DE10106097A1

DE10106097A1 - Producing profiles on workpieces involves varying profile shape at least once before last processing step so profile shape deviating from final shape can be applied to workpiece

Info

Publication number: DE10106097A1
Application number: DE2001106097
Authority: DE
Inventors: Heiko Schlattmeier
Original assignee: WERKZEUGMASCHINENLABOR DER RHE
Current assignee: WERKZEUGMASCHINENLABOR DER RHE
Priority date: 2001-02-08
Filing date: 2001-02-08
Publication date: 2002-08-14

Abstract

The method involves at least one grinding element, preferably a grinding disc, with which the shape of the profile can be varied at least once before the last processing step to be conducted so that a profile shape deviating from the final shape can be applied to the workpiece.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Profilen an Werkstücken.The invention relates to a method for producing profiles Workpieces.

Die Anforderungen an moderne Leistungsgetriebe nehmen in der Kraftfahrzeugtechnik wie auch bei Industriegetrieben immer weiter zu. Zur sicheren Erfüllung der an die Getriebe gestellten Anforde rungen werden vielfach die einsatzgehärteten Zahnräder nach der Wärmebehandlung auf den Zahnflanken nachgeschliffen, um die unvermeidlichen Verzahnungsabweichungen aus der Vorverzah nung und die Härteverzüge zu beseitigen.The demands on modern power transmissions are increasing Automotive technology as well as in industrial gearboxes to. To safely meet the requirements placed on the gearbox In many cases, the case-hardened gears after the Heat treatment on the tooth flanks reground to the inevitable gearing deviations from the preliminary tooth elimination and the distortion of hardness.

Beim Schleifen der Verzahnungen können unterschiedliche Schleifscheibenarten eingesetzt werden. Diese teilen sich auf in abrichtbare Schleifscheiben sowie nicht abrichtbare Schleifschei ben. Während beim Einsatz von abrichtbaren Schleifscheiben vor der Schleifbearbeitung mittels eines Abrichtwerkzeuges die für die Endbearbeitung der Verzahnung erforderliche Geometrie auf das Schleifwerkzeug aufgebracht wird, weisen nicht abrichtbare Schleifscheiben bereits die entsprechende Geometrie auf. Nach Erreichen des Standzeitendes werden die abrichtbaren Schleif scheiben neu abgerichtet und können für die weitere Schleifbear beitung verwendet werden. Die nicht abrichtbaren Schleifwerkzeu ge werden nach Erreichen des Standzeitendes ersetzt.When grinding the gears can be different Grinding wheel types are used. These are divided into dressable grinding wheels and non-dressable grinding wheels ben. While using dressable grinding wheels before grinding by means of a dressing tool for Finishing the toothing required geometry on the Grinding tool is applied, have non-dressable Grinding wheels already have the appropriate geometry. To The dressable grinding will be reached when the tool life ends discs newly dressed and can be used for further grinding processing can be used. The non-dressable grinding tools ge will be replaced after the end of the service life.

Bei der schleiftechnischen Bearbeitung der Zahnräder treten nun in der industriellen Praxis Randschichtveränderungen in Form von "Schleifbrand" an den unterschiedlichsten Stellen auf der Zahn flanke auf, die zum Ausschuss des gesamten Bauteils führen können. Diese Randschichtveränderungen können sowohl durch einen Abfall der Werkstoffhärte als auch einer Veränderung des Werk stoffgefüges oder einer Veränderung des Eigenspannungszustands charakterisiert sein.When grinding gear wheels now come into play of industrial practice changes in the boundary layer in the form of "Grinding fire" in various places on the tooth edge that can lead to the rejection of the entire component. These changes in the boundary layer can be caused by either Decrease in material hardness as well as a change in the factory structure or a change in the residual stress state be characterized.

Die Ursachen für die Randschichtveränderungen an den unter schiedlichen Stellen sind beim Verzahnungsschleifen noch nicht eindeutig geklärt. Bekannt ist aber, dass zum einen lokal unter schiedliche Zahnflankenaufmaße, wie sie beispielsweise aus Här teverzügen resultieren können, zu hohen Materialabträgen führen, die eine mögliche Randschichtveränderung zur Folge haben. Zum anderen kommt es wegen der lokal unterschiedlich großen abzu schleifenden Materialmengen und Eingriffsbedingungen zwischen Schleifscheibe und Werkstück zu einem örtlich größeren Ver schleiß an der Schleifscheibe, der ebenfalls Randschichtverände rungen hervorrufen kann. Durch entsprechende Wahl von Schleif werkzeugspezifikation oder Abricht- und Bearbeitungsparametern kann gegebenenfalls der Schleifprozess so verändert werden, dass es nicht zu lokalen Randschichtveränderungen in Form von "Schleifbrand", jedoch zu örtlichem Profilverschleiß am Schleif werkzeug kommt.The causes of the changes in the surface layer at the bottom there are no different places in gear grinding clearly clarified. But it is known that on the one hand locally Different tooth flank measurements, such as those from Här delays can result in high material removal, which result in a possible change in the boundary layer. To the others do not because of the locally different sizes grinding amounts of material and conditions of engagement between Grinding wheel and workpiece to a locally larger Ver wear on the grinding wheel, which also changes the surface layer can cause problems. By appropriate choice of grinding tool specification or dressing and machining parameters If necessary, the grinding process can be changed so that it does not lead to local boundary layer changes in the form of "Grinding burn", however, to local profile wear on the grinding tool comes.

