DE1050152B

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Info

Publication number: DE1050152B
Application number: DENDAT1050152D
Authority: DE
Publication date: 1959-02-05

Description

DEUTSCHES

INTERNAT. KL. B23f

PATENTAMT

Z5958Ib/49d

ANMELDETAG: 23. JANUAR 1957

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER

AUS LEG E SCHRIFT: 5. FEBRUAR 1959

Die Erfindung bezieht sieh auf ein Abrichtgerät, mit dem Schleifscheiben zum Schleifen von schrägverzahnten Evolventenstirnrädern in einem Zug auf der Berühfüngslinie zwischen Schleifscheibe und Zahnflanke profiliert werden können.

Es sind Abrichtgeräte bekannt, die nach dem Prinzip einer Hüllfläche arbeiten: Das Werkstück (Zahnrad mit Dorn) wird aus der Schleifmaschine ausgespannt, an seiner Stelle wird die Abrichtvorrichtung zwischen die Spitzen genommen. Die Diamantspitze wird so geführt, daß sie im Lauf des Abrichtvorganges die Flanke des zu schleifenden Zahnes (je nach Konstruktion des Abrichtgerätes mehr oder weniger genau) nachbildet, also die abzurichtende Arbeitsfläche der Schleifscheibe bestreicht oder ein- *5 hüllt. Das kann z. B. dadurch geschehen, daß die Diamantspitze auf einer Schar eng nebeneinander liegender Stirnevolventen geführt wird, deren Anfangspunkte schraubenförmig auf dem Grundkreiszylinder des zu schleifenden Rades liegen. Der rotierenden Schleifscheibe wird dal>ei das richtige Profil aufgezwungen.

Bei Benutzung eines dieser bekannten Geräte muß das Werkstück ständig gegen das Abrichtgerät ausgewechselt werden. Das Abrichten dauert durch das Auswechseln und durch die Vielzahl der nebeneinanderliegenden Abzüge sehr lange.

Es ist ferner auch ein nach dem Einhüllverfahren arbeitendes Abrichtgerät für profilierte Schleifscheiben zum Schleifen der Flanken von Schrägverzahnungen bekannt, das mit dem Spindelstock der Schleifmaschine fest oder abschaltbar verbunden ist. Es besteht aus einem mit der Arbeitsspindel verbundenen Rollbogen, der zusammen mit dem an ihm abwälzbar befestigten Wälzlineal beim Abrichten die obenerwähnte Schraubbewegung ausführt. Das Abrichtwerkzeug ist fest auf dem Wälzlineal montiert. Es hat sich jedoch gezeigt, daß schraubbare Rollbogen zu Fehlern neigen.

Es ist auch bekannt, daß das richtige Schleifscheibenprofil erzeugt wind, wenn die Diamantspitze entlang der Berührungslinie zwischen der rotierenden Schleifscheibe und der Flanke des schrägverzahnten Stirnrades geführt wird. Derartige Geräte enthalten Einrichtungen, welche die Diamantenachse so führen, daß sie die Schleifscheibenachse stets schneidet.

Weitere Einzelheiten des Abrichtgerätes nach der Erliiidung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 eine schcmatische, perspektivische Darstellung der Evolventenschraubenfläche einer Schrägverzahnung und ihrer Berührungslinie mit einer die Fläche schleifenden Scheibe,

Fig. 2 schematisch eine Einzelheit eines bekannten Gerät zum Abrichten von profilierten
Schleifscheiben zum Schleifen
von schrägverzahnten Stirnrädern

Anmelder:
Zahnradfabrik Friedrichshafen
Aktiengesellschaft, Friedrichshafen

Dipl.-Ing. Johannes Looman₁ Friedrichshafen, ist als Erfinder genannt worden

Abrichtgerätes, bei welchem die Diamantenachse durch eine Stange mit der Schleifscheibenachse zum Schnitt gebracht werden soll,

Fig. 3 den Aufbau eines Abrichtgerätes gemäß der Erfindung,

Fig. 4 schematisch ein Kurbelschleifengetriebe bei einem Wälzwinkel t = 0 als Teil des in Fig. 3 dargestellten Abrichtgerätes,

