Verfahren und Vorrichtung zum Profilieren und Abrichten von Schleifscheiben zum Bearbeiten von Verzahnungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abrichten und Profilieren einer Schleifscheibe zum Schleifen von Verzahnungen mit tels Umfangs- und Flankenprofilierwerkzeugen, die mit ihren Antriebsorganen in bezug auf Schleif scheibenachse gesteuert bewegt werden.
Das Abrichten von Schleifscheiben zum Her stellen oder Nachbearbeiten von Verzahnungen oder ähnlichen Werkstücken stellt einen sehr schwierigen Vorgang dar, vor allen Dingen 'bei Schleifscheiben, die am gesamten, zwischen den Zähnen liegenden Profil anliegen.
Die verschiedenen neuzeitlichen Zahnformen wei sen sehr häufig zusätzliche Korrekturen der Kreis- evolvente sowie Hohlkehlen und Wölbungen zum Verstärken der Zahnfüsse auf, die beim Schleifen sehr genau reproduziert werden müssen.
Bekannte Messeinrichtungen an den Schleif maschinen zum Zahnradschleifen sind unvollständig und es ergeben sich beim genauen Einstellen der Abrichtwerkzeuge in bezug auf die Schleifscheiben achse Schwierigkeiten.
Zweck der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei denen nicht nur die Abrichtwerk- zeuge, sondern auch die verschiedenen sie tragenden Schlitten. genau eingestellt werden können.
Das erfin dungsgemässe Verfahren besteht darin, dass auf der berfiäche einer zylindrischen Trommel ein ungleich schenkliges rechtwinkeliges Dreieck vorgesehen wird, dessen grosse Kathete parallel zur Schleifscheiben achse verläuft, dessen kleine Kathete eine Erzeugende des Zylinders bildet und dessen Winkel zwischen Hypothenuse und grosser Kathete derart bemessen ist, dass die Höhen der verschiedenen zu profilieren den Zahnformen den Längen der von der Hypothe- nuse begrenzten Senkrechten zur grossen Kathete entsprechen,
und der Verschiebeweg eines eine Kur venschablone zum Betätigen der Flankenprofilier- werkzeuge tragenden Steuerschlittens durch die Fly- pothenuse und die grosse Kathete begrenzt wird.
Eine geeignete Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ist gekennzeichnet durch ein Umfangs- abrichtwerkzeug, das annähernd in der durch die Schleifscheibenachse verlaufenden Horizontalebene schwenkbar auf einem Umfangsabrichtschlitten ge lagert ist, durch zwei symmetrisch beiderseits der Schleifscheibe angeordnete Flankenabrichtwerkzeuge, die auf einem am Umfangsabrichtschlitten geführten Flankenabrichtschlitten gelagert sind, ferner durch einen Steuerschlitten,
der am Flankenabrichtschlitten geführt ist und Betätigungsorgane zum Bewegen der Abrichtwerkzeuge trägt, und schliesslich durch eine an ihrem Umfangsrand mit einer Skala versehene, dreh- und feststellbar im Umfangsabrichtschlitten gelagerte zylindrische Trommel mit zur Steuerschlit- tenbewegung paralleler Drehachse, die in ihrem Mantel eine Nut aufweist, deren eine Seitenfläche in einer zur Trommeldrehachse senkrechten und derep andere Seitenfläche in einer zur Drehachse geneigten Ebene liegt, wobei ein mit dem Steuerschlitten fest verbundener Anschlag in die Nut eingreift,
so dass die Nutseitenwände den Verschiebeweg des Steuer schlittens begrenzen.
Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung der Bewe gungen der Abrichtwerkzeuge am Schleifscheiben profil, Fig.2 einen Längsschnitt durch einen mikro- methrisch einstellbaren Werkzeughalter, Fig.3 eine Ansicht des Werkzeughalters nach Fig. 2, Fig.4 einen Schnitt durch den Werkzeughalter nach Fig.2, entsprechend der Schnittlinie A-A, Fig. 5 einen Längsschnitt durch die erfindungs gemässe Vorrichtung,
Fig. 6 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 5, Fig. 7 eine Stirnansicht der Vorrichtung an dem die Abrichtwerkzeuge tragenden Ende, Fig.8 einen Querschnitt durch die Vorrichtung entsprechend der Schnittlinie IV-A in Fig. 5, Fig. 9 einen Querschnitt durch die Vorrichtung entsprechend der Schnittlinie V-A in Fig.5,
und Fig.10 eine schematische Darstellung der Abricht- werkzeuge im Moment des Zustellens.
