Maschine zum Schleifen evolventenförmiger Zahnflanken von Zahnrädern mit gerader oder schräger Verzahnung nach dem Abwälzverfahren. Maschinen zum Schleifen evolventenför- miger Zahnflanken von Zahnrädern mit gerader oder schräger Verzahnung nach dem Abwälzverfahren sind bekannt. Zur Erläuterung der Erfindung sei auf zwei charakteristische bekannte Ausführungen hingewiesen.
Bei einer dieser Maschinen besitzen die Schleifscheiben eine breite, ebene, ringför mige Arbeitsfläche, die beispielsweise unter einem Winkel von 15 zur Zentralen an den Zahnflanken liegt. Während der Wälzbe- wegung des Zahnrades wandert nun die Berührungslinie von Zahnflanke und Ebene der Arbeitsfläche vom äussersten Rand der Scheibe gegen das Zentrum derselben zu entsprechend der Grösse des Anstellwinkels der Scheibe und der Zahnhöhe. Um ein einwandfreies Zahnprofil zu erhalten, ist es also notwendig, dass alle Teile der wirk samen Arbeitsfläche der Scheibe immer genau in einer Ebene liegen und gleich mässige Schneidgüte haben. Diese Bedin gungen sind um so schwieriger zu erfüllen, je grösser das zu schleifende Rad ist.
Die Maschinen der andern bekannten Bauart haben tellerförmige Schleifscheiben, deren äusserster schmaler Rand die wirk same Arbeitsfläche bildet. Naturgemäss liegt dieser kreisringförmige Rand immer in einer Ebene, und da das Werkstück relativ zum Werkzeug eine langsame Vor schubbewegung längs des Zahnes bei gleich- zeitigen Wälzbewegungen ausführt, kommt jeder Punkt der Zahnflanke mit dem rasch sich drehenden Scheibenrad in Berührung. Bei dieser Bauart können also Form und Schneidgüte der Arbeitsfläche das Zahn profil nicht beeinflussen. Nachteilig ist je doch der zur Bearbeitung der ganzen Zahn flanke unerlässliche langsame und grosse Längsvorschub.
Jede Arbeitsfläche nützt sich beim Schleifen und Abrichten ab. Ist die Ab nützung im Verlaufe der Bearbeitung eines Rades erheblich, so hat man dafür zu sorgen, dass die Arbeitsfläche stets in der ursprünglichen Ebene gehalten wird. Bei Maschinen mit tellerförmigen Schleifschei ben ist dies leicht möglich, es sind hiezu Vorrichtungen angeordnet, die mittels eines ebenen Diamanten den schmalen Scheiben rand abtasten und bei erfolgter Abnützung die Scheibe um deren Betrag vorschieben. Eine breite Arbeitsfläche hingegen lässt sich auf diese Weise nicht so leicht kon trollieren.
Gegenstand der Erfindung ist nun eine Maschine zum Schleifen evolventenförmiger Zahnflanken von Zahnrädern mit gerader oder schräger Verzahnung nach dem Ab- wälzverfahren, mit einer oder mehrerer Schleifscheiben mit ebener, schmaler, kreis ringförmiger Arbeitsfläche. Die Erfindung besteht darin, dass jede Schleifscheibe, in Abhängigkeit von der Wälzbewegung tau- gential zum Zahnprofil verschoben wird, derart, dass die Ebene ihrer Arbeitsfläche die Zahnflanke längs einer Linie berührt, die stets zwischen zwei parallelen Tangen ten an den äussern und innern Rand der kreisringförmigen Arbeitsfläche liegt.
Da durch berührt also die Schleifscheibe das Werkstück über die ganze Flanke bis zum Zahnkopf längs einer Linie. Es ist also nie eine Punktberührung vorhanden. Dies ermöglicht aber beim Schleifen von breiten Rädern einen raschen Längsvorschub in Zahnrichtung, während schmale Räder mit einer Scheibe von entsprechend grossem Durchmesser eventuell überhaupt ohne Vor schubbewegung bearbeitet werden können. Da sich ferner Form und Lage der schmalen Arbeitsfläche der Schleifscheibe leicht kon trollieren und konstant halten lassen, ergibt die Maschine bei grösserer Leistung eine hohe Genauigkeit und einen feinen Schliff.
Die Zeichnungen erläutern ein Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung. Es zeigen Fig. 1 eine Schleifscheibe im Schnitt und einen Zahn in verschiedenen Stellungen zur Schleifscheibe für den Fall, dass das Werkstück alle Wälzbewegungen allein ausführt, Fig. 2 dasselbe Bild unter der Annahme, dass die Schleifscheibe die Wälzbewegungen ausführt, Fig. 3 eine Zahnflanke und einen Teil einer Schleifscheibe sowie die gemeinsame Berührungslinie bei gerader Verzahnung, Fig. 4 dieselbe Ansicht für eine Schräg verzahnung, Fig. 5 eine Ansicht einer Zahnrad schleifmaschine im Aufriss.
Fig. 6 die Zahnradschleifmaschine von vorn gesehen mit der Schaltung der elek trischen Steuerung, Fig. 7 einen Teil der elektrischen Steuerung, Fig. 8 eine Teilansicht der Maschine.
In Fig. 1 ist 1 eine tellerförmige Schleifscheibe im Schnitt, die eine schmale, ebene, kreisförmige Arbeitsfläche 2 auf- weist. Diese Arbeitsfläche liegt in einer Ebene E, welche unter dem Anstellwinkel a das Profil des Zahnes 3 tangential berührt. Die Ebene E bildet eine Flanke eines ideellen Zahnstangenzahnes Z, mit dem das zu schleifende Zahnrad beim Abwälzen zu sammen kämmt. Die schmale Arbeitsfläche der Scheibe berührt die Zahnflanke, Fig. 3, auf einer Geraden L, die bei Geradverzah nung parallel zur Radachse liegt, bei Schrägverzahnung, Fig. 4, jedoch einen Teil einer Tangente an denn Grundkreiszylinder der Verzahnung bildet.
Bekanntlich wird eine evolventenförmige Zahnflanke einer Schrägverzahnung durch eine Gerade er zeugt, welche den Grundkreiszylinder unter einem Winkel zur Radachse tangiert und deshalb vom Zahnfuss zum Zahnkopf ver läuft. Die Ebene der Arbeitsfläche tangiert ihrerseits wieder diese Grundkreiszylinder tangente auf der Strecke L. Nach Fig. 1 führt das Zahnrad allein alle Wälzbewe- gungen aus, indem ein mit ihm verbundener Zylinder vom Durchmesser D an einer Geraden F abrollt.
Es wird nun, abhängig von der Wälzbewegung, die Schleifscheibe tangential zum Zahnprofil verschoben, und zwar derart, dass die Berührungslinie L der Ebene E der Arbeitsfläche der Schleif scheibe mit der Zahnflanke, Fig. 3 und 4, stets zwischen zwei parallelen Tangenten t1t, t2 an den äussern und innern Rand der kreisringförmigen Arbeitsfläche 2 liegt. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass hier der Verschiebungsweg v der Scheibe direkt proportional dem Wälzweg des Zahnrades ist, da die Berührungspunkte der Scheibe mit dem Zahnprofil in allen Stellungen a-c auf der Geraden G liegen, die mit der Wälzgeraden F den Winkel a bildet. Stel lung d zeigt die Scheibe ausserhalb der Ver zahnung, aber ebenfalls tangential zum ver längerten Zahnprofil.
In dieser Stellung er folgt nach vollendeter Bearbeitung einer Zahnflanke das Teilen, das. heisst die Dre hung des Rades um eine Zahnteilung, wobei die tangentiale Verschiebung der Scheibe so lange unterbrochen bleibt und nach beende- f ter Teilbewegung die tangentiale Verschie bung in Abhängigkeit von der Wälzbewe- gung wieder einsetzt. Führt die Schleif scheibe gemäss Fig. 2 die Wälzbewegungen aus, so ändert sich der Anstellwinkel a der Arbeitsfläche fortwährend zwischen den Werten a1 und a4. a2 ist ein Zwischenwert.
Die Verschiebung der Scheibe erfolgt je doch ebenfalls tangential zum Zahnprofil, derart, dass die Berührungslinie der Ebene der Arbeitsfläche mit der Zahnflanke stets zwischen die zwei parallelen Tangenten an den äussern und innern Rand der kreisring förmigen Arbeitsfläche liegt.
Die Fig. 5, 6 und 8 zeigen verschiedene Ansichten einer Zahnradschleifmaschine, bei der gemäss Fig. 1 das Werkstück allein die Wälzbewegungen ausführt. Auf dem Maschinenbett 4 bewegt sich in der Längs richtung der Maschine mittels einer (nicht gezeichneten) Schraubenspindel ein Schlit ten 5, der den Vorschub des Werkstückes in Zahnrichtung ausführt. Auf diesem Schlitten ist ein weiterer Schlitten 6 ge lagert, der sich quer zu ersterem bewegt, er bewirkt dadurch die Wälzbewegung. Schlitten 6 enthält das zu schleifende Zahnrad 3, die Teilscheibe 7 mit Teilbol zen 8 und die Wälzorgane, nämlich den Rollzylinder 9 mit den gespannten Stahl bändern 10, deren freie Enden an einem mit Schlitten 5 verschraubten Ständer 11 befestigt sind.
Die Schleifscheiben 1, ange trieben durch Motoren 13, sitzen auf Schlit ten 12, die zur Einstellung des Anstell winkels a der Scheiben mittels Schlitten 12a drehbar auf Schlitten 14 angeordnet sind, welche die horizontale Verschiebung zur Einstellung entsprechend dem Flanken abstand ermöglichen. Weitere Schlitten 15 dienen schliesslich zur vertikalen Einstel lung der Scheiben auf den Fusskreis des Rades.
Der Schlitten 6 wird hier durch einen Kulissenantrieb 16, 17 bewegt, dessen Kur belscheibe von einer Welle 18 gedreht wird. Wie an Hand der Fig. 1 erläutert wurde, erfolgt die tangentiale Verschiebung der Schleifscheiben in Abhängigkeit von der Wälzbewegung und proportional zu letz terer. Deshalb erhalten die Schlitten 12 ebenfalls einen Kulissenantrieb 19, 20 mit den Wellen 21, 22 bezw. 23, 24, welche direkt von der Kurbelscheibenwelle 18 ge dreht werden. In den Wellen 22, 24 sind zwei verstellbare Zahnkupplungen 25, 26 eingeschaltet, und zwar aus folgendem Grunde: Damit die Berührungslinie 1, Fig. 3 und 4, immer zwischen den Tangen ten t1, t2 liegt, ist es nötig, die Bewegun gen der Schlitten 6, 12 genau zu synchroni sieren, das heisst wenn in Fig. 6 Schlitten 6 z.
B. seine linke Endlage erreicht hat, so steht die linke Schleifscheibe ausserhalb des Zahnkopfes, Fig. 1, Stellung d. Das ist der Fall, wenn in diesem Moment der Schlitten 12 sich in seiner obern Endlage befindet. Diese Übereinstimmung wird mittels der Kupplung 25 einreguliert. Die beiden Schlit ten 12 bewegen sich also gegenläufig mit einer Verschiebung der Kurbelstellungen von 180 .
Wenn jede Scheibe eine Zahnflanke fertig geschliffen hat, so wird der Längs vorschub des Schlittens 5 automatisch unterbrochen, während die Wälzbewegung weitergeht, und es folgt der Teilvorgang. Zu diesem Zwecke wird der Teilbolzen 8 in bekannter, hier nicht näher zu erläutern der Weise, selbsttätig aus der Zahnlücke des Teilrades 7 gehoben und dieses um eine Zahnteilung gedreht. Dies ist aber erst möglich, wenn beide Schleifscheiben sich ausserhalb des Bereiches der Verzahnung befinden, was auf folgende Weise erreicht wird: Mit dem Schlitten 6 ist ein Anschlag 27 fest verbunden, und es sind je zwei elektrische Schalter 28, 29 bezw. 30, 31 derart angeordnet, dass im Verlaufe der Vorschubbewegung des Schlittens 5 und der Querbewegungen des Schlittens 6 der Anschlag 27 mit diesen in Berührung kommen muss.
In die Wellen 22, 24 sind ferner zwei Magnetkupplungen 33, 34 ein gebaut, die von einer Stromquelle 32 über Schütze 35, 36 gespeist werden. Die Steuerung der Schütze erfolgt durch die Schalter 28 bis 31. Wenn nun der Vorschubschlitten 5 seine für den Beginn des, Teilvorganges vorgesehene Endlage erreicht hat, so kommt nach Fig. 7 der Anschlag 27, sobald der Wälzschlitten z. B. in seine linke Endlage gelangt, mit dem Schalter 28 in Berührung und öffnet ihn.
Dadurch wird der Steuer stromkreis des: bisher geschlossenen Schützes 36 unterbrochen und somit auch die Spei sung der Magnetkupplung 34, der Kulis senantrieb der linken Schleifscheibe setzt aus und der Schlitten 12 steht in der obern Endlage still. Nach einer halben Umdre hung der Kurbel 16 geschieht dasselbe mit, dem Schalter 29 und der rechten Schleif scheibe.
Nach beendetem Teilvorgang setzt die Vorschubbewegung des Schlittens 5 automatisch in rückläufigem Sinne wieder ein, der Anschlag 27 verlässt den Bereich der Schalter 28, 29 und gerät gleich darauf in Berührung mit den Schaltern 30, 31, die, wiederum in den Endlagen des Schlit tens 6, nacheinander geschlossen werden. Damit werden aber auch die beiden Schütze 35, 36 eingeschaltet, und die Schlitten 12 nehmen -ihre Bewegung wieder auf.
Zum Ausgleich der Scheibenabnützung befindet sich an jedem Schlitten 12 eine Tast- und Nachstellvorrichtung 37 be kannter Bauart. Ein Fühlhebel 38 ist mit einem ebenen Diamanten versehen, der in bestimmten Zeitabständen die schmale Ar beitsfläche der Scheibe betastet und bei er folgter Abnützung diese entsprechend nach. stellt. Im Ausführungsbeispiel war für die Bewegung des. Wälzschlittens 6 und der Schleifscheibenschlitten 12 ein Kulissenan trieb vorgesehen. Ebenso gut kann aber jedes andere bekannte Antriebsmittel, wie Druckölantrieb, Schraubenspindel, Zahn stange oder eine Kurvenscheibe, verwendet werden.