CH658613A5

CH658613A5 - GEAR PROCESSING METHOD.

Info

Publication number: CH658613A5
Application number: CH112583A
Authority: CH
Inventors: Klaus Corbach
Original assignee: Reishauer Ag
Priority date: 1983-03-01
Filing date: 1983-03-01
Publication date: 1986-11-28
Also published as: DE3401340A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung der Zähne eines rotierenden Zahnrades mittels mindestens eines rotierenden zahnradartigen oder schneckenförmigen Werkzeuges gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a method for machining the teeth of a rotating gearwheel by means of at least one rotating gearwheel-like or helical tool according to the preamble of patent claim 1.

Aus der DE-OS 31 50 961 ist ein solches Verfahren bekannt, um ein Stirnzahnrad mittels einer globoidischen Schleifschnecke auf beiden Flanken ohne axiale Verschiebung des Zahnrades gegenüber der Schnecke zu schleifen. Die rotierende Schleifschnecke, deren Bodenzahndicke kleiner ist als das Fertigmass der Bodenzahnlücke des zu erzeugenden Zahnrades, wird dabei zuerst relativ zum rotierenden Zahnrad zugestellt bis zum Erreichen des Soll-Fertigungsachsabstandes. Anschliessend wird eine genau definierte relative Kreisvorschubbewegung ausgeführt, bestehend aus einer positiven und einer anschliessenden negativen Zusatzdrehbewegung des Zahnrades oder der Schnecke, wobei diese Zusatzdrehbewegung der entsprechenden Grunddrehzahl des Zahnrades bzw. der Schnecke überlagert wird. Dadurch wird erreicht, dass zuerst die einen Flanken und anschlies-s send die anderen Flanken des Zahrades auf Fertigmass bearbeitet werden. Such a method is known from DE-OS 31 50 961 for grinding a spur gear by means of a globoid grinding worm on both flanks without axial displacement of the gear relative to the worm. The rotating grinding worm, whose bottom tooth thickness is smaller than the finished dimension of the bottom tooth gap of the gear to be produced, is first fed relative to the rotating gear until the desired production center distance is reached. A precisely defined relative circular feed movement is then carried out, consisting of a positive and a subsequent negative additional rotary movement of the gear or the worm, this additional rotary movement being superimposed on the corresponding basic speed of the gear or the worm. This ensures that one side and then the other side of the gear wheel are machined to finished dimensions.

Bei diesem Verfahren besteht zwischen der Schleifschnecke und der Zahnflanke des Zahnrades schon beim Schruppen, unabhängig von der Bearbeitungszugabe, eine io volle Linienberührung. Das Verfahren eignet sich für hohe Schleifleistungen und grosse Materialabtragungen, da infolge des vorhandenen Spieles eine wirksame Kühlung möglich ist. Über die gesamte Bearbeitungsoperation wird ein optimaler Spanabtrag unter Vermeidung von Brandflecken er-15 zielt. With this method, there is already a full line contact between the grinding worm and the tooth flank of the gearwheel during roughing, regardless of the machining allowance. The process is suitable for high grinding capacities and large material removal, since effective cooling is possible due to the play. Optimal chip removal is achieved over the entire machining operation, avoiding burn marks.

Die schleif bare Zahnradbreite ist jedoch begrenzt durch die Verzahnungsdaten des Werkstückes sowie den Durchmesser und die Gangzahl der Schleifschnecke. So kommt es z.B. bei Werkstücken mit geringem Schrägungswinkel vor, 20 dass sie nach diesem Verfahren nicht bearbeitet werden können, weil die maximale schleifbare Zahnbreite kleiner ist als die effektive Zahnradbreite. The grindable gear wheel width is limited by the toothing data of the workpiece as well as the diameter and the number of gears of the grinding worm. So it happens e.g. for workpieces with a small helix angle, 20 that they cannot be machined using this method, because the maximum grindable tooth width is smaller than the effective gear wheel width.

Die Erfindung stellt sich nun zur Aufgabe, das bekannte Bearbeitungsverfahren so zu verbessern, dass der Anwen-25 dungsbereich in Richtung grösserer Werkstückzahnbreiten erweitert wird. The object of the invention is now to improve the known machining method in such a way that the application range is expanded in the direction of larger workpiece tooth widths.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die in der Kennzeichnung des Patentanspruchs 1 definierten Verfahrensschritte. This object is achieved by the method steps defined in the characterizing part of patent claim 1.

30 Zweckmässigerweise wird das Werkstück vor dem Schleifen der einen Flanken aus seiner Mittelstellung axial nach der einen Seite verschoben und anschliessend vor dem Schleifen der anderen Flanken axial nach der anderen Seite verschoben, währenddem die Position des Werkzeuges in be-35 zug auf die Bearbeitungsmaschine unverändert bleibt. Diese Verschiebung des Zahnrades gestattet das Bearbeiten breiterer Zahnräder durch die gleiche Schnecke, als dies beim bekannten Verfahren möglich ist. 30 The workpiece is expediently shifted axially to one side from one of its central positions before grinding the one flank and then axially shifted to the other side before grinding the other flanks, while the position of the tool with respect to the processing machine remains unchanged . This displacement of the gear allows the machining of wider gears by the same worm than is possible with the known method.

Nachstehend werden anhand der Zeichnungen Ausfüh-40 rungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Embodiments of the invention are explained in more detail below with the aid of the drawings.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 schematisch die Eingriffsverhältnisse zwischen einem rotierenden Stirnzahnrad und einer globoidischen Schleifschnecke, 1 schematically shows the engagement relationships between a rotating spur gear and a globoid grinding worm,

45 Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Fig. 1 in grösserem Massstab, 45 FIG. 2 shows a detail from FIG. 1 on a larger scale,

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf die Schleifschnecke und das Zahnrad, senkrecht zu den beiden parallelen Ebenen, in denen ihre Drehachsen liegen, und so Fig. 4 eine Draufsicht auf das zu bearbeitende Zahnrad, wobei der grobe Verlauf der Berührungslinien beim Bearbeiten der einen und der anderen Flanken eingezeichnet ist und die axiale Verschiebung nach der einen bzw. der anderen Seite angedeutet ist. Fig. 3 is a schematic plan view of the grinding worm and the gear, perpendicular to the two parallel planes in which their axes of rotation lie, and so Fig. 4 is a plan view of the gear to be machined, the rough course of the lines of contact when machining the one and of the other flanks and the axial displacement to one or the other side is indicated.

55 In den Fig: 1 und 2 ist die Bearbeitung des rotierenden Stirnzahnrades 1 durch die rotierende globoidische Schleifschnecke 2 dargestellt. Das zu erzeugende Zahnradfertigprofil ist mit 3, die rohen Zahnflanken sind mit 4 und die beiden Teilkreisradien des Zahnrades 1 bzw. der Schnecke 2 sind 60 mit rz bzw. rs bezeichnet. Das Profil 5 der Schleifschnecke 2 ist so gewählt, dass deren Bogenzahnlücke Ls grösser oder höchstens gleich gross ist wie die Bogenzahndicke Dz des Zahnrades 1, d.h. Ls ^ Dz. So kann die Schleifschnecke 2 sofort auf die volle Tiefe bis zum Erreichen des Soll-Ferti-65 gungsachsabstandes a zwischen der Schleifschneckenachse 6 und der Stirnzahnradachse 7 zugestellt werden, ohne dass eine Berührung mit den noch rohen Zahnflanken 4 des Werkstückes stattfindet. 55 FIGS. 1 and 2 show the machining of the rotating spur gear 1 by the rotating globoidal grinding worm 2. The finished gear wheel profile to be produced is 3, the raw tooth flanks are 4 and the two pitch radii of the gear wheel 1 and the worm 2 are designated 60 with rz and rs. The profile 5 of the grinding worm 2 is selected so that its arc tooth gap Ls is larger or at most the same size as the arc tooth thickness Dz of the gear 1, i.e. Ls ^ Dz. Thus, the grinding worm 2 can be immediately brought to the full depth until the target manufacturing axis distance a between the grinding worm axis 6 and the spur gear axis 7 is reached without contact with the still raw tooth flanks 4 of the workpiece.

3 3rd

658 613 658 613

Das rotierende Werkzeug 2 und das rotierende Werkstück 1 stehen dabei miteinander in korrektem Zahneingriff, wobei das Verhältnis der Drehzahlen einem aus dem Verhältnis der beiden Zähnezahlen von Werkstück und Werkzeug resultierenden Grunddrehzahlenverhältnis entspricht. The rotating tool 2 and the rotating workpiece 1 are in correct tooth engagement with one another, the ratio of the speeds corresponding to a basic speed ratio resulting from the ratio of the two teeth number of workpiece and tool.

Nun wird zwischen dem Werkstück 1 und dem Werkzeug 2 eine relative Kreisvorschubbewegung erzèugt, die aus einer positiven und anschliessend negativen Zusatzdrehbewegung Aca des Werkstückes oder des Werkzeuges besteht, welche Zusatzdrehbewegung der entsprechenden Grunddrehzahl überlagert wird. Dadurch werden nacheinander zuerst die einen und dann die anderen Zahnflanken des Werkstückes geschliffen. Now a relative circular feed movement is generated between the workpiece 1 and the tool 2, which consists of a positive and then negative additional rotary movement Aca of the workpiece or the tool, which additional rotary movement is superimposed on the corresponding basic speed. In this way, first the one and then the other tooth flanks of the workpiece are ground in succession.

Bei bekannten Verfahren gemäss der eingangs erwähnten DE-OS 31 50 961 wird der Kreuzungspunkt 8 der beiden sich unter dem Winkel a kreuzenden Achsen 6 und 7 in die mittlere Stirnschnittebene 11 des Werkstückes 1 gelegt (Fig. 3). Wenn nun der Schrägungswinkel ß des Werkstückes 1 relativ klein ist, kann es vorkommen, dass ein Schleifen nach den bekannten Verfahren nicht möglich ist, weil die maximale schleifbare Zahnradbreite Bmax kleiner ist als die effektive Zahnradbreite B. Die verfahrensgemässe Bearbeitungsweise — zuerst werden die einen und dann die anderen Zahnflanken auf Fertigmass geschliffen — bringt es mit sich, dass die Abstände zwischen dem Achskreuzungspunkt 8 und der linken bzw. rechten Zahnrad-Stirnschnittebene, bis zu der die jeweilige Zahnflanke vollstänig geschliffen ist, ungleich gross sind und je nach Zahnflankengeometrie stark voneinander abweichen können. In known methods according to DE-OS 31 50 961 mentioned at the outset, the crossing point 8 of the two axes 6 and 7 crossing at an angle a is placed in the central face section plane 11 of the workpiece 1 (FIG. 3). If the helix angle ß of the workpiece 1 is relatively small, it may happen that grinding by the known methods is not possible because the maximum grindable gear width Bmax is smaller than the effective gear width B. The method of processing - first, the one and then the other tooth flanks are ground to finished dimensions - this means that the distances between the axis crossing point 8 and the left or right gear face end plane, up to which the respective tooth flank is completely ground, are unequal in size and vary greatly depending on the tooth flank geometry can.

Diese Verhältnisse werden nun anhand der Fig. 4 näher erläutert. Die beiden Zahnflanken jedes Zahnes des Zahnrades sind mit F i und F2 bezeichnet. Beim Bearbeiten der ersten Zahnflanken Fi berührt die Schleifschnecke 2 diese Flanken Fi längs der Berührungslinie Li. Entlang dieser Linie Li, deren rechtes Ende bei der rechten Stirnschnittebene 10' beginnt und deren linkes Ende sich um einen gestrichelt eingezeichneten Abschnitt über die linke Stirnebene 9 des Zahnrades 1 bis zur linken Stirnschnittebene 9' erstreckt, ist ein vollständiger Schliff der Zahnflanke F i gewährleistet. Praktisch heisst das, dass auf der rechten Seite des Zahnrades ab der Schnittebene 10' die Zahnflanke F i unvollständig geschliffen ist, währenddem auf der linken Seite die Zahnflanke Fi bis zur Stirnebene 9 korrekt geschliffen ist, die maximal mögliche Schliffbreite auf dieser Seite aber nicht vollständig ausgenützt ist. These relationships will now be explained in more detail with reference to FIG. 4. The two tooth flanks of each tooth of the gearwheel are labeled F i and F2. When processing the first tooth flanks Fi, the grinding worm 2 touches these flanks Fi along the line of contact Li. Along this line Li, the right end of which begins at the right face section plane 10 'and the left end of which is a broken line section over the left face plane 9 of the gear wheel 1 extends to the left end cut plane 9 ', a complete grinding of the tooth flank F i is guaranteed. Practically, this means that on the right side of the gear from the cutting plane 10 'the tooth flank F i is incompletely ground, while on the left side the tooth flank Fi is correctly ground up to the end plane 9, but the maximum possible grinding width on this side is not complete is exploited.

Beim Schleifen der zweiten Zahnflanke F2 sind die Verhältnisse analog, d.h. die Berührungslinie L2 erstreckt sich von der linken Stirnschnittebene 9" über die rechte Stirnebene 10 des Zahnrades 1 hinaus bis zur rechten Stirnschnittebene 10". When grinding the second tooth flank F2, the conditions are analog, i.e. the line of contact L2 extends from the left end cut plane 9 "beyond the right end plane 10 of the gear 1 to the right end cut plane 10".

Dabei sind die Abstände B' und B" der linken und der rechten voll ausgeschliffenen Zahnrad-Stirnschnittebenen 9' und 10' vom Achskreuzungspunkt 8 beim Schleifen der ersten Werkzeugflanken F] gleich gross wie die Abstände der 5 rechten 10" bzw. linken 9" voll ausgeschliffenen Werkstück-Stirnschnittebenen vom Achskreuzungspunkt 8 beim Schleifen der zweiten Werkstückflanke F2. Da beim Schleifen nach dem bekannten Verfahren die Lage des Achskreuzungspunktes 8 unverändert bleibt, ist Bmax durch den kleineren io Abstand B' zwischen dem Achskreuzungspunkt 8 und der voll ausgeschliffenen Werkstück-Stirnschnittebene bestimmt (Bmax=2B'), währenddem der Unterschied zwischen dem kleineren und dem grösseren Abstand (B"—B') ungenützt bleibt. The distances B 'and B "of the left and right fully ground gear face cut planes 9' and 10 'from the axis crossing point 8 when grinding the first tool flanks F] are the same as the distances of the 5 right 10" and left 9 "are full Ground workpiece end cut planes from the axis crossing point 8 when grinding the second workpiece flank F2.Because during grinding the position of the axis crossing point 8 remains unchanged according to the known method, Bmax is determined by the smaller io distance B 'between the axis crossing point 8 and the fully ground workpiece front cutting plane (Bmax = 2B '), while the difference between the smaller and the larger distance (B "—B') remains unused.

is Erfindungsgemäss wird die volle schleifbare Radbreite B'+B" der linken und rechten voll ausgeschliffenen Zahnradstirnschnittebenen dadurch nutzbar gemacht, dass der Achskreuzungspunkt zum Schleifen der ersten bzw. der zweiten Zahnflanke F1; F2 jeweils um den Verschiebeweg According to the invention, the full grindable wheel width B '+ B "of the left and right fully ground gear cutting planes is made usable in that the axis crossing point for grinding the first and second tooth flanks F1; F2 each by the displacement path

2° B"-B' 2 ° B "-B '

V 2 V 2

axial vom mittleren Achskreuzpunkt 8 nach rechts bzw. axially from the central intersection point 8 to the right or

nach links verschoben wird. Anders ausgedrückt: das Zahn-25 rad 1 wird beim Schleifen so axial verschoben, dass die Endpunkte der beiden Berührungslinien Li und L2 gerade in die Stirnseiten des Zahnrades zu liegen kommen, dass also die ganze Länge von Li und L2 ausgenützt werden kann. is shifted to the left. In other words: the toothed wheel 1 is shifted axially during grinding so that the end points of the two contact lines Li and L2 come straight to the front of the gear, so that the entire length of Li and L2 can be used.

Das kann z.B. so durchgeführt werden, dass beim Schlei-30 fen die rotierende Schnecke 2 zuerst radial zugestellt wird, bis der Soll-Fertigungsabstand a vom rotierenden Zahnrad, das von seiner Mittellage aus um den Verschiebeweg v axial nach der linken Seite verschoben wurde, erreicht ist. Durch Überlagern der Kreisvorschubbewegung Aca auf die Grund-35 drehzahl der Schleifschnecke oder des Zahnrades wird dann die erste Flanke F \ auf ihrer ganzen Breite B"+B' geschliffen. Nach dem Schleifen der ersten Flanke F i wird zunächst die Schnecke 2 radial aus der Verzahnung des Zahnrades 1 ausgefahren; anschliessend wird das Zahnrad 1 um den Be-40 trag 2-v nach rechts verschoben. Dabei muss die Werkstückdrehwinkellage relativ zur Schneckendrehwinkellage durch einen dem Schrägungswinkel ß und dem Verschiebeweg 2-v entsprechenden Drehwinkel korrigiert werden. Aus dieser Position folgt nun wieder das Zustellen der Schnecke 2 auf 45 den Soll-Fertigungsabstand und das Überlagern der Kreisvorschubbewegung A a auf die Grunddrehzahl im umgekehrten Drehsinn wie zum Schleifen der ersten Flanke, womit die zweite Flanke F2 auf ihrer ganzen Breite geschliffen wird. This can e.g. be carried out in such a way that when grinding the rotating screw 2 is first fed radially until the desired production distance a from the rotating gear, which has been displaced from its central position by the displacement path v axially to the left, has been reached. The first flank F \ is then ground over its entire width B "+ B 'by superimposing the circular feed movement Aca on the basic speed of the grinding worm or the gear wheel. After grinding the first flank F i, the worm 2 is first removed radially from the The toothing of gear 1 is extended, then gear 1 is shifted to the right by the amount 40-v. The workpiece rotation angle position relative to the screw rotation angle position must be corrected by an angle of rotation corresponding to the helix angle ß and the displacement path 2-v. From this position Now follows again the setting of the worm 2 to 45 the target manufacturing distance and the superimposition of the circular feed movement A a on the basic speed in the opposite direction of rotation as for grinding the first flank, whereby the second flank F2 is ground over its entire width.

50 50

60 60

s s

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

658 613

1. A method for machining the teeth of a rotating gear (1) by means of at least one rotating, gear-like or helical tool (2), the tool (2), the arc tooth gap (Ls) of which is greater than the finished dimension of the arc tooth thickness (Dz) of the workpiece (1), is fed radially relative to the latter until the desired production center distance (a) is reached, and by generating a rotary feed movement between the workpiece (1) and the tool (2) first the one flanks (Fi) and then the other Flanks (F2) of all workpiece teeth are processed, characterized in that the position of the axis cross point (8) of the tool and workpiece axis (6 or 7) when machining one tooth flank (Fi) is different from the position of the axis cross point (8) during machining the other tooth flanks (F2).

2 '

when grinding one or the other flanks (F i, F2), the positions of the fully ground gear cutting planes being given by the respective toothing characteristics of the tool and the workpiece.

2. The method according to claim 1, characterized in that the axis cross point (8) for machining the one flanks (F]) from the central face section plane (11) of the workpiece (1) on its axis (7) is shifted to one side and then for machining the other flanks (F2) from the face section plane (11) is moved axially to the other side.

2nd

PATENT CLAIMS

3. The method according to claim 1, characterized in that the intersection point (8) is shifted to one and the other side by the same amount (v).

4. The method according to claim 3, characterized in that the amount of displacement (v) of the intersection point (8)

on one side or the other half of the difference of the distances (B ', B ") of the fully ground gear cutting planes (9', 10 'or 9", 10 ") from the central cross point (8) corresponds to (y = B'-B ")

5. The method according to claim 3, characterized in that the workpiece (1) is displaced axially from its central position to one side and then to the other side, while the position of the tool (2) remains unchanged with respect to the processing machine.

6. The method according to claim 2, characterized in that an angular position error resulting from the displacement between the tool (2) and the workpiece (1) is compensated for by a corresponding rotation angle correction of the circular feed.