Fig. 5 das gleiche Getriebe wie Fig. 4, jedoch um den Wälzwinkel t gedreht,

Fig. 6 schematisch eine elektrische Anzeigevorrichtung für den durch Abnutzung der Schleifscheibe veränderlichen Abstand der Schleifscheibenachse von der Zahnradachse, verbunden mit einer Rückmeldeeinrichtung für die Korrektureinstellung des Kurbelschleifengetriebes,

Fig. 7 eine selbsttätige Verstelleinrichtung für das Kurlrelschleifengetriebe als Weiterentwicklung der Vorrichtung nach Fig. 6.

In Fig. 1 bedeutet 1 den Grundkreiszylinder mit Halbmesser r_g. Es ist 2 die Flanke eines Schrägzahnes. Diese wird durch die Kante 3 eines Papierdreiecks 8 erzeugt, wenn dieses vom Grundkreiszylinder abgewickelt wird. Die Kante 3 wird »Erzeugende« genannt und ist jeweils Tangente an die Schraubenlinie a, b, c . . . n. Die Tangentenpunkte a, b, c, . . . usw. sind jeweils die Anfangspunkte der el>enen Stirnevolventen 6a, 6b... des Schrägzahnes. Die El>ene des jeweils abgewickelten Teils von Dreieck 8 ist die »Streckebene«.

Die Schleifscheibe ist mit 4 und ihre Achse mit 5 bezeichnet. Beim Abrichten soll die Diamanteiispitze 12 auf der räumlichen Berührungslinic 7 zwischen Zahnflanke 2 und Schleifscheibe 4 bewegt werden.

809 748/162

Die in Fig. 1 dargestellte Zahnflanke 2 wird in Richtung der Achse des Grundkreiszylinders begrenzt durch zwei Stirnebenen, von denen eine in Fig. 1 dargestellt und mit A bezeichnet ist. Diese enthält die Stirnevolvente 6a. Die dargestellte Stirnevolvente 6 b wurde so gelegt, daß ihr Anfangspunkt b mit dem Anfangspunkt der Berührungslinie 7 zusammenfällt.

Der Steigungswinkel der Schraubenlinie a, b . . .n ist ß_g und ist gleich dem Schrägungswinkel der Verzahnung. Es ist t der Wälzwinkel bzw. Abwickelwinkel des Dreiecks 8 (s. auch Fig. 5), und δ ist der Maschineneinstellwinkel, das ist der Winkel zwischen der senkrechten Mittelebene der Schleifmaschine und der Radialebene durch den Fußpunkt der Evolvente (s. auch Fig. 2).

Damit sich die Spitze des Abrichtdiamanten entlang der Berührungslinie bewegt, muß die Konstruktion eines Abrichtgerätes folgende Bedingungen erfüllen:

1. Die Diamantenachse muß die Richtung der gemeinsamen Flächennormalen von Zahnflanke und Schleifscheibe haben oder, was dasselbe besagt, sie muß immer in der Streckebene 8 liegen (also den Grundkreiszylinder tangieren) und senkrecht zur Erzeugenden stehen. Das bedeutet, daß die Diamantenachse die Richtung der Binormalen an die Schraubenlinie im Grundkreiszylindcr haben muß.

2. Die Diamantenspitze muß immer auf der Zahnflanke 2 liegen.

3. Die Diamantenachse muß die Schleifscheibenachse 5 schneiden.

Diese drei Bedingungen sind an sich bekannt. Die Verwirklichung der Bedingung 3 macht jedoch konstruktive Schwierigkeiten. Es wurden hierzu gerade oder gelenkige Gestänge benutzt, die an der Schleifscheibenachse angeschlossen werden müssen. Das führt zu sperrigen und getriebetechnisch schlechten Anordnungen, die sich deshalb nicht eingeführt haben. Insbesondere beim Abrichten in der Nähe des Evolventenfußpunktes, d. h. bei kleinerem Wälzwinkel t, liegt der Schnittpunkt der Schleifscheibenachse und der Diamantenachse sehr weit außerhalb des Gerätes (Fig. 2).

