DD248756A5 - ROLLER GRINDING METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING CROCHETED TOOTH FLANKS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Waelzschleifverfahren zum Herstellen gekruemmter Zahnflanken eines auf einem Werkstuecktisch befestigten Zahnrades durch mindestens eine Hubbewegungen ausfuehrende Schleifscheibe. Hierbei wird erfindungsgemaess die Zahnflanke 4 durch eine vom Profil 3 der Schleifscheibe 5 und der Hublaenge begrenzte, gekruemmte Huellschnittflaeche erzeugt. Fig. 3The invention relates to a Waelzschleifverfahren for producing curved tooth flanks of a gear fixed to a workpiece table by at least one strokes ausfuehrende grinding wheel. In this case according to the invention the tooth flank 4 is produced by a curved cut-up surface bounded by the profile 3 of the grinding wheel 5 and the length of the stroke. Fig. 3
Description
Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings
Die Erfindung bezieht sich auf ein Wälzschleifverfahren zum Herstellen gekrümmter Zahnflanken eines auf einem Werkstücktisch befestigten Zahnrades durch mindestens eine Hubbewegungen ausführende Schleifscheibe.The invention relates to a Wälzschleifverfahren for producing curved tooth flanks of a mounted on a workpiece table gear by at least one strokes exporting grinding wheel.
Grundlegendes Problem bei Wälzschleifmaschinen zur Herstellung von Zahnrädern ist der stark gegenläufige Einfluß von Leistungs- und Qualitätsanforderungen. Verfahrensbedingt kann die im allgemeinen Fall doppelt räumlich gekrümmte Zahnflanke durch eine endliche Zahl gerader Hüllschnitte nur angenähert hergestellt werden. Selbst bei idealem Maschinenverhalten ergeben sich Flankenformfehler mit ausgeprägter Welligkeit. Hierbei ist das Profil der Schleifscheibe geradlinig ausgebildet, wodurch sich bei der Erzeugung der Zahnflanke Flankenformfehler ergeben, d.h. diese Flankenformfehler weisen ausgeprägte Welligkeit auf.The fundamental problem with gear grinding machines for the production of gears is the strongly opposing influence of performance and quality requirements. Due to the process, the tooth flank, which is doubly spatially curved in the general case, can only be produced approximately by a finite number of straight envelopes. Even with ideal machine behavior, flank form errors with pronounced waviness result. In this case, the profile of the grinding wheel is rectilinear, which results in the formation of the tooth flank flank form errors, i. these flank form errors have pronounced waviness.
Da in diesem Fall die technologische Grenze des Verfahrens erreicht ist, ließe sich eine Qualitätsverbesserung bei gleichbleibender Leistung zunächst nur durch entsprechende Erhöhung der Hubfrequenz erreichen. Dieser Entwicklungsrichtung sind jedoch relativ enge Grenzen gesetzt, da der Antriebsaufwand des Schleifschlittens bei einer Wälzschleifmaschine unvertretbar groß und kostenaufwendig ist.Since in this case the technological limit of the method is reached, a quality improvement at constant power could initially only be achieved by a corresponding increase in the stroke frequency. However, this development direction are set relatively narrow limits, since the drive effort of the grinding carriage is unreasonably large and costly in a Wälzschleifmaschine.
Darüber hinaus besteht durch die begrenzte Steifigkeit insbesondere der bewegten Maschinenelemente die Gefahr von Schwingungen, die verstärkt über die Maschinengeometrie relativ große Verzahnungsfehler herbeiführen können.In addition, there is the risk of vibrations due to the limited rigidity, in particular of the moving machine elements, which can bring about relatively large toothing errors on the machine geometry.
Ziel der Erfindung ist es, auf kostengünstige Weise gekrümmte Zahnflanken an Zahnrädern herstellen zu können.The aim of the invention is to be able to produce in a cost-effective manner curved tooth flanks on gears.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wälzschleifverfahren zum Herstellen gekrümmter Zahnflanken eines auf einem Werkstücktisch befestigten Zahnrades durch mindestens eine Hubbewegungen ausführende Schleifscheibe zu schaffen, mit dem auf einfache Weise Flankenformfehler erheblich reduziert werden können und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens entwickelt werden kann.The object of the invention is to provide a Wälzschleifverfahren for producing curved tooth flanks of a mounted on a workpiece table gear by at least one strokes exporting grinding wheel with the flank form error can be significantly reduced in a simple way and a device for performing the method can be developed.
-2- £.HH /OO-2- £ .HH / OO
Das erfindungsgemäße Wälzschleifverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnflanke durch eine vom Profil der Schleifscheibe und der Hublänge begrenzte konkave Hüllschnittfläche erzeugt wird. Es ergibt sich dadurch vorteilhafterweise eine besonders effektive Maßnahme zur Reduzierung der Flankenformfehler unter gleichzeitiger Reduzierung der Hubfrequenz ohne Leistungs- und Qualitätseinbußen.The Wälzschleifverfahren invention is characterized in that the tooth flank is produced by a limited of the profile of the grinding wheel and the stroke length concave Hüllschnittfläche. This advantageously results in a particularly effective measure for reducing the flank form error while simultaneously reducing the stroke frequency without sacrificing performance and quality.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Schleifscheibe als konkav gekrümmte Schnittfläche ausgebildet ist.The device according to the invention is characterized in that the profile of the grinding wheel is designed as a concave curved cut surface.
Vorteilhaft ist es, wenn beide Seiten der Doppelkegelscheibe in weiterer Ausgestaltung der Erfindung jeweils als konkav gekrümmte Schnittfläche ausgebildet sind.It is advantageous if both sides of the double-cone disc are each formed in a further embodiment of the invention as a concave curved cut surface.
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn bei Einsatz kreisförmig gekrümmter Schnittflächen des Profils der Schleifscheibe die Vorschubbewegung des WerkstücktischesIt is also advantageous if, when using circularly curved cut surfaces of the profile of the grinding wheel, the feed movement of the workpiece table
χ = r^ * sin f - r. » cos <f - cχ = r ^ * sin f - r. »Cos <f - c
tantan
ist. - . 'is. -. '
In erfinderischer Ausgestaltung ist die Vorrichtung gekennzeichnet durch nicht lineare Koppelung der Achse des Werkstückschlittens und der Achse des Werkstücktisches.In an inventive embodiment, the device is characterized by non-linear coupling of the axis of the workpiece carriage and the axis of the workpiece table.
In weiterer Ausgestaltung ist die erfinderische Vorrichtung gekennzeichnet durch Einbeziehung der Werkzeugschlittenachse in die nicht lineare Koppelung.In a further embodiment, the inventive device is characterized by the inclusion of the tool carriage axis in the non-linear coupling.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The invention will be explained below in an embodiment with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1: eine schematische Draufsicht auf eine Hüllschnittfläche mit Flankenformfehler mit ausgeprägter Welligkeit;1 shows a schematic plan view of an envelope cut surface with flank form error with pronounced waviness;
Fig.2: eine schematische Draufsicht auf eine konkav gekrümmte Hüllschnittfläche;2 shows a schematic plan view of a concavely curved enveloping sectional area;
Fig.3: eine schematische Draufsicht auf eine konkav gekrümmte Hüllschnittfläche am Profil einer Schleifscheibe und3 shows a schematic plan view of a concavely curved envelope cut surface on the profile of a grinding wheel and
Fig. 4: eine schematische Draufsicht auf eine Wälzschleifmaschine.Fig. 4: a schematic plan view of a Wälzschleifmaschine.
