ES2993675T3

ES2993675T3 - Method for machining and producing a toothed portion on a workpiece

Info

Publication number: ES2993675T3
Application number: ES21748870T
Authority: ES
Inventors: Jürgen Kreschel
Original assignee: Gleason Pfauter Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Gleason Pfauter Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2020-07-23
Filing date: 2021-07-22
Publication date: 2025-01-03
Anticipated expiration: 2041-07-22
Also published as: KR20230039636A; JP2023535196A; US20230264280A1; JP7728329B2; EP4185432B1; KR102930274B1; DE102020004472A1; CN115835928A; WO2022018223A1; EP4185432A1

Abstract

La invención se refiere a un procedimiento para mecanizar o fabricar una porción dentada (2) en una pieza de trabajo mediante una porción dentada de herramienta (4), en el que la porción dentada de herramienta se lleva a un primer enganche de mecanizado con la porción dentada de pieza de trabajo giratoria sujetada en una disposición de sujeción, de modo que existe un acoplamiento de rodadura que asigna los dientes de la porción dentada de herramienta a los espacios entre dientes de la porción dentada de pieza de trabajo, y en el que la porción dentada de herramienta se lleva a un segundo enganche de mecanizado desfasado en al menos un cuarto del paso en comparación con el acoplamiento de rodadura del primer enganche de mecanizado en la distancia de mecanizado de avance más profundo, presentando dicho segundo enganche de mecanizado una distancia de mecanizado aumentada con respecto a la porción dentada de pieza de trabajo sujetada en la misma disposición de sujeción del primer enganche de mecanizado en comparación con el avance más profundo del primer enganche de mecanizado. La invención se refiere también a un programa de control con instrucciones de control que, al ejecutarse en un controlador de una máquina de tallado de engranajes, hacen que dicha máquina de tallado de engranajes lleve a cabo el procedimiento. La invención se refiere también a una máquina talladora de engranajes para dicho fin. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para el mecanizado y la generación de un dentado en una pieza de trabajo

La presente invención se refiere a un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1 para el mecanizado o la generación de un dentado en una pieza de trabajo con un dentado de herramienta, en el que el dentado de herramienta, bajo un acoplamiento de rodadura que asocia sus dientes a los huecos entre dientes del dentado de pieza de trabajo, se lleva a una primera operación de mecanizado con el dentado de pieza de trabajo que rota estando sujetado en una sujeción. Un procedimiento de este tipo se conoce por el documento de Patente EP 3242175 A1.

Naturalmente, tales mecanizados de dentado se conocen bien y se ejecutan, por ejemplo, en forma de fresado por rodadura, tallado por rodadura o pelado por rodadura. En el acoplamiento de rodadura, los dientes de herramienta están asociados a los huecos entre dientes del dentado de pieza de trabajo, de modo que las cabezas de diente del dentado de herramienta trabajan en la zona de pie del dentado de pieza de trabajo y lo configuran dado el caso mediante conformación, mientras que las cabezas de diente del dentado de pieza de trabajo se encuentran en la zona de pie del dentado de herramienta y son influenciadas por su diseño. De esta manera, se puede ajustar, por ejemplo, la altura de cabeza de diente en la pieza de trabajo, siempre que esto no tenga lugar a través de una herramienta independiente tal como, por ejemplo, un rodillo. Las Patentes EP 3242175 A2 y EP 3242176 A2 se refieren a procedimientos de mecanizado por rodadura, en los que se mecanizan piezas de trabajo, en particular mediante rectificado por rodadura con herramientas helicoidales de rectificado, que de tanto en tanto se rectifican, incluyendo su diámetro de círculo de cabeza. La Patente EP 3620251 A1 da a conocer una estrategia de alimentación en la generación de huecos entre dientes de un dentado de pieza de trabajo mediante pelado por rodadura.

La presente invención se basa en el objetivo de mejorar un procedimiento del tipo descrito al principio en cuanto a una buena combinación de un diseño de procedimiento lo más sencillo posible y una precisión satisfactoria de un posible mecanizado adicional posterior.

Este objetivo se alcanza desde el punto de vista de la técnica de procedimiento mediante un perfeccionamiento del procedimiento del tipo mencionado al principio con las características de la reivindicación 1.