Die Erfindung vermeidet die Nachteile dieser längs der Berührungslinie wirkenden, bekannten Abrichtgeräte und schafft ein Gerät, in dem obengenannte Bedingung 3 verwirklicht ist, ohne daß die Schleifscheibenachse hierzu konstruktiv mitverwendet wird.

Das Abrichtgerät nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Abrichtwerkzeug (Diamant), um entlang der räumlichen Berührungslinie geführt zu werden, auf einem auf dem feststehenden Grundkreiszylinder abwälzenden Lineal um einen bestimmten, vom Wälzwinkel t abhängigen Betrag e in Richtung der Erzeugenden (Fig. 3) verschoben wird. Die Verschiebung wird durch eine schwingende Kurbelschleife bewirkt, die mit dem Lineal und dem Rollbogen in trieblicher Verbindung steht.

Nach obengenannter Bedingung 1 soll die Diamantenachse die Richtung der Binormalen an die Schraubenlinie im Grundkreiszylinder haben. Diese Bedingung wird nach der Erfindung in der in Fig. 3 dargestellten Weise verwirklicht: Ein breites, kastenförmiges Lineal 9 wälzt mittels (nicht eingezeichneter) Bänder auf einem feststehenden Rollbogen von der Größe des Grundkreisdurchmessers der Verzahnung ab, der in der Mitte unterbrochen sein kann (1' und 1"). Auf dem Lineal wird eine LagerunglO und 10' so festgeschraubt, daß eine darin verschiebbare Kreuzschiene 11 mit einer Parallelen zur Rollbogenachse den Winkel ß_g einschließt. Rechtwinklig zu dieser Kreuzschiene 11 wird der Diamant 12 derart befestigt, daß die Diamantenachse in der Ebene liegt, in der sich Rollbogen und Lineal berühren.

Während der Abwälzbewegung des Lineals 9 muß sich der Diamant 12 um die Strecke e verschieben (Fig. 1 und 3). Hierbei ist e die jeweilige Entfernung eines Punktes der Berührungslinie 7 von der Stirnevolvente 6 b, gemessen auf der gemeinsamen Erzeugenden 3. Die Strecke e läßt sich berechnen und beträgt:

e = r„

Sin _iS₁

(*o + 1)

(t + δ)

r„ =

./V

sin (t + δ)

1 + cos {t + δ)

Grundkreisradius der Verzahnung = Radius des festen Rollbogens oder wirksamer Grundkreisradius bei Geräten mit einstellbarem Grundkreis;
kürzester Abstand Schleifscheibenachse — Zahnradachse (Fig. 6);
Wälzwinkel (Fig. 5);
Steigungswinkel der Zahnflanke am Grundkreiszylinder = Einstellwinkel der Schleifscheibenachse ;
δ = Maschineneinstellwinkel (Fig. 2, 4 und 5).

Nach der Erfindung wird die Verschiebung des Diamanten um die Strecke e durch ein im Zwischenraum 36 in der Stirnebene schwingendes Kurbelschlei fengetriebe 13 bis 18 (Fig. 4 und 5) erreicht, das mit seinem durch einen Schlitz 13' über die obere Fläche des Lineals herausragenden Abtriebsstift 13 auf den Schenkel 11' der rechtwinkeligen Kreuzschiene 11, 11' einwirkt.

Das Kurbelschleifengetriebe und seine Lagerung auf dem Wälzlineal 9 ist für Wälzwinkel t — 0 in Fig 4 und für einen beliebigen Wälzwinkel t in Fig. 5 dargestellt.

Innerhalb des Lineals 9' ist die schwarz eingezeichnete Hubstange 14 der Kurbelschleife geführt. An iihr ist der bereits erwähnte Stift 13 befestigt.

Die Gelenke G_j und G₂ der Kurbel schleife, deren gegenseitiger Abstand mit der Kurbellanger (Teil 18) übereinstimmt, befinden sich auf einem Lagerblock 17, der in einem Rollrahmen 15 gelagert ist und mittels einer Schraube 20 in dem Rollrahmen senkrecht zur Ebene des Wälzlineals verstellt werden kann. Durch diese Verstellmöglichkeit wird der durch den abnehmenden Schleifscheibendurchmesser veränderliche Abstand (r_e ■ λ'₀) der Schleifscheibenachse von der Werkstückachse berücksichtigt.

