DE1477931C3 - Anordnung eines Doppelkegelschleifkörpers zum Hinterschleifen von Walzfräsern - Google Patents

Description

Λα

180°

arc tan

während des Hubes veränderbar ist, wobei Λ* eine Differenz zwischen dem Steigungswinkel a₀ des Zahnbrustprofils und einem Steigungswinkel α, am Ende der Hubgröße h, H die Steigung des Wälzfräsers und d_a — 2h der Teilkreisdurchmesser im Endpunkt eines Hinterschliffes ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zustelleinrichtung für einen Abrichter (30), bestehend aus einer Welle (19), einer Schnecke (18), einem Schneckenrad (17) und einer Spindelmutter (16), mit einer senkrechten Verstelleinrichtung für den Schleifkörper (11) in einem Übersetzungsverhältnis vorhanden ist, welches sich aus der Funktion χ — r · sin y ergibt.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Doppelkegelschleifkörpers zum Hinterschleifen von Wälzfräsern, wobei der Schleifkörper entsprechend dem geforderten Zahnprofil des Wälzfräsers profiliert, in den Steigungswinkel des Zahnbrustprofils um eine radial zum Wälzfräsermittelpunkt verlaufende Achse geschwenkt und zur Erzielung des geforderten Hinterschliffes in Abhängigkeit von der Drehung des Wälzfräsers und unter Berücksichtigung seiner Zähnezahl und Verlauf der Spannuten in Richtung der Steigungswinkelschwenkachse hin- und herbewegt wird.

Beim Hinterschleifen von Wälzfräsern tritt, im Gegensatz zum Hinterdrehen, ein flächenhafter Eingriff des Werkzeuges auf, welcher in Abhängigkeit vom Durchmesser des Schleifkörpers zusammen mit dem Steigungswinkel des Wälzfräsers, Formfehler für das Verzahnungsprofil hervorruft.

Derzeitig werden Wälzfräser unter Verwendung verschiedener Schleifkörper hergestellt, diese sind: Stiftschleifkörper, kegelige Topfschleifkörper und Doppelkegelschleifkörper. Die bei der Verwendung von Stiftschleif- und kegeligen Topfschleifkörpern auftretenden Schwierigkeiten und Nachteile sind bekannt, deshalb werden zur wirtschaftlichen Herstellung von Wälzfräsern. Doppelkegelschleifkörper verwendet. Bei den derzeitig bekannten Anordnungen dieser Doppelkegelschleifkörper entstehen jedoch

ίο größere Profilformfehler als bei den bisher genannten Schleifkörpern. Diese Profilformfehler sind bedingt einmal dadurch, daß man eine.Wendel mit einem Werkzeug mit flächenhaftem Angriff erzeugen will. Dadurch erhält man die mit dem Durchmesser des Schleifkörpers und dem Steigungswinkel des Wälzfräsers anwachsenden Vor- und Nachschleiffehler. Ferner erhält man dadurch, daß der Mittelpunkt des Doppelkegelschleifkörpers und der Mittelpunkt des Wälzfräsers auf einer Geraden angeordnet sind, die gleichzeitig die Schwenkachse des Schleifkörpers bildet, beim Hinterschleifen weitere Flankenforr"fehW des Wälzfräsers. Das ist dadurch bedingt, daß der jeweilige Krümmungsmittelpunkt der Hinterarbeitungsfläche nicht mit dem Drehmittelpunkt des Wälzfräsers übereinstimmt. Bei der Hinterarbeitungsbewegung des Schleifkörpers schleift dieser somit nicht auf der Verbindungslinie der Mittelpunkte des Schleifkörpers und des Wälzfräsers, sondern über dieser Verbindungslinie. Der eingestellte, und auf den Teilkreis des Zahnbrustprofils berechnete Steigungswinkel stimmt aber nur für die Verbindungslinie zwischen Schleifkörpermittelpunkt und Wälzfräsermittelpunkt, die gleichzeitig die Schwenkachse für den Steigungswinkel darstellt. Die Funktion der Schraubenlinie fordert aber für den über der Schwenkachse liegenden Schleifpunkt einen, gegenüber den an der Maschine eingestellten Steigungswinkel, abweichenden Steigungswinkel. Beim Hinterschleifen treten aus diesem Grunde starke unsymmeirische Flankenformfehler auf. Der durch die Hinterarbeitung des Fräserzahnes sich fortlaufend verringernde Teilkreisdurchmesser des Zahnbrustprofils fordert eine laufende Änderung des eingestellten Steigungswinkels. Da die bisher bekannten Maschinen dieser Forderung nicht gerecht wurden, ergeben sich aus diesen ansteigenden Steigungswinkeldifferenzen wachsende Profilformfehler. Diese wirken sich so aus, daß nach mehrmaligem Scharfschleifen des Wälzfräsers das im ehemaligen Zahnbrustbereich einwandfreie Profil verlorengeht, und dieses nachgeschliffen werden muß.

