DD200074A1 - Verfahren zum schleifen von zahnflanken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen von Zahnflanken an gerade oder schr"g verzahnten Stirnr"dern, mit geradlinig abgerichteten Schleifscheibenbezugsprofil, wobei zwischen Werkstück und Verzahnwerkzeug eine W"lzbewegung stattfindet. Ziel der Erfindung ist eine Erh"hung der Arbeitsproduktivit"t, sowie die Einsparung von Material- und Fertigungskosten für Teileinrichtungen. Aufgabengem"ß soll die schrittweise Weiterteilung von Zahnlücke zu Zahnlücke durch eine kontinuierliche Drehbewegung ersetzt werden. Die L"sung der Erfindung sieht vor, mehrere Schleifscheiben nacheinander auf einer zur Werkstückachse geneigten Bewegungsbahn so zu bewegen, dass jede Schleifscheibe in einer andren Zahnlücke arbeitet und dem Werkstück zur W"lzbewegung eine Zusatzdrehung zu erteilen, welche zum kontinuierlichen Teilen den Weg-Zeit-Bedingungen des Verfahrens gerecht wird. Fig.1

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zum Schleifen von Zahnflanken

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen von Zahnflanken an gerade oder schräg verzahnten Stirnrädern, bei dem die Schleifscheibe mit geradlinig abgerichteten Bezugsprofil über die Zahnflanke geführt wird, wobei zwischen dem Werkstück und dem Verzahnwerkzeug eine Wälzbewegung stattfindet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei allen bisher bekannt gewordenen Zahnflankenschleifmaschinen, die nach dem Einzelteilverfahren, unter Vornahme einer Wälzbewegung arbeiten, wird die Schleifscheibe jeweils in einer Zahnlücke über den Verlauf der Zahnflanke hin- und herbewegt· Eine vollendete Hin- und Herbewegung wird als Doppelhub bezeichnet. Zur Ausführung dieser Bewegung sind die bekannten Zahnflankenschleifmaschinen mit einem Hubschlitten als Träger der Schleifspindel versehen, welcher durch Kreuzschleifenantriebe oder hydraulische Antriebe in Tätigkeit gesetzt wird.

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Als Beispiel wird auf die DD-PS 142 855, B 23 F 5/02 verwiesen·

Bei der auf die Hin- und Herbewegung orientierten Verfahrensweise ergibt sich zwangsläufig eine Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit der Schleifscheibe über den Verlauf der Zahnflanke. .

Da die Vorschubbewegung des hin- und hergehenden Hubschlittens durch ein abwechselndes Verzögern und Beschleunigen gekennzeichnet ist, führt eine angestrebte Steigerung der Arbeitsproduktivität durch Erhöhung der Doppelhubzahl sehr bald zu maschinentechnischen Grenzen, die dadurch gesetzt sind, daß die auftretenden Maseenkräfte nicht mehr beherrschbar sind. Da die Massenkräfte auch Störbewegungen erzeugen, sind umfangreiche Aufwendungen notwendig, um die Verzahngenauigkeit in der erforderlichen Qualität zu halten.

Da die erreichbare maximale Vorschubgeschwindigkeit bei dem bekannten Verfahren nicht über die ganze Werkstuckbreite konstant gehalten werden kann, ergibt sich insgesamt ein Mehraufwand an Verzahnungszeit« Dieser ist um so größer, je kürzer die Wegstrecke ausfällt, über welche es gelingt, die Vorschubgeschwindigkeit konstant zu halten. Bei dem oftmals, insbesondere für schmale Werkstücke eingesetzten Kreuzschleifenantrieb, mit seinem reinen sinusförmigen Geschwindigkeitsverlauf, wird die Weg-Zeit-Bilanz besonders ungünstig.

Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Verfahrensweise besteht darin, daß entweder bei einer bestimmten Anzahl von Doppelhüben zur Erzeugung einer Evolvente nur eine begrenzte Formgenauigkeit erreichbar ist oder die Verbesserung der Formgenauigkeit durch Erhöhung der Doppelhubanzahl und damit durch erhöhten Zeitaufwand erreichbar ist. Da sich die Wälzbewegung aus einer geradlinigen

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und einer drehenden Bewegung des Werkstückes zusammensetzt, kommt es im Zusammenwirken mit der Hubbewegung der Schleifscheibe zur Ausbildung eines Hüllschnitt-Polygons, welches die Sollevolvente einhüllt. Die Größe des Wälzwinkelschrittes zwischen zwei benachbarten Hüllschnitten ändert sich dabei entlang der Radbreite stetig, so daß der größte Wälzwinkelschritt die Formgenauigkeit der Evolvente bestimmt.

Das bedeutet, daß zur Erreichung hoher ormgenauigkeiten in der Regel mehr Hübe ausgeführt werden, als eigentlich erforderlich sind. Ursächlich für diesen Nachteil ist die hin- und hergehende Vorschubbewegung der Schleifscheibe in Zahnlängsrichtung mit veränderlicher Bewegungsrichtung und die gleichbleibende Richtung der Wälzbewegung·

Bei dem bekannten Verfahren gestaltet sich die Arbeitsproduktivität auch unterschiedlich innerhalb der verschiedenen VJerkstückbreiten. Im Gebiet kleiner Radbreiten dominiert bei der Wahl der Doppelhubzahl die zulässige Grenzbeschleunigung, so daß die an sich technologisch mögliche Vorschub-Grenzgeschwindigkeit nicht anwendbar ist. Dadurch müssen Werkstücke mit kleinen Radbreiten auf unproduktive Art verzahnt werden.

Es ist nun ein Verfahren zum Schleifen von Zahnflanken an gerade oder schräg verzahnten Stirnrädern, bei dem die Schleifscheibe mit geradlinig abgerichteten Bezugsprofil durch Einzelteilen von Zahnlücke zu Zahnlücke zum Arbeitskontakt gelangt, wobei zwischen dem Werkstück und dem Verzahnwerkzeug eine Wälzbewegung stattfindet, vorgeschlagen worden, bei dem mehrere Schleifscheiben nacheinander in gleicher Vorschubrichtung mit gleichbleibender Vorschubgeschwindigkeit auf einer Bewegungsbahn über den Verlauf der Zahnflanke geführt werden, wobei die außer Eingriff gelangte Schleifscheibe am Ende der Bewegungsbahn

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des Vorschubes aus dieser entfernt und dem Anfangspunkt dieser Bewegungsbahn wieder zugeführt wird·

Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß durch die gleichbleibende Vorschubrichtung der Schleifscheibe jede

Hin- und erbewegung entfällt und deshalb auch alle damit verbundenen Nachteile ausgeräumt werden. Dabei ergeben sich als Vorteile die frei nach rein technologisch optimalen Gesichtspunkten wählbare Vorschubgeschwindigkeit, und damit eine Steigerung der Arbeitsproduktivität, vor allem bei schmalen Werkstucken, sowie eine Verbesserung der Form- und Oberflächengüte der Verzahnung, durch die gleichbleibende Größe der Hüllschnitte und der ständigen Schleifwirkung im Gleichlauf.

Die Grenzen, welche diesem Verfahren hinsichtlich einer weiteren Verbesserung der Bearbeitungszeitökonomie gesetzt sind, liegen darin begründet, daß in an sich bekannter Weise im Einzelteilverfahren gearbeitet wird. Dadurch, daß nach Fertigstellung jeder einzelnen Zahnlücke die Schleifscheibe aus der Zahnlücke ausgefahren werden muß, eine Teildrehung des Werkstückes erfolgt und ein Wiedereinfahren der Schleifscheibe in die nächste Zahnlücke unumgänglich ist, ergibt sich insgesamt ein Zeitaufwand, welcher einen großen Teil der Bearbeitungszeit in Anspruch nimmt. Die zur Durchführung des Einzelteilens maschinentechnisch erforderlichen hochgenauen Teileinrichtungen und notwendiger Getriebeaufwand in Form eines Differentialgetriebes, stellen weitere Faktoren dar, welche das Einzelteilen als ein ökonomisch verbesserungswürdiges Verfahrensbestandteil erscheinen lassen.

Bei einer bekannten Vorrichtung, wie sie in der DE-PS 931 027; 49 d 1/01 beschrieben ist, werden ebenfalls mehrere Schleifscheiben nacheinander durch die Zahnlücke geführt.

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Diese Vorrichtung ist jedoch in ihrem Aufbau so gestaltet, daß sich ein Arbeitsablauf ergibt, der es notwendig macht, im Einzelteilverfahren zu arbeiten. Weitere Beschränkungen dieses Lösungsweges bestehen darin, daß infolge einer nicht durchführbaren Wälzbewegung nur im Form-Teil-Verfahren gearbeitet werden kann, wobei in diesem Falle nur die Bearbeitung von Geradverzahnungen möglich ist·

Eine weitere Beschränkung ergibt sich aus dem Zwang, daß das Schleifaufmaß nach genau einer vollen Umdrehung der λ die Schleifscheiben tragenden Vorrichtung abgearbeitet sein muß« Eine Optimierung der technologischen Parameter ist somit nicht möglich·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine weitere Erhöhung der Arbeitsproduktivität beim Zahnflankenschleifen mit mehreren in gleicher Richtung über die Zahnflanken bewegten Schleifscheiben, sowie eine verfahrensbedingte Einsparung an Material- und Fertigungskosten.bezüglich des Maschinenaufbaues·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schleifen von Zahnflanken an gerade oder schräg verzahnten Stirnrädern, bei dem die Schleifscheibe mit geradlinig abgerichteten Bezugsprofil über die Zahnflanke geführt wird, wobei zwischen dem Werkstück und dem Verzahnwerkzeug eine Wälzbewegung stattfindet, zu schaffen, bei dem die schrittweise Weiterteilung von Zahnlücke zu Zahnlücke durch eine kontinuierliche Drehbewegung des Werkstückes ersetzt ist.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß sich mehrere Schleifscheiben auf einer zur Werkstückachse unter

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einem Winkel geneigt verlaufenden, geradlinigen Bewegungsbahn in einem Abstand voneinander und zur Normalen der Bewegungsbahn unter einem Winkel geneigt, mit gleichbleibender Vorschubgeschwindigkeit bewegen und dabei jede Schleifscheibe in einer anderen Zahnlücke zum Arbeitskontakt gelangt, wobei das Werkstück zur Wälzbewegung eine Zusatzdrehung ausführt, durch welche der Berührungspunkt des Erzeugungsprofiles des Verzahnwerkzeuges am Wälzkreis ohne Berücksichtigung der Wälzbewegung, während des Arbeitskontaktes über die gesamte Bewegungsbahn der Schleifscheiben erhalten bleibt.

Bei der Bearbeitung von Geradverzahnungen ist dabei der Winkel, den die Achsen der Schleifscheiben mit der Normalen der Bewegungsbahn bilden, gleich dem Winkel bemessen, unter welchem die Bewegungsbahn die Werkstückachse kreuzt.

Bei der Bearbeitung von Schrägverzahnungen ist der Winkel, den die Achsen der Schleifscheiben mit der Normalen der Bewegungsbahn bilden, gleich dem Winkel bemessen, unter welchem die Bewegungsbahn die Werkstückachse kreuzt, plus oder minus dem Schrägungswinkel der Verzahnung·

Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem der technologisch bedingte Wälzweg pro Umlauf z-mal (z Zähnezahl) durchlaufen wird, legt das Werkstück hier diesen Wälziveg nur ein einziges Mal zurück·

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung gelangen mit jeder Achse der Schleifscheiben mehrere Schleifscheiben, eine Rundzahnstange bildend zum Eingriff·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung ist nachstehend anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert« In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

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Fig» 1: Die schematische Darstellung des Verfahrenaablaufes bei der Bearbeitung von Geradverzahnungen,

Fig. 2: die schematische Darstellung des Verfahrensablaufes bei der Bearbeitung von Schrägverzahnungen.

In den Zeichnungen sind symbolisch vereinfacht dargestellt Das Werkstück 1, in einer Abwicklung des Zylinders des Wälzkreises, die Zahnlücken 2, versinnbildlicht durch die Symetrielinie innerhalb der Zahnlücke 2, die Werkstückachse 3, die Schleifscheiben 4; 5; 6 und die Bewegungsbahn 7 ) der Schleifscheiben 4; 5; 6.

Die Bewegungsbahn 7 verläuft unter einem Winkel £ geneigt zur Werkstückachse 3. Alle Schleifscheiben 4; 5; 6 folgen einander auf der Bewegungsbahn 7 in gleichen Abständen a und die Achsen der Schleifscheiben 4; 5; 6 schließen mit der Normalen der Bewegungsbahn 7 einen Winkel ^ ein· Das Werkstück 1 führt eine kontinuierliche Drehbewegung aus, welche durch eine Umfangsgeschwindigkeit V am Wälzkreis gekennzeichnet ist.

Die Schleifscheiben 4; 5; 6 bewegen sich auf der Bewegungsbahn 7 mit einer Vorschubgeschwindigkeit V .

Der Verfahrensablauf und die Verfahrensbedingungen bei der Bearbeitung von Geradverzahnungen, sind aus Fig. 1 ersichtlich.

Der Winkel -f* , also die Neigung der Achsen der Schleifscheiben 4; 5; 6 zur Normalen der Bewegungsbahn 7 ergibt sich aus der Bedingung:

sin f

trj

worin t die Normalteilung bedeutet

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Der Winkel J , unter dem die Bewegungsbahn 7 die Werkstückachse 3 kreuzt, ist gleich dem Winkel ^^-" zu bemessen· Die Vorschubgeschwindigkeit V wird nach technologischen Gesichtspunkten frei gewählt, woraus sich die Umfangsgeschwindigkeit V des Werkstückes 1 im Wälzkreis nach der Bedingung:

^Vw = ^Vs . sin

ergibt.

Bei Einhaltung dieser verfahrensgemäß bedingten Einstell- und Bewegungsparameter, werden die Schleifscheiben 4j 5; auf der Bewegungsbahn 7 über den Verlauf der Zahnflanken so geführt, daß jede Schleifscheibe 4; 5; 6 in eine nachfolgende Zahnlücke 2 zum Arbeitskontakt gelangt, so daß nach einer vollen Umdrehung des Werkstückes 1 alle Zahnlükken 2 bearbeitet sind· Während des geschilderten Verfahrensablaufes ist es nach einer weiteren Bedingung des Verfahrens notwendig, zur Ausbildung der Evolvente dem Werkstück 1 gegenüber dem Verzahnwerkzeug eine Wälzbewegung zuzuordnen· Die dabei erforderliche Drehbewegung des Werkstückes 1 wird der Umfangsgeschwindigkeit V je nach dem, welche Flanke bearbeitet wird, hinzu addiert oder abgezogen.

Der Verfahrensablauf und die Verfahrensbedingungen gestalten sich bei der Bearbeitung von Schrägverzahnungen grundsätzlich in der gleichen Art, wie bei der Bearbeitung von Geradverzahnungen. Die durch den Schrägungswinkel /2>o der Verzahnung veränderte Bezugsgeometrie ist aus Fig. 2 ersichtlich. Für die Größe des Winkels $S* sind die gleichen Bedingungen zutreffend, wie bei der Bearbeitung von Gera dverzahnungen.

Der Winkel J ergibt sich bei J < ßo hu

/3ε, - und bei &>ß_o zu

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Die Umfangsgeschwindigkeit V des Werkstückes im Wälzkreis berechnet sich aufgrund der veränderten Winkelgrößen bei </"«=:/3> aus der Beziehung

und bei ύ >ß>_o aus der Beziehung

V_w - V₈ . sin

Der technisch-ökonomische Effekt der Erfindung liegt darin begründet, daß durch die in einem Abstand aufeinanderfolgende Führung mehrerer Schleifscheiben hintereinander in gleicher Vorschubrichtung, der Erfindungsgedanke darauf orientiert, jede Schleifscheibe in eine andere, nachfolgende Zahnlücke einzuführen, das Werkstück dabei zu drehen und dadurch eine kontinuierliche Teilbewegung zu erhalten. Dadurch ist eine beachtliche Steigerung der Arbeitsproduktivität erreichbar. Der Aufwand für die Herstellung und Installation der Einzelteileinrichtung entfällt. ' .

Claims (4)

P 3651 Erfindungsanspruch:

1« Verfahren zum Schleifen von Zahnflanken an gerade oder schräg verzahnten Stirnrädern, bei dem die Schleifscheibe mit geradlinig abgerichteten Bezugsprofil über die Zahnflanke geführt wird, wobei zwischen dem Werkstück und dem Verzahnwerkzeug eine Wälzbewegung stattfindet,

gekennzeichnet dadurch,

daß sich mehrere Schleifscheiben 4; 5; 6 auf einer zur Werkstückachse (3) unter einem Winkel ( £ ) geneigt verlaufenden, geradlinigen Bewegungsbahn (7) in einem Abstand (a) voneinander und zur Normalen der Bewegungsbahn (7) um einen Winkel (<γ" ) geneigt, mit gleichbleibender Vorschubgeschwindigkeit (V ) bewegen und dabei jede Schleifscheibe 4; 5; 6 in einer anderen Zahnlücke (2) zum Arbeitskontakt gelangt, wobei das Werkstück (1) zur Wälzbewegung eine Zusatzdrehung ausführt, durch welche der Berührungspunkt des Erzeugnisprofiles des Verzahnwerkzeuges am Wälzkreis ohne Berücksichtigung der Wälzbewegung, während des Arbeitskontaktes über die gesamte Bewegungsbahn (7) der Schleifscheiben 4; 5; 6 erhalten bleibt.

2. Verfahren nach Punkt 1,
gekennzeichnet dadurch,

daß bei der Bearbeitung von Geradverzahnungen der Winkel (/y) den die Achsen der Schleifscheiben 4; 5; 6 mit der Normalen der Bewegungsbahn (7) bilden, gleich dem Winkel ( cf) bemessen ist, unter welchem die Bewegungsbahn (7) die Werkstückachse (3) kreuzt·

3. Verfahren nach Punkt 1,
gekennzeichnet dadurch,

daß bei der Bearbeitung von Schrägverzahnungen der Win-

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kel {Ϋ") den die Achsen der Schleifscheiben (4; 5; 6) mit der Normalen der Bewegungsbahn (7) bilden, gleich dem iA/inkel ( S )» plus oder minus dem Schrägungswinkel ( ß>_o ) der Verzahnung bemessen ist«

4. .Verfahren nach Punkt 1 oder 1 und 2 oder 1 und 3, gekennzeichnet dadurch,

daß mit jeder Achse der Schleifscheiben (4; 5; 6) mehrere Schleifscheiben, eine Rundzahnstange bildend, zum Eingriff gelangen·

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