Im Gelenk G₁ ist die Kurbel 18 auf dem Lagerblock 17 drehbar gelagert und außerdem in der Parallelführung 16 lotrecht und waagerecht verschiebbar geführt. An einem Ende trägt die Kurbel 18 drehbar einen Gleitstein 21, in dem sich die Schwinge 22 führt. Ferner ist die Schwinge 22 in dem drehbaren Schwingenlager G₂ längsverschieblich geführt. An ihrem entgegengesetzten Ende 23 ist die Schwinge 22 an Hubstange 14 angelenkt.

Der Rollrahmen 15 rollt auf breiter Basis mittels zweier Kugellager 25 und 25' im Innern des Wälzlineals 9 und tritt durch einen Schlitz 9' aus dem Wälzlineal 9 heraus. Die Kugellager gewährleisten, daß die Achse A-A des Rollrahmens stets senkrecht zum Lineal 9 steht. Der feste Rollbogen 1', 1" besitzt einen Zentrierzapfen 37, welcher die Gabel 24 zentriert, so daß die Achse A-A des Rollrahmens 15 stets durch die Alittelachse des Rollbogens geht.

Claims

Die in Fig. 5 für Wälzwinkel t gezeichnete Lage des Kurbelschleifengetriebes entspricht derjenigen, welche das Getriebe in Fig. 3 einnimmt. Der Stift 13 hat sich zwangläufig in Richtung des Pfeils um die Strecke s in dem Schlitz 13' bewegt, da sich die Kurbel 18 zusammen mit der Führung 16 gegenüber dem festen Rollbogen 1' und 1" nach rechts und die Schwinge 22 infolge einer Drehung um G2 und Längsverschiebung der Stange 14 im Wälzlineal 9 nach rechts verschoben hat. Durch die beschriebene Kombination des Kurbelschleifengetriebes mit dem Rollbogen und mit dem Wälzlineal wird das Abrichtwerkzeug in Richtung der Erzeugenden nach dem obigen Gesetz um die Strecke e verschoben, ohne daß dabei die Schleifscheibenachse in die Konstruktion einbezogen würde. Dies ist, wie schon oben erläutert, ein kennzeichnendes Merkmal der Erfindung. Der Durchmesser des Rollbogens 1' und 1" ist gleich dem Durchmesser des Grundkreiszylinders der jeweilig zu schleifenden Verzahnung. Das vorstehend beschriebene Gerät kann durch Auswechseln des Rollbogens an verschiedene Grundkreisdurchmesser angepaßt werden. Durch Drehen der Schraube 20 wird der Lagerblock 17 auf den neuen Wertr,, (-1'0-|-1) eingestellt. Statt eines Gerätes mit auswechselbaren Rollbögen kann auch ein solches mit veränderlich einstellbarem Grundkreisradius verwendet werden, beispielsweise in der Art eines bekannten Gerätes, das mit einem KurbelschlcifengetrielK· nach der Frlindung vereinigt wird. Die Verstellung des Lagerblockes 17 zum Zwecke des Ausgleichs der Abnutzung der Schleifscheibe kann während des lk'triel>cs erfolgen. Eine solche Verstelleinrichtung ist in Fig. 6 schematisch dargestellt. Die Bewegung des Schleifspindelblockes 30 wird mit einer Stange 31 spielfrei auf einen elektrischen Brückenwiderstand 32 übertragen. Dadurch wird das Gleichgewicht einer Brücke gestört, und es spricht ein polarisiertes Relais 19 an, das eine der beiden vorhandenen Signallampen 35 und 35' aufleuchten läßt. Diese kann nur gelöscht werden, wenn der Lagerblock 17 im Abrichtgerät in entsprechender Richtung so weit verstellt wird, bis das Gleichgewicht der Brücke durch die Stange 19 am Widerstand 34 wiederhergestellt ist. Statt Signallampen und Handvcrstellungkann auch ein durch das polarisierte Relais gesteuerter Motor 38 (Fig. 7) zum Verstellen der Schraube 20 vorgesehen sein. Die elektrische Übertragung kann mit einfachen Mitteln mit genügender Genauigkeit ausgeführt werden. Bei falscher Einstellung blockiert ein (nicht gezeichneter) Sicherungsriegel die Abwälzbewegung. Das Abrichtgerät wird beispielsweise auf dem Maschinenschlitten hinter dem Reitstock aufgebaut, und zwar ist der Rollbogen 1' und 1" auf dem Maschinenschlitten befestigt und fluchtet mit dem Grundkreiszylinder der Verzahnung. Das Abrichtgerät kann auch auf einem besonderen Maschinenschlitten befestigt werden. Zum Abrichten wird der Maschinenschlitten bis zu dem Anschlag gefahren, so daß die Spitze des Abrichtdiamanten unter der Schleifscheibe liegt. Dann wird das Lineal 9 (Fig. 3) von Hand oder maschinell in Richtung des Pfeils um den Winkel t geschwenkt und dabei die Schleifscheibe in einem Zuge abgerichtet. Nach dem Rückdrehen des Lineals in die Ausgangslage wird der Maschinenschlitten wieder zurückgefahren, und das Schleifen kann seinen Fortgang nehmen. Patentansprüche:

1. Abrichtgerät zum Profilieren von Schleifscheiben zum Schleifen von schrägverzaihnten Stirnrädern mit schraubenförmig um einen Grundkreiszylinder gewundenen Zähnen mit im Stirnschnitt evolventenförmigen Flanken, bestehend aus einem zum Grundkreiszylinder parallelen Rollbogen, einem auf dem Rollbogen abwälzbar gelagerten Wälzlineal mit einem Einzeldiamanten als Abrichtwerkzeug, dessen Spitze sich beim Abrichten auf der gemeinsamen Berührungslinie zwischen Schleifscheibe und Zahnflanke bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Abrichtwerkzeug (12) an einer unter dem Schrägungswinkel (ß_g) der Verzahnung gegen die Rollbogenaohse auf dem Wälzlineal (9) einstellbaren und verschiebbar gelagerten Kreuzschiene (11, 11') befestigt ist, die von dem Abtriebsorgan (13) eines mit dem Wälzlineal (9) verbundenen und aus einer Hubstange (14), einem Rollrahmen (15), einer Führungshülse (16), einem Lagerblock (17) und einer Kurbel (18) mit Schwinge (22) bestehenden Kurbelschleifengetriebes so gesteuert wird, daß sie sich (die Kreuzschiene 11, 11') relativ in ihren Lagern (10,10') während der Wälzbewegung des Wälzliheals (9) auf dem maschinenfesten Rollbogen (1,1") um eine von der Größe des Wälzwinkels (i) abhängige Strecke verschiebt, wodurch sich das Abrichtwerlczeug auf der gemeinsamen Berührungslinie (7) zwischen Schleifscheibe (4) und Zahnflanke (2) bewegt.

2. Abrichtgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerblock (17) senkrecht zur Ebene des Wälzlineals (9) verstellbar ist.

3. Abrichtgerät nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine durch einen Fühlstift (31) bewegbare Brücke (19, 32, 34) mit von der Bewegung des Lagerblockes (17) abhängiger Rückführeinrichtung (33, 34), mit welcher die Nachstellung des Lagerblockes (17) in Abhängigkeit von der Stellung des Schleifspindelstockes (30) gesteuert wird.

4. Abrichtgerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen von den Bewegungen der Brücke (19, 32, 34) gesteuerten Elektromotor für die Nachstellung des Lagerblockes (17).

5. Abrichtgerät nach Anspruch 1 und 2 mit wahlweiser Verwendung von Rollbögen mit verschiedenem Radius, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerblock (17) senkrecht zur Ebene des Wälzlineals verstellbar ist.

6. Abrichtgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Abwälzvorrichtung mit einstellbarem Grundkreisradius an sich bekannter Bauart für das Abrichten von Scheiben zum Schleifen von Verzahnungen verschiedener Grundkreisradien.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 872 302, 966 936.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen