Schraubwälzschleifverfahren für Zahnräder und Maschine zum Ausführen des Verfahrens. Es ist an, sich bekannt, Zahnräder nach dem Schraubwälzverfahren zu schleifen. Es ist dabei schon vorgeschlagen worden, das Werkstück nicht zwangläufig anzutreiben, sondern die als Schraube wirksame Schleif- scheibe als Antriebsmittel für dasselbe zu verwenden.
Bei Maschinen, die nach diesem Verfahren arbeiten, dreht sich das Werk stück mit ungleichmässiger Geschwindigkeit, selbst wenn die Schleifscheibengeschwindig keit absolut gleichmässig ist, weil die am vor gearbeiteten Rad vorhandenen ungenauen Zahnteilungen und Zahnflanken Verzöge rungen und Beschleunigungen im Ablauf der Werkstückdrehbewegung hervorrufen. Das vorgearbeitete Rad passt sich seinen Fehlern entsprechend der als Antriebsmittel wirken den Schleifscheibe an.
Dieses Verfahren ist Daraus folgt
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Maschinen, Schraubwälzschleifmaschinen für Zahnräder mit geraden und schrägen Zähnen müssen über folgende Einsfell- und Beistellmöglich keiten verfügen: a) Radiale Beistellung der Schleifscheibe zum Werkstück, b) Tangentiale Verstellung der Schleif scheibe zum Werkstück, c) Längsvorschub des Werkstückes, deshalb zur Erreichung der notwendigen Teilungsgenauigkeit ungeeignet. Es ist auch schon versucht worden, das Werkstück des ganzen Schleifvorganges zwangläufig anzu treiben.
Maschinen, die nach diesem Verfah ren arbeiten, sind derart gebaut, dass die Drehbewegung eines zu bearbeitenden Zahn rades seiner Zähnezahl entsprechend zwang läufig mit der Drehbewegung des Werk zeuges im Einklang sein muss.
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d) Schrägstellung des Werkstückes für Räder mit Spiralzähnen, e) Anordnung eines Differentialgetriebes für Räder mit Spiralzähnen, f) Mittel zur Erzeugung verschiedener Zähnezahlen.
Es ist dabei schon empfohlen worden, den zwangläufigen Antrieb der Werkstückspindel von der Drehbewegung der Schleifspindel ab zuleiten.
Es liegt bei derartigen Maschinen auf der Hand, dass die Erfüllung der obgenannten Möglichkeiten eine relativ grosse Anzahl von Getriebeteilen notwendig macht. Alle diese Getriebeteile schliessen Fehlerquellen in sich, die die Genauigkeit der Übertragung und infolgedessen die Teilungsgenauigkeit des Werkstückes ungünstig beeinflussen können.
' Um diese ungünstigen Verhältnisse zu verbessern, ist vorgeschlagen worden, den Antrieb der Schleifspindel und den An trieb der Werkstückspindel zwei getrennten Synchronmotoren zuzuweisen, wobei beim Werkstückspindelantrieb zwischen Motor und Werkstückspindel ein Wechselradsatz zur Erzielung verschiedener Zähnezahlen und ein Differentialgetriebe zur Erzeugung von Rädern mit Spiralzähnen eingefügt wird.
Die bisher vorgeschlagenen Bauarten haben trotz der ausserordentlich grossen Lei stungsfähigkeit des in Frage stehenden Schraubwälzschleifverfahrens gegenüber an dern Verfahren keinen Eingang gefunden, weil die hohe Genauigkeit, .die für geschlif fene Räder verlangt wird, nicht erreicht wer den konnte.
Ein zwangläufiger Antrieb der Werk stückspindel macht in jedem Falle die An wendung mechanischer Übertragungsmittel notwendig, wozu im wesentlichen Zahnräder und Wellen verwendet werden. Bei Verwen dung von Synchronmotoren wird die Ge triebekette für die Werkstückspindel etwas kürzer als bei mechanischer Ableitung von der Schleifspindel aus.
Es ist jedem Fachmann klar, dass eine derartige Getriebekette keine absolut starre Bewegungsverbindung darstellt, denn jede Zahnradübertragung besitzt ein gewisses Eingriffsspiel; auch können noch elastische Verformungen, Wellenverdrehungen eine ge wisse Rolle spielen. Bei Inbetriebsetzung der Maschine ist es deshalb notwendig, dass vor erst ein gewisser "rotgang" unschädlich ge macht sein muss, das heisst die Getriebekette muss "im Anzug" sein, bevor die Bewegungs- verbindung als starr betrachtet werden kann. Diese Erscheinung ruft bei Arbeitsbeginn ausserordentliche Schwierigkeiten hervor.
Bei Verwendung von Synchronmotoren tritt die Bedingung auf, dass beide Motoren vom ersten Augenblick an genau synchron anlaufen, es entsteht dadurch ein ausser ordentlich harter Anlauf, der sich gerade auf der Werkstückseite ungünstig auswirkt.
Die Erfindung ermöglicht es nun, diese Schwierigkeiten zu beseitigen. Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Schraubwälz- schleifverfahren für Zahnräder, bei welchem die Drehbewegungen von Werkzeug und Werkstück in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen, das durch Gangzahl des Werkzeuges und Zähnezahl des Werkstückes gegeben ist.
Das Verfahren gemäss der Erfin dung zeichnet sieh dadurch aus, dass bei Arbeitsbeginn noch keine starre Verbindung zwischen Werkstück und der Werkstück spindel hergestellt ist, sondern dass vorerst das als Schraube wirksame Werkzeug die Drehbewegung des Werkstückes bewirkt, und dass erst nach Überbrückung des unvermeid lichen Totganges in den Getriebeteilen und erst wenn Drehbewegung von Werkzeug und Werkstückspindel die vorbestimmte Drehzahl erreicht haben, eine starre Verbindung zwi schen Werkstück und Werkstückspindel her gestellt wird. Von diesem Augenblick an er folgt dann das Schleifen auf der Grundlage des zwangläufigen Werkstückantriebes.
Es ist von massgebender Bedeutung, :dass diese Kupplungsmöglichkeit zwischen Werkstück spindel und Werkstück gewählt wird und nicht an einer andern Stelle des Antriebes, der Grund wird bei der Beschreibung der Kupplung auseinandergesetzt.
Die eben beschriebene Arbeitsweise er möglicht die Unschädlichmachung des Tot- ga.nges bei Arbeitsbeginn und das Einspan nen von vorgearbeiteten Werkstücken in der richtigen Lage zur Schleifscheibe auf die denkbar einfachste Weise.
Das Verfahren gemäss vorliegender Erfin dung ermöglicht :es, Zahnräder mit sehr hoher Genauigkeit nach dem Schraubwälzverfahren zu schleifen. Die Genauigkeit soll der Güte klasse I der schweizerischen Normalien voll entsprechen.
Der Werkstückspindelantrieb wird zweck mässig in einen geschlossenen Kraftfluss ein gespannt. Dadurch werden die vorerwähnten Belastungsschwankungen im Antrieb der Werkstückspindel unwirksam. Zweckmässig wird dieser geschlossene Kraftfluss dadurch erreicht, dass von der Werkstückspindel aus eine Bremse angetrieben wird, die eine mög lichst .genau konstant bleibende Leistung ab sorbiert. An sich ist es ,gleichgültig, ob die Bremsleistung mit mechanischen, hydrauli schen oder elektrischen Mitteln hervor gerufen wird.
In der Praxis zeigt sich jedoch; dass die hydraulische oder elektrische Brem sung grössere Stabilität der Belastung ge währleistet als die mechanische Bremsung. Eine hydraulische Bremsung ist in der nach folgenden Spezialbeschreihung erläutert.
In den Zeichnungen sind zwei beispiels weise Ausführungsformen der Maschine ge mäss der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar sind zwei Maschinen zum Schleifen von Zahnrädern. mit geraden Zähnen gezeigt. Der Einfachheit halber ist bei diesen Ma schinen die Anordnung eines Differential getriebes zur Erzielung von Zahnrädern mit Spiralzähnen in der Darstellung weggelassen. Die Erfindung erstreckt sich aber auch auf derartige Maschinen.
