DD214790A1 - Verfahren und vorrichtung zum schleifen von zahnstangen auf universalgewindeschleifmaschinen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen von Zahnstangen und ist auf Universalgewinde- und Universalschneckenschleifmaschinen einsetzbar. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit hoher Produktivitaet unter Ausnutzung der maschinentypischen Funktionen einer Universalgewindeschleifmaschine zu schleifen.Die zu schleifenden Zahnstangen werden auf tangentialen Aufnahmeflaechen einer zylindrischen Spannvorrichtung, deren Beruehrungsradien gleiche Zetralwinkel einschliessen, angeordnet. Die Spannvorrichtung wird zwischen den Spitzen aufgenommen und vor der Werkstueckspindel in drehung versetzt. Ein Schleifkoerper wird durch den Vorsprung eines Schleifschlittens zugestellt, und durch einen von 0 ueber Maximum zu 0 verlaufenden Hinterschleifhub wird ueber jeder Aufnahmeflaeche eine Gerade erzeugt. Nach einer vorwaehlbaren Anzahl von Umdrehhungen der Werkstueckspindel springt der Schleifschlitten zurueck und der axiale Vorschub des Werkstueckschlittens erfolgt um einen der Zahnprofilbreite entsprechenden Teilungsbetrag. Auf der Spannvorrichtung werden mehrere Zahnstangen gleichzeitig geschliffen, wobei pro Aufnahmeflaeche auch mehrere und schraegverzahnte Zahnstangen aufgespannt werden koennen.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren und Vorrichtung zum Schleifen von Zahnstangen auf Universalgewinde schleif maschinen.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen von Zahnstangen und ist auf Universal-Gewinde- und Schneckenschleifmaschinen mit Hinterschleifeinrichtung ein— setzbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Vorrichtungen bekannt, die das Schleifen von Zahnstangen auf Universalgewindeschleifmaschinen ermöglichen. So bietet beispielsweise die Firma Reishauer AG, Schweiz, für ihre Universal-Gewinde- und Schneckenschleifmaschinen XJS/UL eine Zahnstangenschleifvorrichtung US/UL ^000 zum Schleifen von gerad- /und schrägverzahnten Zahnstangen an. Diese Vorrichtung wird auf dem Tischschlitten befestigt und für die auszuführende Hubbewegung des Werkstückes antriebsseitig mit der Werkstückspindel gekuppelt. Der notwendige Teilvorgang kann manuell oder automatisch durchgeführt werden. Nachteilig ist, daß aufwendige Führungen mit ungünstigen Führungsverhältnissen, insbesondere bei langen Zahnstangen entstehen und daß die von der Werkstückspindel abgeleitete Hubbewegung einen komplizierten Antrieb erfordert« Da der Hub begrenzt ist, können mehrere Zahnstangen nur bei sehr geringen Zahnbreiten gleichzeitig bearbeitet werden.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, ein Verfahren zum Schleifen von Zahnstangen auf Universalge-windeschleifmaschinen zu entwickeln, das gestattet, ohne bauliche Veränderungen an der Maschine das Zahnstangenschleifen mit hoher Produktivität zu ermöglichen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Darlegung des ¥esens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Ausnutzung der maschinentypischen Punktionen, die eine Universalgewindeschleifmaschine ausführen kann, Zahnstangen zu schleifen,

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die zu schleifenden Zahnstangen auf tangentialen Aufnahmeflächen einer zylindrischen Spannvorrichtung, deren Berührungsradien gleiche Zentriwinkel einschließen, angeordnet werden, daß die Spannvorrichtung zwischen den Spitzen aufgenommen und von der Werkstückspindel in Drehung versetzt wird, wobei ein Schleifkörper durch den Vorsprung eines Schleifschlittens zugestellt wird, daß üTser jeder Aufnahmefläche durch einen von 0 über Maximum zu 0 verlaufenden Hintersohleifhub des Schleifschlittens eine Gerade erzeugt wird und daß nach einer vorwählbaren Anzahl von Umdrehungen der ¥erkstückspindel der Schleifschlitten zurückspringt und der axiale Vorschub des Yerkstück— Schlittens um einen der Zahnprofilbreite entsprechenden. Teilungsbetrag erfolgt.

