Wälzschälwerkzeug und Verfahren zur spanenden Erzeugung einer Verzahnung eines Zahnrads durch Wälzschälen

Die Erfindung betrifft ein Wälzschälwerkzeug und ein Verfah ren, mit deren jeweiligen Hilfe eine Verzahnung eines Zahnrad durch Wälzschälen spanend erzeugt werden kann.

Bei einer spanenden Erzeugung einer Verzahnung eines Zahnrads durch Wälzschälen wird das im Wesentlichen kreisscheibenför mige Werkstück des späteren Zahnrads an seinem äußeren und/oder inneren Umfang spanend bearbeitet. Hierzu kann ein Wälzschälwerkzeug einer zum Wälzschälen geeigneten Werkzeug maschine in das Material am Umfang des Werkstücks eindringen und eine Abwälzbewegung ausführen, bei der sowohl das Wälz schälwerkzeug als auch das Werkstück verdreht werden, wodurch ein Span in dem zu erzeugenden Zahnzwischenraum von dem Werk stück abgeschält wird. Das Wälzschälwerkzeug weist hierzu mehrere am Umfang gleichmäßig verteilte radial abstehende Schneiden auf, so dass sich für jeden nachfolgenden zu erzeu genden Zahnzwischenraum im Wesentlichen identische Bedingun gen ergeben. Bei der Erzeugung der Verzahnung wird das Werk stück in der Regel mit dem Wälzschälwerkzeug mehrmals einem Schruppen unterzogen, bevor ein finales Schlichten erfolgt.

Es besteht ein ständiges Bedürfnis die Verzahnung eines Zahn rads möglichst schnell und kostengünstig zu erzeugen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine schnelle und kostengünstige Erzeugung einer Verzahnung eines Zahnrads ermöglichen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Wälzschälwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombina tion einen Aspekt der Erfindung darstellen können.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Wälzschälwerkzeug zur spanenden Erzeugung einer Verzahnung eines Zahnrads durch Wälzschälen, mit einem rotierbaren Trägerkörper und mit dem Trägerkörper in einer gemeinsamen Radialebene verbundenen und radial abstehenden Schneiden zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks, wobei zumindest ein Teil der Schneiden, insbeson dere innerhalb der gemeinsamen Radialebene, zueinander un gleichmäßig angeordnet und/oder ausgerichtet sind.

Da die, insbesondere als Wendeschneidplatten ausgestalteten, Schneiden des Wälzschälwerkzeugs nicht gleichmäßig und nicht symmetrisch, sondern ungleichmäßig angeordnet und/oder ausge richtet sind, greifen die verschiedenen Schneiden nicht mit einer zueinander identischen Schnittbewegung zur Ausbildung einer Außenverzahnung und/oder Innenverzahnung in das Materi al am Umfang des Werkstücks ein. Die Anzahl der Schneiden des Wälzschälwerkzeugs kann hierbei derart an die Zähneanzahl der zu erzeugenden Verzahnung angepasst sein, dass immer wieder andere Schneiden in einen bestimmten Zahnzwischenraum zum Ab tragen von Material eingreifen. Dies führt dazu, dass die zu einander verschiedenartig vorgesehenen Schneiden mit einer unterschiedlichen Relativlage zu dem Werkstück in den zu er zeugenden Zahnzwischenraum eingreifen.

Beispielsweise kann die eine Schneide stark in eine Zahnflan ke des Zahnzwischenraum eingreifen und an der anderen Zahn flanke beabstandet vorbeigeführt werden, während die andere Schneide stark in die zuvor nicht bearbeitete Zahnflanke ein greift und an der zuvor von der einen Schneide spanend bear beiteten Zahnflanke beabstandet vorbeigeführt wird. Die Kom bination der spanenden Bearbeitungen der ungleichmäßig zu einander angeordneten Schneiden führt zu dem beabsichtigten Bearbeitungsergebnis, ohne dass die ungleichmäßige Anordnung der Schneiden zu einer Beeinträchtigung der Präzision der Formgestaltung des Zahnzwischenraums führt. Da die jeweilige Schneide jedoch nicht an beiden Zahnflanken gleichzeitig an greift, sondern nur an einer Zahnflanke, wird die Schneide auch nur an einer Seite belastet. Die jeweilige Schneide kann dadurch tiefer in das Material des Werkstücks eindringen, oh ne dass eine Beschädigung oder sonstiges Bauteilversagen der Schneide zu befürchten wäre. Dadurch kann in einem Bearbei tungsdurchgang insgesamt mehr Material abgespant werden, als dies bei einer identischen Relativlage der jeweiligen Schnei den zu dem Werkstück bei der Bearbeitung des betrachteten Zahnzwischenraums möglich wäre. Gleichzeitig kann über die nicht mit der Abtragung von Material belastetet Seite der Schneide Reibungswärme abgeführt werden, wodurch die thermi sche Belastung der jeweiligen Schneide sinkt und/oder eine höhere Bearbeitungsgeschwindigkeit mit dem Wälzschälwerkzeug ermöglicht wird.

Das Wälzschälen ist ein vergleichsweise kostengünstiges Bear beitungsverfahren, das mit einer eher kostengünstigen zum Wälzschälen geeigneten Werkzeugmaschine durchgeführt werden kann. Durch die nicht regelmäßige Verteilung der Schneiden auf dem Trägerkörper kann eine örtlich verteilte Bearbeitung des Umfangs des Werkstücks erfolgen, die eine hohe Zer spanungsleistung ermöglicht, die ansonsten nur durch aufwen digere und kostenintensivere Bearbeitungsverfahren und Werk zeugwerkstoffe realisiert werden dürfte. Beispielsweise kann dadurch eine vorherige Grobbearbeitung durch Wälzfräsen ein gespart werden und/oder die Anzahl an Bearbeitungsdurchgängen reduziert werden. Insbesondere ist es möglich Verzahnungen zu fertigen, die ein großes Modul aufweisen und dadurch einen besonders großen Zahnzwischenraum ausbilden, der spanend ab getragen werden muss. Insbesondere kann das Wälzschälwerkzeug zur Herstellung von Zahnrädern mit einem Modul m von m > 4 mm, insbesondere m > 8 mm, vorzugsweise m > 16 mm und besonders bevorzugt m > 20 mm verwendet werden. Durch die nicht regelmäßige Verteilung der Schneiden auf dem Trägerkör per kann beim Wälzschälen eine örtlich verteilte Bearbeitung des Umfangs des Werkstücks erfolgen, so dass eine schnelle und kostengünstige Erzeugung einer Verzahnung eines Zahnrads ermöglicht ist.

Der Trägerkörper kann im Wesentlichen als eine von einer An triebsspindel rotierbare Scheibe ausgestaltet sein. An dem radial äußeren Umfang des Trägerkörper und/oder an mindestens einer Axialseite des Trägerkörpers können die insbesondere als Wendeschneidplatten ausgestalteten Schneiden, vorzugswei se lösbar, befestigt sein. Die Schneiden sind hierbei in ei ner gemeinsamen Radialebene vorgesehen, wobei es hierbei grundsätzlich möglich ist, dass zwei oder mehr Sätze an Schneiden vorgesehen sind, wobei jeder Satz Schneiden auf ei ner anderen Radialebene vorgesehen ist. Die Schneiden können insbesondere in Umfangsrichtung hintereinander vorgesehen sein, wobei einzelne oder sogar alle Schneiden zumindest ge ringfügig anders positioniert sind. Die Schneiden können hierbei beispielsweise bezüglich ihrer Position in Umfangs richtung, ihrer Position in tangentialer Richtung, ihrer Re lativwinkellage zu einer Radialrichtung und/oder ihrer radia len Position leicht unterschiedlich vorgesehen sein. Die Schneiden können hierbei jeweils identisch und dadurch aus tauschbar geformt sein, wobei es prinzipiell auch möglich ist, dass die unterschiedlichen Schnittbewegungen in dem Ma terial am Umfang des Werkstücks durch eine leicht unter schiedliche Formgestaltung der Schneiden erreicht ist.

Insbesondere sind zumindest ein Teil der Schneiden in Um fangsrichtung zueinander unregelmäßig verteilt, wobei insbe sondere zwischen jeweils zwei Paaren von einander in Umfangs richtung nachfolgenden Schneiden unterschiedlich große Um fangswinkel zwischen den Schwerpunkten der Schneiden des je weiligen Paars ausgebildet sind. Wenn die zueinander in Um fangsrichtung versetzten Schneiden in den selben Zahnzwi schenraum spanend eingreifen, kann die eine Schneide den lin ken Rand des Zahnzwischenraums abschälen, während die andere Schneide den rechten Rand des Zahnzwischenraums abschält. Dadurch kann dieser Zahnzwischenraum, insbesondere alternie rend, an seinen tangentialen Seiten bearbeitet werden, wobei die Kombination des Materialabtrags der Schneiden zu einem entsprechend größeren Materialabtrag als bei identisch hin tereinander eingreifenden Schneiden führt. Dadurch kann eine hohe Zerspanungsleistung erreicht werden. Insbesondere ist es möglich identisch ausgeformte Schneiden, vorzugsweise Wende schneidplatten, zu verwenden und lediglich die Relativlage der Schneiden in Umfangsrichtung zueinander unterschiedlich vorzusehen.

Vorzugsweise ist zwischen zwei einander nachfolgenden Schnei den in Umfangsrichtung ein Winkelabstand cg und zwischen ei ner der Schneiden und einer in einer von der anderen Schneide weg weisenden Umfangsrichtung nachfolgenden weiteren Schneide ein Winkelabstand cg ausgebildet, wobei mit D = |(cg-cg)|/2 0,0° < D d 5,0°, insbesondere 0,15° < D d 3,0°, vorzugswei se 0,25° < D d 1,5° und besonders bevorzugt 0,35° < D d 0,8° gilt. In Umfangsrichtung kann zwischen nachfolgenden Schneiden der Winkelabstand cg und unmittelbar danach der Winkelabstand cg vorgesehen sein. Vorzugsweise sind der Winkelabstand cg und auch der Winkelabstand cg al ternierend vorgesehen. Bei einem derartig bemessenen Winkel abstand beziehungsweise einem derartig bemessenen Unterschied im Winkelabstand kann eine hinreichend hohe Schnitttiefe in tangentialer Richtung bei einer akzeptablen Bauteilbelastung der jeweiligen Schneide erreicht werden, um mit einer hohen Zerspanungsleistung den Zahnzwischenraum am Umfang des Werk stücks zu fertigen.

Besonders bevorzugt sind für sämtliche in der gemeinsamen Ra dialebene vorgesehenen Schneiden nur genau ein D oder genau zwei verschiedene D oder nur genau drei verschiedene D oder nur genau vier verschiedene D ausgebildet sind. Durch die begrenzte Anzahl an Abweichungen zum Winkelabstand ergeben sich für mehrere Schneiden des Wälzschälwerkzeugs identische Eingriffsbedingungen für unterschiedliche zu erzeugende Zahn zwischenräume. Dadurch kann eine Schnittabfolge unterschied licher Schneiden in dem einen Zahnzwischenraum im Vergleich zu einer anderen Schnittabfolge unterschiedlicher Schneiden in einem bei der Abwälzbewegung des Wälzschälwerkzeug an dem Werkstück nachfolgenden Zahnzwischenraum zu einem im Wesent lichen identischen Fertigungsergebnis führen.

Insbesondere ist zumindest eine der Schneiden zu einer Radi alrichtung des Trägerkörpers in tangentialer Richtung paral lel versetzt angeordnet. Die Schneiden eines herkömmlichen Wälzschälwerkzeugs können grundsätzlich entlang der Radial richtung des Trägerkörpers radial ausgerichtet sein. Bei dem erfindungsgemäßen Wälzschälwerkzeug kann mindestens eine Schneide, vorzugsweise alle Schneiden, parallel zu dieser Ra dialrichtung etwas versetzt mit dem Trägerkörper verbunden sein, wobei vorzugsweise die eine Schneide in die eine Tan gentialrichtung zur Radialrichtung versetzt und die eine an dere Schneide, insbesondere um den selben Betrag, in die an dere Tangentialrichtung versetzt zur Radialrichtung positio niert ist. Wenn die zu der Radialrichtung versetzten Schnei den in den selben Zahnzwischenraum spanend eingreifen, kann die eine Schneide den linken Rand des Zahnzwischenraums ab schälen, während die andere Schneide den rechten Rand des Zahnzwischenraums abschält. Dadurch kann dieser Zahnzwischen raum, insbesondere alternierend, an seinen tangentialen Sei ten bearbeitet werden, wobei die Kombination des Materialab trags der Schneiden zu einem entsprechend größeren Material abtrag als bei identisch hintereinander eingreifenden Schnei den führt. Dadurch kann eine hohe Zerspanungsleistung er reicht werden. Insbesondere ist es möglich identisch ausge formte Schneiden, vorzugsweise Wendeschneidplatten, zu ver wenden und lediglich den seitlichen Abstand in tangentialer Richtung einer durch den Schwerpunkt der Schneide verlaufen den Mittellinie der Schneide parallel zur Radialrichtung des Trägerkörpers unterschiedlich zu versetzten.

Vorzugsweise gilt für einen tangentialen Abstand x zwischen dem Schwerpunkt der Schneide und der einer Ausrichtung der Schneide entsprechenden Radialrichtung des Trägerkörpers bei einer Breite b der Schneide 0,0 < x/b < 1,0, insbesondere 0,05 < x/b < 0,75, vorzugsweise 0,10 < x/b d 0,50 und beson- ders bevorzugt 0,15 < x/b < 0,30. Die Breite b der Schneide kann insbesondere durch die maximale Breite der Schneide senkrecht zur durch den Schwerpunkt verlaufenden Mittellinie, die insbesondere auch die mindestens eine radial abstehende Spitze der Schneide schneidet, definiert sein. In Umfangs richtung kann zwischen nachfolgenden Schneiden der tangentia le Abstand zur parallel zur Mittellinie der Schneide verlau fenden Radialrichtung x und unmittelbar danach der tangentia le Abstand zur parallel zur Mittellinie der nachfolgenden Schneide verlaufenden Radialrichtung -x vorgesehen sein. Vor zugsweise sind die Versätze x und -x alternierend vorgesehen. Bei einem derartig bemessenen Versatz kann eine hinreichend hohe Schnitttiefe in tangentialer Richtung bei einer akzep tablen Bauteilbelastung der jeweiligen Schneide erreicht wer den, um mit einer hohen Zerspanungsleistung den Zahnzwischen raum am Umfang des Werkstücks zu fertigen.

Besonders bevorzugt sind für sämtliche in der gemeinsamen Ra dialebene vorgesehenen Schneiden nur genau ein x/b oder genau zwei verschiedene x/b oder nur genau drei verschiedene x/b oder nur genau vier verschiedene x/b ausgebildet. Durch die begrenzte Anzahl an Versätzen der Mittellinie der Schneide zur Radialrichtung ergeben sich für mehrere Schneiden des Wälzschälwerkzeugs identische Eingriffsbedingungen für unter schiedliche zu erzeugende Zahnzwischenräume. Dadurch kann ei ne Schnittabfolge unterschiedlicher Schneiden in dem einen Zahnzwischenraum im Vergleich zu einer anderen Schnittabfolge unterschiedlicher Schneiden in einem bei der Abwälzbewegung des Wälzschälwerkzeug an dem Werkstück nachfolgenden Zahnzwi schenraum zu einem im Wesentlichen identischen Fertigungser gebnis führen.

Insbesondere ist mindestens eine Schneide zu einer Radial richtung des Trägerkörpers angeschrägt ausgerichtet. Die Schneiden eines herkömmlichen Wälzschälwerkzeugs können grundsätzlich entlang der Radialrichtung des Trägerkörpers radial ausgerichtet sein. Bei dem erfindungsgemäßen Wälz schälwerkzeug kann mindestens eine Schneide, vorzugsweise al- le Schneiden, zu dieser Radialrichtung etwas verdreht bezie hungsweise angeschrägt mit dem Trägerkörper verbunden sein, wobei vorzugsweise die eine Schneide in die eine Richtung zur Radialrichtung verdreht und die eine andere Schneide, insbe sondere um den selben Winkelbetrag, in die andere Richtung um ihren Schwerpunkt verdreht zur Radialrichtung ausgerichtet ist. Wenn die zueinander gegen die Radialrichtung angeschrägt ausgerichteten Schneiden in den selben Zahnzwischenraum spa nend eingreifen, kann die eine Schneide den linken Rand des Zahnzwischenraums abschälen, während die andere Schneide den rechten Rand des Zahnzwischenraums abschält. Dadurch kann dieser Zahnzwischenraum, insbesondere alternierend, an seinen tangentialen Seiten bearbeitet werden, wobei die Kombination des Materialabtrags der Schneiden zu einem entsprechend grö ßeren Materialabtrag als bei identisch hintereinander ein greifenden Schneiden führt. Dadurch kann eine hohe Zer spanungsleistung erreicht werden. Insbesondere ist es möglich identisch ausgeformte Schneiden, vorzugsweise Wendeschneid platten, zu verwenden und lediglich die Relativwinkellage ei ner durch den Schwerpunkt der Schneide verlaufenden Mittelli nie der Schneide zur Radialrichtung des Trägerkörpers unter schiedlich vorzusehen.

Vorzugsweise gilt für einen Drehwinkel cp zwischen einer Aus richtung der Schneide und der Radialrichtung des Trägerkör pers 0 , 0 < cp d 5 , 0 ° , insbesondere 0 , 05 < cp d 3 , 0 ° , vorzugs weise 0 , 20 < cp d 2 , 0 ° und besonders bevorzugt

0 , 50 < cp d 1 , 0 ° . In Umfangsrichtung kann zwischen nachfolgen den Schneiden der Drehwinkel im Schwerpunkt der Schneide zu Radialrichtung cp und unmittelbar danach der Drehwinkel im Schwerpunkt der Schneide zu Radialrichtung -cp vorgesehen sein. Vorzugsweise sind die Drehwinkel cp und -cp alternierend vorgesehen. Bei einem derartig bemessenen Drehwinkel kann ei ne hinreichend hohe Schnitttiefe in tangentialer Richtung bei einer akzeptablen Bauteilbelastung der jeweiligen Schneide erreicht werden, um mit einer hohen Zerspanungsleistung den Zahnzwischenraum am Umfang des Werkstücks zu fertigen. Bei einem entsprechend hohen Drehwinkel cp ist es sogar grundsätz- lieh möglich, dass die eine Schneide an der einen Tangential seite den Zahnzwischenraum im Bereich des Kopfes des einen Zahns und an der anderen Tangentialseite den Zahnzwischenraum im Bereich des Fußes des anderen Zahns spanend bearbeitet.

Besonders bevorzugt sind für sämtliche in der gemeinsamen Ra dialebene vorgesehenen Schneiden nur genau ein cp oder genau zwei verschiedene cp oder nur genau drei verschiedene cp oder nur genau vier verschiedene cp ausgebildet. Durch die begrenz te Anzahl an Drehwinkeln um den Schwerpunkt der Schneide zur Radialrichtung ergeben sich für mehrere Schneiden des Wälz schälwerkzeugs identische Eingriffsbedingungen für unter schiedliche zu erzeugende Zahnzwischenräume. Dadurch kann ei ne Schnittabfolge unterschiedlicher Schneiden in dem einen Zahnzwischenraum im Vergleich zu einer anderen Schnittabfolge unterschiedlicher Schneiden in einem bei der Abwälzbewegung des Wälzschälwerkzeug an dem Werkstück nachfolgenden Zahnzwi schenraum zu einem im Wesentlichen identischen Fertigungser gebnis führen.

Insbesondere ist ein radial nach außen weisendes Schneidende mindestens einer Schneide auf einem anderen Kopfkreisradius als das nach außen weisende Schneidende einer anderen Schnei de angeordnet. Dadurch kann die eine Schneide mit dem Schnei dende auf dem großen Kopfkreisradius in radialer Richtung tiefer in den Zahnzwischenraum des Werkstücks einschneiden als eine andere Schneide mit dem Schneidende auf dem kleinen Kopfkreisradius . Die eine Schneide kann dadurch im Fußbereich der Zähne den Zahnzwischenraum fertigen, während die andere Schneide im Kopfbereich den Zahnzwischenraum fertigt. Vor zugsweise weist die Schneide mit dem größeren Kopfkreisradius einen schmaleren Aufbau mit einer geringeren Breite als die Schneide mit dem kleineren Kopfkreisradius auf, damit die Schneide mit dem größeren Kopfkreisradius nicht zusätzlich maßgeblich im Kopfbereich der Zähne Material aus dem zu er zeugenden Zahnzwischenraum abträgt. Dadurch kann dieser Zahn zwischenraum, insbesondere alternierend, an seinen radialen Teilbereichen bearbeitet werden, wobei die Kombination des Materialabtrags der Schneiden zu einem entsprechend größeren Materialabtrag als bei identisch hintereinander eingreifenden Schneiden führt. Dadurch kann eine hohe Zerspanungsleistung erreicht werden.

Vorzugsweise gilt bei einem Nennradius R des Trägerkörpers für einen äußeren Kopfkreisradius R _a der einen Schneide und einen inneren Kopfkreisradius R± der anderen Schneide mit AR = (R _a -Ri)/20,00 < AR/R < 0,05, insbesondere 0,001 < AR/R < 0,003, vorzugsweise 0,005 < AR/R < 0,02 und besonders bevorzugt 0,008 < AR/R < 0,01. Wenn der Trägerkör per als im Wesentlichen kreisförmige Scheibe ausgestaltet ist, kann der Nennradius R des Trägerkörpers durch seinen Au ßenradius definiert sein. Wenn ein Außenradius des Trägerkör pers nicht festgestellt werden kann, kann der Nennradius R durch denjenigen Radius zu einer Drehachse des Trägerkörpers definiert sein, auf dem, gegebenenfalls gemittelt, die Schwerpunkte der Schneiden angeordnet sind. In Umfangsrich tung kann zwischen nachfolgenden Schneiden bei der einen Schneide der Kopfkreisradius R _a und bei der nachfolgenden Schneide der Kopfkreisradius R± vorgesehen sein. Vorzugsweise sind der Kopfkreisradius R _a und der Kopfkreisradius R± alter nierend vorgesehen. Bei einem derartig bemessenen Kopfkreis radius kann eine hinreichend hohe Schnitttiefe in radialer und tangentialer Richtung bei einer akzeptablen Bauteilbelas tung der jeweiligen Schneide erreicht werden, um mit einer hohen Zerspanungsleistung den Zahnzwischenraum am Umfang des Werkstücks zu fertigen.

Besonders bevorzugt sind für sämtliche in der gemeinsamen Ra dialebene vorgesehenen Schneiden nur genau ein AR/R oder ge nau zwei verschiedene AR/R oder nur genau drei verschiedene cp oder nur genau vier verschiedene AR/R ausgebildet. Durch die begrenzte Anzahl an Kopfkreisradien der Schneiden ergeben sich für mehrere Schneiden des Wälzschälwerkzeugs identische Eingriffsbedingungen für unterschiedliche zu erzeugende Zahn zwischenräume. Dadurch kann eine Schnittabfolge unterschied licher Schneiden in dem einen Zahnzwischenraum im Vergleich zu einer anderen Schnittabfolge unterschiedlicher Schneiden in einem bei der Abwälzbewegung des Wälzschälwerkzeug an dem Werkstück nachfolgenden Zahnzwischenraum zu einem im Wesent lichen identischen Fertigungsergebnis führen.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur spanenden Erzeugung einer Verzahnung eines Zahnrads durch Wälzschälen, wobei die Werkzeugmaschine ein Wälzschälwerk zeug, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, aufweist. Durch die nicht regelmäßige Verteilung der Schneiden auf dem Trägerkörper des Wälzschälwerkzeugs kann beim Wälzschälen eine örtlich verteilte Bearbeitung des Umfangs des Werkstücks erfolgen, so dass eine schnelle und kostengünstige Erzeugung einer Verzahnung eines Zahnrads er möglicht ist.

Das mit Hilfe der Werkzeugmaschine und/oder dem Wälzschäl werkzeug erzeugte Zahnrad kann insbesondere Teil eines Ge triebes, insbesondere Planetengetriebes sein, und/oder Teil einer Steckverzahnung einer Kupplung, beispielsweise zum drehfesten aber axial verschiebbaren Befestigen einer Kupp lungsscheibe mit einer Welle. Dieses Getriebe und/oder diese Kupplung kann Teil eines Antriebsstrangs vorzugsweise zur Verwendung in einer Windkraftanlage sein. Der Antriebsstrang kann eine Rotorwelle und einen mit der Rotorwelle verbundenen durch Windkraft antreibbaren Rotor aufweisen, wobei der Rotor und die Rotorwelle über das Getriebe insbesondere mit einer elektrischen Maschine zur Erzeugung elektrischer Energie im Generatormodus gekoppelt sind. Der Antriebsstrang kann Teil einer Windkraftanlage sein, die eine Gondel zur Aufnahme des Antriebsstrangs aufweist, wobei die Gondel insbesondere an einem oberen Ende eines Standturms angebracht sein kann.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Industrieapplikation. Hierbei kann für die Industrieapplikation mit Hilfe einer zum Wälzschälen geeigneten Werkzeugmaschine zur spanenden Erzeu gung einer Verzahnung eines Zahnrads durch Wälzschälen ein Zahnrad für ein Getriebe, insbesondere Planetengetriebe, und/oder Kupplung gefertigt werden, wobei die Werkzeugmaschi ne ein Wälzschälwerkzeug, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, aufweist. Durch die nicht re gelmäßige Verteilung der Schneiden auf dem Trägerkörper des Wälzschälwerkzeugs kann beim Wälzschälen eine örtlich ver teilte Bearbeitung des Umfangs des Werkstücks erfolgen, so dass eine schnelle und kostengünstige Erzeugung einer Verzah nung eines Zahnrads ermöglicht ist. Das Getriebe und/oder die Kupplung der Industrieapplikation kann drehmomentübertragend mit einer mechanischen Anwendung gekoppelt sein, in der über das Getriebe eingeleitete mechanische Energie genutzt werden kann. Bei der mechanischen Anwendung handelt es sich bei spielsweise um eine Mühle, Vertikalmühle, Zuckermühle, Ze mentmühle, Gesteinsbrecher, Förderband, Pumpe, Rollenpresse, Plattenband, Rohrmühle, Drehrohrofen, Drehwerk, Rührwerk, Hubvorrichtung, Müllpresse, Schrottpresse, Zerkleinerer für recyclingfähige Materialen aus, gegebenenfalls zuvor getrenn ten und/oder sortierte, Abfällen oder Ähnliches.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum spanenden Erzeugen einer Verzahnung eines Zahnrads durch Wälzschälen, bei dem mit Hilfe eines mehrere Schneiden auf weisenden Wälzschälwerkzeugs, das insbesondere wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, ein Werkstück am Umfang spanend bearbeitet wird, wobei während eines bei einem konstanten Achsabstand des Wälzschälwerkzeugs zum Werk stück durchgeführten Bearbeitungsdurchgang bezogen auf einen nach diesem Bearbeitungsdurchgang vorliegenden Zahnzwischen raum im Umfang des Werkstücks mindestens eine Schneide des Wälzschälwerkzeugs in tangentialer Richtung des Zahnzwischen raums und/oder in radialer Richtung des Zahnzwischenraums nur teilweise Material abträgt. Das Verfahren kann im Übrigen insbesondere wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebil det sein.

Das Wälzschälen ist ein vergleichsweise kostengünstiges Bear beitungsverfahren, das mit einer eher kostengünstigen zum Wälzschälen geeigneten Werkzeugmaschine durchgeführt werden kann. Insbesondere durch die nicht regelmäßige Verteilung der Schneiden auf dem Trägerkörper des Wälzschälwerkzeugs kann eine örtlich verteilte Bearbeitung des Umfangs des Werkstücks erfolgen, die eine hohe Zerspanungsleistung ermöglicht, die ansonsten nur durch aufwendigere und kostenintensivere Bear beitungsverfahren und Werkzeugwerkstoffe realisiert werden dürfte. Beispielsweise kann dadurch eine vorherige Grobbear beitung durch Wälzfräsen eingespart werden und/oder die An zahl an Bearbeitungsdurchgängen reduziert werden. Insbesonde re ist es möglich äußere und innere Verzahnungen zu fertigen, die ein großes Modul aufweisen und dadurch einen besonders großen Zahnzwischenraum ausbilden, der spanend abgetragen werden muss. Durch das nicht regelmäßige Abtragen von Materi al des Werkstücks aus dem Zahnzwischenraum während eines Be arbeitungsdurchgangs kann beim Wälzschälen eine örtlich ver teilte Bearbeitung des Umfangs des Werkstücks erfolgen, so dass eine schnelle und kostengünstige Erzeugung einer Verzah nung eines Zahnrads ermöglicht ist.

Zur Herstellung der Verzahnung am äußeren und/oder inneren Umfang des Werkstücks können insbesondere mehrere Bearbei tungsdurchgänge vorgesehen sein, beispielsweise ein oder meh rere Schruppbearbeitungen und ein oder mehrere Schlichtbear beitungen, wobei für den jeweiligen Bearbeitungsdurchgang der Achsabstand der Drehachsen des Wälzschälwerkzeugs und des Werkstücks mit jedem nachfolgenden Bearbeitungsdurchgang ver ringert werden kann, um in dem jeweiligen Bearbeitungsdurch gang entsprechend viel Material abtragen zu können. Die ört lich verteilte Bearbeitung des jeweiligen Zahnzwischenraums kann hierbei in jedem Bearbeitungsdurchgang vorgesehen sein.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Schneide in einem Bear beitungsdurchgang nur an einer Zahnflanke der zwei Zahnflan ken des zu erzeugenden Zahnzwischenraums und/oder nur am Zahngrund oder nur beabstandet zum Zahngrund Material aus den zu erzeugenden Zahnzwischenraum abträgt. Beispielsweise kann die eine Schneide stark in eine Zahnflanke des Zahnzwischen raum eingreifen und an der anderen Zahnflanke beabstandet vorbeigeführt werden, während die andere Schneide stark in die zuvor nicht bearbeitete Zahnflanke eingreift und an der zuvor von der einen Schneide spanend bearbeiteten Zahnflanke beabstandet vorbeigeführt wird. Die Kombination der spanenden Bearbeitungen der ungleichmäßig zueinander angeordneten Schneiden führt zu dem beabsichtigten Bearbeitungsergebnis, ohne dass die ungleichmäßige Anordnung der Schneiden zu einer Beeinträchtigung der Präzision der Formgestaltung des Zahn zwischenraums führt. Da die jeweilige Schneide jedoch nicht an beiden Zahnflanken gleichzeitig angreift, sondern nur an einer Zahnflanke, wird die Schneide auch nur an einer Seite belastet. Die jeweilige Schneide kann dadurch tiefer in das Material des Werkstücks eindringen, ohne dass eine Beschädi gung oder sonstiges Bauteilversagen der Schneide zu befürch ten wäre. Dadurch kann in einem Bearbeitungsdurchgang insge samt mehr Material abgespant werden, als dies bei einer iden tischen Relativlage der jeweiligen Schneiden zu dem Werkstück bei der Bearbeitung des betrachteten Zahnzwischenraums mög lich wäre. Gleichzeitig kann über die nicht mit der Abtragung von Material belastetet Seite der Schneide Reibungswärme ab geführt werden, wodurch die thermische Belastung der jeweili gen Schneide sinkt und/oder eine höhere Bearbeitungsgeschwin digkeit mit dem Wälzschälwerkzeug ermöglicht wird.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuereinheit zum Be trieb einer zum Wälzschälen geeigneten Werkzeugmaschine, mit Steuerungsmitteln zur Bewegung eines Wälzschälwerkzeugs, das insbesondere wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebil det sein kann, relativ zu einem Werkstück, wobei die Steue rungsmittel eingerichtet sind in der Werkzeugmaschine das Verfahren, das insbesondere wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, durchzuführen, wobei insbeson dere die Steuerungsmitteln als Teil eines räumlich verteilten Steuereinheit zueinander beabstandet angeordnet sind. Durch das nicht regelmäßige Abtragen von Material des Werkstücks aus dem Zahnzwischenraum während eines Bearbeitungsdurchgangs mit Hilfe der Steuereinheit kann beim Wälzschälen eine ört lich verteilte Bearbeitung des Umfangs des Werkstücks erfol- gen, so dass eine schnelle und kostengünstige Erzeugung einer Verzahnung eines Zahnrads ermöglicht ist. Die Steuereinheit kann als Ganzes in der Werkzeugmaschine vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, dass ein erstes Steuerungsmittel der Steuereinheit die Ansteuerung des Wälzschälwerkzeugs, insbe sondere Drehzahl, Achsabstand zum Werkstück, Winkellage rela tiv zur Winkellage des Werkstücks, betrifft, während ein zweites Steuerungsmittel der Steuereinheit die Ansteuerung des Werkstücks, insbesondere Drehzahl, Achsabstand zum Wälz schälwerkzeug, Winkellage relativ zur Winkellage des Wälz schälwerkzeugs, betrifft und ein drittes Steuerungsmittel die für die Fertigung einer bestimmten Verzahnung erforderlichen Parameter für das erste Steuerungsmittel und das zweite Steu erungsmittel in einem Datenspeicher enthält. Das dritte Steu erungsmittel kann zur Werkzeugmaschine beabstandet positio niert sein und die jeweils benötigten gespeicherten Parameter je nach Bedarf („on demand") an die erste und zweite Steuer einheit, insbesondere drahtlos, beispielsweise über ein WLAN und/oder eine Internetverbindung, übertragen. Dies ermöglich es ein Vielzahl verschiedener Verzahnungen verschiedener Zahnräder für einen komplexen Fertigungsauftrag mit einer Mehrzahl von zum Wälzschälen geeigneten Werkzeugmaschinen über eine zentrale Organisationseinheit gleichzeitig und zeitoptimiert hersteilen, indem beispielsweise die jeweiligen Werkzeugmaschine mit der Organisationseinheit „smart" ver netzt werden.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Da tenträger gespeichert sind, um das Verfahren, das wie vorste hend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, durchzu führen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer, insbesondere einer Steuereinheit einer zum Wälzschälen geeig neten Werkzeugmaschine, ausgeführt wird. Durch das nicht re gelmäßige Abtragen von Material des Werkstücks aus dem Zahn zwischenraum während eines Bearbeitungsdurchgangs mit Hilfe des Computerprogrammprodukts kann beim Wälzschälen eine ört lich verteilte Bearbeitung des Umfangs des Werkstücks erfol- gen, so dass eine schnelle und kostengünstige Erzeugung einer Verzahnung eines Zahnrads ermöglicht ist.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm mit kodierten Anweisungen zur Durchführung des Verfahrens, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, insbesondere einer Steuereinheit einer zum Wälzschälen geeigneten Werk zeugmaschine, ausgeführt wird. Durch das nicht regelmäßige Abtragen von Material des Werkstücks aus dem Zahnzwischenraum während eines Bearbeitungsdurchgangs mit Hilfe des Computer programms kann beim Wälzschälen eine örtlich verteilte Bear beitung des Umfangs des Werkstücks erfolgen, so dass eine schnelle und kostengünstige Erzeugung einer Verzahnung eines Zahnrads ermöglicht ist.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Signalfolge mit compu terlesbaren Anweisungen zur Durchführung des Verfahrens, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, wenn die Signalfolge von einem Computer, insbesondere einer Steuereinheit einer zum Wälzschälen geeigneten Werkzeugma schine, verarbeitet wird. Durch das nicht regelmäßige Abtra gen von Material des Werkstücks aus dem Zahnzwischenraum wäh rend eines Bearbeitungsdurchgangs mit Hilfe der Signalfolge kann beim Wälzschälen eine örtlich verteilte Bearbeitung des Umfangs des Werkstücks erfolgen, so dass eine schnelle und kostengünstige Erzeugung einer Verzahnung eines Zahnrads er möglicht ist. Die Signalfolge kann insbesondere über eine In ternetverbindung der Werkzeugmaschine zur Verfügung gestellt werden, wobei es möglich ist, dass die Signalfolge in unter schiedliche Datenpakete aufgeteilt ist und erst am Zielort zusammengesetzt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die an liegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen: FIG 1 eine schematische Draufsicht auf eine erste Ausfüh rungsform eines Wälzschälwerkzeugs,

FIG 2 eine vereinfachte schematische Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines Wälzschälwerkzeugs,

FIG 3 eine schematische Draufsicht auf eine dritte Ausfüh rungsform eines Wälzschälwerkzeugs,

FIG 4 ein schematisches Flussdiagramm für ein Verfahren zum Betrieb einer zum Wälzschälen geeigneten Werkzeugma schine mit einem Wälzschälwerkzeug aus FIG 1, FIG 2 oder FIG 3 und

FIG 5 eine schematische Prinzipdarstellung eines Wälzschäl systems zur Durchführung des Verfahrens aus FIG 4.

Das in FIG 1 dargestellte Wälzschälwerkzeug 10 weist einen im Wesentlichen kreisscheibenförmigen Trägerkörper 12 auf, auf dessen oberer Axialseite beispielsweise zweiundzwanzig als Wendeschneidplatten ausgestaltete Schneiden 14 angebracht sind. Die Schneiden 14 sind im Wesentlichen rombusförmig aus gestaltet und in ihrem Schwerpunkt lösbar mit dem Trägerkör per 12 verschraubt. Die Schneiden 14 können an beiden spitz zulaufenden Flanken eine Schneidkante ausbilden, wobei es auch möglich ist, dass nur an einer Flanke eine Schneidkante ausgebildet ist. Da die Schneiden 14 als Wendeschneidplatten ausgestaltet sind, sind nicht nur an den nach radial außen weisenden Flanken, sondern auch an den nach radial innen wei senden Flanken eine oder zwei Schneidkanten vorgesehen, so dass die Schneiden nach einem gewissen Verschleiß von dem Trägerkörper 12 gelöst und anderes herum wieder mit dem Trä gerkörper 12 verbunden werden können, damit die noch unver schlissenen Schneiden wirksam sind. Der Trägerkörper 12 kann für die Schneiden 14 Aufnahmetaschen 16 ausbilden, in denen die jeweilige Schneide 12 in einer definierten Ausrichtung aufgenommen sein kann. Zudem kann der Trägerkörper 12 eine Nabe 18 aufweisen, um das Wälzschälwerkzeug 10 mit einer An triebswelle 20 zu verbinden.

Im in FIG 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in Um fangsrichtung nachfolgende Schneiden 14 in Umfangsrichtung um unterschiedliche Winkelabstände leicht versetzt positio niert und eben nicht gleichmäßig am Umfang des Trägerkörpers 12 verteilt. Beispielsweise ist zwischen zwei einander nach folgenden Schneiden 14 ein Winkelabstand cg von cg = 16,71° und zwischen der unmittelbar nachfolgenden Schneide 14 ein Winkelabstand cg von cg = 16,01° ausgebildet. Da ausschließ lich nur diese Winkelabstände cg und cg alternierend vorgese hen sind, sind drei nacheinander nachfolgende Schneiden 14 immer auf einem Winkelbereich von 32,72° angeordnet. Die Win kelabstände sind hierbei zwischen den Schwerpunkten der Schneiden 14 gemessen.

Bei dem in FIG 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des Wälz schälwerkzeugs 10 sind im Vergleich zu dem in FIG 1 darge stellten Ausführungsbeispiel des Wälzschälwerkzeugs 10 die Schneiden 14 zusätzlich oder alternativ zu einer Radialrich tung 22 um einen Betrag x parallel versetzt positioniert. Hierbei sind insbesondere die Schneiden 14 alternierend in einer positiven und einer negativen Richtung zur Radialrich tung 22 parallelverschoben angeordnet.

Bei dem in FIG 3 dargestellten Ausführungsbeispiel des Wälz schälwerkzeugs 10 sind im Vergleich zu dem in FIG 2 darge stellten Ausführungsbeispiel des Wälzschälwerkzeugs 10 die nach radial außen weisenden Schneidenden der Schneiden 14 zu sätzlich oder alternativ auf unterschiedlichen Kopfkreis radien angeordnet. Dadurch können die einen Schneiden 14 stärker nach radial außen abstehen als andere Schneiden 14. Die Schneiden 14 mit den unterschiedlichen Kopfkreisradien können insbesondere in Umfangsrichtung alternierend angeord net sein. Zudem ist es möglich, dass die Schneiden 14 mit dem größeren Kopfkreisradius etwas schmäler als die Schneiden 14 mit dem kleineren Kopfkreisradius ausgebildet sind, damit die Schneiden 14 mit dem größeren Kopfkreisradius im Wesentlichen nur im Fußbereich des zu fertigenden Zahnzwischenraums am Um fang eines Werkstücks 24 und die Schneiden 14 mit dem kleine ren Kopfkreisradius nur im Kopfbereich des zu fertigenden Zahnzwischenraums am Umfang eines Werkstücks 24 Material ab tragen.

Bei dem in FIG 4 dargestellten Verfahren 26 wird nach einem Start 28 in einem Vorbereitungsschritt 30 die Parameter für den aktuellen Bearbeitungsdurchgang eingelesen, um das Wälz schälwerkzeug 10 und das Werkstück 24 in einer zum Wälzschä len geeigneten Werkzeugmaschine 32 geeignet zueinander bewe gen zu können. Hierbei wird in einem ersten Bearbeitungs schritt 34 der zu erzeugende Zahnzwischenraum am Umfang des Werkstücks 24 im Wesentlichen nur an einer Tangentialseite und/oder nur in einem radial inneren oder radial äußeren Be reich spanend bearbeitet. Nach mehreren weiteren Bearbei tungsschritten greift das Wälzschälwerkzeug 10 in diesen Zahnzwischenraum mit einer anderen Schneide 12 ein, welche in einem zweiten Bearbeitungsschritt 36 den zu erzeugende Zahn zwischenraum am Umfang des Werkstücks 24 im Wesentlichen nur an einer Tangentialseite und/oder nur in einem radial inneren oder radial äußeren Bereich spanend bearbeitet, der im ersten Bearbeitungsschritt 34 gerade nicht im signifikanten Ausmaß spanend bearbeitet wurde. Nachfolgend wird ein einem ersten Überprüfungsschritt 38 überprüft, ob der aktuelle Bearbei tungsdurchgang abgeschlossen ist, das heißt sämtliche Zahn zwischenräume am Umfang des Werkstücks 24 über die gesamte axiale Breite mit der für diesen Bearbeitungsdurchgang vorge sehenen Zerspanungsleistung gefertigt wurden. Wenn dies nicht der Fall ist, werden die Bearbeitungsschritte 34, 36 für sämtliche Zahnzwischenräume am Umfang des Werkstücks 24 über die gesamte axiale Breite wiederholt. Wenn der aktuelle Bear beitungsdurchgang abgeschlossen ist, wird in einem zweiten Überprüfungsschritt 40 überprüft, ob noch mindestens ein wei terer Bearbeitungsdurchgang vorgesehen ist. Wenn dies der Fall ist, werden in dem Vorbereitungsschritt 30 die Parameter für den nächsten Bearbeitungsdurchgang eingelesen und bei- spielsweise der Achsabstand des Wälzschälwerkzeugs 10 zu dem Werkstück 24 verringert und die Bearbeitung für diesen Bear beitungsdurchgang durchgeführt. Wenn kein weiterer Bearbei tungsdurchgang vorgesehen ist, erfolgt ein Ende 42 des Ver- fahrens.

Bei dem in FIG 5 dargestellten Wälzschälsystem 44 kann die Werkzeugmaschine 32 mit Hilfe einer Steuereinheit 46 betrie ben werden, die ein Computerprogrammprodukt 48 mit einem Com- puterprogramm zur Durchführung des Verfahrens 26 auf der

Werkzeugmaschine 32 aufweist. Hierbei kann ein Steuermittel der Steuereinheit 46 auch außerhalb der Werkzeugmaschine 32 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Steuereinheit 46 als Steuermittel einen Datenspeicher 50 aufweisen, in dem die Pa- rameter für den Vorbereitungsschritt 30 hinterlegt sind. Die se Parameter können per Internet und/oder drahtlos als Sig nalfolge 52 an die Werkzeugmaschine 32 übertragen werden.