DE1223664B - Tellerschleifscheibe zum Schleifen von Zahnflanken - Google Patents

Description

• Tellerschleifscheibe zum Schleifen von Zahnflanken Die Erfindung betrifft eine Tellerschleifscheibe zum Schleifen der Zahnflanken einer Verzahnung mit schwach hohlkegelförmiger Stirnfläche, d. h. flachem Innenkegel, an der der Zahnflanke zugekehrten Seite, bei welchem theoretisch ein Punkt der Schleifscheibenkante, welche durch den Mantel des flachen Innenkegels und den Außenmantel der Scheibe gebildet wird, die Zahnflanken erzeugt. Theoretisch ist nur ein Punkt auf der genannten Schleifscheibenkante maßgebend für die endgültige Form der Zahnflanke, praktisch ist es eine kleine Zone der Kante.
• Es ist ein Verfahren unter dem Namen »Null-Grad-Schleifen« bekanntgeworden, wobei zwei Tellerschleifscheiben die Zahnflanken bearbeiten, die eine die linke und die andere die rechte Flanke und die beiden Schleifscheibenachsen unter einem Winkel von 01, d. h. parallel zueinander stehen und das zu schleifende Zahnrad auf dem Grundkreis abwälzt.
• Bei diesem bekanntgewordenen Verfahren ist aus Vorurteil, Gewohnheit und auch aus Analogie zu Schleifverfahren, bei denen zwei Schleifscheiben einen erzeugenden Zahn darstellen und unter dem Eingriffswinkel geneigt sind, Schicht um Schicht an der Zugabe der Zahnflanke weggeschliffen worden. Dabei wirkt der Schleifdruck in der Schleifzone axial auf die relativ schwache Scheibe und erzeugt unerwünschte Durchbiegungen, was sich auf Genauigkeit oder Schleifleistung ungünstig auswirkt. Auch entsteht eine relativ große Abnützung an dem Schleifrand, der für die Genauigkeit der Zahnflanke verantwortlich ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tellerschleifscheibe zu schaffen, bei welcher ohne Beeinträchtigung der Genauigkeit der Zahnflanken die Schnittleistung erhöht werden kann.
• Die Schleifscheibe gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel der Schleifscheibe ein solches Profil hat, daß bei einer Einstellung auf im wesentlichen volle Schleiftiefe die Resultierende der Schleifkräfte im wesentlichen senkrecht zur Schleifscheibenachse steht.
• Das Schleifen der Zahnflanken mit einer solchen erfindungsgemäßen Schleifscheibe wird zweckmäßigerweise so ausgeführt, daß die Schleifscheibe praktisch um die volle Schleifzugabe zugestellt, sich in Zahnlängsrichtung hin- und herbewegend vom Zahnkopf zum Zahnfuß bewegt wird, so daß die eigentliche Schleifarbeit zur Wegenahme der Schleifzugabe praktisch nur von dem Außenmantel der Schleifscheibe ausgeführt wird. Der Hauptverschleiß der Tellerschleifscheibe wirkt sich dadurch am zylindrisehen bzw. kegeligen Umfang aus, dessen Durchmesser jedoch für die Genauigkeit der Zahnflanken praktisch ohne Bedeutung ist. Dazu ist die seitliche elastische Deformation der Schleifscheibe praktisch gleich Null, was für die Genauigkeit der geschliffenen Flanken wichtig und von Vorteil ist. Es ist auch möglich, daß der Tastintervall zur Kontrolle des die Genauigkeit der Verzahnung gewährleisteten Schleifscheibenrandes bei einer Maschine, bei der die erfindungsgemäße Schleifscheibe verwendet wird, gegenüber den bisher bekannten Schleifmethoden wesentlich vergrößert werden kann, was den Verschleiß des Abtastdiamanten verringert.
• Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schleifscheibe ist, daß mindestens ein wesentlicher Teil der Schleifzugabe in einem Arbeitsgang in Richtung von Zahnkopf zu Zahnfuß zerspant wird, wobei das Zurückbewegen in Richtung Zahnfuß-Zahnkopf lediglich ein Nachglätten der Zahnflanke bewirkt.
