Maschine zum Schleifen von<B>Ei</B> volventenverzahnungen nach dem Abwälzverfahren mittels zweier Schleifscheiben mit ebener Schleiffläche. Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Schleifen von Evolventenverzahnungen nach dem Abwälzverfahren mittels zweier Schleifscheiben mit ebener Schleiffläche.
Bei den bekannten Maschinen dieser Art waren die beiden Schleifscheiben so ange ordnet, dass ihre Achsen in der gleichen; senkrecht zur Werkstückachse stehenden Ebene angeordnet waren. Die Scheiben lagen sich also mit ihren Rückseiten, unter dem Flankenwinkel geneigt, gegenüber. Eine andere Anordnung war, da die Achsen der Schleifscheiben in der gleichen Ebene lagen, nicht vorteilhaft. Wenn es dabei auch vor teilhaft war, dass beide Scheiben gleichzei tig arbeiten, so waren doch mit der bekann ten Scheibenanordnung eine grosse Reihe er heblicher Nachteile verbunden.
Zunächst konnten die Scheiben selbst infolge des Raummangels nur schwach ausgebildet wer den, ebenso ihre Lagerung, ihre Spindeln und ihre Befestigung auf den Spindeln. In folgedessen konnten nur verhältnismässig schwache Späne bei kleinem Vorschub ab geschliffen werden. Die Lagerung und die Spindeln mussten deswegen schwach gehal ten werden, weil sie nur auf der Seite der ebenen Schleifflächen angeordnet werden konnten, was wiederum zur Folge hatte, dass sie in den Wälzraum des Werkstückes hin einragten.
Sollte die Werkstückgrösse nicht allzu sehr beschränkt werden, so war dies nur auf Kosten der Lagerung und der Spindel stärke zu erreichen.
Ein Abrichten der Schleifscheiben war nur in Arbeitspausen möglich, weil sich die wirksame Schleiffläche der Scheiben durch das Abrichten verändert, und musste, um die Bearbeitungszeit nicht unnötig zu vergrö ssern, nach Möglichkeit vermieden werden. Deshalb wurde die Breite der ebenen ring förmigen Schleifflächen nur klein gewählt (2 mm), da bekanntlich derart schmale Schleifränder selbstabrichtend sind. Diese geringe Breite des Schleifrandes bedingte wiederum einen kleinen Vorschub, setzt also die Maschinenleistung herab.
Da die Scheiben in gleichen, zur Werk stückachse lotrechten Ebenen lagen, so konn ten nur bei grossen Teilungen die beiden Scheiben in die gleiche Zahnlücke eingesetzt werden. Hierdurch wurde in vielen Fällen der Wälzhub vergrössert. Je kleiner die Tei lung wurde, desto mehr Lücken und Zähne mussten zwischen den gleichzeitig bearbeite ten Zahnflanken liegen. Beispielsweise muss ten beim Modul 2 bis 3,5 zwei Zähne und drei Zahnlücken zwischen den bearbeiteten Flanken liegen, über 31odul 3,5 bis 7,5 ein Zahn und zwei Lücken. Erst vom Modul 8 an konnten beide Scheiben in die gleiche Lücke eingesetzt. werden.
So stieg der Wälz- hub bis auf sieben Teilungen für den Mo dul 2.
Durch die Schwäche der Scheibe, Schwä che ihrer Lagerung, ihrer Spindel und ihrer Befestigung auf der Spindel, die Erschwe rung des Abrichtens und die Notwendigkeit des schmalen Schleifrandes, sowie den gro ssen Wälzhub wurde die Leistung der be kannten Maschinen ausserordentlich herab gesetzt. Eine Steigerung der Leistung wäre nur durch Überanstrengung der Maschine und damit auf Kosten der Güte des erziel ten Schliffes möglich gewesen.
Die Erfindung schafft die Möglichkeit, diese genannten Nachteile zu beheben. Der Erfindungsgegenstand ist dadurch gekenn zeichnet, dass die nacheinander zur Wirkung gelangenden Schleifscheiben in der Längs richtung der Zahnflanken des in Arbeits stellung befindlichen Zahnrades so gegen einander versetzt liegen, dass sich die Schei ben, quer zu dieser Richtung gesehen, nicht überdecken. Bei dieser Anordnung der Schleifscheiben ist es möglich, einen einzigen Zahn zwischen die ebenen Schleifflächen zu nehmen, da die Scheiben nunmehr so geneigt werden können, dass sich die Ebenen ihrer Schleifflächen kreuzen, und zwar ist diese Anordnung vom Modul 2 aufwärts bis zu den gröbsten Teilungen möglich.
Weiter können die Schleifspindeln auf der den ebenen Schleifflächen entgegengesetzten Scheibenrückseite liegen.
Es ergibt sich hieraus, dass für alle vor kommenden Verzahnungen der Wälzwinkel auf ein Mindestmass beschränkt werden kann. Ferner können die Schleifspindeln und damit auch ihre Lagerung und ihr Antrieb völlig ausserhalb des für die Wälzung des Werkstückes nötigen Raumes angeordnet werden, und zwar so hoch oberhalb der ge dachten Zahnstange für die Abwälzung, dass Spindeln und Lagerung praktisch starr aus geführt werden können. Ebenso fällt die Beschränkung für die Scheibenstärke und die Befestigung der Scheiben auf ihren Spin deln fort, da sich die Scheiben nicht mehr gegenüber liegen.
Infolge der starken Aus bildung der Scheiben, ihrer Befestigung und ihrer Lagerung ist es möglich, mit starkem Span und grossem Vorschub zu arbeiten, ohne dass die Güte der Arbeit gefährdet wird. Der grosse Vorschub verkürzt die Zeit der Schleifarbeit, indem weniger Wälzhübe aus geführt werden müssen, und die grosse Span stärke vermindert die Anzahl der Arbeits gänge.
Bei der Maschine nach der Erfindung können, falls jeder Scheibe eine Zustell- und eine Abrichtvorrichtung zugeordnet sind, diese Vorrichtungen während des Leerlaufes der zugehörigen Scheibe in Tätigkeit treten. Es kann also in diesem Falle ohne Zeitver lust beliebig oft abgerichtet werden, so dass dabei auf den schmalen, selbstabrichtenden Schleifrand verzichtet werden kann. Die Breite des Schleifrandes kann dabei vielmehr dem Vorschub entsprechend gewählt werden oder umgekehrt: Die Möglichkeit der Ver wendung breiter Schleifränder gestattet ebenfalls einen grossen Vorschub.
Die geschilderten Vorteile sind so gross, dass der scheinbare Nachteil, dass die beiden versetzten Scheiben nacheinander arbeiten, so dass ein grösserer Schleifhub der Schei ben gegenüber dem Werkstück erforderlich ist, aufgehoben wird. Der Zeitaufwand für jeden einzelnen Schleifhub kann dadurch herabgesetzt werden, dass die Zeit der Leer wege durch einen Schnellgang verkürzt wird. Dadurch ergibt sich für den einzelnen Schleifhub eine sehr erhebliche Zeiterspar nis. Dazu. kommt noch die Möglichkeit, durch eine grosse Spanstärke die Zahl der Schleifhübe zu verringern.
Es sind auch Maschinen bekannt, bei denen Scheiben mit kegeliger Schleiffläche verwendet werden. Diesen Maschinen ist die Maschine nach der Erfindung, wie jede Ma schine mit ebener Schleiffläche, dadurch überlegen, dass ein genauerer Schliff erzielt wird (stetig gekrümmte Zahnprofile an Stelle eines Facettenschliffes).
Auf den Zeichnungen ist die Maschine nach der Erfindung in einem Ausführungs beispiel dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der Ma schine; Fig. 2 zeigt eine Stirnansicht der Ma schine von der Teilkopfseite aus bei abge nommenem Rollbogenständer; Fig. 2a zeigt eine Ansicht vom Rollband- ständer; Fig. 3 zeigt eine Stirnansicht der Ma schine von der Antriebseite aus; Fig. 4 zeigt einen Grundriss der Ma schine, teilweise ein waagrechter Schnitt in halber Höhe der Maschine;
Fig. 5 ist ein Getriebeschema, vom Ke- gelräderantrieb im Schwenkbett der Ma schine; Fig. 5a ist der Grundriss von Fig. 5 in Pfeilrichtung gesehen; Fig. 6 zeigt die Schleifscheiben im Ein griff mit dem Werkstück; Fig. 7 zeigt schematisch die Schleifschei ben und Zahnstange und die Abwicklung eines Rades in denselben; Fig. 8 zeigt schematisch den Durchgang der Schleifscheiben durch das Werkstück, Fig. 8a schematisch die Wegstrecke, wel che durch Schnellgang überbrückt wird;
Fig. 9 zeigt schematisch den Antrieb der Schleifspindel, den Antrieb der Schalt- getriebe und den Antrieb der Zustell- und Abrichtvorrichtungen.
