DD214790B1

DD214790B1 - Verfahren und vorrichtung zum schleifen von zahnstangen auf universalgewindeschleifmaschinen

Info

Publication number: DD214790B1
Application number: DD24992983A
Authority: DD
Inventors: Erhard Daemmrich; Gottfried Loessner; Siegfried Woetzker; Juergen Haase; Manfred Gross; Hubert Rossburg; Eberhard Thiele
Original assignee: Mikromat Dresden Betrieb
Priority date: 1983-04-18
Filing date: 1983-04-18
Publication date: 1987-03-18
Also published as: DD214790A1; DE3407694A1

Description

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen von Zahnstangen und ist auf Universal-Gewinde- und Schneckenschleifmaschinen mit Hinterschleifeinnchtung einsetzbar

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Es sind Vorrichtungen bekannt, die das Schleifen von Zahnstangen auf Umversalgewindeschleifmaschinen ermöglichen So bietet beispielsweise die Firma Reishauer AG, Schweiz, fur ihre Universal-Gewinde- und Schneckenschleifmaschine US/UL eine Zahnstangenschleifvorrichtung US/UL 4000 zum Schleifen von gerad- und schragverzahnten Zahnstangen an Diese Vorrichtung wird auf dem Tischschlitten befestigt und fur die auszuführende Hubbewegung des Werkstuckes antriebsseitig mit der Werkstückspindel gekuppelt Der notwendige Teilvorgang kann manuell oder automatisch durchgeführt werden Nachteilig ist, daß aufwendige Fuhrungen mit ungunstigen Fuhrungsverhaltnissen, insbesondere bei langen Zahnstangen entstehen und daß die von der Werkstuckspindel 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 Universalgewindeschleifmaschinen zu entwickeln, das gestattet, ohne bauliche Veränderungen an der Maschine das Zahnstangenschleifen mit hoher Produktivität zu ermöglichen, sowie eine Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens zu schaffen

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, unter Ausnutzung der maschinentypischen Funktionen, die eine Universalgewindeschleifmaschine ausfuhren kann, Zahnstangen zu schleifen Erfindungsgemaß ist diese Aufgabe dadurch gelost, daß die zu schleifenden Zahnstangen auf tangentialen Aufnahmeflachen einer zylindrischen Spannvorrichtung, die zwischen den Spitzen aufgenommen ist, angeordnet sind und die Spannvorrichtung mit der Werkstückspindel in Wirkverbindung steht

Durch dieses Verfahren werden die an Universalgewindeschleifmaschinen vorhandenen Funktionen — Drehbewegung der Werkstückspindel beim Schleifvorgang, oszillierende Zustellbewegung des Schleifkörper beim Hinterschleifen gerad- und schraubengenuteter Werkzeuge, Axialteilen beim Schleifen von Rillen oder vielgangigen Profilen — in ihrer Kombination zum Schleifen des Zahnprofils von Zahnstangen genutzt

Da der Antrieb der Spannvorrichtung wie bei allen anderen auf Gewindeschleifmaschinen zu bearbeitenden Werkstucken durch die Werkstuckspindel erfolgt, ist kein zusatzlicher Werkstuckantrieb erforderlich Ein weiterer Vorteil besteht dann, daß mehrere Zahnstangen gleichzeitig geschliffen werden konnen

In einer Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens besteht die Spannvorrichtung erfindungsgemaß aus einem rohrförmigen Korper, auf den im bestimmten Abstand prismatische Distanzringe aufgebracht sind, die auf ihrem Umfang gleichmäßig verteilt die Aufnahmeflachen, deren Beruhrungsradien gleiche Zentriwinkel einschließen, tragen, und eine oder mehrere Zahnstangen unmittelbar mittels Spannhilfen auf der Aufnahmeflache so aufgespannt sind, daß ihre Flankenlmie b oder deren Verlängerung den Kreis mit dem Wirkradius r_e tagiert

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Zahnstangen so auf den Aufnahmeflachen der Spannvorrichtung angeordnet, daß die senkrecht zur Tei!geraden verlaufende Flankenlinie b der größten aufspannbaren Zahnstangenbreite die Sehne eines Kreises vom Durchmesser D bildet mit einer dem Hinterschleifhub h entsprechenden Hohe des Kreissegmentes und einer Mittelsenkrechten mit dem Wirkradius r_e, wobei D = 2 (r_e + h) mindestens um die Hohe eines Zahnprofils kleiner als der maximal schleifbare Werkstuckdurchmesser der Maschine ist Die möglichen Abmessungen der schleifbaren Zahnstangen werden somit von

