DE10305752A1

DE10305752A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Wälzschälen und Schaben ohne Werkstückwechsel in einer Maschine

Info

Publication number: DE10305752A1
Application number: DE2003105752
Authority: DE
Inventors: Tobias Schröder
Original assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Current assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Priority date: 2003-02-11
Filing date: 2003-02-11
Publication date: 2004-10-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur spanenden Fertigung von zylindrischen, rotationssymmetrischen Bauteilen zur Herstellung periodischer Strukturen, vorzugsweise Zahnrädern, durch das Aufeinanderfolgen der Verzahnungsbearbeitungsverfahren Wälzschälen und Schaben in einer Maschine ohne dass ein Werkstückwechsel notwendig wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung von zylindrischen, rotationssymetrischen Bauteilen zur Herstellung periodischer Strukturen, vorzugsweise Zahnräder und Verzahnungen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Stand der Technik
Es existieren unterschiedliche Verfahren zur Herstellung von Zahnrädern, die sich auf Grund ihrer Kinematik und Zerspanungsprinzipien zum Teil erheblich voneinander unterscheiden.
Üblicherweise erfolgt aufgrund der hohen Anforderungen an die Genauigkeit zunächst eine spanende Vorbearbeitung und im Anschluss eine Feinbearbeitung der Verzahnung. Aufgrund der besseren Bearbeitbarkeit wird oftmals angestrebt, die Verzahnung vor dem Härten im weichen Zustand zu bearbeiten.
Das derzeit dominierende Verfahren zur Vorbearbeitung von Zahnrädern ist das Wälzfräsen. Derartige Verfahren sind u.a. in der DE19918289 „Verfahren zum Herstellen verzahnter Werkstücke", EP0614406 „Zahnradwälzfräsmaschine" oder DE4029671 „Verfahren zur Herstellung von runden Werkstücken mit stegförmigen Vorsprüngen, insbesondere zur Herstellung von Zahnrädern „ offenbart.
Zur Weichfeinbearbeitung kommt in den meisten Fällen das Schaben zum Einsatz, wie es u.a. aus der DE 19920323 „Verfahren und Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werkstücken" bekannt sind.
Aufgrund der sehr unterschiedlichen Kinematik der beiden Prozesse Wälzfräsen und Schaben, müssen hierfür zwei unterschiedliche Maschinen eingesetzt werden.
Die Vor- und Feinbearbeitung von Zahnrädern auf zwei unterschiedlichen Maschinen führt zu einem hohen logistischen Aufwand. Dabei entstehen Kosten für den Transport des Werkstücks von einer Maschine zur nächsten, das Beladen der Maschinen und die mögliche Lagerung der Werkstücke zwischen den beiden Bearbeitungsschritten.
Um dieses Problem zu vermeiden, wird in neuerer Zeit auch das Wälzfräsen zur Weichfeinbearbeitung mit deutlich verringerten Vorschüben eingesetzt, wobei jedoch Nachteile in Bezug auf die Bearbeitungszeit in Kauf genommen werden, da die Anzahl an aktiven Schneiden und die aktive Schneidenlänge deutlich geringer ist als beim Schaben.
Das Wälzschälen ist ein seit langer Zeit bekanntes Bearbeitungsverfahren zur Vorbereitung von Zahnrädern, das in der Vergangenheit jedoch nicht erfolgreich eingesetzt werden konnte. Wälzschälverfahren werden u.a. in der DE3533064 „Verfahren zur Bearbeitung der Flanken von Zahnrädern durch Wälzschälen sowie Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens", DE8607328 „Maschine zum Wälzschälen zylindrischer Verzahnungen", DE69303704 „Verfahren und Vorrichtung zum Wälzschälen" beschrieben.
Innovationen im Bereich der Werkzeugmaschinensteuerungen führen dazu, dass in letzter Zeit die Anwendung dieses Prozesses zur wirtschaftlichen Vorverzahnung möglich erscheint.
Die Bearbeitungskinematik des Wälzschälens und des Schabens sind sehr ähnlich, wodurch eine Fertigbearbeitung von Zahnrädern durch Wälzschälen und Schaben in einer Maschine realisierbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bearbeitungsverfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Zahnrädern oder periodischen Strukturen auf rotationssymetrischen Körpern zu entwickeln, das eine Vor- und Feinbearbeitung ohne Werkstückwechsel in einer Maschine bei hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit realisiert.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung erlauben eine Reduzierung der Fertigungskosten von Zahnrädern. Außerdem wird eine einfachere Werkstücklogistik ermöglicht sowie verkürzte Maschinenrüstzeiten.
Eine vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, dass sich an einem Ende der Welle auf dem das Schneidrad und das Schabrad angeordnet sind, eine standardisierte Aufnahme für ein Maschinenfutter befindet, wodurch die Welle in der Maschine aufgenommen wird.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist auf der Welle auf dem das Schneidrad und das Schabrad angeordnet sind, zur Messung von Prozesskräften ein mitlaufendes Schnittkraftdynamometer angebracht.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsformen beschrieben.
Hierbei zeigt:
1: Welle mit Werkzeugaufnahme für die Verfahrenskombination Wälzschälen und Schaben
In 1 ist eine Welle mit Werkzeugaufnahme für die Verfahrenskombination Wälzschälen und Schaben in einem Längsschnitt dargestellt.

1: Welle mit Werkzeugaufnahme für die
: Verfahrenskombination Wälzschälen und Schaben
2: Schabrad
3: Schälrad
4: Mitlaufendes Schnittkraftdynamometer zur Messung von
: Prozesskräften
5: Maschinenaufnahme

Claims

Verfahren zur Herstellung periodischer Strukturen, vorzugsweise Verzahnungen, an zylindrischen, rotationssymetrischen Bauteilen durch spanende Bearbeitung, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung durch ein Aufeinanderfolgen der Verzahnungsherstellprozesse Wälzschälen und Schaben ohne Werkstückwechsel in einer Maschine durchgeführt wird.
Vorrichtung zur Herstellung periodischer Strukturen, vorzugsweise Verzahnungen, an zylindrischen, rotationssymetrischen Bauteilen durch spanende Bearbeitung dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Welle mindestens ein Schälrad zum Wälzschälen und mindestens ein Schabrad zum Schaben angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Welle auf der das Schälrad zum Wälzschälen und das Schabrad zum Schaben angeordnet sind, an mindestens einem Ende mit einer Maschinenaufnahme versehen ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Welle auf der das Schneidrad zum Wälzschälen und das Schabrad zum Schaben angeordnet sind, ein mitlaufendes Schnittkraftdynamometer zur Messung von Prozesskräften angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Welle auf der das Schälrad zum Wälzschälen und das Schabrad zum Schaben angebracht sind, in einer Maschine eingespannt ist.