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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Schleifen einer Aussenverzahnung an zylindrischen Evolventenzahnrädern durch Wälzen und intermittierendes Teilen, mittels mindestens einer Schleifscheibe mit einer im Axialschnitt geraden aktiven Schleifzone, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wälzbewegung der Schleifscheibe relativ zum Werkstück aufgeteilt ist in zwei aufeinanderfolgende und aufeinander abgestimmte Abschnitts-Wälzbewegungen (Wb, Wd) in verschiedenen Richtungen, unter Beibehaltung der Richtung der Schleifscheibenachse.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Abschnitts-Wälzbewegung (Wb), bei Nullgradstellung einer aktiven Schleifzone (4) der Schleifscheibe (3, 6), auf dem Grundkreis (db) des zu schleifenden Zahnrades erfolgt und anschliessend eine zweite Abschnitts Wälzbewegung (Wd) auf dem Wälzkreis (d), bei Eingriffswinkelstellung (cc) der aktiven Schleifzone der Schleifscheibe, erfolgt.
3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, mit einem Wälzschlitten für das Wälzen des Werkstücks und einem Vorschubschlitten für die Zahnlängsbewegung, sowie mindestens einem schwenkeinstellbaren Schleifspindelträger auf einer Führung, dadurch gekennzeich net dass der Schleifspindelträger (16, 17) während der ersten Abschnitts-Wälzbewegung stillgesetzt ist und diesen (16, 17) während der zweiten Abschnitts-Wälzbewegung, in deren Abhängigkeit, durch Mittel auf der genannten Führung (20, 21) eine Bewegung erteilt wird.
4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (20, 21) des Schleifspindelschlittens senkrecht zur Führung des Wälzschlittens (12) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Schleifscheibe (5, 7) in einem von 90" gegenüber der aktiven Schleifzone (4) abweichenden Winkel (8) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Schleifspindelschlittens von der Bewegung des Wälzschlittens abgeleitet ist, mittels Kopiersteuerung von am Wälzschlitten angeordneten verstellbaren Schablonen (26, 27).
7. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Schleifspindelschlittens von der Bewegung des Wälzschlittens abgeleitet ist, mittels Geber (33) und elektronischer Steuerung (34) auf Empfänger (30, 31).
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen einer Aussenverzahnung an zylindrischen Evolventenzahnrädern durch Wälzen und intermittierendes Teilen, mittels mindestens einer Schleifscheibe mit einer im Axialschnitt geraden aktiven Schleifzone.
Bei einem bekannten Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung (CH-PS 96 209) werden die Zahnflanken eines zu schleifenden Zahnrades bei einer Nullgrad-Stellung der Schleifscheiben, also parallelen Schleifscheibenachsen von zwei Schleifscheiben, und einem Wälzen auf dem Grundkreis geschliffen. Dabei befindet sich der unterste Schleifpunkt der Schleifscheibe im wesentlichen in der Tangentialebene des Grundzylinders des zu schleifenden Zahnrades. Flankenkorrekturen, beispielsweise Längs- und Profilrücknahmen können durch axiales Verschieben der Schleifspindel gegenüber der theoretischen Lage (MAAG Taschenbuch, Ausgabe 1963) realisiert werden. Die aktiven geraden Schleifzonen sind parallel zueinander angeordnet. Dies ergibt wohl kurze Wälzwege. hingegen wirkt sich nachteilig aus, dass eine Fussrundung nur bei einer Schleifscheibe mit im Axialschnitt etwas gerundeter Kante möglich ist.
Dieser Schleifscheibenradius setzt unmittelbar am Ende des Evolventenprofils an und beim Fehlen eines Fussfreischnittes durch ein Vorbearbeitungswerkzeug mit Protuberanz bleibt in der Fussrundung unwillkürlich Material, das die Kopfbahn des Gegenrades behindert, stehen.
Ein weiteres bekanntes Verfahren (CH-PS 67 141) versucht, diese Nachteile zu eliminieren, indem die aktiven Schleifzonen im Eingriffswinkel des zu schleifenden Zahnrades und die Achsen der Schleifspindeln parallel zu den Eingriffslinien angeordnet sind. Das Wälzen erfolgt dabei auf dem Teilkreis der zu schleifenden Verzahnung. Bei diesem sogenannten 15"/20"-Schleifverfahren ist immer ein Segment der Schleifscheibe aktiv beteiligt, was übrigens zu dem bekannten Kreuzschliff führt. Ein grosser Nachteil dieses Verfahrens ist aber die Tatsache, dass Korrekturmöglichkeiten, wie beispielsweise genaue Längs- und Profilkorrekturen, nicht realisiert werden können.
