DD201113A5 - Verfahren und einrichtung zur bearbeitung eines schnecken-oder gewindefoermigen werkstueckes mit einem schnecken-oder gewindefoermigen werkzeug - Google Patents

Verfahren und einrichtung zur bearbeitung eines schnecken-oder gewindefoermigen werkstueckes mit einem schnecken-oder gewindefoermigen werkzeug Download PDF

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DD201113A5 DD81234542A DD23454281A DD201113A5 DD 201113 A5 DD201113 A5 DD 201113A5 DD 81234542 A DD81234542 A DD 81234542A DD 23454281 A DD23454281 A DD 23454281A DD 201113 A5 DD201113 A5 DD 201113A5
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Abstract

Die Erfindung betrifft die Herstellung eines ein- oder mehrgaengigen schnecken- oder gewindefoermigen Werkstueckes mit einem ein- oder mehrgaengigen schnecken- oder gewindefoermigen Werkzeug. Waehrend es Ziel der Erfindung ist, eine grosse Genauigkeit und kurze Bearbeitungszeiten bei der Herstellung von schnecken- und gewindefoermigen Werkstuecken zu erzielen, besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bearbeitung eines ein- oder mehrgaengigen schnecken- oder gewindefoermigen Werkstueckes mit einem ein- oder mehrgaengigen schnecken- oder gewindefoermigen Werkzeug zu entwickeln, die mit hoher Geschwindigkeit und kleinen Schnittkraeften arbeitet. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe geloest durch eine gezielt auf die radialen Zu- und Rueckstellbewegungen abgestimmte zusaetzliche axiale Relativbewegung zwischen dem Werkzeug und der Schleifscheibe indem die Eingriffstellen so verschoben werden, dass auf der Scheibe das vorgesehene Schneckenprofil erzeugt wird. Da die Gesamtflaeche der momentanen Eingriffsstellen wesentlich kleiner ist als die Gesamtprofilflaeche der Schleifscheibe, sind die auftretenden Schnittkraefte relativ klein, so dass hohe Abrichtungsgeschwindigkeiten erzielt werden koennen. Fig. 1

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung;
Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines ein- oder mehrgängigen schnecken- oder gewindeförmigen Werkstückes mit einem ein- oder mehrgängigen schnecken- oder gewindeförmigen Werkzeug.
Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen ' (
Aus der DE-PS 748 587 ist ein Verfahren bekannt zum Profilieren von schneckenförmigen Schleifwerkzeugen. Als Abrichtwerkzeug wird ein schneckenförmiger Abwälzfräser verwendet, der mit den Gängen der Schleifschnecke in Eingriff gebracht wird. Durch Wahl eines geeigneten Profils wird erreicht, daß die Achse der Abrientschnecke parallel zur Achse der Schleifschnecke gebracht werden kann, so daß zum Abrichten die mit der Schleifschnecke kämmende Abrichtschnecke lediglich in radialer Richtung zugestellt werden muß.
Die Abrichtschnecke ist mit Schneidflächen aus Hartmetall oder anderen Werkstoffen von großer Härte versehen. Da die Abrichtschnecke mit dem ganzen Profil im Eingriff mit der Schleifschnecke steht, sind die auftretenden Schnittkräfte beim Abrichten und demzufolge auch die dabei entwickelte Wärme sehr groß. Das führt zu fertigungstechnischen Schwie-
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rigkeiten. Infolge der Wärmeausdehnung ist auch die Toleranzeinhaltung erschwert. Im weiteren können mit diesem Abrichtwerkzeug keine Plankenformkorrekturen an der Schleifschnecke angebracht werden.
Ziel der Erfindung
Die Erfindung hat das Ziel, eine große Genauigkeit und kurze Bearbeitungszeiten bei der Herstellung von schnecken- und gewindeförmigen Werkstücken zu gewährleisten.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bearbeitung eines ein- oder mehrgängigen schnecken- oder gewindeförmigen Werkstückes mit einem ein- oder mehrgängigen schnecken- oder gewindeförmigen Werkzeug bei hoher Geschwindigkeit und kleinen Schnittkräften zu entwickeln.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug mit dem Werkstück in einen einfachen oder mehrfachen kämmenden Eingriff gebracht wird, wobei die Zahl der Eingriffstellen eine Punktion der Steigung des Werkstückes und der Breiten der beiden Schnecken ist und wobei die Eingriffsstellen sich in jedem Zeitpunkt auf dem gleichen Abschnitten der Achsschnittzahnprofile des Werkstückes befinden, und daß durch eine gezielt auf die radiale Zu- und Rückstellbewegungen abgestimmte, allfällige Profilkorrekturen berücksichtigende zusätzliche axiale Relativbewegung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück die Eingriffsstellen so verschoben werden, daß auf dem Werkstück das vorgesehene Schnecken- oder Gewindeprofil erzeugt,wird.
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Des weiteren wird die zusätzliche axiale Relativbewegung durch eine zusätzliche Drehbewegung des Werkzeuges gegenüber dem Werkstück erzeugt, wobei diese zusätzliche Drehbewegung der aus dem Grunddrehzahlenverhältnis zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug resultierenden Drehbewegung des Werkzeuges überlagert wird. Vorteilhaft ist es, wenn die zusätzliche axiale Relativbewegung durch eine Verschiebung des Werkzeuges in Achsrichtung erzeugt wird. Erfinderisch ist auch, daß jedem Profilabschnitt des Werkstückes eine bestimmte Größe der radialen Zu- und Rückstellbewegung zugeordnet wird.
Ein weiteres erfinderisches Merkmal ist die Abstimmung der Zusatzbewegung auf die radialen Zu- und Rückstellbewegungen durch eine mechanische oder hydraulische Kopiereinrichtung mit auswechselbarer Schablone und die Abstimmung der Zusatzbewegung auf die radialen Zu- und Rückstellbewegungen mittels einer elektronischen Steuerungs*- oder Regelungsvorrichtung.
Vorteilhafterweise werden zur Erzeugung gewünschter Profilkorrekturen die Steuerschablonen korrigiert bzw· entsprechende Daten in die elektronischen Steuerungs- oder Regelungsvorrichtungen eingegeben und bei gleicher Steigungsrichtung der beiden Schnecken das Werkstück im Gegenlauf und bei unterschiedlichen Steigungsrichtungen im Gleichlauf bearbeitet.
Günstig ist es, daß sich bei trapezförmigen Profilen der Profilkopf der Abrichtschnecke während der Bearbeitung auf einer Bahn entlang der zylindrischen Kopffläche des Achsschnitt zahnpr of ils bewegt, dann entlang der Profilflanke und der zylindrischen Profilgrundfläche, sodann entlang der gegenüberliegenden Prifolflanke und wieder auf die Kopffläche eines benachbarten Achsschnitzahlprofils. ' :
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Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß das drehend angetriebene, schnecken- oder gewindeförmige Werkzeug in bezug auf das ebenfalls drehend angetriebene, schnecken- oder gewindeförmige Werkstück in radialer Richtung zu- und rückstellbar ist und wobei das Verhältnis der Drehzahlen einem aus dem Verhältnis der Steigungen der beiden Schnecken resultierenden Grunddrehzahlenverhältnis entspricht, gekennzeichnet dadurch, daß die Abrichtschnecke mit der Schleifschnecke in einem einfachen oder mehrfachen kämmenden Eingriff steht, wobei die Berührungsflächen sich in jedem Zeitpunkt auf dem gleichen Bearbeitungsdurchmesser und den gleichen Abschnitten der Achsschnittzahnprofile der Schleifschnecke befinden, daß die Dicke des Profilkopfes der Abrichtschnecke kleiner ist als die Lückenweite im Profilgrund der Schleifschnecke, daß der Profilwinkel des Achsschnittprofils etwa gleich groß oder kleiner ist als derjenige Profilwinkel des Achsschnitzahnprofils, daß die Gesamtfläche der momentanen Berührungsflächen wesentlich kleiner ist als die Gesamtprofilfläche der Schleifschnecke und daß elektronische und/oder mechanische und/oder hydraulische Mittel vorgesehen sind zur Erzeugung einer zusätzlichen axialen del ativbewegung zwischen der Abrichtschnecke und der Schleifschnecke.
Günstig ist es dabei, daß die Abrichtschnecke eine Achsteilung aufweist, welche ein ganzzahliges Vielfaches der Werkstückachsteilung ist, und daß die Abrichtschnecke mit jedem oder jedem zweiten, dritten oder jedem n~ten Achsschnitt zahnpr of il der Schleifschnecke im Eingriff steht, und daß die Abrichtschnecke eine Steigung aufweist, die mit der Steigung der Schleifschnecke übereinstimmt. Es empfiehlt sich, den Profilkopf der Abrichtschnecke mit einem harten Schleifbelag zu versehen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als günstig erwiesen, daß sich der Schleifbelag über die Zahnkopffläche sowie seitlich auf einem Abschnitt der Profilflanken vom Profilkopf gegen den Profilfuß hin erstreckt und daß der Schleifbelag im Bereich der Zahnkopffläche zylindrisch ist.
Es besteht auch die Möglichkeit, daß der Schleifbelag des Profilkopfes - im Normalschnitt zum Schneckengang oder im Achsschnitt gesehen - einen Teil einer Kreisfläche bildet. Anzustreben ist, daß die Planken des Schleifbelages gewölbt sind, daß die Wölbungstangenten einen Tangentenwinkel einschließen, der sich über einen Bereich zwischen einem Maximum und einem Minimum erstreckt, und daß die beiden Grenzwerte des Tangentenwinkels um einen Profilkorrekturen berücksichtigenden Betrag größer bzw. kleiner sind als der Größt- bzw. Kleinstwert des Profilwinkels der Schleifschnecke, welcher noch bearbeitbar ist und daß die beiden Grenzwerte des Tangentenwinekls sich um die Summe der beiden Korrekturbeträge voneinander unterscheiden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Einrichtung gekennzeichnet durch eine Eingabeeinheit, die Werkstückprofildaten und Profilkorrekturdaten, einen Scheibenprofilrechner, einen Regler, einen Schrittantrieb, νorteilhafterweise eine' AbrichtSchlittenzustellung oder einen Regler für die Werkzeug-Zustell- und -Rüdkstellbewegung, einen Regelkreis für die Werkstück-Drehbewegung, bestehend aus einem Abrichtraotor, Winkelschrittgeber und Gleichlaufregler, sowie einen Winkelschrittgeber und daß sie eine Eingabe-Sinheit für die Werkstückprofildaten und Profilkorrekturdaten, einen Scheibenprofilrechner und einen Regler, je einen Vorschubmotor oder Lageregelkreis für die radiale Zustell- und Rückstellbewegung bzw. für die axiale Werkzeugverschiebebewegung sowie Zahnräder zwischen Abricht-
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-6 schnecke und Schleifschnecke aufweist·
Gemäß weiterer Merkmale der Erfindung besitzt die Ein- ' richtung ein Differentialgetriebe und weist einen Schlitten mit Spindelantrieb, einen Vorschubmotor und eine Lagerung für das Werkzeug auf.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachstehend in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
Pig. 1: eine Achsschnittdarstellung eines schneckenförmigen Abrichtewerkzeuges, welches mit einem schneckenförmigen Schleifwerkzeug in Eingriff steht;
Pig. 2, 3: zwei Ausbildungsformen des Achsschnittprofiles der Abrichtschnecke;
Pig. 4: schematisch in Achsschnittdarstellung die Bahn des Profilkopfes der Abrichtschnecke beim Profilieren des SchleifSchneckenprofils;
Pig. 5: ein Blockschema einer Einrichtung rfür das Abrichten und Profilieren einer Schleifschnecke mittels einer Abrichtschnecke;
Pig. 6: ein Blockschema einer weiteren Abrichteinrichtung, wobei die zusätzliche axiale Bewegung
direkt durch axiale Verschiebung der Abrichtschnecke erzeugt wird und wobei der Gleichlauf zwischen der Abrichtschnecke und der Schleif-
schnecke mechanisch gewährleistet ist;
Pig. 7: ein Blockschema einer Abrichteinrichtung mit elektronisch geregeltem Gleichlauf zwischen Abricht- und Schleifschnecke;
Fig. 8: schematisch eine rein mechanisch, mittels Kurvenscheibe gesteuerte Abrichteinrichtung.
Gemäß der Fig. 1 steht ein schneckenförmiges Abrichtwerkzeug, nachstehend Abrichtschnecke 1 genannt, mit einem schneckenförmigen Schleifwerkzeug, nachstehend Schleifschnecke 2 genannt, im Eingriff. Beide Schnecken, die Abrichtschnecke 1 und die Schleifschnecke 2, weisen einen einzigen Gang auf, und die Achsteilung T der Abrichtschnecke 1 ist identisch mit der Achsteilung T„ der Schleifschnecke 2. Beide Schnecken, die Abrichtschnecke 1 und die Schleifschnecke 2, besitzen auch den gleichen Modul m, und es gilt folgende Beziehung:
Ta - T8 - * -IT -
In der Achsschnittdarstellung ist der Gang jeder Schnecke mehrfach geschnitten, wobei die Achsschnittprofile 3 der Abrichtschnecke 1 kammförmig in die Achsschnittzahnprofile der Schleifschnecke 2 eingreifen.
Das Achsschnittprofil 3 der Abrichtschnecke 1 weist einen Schleifbelag 5 auf, der aus diamant, kubischem Bornitrid oder einem anderen Material großer Härte bestehen kann (Pig. 2). Der Schleifbelag 5 erstreckt sich über die ganze Zahnkopffläche 6 sowie seitlich auf einem kurzen Abschnitt vom Zahnkopf gegen den Profilfuß der Abrichtschnecke 1 hin Dieser seitliche Abschnitt kann sehr kurz sein.
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Die Dicke D des Profilkopfes 7 der Abrichtschnecke 1 ist kleiner als die Lückenweite L im Profilgrund der Schleifschnecke 2. Der im Achsschnittprofil 3 gemessene Profilwinkelöider Abrichtschnecke 1 ist im allgemeinen kleiner als der Profilwinkel «. der Schleifschnecke 2. Die beiden Winkel könnten auch gleich sein: Un » βί_ ·
a s
In der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Profilwinkel etQ 15°, so daß der Plankenwinkel (2«o) 30° beträgt.
a. a
Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, steht die Abrichtschnecke 1 mit der Schleifschnecke 2 in einem mehrfachen Eingriff, wobei, im Achsschnitt gesehen, die Profilköpfe 7 der Abrichtschnecke 1 die Achsschnittzahnprofile 4 der Schleifschnecke je entlang eines kleinen Bearbeitungsabschnittes eine Be-' rührungsfläche 8 besitzen. Diese momentanen, kleinen Berührungsflächen 8 liegen in jedem Zeitpunkt auf dem gleichen Bearbeitungsdurchmesser d der Schleifschnecke 2 und auf dem gleichen Abschnitt ihres Achsschnittzahnpflofiles 4. Im Vergleich zum gesamten Profilumriß der Schleifschnecke 2 sind die jeweiligen Berührungs- bzw. Bearbeitungsflächen sehr klein Dies hat den vorteil, daß keine hohen Schnittkräfte oder Wärmebelastungen beim Bearbeiten entstehen, so daß das Profilieren oder Abrichten mit hoher Genauigkeit und bei hohen Geschwindigkeiten durchgeführt werden kann.
Es ist nicht mehr notwendig, die Schleifschnecke 2 zum Abrichten abzubremsen, da es nun möglich ist, direkt bei der Schleifdrehzahl abzurichten. Dies stellt aus zeit- und energietechnischen Gründen einen wesentlichen Portschritt dar.
Der Abrichtprozeß, bei welchem das ganze'Profil der Schleifschnecke 2 abgerichtet wird, setzt sich aus zwei gleichzeitig ablaufenden Vorgängen zusammen, die einander überlagert werden:
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a) Die Schleifschnecke 2 und die Abrichtschnecke 1 werden mit den gleichen Grunddrehzahlen cj _, u»o angetrieben. Da
der Radius r_ der Abrichtschnecke 1 kleiner ist als der a
Radius ra der Schleifschnecke 2, sind die Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Schnecken unterschiedlich, wodurch ein Schlupf entsteht. Diese Umfangsgeschwindigkeitsdifferenz wird als Abrichtgeschwindigkeit bezeichnet.
Die Schleifschnecke 2 und die Abrichtschnecke 1 berühren sich ständig, ähnlich den Rotoren bei einer Schraubenpumpe oder bei einem Schraubenkompressor. An der Schleifschnecke 2 wird eine Linie der ganzen Profiloberfläche profiliert. Diese Linie liegt auf einem Radius konstanter Größe, wobei an allen gleichliegenden Planken der Schleifschnecke gleichzeitig profiliert wird, d. h., nach einer Schleifschneckenumdrehung sind alle gleichliegenden Planken - im Achsschnitt betrachtet - an der gleichen Stelle profiliert worden, und zwar unabhängig von der Schleifschneckenbreite, sofern die Breite der Abrichtschnecke mindestens gleich ist wie die Breite der Schleifschnecke 2,
b) Die Schleifschnecke 2 steht still, und die Abrichtschnecke 1 rotiert: Soll die sich drehende Abrichtschnecke 1 ständig in Berührung bleiben mit der stehenden Schleifschnecke 2, so muß sie entsprechend der gewünschten Achsschnittprofilform der Schleifschnecke 2 zusätzlich in radialer Richtung verschoben werden. Dadurch wird die Schleifschnecke 2 auf einer zweiten Linie profiliert, die etwa dem Achsschnittzahnprofil 4 entspricht und die ungefähr rechtwinklig zur vorher beschriebenen ersten Linie liegt» Wenn- die Abriehtschnecke 1 eine Umdrehung ausgeführt hat, ist die Achsschnittprofilform über die ganze Schleifschneckenbreite erzeugt worden, wobei alle Zähne (des Achsschnittprofils 3) gleichzeitig profiliert werden.
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Die zweite Linie entspricht nicht genau dem Achsschnittprofil, da sie genau genommen nicht in einer Ebene liegt, weil durch die Steigungswinkel von Schleifschnecke 2>und Abrichtschnecke 1 die Berührungspunkte des Profilkopfes der Abrichtschnecke 1 mit der Schleifschnecke 2 nur im Falle des Profilierens von zylindrischen Partien in derjenigen Ebene liegen, die durch die beiden Achsen von Schleifschnecke 2 und-Abrichtschnecke gegeben ist. Dadurch entstehende Fehler können aber leicht durch Eingabe von entsprechenden Profilkorrekturen beseitigt werden.
Durch die überlagerung der beiden Vorgänge a) und b) wird die ganze Profilfläche der Schleifschnecke 2 bearbeitet. Infolge der zusätzlichen DrehbewegungAf der Abrichtschnecke gegenüber der Schleifschnecke 2 entsteht eine zusätzliche axiale Verschiebung der Berührungsflächen 8 zwischen den beiden*Schnecken. Die Größe der Zusatzdrehbewegung bzw. der axialen Relativbewegung ergibt sich aus dem angestrebten Konturenverlauf des Schleifschneckenprofils und der Größe der radialen Zu- und fiückstellbewegungen.
In der Fig. 4 sind die momentanen Berührungsflächen 8 zwischen dem Profilkopf 7 der Abrichtschnecke 1 und den Achsschnitzahnprofilen 4 der Schleifschnecke 2 während des Abrichtens schematisch im Achsschnitt gezeigt. Der Profilkopf 7 weist eine relative Bahn 9 auf.
Der Profilkopf 7 bewegt sich entlang der zylindrischen Kopffläche 10 des Achsschnittzahnprofils 4, dann entlang der Profilflanke 11 und der zylindrischen Profilgrundfläche 12, sodann entlang der Profilflanke 13 und wieder auf die Kopffläche 10 eines benachbarten Profils.
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Das Profil des Schleifbelages 5 auf dem Profilkopf 7 wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß die Bearbeitungsrillen relativ flach sind. Gemäß der Pig. 2 ist die Zahnkopffläche 6 der Abrichtschnecke 1 zylindrisch ausgebildet, damit die Grundfläche 12 und die Kopffläche 10 der Schleifschnecke 2 bearbeitet werden können.
Die Planken 14 des Schleifbelages 5 sind gewölbt und umfassen einen Bogenwinkel, der sich von einem Maximum ß^ bis zu einem Minimum Q^ erstreckt.'Diese Winkel betragen im vorliegenden Beispiel 14° bzw. 31°·
Der in Pig, 2 dargestellte Profilkopf 7 der Abrichtschnecke ist vorgesehen zur Bearbeitung von verschiedenen Schleifschnecken 2, deren Profilwinkelccα 15° bis 30° betragen können. Zur Berücksichtigung allfälliger Profilkorrekturen wird der Kleinst- bzw. der Höchstwert des Bogenwinkels ß um einen zusätzlichen Betrag, z. B. um 1°, gegenüber dem Kleinst- bzw. Höchstwert des Profilwinkels an der Schleifschnecke 2 geändert. Somit gilt:
B1 =30° + 1° = 31° ß2 = 15° - 1° = 14°
Falls die Abrichtschnecke 1 nur zum Profilieren einer bestimmten Schleifschnecke 2 vorgesehen ist, genügt es, die beiden Tangentenwinkel ß- und ßp nur um den für die Durchführung von Profilkorrekturen notwendigen Winkelbetrag im negativen oder positiven Sinn zu ändern· Für einen Profil-.winkelet, an der Schleifschnecke 2 von beispielsweise 20° könnten die beiden Tangentenwinkel Q^ und B2 z, B. 21° und 19° betragen. Die Bearbeitungsrille ist dann sehr flach, und es entstehen keine eckigen Übergänge zwischen benachbarten Rillen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Profilkopfes 7 der Abrichtschnecke 1 könnte der Schleifbelag 5 im Querschnitt einen Teil eines Kreises darstellen (Pig. 3),. Durch einen solchen Profilkopf 7 läßt sich eine Vielzahl' verschiedener Pro-filformen bearbeiten, wobei durch eine entsprechend kleine Vorschubgeschwindigkeit entlang der relativen Bahn 9 die einzelnen Bearbeitungsrillen so dicht nebeneinanderge-" legt werden müssen, daß die gewünschte Oberflächenstruktur (Mikroprofil) auf der Schleifschnecke 2 entsteht.
Der Schleifbelag 5 könnte sich auch in nicht näher dargestellter V/eise vollständig über die beiden Seitenflanken des Abrichtprofils erstrecken·
Obwohl im allgemeinen die zum Abrichten verwendete Abrichtschnecke 1 die gleiche Steigung aufweist wie die Schleifschnecke 2, ist es auch möglich, die Achsteilung der Abrichtschnecke 1 als ganzzahliges Vielfaches der Schleifschneckenachsteilung auszubilden. Die Abrichtschnecke 1 steht dann nicht mehr mit jedem Achsschnittzahnprofil der Schleifschnecke 2 im Eingriff, sondern mit jedem zweiten, dritten oder n-ten.
Bei gleicher Steigungsrichtung von der Abrichtschnecke 1 und der Schleifschnecke 2 wird im Gegenlauf abgerichtet, währenddem bei unterschiedlichen Steigun^sriehtungen im Gleichlauf abgerichtet wird.
Obwohl im vorstehend erwähnten Verfahrensbeispiel spezifisch das Abrichten und Profilieren einer Schleifschnecke 2 mittels einer Abrichtschnecke 1 erläutert wird, könnte das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Herstellung beliebiger schnecken- oder gewindeförmiger Werkstücke verwendet werden.
Die Abrichtsehneeke 1 könnte ζ. B. ein beliebiges schnecken- oder gewindeförmiges Werkzeug, z.B. ein umformendes Werkzeug, sein, und auch die Schleifschnecke könnte durch ein anderes Werkstück ersetzt sein.
Eine Einrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Abricht- und Profilierverfahrens geht aus der Pig. 5 hervor.
Die Abrichtschnecke 1 ist auf einem radial (in XrRichtung) zustellbaren Schlitten 20 montiert und über den Abrichtmotor 21 angetrieben. Die Schleifschneckenspindel 22 wird über den*Schleifmotor 36 angetrieben, wobei die jeweilige Drehwinkellage ^f durch einen mit der Schleifschneckenspindel 22 verbundenen Winkelschrittgeber 23 gemessen wird. Die Drehwinkelimpulse werden in den elektronischen Gleichlaufregler 24 eingeführt, der ebenfalls mit den Drehwinkelimpulsen vom Winkelschrittgeber 25 der Abrichtspindel 26 gespeist wird. Im Regelkreis zur Aufrechterhaltung des Grunddrehzahlenverhältnisses zwischen der Schleifschneckenspindel 22 und der Abrichtspindel 26 befindet sich noch ein Leistungsverstärker 27, der auf den Abrichtmotor 21 für die Abrichtspindel 26 einwirkt.
Ein elektronischer Scheibenprofilrechner 28, in den die verschiedenen Parameter wie Achsteilungsverhältnis, Profilwinkel, Profilform, Profilkorrekturen, usw. über die Eingabeeinheit 29 eingegeben werden, errechnet laufend die Zustellwerte in Punktion der axialen Lage der Berührungsflächen 8, wobei die Eingabeeinheit 30 gemäß den eingegebenen Profil- und Vorschubdaten und dem aktuellen Zustellwert die Impulse für die Relativdrehung zwischen der Schleifschnecke 2 und der Abrichtschnecke 1 mit der programmgemäßen Frequenz erzeugt.
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Die Einrichtung weist ferner einen Lageregelkreis 31 suf mit einem Regler 32, einem Leistungsverstärker 34 und einer Abrichtschlittenausteilung 33, um die Position der Abrichtschnecke 1 in X-Richtung kontinuierlich verändern zu können.
Die Abrichtschlittenposition xis4. wird mittels des Maßstabelementes 35 erfaßt und zum Regler 32 zurückgeführt. Der Scheibenprofilrechner 28 errechnet die Soll-Zustellwerte χ30ητ auf Grund der Zusatzimpulse y , die zur Erzeugung einer Zusatzdrehbewegung für die Abrichtschnecke 1 von der Eingabeeinheit 30 abgegeben werden.
Diese Zusatzdrehbewegung, die der aus dem Grunddrehzahlenverhältnis zwischen der Abrichtschnecke 1 und der Schleifschnecke 2 resultierenden Drehbewegung der Abrichtschnecke 1 überlagert wird, ergibt eine zusätzliche axiale Bewegung der Berührungsflächen 8 zwischen den beiden Schnecken. Dadurch werden die Berührungsflächen 8 zwischen den beiden Schnecken kontinuierlich so verschoben, daß auf der Schleifschnecke 2 das gewünschte Schneckenprofil erzeugt wird. Dieses kann aus geradlinigen und kurvenförmigen Abschnitten bestehen, wobei allfällige Profilkorrekturen "problemlos mitberücksichtigt werden können.
Durch die beiden Eingabeeinheiten 29; 30 ist es möglich, die 'Vorschubgeschwindigkeit beim Abrichten durch die Wahl einer geeigneten Größe der radialen Zustellbewegung festzulegen. Somit kann auf die Erfordernisse des jeweils zu profilierenden Profilabschnittes optimal eingegangen werden, indem jedem Profilabschnitt die optimale Zustellgeschwindigkeit zugeordnet wird.
Zum Profilieren von zweigängigen Schleifschnecken 2 mit einer eingängigen Abrichtschnecke 1 müßte das Grunddrehzahlverhältnis zwischen Abricht- und Schleifschnecke 2 : betragen, wodurch aber die vorgeschriebene Relativgeschwindigkeit zwischen dem Profilkopf der Abrichtschnecke 1 und dem Schleifschneckenprofil nicht mehr gegeben wäre. Eine zweckmäßigere Methode zur Umgehung dieses Problemes besteht darin, daß mit einer Abrichtschnecke 1 mit der doppelten Teilung gearbeitet wird. E3 muß dabei lediglich durch eine entsprechende Eingabe der Scheibenprofilrechner 28 so programmiert werden, daß die ankommenden Steuerimpulse y am Eingang des Rechners mit 2 multipliziert werden. Alle übrigen Eingaben, z. B. Werkstückprofildaten, sind so zu wählen, wie wenn nur eine eingängige Schnecke profiliert würde. Auch Schleifschnecken 2 mit mehr als zwei Gängen lassen sich nach dieser Methode bearbeiten.
Kine weitere Einrichtung.zur Durchführung des Verfahrens geht aus der Fig. 6 hervor, wobei gleiche Teile mit gleichen Überweisungsziffern bezeichnet sind wie in der Fig. 5· Die auf die radiale Zu- und Rückstellbewegung abgestimmte und die Profilkorrekturen beinhaltende zusätzliphe axiale Verschiebung der Berührungsflächen 8 von Abrichtschnecke 1 und Schleifschnecke 2 wird hier nicht mehr mittels einer Zusatzdrehbewegung erzeugt, sondern erfolgt direkt durch aixiale Verschiebung der Abrichtschnecke 1, die nunmehr auf einem Kreuzschlitten 37 gelagert ist.
Die Schleifschneckenspindel 22 und die Abrichtspindel 26 werden über einen gemeinsamen, nicht näher dargestellten Motor angetrieben. Die Abrichtspindel 26 ist als Schiebe- · welle ausgebildet, damit die Abrichtschnecke axial verschoben werden kann·
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Beide Spindeln, die Schleifschneckenspindel 22 und die Abrichtspindel 26, stehen über Zahnräder 38 bis 40 miteinander in Verbindung, wobei diese Zahnräder über die beiden Kniehebel 41; 42 miteinander in Eingriff stehen. Mittels eines Umschaltgetriebes 43 kann die Drehrichtung der Abrichtspindel 26 umgekehrt werden, damit das Abrichten im Gleich- oder Gegenlauf erfolgen kann.
Das durch die beiden Zahnräder 38; 40 gegebene Grunddrehzahlenverhältnis entspricht dem Verhältnis der Gangzahlen der Abrichtschnecke 1 und der Schleifschnecke 2.
Die Werkstückprofil- und Korrekturdaten werden über die Eingabeeinheit 29 eingegeben und dem Scheibenprofilrechner 28 zugeführt. Dieser errechnet die Steuersignale für die beiden Vorschubmotoren 44; 45 für den Kreuzschlittenantrieb in x- und y-flichtung.
Der Gleichlauf der Abrichtschnecken 1 und der Schleifschnekken 2 könnte auch elektronisch geregelt werden, wie dies in Fig· 7 gezeigt ist. Dazu dient ein erster Steuerteil 46 mit einem Gleichlaufregler 24 und einem Leistungsverstärker 27 für den Abrichtmotor 21. Der Gleichlaufregler 24 wird mit den Steuersignalen der Winkelschrittgeber 23 und 25 gespeist. Über die Eingabeeinheit 47 werden die Steigungen der beiden Schnecken, der Abrichtschnecke 1 und der Schleifschnecke 2, eingegeben.
Im zweiten Steuerteil 48 werden die Bewegungen des Schlittens 20 über die beiden Vorschubmotoren 44; 45 beeinflußt, wobei die Motoren zusätzlich mit Winkelschrittgebern 49; 50 bestückt sind. Der zweite Steuerteil 48 besteht aus der Eingabe einheit 29 für die Werkstückprofil-
daten und die Profilkonturvorschübe, dem Scheibenprofilrechner 28 und zwei Servoverstärkern 51; 52 für die Vorschubmotoren 44» 45·
Schließlich zeigt die Pig. 8 eine Einrichtung, bei welcher die Zuordnung zwischen der radialen Zustellbewegung und der zur Erzeugung des angestrebten SchleifSchneckenprofils erforderlichen Zusatzbewegung durch e.ine mechanische Kopiereinrichtung mit leicht auswechselbarer Schablone erzeugt wird.
Die auf einem in x-Richtung verschiebbaren Abrichtschlitten 53 gelagerte Abrichtschnecke 1 steht über das Zahnräderknie, bestehend aus den Zahnrädern 38 bis 40, den Kniehebeln 41; 42 und dem Zwischenrad 60 mit der Schleifschnecke 2 in Verbindung. Die Abrichtschnecke 1, die Schleifschnecke 2 werden.über einen nicht näher dargestellten, gemeinsamen Antriebsmotor angetrieben.
Auf der Abrichtspindel 26 ist ein Differentialgetriebe 54 angeordnet, dessen Zahnrad 55 zusammen mit den Zahnrädern 56 und 57, den zwei Zwischenrädern 60 sowie den Kniehebeln 58 und 59 ein weiteres Räderknie bildet. Ein Antriebsmotor 66 greift in das Zahnrad 57 ein, welches auf der Kurvenscheibenwelle 61 sitzt. Das dem Zahnrad 57 gegenüberliegende Ende der Welle trägt die leicht auswechselbare Kurvenscheibe
Die Kurvenscheibe 62 wird von einer Kurvenrolle 63 abgetastet, die in einer auf dem Abrichtschlitten 53 montierten Halterung 64 gelagert ist. Mittels einer auf die Halterung einwirkenden'Einstellspindel 65 kann die Grundeinstellung für den Abrichtschlitten 53 eingerichtet werden.
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Die Kurvenscheibe 62 enthält die Informationen für die Profiltiefe und die Profilkorrekturen. Sie erzeugt die Kopierbewegungen für den Abrichtschlitten in x-Richtung. Durch Drehzahlregulierung des Antriebsmotors 66 kann die Profiliergeschwindigkeit festgelegt werden. Dadurch werden die Fertigungszeit und auch die Oberflächenrauhigkeit des Schleifschneckenprofils definiert.

Claims (12)

  1. 59 772/25
    -19- 234542 7
    Erfindungsanspruch
    1, Verfahren zur Bearbeitung eines ein- oder mehrgängigen achnecken- oder gewindeförmigen Werkstückes mit einem ein- oder mehrgängigen schnecken- oder gewindeförmigen Werkzeug, wobei während dei4 Drehung der beiden Schnekken das Werkzeug in bezug auf das Werkstück radial zu- und rückgestellt wird und wobei das Verhältnis der Drehzahlen einem-aus dem Verhältnis der Steigungen der beiden Schnecken resultierenden Grunddrehzahlenverhältnis entspricht, gekennzeichnet dadurch, daß das Werkzeug mit dem Werkstück in einen einfachen oder mehrfachen kämmenden Eingriff gebracht wird, wobei die Zahl der Eingriffsstellen eine Funktion der Steigung des Werkstückes und der Breiten der beiden Schnecken ist und wobei die Eingriffsstellen sich in jedem Z eitpunkt auf dem gleichen Durchmesser und den gleichen Abschnitten der Achsschnittzahnprofile des Werkstückes befinden, und daß durch eine gezielt auf die radiale Zu- und Rückstellbewegungen abgestimmte, allfällige Profilkorrekturen berücksichtigende zusätzliche axiale Relativbewegung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück die Eingriffsstellen so verschoben werden, daß auf dem Werkstück das vorgesehene Schnecken- oder Gewindeprofil erzeugt wird.
  2. 2. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die zusätzliche axiale Relativbewegung durch eine zusätzliche Drehbewegung des Werkzeuges gegenüber dem Werkstück erzeugt wird, wobei diese zusätzliche Drehbewegung der aus dem Grunddrehzahlenverhältnis zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug resultierenden Drehbewegung des Werkzeuges1 überlagert wird.
    59 772/25 Ä M
    234542 7
    3· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die zusätzliche axiale Relativbewegung durch eine Verschiebung des Werkzeuges in Achsrichtung erzeugt wird.
    4ο Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß jedem Profilabschnitt des Werkstückes eine bestimmte Größe der radialen Zu- und Rückstellbewegung zugeordnet wird.
  3. 5. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Abstimmung der Zusatzbewegung auf die radialen Zu- und Rückstellbewegungen durch eine mechanische oder hydraulische Kopiereinrichtung mit auswechselbarer Schablone bewerkstelligt wird.
  4. 6. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Abstimmung der Zusatzbewegung auf die radialen Zu- und Rückstellbewegungen mittels einer elektronischen Steuerungs- oder Regelungsvorrichtung bewerkstelligt wird.
    7· Verfahren nach den Punkten 5 oder 6, gekennzeichnet dadurch, daß zur Erzeugung gewünschter Profilkorrekturen die Steuerschablonen korrigiert bzw. entsprechende Daten in die elektronischen Steuerungs- oder Regelungsvorrichtungen eingegeben werden.
  5. 8. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei gleicher Steigungsrichtung der beiden Schnecken oder Gewinde das Werkstück im Gegenlauf und bei unterschiedlichen Steigungsrichtungen im Gleichlauf bearbeitet wird.
  6. 9. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß sich bei trapezförmigen Profilen der Profilkopf (7) der Abrichtschnecke (1) während der Bearbeitung auf einer > Bahn (9) entlang der zylindrischen Kopf fläche (1*0) des
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  7. 18. Einrichtung nach Punkt 15, gekennzeichnet dadurch, daß die Planken des Schleifbelages (.5) gewölbt sind, daß die V/ölbungstangenten einen Tangentenwinkel einschliessen, der sich über einen Bereich zwischen einem Maximum (ß.j) und einem Minimum (B2) erstreckt, und daß die beiden Grenzwerte (B1; B2) des Tangentenwinkels um einen Profilkorrekturen berücksichtigenden Betrag größer bzw. kleiner sind als der Größt- bzw. Kleinstwert des Profilwinkels (<*._) der Schleifschnecke, welcher noch bearbeitbar ist·
    19o Einrichtung nach Punkt 18, gekennzeichnet dadurch, daß die beiden Grenzwerte (B1; B2) des Tangentenwinkels sich um die Summe der beiden Korrekturbeträge vonein- . ander unterscheiden.
  8. 20. Einrichtung nach Punkt 10, gekennzeichnet durch eine Eingabeeinheit (29), die WerkstUckprofildaten und Profilkorrekturdaten, einen Scheibenprofilrechner (28), einen riegler (32), einen Schrittantrieb, vorteilhafterweise eine Abrichtschlittenzustellung (33), oder einen Regler (31) für die Werkzeug-Zustell- und -Rückstellbewegung, einen Regelkreis für die Werkstück-Drehbewegung, bestehend aus einem Abrichtsmotor (21), V/inkelschrittgeber (25) und Gleichlaufregler (24), sowie einen Winkelschrittgeber (23).
  9. 21. Einrichtung nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß sie eine Eingabeeinheit (29) für die Werkstückprofildaten und Profilkorrekturdaten, einen Scheibenprofilrechner (28) und einen Regler (32), je einen Vorschubmotor (44; 45) oder Lageregelkreis für die radiale Zustell- und Rückstellbewegung bzw. für die axiale Werkzeugverschiebebewegung sowie Zahnräder (38 bis 40) zwischen Abrichtschnecke (1) und Schleifschnecke C2) aufweist.
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    -24- 234542 7
  10. 22. Einrichtung nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß zur Ableitung der V/erkzeugdrehbewegung aus der V/erkstückdrehbewegung und der radialen Werkstück-Zustell- und -Rückstellbewegung ein Differentialgetriebe (54) vorgesehen ist.
  11. 23. Einrichtung nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß sie einen Schlitten (20) mit Spindelantrieb, einen Vorschubmotor (44), eine Lagerung für die Abrichtschnecke (1) und einen Abrichtsmotor (21) aufweist.
  12. 24. Einrichtung nach Punkt 23, gekennzeichnet dadurch, daß sie einen Schlitten (20) mit Vorschubmotor (45) aufweist, wobei der Schlitten (20) im rechten Winkel zur Bewegung des Zustellschlittens auf oder unter dem letzteren angeordnet ist.
    Hierzu £~ Seiten Zeichnungen
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