DD241387A1

DD241387A1 - Hydrostatisches fuehrungssystem eines werkzeugschlittens an einer zahnradwaelzschleifmaschine

Info

Publication number: DD241387A1
Application number: DD85281225A
Authority: DD
Inventors: Joachim Quandt; Juergen Ruehle
Original assignee: Werkzeugmasch Okt Veb
Priority date: 1985-09-30
Filing date: 1985-09-30
Publication date: 1986-12-10
Also published as: DE3630485A1; CH671539A5

Abstract

Die Einfuehrung betrifft ein hydrostatisches Fuehrungssystem eines Werkzeugschlittens an einer Zahnradwaelzschleifmaschine, wobei der Werkzeugschlitten in einem Schwenkteil hubartig geradlinig bewegt wird und die Drucktaschen der Fuehrungselemente mit Druckmittel beaufschlagt sind. Ziel ist, eine hoehere Bearbeitungsgenauigkeit und Produktivitaet zu erreichen. Aufgabe der Erfindung ist es, die Gesamtheit der kinematischen Kette zwischen Werkzeug und Fuehrungssystem zu erhoehen, den Einfluss der Verformungen der Bauteile auf die Verlagerung der Bearbeitungsstelle gering zu halten und die Bewegungen des Werkzeugschlittens im Schwenkteil in Abhaengigkeit von seiner Lage stetig zu korrigieren. Erfindungsgemaess wird das dadurch geloest, dass tangentiale Drucktaschen 7 an der Seitenfuehrung 6, und damit nahe am Schleifpunkt S, und Drucktaschen 9 an der Stuetzfuehrung 5, die sich in Flucht zur Schleifscheibe 4 befindet, angeordnet sind, wobei den Drucktaschen 7; 9 hydraulische Regeleinrichtungen 13 zugeordnet sind, die mit Auswerteelektroniken 12 und Wegmesssystemen 10; 11 verbunden sind. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Hydrostatisches Führungssystem eines Werkzeugschlittens an einer Zahnradwälzschleifmaschine, wobei der Werkzeugschlitten in einem Schwenkteil hubartig geradlinig bewegt wird und die Führungselemente des Werkzeugschlittens, bestehend aus Stützführung und Seitenführungen, Drucktaschen aufweisen, die durch einen Druckstromerzeuger mit einem Druckmittel beaufschlagt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind hydrostatisch geführte Werkzeugschlitten bekannt, die in einem Schwenkteil hubartig geradlinige Bewegungen ausführen. Am Werkzeugschlitten ist ein.Schleifschlitten mit Schleifspindellager mit der Schleifscheibe angeordnet. Die Führungselemente des Werkzeugschlittens, bestehend aus Stützführung und Seitenführungen, weisen Drucktaschen auf, die mit einem Druckstromerzeuger verbunden sind. Der für die hydrostatischen Führungen notwendige Druck in den Drucktaschen wird durch den Pumpendruck des Druckstromerzeugers, den Widerstand der Drucktasche und den Widerstand der hydraulischen Leitung zwischen Drucktasche und Druckstromerzeuger bestimmt. Der Druck in den Drucktaschen wird justiert durch das Einstellen des Druckes des Druckstromerzeugers, wenn jeder Tasche ein Druckstromerzeuger zugeordnet ist, oder durch Anpassen des Widerstandes der hydraulischen Leitung zwischen Drucktasche und Druckstromerzeuger, wenn allen Drucktaschen ein gemeinsamer Druckstromerzeuger zugeordnet ist. Die Justage des Taschendruckes erfolgt einmalig während der Montage des Werkzeugschlittens im Schwenkteil und wird anschließend nicht mehr verändert.

Nachteilig an dieser Lösung ist, daß der Abstand zwischen der aktiven Schleifzone der Schleifscheibe und den Führungselementen, welche die Schleifkräfte aufnehmen, groß ist, bedingt durch den konstruktiven Aufbau der Baugruppen von den Führungselementen des Werkzeugschlittens bis hin zur Schleifscheibe.

