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Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Schleifen von zylindrischen,
konischen und längsballigen, gerade- oder schrägverzahnten Zahnrädern nach dem Schraubwälzverfahren,
bei welcher das Werkstück während des Schleifens gegenüber der mit ihm im Eingriff
stehenden Schleifschnecke einen Arbeitshub in Richtung der Werkstückachse ausführt
oder umgekehrt, wobei Schleifschnecke und Werkstück wahlweise einzeln antreibbar
sind oder aber das Werkstück von der Schleifschnecke antreibbar ist.
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Maschinen zum Schleifen von zylindrischen Zahnrädern einerseits und
konischen oder längsballigen Zahnrädern andererseits sind bekannt. Bei den letzteren
Maschinen sind zusätzliche Einrichtungen vorgesehen, mit deren Hilfe die Achsdistanz
zwischen Werkstück und Werkzeug verändert werden kann. So ist es beispielsweise
bekannt, von einer Schablone über ein Gestänge Kippbewegungen des Werkstückträgers
abzuleiten, die eine Achsdistanzveränderung zwischen Werkstück und einer Schleifschnecke
bewirken. Bei anderen bekannten Einrichtungen ist eine besondere, von einer Schablone
gesteuerte Kraftquelle vorgesehen, die den Werkstück- oder Werkzeugträger im Sinne
der erwähnten Achsdistanzveränderung bewegt.
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Es sind beim Schleifen nach dem Schraubwälzverfahren ferner zwei Arbeitsweisen
bekannt, nämlich das »starre« und das »frei treibende« Schleifen. Beim starren Schleifen
erfolgt der Antrieb der Schleifschnecke und des Werkstückes zwangläufig, z. B. über
einen gemeinsamen oder je einen besonderen Synchronmotor. Beim frei treibenden Schleifen
wird der zwangläufige Werkstückantrieb, z. B. durch das Lösen einer Kupplung, ausgeschaltet,
während sich das Werkstück im Eingriff mit der Schleifschnecke befindet, so daß
das Werkstück von der nun als »Treiber« wirkenden Schleifschnecke angetrieben wird.
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Die erfindungsgemäße Maschine ist unabhängig von der Antriebsart der
Schleifschnecke und des Werkstückes anwendbar. Sie bietet neben dem starren Schleifen
die Möglichkeit zum frei treibenden Schleifen und erlaubt ein Arbeiten bei konstanter
oder veränderlicher Achsdistanz zwischen Werkstück und Schleifschnecke.
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Die beim Schleifen des Werkstückes nach einer der zuvor genannten
Arbeitsweisen auf den Flanken der Schleifschnecke entstehenden Berührungs- oder
Eingriffslinien mit dem Werkstück präsentieren sich als zwei schmale Bänder, die
vom Profilgrund spiralförmig bis zum Außendurchmesser der Schleifschnecke verlaufen.
Beim starren Schleifen mit gleichbleibender Lage der Drehachsen von Schleifschnecke
und Werkstück werden vom ganzen zur Verfügung stehenden Schleifschneckenprofil nur
die ; beiden erwähnten, linienhaften Bänder zur Schleifarbeit herangezogen und der
Abnutzung unterworfen. Befinden sich auf diesen Bändern z. B. ausgebrochene Stellen
oder vorstehende Schleifkörner, so gelangen diese während des Abwälzschleifens bei
jeder Umdrehung der Schleifschnecke immer an den gleichen Stellen der zu erzeugenden
Zahnflanken in Berührung mit dem Werkstück. Demzufolge entstehen dort Höcker oder
Kratzer. Infolge der Vorschubbewegung entlang der Drehachse des Werkstückes reihen
sich die entstandenen Höcker oder Kratzer ohne Unterbrechung über die ganze Werkstückbreite
zu Graten oder Rillen aneinander, die parallel zur Kopfkante der zu bearbeitenden
Zähne verlaufen.. Solche Unebenheiten auf den Zahnflanken der geschliffenen Werkstücke
verursachen aber Störungen im eingebauten Zustand des Zahnrades, wobei besonders
Grate unerwünschten Lauflärm verursachen können.