Aus den Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß bei Anwendung einer konkav gekrümmten Schnittfläche für das Profil 1; 3 einer Schleifscheibe zur Erzeugung einer Zahnflanke 2; 4 der Flankenformfehler F, wesentlich kleiner ist als der Flankenformfehler bei Einsatz herkömmlicher Technologien gemäß Fig. 1. Erfindungsgemäß weist also das Profil 3 der Schleifscheibe eine einfach konkav gekrümmte Schnittfläche auf. Diese Schnittfläche ist in Fig.3 näher dargestellt, und zwar an einer Seite einer Schleifscheibe 5. Hierbei wird eine Zahnflanke 4 eines Zahnrades 14 erzeugt, dessen Flankenformfehler erheblich reduziertFrom Figs. 1 and 2 it can be seen that when using a concave curved cut surface for the profile 1; 3 a grinding wheel for generating a tooth flank 2; 4, the flank shape error F, is considerably smaller than the flank form error when using conventional technologies according to FIG. 1. According to the invention, therefore, the profile 3 of the grinding wheel has a simply concave curved cut surface. This cutting surface is shown in more detail in Figure 3, on one side of a grinding wheel 5. In this case, a tooth flank 4 of a gear 14 is generated, the Flankformfehler significantly reduced
Die konkav gekrümmte Schnittfläche des Profils 3 der Schleifscheibe 5 läßt sich auch bei Doppelkegelscheiben anwenden.The concave curved sectional surface of the profile 3 of the grinding wheel 5 can also be applied to double-cone wheels.
Entsprechend der beschriebenen Profilmodifikation läßt sich, ausgehend vom Wälzschleifen mit Doppelkegelscheibe, eine Verfahrensänderung in Richtung Formschleifen durch die Erfindung herbeiführen. Die Vorteile beider Verfahren lassen sich damit miteinander kombinieren. Konvex gekrümmte Zahnflanken lassen sich durch konkave Hüllschnittflächen besser erreichen.According to the described profile modification can be, starting from the rolling grinding with double beveled disc, bring about a change in the process direction in the form of grinding by the invention. The advantages of both methods can be combined with each other. Convex curved tooth flanks can be better reached by concave envelope cut surfaces.
Das Zeitspanvolumen während des Schleifens einer Zahnflanke bleibt annähernd konstant, da die Winkelgeschwindigkeit des ' Tisches beim Schleifen des Kopfbereiches der Verzahnung verfahrensbedingt reduziert wird.The chip removal rate during the grinding of a tooth flank remains approximately constant, since the angular velocity of the table during the grinding of the head region of the toothing is reduced due to the process.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Wälzschleifmaschine besitzt eine nicht lineare Kopplung von Werkstückschlitten- und -tischachse. Diese Konstruktion ist schematisch in Fig.4 in Draufsicht dargestellt. Ausgangspunkt ist hierbei eine NC-gesteuerte Wälzschleifmaschine.The Wälzschleifmaschine working according to the inventive method has a non-linear coupling of Werkstückschlitten- and -tischachse. This construction is shown schematically in Figure 4 in plan view. The starting point here is an NC-controlled generating grinding machine.
Ein Werkstückschlitten 6 wird nach Fig.4 über eine Kugelrollspindel 7 und einen Servomotor 8 angetrieben. Auf diesem Werkstückschlitten 6 mit seinem Mittelpunkt 0 befindet sich ein Werkstücktisch 9, welcher durch einen Servomotor 10, eine Getriebestufe 11, eine Schnecke 12 sowie ein Schneckenrad 13 angetrieben wird. Dieser Werkstücktisch 9 ist fest mit dem Werkstückschlitten 6 verbunden. Ein zu bearbeitendes Zahnrad 14 ist auf dem Werkstücktisch 9 zentrisch aufgespannt, d.h. der Werkstücktisch 9 und das Zahnrad 14 besitzen den gleichen Mittelpunkt 0.A workpiece carriage 6 is driven according to Figure 4 via a ball screw 7 and a servo motor 8. On this workpiece carriage 6 with its center 0 is a workpiece table 9, which is driven by a servo motor 10, a gear stage 11, a worm 12 and a worm wheel 13. This workpiece table 9 is firmly connected to the workpiece carriage 6. A gear 14 to be machined is centered on the workpiece table 9, i. the workpiece table 9 and the gear 14 have the same center point 0.
Der Werkstückschlitten 6 ist innerhalb von Schlittenführungen 25 in Pfeil richtung hin-und herbewegbar; der Werkstücktisch 9 ist um den Mittelpunkt 0 in Pfeilrichtung drehbar. Die Getriebestufe 11 wird über die Achse 18 von dem Servomotor 10, die Kugelrollspindel 7 von dem Servomotor 8 über die Achse 17 angetrieben.The workpiece carriage 6 is reciprocable within carriage guides 25 in the direction of arrow; the workpiece table 9 is rotatable about the center 0 in the arrow direction. The gear stage 11 is driven via the axis 18 by the servo motor 10, the ball screw 7 by the servo motor 8 via the axis 17.
Die Schleifscheibe 5 mit der konkav gekrümmten Schnittfläche des Profils 3 dreht sich um die Achse 16 und oszilliert in der Achse um den Mittelpunkt 0', welche parallel zur Zahnflanke 4 des Zahnrades 14 liegt.The grinding wheel 5 with the concavely curved sectional surface of the profile 3 rotates about the axis 16 and oscillates in the axis about the center 0 ', which lies parallel to the tooth flank 4 of the gear 14.
Über Leitungen 23 und 24 sind die Servomotoren 8 und 10 mit einer NC-Steuereinheit 15 verbunden. Weiterhin sind an der WeIIe der Schnecke 12 ein Meßsystem 19 und an der Welle der Kugelrollspindel 7 ein Meßsystem 20 vorgesehen, welche jeweils über eine Leitung 21 bzw. 22 mit der NC-Steuereinheit 15 in Verbindung stehen. Die nachfolgende Formel stellt nun eine mögliche Verknüpfung zwischen den Achsen 17 und 18 im Falle der Herstellung einer Geradverzahnung bei kreisförmiger Profilierung der Schleifscheibe 5 dar. Es handelt sich hierbei um eine nicht lineare Kopplung der Achsen 17 und 18. Hierbei erfolgt die Weg-bzw. Winkelerfassung über die zwei vorgenannten inkrementalen Meßsysteme 19 und 20. Diese liefern Soll-Werte für den Krehwinkel des Werkstücktisches 9 und den Weg des Werkstückschlittens 6. In der NC-Steuereinheit erfolgt ein Vergleich der Soll-Werte mit den Ist-Werten und ein entsprechendes Nachstellen. Damit sind durch die NC-Steuereinheit die beiden Achsen 17 und 19 nicht linear verknüpft.Via lines 23 and 24, the servo motors 8 and 10 are connected to an NC control unit 15. Furthermore, at the WeIIe the screw 12, a measuring system 19 and on the shaft of the ball screw 7, a measuring system 20 are provided, which are in each case via a line 21 and 22 with the NC control unit 15 in connection. The following formula now represents a possible link between the axes 17 and 18 in the case of producing a straight toothing with circular profiling of the grinding wheel 5. This is a non-linear coupling of the axes 17 and 18. Here, the path or. Angle detection via the two aforementioned incremental measuring systems 19 and 20. These provide target values for the circle angle of the workpiece table 9 and the path of the workpiece carriage 6. In the NC control unit, the desired values are compared with the actual values and a corresponding readjustment , Thus, the two axes 17 and 19 are not linearly linked by the NC control unit.