• Die erfindungsgemäße Schleifscheibe bewirkt, daß am Scheibenumfang gleichzeitig eine relativ große Zahl, größtenteils weit auseinanderliegende Schleifkörner Zerspanungsarbeit leisten, was nur kleine örtliche Wärmestauungen und raschen Wärmeabfluß bzw. günstige Wärmeverteilung mit sich bringt.
• In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 einen Querschnitt, welcher das Arbeiten einer bekannten Schleifscheibe zeigt, und F i g. 2 eine zugehörige Ansicht, F i g. 3 einen Querschnitt durch eine Schleifscheibe gemäß der Erfindung beim Schleifen, F i g. 4 die bei der Schleifscheibe - von F i g. 3 wirkenden Kräftekomponenten, Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Schleifscheibe gemäß der Erfindung mit abgerundeter wirksamer Schleifscheibenkante, F i g. 6 die bei der Schleifscheibe vorC F i g. 5 wirkenden Kräfte, F i g. 7 eine Zickzackspur der Schleifscheibe an der Zahnflanke, F i g. 8 eine zeilenförmige Spur der Schleifscheibe an der Zahnflanke, F i g. 9 den Eingriff der Schleifscheibe gemäß der Erfindung an der Zahnflanke in perspektivischer Darstellung und mit während des aktiven Gesamtschleifvorgangs praktisch konstant bleibenden Schnitt-.drücken.
• ,In F i g. 1 ist im Querschnitt durch die Tellerschleifscheibe 1 (mit dem Durchmesser ds) und durch die zu schleifende Zahnflanke des Zahnes 2 das bisher unter dem Namen »Null-Grad-Schleifen« (01-Schleifen) bekanntgewordene Verfahren dargestellt. Der Unterschnitt 3 und die für einen Teilschliff vorgegebene Teilzugabe A us, wie auch die Gesamtschliffzugabe us mit mehreren nötigen Teilschliffen sind -übertrieben groß gezeichnet. Die Achse der Schleifscheibe 1 ist fest, und das Rad mit dem Zahn -2 wälzt entlang des Punktes 4 der Tellerschleifscheibe, bzw. #die Zahnflanke streicht in Richtung des Pfeiles 5 am Punkt-4 vorbei, wobei das Zahnprofil erzeugt müd, indem das Rad auf dem Grundkreis abwälzt. Der Punkt 4 stellt- einen Punkt auf der wirksamen Schleifscheibenkante dar, die durch den Mantel des flachen Innenkegels und den Außenmantel der, Scheibe 1 gebildet ist. In der F i g. 2 ist eine häufig verwendete Spur des Schleifscheibenpunktes 4 als Ansicht auf die zu 'schleifende Zahnflanke als strichpunktierte Linie 8 gezeichnet. Dabei schleift besonders der flache Innenkegel der Tellerschleifscheibe 1: mit der in F i g. 2 dargestellten Zone 7 Werkstoff ab, da bei den bisherigen kleinen Schleifscheibenzustellungen sich eine Deformation der Tellerschleifscheibe ergibt, was sich negativ auf Genauigkeit und besänders die Schleifleistung auswi ' rkt bzw. auch ein »Ausschleifen« ohne Spanzustellung erforderlich - machen kann. Dadurch ergibt nämlich die Schleifbeanspruchung- des Innenkegels (als Komponente in' der Axialebene der Schleifscheibe).eine SchleifkraftR, in Richtung des-Pfeils auf die Scheibe, die im wesentlichen parallel zur Schleifscheibenachse sein kann und im Schwerpunkt der Zone 7 liegt.