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Es sind bereits Einrichtungen an Zahnradschleifmaschinen bekannt,
die es gestatten, das zu bearbeitende Werkstück beim starren Schleifen in Richtung
der Schleifschneckenachse zu verschieben. Der Zweck dieser Einrichtungen besteht
darin, die ganze verfügbare Breite der Schleifschnecke gleichmäßig abzunutzen. Die
erwähnten Verschiebungen folgen als Hin- und Herbewegungen in ununterbrochener Folge
über die ganze verfügbare Breite der Schleifschnecke. Um die dafür am Werkstück
notwendige, zusätzliche Drehbewegung erzeugen zu können, ist ein besonderes Differentialgetriebe,
das mit dem Werkstückantrieb kombiniert ist, erforderlich. Bei dieser Einrichtung
sind jedoch keine Mittel vorhanden, die das in den beiden Totpunktlagen der Tangentialverschiebung
zwangläufig auftretende Spiel in der Getriebekette unschädlich machen. Dieses Spiel
hat daher beim starren Schleifen eine momentane, unerwünschte Störung des Werkstückantriebes
zur Folge. Dadurch entstehen Schleiffehler, die Zahnform und Zahnrichtung ungünstig
beeinflussen. Ferner muß der große Nachteil in Kauf genommen werden, daß die Profilhaltigkeit
der Schleifschnecke infolge ihrer fortschreitenden Abnutzung über die ganze verfügbare
Breite ständig abnimmt. Zwischen zwei Abrichtoperationen weisen dementsprechend
die geschliffenen Werkstücke eine von Zahnrad zu Zahnrad abnehmende Qualität auf.
Um die Qualitätsunterschiede innerhalb der heute erlaubten engen Grenzen halten
zu können, ist es notwendig, die Schleifschnecke sehr oft abzurichten. Diese Arbeitsmethode
muß aber bei den heute gestellten Ansprüchen als unwirtschaftlich betrachtet werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Behebung der geschilderten
Mängel mit verhältnismäßig geringem Aufwand eine Maschine zum Schleifen von zylindrischen,
konischen und längsballigen, gerade oder schräg verzahnten Zahnrädern nach dem Schraubwälzverfahren
zu schaffen, bei der sich die Eingriffslinie zwischen Schleifschnecke und Werkstück
fortwährend ändert, so daß eine unerwünschte Grat- oder Rillenbildung am Werkstück
vermieden wird, wobei die verwendeten konstruktiven Mittel auch zur Führung des
Werkstückträgers beim Konisch- und Balligschleifen mit verwendbar sind.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein das Werkstück
und den Werkstückantrieb tragender Support in einer rechtwinklig zur Werkstückachse
gelegenen Ebene bewegbar angeordnet ist und daß dem Support mit Hilfe eines besonderen,
wahlweise einschaltbaren Motors und einer Führungsvorrichtung im wesentlichen translatorische,
bezüglich der ausnutzbaren Schleifschneckenbreite kleine Lageveränderungen parallel
zu der gemeinsamen Tangentialebene von Werkstück und Schleifschnecke erteilbar sind.
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Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Maschine liegt darin,
daß ein Werkstück, z. B. anschließend an ein starres Vorschleifen, frei treibend
fertiggeschliffen und gleichzeitig einer parallel zu der gemeinsamen Tangentialebene
von Werkstück und Schleifschnecke erfolgenden Pendelbewegung unterworfen wird, welche
die Ausbildung von Graten
oder Rillen verhindert. Die Arbeitsweise
des starren Vorschleifens mit anschließendem frei treibendem »Pendelschleifen«,
bei dem das Werkstück ständig über einen Bruchteil der Schleifschneckenbreite hin-und
herpendelt, gestattet die Verwendung von Schleifschnecken mit gröberer Körnung.
Dadurch wird die Schleifzeit reduziert und infolgedessen die Wirtschaftlichkeit
des Schleifens nach dem Schraubwälzverfahren gesteigert. Außerdem besteht dabei
die Möglichkeit, beispielsweise für jedes Werkstück eine frische, unbenutzte Partie
der Schleifschnecke zur Arbeit heranzuziehen, wodurch erreicht wird, daß die Qualität
aller Zahnräder, die zwischen zwei Abrichtoperationen geschliffen werden, gleichbleibt.
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Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Maschine zeichnet
sich dadurch aus, daß die Führungsvorrichtung des Supports eine mit dem Maschinenbett
verbundene, als Drehachse für den Support dienende Welle und eine von dem besonderen
Motor angetriebene Exzenterwelle umfaßt, die mit einer am Support angreifenden,
als Kulissenstein ausgebildeten Geradführung im Eingriff steht.
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Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Maschine bringt den Vorteil,
daß die Antriebselemente für die Pendelbewegung derart gewählt und angeordnet sind,
daß beim Umsteuern in den Totpunktlagen keine Störung des Werkstückantriebes durch
schädliches Spiel auftreten kann.
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Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Maschine ist vorgesehen,
daß die Welle des Supports in einer exzentrischen Lagerung im Maschinenbett geführt
ist und daß ein mit der Welle verbundener, zweiarmiger Hebel mit seinem freien Ende
gegen eine zur Achsdistanzveränderung an sich bekannte Schablone gedrückt ist.
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Diese Weiterbildung der Erfindung hat den Vorzug, daß bei minimalem
maschinellem Aufwand die Führungsvorrichtungen für das Pendelschleifen und für die
Achsdistanzveränderung zwischen Werkstück und Schleifschnecke in vorteilhafter Weise
miteinander vereinigt sind, wobei wiederum wegen der Exzenterlagerung beim Umsteuern
in den Totpunktlagen kein schädliches Spiel wie bei bekannten Einrichtungen zur
Achsdistanzveränderung auftreten kann.
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Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Maschine und ihrer Arbeitsweise dient im Zusammenhang mit der
Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigt F i g. 1. einen Längsschnitt durch
die Zahnradschleifmaschine, F i g. 2 einen Grundriß der Maschine, teilweise im Schnitt,
F i g. 3 einen Schnitt gemäß der Linie I-1 in F i g. 2, F i g. 4 einen Schnitt gemäß
der Linie II-11 in F i g. 2, F i g. 5 eine schematische Darstellung der Balligschleifvorrichtung
in der Mittellage des Werkstückes, F i g. 6 eine Darstellung der Mittellage des
Werkstückes, F i g. 7 eine schematische Darstellung der Balligschleifvorrichtung
in den Arbeitsendlagen des Werkstückes, F i g. 8 eine Darstellung der oberen Arbeitsendlage
des Werkstückes, F i g. 9 eine Darstellung der unteren Arbeitsend-Lage des Werkstückes,
F i g. 10 eine schematische Darstellung wie F i g. 5, jedoch mit zusätzlicher Einrichtung
zum Pendelschleifen, F i g. 11 eine schematische Darstellung wie F i g. 7, jedoch
mit zusätzlicher Einrichtung zum Pendelschleifen, F i g. 12 und 13 einen Vergleich
der unter verschiedenen Arbeitsbedingungen erzielbaren Zahnflankenqualitäten.
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Aufbau der Maschine Auf dem Bett 1 ist der Support 2 verschiebbar
aufgesetzt. Der Werkstückschlitten 3 ist durch die Führungsschiene 4 am Support
2 vertikal verschiebbar geführt. Er kann während des Schleifens mit hydraulischen
Mitteln auf- und abwärts verschoben werden. Hierfür dient beispielsweise der in
einer Bohrung des Supports 2 geführte Kolben 5. Die beiden Kolbenkammern 6 und 7
können von nicht eingezeichneten Steuerorganen abwechslungsweise unter Druck gesetzt
werden, je nachdem, ob sich der Werkstückschlitten 3 auf- oder abwärts bewegen soll.
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Zum Antreiben des Werkstückes 8 dient der Synchronmotor 9 (im folgenden
Werkstückmotor genannt), der am Support 2 angeflanscht ist. In einer mit der Achse
des Werkstückmotors 9 koaxialen Bohrung des Supports 2 ist der drehbar gelagerte
Käfig 10 eines Differentialgetriebes zentriert. Beim Schleifen von gerade verzahnten
Rädern ist dieser Käfig 10 blockiert. Auf dem Wellenende des Werkstückmotors
9 sitzt ein Ritzel 11, das mit dem Stirnrad 12 im Eingriff steht. Letzteres sitzt
zusammen mit einem weiteren Stirnrad 13 auf der im Käfig 10
drehbar
gelagerten Welle 14. Die Drehbewegung wird alsdann vom Stirnrad 13 auf das Stirnrad
15,
über die Welle 16 und die Wechselräder 17, 18, 19, 20 auf das Ritzel21
übertragen, welches auf der ebenfalls drehbaren Welle 22 aufgekeilt ist. Ein mit
dem Ritzel 21 kämmendes Stirnrad 23 sitzt auf der im Werkstückschlitten 3 drehbar
gelagerten Welle 24. Das Stirnrad 23 steht im Eingriff mit dem Stirnrad 25, welches
auf der Arbeitsspindel 26 aufgekeilt ist. Mit Hilfe des Mitnehmers 27 werden die
Drehbewegungen der Arbeitsspindel 26 auf den Aufspanndorn 28 und das darauf befestigte
Werkstück 8 übertragen. Der Aufspanndorn 28 ist zwischen den Spitzen der Arbeitsspindel
26 und der Pinole des Reitstockes 29 zentriert. Letzterer kann beispielsweise mit
Hilfe des Handrades 30 vertikal verstellt werden.
