Gebiet der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft eine Verzahnungsmaschine mit einer drehan- treibbaren Werkstückspindel und einer im Synchronlauf damit drehantreibba- ren Werkzeugspindel, wobei die ein zu verzahnendes Werkrad tragende Werk- stückspindeln, insbesondere in einem Achskreuzwinkel geneigt zu der einen Werkzeughalter tragenden Werkzeugspindel angeordnet ist, wobei der Werk- zeughalter ein Werkzeug, beispielsweise ein Schälwerkzeug mit von Schneid- zähnen gebildeten Schneidkanten hält.

Stand der Technik

[0002] Wälzschälmaschinen sind bekannt aus den DE 102009025945 A1, US 3,264,940, EP 3546 101 A1 oder EP 2520391 B1. Werkzeugwechselsysteme sind bekannt aus den DE 102015013 133 A1, DE 102016001 804 A1 und

DE 101 30446 A1.

[0003] Aus der DE 102017213361 B4 ist eine Wälzfräsmaschine bekannt, bei der mit einem Wälzfräskopf eine Verzahnung in ein drehangetriebenes Werk- stück eingearbeitet werden kann. Mit zwei von einem Drehhalter getragenen Anfaswerkzeugen kann die Verzahnung angefast werden.

[0004] Die DE 102012104491 A1 beschreibt ein Werkzeugträgersystem mit einem trommelförmigen Magazin zur Aufnahme von auswechselbaren Werk- zeugen, wobei ein Ausführungsbeispiel des trommelförmigen Werkzeugmaga- zins auch pyramidenstumpfartig angeordnete Flächen aufweist, an denen Werkzeuge befestigt sind. [0005] Die EP 3272448 A1 beschreibt ein Verfahren zum Hartschälen von ein- satzgehärteten Werkstücken. Eines der dort beschriebenen Verfahren erfordert die Verwendung zweier voneinander verschiedener Schälwerkzeuge. Auch bei anderen Bearbeitungsarten, wenn beispielsweise eine Welle mit zwei voneinan- der verschiedenen Verzahnungen gefertigt werden soll, kann die Verwendung zwei verschiedener Schälwerkzeuge erforderlich machen. Beim Stand der Technik werden hierzu mehrere Werkzeugspindeln verwendet oder es findet ein Werkzeugwechsel statt, bei dem ein Werkzeughalter, der das eine Werk- zeug trägt, gegen einen Werkzeughalter, der ein anderes Werkzeug trägt, aus- getauscht wird. Dies erfolgt durch eine entsprechende Verlagerung der Werk- zeugspindel innerhalb der des Gehäuses der Werkzeugmaschine oder es wird ein geeignetes Greifwerkzeug verwendet.

Zusammenfassung der Erfindung

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leistungsfähigkeit einer Verzahnungsmaschine, bei der für die Bearbeitung von Werkstücken mehrere verschiedene Werkzeuge verwendet werden, zu verbessern.

[0007] Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Er- findung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe darstellen.

[0008] Zunächst und im Wesentlichen wird vorgeschlagen, dass an einem Ge- häuse der Werkzeugspindel ein Werkzeugwechselsystem befestigt ist. Das Werkzeugwechselsystem besitzt einen Werkzeugträger, der eine Vielzahl von Werkzeugen trägt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Werkzeugträger eine Vielzahl von Werkzeughaltern trägt, wobei bevorzugt einer der Werk- zeughalter ein Wälzschälwerkzeug hält. Es kann auch vorgesehen sein, dass jeder der Werkzeughalter ein Wälzschälwerkzeug hält. Es ist aber auch vorge- sehen, dass der Werkzeughalter andere Werkzeuge trägt, die insbesondere je- weils ein oder mehrere Spankanten aufweisen, um das Werkstück zu bearbei- ten. Hierzu kann der Werkzeughalter ein Futter aufweisen, welches das ihm zugeordnete Werkzeug trägt. Die Werkzeughalter können untereinander eine gleiche Gestalt aufweisen und insbesondere einen Kupplungsabschnitt besit- zen, der mit einem Futter der Werkzeugspindel gekuppelt werden kann. Das Futter sitzt insbesondere an einem Ende einer Antriebswelle der Werkzeug- spindel. Der Kupplungsabschnitt kann leicht konisch gestaltet sein und durch eine axiale Bewegung mit dem Futter verbunden werden. Es kann eine Spann- vorrichtung vorgesehen sein, mit der der Werkzeughalter mit der Antriebswel- le der Werkzeugspindel fest verbunden werden kann. Die Spannvorrichtung kann von einer gespannten Stellung gelöst werden. In dieser Lösestellung kann der Werkzeughalter in axialer Richtung betreffend die Werkzeug-Drehachse aus dem Futter herausgezogen werden. Ausgehend von einem ersten Werk- zeughalter, der mit der Werkzeugspindel gekuppelt ist, wird in einem ersten Bearbeitungsschritt eine erste Bearbeitung, beispielsweise eine Verzahnung ei- nes unverzahnten Rohlings oder eine Feinbearbeitung eines vorverzahnten Rohlings durchgeführt. Die Werkzeugspindel wird in eine Werkzeugwechsel- stellung gebracht, in der das Werkzeug eine Entferntstellung vom Werkstück einnimmt. Eine Spannvorrichtung, die den Werkzeughalter an der Werkzeug- spindel hält, wird gelöst. Mit den Arretierungsmitteln wird der Werkzeughalter temporär am Werkzeugträger fixiert. Der Werkzeugträger wird linear gegen- über der Werkzeugspindel verlagert, sodass sich der Werkzeughalter von der Werkzeugspindel löst. Der Werkzeugträger wird gedreht, bis ein anderer Werkzeughalter in die Werkzeug-Drehachse gelangt ist. Der Werkzeugträger wird linear gegenüber der Werkzeugspindel zurückverlagert, sodass der Werk- zeughalter in eine Kupplungsstellung zur Werkzeugspindel tritt. Die Arretie- rungsmittel werden gelöst. Der Werkzeughalter kann gespannt werden. [0009] Der Werkzeugträger ist um eine Drehachse drehbar. Er kann um die Drehachse in voneinander verschiedene Drehstellungen gebracht werden. Um die Drehachse sind die mehreren Werkzeughalter angeordnet. Der Werkzeug- träger weist hierzu geeignete Haltevorrichtungen auf. In den verschiedenen Drehstellungen fluchtet jeweils eine Halterung mit dem Futter der Werkzeug- spindel. Die Halterungen bilden bevorzugt jeweils Lageröffnungen aus. In den Lageröffnungen kann jeweils ein Werkzeug beziehungsweise ein Werkzeughal- ter gehalten sein. Hierzu sind geeignete Haltemittel vorgesehen.