— der maximalen Schleiflange,

— dem maximalen Hinterschleifhub,

— dem maximalen Umlaufdurchmesser der Gewindeschleifmaschine begrenzt

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind auf der Aufnahmeflache mehrere Zahnstangen nebeneinander so aufgespannt, daß sie eine gemeinsame Flankenlinie b aufweisen Lange und Breite der Zahnstangen bestimmen in den Grenzen der maximal schleifbaren Zahnstangengroße die Anzahl der pro Aufnahmeflache aufspannbaren Zahnstangen Gemäß einer anderen Ausbildung der Erfindung sind auf der Aufnahmeflache Zahnstangen schräg so aufgespannt, daß alle Flankenhnien b ihres in einem vorgegebenen Schragungswinkel verlaufenden Profils innerhalb der maximalen Flankenlinie b verlaufen, die den Kreis mit dem Wirkradius r_e tangiert Innerhalb der Grenzen der maximal schleif baren Zahnstangengroße sind somit auch sch ragverzahnte Zahnstangen zu schleifen, deren maximale Lange abhangig ist von Zahnstangenbreite und Schragungswinkel

Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuhrungsbeispiel naher erläutert werden In den Zeichnungen zeigen

Fig 1 eine Pnnzipdarstellung des Zahnstangenschleifens auf einer Universalgewindeschleifmaschine, Fig 2 eine Spannvorrichtung fur die Zahnstangen zwischen den Spitzen einer Universalgewindeschleifmaschine im Längsschnitt,

Fig 3 die Spannvorrichtung nach Fig 2 im Querschnitt,

Fig 4 die relative Lage von Zahnstange und Schleifkörper wahrend eines Hinterschleifhubes

In Fig 1 ist eine koaxial zu einer Werkstuckspindelachse 1 einer Universalgewindeschleifmaschine angeordnete Spannvorrichtung 2 mit einer Zahnstange 3 sowie ein Schleifschhtten 4 mit einem Schleifkörper 5 prinzipielJ dargestellt Der Schleifschlitten 4 steht mit einer Hinterschleifeinnchtung, bestehend aus Kurvenscheibe 6, Abtastrolle 7, Keil 8 und Abtastrolle 9 in Verbindung

In den Zeichnungen bedeuten

r_sch = Radius des Schleifkörper 4,

b = FlankenliniederZahnstangeSmderEbenederTeilgeraden,

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

r„ = Radius des Kreises, den die Flankenlinie b tangiert = Wirkradius,

h = Hinterschleifhub,

μ = Winkel, der zwischen r_eim Berührungspunkt und D im Anfangs-bzw Endpunkt der Flankenlinie beingeschlossen

wird,

φ = Drehwinkel der Kurvenscheibe 5,

Ri, R2. R3 = Radienbereiche, die die Mittelpunktsbahn der Abtastrolle 7 beschreibt

Es besteht die Bedingung, daß D = 2 (r_e + h) mindestens um die Hohe 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 Weiterhin besteht die Bedingung, daß fur alle auf der Spannvorrichtung 2 anzuordnenden Zahnstangen 3 die auf den Flankenhnien b senkrecht stehenden Wirkradien r_e gleiche Zentriwinkel einschließen

Die Spannvorrichtung 2 besteht aus einem rohrförmigen Korper 10, auf dem im bestimmten Abstand prismatische Distanzringe 11 fest aufgebracht sind (Fig 2 und Fig 3) Die Distanzringe 11 besitzen gleichmäßig verteilte Aufnahmeflachen 12 Der rohrformige Korper 10 ist mit seiner Zentrierung 13 zwischen den Spitzen 14 der Universalgewindeschleifmaschirve aufgenommen Auf den Aufnahmeflachen 12 sind die Zahnstangen 3 unmittelbar oder mittels UnterleglebSten 15 und Prismen 16 aufgespannt (Fig 3) Die Ausrichtung ihrer Teilgeraden 17 parallel zur Werkstuckspindelachse 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 Flankenlinie b aller Zahnstangen 3 In Fig 2 ist die Anordnung mehrerer Zahnstangen 3 hintereinander, in Fig 3 nebeneinander auf einer Aufnahmeflache 12 dargestellt

Fig 4 zeigt die horizontale Verstellung des Schleifkörper 5 um die Hohe h des Hinterschleifhubes In Abhängigkeit von den Radienbereichen Ri, R₂ und R₃, die die Mittelpunktsbahn der Abtastrolle 7 der Kurvenscheibe 6 auf jeder der symmetrischen Kurvenhalften beschreibt, nimmt der Schleifschlitten 4 die Stellungen H₁, H₂, H₃ und der Schleifkörper 5 zur Zahnstange 3 die Stellungen H'_b H'₂, H'₃ ein, so daß die Flankenlinie b der Zahnstange 3 immer den Schleifkörper 5 im Schleifpunkt tangiert Die Bedingungen fur den Verlauf der Mittelpunktsbahn sind in Abhängigkeit vom Hinterschleifhub h, dem Schleifkorperradius r_sch, der maximalen Flankenlinie b, dem Wirkradius r_eund der Anzahl a der Aufnahmeflachen 12 mathematisch zu ermitteln

Sie folgen den Gleichungen

R. = R -K(r +r

1 max ^v e

sch.

