DE102023111950A1

DE102023111950A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Anfasen von Zahnkanten

Info

Publication number: DE102023111950A1
Application number: DE102023111950.8A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Heinemann; Fabian Reil; Karsten Zimmermann
Original assignee: Profilator GmbH and Co KG
Current assignee: Profilator GmbH and Co KG
Priority date: 2023-05-08
Filing date: 2023-05-08
Publication date: 2024-11-14
Also published as: WO2024231465A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entgraten der Stirnkanten (7', 8', 9') einer Verzahnung eines Werkstücks (4), wobei ein Schneidkanten (12) aufweisendes Werkzeug (3) von einem Winkelgetriebe (5) getragen wird, das von der Werkzeugspindel (1) drehangetrieben wird.

Description

Gebiet der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entgraten der in einer Stirnfläche einer Stirnverzahnung liegenden Stirnkanten einer Verzahnung eines Werkstücks, bei dem das Werkstück von einer sich um eine Werkstückspindeldrehachse drehenden Werkstückspindel um eine Werkstückachse drehangetrieben wird und bei dem ein zumindest eine in einer Schneidkantenebene sich erstreckende Schneidkante aufweisendes Werkzeug in einem Synchronlauf zum Werkstück von einer sich um eine Werkzeugspindeldrehachse drehenden Werkzeugspindel um eine in der Schneidkantenebene liegende Werkzeugachse drehangetrieben wird, wobei die Schneidkante an einer Stirnkante eines ersten Zahnes des Werkstücks und an einer Stirnkante eines zweiten Zahnes des Werkstücks eine Fase erzeugt.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer von einem Antriebsmotor um eine Werkstückspindeldrehachse drehantreibbaren Werkstückspindel mit einem Futter zur Aufnahme eines um eine Werkstückachse drehantreibbaren Werkstücks, mit einer von einem Antriebsmotor um eine Werkzeugspindeldrehachse drehantreibbaren Werkzeugspindel zum Antrieb eines Werkzeugs um eine Werkzeugachse, wobei das Werkzeug eine sich in einer Schneidkantenebene erstreckende Schneidkante aufweist, in welcher Schneidkantenebene die Werkzeugachse verläuft, mit einer Steuereinrichtung, mit der die Antriebsmotoren derart synchronisiert zueinander antreibbar sind, dass die Schneidkante an einer Stirnkante eines ersten Zahnes des Werkstücks und einer Stirnkante eines zweiten Zahnes des Werkstücks eine Fase erzeugt, wobei die Werkzeugspindeldrehachse mit einer Antriebsachse eines Winkelgetriebes axial gekoppelt ist und eine in einem 90°-Winkel zur Antriebsachse stehende Abtriebsachse des Winkelgetriebes ein Werkzeugfutter aufweist, in dem ein Schaft des Werkzeugs steckt.
Stand der Technik
Bei einem gattungsgemäßen Verfahren werden die in einer Stirnfläche einer Stirnverzahnung eines Werkstücks liegenden Zahnkanten der Zähne des Werkstücks mit einem Schneidkantenwerkzeug bearbeitet, wobei die Werkzeugachse senkrecht zur Werkstückachse verläuft und von einem Antriebsmotor angetrieben wird. Der Antriebsmotor wird in einem Synchronlauf mit einem Antriebsmotor einer Werkstückspindel angetrieben, sodass die Schneidkante des Werkzeugs die Stirnkanten zweier benachbarter Zähne derart entgratet, indem in die Stirnkanten eine sich auf einer U-förmigen Konturlinie erstreckende Fase geschnitten wird.
Aus der DE 21 57 619 A ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, mit dem beziehungsweise der mit einem zahnradförmigen Werkzeug eine Anfasung der Stirnkanten durchgeführt werden kann.
Die DE 32 40 165 A1 beschreibt eine Abdachvorrichtung, bei der zwei synchron angetriebene Schlagmesser jeweils eine Zahnkante bearbeiten können.