Eg sind auch Einrichtungen zum Schärfen des Freiwinkels in geradgenuteten Fräsern bekannt, zu deren Bearbeitung Topfscheiben zum Einsatz kommen. Um den erforderlichen Freiwinkel zu erhalten, ist es notwendig, daß die Fräserachse über die Mitte der Topfscheibe zu liegen kommt. Dabei geht man so vor, daß man eine Zahnstütze mit einer Mittenlehre so einstellt, daß ihre Oberkante in genau gleieher Höhe der Körnerspitzen liegt. Darauf wird der Schleifsupport der Werkzeugschleifmaschine um das für den Schrägschliff erforderliche Maß gesenkt. Diese Höhenverstellung geschieht mittels Skaleniing, der vorher auf Null gestellt wurde, wobei auf eventuellen toten Gang der Spindel zu achten ist. Im Notfall kann man sich auch mit einer Flachscheibe behelfen, wobei jedoch der Freischliff hohl wird und man somit eine ungünstige Zahnform erhält.

In beiden Fällen ist in an sich bekannter Weise eine Überhöhung der Schleifscheibe um ein bestimmtes Maß erforderlich. Letzteres hängt bei Anwendung einer Topfscheibe vom Werkzeugdurchmesser ab, während bei der Anwendung der Flachscheibe deren Durchmesser selbst gilt. Vorliegende Einrichtungen haben vom technologischen Verfahren her das Ziel, das Schärfen des Freiwinkels in geradgenuteten Fräsern zu realisieren. Dabei handelt es sich um bestimmte Anordnungen von Schleifscheiben, die lediglich die Fräser scharfschleifen, nicht aber deren eigentliche Form, das Profil, gestalten. Mit Hilfe derartiger Schleifeinrichtungen, einschließlich der Anordnung der Schleifkörper, ist ein Hinterschleifen von Wälzfräsern vom Verfahren her nicht zu realisieren.

Die Erfindung bezweckt, die durch die derzeitige Anordnung des Doppelkegelschleifkörpers bei der Hinterarbeitung entstehenden großen Profilformfehler zu beseitigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung eines Doppelkegelschleifkörpers zum Hinterschleifen von Wälzfräsern, wobei der Schleifkörper entsprechend dem geforderten Zahnprofil des Wälzfräsers profiliert, in den Steigungswinkel des Zahnbrustprofils um eine radial zum Wälzfräsermittelpunkt verlaufende Achse geschwenkt und zur Erzielung des geforderten Hinterschliffes in Abhängigkeit der Drehung des Wälzfräsers und unter Berücksichtigung seiner Zähnezahl und Verlauf der Spannuten in Richtung der Steigungswinkelschwenkachse hin- und herbewegt wird, zu schaffen, wobei die Höhenlage des Doppelkegelschleifkörpers zur Wälzfräserachse und der Steigungswinkel, entsprechend den Erfordernissen, korrigiert werden.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der Mittelpunkt des Schleifkörpers um einen Betrag χ nach der Funktion χ = r ■ sin y unterhalb der Mitte des zu schleifenden Wälzfräsers eingestellt ist, wobei χ der an sich bekannte Höhenversatz der Schleifkörperachse zur Achse eines Fräsers, r der Radius des Schleifkörpers und γ der Freiwinkel der Schneide des Wälzfräsers ist, und der Steigungswinkel a„ der Schleifkörperachse in Abhängigkeit von einer Hubgröße h nach der Funktion

Λα =

180°

arc tan

50

während des Hubes veränderbar ist, wobei Δα eine Differenz zwischen dem Steigungswinkel «₀ des Zahnbrustprofils und einem Steigungswinkel cv, am Ende der Hubgröße h, H die Steigung des Wälzfräsers und d_o — 2h der Teilkreisdurchmesser im Endpunkt eines Hinterschliffes ist.

Weiterhin ist es notwendig, daß die Zustelleinrichtung für den Abrichter mit der senkrechten Verstelleinrichtung für den Schleifkörper in einem Übersetzungsverhältnis vorhanden ist, welches sich aus der Funktion

x = r · sin γ

ergibt. Dadurch ist es möglich, die durch das Abrichten der Schleifkörper entstehenden Durchmesser-Verringerungen zu berücksichtigen. Werden vorstellende Bedingungen betreffs der Anord mn» der Doppelkegelschleifkörper und der aufgestellten Bewegungsforderungen derselben erfüllt, so ist, bis auf eine Einschränkung, ein geometrisch einwandfreier Wälzfräser, auch mit dem Doppelkegelschleifkörper, herstellbar. Vorstehende Einschränkung resultiert nicht aus einer nicht erfüllten Forderung, sondern allein aus dem Tatbestand, daß mit einem Schleifkörper eine Wendel geschliffen werden soll. Die dadurch entstehenden Formfehler für die Flanken wachsen mit dem Steigungswinkel des Wälzfräsers und mit dem Schleifkörperdurchmesser. Da Wälzfräser verhältnismäßig kleine Steigungswinkel besitzen und gegenüber der Bearbeitung von Gewinden mit verhältnismäßig kleinen Schleifkörperdurchmessern geschliffen werden müssen, sind die auftretenden Flankenverzerrungen durch diesen Einfluß vernachlässigbar klein. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, mit dem sehr wirtschaftlichen Doppelkegelschleifkörper Wälzfräser höchster Genauigkeit zu fertigen, die auch im Nachschliffzustand ihre Profilgenauigkeit behalten. Nach den bisherigen Herstellungsarten konnten Wälzfräser höchster Genauigkeit nur auf Kosten der Wirtschaftlichkeit, und eine wirtschaftliche Herstellung nur auf Kosten der Genauigkeit erreicht werden.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 die Anordnung des Schleifkörpers zum Wälzfräser bei der Hinterarbeitung des Zahnkopfes, F i g. 2 die Zuordnung der Steigungswinkel,
F i g. 3 die Anordnung des Schleifkörpers zum Wälzfräser bei der Hinterarbeitung der Zahnflanken,

Fig. 4 den Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 6, Fig. 5 den Schnitt nach Linie V-V in Fig. 4,
Fig. 6 die Vorderansicht zu Fig. 4 mit Teilschnitt,

F i g. 7 die Ansicht in Richtung Z in F i g. 6,
Fig. 8 den Schnitt nach Linie VIII-VIII in Fig. 6.

Auf einem Gestell 1 (Fig. 4) der Maschine befindet sich senkrecht zur nicht gezeichneten Längsführung eine Führung 2, die einen Schlitten 3 trägt. Auf dem Schlitten 3 ist ein Schwenkteil 4 schalenförmig um eine Schwenkachse S drehbar gelagert. Auf dem Schwenkteil 4 ist um die Schwenkachse 5 drehbar ein Schwenkring 6 gelagert, der in einer nutförmigen Aussparung 7, die quer zur Schwenkachse 5 im Schlitten 3 angeordnet ist, geführt ist. Eine rechtwinklig zur Schwenkachse 5 des Schwenkteils 4 verlaufende Führung 8 trägt ein Schleifspindellager 9. Auf einer Schleifspindel 10 ist ein Schleifkörper 11 mit einem Mittelpunkt 12 und einem wirksamen Radius rl3 gegenüber der Schwenkachse 5 und einer Wälzfräserachse 14 bzw. einem Wälzfräser 15 mit einem Freiwinkel γ um einen Betrag χ tiefer angeordnet. Am Schleifspindellager 9 ist eine Spindelmutter 16 drehbar gelagert, die ein mit ihr verbundenes Schneckenrad 17 trägt. Dieses Schneckenrad 17 kämmt mit einer Schnecke 18 (Fig. 5), die über eine im Schleifspindellager9 gelagerte Welle 19 mit einem Handrad 20 und einer Skala 21 verbunden ist.