Así, según la invención se ha reconocido que mediante un mecanizado del dentado de pieza de trabajo de manera desfasada con respecto al acoplamiento de rodadura regular se posibilita un mecanizado de dentado, por ejemplo, de las cabezas de diente del dentado de pieza de trabajo independientemente del diseño de la zona de pie del dentado de herramienta y, a este respecto, se aumenta la flexibilidad o se simplifica el procedimiento debido a la ausencia de herramientas adicionales y, a ese respecto, aun así, debido al acoplamiento de las operaciones de mecanizado a través de la misma sujeción de pieza de trabajo, el eje de giro de referencia de la generación/del mecanizado de dentado, así como de la superficie de mecanizado de la segunda operación de mecanizado, sigue siendo el mismo. De esta manera, se puede recurrir, por ejemplo, al diámetro de círculo de cabeza como superficie de posicionamiento para elementos de agarre o, durante la sujeción, para un mecanizado adicional posterior, sin errores de posición o de sujeción condicionados por una referencia de eje de giro diferente de la superficie de posicionamiento con respecto a la referencia de eje de giro del dentado de pieza de trabajo. A ese respecto, se puede conservar la sincronización de los ejes de giro del acoplamiento de rodadura de la primera operación de mecanizado. En una configuración preferente, tal como ya se ha mencionado anteriormente, mediante la segunda operación de mecanizado tiene lugar un mecanizado de las cabezas de diente del dentado de pieza de trabajo mediante las cabezas de diente del dentado de herramienta. El desfase se encuentra entonces en un rango alrededor de la mitad de un paso correspondiente a la extensión de la cabeza de diente de pieza de trabajo en dirección perimetral.

En este contexto, está previsto que una zona de mecanizado de la segunda operación de mecanizado cubra diferentes desfases. Esto permite, por un lado, el mecanizado de cabezas de diente de pieza de trabajo en el caso de un diseño de pieza de trabajo asimétrico y, por otro lado, aumenta la flexibilidad y/o la exactitud del procedimiento.

En un tipo de procedimiento preferente, el diámetro de cabeza de diente del dentado de pieza de trabajo se determina mediante líneas de contacto de la segunda operación de mecanizado. Por consiguiente, se recurre al procedimiento de manera dirigida para el ajuste del diámetro de cabeza de diente y no (solo) para su conformación. Sin embargo, también se piensa en esta, pudiéndose generar, por ejemplo, una fase de cabeza con el procedimiento según la invención, al solaparse al acoplamiento de rodadura desfasado, además de un movimiento de eje de máquina axial (z), también un movimiento de eje de máquina radial (x).

En una configuración especialmente preferente, la desviación en el diámetro de círculo de cabeza del dentado de pieza de trabajo con respecto a su valor medio tomado a través de un diente de pieza de trabajo es menor que 200 pm, preferentemente menor que 80 pm, en particular que 20 pm. Dado el caso, para ello, en la segunda operación de mecanizado se recurre a diferentes desfases, de modo que el diámetro de círculo de cabeza resulta a través de la envolvente de las líneas de contacto en los mecanizados parciales desfasados en relación entre sí.

En una configuración especialmente preferente, el procedimiento se ejecuta bajo un movimiento de avance de la segunda operación de mecanizado, cuya componente de movimiento principal está dirigida a lo largo del eje de giro de pieza de trabajo (Z). De ese modo, los efectos descritos anteriormente se pueden extender a, por ejemplo, toda la anchura de dentado, o también solo una parte de la misma, en el caso de que se desee.

En una configuración también preferente se trabaja con un desfase continuo en la segunda operación de mecanizado, en particular un desfase oscilante. El mecanizado, por ejemplo de las cabezas de diente del dentado de pieza de trabajo, tiene lugar entonces, hablando gráficamente, a diferentes alturas de la anchura de dentado, una vez desde el flanco derecho hacia el flanco izquierdo y una vez desde el flanco izquierdo hacia el flanco derecho. Se entiende que el avance se debe llevar a cabo de manera adaptada a esto.

En el procedimiento, la relación entre frecuencia de oscilación del desfase y el número de revoluciones de la pieza de trabajo viene dada preferentemente por (2k+1)/(2m), siendo m mayor que 2 y preferentemente menor que 10, en particular menor que 7, preferentemente menor que o igual a 4, y siendo k mayor que o igual a 0 y preferentemente menor que 10, en particular menor que 7, y siendo preferentemente k y/o m números enteros.

En un diseño preferente, la primera operación de mecanizado es una operación de mecanizado de pelado por rodadura o pelado duro, en particular con una rueda de pelado rectificada en corte en escalón. Para este mecanizado resalta especialmente la flexibilidad según la invención. Preferentemente, el primer y el segundo mecanizado se ejecutan con el mismo eje de cruce de ejes.

En una configuración preferente, el desfase se genera mediante un giro adicional del dentado de pieza de trabajo y/o de herramienta, en particular mediante un giro adicional del dentado de pieza de trabajo. Sin embargo, también se puede recurrir a ejes de máquina lineales tangenciales para alcanzar la posición desfasada. Sin embargo, el eje tangencial es preferentemente como en el primer mecanizado.

Por consiguiente, en cuanto a la superficie formada en la segunda operación de mecanizado y su idoneidad como superficie de determinación tangible y/o de posicionamiento, la presente invención se refiere también a un procedimiento para el mecanizado o la generación de un dentado en una pieza de trabajo con un dentado de herramienta, en el que el dentado de herramienta, bajo un acoplamiento de rodadura que asocia sus dientes a los huecos entre dientes del dentado de pieza de trabajo, se lleva a una primera operación de mecanizado con el dentado de pieza de trabajo que rota estando sujetado en una sujeción, según uno de los aspectos descritos anteriormente, en el que con las zonas de cabeza de diente del dentado de herramienta se genera una superficie sustancialmente anular, opcionalmente también discontinua, que difiere de las zonas de pie de diente del dentado de pieza de trabajo y que sirve como superficie de determinación tangible y/o de posicionamiento, ortogonal en su sección al eje de giro de pieza de trabajo, mediante la abrasión de material con arranque de virutas en la pieza de trabajo sujetada en la misma sujeción.

Por lo demás, la presente invención se refiere también a un programa de control con instrucciones de control definidas correspondientemente a los aspectos de procedimiento definidos anteriormente, así como también a una máquina talladora de dentado que, mediante instrucciones de control correspondientes, está capacitada para la realización de un procedimiento de este tipo.

Características, detalles y ventajas adicionales de la presente invención se obtienen de la siguiente descripción en relación con las figuras adjuntas, de las que

la figura 1 muestra una situación relativa del dentado de pieza de trabajo y de herramienta,

la figura 2 muestra otra situación relativa del dentado de pieza de trabajo y de herramienta,

la figura 3 es una representación detallada de cabezas de diente,

la figura 4 muestra líneas de contacto de diferentes desfases,

la figura 5 muestra líneas de contacto de diferentes desfases,

la figura 6 muestra una representación de líneas de contacto con movimiento de avance,

la figura 7 muestra una representación de líneas de contacto adicional con movimiento de avance, y la figura 8 muestra una rueda de pelado con corte en escalón.

En la figura 1 se muestra un dentado de pieza de trabajo, en este caso un dentado interno, y se identifica con 2. Un diente de herramienta 4 se representa en una posición que, en cuanto al acoplamiento de rodadura de un procedimiento de mecanizado para la generación del dentado 2, corresponde sustancialmente al de la alimentación más profunda (la línea de contacto 3 representada muy corta se encontraría en el caso de la alimentación más profunda en el pie de diente del dentado de pieza de trabajo 2). Por consiguiente, la situación de fase representada en la figura 1 corresponde, por ejemplo, a la situación, en la que, tras la generación del dentado de pieza de trabajo 2 con acoplamiento de rodadura mantenido, ha tenido lugar una retirada radial de la herramienta desde la pieza de trabajo.

Normalmente, en procedimientos de mecanizado convencionales, el mecanizado finaliza con ello (en procedimientos de mecanizado con rodadura continua se generan ya todos los huecos entre dientes del dentado de pieza de trabajo al mismo tiempo) y se suelta la pieza de trabajo y, dado el caso, se pasa a una estación de mecanizado adicional, por ejemplo, para el biselado de cantos frontales de diente.

Sin embargo, por el contrario, ahora tiene lugar un mecanizado adicional, concretamente uno de las cabezas de diente del dentado de pieza de trabajo 2 en una operación de mecanizado desfasada con respecto al acoplamiento de rodadura del primer mecanizado. Tal como se desprende de las figuras 1 y 2, el desfase asciende en este caso a la mitad de un paso. De ese modo, la cabeza del diente de herramienta 4 entra en un contacto de mecanizado con la cabeza de un diente del dentado de pieza de trabajo 2, la zona rodeada de manera ovalada en la figura 2 se muestra en la figura 3 una vez más en otra representación ampliada, se reconoce una línea de contacto 3 de la operación de mecanizado, que además tiene lugar en el tipo de mecanizado del primer mecanizado, en este caso, por ejemplo, del pelado por rodadura (la línea de contacto 3 no es una copia 1 a 1 del perfil del diente de corte 4, sino que resulta de este perfil teniendo en cuenta los movimientos de eje de máquina del procedimiento como curva envolvente de las posiciones de mecanizado del diente de herramienta en la cinemática de eje de máquina a la que se recurre del pelado por rodadura). Por consiguiente, las figuras 1 a 3 explican el principio del desfase al que se recurre para la segunda operación de mecanizado, mientras que preferentemente se solapan varios desfases diferentes para conseguir un mecanizado de cabeza de diente más exacto del dentado de pieza de trabajo 2. La acción de los mismos se describe mediante las figuras 4 y 5, así en la figura 4 se representan dos líneas de contacto 3a, 3b de diferentes desfases, en comparación con la figura 3 se reconocen claramente las superficies de cabeza (indicadas mediante las flechas, en este ejemplo de realización 36 pm) más uniformes generadas mediante estas líneas de contacto, y esto aún más intensamente en la representación de la figura 5, en la que están dibujadas tres líneas de contacto 3a, 3b, 3c de desfase respectivamente diferente entre sí, y en la que ya apenas se puede reconocer a simple vista una desviación (aproximadamente 6 pm) con respecto de la superficie de cabeza de diente representada que se persigue.

Por consiguiente, mediante la alimentación adicional en la dirección radial X, con el procedimiento descrito se puede ajustar, seguir o diseñar a voluntad el diámetro de círculo de cabeza del dentado de pieza de trabajo. Si el dentado estuviera ya dentado previamente antes de la primera operación de mecanizado del propio mecanizado de dentado, la segunda operación de mecanizado se puede ejecutar temporalmente también antes de la primera operación de mecanizado, por consiguiente, los términos “primera” y “segunda” no se deben entender como secuencia temporal, aunque esta secuencia temporal represente una configuración preferente.

La representación de operación a través de líneas de contacto explicada en las figuras 1 a 5 solo en un plano de corte frontal con respecto al eje de giro de pieza de trabajo se complementa en las figuras 6 y 7, además, mediante una representación que tiene en cuenta conjuntamente un avance axial Vz en la dirección de eje de giro de pieza de trabajo Z, dado que la segunda operación de mecanizado en este ejemplo de realización se debe llevar a cabo por toda la anchura de dentado del dentado de pieza de trabajo 2. En la figura 6 se representan líneas de contacto en un plano radial-axial X, Z, teniendo en cuenta un avance de 1 mm (por giro de pieza de trabajo) en la figura 6, que con respecto a una referencia radial en este ejemplo conduciría todavía a una desviación de 35 pm, mientras que (figura 7) una reducción a la mitad de la tasa de avance disminuye la desviación a este respecto ya hasta 9 pm en este ejemplo de realización.

Se entiende que los valores numéricos a los que se recurre en este caso sirven únicamente para la representación explicativa, y que la tasa de avance también puede ser distinta, en particular estar en los rangos preferentes explicados anteriormente.

Igualmente, con respecto a las figuras 4 y 5 se entiende que el desfase no se tiene que ajustar bruscamente a valores de desfase discretos, sino que, tras un desfase único en el orden de magnitud correcto para producir un contacto de mecanizado entre las cabezas de diente del dentado de pieza de trabajo y de herramienta, se puede ajustar un aumento continuo del desfase, para pasar por toda la superficie de cabeza de diente del dentado de pieza de trabajo 2.

Se entiende también que, por ejemplo con respecto a la partición mostrada en la figura 5 con líneas de contacto 3a, 3b, 3c de diferente desfase (pero siempre en el rango de un orden de magnitud de la mitad de un paso con respecto al primer mecanizado en la alimentación más profunda), que visto en la anchura de dentado se encuentran conjuntamente a la misma altura de diente, y se guían mediante el avance axial por toda la anchura de dentado, según el avance axial explicado, por ejemplo, mediante la figura 7, la línea de contacto 3c de la figura 5 se podría llevar por la anchura de diente completa mediante avance axial, seguido de la línea de contacto 3b y finalmente la línea de contacto 3a, o en otra secuencia o una forma mixta de estas dos variantes.

Preferentemente para el mecanizado, siempre que la operación de mecanizado sea la de pelado por rodadura o pelado duro, se utiliza una herramienta 40, cuyas superficies de arranque de virutas 5 están rectificadas en corte en escalón, tal como se representa en la figura 8, y que tanto genera y/o mecaniza el dentado de pieza de trabajo 2 en el transcurso de un mecanizado de flancos de diente, como mecaniza sus cabezas de diente o superficies de cabeza de diente y a ese respecto ajusta en particular un diámetro de cabeza de diente del dentado de pieza de trabajo 2.