Dieser große Abstand bewirkt eine erhebliche Minderung der Steife und somit eine Verformung der Bauteile, die durch Schleifkräfte und Massenkräfte hervorgerufen wird und deren Folge eine direkt von diesen Kräften abhängige Schleifpunktverlagerung ist. Verlagerungen des Werkzeugschlittens innerhalb der Führungen im Schwenkteil, die sich aus den sich dynamisch ändernden Schleifkräften und Massenkräften ergeben, wirken sich über die Verlagerung des Schleifpunktes als Fehleram Werkstück aus. Damit wird die Genauigkeit der Verzahnung direkt beeinflußt, vor allem, wenn es sich, wie beim Verzahnungsschleifen, um Größenordnungen von 1 μΓη handelt.

Die tangentialen Schleifkräfte bewirken dabei vorrangig eine Teilungsabweichung der Verzahnung, die Massenkräfte bewirken hauptsächlich eine Flankenlinienabweichung der Verzahnung.

Beim Schleifen von Schrägverzahnungen wird das Schwenkteil auf den zu schleifenden Schrägungswinkel eingestellt, so daß die noch in Abhängigkeit vom Schrägungswinkel wirkenden Massenkräfte zusätzliche Verformungen und Lageabweichungen bewirken, die zu einer Flankenlinienabweichung der Verzahnung führen.

Ein weiterer Nachteil ist, daß eine geringe Teilungsabweichung nur bei einer Reduzierung der Zustellbeträge zwischen Werkzeug und Werkstück erreicht wird oder daß zusätzliche Werkstückumiäufe ohne Zustellung bei gleichzeitiger Verringerung der Hubzahl des Werkzeugschlittens durchgeführt werden. Das ergibt eine geringe Arbeitsproduktivität. Eine entscheidende Verringerung der Flankenlinienabweichungen, insbesondere bei Zahnrädern mit großem Schrägungswinkel, ist mit der bekannten Lösung nicht erreichbar, da sich der negative Einfluß der Massenkräfte nicht in dem erforderlichen Maß kompensieren läßt und die Gesamtsteife der Baugruppen des Werkzeugträgers nicht beeinflußbar ist.

Bei einer weiteren bekannten Lösung nach DE-OS 3423495 wird die Verlagerung eines beweglichen Teiles korrigiert, indem die Abhängigkeit von der erreichten Position des Teiles ein Verlagerungskorrekturwert errechnet wird, der zur Veränderung des Druckes in einer Drucktasche genutzt wird.

Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß der ungünstige Einfluß des Abstandes vom Werkzeug zur Führung auf die Gesamtsteife des Systems nicht verringert wird.