Aus der DE 10 48 762 A ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei dem beziehungsweise bei der Schlagmesser die Kontur einer zu fertigenden Abdachung angepasste Schneidkanten aufweisen.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren beziehungsweise die gattungsgemäße Vorrichtung hinsichtlich des Anwendungsspektrums zu erweitern.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der in den nebengeordneten Ansprüchen angegebenen Erfindung darstellen, sondern auch eigenständige Lösungen sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Werkzeug auf, welches zumindest eine Schneidkante besitzt. Die Schneidkante erstreckt sich in einer Schneidkantenebene, wobei die Werkzeugachse, um die das Werkzeug gedreht wird, in der Schneidkantenebene liegt. Die Schneidkante dreht sich in einer Rotationsfläche. Die Schneidkante kann mehrere Abschnitte aufweisen, die jeweils geradlinig in einem Winkel zur Werkzeugachse oder parallel zur Werkzeugachse verlaufen können. Das Werkzeug kann aber auch zwei Schneidkanten aufweisen. Die beiden Schneidkanten können in derselben Schneidkantenebene liegen. Das Werkzeug kann aber auch drei oder mehr Schneidkanten aufweisen, die jeweils in einer Schneidkantenebene liegen, wobei die Schneidkantenebenen in gleichmäßiger Umfangsverteilung um die Werkzeugachse angeordnet sind. Wenn das verzahnte und zu entgratende Werkstück keine Kollisionsflächen aufweist, kann die Werkzeugachse senkrecht zur Werkstückachse verlaufen und die Werkstückachse schneiden. Die Werkzeugachse kann somit in einer Drehebene liegen und in einer Radialebene, wobei in der Radialebene die Werkstückachse liegt und ein Berührpunkt der Schneidkante in der Mitte der Stirnkante einer Zahnlücke. Die Drehbewegung der Werkzeugachse ist mit der Drehbewegung der Werkstückachse derart synchronisiert, das unterschiedliche axiale Abschnitte der Schneidkante in einer kontinuierlichen Bewegung einen bevorzugt ununterbrochenen Schnitt an der Stirnseite der Verzahnung vornehmen, der eine sich vom Kopf eines ersten Zahns durch die Zahnlücke hindurch bis zum Kopf eines zweiten Zahnes sich erstreckende Fase erzeugen kann, wobei bei der Verzahnung entstandene Grate abgetragen werden. Es können nicht nur die Stirnkanten der Zahnflanken durch Ausbildung einer Fase entgratet werden. Auch die Stirnkante des Zahngrundes kann durch Ausbildung einer Fase entgratet werden. Es kann sich eine durchgehende Fase ausbilden, die vom Kopf eines Zahnes durch die gesamte Zahnlücke hindurch bis zum Kopf eines anderen Zahnes reicht. Bei diesem Verfahren kann es vorgesehen sein, dass die Schneidkante in einem ununterbrochenen Schnitt am Zahnkopf einer Stirnkante eines ersten Zahnes des Werkstücks beginnend, den Schnitt entlang einer Stirnkante eines Zahnlückengrundes einer an den ersten Zahn angrenzenden Zahnlücke und entlang einer Stirnkante eines sich daran anschließenden zweiten Zahnes des Werkstücks bis zu dessen Kopf fortsetzend, die Fase erzeugt. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Schneidkante am Zahnkopf einer Stirnkante des ersten Zahnes des Werkstücks beginnend die Fase erzeugt und kurz vor Erreichen des Zahnlückengrundes austaucht und anschließend im Bereich einer Stirnkante eines sich daran anschließenden zweiten Zahnes in der Nähe des Zahnlückengrundes eintauchend die Fase der Stirnkante eines zweiten Zahnes fertigt. Die Bearbeitung der Stirnkanten kann im Gleichlauf erfolgen, bei dem die Bewegung des Berührpunktes der Schneidkante mit der Stirnkante eine Bewegungskomponente in Drehrichtung des Werkstücks aufweist. Die Bearbeitung der Stirnkanten kann aber auch im Gegenlauf erfolgen, bei dem die Bewegung des Berührpunktes der Schneidkante mit der Stirnkante eine Bewegungskomponente aufweist, die der Drehrichtung des Werkstücks entgegengerichtet ist. Die Herstellung einer Fase, die eine Fasenbreite von weniger als 1 mm aufweisen kann, beginnt am Zahnkopf eines ersten Zahnes. Hier trifft ein erster Punkt der rotierenden Schneide auf die in eine Kopfkante übergehende Stirnkante des ersten Zahnes. Der Schnittpunkt wandert über die Stirnkante und gleichzeitig entlang der Schneidkante in Richtung des freien Endes des Werkzeuges. Die Schneidkante trifft danach die Stirnkante des Zahnlückengrundes, in dem ebenfalls eine Fase erzeugt wird, und anschließend die Stirnkante einer Zahnflanke eines zweiten Zahnes, der neben dem ersten Zahn liegt. Hier wandert der Schnittpunkt über die Stirnkante vom Zahngrund bis zum Zahnkopf und gleichzeitig entlang der Schneidkante in Richtung weg vom freien Ende des Werkzeugs. In der bevorzugten Ausführungsform wird eine kopfseitige Stirnkante nicht entgratet. Die Entgratung dieser Stirnkante kann mit einem Drehstrahl erfolgen.
Gemäß einer ersten Variante der Erfindung besitzt die Werkzeugachse einen von Null verschiedenen Neigungswinkel zu einer senkrecht zur Werkstückachse stehenden Drehebene des Werkstücks. Mit dieser Variante des Verfahrens lassen sich insbesondere innenverzahnte Werkstücke, die Kollisionskonturen aufweisen, verzahnen. Der Antrieb des Werkzeugs kann auf der der anzufasenden Stirnseite gegenüber liegenden Seite des Werkstücks angeordnet sein. Bei einem innenverzahnten Werkstück kann der Antrieb durch den von der Verzahnung umgebenen Freiraum des Werkstücks erfolgen. Der Neigungswinkel kann beispielsweise mindestens 3° betragen und/oder maximal 60° betragen. Er kann aber auch geringer oder größer sein. Ein hierbei verwendetes Werkzeug kann eine Schneidkante aufweisen, die schaftseitig einen größeren Radialabstand zur Werkzeugachse aufweist, als am freien Ende. Bei größeren Neigungswinkeln kann die Schneidkante aber auch einen mittleren Abschnitt aufweisen, der den größten Radialabstand aufweist. Es ist ebenfalls vorgesehen, dass die Schneidkante schaftseitig einen geringeren Radialabstand aufweist, als am freien Ende des Werkzeugs.
Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung besitzt die Werkzeugachse einen von Null verschiedenen Schwenkwinkel zu der Radialebene, in welcher sich die Werkzeugachse erstreckt und welche durch einen Berührpunkt der Schneidkante durch die Stirnkante verläuft. Bei dieser Variante besitzt die Werkzeugachse einen Mittenversatz zur Mitte des Werkstücks. Mit dieser Variante lassen sich symmetrische Fasen auch an schräg verzahnten Werkstücken und insbesondere an Werkstücken erzeugen, bei denen die Stirnflächen der zu entgratenden Stirnkanten nicht in einer Planfläche verlaufen, sondern beispielsweise in einer Konusfläche. Der Schwenkwinkel kann beispielsweise mindestens 3° betragen und/oder maximal 60° betragen. Er kann aber auch geringer oder größer sein. Die Werkzeugachse verläuft bei dieser Variante in einem Winkel zu einer in der Drehebene liegenden Tangente am Werkstück, der von 90° verschieden ist.
Gemäß einer dritten Variante der Erfindung, die bevorzugt mit der ersten und der zweiten Variante kombiniert werden kann, wird die Drehbewegung der Werkzeugspindeldrehachse mit einem Winkelgetriebe in eine Drehbewegung der Werkzeugachse gewandelt. Das Winkelgetriebe kann insbesondere bei der Bearbeitung von innen verzahnten Werkstücken während des Anfasens in dem von der Verzahnung umgebenen Freiraum des Werkstücks liegen. Die Werkzeugspindel besitzt bevorzugt eine Drehachse, die identisch mit der Achse eines Antriebsmotors ist oder die parallel zur Achse eines Antriebsmotors der Werkzeugspindel verläuft. Eine Antriebsachse des Winkelgetriebes bildet eine lineare Verlängerung der Werkzeugspindeldrehachse. Mit dem Winkelgetriebe wird somit bevorzugt die Drehbewegung eines Antriebsmotors in eine senkrecht dazu stehende Drehbewegung gewandelt. Mit dieser senkrecht zur Drehbewegung des Antriebsmotors stehenden Drehbewegung wird das Werkzeug um seine Werkzeugachse gedreht. Das Winkelgetriebe kann eine Antriebsachse aufweisen, die beispielsweise über ein Kegelradgetriebe mit einer Abtriebsachse gekoppelt ist. Die Antriebsachse kann ein Futter aufweisen, in das ein Schaft des Werkzeuges eingesteckt werden kann. Der Schaft des Werkzeugs hat bevorzugt einen unrunden Abschnitt und insbesondere eine Abflachung, die mit einer Abflachung des Werkzeugfutters oder einer Spannschraube im Werkzeugfutter korrespondiert, sodass das Werkzeug in einer definierten Winkelstellung zur Werkzeugspindel montierbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren beziehungsweise die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht das Entgraten kleiner und innenverzahnter Zahnräder, die Kollisionskonturen aufweisen können.
Zur Durchführung des Verfahrens kann ein Werkzeug verwendet werden, das eine Schneidkante aufweist, die in einer Schneidkantenebene liegt. Erfindungsgemäß soll die Werkzeugachse, um die sich ein Schaft des Werkzeugs drehen kann, in der Schneidkantenebene liegen. Das Werkzeug kann mehrere um die Werkzeugachse winkelversetzt liegende Schneidkantenebene aufweisen, in denen jeweils eine Schneidkante verläuft. Besitzt das Werkzeug zwei Schneidkanten oder eine geradzahlige Anzahl an Schneidkanten, so können zwei Schneidkanten in einer gemeinsamen Schneidkantenebene liegen. Die Schneidkante kann mehrere Schneidkantenabschnitte aufweisen. Die Schneidkantenabschnitte können einen verschiedenen Kantenwinkel zur Werkzeugachse aufweisen. Die Schneidkantenabschnitte können dabei von einem Schaft des Werkzeuges weggerichtet sein oder zum Schaft hingerichtet sein. Eine durch einen Schneidkantenabschnitt gezogene Hilfslinie kann beispielsweise die Werkzeugachse im Bereich des Schaftes schneiden oder die Werkzeugachse auf der gegenüberliegenden Seite des Schaftes schneiden. Die Umlauffläche der Schneidkante kann auch eine Konusfläche sein. Eine Spanfläche des Werkzeugs kann in der Schneidkantenebene liegen. Es ist aber auch möglich, dass das Werkzeug einen positiven oder negativen Spanwinkel aufweist. Der Freiwinkel des Schneidwerkzeuges ist bevorzugt so gewählt, dass das Werkzeug bei seiner Drehung nicht mit den Zähnen der zu bearbeitenden Verzahnung kollidiert. Das Drehzahlverhältnis zwischen Werkzeug und Werkstück kann so gewählt sein, dass das Werkzeug nur jeweils jede zweite oder dritte Zahnlücke bearbeitet. Bei einem mehrmaligen Umlauf des Werkstücks werden alle Zahnkanten bearbeitet. Erfindungsgemäß kann die Richtung der Werkzeugachse eine in Richtung der Werkzeugdrehachse verlaufende Richtungskomponente aufweisen. Die Werkzeugachse kann darüber hinaus eine Richtungskomponente aufweisen, die in Richtung einer Tangente verläuft, die durch den Berührpunkt der Schneide verläuft und senkrecht zu einer Radialen zur Werkstückachse.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine Draufsicht auf eine Stirnfläche 23 eines Zahnrades 4 zur Verdeutlichung des Weges der Spanabtragsstelle,