[0010] Der Werkzeugträger kann in einer Richtung parallel zur Werkzeug- Drehachse gegenüber dem Gehäuse der Werkzeugspindel verlagert werden. Hierzu kann eine Hubeinrichtung vorgesehen sein, die am Gehäuse der Werk- zeugspindel befestigt ist und die eine Schubstange aufweisen kann, die am Werkzeugwechselsystem angreifen kann. Das Werkzeugwechselsystem kann hierzu einen Abschnitt aufweisen, der an einer gehäusefesten Führung in Rich- tung der Werkzeug-Drehachse geführt ist. Mit der Hubeinrichtung kann dieser Abschnitt zwischen zwei Stellungen hin- und herfahren. In einer abgesenkten Stellung kann ein sich in einer Bearbeitungsposition befindender Werkzeughal- ter mit der Antriebswelle der Werkzeugspindel gekuppelt sein. In einer ange- hobenen Stellung kann der Werkzeughalter mit der Antriebswelle entkuppelt sein. In der angehobenen Stellung kann der Werkzeugträger um die Drehachse derart um einen Drehwinkel gedreht werden, dass ein anderer Werkzeughalter in eine Fluchtlage zur Antriebswelle gelangt. Durch Verlagern des Werkzeug- wechselsystems in die abgesenkte Stellung wird dann dieser Werkzeughalter mit der Antriebswelle gekuppelt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass das am Gehäuse der Werkzeugspindel befestigte Werkzeugwechselsystem eine Viel- zahl von Tragplatten aufweist, die jeweils eine Lageröffnung zur Aufnahme eines Schälwerkzeuges beziehungsweise eines Werkzeughalters, das ein Schäl- werkzeug trägt, aufweist. In den Lageröffnungen gelagerte Werkzeughalter können durch Drehen des Werkzeugträgers um die Drehachse und durch eine Linearverlagerung des Werkzeugträgers in Richtung der Werkzeug-Drehachse wahlweise mit der Werkzeugspindel gekuppelt werden. Die Kupplung, mit der der Werkzeughalter mit der Werkzeugspindel gekuppelt werden kann, kann eine Standardkupplung sein, die beispielsweise eine Polygonalflächen- Anord- nung aufweist. Bei dem Werkzeughalter kann es sich um einen „Capto-Halter" handeln.

[0011] Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Werkzeugträger des Werkzeugwechselsystems pyramidenstumpfartig ausgebildet. Grundsätzlich kann der Werkzeugträger aber auch trommelförmig ausgebildet sein. Die Trag- platten bilden bevorzugt Seitenflächen eines Pyramidenstumpfes. Die Tragplat- ten können einen rechteckigen oder trapezförmigen Grundriss aufweisen. Es können vier Tragplatten vorgesehen sein, die in gleichmäßiger Winkelvertei- lung um die Drehachse herum angeordnet sind. Die Drehachse verläuft dabei mittig und senkrecht durch eine Kopffläche des Pyramidenstumpfes. Zwei sich - bezogen auf die Drehachse - gegenüberliegende Tragplatten können einen Winkel von 90 Grad oder mehr zueinander besitzen. Die Drehachse hat eine derartige Neigung zur Werkzeug-Drehachse, dass sich eine eine Bearbeitungs- position einnehmende Tragplatte quer zur Werkzeug-Drehachse erstreckt. Er kann 45 Grad betragen. Die Flächennormale dieser Tragplatte verläuft dann in Richtung der Werkzeug-Drehachse. Eine nicht die Bearbeitungsposition ein- nehmende Tragplatte verläuft dann in einem rechten Winkel oder einem ande- ren Winkel zu der die Bearbeitungsposition einnehmenden Tragplatte. Der Winkel hängt von der Anzahl der Tragplatten ab. Besitzt der Werkzeugträger mehr als vier Tragplatten mit jeweils einer Lageröffnung, so ist der Winkel der Tragplatte gegenüber der Drehachse größer 45 Grad.

[0012] Eine Variante der Erfindung betrifft eine Verbesserung der temporären Halterung des Werkzeughalters in der Lageröffnung. Der Schaft des Werkzeug- halters kann mit radialem Spiel derart in der Lageröffnung stecken, dass sich der Werkzeughalter gegenüber der Tragplatte drehen kann. Die Tragplatte kann Arretierungsmittel aufweisen, mit denen der Werkzeughalter temporär an die Tragplatte gefesselt wird, nämlich immer dann, wenn der Werkzeughalter nicht mit der Antriebswelle der Werkzeugspindel gekoppelt ist. Das Arretie- rungsmittel kann als Schieber ausgebildet sein. Der Schieber kann zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Freigabestellung hin und her verlagert werden. In der Verriegelungsstellung ist der Werkzeughalter axialfest mit der Tragplatte verbunden. In der Freigabestellung kann der Werkzeughalter aus der Lageröffnung entnommen werden. Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Werkzeughalter in der Verriegelungsstellung gegenüber der Tragplatte drehfest ist. Das Arretierungsmittel kann den Werkzeughalter auch drehfest an die Tragplatte fesseln. In der Freigabestellung kann sich der Werkzeughalter aber frei in der Lageröffnung drehen. Es kann ein Federelement vorgesehen sein, das das Arretierungsmittel in die Verriegelungsstellung beaufschlagt. Das Arretierungsmittel kann von zwei voneinander beabstandeten Riegelelementen in der Verriegelungsstellung gehalten werden. Die Riegelelemente können pa- rallel zueinander verlaufende Riegelflanken aufweisen, wobei die Riegelflanken auch Freiräume aufweisen können. Die Riegelflanken liegen in der Verriege- lungsstellung bevorzugt in einer Ausnehmung des Schaftes des Werkzeughal- ters. In der Freigabestellung liegt der Schaft des Werkzeughalters in den Frei- räumen. Die Riegelelemente können von Stangen ausgebildet sein, die parallel zueinander verlaufen. Die beiden Stangen können ein Rundprofil aufweisen. Die beiden Stangen können an ihren beiden Enden mit einem Bügel bezie- hungsweise einem Verbindungselement miteinander verbunden sein. Das Arre- tierungsmittel kann einen Anschlag aufweisen, der in der Verriegelungsstel- lung an einem Gegenanschlag des Schaftes des Werkzeughalters anschlägt. Be- vorzugt tritt der Anschlag in der Verriegelungsstellung in eine Ausbuchtung ein. Der Anschlag kann sich am Boden der Ausbuchtung abstützen. Bei einer derartigen Anordnung kann die Ausbuchtung auch von einer Ringkehle ausge- bildet sein. Die Ausbuchtung kann aber auch lediglich ein sekantenförmiger Einschnitt in den Schaft des Werkzeughalters sein. Es ist insbesondere vorgese- hen, dass vier Ausbuchtungen in gleichmäßiger Winkelverteilung um das Zent- rum des Schaftes angeordnet sind und die Böden der Ausbuchtungen sich auf einer Geraden erstrecken. Das, das Arretierungsmittel in der Verriegelungsstel- lung beaufschlagende Federelement kann durch ein Betätigungselement ge- spannt werden, um das Arretierungsmittel in die Freigabestellung zu bringen. Hierzu kann ein nicht an der Tragplatte befestigtes Betätigungselement vorge- sehen sein. Das Betätigungselement kann am Gehäuse der Werkzeugspindel befestigt sein. Es kann insbesondere ein Haltearm vorgesehen sein, mit dem das Betätigungselement am Gehäuse befestigt ist. Das Betätigungselement kann einen Schieber aufweisen, der im Zuge der Hubbewegung des Werkzeugträgers von der angehobenen in die abgesenkte Stellung mit dem Arretierungsmittel kuppelt. Ein Schieber des Betätigungselementes kann beim Anheben des Werk- zeugträgers vom Arretierungsmittel entkuppelt werden.

[0013] Auf der Tragplatte kann ein Führungskörper, beispielsweise Führungs- ring, zur Führung mindestens eines Riegelelementes der Arretierungsmittel vorgesehen sein. Der Führungskörper kann von einem ringförmigen Körper gebildet sein, der mit der Tragplatte fest verbunden ist. Der Führungskörper kann Kanäle aufweisen, in denen die Riegelelemente des Arretierungsmittels geführt sind. Die Kanäle können dabei den kreisförmigen Freiraum des Füh- rungsrings schneiden. Der Schaft des Werkzeughalters liegt mit Bewegungs- spiel im kreisförmigen Freiraum des Führungskörpers und wird ausschließlich mittels in Ausbuchtungen eingreifender Formschlussmittel in Achsrichtung und/ oder Drehrichtung an den Führungskörper gefesselt.

[0014] Eine Variante der Erfindung betrifft die Zuordnung eines Ergänzungs- werkzeugs an den Werkzeugträger. Bei diesem Aspekt der Erfindung ist einem, bevorzugt jedem Lagerplatz eines Werkzeugs auf dem Werkzeugträger, also bevorzugt jeder Tragplatte oder jeder Lageröffnung, ein Ergänzungswerkzeug zugeordnet. Das Ergänzungswerkzeug kann an der Tragplatte befestigt sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Ergänzungswerkzeug an einer Zwi- schenplatte befestigt ist, die sich zwischen zwei in Umfangsrichtung - bezogen auf die Drehachse - benachbarten Tragplatten erstreckt. Das Ergänzungswerk- zeug kann ein Kupplungsmittel aufweisen, das beim Kuppeln des Werkzeug- halters mit einem Futter der Antriebswelle der Werkzeugspindel mit einem Ge- genkupplungsmittel in Eingriff bringbar ist. Die Kupplungsmittel können somit durch die Linearverlagerung des Werkzeugwechselsystems von einer Kupp- lungsstellung in eine nicht gekuppelte Stellung gebracht werden. Die Gegen- kupplungsmittel sind bevorzugt fest mit dem Gehäuse der Werkzeugspindel verbunden. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Ergän- zungswerkzeug eine Fluiddüse, mit der ein Fluid, beispielsweise Luft oder eine Flüssigkeit, gegen das zu bearbeitende Werkrad bringbar ist. Das Kupplungs- mittel kann ein Rohrabschnitt sein. Das Gegenkupplungsmittel kann eine Hülse sein. Es ist insbesondere vorgesehen, dass beim axialen Verlagern des Werk- zeugträgers das Ergänzungswerkzeug mit einer Zuleitung für ein Gas oder eine Flüssigkeit kuppelt beziehungsweise entkuppelt. Der Schaft des Werkzeughal- ters verläuft hierzu bevorzugt parallel zur Erstreckungsrichtung der Zuleitung im Bereich der Kupplungsstelle beziehungsweise parallel zu den Achsen eines Rohrabschnittes oder eines Hülsenabschnittes, die beim Absenken des Werk- zeugträgers miteinander in eine ein gas- oder eine flüssigkeitsleitende Verbin- dung treten. Das Ergänzungswerkzeug kann aber auch ein zahnbearbeitendes Werkzeug sein.

[0015] Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Verzahnen von unverzahnten oder bereits vorverzahnten Werkstücken. Die hierzu ver- wendete Vorrichtung besitzt eine Werkstückspindel, die ein Futter aufweist, das ein Werkstück halten kann. Die Werkstückspindel kann um eine Werk- stückspindel-Drehachse drehangetrieben werden. Die Werkzeugspindel oder die Werkstückspindel werden linear im Raum oder um Drehachsen im Raum verlagert, um die Relativlage von Werkzeugspindel und Werkstückspindel ein- stellen zu können. Beim Wälzschälen stehen die Werkzeugspindelachse und die Werkstückspindelachse windschief zueinander. Ein Achskreuzwinkel definiert entweder eine Neigungslage des Werkzeugs zum Werkstück, mit der ein Spanwinkel einstellbar ist oder je nach Spanflächenversatz einen Angriffswin- kel, mit dem die Schneidkanten der Schneidzähne des Wälzschälrades am Werkstück schälend angreifen. Soll mit dem jeweiligen Werkzeug eine Wälz- schälbearbeitung durchgeführt werden, so werden die Werkstückspindel und die Werkzeugspindel in einen hierzu geeigneten Achskreuzwinkel gebracht. Soll mit einem anderen Werkzeug eine andere spanende Bearbeitung durchge- führt werden, so wird der Winkel zwischen der Werkstückspindel und der Werkzeugspindel geändert. Es können Bearbeitungen vorgesehen sein, bei de- nen Werkstückspindel und Werkzeugspindel parallel zueinander verlaufende Achsen aufweisen, beispielsweise wenn in eine Innenverzahnung eine Hinter- legung hineingearbeitet werden soll. Durch eine synchronisierte Drehbewe- gung von Werkzeugspindelachse und Werkstückspindelachse und einen gleichzeitigen Vorschub, entweder in Schnittrichtung der Schneidkanten zur Schruppbearbeitung oder in Gegenrichtung zur Feinbearbeitung wird das Werkstück verzahnt beziehungsweise werden Zahnflanken eines verzahnten Werkstücks, beispielsweise eines einsatzgehärteten Werkstücks nachbearbeitet. Insbesondere die Nachbearbeitung kann mit spiegelsymmetrischen Werkzeu- gen durchgeführt werden. Insbesondere können geradverzahnte Werkräder derart feinbearbeitet werden, dass mit einem ersten Werkzeug zunächst die linken Zahnflanken und mit einem zweiten Werkzeug zunächst die rechten Zahnflanken bearbeitet werden. Der Werkzeugwechsel erfolgt durch eine erste Hubbewegung einer Hubeinrichtung, mit der der die Bearbeitungsposition ein- nehmende Werkzeughalter von der Werkzeugspindel gelöst wird, einer darauf folgenden Drehbewegung, mit der ein anderer Werkzeughalter in eine Bearbei- tungsposition gebracht wird, und einer weiteren Hubbewegung, mit der der Werkzeughalter mit der Werkzeugspindel verbunden wird. Es wird als vorteil- haft angesehen, wenn die Arretierungsmittel die Werkzeughalter aufgrund ei- ner Federvorspannung an ihrem Lagerplatz am Werkzeugträger fixieren und die Arretierungsmittel von einem nicht im Werkzeugwechselsystem zugeord- neten Betätigungselement in eine Freigabestellung gebracht werden, wobei es vorteilhaft ist, wenn das Betätigungselement mit dem Arretierungsmittel selbst- tätig bei einer Linearverlagerung des Werkzeugwechselsystems gegenüber dem Gehäuse der Werkzeugspindel kuppelt. Gemäß einer bevorzugten Ausgestal- tung der Erfindung beinhaltet das Verfahren zumindest zwei Verfahrensschrit- te, bei denen das Werkstück mit voneinander verschiedenen Wälzschälwerk- zeugen wälzschälbearbeitet wird. Bei einem alternativen Verfahren kann einem Wälzschälschritt ein weiterer Verfahrensschritt folgen, bei dem ein Abdach- werkzeug, ein Hinterlegungswerkzeug, ein Universal-Fräswerkzeug oder ein Bohrwerkzeug verwendet wird. Dieses weitere Werkzeug ist an einem Halter befestigt, der in einer Lageröffnung des Werkzeugträgers steckt. Es können mehrere derartige, insbesondere verschiedene Werkzeuge jeweils mit einem Halter in einer Einstecköffnung des Werkzeugträgers stecken.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0016] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand bei- gefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer perspektivischen Darstellung einer Werkzeugmaschine mit einer Werkstückspindel 1 und einem Werkzeugträger 13, der vier Werkzeughalter 6, die jeweils mit einem Schälwerkzeug 7 bestückt sind, trägt, wobei ein in einer Bearbeitungsposition stehender Werkzeughalter 6 von einer Werkzeugspindel gedreht werden kann, die zudem um eine Schwenkachse S verschwenkbar ist,

Fig. 2 den Schnitt gemäß der Schnittlinie II in Figur 4, wobei die Pro- jektionen der Achsen R1 und R2 parallel verlaufend in der Pa- pierebene liegen und der Werkzeughalter 6 mit der Antriebs- welle 42 gekuppelt ist,

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht auf die Werkzeugspindel 5 gemäß Pfeil III in Figur 1, wobei die Werkzeug-Drehachse R2 parallel zur Papierebene verläuft,

Fig. 4 eine weitere Ansicht ähnlich der Figur 3 jedoch aus einer ande- ren Perspektive, wobei die Werkstück-Drehachse R1 parallel zur Papierebene verläuft und die Werkstückdrehachse R1 um einen Achskreuzwinkel α gegenüber der Werkzeug-Dreh- achse R2 geneigt ist,

Fig. 5 eine Unteransicht auf den Werkzeugträger 13,

Fig. 6 eine Darstellung gemäß Figur 2, wobei der Werkzeughalter 6 von der Antriebswelle 42 entkoppelt ist,

Fig. 7 eine Schnittdarstellung der Betriebsstellung gemäß Figur 6 ge- mäß der Schnittlinie VII- VII in der Figur 6,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung einer Anordnung eines Sek- tors eines Werkzeugträgers 13 eines Werkzeugwechselsys- terns 12 mit einem Werkzeughalter 6 und einem Ergänzungs- werkzeug 21,

Fig. 9 einen weiteren Schnitt durch die Werkzeugdrehachse R2 zur Verdeutlichung der Funktionsweise eines Arretierungsmit- tels 13, mit dem der Schaft eines Werkzeughalters 6 in einer La- geröffnung 17 fixierbar ist,

Fig. 10 perspektivisch einen die Lageröffnung 17 ausbildenden, fest mit einer Tragplatte 14 verbundenen Führungsring 39, der das Arretierungsmittel 18 führt,

Fig. 11 einen Querschnitt durch den Führungsring 39 in einer Verriege- lungsstellung des Arretierungsmittels 18 und

Fig. 12 eine Darstellung gemäß Figur 11 in der Freigabestellung des Arretierungsmittels 18.

Beschreibung der Ausführungsformen

[0017] Das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel ist eine Wälzschälmaschine, mit der unverzahnte Rohlinge 3 mit einer Verzahnung 4 versehen werden können. Es können sowohl innenverzahnte Rohlinge 3 als auch außenverzahnte Rohlinge verzahnt werden. Dies erfolgt wahlweise mit einem von mehreren Schälwerkzeugen 7 im Wälzschälverfahren. Hinsichtlich der Besonderheit des Wälzschälverfahrens und seiner technischen Abgrenzung gegenüber anderen spanenden Verzahnungs verfahren wird auf den oben ge- nannten Stand der Technik verwiesen. Wesentlich ist, dass ein Schneidzähne 8 aufweisendes Schälwerkzeug 7 derart um eine windschief zu einer Drehach- se R1 eines Werkrades 3 gedreht und in Erstreckungsrichtung der zu fertigen- den Zähne vorgeschoben wird, dass die Schneidkanten 9 der Schneidzähne 8 schälend in das Werkrad 3 eingreifen. Anders als beim Wälzfräsen, bei dem die Schneidkanten mehrerer hintereinander angeordneter Schneidzähne in dieselbe Zahnlücke eintauchen, erfolgt die Wälzschälbearbeitung mit den an der Stirn- seite eines zahnradartigen Werkzeuges angeordneten Schneidkanten.

[0018] Eine Werkzeugspindel 1 besitzt einen Drehantrieb, mit dem ein Werk- rad 3 um eine Werkstück-Drehachse R1 drehangetrieben werden kann. Die Werkzeugspindel 1 kann linear verschieblich beispielsweise in einer Y-Richtung oder einer X-Richtung am Maschinenbett 11 befestigt sein. Eine Halterung 10 kann um eine Schwenkachse S am Maschinengestell befestigt sein. Die Halte- rung 10 kann eine Werkzeugspindel 5 tragen. Die Werkzeugspindel 5 bezie- hungsweise die Werkzeug-Drehachse R2 kann somit gegenüber dem Werkrad 3 in einer Ebene und gegenüber der Werkstück-Drehachse R1 in eine Winkelstel- lung gebracht werden.

[0019] Die Werkzeugspindel 5 besitzt ein Gehäuse 16. An dem Gehäuse 16 ist eine Führung 26 befestigt. Die Führung 26 besitzt einen Zylinder 28, in dem ein Kolben 27 geführt ist. Am Kolben 27 ist eine Kolbenstange 29 befestigt, die eine Schubstange 29 ausbildet. Die Schubstange 29 greift an einem Abschnitt 46 ei- nes Werkzeugwechselsystems 12 an, um so das Werkzeugwechselsystem 12 in einer Richtung parallel zur Werkzeug-Drehachse R2 gegenüber dem Gehäu- se 16 zu verlagern. Die Führung kann ein oder mehrere, bevorzugt zwei paral- lel zueinander verlaufende Führungsschienen aufweisen.

[0020] Das Werkzeugwechselsystem 12 besitzt einen Werkzeugträger 13, der um eine Drehachse D gegenüber dem geführten Abschnitt 46 verdreht werden kann. Dies erfolgt mit einem Drehantrieb 30. Mit der zuvor beschriebenen Hubeinrichtung 26 kann der Werkzeugträger 13 von der in den Figuren 2, 9 dargestellten Stellung, in der ein Kupplungsabschnitt 41 eines Werkzeughal- ters 6 mit einem Futter 25 einer Antriebswelle 42 gekuppelt ist und ein Kupp- lungsmittel 23 eines Ergänzungswerkzeuges 21 mit einem Gegenkupplungsmit- tel 24 gekuppelt ist, in eine in den Figuren 6 und 7 dargestellte Stellung verla- gert werden, in der der Kupplungsabschnitt 11 nicht mit der Antriebswelle 42 und das Kupplungsmittel 23 nicht mit dem Gegenkupplungsmittel 24 verbun- den ist, sodass der Werkzeugträger 13 um die Drehachse D verdreht werden kann. Dies erfolgt, um einen anderen Werkzeughalter 6 in eine Stellung zu bringen, in der das Kupplungsmittel 23 mit dem Gegenkupplungsmittel 24 und der Kupplungsabschnitt 41 mit dem Futter 25 der Antriebswelle 42 durch eine Linearverlagerung der Hubeinrichtung 26 gekuppelt werden kann.

[0021] Der Werkzeugträger 13 besteht aus um einen Drehantrieb 30 angeord- nete Tragplatten 14, 14', wobei zwischen den Tragplatten 14, 14' jeweils Zwi- schenplatten 20 angeordnet sind. Die Tragplatten 14, 14' und Zwischenplat- ten 20 erstrecken sich auf Seitenflächen eines Pyramidenstumpfes. Die Dreh- achse D verläuft durch die Kopf fläche des Pyramidenstumpfes. Zwei sich bezo- gen auf die Drehachse D gegenüberliegende Tragplatten 14, 14' haben einen Winkel von 90 Grad zueinander. Der Winkel β, um den die Drehachse D ge- genüber der Werkstück-Drehachse R1 geneigt ist, beträgt 45 Grad.

[0022] Jede der Tragplatten 14, 14' trägt eine Halterung zur Halterung eines Werkzeughalters 6. Die Halterung besteht im Wesentlichen aus einem durch Schrauben oder anderweitig fest mit der Tragplatte 14 verbundenen Führungs- ring 39. Der Führungsring 39 bildet Führungskanäle aus, in denen Riegelele- mente 32 eines Arretierungsmittels 18 geführt sind. Eine kreisförmige Öffnung des Führungsrings 39 bildet eine Lageröffnung 17 aus, in die der Schaft eines Werkzeughalters 6 eingesetzt werden kann, der mit dem Arretierungsmittel 18 dort sowohl axialfest als auch undrehbar gehalten werden kann. [0023] Die sich zwischen zwei benachbarten Tragplatten 14, 14' erstreckenden Zwischenplatten 20 tragen jeweils ein Ergänzungswerkzeug 21. Beim Ausfüh- rungsbeispiel ist das Ergänzungswerkzeug 21 eine Fluiddüse 22, mit der ein Fluid in Richtung auf das Schälwerkzeug 7 gebracht werden kann. Ein Fuß des Ergänzungswerkzeuges 21 bildet ein Kupplungsmittel 23 aus, das mit einem Gegenkupplungsmittel 24, das fest mit dem Gehäuse 16 verbunden ist, gekup- pelt werden kann. Beim Ausführungsbeispiel werden Kupplungsmittel 23 und Gegenkupplungsmittel 24 von einem in einen Hülsenabschnitt einsteckbaren Rohrabschnitt ausgebildet. Eine Fluidzuleitung kann somit mit der Fluiddü- se 22 in eine Strömungsverbindung gebracht werden.

[0024] Die Antriebswelle 42 bildet ein Futter 25 aus, in das ein Kupplungsab- schnitt 41 des Werkzeughalters 6 durch eine Linearverlagerung des Werkzeug- trägers 13 einsetzbar ist. Im Zuge dieser Linearverlagerung treten bevorzugt auch Kupplungsmittel 23 und Gegenkupplungsmittel 24 in eine Kupplungs- verbindung beziehungsweise bei einer Linearverlagerung in Gegenrichtung aus einer Kupplungsstellung auseinander.

[0025] Der Führungsring 39 bildet gleichzeitig auch ein Befestigungsmittel, um ein Arretierungsmittel 18 am Werkzeugträger 13 zu befestigen. Das Befesti- gungsmittel besitzt zwei parallel zueinander verlaufende Führungskanäle, in denen jeweils eine ein Riegelelement ausbildende Stange 32 geführt ist. Die bei- den Stangen können einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und bilden einen Sperrabschnitt 36 aus, der durch ein Fenster 40 hindurch in die freie Querschnittsfläche der Lageröffnung 17 hineinragen kann. Der Schaft des Werkzeughalters 16 besitzt an dieser Stelle eine Ausbuchtung 38 mit einem Bo- den 38'. Der Sperrabschnitt 36 liegt in der Verriegelungsstellung des Arretie- rungsmittels 18 in dieser Ausbuchtung 38. Der Boden 38' der Ausbuchtung 38 verläuft auf einer Sekanten bezogen auf die Drehachse D. [0026] Der Schaft des Werkzeughalters 6 besitzt vier in einer gemeinsamen

Ebene angeordnete Ausbuchtungen 38, von denen zwei sich gegenüberliegende Ausbuchtungen 38 in der Bewegungsbahn der Riegelelemente 32 liegen.

[0027] Es sind ein oder zwei im Ausführungsbeispiel von Wendelgang-Druck- federn ausgebildete Federelemente 15 vorgesehen, die sich an einem Gehäuse- boden eines Gehäuses abstützen und die einen Verbindungsriegel 37 beauf- schlagen, mit denen die beiden Riegelelemente 32 miteinander verbunden sind. Am Verbindungsriegel 37 sind zudem ein oder mehrere Anschläge 44 befestigt, die in der Verriegelungsstellung gegen den Boden 38' einer Ausbuchtung 38 treten, um so den Werkzeughalter 6 drehfest zu fixieren.

[0028] Das Arretierungsmittel 18 kann mittels eines Betätigungselementes 19 von der Verriegelungsstellung in eine Freigabestellung gebracht werden. Das Betätigungselement 19 ist hierzu fest, beispielsweise mittels eines Armes, am Gehäuse 16 der Werkzeugspindel 5 befestigt. Das Betätigungselement 19 besitzt beim Ausführungsbeispiel einen Schieber 31, der in Verlagerungsrichtung der Riegelelemente 32 verlagert werden kann. In der abgesenkten Stellung des Werkzeugwechselsystems 12 ist der Schieber 31 mit dem Bügel 33 gekuppelt. Hierzu bildet der Bügel 33 eine Kupplungsausnehmung 34 aus. In der angeho- benen Stellung (vergleiche Figur 8) des Werkzeugträgers 13 ist der Bügel 33 vom Schieber 31 entfernt.

[0029] Durch eine Verlagerung des Schiebers 31 von der in Figur 11 dargestell- ten Verriegelungsstellung in die in der Figur 12 dargestellte Freigabestellung werden die Riegelelemente 32 linear derart verschoben, dass zwei sich gegen- überliegende Freiräume 35 in den Fenstern 40 des Führungsrings 39 liegen. Der Anschlag 44 hat sich in dieser Stellung aus der Ausbuchtung 38 entfernt. In die- ser Position kann der Werkzeughalter 6 gedreht werden. Er kann aber auch aus der Lageröffnung 17 herausgenommen werden, um gegen einen anderen Werkzeughalter 6 ausgetauscht zu werden. Die Freiräume 35 haben eine Bogen- form, wobei die Bogenform einer Kreislinie entspricht und die Kreislinie einen Durchmesser aufweist, der dem Durchmesser der Lageröffnung 17 entspricht.

[0030] Beim Ausführungsbeispiel ist der Werkzeugträger 13 mit insgesamt vier Werkzeughaltern 6, die jeweils verschiedene Schälwerkzeuge 7 tragen, be- stückt. Es können andere Werkzeugträger 13 vorgesehen sein, bei denen die Tragplatten 14 eine andere Anordnung besitzen, sodass sie fünf oder sechs La- geröffnungen 17 jeweils für einen Werkzeughalter 6 aufweisen.

[0031] Für einen Werkzeugwechsel während der Bearbeitung ein oder mehre- rer Verzahnungen 4 kann das Werkzeug 7 dadurch gewechselt werden, dass zunächst der Werkzeugträger 13 vom Gehäuse 16 entfernt, also mit einer Hubeinrichtung 26 angehoben wird, wobei einhergehend mit dieser Bewegung sowohl der Werkzeughalter 6 als auch das Ergänzungswerkzeug 21 aus ihrer jeweiligen Kupplungsstellung gebracht werden. Sodann kann der Werkzeug- träger 13 um die Drehachse D gedreht werden, bis ein gewünschtes Folgewerk- zeug in eine Stellung gebracht worden ist, in der zuvor ein das Werkrad 3 bear- beitender Werkzeughalter 6 gewesen ist. Durch Wieder- Annähern des Werk- zeugträgers 13 an das Gehäuse werden Werkzeughalter 6 und Ergänzungs- werkzeug 21 wieder in eine Kupplungsstellung gebracht.

[0032] Die Drehung des Werkzeugträgers 13 um die Werkzeugträger-Dreh- achse D kann mit einem elektrisch betriebenen Drehantrieb 30 erfolgen. Dieser kann einen Schrittmotor aufweisen.

[0033] Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zu- mindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenstän- dig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinatio- nen auch kombiniert sein können, nämlich:

[0034] Eine Verzahnungsmaschine, die gekennzeichnet ist durch ein an einem Gehäuse 16 der Werkzeugspindel 2 befestigtes Werkzeugwechselsystem 12, das einen um eine Werkzeugträger-Drehachse D drehbaren Werkzeugträger 13 mit einer Vielzahl von um die Werkzeugträger-Drehachse D drehangeordnete Tragplatten 14 aufweist, die jeweils eine Lageröffnung 17 zur Aufnahme eines ein Schälwerkzeug 7 tragenden Werkzeughalters 6 aufweist, wobei in den La- geröffnungen 17 gelagerte Werkzeughalter 6 durch Drehen des Werkzeugträ- gers 13 um die Drehachse D wahlweise mit der Werkzeugspindel 2 kuppelbar sind.

[0035] Eine Verzahnungsmaschine, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Werkzeugträger 13 pyramidenstumpfartig ausgebildet ist, die Tragplatten 14 von Seitenflächen des Pyramidenstumpfes ausgebildet sind und die Drehach- se D mittig und senkrecht durch eine Kopffläche des Pyramidenstumpfes ver- läuft, wobei die Drehachse D einen derartigen Neigungswinkel β zur Werk- zeug-Drehachse R2 aufweist, dass eine Flächenerstreckung einer Tragplatte 14, die eine Bearbeitungsposition einnimmt, quer zur Werkzeug-Drehachse R2 ver- läuft und/ oder dass von den ein oder mehreren Werkzeugen 7, deren Werk- zeughalter 6 jeweils in einer Lageröffnung 17 stecken, zumindest eines oder alle ein Schälwerkzeug ist/ sind.

[0036] Eine Verzahnungsmaschine, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Werkzeugträger 13 pyramidenstumpfartig ausgebildet ist, die Tragplatten 14 von Seitenflächen des Pyramidenstumpfes ausgebildet sind und die Drehach- se D mittig und senkrecht durch eine Kopffläche des Pyramidenstumpfes ver- läuft, wobei die Drehachse D einen derartigen Neigungswinkel β zur Werk- zeug-Drehachse R2 aufweist, dass eine Flächenerstreckung einer Tragplatte 14, die eine Bearbeitungsposition einnimmt, quer zur Werkzeug-Drehachse R2 ver- läuft.

[0037] Eine Verzahnungsmaschine, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine nicht die Bearbeitungsposition einnehmende Tragplatte 14' in einem rechten Winkel zu der die Bearbeitungsposition einnehmenden Tragplatte 14 verläuft.

[0038] Eine Verzahnungsmaschine, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Werkzeugwechselsystem 12 zum Kuppeln des Werkzeughalters 6 mit der Werkzeugspindel 2 in einer Richtung der Werkzeug-Drehachse R2 verlagerbar ist.

[0039] Eine Verzahnungsimaschine, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Werkzeughalter 6 mit lösbaren Arretierungsmitteln 18 in der Lageröffnung 17 der Tragplatte 14 temporär befestigt ist, welche Arretierungsmitteln 18 von ei- nem am Gehäuse 16 der Werkzeugspindel 2 befestigten Betätigungselement 19 von einer Verriegelungsstellung in eine Freigabestellung verlagerbar sind.

[0040] Eine Verzahnungsmaschine, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Arretierungsmittel 18 zwei parallel zueinander verlaufende Riegelelemente 32 aufweist, die der Verriegelungsstellung in eine Ausbuchtung 38 des Werkzeug- halters 6 eingreifen und/ oder dass Riegelelemente 32 des Arretierungsmit- tels 18 zwei sich gegenüberliegende Freiräume 35 aufweisen, durch die in der Freigabestellung der Werkzeughalter 6 in einer axialen Richtung hindurch be- wegbar ist. [0041] Eine Verzahnungsmaschine, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sich ein Anschlag 44 des Arretierungsmittels 18 in der Verriegelungsstellung am Werkzeughalter 6 abstützt und/ oder dass ein Federelement 15 in der Verriege- lungsstellung einen Anschlag 44 des Arretierungsmittels 18 in eine Ausbuch- tung 38 des Werkzeughalters 6 beaufschlagt.

[0042] Eine Verzahnungsmaschine, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Arretierungsmittel 18 von einem Federelement 15 in ihre Verriegelungsstellung beaufschlagt sind.

[0043] Eine Verzahnungsmaschine, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zu- mindest eine Trägerplatte 14 oder eine der Trägerplatte 14 benachbarte Zwi- schenplatte 20 ein Ergänzungswerkzeug 21 trägt.

[0044] Eine Verzahnungsmaschine, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Ergänzungswerkzeug 21 ein Kupplungsmittel 23 aufweist, das beim Kuppeln des Werkzeughalters 6 mit einem Futter 25 der Werkzeugspindel 2 mit einem Gegenkupplungsmittel 24 in Eingriff bringbar ist.

[0045] Eine Verzahnungsmaschine, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Ergänzungswerkzeug 21 eine Fluiddüse 22 ist, mit der ein Fluid, insbesondere Luft oder eine Kühl- oder Spülflüssigkeit, gegen das Werkrad 3 bringbar ist, und dass das Kupplungsmittel 23 und das Gegenkupplungsmittel 24 von einem in eine Hülse einsteckbaren Rohrabschnitt gebildet sind.

[0046] Eine Verzahnungsmaschine, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Fuß des von einem Rohr ausgebildeten Ergänzungswerkzeugs 21 an einer Zwi- schenplatte 20 befestigt ist. [0047] Eine Verzahnungsmaschine, die gekennzeichnet ist durch eine am Ge- häuse 16 der Werkzeugspindel 5 befestigte Hubeinrichtung 26, die eine Schub- stange 29 parallel zur Werkzeug-Drehachse R2 verlagert, mit der ein an einer am Gehäuse 16 befestigten Führung 45 geführter Abschnitt 46 des Werkzeug- wechselsystems 12, der einen Drehantrieb 30 des Werkzeugwechselsystems 12 trägt, parallel zur Werkzeug-Drehachse R2 verlagerbar ist.

[0048] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen zwei Bearbeitungsschritten, bei denen jeweils eine Bearbeitung einer Verzahnung durchgeführt wird, ein erster Werkzeughalter 6, der ein erstes Werkzeug 7 trägt, gegen einen zweiten Werkzeughalter 6 ausgetauscht wird, der ein zweites Werkzeug 7 trägt, wobei der Austausch der Werkzeughalter 6 einhergeht mit einer durch Betätigung einer Hubeinrichtung 26 veranlassten Verlagerung des Werkzeugträgers 13 in Richtung der Werkzeug-Drehachse R2 und einem damit einhergehenden Entkuppeln des ersten Werkzeughalters 6 von einem Futter 25, einem Drehen des Werkzeugträgers 13 um die Werkzeugträger-Drehachse D und einer von der Hubeinrichtung 26 veranlassten weiteren Verlagerung des Werkzeugträgers 13 in Richtung der Werkzeug-Drehachse R3 und einem damit einhergehenden Kuppeln des zweiten Werkzeughalters 6 mit dem Futter 25.

[0049] Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/ beigefügten Prioritäts- unterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender An- meldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbe- sondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Die in jedem Anspruch angegebene Erfindung kann zusätzlich ein oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung, insbesondere mit Bezugsziffern versehene und/ oder in der Bezugsziffernliste angegebene Merkmale aufweisen. Die Er- findung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorste- henden Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbeson- dere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden kön- nen.

Liste der Bezugszeichen

1 Werkstückspindel 26 Hubeinrichtung

2 Werkstückfutter 27 Kolben

3 Werkrad 28 Zylinder

4 Verzahnung 29 Kolbenstange, Schubstange

5 Werkzeugspindel 30 Drehantrieb

6 Werkzeughalter 31 Schieber

7 Schälwerkzeug 32 Stange, Riegelschieber

8 Schneidzahn 33 Riegel

9 Schneidkante 34 Ausnehmung

10 Halterung 35 Freiraum

11 Maschinenbett 36 Sperrabschnitt

12 Werkzeugwechselsystem 37 Verbindungsriegel

13 Werkzeugträger 38 Ausbuchtung

14 Tragplatte, in Bearbeitungspo- 38' Boden der Ausbuchtung sition 39 Führungsring

14' Tragplatte, nicht in Bearbei- 40 Fenster tungsposition 41 Kupplungsabschnitt

15 Federelement 42 Antriebswelle

16 Gehäuse der Werkzeugspindel 43 Schwenkeinrichtung

17 Lageröffnung 44 Anschlag

18 Arretierungsmittel 45 Führung

19 Betätigungselement 46 geführter Abschnitt

20 Zwischenplatte

21 Ergänzungswerkzeug

22 Fluiddüse

23 Kupplungsmittel

24 Gegenkupplungsmittel

25 Futter α Achskreuzwinkel β Neigungswinkel

D Werkzeugträger-Drehachse R1 Werkstück-Drehachse

R2 Werkzeug-Drehachse

S Schwenkachse