• In den F i g. 3 bis 9 ist das Schleifen mit der er-r findungsgemäßen Tellerschleifscheibe beispielsweise dargestellt. Die F i g. 3 zeigt einen stark vergrößerten Schnitt durch die Tellerschleifscheibe 11, die die Zahnflanke des Zahnes 2 bearbeitet. Während des Sehleifvorgangs bewegt sich der Punkt 14 längs des Zahnprofils des Zahnes 2, wobei der Punkt 14 einen Punkt auf der kreisförinigeff wirksamen scharfen Kante darstellt, der durch den Mantel des flachen Innenkegels und einem zylindrischen Außenmantel der Tellerschleifscheibe 11 gebildet ist. Der Außenmantel der Scheibe 11 greift bereits beim ersten -und einzigen Schliff auf der ganzen Breite us der Bearbeitungszugabe an, -wobei die Schnittkräfte Fl. bis F17 (in der Ebene durch die Schleifscheibenachse als Komponenten) nötig sind, um die Schleifscheibe in Richtung des Pfeils 15 längs des Profils zu bewegen. Als resultierende Kraft entsteht R.,p die in der genannten Ebene senkrecht zur Schleifscheibenachse steht (F i g. 4). Die überwiegende Zerspanungsarbeit fällt dabei dem Außenmantel der Scheibe 11 zu; die Seitenpartie als Rand des flachen Innenkegels nimmt praktisch keinen Werkstoff an der Zahnflanke weg. Beim Zurückbewegen der Scheibe 11 in Richtung von Zahnfuß zum Zahnkopf wird lediglich ein Nachglätten der Zahnflanke bewirkt.
• Da die Schleifscheibe mit dem Durchmesser ds in der Praxis keine theoretisch genau scharfe Kante hat, wie dies in F i g. 3 angenommen ist, sondern wie in F i g. 5 gezeigt einen kleinen Radius ps besitzt, ist es notwendig, an Stelle des zylindrischen Außenmantels auf der Schleifscheibe 21 einen leicht kegeligen Außenmantel mit dem Kegelwinkel ys anzuordnen. Dann treten auf der Breite us des Schliffes die Kraftkomponenten F2, bis F 27 in der Axialebene der Scheibe 21 auf. Diese führen wieder zu einer Resultierenden R., (Kräfteplan nach F i g. 6), die in der genannten Ebene senkrecht zur Schleifgcheibenachse steht. Dabei führt die Scheibe 21 mit dem entscheidenden Punkt 24 eine Bewegung in Richtung des Pfeils 25 längs des Zahnprofils aus.
• Zum Bestreichen der gesamten Zahnflanke in Richtung der Zahnbreite b und der Zahnhöhe bzw. des Zahnprofils sind Bewegungen zwischen Schleifscheibe und Zahnflanke notwendig. Es ist vorteilhaft, wenn die Bewegung der Schleifscheiben mit dem Durchmesser ds in Profilrichtung des Zahnes wesentlich langsamer erfolgt äls die Bewegung der Schleifscheiben relativ zur Zahnlängsrichtung. Nach F i g. 7 ist die Bewegung der Schleifscheibe in Richtung von Zahnkopf zu Zahnfuß gleichförmig angenommen und der schnelleren Hin- und Herbewegung in Richtung der Zahnbreite b überlagert, wobei die entsprechende Länge b, der Bewegung etwas größer ist als die Zahnbreite b. Aus den beiden Bewegungskomponenten entsteht dadurch eine Zickzackspur nach der.' ausgezogenen Linie 30 in Richtung auf den Zahnfuß und der Strichlinie 31 in Richtung von Zahnfuß auf Zahnkopf. Das Verhältnis der beiden zueinander senkrechten Bewegung ist v: b,. Nimmt. -man eineschrittweise Bewegung in Richtung des Zahnprofils (nach F i g. 8) an, dann entsteht eine zeilenförmige Spur mit der Länge b, und der Einzelhöhe der Zeile v. Die ausgezogene Linie 32 stellt die Bewegung der Scheibe mit dem Durchmesser ds vom Zahnkopf zum Zahnfuß dar, die strichlierte Linie 33 in Richtung vom Zahnfuß zum Zahnkopf.
