Verfahren zum' Schleifen der ein Evolventenprofil aufweisenden Zahnflanken von schrägverzahnten Rädern und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schlei fen der ein Evolventenprofil aufweisenden Zahnflan ken von schrägverzahnten Rädern und eine Einrich tung zur Durchführung des Verfahrens.
Eine Eigenheit einer solchen Zahnflanke liegt darin, dass zwei Punkte, die auf ihr beim Zahnfuss bzw. beim Zahnkopf und in verschiedenen zur Rad achse senkrecht stehenden Ebenen gelegen sind, durch eine geneigte, in der Flanke verlaufende Gerade ver bunden werden können. Somit kann eine geradlinige Kante eines Körpers diese Flanke zwischen den bei den Punkten ohne Unterbruch berühren.
Desgleichen kann an einer Schleifscheibe an ihrem Umfang eine konkave Arbeitsfläche gebildet werden, die zur konvexen Zahnflanke in dem Sinne komple mentär ist, dass auf ihr zwei bestimmte, in verschie denen Abstand von der Achse gelegene Punkte durch eine geneigte, auf ihr verlaufende Gerade miteinander verbunden werden können.
Es ergibt sich hieraus, dass die Berührungslinie zwischen einer solchen Zahnflanke und einer solchen Arbeitsfläche eine geneigte Gerade ist. Dabei ist aber der Querschnitt der Arbeitsfläche nicht mit demjeni gen der Zahnflanke identisch; vielmehr hat der Quer schnitt der Arbeitsfläche eine etwas geringere Krüm mung als derjenige der Zahnflanke. Die geradlinige Berührungslinie wird nachfolgend stets Erzeugende genannt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass mit einer Schleifscheibe gearbeitet wird, die am Umfang auf beiden Seiten eine in Profil konkave Arbeitsfläche hat, welche so ausgebildet ist, dass sie mit einander zugewendeten Flanken von be nachbarten Zähnen des Werkstückes längs je einer geradlinigen Erzeugenden in Berührung steht, und dass während der Bewegung der Schleifscheibe in Längsrichtung der zwischen den in Bearbeitung be findlichen Zahnflanken vorhandenen Zahnlücke dem Werkstück eine Drehbewegung erteilt wird.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Einrich tung zur Durchführung dieses Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass sie nebst der besagten Schleif scheibe Mittel zur Herbeiführung einer geradlinigen Relativbewegung zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück zwecks Bewegens der Schleifscheibe längs den in Bearbeitung befindlichen Zahnlücken und Mittel zum gleichzeitigen Erteilen einer Dreh- bewegung an das Werkstück aufweist.
Anhand beiliegender Zeichnung, die ein Ausfüh rungsbeispiel der erfindungsgemässen Maschine dar stellt, wird auch das erfindungsgemässe Verfahren bei spielsweise erläutert.
Fig. 1 ist eine Stirnansicht eines Teiles der Schleif scheibe.
Fig. 2 ist ein zugehöriger Aufriss.
Fig. 3 ist ein Querschnitt eines benachbarten Zahnpaares des Werkstückes mit in Arbeitsstellung be- findlicher Schleifscheibe.
Fig. 4 zeigt in Draufsicht die relative Lage von Schleifscheibe und Zahnrad beim Beginn eines Schleif vorganges.
Die Fig. 5 und 6 zeigen im Aufriss bzw. Seitenriss eine Vorrichtung zum Abrichten der Schleifscheiben arbeitsflächen.
Die Fig. 7 und 8 zeigen iin Aufriss bzw. Seitenriss, teilweise im Schnitt, eine Vorrichtung zum Erteilen von Drehbewegungen an das Werkstück während den Schleifvorgängen, und Fig. 9 zeigt im Aufriss eine Einrichtung, zu wel cher die obgenannten Vorrichtungen gehören.
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Schleifscheibe a hat an ihrem Umfang ein Paar von gleichen, im Quer- schnitt konkaven Arbeitsflächen b von solcher Form, dass Punkte wie c, d durch eine geradlinige Erzeu gende c-d miteinander verbunden werden können.
Befindet sich die Schleifscheibe in Arbeitsstellung zwischen gegenüberliegenden Flanken e von benach barten Werkstückzähnen, so berühren die Arbeits flächen b diese Flanken je längs einer geraden Er zeugenden, obwohl die Arbeitsflächen im Profil eine etwas geringere Krümmung haben als die Zahn- flanken.
Beim Beginn eines Schleifvorganges werden die Schleifscheibe a und das bereits vorbearbeitete Werk stück f so einander gegenübergestellt, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die Schleifscheibenachse ist dann zur Achse des Werkstückes geneigt, aber zur Längsrich tung der Zähne im wesentlichen winkelrecht. Beim Schleifen wird das Werkstück hin und her bewegt, und zwar in einer geradlinigen Bewegung in Rich tung des Pfeiles g und ferner wird ihm zugleich eine Drehbewegung in Richtung des Pfeiles h erteilt. Man könnte auch die Schleifscheibe geradlinig hin und her bewegen, wobei auch in diesem Falle dem Werkstück eine Drehbewegung erteilt werden müsste.
Zwischen aufeinanderfolgenden Schleifvorgängen ist ausserdem das Werkstück um eine Zahnteilung weiterzudrehen. In Fig. 4 sind die Zähne mit geraden Linien angedeu tet anstatt mit Schraubenlinien.
Die den Schleifscheiben-Arbeitsflächen zu gebende Form kann geometrisch bestimmt werden; zur Über tragung auf die Schleifscheibe verwendet man zweck mässigerweise Schablonen. Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Vorrichtung, die sich hiezu eignet. An einem Gestell<I>k</I> sind zwei vertikale Führungen <I>m</I> ausgebil det, zwischen denen ein Schlitten n mittels eines Kur beltriebes<I>o, p</I> gehoben und gesenkt werden kann. Auf dem Schlitten<I>n</I> kann ein Längsschlitten<I>q</I> durch Be tätigung einer Schraubenspindel r horizontal nach vorn und nach hinten bewegt werden.
Auf dem Längs schlitten q sind zwei Schlitten s in einer zur Längs richtung der Spindel r winkelrechten, horizontalen Richtung verschiebbar geführt.
Diese Schlitten s bewegen sich gegenläufig, und zwar voneinander weg unter der Einwirkung von Fe dern<I>t,</I> die sich auf Ansätzen<I>u</I> des Längsschlittens <I>q</I> und auf die Schlitten s abstützen. An ihren vonein ander abgewendeten Seiten haben die Schlitten s je einen Fühler v, der durch die zugehörige Feder t an eine zugeordnete Schablone w angedrückt wird. Das Profil der Schablone ist genau demjenigen der herzustellenden Zahnflanke nachgebildet. Die Scha blonen sind einstellbar am Gestell k angebracht, und zwar so, dass ihre Mantellinien zu Linien parallel ver laufen, welche im rechten Winkel zur Drehachse der Schleifscheibe stehen.
An den einander zugewendeten Enden der Schlitten s sind mit Diamanten bestückte Abrichtwerkzeuge x angebracht. Zum Abrichten der Schleifscheibenarbeitsflächen wird der Schlitten n auf und ab bewegt; dabei führen die Schlitten s bezüg- ]ich zum Schlitten n horizontale Bewegungen aus, wel che durch die Schablonen w gesteuert werden; zu- gleich wird der Längsschlitten q durch Betätigung der Spindel r horizontal verschoben. Durch die resultie rende Bewegung ,erzeugen die Abrichtwerkzeuge x an der Schleifscheibe das erforderliche Arbeitsflächen profil.
Wie schon erwähnt, müssen dem Werkstück wäh rend den Schleifvorgängen Drehbewegungen erteilt werden, wozu sich mancherlei Vorrichtung eignet. Eine solche Vorrichtung ist in den Fig. 7 und 8 dar gestellt. Die Spindel 10, auf der das Werkstück f fest gesetzt ist, lagert an einem ihrer Enden auf einer in einem Schlitten 12 gelagerten Mitnehmerspindel 11 und ist mit dieser drehfest verbunden. Ein Bund 13 der Mitnehmerspindel 11 ist von straffen biegsamen Metallbändern 14 umschlungen, deren eines Ende an diesem Bund und deren anderes Ende an einer Gleitstange 15 befestigt ist. An einem feststehenden Vorrichtungsteil ist dreheinstellbar eine Scheibe 16 angebracht, die nach ihrer Einstellung feststeht und an der ein Steuerungslineal 17 befestigt ist.
Mit diesem arbeiten Rollen zusammen, deren Träger 18 am obe ren Ende der Gleitstange 15 schwenkbar gelagert ist. Das Ganze ist offenbar so eingerichtet, dass bei jeder Vorschubbewgung des Werkstückes die Gleitstange eine wegproportionale Vertikalbewegung ausführt und der Mitnehmerspindel 11 samt der Werkstücktrag- spindel 10 und dem Werkstück über die Bänder 14 eine wegproportionale Drehbewegung erteilt.
