser (15) auf einem Ständerbett (11), einem Schleifwerkzeugträger (2) gegenüberstehend und rechtwinklig zur Richtung der translatorischen Komponente der Wälzbewegung (16) des Bettschlittens (8) angeordnet ist, daß zum Feinstfräsen die NC-Achse der rotatorischen Komponente der Wälzbewegung (17) des Rundtisches (10) mit der NC-Achse der Axialvorschubbewegung des Fräsers (23) und die NC-Achse der Drehbewegung des Fräsers (25) geschaltet sind.
  3. 3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Fräswerkzeugträger (12) mit dem Wälzfräser (15) auf einem Tischbrett (7), rechtwinklig zum Schleifwerkzeugträger (2) und in Richtung der translatorischen Komponente der Wälzbewegung (16) des Bettschlittens (8) angeordnet ist, daß zum Feinstfräsen die NC-Achse der rotatorischen Komponente der Wälzbewegung (17) des Rundtisches (10) mit der NC-Achse der Axialvorschubbewegung des Fräsers (23) und der NC-Achse der Drehbewegung des Fräsers (25) geschaltet sind.
  4. 4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Fräswerkzeugträger (12) mit dem Formfräser (22) auf einem Tischbett (7), rechtwinklig zum Schleifwerkzeugträger (2) und in Richtung der translatorischen Komponente der Wälzbewegung (16) des Bettschlittens (8) angeordnet ist, daß zum Feinstfräsen die NC-Achse der rotatorischen Komponente der Wälzbewegung (17) des Rundtisches (10) mit der NC-Achse der Axialvorschubbewegung des Fräsers (23) geschaltet sind.
  5. 5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Fräswerkzeugträger (12) mit dem Scheibenfräser mit Zahnstangenprofil (24) auf einem Ständerbett (11), dem Schleifwerkzeugträger (2) gegenüberstehend und rechtwinklig zur Richtung der translatorischen Komponente der Wälzbewegung (16) des Bettschlittens (8) angeordnet ist, daß zum Feinstfräsen die NC-Achse der rotatorischen Komponente der Wälzbewegung (17) des Rundtisches (10) mit der NC-Achse der Axialvorschubbewegung des Fräsers (23) und der NC-Achse der translatorischen Komponente der Wälzbewegung (16) des Bettschlittens (8) geschaltet sind.
  6. 6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Fräswerkzeugträger (12) mit dem Scheibenfräser mit Zahnstangenprofil (24) auf einem Ständerbett (11), parallelstehend zum Schleifwerkzeugträger (2) und rechtwinklig zur Richtung der translatorischen Komponente der Wälzbewegung (16) des Bettschlittens (8) angeordnet ist, daß zum Feinstfräsen die NC-Achse der rotatorischen Komponente der Wälzbewegung (17) des Rundtisches (10) mit der NC-Achse der Axialvorschubbewegung des Fräsers (23) und der NC-Achse der translatorischen Komponente der Wälzbewegung (16) des Bettschlittens (8) geschaltet sind.






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