Ein ebenfalls bekanntes Verfahren zum Schleifen von Zahnflanken (DT-PS 682 069) setzt eine kegelige Schleifscheibe, deren beide aktive Schleifzonen dem Eingriffswinkel der Verzahnung des zu schleifenden Zahnrades entsprechen, und ein Wälzen auf dem Teilkreis voraus. Bei einer Profilkorrektur muss diese in eine doppelt kegelige Schleifscheibe eingearbeitet werden, was zu recht aufwendigen Abrichtvorrichtungen führt.
Erfindungsaufgabe ist es daher, ein Schleifverfahren und eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen, das die vorskizzierten Nachteile vermeidet, das mit optimal kurzen Wälzwegen auskommt, genaue Flankenkorrekturmöglichkeiten für Längs- und Profilrücknahmen besitzt und ausserdem die Zahnfussrundung ohne Fussfreischnitt mit im Axialschnitt scharfkantiger Schleifscheibe während der Erzeugung des Profils mittels Wälzen so formt, dass diese Fussrundung theoretisch der Kopfbahn einer eingreifenden Zahnstange entspricht.
Damit wird einem Gegenrad genügend Raum für dessen Kopfbahn freigelassen.
Dies wird erfindungsgemäss erreicht, indem eine Wälzbewegung der Schleifscheibe relativ zum Werkstück aufgeteilt ist in zwei aufeinanderfolgende und aufeinander abgestimmte Abschnitts-Wälzbewegungen in verschiedenen Richtungen, unter Beibehaltung der Richtung der Schleifscheibenachse.
Dabei sind, wenn die Schleifscheibenachse gegenüber einer aktiven Schleifzone der Schleifscheibe nur wenig von 90" abweicht, bedeutend mehr Schleifkörner aktiv am Zerspanvorgang beteiligt, als wenn eine Doppelkegelscheibe wie beim Verfahren nach DE-PS 682 069 venvendet wird, da der Krümmungsradius der Schleifscheibe gegenüber der zu schleifenden Zahnflanke dann grösser ist; dazu ist beim erfindungsgemässen Verfahren die Länge der aktiven Schleiflinie bedeutend kürzer als beim obgenannten Verfahren und damit bezüglich Einhaltung der Schleifgenauigkeit besser beherrschbar.
Weiter ist auch eine Zahnradschleifmaschine nach CH-PS 250 712 zu nennen, die im Prinzip nach dem 15/20 - Schleifverfahren arbeitet, wobei jedoch ein Schliffbild ähnlich dem Nullgradverfahren entsteht und der unterste Punkt der aktiven Schleifzone etwas unterhalb eine Tangentialebene an den Grundzylinder reicht; hier jedoch mit dem Zweck, eine Berührungslinie zwischen Schleifscheibe und Zahnflanke zu schaffen; dies im Gegensatz zu nur einem Berührungspunkt beim üblichen Nullgrad-Verfahren, wo der unterste aktive Punkt der Schleifscheibe in der Tangentialebene an den Grundzylinder liegt.
Bei dieser bekanntgewordenen Maschine erhalten die Schleifspindelschlitten eine Höhenbewegung in Abhängigkeit von der Bewegung des Wälzschlittens, die Richtung dieser Höhenbewegung ist senkrecht zur Eingriffslinie, d. h. 15 oder 20 gegenüber der Lotrechten und besteht in einer einzigen Wälzphase.
In den Fig. 1 bis 3 ist das erfindungsgemässe Verfahren
und die entsprechende Vorrichtung beispielsweise und schematisch für das Schleifen von Geradstirnrädern dargestellt, wobei die
Fig. 1 die Wälzbewegung einer Schleifscheibe relativ zum Werkstück als Stirnschnitt durch dieses zeigt,
Fig. 2 die Vorrichtung mit einer Kopiersteuerung des Schleifspindelschlittens als Ansicht von vorn zeigt, und
Fig. 3 die Vorrichtung ähnlich der Fig. 2 mit einer elektronischen Steuerung zeigt.
Ein Werkstück 1, dessen zylindrische Evolventen-Verzahnung geschliffen werden soll, besitzt an einem Zahn eine rechte Flanke 2; der Grundkreis der Verzahnung besitzt einen Durchmesser db, einen Fusskreisdurchmesser df, einen Teilbzw. Schleifwälzkreisdurchmesser d, einen Kopfkreisdurchmesser da und einen Eingriffswinkel a. Die Tangente an den Grundkreisdurchmesser db ist mit Tb bezeichnet. Eine Schleifscheibe 3 mit einer im Axialschnitt geraden aktiven Schleifzone 4 besitzt den halben Kegelwinkel 90 X zur Schleifscheibenachse 5 und einen Aussendurchmesser Ds. Die Schleifscheibenachse 5 ist im Winkel ö zur Tangente Tb an den Grundkreis db geneigt.
Die genannte aktive Schleifzone 4 steht im rechten Winkel zur Eingriffslinie bzw. zur Tangente Tb an den Grundkreis und ist Nullgradstellung genannt bezüglich der ersten Phase der Abschnitts-Wälzbewegung.
Der unterste Punkt K der Schleifscheibe 3 hat bei Beginn des Schleifens den Abstand h5 unterhalb der Tangente Th, wobei der Kontakt zwischen Schleifscheibe 3 und Flanke 2 im Punkt A beginnt. Die Wälzbewegung der Schleifscheibe 3 erfolgt nun relativ zum Werkstück 1 in horizontaler Richtung entsprechend dem Nullgrad-Verfahren mit den Kontaktpunkten zwischen Schleifscheibe 3 und Flanke 2 auf der Eingriffslinie, die mit der Tangente Tb identisch ist, beginnend im Punkt A, weiter über Punkt C und für die erste Abschnitts-Wälzbewegung endend im Punkt D; der unterste Punkt K der Schleifscheibe 3 ist in den genannten weiteren Stellungen mit K1 und K2 bezeichnet.
Die Wälzbewegung des Werkstückes 1 erfolgt während dieser Zeit mit den Kopfpunkten von A nach Al und A2; dabei dreht das Werkstück wobei die Drehbewegung um den Punkt O als die eine rotative Komponente der Wälzbewegung erfolgt, während die translatorische Komponente der Schleifscheibe als Horizontalkomponente mit der Geschwindigkeit Wb erfolgt. Der Punkt K2 stellt den Schnittpunkt der Verbindungslinie Wb der Punkte K, K1 und K2 mit dem Fusskreis dar und ist erster Kontaktpunkt mit der Fussrundung.
Der Schleiffusskreis braucht nicht unbedingt mit dem Verzahnungsfusskreis df übereinzustimmen; der Schleiffusskreis kann etwas grösser sein.
Von dieser Stellung der Schleifscheibe 3 und des Werkstückes 1 folgt anschliessend die zweite Phase der Abschnitts-Wälzbewegung zwischen Werkstück 1 und Schleifscheibe 3, in der die Schleifscheibe relativ zum Werkstück in Richtung des Pfeiles wd verschoben wird, dies indem zur bisherigen Bewegung wb eine zusätzliche Bewegungskomponente wr in vertikaler Richtung kommt; daraus resultiert die Abschnitts-Wälzbewegung Wd. Das hat zur Folge, dass das Werkstück nun bezüglich der Schleifscheibe 3 auf dem Teilkreis mit dem Durchmesser d abrollt, wobei die aktive geradlinige Zone 4 der Schleifscheibe 3 in Eingriffswinkelstellung zur Verzahnung steht; die Schleifscheibenachse 5 behält dabei ihre Richtung bei.
Der Kontaktpunkt D zwischen Flanke 2 und Schleifscheibe 3 wandert nun während dieser zweiten Phase der Abschnitts-Wälzbewegung nach Punkt F, dem untersten Punkt der Evolvente auf der Flanke 2 und gleichzeitig identisch mit dem scharfkantig angenommenen Punkt K3 der Schleifscheibe 3. d. h. einem Punkt auf einer trochoidenförmigen Bahn, wo die beiden Kontaktpunkte der Evolventenerzeugung und der Fussrundungserzeugung im Punkt F zusammenfallen und wo damit die Flanke 2 samt Fussrundung fertiggestellt ist. Der Kopfpunkt nimmt nun die Lage A3 ein. Nun wird das Werkstück durch intermittierendes Teilen um eine Zahnteilung weitergeschaltet, um die nächste Zahnflanke schleifen zu können.
Varianten für eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt, wobei eine Schleifmaschine ähnlich CH-PS 250 712 (= GB-PS 636 533, FR-PS 930 953) vorausgesetzt ist. Symmetrisch zur Schleifscheibe 3 ist dabei eine Schleifscheibe 6 angeordnet und symmetrisch zur Schleifscheibenachse 5 eine Schleifscheibenachse 7 vorgesehen. Auf einem Maschinenbett 10 ist ein Vorschubschlitten 11 geführt, der das Werkstück 1 hin und her bewegt, um die ganze Zahnbreite längs des Zahnes an Schleifscheiben 3 und 6 vorbeizuführen, die auf Schleifscheibenspindeln 5 und 7 sitzen. Auf dem Vorschubschlitten 11 ist ein Wälzschlitten 12 quergeführt. Dieser Wälzschlitten 12 führt die Wälzbewegung in Richtung des Pfeiles wh aus als translatorische Wälzbewegungskomponente des Werkstücks 1.
Auf dem Wälzschlitten 12 ist das Werkstück 1 drehbar gelagert und verbunden mit einem Rollbogen 13, auf dem Rollbänder 14 und 15 mit deren einem Ende befestigt sind, das andere Ende der Rollbänder ist je auf einer Seite des Wälzschlittens 12 befestigt.