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Wie bereits erwähnt, steht der Käfig 10 des Differentialgetriebes
beim Schleifen von geradeverzahnten Werkstücken still. Dies wird erreicht, indem
auf die im Support 2 drehbar gelagerte Welle 34 eine Scheibe 33 aufgesetzt wird,
die mit einem Paßstift 35 versehen ist, welcher seinerseits in eine zugeordnete
Bohrung des Supports 2 hineinpaßt. Das am unteren Ende der Welle 34 aufgekeilte
Zahnrad 32 kämmt mit dem Zahnkranz 31 des Käfigs 10. Infolgedessen sind Drehbewegungen
an der Welle 34 und den beiden miteinander im Eingriff stehenden Zahnrädern 31 und
32 nicht möglich, d. h., der Käfig 10 des Differentialgetriebes ist blockiert.
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Beim Schleifen von schrägverzahnten Rädern muß dem Werkstück eine
zusätzliche Drehbewegung erteilt werden, was mit Hilfe des Differentialgetriebes
bzw. durch Drehen des Käfigs 10 erzielt wird. Zu diesem Zweck wird die zum Blockieren
des Käfigs 10 bestimmte Scheibe 33 entfernt und an deren Stelle ein Stirnrad 36
aufgesetzt. Dieses bildet zusammen
mit drei weiteren Stirnrädern
37, 38, 39 einen Wechselrädersatz, welcher entsprechend der am Werkstück 8 zu erzeugenden
Zahnschräge festgelegt wird. Das Wechselrad 39 ist auf der drehbar gelagerten Welle
41 zusammen mit dem Stirnrad 42 aufgekeilt. Letzteres steht im Eingriff mit dem
Stirnrad 43, das zusammen mit dem Kegelrad 45 auf der Welle 44 sitzt. Das Kegelrad
45 kämmt mit dem Kegelrad 46, das auf der Welle 47 steckt. Diese ist im Support
2 drehbar geführt. Auf dem linken Ende der Welle 46 ist ein Ritzel 48 befestigt,
das in die Zahnstange 49 eingreift, die am Werkstückschlitten 3 festgeschraubt ist.
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Wie bereits erwähnt, dient der Kolben 5 zum Transport des Werkstückschlittens
3. Die Vorschubgeschwindigkeit wird beispielsweise durch das pro Zeiteinheit in
die Kolbenkammer 6 oder 7 ein- oder ausströmende Ölvolumen bestimmt. Dieses ist
regelbar und kann den Arbeitsverhältnissen angepaßt werden.
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Der Schleifschlitten 52 ist auf zwei horizontal verlaufenden Führungsbahnen
53 und 54 des Bettes 1 aufgesetzt. Er kann mit Hilfe einer im Bett 1 gelagerten,
durch das Handrad 55 zu betätigenden Gewindespindel 56, die mit der Mutter 57 im
Eingriff steht, verschoben werden.
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Im Schleifschlitten 52 ist die Trommel 58 drehbar gelagert. Sie ist
mit einem Zahnkranzsegment 59 versehen, welches mit dem Ritzel60 im Eingriff steht.
Letzteres sitzt zusammen mit dem Handrad 61 auf der Welle 62, die drehbar im Schleifschlitten
52 geführt ist. Durch Drehen des Handrades 61 kann die Trommel 58 in eine Winkellage
geschwenkt werden. Diese ist vom Steigungswinkel der Schleifschnecke 68 und beim
Schleifen schräg verzahnter Räder außerdem vom Zahnschrägewinkel des Werkstückes
abhängig. Die Trommel 58 kann in beiden Richtungen geschwenkt werden, so daß es
möglich ist, sowohl links wie rechts schräg verzahnte Werkstücke zu schleifen.
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Auf der dem Werkstück 8 zugekehrten Seite der Trommel 58 befindet
sich der Tangentialschlitten 63. Dieser ist auf den beiden Führungsbahnen 64 und
65 verschiebbar abgestützt und beherbergt die Schleifspindel 66 sowie den zum Antrieb
derselben bestimmten Synchronmotor 67 (in der Folge Schleifmotor genannt). Auf dem
anderen Ende der Schleifspindel 66 ist die Schleifschnecke 68 aufgesetzt, welche
eine Breite W aufweist. Diese Breite W ist größer als die beim Schleifen eines Zahnrades
sich ergebende Eingriffsstrecke zwischen dem Werkstück 8 und dem Schleifschneckenprofil.