Trotz der permanenten Weiterentwicklung der Schleifwerkzeuge und der Zahnradschleifprozesse ist bei der jetzigen Prozessfüh rung eine lokale Beeinflussung der Bauteilrandschicht nahezu un vermeidlich.Despite the permanent development of the grinding tools and the gear grinding process is in the current process local influence on the component surface layer almost un avoidable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaf fen, mit dem Profile an Werkstücken einfach mit hoher Genauigkeit und Qualität erzeugt werden können.The invention has for its object to provide a method with the profiles on workpieces with high accuracy and quality can be generated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Pa tentanspruches gelöst.This object is achieved with the features of Pa claim resolved.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird beim Schleifen die Geo metrie der Verzahnung vor dem letzten durchzuführenden Bearbei tungsschritt mindestens einmal variiert. Dadurch wird eine lokale Beeinflussung der Bauteilrandschicht zuverlässig vermieden. Dies gilt insbesondere für das Zahnradschleifen beim Einsatz von nur einer abrichtbaren Schleifscheibe. Entsprechend dem Vorbearbei tungszustand der zu schleifenden Verzahnung kann entweder beim Einsatz abrichtbarer Schleifwerkzeuge das Werkzeugprofil durch vorheriges Abrichten verändert oder durch den Einsatz von minde stens einem weiteren Schleifwerkzeug eine von der Endgeometrie abweichende Verzahnungsgeometrie auf das Bauteil gebracht wer den.In the method according to the invention, the geo metry the gearing before the last machining to be carried out varied at least once. This creates a local Influencing the component surface layer reliably avoided. This applies particularly to gear grinding when using only a dressable grinding wheel. According to the preparatory work Condition of the toothing to be ground can either be Use of dressable grinding tools through the tool profile previous dressing changed or by using minde At least one other grinding tool, one of the final geometry deviating gear geometry on the component the.

Die Geometrieänderung hat zum Ziel, die lokal auf der Zahnflanke entstehenden Randschichtveränderungen zu vermindern oder so gar zu vermeiden, dem örtlichen Schleifscheibenverschleiß entge genzuwirken und neben der Verbesserung der Verzahnungsqualität auch wirtschaftliche Vorteile zu erschließen. Durch die Variation der Verzahnungsgeometrie können die über der Zahnhöhe unter schiedlichen Eingriffsbedingungen von Schleifwerkzeug und Zahn rad geeignet angepasst und, unter Berücksichtigung der Prozess parameter, zum Erreichen der oben genannten Ziele ausgelegt werden.The aim of the change in geometry is local to the tooth flank to reduce emerging boundary layer changes or something to even avoid, the local grinding wheel wear counteract and in addition to improving the gear quality also tap into economic advantages. Through the variation The tooth geometry can be below the tooth height different conditions of engagement of grinding tool and tooth wheel suitably adapted and, taking into account the process parameters, designed to achieve the above objectives become.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf die schleiftechnische Bearbeitung sämtlicher Verzahnungsarten und auch anderer Profil geometrien, wie beispielsweise beim Werkzeugschleifen, übertra gen werden. Ebenfalls ist es unabhängig vom zu bearbeitenden Werkstoff.The inventive method can be based on the grinding Processing of all types of gears and other profiles transfer geometries, such as tool grinding be. It is also independent of the one to be processed Material.