Weiterhin beruht die Kompensation auf einer empirisch oder analytisch ermittelten Vorgabe, mit der die sich dynamisch ändernden Schnittbedingungen des Werkzeuges nicht erfaßt werden und dadurch keine gezielte Korrektur unter Berücksichtigung aller Einflußfaktoren möglich ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine höhere Bearbeitungsgenauigkeit und Arbeitsproduktivität der Zahnradwälzschleifmaschine zu erreichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydrostatisches Führungssystem eines Werkzeugschlittens an einer Zahnradwälzschleifmaschine der eingangs erwähnten Art zu schaffen, daß die Gesamtsteife der kinematischen Kette zwischen Werkzeug und Führungssystem erhöht wird, die verbleibenden Verformungen der Bauteile unabhängig von ihrer räumlichen Lage einen geringen Einfluß auf die Verlagerung der Bearbeitungsstelle haben und die Bahn des Werkzeugschlittens während der Hubbewegung im Schwenkteil in Abhängigkeit von seiner Lage stetig korrigiert werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an den Seitenführungen des Werkzeugschlittens in tangentialer Richtung X zur Schleifscheibe Drucktaschen angeordnet sind, deren Abstand a zum Schleif punkt S wesentlich kleiner ist, als der Abstand b der Drucktaschen der Stützführung, die sich in Flucht zur Schleifscheibe befindet, zum Schleifpunkt S, wobei die tangentialen Drucktaschen der Seitenführung und die Drucktaschen der Stützführung über hydraulische Regeleinrichtungen und Auswerteelektroniken, die an ein Wegmeßsystem für die Y-Richtung und ein Wegmeßsystem für die X-Richtung des Werkzeugschlittens geschaltet sind, steuerungsmäßig verbunden sind. Von Vorteil für die Erfindung ist, daß mindestens zwei tangential Drucktaschen an jeder Seitenführung angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, daß unter Nutzung einer vorhandenen Ölversorgungsanlage für hydrostatische Führungen, durch Zuschalten von tangentialen Drucktaschen der Seitenführungen, deren Abstand zur Bearbeitungsstelle der Schleifscheibe wesentlich kürzer ist, als der der Drucktaschen der Stützführung zur Bearbeitungsstelle, sowohl tangential wirkende Schleifkräfte als auch anteilig wirkende Massenkräfte auf kürzestem Weg durch die hinreichend steife hydrostatische Führung aufgenommen und ins Fundament abgeleitet werden. Dadurch wird die Steife des Gesamtsystems erhöht und Verformungen der Bauteile zwischen der Bearbeitungsstelle und der Stützführung verringert. Insbesondere beim Schleifen von Schrägverzahnungen erfolgt die Änderung des Taschendruckes dertangentialen Drucktaschen der Seitenführung und der Drucktaschen der Stützführung in Abhängigkeit von der Lage des Werkzeugschlittens innerhalb des Schwenkteiles, wobei die Lage des Werkzeugschlittens über Meßsysteme in zwei Ebenen erfaßt wird. Die Stützführung ist dabei in vorteilhafter Weise in Flucht zur Bearbeitungsstelle angeordnet, so daß Temperaturverformungen in tangentialer Richtung zur Bearbeitungsstelle keinen Einfluß auf tangential wirkende Verzahnungsparamenter haben. Auf diese Weise wird eine Erhöhung der Steife und je nach Lage des Werkzeugschlittens im Schwenkteil während der Hubbewegung eine Korrektur in Richtung X erreicht, die Verzahnungsqualität der zu schleifenden Zahnräder und die Produktivität cjes Verzahnungsschleifens erhöht.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: Vorderansicht des Werkzeugschlittens, Fig. 2: Draufsicht auf den Werkzeugschlitten.

Das Führungssystem für die hubartig geradlinige Bewegung des Werkzeugschlittens 1 im Schwenkteil 2 besteht aus der Stützführung 5 mit den Drucktaschen 9 und den Seitenführungen 6 mit den Drucktaschen 7 und 8.

Am Werkzeugschlitten 1 ist ein nicht näher dargestellter verstellbarer Schleifschlitten angeordnet, an dem ein Schleifspindellager 3 mit einer Schleifscheibe 4 befestigt ist. Der Antrieb der Schleifscheibe 4 erfolgt von einem nicht näher.

dargestellten Schleifspindelantriebsmotor über einen Riementrieb.

Zwischen dem Werkzeugschlitten 1 und dem Schwenkteil 2 sind ein Wegmeßsystem 11 zur Erfassung der Position des Werkzeugschlittens 1 in Richtung Y und ein Wegmeßsystem 10 zur Ermittlung der Verlagerung des Werkzeugschlittens 1 in Richtung X angeordnet. Die Weg meßsysteme 10; 11 sind mit Auswerteelektroniken 12 verbunden, die die hydraulische Regeleinrichtung 13 ansteuern. Dabei ist jeder tangentialen Drucktasche 7 der Seitenführung 6 und jeder Drucktasche 9 der Stützführung 5 eine Auswerteelektronik 12 und eine hydraulische Regeleinrichtung 13 zugeordnet. Die hydraulischen Regeleinrichtungen 13 in der Verbindungsleitung zwischen dem Druckstromerzeuger 14 und den tangentialen Drucktaschen 7 der Seitenführung 6 sowie zwischen Druckstromerzeuger 14 und den Drucktaschen 9 der Stützführung 5 angeordnet. Der Abstand a vom Schleifpunkt S zu den tangentialen Drucktaschen 7 der Seitenführung 6 ist wesentlich geringer als der Abstand b vom SchleifpunktS zu den Drucktaschen 9 der Stützführung 5, die in Flucht zur Schleifscheibe 4 angeordnet ist.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lösung ist wie folgt: Das Schwenkteil 2 wird über ein nicht näher dargestelltes Getriebe auf den Schrägungswinkel des zu schleifenden Zahnrades eingestellt! Über den Druckstromerzeuger 14 werden über nicht näher dargestellte Kapillardrosseln die radialen Drucktaschen 8 der Seitenführung 5 mit Hydrauliköl versorgt, wobei der notwendige Taschendruck vom Pumpendruck des Druckstromerzeugers 14 sowie von den hydraulischen Widerständen der Kapillardrosseln und den Widerständen der Drucktaschen 8 abhängt. Vorzugsweise haben die Kapillardrosseln einen konstanten hydraulischen Widerstand.

Demgegenüber werden die tangentialen Drucktaschen 7 der Seitenführung 6 und die Drucktaschen 9 der Stützführung 5 vom Druckstromerzeuger 14 über die hydraulischen Regeleinrichtungen 13 mit Hydrauliköl versorgt.

Nach Anliegen der erforderlichen Taschendrücke in den Drucktaschen 8; 9 und 7 wird über eine nicht näher dargestellte hydraulisch oder mechanisch wirkende Antriebseinheit der Werkzeugschlitten 1 im Schwenkteil 2 in Bewegung versetzt.

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Die Signalverarbeitung der Ist-Lage des Werkzeugschlittens 1 und der Vergleich zur Soll-Lage und die daraus resultierende erforderliche Ansteuerung des hydraulischen Regeleinrichtung 13 zur Regelung der Taschendrücke und die daraus sich ergebende Änderung der Spaltdicken in den tangentialen Drucktaschen 7 der Seitenführung 6 und den Drucktaschen 9 der Stützführung 5 zur Lageänderung des Werkzeugschlittens 1 in Richtung X erfolgen über die Auswerteelektroniken 12. Dabeisind im Ausführungsbeispiel jeder der vier tangentialen Drucktaschen 7 der Seitenführung 6 und ebenfalls jeder der vier Drucktaschen 9 der Stützführung 5 je eine Auswerteelektronik 12undeine hydraulische Regeleinrichtung 13 zugeordnet.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Hydrostatisches Führungssystem eines Werkzeugschlittens an einer Zahnradwälzschleifmaschine, wobei der Werkzeugschlitten in einem Schwenkteil hubartig geradlinig bewegt wird und die Führungselemente des Werkzeugschlittens, bestehend aus Stützführung und Seitenführungen, Drucktaschen aufweisen, die durch einen Druckstromerzeuger mit einem Druckmittel beaufschlagt werden, gekennzeichnet dadurch, daß an den Seitenführungen (6) des Werkzeugschlittens (1), in tangentialer Richtung (X) zur Schleifscheibe (4), Drucktaschen (7) angeordnet sind, deren Abstand (a) zum Schleifpunkt (S) wesentlich kleiner ist, als der Abstand (b) der Drucktaschen (9) der Stützführung (5), die sich in Flucht zur Schleifscheibe (4) befindet, zum Schleifpunkt (S), wobei die Drucktaschen (7) der Seitenführung (6) und die Drucktaschen (9) der Stützführung (5) über hydraulische Regeleinrichtungen (13) und Auswertelektroniken (12), die an ein Wegmeßsystem (10) für die X-Richtung und ein Wegmeßsystem (11) für die Y-Richtung des Werkzeugschlittens (1) geschaltet sind, steuerungsmäßig verbunden sind.
2. Hydrostatisches Führungssystem eines Werkzeugschlittens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß an jeder Seitenführung (6) mindestens zwei tangentiale Drucktaschen (7) angeordnet sind.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen