Verzahnungsm aschine Gear cutting machine
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende [Erfindung betrifft eine Verzahnungsmaschine, zum Beispiel eine Maschine um Gewinde, Zahnräder oder Schnecken zu fräsen entsprechend dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch und auf ein Verfahren, um Verzahnungen an Werkstücken zu bearbeiten, entsprechend den unabhängigen Verfahrensanspruch.The present invention relates to a gear cutting machine, for example, a machine for milling threads, gears or screws according to the independent device claim and to a method for machining gear teeth on workpieces according to the independent method claim.
Stand der TechnikState of the art
Verzahnungsmaschinen sind an sich schon bekannt. Das Verzahnungsverfahren ist jedoch relativ aufwendig, insbesondere für Zahnräder mit grossen Modulen, für längere Gewinde oder f ür Zahnräder mit einer grossen Anzahl von Zähnen, die individuell gef räst werden müssen.Gear machines are already known. However, the gearing process is relatively expensive, especially for gears with large modules, for longer threads or for gears with a large number of teeth, which must be individually gef rasst.
Die Zeit, die für die Bearbeitung eines Zahnradsauseinem Werkstück benötigt wird, umfasst viele unproduktive sogenannte „toten"The time required to machine a gear from a workpiece involves many unproductive "dead" ones
Zeiten, zum Beispiel während dem Laden und Entladen der Werkstücke. Für eine schnelle Amortisierung der Verzahnungsmaschinen wird verlangt, dass sie möglichst viele verzahnte Stücke in einer vorbestimmten Periode bearbeiten können.Times, for example during loading and unloading of the workpieces. Fast amortization of gear machines is required to be able to machine as many gear teeth as possible in a predetermined period.
Esänd Verzahnungsmaschinen bekannt, die über mehrere unabhängige Wälzf räser und/oder Gewindefräser verfügen, um mehrere Werkstücke gleichzeitig zu bearbeiten. Solche Maschinen verfügen jedoch auch über mehrere Werkzeugsmotoren, und sind somit meistens voluminös, teuer, und schwer zu programmieren. Ausserdem wird das Problem der verlorenen toten Zeiten nicht gelöst.
Darstellung der .ErfindungEsänd Verzahnungsmaschinen known which have several independent Wälzf räser and / or thread mill to work on several workpieces at the same time. However, such machines also have multiple tool motors, and thus are usually bulky, expensive, and difficult to program. Moreover, the problem of lost dead times is not solved. Presentation of the invention
EΞsist daher ein Ziel der vorliegenden .Erfindung, eine verbesserte Verzahnungsmaschine anzubieten.It is therefore an object of the present invention to provide an improved gear cutting machine.
Bn anderes Ziel ist es, die unproduktiven toten Zeiten, während welcher kein Werkstück bearbeitet wird, zu minimieren, und die Geschwindigkeit und Produktivität zu erhöhen.The other objective is to minimize the unproductive dead times during which no workpiece is machined, and to increase speed and productivity.
Die Flexibilität soll auch erhöht werden, wobei der Raumbedarf und der Preis der Maschine niedrig gehalten werden sollen, beispielsweise indem die Anzahl von Antriebsmotoren reduziert wird. Die Maschine soll vorzugsweise CNC-steuerbar sein.The flexibility is also to be increased while keeping the space and the price of the machine low, for example by reducing the number of drive motors. The machine should preferably be CNC-controllable.
Gemässder vorliegenden Erfindung werden diese Ziele ins¬ besondere durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche erreicht. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen ausserdem ausden ab¬ hängigen Ansprüchen und der Beschreibung hervor.According to the present invention, these objects are achieved in particular by the features of the independent claims. Further advantageous embodiments are also evident from the dependent claims and the description.
Insbesondere werden diese Ziele durch eineIn particular, these goals are achieved through a
Verzahnungsmaschine mit folgenden Merkmalen erreicht:"'Gear cutting machine achieved with the following characteristics: " '
- einem Fräser mit einer ersten Drehachse, um Verzahnungen zu bearbeiten,a milling cutter having a first axis of rotation for machining teeth,
- einer ersten Gruppe mit einer ersten Spindel und einem Gegen halter, um ein erstes Werkstück um eine Werkstücksachse drehanzutreiben,a first group having a first spindle and a counter holder for rotationally driving a first workpiece about a workpiece axis,
- einer zweiten Gruppe mit einer zweiten Spindel und einem Gegenhalter, um ein zweites Werkstück um die Werkstücksachse drehanzutreiben, - Führungen, die parallel zur benannten Werkstücksachse sind, um alternativ die benannte erste Gruppe oder die benannte zweite Gruppe an eine Bearbeitungsstation zu verschieben, wo Verzahnungen im ersten beziehungsweise im zweiten Werkstück vom benannten Fräser gefräst werden können.
Dies hat den Vorteil, dassdie unproduktive Zeiten, während welcher nur beladen beziehungsweise entladen wird, reduziert oder gar vollständig eliminiert werden kann, so dassdie Produktivität wesentlich gesteigert werden kann.a second group having a second spindle and an anvil for rotatably driving a second workpiece about the workpiece axis, guides parallel to the designated workpiece axis for alternatively shifting the named first group or group to a processing station where gears can be milled in the first or in the second workpiece from the named cutter. This has the advantage that the unproductive times during which only loading or unloading can be reduced or even completely eliminated, so that the productivity can be substantially increased.
Dies hat ausserdem den Vorteil, dass nur die Werkstückspindel, die entsprechenden Gegenhalter und vorzugsweise die Werkstücksmotoren dupliziert werden müssen. Die Werkzeuggruppe bleibt dagegen im wesentlichen unverändert, so dassdiese Verbesserung sogar an bestehende Verzahnungsmaschinen angebracht werden kann.This also has the advantage that only the workpiece spindle, the corresponding counter-holder and preferably the workpiece motors must be duplicated. By contrast, the tool group remains essentially unchanged, so that this improvement can even be applied to existing gear cutting machines.
Bn anderer Vorteil ist, dassdie Anzahl von Komponenten, insbesondere teure oder voluminöse Komponenten, gering bleiben kann.Another advantage is that the number of components, especially expensive or bulky components, can remain low.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
Im Folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnung be¬ vorzugte Ausführungsbeispiele der Bfindung näher beschrieben. Eszeigt:In the following, preferred exemplary embodiments of the invention will be described in more detail with reference to the attached drawing. It shows:
Rg. 1 in schematischer Darstellung eine Werkzeugmaschine in einer perspektivischen Ansicht von vorne, wobei die Maschine in einer Position zur Bearbeitung des Werkstücks mit einem Wälzfräser ist.FIG. 1 is a schematic representation of a machine tool in a perspective view from the front, the machine being in a position for machining the workpiece with a hob. FIG.
Wege zur Ausf ührung der EΞrfindungWays to the execution of the EΞrfindung
Die dargestellte Verzahnungsmaschine 1 ist eine Wälzf räsmaschine mit einem Fräser 3, der von einem Motor 50 um die Drehachse Y1 drehbar angetrieben ist. In einer anderen, nicht dargestellten, Ausführungsform kann daserfindungsgemässe Verfahren auch mit einem Gewindef räser, der um die auf der Figur waagrechten Achse X dreht, angewendet werden. In einer noch bevorzugteren Variante werden sowohl ein nicht dargestellter Gewinde- oder Schneckenf räser, der ungefähr parallel zum Werkstück arbeitet, als auch ein Wälzfräser auf einem gemeinsamen Modul 5 montiert, das zwischen einer ersten Bearbeitungsposition und einer zweiten Bearbeitungsposition um einen
beliebigen Winkel in einem Bereich schwenken kann, um dasgleiche Werkstück entweder oder alternativ mit dem Gewinde- und mit dem Wälzf räser zu bearbeiten.The illustrated gear machine 1 is a Wälzf milling machine with a cutter 3, which is rotatably driven by a motor 50 about the rotation axis Y1. In another embodiment, not shown, the inventive method can also be applied with a Gewindef räser, which rotates about the horizontal axis in the figure X. In a still more preferred embodiment, both a non-illustrated threaded or Schneckenf räser, which operates approximately parallel to the workpiece, as well as a hob on a common module 5 is mounted between a first processing position and a second processing position to a can pivot any angle in a range to edit the same workpiece either or alternatively with the threaded and with the Wälzf räser.
Schnecken werden ähnlich wie Gewinde gef räst; um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, werden in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen die Wörter Gewindef räser beziehungsweise Gewinde als Oberbegriff verwendet, die auch Schneckenf räser beziehungsweise Schnecken oder ähnlich verzahnte Stücke umfassen. Ausserdem können mit Wälzf räser im Rahmen der .Erfindung nicht nur gerade Verzahnungen, sondern auch zum Beispiel schräge Verzahnungen gef räst werden.Snails are milled like threads; In order to avoid unnecessary repetition, in this description and in the claims, the words Gewindef räser or thread used as a generic term, which also include Schneckenf räser or snails or similar toothed pieces. In addition, not only straight teeth, but also, for example, bevel gears can be machined with Wälzf räser in the context of the invention.
In der dargestellten Ausführungsvariante, die nur einen Wälzf räser umfasst, wird der Werkzeugsmotor 50 auf dem Modul 5 montiert, der um die Achse Z schwenkbar ist, damit die gesamte Länge des Werkstücks bearbeitet werden kann. Die Achse Z ist waagrecht und orthogonal zur Werkstücksachse X.In the illustrated embodiment, which includes only one Wälzf räser, the tool motor 50 is mounted on the module 5, which is pivotable about the axis Z, so that the entire length of the workpiece can be edited. The axis Z is horizontal and orthogonal to the workpiece axis X.
Die Maschine 1 umfasst eine erste Werkstücksgruppe mit einem ersten Werkstück 6, daszwischen einer ersten Spindel 61 und einem ersten Gegenhalter 62 gehalten wird. Bn erster Werkstücksmotor 60 kann das erste Werkstück 6 um die waagrechte Werkstücksachse X drehen.The machine 1 comprises a first group of workpieces with a first workpiece 6 held between a first spindle 61 and a first counter-holder 62. Bn first workpiece motor 60, the first workpiece 6 rotate about the horizontal workpiece axis X.
Bne zweite Werkstücksgruppe ist auch vorhanden, die ein zweit es Werkstück 7, eine zweite Spindel 71, einen zweiten Gegenhalter 72 und einen zweiten Werkstücksmotor 70 umfasst. Die zweite Gruppe ist koaxial zur ersten Gruppe angeordnet, die Richtung der Spindel und Gegenhalter sind jedoch entgegengesetzt. Das zweite Werkstück kann von der zweiten Spindel um die Werkstücksachse X gedreht werden.The second group of workpieces is also present, which includes a second workpiece 7, a second spindle 71, a second counterholder 72 and a second workpiece motor 70. The second group is arranged coaxially with the first group, but the direction of the spindle and counter-holder are opposite. The second workpiece can be rotated by the second spindle about the workpiece axis X.
Beide Werkstücksgruppen sind auf derselben Fuhrung 53 auf einer geneigten Räche 10 montiert, und können somit manuell oder vorzugsweise motorangetrieben gleichzeitig linear entlang der Werkstücksachse X verschoben werden. Damit der Abstand zwischen den zwei Gruppen gehalten wird, werden vorzugsweise die beiden Gruppen
nur zusammen verschoben; unabhängige Verschiebungen sind nicht möglich. Dies hat auch den Vorteil, dass nur ein einziger Aktuator und ein einziger Befehl für die Verschiebung beider Gruppen erforderlich sind.Both groups of workpieces are mounted on the same guide 53 on an inclined surface 10, and thus can be moved manually or preferably motor driven simultaneously linearly along the workpiece axis X. To keep the distance between the two groups, preferably the two groups only moved together; independent shifts are not possible. This also has the advantage that only a single actuator and a single command for the displacement of both groups are required.
Die Anordnung beider Gruppen auf einer geneigten Räche 10 hat unter anderem den Vorteil, dass die Basisder Werkstücksmotoren 60, 70 nicht gegen das untere Ende des Wälzfräsers 3 oder gegen andere Teile auf dem Modul 5 stösst, insbesondere wenn die .Enden der Werkstücke 6, 7 bearbeitet werden. Dabei bleibt der Bearbeitungsraum leichter zugänglich, alswenn die Basisder Motoren 60, 70 etwa senkrecht montiert würde.The arrangement of both groups on an inclined surface 10 has, inter alia, the advantage that the base of the workpiece motors 60, 70 does not strike against the lower end of the hob 3 or against other parts on the module 5, in particular if the ends of the workpieces 6, 7 to be edited. The processing space remains more easily accessible than if the base of the motors 60, 70 were mounted approximately vertically.
Auf der Figur 1 befindet sich die erste Gruppe an einer erstenIn FIG. 1, the first group is located at a first group
Lade- beziehungsweise Abladestation D, an welcher das bearbeitete Werkstück 6 entladen und ein neu es Werkstück manuell oder automatisch beladen werden kann. Die zweite Gruppe befindet sich hingegen an einer Bearbeitungsstation E, wo daszweite Werkstück 7 vom Verzahnungsf räser bearbeitet wird. Das Beladen und Entladen ein es Werkstücks an der Station D erfolgt vorzugsweise während der Bearbeitung an der Station ELoading or unloading station D, at which the machined workpiece 6 unloaded and a new it workpiece can be loaded manually or automatically. The second group is, however, at a processing station E, where the second workpiece 7 is machined by the Verzahnungsf. The loading and unloading of a workpiece at the station D preferably takes place during the processing at the station E.
Wie bereits erwähnt können nach dem Fräsen des Werkstücks 7 beide Gruppen gleichzeitig linear entlang der Führung 53 verschoben werden, um das erste gleich beladene Werkstück 6 an die Bearbeitungsstation Ezu bringen und um dasgleich bearbeitete Werkstück 7 an die zweite Ladestation Fzu bringen, wo es entladen und ersetzt werden kann.As already mentioned, after milling the workpiece 7, both groups can be moved linearly along the guide 53 at the same time to bring the first workpiece 6 loaded to the processing station Ezu and to bring the workpiece 7 processed at the same time to the second loading station F, where it discharges and can be replaced.
Die Verzahnungsmaschine kann mit einer automatischen Lade- und Entladevorrichtung kombiniert werden, die entweder eine der beiden Ladestationen oder beide Stationen besorgt. Es können auch zwei unabhängige Lade- und Entladevorrichtungen vorgesehen werden um die beiden Bearbeitungsstationen unabhängig zu versorgen.The gear cutting machine can be combined with an automatic loading and unloading device that either provides one of the two charging stations or both stations. Two independent loading and unloading devices can also be provided to supply the two processing stations independently.
Das Werkstück 6 kann sich entlang der Führung 53 relativ zum Modul 5 auch während dem Fräsvorgang linear in der Richtung X bewegen.
Die beiden Werkstücksmotoren 60 und 70 sind an entgegengesetzten Enden der Führung 53 angeordnet, so dass sie nicht gegen das Modul 5 stossen und dassdie gesamte Länge der Werkstücke 6, 7 vom Fräser 3 bearbeitet werden kann.The workpiece 6 can also move linearly in the direction X along the guide 53 relative to the module 5 during the milling process. The two workpiece motors 60 and 70 are disposed at opposite ends of the guide 53 so that they do not butt against the module 5 and that the entire length of the workpieces 6, 7 can be machined by the miller 3.
Der Werkzeugsmotor 50, der Werkstücksmotor 60 und vorzugsweise auch Motoren zur linearen Verlagerung des Werkzeugs und/oder der Werkstücke 6, 7 entlang der verschiedenen Führungen sind vorzugsweise von einem Programm in einer CNC-Bnheit gesteuert. Die CNC-Bnheit lässt vorzugsweise die Drehantriebe und die linearen Antriebe synchron laufen, vorzugsweise mit programmierbaren Drehzahl- und Geschwindigkeitsverhältnissen, um verschiedene Typen von Zahnrädern und/oder von Gewinden mit derselben Maschine bearbeiten zu können. Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere, aber nicht au ssch Ii esslich, zur Bearbeitung von Gewinden und Zahnrädern bis Modul 2,5.The tool motor 50, the workpiece motor 60 and preferably also motors for linear displacement of the tool and / or the workpieces 6, 7 along the various guides are preferably controlled by a program in a CNC unit. The CNC unit preferably operates the rotary drives and the linear drives synchronously, preferably at programmable speed and speed ratios, in order to be able to machine different types of gears and / or threads with the same machine. The present invention is particularly, but not exclusively, suitable for machining threads and gears up to module 2.5.
In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform liegen dieIn the illustrated preferred embodiment, the
Drehachsen X und Y1 in jeder Bearbeitungsposition stetsin einer senkrechten Ebene (wenn man den kleinen waagrechten Abstand entlang Z vernachlässigt). Der Werkzeugsmotor 50 befindet sich somit nie in einer waagrechten Position orthogonal zum Werkst ücksmotor 60, so dassdie Tiefe der Maschine 1 und die Zu gänglich keit verbessert sind.Rotary axes X and Y1 in each machining position always in a vertical plane (neglecting the small horizontal distance along Z). The tool motor 50 is thus never in a horizontal position orthogonal to the workpiece rotor 60, so that the depth of the machine 1 and the accessibility are improved.
Die dargestellte Verzahnungsmaschine hat zwei Ladestationen und eine Bearbeitungsstation. Möglich sind auch Varianten mit mehr Ladestationen und/oder mehr Bearbeitungsstationen entlang einer oder mehreren Führungen.The illustrated gear cutting machine has two charging stations and a processing station. Also possible are variants with more charging stations and / or more processing stations along one or more guides.
Nebst den Verdienstmöglichkeiten durch den Einsatz des erfindungsgemässen Verfahrens und der erfindungsgemässen Verzahnungsmaschine können auch Datenträger mit einem Softwareprogramm zur Durchführung des Verfahren, welche von Datenverarbeitungsmitteln in einer Fräsmaschine ausgef ührt werden können (beispielsweise magnetische und/oder optische Medienträger) vermarktet werden.
[BezugszeichenlisteIn addition to the possibilities of earning due to the use of the method according to the invention and the gear cutting machine according to the invention, data carriers with a software program for carrying out the method, which can be executed by data processing means in a milling machine (for example magnetic and / or optical media carriers), can also be marketed. [LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Maschine1 machine
10 Geneigte Räche10 Inclined avengers
3 Wälzf räser3 hobs
5 Schwenkbares Modul5 swiveling module
50 Werkzeugsmotor50 tool motor
53 X Führung53 X leadership
54 Y Führung54 Y leadership
6 Erstes Werkstück6 First workpiece
60 Erster Werkstücksmotor60 First workpiece motor
61 Erste Spindel61 First spindle
62 Erster, zweiter Gegenhalter62 First, second opponent
7 Zweites Werkstück7 second workpiece
70 Zweiter Werkstücksmotor70 Second workpiece motor
71 Zweite Spindel71 Second spindle
D Erste LadestationD First charging station
E BearbeitungsstationE processing station
F Zweite Ladestation. α Winkel
F Second charging station. α angle