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Title:
METHOD FOR PRODUCING OR MACHINING TOOTHING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/212123
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing or machining toothing (2) on a workpiece (3), in which method the workpiece, which is rotationally driven about its axis of rotation (C), is brought into rolling machining engagement with tool toothing (5) rotating about an axis of rotation (C2) which is, in particular, at a non-null crossed-axes angle to the axis of rotation of the workpiece, wherein the machining operation is automatically monitored, using sensors to record same, already at the machining operation stage, for a recurring irregularity originating from tool wear (52), in particular higher wear of at least one tool tooth (51) compared to other tool teeth. The invention also relates to a gear cutting machine and a monitoring programme for same.

Inventors:
KRESCHEL JÜRGEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/058776
Publication Date:
October 22, 2020
Filing Date:
March 27, 2020
Export Citation:
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Assignee:
GLEASON PFAUTER MASCHF GMBH (DE)
International Classes:
B23F5/16; B23F23/12; B23Q17/09; B23Q17/12; G05B19/4065
Domestic Patent References:
WO2018073047A12018-04-26
WO2019011602A12019-01-17
WO2019096542A12019-05-23
Foreign References:
EP1195668A12002-04-10
FR2695723A11994-03-18
US4849741A1989-07-18
EP2853331A22015-04-01
EP3144755A12017-03-22
US4723219A1988-02-02
EP2537615A12012-12-26
Attorney, Agent or Firm:
WERNER, Patrick (DE)
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Claims:
A n s p r ü c h e

1. Verfahren des Erzeugens oder Bearbeitens einer Verzahnung (2) an einem Werkstück (3), bei dem das um seine Drehachse (C) drehend angetriebene Werkstück in wälzenden Bearbeitungseingriff mit einer um eine insbesondere unter einem von Null ver schiedenen Achskreuzwinkel (S) zur Werkstückdrehachse stehende Drehachse (C2) rotie renden Werkzeugverzahnung (5) gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass man den Bearbeitungseingriff mittels einer bereits während des Bearbeitungseingriffs erfolgenden sensorischen Erfassung selbigens automatisch auf eine von einem Werkzeugverschleiß (52), insbesondere einem gegenüber anderen Werkzeugzähnen hö heren Verschleiß wenigstens eines Werkzeugzahns (51 ) stammende wiederkehrende Un regelmäßigkeit überwacht.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die Überwachung Periodizitäten auf Zeitskalen einbezieht, die größer als das Produkt aus Zähnezahl (Z) und Drehzahl (n) des Werkstücks (3) sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein von der sensorischen Erfassung generiertes Zeitsignal einer Transformation in den Komplementärraum, insbesondere einer Fourier-Transformation unterzogen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Überwachung ein über das transformierte Signal gelegtes Überwachungsfenster beinhaltet.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Überwachung ein Warnsignal erzeugt, wenn die Unregelmäßigkeit ein vorgegebenes Maß übersteigt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, bei dem dieses Übersteigen aufgrund einer Übertretung einer vorgegebenen, auf das Überwachungsfenster bezogenen Schwelle (S) durch das transformierte Signal festgestellt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem bei der sensorischen Erfassung ein akustisches Signal aufgenommen wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die sensorische Erfassung wenigstens in einem bearbeitenden Durchgang erfolgt, bei dem der über die Verzahnungsabwicklung betrachtete Kontaktbereich größer ist als in einer Mehrzahl der anderen Durchgänge.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die sensorische Erfassung in einem Durchgang wenigstens in einem Bereich erfolgt, der zwischen einem vorschubbedingten vollen Eintreten der Werkzeugverzahnung bis vor ihrem begonnenen Austreten liegt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem bei der sensorischen Erfassung mehrfache Aufnahmen von insbesondere wenigstens 0,1 Sekunden Aufnahmelänge erfolgen, und eine Mittelung über die Transformierten der mehreren Aufnahmen vorgenommen wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zähnezahlen (Z, Z2) von Werkstück und Werkzeug kommensurabel oder wenigstens quasi-kommensurabel sind.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 11 , bei dem ein von der Überrollung des Werkzeugs im Werkstück abhängiger Bereich des transformierten Signals von der Überwachung miteinbezogen wird.

13. Verzahnungsmaschine (100) zum Erzeugen oder Bearbeiten einer Verzahnung an einem Werkstück, mit einer drehbar angetriebenen Lagerung für das Werkstück und einer drehbar angetriebenen Lagerung für ein verzahntes Werkzeug und einer Steuereinrichtung (99) zum Steuern eines in Wälzkopplung erfolgenden Bearbeitungseingriffs, gekennzeichnet durch eine wenigstens einen Sensor (64) umfassende automati sche Überwachungseinrichtung, die den Bearbeitungseingriff mittels einer bereits während des Bearbeitungseingriffs erfolgenden Erfassung selbigens durch den wenigstens einen Sensor auf eine von einem Werkzeugverschleiß, insbesondere einem gegenüber anderen Werkzeugzähnen höheren Verschleiß wenigstens eines Werkzeugzahns stammende wie derkehrende Unregelmäßigkeit überwacht.

14. Verzahnungsmaschine nach Anspruch 13, bei der die Überwachungseinrichtung weiter zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 12 ausgelegt ist.

15. Verzahnungsmaschine nach Anspruch 13 oder 14, bei der wenigstens ein Körperschallsensor an dem die Werkzeuglagerung bildenden Werkzeugkopf vorgesehen ist.

16. Überwachungsprogramm, das, wenn auf einer Steuereinrichtung (99) einer Verzahnungsmaschine ausgeführt, eine Überwachung des von der Maschine durchgeführten Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 ausführt.

Description:
VERFAHREN DES ERZEUGENS ODER BEARBEITENS EINER VERZAHNUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren des Erzeugens oder Bearbeitens einer Verzahnung an einem Werkstück, bei dem das um seine Drehachse drehend angetriebene Werkstück in wälzenden Bearbeitungseingriff mit einer um eine insbesondere unter einem von Null verschiedenen Achskreuzwinkel zur Werkstückdrehachse stehende Drehachse rotierenden Werkzeugverzahnung gebracht wird, sowie eine dazu ausgelegte Verzahnungsmaschine. Derartige Verfahren sind dem Fachmann gut bekannt, beispielsweise als das z.B. in EP 2 537 615 A1 beschriebene Wälzschälen, welches Dokument hierin hinsichtlich Terminologie und Bearbeitungseingriff des Wälzschälens durch Bezugnahme eingeschlossen ist, wobei das Wälzschälen eine bevorzugte Verzahnungsbearbeitung der Erfindung darstellt.

Bei der Bearbeitung insbesondere größerer Werkstückchargen werden die mit der Werkzeugverzahnung ausgestalteten Werkzeuge in regelmäßigen Abständen durch neue Werkzeuge ausgetauscht, da aufgrund ihres fortschreitenden Verschleißes die Bearbeitungsqualität unterhalb der erwünschten Toleranzen sinkt. Da Werkzeugwechsel zu Lasten der durchschnittlichen Bearbeitungszeit pro Werkstück gehen, versucht man eine möglichst lange Standzeit durch z.B. verschleißerhöhende Beschichtungen zu erreichen. Des Weiteren versucht man, den Werkzeugaustausch möglichst lange hinauszuzögern, d.h. nicht zu früh zu wechseln. Dies wird beispielsweise dadurch realisiert, dass man regelmäßig Stich proben der erzeugten Werkstückverzahnungen nimmt, beispielsweise deren Zahnflanken auf Profilabweichungen hin überprüft, und einen Werkzeugwechsel dann vornimmt, wenn die Abweichungen der Werkstückflanken von ihrer angestrebten Idealform eine geeignet gesetzte Toleranzschwelle überschreiten.

Gelegentlich kann es auch zu einem Werkzeugversagen, beispielsweise dem Bruch eines Werkzeugzahns kommen. Ein derartiges Einmalereignis wird von den bei modernen CNC-Maschinen üblichen Überwachungsmechanismen festgestellt und zur Vermeidung weiterer Beschädigungen der Maschine ein Notstopp eingeleitet.

Trotz all derartiger Sicherheitsmaßnahmen kommt es jedoch gelegentlich vor, dass ggf. erst im späteren Gebrauch der verzahnten Werkstücke ein Werkstückfehler festgestellt wird, der auf nicht innerhalb der gewünschten Toleranzen liegenden Werkstückverzahnungsdaten zurückzuführen ist. Selbst wenn eine solche Abweichung noch vor dem späteren Gebrauch, etwa einer Endprüfung noch festgestellt wird, entstehen Unsicherheiten hinsichtlich der Frage, ob dies auf einen Werkstückeinzelfall zurückzuführen ist oder ggf. die sem fehlerhaften Werkstück vorangehende oder nachfolgende Werkstücke der Charge ebenfalls betroffen sein könnten.

Angesichts dieser Schwierigkeiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art insbesondere hinsichtlich einer guten Kombination aus einerseits Werkzeugstandzeit und andererseits Zuverlässigkeit zu verbessern. Diese Aufgabe wird von der Erfindung in verfahrenstechnischer Hinsicht von einer Weiterbildung des Verfahrens der eingangs genannten Art gelöst, die im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass man den Bearbeitungseingriff mittels einer bereits wäh rend des Bearbeitungseingriffs folgenden sensorischen Erfassung selbigens automatisch auf eine von einem Werkzeugverschleiß, insbesondere einem gegenüber anderen Werkzeugzähnen höheren Verschleiß wenigstens eines Werkzeugzahns stammende wiederkehrende Unregelmäßigkeit überwacht. Aufgrund der erfindungsgemäßen Überwachung wird somit erreicht, dass eine Fehlerwahrscheinlichkeit für ein Werkstück oder fehlerhafte Erzeugung eines Werkstücks reduziert wird, da bereits während des Bearbeitungseingriffs eine Information über den lokal größten Werzeugverschleiß vorliegt. Entsprechend können frühzeitig geeignete Maßnahmen getroffen werden wie etwa eine Unterbrechung der Bearbeitung nach dem gerade bearbeiteten Werkstück, durch Bearbeitungsdurchgang des Werkstücks oder sogar ein unmittelbares Anhalten des Verfahrens. Die Standzeit erhöht sich durch ein möglichst langes Ausreizen des derzeit eingesetzten Werkzeugs unter Reduzierung des Folgeaufwands, sollte man zu nah an die Toleranzgrenze für die Werkzeuge herankommen oder diese überschreiten.

In einer bevorzugten Ausgestaltung bezieht die Überwachung Periodizitäten auf Zeitskalen ein, die größer als das Produkt aus Zähnezahl und Drehzahl des Werkstücks sind. Auf diese Weise können besonders geeignet relative Einflüsse des am meisten verschlissenen Werkzeugzahns festgestellt werden.

Besonders bevorzugt wird hierzu ein von der sensorischen Erfassung generiertes Zeitsignal einer Transformation in den Komplementärraum, insbesondere einer Fourier- Transformation unterzogen. Dies erleichtert die Auswertung und erlaubt die Einführung geeigneter und gewünschter Abbruchkriterien.

In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Überwachung ein über das transformierte Signal gelegtes Überwachungsfenster beinhaltet. Es wird somit gezielt auf das Verhalten des transformierten Signals in einem Bereich geprüft, in dem der Einfluss des am meisten verschlissenen Werkzeugzahns quantitativ am meisten zur Geltung kommt.

Wie oben bereits erläutert, soll nach ggf. variabel definierbaren Abbruchkriterien eine unveränderte Bearbeitung der Werkstückcharge nicht mehr erfolgen. Demgemäß ist vorgesehen, dass die Überwachung ein Warnsignal erzeugt, wenn die Unregelmäßigkeit ein vorgegebenes Maß übersteigt. Das Warnsignal kann dabei aus einer Klasse unterschiedlicher Warnstufen darstellenden Signalen ausgewählt werden, auf die bedienerseitig reagiert werden kann, jedoch auch Signale umfassen, auf die die Maschine selbsttätig rea giert. Beispielsweise kann in einer Vorwarnstufe ein Maschinenbediener zur Begutachtung der aktuellen quantitativen Bestimmung der Unregelmäßigkeit informiert werden. Fehlen zur Vervollständigung einer Werkstückcharge nur noch mehrere Werkstücke, kann der Bediener entscheiden, dass die Werkstückcharge noch abgeschlossen wird und z.B. einen Werkzeugwechsel vor Beginn der nächsten Werkstückcharge veranlassen. Gegebenenfalls könnte auch eine derartige Entscheidungsfindung durch geeignete Algorithmen von der Maschine selbst getroffen werden. Jedenfalls ist bevorzugt vorgesehen, dass ein Warnsignal einer so relevanten Stufe enthalten ist, dass jedenfalls kein neues Werkstück mehr mit dem derzeit eingesetzten Werkzeug bearbeitet wird.

Bevorzugt wird ein Kriterium für das Abgeben des Warnsignals und/oder die Auswahl des Warnsignals aus den verfügbaren Warnstufen, genauer gesagt das der Erzeugung des Warnsignals zugrundeliegende Übersteigen der Unregelmäßigkeit über ein vorgegebenes Maß aufgrund einer Übertretung einer vorgegebenen, auf das Überwachungsfenster bezogenen Schwelle durch das transformierte Signal festgestellt. Bei der Schwelle könnte es sich etwa um eine Schwelle für das im Überwachungsfenster aufintegrierte transformierte Signal handeln. In einer besonders einfachen und dennoch zuverlässigen Form wird jedoch eine Amplitudenschwelle herangezogen. Letztere wird naturgemäß von dem schnellst wachsenden Peak im Überwachungsfenster als erstes überschritten, so dass auch hier die Berücksichtigung des Einflusses des meist verschlissensten Werkzeugzahns gezielt ausgenutzt wird.

Hinsichtlich der Erfassung des Bearbeitungseingriffs wird bevorzugt bei der sensori schen Erfassung ein akustisches Signal aufgenommen. Dies könnte beispielsweise eine über ein Mikrofon getätigte Aufnahme beinhalten. Bevorzugt wird jedoch ein von dem Bearbeitungseingriff hervorgerufener Körperschall ausgenutzt und Sensoren wie Schwin gungssensoren/Beschleunigungssensoren zur Signalerfassung eingesetzt, die beispielsweise am das Werkzeug tragenden Werkzeugkopf angebracht sind. Üblicherweise reicht ein Sensor, zur Verifizierung oder Ausfalisicherheit jedoch auch mehrere Sensoren heran gezogen werden. Ein beispielsweise eingesetzter Beschleunigungssensor funktioniert dabei nach dem Grundprinzip, dass beispielsweise eine seismische Masse federaufgehängt im Beschleunigungssensorgehäuse vorhanden ist und eine bei Beschleunigung des Sensors aufgrund der sich gegenüber dem Sensorgehäuse trägheitsbedingt veränderten Mas senposition ermittelt wird, die über den Federweg messbar ist. Bevorzugt werden Sensoren mit einer möglichst hohen Eigenfrequenz herangezogen, wozu piezoelektrische Sensoren als geeignet angesehen werden. Die physikalische Einheit der vom Sensor erfassten Amplitudengröße, beispielsweise eine in mg (g=9,81 m/s 2 ) angegebene Amplitude ist je doch nicht die einzige Realisierungsmöglichkeit, es könnte auch die Geschwindigkeit der Schwingung in Einheiten von z.B. in mm/s herangezogen werden. Geeignete Sensorik ist dem Fachmann verfügbar. Des Weiteren könnte als Ausgangssignal auch ein Leistungswert des Prozesses herangezogen werden, etwa die Ströme von dem Drehantrieb der Werkzeugspindel oder Werkstückspindel.

In die Evaluierung des transformierten Signals werden bevorzugt Zeitbereiche des sensorisch erfassten Zeitsignals herangezogen, die in wenigstens einem Arbeitsdurchgang aufgenommen werden, bei dem der über die Verzahnungsabwicklung betrachtete Kontakt bereich größer ist als in einer Mehrzahl der anderen Durchgänge. Hierbei wird der fortgeschrittenste Verschleiß am wirksamsten erfasst.

Ebenfalls ist vorgesehen, dass die diesbezügliche sensorische Erfassung in einem Durchgang wenigstens in einem Bereich erfolgt, der zwischen einem vorschubbedingten vollen Eintreten der Werkzeugverzahnung bis vor ihrem begonnenen Austreten liegt. Dies erhöht die Stabilität und Aussagekraft des transformierten Signals. Umgekehrt gesehen wird es auch bevorzugt, dass die mit dem Eintreten der Werkzeugverzahnung hinsichtlich axialen Vorschubs einhergehenden Änderungen des Bearbeitungseingriffs abgewartet werden, bevor Sensormessungen mit in das transformierte Signal einfließen. Beispielsweise wird hierzu vorgesehen, dass die einfließenden erfassten Zeitwerte erst bei Erreichen von 20%, 35% oder 50% der Verzahnungsbreite des Werkstücks aufgenommene Werte sind.

Eine Länge des Zeitintervalls, das der Bestimmung des transformierten Signals zu Grunde gelegt wird, wird bevorzugt eine Aufnahmelänge von wenigstens 0,1 Sekunden herangezogen, bevorzugt jedoch wenigstens 0,3 Sekunden oder wenigstens 0,5 Sekunden. Grundsätzlich ist das transformierte Signal abschneidungsbedingt bei sehr niedrigen Frequenzen ungenau und jedenfalls hinsichtlich der dortigen Amplituden nicht voll belastbar. Dies stellt jedoch für die Erfindung kein größeres Hindernis dar, da im transformierten Signal auch Harmonische erfasst werden, auf die bzw. das mit der größten Amplitude ein Amplituden-Schwellenwert bezogen werden kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Zähnezahlen von Werkstück und Werk zeug kommensurabel oder wenigstens quasi-kommensurabel. Kommensurabel bedeutet, dass ein größter gemeinsamer Teiler der Zähnezahlen von Werkzeug und Werkstück ungleich Eins existiert, insbesondere ein ungerader größter gemeinsamer Teiler, quasi-kommensurabel bedeutet, dass diese Bedingung wenigstens für fiktive Zähnezahlen gilt, die summarisch um maximal n von den tatsächlichen Zähnezahlen abweichen, mit n<1/3 dieses größten gemeinsamen Teilers. Beispielsweise ist das nachstehende konkrete Ausführungsbeispiel mit Zähnezahlen 85 und 51 kommensurabel mit größtem gemeinsamen Teiler 17, und Zähnezahlen von 53 und 83 ließen sich durch jeweilige Änderung um 2 hierauf zurückführen (mit 2+2=4<17/3), so dass für diese Paarung eine Quasi-Kommensurabilität vorliegt. Bevorzugt ist der größte gemeinsame Teiler 5 oder größer, insbesondere 7 oder größer.

In diesem Zusammenhang wird auch bevorzugt ein Unterschied in den Zähnezah len von Werkstück und Werkzeug von wenigstens 3, insbesondere wenigstens 5, insbe sondere wenigstens 7. Mit derartigen Verhältnissen werden geringere Schwebungseffekte mit anderen Maschinenfrequenzen und somit ein klareres Signal im Komplementärraum erreicht, was eine Bestimmung genauerer Schwellenwerte erleichtert.

Zudem ist bevorzugt ein von der Überrollung des Werkzeugs im Werkstück abhängiger Bereich des transformierten Signals von der Überwachung miteinbezogen. Die Abhängigkeit kann z.B. darin bestehen, dass das Überwachungsfenster eine aus Werkstückdrehzahl multipliziert mit dem Überrollungsfaktor gebildeten Wert umfasst, und/oder wenigstens eine der nächsten (z.B. bis zu fünften oder sechsten) Harmonischen dieses Werts.

In vorrichtungstechnischer Hinsicht ist noch eine Verzahnungsmaschine zum Erzeu gen oder Bearbeiten einer Verzahnung an einem Werkstück, mit einer drehbar angetriebenen Lagerung für das Werkstück und einer drehbar angetriebenen Lagerung für ein verzahntes Werkzeug und einer Steuereinrichtung zum Steuern eines in Wälzkopplung erfol genden Bearbeitungseingriffs unter Schutz gestellt, die im Wesentlichen gekennzeichnet ist durch eine wenigstens einen Sensor umfassende automatische Überwachungseinrichtung, die den Bearbeitungseingriff mittels einer bereits während des Bearbeitungseingriffs erfolgenden Erfassung selbigens durch den wenigstens einen Sensor auf eine von einem Werkzeugverschleiß, insbesondere einem gegenüber anderen Werkzeugzähnen höheren Verschleiß wenigstens eines Werkzeugzahns stammende Unregelmäßigkeit überwacht.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Verzahnungsmaschine ergeben sich aus den obigen Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ebenfalls wird das Verfahren in Form eines auf einem Datenträger abgespeicherten Überwachungsprogramms unter Schutz gestellt.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Figuren, von denen

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Schälrads und einer Innenverzahnung zeigt, die Fig. 2a bis 2c Abnutzungszustände eines Werkzeugzahns zeigen,

Fig. 3 eine Darstellung eines transformierten Erfassungssignals passend zu Fig. 2a zeigt,

Fig 4 eine Darstellung eines transformierten Erfassungssignals passend zu Fig. 2b zeigt,

Fig. 5 eine Darstellung eines transformierten Erfassungssignals passend zu Fig. 2c zeigt, sowie

Fig. 6 eine Wälzschälmaschine zeigt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines konkreten Beispiels für das Wälzschälen eines Werkstücks 3 mit Innenverzahnung 2 mittels eines Schälrads 4 mit Werkzeugverzahnung 5 gezeigt. Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, stehen die Werkstückdrehachse C und Werkzeugdrehachse C2 unter einem Achskreuzwinkel S. Bei der gewählten Darstellung erfolgt die Bearbeitung im Achskreuzpunkt und die Achsabstandsachse verläuft orthogonal zur Papierebene, es sind jedoch auch außermittige Bearbeitungseingriffe denkbar, ebenso wie eine Bearbeitung von außenverzahnten Werkstücken. Bei dem konkreten Ausführungsbeispiel dreht sich das Werkstück mit 353 Umdrehungen pro Minute und das Werkzeug mit 589 Umdrehungen pro Minute, und die Zähnezahl des Werkstücks z beträgt 85, wohingegen das Werkzeug eine Zähnezahl z2 von 51 hat. Die Zähnezahlen haben somit einen größten gemeinsamen Teiler von 17, und das Werkzeug überrollt das Werkstück fünfmal, d.h nach fünfmaliger Drehung des Werkzeugs erfolgt der Eingriff zwischen dem gleichen Werkzeugzahn mit der gleichen Werkstückzahnlücke erneut. Es könnten jedoch auch andere kommensurable oder quasi-kommensurable Zähnezahlverhältnisse herangezogen werden.

Pro Werkstückumdrehung werden bei dem gewählten Werkzeug ohne Sprungfaktor alle Zahnlücken des Werkstücks bearbeitet, woraus sich eine Eingriffsfrequenz aus dem Produkt der Zähnezahl des Werkstücks und der Drehzahl des Werkstücks berechnen lässt, die für das konkret herangezogene Beispiel bei 500 Hz liegt.

Ein bei diesem Ausführungsbeispiel am Werkzeugkopf der Maschine angebrachter Sensor 64 nimmt ein Zeitsignal der im Bearbeitungseingriff auftretenden Schwingungen auf. Das Sensorsignal könnte jedoch auch durch andere Sensoren erfasst werden, wie eingangs erläutert. Die Aufnahme kann fortlaufend erfolgen, jedenfalls aber in Zeiträumen, die für eine weitere Auswertung des Signals herangezogen werden. In diesem Ausführungsbeispiel des Wälzschälens mit z.B. acht Durchgängen steigender Zustellung und tie feren Schneidens wird beispielsweise der fünfte Schnittdurchgang gewählt, bei dem der Kontaktbereich zwischen der Werkzeugverzahnung 5 und der Werkstückverzahnung 2 vergleichsweise groß ist, und beginnend mit in diesem Ausführungsbeispiel der Bearbeitung auf Höhe der Mitte der Werkstückverzahnungsbreite ein für eine Sekunde aufgenommenes Signal mittels Fourier-Transformation transformiert. Es können, wie in diesem Ausführungsbeispiel, auch noch Wiederholungsmessungen durchgeführt werden, z.B. zwei bis vier weitere Messungen und Transformationen, bevorzugt werden jedoch nur Werte heran gezogen, solange der axiale Vorschub noch nicht so weit fortgeschritten ist, dass kein voller Bearbeitungseingriff mehr vorliegt.

Aus den in diesem Ausführungsbeispiel drei transformierten Aufnahmen wird eine gemittelte Darstellung des Sensorsignals im Komplementärraum durch Mittlung der einzelnen transformierten Signale gebildet. Ein solches Signal ist in Fig. 3 dargestellt, das die mit einem neuen Schneidrad (Fig. 2a) durchgeführte Bearbeitung widerspiegelt. Man erkennt einen Peak bei der oben er wähnten Eingriffsfrequenz von 500 Hz.

Im Verlaufe der weiteren Bearbeitung einer Werkstückcharge nutzen sich die Werk zeugzähne ab, jedoch in der Regel nicht genau gleichmäßig, vielmehr wird in der Regel ein Werkzeugzahn 51 der erste sein, an dem sich Verschleißerscheinungen 52 zeigen und bei dem der Verschleiß am schnellsten voranschreitet. Dieses Voranschreiten ist in Fig. 2 für einen solchen Zahn dargestellt, in Fig. 2b mit einer Abnutzung im Bereich von 0,2 mm, in Fig. 2c mit einer Abnutzung von bereits 2 mm, was zu Bearbeitungsfehlern im Eingriff führt, die außerhalb der Toleranzen für die gefertigten Werkstücke liegen.

Indem die anhand von Fig. 3 beschriebenen Messungen und Auswertungen des Messsignals fortgeführt werden, kann ein werkzeugverschleißbedingt erzeugter Ausschuss an Werkstücken vermieden werden, da der Prozess der Bearbeitung einer Werkstückcharge unterbrochen wird, wenn eine vorgegebene Schwelle im Messsignal unterhalb der Eingriffsfrequenz überschritten wird. Diese Schwelle ist in Fig. 5 dargestellt und mit S be zeichnet. Diese Schwelle S wird im Vergleich bei einem Werkzeugzahn, dessen Abnutzung zwar relativ am weitesten fortgeschritten, absolut jedoch noch im weiternutzbaren Rahmen liegt, noch nicht erreicht. Dahingegen bilden sich Peaks, die sich in diesem Ausführungsbeispiel vornehmlich im Bereich von 120 (und auch knapp 150) Hz ausbilden, und bei stärkerem Verschleiß dieses Werkzeugzahns deutlich erhöhen und ggf. sogar den Peak bei der Eingriffsfrequenz amplitudenmäßig überschreiten. Dies lässt sich dadurch verstehen, dass der verschlissene Werkzeugzahn bei der gegebenen Überrollung eine Veränderung der Zahnlückenform (in der auf ihn bezogenen Reihenfolge von 1 , 52, 18, 69, 35 und 1 ) der dortigen Zahnlücken des Werkstücks verändert, deren in Werkstückdrehung erfolgender Eingriff auch mit anderen Werkzeugzähnen jedoch in der Reihenfolge 1 , 18, 35, 52 und 69 erfolgt und somit bei einer Grundfrequenz von ca. 29,4 Hz, die als Abstand zwischen den im Überwachungsfenster liegenden Peaks identifizierbar ist, so dass im konkreten Beispielsfall die relevant überwachten Peaks die der 4. und 5. Harmonischen sind. Ein Überwachungsfenster würde daher bei dem konkreten Ausführungsbeispiel in den Bereich zwischen 80 und 160 Hz gelegt werden können, wobei sich je nach Aufnahmezeit und ande ren Zähnezahlverhältnissen entsprechend andere Einzelwerte ergeben können, so dass zur Vermeidung zu starker Individualisierung das Überwachungsfenster größer gewählt werden könnte, beispielsweise im Bereich 30 bis 350 Hz oder einem ersten Prozentsatz der Eingriffsfrequenz (z.B. 5%, 10% oder 15%) zu einem zweiten Prozentsatz (z.B. 80%, 65% oder 50%) der Eingriffsfrequenz. Es versteht sich, dass die Schwellenhöhe durch Vorabbestimmung auf einen aussagekräftigen Wert eingerichtet werden kann. Hierzu bedarf es lediglich Testversuche mit Werkzeugen, bei denen ein Zahn um die Verschleißgrenze herum abgenutzt ist und Erstellen der in Fig. 3 bis Fig. 5 gezeigten und oben erläuterten Fourier-transformierten Sen sorsignale. Insbesondere für größere Werkstückchargen lässt sich somit ein sehr präzises Kriterium einrichten, gemäß dem ein Werkzeugtausch zwar rechtzeitig, aber nicht zu früh bewirkt werden kann und das auch anspricht, wenn eine durchschnittliche Abnutzung des Werkzeugs noch als zur weiteren Bearbeitung ausreichend erachtet würde.

Eine entsprechende Überwachungssteuerung könnte in eine (Gesamt- )Steuerung 99 der in Fig. 6 gezeigte Wälzschälmaschine integriert werden, die wie ansonsten durch aus üblich ein Maschinenbett 80 mit einem Werkstücktisch 70 aufweist, um den ein Werk stück mit einer nicht gezeigten Aufspannvorrichtung um die Drehachse C drehend antreib- bar ist, und an dem werkzeugseitig CNC-gesteuerte Maschinenachsen vorgesehen sind, um die erforderlichen Bewegungen für und im Bearbeitungseingriff durchzuführen. Dazu gehört eine radiale Zustellachse X, eine axiale Vorschubachse Z, eine Schwenkachse A zur Einstellung des Achskreuzwinkels zwischen der Werkzeugdrehachse C2 und der Werkstückdrehachse G und eine in diesem Ausführungsbeispiel der Schwenkachse A nachgeschaltete Tangentialachse Y für z.B. außermittige Bearbeitungseingriffseinstellungen. Entsprechend sind in Fig. 6 dargestellt ein Radialschlitten 61 , der einen Vertikalschlitten 62 trägt, auf dem ein in der Ebene orthogonal zur Radialrichtung X nochmals linear beweglicher Schlitten 63 mit dem Werkzeugkopf für das Werkzeug angeordnet ist. Der beispielsweise zur Erfassung des Zustandes des Bearbeitungseingriffs herangezogene Sen sor ist in Fig. 6 mit dem Bezugszeichen 64 versehen. Das von dem Sensor erfasste Zeitsignal könnte zudem auch noch für andere Überwachungen des Prozesses mitgenutzt werden.

Die Erfindung ist nicht auf das konkret dargestellte Ausführungsbeispiel einge schränkt. Vielmehr können die Merkmale der vorstehenden Beschreibung und den nach folgenden Ansprüchen einzeln und in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.