DE102012017840B3

DE102012017840B3 - Verzahnungsschleifmaschine mit einer Schleifeinheit und mit einer Abrichteinheit

Info

Publication number: DE102012017840B3
Application number: DE201210017840
Authority: DE
Inventors: Roger Kirsch; Gerd Bister; Martin Schweizer; Felix Bucksch
Original assignee: Klingelnberg GmbH
Current assignee: Klingelnberg GmbH
Priority date: 2012-09-08
Filing date: 2012-09-08
Publication date: 2013-12-12
Anticipated expiration: 2032-09-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verzahnungsschleifmaschine mit einer Schleifeinheit und mit einer Abrichteinheit, wobei die Schleifeinheit eine um ihre Längsachse rotierbare Schleifschnecke umfasst, die mittels eines Linearschlittens in Richtung der Längsachse der Schleifschnecke verfahrbar ist, wobei die Abrichteinheit eine mittels eines Abrichtschlittens relativ zur Schleifschnecke zustellbare und um ihre Rotationsachse rotierbare Abrichtrolle umfasst und wobei die Abrichtrolle um eine in der Zufahrrichtung des Abrichtschlittens orientierte Schwenkachse schwenkbar ist. Die Gerade der Rotationsachse der Abrichtrolle schließt mit dem Vektor der Zufahrrichtung einen Winkel ein, der zwischen 60 und 80 Grad beträgt.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Verzahnungsschleifmaschine entwickelt, die beim Abrichten mit nichtparallelen Achsen ein kleines Verhältnis des Hubs der Linearachse zur Länge der Schleifschnecke und eine einachsige Zustellung erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verzahnungsschleifmaschine mit einer Schleifeinheit und mit einer Abrichteinheit, wobei die Schleifeinheit eine um ihre Längsachse rotierbare Schleifschnecke umfasst, die mittels eines Linearschlittens in Richtung der Längsachse der Schleifschnecke verfahrbar ist, wobei die Abrichteinheit eine mittels eines Abrichtschlittens relativ zur Schleifschnecke zustellbare und um ihre Rotationsachse rotierbare Abrichtrolle umfasst und wobei die Abrichtrolle um eine in der Zufahrrichtung des Abrichtschlittens orientierte Schwenkachse schwenkbar ist.
Aus der EP 2 161 092 A1 ist eine derartige Werkzeugmaschine bekannt. Zum Abrichten ist die Schleifschnecke um eine normal zum Maschinenständer orientierte Achse schwenkbar. Die Schleifschnecke wird für den Abrichtvorschub entlang ihrer Längsachse verfahren. Beim Einflanken-Abrichten mit geschwenkter Linearachse muss diese einen Hub aufweisen, der länger ist als die Summe der Länge der Schleifschnecke und einer Hubreserve. Für die Zustellung müssen zwei Linearachsen verfahren werden.
Die DE 199 10 746 A1 offenbart eine Schleifschnecken-Abrichtvorrichtung. Hier ist das Abrichtwerkzeug um seine Mittelachse schwenkbar angeordnet, um die Zahnflanke zeilenweise mittels einer Radiusformrolle abzurichten und um den Kopf der Schleifschneckengänge bearbeiten zu können.
In der DE 699 17 012 T2 ist eine Verzahnungsschleifmaschine beschrieben, deren Abrichtwerkzeug gemäß dem Steigungswinkel der Schleifschnecke einstellbar ist. Diese Einstellachse ist in der Zustellrichtung des Abrichtschlittens orientiert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, beim Abrichten ein möglichst kleines Verhältnis des Hubs der Linearachse zur maximalen Länge der Schleifschnecke und eine einachsige Zustellung zu erreichen.
Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Dazu schließt die Gerade der Rotationsachse der Abrichtrolle mit dem Vektor der Zufahrrichtung einen Winkel ein, der zwischen 60 und 80 Grad beträgt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen.