Bei Herstellung schrägverzahnter Räder muß zusätzlich zur vorgenannten Kopplung noch die Werkzeugschlittenachsemitin die vorgenannte Kopplung einbezogen werden. Bei der Werkzeugschlittenachse handelt es sich hierbei um die Achse des nicht näher dargestellten Werkzeugschlittens, mit dessen Hilfe die Schleif scheibe 5 entlang der Achse um den Mittelpunkt 0' oszilliert.When producing helical gears, in addition to the aforementioned coupling, the tool carriage axis must still be included in the aforementioned coupling. In the tool carriage axis, this is the axis of the tool slide, not shown, by means of which the grinding disc 5 along the axis around the center 0 'oscillates.
Bei Schrägverzahnung erfolgt hierbei ein Schrägstellen der Schleifscheibe 5 auf die Verzahnungsschräge und eineIn helical gearing in this case takes place a tilting of the grinding wheel 5 on the Verzahnungsschräge and a
Zusatzbewegung in radialer oder auch tangentialer Richtung zum Werkstück, d.h. dem Zahnrad 14 in Abhängigkeit von der aktuellen Position des Werkstückschlittens 6 und der Hublage der Schleifscheibe 5.Additional movement in the radial or tangential direction to the workpiece, i. the gear 14 in response to the current position of the workpiece carriage 6 and the stroke position of the grinding wheel fifth
Bei Einsatz der einfachsten Form konkav gekrümmter Schnittflächen, d.h. einem Kreisprofil für das Profil 3 der Schleifscheibe 5, beträgt die translatorische Vorschubbewegung χ des Werkstücktisches 9When using the simplest form of concave curved cut surfaces, i. a circular profile for the profile 3 of the grinding wheel 5, the translational feed movement is χ of the workpiece table. 9
rb ~ sin Y* ~ rb * cos ψ " rb ~ sin Y * ~ r b * cos ψ "
tan ψ tan ψ
Hierin bedeuten: ~ ' —Herein mean: ~ '-
rb = Grundkreisradiusrb = base circle radius
φ δ Tischdrehwinkelφ δ table rotation angle
c-Q Konstante cQ constant
Die vorgenannte Formel stellt eine mögliche Verknüpfung zwischen beiden Achsen 17 und 18 im Falle der Herstellung einer Geradverzahnung bei Einsatz einer kreisförmigen Profilierung der Schleifscheibe 5 dar. Durch die spezielle Gestaltung des Profils der Schleifscheibe mit Einsatz auf einer Wälzschleifmaschine handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um eine Zwischenform zwischen dem Formschleifen und dem Teilwälzschleifen. Die Schleifscheibe 5 ist in ihrem Profil 3 konkav ausgebildet (im Sonderfall ein Kreisbogen), wobei die Koppelung der Achsen 17 und 18 nicht linear ist. Diese nicht-lineare Koppelung kann durch die NC-Steuereinheit 15 bewirkt werden.The aforementioned formula represents a possible connection between both axes 17 and 18 in the case of producing a straight toothing when using a circular profiling of the grinding wheel 5. The special design of the profile of the grinding wheel with use on a Wälzschleifmaschine is in the present invention to an intermediate form between the form grinding and the Teilwälzschleifen. The grinding wheel 5 is concave in its profile 3 (in the special case a circular arc), wherein the coupling of the axes 17 and 18 is not linear. This non-linear coupling can be effected by the NC control unit 15.
Durch die Ausgestaltung der vom Profil 3 der Schleifscheibe 5 und der Hublänge begrenzten Hüllschnittfläche in Form einer konkav gekrümmten Fläche lassen sich entweder bei konstanter Schleifzeit Flankenformfehler reduzieren oder bei konstantem Flankenformfehler entweder die Hubfrequenz reduzieren oder die Schleifzeit beträchtlich verkürzen.Due to the configuration of the profile 3 of the grinding wheel 5 and the stroke length limited Hüllschnittfläche in the form of a concave curved surface can either reduce flank form error at a constant grinding time or reduce constant flank shape error either the stroke frequency or shorten the grinding time considerably.
Claims (6)
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