In den Figuren sind das Maschinenbett mit 1, das Werkstückrad mit 2 und die Schleifscheiben mit 3 und 4 bezeichnet. Zur Aufnahme des Werkstückrades dient ein Dorn 5, welcher von den Spitzen 6 und 7 aufgenommen wird. Die Spitze 6 steht in Verbindung mit dem Teilapparat 8, der von beliebiger Bauart sein kann. Hinter dem Teilapparat 8, ebenfalls in Verbindung mit dem Dorn 5, ist der Rollbügel 9, welcher mit dem Teilapparat 8 und dem Werkstück 2 in irgendeiner Weise so verbunden ist. dass sie zusammen schwingen können, ohne sich gegeneinander zu verdrehen.
Die Tei lung von Zahn zu Zahn erfolgt unabhängig vom Wälzvorgang. Über dem Rollbogen 9 sind in bekannter Weise Stahlbänder 10 und 11 gespannt. Diese Stahlbänder sind aussen an einem Rahmen 12 befestigt und können mittels Spannvorrichtungen 13 und 13a an gespannt werden, die ihrerseits in senkrech ter Richtung verstellbar sind. Bei dieser Anordnung bewegen sich die Drehachse 14 des Rollbogens 9 und des Teilapparates 8, die Körnerspitzen 6 und 7 und der Dorn 5 mit dem Werkstückrad 2 waagrecht. Zur Aufnahme des Gewichtes dieser Teile dient ein Schlitten 15, der auf einer Führung 16 am Maschinenbett quer zur Achse 14 be weglich ist.
Der Antrieb des Rollbogens 9 erfolgt durch eine Kurbelscheibe 17 mittels einer Kurbelstange 18, die am Schlitten 15 im Punkt 19 angreift. Durch diesen Antrieb wird der Schlitten und damit das Werkstück hin und her bewegt. Der Antrieb der Kur belscheibe wird später beschrieben werden.
Auf dem Bett 1 befindet sich ein Stän der 20, an welchem ein in lotrechter Rich tung verschiebbarer Schlitten 21 mit einer horizontalen Gleitbahn 22, die in Längs richtung der Maschine liegt, angeordnet ist. In der Gleitbahn 22 befindet sich ein Schlit ten 23, an welchem die Lagerböcke 24 und 25 für die Schleifscheiben verschiebbar hän gend angeordnet sind. Ferner befinden sich am Schlitten 23 die Gehäuse 26 und 27 für den Antrieb der Schleifscheibenzustell- und der Abrichtvorrichtungen und die Antriebs motoren 28 und 29 für die Schleifscheiben 3 und 4.
An den Lagerböcken 24 und 25 sind die Schleifspindelstöcke 31) und 31 mit den Zu stell- und Abrichtvorrichtungen für die Schleifspindeln 32 und 33 dreh- und fest stellbar angebracht.
In der Regel werden die Spindelstöcke 3!) und 31 auf einen Flankenwinkel von 15 eingestellt. Jedoch unterliegt die Wahl des Flankenwinkels dem Ermessen des Benut zers der Maschine.
Zum Antrieb der Schleifspindeln und der Zustell- und Abrichtelemente dienen die Riementriebe 34 und 35. Die Verbindung zwischen den Zustell- und Abrichtvorrich- tungen in den Spindelstöcken 30 und 31 und den Antriebsgehäusen 26 und 27 wird durch Gelenkwellen<B>300</B> hergestellt, wie dies aus Fig. 9 ersichtlich ist.
Auf eine nähere Beschreibung über die Steuerung der Zustell- und Abrichtvorrich- tungsantriebe kann verzichtet werden.
Der in lotrechter Richtung verstellbare Schlitten 23 kann sich in der Längsrichtung der Zahnflanken hin und her bewegen. Er trägt zwei Querführungsbahnen 36 und 37, in welchen die Lagerböcke 24 und 25 ver schiebbar geführt werden zum Einstellen der Schleifscheiben 3 und 4 entsprechend der Zahnteilung. Der Hauptantriebsmotor 38 ist im Innern des Maschinenbettes unterge bracht.
Von ihm führt ein Riemen 39 auf wärts zu einer Riemenscheibe 40 auf einer Welle 41, welche in den Hauptgetriebekasten 42 hineinführt, in dessen Innerem sämtliche Trieb- und Schaltelemente für die Wälz- bewegung, zum Antrieb der Teilvorrichtung, Antrieb des Schleifspindelschlittens für des sen Vorschub und Schnellgang unterge bracht sind.
Oben auf dem Hauptgetriebekasten 42 befindet sich ein Längsschlitten 43, welcher die hin- und hergehenden Bewegungen vom Hauptgetriebekasten erhält. Die Bewegungen dieses Schlittens werden durch eine senk recht stehende ortsfeste Welle 44 durch die gleich grossen Räder 45 und 46 in Verbin dung mit den Zahnstangen 47 und 48 auf den Schleifscheibenschlitten 23 übertragen. Ferner sind an den Längsschlitten 43 in Längsrichtung verschiebbare Anschläge 49 angeordnet, welche zur Steuerung sämtlicher im Hauptgetriebekasten befindlichen Trieb elemente dienen.
Auf eine nähere Beschrei bung dieser Steuerung kann verzichtet wer den. Durch die Anschläge 49 werden die Wende-, Vorschub-, Eilgang- und Teil getriebe gesteuert.
In der dargestellten Lage nach Fig. 4 dient die dargestellte Maschine zur Erzeu gung von Stirnrädern. Zum Schleifen von Schraubenrädern kann die Wälzschlittenfüh- rung 16 mit dem Wälzschlitten 15 und dem Rollbandständer 12 um eine lotrechte Achse 50 geschwenkt werden. Die Schwenkung muss um einen dem Zahnschrägenwinkel des jeweilig zu bearbeitenden Werkstückrades entsprechenden Winkel erfolgen.
Zu diesem Zweck trägt das Maschinenbett 1 eine bo genförmige Gleitbahn 51 für ein Schwenk bett 52, das den Wälzschlitten 15 und den Rollbandständer 12 trägt. Ausserdem besitzt das Schwenkbett 52 eine Führungsbahn 53, in welcher der Rollbogenständer 12 ver schiebbar und feststellbar geführt wird, um über den Rollbogen 9 und die Rollbänder 10 und 11 eine Winkeleinstellung des Werk stückrades 2 bewirken zu können. Das Werk zeug wird beim Schleifen von Schrauben rädern nicht geschwenkt.
Aus dem Hauptgetriebekasten 42 heraus führt eine Welle 54, welche einerseits über die Kegelräderpaare 55 und 56 in Verbin dung mit einem Getriebezug, welcher in die Figuren nicht eingezeichnet ist, die Kurbel scheibe 17 für den Antrieb des Wälzschlit- tens 15 antreibt.
Anderseits liegt in der Welle 54 eine zweite Welle, und diese dient über die Ke- gelräderpaare 57 und 58 und eines weiteren Getriebezuges, welcher in die Figuren eben- falls nicht eingezeichnet ist, zum Antrieb des Teilapparates B. Auf eine nähere Be schreibung des Teilvorganges kann wiederum verzichtet werden.
Es wird nur darauf hingewiesen, dass in allen Fällen das Weiterteilen von Zahn zu Zahn nach jedem einmaligen Durchgang der Schleifscheiben in Längsrichtung der Zahn flanken durch das Werkstückrad erfolgt. Die Fig. 6, 7 und 8 dienen zur Erläuterung der theoretischen Grundlage der dargestellten Maschine. Fig. 6 zeigt die Schleifscheiben 3 und 4 im Eingriff mit einem Zahn des Werkstückrades 2, wobei die ebenen Schleif flächen 59 und 60 der Schleifscheiben eine Zahnlücke einer Zahnstange darstellen.
Es bedarf keiner weiteren Erklärung, dass beim Abwälzen des Werkstückes die wirksamen Flächen der Schleifscheiben Evolventen er zeugen müssen. Wie ersichtlich, liegen die Schleifspindeln auf den den ebenen Schleif flächen entgegengesetzten Scheibenrück seiten.
Fig. 7 zeigt die ebenen Schleifflächen 59 und 60 der Schleifscheiben-in eine gedachte Zahnstange 61 gelegt und das dazu gehörige Werkstückrad 2 in den Wälzendstellungen. Hierbei ist A der Wälzweg, welcher nötig ist, um einen Zahn des Werkstückrades an den Schleifflächen des Werkzeuges abzu wälzen. Um diesen Weg wird das Werk stück während eines Wälzvorganges durch die Kurbelscheibe 17 kontinuierlich bewegt, wobei es sich gleichzeitig um seine Achse dreht.
In Fig. 8 erkennt man die gegenseitige Lage der Schleifscheiben und des Werk stückes während der Arbeit. Vom Werk stückrad ist ein einzelner Zahn 62 im Längs schnitt dargestellt. Wie ersichtlich, sind die Schleifscheiben in der Längsrichtung der Zahnflanken des in Arbeitsstellung befind lichen Zahnrades so gegeneinander versetzt, dass sich die Scheiben quer zu dieser Rich tung gesehen, nicht überdecken. Die Schleif scheiben 3 und 4 stehen vor jedem Arbeits hub entweder in den ganz rechts dargestell ten oder in den ganz links dargestellten Lagen. Angenommen, dass die Scheiben von der rechten Lage ausgehen; so läuft zuerst die Scheibe 3 an der einen Flanke des sieh hin- und herwälzenden Zahnes 62 entlang.
Fig. 8a zeigt die Stellung der Schleifschei ben 3 und 4 zum Einzelzahn 62, nachdem die vorlaufende Schleifscheibe 3 den Zahn vollständig durchlaufen hat. Das Heran- bringen der nachlaufenden Schleifscheibe 4 an den Zahn erfolgt durch einen selbsttäti gen Schnellgang, unmittelbar nach dem Her austreten der Schleifscheibe 4 aus dem Werkstück, worauf der Durchgang der Scheibe 4 an der gegenüberliegenden Flanke des Nachbarzahnes sich vollzieht.
Nach dem vollständigen Durchlauf der Scheibe 4 durch das Rad erfolgt die Weiterteilung des Ra des um eine Zahnteilung, und der beschrie bene Vorgang vollzieht sich wieder in ent gegengesetzter Richtung. In Fig. 8 ist B der Gesamtweg, den der Schleifschlitten 23 in diesem Fall auszuführen hat. In Fig. 8a ist C der Weg, welcher durch Eilgang des Schleifschlittens überbrückt wird. In den Fig. 8 und 8a ist der konstante Scheiben abstand D und die zu schleifende Zahn breite E. Es bedarf keiner weiteren Erklä rung, dass mit einer Vergrösserung von E eine Verkleinerung von D erfolgt.
Wie be reits schon angeführt, kann, während die eine Scheibe sich in Arbeitsstellung befin det, die andere Scheibe selbsttätig abgerich tet werden und umgekehrt. Da also zum Abrichten der Schleifscheiben keine beson deren Arbeitszeiten verbraucht werden, kann das Abrichten der Scheiben, wie bereits schon erwähnt, beliebig oft und ohne Zeit verlust erfolgen.
In Fig. 6 sind die zwei Abrichtvorrich- tungen schematisch angedeutet. An @ den Schleifspindelstöcken 30 und 31 sitzt- je ein Bolzen 63 und 64, welche die Schwenkarme 65 und 66 tragen, an deren freiem Ende sich die Abrichtdiamanten befinden. Diese Arme können über die Breite b der Schleifflächen der Schleifscheiben 3 und 4, wie in Fig. 8 angedeutet, selbsttätig hin- und herge- schwenkt werden.
Das Schwenken erfolgt auf irgendeine bekannte Art @ und Weise durch die in den Schleifspindelstöcken 30 und 31 untergebrachten Steuergetriebe. Die Steuerung der Getriebe erfolgt durch ein stellbare Anschläge 67 an der horizontalen Gleitbahn 22.
In Fig. 9 ist der kombinierte Antrieb für die Schleifspindeln und für die Zustell- und die Abrichtvorriehtungen, im Grundriss gesehen, schematisch dargestellt.