1: Isometrische Ansicht einer Werkzeugmaschine;
2: Detail aus 1;
3: Ansicht des Maschinenständers aus 1;
4: Vereinfachter isometrischer Schnitt des Maschinenständers aus 1 mit seinen Anbauten;
5: Abrichteinheit;
6: Werkzeug- und Werkstückeinheit nach dem Schwenken der Abrichteinheit;
7: Normalschnitt der Schleifschnecke;
8: Teilschnitt in einer Tangentialebene zum Grundkreis beim Abrichten mit der Planfläche;
9: Teilschnitt in einer Tangentialebene zum Grundkreis beim Schruppen mittels der kegelstumpfförmigen Fläche.
Die 1 zeigt eine Werkzeugmaschine (10) in der Bauform einer Verzahnungsschleifmaschine (10). Die Verzahnungsschleifmaschine (10) umfasst ein Maschinenbett (11), auf dem ein Maschinentisch (14) und ein Maschinenständer (12) angeordnet sind. Der um eine B-Achse (15) drehbare Maschinentisch (14) trägt z. B. ein in einer Aufspannvorrichtung (16) gehaltenes Zahnrad (21). Der Maschinenständer (12) ist relativ zum Maschinentisch (14) zustellbar. Die lineare Zustellung des Maschinenständers (12) in radialer Richtung zum Maschinentisch wird im Folgenden als Zustellung in X-Richtung (17) bezeichnet. Der Maschinenständer (12) trägt einen in Richtung des Maschinentischs (14) zeigenden Vertikalschlitten (31). Dieser mittels eines Motors (32) antreibbare Vertikalschlitten (31) ist in eine Y-Richtung (33) verfahrbar.
Die 2–4 zeigen den Maschinenständer (12) mit seinen Anbauten. Der Vertikalschlitten (31) trägt eine Werkzeugeinheit (41) und eine Werkstückeinheit (71). Diese Werkzeugeinheit (41) ist der Darstellung der 1–6 eine Abrichteinheit (41) mit einem scheibenartigen Werkzeug (51). Im Ausführungsbeispiel ist das Werkzeug (51) eine asymmetrische Abrichtrolle (51). Die in den Figuren dargestellte Werkstückeinheit (71) ist eine Schleifeinheit (71). Sie umfasst im Ausführungsbeispiel ein zylinderförmiges Werkstück (81). Das Werkstück (81) ist beispielsweise eine Schleifschnecke (81).
Die Abrichteinheit (41) umfasst eine Stützkonsole (43), auf der ein mittels eines Motors linear verfahrbarer Abrichtschlitten (42) gelagert ist. Die Stützkonsole (43) stützt sich beispielsweise über ein Grundteil (72) am Vertikalschlitten (31) ab.
Mittels des Abrichtschlittens (42) ist im Ausführungsbeispiel die Abrichtrolle (51) in Richtung der Schleifschnecke (81) zustellbar. Diese lineare Zufahrrichtung (44) ist beispielsweise parallel zur Y-Achse orientiert und wird im Folgenden als eine Richtung der Y₂-Achse (67) bezeichnet. Die Richtungen der Y₂-Achse (67) können auch windschief zur Y-Achse angeordnet sein. Im Ausführungsbeispiel ist mittels dieser Zustellung der die Abrichtrolle (51) tragende Abrichtschlitten (42) in Richtung auf die Schleifschnecke (81) verfahrbar, so dass die Abrichtrolle (51) in einen Schneckengang (82) der Schleifschnecke (81) eintaucht. Bei der in den 1 bis 4 und 6 dargestellten, waagerecht liegenden Schleifschnecke (81) ist der Vektor der Zufahrrichtung (44) des Abrichtschlittens (42) radial zur Längsachse (83) der Schleifschnecke (81) orientiert. Es ist auch denkbar, die Schleifschnecke (81) in Richtung der Abrichtrolle (51) zu verfahren. In diesem Fall ist der Abrichtschlitten (42) z. B. durch einen Schneckenschlitten ersetzt. Das Werkzeug (51) und das Werkstück (81) sind somit relativ zueinander in einer Zufahrrichtung (44) zustellbar.