Durch Verschieben des Tangentialschlittens 63 können neue, unabgenutzte Partien
der Schleifschnecke 68 zur Arbeit herangezogen werden, bis die ganze verfügbare
Breite W ausgenutzt ist und das Profil mit hier nicht dargestellten Mitteln nachgearbeitet
werden muß. Zur Verschiebung des Tangentialschlittens 63 dienen die folgenden Mittel:
Auf der Welle 69, welche in der Trommel 58 drehbar gelagert ist, sitzt einerseits
das Handrad 70 und andererseits das Ritzel 71. Letzteres steht im Eingriff mit einer
auf dem Tangentialschlitten 63 befestigten Zahnstange 72. Durch Drehen des Handrades
70 kann infolgedessen der Tangentialschlitten 63 verschoben werden. Nach erfolgter
Verschiebung wird er mittels eines den Schlitz 73 durchstoßenden Griffes 74 auf
der Trommel 58 festgeklemmt. In einer am Werkstückschlitten 3 vorhandenen Nut 85
sind zwei einstellbare Anschläge 95, 96 eingesetzt. Diese dienen zusammen mit dem
Schalter 97 und weiteren nicht besonders dargestellten elektrischen und hydraulischen
Steuereinrichtungen zum Umsteuern des Werkstückschlittens 3, wobei jeweils ein Druckwechsel
in den Kolbenkammern 6 und 7 stattfindet.
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Wie bereits erwähnt wurde, ist der Support 2 auf dem Bett
1 verschiebbar aufgesetzt. Die zum Verschieben des Supports 2 nötigen Mittel
setzen sich wie folgt zusammen: Die Welle 76 ist oben in einer Bohrung und unten
mit Hilfe eines Kegelrollenlagers 77 im Support 2 drehbar gelagert. Am unteren Ende
ist sie außerdem mit einem um das Maß b (F i g. 3) exzentrischen Zapfen versehen,
welcher mit Hilfe des Kegelrollenlagers 79 im Bett 1 zentriert ist. Auf der Welle
76 ist ein Hebel 82 aufgekeilt, der durch eine Öffnung aus dem Support 2 hinausragt.
Auf diesem Hebel 82 sitzt die Rolle 83. Die Nut 85 am Werkstückschlitten 2 dient
zur Aufnahme der Steuerschablone 86 für das Balligschleifen. Die Lage der Steuerschablone
86 wird derart gewählt, daß sie sich während der Auf- und Abwärtsfahrt des Werkstückschlittens
2 im Bereich der Rolle 83 befindet. Eine Feder 84 drückt die Rolle 83 ständig gegen
die Steuerschablone 86. Zwischen dem Kegelrollenlager 79 und dem Boden der zugeordneten
Bohrung befinden sich Tellerfedern 80, die das Spiel in den Kegelrollenlagern
77 und 79 aufheben.
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Auf der rechten Seite der Maschine ist im Bett 1 das Kegelrollenlager
90 mit der Welle 89 gelagert. Die letztere ist mit einem Zahnrad 91 bestückt. Es
befindet sich im Eingriff mit dem Ritzel 92, das auf das Wellenende eines Antriebsmotors
93 aufgekeilt ist. Die Welle 89 ist an ihrem oberen Ende mit einer Bohrung versehen,
die um das Maß h exzentrisch zu ihrer Drehachse liegt. In dieser Bohrung steckt
das Kegelrollenlager 94, das seinerseits die mit einem Zapfen ausgerüstete Geradführung
87 zentriert. Die Tellerfedern 88 drücken über das Kegelrollenlager 90, die Welle
89 und das Kegelrollenlager 94 die Geradführung 87 in die im Support 2 befindliche
Führungsbahn hinein. Dadurch wird das Spiel in den Kegelrollenlagern 90 und 94 aufgehoben.
Ferner vermindern die von den Tellerfedern 80 und 88 herrührenden Federkräfte den
Auflagedruck des Supports 2 in bezug auf das Bett 1 und erleichtern dadurch die
Verschiebungen des Supports 2. Der Motor 93 wird im Ruhezustand durch eine nicht
eingezeichnete Bremse blockiert, so daß das Ritzel92 nicht gedreht werden kann.
Demzufolge bleibt die Lage der Welle 89 bzw. der Geradführung 87 gegenüber dem Support
2 unverändert. Bei diesen Verhältnissen kann sich der Support 2 nur in jener Richtung
verschieben, die durch die Lage der Geradführung 87 gegeben ist. Diese Richtung
deckt sich mit der Verlängerung der Verbindungsgeraden zwischen den Achsen des Werkstückes
8 und der Welle 76 (s. F i g. 5), d. h., das Zentrum der Welle 76 bildet die Drehachse
für den Support 2.
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Schleifprozeß Nachstehend wird die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen
Maschine beschrieben.
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In bezug auf die erfindungsgemäße Einrichtung ist es gleichgültig,
ob im Einweg- oder Zweiwegeschleifverfahren
gearbeitet wird. Beim
Einwegschleifen wird nur während einer Fahrtrichtung des Werkstückschlittens 3,
z. B. während der Aufwärtsfahrt, am Werkstück 8 Material weggeschliffen. Beim Zweiwegeschleifen
wird sowohl während der Aufwärts- als auch Abwärtsfahrt geschliffen. In diesem Fall
erfolgt jeweils zu Beginn eines jeden Hubes eine Zustellbewegung. Die letztere wird
von Hand durch Drehen des Handrades 55 vorgenommen. Diesen Zweck können aber auch
andere, z. B. automatisch arbeitende Einrichtungen erfüllen. Es sei darauf hingewiesen,
daß für die nachstehenden Betrachtungen keine Rücksicht auf diese Zustellbewegungen
genommen wird. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann für das Schleifen von gerade
und schräg verzahnten Rädern verwendet werden. Aus Gründen der einfacheren Darstellung
sind in den folgenden Erklärungen die Verhältnisse beschrieben, wie sie beim Schleifen
eines gerade verzahnten Stirnrades auftreten.
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Während des Schleifprozesses wird die rechtsgängige Schleifschnecke
68 durch den Schleifmotor 67 in Pfeilrichtung (s. F i g. 1) angetrieben. Der Werkstückmotor
9 treibt über die Zahnräder 11, 12, 13, 15, 17, 18, 19, 20, das Ritze121, das Zahnradpaar
23, 25 und den Mitnehmer 27 das Werkstück 8 an. Damit die Schleifschnecke 68 mit
dem Werkstück 8 in korrektem Eingriff steht, wird die Trommel 58 und damit die Achse
der Schleifspindel 66 in eine dem Steigungswinkel der Schleifschnecke 68 entsprechende
Winkellage geschwenkt. Während der Auf- und Abwärtsbewegung des Werkstückschlittens
3 schleift die Schleifschnecke 68 am Werkstück 8 Material weg. Bei Erreichung der
oberen oder unteren Endlage des Werkstückschlittens 3 betätigt der Anschlag 96 oder
95 den Schalter 97. Infolgedessen wechseln die Druckverhältnisse in den Kammern
6 und 7, was eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Werkstückschlittens 3 zur Folge
hat. Die Lage der Anschläge 95 und 96 ist so gewählt, daß in der oberen (bzw. unteren)
Endstellung die untere (bzw. obere) Stirnseite des Werkstückes 8 mindestens gleich
hoch oder etwas höher (bzw. mindestens gleich tief oder etwas tiefer) liegt als
die im Drehzentrum der Trommel 58 verlaufende Horizontalachse M-M, die durch das
Zentrum der Schleifschnecke 68 geht. Aus diesem Grunde wird der Hub des Werkstückschlittens
3 mindestens gleich groß wie die Breite des zu bearbeitenden Werkstückes 8, im allgemeinen
jedoch etwas größer gewählt. a) Das Schleifen von Zahnrädern mit zylindrischem und
konischem Mantel mit geraden und längsballigen Flanken Zum Schleifen von Zahnrädern
mit geraden Flanken wird keine Schablone benötigt. Die Lage des Supports 2 gegenüber
dem Bett 1 bleibt stationär. Die Exzentrizität b der Welle 76 und die Gewichtskomponente
aller werkstückseitigen Maschinenteile sind derart festgelegt und aufeinander abgestimmt,
daß trotz des beim Schleifen zwischen der Schleifschnecke 68 und dem Werkstück 8
auftretenden Schleifdruckes die Selbsthemmung des Exzenters gewahrt bleibt.