Die Schleifscheibenspindeln 5 und 7 sind je in Schleifspindelträgern 16 und 17 gelagert, wobei diese schwenkeinstellbar auf Schleifspindelschlitten 18 und 19 befestigt sind. Die Schleifspindelschlitten 18 und 19 sind auf Vertikalführungen 20 und 21 geführt. Verstellbar befestigt sind diese auf einem Träger 22 des Maschinenbettes 10. Die Schleifscheibenachsen 5 und 7 sind im Winkel d gegen die Tangente Tb bzw. um 90 + d gegenüber der aktiven Schleifzone 4 angeordnet.
Die Schleifspindelschlitten 18 und 19 besitzen je eine Kopierrolle 23 und 24 (Fig. 2), die während der ersten Abschnitts-Wälzbewegung auf der horizontalen Ebene 25 aufgrund einer Kopiersteuerung gleiten. Während der zweiten Phase der Abschnitts-Wälzbewegung gleiten diese Kopierrollen 23 und 24 auf winkeleinstellbaren Ebenen 26 und 27 als Schablonen, die die Vertikalbewegung mittels der genannten Kopiersteuerung der Schleifspindelschlitten 18 und 19 als Wälzbewegungskomponente wr zur Folge haben und diese anheben. Als Resultierende der beiden Komponenten wh und wr entsteht damit die zweite Abschnitts-Wälzbewegung in der Grösse wd in Abhängigkeit der Bewegung des Wälzschlittens 12.
Eine Variante der Vorrichtung nach Fig. 2 ist in Fig. 3 dargestellt mit je einem Empfänger 30 und 31 als Verstellmechanismus für die Vertikalbewegung der Schleifspindelschlitten 18 und 19. Mit dem Wälzschlitten 12 in Verbindung steht ein Arm 32, der im Eingriff steht mit einer Rolle 33 als Geber, die die Bewegung des Armes 32 und damit des Wälzschlittens 12 als Drehbewegung erhält. Ein elektronisches Steuergerät 34 ist mit der Rolle 33 als Geber und den Verstellmechanismen 30 und 31 als Empfänger elektrisch verbunden und enthält das Programm für die beiden Wälzbewegungen wb und wd in Abhängigkeit der Bewegung des Wälzschlittens 12.
Soll ein vorverzahntes Werkstück 1 geschliffen werden, das auf dem Wälzschlitten 12 aufgespannt und auch mit dem Wälzbogen 13 verbunden ist, dann wird bei hin- und hergehendem Vorschubschlitten 11 das Werkstück entsprechend dessen Zahnbreite und der nötigen Zugabe unter den Schleifscheiben 3 und 6 hin und her verschoben.
Der erste Kontakt der rechten Zahnflanke 2 mit der Schleifscheibe 3 geschieht im Punkt A. Nun erfolgt als sogenanntes Längsschleifen bei relativ rasch sich hin- und herbewegendem Vorschubschlitten 11 ein langsames Wälzen des Wälzschlittens 12, das sich zusammensetzt aus der translatorischen Bewegung nach rechts und der Drehung des Werkstük kes 1 im Gegenuhrzeigersinn mit Hilfe der Rollbänder 14 und 15. Der Schleifspindelträger 16 bleibt dabei am selben Ort stehen, da sich die Kopierrolle 23 einer Kopiersteuerung auf der horizontalen Ebene 25 bewegt, bis der Kontaktpunkt D nach Passieren des Kontaktpunktes C in der ersten Phase der Abschnitts-Wälzbewegung erreicht ist.
Vom Punkt D weg erfolgt die zweite Phase der Abschnitts-Wälzbewegung, wobei sich der Wälzschlitten 11 weiter in derselben Weise zusammen mit der Drehbewegung des Werkstücks im Gegenuhrzeigersinn bewegt; nun trifft jedoch die Kopierrolle 23 auf die schräggestellte Ebene 26 der verstellbaren Schablone, wodurch die Schleifscheibe 3 samt Schleifspindelträger 16 und Schleifspindelschlitten 18 auf der Vertikalführung 20 hochgeschoben wird. bis die unterste Kante K der Schleifscheibe 3 über die Stellungen Ko, K2 den Punkt K3 erreicht hat und gleichzeitig durch die Wälzbewegung des Werkstücks 1 der unterste Punkt F des aktiven Evolventenprofils im selben Punkt K3 angelangt ist; dabei wurde durch die scharfkantig angenommene Kante der Schleifscheibe auch die Fussrundung geschliffen.
Auf der Gegentlanke vollzieht sich gleichzeitig derselbe Vorgang in umgekehrter Folge mit der Schleifscheibe 6 in spiegelbildlicher Anordnung, wo im untersten Punkt des aktiven Evolventenprofils der Schleifvorgang beginnt und im Kopfpunkt das Zahnprofil abschliessend bearbeitet wird.
In analoger Weise geschieht das Schleifen der Zahnprofile mit der Variante nach Fig. 3, wo die vorprogrammierte Steuerung im elektronischen Steuergerät 34 dieselben Bewegungen der Schleifscheiben hervorruft, indem je nach Stellung des Wälzschlittens 12 bzw. des Armes 32 die Rolle 33 als Geber entweder den Schleifspindelschlitten 18 zwischen den Kontaktpunkten von A bis D am Ort stehen lässt, oder über die Verstellmechanismen 30 und 31 als Empfänger den Schleifspindelschlitten 18 während der Phase von D bis F diesen um den Betrag hs hochschiebt.
Sind Rücknahmen gegenüber dem Evolventenprofil vorgesehen, dann können diese durch axiales Verschieben der Schleifscheiben vorgenommen werden, wie dies z. B. durch eine Vorrichtung entsprechend Schweizerpatentschrift 359 342 möglich ist.
Mit einer kleinen Rundung anstelle der scharfen Schleifscheibenkante K wird die Fussrundung des Werkstücks entsprechend grösser als diese durch eine scharfe Kante entstehen würde.
Mit kleinerer Neigung a der Schleifscheibenachse wird der Krümmungsradius der Schleifscheibe in einem Horizontalschnitt durch die Schleifscheibe in der Zone der Berührungspunkte A bis D grösser. Bei einer Neigung von d = 0 ist eine genaue Flankenkorrektur nicht mehr möglich, da in diesem Falle ein Segment der flachen Schleifscheibe am Schleifvorgang beteiligt ist wie beim 15/20 -Schleifverfahren und die punktweise Beeinflussung von Flankenrücknahmen wegfällt; in diesem Fall entsteht ein sogenannter Kreuzschliff.
Beim Längsschleifen von Schrägstirnrädern müssen die Schleifscheiben samt den entsprechenden Vertikalführungen 20 und 21 um den Schrägungswinkel der Verzahnung in einer Horizontalebene eingestellt werden, wie dies in ähnlicher Weise z. B. bei den schweizerischen Patentschriften Nr.
161 113, 273 482 und 316 330 beschrieben ist. Gleichzeitig ist auch eine entsprechende Zusatzbewegung der Werkstückdrehung als überlagerte Bewegung zur Komponente der rotativen Wälzbewegung notwendig, die durch eine ebenfalls in den erwähnten Patentschriften gezeigte Anordnung ermöglicht ist mittels einer Schlittenführung, die auf den Schrägungswinkel der Verzahnung eingestellt ist.
Die Hubbegrenzungen des Wälzschlittens 12 und des Vorschubschlittens 11 können weiter in ähnlicher Weise erfolgen wie z. B. in der schweizerischen Patentschrift Nr. 529 604 und in der schweizerischen Patentschrift Nr. 556 207 beschrieben.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung sind jedoch keine sehr genauen Wälzwegbegrenzungen notwendig, da die Schleifscheiben 3 und 6 frei aus der Verzahnung ausfahren können, im Gegensatz zu Verfahren (z. B. Nullgradverfahren und Schleifen von Innenverzahnungen), wo beim Weiterwälzen die Schleifscheibe mit dem Zahngrund kollidieren würde.
Hingegen kann beim erfindungsgemässen Verfahren auch mit zwei Schleifscheiben stets ein optimal kleiner Wälz- und Vorschubweg erreicht werden.
Weiter ist es nicht notwendig, dass die aufeinanderfolgenden Abschnitts-Wälzbewegungen wb und wd im Kreuzungspunkt der beiden verschiedenen Richtungen schroff einsetzen, ein kurvenartiger Übergang von der einen Wälzrichtung zur andern hat nur Einfluss auf die Fussrundung, nicht aber auf die richtige Ausbildung des Zahnprofils, da dieses einzig von der korrekten Wälzbewegung zwischen Werkstück und aktiver geradliniger Schleifzone der Schleifscheibe abhängig ist.
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PATENT CLAIMS
1. A method for grinding an external toothing on cylindrical involute gears by rolling and intermittent dividing, by means of at least one grinding wheel with a straight active grinding zone in axial section, characterized in that a rolling movement of the grinding wheel relative to the workpiece is divided into two successive and coordinated section rolling movements (Wb, Wd) in different directions while maintaining the direction of the grinding wheel axis.
2. The method according to claim 1, characterized in that a first section rolling movement (Wb), with zero degree position of an active grinding zone (4) of the grinding wheel (3, 6), takes place on the base circle (db) of the gear wheel to be ground and then one second section rolling movement (Wd) on the rolling circle (d), with the pressure angle position (cc) of the active grinding zone of the grinding wheel.
3. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, with a roller slide for rolling the workpiece and a feed slide for the longitudinal tooth movement, and at least one pivotable grinding spindle carrier on a guide, characterized in that the grinding spindle carrier (16, 17) during the first section Rolling movement is stopped and this (16, 17) during the second section rolling movement, depending on which, movement is given by means on said guide (20, 21).
4. Device according to claim 3, characterized in that the guide (20, 21) of the grinding spindle carriage is arranged perpendicular to the guide of the roller carriage (12).
5. Device according to claim 3, characterized in that the axis of the grinding wheel (5, 7) is arranged at an angle (8) deviating from 90 "with respect to the active grinding zone (4).
6. The device according to claim 3, characterized in that the drive of the grinding spindle carriage is derived from the movement of the roller carriage, by means of copy control of adjustable templates arranged on the roller carriage (26, 27).
7. The device according to claim 3, characterized in that the drive of the grinding spindle carriage is derived from the movement of the roller carriage, by means of a transmitter (33) and electronic control (34) on the receiver (30, 31).
The invention relates to a method and a device for grinding an external toothing on cylindrical involute gears by rolling and intermittent dividing, by means of at least one grinding wheel with an active grinding zone with a straight axial section.
In a known method and the corresponding device (CH-PS 96 209), the tooth flanks of a gear wheel to be ground are ground at a zero degree position of the grinding wheels, that is to say parallel grinding wheel axes of two grinding wheels, and a rolling on the base circle. The lowest grinding point of the grinding wheel is located essentially in the tangential plane of the basic cylinder of the gear wheel to be ground. Flank corrections, e.g. longitudinal and profile reliefs can be implemented by axially shifting the grinding spindle relative to the theoretical position (MAAG Taschenbuch, edition 1963). The active straight grinding zones are arranged parallel to each other. This probably results in short rolling paths. however, it has the disadvantage that a rounding of the foot is only possible with a grinding wheel with a slightly rounded edge in axial section.
This grinding wheel radius starts right at the end of the involute profile and, in the absence of a foot cut by a pre-processing tool with protuberance, material involuntarily remains in the rounding of the foot, which hinders the head path of the counter wheel.
Another known method (CH-PS 67 141) tries to eliminate these disadvantages by arranging the active grinding zones in the pressure angle of the gear wheel to be ground and the axes of the grinding spindles parallel to the lines of engagement. The rolling takes place on the pitch circle of the toothing to be ground. In this so-called 15 "/ 20" grinding process, one segment of the grinding wheel is always actively involved, which incidentally leads to the well-known cross grinding. A major disadvantage of this method is the fact that correction options, such as exact length and profile corrections, cannot be implemented.
Another known method for grinding tooth flanks (DT-PS 682 069) requires a conical grinding wheel, the two active grinding zones of which correspond to the pressure angle of the toothing of the gear wheel to be ground, and rolling on the pitch circle. In the case of a profile correction, this must be worked into a double-conical grinding wheel, which leads to quite complex dressing devices.
It is therefore an object of the invention to create a grinding method and a corresponding device which avoids the disadvantages outlined above, which manages with optimally short rolling paths, has precise flank correction options for longitudinal and profile reliefs and, moreover, the tooth root rounding without foot clearance with a grinding wheel with a sharp-edged axial cut during the generation of the Profiles by means of rolling so that this foot curve theoretically corresponds to the top track of an engaging rack.
This leaves enough space for a counter wheel for its head track.
This is achieved according to the invention in that a rolling movement of the grinding wheel relative to the workpiece is divided into two successive and coordinated section rolling movements in different directions while maintaining the direction of the grinding wheel axis.
If the grinding wheel axis deviates only slightly from 90 "compared to an active grinding zone of the grinding wheel, significantly more grinding grains are actively involved in the cutting process than if a double conical wheel is used as in the process according to DE-PS 682 069, since the radius of curvature of the grinding wheel is opposite that the tooth flank to be ground is then larger; in addition, the length of the active grinding line in the method according to the invention is significantly shorter than in the above-mentioned method and thus more manageable with regard to maintaining the grinding accuracy.
Also worth mentioning is a gear grinding machine according to CH-PS 250 712, which works in principle according to the 15/20 grinding method, whereby a grinding pattern similar to the zero degree method is created and the lowest point of the active grinding zone extends slightly below a tangential plane to the basic cylinder; here, however, with the purpose of creating a line of contact between the grinding wheel and the tooth flank; this is in contrast to only one point of contact in the usual zero degree method, where the lowest active point of the grinding wheel lies in the tangential plane to the basic cylinder.
In this machine, which has become known, the grinding spindle slides receive a height movement as a function of the movement of the roller slide, the direction of this height movement is perpendicular to the line of engagement, i. H. 15 or 20 compared to the vertical and consists in a single rolling phase.
1 to 3 is the method according to the invention
and the corresponding device for example and shown schematically for the grinding of spur gears, the
1 shows the rolling movement of a grinding wheel relative to the workpiece as an end section through it,
Fig. 2 shows the device with a copy control of the grinding spindle carriage as a view from the front, and
Fig. 3 shows the device similar to Fig. 2 with an electronic control.