Auf dem Abrichtschlitten (42) ist eine Konsole (45) befestigt. An der Unterseite (46) dieser Konsole, vgl. 5, ist die Abrichtspindel (52) mit der Abrichtrolle (51) angeordnet. Die mittels eines Motors (53) rotatorisch antreibbare Abrichtspindel (52) hängt an einem Adapter (54), so dass in der Darstellung der 2 der Motor (53) höher liegt als die Abrichtrolle (51). In diesem Ausführungsbeispiel schließt die Rotationsachse (55) des Werkzeugs, die mit der Spindelachse der Abrichtspindel (52) zusammenfällt, mit dem Vektor der linearen Zufahrrichtung (44) der Y₂-Achse einen Winkel (47) von 70 Grad ein. Der eingeschlossene Winkel (47) ist ungleich 90 Grad. Beispielsweise beträgt dieser Winkel zwischen 60 Grad und 80 Grad. Der Winkel (47) liegt in der durch die Gerade der Rotationsachse (55) und den Vektor aufgespannten Ebene.
Um den Winkel (47) zu ändern, kann beispielsweise der Adapter (54) ausgetauscht werden. Es ist auch denkbar, den Neigungswinkel der Rotationsachse (55) des Werkzeugs (51) zur Zufahrrichtung (44) des Abrichtschlittens (42) in Stufen oder stufenlos zu verstellen. Hierfür kann eine manuell oder motorisch verstellbare Schwenkeinheit vorgesehen sein. Die Rotationsachse (55) des Werkzeugs (51) ist im Folgenden als C₂-Achse bezeichnet.
Der Adapter (54) ist den Darstellungen der 1–6 relativ zur Konsole (45) schwenkbar angeordnet. Die Schwenkachse (48) ist beispielsweise parallel zur Zufahrrichtung (44) angeordnet. Im Ausführungsbeispiel durchdringt sie die Abrichtspindelachse (55) im Bereich der Werkzeugaufnahme (56) und die Abrichtrolle (51) an ihrer Umfangsfläche (57). Diese Schwenkachse (48) ist im Folgenden als B₂-Achse (48) bezeichnet. Der Adapter (54) ist beispielsweise mittels eines Antriebsmotors (49) um einen Schwenkwinkel von über 180 Grad schwenkbar. Der Schwenkwinkel kann bis 360 Grad betragen. Der maximale Schwenkwinkel beträgt im Ausführungsbeispiel 220 Grad. Hierbei wird bei einem vollständigen Schwenken das Werkzeug (51) in Richtung des Maschinenständers (12) geschwenkt. Der Abrichtspindelmotor (53) mit seinen elektrischen Anschlüssen (58) schwenkt an der Außenseite der Konsole (45) vorbei. Der Abstand des Vertikalschlittens (31) zur Schwenkachse (48) ist damit größer als das Produkt des Abstands der Schwenkachse (48) zum freien Ende (59) der Werkzeugaufnahme (56) und des Sinus des Abrichtspindelachsenwinkels (47).
Die Schleifschnecke (81) sitzt auf einer Werkstückaufnahme (84) einer Schleifspindel (85). Diese ist mittels eines Schleifspindelmotors (86) rotatorisch antreibbar. Die Längsachse (83) des Werkstücks (81) fällt mit der Schleifspindelachse (83) zusammen. Diese Spindelachse (83) ist im Folgenden als C-Achse (83) bezeichnet. In den Darstellungen der 1 bis 4 und 6 ist die Schleifspindelachse (83) waagerecht angeordnet. Sie liegt in diesen Darstellungen normal zur Zufahrrichtung (44) des Abrichtschlittens (42) und parallel zur Vorderseite (13) des Maschinenständers (12).
Im Ausführungsbeispiel sitzt die Schleifspindel (85) auf einem Linearschlitten (73), der mittels eines Antriebsmotors (74) angetrieben in Richtung der Schleifspindelachse (83) verfahrbar ist. Diese Verfahrrichtung ist im Folgenden Z-Richtung (75) genannt. Es ist auch denkbar, die Abrichtrolle (51) in der Z-Richtung (75) relativ zu einer beispielsweise ortsfesten Schleifschnecke (81) zu verfahren. Das Werkstück (81) und das Werkzeug (51) sind damit relativ zueinander in Richtung der Längsachse (83) des Werkstücks (81) verfahrbar.
Die Verfahreinheit (76) mit dem Linearschlitten (73) ist auf einem Schwenkträger (77) befestigt. Der Schwenkträger (77) ist Teil einer Schwenkeinheit (78), deren Grundteil (72) auf dem Vertikalschlitten (31) angeordnet ist. Die Schwenkachse (79) der motorisch angetriebenen Schwenkeinheit (78) ist normal zur Verfahrrichtung (33) des Vertikalschlittens (31) und zur Vorderseite (13) des Maschinenständers (12) ausgerichtet. Diese Schwenkachse (79) ist im Folgenden als A-Achse (79) bezeichnet. Der Schwenkwinkel der Schwenkeinheit (78) beträgt beispielsweise +/–45 Grad aus der dargestellten waagerechten Lage des Werkstücks (81). Die Schwenkebene der Schwenkeinheit (78) liegt z. B. parallel zur Vorderseite (13) des Maschinenständers (12).
Die A-Achse (79) kann auch Teil der Werkzeugeinheit (41) sein. Beispielsweise ist die Schwenkeinheit (78) dann unter dem Abrichtschlitten (42) oder auf dem Abrichtschlitten (42) angeordnet. Mittels einer Verstellung der A-Achse (79) ist der von der Rotationsachse (55) des Werkzeugs (51) und der Rotationsachse (83) des Werkstücks (81) eingeschlossene Achsenwinkel verstellbar. Der Achsenwinkel ist der spitze Winkel zwischen den beiden durch Parallelverschiebung längs der Achsabstandslinie zum Schnitt gebrachten Rotationsachsen (55, 83).
Das Abrichtwerkzeug (51) der Verzahnungsschleifmaschine (10) hat im Ausführungsbeispiel zwei Arbeitsflächen (61, 62). Die der Abrichtspindel (52) abgewandte Arbeitsfläche (61) umfasst eine Planfläche (66), die normal zur Spindelachse (55) angeordnet ist. Diese Planfläche (66) ist beispielsweise mit einem Schlichtbelag belegt. Die der Abrichtspindel (52) zugewandte Rückseite der Abrichtrolle (51) ist kegelstumpfförmig ausgebildet. Die Spitze des gedachten Kegels liegt auf der Schleifspindelachse (55) in der Schleifspindel (52). Diese Kegelmantelfläche (63) ist beispielsweise mit einem Schruppbelag belegt. Sie ist Teil der zweiten Arbeitsfläche (62). Die Planfläche (66) und die Kegelmantelfläche (63) sind beispielsweise mittels einer Geradenschar mathematisch beschreibbar. Zwischen der Kegelmantelfläche (63) und der Planfläche (66) ist die kegelstumpfförmige Umfangsfläche (57) angeordnet. Die gedachte Kegelspitze der Umfangsfläche (57) liegt beispielsweise auf der der Abrichtspindel (52) abgewandten Seite der Abrichtrolle (51) außerhalb der Abrichtrolle (51). Der von der Umfangsfläche (57) mit der Planfläche (66) eingeschlossene Winkel beträgt im Ausführungsbeispiel 110 Grad. Die Umfangsfläche (57) ist beispielsweise Teil der mit einem Schruppbelag beschichteten Arbeitsfläche (62). Auch sie ist mathematisch mittels einer Geradenschar beschreibbar. Die Ebene der Planfläche (66) und die Mantellinien der Kegelmantelfläche (63) schließen im Ausführungsbeispiel einen Winkel von 38 Grad ein.
Die Arbeitsflächen (61, 62) umfassen weiterhin die Arbeitsbereiche (64, 65). Die der Schleifschnecke (81) zugewandte Tangenten der miteinander fluchtenden Arbeitsbereiche (64, 65) sind normal zur Zufahrrichtung (44) orientiert. In der Darstellung der 7 schließt der Arbeitsbereich (64) mit der Kegelmantelfläche (63) einen Winkel von 111 Grad ein. Den gleichen Winkel schließt der Arbeitsbereich (65) mit der Planfläche (66) ein. Im Ausführungsbeispiel ist der Arbeitsbereich (64) Teil der Arbeitsfläche (62) und der Arbeitsbereich (65) ist Teil der Arbeitsfläche (61).
Die in den Figuren dargestellte Abrichtrolle (51) oder Abrichtscheibe (51) ist beispielsweise mehrteilig aufgebaut. Die einzelnen, z. B. separat mit Abrichtbelägen versehenen Teile wurden nach dem Beschichten miteinander beispielsweise lösbar miteinander verbunden. Beispielsweise können sie miteinander verschraubt sein. Die Trennfuge kann am Übergang der Arbeitsflächen (61, 62) angeordnet sein. Bei mehreren Trennfugen können diese an den Übergängen der einzelnen Arbeitsbereiche (63–66) liegen. So können die einzelnen Funktionsflächen bei Verschleiß einzeln ausgetauscht oder einzeln neu belegt werden. Die einzelnen Teile einer Abrichtrolle (51) können auch miteinander verschweißt sein. Es ist aber auch denkbar, die Abrichtrolle (51) einteilig auszuführen.
Die zylindrische Schleifschnecke (81) kann ein- oder mehrgängig ausgebildet sein. Ihre Steigung und ihre Flankenformen können über die Länge konstant sein. Die Schleifschnecke (81) kann rechts- oder linksgängig ausgebildet sein.
Die einzelnen Linearachsen der Werkzeugmaschine sind in einem kartesischen Koordinatensystem definiert. Der Ursprung liegt beispielsweise im Mittelpunkt der Oberseite (18) des Maschinentischs (14).
Das Werkzeug (51) kann auch ein Fräswerkzeug sein. Mittels dieses Werkzeugs (51) kann beispielsweise ein schneckenförmiger Gang in ein zylindrisches Werkstück (81) eingefräst werden. Diese Bearbeitung kann auf einer Werkzeugmaschine ohne drehbaren Maschinentisch (14), ohne verfahrbaren Maschinenständer (12) und ohne Vertikalschlitten (31) durchgeführt werden. Auch das Schleifen einer Schnecke aus dem Vollen ist denkbar. Auch eine Werkzeugmaschine, die nur zum Abrichten von Schleifschnecken (81) eingesetzt wird, kann ohne den Maschinentisch (14), den Maschinenständer (12) und den Vertikalschlitten (31) ausgeführt sein.
Beim Einsatz der Werkzeugmaschine (10) als Verzahnungsschleifmaschine (10) wird auf den Maschinentisch (14) ein Zahnrad (21) aufgespannt. Dieses wird mittels der rotierbaren Schleifschnecke (81) geschliffen. Hierbei wird der Maschinenständer (12) mittels der X-Achse zugestellt und das Zahnrad (21) mittels der B-Achse (15) gedreht. Die Schleifschnecke (81) ist dabei um die A-Achse (79) um ihren Steigungswinkel zur Zahnrichtung des zu bearbeitenden grad- oder schrägverzahnten Zahnrads (21) geschwenkt. Der Vorschub während der Bearbeitung erfolgt mittels der Y-Achse, so dass die rotierende Schleifschnecke (81) und das Zahnrad (21) mit gekreuzten Achsen abwälzen. Gegebenenfalls kann die Z-Achse eingesetzt werden, um weitere Bereiche der Schleifschnecke (81) in Eingriff mit dem Zahnrad (21) zu bringen. Die Abrichtrolle (51) ist außer Eingriff.
Um die Schleifschnecke (81) abzurichten, wird der Maschinenständer (12) mittels der X-Achse vom Zahnrad (21) weggefahren. Gegebenenfalls kann die Y-Achse den Vertikalschlitten (31) verfahren.
Die Schleifschnecke (81) wird mittels der A-Achse (79) in die waagerechte Stellung geschwenkt. Dies ist die Ausgangsposition für das Abrichten. Die rotierende Abrichtrolle (51) wird mittels des Abrichtschlittens (42) in Richtung der rotierenden Schleifschnecke (81) zugestellt. Die Zufahrrichtung (44) liegt z. B. in einer Normalenebene der Längsachse (83) der Schleifschnecke (81). Es ist auch denkbar, die Zustellung in einer Normalenebene der Spindelachse (55) der Abrichtrolle (51) oder in einer Normalenebene der Schwenkachse (48) der Werkzeugeinheit (41) zu legen. Auch Kombinationen der genannten Zustellrichtungen sind denkbar.