Im folgenden wird ein Beispiel zur Erläuterung der zuvor beschrie benen Modifikation des Bearbeitungsprozesses gegeben:
Beim diskontinuierlichen Profilschleifen (Zahnflankenprofilschlei fen) von Verzahnungen (Fig. 1) ist in der Maschine überwiegend nur eine Schleifscheibe zur Schleifbearbeitung vorgesehen. Auf diese Schleifscheibe wird vor ihrem Einsatz durch einen Abricht prozess die Kontur aufgebracht, die zur Erzeugung der vorgesehe nen Zahnradgeometrie erforderlich ist. Diese Schleifscheibe wird beim Zahnflankenprofilschleifen durch die Zahnlücke verfahren, wodurch das Profil der Schleifscheibe auf das Bauteil übertragen wird. In the following an example is given to explain the modification of the machining process described above:
With discontinuous profile grinding (tooth flank profile grinding) of gears ( Fig. 1), only one grinding wheel is provided in the machine for grinding. Before it is used, the grinding wheel is applied to this grinding wheel by means of a dressing process, which is required to generate the gear wheel geometry provided. This grinding wheel is moved through the tooth gap during tooth flank profile grinding, whereby the profile of the grinding wheel is transferred to the component.

Unter Berücksichtigung des Verzahnungsfalls und der Verzah nungsabweichungen ist es insbesondere bei der Schleifbearbeitung von großen Zahnrädern notwendig, das Flankenaufmaß in mehre ren Schnitten abzutragen (Fig. 2). Unter Annahme einer abwei chungsfreien Vorverzahnung verbleibt für den Schleifprozess ein äquidistantes Zahnflankenaufmaß. Wird nun die Schleifscheibe in der Zahnlücke so weit zugestellt, dass sie das Bauteil berührt, so hat die Schleifscheibe gerade im Bereich der Fußflanke des Zahn rads Kontakt (Fig. 1 und 2). Von dieser Position aus wird nun die Schleifscheibe in mehreren Schnitten bis auf die Endgeometrie zu gestellt, ohne dass die Geometrie der Schleifscheibe verändert wird. Die Skizze veranschaulicht, dass es während des Schleifpro zesses zu deutlich unterschiedlichen Kontaktbedingungen über der Zahnhöhe zwischen Schleifscheibe und Werkstück kommt, woraus lokale Randschichtveränderungen durch das Schleifen resultieren können.Taking into account the toothing case and the toothing deviations, it is necessary, particularly when grinding large gears, to remove the flank allowance in several cuts ( Fig. 2). Assuming deviating pre-toothing, an equidistant tooth flank dimension remains for the grinding process. If the grinding wheel in the tooth gap is now moved so far that it touches the component, the grinding wheel has contact in the area of the foot flank of the gear wheel (FIGS . 1 and 2). From this position, the grinding wheel is moved in several cuts to the final geometry without changing the geometry of the grinding wheel. The sketch illustrates that during the grinding process there are clearly different contact conditions above the tooth height between the grinding wheel and the workpiece, which can result in local changes in the surface layer due to grinding.

Da nur beim letzten Umlauf die Schleifscheibe die für die Verzah nung notwendige Geometrie ausweisen muss, ist die Gestaltung der Schleifscheibengeometrie vor dem letzten Schleifdurchgang frei. So kann zum Beispiel durch eine Veränderung der Zahnweite oder durch Profilmodifikationen die Geometrie der Schleifscheibe so angepasst werden, dass sie bereits beim ersten Schnitt die ge samte Zahnflanke bearbeitet. Würde nun die Schleifscheibe nach ein oder zwei Umläufen am Zahnrad mit einer anderen Geometrie versehen, so könnten erneut optimierte Kontaktbedingungen zur Vermeidung von lokalen Randzonenveränderungen eingestellt wer den. Diese Vorgehensweise würde zu einer Reduzierung der loka len Randschichtveränderungen und dem örtlichen Schleifscheiben verschleiß führen. Im Falle einer deutlich schnelleren Materialab nahme trägt die Prozessmodifikation ebenfalls zu einer Steigerung der Wirtschaftlichkeit bei.Since only during the last round the grinding wheel for the gear the necessary geometry must be the design the grinding wheel geometry before the last grinding pass free. For example, by changing the tooth width or the geometry of the grinding wheel through profile modifications be adjusted so that the ge whole tooth flank machined. Would the grinding wheel now one or two revolutions on the gearwheel with a different geometry provided, optimized contact conditions for Avoidance of local changes in peripheral zones the. This would reduce the loca len boundary layer changes and the local grinding wheels cause wear. In the case of a significantly faster material process modification also contributes to an increase the economy.

Aus Fig. 3 ergibt sich, daß das beschriebene Verfahren auch beim Schleifen von Profilen beliebiger Geometrie an anderen Werkstüc ken eingesetzt werden kann, beispielsweise bei der Herstellung von Nuten in Werkstücken.From Fig. 3 it follows that the method described can also be used for grinding profiles of any geometry on other Werkstüc ken, for example in the production of grooves in workpieces.

Claims

Process for the production of profiles on workpieces with little at least one grinding element, preferably a grinding wheel the shape of the profile before the last machining to be carried out tion step is varied at least once so that one of the Final shape of the profile different profile shape on the workpiece brought.