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Schleifmaschine für Evolventenzahnräder.
Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Schleifen von Rädern mit Evolventenverzahnung, bei der in bekannter Weise zwei zwangläufig miteinander verbundene, je eine Schleifscheibe tragende Wälzsysteme angeordnet sind, die gleichzeitig eine Wälzbewegung um das zu schleifende, an der Wälzbewegung nicht teilnehmende Werkstück ausführen. Gemäss der Erfindung sind auf den Wälzschlitten die Schleifscheiben derart angebracht, dass die eine Schleifscheibe rechte Zahnflanken, die andere gleichzeitig symmetrische Profilteile der linken Zahnflanken schleift.
Bei den bekannten Wälzmaschinen mit zwei die beiden Zahnflanken eines Zahnstangenzahnes gestaltenden Schleifscheiben kommt im Verlauf einer Wälzung zuerst nur die eine Scheibe zum Schleifen und erst nach einem kürzeren oder längeren Wälzweg oder erst dann, wenn die erste Scheibe bereits ein kürzeres oder längeres Profilstück geschliffen hat, auch die zweite Scheibe, je nach der Zähnezahl des zu schleifende Rades und dem Neigungswinkel der Schleifscheibe. Infolge des ungleichzeitigen oder nur teilweise gleichzeitigen Schleifens der beiden Schleifscheiben wird aber die Schleifzeit eines Rades verlängert.
Gelangen die beiden Schleifscheiben, wie das bei Rädern kleinerer Zähnezahl immer der Fall ist, nacheinander zum Schleifen, so wird die Schleifzeit sogar doppelt so gross als in dem Falle, wo die beiden Schleifscheiben-wie bei der Maschine vorliegender Erfindung-gleichzeitig schleifen.
Dadurch, dass die eine Schleifscheibe rechte und die andere Schleifscheibe linke Zahnflanken schleift, u. zw. derart, dass gleichzeitig symmetrische Profilteile, d. h. gleichzeitig beispielsweise die Zahnköpfe und'gleichzeitig die Zahnfüsse bearbeitet werden, können überdies noch genauere Evolventenprofile erzeugt werden als bei den bisher bekannten Maschinen. Eine mathematisch genaue Evolventenzahnflanke kann nämlich nur dann erhalten werden, wenn der Zahn derart geschliffen wird, dass in gleichen Zeiten von der Schleifscheibe gleich lange Profilstücke bestrichen werden. Bei allen bekannten Maschinen, die mit zwei Schleifscheiben und mit wälzendem Rad arbeiten, werden die Kopfteile der Evolvente stets rascher und somit weniger gut ausgeschliffen als die Fussteile, und somit wird das Zahnprofil ungleichmässig überschliffen.
Ein gleichmässiges Überschleifen des Profils, das nur dann möglich ist, wenn die Wälzgeschwindigkeit kontinuierlich verändert werden kann, bedingt also eine andere Wälzgeschwindigkeit beim Schleifen des Zahnkopfes als beim Schleifen des Zahnfusses. Diese Verhältnisse können aber bei den bekannten Maschinen, die mit zwei die Flanken eines Zahnstangenzahnes bildenden Schleifscheiben und wälzendem Rad arbeiten, nicht herbeigeführt werden, weil stets dann, wenn die eine Scheibe ein Kopfprofil bearbeitet, die andere einen Fussteil schleift.
Aus dem gleichen Grunde ist es ferner unmöglich, beispielsweise die Zahnkurve am Kopf etwas stärker als nach der genauen Evolvente zu krümmen-wie dies bekanntlich zur Herbeiführung eines Stossfreien Eingriffes eines belasteten Getriebes, dessen Zähne sich unter dem Zahndruck etwas ausbiegen, mit Vorteil ausgeführt wird-ohne gleichzeitig auch die Zahnfusskurve zu verändern.
In den Zeichnungen ist die Erfindung erläutert. Fig. 1 und 2 zeigen schematisch den Grundriss einer beispielsweisen Ausführungsform der Maschine in der einen und in der andern Endlage der Wälzung. Fig. 3 stellt die Arbeitsweise einer Maschine nach Fig. 1 und 2 dar, Fig. 4-11 zeigen unter Weglassung weniger wichtiger Einzelheiten zwei Ausführungsbeispiele einer Maschine nach der Erfindung, während Fig. 12 eine Anordnung für besondere Maschinen erkennen lässt.
Der Übersichtlichkeit wegen ist ein Wälzkreis vom Durchmesser do des Grundkreises der Verzahnung angenommen. In diesem Falle steht die Ebene der Schleifscheibe senkrecht auf der Geraden oder auf der Ebene, auf der der Wälzkreis rollt. Es kann aber ebensogut ein Wälzkreis von grösserem Durchmesser, bei entsprechendem Schleifscheibenwinkel, verwendet werden. Der Rollbogen 7 vom Grundkreisdurchmesser do der Verzahnung steht im Raume fest. Das zu schleifende Rad 8 ist während der Wälzung mit dem Rollbogen 7 fest verbunden, steht also während der Wälzung in bezug auf seine Drehachse ebenfalls still. Die Schleifscheiben 9 und 10 sind auf Supporten 16 und 17, die in Richtung der Schleifscheibenebene verschoben werden können, drehbar gelagert.
Zwei Schwenkarme 18 und 19, auf denen die Wälzschlitten 3 und 4 in Richtung der Schleifscheibenachse verschiebbar gelagert sind, tragen die
Schleifscheibensupporte 16 und J ! ?. Durch in ihrer Länge auf bekannte Art verstellbare Schubstangen 20 und 21, deren Endpunkte in den Führungen 22 und 23 verschoben werden können, werden die Schwenkarme 18 und 19 um den Radmittelpunkt hin und her bewegt. Die schwingende Bewegung der beiden
Schwenkarme 18 und 19 kommt dadurch zustande, dass ein Gleitstück 24, mit dem die beiden Schubstangen 20 und 21 verbunden sind, durch eine unrunde, mit gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit stets im gleichen Sinne umlaufende Rillenseheibe 25 hin und her geschoben wird. Die Wälzschlitten'3 und 4 sind mittels Rollbändern 5 und 6 in bekannter Weise mit dem Rollbogen 7 zwangläufig verbunden.
Die beiden Schleifscheiben werden in bezug auf die Zahnflanken so eingestellt, dass sie diese in symmetrischen Profilpunkten oder die Zahnprofile gleichzeitig in gleichen Abständen vom Zentrum
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berühren. Werden die beiden Schwenkarme 18 und 19 bei der Drehung der Rillenseheibe 25 hin und her bewegt, so wälzen sich die beiden durch die Rollbänder dargestellten Geraden auf dem Grundkreis do der Verzahnung, und die beiden Schleifscheiben entwickeln gleichzeitig zwei symmetrische Evolventen, u. zw. wird bei einer Umdrehung der Rillenscheibe 25 die Zahnflanke einmal vom Zahnkopf zum Zahnfuss und zurück zum Zahnkopf überschliffen.
Nach einem solchen Zyklus oder nach jeder Umdrehung der Rillenscheibe werden auf bekannte Art die Schleifscheibensupporte 16 und 17 in Richtung der Schleifebene zurückgezogen, das Rad auf bekannte Art um eine Zahnteilung gedreht und alsdann zwei weitere Zahnflanken geschliffen.
Wenn bei der Maschine nach Fig. 1 und 2 die Wälzung derart erfolgt, dass, wie in Fig. 3 dargestellt ist, der Berührungspunkt T der Tangente auf der Umfangslinie des Grundkreises mit gleichbleibender
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Die Kurve der Rillenscheibe ist also gemäss obiger Gleichung derart auszuführen, dass bei gleich- bleibender Winkelgeschwindigkeit dieser Scheibe der Berührungspunkt von Schleifscheibe und Zahn- profil mit ungefähr gleichbleibender Geschwindigkeit fortschreitet. Man erreicht dadurch den eingangs erwähnten, sehr wichtigen Vorteil des gleichmässigen Ausschleifens der Zahnprofile.
Umgekehrt kann man natürlich auch durch entsprechende Gestaltung der Rillenseheibenkurve ein längeres Ausschleifen eines bestimmten Profilstückes herbeiführen und dieses Mittel beispielsweise zur Erzielung der oben angeführten stärkeren Krümmung der Kopfzahnkurve benutzen.
Die Maschine gemäss der Erfindung ergibt also nicht nur eine bis zu 50% kürzere Schleifzeit als die bekannten Maschinen, sondern ausserdem noch genauere Evolventenprofile, und ermöglicht überdies in einfacher Weise die obenerwähnte Profilkorrektur.
Bei der Anordnung gemäss Fig. 1 und 2 wurde vorausgesetzt, dass Schleifscheiben von so grossem
Durchmesser verwendet werden, dass ein Vorschub in der Zahnriehtung überflüssig ist. Es können indessen auch Scheiben mit kleinerem Durchmesser verwendet und alsdann auf bekannte Alt Schleifscheiben und zu schleifende Rad während der Wälzung in der Zahnrichtung gegeneinander verschoben werden, gleichgültig, ob dieser Vorschub den Schleifscheiben oder dem Rad erteilt wird.
In den Fig. 4-11 ist unter Weglassung aller zum Verständnis nicht notwendigen Einzelheiten eine Ausführungsform einer solchen Maschine dargestellt. Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht der Maschine mit einem Schnitt durch den Teilkopf, Fig. 7 eine Ansicht von der Bedienungsseite gesehen mit einem
Schnitt durch die Bewegungsorgane der Wälzung, Fig. 4 den Grundriss mit einem Schnitt nach Linie A-A
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und Fig. 9 zeigt einen Teil dieser Organe im Schnitt, Fig. 10 und 11 endlich zeigen die Teilvorrichtung der Maschine.
Die Schwenkarme 18 und 19, die um den mit dem Maschinenständer 26 (Fig. 7,4 und 8) fest ver- bundenen Zapfen 15 drehbar sind und auf Bettführungen 27 und 28 aufliegen, tragen die beiden Wälz- schlitten 3 und 4, auf denen die beiden Drehteile 29 und 30 gelagert sind. An den beiden Wälzschlitten 3 und 4 (Fig. 4) sind die beiden Rollbandhalter 31 und 32, die mit den Schlitten fest verbunden werden können, senkrecht zu den Wälzschlittenführungen verschiebbar angeordnet und tragen die Rollbänder 5 und 6, die an dem im Raume stillstehenden Wälzzylinder 7 befestigt sind. Die von den Schleifmotoren angetriebenen Schleifscheiben 9 und 10 (Fig. 7) sind auf Supporten 16 und 17 gelagert, die in Richtung der Schleifscheibenebene auf den Drehteilen 29 und 30 verschiebbar sind.
Die beiden Schwenkarme 18 und 19 sind durch in ihrer Länge verstellbare Schubstangen 20 und 21 (Fig. 4) mit einem Gleitstück 24 gelenkig verbunden, das auf einem Prisma 33 (Fig. 7) verschoben werden kann. Das Gleitstück 24 kann mittels der mit ihm gelenkig verbundenen, um den Zapfen 34 von der Kurvenscheibe 25 bewegten
Schwinge 35 verschoben weiden (Fig. 7). Der Zapfen 34 kann verstellt und damit der Weg des Gleit- stüekes 24 verändert werden. Der Antrieb der Kurvenscheibe 25 erfolgt durch Motor 36 (Fig. 5) über die Stufenseheiben 37 und 38, unter Zwischenschaltung von in Fig. 7 schematisch gezeichneten Wechsel- rädern mittels einer Schnecke 39 (Fig. 6) und eines Schneckenrades 40.
Das zu schleifende Rad 8 ist zwischen Spitzen drehbar auf dem durch den Hebel 41 (Fig. 6) auf. und abbewegbaren Werkstück- schlitten 42 aufgespannt. Ein in der Länge verstellbares Verbindungsstück 43 verbindet den Hebel 41 mit der durch eine unrunde Scheibe 44 um den Zapfen 45 hin und her bewegten Schwinge 46. Zwecks
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das Rad stillsteht. In diesem Falle wird dieses nur im Augenblick desTeilens gedreht, steht aber während des ganzen Schleifvorganges im Raume still.
Zur Erhöhung der Maschinenleistung ordnet man bei solchen grossen Maschinen mit Vorteil nach Fig. 12 auf dem Wälzschlitten der Schwenkarme im Abstand von einer oder mehreren Teilungen zwei Schleifscheiben. A und B an. Die eine Scheibe, beispielsweise Scheibe A schruppt dann die Zahnflanken, und die andere Scheibe B schichtet sie.
Eine Vereinfachung der Maschine könnte durch Vereinigung der beiden Schwenkarme zu einem einzigen erreicht werden. Die beiden Zahnflanken könnten auch dann noch gleichzeitig geschliffen werden.
Bei Rädern kleinerer Zähnezahl wäre dazu allerdings der Schleifscheibenwinkel zu verstellen, d. h. zu vergrössern. Auch könnten mit einer solchen Maschine nicht mehr gleichzeitig symmetrische Profilteile
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es können aber selbstverständlich an ihre Stelle auch andere geeignete Organe, wie z. B. Zahnstangen und Zahnräder usw. treten. Ebenso könnten statt der um einen Zapfen drehbaren Schwenkarme von kreisförmigen Betttühiungen getragene Drehteile angeordnet werden.
Setzt man an Stelle der Schneidkante der Schleifscheibe diejenige einer Fräse oder eines Hobelstahles, so können in gleicher Weise mit geeignet gebauten Maschinen auch Evolventenzahnräder gefräst oder gehobelt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE : ) l. Schleifmaschine für Evolventenzahnräder mit zwei zwangläufig miteinander verbundenen, je eine Schleifscheibe tragenden Wälzschlitten, die gleichzeitig eine Wälzbewegung um das zu schleifende, an der Wälzbewegung nicht teilnehmende Zahnrad ausführen, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden
Schleifscheiben gleichzeitig symmetrisch liegende Profilteile einer rechten und einer linken Zahnflanke bearbeiten.