Durch dieses Verfahren werden die an Universalgewindeschleifmaschinen vorhandenen Punktionen —Drehbewegung der Werkstückspindel beim SchleifVorgang, oszillierende Zustellbewegung des Schleifkörpers beim Hinterschleifen gerad- und schraubengenuteter Verkzeug, Axialteilen beim Schleifen von Rillen oder vielgängigen Profilen- in ihrer Kombination zum Schleifen des Zahnprofils von Zahnstangen genutzt,

Da der Antrieb der Spannvorrichtung wie bei allen, anderen, auf Gewindeschleifmaschinen zu bearbeitenden Werkstücken durch die ¥erkstückspindel erfolgt, ist kein zusätzlicher lierkstückantrieb erforderlich.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß mehrere Zahnstangen * gleichzeitig geschliffen -werden können.

In Durchführting des Verfahrens sind die Zahnstangen erfindungsgemäß so auf den Aufnahraeflachen der Spannvorrichtung angeordnet, daß die senkrecht zur Teilgeraden verlaufende Flankenlinie b der größten aufspannbaren Zahnstangenbreite die Sehne eines Kreises vom Durchmesser D bildet mit einer dem Hinterschleifhub h entsprechenden Höhe des Kreissegmentes und einer Mittelsenkrechten mit dem ¥irkradius r , wobei D = 2 {r +h) min-

e e

destens um die Höhe eines Zahnprofils kleiner als der maximal schleifbare Werkstückdurchmesser der Maschine ist. Die möglichen Abmessungen der schleifbaren Zahnstangen werden somit von

- der maximalen Schleiflänge,

- dem maximalen Hinterschleifhub,

- dem maximalen Umlaufdurchmesser der Gewindeschleifmaschine begrenzt.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung besteht die Spannvorrichtung aus einem rohrförmigen Körper, auf den im bestimmten Abstand prismatische Distanzringe aufgebracht sind, die auf ihrem Otafang gleichmäßig verteilt die Aufnahmeflachen tragen, und eine oder mehrere Zahnstangen sind unmittelbar oder mittels Spannhilfen auf der Aufnahmeflache so aufgespannt, daß ihre Flankenlinie b oder deren Verlängerung den Kreis mit dem Wirkradius r tangiert,

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind auf der Aufnahmefläche mehrere Zahnstangen nebeneinander so aufgespannt _s daß sie eine gemeinsame Flankenlinie b aixf weisen. Länge und Breite der Zahnstangen bestimmen in den Grenzen der maximal schleifbaren Zahnstangengröße die Anzahl der pro Aufnahmefläche aufspannbaren Zahnstangen.

Gemäß einer anderen Ausbildung der Erfindung sind auf der Aufnahraeflache Zahnstangen schräg so aufgespannt, daß alle Flankenlinien b ihres in einem vorgegebenen Schrägungs-winkel verlaufenden Profils innerhalb der maximalen Flankenlinie b verlaufen, die den Kreis mit dem ¥irkradius r tangiert. Innerhalb der Grenzen der maximal schleifbaren Zahnstangengröße sind somit auch schrägverzahnte Zahnstangen zu schleifen, deren maximale Länge abhängig ist von Zahnstangenbreite und Sehrägungswinkel.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert -werden« In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung des Zahnstangenschleifens auf einer Universalgewindeschleifmaschine,

Fig, 2 eine Spannvorrichtung für die Zahnstangen zwischen den Spitzen einer Universalgewindeschleifmaschine im Längsschnitt,

Fig. 3 die Spannvorrichtung nach Fig. 2 im Querschnitt,

Fig. k die relative Lage von Zahnstange und Schleifkörper während eines Hinterschleifhübes.

In Fig. 1 ist eine koaxial zu einer Werkstückspindelachse 1 einer "öniversalgewinde schleifmaschine angeordnete Spannvorrichtung 2 mit einer Zahnstange 3 sowie ein Schleifschlitten k mit einem Schleifkörper 5 prinzipiell dargestellt. Der Schleifschlitten h steht mit einer Hinterschleif einrichtung, bestehend aus Kurvenscheibe 6, Abtastrolle 7, Keil 8 -und Abtastrolle in Verbindung.

In den Zeichnungen, bedeuten:

r , = Radius des Schleifkörpers h, b = Flankenlinie der Zahnstange 3 in der Ebene der

Teilgeraden, D = Durchmesser des Kreises, der die Flankenlinie b im Anfangs- tind Endpunkt berührt,

r · = Radius des Kreises, den die Flankenlinie b e

tangiert = ¥irkradius,

h = Hinterschleifhub,

/^u = Winkel, der zwischen r im Berührungspunkt und D im Anfangs- bzw. Endpunkt der Flankenlinie b eingeschlossen -wird,

{J? = Drehwinkel der Kurvenscheibe 5»

RR 1' 2' = Radienbereiche, die die Mittelpunktsbahn der 3 Abtastrolle 7 beschreibt,

Es besteht die Bedingung, daß D = 2 (r + h) mindestens um die Höhe eines Zahnprofils kleiner als der maximale Umlaufdurchmesser der Maschine ist. Da der maximale Hinterschleifhub h ebenfalls durch die Maschinenkenndaten festliegt, kann sich die maximale Flankenlinie b nur innerhalb dieser Grenzen bewegen,

¥eiterhin besteht die Bedingung, dsiffür alle auf der Spannvorrichtung 2 anzuordnenden Zahnstangen 3 die auf den Flankenlinien b senkrecht stehenden ¥irkradien r gleiche Zentri-

winkel einschließen.

Die Spannvorrichtung 2 besteht aus einem rohrförmigen Körper 10, auf dem im bestimmten Abstand prismatische Distanzringe 11 fest aufgebracht sind (Fig. 2 und 3), Die Distanzringe ,11 besitzen gleichmäßig verteilte Aufnahmeflächen 12. Der roiarförmige Körper 10 ist mit seiner Zentrierung I3 zwischen den Spitzen lh der Universalgewindeschleifmaschine aufgenommen. Auf den Aufnahmeflächen 12 sind die Zahnstangen 3 unmittelbar, oder mittels Unterlegleisten 15 und Prismen'·16' auf gespannt (Fig. 3).

Die Ausrichtung ihrer Teilgeraden 17 parallel zur ¥erkstück— Spindelachse 1 erfolgt durch Anschlagleisten 18 oder Anschlagstifte 19. Eine mechanische Meßbrücke 20 mit auswechselbarem Meßstab 21 -wird in Bohrungen 22 der Spannvorrichtung 2 aufgenommen und dient zum Ausrichten der Flankonlinie b aller Zahnstangen 3.

In Fig. 2 ist die Anordnung mehrer Zahnstangen 3 hintereinander, in Fig. 3 nebeneinander auf einer Aufnahmefläche 12 dargestellt.

Fig. h zeigt die horizontale Verstellung des Schleifkörpers 5 tun die Höhe h des Hinterschleifhübes. In Abhängigkeit von den Radienbereichen R₁, R_? und R_, die die Mittelpunktsbahn der Abtastrolle 7 der Kurvenscheibe β auf jeder der symmetrischen Kurvenhälften beschreibt, nimmt der Schleifschlitten h die Stellungen H₁, H_, H und der Schleifkörper 5 zur Zahnstange die Stellungen H',., &'o» ^'q ein, so daß die Flankenlinie b der Zahnstange 3 immer den Schleifkörper 5 im Schleifpunkt .tangiert.

Die Bedingungen für den Verlauf der Mittelpunktsbahn sind in Abhängigkeit vom Hintersohleif.hub h, dem Schleifkörperradius r j., der maximalen Flankenlinie b, dem ¥irkradius r und der Anzahl a der Aufnahnieflachen 12 mathematisch zu ermitteln. Sie folgen den Gleichungen

COS

R=R 3 ~. 2min = konst.

Hierbei stellt K eine konstante Getriebegröße der Ge-windeschleifmaschine dar.

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D±e Wirkungsweise des erfindungsgetnäßen Verfahrens sowie der Vorrichtxing zur Durchführung des Verfahrens ist folgende:

Die zxi schleifenden Zahnstangen 3 werden auf den Aufnahmeflachen 12 der Spannvorrichtung 2 mittels der Anschlagleisten 18, der Anschlagstifte 19 und der Meßbrücke 20 so ausgerichtet, daß ihre Flankenlinien b direkt oder in ihrer Verlängerung den Kreis mit dem ¥irkradius r auf einer Kreisbahn, die mit der

e '

Stellung des Schleifkörpers 5 abgestimmt ist, tangieren. Dann wird die Spannvorrichtung 2 über die Spitzen ⁴Ik von der ¥erkstückspindel in Rotation versetzt und der Schleifkörper 5 zugestellt. Durch Rotation der Spannvorrichtung 2 bei gleichzeitigem Hintersohleifhub des Schleifschlittens h -werden die Zahnstangen 3 geschliffen. Die Zwangssteuerung zwischen Rotation und oszillierendem Hinterschleifhub erfolgt durch die Kurvenscheibe 6, die -während einer Umdrehung der ¥erkstückspindelachse 1 eine Anzahl a von Aufnahmeflachen 12 entsprechende Anzahl von Umdrehungen ausführt.

Durch die Kurvenscheibe 6 -wird die Bewegung des Schleifkörpers 5 durch einen von 0 über Maximum zu 0 verlaufenden Hinterschleifhub h so gesteuert, daß die beim normalen Gewindeschleifen entstehende Bogenhöhe ausgeglichen und über den Aufnahmeflächen 12 eine Gerade erzeugt wird. Das Schleifen erfolgt, wie in Fig. k dargestellt, im Bereich der Kontaktpunkte von Zahnstange 3 und Schleifkörper 5 zwischen H.' und

Nach einer oder mehreren Umdrehungen der Werkstückspindel wird der nicht dargestellte Werkstückschlitten durch eine nicht dargestellte Axialteileinrichtung um den einem Zahnprofil entsprechenden Teilungsbetrag von Hand oder automatisch asial verschoben und der Schleifschlitten k erneut zugestellt»

.8-

Die im Ausführungsbeispiel dargestellt Erzeugung des Hinterschleif hübe s des Schleifschlittens h mittels Kurvenscheibe ist nur eine mögliche Variante zur Realisierung der Erfindung, So kann z. B. der Hinterschleifhub in bekannter ¥eise auch elektronisch gesteuert werden.

Außerdem ist es bei entsprechender Veränderung des Hinterschleifhubes des Schleifschlittens k im Rahmen der Erfindung möglich, Zahnstangen statt mit geraden auch mit balligen Flanken zu schleifen.

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Claims (4)

1. Erfindungsanspruch.

   1. Yerfahren zum Schleifen von Zahnstangen auf Universalgewindeschleifmaschinen, gekennzeichnet dadurch, daß die zu schleifenden Zahnstangen auf tangentialen Aufnahmeflächen einer zylindrischen Spannvorrichtung, deren Berührungsradien gleiche Zentriwinkel einschließen, angeordnet -werden, daß die Spannvorrichtung zwischen den Spitzen aufgenommen und von. der Yerkstückspindel in Drehung versetzt wird, wobei ein Schleifkörper durch den Vorsprung eines Schleif-Schlittens zugestellt wird, daß über jeder Aufnahmeflache durch einen von 0 über Maximum zu 0 verlaufenden Hinterschleif hub des SchleifSchlittens eine Gerade erzeugt -wird und daß nach einer vorwahlbaren Anzahl von Umdrehungen der lierkstückspindel der Schleifschlitten zurückspringt und der asiale Vorschub des Werkstückschlittens um einen der Zahnprofilbreite entsprechenden Teilungsbetrag erfolgt.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Zahnstangen (3) so auf den Aufnahmeflachen (12) der Spannvorrichtung (2) angeordnet sind, daß die senkrecht zur Teilgeraden (1?) verlaufende Flankenlinie b der größten aufspannbaren Zahnstangenbreite die Sehne eines Kreises vom Durchmesser D bildet axt einer dem H^nterschleifhub h entsprechenden Höhe des Kreissegmentes und einer Mittelsenkrechten mit dem liirkradius r , wobei D = 2 (r + h) mindestens um die Höhe eines Zahnprofil-s kleiner als der maximale Umlauf durchmesser der . Maschine ist.. -10-
3. 3. Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Spannvorrichtung (2) aus einem rohrförmigen Körper (1O) besteht, auf den im bestimmten Abstand prismatische Distanzringe (11) aufgebracht sind, die auf ihrem Umfang gleichmäßig verteilt die Aufnahmeflächen (12) tragen, und daß eine oder mehrere Zahnstangen (3) unmittelbar oder mittels Spannhilfen (13,16 ) auf der Aufnahmefläche (12) so aufgespannt sind, daß ihre Flankenlinie b oder deren Verlängerung den Kreis mit dem ¥irkradius r tangiert.

   k. Vorrichtung nach Punkt 3» gekennzeichnet dadurch, daß auf der Aufnahmefläche (12) mehrere Zahnstangen (3) nebeneinander so aufgespannt sind, daß sie eine gemeinsame Flankenlinie b aufweisen.
4. 5. Vorrichtung nach Punkt 3» gekennzeichnet dadurch, daß auf der Aufnahmefläche (12) Zahnstangen (3) schräg so aufgespannt sind, daß alle Flankenlinien b ihres in einem vorgegebenen Schrägungswinke1 verlaufenden Profils innerhalb der maximalen Flankenlinie b verlaufen, die den Ereis mit dem ¥irkradius r tangiert»

   - Hierzu h Blatt Zeichnungen -