Die Abrichtrolle (51) wird mittels der B₂-Achse (48) beispielsweise in den Steigungswinkel der Schleifschnecke (81) eingeschwenkt. Während des Einflanken-Abrichtvorgangs verfährt die Z-Achse als Vorschubachse. Im Ausführungsbeispiel wird die rechte Flanke (87) der rechtsgängigen Schleifschnecke (81) abgerichtet. Die Vorschubrichtung ist in der Darstellung der 3 nach links orientiert. Die Planfläche (61) des Abrichtwerkzeugs (51) ist im Ausführungsbeispiel mittels des Adapters (54) um den Erzeugungswinkel der Verzahnung zu einer Normalenebene der Schleifschneckenlängsachse (83) geneigt. Die Abrichtspindelachse (55) und die Schleifspindelachse (83) sind windschief zueinander. Das Abrichten erfolgt somit mit nichtparallelen Achsen.
Die 7 zeigt einen Normalschnitt der Schleifschnecke (81) mit dem Schleifwerkzeug (51). Die Planfläche (61) des werkstückunabhängigen Abrichtwerkzeugs (51) liegt entlang der gesamten Profillinie vom Zahnfuß (88) bis zum Zahnkopf (89) an der Schleifschneckenflanke (87) an. Die Flankenwinkel der Abrichtrolle (51), das sind z. B. die Winkel der Planfläche (66) bzw. der Kegelmantelfläche (63) zur Normalenebene der Abrichtspindelachse (55), sind ungleich der Erzeugungswinkel der Schleifschnecke (81). Im Ausführungsbeispiel beträgt der Erzeugungswinkel 20 Grad.
Die 8 zeigt einen Schnitt durch die Schleifschnecke (81) und die Abrichtrolle (51). Die Schnittebene ist eine Tangentialebene zu einem Zylinder, der koaxial zum Grundzylinder der Schleifschnecke (81) angeordnet ist. In dieser Darstellung bildet die Planfläche (66) beim Abrichten eine Tangentialebene an die Schleifschneckenflanke (87). Die Schnittgerade dieser Tangentialebene und der Tangentialebene an den Grundzylinder ist die Erzeugende der Scheifschneckenflanke (87). Diese Erzeugende liegt beim Abrichten in der Ebene der Planfläche (66). Hiermit kann eine genaue Evolventenschnecke hergestellt werden.
Der Abrichtvorschub erfolgt – bei rotierender Schleifschnecke (81) und Abrichtrolle (51) – nur mittels der Z-Achse. Um die Schleifschneckenflanke (87) entlang ihrer gesamten Länge abzurichten, wird im Ausführungsbeispiel keine weitere Linear- oder Rotationsachse bewegt. Hiermit kann die gesamte Schleifschneckenflanke (81) mit gleichbleibender Genauigkeit abgerichtet werden. Die Z-Achse kann hierbei in die jeweilige Verfahrrichtung bis in ihre Endlagen verfahren werden. Der für das Abrichten erforderliche Hub des Längsschlittens (73) entspricht der Länge der Schleifschnecke (81) und eines Reservehubs. Dieser Reservehub ist größer oder gleich der Breite der Abrichtrolle (51). Die Länge der längsten abrichtbaren Schleifschnecke (81) entspricht damit zumindest annähernd der Hublänge der Z-Achse.
Sobald z. B. die rechte Schleifschneckenflanke (87) abgerichtet ist, wird der Abrichtschlitten (42) mittels der Y₂-Achse außer Eingriff gebracht. Nun kann die Abrichtspindel (52) mit der Abrichtrolle (51) mittels der B₂-Achse (48) z. B. um 180 Grad geschwenkt werden. Die 6 zeigt die Schleifschnecke (81) und die Werkzeugeinheit (41) nach dem Schwenken der Abrichtspindel (52). Hierbei entsteht kein Umkehrspiel, so dass nach dem Schwenken der Abrichtrolle (51) diese unmittelbar im selben Bereich des Schneckengangs (82) wieder zugestellt werden kann. Nach dem erneuten Zustellen mittels der Y₂-Achse wird nun beim Vorschub mittels der Z-Achse beispielsweise die linke Schleifschneckenflanke (91) abgerichtet.
Das Abrichten kann auch zweistufig, mittels Schruppen und Schlichten, erfolgen. Hierzu wird zunächst mit der kegelstumpfförmigen Fläche (63) z. B. die linke Schleifschneckenflanke (91) geschruppt.
Die 9 zeigt einen Schnitt der Schleifschnecke (81) und der Schleifscheibe (51) beim Schruppen. Die Schnittebene liegt in einer Ebene parallel zu einer Tangentialebene an den Grundzylinder. Wie diese Schnittdarstellung zeigt, berühren sich die konvexe Fläche der Zahnflanke (91) und die konvexe Fläche der kegelstumpfförmigen Fläche (63). Die kegelstumpfförmige Fläche (63) liegt damit entlang einer Kontaktlinie zwischen dem Profilfuß (88) und dem Profilkopf (89) an der Schleifschneckenflanke (91) an. Diese Kontaktlinie ist eine Profillinie. Der Vorschub erfolgt auch in diesem Fall mittels der Z-Achse. Die Kontaktlinie entspricht zumindest annähernd einer Mantellinie der kegelstumpfförmigen Fläche (63).
Aufgrund der Kontaktgeometrie entstehen beim Schruppen Abweichungen der Flankenkontur von der idealen Evolventenschnecke. Die Kontaktgeometrie beim Schruppen ermöglicht außerdem eine gute Kühlung der Kontaktstelle mittels des Kühlschmiermittels.
Auch beim Schruppen kann der gesamte Hub des Linearschlittens (73) ausgenutzt werden. Das Verhältnis der Hublänge der Z-Achse zur Länge der Schleifschnecke (81) entspricht den oben genannten Verhältnissen.
Nach dem schruppenden Bearbeiten der einen Flanke (87; 91) kann nach dem Schwenken der Abrichtspindel (52) und der Abrichtrolle (51) die andere Flanke (91; 87) geschruppt werden.
Nach dem Schruppschleifen des Zahnrads (21) wird die Schleifschnecke (81) geschlichtet. Hierzu werden beide Flanken (87; 91) der Schleifschnecke (81) mittels der Planfläche (66) bearbeitet. Hierbei werden dann die beim Schruppen entstandenen Geometriefehler korrigiert. Bei einer mehrgängigen Schleifschnecke (81) erfolgt dies für jeden Schneckengang (82).
Es ist auch denkbar, erst die eine Flanke (87; 91) der Schleifschnecke (81) zu schruppen und zu schlichten und danach die zweite Flanke (91; 87) zu schruppen und zu schlichten.
Während der Bearbeitung der Schleifschneckenflanken (87, 91) kann der Profilfuß (88) einschließlich der Fußausrundungen abgerichtet werden. Dies erfolgt beispielsweise mittels der Umfangsfläche (57) und den Übergangsradien des Abrichtwerkzeugs (51). Die Abrichtrolle (51) hat im Umfangsbereich beispielsweise eine der Fußausrundung zumindest annähernd komplementäre Gestalt. Der Profilkopf (89) kann mittels der Abrichtbereiche (64, 65) der Abrichtrolle (51) abgerichtet werden.
Das Werkzeug kann statt der Planfläche (66) auch eine kegelstumpfförmige Fläche aufweisen. Der mit einer Normalen zur Rotationsachse (55) eingeschlossene Winkel ist beispielsweise kleiner oder gleich 10 Grad. Die zweite Arbeitsfläche (62) ist dann entsprechend angepasst.
Auch Kombinationen der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind denkbar.
Bezugszeichenliste

10: Werkzeugmaschine, Verzahnungsschleifmaschine
11: Maschinenbett
12: Maschinenständer, Linearschlitten
13: Vorderseite von (12)
14: Maschinentisch
15: B-Achse
16: Aufspannvorrichtung
17: X-Richtung, Richtungen der X-Achse, Linearachse
18: Oberseite
21: Zahnrad
31: Vertikalschlitten
32: Motor
33: Y-Richtung, Richtungen der Y-Achse
41: Werkzeugeinheit, Abrichteinheit
42: Abrichtschlitten
43: Stützkonsole
44: Zufahrrichtung von (42), Abrichtschlitten-Zufahrrichtung
45: Konsole
46: Unterseite
47: Winkel, Abrichtspindelachsenwinkel
48: Schwenkachse, B₂-Achse
49: Antriebsmotor
51: Werkzeug, Abrichtrolle, Abrichtscheibe
52: Abrichtspindel
53: Motor, Abrichtspindelmotor
54: Adapter
55: Rotationsachse von (51), Spindelachse, C₂-Achse
56: Werkzeugaufnahme
57: Umfangsfläche
58: elektrische Anschlüsse von (53)
59: Spitze der Werkzeugaufnahme
61: Arbeitsfläche, Schlichtfläche
62: Arbeitsfläche, Schruppfläche
63: kegelstumpfförmig ausgebildete Fläche, Kegelmantelfläche
64: Arbeitsbereiche
65: Arbeitsbereich
66: Planfläche
67: Richtungen der Y₂-Achse, Richtungen der Zustellachse
71: Werkstückeinheit, Schleifeinheit
72: Grundteil
73: Linearschlitten
74: Antriebsmotor
75: Z-Richtungen, Vorschubrichtungen,
76: Verfahreinheit
77: Schwenkträger
78: Schwenkeinheit
79: Schwenkachse von (78), A-Achse
81: zylinderförmiges Werkstück, Schleifschnecke
82: Schneckengang
83: Längsachse von (81), Schleifspindelachse, C-Achse
84: Werkstückaufnahme
85: Schleifspindel
86: Schleifspindelmotor
87: rechte Flanke von (81), Schleifschneckenflanke
88: Zahnfuß, Profilfuß
89: Zahnkopf, Profilkopf
91: linke Flanke von (81), Schleifschneckenflanke

Claims

Verzahnungsschleifmaschine (10) mit einer Schleifeinheit (71) und mit einer Abrichteinheit (41), – wobei die Schleifeinheit (71) eine um ihre Längsachse (83) rotierbare Schleifschnecke (81) umfasst, die mittels eines Linearschlittens (74) in Richtung der Längsachse (83) der Schleifschnecke (81) verfahrbar ist, – wobei die Abrichteinheit (41) eine mittels eines Abrichtschlittens (42) relativ zur Schleifschnecke (81) zustellbare und um ihre Rotationsachse (55) rotierbare Abrichtrolle (51) umfasst und – wobei die Abrichtrolle (51) um eine in der Zufahrrichtung (44) des Abrichtschlittens (42) orientierte Schwenkachse (48) schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, – dass die Gerade der Rotationsachse (55) der Abrichtrolle (51) mit dem Vektor der Zufahrrichtung (44) einen Winkel (47) einschließt, der zwischen 60 und 80 Grad beträgt.
Verzahnungsschleifmaschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abrichten die Zufahrrichtung (44) in einer Normalenebene der Längsachse (83) der Schleifschnecke (81) liegt.
Verzahnungsschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrichtrolle (51) zwei Arbeitsflächen (61, 62) aufweist, von denen die eine Arbeitsfläche (61) eine normal zur Rotationsachse (55) angeordnete Planfläche (66) und die andere Arbeitsfläche (62) eine kegelstumpfförmige Fläche (63) umfasst.
Verzahnungsschleifmaschine (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Arbeitsflächen (61, 62) geometrisch unbestimmte Schneiden aufweisen, wobei die kegelstumpfförmig ausgebildete Fläche (63) eine gröbere Körnung als die Planfläche (66) hat.
Verzahnungsschleifmaschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Rotationsachse (55) der Abrichtrolle (51) und der Zufahrrichtung (44) eingeschlossene Winkel verstellbar ist.
Verzahnungsschleifmaschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (48) der Abrichtrolle (51) die Umfangsfläche (57) der Abrichtrolle (51) durchdringt.
Verzahnungsschleifmaschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrichtrolle (51) mehrteilig ist, wobei die einzelnen Teile lösbar miteinander verbunden sind.
Verzahnungsschleifmaschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen linear auf einem Maschinenbett (11) verfahrbaren Maschinenständer (12) mit einem linear hierzu verfahrbaren Vertikalschlitten (31) umfasst, wobei auf dem Vertikalschlitten (31) die Abrichteinheit (41) und die Schleifeinheit (71) angeordnet sind.
Verzahnungsschleifmaschine (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen relativ zum Maschinenbett (11) drehbaren Maschinentisch (14) mit einer Aufspannvorrichtung (16) hat.