Es zeigen: Fig. 1 einen teilweise im Schnitt dargestell ten Aufriss der ersten Ausführungsform, bei welcher die Schleifscheibe und das Werk stück mit dem gleichen Motor angetrieben werden, Fig. 2 einen Horizontalschnitt der Ma schine nach Fig. 1, Fig. 3 einen Aufriss des zweiten Beispiels, bei welchem jedoch die Schleifscheibe und das Werkstück durch zwei getrennte Syn chronmotoren in Drehung versetzt werden, Fig. 4 einen Horizontalschnitt der Ma schine nach Fig. 3, Fig. 5 Einzelheiten des Werkstück antriebes des ersten Beispiels, den Antrieb der Werkstückspindel, die Kupplung zwi schen Mitnehmer und Werkstückspindel und die als Bremse wirkende Pumpe im Schnitt, Fig. 6 eine Ansicht der Schleifschnecke.
Fig. 7 die Abwicklung einer Flanke der Schleifschnecke.
Fig. 8 und 9 zwei verschiedene Schalt schemata für die Antriebsmotoren. der in Fig. 3 und 4 dargestellten Maschine, und Fig. 10 einen Querschnitt nach der Linie I-I der Fig. 5.
Auf dem Ständer 1 ist der Beistellschlit ten 2 radial zum Werkstück verschiebbar aufgesetzt. Der letztere trägt den tangential zum Werkstück verstellbaren Schleifschlitten 3. Die dazugehörigen Verstelleinrichtungen werden weiter unten beschrieben.
Die schneckenförmige Schleifscheibe 4 wird über die Schleifspindel 5 vom Motor G angetrieben. Die Schleifspindel 5 ist mit .dem am Schleifschlitten 3 angeflanschten An triebsmotor 6 direkt gekuppelt und läuft in den Lagern 7 und B. Selbstverständlich kann die Schleifspindel 5 auch von einem separat aufgestellten Motor mit Hilfe eines. Riemen antriebes oder dergleichen in Bewegung ver setzt werden. Das auf der mit Keilwellen profil ausgebildeten Spindelpartie 501 ange ordnete Kegelrad 9 kämmt mit dem Kegel rad 10 und treibt die Welle 11 an. Die bei den Kegelräder 9, 10 sind in einem Support 12 gelagert, der am Beistellschlitten 2 be festigt ist.
Das keilwellenförmig ausgebil dete Ende 1.11 der Welle 11 wird in der langen Bohrung des Kegelrades 10 geführt, "nährend das im Support 13 gelagerte Ende 112 ein Wechselrad 14 trägt. Das letzter treibt über drei weitere, auswechselbare Rä der 15, 16, 17, die ebenfalls im Support 13 gelagerte Welle 18 und das Kegelrad 19 an. Die Drehbewegung wird über das mit dem erwähnten Kegelrad 19 im Eingriff stehende Kegelrad 20 auf die Welle 21 und dem dar auf aufgekeilten Stirnrad 22 weitergeleitet.
Die beiden Kegelräder 19, 20 sind in einem zum Support 13 gehörenden Lagerarm<B>131.</B> angeordnet. Die Welle 21 ist in vertikal ver- ,scliiebbaren Werkstückschlitten 23 gelagert und wird in der Bohrung des Kegelrades ?0 geführt. Das Stirnrad 22- überträgt die Dreh- bewegung auf das grosse Zahnrad 24 und die damit fest verbundene Werkstückspindel 25.
Der Dorn 26 läuft zwischen den Spitzen 27, 28 der Werkstückspindel 25 und des Reitstockes 29 und ist fest mit der den Werkstückmitnehmer bildenden Mitnehmer glocke 30 verbunden. Die noch näher zu be schreibende, auf der Werkstückspindel 15 sitzende, hydraulisch betätigte Kupplung- sichert die zwangläufige Mitnahme der Mit nehmerglocke 30 während des "zwangläufig Schleifens". Die für das radiale Einstellen der Schleifscheibe 4 notwendige Bewegung wird mit dem Handrad 31 bewerkstelligt und vom Beistellschlitten 2 ausgeführt.
Die Drehbewegungen am Handrad 37 werden mit der Welle 33 und dem Barauf sitzenden Kegelrad 34 auf das Kegelrad 33 und dadurch auf die im Ständer 1 gelagerte Zustellspindel 36 übertragen. Auf dem Ge windeteil 361 sitzt die am Beistellschlitten befestigte Zustellmutter 37. Die leztere ver mittelt die Beistellbewegungen dem Schlit ten 2 und dem darauf ruhenden Schleif schlitten 3.
Die Schleifscheibenbreite E wird im dar gestellten Beispiel aus wirtschaftlichen Gründen wesentlich grösser gewählt als die durch die grösste Zahnteilung gegebene Minimalbreite.
Bekannt ist, dass die nach dem Schraub- wälzverfahren arbeitenden Schleifscheiben theoretisch jede Zahnflanke mit einer Linie bearbeiten, die der abgewickelten Eingriffs linie entspricht.. In der Praxis ergibt sich, dass diese Linien schmale Bandflächen dar stellen, die naturgemäss einer gewissen Ab nützung unterworfen sind. Es hat sich als notwendig erwiesen, insbesondere bei Werk stücken mit grosser Zahnlänge, das Fertig schleifen nicht mit der gleichen Arbeitsfläche der Schleifschnecke durchzuführen,
mit der das Vorschleifen erfolgte. Dies macht eine tangentiale Verschiebung der Schleifscheibe in Bezug auf das Werkstück notwendig,<B>da-</B> mit eine andere axial verschobene Eingriffs- linie respektive eine neue, nicht abgenützte Bandfläche an der Schleifscheibe wirksam wird. Schon aus wirtschaftlichen Gründen, aber auch aus Genauigkeitsgründen ist es sehr wichtig, dass diese Verstellung vorge nommen werden kann, ohne den Antrieb still zu setzen. Bei absolut zwangläufigem An trieb ist dies nur möglich durch Anordnung eines weiteren Differentialgetriebes, was je doch nicht erwünscht ist.
Bei den Beispielen ist es möglich, diese Verstellung ohne Still setzung des Antriebes und ohne zusätzliches Differentialgetriebe durchzuführen, indem die Verbindung zwischen Werkstück und Werkstückspindel während der Zeit der tan gentialen Schleifscheibenverstellung gelöst wird. Es sind ferner bei diesen Beispielen Mittel vorgesehen, die eine zwangläufige Ver riegelung von tangentialer Schleifscheibenver stellung und Werkstückkupplung ermöglichen, derart, dass eine tangentiale Verstellung der Schleifscheibe nur möglich ist, wenn die Ver bindung zwischen Werkstückspindel und Werkstück gelöst ist.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, können die Flanken der Schleif schnecke 4 in der Abwicklung als zwei lang gezogene Bänder mit der Breite h' dargestellt werden. Während des Schleifens zeigt sich die Eingriffslinie auf der Schleifschnecke 4 als schmales, die Flanke F durchwanderndes Band. Dieses erscheint in der Abwicklung als schmaler Streifen A'B'C'D'. Damit nicht nur dieses einzige schmale Bändchen, sondern die im Maximum zur Verfügung stehende Flankenfläche ABCD ausgenützt werden kann, ist folgende Vorrichtung vor handen, die gestattet, die Schleifscheibe 4 ; gegenüber dem Werkstück 38 tangential zu verschieben.
Am Beistellschlitten 2 ist ein Arm 39 befestigt. Darin ist die Spindel 40 gelagert. Durch das Handrad 41 kann die auf der Gewindepartie 401 sitzende Mutter 43 und der mit der letzteren fest verbundene, die Schleifscheibe tragende Schleifschlitten 3 tangential zum Werkstück 38 verschoben werden, wodurch die tangentiale Verschic- , bung der Schleifscheibe bewirkt wird.
Ein Motor 44 treibt ein. aus zwei Zahn radpumpen 45, 46 bestehendes Pumpensystem an. Beide Pumpen beziehen die zu fördernde Flüssigkeit aus einem Bassin 47 im Ständer fuss über den gemeinsamen Saugstutzen 48. Die Pumpe 45 ist durch die Saugleitung 451 mit dem Saugstutzen 48 verbunden und för dert Druckflüssigkeit für die Vorschubbe wegung des Werkstückschlittens 23. An der Druckleitung 49 ist ein Druckregelventil 50 bekannter Bauart und ein Manometer 51 an geschlossen. Dem Druckmittel wird durch ein Steuerventil 52 der Weg zum Zylinder 53 im Support 13 freigegeben oder versperrt.
