EP2190607A1 - Werkzeugmaschine zur herstellung von verzahnungen an werkstücken und verfahren zur herstellung einer verzahnung an einem werkstück mittels einer werkzeugmaschine - Google Patents

Werkzeugmaschine zur herstellung von verzahnungen an werkstücken und verfahren zur herstellung einer verzahnung an einem werkstück mittels einer werkzeugmaschine

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Publication number
EP2190607A1
EP2190607A1 EP08803126A EP08803126A EP2190607A1 EP 2190607 A1 EP2190607 A1 EP 2190607A1 EP 08803126 A EP08803126 A EP 08803126A EP 08803126 A EP08803126 A EP 08803126A EP 2190607 A1 EP2190607 A1 EP 2190607A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
workpiece
cold rolling
machine tool
toothing
Prior art date
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Granted
Application number
EP08803126A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2190607B1 (de
Inventor
Moshe Israel Meidar
Wolfgang Horn
Markus Stanik
Holger Kolb
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAG IAS GmbH Eislingen
Original Assignee
MAG Powertrain GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAG Powertrain GmbH filed Critical MAG Powertrain GmbH
Publication of EP2190607A1 publication Critical patent/EP2190607A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2190607B1 publication Critical patent/EP2190607B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H5/00—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms
    • B21H5/02—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls
    • B21H5/027—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls by rolling using reciprocating flat dies, e.g. racks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
    • Y10T409/10—Gear cutting
    • Y10T409/109699—Gear cutting with work clamping

Definitions

  • the invention relates to a machine tool for producing toothings on workpieces, comprising a workpiece holding device.
  • the invention further relates to a method for producing a toothing on a workpiece mitteis a machine tool, in which a workpiece is clamped to a workpiece holder.
  • a cold rolling machine with two counter-driven, profiled rolling rods, which are each mounted on a slide on a guide and which are in engagement with a rotatably mounted between the rolling rods ⁇ tool, known. It is provided with a feed device with at least one feed drive over which the rolling rods are adjustable during the rolling operation in the direction of engagement.
  • a cold rolling machine which comprises a first movable roll bar holder and a second movable roll bar holder.
  • a first roller bar and a second roller bar of a roll bar pair in a guide direction are opposite to each other and they are movable transversely to the guide direction during a rolling operation in a position direction Ver ⁇ adjustable.
  • a workpiece holding device with a plurality of workpiece holders.
  • a tool for spin forming a workpiece with a toothing which has a profiling contour with tool teeth whose tooth height extends from a tool foot circle to a tool head circle, between which tool tooth flanks are arranged which are formed as a negative to the force-transmitting tooth flank regions of the workpiece.
  • a head-side end of the tool tooth flanks is clearly spaced from the tool head circle, on the tool tooth is formed between the head-side end of the tool tooth flanks and the tool tip circle, a head portion of the tool tooth, which tapers towards the tool tip circle, a foot-side end the tool tooth flank is clearly spaced from the tool foot circle, and between the foot-side ends of opposing tool tooth flanks of two tool teeth and the tool foot circle is disposed a groove portion which tapers towards the tool base circle.
  • the object of the invention is to provide a machine tool of the type mentioned at the outset by means of which gears of high quality can be produced in a simple manner.
  • This object is achieved in accordance with the invention by providing a cold rolling device for producing a rough toothing on at least one workpiece held by the workpiece holding device by cold rolling, and a chip machining device for machining fine machining of the raw toothing of the at least one workpiece which is provided in the workpiece device is held, is provided.
  • a "cold-welding station” and a “chip-processing station 11 are formed on a machine tool, thereby producing high-quality gears quickly and effectively
  • a toothing quality can be improved by (at least) 20 ⁇ m to 30 ⁇ m, for example, so that corresponding workpieces can be used as gear teeth gear teeth. Workpieces are used.
  • the machine tool can be configured in a simple manner, since appropriate processing techniques have similar Kine ⁇ matics as cold rolling process.
  • the workpiece holding device comprises at least one workpiece holder on which a workpiece is rotatably fixable about a workpiece axis. It can then be done in a KaStwalzvorgang and also in a chip processing operation, a rotation of the workpiece driven by tools.
  • the workpiece holding device has at least one displacement device, by means of which a workpiece is displaceable in one direction co ⁇ axially or parallel to a workpiece axis. This makes it possible to transfer a workpiece by displacement of the workpiece holding device in the chip processing device.
  • the workpiece holding device has at least one pivoting device, by means of which an angular position of a workpiece for the machining fine machining is adjustable. By pivoting the workpiece can be this with appropriate Transfer training of tools from the cold-level device into the chip-processing device.
  • Winkelsteüung is adjustable relative to a movement axis of cold rolling tools.
  • the axis of motion can, if circular tools are used, be an axis of rotation, or a linear axis, if oppositely moving flat tools are used.
  • the angular position is adjustable relative to a chip tool.
  • the defined chip machining can be performed as a fine machining.
  • At least one cold rolling tool combination with the first cold rolling tool and the second cold rolling tool is provided, wherein the cold rolling tools are synchronously driven movable.
  • the cold rolling tools are synchronously driven movable.
  • the tool holding device is in particular designed such that at least one workpiece can be positioned between the first cold rolling tool and the second cold rolling tool.
  • the first cold rolling tool and the second cold rolling tool are flat tools and in particular cold rolling rods. It is possible that the corresponding cold rolling rods have a uniform profile or a varying profile adapted to the Ron toothing to be produced.
  • the movement axis for the reciprocating movement of the first cold rolling tool and the second cold rolling tool is preferably perpendicular to a workpiece axis in order to effect a cold rolling. It is also possible for the first cold-rolling tool and the second cold-rolling tool to be round tools.
  • a rotation axis is parallel to a workpiece axis.
  • a feed device via which the first cold rolling tool and the second cold rolling tool can be delivered to the workpiece in a direction transverse to a workpiece axis. This makes it possible, for example, to use cold rolling rods with a uniform profile.
  • WO 01/94048 A1 to which reference is expressly made.
  • the at least one cutting tool may, for example, be a scraper tool or an impact tool or skiving tool or hobbing tool or gear honing tool.
  • a fine machining of a manufactured raw toothing in the same setting can then be carried out in chronological order of the cold rolling process.
  • the at least one cutting tool is a flat tool or a round tool.
  • an effective surface of the at least one chip tool in a sharp angle! oriented to a workpiece axis can be carried out in order to realize a fine machining of the raw toothing.
  • the angle division can be done by positioning and / or forming the at least one chip tool and / or positioning of the workpiece to be machined. In the latter case, for example, a pivoting of the workpiece takes place after the cold rolling process. It is particularly advantageous if a transition device is provided, through which a workpiece can be transferred from a cold-rolling tool to a cutting tool when the Ron toothing engages. It can thus be achieved that the produced raw toothing does not get out of engagement with a tool toothing. As a result, the workpiece orientation is not lost. As a result, the fine machining can be carried out quickly, since no preparation time for the new discovery of the workpiece orientation is necessary.
  • the transition device has a corresponding toothing to maintain the engagement.
  • the gateway device can be viewed as a work ⁇ convincing, soft allows the transition between cold rolling and machining.
  • the toothing of the transition device is formed so that it has such a large game and has such a small toothing ⁇ width that the workpiece from the cold rolling tool to at least one chip tool is transferable without the workpiece comes out of engagement.
  • the transition of the workpiece can be done by linear movement and / or pivoting.
  • the transition device between the cold rolling tool and the at least one cutting tool is arranged to allow an effective and thus time-saving transition.
  • At least one tool which has a cold rolling track as a profile track and a track for chip processing as a cutting track.
  • the cold rolling track is used and during chip processing, the corresponding track to
  • the transition can then be carried out in a simple manner.
  • a transition track (a transition device) is then arranged between the cold rolling track and the track track, in order to allow an effective transition of the workpiece, without having to disengage.
  • the cold rolling track and the track track are arranged one behind the other with respect to a tool movement axis.
  • tool movement during cold rolling only the cold rolling track is brought into operative engagement with the workpiece. After the completion of the cold rolling operation, such a shift occurs that only the chip track is engaged during machining.
  • the cold rolling track and the chip track are arranged on a common strip and in particular form a combination tool.
  • a certain area of this bar is brought into operative engagement with the workpiece.
  • machining another area is brought into operative engagement.
  • the bar can be easily moved by one or more carriages and in particular reciprocate.
  • the Kaitwalzspur and the track track are arranged side by side and in particular parallel with respect to a tool axis of movement.
  • a cold rolling process only the cold-water trace then acts on the workpiece.
  • the chip track For the chip track to be able to act on the workpiece, the workpiece or the tool must be displaced in the direction of separation of the cold rolling track and the chip track.
  • the cold rolling track and the chip track are arranged on different bars. It is also possible in principle that they are arranged on the same strip and form a combination tool.
  • the invention is further based on the object to provide a method of the type mentioned, with which can produce gears of high quality in an effective manner.
  • a raw toothing is produced by cold rolling by means of a first cold rolling tool and a second Kaitwalzwerkmaschinees, and the raw toothing is finished by means of at least one chip tool on the same machine tool in the same clamping.
  • the method according to the invention has the advantages already explained in connection with the machine tool according to the invention.
  • the first cold rolling tool and the second cold rolling tool are synchronously moved.
  • the synchronous movement can be an opposite linear movement or a rotational movement in the same direction.
  • the cold rolling ⁇ tools are synchronized.
  • the cold rolling tools (if it is flat tools) are formed with a varying profile, which allows the preparation of the corresponding raw teeth.
  • first cold rolling tool and the second cold rolling tool are delivered to the workpiece during cold rolling in a direction transverse to a tool movement axis and transversely to a workpiece axis.
  • cold rolling rods with the same profile can be used along the length of the cold rolling rods in order to produce the raw toothing.
  • the workpiece is rotatably clamped. It is then driven by the movement of the cold rolling tools, which are in operative engagement with the workpiece in its rotational movement.
  • the workpiece is pivoted after cold rolling with a workpiece ⁇ axis and / or moved linearly. This makes it possible to bring at least one cutting tool in engagement with the workpiece.
  • the workpiece is then moved to the at least one chip tool on a transition toothing, wherein the transition toothing causes the workpiece remains in engagement.
  • the fine machining is a butting and / or scraping and / or hobbing and / or hobbing and / or gear honing. This makes it possible to produce a toothing of high quality, which can be used for example as a gear toothing.
  • Figure 1 is a schematic illustration of an embodiment of a machine tool according to the invention.
  • Figure 2 (a) is an enlarged view of a portion of the machine tool according to Figure 1 in a cold rolling process
  • Figure 2 (b) is a Schnattansicht along the line bb of Figure 2 (a).
  • Figure 2 (c) is a front view of the region of Figure 2 (a);
  • FIG. 3 (a) shows the same view as FIG. 2 (a), but during chip machining
  • Fig. 3 (b) is a sectional view taken along the line b-b of Fig. 3 (a);
  • FIG. 4 (a) shows a partial view similar to FIG. 2 (a) in a further exemplary embodiment of a machine tool according to the invention in a quill rolling process;
  • Figure 4 (b) is a sectional view taken along the line b-b of Figure 4 (a);
  • Figure 4 (c) is a front view of the region of Figure 4 (a);
  • Fig. 5 (a) is the same view as in Fig. 4 (a) at chip processing;
  • Fig. 5 (b) is a sectional view taken along the line b ⁇ b of Fig. 5 (a);
  • Figure 6 (a) is an enlarged view of a portion of another embodiment of a machine tool according to the invention in a Kaitwalzvorgang;
  • Fig. 6 (b) is a sectional view taken along the line b-b of Fig. 6 (a);
  • Figure 6 (c) is a front elevational view of the region of Figure 6 (a);
  • Figure 7 (a) is the same view as in Figure 6 (a) in a chip processing operation
  • FIG. 7 (b) is a sectional view taken along the line bb of Fig. 7 (a); and FIG. 8 shows a partial representation of a further exemplary embodiment of a machine tool according to the invention.
  • FIG. 1 An exemplary embodiment of a machine tool according to the invention, which is shown in FIG. 1 and designated there as a whole by 10, comprises a machine base frame 12, via which the machine tool 10 is set up on a base. With the machine base frame 12, a C-shaped Gesteli 14 is connected.
  • This frame 14 has a first holding region 16 and an opposite second holding region 18.
  • the two HaSte Schemee 16 and 18 are connected via a connecting portion 20 with each other.
  • the first holding region 16 protrudes beyond the connection region 20 in a transverse direction z.
  • the second holding portion 18 protrudes beyond the connecting portion 20 in the transverse direction z.
  • the first holding area 16 and the second holding area 18 thereby each form shrouds, on each of which a first tool holder 22 (on the first holding area 16) and a second tool holder 24 (on the second holding area 18) are movably held.
  • the two tool holders 22, 24 are opposite each other. One or more tools can be fixed to these.
  • a workpiece holding device 25 is arranged with one or a plurality of workpiece holders 27, which are fixed on the connecting region 20 at least on one side (FIG. 2).
  • a workpiece 29 is insertable into a workpiece holder 27, wherein it is held by the workpiece holder rotatably about a workpiece axis 31 on the machine tool 10, so that a cold rolling process for producing a Ron toothing on the workpiece 29 and a fine machining of the Ron Gearing is feasible.
  • the tool holders 22 and 24 are each movable in a longitudinal direction x and in the transverse direction y relative to the longitudinal direction x.
  • first holding region 16 and the second holding region 18 each have an inclined guideway 34 or 36, on which a first wedge slide 38 or a second wedge slide 40 is guided.
  • the guideway 34 is inclined with respect to the direction x by an acute angle.
  • the guide track 36 of the second holding area 18 is parallel to the guide track 34 of the first holding area 16.
  • the distance of the tool holder 22, 24 set in the direction y.
  • recesses 42, 44 are formed in the holding regions 16 and 18, in which guide strips 46, 48 of the respective wedge slides 38, 40 are immersed.
  • tools 26a, 26b and 28a, 28b can be aligned with a workpiece in the direction y.
  • the tools 26a, 26b and 28a, 28b can be adjusted radially with respect to the workpiece during a rolling operation and during a machining fine machining.
  • the keying slides 38, 40 have guideways 54, 56 facing one another. On each of these sit the tool slides 50, 52, wherein their movement is driven in the x direction.
  • the corresponding drives are not shown in the drawing. Reference is made in this connection to WO 01/94048 A1 or US 2004/0007034 A1.
  • the tool slides 50 and 52 spaced apart in the y direction are driven in opposite directions in synchronism; during the movement of istschtittens 50 in the + x-direction, the more complete at ⁇ tool carriage 52 moves in the -x direction and vice versa.
  • the tools 26a, 26b, 28a, 28b can be moved in the x-direction and y-axis.
  • the movement in the y-direction can be carried out in particular during a machining process.
  • the tool carriages 50 and 52 are driven driven on their respective guideways 54, 56.
  • the wedge sled 38, 40 are driven in their respective guide tracks 34, 36 are moved.
  • a tool carriage 50, 52 may hold a tool or a plurality of tools. If a plurality of tools are held, then different profiling operations can be sequentially performed on a workpiece. In particular, different types of profiles can be incorporated in the tool correspond ⁇ training or a Profii can be coarsely machined (by cold rolling) and fine machining (by machining) without having to perform an external tool change and a workpiece clamping.
  • the tool carriage 52 (and corresponding to the tool sheds 50) has a fixing device for one or more tools.
  • a fixing device for one or more tools about the fixing device or the tools in an x-position, y-position and z-position on the tool carriage 52 are firmly positioned.
  • several tools can be positioned one behind the other in the x-direction.
  • a transverse offset in the z-direction is possible or a height ⁇ offset in the y-direction is possible. This results in extensive possibilities for the production of profiles on a workpiece.
  • the machine tool 10 has a control device 60 (shown schematically in FIG. 1).
  • This control device 60 is arranged, for example, in a control box.
  • the machine tool 10 can be controlled via the control device 60.
  • the movement of the tool holders 22 and 24 in the direction x and the delivery in the direction y can be controlled.
  • the position of the tool slides 50 and 52 can be controlled with respect to the selection of the tools (26a and 28a or 26b and / or 28b).
  • a workpiece holder 27 comprises in each case a first abutment element 62 and a second abutment element 64 with respective abutment tips 66, 68, between which a workpiece 29 can be clamped.
  • a clamped workpiece 29 is rotatable about the axis 70 of the corresponding workpiece holder 27.
  • the axis 27 of the corresponding workpiece holder 64 lies between the tips 66 and 68.
  • the axis of rotation 31 of a workpiece 29, which is clamped in the corresponding workpiece holder 27, is a workpiece axis and coincides with this axis 70.
  • a workpiece holder 27 has, for example, a fixed headstock part on which the first abutment element 62 is arranged or arranged. is forming. Furthermore, a workpiece holder 27 has a tailstock part, on which the second abutment element 64 is formed or arranged.
  • the riding stable party! is a direction which is aligned in particular parallel to the axis 70, movable.
  • About the tailstock part can be a workpiece 29 in the associated workpiece holder 27 brace.
  • the workpiece holder 27 can be displaceable and / or pivotable as a whole, as will be explained below.
  • the workpiece holding device 25 comprises a pivoting device 72, by means of which the workpiece holder 27 can be pivoted about a pivot axis 74 and thereby an angular position of the axis 70 and thus of the workpiece axis relative to the x-direction can be set.
  • the machine tool 10 comprises a cold rolling device 76, by means of which a rough toothing can be produced by cold rolling on the workpiece 29. Furthermore, it comprises a chip processing device 78, via which, after production of the raw toothing, a fine machining of the raw toothing can be carried out by a metal-cutting process.
  • a combination tool 80 which comprises the tools 26a and 26b is arranged on the first tool carriage 50.
  • a tool 82 is arranged, which comprises the tools 28a and 28b.
  • the tool 26a of the combination tool 80 is a cold-rolling tool, in particular in the form of a cold-rolling jaw with a profile which is predetermined by the rough toothing to be produced.
  • the tool 26b of the combination tool 80 is a cutting tool such as a punch tool or a scraping tool.
  • the tool 26a forms a first cold rolling tool
  • the tools 26a and 26b are disposed on the same ledge of the combination tool 80, being arranged one behind the other in the x-direction while being spaced therefrom.
  • a transition device 84 is arranged between the cold rolling tool 26a and the chip tool 26b. This is designed as a transition toothing, which allows a transition of the workpiece 29 from the first cold rolling tool 26a on the cutting tool 26b without the workpiece 29 is disengaged, that is, the raw toothing on the workpiece 29, which via the cold rolling tools 26a and 28a is maintained, remains in engagement with the transition teeth 84 in the transfer to the Ver ⁇ toothing of the cutting tool 26b.
  • the toothing of the transition device 84 based on the (raw) toothing of the workpiece 29, which is produced by cold rolling, such a large game and such a small tooth width, that the transition is made possible.
  • the tool 28a is a second cold rolling tool.
  • the tools 26a and 28a form a Kaltwalzwerkmaschinekomb ⁇ nation, between which the workpiece 29 is positioned.
  • the corresponding workpiece blank is clamped to the workpiece holder 27.
  • the axis of rotation 31 and the workpiece axis 70 are aligned transversely and in particular perpendicular to the x direction in z-direction.
  • the cold rolling tools 26a and 28a move in a synchronous manner in the x direction during a cold rolling operation, being delivered to the workpiece 29 in the y direction.
  • the cutting tool 26b or 28b does not come into contact with the workpiece 29 during the cold rolling process,
  • the Kaitwalzvorgang is shown schematically in Figures 2 (a), (b) and (c).
  • the cold rolling tools 26a and 28a are moved synchronously in opposite directions via their respective workpiece slides 50 and 52.
  • the cold rolling tools 26a and 28a have a profiling.
  • the tools 26 a and 28 a simultaneously impinge on the workpiece 29.
  • First by frictional engagement and then by positive locking the workpiece is rotated about the axis 31 in a rotation. Material is displaced in free spaces of the profiled tools 26a, 28a.
  • Cold rolling is a tensionless forming technique. Gears can be produced much faster with cold rolling than by machining.
  • the tools 26a and 28a can be formed with a constant tread depth.
  • the workpiece 29, which now has a rough teeth 86 into the tool 26b (chuck) is as shown ⁇ schematically in Figure 3 ge transferred. This is done by a shift of the combination tool 80. Further, the combination ⁇ tool 82 is shifted so that it no longer is in engagement with the workpiece 29th During the displacement of the workpiece 29 in the transition ⁇ area 84, the workpiece 29 is brought via the pivoting device 72 in a pivotal position, that is, the axis 31 and thus the workpiece piece axis 70 is in a finite angle (angle not equal to 0 ° and unequal 90 °) to the x-direction. In particular, this finite angle is an acute angle.
  • the cutting tool 26b For fine machining of the raw toothing 86, the cutting tool 26b is moved on the workpiece 29, wherein a delivery in the y-direction takes place.
  • the cutting tool 26b performs a fine machining on the Ron toothing. There is a rolling and a transverse movement. The cutting edges of the tool 26b are inclined to the workpiece 29.
  • Fine machining improves the quality of the teeth. For example, it has been shown that the toothing quality for gear teeth during cold rolling is too low by approximately 20 ⁇ m to 30 ⁇ m. By machining with the tool 26b a gear quality is achieved, which is sufficient for example for gear teeth.
  • the cutting tool 26b is formed, for example, as a striking tool or scraping tool.
  • the cold rolling process and the machining process basically have a similar kinematics.
  • the cold rolling can be performed on the same machine tool 10 via the cold rolling device 76 for producing the rough gear teeth 86 and the subsequent cutting fine machining by the chip processing device 78 without having to change the chucking (clamping) of the workpiece 29.
  • the carriages 50 and 52 are synchronously reciprocated during cold rolling. During chip machining, the carriage 50, which holds the chip tool 26b, is moved back and forth. Both times there is a y-delivery to the workpiece.
  • transition device 84 Via the transition device 84, it is possible to make a transition from the cold-rolling tools 26a, 28a to the cutting tool 26b, wherein the pivoting is made possible; the manufactured raw toothing 86 is not disengaged from the combination tool 80, so that the workpiece orientation is not lost.
  • the tool carriages 50 and 52 are only moved in such a way that the cold rolling tools 26a and 28a are in constant operative connection with the workpiece 29.
  • the combination tool 80 (after moving away from the combination tool 82) is only moved so far that only the cutting tool 26b acts on the workpiece 29.
  • both the combination tools 80 and 82 has a cutting tool.
  • a uniform wear can be achieved if both the combination tools 80 and 82 each have a chip tool and for uniform tool wear these are used alternately (for different workpieces).
  • the combination tool has traces lying one behind the other in the x-direction, namely the profile track of the cold-rolling tool 26a and the cutting track of the cutting tool 26b, which are connected by the transition device 84.
  • a first cold rolling tool 88 is held on the first tool carriage 50. Furthermore, a cutting tool 90 is held parallel to the first cold-rolling tool 88 on the first tool carriage 50.
  • the first cold rolling tool 88 has a profile track which lies parallel to a cutting track of the cutting tool 90.
  • the first cold- rolling tool 88 and the clamping tool 90 are ge at separate strips forms ⁇ . It is also possible in principle that they are formed on the same strip and in particular are arranged on a combination tool.
  • a second cold rolling tool 92 is held on the second tool carriage 52.
  • a workpiece holding device 94 on which the workpiece holder 27 is arranged (which basically has the same design as described above), has a displacement device 96, through which a
  • Workpiece coaxial or parallel to the axis 70 of the workpiece holder 27 is displaceable and in particular in the z-direction is displaceable.
  • a pivoting device corresponding to the pivoting device 72 is provided for adjusting the pivoting position of the workpiece axis 70 with respect to the x-direction.
  • a transition device can be provided between the first cold-rolling tool 88 and the cutting tool 90 in order to permit transfer without disengaging the teeth.
  • the gear production is carried out as described above, that is, it is first carried out on the cold rolling tools 88 and 92, a cold rolling process for producing the Ron toothing 86. Then, the rough gear portion is brought into operative engagement with the cutting tool 90, which performs the fine machining of the Ron gear teeth.
  • the cutting tool 90 in turn is, for example, an impact tool or a scraping tool or hobbing tool or skiving tool or gear honing tool.
  • the tools are flat tools (flat-jaw tools) and, in particular, cold-rolling bars and clamping bars (such as scraper bars),
  • a cold rolling rod is used for the method according to the invention for cold rolling a) s first cold rolling tool 98 and also a cold rolling rod as the second cold rolling tool 100.
  • a chip tool 102 a round tool is used, which is rotatable about an axis 104 and in particular rotatable.
  • the axis 104 is arranged in particular at an angle (and in particular acute angle) to the axis 70 of the workpiece holder 27.
  • a cold rolling operation is carried out by means of the cold rolling rods 98 and 100 (FIG. 6).
  • the produced raw toothing is brought into operative engagement with the cutting tool 104 by displacement in the z-direction. This then performs a machining fine machining of the raw toothing, for example by pushing or scraping.
  • a round tool (cold rolling roller) is used as the first cold rolling tool 106 and a round tool (cold rolling roller) is used as the second cold rolling tool 108, which are rotatable about axes of rotation 107 and 109, respectively.
  • the Roh-Veriereungs- area 86 is brought into operative engagement with a cutting tool 110 as described above.
  • the cutting tool 110 may be a flat tool or a round tool.
  • a "conventional" Kaitwalzrea is initially driven with opposite synchronously moved in opposite directions (in flat tools) or in the same direction (in round tools)
  • the cold rolling tools can be linear oppositely moving flat tools or cylindrical tools rotated in the same direction.
  • the cold rolling process is a non-cutting forming process.
  • a transition to a cutting tool such as a scraping tool or impact tool is performed in the same machine tool.
  • the workpiece is linearly moved and / or pivoted by a transition device with a transition toothing.
  • the cold rolling tools are brought out of operative engagement with the workpiece. After reaching the cutting tool, chip machining takes place, which improves the quality of the teeth.
  • the chip processing is carried out by linear movement (in particular reciprocating motion) of the cutting tool or by a rotational movement in each case with y-delivery. For example, by bumping and / or scraping and / or hobbing and / or skiving and / or gear honing to obtain a quality of the teeth, which is suitable for example for gear teeth.
  • flat tools or round tools can be used for cold rolling.
  • a suitable flat tool or round tool can be used for the fine machining.
  • Cold rolling and chip processing are performed one after the other.
  • a change in the angular position is necessary. This can be done by changing the Winkelsteliung of the workpiece and / or by adjusting the angular position of the chip tool.

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Abstract

Es wird eine Werkzeugmaschine zur Herstellung von Verzahnungen an Werkstücken (29) bereitgestellt, umfassend eine Werkstückhalteeinrichtung (25), eine Kaltwalzeinrichtung zur Herstellung einer Roh-Verzahnung an mindestens einem durch die Werkstückhalteeinrichtung (25) gehaltenen Werkstück (29) durch Kaltwalzen, und eine Spanbearbeitungseinrichtung (78) zur spanenden Feinbearbeitung der Roh-Verzahnung des mindestens einen Werkstücks (29), welches an der Werkstückhalteeinrichtung (25) gehalten ist.

Description

Werkzeugmaschine zur Herstellung von Verzahnungen an Werkstücken und Verfahren zur Herstellung einer Verzahnung an einem Werkstück mittels einer Werkzeugmaschine
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur Herstellung von Verzahnungen an Werkstücken, umfassend eine Werkstückhalteeinrichtung.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Verzahnung an einem Werkstück mitteis einer Werkzeugmaschine, bei dem ein Werkstück an einem Werkstückhalter eingespannt wird.
Aus der WO 01/94048 Al ist eine Kaltwalzmaschine mit zwei gegenläufig an- getriebenen, profilierten Walzstangen, die jeweils über einen Schlitten auf einer Führung gelagert sind und die in Eingriff mit einem zwischen den Walz¬ stangen drehbar gelagerten Werkzeug stehen, bekannt. Es ist eine Zustelleinrichtung vorgesehen mit mindestens einem Zustellantrieb, über den die Walzstangen während des Walzvorgangs in Eingriffsrichtung verstellbar sind.
Aus der WO 2006/045566 Al ist eine Kaltwalzmaschine bekannt, welche einen ersten beweglichen Walzstangenhalter und einen zweiten beweglichen Walzstangenhalter umfasst. Über die Walzstangenhalter sind eine erste Walzstange und eine zweite Walzstange eines Walzstangen-Paars in einer Führungs- richtung gegenläufig zueinander beweglich und diese sind in einer Ver¬ stellungsrichtung quer zur Führungsrichtung während eines Walzvorgangs verstellbar. Es ist eine Werkstückhalteeinrichtung mit einer Mehrzahl von Werkstückhaltern vorgesehen.
Aus der DE 26 04 281 Al ist eine Maschine zum Schaben und/oder ProfilrolSen der Verzahnung von Zahnrädern mit einem rotierenden, gezahnten Werkzeug zum Fertigbearbeiten der Zähne, einem Teil zum Tragen des Zahnrads längs dessen Rotationsachse, einem Antriebsmotor für die Rotationsbewegung des Werkzeugs, und einer Vorrichtung zum Bewirken einer gegenseitigen Reiativ- bewegung der Rotationsachsen des Werkzeugs und des zu bearbeitenden Rades bekannt. Über die Vorrichtung sind mindestens zwei orthogonale Bewegungen durch Motoren erzeugbar, von denen jeder, ebenso wie der An- triebsmotor für die Rotationsbewegung des Werkzeugs, einen eigenen, mit einem SoNgröße-Generator verbundenen elektronischen Regelkreis aufweist.
Aus der DE 196 50 350 C2 ist ein Werkzeug zum Drückwalzen eines Werkstücks mit einer Verzahnung bekannt, welches eine profilgebende Kontur mit Werkzeugzähnen aufweist, deren Zahnhöhe sich von einem Werkzeug-Fußkreis bis zu einem Werkzeug-Kopfkreis erstreckt, zwischen denen Werkzeug- Zahnflanken angeordnet sind, welche als ein Negativ zu den kraftübertragenden Zahnflankenbereichen des Werkstücks ausgebildet sind. Ein kopfseitiges Ende der Werkzeug-Zahnflanken ist von dem Werkzeug-Kopfkreis deutlich beabstandet, am Werkzeugzahn ist zwischen dem kopfseitigen Ende der Werkzeug-Zahnflanken und dem Werkzeug-Kopfkreis ein Kopfbereich des Werkzeugzahns ausgebildet, der sich zum Werkzeug-Kopfkreis hin verjüngt, ein fußseitiges Ende der Werkzeug-Zahnfianken ist von dem Werkzeug-Fußkreis deutlich beabstandet und zwischen den fußseitigen Enden sich gegenüber- liegender Werkzeug-Zahnflanken zweier Werkzeugzähne und dem Werkzeug- Fußkreis ist ein Nutbereich angeordnet, der sich zum Werkzeug-Fußkreis hin verjüngt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der ein- gangs genannten Art bereitzustellen, mittels welcher sich auf einfache Weise Verzahnungen hoher Qualität hersteilen lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Kaltwalz- eϊnrichtung zur Herstellung einer Roh-Verzahnung an mindestens einem durch die Werkstückhalteeinrichtung gehaltenen Werkstück durch Kaltwalzen vorgesehen ist, und eine Spanbearbeitungseinrichtung zur spanenden Feinbearbeitung der Roh-Verzahnung des mindestens einen Werkstücks, welches in der Werkstückeinrichtung gehalten ist, vorgesehen ist. Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist an einer Werkzeugmaschine eine "KaIt- waizstation" und eine "Spanbearbeitungsstation11 gebildet. Es lassen sich dadurch schnell und effektiv Verzahnungen hoher Qualität erzeugen. Ein KaSt- walzvorgang ist ein Umformvorgang, bei dem Werkstoff des Werkstücks in Freiräume der Kaltwalzwerkzeuge verdrängt wird. Eine Ron-Verzahnung lässt sich durch Kaltwalzen schnell herstellen. Durch eine anschließende Spanbearbeitung erhält man eine hohe Verzahnungsquaiität. Die Verzahnungsqualität lässt sich beispielsweise um (mindestens) 20 μm bis 30 μm ver- bessern. Dadurch können beispielsweise entsprechende Werkstücke als Getriebeverzahnungs-Werkstücke eingesetzt werden.
Wenn spezielle Spanbearbeitungsvorgänge wie Stoßen oder Schaben ver¬ wendet werden, dann lässt sich die Werkzeugmaschine auf einfache Weise ausbilden, da die entsprechenden Bearbeitungsverfahren eine ähnliche Kine¬ matik wie Kaltwalzverfahren aufweisen.
Günstig ist es, wenn die Werkstückhalteeinrichtung mindestens einen Werkstückhalter umfasst, an dem ein Werkstück um eine Werkstückachse drehbar fixierbar ist. Es kann dann bei einem KaStwalzvorgang und auch bei einem Spanbearbeitungsvorgang eine Drehung des Werkstücks angetrieben über Werkzeuge erfolgen.
Günstig ist es, wenn die Werkstückhalteeinrichtung mindestens eine Verschie- bungseinrichtung aufweist, durch welche ein Werkstück in einer Richtung ko¬ axial oder parallel zu einer Werkstückachse verschieblich ist. Dadurch ist es möglich, ein Werkstück durch Verschieben von der Werkstückhalteeinrichtung in die Spanbearbeitungseinrichtung zu überführen.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Werkstückhalteeinrichtung mindestens eine Schwenkeinrichtung aufweist, durch welche eine Winkelstellung eines Werkstücks für die spanende Feinbearbeitung einstellbar ist. Durch Verschwenkung des Werkstücks lässt sich dieses bei entsprechender Ausbildung von Werkzeugen von der Kaltwaizeinrichtung in die Spanbearbeitungseinrichtung überführen.
Es ist dann insbesondere vorgesehen, dass die Winkelsteüung relativ zu einer Bewegungsachse von Kaltwalzwerkzeugen einstellbar ist. Die Bewegungsachse kann dabei, wenn Rundwerkzeuge verwendet werden, eine Drehachse sein, oder eine lineare Achse, wenn gegensinnig bewegte Flachwerkzeuge verwendet werden.
Es ist ferner günstig, wenn die Winkelstellung relativ zu einem Spanwerkzeug einstellbar ist. Dadurch kann die definierte Spanbearbeitung als Feinbearbeitung durchgeführt werden.
Insbesondere ist mindestens eine Kaltwalzwerkzeugkombination mit dem ersten KaStwalzwerkzeug und dem zweiten Kaltwalzwerkzeug vorgesehen, wobei die Kaltwalzwerkzeuge synchron angetrieben beweglich sind. Durch eine entsprechende synchronisierte Bewegung lässt sich ein Kaltwalzvorgang mit einem Werkstück zwischen den Kaltwalzwerkzeugen durchführen.
Die Werkzeughalteeinrichtung ist insbesondere so ausgebildet, dass mindestens ein Werkstück zwischen dem ersten Kaltwalzwerkzeug und dem zweiten Kaltwalzwerkzeug positionierbar ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind das erste Kaltwalzwerkzeug und das zweite Kaltwalzwerkzeug Flachwerkzeuge und insbesondere Kaltwalzstangen. Es ist dabei möglich, dass die entsprechenden Kaltwalzstangen ein gleichmäßiges Profil oder ein variierendes Profil angepasst an die herzustellende Ron-Verzahnung aufweisen.
Die Bewegungsachse für die Hin- und Herbewegung des ersten Kaltwalzwerkzeugs und des zweiten Kaltwalzwerkzeugs liegt dabei vorzugsweise senkrecht zu einer Werkstückachse, um eine Kaltwalzumformung zu bewirken. Es ist auch möglich, dass das erste Kaltwaizwerkzeug und das zweite Kaltwalzwerkzeug Rundwerkzeuge sind.
Es ist dann insbesondere vorgesehen, dass eine Drehachse parallel zu einer Werkstückachse ist.
Günstig ist es, wenn eine Zustellungseinrichtung vorgesehen ist, über welche das erste Kaltwalzwerkzeug und das zweite Kaltwalzwerkzeug dem Werkstück in einer Richtung quer zu einer Werkstückachse zustellbar sind. Dadurch lassen sich beispielsweise Kaltwalzstangen mit gleichmäßigem Profil verwenden. Es wird in diesem Zusammenhang auf die WO 01/94048 Al verwiesen, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens ein Spanwerkzeug für die spanende Feinbearbeitung vorgesehen ist. Das mindestens eine Spanwerkzeug kann beispielsweise ein Schaberwerkzeug oder ein Stoßwerkzeug oder Wälzschälwerkzeug oder Wälzfräswerkzeug oder Verzahnungshonwerkzeug sein. Es lässt sich dann zeitlich dem Kaltwalzvorgang nachgeordnet eine Feinbearbeitung einer hergestellten Roh-Verzahnung in der gleichen Aufspannung durch- führen.
Es ist dabei möglich, dass das mindestens eine Spanwerkzeug ein Flachwerkzeug ist oder ein Rundwerkzeug.
Es ist ferner vorgesehen, dass eine Wirkfläche des mindestens einen Spanwerkzeugs in einem spitzen Winke! zu einer Werkstückachse orientiert ist. Dadurch lässt sich ein entsprechender spanender Vorgang durchführen, um eine Feinbearbeitung der Roh-Verzahnung realisieren zu können.
Die Winkeleinsteilung kann durch Positionierung und/oder Ausbildung des mindestens einen Spanwerkzeugs und/oder Positionierung des zu bearbeitenden Werkstücks erfolgen. Im letzteren Falle erfolgt beispielsweise eine Ver- schwenkung des Werkstücks nach dem Kaltwalzvorgang. Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Übergangseinrichtung vorgesehen ist, durch welche ein Werkstück von einem Kaltwalzwerkzeug zu einem Spanwerkzeug bei Eingriff der Ron-Verzahnung transferierbar äst. Es lässt sich da- durch erreichen, dass die hergestellte Roh-Verzahnung nicht außer Eingriff mit einer Werkzeugverzahnung gerät. Dadurch geht die Werkstückorientierung nicht verloren. Dadurch lässt sich die Feinbearbeitung schnell durchführen, da keine Vorbereitungszeit zur Neuauffindung der Werkstückorientierung notwendig ist.
Insbesondere weist die Übergangseinrichtung eine entsprechende Verzahnung auf, um den Eingriff beizubehalten. Die Übergangseinrichtung kann als Werk¬ zeug angesehen werden, weiches den Übergang zwischen Kaltwalzen und Spanen ermöglicht.
Insbesondere ist die Verzahnung der Übergangseinrichtung so ausgebildet, dass sie ein so großes Spiel aufweist und eine derart geringe Verzahnungs¬ breite aufweist, dass das Werkstück vom Kaltwalzwerkzeug zum mindestens einen Spanwerkzeug transferierbar ist, ohne dass das Werkstück außer Eingriff kommt. Der Übergang des Werkstücks kann dabei durch lineare Bewegung und/oder Verschwenken erfolgen.
Insbesondere ist die Übergangseinrichtung zwischen dem Kaltwalzwerkzeug und dem mindestens einen Spanwerkzeug angeordnet, um einen effektiven und damit zeitsparenden Übergang zu ermöglichen.
Bei einer Ausführungsform ist mindestens ein Werkzeug vorgesehen, welches eine Kaltwalzspur als Profilspur und eine Spur zur Spanbearbeitung als Schneidenspur aufweist. Bei einem Kaltwalzvorgang wird die Kaltwalzspur verwendet und bei der Spanbearbeitung wird die entsprechende Spur zur
Spanbearbeitung verwendet. Der Übergang iässt sich dann auf einfache Weise durchführen. Insbesondere ist dann zwischen der Kaltwalzspur und der Spanspur eine Übergangsspur (einer Übergangseinrichtung) angeordnet, um einen effektiven Übergang des Werkstücks zu ermöglichen, ohne dass ein Außereingriffbringen erfolgen muss.
Es ist dabei möglich, dass die Kaltwalzspur und die Spanspur bezogen auf eine Werkzeugbewegungsachse hintereinander angeordnet sind. Bei der Werkzeugbewegung beim Kaltwalzen wird dabei nur die Kaltwalzspur in Wirkeingriff mit dem Werkstück gebracht. Nach Beendigung des Kaltwalzvorgangs erfolgt eine derartige Verschiebung, dass bei der Spanbearbeitung nur die Spanspur in Eingriff gebracht wird.
Es ist dabei möglich, dass die Kaltwalzspur und die Spanspur an einer gemeinsamen Leiste angeordnet sind und insbesondere ein Kombinationswerkzeug bilden. Beim Kaltwalzen wird nur ein bestimmter Bereich dieser Leiste in Wirk¬ eingriff mit dem Werkstück gebracht. Bei der Spanbearbeitung wird ein anderer Bereich in Wirkeingriff gebracht. Die Leiste lässt sich durch ein oder mehrere Schlitten auf einfache Weise bewegen und insbesondere hin- und herbewegen.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Kaitwalzspur und die Spanspur bezogen auf eine Werkzeugbewegungsachse nebeneinander und insbesondere parallel angeordnet sind. Bei einem Kaltwalzvorgang wirkt dann nur die Kalt- waizspur auf das Werkstück. Damit die Spanspur auf das Werkstück wirken kann, muss das Werkstück oder das Werkzeug in der Abstandsrichtung der Kaltwalzspur und der Spanspur verschoben werden.
Es ist dabei möglich, dass die Kaltwalzspur und die Spanspur an unterschiedlichen Leisten angeordnet sind. Es ist grundsätzlich auch möglich, dass sie an der gleichen Leiste angeordnet sind und ein Kombinationswerkzeug bilden. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem sich auf effektive Weise Verzahnungen hoher Qualität herstellen lassen.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Roh-Verzahnung durch Kaltwalzen mittels eines ersten Kaltwalzwerkzeuges und eines zweiten Kaitwalzwerkzeuges hergestellt wird, und die Roh-Verzahnung mittels mindestens eines Spanwerkzeugs an derselben Werkzeugmaschine in der gleichen Aufspannung feinbearbeitet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine erläuterten Vorteile auf.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wur- den ebenfalls bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine erläutert.
Beim Kaltwalzen werden das erste Kaltwalzwerkzeug und das zweite Kaltwalzwerkzeug synchron bewegt. Die synchrone Bewegung kann dabei eine gegen- sinnige Linearbewegung oder eine gleichsinnige Drehbewegung sein. Die Kalt¬ walzwerkzeuge sind dabei synchronisiert.
Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass die Kaltwalzwerkzeuge (wenn es sich um Flachwerkzeuge handelt) mit einem variierenden Profil ausgebildet sind, welches die Herstellung der entsprechenden Roh-Verzahnung ermöglicht.
Vorteilhaft ist es, wenn das erste Kaltwalzwerkzeug und das zweite Kaltwalzwerkzeug beim Kaltwalzen in einer Richtung quer zu einer Werkzeug-Bewegungsachse und quer zu einer Werkstückachse dem Werkstück zugestellt werden. Dadurch lassen sich beispielsweise Kaltwalzstangen mit gleichem Pro- fil über die Länge der Kaltwalzstangen verwenden, um die Roh-Verzahnung herzustellen. Insbesondere ist das Werkstück drehbar eingespannt. Es wird dann durch die Bewegung der Kaltwalzwerkzeuge, welche in Wirkeingriff mit dem Werkstück stehen, in seiner Drehbewegung angetrieben.
Insbesondere wird das Werkstück nach dem Kaltwalzen mit einer Werkstück¬ achse verschwenkt und/oder linear verschoben. Dadurch ist es möglich, mindestens ein Spanwerkzeug in Eingriff mit dem Werkstück zu bringen.
Günstig ist es, wenn das Werkstück nach dem Kaltwalzen mit seiner Roh-Ver- zahnung an mindestens ein Spanwerkzeug gefahren wird. Es ist dadurch realisierbar, dass die Werkstückorientierung nicht verloren geht.
Insbesondere wird dann das Werkstück an das mindestens eine Spanwerkzeug an eine Übergangsverzahnung gefahren, wobei die Übergangsverzahnung be- wirkt, dass das Werkstück in Eingriff bleibt.
Beispielsweise ist die Feinbearbeitung eine Stoßbearbeitung und/oder Schabbearbeitung und/oder Wälzschälbearbeitung und/oder Wälzfräsbearbeitung und/oder Verzahnungshonbearbeitung. Es lässt sich dadurch eine Verzahnung hoher Qualität herstellen, welche beispielsweise als Getriebeverzahnung verwendbar ist.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen :
Figur 1 eine schematische Darsteliung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;
Figur 2(a) eine vergrößerte Darstellung eines Teilbereichs der Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 bei einem Kaltwalzvorgang;
Figur 2(b) eine Schnättansicht iängs der Linie b-b gemäß Figur 2(a); Figur 2(c) eine Vorderansicht auf den Bereich gemäß Figur 2(a);
Figur 3(a) die gleiche Ansicht wie Figur 2(a), jedoch bei einer Span- bearbeitung;
Figur 3(b) eine Schnittansicht längs der Linie b-b gemäß Figur 3(a);
Figur 4(a) eine Teilansicht ähnlich Figur 2(a) bei einem weiteren Aus- führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine bei einem Kaitwalzvorgang;
Figur 4(b) eine Schnittansicht iängs der Linie b-b gemäß Figur 4(a);
Figur 4(c) eine Vorderansicht auf den Bereich gemäß Figur 4(a);
Figur 5(a) die gleiche Ansicht wie in Figur 4(a) bei einer Spanbearbeitung;
Figur 5(b) eine Schnittansicht längs der Linie b~b gemäß Figur 5(a);
Figur 6(a) eine vergrößerte Ansicht eines Teilbereichs eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine bei einem Kaitwalzvorgang;
Figur 6(b) eine Schnittansicht längs der Linie b-b gemäß Figur 6(a);
Figur 6(c) Vorderansicht auf den Bereich gemäß Figur 6(a);
Figur 7(a) die gleiche Ansicht wie in Figur 6(a) bei einem Spanbearbeitungsvorgang ;
Figur 7(b) eine Schnittansicht längs der Linie b-b gemäß Figur 7(a); und Figur 8 eine Teildarsteliung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäδen Werkzeugmaschine.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine, welches in Figur 1 gezeigt und dort als Ganzes mit 10 bezeichnet ist, umfasst ein Maschinengrundgestell 12, über welches die Werkzeugmaschine 10 auf einem Untergrund aufgestellt ist. Mit dem Maschinengrundgestell 12 ist ein C-förmiges Gesteli 14 verbunden.
Dieses Gestell 14 weist einen ersten Haltebereich 16 und einen gegenüberliegenden zweiten Haltebereich 18 auf. Die beiden HaStebereiche 16 und 18 sind über einen Verbindungsbereich 20 miteinander verbunden. Der erste Haltebereich 16 ragt dabei in einer Querrichtung z über den Verbindungs- bereich 20 hinaus. Ebenso ragt der zweite Haltebereich 18 in der Querrichtung z über den Verbindungsbereich 20 hinaus. Der erste Haltebereich 16 und der zweite Haltebereich 18 bilden dadurch jeweils Haitebacken, an denen jeweils ein erster Werkzeughalter 22 (an dem ersten Haltebereich 16) und ein zweiter Werkzeughalter 24 (an dem zweiten Haltebereich 18) beweglich gehalten sind. Die beiden Werkzeughalter 22, 24 liegen einander gegenüber. An diesen lassen sich jeweils ein oder mehrere Werkzeuge fixieren.
Zwischen den Werkzeughaltern 22 und 24 ist eine Werkstückhalteeinrichtung 25 mit einem oder einer Mehrzahl von Werkstückhaltern 27 angeordnet, wel- che an dem Verbindungsbereich 20 mindestens einseitig fixiert sind (Figur 2). In einen Werkstückhalter 27 ist jeweils ein Werkstück 29 einsetzbar, wobei es durch den Werkstückhalter drehbar um eine Werkstückachse 31 an der Werkzeugmaschine 10 gehalten ist, damit ein Kaltwalzvorgang zur Herstellung einer Ron-Verzahnung an dem Werkstück 29 und eine spanende Fein- bearbeitung der Ron-Verzahnung durchführbar ist.
Dem Verbindungsbereäch 20 gegenüberliegend ist zwischen dem ersten Haltebereich 16 und dem zweiten Haltebereich 18 eine Verstärkungslasche 30 an- geordnet. Diese weist im Bereich der Werkstückhalter eine durchgehende Öff¬ nung 32 auf, durch die insbesondere Reitstockteile eines Werkstückhalters 27 hindurchtauchen können.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Werkzeughalter 22 und 24 jeweils in einer Längsrichtung x und in der Querrichtung y zur Längsrichtung x beweglich.
Der erste Haltebereich 16 und der zweite Haltebereich 18 weisen dazu jeweils eine schräge Führungsbahn 34 bzw. 36 auf, an der ein erster Keilschlitten 38 bzw. ein zweiter Keilschlitten 40 geführt ist. Die Führungsbahn 34 ist gegenüber der Richtung x um einen spitzen Winkel geneigt. Die Führungsbahn 36 des zweiten Haltebereichs 18 liegt parallel zur Führungsbahn 34 des ersten Haltebereichs 16.
Je nach Stellung der Keilschlitten 38, 40 auf ihren Führungsbahnen 34, 36 lässt sich der Abstand der Werkzeughalter 22, 24 in der Richtung y einstellen.
Zur Führung der Keilschlitten 38, 40 sind in den Haltebereichen 16 und 18 bei- spielsweise Ausnehmungen 42, 44 gebildet, in denen Führungsleisten 46, 48 der jeweiligen Keilschlitten 38, 40 eingetaucht sind.
Über die Führung der Keilschlitten 38, 40 lassen sich Werkzeuge 26a, 26b und 28a, 28b einem Werkstück in der Richtung y zustellen. Insbesondere lassen sich die Werkzeuge 26a, 26b und 28a, 28b während eines Walzvorgangs und während einer spanenden Feinbearbeitung in Radialrichtung mit Bezug zum Werkstück verstellen.
Die Bewegung der Keilschlitten 38, 40 auf ihren Führungsbahnen 34 bzw. 36 ist angetrieben. Es ist dazu ein entsprechender Antrieb vorgesehen {in der Zeichnung nicht gezeigt). Bezüglich der Ausbildung des Antriebs wird auf die WO 01/94048 Al und die US 2004/0007034 Al Bezug genommen. An dem ersten Keilschütten 38 ist ein erster Werkzeugschlitten 50 in der Richtung x linearverschieblich geführt. Ferner ist an dem zweiten Keilschlitten 40 ein zweiter Werkzeugschlitten 52 in der Richtung x linearverschieblich geführt, wobei die Führungsrichtungen der beiden Werkzeugschlitten 50, 52 parallel ausgerichtet sind. Auf den Werkzeugschütten 50, 52 sitzen die Werkzeuge 26a, 26b bzw. 28a, 28b direkt (Figur 2), d.h. sind an diesen unbeweglich fixiert.
Zur Führung der Werkzeugschütten 50, 52 weisen die KeÜschlitten 38, 40 ein- ander zugewandte Führungsbahnen 54, 56 auf. Auf diesen sitzen jeweils die Werkzeugschlitten 50, 52, wobei deren Bewegung in der x-Richtung angetrieben ist. Die entsprechenden Antriebe sind in der Zeichnung nicht gezeigt. Es wird in diesem Zusammenhang auf die WO 01/94048 Al bzw. US 2004/0007034 Al Bezug genommen.
Bei der Bearbeitung eines Werkstückes sind die in der y-Richtung beabstan- deten Werkzeugschlitten 50 und 52 gegenläufig synchron angetrieben; bei der Bewegung des Werkzeugschtittens 50 in der +x-Richtung bewegt sich der an¬ dere Werkzeugschlitten 52 in die -x-Richtung und umgekehrt.
Über die Werkzeughalter 22, 24 lassen sich die Werkzeuge 26a, 26b, 28a, 28b in der x-Richtung und y-Rächtung bewegen. Die Bewegung in der y-Richtung iässt sich insbesondere auch während eines Bearbeitungsvorgangs durchführen. Zur Bewegung in der x-Richtung werden die Werkzeugschlitten 50 und 52 auf ihren jeweiligen Führungsbahnen 54, 56 angetrieben bewegt. Zur Be¬ wegung in der y-Richtung werden die Keilschlitten 38, 40 auf ihren jeweiligen Führungsbahnen 34, 36 angetrieben verschoben.
Ein Werkzeugschlitten 50, 52 kann ein Werkzeug oder eine Mehrzahl von Werkzeugen halten. Wenn eine Mehrzahl von Werkzeugen gehalten ist, dann können an einem Werkstück unterschiedliche Profübearbeitungsvorgänge nacheinander durchgeführt werden. Insbesondere lassen sich bei entsprechen¬ der Werkzeugausbildung unterschiedliche Arten von Profilen einbringen bzw. ein Profii lässt sich Grobbearbeiten (durch Kaltwalzen) und Feinbearbeiten (durch spanende Bearbeitung), ohne dass ein externer Werkzeugwechsel und eine Werkstückumspannung durchgeführt werden muss.
Der Werkzeugschlitten 52 (und entsprechend der Werkzeugschütten 50) weist eine Fixierungseinrichtung für ein oder mehrere Werkzeuge auf. Über die Fixierungseinrichtung sind das oder die Werkzeuge in einer x-Position, y-Position und z-Position an dem Werkzeugschlitten 52 fest positionierbar. Beispielsweise sind mehrere Werkzeuge in der x-Richtung hintereinander posi- tionierbar. Auch ein Querversatz in der z-Richtung ist möglich oder ein Höhen¬ versatz in der y-Richtung ist möglich. Dadurch ergeben sich umfangreiche Möglichkeiten zur Herstellung von Profilen an einem Werkstück.
Die Werkzeugmaschine 10 weist eine Steuerungseinrichtung 60 auf (in Figur 1 schematisch gezeigt). Diese Steuerungseinrichtung 60 ist beispielsweise in einem Schaltkasten angeordnet. Über die Steuerungseinrichtung 60 lässt sich die Werkzeugmaschine 10 steuern. Insbesondere lässt sich die Bewegung der Werkzeughalter 22 und 24 in der Richtung x und die Zustellung in der Richtung y steuern. Ferner lässt sich die Position der Werkzeugschlitten 50 und 52 bezüglich der Auswahl der Werkzeuge (26a und 28a bzw. 26b und/oder 28b) steuern.
Ein Werkstückhalter 27 umfasst jeweils ein erstes Anlageelement 62 und ein zweites Anlageelement 64 mit jeweiligen Anlagespitzen 66, 68, zwischen wel- chen ein Werkstück 29 einspannbar ist. Ein eingespanntes Werkstück 29 ist dabei um die Achse 70 des entsprechenden Werkstückhalters 27 drehbar. Die Achse 27 des entsprechenden Werkstückhalters 64 liegt zwischen den Spitzen 66 und 68. Die Drehachse 31 eines Werkstücks 29, welches in den entsprechenden Werkstückhalter 27 eingespannt ist, ist eine Werkstückachse und fälit mit dieser Achse 70 zusammen.
Ein Werkstückhalter 27 weist beispielsweise einen feststehenden Spindelstockteil auf, an welchem das erste Anlageelement 62 angeordnet oder ge- bildet ist. Ferner weist ein Werkstückhalter 27 einen Reitstockteil auf, an dem das zweite Anlageelement 64 gebildet ist oder angeordnet ist. Der Reitstocktei! ist einer Richtung, welche insbesondere parallel zur Achse 70 ausgerichtet ist, beweglich. Über den Reitstockteil lässt sich ein Werkstück 29 in dem zuge- ordneten Werkstückhalter 27 verspannen. Der Werkstückhalter 27 kann als Ganzes verschieblich und/oder schwenkbar sein, wie unten noch erläutert wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel (Figuren 2 und 3) umfasst die Werkstückhalte- einrichtung 25 eine Schwenkeinrichtung 72, über welche der Werkstückhalter 27 um eine Schwenkachse 74 schwenkbar ist und dadurch eine Winkelstellung der Achse 70 und damit der Werkstückachse relativ zur x-Richtung einstellbar ist.
Die Werkzeugmaschine 10 umfasst eine Kaltwalzeinrichtung 76, über welche sich an dem Werkstück 29 eine Roh-Verzahnung durch Kaltwalzen herstellen lässt. Ferner umfasst sie eine Spanbearbeitungseinrichtung 78, über weiche nach Herstellung der Roh-Verzahnung sich eine Feinbearbeitung der Roh-Verzahnung durch ein spanabhebendes Verfahren durchführen lässt.
Zur Bildung der Kaltwalzeinrichtung 76 ist an dem ersten Werkzeugschlitten 50 ein Kombinationswerkzeug 80 angeordnet, welches die Werkzeuge 26a und 26b umfasst. An dem zweiten Werkstückschlitten 52 ist ein Werkzeug 82 angeordnet, welches die Werkzeuge 28a und 28b umfasst. Das Werkzeug 26a des Kombinationswerkzeugs 80 ist ein Kaltwalzwerkzeug insbesondere in Form einer Kaltwalzbacke mit einem Profil, welches durch die herzustellende Roh- Verzahnung vorgegeben ist. Das Werkzeug 26b des Kombinationswerkzeugs 80 ist ein Spanwerkzeug wie beispielsweise ein Stoßwerkzeug oder ein Schabwerkzeug. Das Werkzeug 26a bildet ein erstes Kaltwalzwerkzeug,
Die Werkzeuge 26a und 26b sind an der gleichen Leiste des Kombinattonswerkzeugs 80 angeordnet, wobei sie in der x-Richtung hintereinander angeordnet sind und dabei beabstandet sind. Zwischen dem Kaltwalzwerkzeug 26a und dem Spanwerkzeug 26b ist eine Übergangseinrichtung 84 angeordnet. Diese ist als Übergangsverzahnung ausgebildet, welche ein Übergang des Werkstücks 29 von dem ersten Kaltwalz- Werkzeug 26a auf das Spanwerkzeug 26b erlaubt, ohne dass das Werkstück 29 außer Eingriff gerät, das heißt die Roh-Verzahnung an dem Werkstück 29, welche über die Kaltwalzwerkzeuge 26a und 28a hergestellt wurde, bleibt in Eingriff mit der Übergangsverzahnung 84 bei der Überführung in die Ver¬ zahnung des Spanwerkzeugs 26b.
Die Verzahnung der Übergangseinrichtung 84 weist bezogen auf die (Roh-)Verzahnung des Werkstücks 29, welche durch Kaltwalzen hergestellt wird, ein so großes Spiel auf und eine derart geringe Verzahnungsbreite auf, dass der Übergang ermöglicht ist.
Das Werkzeug 28a ist ein zweites Kaltwalzwerkzeug. Die Werkzeuge 26a und 28a bilden dabei eine Kaltwalzwerkzeugkombϊnation, zwischen welchen das Werkstück 29 positioniert ist.
Es ist prinzipiell ausreichend, dass nur eines der Kombinationswerkzeuge 80 oder 84 ein Spanwerkzeug (26b oder 28b) aufweist.
Zur Herstellung der Roh-Verzahnung an dem Werkstück 29 wird der entsprechende Werkstückrohling an dem Werkstückhalter 27 eingespannt. Die Drehachse 31 und die Werkstückachse 70 sind dabei quer und insbesondere senkrecht zur x-Richtung in z-Rϊchtung ausgerichtet.
Die Kaltwalzwerkzeuge 26a und 28a bewegen sich bei einem Kaltwalzvorgang gegensinnig synchron in der x-Richtung, wobei sie in der y-Richtung dem Werkstück 29 zugestellt werden. Das Spanwerkzeug 26b bzw. 28b kommt während des Kaltwalzvorgangs nicht in Berührung mit dem Werkstück 29,
Der Kaitwalzvorgang ist in den Figuren 2(a), (b) und (c) schematisch darstellt. Beim Kaltwalzen werden die Kaltwalzwerkzeuge 26a und 28a über ihre jeweiligen Werkstückschlitten 50 und 52 gegenläufig synchron bewegt. Die Kaltwalzwerkzeuge 26a und 28a weisen eine Profilierung auf. Die Werkzeuge 26a und 28a treffen gleichzeitig auf das Werkstück 29 auf. Zunächst durch Reib- schluss und dann durch Formschluss wird das Werkstück um die Achse 31 in eine Drehung versetzt. Werkstoff wird in Freiräume der profilierten Werkzeuge 26a, 28a verdrängt. Das Kaltwalzen ist eine spannlose Umformtechnik. Verzahnungen lassen sich mit Kaltwalzen sehr viel schneller herstellen als durch spanabhebende Bearbeitung.
Bei einem Ausführungsbeispiel mit Zustellung in der y-Richtung lassen sich die Werkzeuge 26a und 28a mit gleich bleibender Profiltiefe ausbilden. Es wird in diesem Zusammenhang auf die WO 01/94048 Al und die WO 2006/045566 Al Bezug genommen.
Nach Beendigung des Kaltwaizvorgangs wird, wie in Figur 3 schematisch ge¬ zeigt, das Werkstück 29, welches jetzt eine Roh-Verzahnung 86 aufweist, in das Werkzeug 26b (Spanwerkzeug) überführt. Dies erfolgt durch eine Ver- Schiebung des Kombinationswerkzeugs 80. Weiterhin wird das Kombinations¬ werkzeug 82 so verschoben, dass es nicht mehr in Eingriff mit dem Werkstück 29 steht. Während der Verschiebung des Werkstücks 29 in dem Übergangs¬ bereich 84 wird das Werkstück 29 über die Schwenkeinrichtung 72 in eine Schwenkstellung gebracht, das heißt die Achse 31 und damit auch die Werk- Stückachse 70 wird in einen endlichen Winkel (Winkel ungleich 0° und ungleich 90°) zu der x-Richtung gebracht. Insbesondere ist dieser endliche Winkel ein spitzer Winkel.
Für die Feinbearbeitung der Roh-Verzahnung 86 wird das Spanwerkzeug 26b an dem Werkstück 29 verfahren, wobei eine Zustellung in der y-Richtung erfolgt. Das Spanwerkzeug 26b führt eine Feinbearbeitung an der Ron-Verzahnung durch. Es erfolgt ein Abwälzen und eine Querbewegung. Die Schneiden des Werkzeugs 26b liegen schräg zum Werkstück 29.
Bei der Feinbearbeitung wird die Verzahnungsqualität verbessert. Es hat sich beispielsweise gezeigt, dass die Verzahnungsqualität für Getriebeverzahnungen beim Kaltwalzen um ca. 20 μm bis 30 μm zu gering ist. Durch die Spanbearbeitung mit dem Werkzeug 26b wird eine Verzahnungsqualität erreicht, die beispielsweise für Getriebeverzahnungen ausreichend ist.
Das Spanwerkzeug 26b ist beispielsweise a!s Stoßwerkzeug oder Schabwerkzeug ausgebildet.
Der Kaltwalzvorgang und die spanende Bearbeitung haben grundsätzlich eine ähnliche Kinematik. Dadurch lässt sich das Kaltwalzen über die Kaltwalzeinrichtung 76 zur Herstellung der Roh-Verzahnung 86 und die anschließende spanende Feinbearbeitung durch die Spanbearbeitungseinrichtung 78 an der gleichen Werkzeugmaschine 10 durchführen, ohne dass die Einspannung (Aufspannung) des Werkstücks 29 geändert werden muss. Die Schlitten 50 und 52 werden beim Kaltwalzen synchron hin- und herbewegt. Bei der Spanbearbeitung wird der Schlitten 50, welcher das Spanwerkzeug 26b hält, hin- und hergefahren. Beide Male erfolgt eine y-Zustellung zum Werkstück.
Über die Übergangseinrichtung 84 lässt sich ein Übergang von den Kaltwaiz- Werkzeugen 26a, 28a zu dem Spanwerkzeug 26b durchführen, wobei die Ver- schwenkung ermöglicht ist; die hergestellte Roh-Verzahnung 86 wird nicht außer Eingriff an dem Kombinationswerkzeug 80 gebracht, so dass die Werkstückorientierung nicht verloren geht.
Wenn nach der Beendigung des Kaltwalzvorgangs bei der Verschiebung des Kombinationswerkzeugs 80 das Ende des Werkzeugs 26a erreicht ist, dann kann ein Schwenkvorgang des Werkstücks 29 eingeleitet werden, der bis zum Erreichen des Beginns des Spanwerkzeugs 26b beendet sein muss. Bei der Bewegung über die Übergangsverzahπung der Übergangseinrichtung 84 muss der Zwangsiauf zwischen Vorschubbewegung des Kombinationswerkzeugs 80 in x-Richtung und Schwenkbewegung des Werkstücks 29 durch die Schwenkeinrichtung 72 nur relativ ungenau realisiert werden.
Während eines Kaltwalzvorgangs werden die Werkzeugschlitten 50 und 52 nur derart bewegt, dass die Kaltwalzwerkzeuge 26a und 28a in ständiger Wirk¬ verbindung mit dem Werkstück 29 sind. Während der spanenden Feinbearbeitung wird das Kombinationswerkzeug 80 (nach Wegfahren des Kombinations- Werkzeugs 82) nur soweit bewegt, dass lediglich das Spanwerkzeug 26b auf das Werkstück 29 wirkt.
Wie oben erwähnt, ist es möglich, dass nur eines der Kombinationswerkzeuge 80 und 82 ein Spanwerkzeug aufweist. Eine gleichmäßige Abnutzung lässt sich erreichen, wenn sowohl die Kombinationswerkzeuge 80 als auch 82 jeweils ein Spanwerkzeug aufweisen und zur gleichmäßigen Werkzeugabnutzung diese alternierend (bei unterschiedlichen Werkstücken) eingesetzt werden.
Das Kombinationswerkzeug weist in x-Richtung hintereinander liegende Spuren auf, nämlich die Profilspur des Kaltwaizwerkzeugs 26a und die Schneidenspur des Spanwerkzeugs 26b, welche durch die Übergangseinrichtung 84 verbunden sind.
Bei einem weiteren Ausführungsbetspiel, welches in den Figuren 4 und 5 schematisch gezeigt ist, ist an dem ersten Werkzeugschlitten 50 ein erstes Kaltwalzwerkzeug 88 gehalten. Ferner ist parallel zu dem ersten Kaltwaiz- werkzeug 88 an dem ersten Werkzeugschlitten 50 ein Spanwerkzeug 90 gehalten. Das erste Kaltwalzwerkzeug 88 weist eine Profilspur auf, welche parallel zu einer Schneidenspur des Spanwerkzeugs 90 liegt. Das erste KaIt- walzwerkzeug 88 und das Spanwerkzeug 90 sind an getrennten Leisten ge¬ bildet. Es ist grundsätzlich auch möglich, dass sie an der gleichen Leiste gebildet sind und insbesondere an einem Kombinationswerkzeug angeordnet sind. An dem zweiten Werkzeugschlitten 52 ist ein zweites Kaltwalzwerkzeug 92 gehalten. Eine Werkstückhalteeinrichtung 94, an welcher der Werkstückhalter 27 angeordnet ist (welcher grundsätzlich gleich ausgebildet ist wie oben be- schrieben), weist eine Verschiebungseinrichtung 96 auf, durch welche ein
Werkstück koaxial oder parallel zu der Achse 70 des Werkstückhalters 27 verschieblich ist und insbesondere in der z-Richtung verschieblich ist.
Zusätzlich ist eine Schwenkeinrichtung entsprechend der Schwenkeinrichtung 72 zur Einstellung der Schwenkposition der Werkstückachse 70 bezogen auf die x-Richtung vorgesehen.
Dadurch kann, wie in Figur 5(b) schematisch gezeigt, nach Durchführung eines Kaltwalzvorgangs mittels der Kaltwalzwerkzeuge 88 und 92 das Werkstück mit dem hergestellten Roh-Verzahnungsbereich 86 an das Spanwerkzeug 90 verschoben werden. Die Kaltwalzwerkzeuge 88 und 92 sind dabei außer Eingriff gebracht.
Es kann dabei zwischen dem ersten Kaltwalzwerkzeug 88 und dem Spanwerk- zeug 90 eine Übergangseinrichtung vorgesehen sein, um eine Überführung ohne Außereingriffbringen der Verzahnung möglich ist.
Ansonsten erfolgt die Verzahnungsherstellung wie oben beschrieben, das heißt es wird zunächst über die Kaltwalzwerkzeuge 88 und 92 ein Kaltwalzvorgang zur Herstellung der Ron-Verzahnung 86 durchgeführt. Dann wird der Roh-Verzahnungsbereich in Wirkeingriff mit dem Spanwerkzeug 90 gebracht, welches die Feinbearbeitung der Ron-Verzahnung durchführt. Das Spanwerkzeug 90 wiederum ist beispielsweise ein Stoßwerkzeug oder ein Schabwerkzeug oder Wälzfräswerkzeug oder Wälzschälwerkzeug oder Verzahnungshonwerkzeug.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 2 bis 5 sind die Werkzeuge Flachwerkzeuge (Flachbackenwerkzeuge) und insbesondere Kaltwalzstangen und Spanstangen (wie Schaberstangen), Es ist grundsätzlich auch möglich, dass für das erfindungsgemäße Verfahren zum Kaltwalzen a!s erstes Kaltwalzwerkzeug 98 eine Kaltwalzstange eingesetzt wird und als zweites Kaltwalzwerkzeug 100 ebenfalls eine Kaltwalzstange. Als Spanwerkzeug 102 wird ein Rundwerkzeug eingesetzt, welches um eine Achse 104 drehbar und insbesondere rotierbar ist. Die Achse 104 ist dabei insbesondere in einem Winkel (und insbesondere spitzen Winkel) zu der Achse 70 des Werkstückhalters 27 angeordnet.
Es erfolgt zunächst ein Kaltwalzvorgang mittels der Kaltwalzstangen 98 und 100 (Figur 6). Anschließend wird durch Verschiebung in der z-Richtung die hergestellte Roh-Verzahnung in Wirkeingriff mit dem Spanwerkzeug 104 gebracht. Dieses führt dann eine spanende Feinbearbeitung der Roh-Verzahnung beispielsweise durch Stoßen oder Schaben durch.
Es ist beispielsweise auch möglich, wie in Figur 8 angedeutet, dass als erstes Kaltwalzwerkzeug 106 ein Rundwerkzeug (Kaltwalzrolle) eingesetzt wird und als zweites Kaltwalzwerkzeug 108 ebenfalls ein Rundwerkzeug (Kaltwalzrolle) eingesetzt wird, welche um Drehachsen 107 bzw. 109 rotierbar sind.
Bei einem Kaltwalzvorgang werden diese zur Herstellung der Roh-Verzahnung 86 zugestellt.
Nach dem Kaitwalzvorgang wird wie oben beschrieben der Roh-Verzahnungs- bereich 86 in Wirkeingriff mit einem Spanwerkzeug 110 gebracht. Das Spanwerkzeug 110 kann ein Flachwerkzeug oder ein Rundwerkzeug sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein "konventioneller" Kaitwalzprozess mit gegenüberliegenden synchron bewegten gegenläufig (bei Flachwerkzeugen) oder gleichsinnig (bei Rundwerkzeugen) angetriebenen
KaStwalzwerkzeugen durchgeführt. Die Kaltwalzwerkzeuge können dabei linear entgegengesetzt bewegte Flachwerkzeuge oder gleichsinnig rotierte Rundwerkzeuge sein. Der Kaltwalzvorgang äst ein spanloser Umformprozess. Mit der gleichen Aufspannung des Werkstücks, welches jetzt eine Ron-Verzahnung aufweist, wird in derselben Werkzeugmaschine ein Übergang auf ein Spanwerkzeug wie beispielsweise ein Schabwerkzeug oder Stoßwerkzeug durchgeführt. Dazu wird beispielsweise das Werkstück durch eine Übergangseinrichtung mit einer Übergangsverzahnung linear verfahren und/oder verschwenkt. Die Kaltwalzwerkzeuge werden dabei außer Wirkeingriff mit dem Werkstück gebracht. Nach Erreichen des Spanwerkzeugs erfolgt eine Spanbearbeitung, durch welche die Verzahnungsqualität verbessert wird. Die Span- bearbeitung erfolgt durch lineare Bewegung (insbesondere Hin- und Herbewegung) des Spanwerkzeugs oder durch eine Drehbewegung jeweils mit y-Zustellung. Beispielsweise durch Stoßen und/oder Schaben und/oder Wälzfräsen und/oder Wälzschälen und/oder Verzahnungshonen erhält man eine Qualität der Verzahnung, welche beispielsweise für Getriebeverzahnungen ge- eignet ist.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich für das Kaltwalzen Flachwerkzeuge oder Rundwerkzeuge verwenden. Für die spanende Feinbearbeitung lässt sich ein entsprechendes Flachwerkzeug oder Rundwerkzeug verwenden.
Das Kaltwalzen und die Spanbearbeitung werden zeitlich nacheinander durchgeführt. Für die Spanbearbeitung ist eine Änderung der Winkelstellung notwendig. Dies kann durch Änderung der Winkelsteliung des Werkstücks erfolgen und/oder durch entsprechende Einstellung der Winkelstellung des Spanwerkzeugs.

Claims

PAT E N TA N S P R Ü C H E
1. Werkzeugmaschine zur Herstellung von Verzahnungen an Werkstücken (29), umfassend eine Werkstückhaiteeinrichtung (25), eine Kaltwaiz- einrichtung (76) zur Herstellung einer Roh-Verzahnung (86) an mindestens einem durch die Werkstückhaiteeinrichtung (25) gehaltenen Werkstück (29) durch Kaltwalzen, und eine Spanbearbeitungseinrichtung (78) zur spanenden Feinbearbeitung der Roh-Verzahnung (86) des mindestens einen Werkstücks (29), welches an der Werkstückhaiteeinrichtung (25) gehalten ist.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückhaiteeinrichtung (25) mindestens einen Werkstückhalter (27) umfasst, an dem ein Werkstück (29) um eine Werkstückachse drehbar fixierbar ist.
3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückhaiteeinrichtung (25) mindestens eine Verschiebungseinrichtung (96) aufweist, durch welche ein Werkstück (29) in einer Richtung koaxial oder parallel zu einer Werkstückachse verschieblich ist.
4. Werkzeugmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückhaiteeinrichtung (25) mindestens eine Schwenkeinrichtung (72) aufweist, durch welche eine Winkelstellung eines Werkstücks für die spanende Feinbearbeitung einsteläbar ist.
5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelstellung relativ zu einer Bewegungsachse von Kaltwalzwerkzeugen (26a, 28a) einsteiibar ist.
6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelstellung relativ zu einem Spanwerkzeug (26b) einstellbar ist.
7. Werkzeugmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Kaltwaizwerkzeugkombination mit einem ersten Kaltwalzwerkzeug (26a; 106) und einem zweiten Kaitwalzwerk- zeug (28a; 108), welche synchron angetrieben beweglich sind.
8. Werkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückhalteeinrichtung (25) so ausgebildet ist, dass mindestens ein Werkstück zwischen dem ersten Kaltwalzwerkzeug (26a; 106) und dem zweiten Kaltwalzwerkzeug (28a; 108) positionierbar ist.
9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kaltwalzwerkzeug (26a) und das zweite Kaltwalzwerkzeug (28a) Flachwerkzeuge sind,
10. Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegungsachse (x) des ersten Kaltwalzwerkzeugs (26a) und des zweiten Kaltwalzwerkzeugs (26b) senkrecht zu einer Werkstückachse ist.
11. Werkzeugmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kaltwalzwerkzeug (106) und das zweite Kaltwalzwerkzeug (108) Rundwerkzeuge sind.
12. Werkzeugmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehachse (107; 109) parallel zu einer Werkstückachse ist.
13. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch eine Zustelfungseinrichtung, über welche das erste Kaltwalzwerkzeug (26a; 106) und das zweite Kaltwaizwerkzeug (28a; 108) dem Werkstück (29) in einer Richtung (z) quer zu einer Werkstückachse zustellbar sind.
14. Werkzeugmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein Spanwerkzeug (26b; 90; 102; 110) für die spanende Feinbearbeitung.
15. Werkzeugmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Spanwerkzeug (26b; 90) ein Flachwerkzeug ist.
16. Werkzeugmaschine nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Spanwerkzeug (102; 110) ein Rundwerkzeug ist.
17. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Spanwerkzeug (26b; 90; 102; 110) ein StoBwerkzeug oder Schaberwerkzeug oder Wälzschälwerkzeug oder Wäizfräswerkzeug oder Verzahnungshonwerkzeug ist.
18. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wirkfläche des mindestens einen Spanwerkzeugs (26a; 90; 102; 110) in einem spitzen Winkel zu einer Werkstückachse orientiert ist.
19. Werkzeugmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkeleinstellung durch Positionierung und/oder Ausbilden des mindestens einen Spanwerkzeugs (26a; 90; 102; 110) und/oder Positionierung des zu bearbeitenden Werkstücks (29) erfolgt.
20. Werkzeugmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Übergangseinrichtung (84), durch welche ein Werkstück von einem Kaltwalzwerkzeug (26a) zu einem Spanwerkzeug (26b) bei Eingriff der Roh-Verzahnung (86) transferierbar ist.
21. Werkzeugmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangseinrichtung (84) eine Verzahnung aufweist.
22. Werkzeugmaschine nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung der Übergangseinrichtung (84) für das Werkstück (29) ein so großes Spiel aufweist und eine derart geringe Verzahnungsbreite aufweist, dass das Werkstück vom Kaltwaizwerkzeug (26a) zum mindestens einen Spanwerkzeug (26b) transferierbar ist, ohne dass das Werkstück (29) außer Eingriff kommt.
23. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangseinrichtung (84) zwischen dem Kaitwalzwerkzeug (26a) und dem mindestens einen Spanwerkzeug (26b) angeordnet ist.
24. Werkzeugmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein Werkzeug (80), welches eine Kaltwalzspur und eine Spur zur Spanbearbeitung aufweist.
25. Werkzeugmaschine nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kaftwalzspur und der Spanspur eine Übergangsspur angeordnet ist.
26. Werkzeugmaschine nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaitwalzspur und die Spanspur bezogen auf eine Werkzeug-Bewegungsachse (x) hintereinander angeordnet sind.
27. Werkzeugmaschine nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltwalzspur und die Spanspur an einer gemeinsamen Leiste angeordnet sind.
28. Werkzeugmaschine nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltwalzspur und die Spanspur bezogen auf eine Werkzeug-Bewegungsachse (x) nebeneinander angeordnet sind.
29. Werkzeugmaschine nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltwalzspur und die Spanspur an unterschiedlichen Leisten angeordnet sind.
30. Verfahren zur Herstellung einer Verzahnung an einem Werkstück mittels einer Werkzeugmaschine, bei dem ein Werkstück an einem Werkstückhalter eingespannt wird, eine Ron-Verzahnung durch Kaltwalzen mittels eines ersten KaltwaSzwerkzeugs und eines zweiten Kaltwalzwerkzeugs hergestellt wird, und die Roh-Verzahnung mittels mindestens einem Spanwerkzeug an derselben Werkzeugmaschine in der gleichen Aufspannung feinbearbeitet wird.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kaltwalzwerkzeug und das zweite Kaltwalzwerkzeug beim Kaltwalzen synchron bewegt werden.
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kaltwalzwerkzeug und das zweite Kaltwalzwerkzeug beim Kaltwalzen in einer Richtung quer zu einer Werkzeug-Bewegungsachse und quer zu einer Werkstückachse dem Werkstück zugestellt werden.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück drehbar eingespannt wird.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück nach dem Kaltwalzen mit einer Werkstückachse verschwenkt und/oder linear verschoben wird.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück nach dem Kaltwalzen mit seiner Ron-Verzahnung an mindestens ein Spanwerkzeug gefahren wird.
36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück an das mindestens eine Spanwerkzeug an einer Übergangsverzahnung gefahren wird, wobei die Übergangsverzahnung bewirkt, dass das Werkstück in Eingriff bleibt.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinbearbeitung eine Stoßbearbeitung und/oder Schabbearbeitung und/oder WäJzschälbearbeitung und/oder Wälzfräsbearbeitung und/oder Verzahnungshonbearbeitung ist.
Ψ Ψ *
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