Se puede recurrir a la superficie así generada en forma de las superficies de cabeza de diente del dentado de pieza de trabajo 2 además como superficie de posicionamiento o de agarre para elementos de agarre de una automatización o dispositivos de sujeción, debido al mecanizado mediante la misma operación de mecanizado por rodadura en la misma sujeción de pieza de trabajo tanto para el propio dentado como la superficies de cabeza de diente se facilita una sujeción precisa para etapas de mecanizado posteriores.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para el mecanizado o la generación de un dentado (2) en una pieza de trabajo con un dentado de herramienta, en el que el dentado de herramienta, bajo un acoplamiento de rodadura que asocia sus dientes (4) a los huecos entre dientes del dentado de herramienta, se lleva a una primera operación de mecanizado con el dentado de pieza de trabajo que rota estando sujetado en una sujeción, llevándose el dentado de herramienta a una segunda operación de mecanizado desfasada, como mínimo, un cuarto de paso con respecto a esta asociación del acoplamiento de rodadura de la primera operación de mecanizado, en particular en la distancia de mecanizado de alimentación más profunda, con una distancia de mecanizado elevada con respecto a la alimentación más profunda de la primera operación de mecanizado del dentado de pieza de trabajo sujetado en la misma sujeción de la primera operación de mecanizado,

caracterizado por quemediante la segunda operación de mecanizado tiene lugar un mecanizado de las cabezas de diente del dentado de pieza de trabajo mediante las cabezas de diente del dentado de herramienta.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que una zona de mecanizado de la segunda operación de mecanizado cubre diferentes desfases.

3. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el diámetro de cabeza de diente del dentado de pieza de trabajo se determina mediante líneas de contacto de la segunda operación de mecanizado.

4. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la desviación en el diámetro de círculo de cabeza del dentado de pieza de trabajo con respecto a su valor medio tomado a través de un diente de pieza de trabajo es menor que 200 pm, preferentemente menor que 80 pm, en particular de 20 pm.

5. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, con un movimiento de avance de la segunda operación de mecanizado, cuya componente de movimiento principal está dirigida a lo largo del eje de giro de pieza de trabajo.

6. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, con un desfase continuo en la segunda operación de mecanizado, en particular un desfase oscilante.

7. Procedimiento, según la reivindicación 6, en el que la relación entre la frecuencia de oscilación del desfase y el número de revoluciones de la pieza de trabajo viene dada por (2k+1)/(2m), siendo m mayor que 2 y más preferentemente menor que 10, en particular menor que 7, preferentemente menor que o igual a 4, siendo k mayor que o igual a 0 y preferentemente menor que 10, y siendo preferentemente k y/o m números enteros.

8. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera operación de mecanizado es una operación de mecanizado de pelado por rodadura o pelado duro.

9. Procedimiento, según la reivindicación 8, en el que el dentado de herramienta es una rueda de pelado rectificada en corte en escalón.

10. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el desfase se genera mediante un giro adicional del dentado de pieza de trabajo y/o de herramienta, en particular mediante un giro adicional del dentado de pieza de trabajo.

11. Procedimiento para el mecanizado o la generación de un dentado en una pieza de trabajo con un dentado de herramienta, en el que el dentado de herramienta, bajo un acoplamiento de rodadura que asocia sus dientes a los huecos entre dientes del dentado de pieza de trabajo, se lleva a una primera operación de mecanizado con el dentado de pieza de trabajo que rota estando sujetado en una sujeción, según un procedimiento de las reivindicaciones anteriores, en el que con las zonas de cabeza de diente del dentado de herramienta se genera una superficie sustancialmente anular que difiere de las zonas de pie de diente del dentado de pieza de trabajo y que sirve como superficie de determinación tangible y/o de posicionamiento, ortogonal en su sección al eje de giro de pieza de trabajo, mediante abrasión de material con arranque de virutas en la pieza de trabajo sujetada en la misma sujeción.

12. Procedimiento, según la reivindicación 11, en el que la superficie sustancialmente anular es discontinua.

13. Programa de control con instrucciones de control que, cuando se ejecutan en un elemento de control de una máquina talladora de dentado, desencadena que esta realice un procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

14. Máquina talladora de dentado con un husillo de herramienta para sujetar una pieza de trabajo que se puede accionar de manera giratoria, un husillo de herramienta para el accionamiento giratorio de un dentado de herramienta, como mínimo uno, en particular varios ejes de posicionamiento y/o de ajuste para el posicionamiento relativo del eje de giro de herramienta con respecto al eje de giro de pieza de trabajo y un equipo de control, que controla a través de instrucciones de control para la realización de un procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.