Es steht der durch die Welle 55 mit dem Steuerventil 52 verbundene Hebel in waag rechter Lage. In dieser Stellung F fliesst Druckflüssigkeit durch die Leitung 54 unter den Kolben 57, der mittels der Kolbenstange 58 an der vorstehenden Platte 231 des Werk stückschlittens 23 angreift und treibt den Schlitten 23 aufwärts. In der obern End- stellung des letzteren wird das. Steuerventil 52 durch den Hebel 56 von Hand oder durch nicht gezeichnete, selbsttätig wirkende Steuer- einrichtungen in die Ablaufstellung gedreht, in welcher der Hebel die Stellung G ein nimmt.
Der Zylinder 53 entleert sich durch die Leitung 54 und den Ablaufstutzen 59. Der Werkstückschlitten 23 bewegt sich in folge der Einwirkung der Schwerkraft ab wärts. Zwangläufig fährt auch der Kolben 57 nach unten. In einem derartigen, hydrau lisch betätigten Steuersystem sind Umsteuer vorgänge von Druckschwankungen begleitet. Infolgedessen dürfen Steuerelemente, z. B. Klemm- und Spanneinrichtungen, zu deren Betätigung ein Minimaldruck oder ein kon stanter Druck erforderlich ist, nicht ohne weiteres an das erwähnte Steuersystem an geschlossen werden.
Um betriebssichere Ver hältnisse zu schaffen, muss ein Minimaldruck ventil oder wie im dargestellten Beispiel eine zweite Pumpe 46 vorgesehen werden. Diese Mittel bewirken, dass allfällige Druckschwan kungen indem den Werkstückschlitten trei benden Druckmittel den Druck auf die Kupplung 67, 68, 68', 69 nicht beeinflussen. Die Pumpe 46 ist durch die Leitung 461 mit dem Saugstutzen 48 verbunden. Die aus der Pumpe 46 austretende Druckflüssigkeit strömt durch die Leitung 60 zum Steuer ventil 61.
Das Druckregelventil 62 und das Manometer 63 erleichtern das Einstellen des gewünschten Druckes.. Das Ventil 61 ist für zwei Steuerstellungen H, J vorgesehen, die durch .den Hebel 64 eingestellt werden. Bei der Hebelstellung H, waagrecht rechts, fliesst das Druckmittel durch das Ventil 61 über die Leitung 601 zum Verteilring 65 im Werk stückschlitten 23. Der Verteilerring 65 wird durch die Arbeitsspindel 25 zentriert. Der im Schlitten 23 ruhende Stift 66 greift in eine Nute 651 des Verteilringes 65 und verhindert den letzteren am Drehen.
Die Druckflüssig keit gelangt in den die Arbeitsspindel 25 um schliessenden Verteilkanal 652 und strömt von dort durch die beiden Querbohrungen 251, die daran anschliessende Zentralbohrung 252 und die Verteilleitungen 253 in die Kam mern 68 des Zylindersternes.
Die Kolben 67 sind sternförmig um das Zentrum der Arbeitsspindel 25 im Zylinder stern 68' angeordnet und laufen in den Zy linder 68. Strömt Druckflüssigkeit in die Kammern 68, so fahren die gleichmässig auf den Umfang verteilten Kolben 67 (in vor liegendem Beispiel 6 an der Zahl) radial nach aussen, bis die Stirnfläche 671 auf der in nern Wandung der Mitnehmerglocke 30 zur Anlage kommt. In dieser Stellung wirken die Rollen 67 als betriebssichere, starre Kupplung zwischen Arbeitsspindel 25 und Mitnehmerglocke 30. Bei eingeschalteter Kupplung 67, 68, 68', 69 werden also die Kolben radial nach aussen an die Glocke 30 gedrückt.
Auf jeden Kolben wirkt eine radial nach innen wirksame Feder 69 ein.
In der Hebelstellung J senkrecht auf wärts sperrt das Ventil 61 den Durchfluss des Druckmittels. Die in der Leitung 601, den Bohrungen 251, 252, 253 und Kolben kammern 68 vorhandene Flüssigkeit fliesst durch entsprechende Öffnungen im Ventil 61 und den Ablaufstutzen 70 ungehindert ins Bassin 47 zurück. Beim Umschalten des Ventils 61 in die Ablaufstellung J sinkt in den Zylindern 68 der Druck sofort. Die Federn 69 drücken die Kolben 67 radial nach innen und unter brechen augenblicklich die Kupplung zwi schen Mitnehmerglocke 30 und Arbeits spindel 25.
Im Beistellschlitten 2 befindet sich ein Zylinderraum 71, der durch,die Leitung<B><U>602</U></B> mit der Leitung 601 verbunden ist. Ober halb des Zylinderraumes 71 dient ein Trä ger 72 als Drehpunkt für den Doppelhebel 73. Herrscht im obengenannten Leitungs system Druck (Hebel 64 in Stellung H, Mit nehmerglocke 30 und Arbeitsspindel 25 ge kuppelt), so belastet der im Zylinder 71 ge führte Kolben 74 den Hebelarm 731. Zwang läufig drückt demzufolge die Nase 732 des Hebels 73. ,den Schleifschlitten 3 auf .den als Unterlage dienenden Beistellschlitten 2.
In .der Ablaufstellung des Ventils 61 (Hebelstellung J) drückt die Feder 75 den Kolben 74 zurück und hebt die Klemmwir kung auf den Schleifschlitten 3 auf. Die im Zylinder 71 vorhandene Flüssigkeit ent weicht durch die Leitungen 602, 601, Öff nungen im Ventil 61 und den Ablaufstutzen 70 ins Bassin 47. Durch die Klemmeinrich tung 71, 73, 74 wird also der Schlitten 3 während des zwangläufigen Schleifvorgan ges festgehalten. Eine Verschiebung des Schlittens 3 relativ zum Schlitten 2 ist nur möglich, wenn die Kupplung 67, 68, 68', 69 gelöst ist.
Im Fusse des Werkstückschlittens 23 ist eine als Bremse wirkende Zahnradpumpe 76 eingebaut, welche den Zweck hat, dem auf der Arbeitsspindel 25 aufgekeilten Stirnrad 24 und damit auch. der Arbeitsspindel 25 einen soviel wie möglich regelmässigen Gang zu erteilen. Der Antrieb erfolgt vom grossen, auf der Arbeitsspindel 25 aufgekeilten Stirn rad 24 aus über das mit dem letzteren im Eingriff stehende Stirnrad 77, .die damit ver bundene Welle 78, die Umsteckräder 79, 80 auf die Welle 81 und die beiden Pumpen ritzel 82, 83.
Die Flüssigkeit gelangt durch die Saug leitung 84 in die Pumpe 82, 83 und von dort in die Druckleitung 85, in welcher das Druckregelventil 86 eingebaut ist. Es geht nun ein geschlossener Kraftfluss vom Motor 6 bis zum Druckregelventil 86, da die Pumpe 82, 83 mehr Motorleisting verbraucht als die Spindel 26. Der Werkstückspindelantrieb ist in diesen geschlossenen Kraftfluss eingeschal tet. Die Leitung der als Bremse wirkenden, von der Werkstückspindel angetriebenen Pumpe 76 ist praktisch keinen Schwenkungen unterworfen, da die der Spindel 26 entnom mene Leistung geringer ist, als die durch die Pumpe 76 beanspruchte Leistung.
Die Drehzahl der Arbeitsspindel 25 ist von der Zähnezahl des Werkstückes 38 ab hängig. Zur Überbrückung der Drehzahl unterschiede in bezug auf die Drehzahl der Pumpe 76 sind eine Anzahl Umsteckräder 79, 80 vorhanden, so dass die Bremspumpe 76 dauernd unter den günstigsten Betriebsver- hältnissen laufen gelassen werden kann.
Die zu fördernde Flüssigkeit befindet sich in dem als Bassin 232 ausgebildeten Unter teil des Werstückschlittens 23 und strömt durch das Saugrohr 84 in die Pumpe 76. Die Druckflüssigkeit fliesst durch die Leitung 85 in .das Druckregelventil 86 und von dort durch die Ablaufleitung 87 zurück ins Bas sin 232. Das an der Leitung 85 durch die Leitung 851 angeschlossene Manometer 88 erleichtert das Einstellen des gewünschten Druckes.
Vor und während des Schleifens werden die folgenden Massnahmen getroffen: Der zwischen die Spitzen 27, 28 der Ar beitsspindel 25 und des Reitstockes 29 ein gesetzte Dorn 26 trägt eine Anzahl festge spannter Werkstücke 38. Die Mitnehmer- glocke 30 ist durch eine nicht näher beschrie bene Klemmvorrichtung unverrückbar mit dem Dorn 26 verbunden. Der Hebel 64 steht in der Stellung J. Zwischen der Mieehmer- glocke 30 und den Kolben 67 besteht ein Spalt. Der Motor 44 läuft und beide Pumpen 45, 46 arbeiten auf die eingestellten Drücke.
Durch Drehen des Handrades 31 werden die beiden Schlitten 2, 3 gleichzeitig soweit zu gestellt, dass .die vorgearbeiteten Zähne des Werkstückes 38 sozusagen spielfrei in die stillstehende Schleifschnecke 4 eingreifen.
Nach diesen vorbereitenden Arbeiten wird der Schleifmotor 6 eingeschaltet.
Die Werkstücke 38, der Dorn 26 und die Mitnehmerglocke 30 werden vorerst auf Grund der beschriebenen Verhältnisse von der als Schraube wirkenden Schleifscheibe 4 angetrieben.
Zwangläufig und gleichzeitig wird über die beschriebenen Übertragungsglieder 9, 10, 11, 14 bis 22, 24 die Arbeitsspindel 25 und die Bremspumpe 76 in Drehung versetzt. Bis das in dieser vielteiligen Antriebskette vor handene Eingriffsspiel und der "Totgang" überwunden .sind, verstreicht eine gewisse Zeit. Während dieser Betriebsphase darf unter keinen Umständen "zwangläufig" ge schliffen werden, weil das Verhältnis der Drehzahlen nl einen andern als den durch )1z die verschiedenen Übersetzungen voraus be stimmten Wert aufweist.
Sobald die Antriebskette " Im Anzug" ist, das heisst sich die Arbeitsspindel 25 mit der Drehzahl n. dreht und zwischen den Win kelgeschwindigkeiten der Mitnehmerglocke 30 und der Arbeitsspindel 25 praktisch kein Unterschied mehr besteht, wind der Hebel 64 in die Stellung H gedreht und dadurch eine starre Verbindung zwischen Werkstück und Werkstückspindel hergestellt.
Nach dem Umschalten des Steuerventils 61 fahren die Kolben 67 auf die beschriebene Art an die Wand der Mitnehmerglocke 30 und stellen eine starre Verbindung zwischen Arbeitsspindel 25 und Werkstück 38 her. Praktisch gesehen hat der Kupplungsvorgang keinen Einfluss auf die Drehzahl des Werk stückes. Von massgebender Bedeutung ist jedoch folgendes: Während der "freitreibenden" Anlauf periode und während des "freitreibend Schleifens" innerhalb des Arbeitsprozesses folgen die Werkstücke 38 gemäss den ihnen anhaftenden Fehlern der als Schraube wir- kenden Schleifscheibe 4.
Nach dem Kuppeln werden die Werkstücke 38 nicht mehr "frei- treibend" von der Schleifscheibe 4, sondern "zwangläufig" von der Arbeitsspindel 25 her angetrieben und drehen mit,der voraus bestimmten Drehzahl n2.
Durch die Anordnung der Kupplung zwi schen Mitnehmerglocke 30 und Arbeitsspin del 25 - also zwischen den Werkstücken 38 und dem letzten Glied .der Werkstück- antriebskette - können die Werkstücke 38 von der Schleifscheibe 4 her ohne besondere Schwierigkeiten "freitreibend" in Drehung versetzt werden.
Wäre die Kpplung an irgendeiner an dern Stelle der Antriebskette eingebaut, so müssten bei "freitreibend" Schleifen eine Anzahl Antriebselemente, worunter die Bremspumpe 76, durch die Schleifscheibe 4 angetrieben werden. Die dabei auftretenden Kräfte würden .die Qualität und die Stand zeit der Schleifscheibe 4 beeinträchtigen oder den freitreibenden Anlauf überhaupt in Frage stellen. Gleichzeitig mit dem Einrük- ken der Kupplung drückt der Hebel 73 den Schleifschlitten 3 auf seine Unterlage. Da durch werden Manipulationen mit dem Hand rad 41 während des "zwangläufig Schleifens" unmöglich.
Soll beispielsweise das Fertigschleifen eines Werkstückes auf einem unabgenützten Rand A"B"C"D" erfolgen, so schwenkt man während des Schleifprozesses den Hebel 64 in die Stellung J (Kupplung zwischen Mit nehmerglocke 30 und Arbeitsspindel 25 ge löst, Klemmwirkung auf :den Schleifschlit ten 3 aufgehoben) und verschiebt hierauf durch Drehen des Handrades 41 den Schleif schlitten 3 um den gewünschten Betrag. Während dieser Zeit werden die Werkstücke von der Schleifscheibe freitreibend ange trieben.
Nach dem Verstellen der Schleif scheibe 4 wird der Hebel 64 wieder in die für das "zwangläufig" Schleifen bestimmte Stellung H zurückgedreht und damit die Werkstücke 38 zwangläufig fertiggeschliffen.
Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Aus- führungsbeispiel zeigt die Anordnung des Antriebes mit zwei Synchronmotoren. Die letzteren besitzen einen gedämpften Anlauf und eine synchron verlaufende Antriebs charakteristik.
Es entsteht ein äusserst harter Anlauf, wenn bei Verwendung von zwei getrennten Synchronmotoren vom ersten Moment an absolute, ungestörte Synchronisierung ge währleistet sein muss. Bei der Verwendung gewöhnlicher Synchronmotoren ist es nicht möglich, das Werkstück "freitreibend" in Be wegung zu setzen, weil die dabei auftreten den Belastungen Beschädigungen an Schleif scheibe und Werkstücken verursachen würden. Aus diesem Grunde werden Synchronmotoren mit gedämpftem Anlauf verwendet, das heisst Motoren, die im Anlauf asynchrone Charak teristik aufweisen und erst nach Erreichen der vollen Drehzahl synchron laufen.
Es ist klar, dass je nach den gegebenen Beschleu nigungsbelastungen der eine der beiden Mo toren früher die volle Drehzahl erreicht.
Es ist bekannt, dass zwei Synchron motoren mit ungleich wechselnder Belastung nie ganz genau synchron laufen. Die Diffe renzen sind abhängig von der Grösse des Kippmomentes und von der grössten Bela stungsschwankung. Aus diesem Grunde wer den Motoren verwendet, die in Bewegung auf das Kippmoment und die Leistung so über dimensioniert sind, dass die durch den Schleifvorgang hervorgerufenen Belastungs schwankungen nur einen kleinen Prozentsatz ,des Nenndrehmomentes ausmachen.
Die Anordnung kann so ausgeführt sein, dass beide Synchronmotoren direkt am Stromnetz angeschlossen werden. Wenn je doch in einem Netz grosse und insbesondere rasche Frequenzschwankungen stattfinden, können sich infolge ungleich schneller Reak tion der Motorgeschwindigkeiten, hervorge rufen durch ungleiche Schwungmomente, Feh ler bemerkbar machen. Diese Fehlerquelle kann behoben werden durch Anordnung zu sätzlicher Schwungmasse an geeigneter Stelle.
Ausserdem kann diese Fehlerquelle noch durch ein anderes Mittel unschädlich gemacht werden. Bekanntlich ist die Leistung des Schleifmotors bedeutend grösser als diejenige des Werstückantriebmotors. Es ist deshalb sehr gut möglich, nur den Schleifmotor am Netz anzuschliessen, diesen mit einem Gene rator direkt zu kuppeln und von letzterem aus den zweiten Motor zu speisen. Bei dieser Anordnung ist es vorteilhaft, Generator und zweiten Motor für bedeutend höhere Fre quenz auszurüsten, es wird dadurch erreicht, dass die Gleichförmigkeit in der Drehbewe gung beider Antriebsmotoren noch verbessert werden kann.
Der am Schleifschlitten 3 angeflanschte Synchronmotor 90 treibt über die in den Lagern 7 und 8 laufende Schleifspindel 91 lediglich die Schleifscheibe 4 an.
Auf dem Werkstückschlitten 23 ist ein Getriebekasten 93 befestigt. Am letzteren ist der für den Antrieb des Werkstückes 38 be stimmte zweite Synchronmotor 92 ange flanscht. Dieser Werkstückmotor 92 treibt über die Welle 94, die beiden Zahnräder 95, 96, die Welle 97 und die auswechselbaren Räder 99, 100, 101, 102 die Welle 98 an. Die letztere ist im Getriebekasten 93 und im Werkstückschlitten 23 gelagert und über trägt über das nahe der untern Lagerstelle aufgekeilte Zahnrad 22 die Bewegung auf das Zahnrad 24 und die damit fest verbun dene Arbeitsspindel 25. Die Anordnung der Verstell- und Steuereinrichtungen ist im übrigen genau gleich wie beim ersten ein gehend beschriebenen Ausführungsbeispiel Fig. 1 und 2.
Während der Anlaufperiode werden die Werkstücke 38 und die Mitnehmerglocke 30 "freitreibend" von der Schleifscheibe 4 ange trieben, und der Flebel 64 so lange in der Stellung J belassen, bis der "rotgang" und das Eingriffsspiel in den Getriebeteilen der Werkstückantriebskette aufgehoben sind und die beiden Motoren synchron laufen.
Das Verschieben der Schleifscheibe 4 tangential zum Werkstück während des Ar beitsprozesses wird nach dem gleichen Ver fahren ausgeführt, wie es in den Erläute rungen zu den Fig. 1 und 2 beschrieben worden ist. Ob der Antrieb der Werkstückspindel mit mechanischen Mitteln vom Schleifspindelan trieb abgezweigt wird, oder ob für den Werk stückspindelantrieb ein, zweiter Motor vorge sehen wird, in jedem Falle ist eine mehr oder weniger grosse Betriebskette aus Zahn- rädern. notwendig.
Diese Zahnräder und die Lager der Übertragungswellen haben gewisse Fehler, die bei sorgfältiger Herstellung sehr gering sein können. Diese an sich geringen Einzelfehler können sich aber bei bestimmten Übersetzungsverhältnissen doch summieren, so dass die Auswirkung derselben auf ,die Werkstückgenauigkeit untragbar wird. Be sonders ungünstige Verhältnisse treten ein, wenn die letzten Übertragungsglieder Über setzungen resp. Untersetzungen von 1:2, 1:3 oder dergleichen aufweisen. Es treten dann sich rhythmisch wiederholende Fehler auf, die genau diesen Übersetzungen folgen.
Diese Fehlerquellen können nun auf fol gende Weise unschädlich gemacht werden. Schleifmaschinen dieser Art arbeiten mit hohen Schleifgeschwindigkeiten. Demzufolge werden trotz grossem Schleifscheibendurch messer die Drehzahlen der Schleifspindel und der Werkstückspindel verhältnismässig hoch. Es ist deshalb möglich, mit sehr kleinen Längsvorschüben, bezogen auf eine Werk stückumdrehung zu arbeiten und trotzdem eine hohe Leistung herauszubringen. Diese kleinen Vorschübe und der grosse Scheiben durchmesser sind das Mittel, um die aus den Übersetzungsgetrieben herrührenden Fehler unschädlich zu machen.
Die Berührungsfläche der Scheibe ist in folge ihres Durchmessers viel grösser als der normalerweise eingesetzte Vorschub beträgt. Die Folge davon ist, dass die grosse Berüh rungsfläche relativ nur langsam weiter wan dert, dass also, abgesehen vom geringen Un terschied, der durch den Vorschub bewirkt ist, die Scheibe immer die gleichen Flächen bearbeitet. Sind die Übersetzungen der letz ten Antriebsglieder 1 : 2, 1 : 3 oder dergleichen gewählt, dann wiederholen sich die gleichen Fehler immer wieder an den gleichen Zähnen.
Werden jedoch die Übersetzungen so ge- wählt, dass sieh die Fehler nie an den Klei-. oben Zähnen wiederholen können, dann wer den diese Fehler dauernd selbsttätig ausge glichen. Es liegt .die Vermutung nahe, dass die nach dieser Methode auskorrigierten Tei lungsfehler einfach in anderer Form, das heisst als Zahnformfehler auftreten. Infolge der häufig aufeinanderfolgenden Überlage rungen der Teilungsfehler findet jedoch ein Ausgleich statt, der die Genauigkeit der Zahnform nicht mehr massgebend zu beein flussen vermag.
Die dadurch verursachten Zahnformfehler sind derart gering, dass sie unberücksichtigt bleiben können. Die gün stigsten Resultate werden erzielt, wenn im ersten und im letzten Übertragungsglied je ein Rad mit möglichst hoher Primzahl ent halten ist. Während des eigentlichen Schleifvor ganges treten in axialer Richtung wirk same, auf die Schleifscheibe resp. auf die Schleifspindel wirkende Belastungen auf, die rasch wechseln. Diese Belastungswechsel werden durch die Fehler am zu bearbeitenden Werkstück hervorgerufen.
Sie bleiben ohne Einfluss auf die Schleifspindel, weil diese bei derartigen Schleifmaschinen ohnehin so gelagert sein muss, dass keine Längsverschie bungen stattfinden können. Die fehlerhaften Zähne des Werkstückes beeinflussen demnach den werkstückseitigen Antrieb und in erster Linie das letzte im Eingriff stehende Räder paar.
Fehler, die eine Verzögerung hervorrufen wollen, also eine Kraft entgegen der An- triebsrichtung ausüben, verursachen lediglich eine grössere Belastung und elastische Ver formung der im Eingriff stehenden Zähne des Antriebssystems. Die dadurch am fertig zu bearbeitenden Werkstück entstehenden a Un genauigkeiten können vernachlässigt werden.
Ist jedoch am Werkstück ein entgegengesetzt gerichteter Fehler vorhanden, so hat die Schleifscheibe das Bestreben, die Bewegung des Werkstückes zu beschleunigen. Dadurch wird die zwangläufige Berührung der im Eingriff stehenden Zähne unterbrochen. Die Wirkung der durch Werkstückfehler erzeugten Verzögerungs - Beschleunigungs kräfte ist derart gross, dass ohne weitere Hilfs einrichtung keine genauen Zahnräder ge schliffen werden können.
In den beschriebenen Fig. 1 und 2 (Antrieb mit einem Motor) werden Kegelrad 9 oder 10 und ein Stirnrad 22 oder 24 mit einer unteilbaren Zähnezahl ausgerüstet. Beim zweimotorigen Antrieb, Fig. 3 und 4, enthalten je ein Glied der Stirnräderpaare 95, 96 und 22, 24 eine Primzähnezahl. Es ent hält also der Antrieb der Werkstückspindel im ersten und letzten Übertragungszahnrad paar Zahnräder mit einer Primzahl.
Bei der in Fig. 8 dargestellten Schaltung führen die vom Netz RST abzweigenden Lei ter UVW zum Hauptschalter 105 und von dort weg zu den beiden Motoren 90 und 92. Beide Motoren 90 und 92 laufen mit der gleichen Frequenz.
Im Beispiel nach Fig. 9 ist nur der Mo tor 90 durch die über den Hauptschalter 105 führenden Leitungen U1V1W1 mit dem Netz RST verbunden. Der Motor 90 treibt in diesem Falle nicht nur die Schleifscheibe 4, sondern auch den durch die Kupplung 104 verbundenen Generator 103 an. Durch den mit dem Motor 90 starr gekuppelten Genera tor wird über die Leitungen xyz der Werk stückantriebsmotor 92 gespiesen. Diese An ordnung hat den Vorteil, dass durch die Wahl einer gegenüber dem Netz bedeutend höheren Frequenz eine grössere Starrheit des Antriebes erreicht werden kann.
Das beschriebene Verfahren lässt sich nicht nur zum Schleifen von geformten Zäh nen verwenden, es kann auch beim Schleifen von Zähnen aus dem Vollen benutzt werden, insbesondere bei feinen Verzahnungen.
Threaded generating grinding process for gears and machines for carrying out the process. It is well known to grind gears using the screw generating method. It has already been proposed that the workpiece should not necessarily be driven, but that the grinding wheel, which acts as a screw, should be used as the drive means for the same.
In machines that work according to this process, the workpiece rotates at an uneven speed, even if the grinding wheel speed is absolutely constant, because the imprecise tooth pitches and tooth flanks on the previously machined wheel cause delays and accelerations in the course of the workpiece rotation. The pre-machined wheel adapts to its faults according to the grinding wheel acting as a drive means.
This procedure follows
EMI0001.0010
Machines, screw hob grinding machines for gears with straight and inclined teeth must have the following options for insertion and provision: a) Radial adjustment of the grinding wheel to the workpiece, b) Tangential adjustment of the grinding wheel to the workpiece, c) Longitudinal feed of the workpiece, therefore to achieve the necessary Pitch accuracy unsuitable. Attempts have also been made to force the workpiece throughout the entire grinding process.
Machines that work according to this method are built in such a way that the rotational movement of a gear wheel to be machined according to its number of teeth must inevitably be consistent with the rotational movement of the tool.
EMI0001.0018
d) Inclination of the workpiece for wheels with spiral teeth, e) Arrangement of a differential gear for wheels with spiral teeth, f) Means for generating different numbers of teeth.
It has already been recommended to derive the inevitable drive of the workpiece spindle from the rotary movement of the grinding spindle.
With machines of this type it is obvious that the fulfillment of the above options requires a relatively large number of gear parts. All of these gear parts include sources of error which can have an unfavorable effect on the accuracy of the transmission and, as a result, the division accuracy of the workpiece.
'In order to improve these unfavorable conditions, it has been proposed to assign the drive of the grinding spindle and the drive to the workpiece spindle to two separate synchronous motors, with a change gear set to achieve different numbers of teeth and a differential gear to produce wheels with spiral teeth inserted between the motor and workpiece spindle becomes.
The designs proposed so far have found no entry despite the extraordinarily high performance of the screw-generating grinding process in question compared to other processes, because the high level of accuracy that is required for grinded wheels could not be achieved.
A compulsory drive of the work piece spindle makes the use of mechanical transmission means necessary in each case, for which essentially gears and shafts are used. When using synchronous motors, the gear chain for the workpiece spindle is slightly shorter than when it is mechanically derived from the grinding spindle.
It is clear to anyone skilled in the art that such a gear chain does not represent an absolutely rigid movement connection, because every gear transmission has a certain meshing play; elastic deformations and shaft rotations can also play a certain role. When the machine is put into operation, it is therefore necessary that a certain "backlash" must first be made harmless, that is, the gear chain must be "tightening" before the movement connection can be regarded as rigid. This phenomenon causes extraordinary difficulties when starting work.
When using synchronous motors, the condition arises that both motors start exactly synchronously from the very first moment, which results in an extremely hard start, which has an unfavorable effect on the workpiece side.
The invention now makes it possible to eliminate these difficulties. The subject matter of the present invention is a screw generating grinding process for gearwheels in which the rotational movements of the tool and workpiece are in a certain ratio to one another, which is given by the number of turns of the tool and the number of teeth of the workpiece.
The method according to the invention is characterized in that at the start of work no rigid connection is made between the workpiece and the workpiece spindle, but that initially the tool acting as a screw causes the workpiece to rotate, and only after bridging the inevitable backlash in the gear parts and only when the rotary movement of the tool and workpiece spindle have reached the predetermined speed, a rigid connection between the workpiece and workpiece spindle is made. From this moment on he follows the grinding on the basis of the inevitable workpiece drive.
It is of decisive importance that: this coupling option is selected between the workpiece spindle and workpiece and not at another point on the drive, the reason is explained in the description of the coupling.
The working method just described enables the dead movement to be rendered harmless at the start of work and the clamping of pre-machined workpieces in the correct position to the grinding wheel in the simplest possible way.
The method according to the present invention makes it possible to: grind gears with a very high degree of accuracy using the screw generating method. The accuracy should fully correspond to quality class I of Swiss standards.
The workpiece spindle drive is expediently clamped in a closed power flow. As a result, the aforementioned load fluctuations in the drive of the workpiece spindle become ineffective. This closed force flow is expediently achieved by driving a brake from the workpiece spindle, which absorbs power that remains constant as precisely as possible. In and of itself, it does not matter whether the braking power is generated with mechanical, hydraulic or electrical means.
In practice, however, it shows; hydraulic or electrical braking ensures greater stability of the load than mechanical braking. Hydraulic braking is explained in the following special description.
In the drawings, two exemplary embodiments of the machine according to the invention are shown schematically, namely two machines for grinding gears. shown with straight teeth. For the sake of simplicity, the arrangement of a differential gear to achieve gears with spiral teeth in the illustration is omitted in these machines. The invention also extends to machines of this type.
1 shows an elevation, partly in section, of the first embodiment, in which the grinding wheel and the workpiece are driven by the same motor, FIG. 2 is a horizontal section of the machine according to FIG. 1, FIG. 3 is an elevation the second example, in which, however, the grinding wheel and the workpiece are set in rotation by two separate Syn chronomotors, Fig. 4 shows a horizontal section of the Ma machine according to Fig. 3, Fig. 5 details of the workpiece drive of the first example, the drive of the workpiece spindle , the coupling between the driver's rule and workpiece spindle and the pump acting as a brake in section, Fig. 6 is a view of the grinding worm.
7 shows the development of a flank of the grinding worm.
8 and 9 two different switching schemes for the drive motors. of the machine shown in FIGS. 3 and 4, and FIG. 10 shows a cross section along the line I-I of FIG.
On the stand 1 of the Beistellschlit th 2 is placed radially displaceable to the workpiece. The latter carries the grinding slide 3, which can be adjusted tangentially to the workpiece. The associated adjustment devices are described below.
The helical grinding wheel 4 is driven by the motor G via the grinding spindle 5. The grinding spindle 5 is directly coupled to the drive motor 6 flanged to the grinding slide 3 and runs in the bearings 7 and B. Of course, the grinding spindle 5 can also be powered by a separately installed motor with the aid of a. Belt drive or the like are set in motion ver. The bevel gear 9, which is arranged on the spindle section 501 formed with splined shafts, meshes with the bevel gear 10 and drives the shaft 11. At the bevel gears 9, 10 are stored in a support 12 which is fastened to the side slide 2 be.
The spline-shaped end 1.11 of the shaft 11 is guided in the long bore of the bevel gear 10, while the end 112 mounted in the support 13 carries a change gear 14. The last one drives over three further, interchangeable wheels 15, 16, 17, the The shaft 18, which is also mounted in the support 13, and the bevel gear 19. The rotational movement is passed on to the shaft 21 and the spur gear 22 keyed onto it via the bevel gear 20 which meshes with the aforementioned bevel gear 19.
The two bevel gears 19, 20 are arranged in a bearing arm 131 belonging to the support 13. The shaft 21 is mounted in vertically displaceable workpiece slides 23 and is guided in the bore of the bevel gear? 0. The spur gear 22 transmits the rotary movement to the large gear wheel 24 and the workpiece spindle 25 which is firmly connected to it.
The mandrel 26 runs between the tips 27, 28 of the workpiece spindle 25 and the tailstock 29 and is firmly connected to the driver bell 30 forming the workpiece driver. The still to be described in more detail, seated on the workpiece spindle 15, hydraulically actuated clutch secures the inevitable entrainment of the slave bell 30 during the "compulsory grinding". The movement necessary for the radial adjustment of the grinding wheel 4 is accomplished with the handwheel 31 and carried out by the auxiliary slide 2.
The rotary movements on the handwheel 37 are transmitted with the shaft 33 and the bevel gear 34 seated on the bar to the bevel gear 33 and thereby to the feed spindle 36 mounted in the stand 1. The feed nut 37 fastened to the auxiliary slide sits on the threaded part 361. The latter mediates the auxiliary movements of the slide 2 and the grinding slide 3 resting on it.
In the example shown, the grinding wheel width E is selected to be much larger than the minimum width given by the largest tooth pitch for economic reasons.
It is known that the grinding wheels working according to the screw-rolling process theoretically machine every tooth flank with a line that corresponds to the unwound meshing line. In practice, it turns out that these lines represent narrow belt surfaces that are naturally subject to a certain amount of wear . It has proven to be necessary, especially in the case of workpieces with a large tooth length, not to carry out the finish grinding with the same working surface of the grinding worm,
with which the pre-grinding took place. This makes a tangential displacement of the grinding wheel in relation to the workpiece necessary, <B> so that another axially shifted line of engagement or a new, unused belt surface on the grinding wheel becomes effective. For economic reasons, but also for reasons of accuracy, it is very important that this adjustment can be made without stopping the drive. With absolutely inevitable to drive, this is only possible by arranging another differential gear, which is ever not desirable.
In the examples, it is possible to carry out this adjustment without stopping the drive and without an additional differential gear, in that the connection between the workpiece and workpiece spindle is released during the time of the tangential grinding wheel adjustment. There are also provided in these examples means that allow a compulsory Ver locking of tangential grinding wheel adjustment and workpiece coupling, such that a tangential adjustment of the grinding wheel is only possible when the connection between the workpiece spindle and the workpiece is released.
As can be seen from the drawing, the flanks of the grinding worm 4 can be shown in the development as two elongated bands with the width h '. During the grinding, the line of action on the grinding worm 4 appears as a narrow band that wandering through the flank F. This appears in the development as a narrow strip A'B'C'D '. So that not only this single narrow ribbon, but the maximum available flank surface ABCD can be used, the following device is available that allows the grinding wheel 4; relative to the workpiece 38 to move tangentially.
An arm 39 is attached to the side slide 2. The spindle 40 is mounted therein. By means of the handwheel 41, the nut 43 sitting on the threaded portion 401 and the grinding slide 3, which is firmly connected to the latter and carrying the grinding wheel, can be moved tangentially to the workpiece 38, whereby the tangential movement of the grinding wheel is effected.
A motor 44 drives. from two gear pumps 45, 46 existing pump system. Both pumps draw the liquid to be pumped from a basin 47 in the stand foot via the common suction port 48. The pump 45 is connected to the suction port 48 by the suction line 451 and conveys pressure fluid for the feed movement of the workpiece slide 23. On the pressure line 49 is a pressure control valve 50 of known type and a pressure gauge 51 closed. The path to the cylinder 53 in the support 13 is released or blocked for the pressure medium by a control valve 52.
The lever connected to the control valve 52 by the shaft 55 is in the horizontal right position. In this position F, hydraulic fluid flows through the line 54 under the piston 57, which engages the protruding plate 231 of the workpiece slide 23 by means of the piston rod 58 and drives the slide 23 upwards. In the upper end position of the latter, the control valve 52 is rotated by the lever 56 by hand or by automatically acting control devices (not shown) into the discharge position in which the lever assumes the position G.
The cylinder 53 is emptied through the line 54 and the drain connection 59. The workpiece carriage 23 moves downwards as a result of the action of gravity. Inevitably, the piston 57 also moves downwards. In such a hydraulically actuated control system, reversal processes are accompanied by pressure fluctuations. As a result, controls, e.g. B. clamping and tensioning devices, for the actuation of which a minimum pressure or a constant pressure is required, not readily connected to the control system mentioned.
To create operationally reliable conditions, a minimum pressure valve or, as in the example shown, a second pump 46 must be provided. These means have the effect that any pressure fluctuations in the pressure medium driving the workpiece slide do not influence the pressure on the coupling 67, 68, 68 ', 69. The pump 46 is connected to the suction port 48 by the line 461. The pressure fluid emerging from the pump 46 flows through the line 60 to the control valve 61.
The pressure control valve 62 and the manometer 63 make it easier to set the desired pressure. The valve 61 is provided for two control positions H, J, which are set by the lever 64. In the lever position H, horizontally right, the pressure medium flows through the valve 61 via the line 601 to the distributor ring 65 in the workpiece slide 23. The distributor ring 65 is centered by the work spindle 25. The pin 66 resting in the slide 23 engages in a groove 651 of the distributor ring 65 and prevents the latter from rotating.
The pressure fluid reaches the distribution channel 652 which closes the work spindle 25 and flows from there through the two transverse bores 251, the adjoining central bore 252 and the distribution lines 253 into the chambers 68 of the cylinder star.
The pistons 67 are arranged in a star shape around the center of the work spindle 25 in the cylinder star 68 'and run into the cylinder 68. If hydraulic fluid flows into the chambers 68, the pistons 67 evenly distributed over the circumference move (in the preceding example 6 on the Number) radially outwards until the end face 671 comes to rest on the inside wall of the driver bell 30. In this position the rollers 67 act as a reliable, rigid coupling between the work spindle 25 and the driver bell 30. When the clutch 67, 68, 68 ', 69 is switched on, the pistons are pressed radially outward against the bell 30.
A spring 69 acting radially inward acts on each piston.
In the lever position J vertically upwards, the valve 61 blocks the flow of the pressure medium. The liquid present in the line 601, the bores 251, 252, 253 and piston chambers 68 flows back unhindered into the basin 47 through corresponding openings in the valve 61 and the outlet connection 70. When the valve 61 is switched to the drain position J, the pressure in the cylinders 68 drops immediately. The springs 69 push the piston 67 radially inward and instantly break the clutch between the driver bell 30 and the working spindle 25.
In the auxiliary slide 2 there is a cylinder chamber 71 which is connected to the line 601 by the line 602. Above the cylinder chamber 71, a carrier 72 serves as a fulcrum for the double lever 73.If there is pressure in the above-mentioned line system (lever 64 in position H, with slave bell 30 and work spindle 25 coupled), the piston 74, guided in cylinder 71, is loaded the lever arm 731. As a result, the nose 732 of the lever 73. presses the grinding slide 3 onto the auxiliary slide 2 serving as a base.
In the drain position of the valve 61 (lever position J) the spring 75 pushes the piston 74 back and removes the clamping effect on the grinding carriage 3. The liquid present in the cylinder 71 escapes through the lines 602, 601, openings in the valve 61 and the outlet connection 70 into the basin 47. By the Klemmeinrich device 71, 73, 74 so the carriage 3 is held in place during the inevitable grinding process. A displacement of the slide 3 relative to the slide 2 is only possible when the coupling 67, 68, 68 ', 69 is released.
In the foot of the workpiece carriage 23 a gear pump 76 acting as a brake is installed, which has the purpose of the spur gear 24 wedged on the work spindle 25 and thus also. to give the work spindle 25 as much regular gear as possible. The drive takes place from the large spur gear 24 wedged onto the work spindle 25 via the spur gear 77 which is in engagement with the latter, the shaft 78 connected to it, the changing gears 79, 80 on the shaft 81 and the two pump pinions 82, 83.
The liquid passes through the suction line 84 into the pump 82, 83 and from there into the pressure line 85, in which the pressure control valve 86 is installed. There is now a closed power flow from the motor 6 to the pressure control valve 86, since the pump 82, 83 consumes more motor power than the spindle 26. The workpiece spindle drive is switched on in this closed power flow. The line of the pump 76, which acts as a brake and is driven by the workpiece spindle, is practically not subject to any pivoting, since the power taken from the spindle 26 is less than the power required by the pump 76.
The speed of the work spindle 25 is dependent on the number of teeth of the workpiece 38. To bridge the differences in speed with respect to the speed of the pump 76, a number of reversing wheels 79, 80 are provided so that the brake pump 76 can be kept running continuously under the most favorable operating conditions.
The liquid to be conveyed is located in the lower part of the workpiece slide 23, designed as a basin 232, and flows through the suction pipe 84 into the pump 76. The pressure fluid flows through the line 85 into the pressure control valve 86 and from there through the drain line 87 back into the basin sin 232. The manometer 88 connected to the line 85 through the line 851 facilitates the setting of the desired pressure.
Before and during the grinding, the following measures are taken: The mandrel 26, which is set between the tips 27, 28 of the work spindle 25 and the tailstock 29, carries a number of firmly clamped workpieces 38. The driver bell 30 has an unspecified bene The clamping device is immovably connected to the mandrel 26. The lever 64 is in position J. There is a gap between the worker bell 30 and the piston 67. The motor 44 runs and both pumps 45, 46 work at the set pressures.
By turning the handwheel 31, the two carriages 2, 3 are simultaneously adjusted to such an extent that the pre-machined teeth of the workpiece 38 engage in the stationary grinding worm 4 without play, so to speak.
After this preparatory work, the grinding motor 6 is switched on.
The workpieces 38, the mandrel 26 and the driver bell 30 are initially driven by the grinding wheel 4 acting as a screw due to the described conditions.
Inevitably and at the same time, the work spindle 25 and the brake pump 76 are set in rotation via the transmission members 9, 10, 11, 14 to 22, 24 described. A certain amount of time elapses before the meshing play and the "backlash" present in this multi-part drive chain are overcome. During this phase of operation, under no circumstances may "inevitably" be grinded, because the ratio of the speeds nl has a value other than that determined in advance by the various gear ratios.
As soon as the drive chain is "on the move", that is, the work spindle 25 rotates at speed n and there is practically no difference between the Win angle speeds of the driver bell 30 and the work spindle 25, the lever 64 is rotated into position H and thereby a rigid connection is established between the workpiece and the workpiece spindle.
After the control valve 61 has been switched over, the pistons 67 move in the described manner against the wall of the driver bell 30 and establish a rigid connection between the work spindle 25 and the workpiece 38. In practical terms, the coupling process has no influence on the speed of the workpiece. However, the following is of decisive importance: During the "free-driving" start-up period and during the "free-driving grinding" within the work process, the workpieces 38 follow the grinding wheel 4, which acts as a screw, according to the defects attached to them.
After the coupling, the workpieces 38 are no longer “free-driving” from the grinding wheel 4, but “inevitably” from the work spindle 25 and rotate at the previously determined speed n2.
Due to the arrangement of the coupling between the driver bell 30 and the work spindle 25 - that is, between the workpieces 38 and the last link of the workpiece drive chain - the workpieces 38 can be "freely driven" in rotation from the grinding wheel 4 without any particular difficulty.
If the coupling were installed somewhere else on the drive chain, a number of drive elements, including the brake pump 76, would have to be driven by the grinding wheel 4 in the case of "free-driving" grinding. The resulting forces would affect the quality and service life of the grinding wheel 4 or even question the free-driving start-up. Simultaneously with the engagement of the clutch, the lever 73 presses the grinding carriage 3 onto its base. Since manipulations with the hand wheel 41 during the "inevitable grinding" are impossible.
If, for example, the finish grinding of a workpiece is to be carried out on an unused edge A "B" C "D", the lever 64 is pivoted to position J during the grinding process (coupling between slave bell 30 and work spindle 25 releases, clamping effect on: the grinding slit th 3 canceled) and then moves the grinding slide 3 by turning the handwheel 41 by the desired amount. During this time, the workpieces are driven freely by the grinding wheel.
After the adjustment of the grinding wheel 4, the lever 64 is rotated back into the position H intended for the "inevitable" grinding, and thus the workpieces 38 are necessarily finish-ground.
The exemplary embodiment shown in FIGS. 3 and 4 shows the arrangement of the drive with two synchronous motors. The latter have a damped start-up and a synchronous drive characteristic.
An extremely hard start occurs if, when using two separate synchronous motors, absolute, undisturbed synchronization must be guaranteed from the very first moment. When using ordinary synchronous motors, it is not possible to "free-drive" the workpiece in motion, because the loads that occur would cause damage to the grinding wheel and workpieces. For this reason, synchronous motors with damped start-up are used, i.e. motors that have asynchronous characteristics when starting and only run synchronously after reaching full speed.
It is clear that, depending on the given acceleration loads, one of the two motors reaches full speed earlier.
It is known that two synchronous motors with unevenly changing loads never run exactly synchronously. The differences depend on the size of the overturning moment and on the greatest fluctuation in load. For this reason, whoever uses the motors that are so oversized in motion to the breakdown torque and the power that the load fluctuations caused by the grinding process only make up a small percentage of the nominal torque.
The arrangement can be designed so that both synchronous motors are connected directly to the mains. If, however, large and especially rapid frequency fluctuations take place in a network, errors can become noticeable as a result of the unevenly rapid reaction of the motor speeds, caused by unequal momentum. This source of error can be eliminated by arranging additional flywheel mass at a suitable point.
In addition, this source of error can be rendered harmless by another means. As is known, the power of the grinding motor is significantly greater than that of the workpiece drive motor. It is therefore very possible to only connect the grinding motor to the network, to couple it directly to a generator and to feed the second motor from the latter. With this arrangement, it is advantageous to equip the generator and the second motor for significantly higher fre quency, it is achieved that the uniformity in the Drehbewe supply of both drive motors can be improved.
The synchronous motor 90 flanged to the grinding slide 3 only drives the grinding wheel 4 via the grinding spindle 91 running in the bearings 7 and 8.
A gear box 93 is fastened on the workpiece slide 23. On the latter, the second synchronous motor 92 is intended for driving the workpiece 38 is flanged. This workpiece motor 92 drives the shaft 98 via the shaft 94, the two gear wheels 95, 96, the shaft 97 and the exchangeable wheels 99, 100, 101, 102. The latter is stored in the gear box 93 and in the workpiece slide 23 and carries over the gear 22 wedged close to the lower bearing point, the movement to the gear 24 and the work spindle 25 connected to it. The arrangement of the adjustment and control devices is otherwise exactly the same as in the first exemplary embodiment described in detail in FIGS. 1 and 2.
During the start-up period, the workpieces 38 and the driver bell 30 are "freely driven" by the grinding wheel 4, and the Flebel 64 is left in position J until the "rotgang" and the engagement play in the gear parts of the workpiece drive chain are canceled and the both motors run synchronously.
The shifting of the grinding wheel 4 tangential to the workpiece during the Ar beitsprozesses is carried out according to the same Ver drive, as it has been described in the explanations of FIGS. 1 and 2. Whether the drive of the workpiece spindle is branched off by mechanical means from the grinding spindle drive, or whether a second motor is provided for the workpiece spindle drive, in each case there is a more or less large operating chain of gears. necessary.
These gears and the bearings of the transmission shafts have certain defects which, if carefully manufactured, can be very minor. These individual errors, which are small in themselves, can, however, add up at certain gear ratios, so that their effect on the workpiece accuracy becomes intolerable. Particularly unfavorable conditions occur when the last transmission links are translations or Have reductions of 1: 2, 1: 3 or the like. Rhythmically repeating errors then occur that follow exactly these translations.
These sources of error can now be made harmless in the following way. Grinding machines of this type work at high grinding speeds. As a result, despite the large grinding wheel diameter, the speeds of the grinding spindle and the workpiece spindle are relatively high. It is therefore possible to work with very small longitudinal feeds, based on a workpiece rotation, and still bring out a high level of performance. These small feed rates and the large disk diameter are the means to render the errors resulting from the transmission gears harmless.
Due to its diameter, the contact surface of the disc is much larger than the normal feed rate. The consequence of this is that the large contact area only moves on relatively slowly, so that, apart from the slight difference caused by the feed, the disc always processes the same areas. If the translations of the last drive elements 1: 2, 1: 3 or the like are selected, then the same errors are repeated over and over again on the same teeth.
However, if the translations are chosen in such a way that you never see the mistakes in the clothes. Above teeth can repeat, then who these errors constantly compensated for automatically. It is reasonable to assume that the pitch errors corrected by this method simply occur in a different form, i.e. as tooth form errors. As a result of the frequently successive overlapping of the pitch errors, however, a compensation takes place which is no longer able to significantly influence the accuracy of the tooth shape.
The resulting tooth form errors are so small that they can be ignored. The most favorable results are achieved when a wheel with the highest possible prime number is contained in the first and last transmission link. During the actual Schleifvor gear occur in the axial direction effective same, on the grinding wheel, respectively. loads acting on the grinding spindle, which change rapidly. These load changes are caused by the defects on the workpiece to be machined.
They have no effect on the grinding spindle, because with grinding machines of this type it has to be mounted in such a way that no longitudinal shifts can take place. The faulty teeth of the workpiece therefore affect the workpiece-side drive and primarily the last pair of wheels in engagement.
Errors that want to cause a delay, that is to say exert a force against the drive direction, only cause greater stress and elastic deformation of the teeth of the drive system that are in engagement. The resulting inaccuracies on the workpiece to be finished can be neglected.
If, however, there is an oppositely directed defect on the workpiece, the grinding wheel tries to accelerate the movement of the workpiece. This interrupts the inevitable contact of the meshing teeth. The effect of the deceleration - acceleration forces generated by workpiece errors is so great that precise gears cannot be ground without additional auxiliary equipment.
In the described FIGS. 1 and 2 (drive with a motor) bevel gear 9 or 10 and a spur gear 22 or 24 are equipped with an indivisible number of teeth. In the two-motor drive, Fig. 3 and 4, each member of the spur gear pairs 95, 96 and 22, 24 contain a number of prime teeth. The drive of the workpiece spindle in the first and last transmission gearwheel contains a pair of gears with a prime number.
In the circuit shown in Fig. 8, the branching off from the network RST Lei ter UVW lead to the main switch 105 and from there away to the two motors 90 and 92. Both motors 90 and 92 run at the same frequency.
In the example according to FIG. 9, only the motor 90 is connected to the network RST through the lines U1V1W1 leading through the main switch 105. In this case, the motor 90 drives not only the grinding wheel 4, but also the generator 103 connected by the clutch 104. Through the generator, which is rigidly coupled to the motor 90, the workpiece drive motor 92 is fed via the lines xyz. This arrangement has the advantage that a greater rigidity of the drive can be achieved by choosing a frequency that is significantly higher than that of the network.
The method described can not only be used for grinding shaped teeth, it can also be used for grinding teeth from solid materials, especially with fine toothing.