2a eine Darstellung gemäß 2, jedoch bei einer Variante eines Verfahrens,
3 den Schnitt gemäß der Linie III-III in 2,
4 den Schnitt gemäß der Linie IV-IV in 2,
5 in einer Draufsicht das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung,
6 eine Darstellung ähnlich 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
7 in einer Darstellung ähnlich 5 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
8 die Ansicht auf eine Verzahnung gemäß Pfeil VIII in 7,
9 den Schnitt gemäß der Linie IX-IX in 7,
10 eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Werkzeugs 3,
11 das Werkzeug gemäß 10 mit Blick in Richtung des Pfeiles XI in 10,
12 eine perspektivische Darstellung des Werkzeugs,
13 eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Werkzeugs 3,
14 eine Darstellung ähnlich der 5 eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung und
15 eine Darstellung ähnlich der 1 eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsformen
Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine besitzt ein in den Zeichnungen nicht dargestelltes Maschinenbett, an dem eine Werkzeugspindel 1 und eine Werkstückspindel 2 befestigt ist. Die Werkstückspindel 2 oder die Werkzeugspindel 1 kann ortsfest am Maschinenbett befestigt sein. Die Werkstückspindel 2 oder die Werkzeugspindel 1 besitzt eine Achse, die drehangetrieben werden kann. Hierzu weist die Werkstückspindel 2 oder die Werkzeugspindel 1 einen Antriebsmotor auf.
Die jeweils andere Achse, also entweder die Werkstückspindel 2 oder die Werkzeugspindel 1 kann relativ gegenüber der zuvor genannten Werkzeugspindel 1 oder Werkstückspindel 2 in den drei Raumrichtungen verlagert werden. Auch diese Werkstückspindel 2 oder Werkzeugspindel 1 besitzt einen Antriebsmotor, mit dem eine Achse gedreht werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Werkzeugspindel 1 ortsfest am Maschinenbett befestigt. Die Werkzeugspindel 1 kann aber um einen Neigungswinkel a geneigt werden.
Die Werkzeugspindel 1 trägt ein Winkelgetriebe 5. Das Winkelgetriebe 5 besitzt eine Antriebsachse 21, die mit einer nicht dargestellten Abtriebswelle der Werkzeugspindel 1, die sich um die Werkzeugspindeldrehachse 1' drehen kann, axial gekoppelt ist. Die Antriebsachse 21 dreht sich somit um die Werkzeugspindeldrehachse 1'. Die Antriebsachse 21 ist mit einer Abtriebsachse 22 drehgekoppelt. Dies kann über ein Kegelradgetriebe erfolgen. Die Abtriebsachse 22 steht senkrecht auf der Antriebsachse 21. Mit der Abtriebsachse 22 wird ein Werkzeugfutter 25 drehangetrieben. Die Drehachse des Werkzeugfutters 25 steht somit senkrecht auf der Werkzeugspindeldrehachse 1'.
Die Werkzeugspindel 2 besitzt ein Futter 6, in das ein Werkstück 4 eingespannt ist. Bei dem Werkstück 4 handelt es sich um ein Zahnrad. Das Zahnrad besitzt eine Stirnverzahnung. Bei der Stirnverzahnung kann es sich um eine Geradverzahnung oder Schrägverzahnung handeln. Es kann sich um eine Innenverzahnung oder um eine Außenverzahnung handeln. In der 1 ist ein Werkstück 4 dargestellt, welches ein Zahnrad mit einer Innenverzahnung ist, wobei die Verzahnung eine Geradverzahnung ist. Das Werkstück 2 besitzt eine Werkstückachse 10, die mit der Werkstückspindeldrehachse 2' zusammenfällt.
Das im Werkzeugfutter 25 eingespannte Werkzeug 3 ist in den 10 bis 11 dargestellt. Es besitzt einen Schaft 17 und einen Kopf, der eine Schneidkante 12 ausbildet. Beim Ausführungsbeispiel besitzt das Werkzeug 3 zwei in einer gemeinsamen Schneidkantenebene E verlaufende Schneidkanten 12. Die Schneidkantenebene E verläuft durch die Werkzeugachse 10. Die Schneidkante 12 besitzt mehrere Schneidkantenabschnitte 14, 15, 16, welche um einem Winkel ε1, ε2 zur Werkstückachse 10 geneigt verlaufen. Die Winkel können hier 12° und 15° betragen. Eine Hilfslinie HL, die durch einen der Schneidkantenabschnitte 14, 15, 16 gelegt ist, schneidet die Werkzeugachse 10 auf ihrer vom Schaft 17 abgewandten Seite.
In einer nicht dargestellten Variante ist vorgesehen, dass die Schneidkante 12 entlang einer freien Kontur verläuft, wobei diese Kontur in einer Ebene verlaufen kann. Die Kontur kann aber auch frei im Raum verlaufen, sodass Abschnitte der Schneide 12 winkelversetzt zueinander liegen.
Die Spanfläche liegt in der Schneidkantenebene E. Die Freiflächen sind gegenüber der Schneidebene geneigt. Der Freiwinkel γ1, γ2, γ3 ist derart gewählt, dass bei dem weiter unten beschriebenen Verfahren keine Kollisionen auftreten. Drei in Umfangsrichtung hintereinanderliegende Freiflächen besitzen Freiwinkel γ1 = 12°, γ2 = 18°, γ3 = 32°. Der Schaft 17 besitzt eine Abflachung 18, mittels derer der Schaft 17 in einer definierten Drehstellung im Werkzeugfutter 25 befestigt werden kann. Die Abflachung erstreckt sich in einer Ebene, die senkrecht zur Schneidkantenebene E verläuft.
Es ist eine elektronische Steuereinrichtung 20 vorgesehen, mit der die Werkzeugspindel 1 und die Werkstückspindel 2 derart drehangetrieben werden, dass sich die Werkzeugspindeldrehachse 1' in einem vorgegebenen Drehzahlverhältnis zur Werkstückspindeldrehachse 2' dreht.
Mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung können eine an eine Stirnfläche 23 eines verzahnten Werkstücks 4 angrenzende Stirnkante 7', 8' eines Zahnes 7, 8 und die Stirnkante 9' eines Zahnlückengrundes einer zwischen den Zähnen 7, 8 liegenden Zahnlücke 9 entgratet werden. Hierzu werden mit der Schneidkante 12 unter Ausbildung einer U-förmigen Fase 24 die Stirnkanten 7', 8' der an eine Zahnlücke 9 angrenzenden Zähne 7, 8 sowie die Stirnkante 9' des Zahnlückengrundes der Zahnlücke 9 bereichsweise entfernt. Hierzu taucht ein Schneidkantenabschnitt 16 der Schneidkante 12 im Bereich des Zahnkopfes 7" des Zahnes 7 in den Bereich der Stirnkante 7' ein. Im Zuge der synchronisierten Drehung von Werkstück 4 und Werkzeug 3 wandert die Spanabtragsstelle vom Zahnkopf 7'' hin zum Zahnlückengrund. Dabei wechselt die Spanabtragsstelle von einem Schneidkantenabschnitt 16 zu einem anderen Schneidkantenabschnitt 15, mit dem die Stirnkante 9' des Zahnlückengrundes bearbeitet wird. Danach bearbeitet die Schneidkante 12 die Stirnkante 8' des benachbarten Zahnes. Während der Bearbeitung wandert die Spanabtragsstelle nicht nur über die Stirnkanten 7', 8', 9', sondern auch entlang der Schneidkante 12. Beim Bearbeiten der Stirnkante 8' des benachbarten Zahnes 8 wechselt die Spanabtragsstelle vom Schneidkantenabschnitt 15 zurück zum Schneidkantenabschnitt 16. Der Weg, den die Spanabtragsstelle während des Erzeugens der U-förmigen Fase entlangläuft, ist in der 2 gestrichelt dargestellt. Die Stirnkanten der Zahnköpfe 7", 8" werden nicht mitbearbeitet.
Die 2a zeigt eine Variante des in der 2 beschriebenen Verfahrens. Hier werden nur die sich gegenüberliegenden Stirnkanten 7', 8' eines Zahnes 7, 8 mit einer Fase 24 versehen. Die Schneidkante taucht im Bereich des Kopfes 7'' in das Werkstück ein und verlässt vor dem Erreichen der Stirnkante 9' des Zahnlückengrundes das Werkstück. Die gegenüberliegende Fase der Stirnkante 8' wird in ähnlicher Weise gefertigt, indem die Schneide kurz nach Überlaufen des Zahngrundes 9' in das Werkstück eintaucht, um die Stirnkante 8' mit einer Fase zu versehen.
Bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die Werkzeugachse 10 senkrecht zur Werkstückspindeldrehachse 2' und schneidet die Werkstückspindeldrehachse 2'. Die Werkzeugachse 10 liegt hier in einer Radialebene durch die Werkstückspindeldrehachse 2'.
Das in der 6 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel zeigt ein Werkstück 4 mit einer Kollisionskontur. Hier besitzt die Werkzeugachse 10 einen Neigungswinkel α, der größer 0 ist zur Drehebene D des Werkstücks 4. Als Folge des Neigungswinkels, der zwischen 10° und 16° betragen kann, können Kollisionen mit dem Gehäuse des Winkelgetriebes 5 und dem Werkstück 4 vermieden werden. Das Werkzeug 3 kann eine oder mehrere Schneidkanten 12 aufweisen, die eine Neigung oder die keine Neigung zur Werkzeugachse 10 besitzen. Hier kann ein Werkzeug verwendet werden, wie es in der 13 dargestellt ist. Die Schneidkantenabschnitte 14, 15, 16 haben hier eine derartige Neigung zur Werkzeugachse 10, dass eine durch die Schneidkantenabschnitte 14, 15, 16 gelegte Hilfslinie HL die Werkzeugachse 10 auf der dem Schaft 17 zugewandten Seite schneidet.
Das Winkelgetriebe 5 hat dabei eine derartige in Achsrichtung 1' gemessene Länge beziehungsweise einen quer dazu verlaufenden Grundriss, dass das Gehäuse des Winkelgetriebes 5 in das Innere des Zahnrades 3 eintauchen kann. Eine Stirnfläche der Werkzeugspindel 1, auf der das Winkelgetriebe 5 befestigt ist, kann dabei einen Abstand zu der der zu bearbeitenden gegenüberliegenden Stirnfläche 23' aufweisen. Die in Achsrichtung gemessene Länge des Gehäuses des Winkelgetriebes 5 ist bevorzugt größer, als der Abstand der beiden Stirnflächen 23, 23'.
Der Durchmesser des Gehäuses des Winkelgetriebes 5 ist ferner derart bemessen, dass das Gehäuse des Winkelgetriebes 5 auch in der in der 6 dsrgestellten Neigungsstellung in dem von der Innenverzahnung umgebenden Raum liegt.
Das in der 7 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Einstellung von Werkzeugspindel 1 zu Werkstückspindel 2 zum Entgraten einer Verzahnung, die eine Schrägverzahnung ist beziehungsweise bei der die Stirnfläche 23 des Werkstücks 4 nicht in einer Ebene verläuft, bei der die Stirnfläche 23 beispielsweise eine Konusfläche ist. Hier steht die Werkzeugachse 10 in einem Schwenkwinkel β, der größer 0 ist zur Radialebene R, wobei die Werkstückachse 11 in der Radialebene R liegt und die Radialebene R durch den Berührpunkt der Schneidkante 12 in der Mitte der Stirnkante 9' der Zahnlücke 9 verläuft. Durch diesen Schwenkwinkel β werden Verzerrungen ausgeglichen, die durch den Verlauf der Stirnfläche 23 beziehungsweise den Verlauf der Verzahnung erzeugt werden.
Die 8 und 9 zeigen den Verlauf der Stirnfläche 23 als Konusfläche einer Innenverzahnung.
Die 14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel ähnlich dem in der 7 gezeigten Ausführungsbeispiel. Auch hier steht die Werkzeugachse 10 in einem Winkel zu einer Radialebene R.
Die 14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel beim Entgraten einer Außenverzahnung mit einer Kollisionskontur. Hier steht die Werkzeugachse 10 in einem Neigungswinkel α zur Drehebene D des Werkstücks 4.
Es wird als vorteilhaft angesehen, dass durch ledigliches Aufsetzen eines Winkelgetriebes 5 auf eine Werkzeugspindel 1, deren Werkzeugspindeldrehachse 1' im Wesentlichen parallel zur Werkstückspindeldrehachse 2' verläuft beziehungsweise lediglich geneigt werden muss, auch die Zahnkanten einer Innenverzahnung entgratet werden können. Es ist ferner von Vorteil, dass mit einem einzigen Schnitt und insbesondere einem kontinuierlichen Schnitt die Stirnkanten einer Zahnlücke vollständig entgratet werden können, indem im Stirnkantenbereich eine auch den Zahnlückengrund mitumfassende Phase erzeugt wird. Es wird ferner als vorteilhaft angesehen, wenn die in der Drehebene der Antriebsachse 21 beziehungsweise einer Stirnfläche der Werkzeugspindel 1 liegende Umrisskontur des Gehäuses des Winkelgetriebes 5 derart klein gehalten ist, dass das Gehäuse des Winkelgetriebes 5 während des Anfasens zumindest in dem von der Innenverzahnung umgebenden Raum liegt. Ein Kopfbereich des Gehäuses des Winkelgetriebes 5 kann darüber hinaus auch auf der der Werkzeugspindel 1 gegenüberliegenden Seite aus der zu bearbeitenden Verzahnung herausragen. Das Anfasen erfolgt somit bevorzugt mit zumindest bereichsweise durch den von der Innenverzahnung umgebenen Raum hindurchragenden Gehäuse eines Winkelgetriebes 5.
Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenständig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinationen auch kombiniert sein können, nämlich:
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Werkzeugachse 10 einen von Null verschiedenen Neigungswinkel α zu einer senkrecht zur Werkstückachse 11 stehenden Drehebene D des Werkstücks 4 aufweist und/oder dass die Werkzeugachse 10 einen von Null verschiedenen Schwenkwinkel β zu einer Radialebene R aufweist, in welcher die Werkstückachse 11 und ein Berührpunkt der Schneidkante 12 in der Mitte der Stirnkante 9' der Zahnlücke liegen, und/oder dass die Werkzeugachse 10 senkrecht zur Werkstückspindelachse 1' verläuft.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verzahnung eine Innenverzahnung ist.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Werkzeug 2 in einer gemeinsamen Schneidkantenebene E liegende Schneidkanten 12 aufweist.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schneidkante 12 mehrere in Richtung der Werkzeugachse 10 hintereinander angeordnete Schneidkantenabschnitte 14, 15, 16 aufweist, die voneinander verschiedene Kantenwinkel ε1, ε2 zur Werkzeugachse 10 aufweisen, wobei zumindest eine durch eine der Schneidkantenabschnitte 14, 15, 16 gezogene Hilfslinie HL die Werkzeugachse 10 auf einer einem Antriebsschaft 17 gegenüberliegenden Seite oder auf der Seite des Antriebsschaftes 17 schneidet.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Stirnfläche 23 einen Konuswinkel aufweist und/oder die Verzahnung eine Schrägverzahnung ist.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Gehäuse des Winkelgetriebes 5 während des Anfasens zumindest bereichsweise in dem von einer Innenverzahnung umgebenen Raum des Werkstücks 4 liegt oder dass ein von der Werkzeugspindel 1 wegweisender Kopfbereich 5' des Winkelgetriebes 5 aus der vom Winkelgetriebe 5 durchgriffenen innen verzahnten Höhlung des Werkstücks 4 herausragt.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schneidkante 12 in einem ununterbrochenen Schnitt am Zahnkopf 7'' einer Stirnkante 7' eines ersten Zahnes 7 der Verzahnung 4 beginnend, den Schnitt entlang einer Stirnkante 9' eines Zahnlückengrundes einer an den ersten Zahn 7 angrenzenden Zahnlücke 9 und entlang einer Stirnkante 8' eines sich daran anschließenden zweiten Zahnes 8 des Werkstücks 4 bis zu dessen Kopf 8'' fortsetzend, die Fase 24 erzeugt.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Antriebsachse 21 eine lineare Verlängerung der Werkzeugspindeldrehachse 1' ist.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Werkzeug 3 in einer gemeinsamen Schneidkantenebene E liegende Schneidkanten 12 aufweist.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schneidkanten 12 mehrere in Richtung der Werkzeugachse 10 hintereinander angeordnete Schneidkantenabschnitte 14, 15, 16 aufweist, die voneinander verschiedene Kantenwinkel ε1, ε2 zur Werkzeugachse 10 aufweisen, wobei zumindest eine durch eine der Schneidkantenabschnitte 14, 15, 16 gezogene Hilfslinie HL die Werkzeugachse 10 auf einer dem Antriebsschaft 17 gegenüberliegenden Seite oder auf der Seite des Antriebsschaftes 17 schneidet.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuerung derart programmiert ist, dass die Vorrichtung ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Die in jedem Anspruch angegebene Erfindung kann zusätzlich ein oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung, insbesondere mit Bezugsziffern versehene und/oder in der Bezugsziffernliste angegebene Merkmale aufweisen. Die Erfindung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorstehenden Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbesondere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden können.
Liste der Bezugszeichen

1: Werkzeugspindel
1': Werkzeugspindeldrehachse
2: Werkstückspindel
2': Werkstückspindeldrehachse
3: Werkzeug
4: Zahnrad, Werkstück
5: Winkelgetriebe
5': Kopfbereich
6: Futter
7: Zahn
7': Stirnkante
7": Zahnkopf
8: Zahn
8': Stirnkante
8": Zahnkopf
9: Zahnlücke
9': Stirnkante
10: Werkzeugachse
11: Werkstückachse
12: Schneidkante
13: Spanfläche
14: Schneidkantenabschnitt
15: Schneidkantenabschnitt
16: Schneidkantenabschnitt
17: Schaft
18: Abflachung
19: Stirnfläche
20: Steuereinrichtung
21: Antriebsachse
22: Abtriebsachse
23: Stirnfläche
23': Stirnfläche
24: Fase
25: Werkzeugfutter
α: Neigungswinkel
β: Schwenkwinkel
ε1: Kantenwinkel
ε2: Kantenwinkel
γ1: Freiwinkel
γ2: Freiwinkel
γ3: Freiwinkel
a: Abstand
D: Drehebene des Werkstücks
E: Schneidkantenebene
HL: Hilfslinie
R: Radialebene

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 21 57 619 A [0004]
DE 32 40 165 A1 [0005]
DE 10 48 762 A [0006]

Claims

Verfahren zum Entgraten der in einer Stirnfläche (23) einer Stirnverzahnung liegenden Stirnkanten (7', 9', 8') einer Verzahnung eines Werkstücks (4), bei dem das Werkstück (4) von einer sich um eine Werkstückspindeldrehachse (2') drehenden Werkstückspindel (2) um eine Werkstückachse (10) drehangetrieben wird und bei dem ein zumindest eine in einer Schneidkantenebene (E) sich erstreckende Schneidkante (12) aufweisendes Werkzeug (3) in einem Synchronlauf zum Werkstück (4) von einer sich um eine Werkzeugspindeldrehachse (1') drehenden Werkzeugspindel (1) um eine in der Schneidkantenebene (E) liegende Werkzeugachse (11) drehangetrieben wird, wobei die Schneidkante (12) an einer Stirnkante (7', 8') eines Zahnes (7, 8) des Werkstücks (4) eine Fase (24) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugachse (10) einen von Null verschiedenen Neigungswinkel (α) zu einer senkrecht zur Werkstückachse (11) stehenden Drehebene (D) des Werkstücks (4) aufweist und/oder dass die Werkzeugachse (10) einen von Null verschiedenen Schwenkwinkel (β) zu einer Radialebene (R) aufweist, in welcher die Werkstückachse (11) und ein Berührpunkt der Schneidkante (12) in der Mitte der Stirnkante (9') der Zahnlücke liegen, und/oder dass die Werkzeugachse (10) senkrecht zur Werkstückspindelachse (1') verläuft.
Verfahren nach Anspruch 1, dass die Verzahnung eine Innenverzahnung ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (2) in einer gemeinsamen Schneidkantenebene (E) liegende Schneidkanten (12) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (12) mehrere in Richtung der Werkzeugachse (10) hintereinander angeordnete Schneidkantenabschnitte (14, 15, 16) aufweist, die voneinander verschiedene Kantenwinkel (ε1, ε2) zur Werkzeugachse (10) aufweisen, wobei zumindest eine durch eine der Schneidkantenabschnitte (14, 15, 16) gezogene Hilfslinie (HL) die Werkzeugachse (10) auf einer einem Antriebsschaft (17) gegenüberliegenden Seite oder auf der Seite des Antriebsschaftes (17) schneidet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (23) einen Konuswinkel aufweist und/oder die Verzahnung eine Schrägverzahnung ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse des Winkelgetriebes (5) während des Anfasens zumindest bereichsweise in dem von einer Innenverzahnung umgebenen Raum des Werkstücks (4) liegt oder dass ein von der Werkzeugspindel (1) wegweisender Kopfbereich (5') des Winkelgetriebes (5) aus der vom Winkelgetriebe (5) durchgriffenen innen verzahnten Höhlung des Werkstücks (4) herausragt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (12) in einem ununterbrochenen Schnitt am Zahnkopf (7'') einer Stirnkante (7') eines ersten Zahnes (7) der Verzahnung (4) beginnend, den Schnitt entlang einer Stirnkante (9') eines Zahnlückengrundes einer an den ersten Zahn (7) angrenzenden Zahnlücke (9) und entlang einer Stirnkante (8') eines sich daran anschließenden zweiten Zahnes (8) des Werkstücks (4) bis zu dessen Kopf (8") fortsetzend, die Fase (24) erzeugt.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer von einem Antriebsmotor um eine Werkstückspindeldrehachse (2') drehantreibbaren Werkstückspindel (2) mit einem Futter (6) zur Aufnahme eines um eine Werkstückachse drehantreibbaren Werkstücks (4), mit einer von einem Antriebsmotor um eine Werkzeugspindeldrehachse (1') drehantreibbaren Werkzeugspindel (2) zum Antrieb eines Werkzeugs (3) um eine Werkzeugachse (10), wobei das Werkzeug (3) eine sich in einer Schneidkantenebene (E) erstreckende Schneidkante (12) aufweist, in welcher Schneidkantenebene (E) die Werkzeugachse (10) verläuft, mit einer Steuereinrichtung (20), mit der die Antriebsmotoren derart synchronisiert zueinander antreibbar sind, dass die Schneidkante (12) an einer Stirnkante (9') eines ersten Zahnes (8) des Werkstücks (4) und an einer Stirnkante (8') eines zweiten Zahnes (8) des Werkstücks (4) eine Fase (24) erzeugt, wobei die Werkzeugspindeldrehachse (1') mit einer Antriebsachse (21) eines Winkelgetriebes (5) axial gekoppelt ist und eine in einem 90°-Winkel zur Antriebsachse (21) stehende Abtriebsachse (22) des Winkelgetriebes (5) ein Werkzeugfutter (25) aufweist, in dem ein Schaft (17) des Werkzeugs (3) steckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsachse (21) eine lineare Verlängerung der Werkzeugspindeldrehachse (1') ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (3) in einer gemeinsamen Schneidkantenebene (E) liegende Schneidkanten (12) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkanten (12) mehrere in Richtung der Werkzeugachse (10) hintereinander angeordnete Schneidkantenabschnitte (14, 15, 16) aufweist, die voneinander verschiedene Kantenwinkel (ε1, ε2) zur Werkzeugachse (10) aufweisen, wobei zumindest eine durch eine der Schneidkantenabschnitte (14, 15, 16) gezogene Hilfslinie (HL) die Werkzeugachse (10) auf einer dem Antriebsschaft (17) gegenüberliegenden Seite oder auf der Seite des Antriebsschaftes (17) schneidet.
Vorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung derart programmiert ist, dass die Vorrichtung ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.
Verfahren oder Vorrichtung, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.