- 1

cos

R_ = R - K

2 max

* cos(

/· - Ь Φ - ν

- (г +г ) ⁴ е sch'

Hierbei stellt K eine konstante Getriebegröße der Gewindeschleifmaschine dar.

Die Wirkungsweise ist folgende:

Die zu schleifenden Zahnstangen 3 werden auf den Aufnahmeflächen 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 Wirkradius r_e auf einer Kreisbahn, die mit der Stellung des Schleifkörpers 5 abgestimmt ist, tangieren. Dann wird die Spannvorrichtung 2 über die Spitzen 14 von der Werkstückspindel in Rotation versetzt und der Schleifkörper 5 zugestellt. Durch Rotation der Spannvorrichtung 2 bei gleichzeitigem Hinterschleifhub des Schleifschlittens 4 werden die Zahnstangen 3 geschliffen. Die Zwangssteuerung zwischen Rotation und oszillierendem Hinterschleifhub erfolgt durch die Kurvenscheibe 6, die während einer Umdrehung der Werkstückspindelachse 1 eine Anzahl a von Aufnahmeflächen 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. 4 dargestellt, im Bereich der Kontaktpunkte von

Zahnstange 3 und Schleifkörper 5 zwischen H₁' und H₂'.

Nach einer oder mehreren Umdrehungen der Werkstückspindel wird der nicht dargestellte Werkzeugschlitten durch eine nicht dargestellte Axialteileinrichtung um den einem Zahnprofil entsprechenden Teilungsbetrag von Hand oder automatisch axial

verschoben und der Schleifschlitten 4 erneut zugestellt.

Die dargestellte Erzeugung des Hinterschleifhubes des Schleifschlittens 4 ist nur eine mögliche Variante zur Realisierung der Erfindung. So kann z.B. der Hinterschleifhub in. bekannter Weise auch elektronisch gesteuert werden.

Außerdem ist es bei entsprechender Veränderung des Hinterschleifhubes des Schleifschlittens 4 im Rahmen der Erfindung

möglich, Zahnstangen statt mit geraden auch mit balligen Flanken zu schleifen.

Claims

1 Verfahren zum Schleifen von Zahnstangen auf Universalgewindeschleifmaschinen, gekennzeichnet dadurch, daß die zu schleifenden Zahnstangen (3) auf tangentialen Aufnahmeflachen (12) einer zylindrischen Spannvorrichtung (2), die zwischen den Spitzen aufgenommen ist, angeordnet sind und die Spannvorrichtung (2) mit der Werkstückspindel in Wirkverbindung steht

2 Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Spannvorrichtung (2) aus einem rohrförmigen Korper (10) besteht, auf den im bestimmten Abstand prismatische Distanzringe (11) aufgebracht sind, die auf ihrem Umfang gleichmäßig verteilt die Aufnahmeflachen (12), deren Beruhrungsradien gleiche Zentriwinkel einschließen, tragen, und daß eine oder mehrere Zahnstangen (3) unmittelbar oder mittels Spannhilfen (15,16) auf der Aufnahmeflache (12) so aufgespannt sind, daß ihre Flanken linie b oder deren Verlängerung den Kreis mit dem Wirkradius r„ tangiert

2 Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Zahnstangen (3) so auf den Aufnahmeflachen (12) der Spannvorrichtung (2) angeordnet sind, daß die senkrecht zur Teilgeraden (17) verlaufende Flankenlmie b der größten aufspannbaren Zahnstangenbreite die Sehne eines Kreises vom Durchmesser D bildet mit einer dem Hinterschleifhub h entsprechenden Hohe des Kreissegmentes und einer Mittelsenkrechten mit dem Wirkradius r_e, wobei D = 2(r_e + h) mindestens um die Hohe eines Zahnprofils kleiner als der maximale Umlaufdurchmesser der Maschine ist

4 Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß auf der Aufnahmeflache (12) mehrere Zahnstangen (3) nebeneinander so aufgespannt sind, daß sie eine gemeinsame Flankenlmie aufweisen

5 Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß auf der Aufnahmeflache (12) Zahnstangen (3) sch rag so aufgespannt sind, daß alle Flankenlimen b ihres in einem vorgegebenen Schragungswinkel verlaufenden Profils innerhalb der maximalen Flankenlmie b verlaufen, die den Kreis mit dem Wirkradius r_e tangiert