DD293524A5

DD293524A5 - Verfahren zum positionieren von stirnverzahntem werkstueck und schleifkoerper beim zahnflankenschleifen

Info

Publication number: DD293524A5
Application number: DD33965290A
Authority: DD
Inventors: Thomas Bage; Thomas Emmer
Original assignee: Veb Kombinat Getriebe Und Kupplungen,De; Technische Universitaet Magdeburg,De
Priority date: 1990-04-11
Filing date: 1990-04-11
Publication date: 1991-09-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren von Werkstueck und Schleifkoerper, vorzugsweise beim Zahnflanken-Teilwaelzschleifen. Aufgabe der Erfindung ist es, durch Erkennen der Position der Verzahnung beliebiger stirnverzahnter Werkstuecke und mit einer sich daran anschlieszenden Signalaufbereitung die erforderliche Steuerinformation zum automatischen Einmitten des Schleifkoerpers beim Zahnflankenschleifen zu gewinnen. Erfindungsgemaesz wird das dadurch geloest, dasz ein optoelektronischer Sensor aus einer Referenzlage derart zum Werkstueck positioniert wird, dasz sich der optoelektronische Sensor zwischen Fusz- und Kopfkreisradius im Normalschnitt zur Verzahnung befindet, und dasz die optische Achse des Sensors die Symmetrieachse des Schleifkoerpers, die senkrecht zur Rotations- und Vorschubbewegungsachse des Schleifkoerpers steht, schneidet. Fig. 3{Zahnflankenschleifen; Positionieren; Werkstueck, stirnverzahnt; Schleifkoerper; Sensor, optoelektronisch; Signalaufbereitung; Einmitten, automatisch}

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren von Werkstück und Schleifkörper, vorzugsweise beim Zahnflanken-Teilwälzschleifen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind unterschiedliche Verfahren zum Einmitten des Werkzeuges bekannt, die jeweils das Positionieren von Schleifkörper und Verzahnung derart ermöglichen, daß bei der Bearbeitung von beiden Zahnflanken im Idealfall jeweils gleichviel Werkstoff abgetrennt wird

Als ReIa¹ '»bewegungen kommen dabei in Betracht:

- Radiale Anstellbewegung des Schleifkörpers zum Werkstück

- Radiale Anstellbowegung zwischen Schleifkörper und Werkstück durch Verfahren des Werkzeugträgers in die genannte Richtung

- Tangentiale Bewegung des Werkstückes zum Schleifkörper

- Rotatorische Bewegung des Werkstückes in seiner Aufspannebene

- Wälzvorschubbewegung, resultierend aus entsprechend der Verzahnungsgeometrie zwangsgekoppelter Dreh- und Verschiebebewegung des Werkstückes in seiner Aufspannebene gegenüber dem Schleifkörper.

Je nach Maschinentyp sind diese Bewegungen für das Einmitten durch den Maschinenbedienerzu realisieren. In der Praxis dom! iert derzeit immer noch die manuelle Steuerung des Einmittvorganges. Mittels o.g. Bewegungen zwischen Schleifkörper und Werkstück muß der Bediener den Schleifkörper in eine Zahnlücke einspuren. Mit einer nachfolgend ausgeführten langsamen Wälzbewegung und einer gleichzeitig durchgeführten kontinuierlichen Zustellbewegung wird die relative Lage zwischen der Zahnlücke und dem in diese bis zu vorbestimmter Tiefe eingetauchten Schleifkörper so lange verlängert, bis der Schleifkörper eine Zahnflanke berührt.

Aus WPB 23F23/00153 196 ist bereits eine Positioniereinrichtung für Schleifkörper und Werkstück bekannt, die das Einmitten des Schleifkörpers in eine Zahnlücke vereinfacht. Die Flankenberührung wird mittels optischem oder aktustischem Sensor signalisiert bzw. von einem Bediener wahrgenommen, der über Schalter die erreichte Position des Zustellantriebes in einem Rechner speichert. Dieser Vorgang wird für die linke und rechte Flanke einer Zahnlücke ausgeführt. Aus den gespeicherten Berühmngspositionen wird eine mittlere Position berechnet, die als Ausgangslage des Schleifkörpers für den anschließenden Scnleifprozeß verwendbar ist.

Nachteil der vorgeschlagenen Lösung ist, daß der Bediener die erforderliche Grobpositionierung der Zahnlücke zum Schleifkörper vornehmen muß. Diese Lösung eignet sich damit nicht zur Steuerung des Einmittvorganges bei einem automatischen Fertigungsablauf des Zahnflankenschleifens.

Es ist eine weitere Erfindung bezüglich einer Steuerungsanordnung bekannt (WPB 23 F23/12247796), die zum Einrichten eines zahnradförmigcn Werkstückes dient, deren Wesen darin besteht, daß ausgehend des oben beschriebenen Einrichtvorganges die Berührung zwischen Schleifkörper und Werkstück durch ein sich änderndes Schleifspindel-Motorstromsignai bzw. einer Leistungsaufnahmeänderung signalisiert wird. Nachteile dieser Erfindung sind zum einen die sich infolge der Motorstromerfassung ergebende lange Meßkette und zum anderen die sukzessive Vorgehensweise innerhalb der vorgeschlagenen Strategie zum Einspuren des Schleifkörpers in die Zahnlücke. Die Auswertung der Leistungsaufnahme besitzt außerdem Grenzen bei der Signalauflösung.

Eine weitere Erfindung beinhaltet eine Vorrichtung zum Einspuren verzahnter Werkstücke (WPB 23 F23/12226728), die dadurch gekennzeichnet ist, daß mit Hilfe eines auf einem Hebel befindlichen Einspurzahnes eine Verdrehung des Werkstückes so erfolgt, daß eine Zahnlücke in Meßstellung gegenüber einem Meßfühler positioniert wird, wobei der Abstand von der Wirkungsflanke des Einspurzahnes zu einer Flanke des Meßfühlers durch die Stirnteilung der Verzahnung ganzzahlig sein muß. Nachteilig ist u.a. das zusätzliche mechanische Hebolsystem, die notwendige Positionierungsaufwendung und die Bewegungsausführung des Einspurzahnes sowie eine mechanische Abtastung der Zahnflanken. Die in der OffenlegungsschriftB23F5/02 3107869 beschriebene Positioniereinrichtung für Schleifkörper und Zahnrad an Zahnflankenschleifmaschinen ist dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Teiles des eingestellten Wälzweges, in dem eine Berührung von Schleifkörper und Zahnflanke möglich ist, mit langsamer Wälzgeschwindigkeit und kontinuierlicher Zustellbewegung bis zur Berührung von Schleifkörper und Zahnrad gefahren und die dazugehörige Position des Zustellantriebes abgespeichert wird. Ein wesentlicher Nachteil ist in der manuellen Erfassung der abzuspeichernden Position des Schleifkörpers zum Werkstück zu sehen und daß nur mechanisch gesteuerte Antriebseinheiten überwachbar sind.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum bearbeitungsgerechten Positionieren von Werkstück und Schleifkörper, ohne Eingriff des Bedieners, zu schaffen, um subjektive Einrichtfehler auszuschließen und den Automatisierungsgrad beim Zahnflankenschleifen zu erhöhen sowie den Hilfszeitanteil zu senken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, durch Erkennen der Position der Verzahnung beliebiger stirnverzahnter Werkstücke und mit einer sich daran anschließenden Signalaufbereitung die erforderliche Steuerinformation zum automatischen Einmitten des Schleifkörpers beim Zahnflankenschleifen zu gewinnen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein optoelektronischer Sensor aus einer Referenzlage derart zum Werkstück positioniert wird, daß sich der optoelektronische Sensor zwischen Fuß- und Kopf kreisradius in Normalschnitt zur Verzahnung befindet und daß die optische Achse des Sensors die Symmetrieachse des Schleifkörpers, die senkrecht zur Rotations- und Vorschubbewegungsachse des Schleifkörpers steht, schneidet. Die Entfernung des Sensors zum Meßobjekt resultiert aus den funktionsbedingten optischen Verhältnissen für eine scharfe Abbildung. Durch eine Drehbewegung des Werkstückes in seiner Aufspannebene gelangen die Konturen der linken und/oder rechten Zahnflanke einer Zahnlücke in das Bildfeld des optoelektronischen Sensors, wobei durch stetige Bildauswertung die den Zahnlückenwinkel halbierende Achse ermittelt wird und ein Steuerimpuls bei Lageübereinstimmung der Symmetrieachse des Schleifkörpers mit der den Zahnlückenwinkel halbierenden Achse die Werkstückdrehbewegung stoppt. Anschließend wird der Schleifkörper radial zur Werkstückachse bewerft, wobei die Lageänderung des Schleifkörpers durch eine kontinuierliche Bildauswertung verfolgt wird, und mit dem Erreichen der zur Bearbeitung erforderlichen Eintauchtiefe des Schleifkörpers in der Zahnlücke ein Steuerimpuls die radiale Bewegung des Schleifkörpers unterbricht. Durch mehrmaliges Wiederholen des beschriebenen Vorganges am Werkstückumfang und der Auswertung der dabei gewonnenen Weginformationen über eine Rechnereinheit, sind die günstigen Einstellwerte für den Schleifvorgang bestimmbar.

Ausfüh'jngsbelspiel Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1: Positionierung des optoelektronischen Sensors in seine Meßposition Fig. 2: Positionierung des Werkstücken in Meßpos^:'.ion Fig. 3: Meßvorgang

Nach automatischer oder manueller Zuführung des stirnverzahnten Werkstückes befindet sich die Verzahnung dessen in einer beliebigen Position zur Symmetrieachse des Schleifkörpers gemäß Fig. 1. Zunächst erfolgt eine tangentiale Bewegung des Werkstückes zum Schleifkörpers um den Betrag Ay_w, bis die Symmetrieachse des Schleif körpers die Werkstückachse schneidet.

Danach wird der optoelektronische Sensor von einem Referenzpunkt aus um die aus der Lage des Referenzpunktes zum Schnittpunkt der Symmetrieachse des Schleifkörpers mit der Werkstückachse und der Verzahnungsgeomtrie bestimmbaren Wege Δχ, und Ay, in eine solche Position gebracht, daß sich der optische Sensor zwischen Fuß- und Kopfkreisradius im Normalschnitt zur Verzahnung befindet, und daß die optische Achse des Sensors die Symmetrieachse des Schleifkörpers schneidet. Über den Weg Δζ, wird der Sensor in einen der gewählten optischen Verhältnisse entsprechenden Abstand zum Betrachtungsgegenstand bewegt und dort fixiert. Durch eine Drehbewegung des Werkstückes in der x-y-Ebene gelangen die Konturen der linken und rechten Zahnflanke einer Zahnlücke in das Bildfeld des Sensors. Aufgrund einer fortlaufenden Bildauswertung, durch Lichteinfall aktivierte oder Schattenbild inaktive Pixel, wird die den Zahnlückenwinkel halbierende Achse durch Differenzbildung der Bildpunkte auf der Tangente am Zylinder mit dem Radius r_t der Verzahnung ermittelt und mit der Symmefrieachse des Schleifkörpers nach Fig.2 in Übereinstimmung gebracht.

Nachfolgend wird der Schleifkörper radial zur Werkstückachse um den Betrag Ax_w, bewegt, so daß der Schleifkörper die erforderliche Eintauchtiefe in der Zahnlücke einnimmt. Auf der am Zylinder j der Verzahnung liegenden Tangente wird die Schleifkörperbreite bsj bestimmt und durch Differenzbildung mit Ay_L und Ay_R das Maß zum Spielausgleich zur linken Zahnflanke AyLs und zur rechten Zahnflanke Ay_ns entsprechend Fig.3 errechnet.

Nach dem Rückzug des Schleifkörpers werden in um k Teilungen versetzten Zahnlücken, vorzugsweise in insgesamt vier um 90° am Werkstückumfang versetzten Zahnlücken, die Werte AyR, bis Ay_Ri und Ay_L ι bis Ayy gemessen und mit der zuvor bestimmten Schleifkörperbreite bsj die Werte Aynsi bis Ay_nsi und Ay_LSi bis Ay_LSi berechnet. Die Minimalworte für die rechten und linken Zahnflanken kennzeichnen zum Beispiel die Zahnflanken maximalen Härteverzuges und werden allgemein als Änschnittpunkte gehandhabt.

Bei schrägverzahnten Stirnrädern wird der optoelektronische Sensor um den Schrägungswinkel β der Verzahnung geschwenkt, so daß die optische Achse des Sensors mit der Symmetrieachse des Schleifkörpers einen Schnittpunkt in derNormalschnittebene bildet und der Abstand zum Betrachtungsgegenstand entsprechend den optischen Verhältnissen eine scharfe Abbildung gewährleistet. Die Bildauswertung erfolgt im Normalschnitt und nach dem oben am Geradstirnrad erläuterten Verfahren.

Claims

1. Verfahren zum Positionieren von stirnverzahntem Werkstück und Schleifkörper beim Zahnflankenschleifen unter Verwendung eines optoelektronischen Sensors und einer herkömmlichen Elektronik zur Bildauswertung, dadurch gekennzeichnet, daß ein optoelektronischer Sensor (2) von einem Referenzpunkt (1) ausgehend in eine Meßposition gebracht wird, so daß dieser optoelektronische Sensor (2) im Normalschnitt zwischen Fuß- und Kop.fkreisradius der Verzahnung liegt, die optische Achse des optoelektronischen Sensors (2) die Symmetrieachse des Schleifkörpers (3), die senkrecht zur Rotationsachse des Schleifkörpers (3) und zur Schleifkörpervorschubrichtung steht, schneidet und der optoelektronische Sensor (2) den Abstand entsprechend den optischen Verhältnissen zum Betrachtungsgegenstand so einnimmt, daß die Kontur des Meßobjektes scharf abgebildet wird.

2. Verfahren zum Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein optoelektronischer Sensor (2) in Meßposition durch eine fortlaufende Bildauswertung während der Drehbewegung eines Werkstückes die den Zahnlückenwinkel halbierende Achse durch Differenzbildung der Abstände zur Kontur der linken und rechten Zahnflanke einer Zahnlücke auf der Tangente an einem Z\ 'inder der Verzahnung ermittelt und diese mit der Symmetrieachse eines Schleifkörpers (3) in Übereinstimmung gebracht wird und anschließend ein Schleifkörper (3) auf die zur Bearbeitung notwendige Tiefe in die Zahnlücke eintaucht, sowie der Spielausgleich zur linken und rechten Zahnflanke einer Zahnlücke durch Differenzbildung zwischen dem Mittelpunktabstand zur Kontur der linken und rechten Zahnflanke einer Lücke auf der Tangente an einem Zylinder der Verzahnung und der auf dieser Tangente ermittelten Schleifkörperbreite berechnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Schleifkörperrückzug der Spielausgleich zur linken und rechten Zahnflanke einer Zahnlücke in um k Teilungen versetzten Zahnlücken durch Differenzbildung bestimmt wird und aus dem Vergleich der Werte der linken und rechten Zahnflanken die für den Schleifprozeß günstigen Anschnittwerte ohne Berührung der Zahnflanken ableitbar sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß bei schrägverzahnten Stirnrädern ein optoelektronischer Sensor (2) um den Schrägungswinkel der Verzahnung geschwenkt wird, so daß die optische Achse eines optoelektronischen Sensors (2) die Symmetrieachse eines Schleif körpers (3), senkrecht zum Normalschnitt schneidet und der Abstand zum Betrachtungsgegenstand entsprechend den optischen Verhältnisse so gewählt wird, daß sich die Kontur des Meßobjektes scharf abbildet.