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Dokumentenidentifikation DE4328801C2 30.05.1996
Titel Maschine zur spanabhebenden Bearbeitung
Anmelder Präwema Werkzeugmaschinenfabrik GmbH, 37269 Eschwege, DE
Erfinder Reuter, Wolfgang, 51674 Wiehl, DE
Vertreter Cohausz & Florack, 40472 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 27.08.1993
DE-Aktenzeichen 4328801
Offenlegungstag 02.03.1995
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 30.05.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.05.1996
IPC-Hauptklasse B23Q 39/02
IPC-Nebenklasse B23F 19/00   B23F 1/06   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Maschine zur spanabhebenden Bearbeitung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

An Werkstücken, wie Zahnrädern für Schaltgetriebe, sind verschiedene spanabhebende Bearbeitungen durchzuführen zum Beispiel die Bearbeitung der Zahnflanken und die Bearbeitung der Stirnseiten der Zähne, die sogenannten Schalterleichterungen. Für beide Bearbeitungen gibt es Spezialmaschinen.

Bei einer bekannten Werkzeugmaschine für die Herstellung der sogenannten Schalterleichterungen an Zahnrädern für Schaltgetriebe (DE-AS 10 48 762, EP 0 107 826 B1) ist ein Maschinenuntergestell mit zwei gleichartigen Bearbeitungseinheiten bestückt, die gegensinnig umlaufende Schlagmesser aufweisen, mit denen das Zahnrad gleichzeitig an zwei Stellen der Stirnseite bearbeitet wird. Die Bearbeitung erfolgt bei drehendem Zahnrad. Deshalb ist es notwendig, daß die Drehantriebe der Bearbeitungseinheiten und der Werkstückspindel synchron angetrieben werden.

Bei einem aus der DE 37 21 610 C2 bekannten Bearbeitungszentrum ist eine Werkzeugspindel in der Horizontalen angeordnet. Die Bearbeitung des Werkstücks erfolgt bei dem bekannten Bearbeitungszentrum durch eine in mehrere Achsen verfahrbare Bearbeitungseinheit bzw. durch eine in einer Achsrichtung parallel zu dem Maschinengestell verfahrbare weitere Bearbeitungseinheit von der Seite oder von vorne. Die bei der Bearbeitung des Werkstücks anfallenden Späne fallen in Abteilungen einer unterhalb des Maschinengestells angeordneten Spanwanne.

Der Vorteil des bekannten Bearbeitungszentrums liegt in seinem modularen Aufbau, der eine große Vielseitigkeit der bekannten Maschine mit sich bringt. Darüber hinaus ist das bekannte Bearbeitungszentrum relativ kompakt, raumsparend aufgebaut. Die bei dem bekannten Bearbeitungszentrum gewählte Anordnung der einzelnen Elemente bringt jedoch auch mehrere Nachteile mit sich. So ist zum einen die Zugänglichkeit des Werkstücks durch den für die horizontale Lagerung und dem Antrieb der ersten Bearbeitungseinheit erforderlichen Maschinenständer behindert. Zum anderen besteht das Problem, daß die bei der Bearbeitung anfallenden Späne nicht ungehindert herabfallen können, sondern daß sie in den Abteilungen der Spanwanne aufgefangen werden. Diese Abteilungen können leicht verstopfen, wodurch ein dauerhafter Betrieb des bekannten Bearbeitungszentrums gefährdet ist.

Für die Bearbeitung der Zahnflanken, insbesondere für die Erzeugung von Außenverzahnungen, sind Werkzeugmaschinen mit umlaufenden Fräser bekannt, die bei sich drehender Werkstückspindel wie die Schnecke eines Schneckenrades in die Zahnlücken eintauchen.

Um ein Werkstück sowohl an den Zahnflanken als auch an den Stirnseiten bearbeiten zu können, ist es bei einem aus diesen beiden Maschinen bestehenden Maschinenteil erforderlich, für jede der beiden Bearbeitungen Werkstück und Werkzeuge in der jeweiligen Maschine für die Bearbeitung einzurichten. Dies ist arbeitsaufwendig und führt zu langen Fertigungszeiten.

Ausgehend zu einer Maschine zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere Zahnrädern, wie sie in der DE 37 21 610 C2 beschrieben ist, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine zu schaffen, mit der bei geringem maschinentechnischen Aufwand verschiedene Bearbeitungen am Werkstück, insbesondere einem Zahnrad, in vergleichsweise kurzer Zeit durchgeführt werden können.

Die voranstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Führungsbahn auf der Oberseite des Maschinenuntergestells angeordnet ist, daß die Anbaueinheit eine drehend angetriebene Werkstückspindel mit vertikaler Achse aufweist, die benachbart zu dem Maschinenuntergestell im freitragenden Bereich der Anbaueinheit angeordnet ist, und daß die von der Anbaueinheit getragene Bearbeitungseinheit in mehrere Achsen verstellbar ist.

Mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine läßt sich bei Bestückung mit drei Bearbeitungseinheiten das Werkstück gleichzeitig an drei Stellen bearbeiten. Aus diesem Grunde, aber auch wegen des nicht länger erforderlichen Umspannens des Werkstückes für verschiedenartige Bearbeitungen, zum Beispiel die Herstellung von Schalterleichterungen und die Bearbeitung der Zahnflanken, lassen sich mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine Werkstücke in kürzerer Zeit als bisher bearbeiten. Da mit ein und derselben Aufspannung des Werkstückes verschiedenartige Bearbeitungen durchgeführt werden können, ist auch der maschinentechnische Aufwand im Vergleich zu den sonst erforderlichen verschiedenartigen Maschinen geringer. Wegen des modularen Aufbaus läßt sich die Maschine auch nur mit einer Bearbeitungseinheit betreiben. Es ist auch möglich, die eine Bearbeitungseinheit und die Werkstückspindel tragende Anbaueinheit durch eine Anbaueinheit zu ersetzen, die nur die Werkstückspindel trägt, wenn an dem Werkstück nur Bearbeitungen durch die eine oder die beiden auf der Führungsbahn angeordneten Bearbeitungseinheiten notwendig sind. Schließlich gewährleistet die vertikale Anordnung der Achse der Werkstückspindel einen freien Spänefall.

Die Werkzeugmaschine läßt sich sowohl in einer schrittweisen als auch in einer kontinuierlichen Weise betreiben. Es ist allerdings erforderlich, daß die einzelnen Bewegungen aufeinander abgestimmt sind. Insbesondere sollten alle Bearbeitungseinheiten und die Werkstückspindel synchron angetrieben sein.

Vorzugsweise ist der Fräser der auf dem Maschinenuntergestell aufgebauten Bearbeitungseinheit in an sich bekannter Weise als umlaufendes Schlagmesser ausgebildet. Sofern zwei derart gleiche Bearbeitungseinheiten auf dem Maschinenuntergestell aufgebaut sind, sollten die Schlagmesser gegenläufig angetrieben sein und für die Bearbeitung der Stirnseiten der Zähne eingerichtet sein, derart, daß sie bei jedem Umlauf nur einmal, und zwar von innen nach außen schneiden, um einen Grat am Übergang der so herzustellenden Schalterleichterungen zur Zahnflanke zu vermeiden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel der Werkzeugmaschine mit unterschiedlich eingestellter Bearbeitungseinheit in verschiedener isometrischer Darstellung zeigenden Zeichnung erläutert.

Ein Maschinenuntergestell 1 weist auf seiner Oberseite eine Führungsbahn 2 aus Schienen und an einer Seite eine Anbaufläche 3 auf. Auf der Führungsbahn 2 sind zwei gleichartige Bearbeitungseinheiten 4, 5 verstellbar in X-Richtung angeordnet. An der Anbaufläche 3 ist eine Anbaueinheit 6 auswechselbar befestigt, die eine drehend angetriebene Werkstückspindel 7 mit vertikaler Achse und eine weitere Bearbeitungseinheit 8 aufweist, die ähnlich den Bearbeitungseinheiten 4, 5 auf einer von Schienen gebildeten Führungsbahn 9 in Y-Richtung verstellbar auf der Anbaueinheit 6 angeordnet ist.

Jede Bearbeitungseinheit 4, 5 weist einen Kopf 4a, 5a mit einem ausgebildeten, als Fräser umlaufenden Schlagmesser 19, 11 auf. Der Kopf 4a, 5a läßt sich mittels eines Kreuzschlittens linear in Richtung der Achsen Y und Z verstellen, so daß die Schlagmesser 10, 11 unter Berücksichtigung der erwähnten Verstellbarkeit ihrer Bearbeitungseinheiten in X-Richtung in den zueinander senkrechten drei Achsen X, Y und Z verstellt werden können. Ferner läßt sich jeder Kopf 4a, 5a um die Achsen X und Y verschwenken.

Die Bearbeitungseinheit 8 läßt sich nicht nur, wie schon erwähnt in Y-Richtung, sondern auch in Z-Richtung verstellen. Die Bearbeitungseinheit 8 ist mit einem als nicht gezeigtes Schlagmesser ausgebildeten Fräswerkzeug bestückt, welches sich um eine im wesentlichen quer zur Achse der Werkstückspindel liegende Achse dreht.

Wegen der Einstellmöglichkeiten der Bearbeitungseinheiten 4, 5, 8 in verschiedenen Achsen in Verbindung mit einer Synchronisation der umlaufenden Schlagmesser 10, 11, des nicht gezeigten Schlagmessers der Bearbeitungseinheit 8 und der Werkstückspindel 7 lassen sich die Schlagmesser 10, 11 und das nicht gezeigte Schlagmesser der Bearbeitungseinheit 8 auf ein von der Werkstückspindel 7 gehaltenes Werkstück 13, insbesondere einem zu bearbeitenden Zahnrad mit Außenverzahnung, ausrichten, so daß gleichzeitig die Schlagmesser 10 und 11 an gegenüberliegenden Zahnflanken stirnseitig von innen nach außen und das nicht gezeigte Schlagmesser der Bearbeitungseinheit 8 an den Zahnflanken fräsen.


Anspruch[de]
  1. 1. Maschine zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken (12), insbesondere Zahnräder, mit einem Maschinenuntergestell (1), welches mindestens eine auf einer Führungsbahn (2) angeordnete, in mehrere Achsen verstellbare, drehend angetriebene und mit einem Fräser (19, 11) bestückte Bearbeitungseinheit und an einer seiner Seitenflächen eine Anbaufläche aufweist, an der eine eine weitere Bearbeitungseinheit (8) tragende, auswechselbare Anbaueinheit (6) befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet,
    1. - daß die Führungsbahn (2) auf der Oberseite des Maschinenuntergestells (1) angeordnet ist,
    2. - daß die Anbaueinheit (6) eine drehend angetriebene Werkstückspindel (7) mit vertikaler Achse aufweist, die benachbart zu dem Maschinenuntergestell (1) im frei tragenden Bereich der Anbaueinheit (6) angeordnet ist, und
    3. - daß die von der Anbaueinheit (6) getragene Bearbeitungseinheit (8) in mehrere Achsen verstellbar ist.
  2. 2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bearbeitungseinheiten (4, 5, 8) synchron angetrieben sind.
  3. 3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser (9) der auf dem Maschinenuntergestell (1) aufgebauten Bearbeitungseinheit (4, 5) als Schlagmesser ausgebildet ist.
  4. 4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei auf dem Maschinenuntergestell (1) aufgebauten Bearbeitungseinheiten (4, 5) die Schlagmesser (9) gegenläufig angetrieben sind und für die Bearbeitung der Stirnseiten der Zähne eingerichtet sind, derart, daß sie bei jedem Umlauf nur einmal und dabei vom Zahninnern zur Zahnstirnseite schneiden.






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