CH458884A - Verfahren zum Schleifen von Zahnflanken - Google Patents

Description

  verfahren     zum    Schleifen von Zahnflanken    Die Erfindung     betrifft    ein Verfahren zum Schleifen  der     Zahnflanken    einer Verzahnung mit einer Teller  schleifscheibe mit schwach     hohlkegelförmiger    Stirn  fläche, d. h.     flachem    Innenkegel, an der der Zahnflanke       zugekehrten    Seite, bei welchem theoretisch ein Punkt  der Schleifscheibenkante, welche durch den Mantel des  flachen Innenkegels und den Aussenmantel der Scheibe  gebildet wird,     die        Zahnflanken    erzeugt.

   Theoretisch ist,  wie erwähnt, nur ein Punkt auf der genannten Schleif  scheibenkante massgebend für die endgültige Form der  Zahnflanke, praktisch ist es jedoch eine kleine Zone der  Kante.  



  Es ist ein Verfahren unter dem Namen      Null-Grad-          Schleifen     bekannt geworden, wobei zwei Tellerschleif  scheiben die Zahnflanken bearbeiten, die eine die linke  und die andere die rechte Flanke, und die beiden  Schleifscheibenachsen unter einem Winkel von 0 , d. h.  parallel zueinander stehen und das zu schleifende Zahn  rad auf dem Grundkreis     abwälzt.     



  Bei diesem bekannt gewordenen Verfahren ist aus  Vorurteil, Gewohnheit und auch aus Analogie zu  Schleifverfahren, bei denen zwei Schleifscheiben einen  erzeugenden Zahn darstellen und unter dem Eingriffs  winkel geneigt sind, Schicht um Schicht an der Zugabe  der Zahnflanke     weggeschliffen    worden. Dabei wirkt der  Schleifdruck in der     Schleifzone    axial auf die relativ  schwache Scheibe und erzeugt unerwünschte Durchbie  gungen, was sich auf Genauigkeit oder Schleifleistung  ungünstig     auswirkt.    Auch entsteht eine relativ grosse  Abnützung an dem     Schleifrand,    der für die Genauigkeit  der     Zahnflanke        verantwortlich    ist.  



  Das     erfindungsgemässe    Schleifverfahren behebt nun  diese     Nachteile    und erhöht gleichzeitig die Schnitt  leistung ohne     Beeinträchtigung    der Genauigkeit der er  zeugten Zahnflanken, indem die Schleifscheibe praktisch  um die volle Schleifzugabe zugestellt, sich in Zahnlängs  richtung hin- und herbewegend vom Zahnkopf zum  Zahnfuss bewegt     wird,    so dass die eigentliche Schleif  arbeit zur Wegnahme der     Schleifzugabe    praktisch vom  Aussenmantel der Schleifscheibe     ausgeführt    wird.

   Der    Hauptverschleiss der Tellerschleifscheibe wirkt sich da  durch am zum Beispiel zylindrischen oder kegeligen  Aussenmantel aus, dessen Durchmesser jedoch für die  Genauigkeit der Zahnflanken von sekundärer Bedeutung  ist. Dabei ist die seitliche elastische Deformation der  Schleifscheibe praktisch gleich Null, wenn die Aussen  kante der Schleifscheibe ein solches     Profil    hat, dass bei  einer Zustellung auf im wesentlichen volle Schleiftiefe  die Resultierende der Schleifkräfte im wesentlichen senk  recht zur Schleifscheibenachse steht, was für die Ge  nauigkeit der geschliffenen Flanken wichtig und von  Vorteil ist.

   Es ist auch möglich, dass der Tastintervall  zur Kontrolle des die Genauigkeit der Verzahnung ge  währleistenden Schleifscheibenrandes gegenüber den bis  her bekannten Schleifmethoden wesentlich vergrössert  werden kann, was den Diamantenverschleiss verringert.  Ausserdem muss :an der Schleifscheibe, da praktisch  nur deren Aussenmantelfläche beansprucht ist, diese in  erster Linie abgezogen werden; dadurch kann das Ab  richten in die sogenannte Hauptzeit, d. h. in die eigent  liche Bearbeitungszeit gelegt werden. Damit entsteht eine  Verkleinerung der unproduktiven Nebenzeit, weil bisher  in dieser das Abrichten der Schleifscheiben auf Umfang  und Seitenfläche notwendig war.  



  Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich dar  aus, dass praktisch die volle Schleifzugabe in einem  Arbeitsgang in Richtung von Zahnkopf zu Zahnfuss       weggeschliffen    wird, wobei das Zurückbewegen in Rich  tung     Zahnfuss-Zahnkopf    lediglich ein Nachglätten der       Zahnflanke    bewirken kann.  



  Von den Figuren der Zeichnung zeigen:       Fig.    1 einen Querschnitt durch Schleifscheibe und       Zahnflanke    bei bisher bekannten Schleifverfahren,       Fig.2    eine Ansicht auf Schleifscheibe und Zahn  flanke bei dem bisher bekannten Verfahren nach     Fig.    1,       Fig.    3 einen Querschnitt durch Schleifscheibe und       Zahnflanke    bei einer beispielsweisen Ausführungsform  des erfindungsgemässen Verfahrens,       Fig.    4 die     Fig.    3 entsprechenden Kräftekomponen  ten auf die Schleifscheibe in deren Querschnitt,      Fig.

   5 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbei  spiel der Schleifscheibe gemäss der Erfindung     mit    abge  rundeter wirksamer Schleifscheibenkante,  Fig. 6 die Fig. 5 entsprechenden Kräfte auf die  Schleifscheibe     im    Querschnitt,  Fig. 7 eine Zickzack-Spur der Schleifscheibe an der  Zahnflanke,  Fig. 8 eine zeilenförmige Spur der Schleifscheibe an  der Zahnflanke,  Fig. 9 den Eingriff der Schleifscheibe an der     Zahn-          flanke        in    perspektivischer Darstellung     und    mit während  denn aktiven Gesamtschleifvorgang praktisch konstant  bleibenden Schnittdrücken.  



  In der Fig. 1 ist im Querschnitt durch die Teller  schleifscheibe 1 (mit dem Durchmesser ds) und durch  die zu schleifende     Zahnflanke    des Zahnes 2 das bisher  unter dem Namen  Null-Grad-Schleifen  (0 -Schleifen)  bekannt gewordene     Verfahren    dargestellt. Der Unter  schnitt 3 und die für einen     Teilschliff    vorgegebene Teil  zugabe Qus, wie auch die Gesamtschliffzugabe us mit  mehreren nötigen     Teilschliffen    sind übertrieben gross  gezeichnet.

   Die Achse der Schleifscheibe 1 ist fest und  das Rad mit dem Zahn 2 wälzt entlang des Punktes 4  der Tellerschleifscheibe, bzw. die Zahnflanke streicht in       Richtung    des Pfeiles 5 am     Punkt    4 vorbei, wobei das  Zahnprofil erzeugt wird, indem das Rad auf dem Grund  kreis abwälzt. Der Punkt 4 stellt einen Punkt auf der  wirksamen Schleifscheibenkante dar, die durch den  Mantel des flachen     Innenkegels    und den Aussenmantel  der Scheibe I gebildet ist. In der Fig. 2 ist eine häufig  verwendete Spur des Schleifscheibenpunktes 4 als An  sicht auf die zu schleifende     Zahnflanke        als    strichpunk  tierte Linie 8 gezeichnet.

   Dabei schleift besonders  der flache Innenkegel der Tellerschleifscheibe 1 mit der  in Fig. 2 dargestellten Zone 7 Werkstoff ab, da bei den  bisherigen kleinen Schleifscheibenzustellungen sich eine  Deformation der Tellerschleifscheibe ergibt, was sich  negativ auf Genauigkeit und besonders die Schleif  leistung auswirkt bzw. auch ein  Ausschleifen  ohne  Spanzustellung erforderlich machen kann. Dadurch er  gibt     nämlich    die Schleifbeanspruchung des Innenkegels  (als Komponente in der Axialebene der Schleifscheibe)  eine Schleifkraft R6 in Richtung des Pfeiles auf die  Scheibe, die im     wesentlichen    parallel zur Schleifscheiben  achse sein kann und     im    Schwerpunkt der Zone 7 liegt.  



       In    den Figuren 3 bis 9 ist das     erfindungsgemässe     Schleifverfahren beispielsweise dargestellt. Die Fig. 3  zeigt einen stark     vergrösserten        Schnitt    durch die mit  schwach     hohlkegelförmiger    Stirnfläche, d. h.

   flachem  Innenkegel versehene Tellerschleifscheibe 11, die die       Zahnflanke    des     Zahnes    2     bearbeitet.    Während des  Schleifvorganges bewegt sich der Punkt 14 längs des  Zahnprofiles des Zahnes 2, wobei der Punkt 14 einen  Punkt auf der kreisförmigen wirksamen scharfen Kante  darstellt, der durch den Mantel des flachen Innenkegels  und den zylindrischen Aussenmantel der Tellerschleif  scheibe 11 gebildet ist.

   Der Aussenmantel der Scheibe  11 greift bereits beim ersten und einzigen     Schliff    auf der  ganzen Breite us der Bearbeitungszugabe an, wobei die  Schnittkräfte     F11    bis     F17    (in der Ebene durch die Schleif  scheibenachse als Komponenten) nötig sind, um die  Schleifscheibe in     Richtung    des Pfeiles 15 längs des Pro  fils zu bewegen. Als resultierende Kraft entsteht     Rio,    die  in der genannten Ebene senkrecht zur Schleifscheiben  achse steht (Fig. 4).

   Die überwiegende     Zerspanungs-          arbeit    fällt dabei dem Aussenmantel der Scheibe 11 zu;  die Seitenpartie als Rand des flachen Innenkegels nimmt    praktisch     keinen        Werkstoff    an der Zahnflanke weg.  Beim Zurückbewegen der Scheibe 11 in     Richtung    von       Zahnfuss    zum Zahnkopf wird     lediglich    ein Nachglätten  der Zahnflanke bewirkt.  



  Da die Schleifscheibe mit dem Durchmesser ds in  der Praxis keine theoretisch genau scharfe Kante hat,  wie in Fig. 3 angenommen ist, sondern wie in Fig. 5 ge  zeigt einen kleinen Radius es besitzt, ist es notwendig,  anstelle des zylindrischen Aussenmantels auf der Schleif  scheibe 21 einen leicht kegeligen Aussenmantel mit dem  Kegelwinkel gs anzuordnen. Dann treten auf der Breite  us des Schliffes die Kraftkomponenten F21 bis F27 in der  Axialebene der Scheibe 21 auf. Diese führen wieder zu  einer Resultierenden R20 (Kräfteplan nach Fig. 6), die in  der genannten Ebene senkrecht zur Schleifscheibenachse  steht. Dabei führt die Scheibe 21     mit    dem entscheiden  den Punkt 24 eine Bewegung in Richtung des Pfeiles 25  längs des Zahnprofils aus.  



  Zum Bestreichen der gesamten Zahnflanke in Rich  tung der Zahnbreite b und der Zahnhöhe bzw. des     Zahn-          profils    sind Bewegungen zwischen Schleifscheibe und       Zahnflanke    notwendig. Es ist     vorteilhaft,    wenn die Be  wegung der Schleifscheiben mit dem Durchmesser ds in       Profilrichtung    des Zahnes wesentlich     langsamer        erfolgt     als die Bewegung der Schleifscheiben relativ     zur    Zahn  längsrichtung.

   Nach Fig. 7 ist die Bewegung der Schleif  scheibe in Richtung von Zahnkopf zu     Zahnfuss    gleich  förmig     angenommen    und der schnelleren     Hin-    und Her  bewegung in Richtung der Zahnbreite b überlagert, wo  bei die entsprechende Länge be der Bewegung etwas  grösser ist als die     Zahnbreite    b. Aus den beiden Bewe  gungskomponenten entsteht dadurch eine Zickzack-Spur  nach der ausgezogenen Linie 30 in Richtung auf den  Zahnfuss und der strichlierten Linie 31 in Richtung von       Zahnfuss    auf Zahnkopf. Das Verhältnis der beiden zu  einander senkrechten Bewegungen ist v:be.

   Nimmt man  eine schrittweise Bewegung in Richtung des Zahnprofils  (nach Fig. 8) an, dann entsteht eine zeilenförmige Spur  mit der Länge be und der Einzelhöhe v der Zeile. Die  ausgezogene     Linie    32 stellt die Bewegung der Scheibe  mit dem Durchmesser ds von Zahnkopf zu Zahnfuss  dar, die strichlierte Linie 33 in Richtung von Zahnfuss  zu Zahnkopf.  



  An der Zerspanung nehmen normalerweise zwei  Schleifscheiben teil, wobei die eine alle linken und die  andere alle rechten Zahnflanken bearbeitet.  



  Um die auftretenden Schnittdrücke     während    des  aktiven Schleifvorganges praktisch konstant zu halten,  ist es wichtig, dass die relative Bewegung zwischen  Werkstück und Schleifscheibe in Richtung des Zahn  profils gleichförmig gewählt wird (Fig. 9). Das heisst,  dass die Schleifvorschübe v in Richtung des Zahnprofils  konstante Werte     aufweisen,    wenn - wie normalerweise  der Fall - die Schleifzugabe us über das Zahnprofil und  die     Zahnbreite    b konstant ist. Bei einem bestimmten  Schleifscheibendurchmesser ds ist dann auch der Bogen       bs,        mit    dem der Durchmesser der Schleifscheibe das  Werkstück effektiv berührt, konstant.

   Bei gleichförmiger  relativer Bewegung zwischen Schleifscheibe und Werk  stück in     Richtung    der Zahnbreite b sind auch die weg  geschliffenen Werkstoffmengen     Q1    bis     Q5    untereinander  gleich gross.  



  Die Stellung der     Schleifscheibenrand-Ebene        (Fig.    3,  Punkt 14,     sowie        Fig.    5, Punkt 24) zur     Tangentialebene     des     Krümmungsradius    der     betreffenden        Profilpartie    kann  0 , aber auch einen positiven oder negativen Winkel ein  nehmen.      Bei einigen     Werkstoffen    entsteht bei Anwendung des  Verfahrens gemäss der Erfindung bei     einer    relativ gros  sen Bearbeitungszugabe ein folienartiger Span, ähnlich  wie bei einem Schälvorgang. Man kann deshalb das  Schleifverfahren auch als  Schälschleifen  bezeichnen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zum Schleifen der Zahnflanken einer Ver zahnung mit einer Tellerschleifscheibe mit schwach hohl kegelförmiger Stirnfläche, d. h. flachem Innenkegel, an der der Zahnflanke zugekehrten Seite, bei welchem theoretisch ein Punkt der Schleifscheibenkante, welche durch den Mantel des flachen Innenkegels und den Aus senmantel der Scheibe gebildet wird, die Zahnflanken erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibe praktisch um die volle Schleifzugabe zugestellt,

   sich in Zahnlängsrichtung hin- und herbewegend vom Zahnkopf zum Zahnfuss bewegt wird, so dass die eigentliche Schleifarbeit zur Wegnahme der Schleifzugabe praktisch vom Aussenmantel der Schleifscheibe ausgeführt wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Bewegung der Schleifscheibe in Profilrichtung des Zahnes wesentlich langsamer erfolgt als die Bewegung der Schleifscheibe relativ zur Zahn längsrichtung. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer gleich förmigen Bewegung zur Erzeugung des Zahnprofils in Richtung vom Zahnkopf zum Zahnfluss eine schnellere Hin- und Herbewegung in Zahnlängsrichtung überlagert wird, "so dass eine zickzackförmige Bearbeitungsspur entsteht. 3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung zur Erzeugung des Zahnprofils in Richtung vom Zahn kopf zum Zahnfuss schrittweise während den Umkehr phasen der schnellen Hin- und Herlängsbewegungen ausgeführt wird, so dass zeilenförmige Bearbeitungs spuren entstehen. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteran spruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte zur Erzeugung des Zahnprofils unter sich gleich gross in bezug auf das Zahnprofil gewählt werden, wodurch das von der Schleifscheibe zerspante Werkstoffvolumen und demzufolge die auftretenden Schnittdrücke während dem aktiven Schleifvorgang einer Flanke praktisch konstant bleiben. PATENTANSPRUCH II Tellerschleifscheibe zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenkante der Schleifscheibe ein solches Profil hat, dass bei einer Zustellung auf im wesentlichen volle Schleiftiefe die Resultierende (R10, R20) der Schleifkräfte im wesentlichen senkrecht zur Schleifscheibenachse steht. UNTERANSPRUCH 5.

   Tellerschleifscheibe nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass bei abgerundeter wirksamer Schleifscheibenkante die Scheiben-Umfangsfläche die Mantelfläche eines Kegelstumpfes ist, dessen grösserer Durchmesser an der wirksamen Kante gemessen ist, wo bei der Kegelwinkel des genannten Kegelstumpfes so gewählt ist, dass die Resultierende der Schleifkräfte im wesentlichen senkrecht zur Schleifscheibenachse steht.