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Zum Schleifen von längsballigen Zahnrädern benötigt man eine Steuerschablone
86, die in der Nut 85 des Werkstückschlittens 3 festgeklemmt wird. Die Lage der
Steuerschablone 86 wird so gewählt, daß die Rolle 83 deren tiefste Stelle D berührt
(F i g. 5), wenn sich die Mitte D des Werkstückes 8 auf der Horizontalachse M-M
der Trommel 58 befindet, welche durch das Zentrum der Schleifschnecke 68 geht (F
i g. 6). Bei diesen Verhältnissen steht der Hebel 82, wie in F i g. 5 gezeigt wird,
mit seiner Längsachse senkrecht zur Verbindungsgeraden zwischen der Werkstückdrehachse
A und der Exzenterachse E der Geradführung 87. Die mit B bezeichnete Achse der Bohrung
des Hebels 82, die mit der vertikalen Achse der Welle 76 zusammenfällt, liegt auf
der genannten Geraden AE. Bewegt sich der Werkstückschlitten 3 mit der Steuerschablone
86 von der Mittellage aus auf- oder abwärts, so folgt der von der Feder 84 angedrückte
Hebel 82 mit seiner Rolle 83 der Schablone 86. Dabei wird der Hebel 82 im Gegenuhrzeigersinn
geschwenkt. Die resultierende Schwenkbewegung erfolgt um die Drehachse C. Somit
ergibt sich eine Verschiebung der Achse B bzw. der Welle 76 nach links bzw. eine
Verschiebung des damit verbundenen Supports 2 und des Werkstückes 8 in radialer
Richtung gegen die Schleifschnecke 68 hin. Eine maximale Verschiebung c der Rolle
83 durch die Schablone 86 bewirkt eine maximale Verschiebung d der Wellenachse
B. Bei Verwendung einer Steuerschablone 86, welche symmetrisch ist in bezug
auf die Horizontalachse durch D, entsteht die Achsdistanzverminderung d sowohl in
der oberen Arbeitsendlage (F i g. 8) als auch in der unteren Arbeitsendlage des
Werkstückes (F i g. 9). Beim Schleifen verkleinert sich die Achsdistanz zwischen
der Schleifschnecke 68 und dem Werkstück 8 fortwährend, ausgehend vom Wert Null
in der Werkstückmitte D' bis zum Betrag d an den Stirnseiten F' und
G' des Werkstückes 8 (F i g. 7, 8, 9). Mit dieser Einrichtung ist es möglich, unter
Verwendung von entsprechenden Steuerschablonen 86 am Werkstück 8 jede gewünschte
Balligkeit zu erzielen.
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Mit der vorstehend beschriebenen Einrichtung ist es bei Verwendung
entsprechender Schablonen 86 ferner möglich, Zahnräder mit konischem Mantel und
längskonischen Zähnen zu schleifen. Bei diesen Zahnrädern handelt es sich nicht
um Kegelräder im allgemeinen Sinn, sondern um Stirnräder mit leicht konischem Mantel
und kontinuierlicher Profilverschiebung.
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Durch entsprechende Formgebung der Schablone wird es im weiteren möglich,
mit der erfindungsgemäßen Einrichtung an gerade oder schräg verzahnten Stirnrädern
mit zylindrischem oder leicht konischem Mantel beliebige längskonvexe bzw. längskonkave
Zahnformen, ferner beliebige Kombinationen derselben zu erzeugen. b) Das Pendelschleifen
von Zahnrädern mit zylindrischem oder konischem Mantel Das Pendelschleifen wendet
man ausschließlich beim Fertigschleifen eines Werkstückes 8 an. Dazu wird die Verbindung
zwischen dem Mitnehmer 27 und dem Aufspanndorn 28 gelöst. Die Mittel und Einrichtungen,
die hierfür benötigt werden, sind z. B. in der deutschen Patentschrift 841986
beschrieben und dargestellt. Bei diesen Verhältnissen wird das auf dem Aufspanndorn
28 befestigte Werkstück 8
durch die nun als Treiber wirkende Schleifschnecke
68 angetrieben. Zusätzlich zur Dreh- sowie Auf- und
Abwärtsbewegung
wird das Werkstück 8 beim Pendelschleifen einer Pendel- bzw. Hin- und Herbewegung
ausgesetzt.