• An der Zerspanung nehmen normalerweise zwei Schleifscheiben teil, wobei die eine alle linken und die andere alle rechten Zahnflanken bearbeitet.
• Um die auftretenden Schnittdrücke während des aktiven Schleifvorgangs praktisch konstant zu halten, ist es wichtig, daß die relative Bewegung zwischen Werkstück und Schleifscheibe in Richtung des Zahnprofils gleichförmig gewählt wird (F i g. 9). Das heißt, daß die Schleifvorschübe v in Richtung des Zahnprofils konstante Werte aufweisen, wenn - wie normalerweise der Fall - die Schleifzugabe us über das Zahnprofil und die Zahnbreite b konstant ist. Bei einem bestimmten Schleifscheibendurchmesser ds ist dann auch der Bogen bs, mit dem der Durchmesser der Schleifscheibe das Werkstück effektiv berührt, konstant. Bei gleichförmiger relativer Bewegung zwischen Schleifscheibe und Werkstück in Richtung der Zahnbreite b sind auch die weggeschliffenen Werkstoffmengen Q, bis Q" untereinander gleich groß.
• Die Stellung der Schleifscheibenrand-Ebene (F i g. 3, Punkt 14 sowie Fig. 5, Punkt 24) zur Tangentialebene des Krümmungsradius der betreffenden Profilpartie kann 0', aber auch einen positiven oder negativen Winkel einnehmen.
• Bei einigen Werkstoffen entsteht bei Anwendung der Schleifscheibe gemäß der Erfindung bei einer relativ großen Bearbeitungszugabe ein folienartiger Span, ähnlich wie bei einem Schälvorgang. Man kann deshalb das Schleifen mit der erfindungsgemäßen Schleifscheibe auch als »Schälschleifen« bezeichnen.
• Die Unteransprüche gelten nur in Verbindung mit dem Hauptanspruch.

Claims (2)

1. Patentanspräche: 1. Tellerschleifscheibe zum Schleifen von Zahnflanken mit schwach hohlkegelförmiger Stimfläche (Innenkegel) an der der Zahnflanke zugekehrten Seite, bei welcher theoretisch ein Punkt der Schleifscheibenkante, welche durch den Mantel des flachen Innenkegels und den Außenmantel der Scheibe gebildet wird, die Zahnflanken erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel der Schleifscheibe ein solches Profil hat, daß bei einer Zustellung auf im wesentlichen volle Schleiftiefe die Resultierende (15, 25) der Schleifkräfte im wesentlichen senkrecht zur Schleifscheibenachse steht.
2. 2. Tellerschleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei abgerundeter wirksamer Schleifscheibenkante die Umfangsfläche die Mantelfläche eines Kegelstumpfes ist, dessen größerer Durchmesser an der wirksamen Kante gemessen ist. 3. Verfahren zum Schleifen der Zahnflanken einer Verzahnung mit einer Tellerschleifscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe praktisch um die volle Schleifzugabe zugestellt, sich in Zahnlängsrichtung hin- und herbewegend vom Zahnkopf zum Zahnfuß bewegt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Schleifscheibe in Profilrichtung des Zahnes wesentlich langsamer erfolgt als die Bewegung der Schleifscheibe relativ zur Zahnlängsrichtung. 5. Verfahren nach Ansprach 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer gleichförmigen Bewegung zur Erzeugung des Zahnprofils in Richtung vom Zahnkopf zum Zahnfuß eine schnellere Hin-und Herbewegung in Zahnlängsrichtung überlagert wird, so daß eine zickzackförmige Bearbeitungsspur entsteht. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung zur Erzeugung des Zahnprofils in Richtung vom Zahnkopf zum Zahnfuß schrittweise während der Umkehrphasen der schnellen Hin- und Herlängsbewegungen ausgeführt wird, so daß zeilenförmige Bearbeitungsspuren entstehen. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte zur Erzeugung des Zahnprofils unter sich gleich groß in bezug auf das Zahnprofil gewählt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: MAAG-Taschenbuch, 1963, S. 281, Bild 281/1.