Aus Fig. 1 sind in vergrösserndem Massstab die Abrichtwerkzeuge ersichtlich: Es ist ein Umfangsabrichtwerkzeug 1 vorgesehen, das den äusseren Kreisbogen der Schleifscheibe 2 abrichtet. Ferner sind Flankenabrichtwerkzeuge 3 und 4 vorhanden, die Flanken dieser Schleifscheibe profilieren. Bei 3' ist das Flankenabrichtwerkzeug 3 in der Stellung dargestellt, in der es an der Schnitt stelle der Profilkurven der Schleifscheibe 2 anliegt, während das Abrichtwerkzeug 1 im gleichen Augen blick sich ausserhalb der Umfangskurve 2A, die es soeben abgerichtet hat, befindet.
Das Umfangs- abrichtwerkzeug 1 wird in eine durch die Pfeile A und B angedeutete Schwenkbewegung versetzt, wobei es unter der Einwirkung eines weiter unten be schriebenen Nockens, entsprechend den Pfeilen C und D, längsverschoben wird. Dieser Verschiebeweg ist im allgemeinen auf 1 oder 2 mm begrenzt. Die Abrichtwerkzeuge 3 und 4 werden symmetrisch aus einander- und zusammengeschwenkt wie durch die Pfeile E und F angedeutet. Das Schwenken wird durch einen Reduzierpantographen bewirkt, wie wei ter unten beschrieben. Gleichzeitig mit der Schwenk bewegung werden sie in Richtung der Pfeile G und H jeweils ein kleines Stück, z. B. etwa 11/2 mm über die Höhe des Zahnes hinaus hin und her bewegt.
In Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch einen Werk zeugträger für ein Werkzeug der in Fig. 1 mit 3 und 4 bezeichneten Art dargestellt. Der Träger weist eine Traghülse 5 auf, in der der im Querschnitt prismatische Werkzeugschaft 6 gleiten kann. Letzte rer ist nach rückwärts in Form eines mit Gewinde versehenen Zapfens 7 verlängert. Der Zapfen durch setzt einen Stützring 8 und eine Scheibe 9 und ist anschliessend in einen Stellring 10 eingeschraubt. Er ist über diesen hinaus durch einen zylindrischen Stift 7' verlängert,- an dessen Ende ein Kopf 11 angenietet ist. Der Stellring 10 ist mit Rechtsgewinde in die Traghülse 5 eingeschraubt. Eine Scheibe 12 stützt sich an einer Schulter 13 im Inneren der Hülse ab.
Zwischen die Scheiben 9 und 12 ist eine Druckfeder 14 eingeklemmt, die den Stellring 10 nach oben drückt und dadurch eine Pressung im Gewinde des Stellrings hervorruft. Eine zweite Druckfeder 15 hat bezüglich des Zapfens 7 die gleiche Funktion, so dass auch dessen Gewinde mit Klemmung und ohne Spiel mit dem Gegengewinde im Stellring zusammenarbeitet. Der Stellring ist mit einer 100teiligen Skala 16 (Fig. 3) versehen. Die Steigung des Gewindes am Zapfen 7 ist kleiner als diejenige auf der Aussenfläche der Traghülse. Die Dezimalskala ermöglicht es, die Spitze des Werkstückes auf etwa einen Hundertstel millimeter genau einzustellen.
Der weiter unten beschriebene Werkzeugträger für das Umfangsabrichtwerkzeug ist in ähnlicher Weise ausgebildet und ist lediglich länger.
Die in Fig.5 und 8 dargestellte Vorrichtung ruht auf einer Schwalbenschwanzführung 17, die zu einem bezugszeichenlosen Teil einer Schleif maschine gehört. Auf dieser Führung ist ein Um- fangsabrichtschlitten 18 verschiebbar, der durch eine Schraubspindel 19 antreibbar ist, die mit einer Spindelmutter 20 zusammenarbeitet. Letztere ist am Schlitten 18 mittels Schrauben 21 befestigt.
Ein zweiter, als Flankenabrichtschlitten zu be zeichnender Schlitten 22 ist entlang einer Schwalben schwanzführung 23 verschiebbar, die einen Teil des Schlittens 18 bildet. Ein dritter Schlitten 24, der Steuerschlitten genannt wird, ist entlang einer Schwal- benschwanzführung 24A bewegbar, die am Schlitten 22 vorgesehen ist.
Mit letzterem ist ein Anschlag 25 durch Schrau ben 26 fest verbunden. Der Anschlag kann in einer Nut 26A hin und her bewegt werden, die in den Mantel einer zylindrischen Trommel 27 eingearbeitet ist. Die Nut hat in der Abwicklung im wesentlichen die Form eines rechtwinkeligen Dreiecks. Die Trom mel ist auf eine Achse 28 aufgekeilt. Die Achse ist mittels Radmutter 30 am Schlitten 18 festklemmbar, wobei eine Schulter 29 der Achse fest gegen eine Wand des Schlittens 18 gepresst wird. Die Trommel 27 kann bei gelöster Radmutter 30 mittels eines auf das Vierkantende der Achse aufgeschobenen Handgriffs verdreht und unter Zuhilfenahme einer Skala 32 (Fig. 6) in die richtige Winkelstellung ge bracht werden.
In dieser Stellung wird die Trommel durch Anziehen der Radmutter blockiert.
Mit dem Steuerschlitten 24 ist ein hydraulischer Arbeitszylinder 33 fest verbunden. Die Kolbenstange 34 des zu diesem Zylinder gehörigen Kolbens ist mit Hilfe einer Mutter fest in einer Wand des Flankenabrichtschlittens 22 gehaltert. Die Druck mittelzufuhr zum Zylinder 33 erfolgt über Leitungen 35 und 36, wobei in die Leitung 36 ein Drossel ventil 36A eingeschaltet ist, das eine Regelung der Strömungsgeschwindigkeit des Druckmittels gestattet.
Im Schlitten 18 ist ein Doppelzahnsegment 38 mittels Drehachse 39 schwenkbar gelagert. Dieses ist mit zwei Zahnsegmenten 40 und 40A versehen, wobei das Zahnsegment 40A einen grösseren Radius aufweist als das Zahnsegment 40. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt das Radiusverhältnis 5 : 1. Am Steuerschlitten 24 ist eine Zahnstange 37, die mit dem äusseren Zahnsegment 40A kämmt. Der Flankenabrichtschlitten 22 weist eine Zahnstange 41 auf, die wiederum mit dem inneren Zahnsegment 40 kämmt.
Bei dem gewählten Radiusverhältnis bewegt sich der Flankenabrichtschlitten 22 gegenüber dem Steuer schlitten 24 mit fünffacher Untersetzung, d. h. wenn der Steuerschlitten sich entlang einer Strecke bewegt, die der Entfernung zwischen dem Anschlag 25 und der Wand 25' der Nut 26A entspricht, dann durch läuft der Flankenabrichtschlitten 22 eine fünfmal kleinere Strecke. Diese kleinere Strecke ist in allen Fällen so gewählt, dass sie der Höhe des zu er zeugenden Zahnprofils entspricht.
Der Steuerschlitten 24 trägt eine Kurvenschablone 42, die zentriert in eine Nut 43 eingesetzt und mit Schrauben 44 befestigt ist. An den Profilkurven dieser Schablone liegen Nasen 45 und 46 an, die jeweils an den Enden zweier Hebel 47 und 48 angeordnet sind. Diese Hebel sind scherenartig schwenkbar an einem Zapfen 49 gelagert, wobei die Lagerung mittels Kugellager 50 und 51 erfolgt. Die Kugellager sind durch Dichtungen 52 geschützt. Am anderen Ende der Hebel 47 und 48 sind Aus sparungen für mikrometrische Werkzeugträger 53 und 54 vorgesehen. Diese Werkzeugträger sind je weils durch einen Riegel 55 und 56, der sich an einem Flansch 57 des Werkzeugträgers abstützt, in der Aussparung gehaltert. Zwei Federn 47A und 48A halten die Nasen 45 und 46 in Berührung der Profilkurven der Schablonen 42.
Ein drittes Abrichtwerkzeug 58 ist zum Abrichten des Umfangs der Schleifscheibe 2 vorgesehen. Dieses ist in einem mikrometrischen Werkzeughafter 59 gelagert, der mit den vorstehend beschriebenen im wesentlichen identisch ist und lediglich eine grössere Länge besitzt. Er ist im Hauptträger 60 gelagert und durch Eingriff in eine Nut 61 gegen Drehung gesichert. In axialer Richtung wird der Werkzeug träger durch Federn 64, 65 gegen eine Rollen führungsschablone 63 gedrückt. In einem Arm des Trägers ist eine Führungsrolle 62 gelagert, die an der Rollenführungsschablone abrollen kann.
Die Fe dern stützen sich an den Wänden 66 und 67 mit ihren einen Enden und mit ihren anderen Enden an der mit dem Werkzeugträger verbundenen Tra verse 70 ab. Sie werden durch Stäbe 68, 69 geführt, die in die Traverse 70 mit ihren einen Enden ein geschraubt sind und die Wände 66, 67 an ihren anderen Enden in Bohrungen durchsetzen.
Der Hauptträger 60 ist auf einer zylindrischen Rollenbahn 75 drehbar gelagert, wobei diese Rollen bahn in um 90 zueinander versetzten Nuten an geordnete Rollen 75' aufweist. Die Rollen werden durch Tellerfedern 76 spielfrei gehalten, die auf einen Bolzen 77 aufgeschoben sind. Der Bolzen 77 ist durch. einen Keil 78 gegen Drehung gesichert und wird axial mittels Deckel 79 und Sprengring 80 festgehalten. Die vorerwähnte Einrichtung ist am Umfangs- abrichtschlitten 18 mittels eines Zapfens 80A (Fig. 6 und 8) befestigt, die mittels Schraube 80C in einem Ring 80B gelagert und festgehalten ist.
Der Hauptträger 60 besitzt einen Hebel 81, in dessen Ende ein Zapfen 82 eingesetzt ist, um den ein Pleuel 83 an einem Ende drehbar ist, während das andere Ende des Pleuels mit einem Zapfen 84 verbunden ist. Dieser Zapfen weist einen viereckigen Kopf auf und ist durch eine Mutter 86 und Scheiben 86A in einer im Querschnitt T-förmigen Nut 85 fest geklemmt. Diese Nut ist in einen Hebel 87 ein gearbeitet, der fest mit einem Zapfen 88 verbunden ist. Dieser Zapfen ist in einer Bohrung eines brücken- förmigen Lagerbockes 89 drehbar, der mittels Schrauben 90 am Flankenabrichtschlitten 22 be festigt ist.
Ein Hebel 91, der unterhalb des brücken förmigen Lagerbockes 89 angeordnet ist, ist mit dem Zapfen 88 verkeilt und weist am anderen Ende eine Gabel 91A auf. In diese Gabel greift ein Zapfen 92 ein, der fest mit der Kurvenschablone 42 verbunden ist.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist fol gende: Wenn in den hydraulischen Arbeitszylinder 33 ein Druckmittel eingeleitet wird, verschiebt sich der Arbeitszylinder und nimmt den Steuerschlitten 24 mit dem Zapfen 92 mit. Dieser verschwenkt infolge seines Eingriffs in die Gabel 91A den Hebel 91, so dass sich der Zapfen 88 im brückenförmigen Lager bock dreht. Hierdurch wird der Hebel 87 ver- schwenkt, der das Pleuel 83 verschiebt, so dass der Hauptträger 60 mit der Traverse 70 in Schwenk bewegung versetzt wird.
Die Führungsrolle 62 rollt an der Rollenführungsschablone 63 ab, wobei sie dessen Profil infolge der Anpressung durch die Federn 64 und 65 genau folgt. Die Axialbewegungen der Traverse 70 mit dem Führungsrollenträger über tragen sich auf den Träger 59 des Umfangsabricht- werkzeuges. Das Umfangsabrichtwerkzeug 58 pro filiert den Umfang der Schleifscheibe 2 in Abhängig keit des an der Rollenführungsschablone 63 vor gesehenen Profils. Die Schablone 63 ist an einer Brücke 93 mit Schrauben 93A befestigt.
Die Hebel 47 und 48 gleiten mit ihren oberen Flächen 47B und 48B (Fig. 9) an der Unterseite der Brücke 93 und mit ihrer Unterseite auf der Oberfläche des Steuerschlittens 24 sowie einer Stütz- und Deck leiste 94.
Die Schraubspindel 19 ist gegen Axialbewegung durch eine Schulter 95 gesichert, die mit einer nicht dargestellten Mutter an einer Wand 96 des Maschi nenteils 17A festgeklemmt werden kann. Am anderen Ende durchsetzt die Schraubspindel eine Trommel 98, deren Nabe 98A auf sie aufgekeilt ist. Der nicht sichtbare Keil liegt in einer Nut 99. Die Schraub spindel weist ein Vierkantende 19A zum Aufschie ben eines Handrades auf.
Es ist ersichtlich, dass die gesamte Abrichtein- richtung auf der Führung 17 mit grosser Genauigkeit verschoben werden kann, wobei sie sich von der Achse der Schleifscheibe 2 entfernt, oder sich dieser Achse annähert. Die Achse ist in Fig.6 mit 2C bezeichnet.
Die auf diese Weise durchfahrenen Strecken können mit grosser Genauigkeit an einer Skala 102 in Millimeter abgelesen werden. Mit dieser Skala arbeitet ein Zeiger X zusammen, der am Umfangs- abrichtschlitten 18 befestigt ist. Ferner kann die Ablesung an der Trommel 98 erfolgen, die an ihrem Umfang mit einer Skaleneinteilung versehen ist, deren jeder Teilstrich fünf Tausendstelmillimeter darstellt. Um die Kontrolle der Einstellbewegungen vollständig zu machen, ist der ständige Abstand zwischen der Achse der Schleifscheibe mit vom Nullpunkt der Skala 102 mit 0,325 angegeben.
Der Abstand zwi schen der Schwenkachse des Umfangsabrichtwerk- zeuges und dem Zeiger X ist mit 55 mm angegeben. Der Abstand des Schwenkzapfens 49 der Hebel 47, 48 vom Zeiger X beträgt 85 mm.
Wie vorstehend erwähnt, weist die Trommel 27 eine mikrometrische Skaleneinteilung 32 auf, bei der die Strecke zwischen den grossen Markierungs strichen 32A einem Millimeter auf den inneren Erzeugenden der Nut 26A entspricht. Diese Erzeu genden liegen zwischen der Seitenwand 25' und der Schrägfläche des Anschlags 25. Die entspre chende Erzeugende ist in Fig. 6 durch einen Doppel pfeil angedeutet. Unter diesen Umständen gestatten die Dezimalteilstriche 32B das direkte Ablesen von Zehntelmillimetern. Hundertstelmillimeter können mit einem nicht dargestellten Mikroableser leicht ab geschätzt werden.
Im folgenden werden die Zusammenhänge zwi schen den Messeinrichtungen der verschiedenen Werk zeuge und Organe im Hinblick auf die Skala 102 und die Trommel 27 beschrieben: Wie bereits oben erwähnt, sind die Werkzeuge 53A, 54A und 58 hinsichtlich ihrer Länge von der Spitze 6A bis zum Flansch 5A (Fig. 3) geeicht. Da ferner der Abstand der Achsen der Aussparungen für die Werkzeugträger 53 und 54 vom Drehpunkt genauso bekannt ist wie der Abstand des jeweiligen Bezugsflansches 54 bzw. 57A von der Hauptachse der Vorrichtung, wird der Abstand der Werkzeug spitzen voneinander gemessen, wenn die Kurven schablone 42 ganz zurückgezogen ist, d. h. wenn der Anschlag 25 des Steuerschlittens 24 an der Seitenwand 27A der Nut 26A anliegt.
Am Ende der Kurvenschablone 42 ist eine Mar kierung 2,6 angebracht. Dies bedeutet, dass der Abstand der Spitzen der Werkzeuge 53A und 54A voneinander 2,6 mm beträgt. Die Bedienungsperson braucht nur noch die Stellringe auf die Markierungen 16 und 16A einzustellen. Die Markierungen 16 sind an den Stellringen und die Markierungen 16A aussen an den Traghülsen der Werkzeugträger an gebracht, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Werkzeug spitzen sind damit beide symmetrisch zur Schleif- Scheibe und in gleichen Abständen von der Haupt achse der Abrichteinrichtung angeordnet.
Genauso wird das Umfangsprofilierwerkzeug 58 eingestellt, dessen Arbeitsanschlag die Rollenfüh- rungsschablone 63 ist. Je nach deren Verlauf ist diese mit einer Markierung versehen, z. B. einer Markierung + 0,4, die anzeigt, dass die Spitze des Werkzeugs 58 um + 0,4 auf die Schleifscheibe zu verschoben werden muss, im Verhältnis zum Stand ardwert des zu profilierenden Zahnmoduls, auf dem das Werkzeug regelmässig geeicht ist.
Diese Neueinstellungen der Abrichtwerkzeuge werden jedesmal vorgenommen, wenn Verzahnungen mit anderem Modul geschliffen werden müssen, was ein Auswechseln der Rollenführungsschablone 63 und der Kurvenschablone 42 erfordert.
Nachdem die Vorrichtung auf die oben be schriebene Weise eingestellt ist, arbeitet sie wie folgt: Dem hydraulischen Arbeitszylinder 33 wird durch die Leitung 36 ein Druckmittel zugeführt, das das Drosselventil 36A durchfliesst, wodurch die Zufluss- geschwindigkeit des Druckmittels und damit die Verschiebegeschwindigkeit des Zylinders 33 begrenzt wird. Der Zylinder 33 bewegt sich in Richtung des Pfeiles S und nimmt den Steuerschlitten 24 mit der Kurvenschablone 42 mit. Letztere dringt zwischen die langen Arme der Hebel 47 und 48 ein und spreizt diese. Der Zapfen 92 nimmt die Gabel 91A mit. über den Zapfen 84, das Pleuel 83 und den Hebel 81 wird der Hauptträger 60 und damit das Werkzeug 58 in Schwenkbewegung versetzt.
Die Führungsrolle 62 rollt an der Rollenführungsscha- blone 63 ab. Währenddessen entfernen sich die Werkzeuge 53A und 54A voneinander, infolge der Spreizung der sie tragenden Hebel durch die Kurven schablone 42. Gleichzeitig mit diesen Vorgängen nimmt der Steuerschlitten 24 den grossen Zahnsektor 38 mittels der Zahnstange 37 mit. Der Zahnsektor 40 treibt die Zahnstange 41 an und verschiebt somit in entsprechend geringerem Masse den Flanken- abrichtschlitten 22, der die Flankenäbrichtwerkzeuge 53A und 54A trägt.
Inzwischen wurde die Schleifscheibe 2 in Dre hung versetzt. Die Schraubspindel 19 wird von der Bedienungsperson oder von einem Motor angetrieben und die ganze Abrichteinrichtung bewegt sich auf die Schleifscheibe 2 zu. Die Flankenabrichtwerk- zeuge 53A und 54A greifen bereits, wie aus Fig. 10 ersichtlich, an den Ecken des Schleifscheibenprofils an, während das Werkzeug 58 den Umfang des Profils abrichtet, wenn der Zeiger X gegenüber der Nullmarkierung an der Skala 102 zu liegen kommt.
Der Arbeitszylinder 33 wird in beiden Rich tungen hin und her bewegt, bis das Abrichten in der oben angedeuteten Weise beendet ist.