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Die Pendelbewegung des Supports 2 bzw. des Werkstückes 8 wird durch
Inbetriebsetzung des Antriebmotors 93 ausgelöst. Das auf der Motorwelle sitzende
Ritzel 92 treibt über das Zahnrad 91 die Welle 89 im Gegenuhrzeigersinn an (s. F
i g. 4). Die Exzenterachse E rotiert im Gegenuhrzeigersinn um die Drehachse F der
Welle 89 (s. F i g. 10). Von dieser Rotationsbewegung wird nur die senkrecht zur
Geradführung 87 stehende Wegkomponente auf den Support 2 übertragen. Die Welle 76
mit der Achse B im Abstand e von der Drehachse F bildet das Drehzentrum des Supports
2 für die Pendelbewegungen. Hat sich die Exzenterachse E nach E' bewegt und dabei
die senkrecht zur Geradführung 87 stehende Wegkomponente 2 h zurückgelegt, so ist
die Verbindungsgerade AE bzw. der Support 2 um die Achse B
im Gegenuhrzeigersinn
in die Lage A 'E' geschwenkt worden. Das stets rotierende Werkstück 8, dessen
Drehachse einen Abstand f vom Drehzentrum B aufweist, wurde dementsprechend
zusätzlich um die Strecke g verschoben. Die Strecke g verläuft als Sehne des Kreisbogens
AA' parallel zur Vertikalebene durch die Drehachse der Schleifschnecke 68.
Bei andauerndem Rotieren der Exzenterachse E um die Drehachse F der Welle 89 erfolgen
die Pendel-bzw. Hin- und Herbewegungen am Werkstück 8 ununterbrochen.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung kann ohne gleichzeitig Verwendung
von Hebel 82, Rolle 83 und Steuerschablone 86, jedoch unter Beibehaltung der fixen
Drehachse B für das Pendelschleifen von Stirnrädern mit zylindrischem -Mantel eingesetzt
werden. Ferner ist sie, wie aus F i g. 11 hervorgeht, in Kombination mit dem Ballig-
oder Konischschleifen verwendbar. Bei diesen Verhältnissen wird das Drehzentrum
B des Schleifsupports 2 unter dem Einfluß der eingesetzten Steuerschablonen 86 um
den Betrag d hin und her verschoben, währenddem sich der Pendelvorgang auf die oben
beschriebene Weise abspielt.
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Beim zwangläufigen Antrieb von Schleifschnecke 68 und Werkstück 8
bzw. bei starrer Verbindung zwischen Arbeitsspindel 26 und Aufspanndorn 28 mit Werkstück
8 dreht dieses um die Drehachse A. Von der Schleifschnecke 68 verrichten immer dieselben
schmalen Bänder die Schleifarbeit am Werkstück B. Die Lage dieser Bänder ist durch
die Ein- 5 griffsverhältnisse zwischen Schleifschnecke 68 und Werkstück 8 festgelegt.
Diese Bänder sind der Abnutzung unterworfen, während die übrigen Partien des Schleifschneckenprofils
unbenutzt bleiben. Weisen die genannten Bänder Unregelmäßigkeiten auf, 5 wie z.
B. ausgebrochene Stellen oder grobe vorstehende Schleifkörner, so beeinträchtigen
diese die Oberflächengüte der Zahnflanken. Beim Schleifen nach dem Schraubwälzverfahren
gelangen bei jeder Umdrehung der Schleifschnecke 68 dieselben Un- 6 regelmäßigkeiten
der arbeitenden Bänder immer an den gleichen Stellen der Zahnflanken in den Eingriff
mit dem Werkstück B. Da letzteres während des Arbeitsprozesses entlang seiner Drehachse
auf- und abwärts verschoben wird, addieren sich die infolge der obengenannten Unregelmäßigkeiten
auf den Zahnflanken erzeugten Unebenheiten zu ununterbrochenen Graten bzw. Rillen,
die parallel zur Kopfkante der Zähne verlaufen (s. F i g. 12).
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Bei der Anwendung des Pendelschleifens bzw. durch Hin- und Herbewegungen
des Werkstückes 8 um die Strecke g wird erreicht, daß sich die Eingriffslinien der
zur Arbeit gelangenden Bänder der Schleifschnecke 68 kontinuierlich parallel verschieben.
Während dieser Verschiebung werden fortwährend neue, einander benachbarte Bänder
der Schleifschnecke 68 zur Arbeit am Werkstück 8 herangezogen. Fehlerhafte Stellen
an der Schleifschnecke bzw. auf einem einzelnen Band beeinflussen daher die Oberflächengüte
der Zahnflanken nur noch während eines Bruchteils der Zeit gegenüber den vorher
geschilderten Verhältnissen. Die durchgehenden Grate bzw. Rillen auf den Zahnflanken
werden weitgehend ausgeglichen, so daß lediglich noch einzelne Höcker bzw. Kratzer
bestehenbleiben (s. F i g. 13). Das Pendelschleifen bewirkt somit eine Verbesserung
der Oberflächengüte der Zahnflanken bzw. eine größere Laufruhe des Zahnrades.