Während des Schleifens berührt die Schleifscheibe die Zahnflanken nur längs den geradlinigen Erzeugen den; somit erfolgt die Formgebung der Zahnflanken durch eine sogenannte Erzeugungswirkung , im Ge gensatz zu jenen anderen Zahnradschleifverfahren, bei denen es das Profil der Arbeitsoberfläche der Schleif scheibe ist, das genau demjenigen der fertigbearbeite ten Zahnflanke entspricht.
Soll der Zahnflanke eine Profilform gegeben werden, die sich aus Abschnitten verschiedener Evolventen zusammensetzt, die je ihre eigene Erzeugende haben, so ist lediglich die Form der Arbeitsflächen der Schleifscheibe entsprechend abzuändern. Auch in diesem Falle berührt die Schleif scheibe die Zahnflanke zu jedem Zeitpunkt nur längs einer Erzeugenden.
Die beschriebenen Vorrichtungen gehören zu einer Maschine, deren allgemeiner Aufbau demjenigen von handelsüblichen Zahnradschleifmaschinen entspricht. Ein rudimentäres Ausführungsbeispiel einer solchen Maschine ist in Fig. 9 dargestellt.
Am einen Bett 20 ist ein Schlitten 21 in horizontaler Richtung längs beweglich geführt, der zugleich zur Lagerung des Werkstückes f eingerichtet ist und das Gehäuse 12 der Vorrichtung trägt, die zur Erteilung von Dreh bewegungen an das Werkstück dient. Über dem Bett 20 ist eine horizontale Führung 22 angeordnet, längs welcher ein Schlitten 23 beweglich ist, der die Schleif scheibe a trägt. An dieser Führung kann auch das Steuerungslineal 17 einstellbar angebracht sein.
In der Verlängerung des Bettes 20 ist das Gestell k der oben mit Bezug auf die Fig. 5 und 6 beschriebenen Ab- richtvorrichtung ortsfest aufgestellt. Jedesmal, wenn die Schleifscheibe abgerichtet werden muss, wird der Schlitten 23 längs der Führung 22 bewegt, bis sich die Schleifscheibe zwischen den Abrichtwerkzeugen x befindet, um nachher wieder in Arbeitsstellung ge bracht zu werden.
The invention relates to a method for grinding the involute gear tooth flanks of helical gears and a device for carrying out the method.
A peculiarity of such a tooth flank is that two points which are located on it at the tooth root or at the tooth tip and in different planes perpendicular to the wheel axis can be connected by an inclined straight line running in the flank. Thus, a straight edge of a body can touch this edge between the two points without interruption.
Likewise, a concave work surface can be formed on its periphery on a grinding wheel, which is complementary to the convex tooth flank in the sense that two specific points located at different distances from the axis are connected to one another by an inclined straight line running on it can be.
It follows from this that the line of contact between such a tooth flank and such a working surface is an inclined straight line. But the cross-section of the work surface is not identical to that of the tooth flank; rather, the cross-section of the work surface has a slightly smaller curvature than that of the tooth flank. The straight line of contact will always be called generative in the following.
The method according to the invention is characterized in that one works with a grinding wheel which has a concave working surface on both sides on the circumference, which is designed so that it is connected with mutually facing flanks of adjacent teeth of the workpiece along a straight generating line is in contact, and that during the movement of the grinding wheel in the longitudinal direction of the tooth gap existing between the tooth flanks being processed, the workpiece is given a rotary movement.
The invention also relates to a device for carrying out this method, characterized in that, in addition to the said grinding wheel, it has means for bringing about a linear relative movement between the grinding wheel and the workpiece for the purpose of moving the grinding wheel along the tooth gaps being processed and means for simultaneous granting a rotational movement to the workpiece.
The method according to the invention is also explained, for example, with the aid of the accompanying drawing, which represents an exemplary embodiment of the machine according to the invention.
Fig. 1 is an end view of part of the grinding wheel.
Fig. 2 is a related elevation.
3 is a cross section of an adjacent pair of teeth of the workpiece with the grinding wheel in the working position.
Fig. 4 shows a plan view of the relative position of the grinding wheel and gear at the beginning of a grinding process.
5 and 6 show in elevation and side elevation a device for dressing the grinding wheel working surfaces.
7 and 8 show in elevation and side elevation, respectively, partially in section, a device for imparting rotational movements to the workpiece during the grinding operations, and FIG. 9 shows in elevation a device to which the above-mentioned devices belong.
The grinding wheel a shown in FIGS. 1 and 2 has on its circumference a pair of identical, cross-sectional concave working surfaces b of such a shape that points such as c, d can be connected to one another by a straight generating end c-d.
If the grinding wheel is in the working position between opposite flanks e of neighboring workpiece teeth, the working surfaces b touch these flanks along a straight line, although the working surfaces have a slightly smaller curvature than the tooth flanks.
At the beginning of a grinding process, the grinding wheel a and the already pre-machined work piece f are opposed to each other, as shown in FIG. The grinding wheel axis is then inclined to the axis of the workpiece, but essentially at right angles to the longitudinal direction of the teeth. When grinding, the workpiece is moved back and forth, in a straight line movement in the direction of arrow g Rich and it is also given a rotary movement in the direction of arrow h. The grinding wheel could also be moved back and forth in a straight line, in which case the workpiece would also have to be given a rotary movement.
In addition, the workpiece must be rotated further by one tooth pitch between successive grinding processes. In Fig. 4, the teeth are indicated with straight lines instead of with helical lines.
The shape to be given to the grinding wheel working surfaces can be determined geometrically; Templates are expediently used for transferring to the grinding wheel. FIGS. 5 and 6 show a device which is suitable for this purpose. Two vertical guides <I> m </I> are formed on a frame <I> k </I>, between which a slide n can be raised and lowered by means of a cure drive <I> o, p </I> . A longitudinal slide <I> q </I> can be moved horizontally forwards and backwards on the slide <I> n </I> by actuating a screw spindle r.
On the longitudinal slide q, two slides s are slidably guided in a horizontal direction at right angles to the longitudinal direction of the spindle r.
These slides s move in opposite directions, namely away from each other under the action of springs <I> t </I> which are located on lugs <I> u </I> of the longitudinal slide <I> q </I> and on support the slide s. On their sides facing away from one another, the carriages s each have a sensor v which is pressed against an associated template w by the associated spring t. The profile of the template is precisely modeled on that of the tooth flank to be produced. The templates are adjustably attached to the frame k in such a way that their surface lines run parallel to lines that are at right angles to the axis of rotation of the grinding wheel.
Dressing tools x equipped with diamonds are attached to the ends of the carriages s facing one another. To dress the grinding wheel work surfaces, the slide n is moved up and down; the slides s perform horizontal movements with respect to the slide n, which are controlled by the templates w; at the same time, the longitudinal slide q is moved horizontally by actuating the spindle r. Due to the resulting movement, the dressing tools x generate the required work surface profile on the grinding wheel.
As already mentioned, the workpiece must be given rotational movements during the grinding process, for which various devices are suitable. Such a device is shown in FIGS. 7 and 8 represents. The spindle 10, on which the workpiece f is firmly set, is supported at one of its ends on a driving spindle 11 mounted in a slide 12 and is connected to it in a rotationally fixed manner. A collar 13 of the drive spindle 11 is wrapped by tight, flexible metal strips 14, one end of which is attached to this collar and the other end to a slide rod 15. A disk 16 is attached to a stationary part of the device so that it can be rotated, which disk is stationary after its adjustment and to which a control ruler 17 is attached.
With this work together roles, the carrier 18 is pivotally mounted at the Obe Ren end of the slide rod 15. The whole thing is evidently set up in such a way that with each feed movement of the workpiece, the slide rod executes a vertical movement proportional to the path and the drive spindle 11 together with the workpiece support spindle 10 and the workpiece via the belts 14 gives a rotational movement proportional to the path.
During grinding, the grinding wheel touches the tooth flanks only along the straight line generating the; thus the shaping of the tooth flanks is done by a so-called generating effect, in contrast to those other gear grinding processes in which it is the profile of the working surface of the grinding wheel that corresponds exactly to that of the finish-machined tooth flank.
If the tooth flank is to be given a profile shape that is composed of sections of different involutes, each with its own generating line, then only the shape of the working surfaces of the grinding wheel needs to be changed accordingly. In this case, too, the grinding wheel only touches the tooth flank along a generating line at any given time.
The devices described belong to a machine, the general structure of which corresponds to that of commercially available gear grinding machines. A rudimentary embodiment of such a machine is shown in FIG.
On a bed 20, a slide 21 is guided longitudinally movable in the horizontal direction, which is also set up to support the workpiece f and carries the housing 12 of the device, which is used to issue rotary movements to the workpiece. A horizontal guide 22 is arranged above the bed 20, along which a carriage 23 is movable, which carries the grinding disk a. The control ruler 17 can also be adjustably attached to this guide.
In the extension of the bed 20, the frame k of the dressing device described above with reference to FIGS. 5 and 6 is set up in a stationary manner. Every time the grinding wheel has to be dressed, the carriage 23 is moved along the guide 22 until the grinding wheel is between the dressing tools x, in order to be brought back into working position afterwards.