A workpiece 1, the cylindrical involute toothing of which is to be ground, has a right flank 2 on one tooth; the base circle of the toothing has a diameter db, a root diameter df, a part or. Grinding pitch circle diameter d, a tip circle diameter da and a pressure angle a. The tangent to the base circle diameter db is denoted by Tb. A grinding wheel 3 with an active grinding zone 4 with a straight axial section has half the cone angle 90 X to the grinding wheel axis 5 and an outside diameter Ds. The grinding wheel axis 5 is inclined at an angle d to the tangent Tb to the base circle db.
The said active grinding zone 4 is at right angles to the line of engagement or to the tangent Tb to the base circle and is called the zero degree position with respect to the first phase of the section rolling movement.
The lowest point K of the grinding wheel 3 has the distance h5 below the tangent Th at the start of grinding, the contact between the grinding wheel 3 and the flank 2 starting at point A. The rolling movement of the grinding wheel 3 now takes place in relation to the workpiece 1 in the horizontal direction in accordance with the zero degree method with the contact points between the grinding wheel 3 and the flank 2 on the line of engagement, which is identical to the tangent Tb, starting at point A, continuing via point C and for the first section rolling movement ending in point D; the lowest point K of the grinding wheel 3 is designated in the other positions mentioned with K1 and K2.
The rolling movement of the workpiece 1 takes place during this time with the head points from A to Al and A2; the workpiece rotates with the rotary movement around the point O as the one rotating component of the rolling movement, while the translatory component of the grinding wheel takes place as a horizontal component at the speed Wb. The point K2 represents the intersection of the connecting line Wb of the points K, K1 and K2 with the root circle and is the first point of contact with the root curve.
The grinding root circle does not necessarily have to match the tooth root circle df; the grinding foot circle can be somewhat larger.
From this position of the grinding wheel 3 and the workpiece 1, there follows the second phase of the section rolling movement between the workpiece 1 and the grinding wheel 3, in which the grinding wheel is displaced relative to the workpiece in the direction of the arrow wd, by adding an additional movement component to the previous movement wb wr comes in the vertical direction; this results in the section rolling motion Wd. The result of this is that the workpiece now rolls with respect to the grinding wheel 3 on the pitch circle with the diameter d, the active rectilinear zone 4 of the grinding wheel 3 being in the contact angle position with the toothing; the grinding wheel axis 5 maintains its direction.
The contact point D between the flank 2 and the grinding wheel 3 now moves during this second phase of the section rolling movement to point F, the lowest point of the involute on the flank 2 and at the same time identical to the sharp-edged point K3 of the grinding wheel 3. d. H. a point on a trochoidal path, where the two contact points of the involute generation and the root round generation coincide in point F and where the flank 2 including the root rounding is completed. The head point now occupies position A3. Now the workpiece is stepped by one tooth pitch by intermittent dividing in order to be able to grind the next tooth flank.
Variants for a device for carrying out the method are shown in FIGS. 2 and 3, a grinding machine similar to CH-PS 250 712 (= GB-PS 636 533, FR-PS 930 953) being required. A grinding wheel 6 is arranged symmetrically to the grinding wheel 3 and a grinding wheel axis 7 is provided symmetrically to the grinding wheel axis 5. A feed carriage 11 is guided on a machine bed 10 and moves the workpiece 1 back and forth in order to move the entire tooth width along the tooth past grinding wheels 3 and 6, which are seated on grinding wheel spindles 5 and 7. A roller carriage 12 is guided crosswise on the feed carriage 11. This roller carriage 12 carries out the roller movement in the direction of the arrow wh as a translatory roller movement component of the workpiece 1.
The workpiece 1 is rotatably mounted on the roller carriage 12 and is connected to a roller sheet 13, on which roller belts 14 and 15 are fastened at one end, the other end of the roller belts is fastened on one side of the roller carriage 12.
The grinding wheel spindles 5 and 7 are each mounted in grinding spindle carriers 16 and 17, these being fastened on grinding spindle slides 18 and 19 so as to be pivotable. The grinding spindle slides 18 and 19 are guided on vertical guides 20 and 21. These are adjustably fastened on a carrier 22 of the machine bed 10. The grinding wheel axes 5 and 7 are arranged at an angle d with respect to the tangent Tb or at 90 + d with respect to the active grinding zone 4.
The grinding spindle slides 18 and 19 each have a copying roller 23 and 24 (FIG. 2) which slide during the first section rolling movement on the horizontal plane 25 due to a copying control. During the second phase of the section rolling movement, these copying rollers 23 and 24 slide on angles-adjustable planes 26 and 27 as templates, which result in and raise the vertical movement by means of the copying control of the grinding spindle slides 18 and 19 as rolling movement component wr. As a result of the two components wh and wr, the second section rolling movement in the size wd is produced as a function of the movement of the rolling carriage 12.
A variant of the device according to FIG. 2 is shown in FIG. 3, each with a receiver 30 and 31 as an adjusting mechanism for the vertical movement of the grinding spindle slide 18 and 19. With the roller slide 12 there is an arm 32 which is in engagement with a roller 33 as encoder, which receives the movement of the arm 32 and thus the roller carriage 12 as a rotary movement. An electronic control unit 34 is electrically connected to the roller 33 as the transmitter and the adjustment mechanisms 30 and 31 as the receiver and contains the program for the two rolling movements wb and wd depending on the movement of the rolling carriage 12.
If a pre-toothed workpiece 1 is to be ground, which is clamped on the roller carriage 12 and is also connected to the roller arch 13, then the workpiece is reciprocated according to its tooth width and the necessary addition under the grinding wheels 3 and 6 when the feed carriage 11 is reciprocating postponed.
The first contact of the right tooth flank 2 with the grinding wheel 3 takes place at point A. Now, as a so-called longitudinal grinding with a relatively rapidly reciprocating feed carriage 11, the rolling carriage 12 rolls slowly, which is composed of the translational movement to the right and the rotation of the workpiece kes 1 counterclockwise with the help of the roller belts 14 and 15. The grinding spindle support 16 remains at the same location, since the copying roller 23 of a copy control moves on the horizontal plane 25 until the contact point D after passing through the contact point C in the first Section rolling movement phase is reached.
The second phase of the section rolling movement takes place away from point D, the rolling carriage 11 continuing to move in the same way together with the rotational movement of the workpiece in the counterclockwise direction; However, the copying roller 23 now meets the inclined plane 26 of the adjustable template, as a result of which the grinding wheel 3 together with the grinding spindle carrier 16 and grinding spindle slide 18 is pushed up on the vertical guide 20. until the bottom edge K of the grinding wheel 3 has reached the point K3 via the positions Ko, K2 and at the same time the bottom point F of the active involute profile has reached the same point K3 due to the rolling movement of the workpiece 1; the rounded corners of the grinding wheel were also used to grind the foot curve.
On the opposite flank, the same process takes place in reverse order with the grinding wheel 6 in a mirror-image arrangement, where the grinding process begins at the lowest point of the active involute profile and the tooth profile is finally processed at the head point.
The tooth profiles are ground in an analogous manner with the variant according to FIG. 3, where the preprogrammed control in the electronic control unit 34 causes the same movements of the grinding wheels by, depending on the position of the rolling slide 12 or the arm 32, the roller 33 as the encoder either the grinding spindle slide 18 between the contact points from A to D, or via the adjustment mechanisms 30 and 31 as the receiver pushes the grinding spindle slide 18 up during the phase from D to F by the amount hs.
If withdrawals are provided compared to the involute profile, then these can be carried out by axially shifting the grinding wheels, as is the case, for. B. is possible by a device according to Swiss patent 359 342.
With a small rounding instead of the sharp grinding wheel edge K, the rounding of the foot of the workpiece is correspondingly greater than would be caused by a sharp edge.
With a smaller inclination a of the grinding wheel axis, the radius of curvature of the grinding wheel increases in a horizontal section through the grinding wheel in the zone of the contact points A to D. With an inclination of d = 0, an exact flank correction is no longer possible, since in this case a segment of the flat grinding wheel is involved in the grinding process as in the 15/20 grinding process and the point-by-point influencing of flank reliefs is eliminated; in this case a so-called cross-cut is created.
When longitudinally grinding helical gears, the grinding wheels together with the corresponding vertical guides 20 and 21 must be adjusted by the helix angle of the toothing in a horizontal plane. B. in the Swiss patent no.
161 113, 273 482 and 316 330. At the same time, a corresponding additional movement of the workpiece rotation is necessary as a superimposed movement to the component of the rotary rolling movement, which is made possible by an arrangement also shown in the mentioned patent specifications by means of a slide guide which is set to the helix angle of the toothing.
The stroke limits of the roller carriage 12 and the feed carriage 11 can also be carried out in a similar manner as for. B. described in Swiss Patent No. 529 604 and in Swiss Patent No. 556 207.
In the device according to the invention, however, no very precise rolling path limits are necessary, since the grinding wheels 3 and 6 can move freely out of the toothing, in contrast to processes (e.g. zero degree process and grinding of internal toothing), where the grinding wheel collides with the tooth base during further rolling would.
In contrast, in the method according to the invention, an optimally small rolling and feed path can always be achieved even with two grinding wheels.
Furthermore, it is not necessary that the successive section rolling movements wb and wd start abruptly in the crossing point of the two different directions, a curve-like transition from one rolling direction to the other only influences the rounding of the foot, but not the correct formation of the tooth profile, since this only depends on the correct rolling movement between workpiece and active straight grinding zone of the grinding wheel.