Mit diesem Handrad 20 wird mittels der Skala 21 der Betrag χ für das Schleifspindellager 9 eingestellt. Im Schwenkteil 4 ist parallel zur Führung 8 eine Gewindespindel 22 angeordnet. Sie ist aus zwei Teilen mit unterschiedlicher Steigung und Steigungsrichtung

zusammengesetzt und schafft dadurch die^; Voraussetzung-für eine Abrichtzustellung in Richtung 23 und eine Höhenverstellung in Richtung 24. Auf dem Schwenkteil· 4 ^st ^!ein Arm 25^: befestigt, der eine Welle 26 -mit einer Skala 27 und einem Handrad 28 trägt. Die Welle 26 ist mit der^; Gewindespindel 22 durch Kegelräder 29 verbunden. Auf der Führung 8 des Sehwerikteils 4 ist ein Abrichter 30: angeordnet, der -durch eine Spindelmutter 31 mit der· Gewindespindel 22 verbunden ist. Im Schwenkring 6 befindet sich ieiin Getriebe (Fig. 6) zur Einstellung eines Steigungswinkels Oc₀, bezogen auf einen Teilkreisdurchmesser d₀ des Zahnbrustprofils des Wälzfräsen 15. Das Getriebe besteht aus einer quer zur Schwenkachse 5 und parallel zur nutförmigen Aussparung 7 des Schlittens 3 angeordneten Welle 32, auf der eine Schnecke 33, ein Handrad 34 und eine Skala 35 befestigt sind. Die Schnecke 33 kämmt mit einem Schneckenradsegment 36, das auf dem Schwenkteil 4 befestigt ist. Auf dem Gestell 1 ist eine Vorrichtung zum Auslösen einer zusätzlichen Schwenkbewegung (Fig. 7) parallel zur Führung 2 angeordnet. Sie besteht aus einem U-förmigen Grundkörper 37, in dessen hochgezogenen Enden eine Stellspindel 38 drehbar gelagert ist. Auf der Stellspindel 38 befindet sich eine als Nocken ausgebildete Mutter 39, die ein an einem Ende im Grundkörper 37 schwenkbar angeordnetes Lineal 40 trägt, und sich mit ihrer Unterseite im Grundkörper 37 führt.

Auf dem einen Ende der Stellspindel 38 sind eine Skala 41 und ein Handrad 42 befestigt. Auf dem Lineal 40 läuft eine Rolle 43, die auf dem freien Ende eines Bolzens 44 drehbar gelagert ist.

Dieser Bolzen 44 ist in Verlängerung der Welle 32 im Schwenkring 6 angeordnet. Die Verbindung zwischen der Rolle 43 und dem Lineal 40 wird durch eine nicht gezeichnete Federung hergestellt.

Die Vorrichtung (Fig. 7) ist durch einen Getriebezug mit der: Spanzustellung verbunden. Er besteht aus einer Spindelmutter 45 (F i g. 8), die fest unter dem Grundkörper 37 angeordnet ist. Durch diese Spindelmutter 45 führt eine im Gestell 1 drehbar gelagerte Verstellspindel 46, auf der ein Kettenrad 47 fest angeordnet ist. Über das Kettenrad 47 verbindet eine Kette 48 die Verstellspindel 46 mit dem Kettenrad 49, das auf einer Keilwelle 50 sitzt. Durch diese Keilwelle 50 wird mittels einer Drehrichtung 51 die Spanzustellung eingeleitet. Diese Drehbewegung wird über ein Stirnrad 52 einem Stirnrad 53 und dadurch auf eine damit verbundene Spindelmutter 54 übertragen: Die Hinterarbeitungsbewegung wird über eine Zustellspindel 55 dem Schlitten 3 in einer Richtung 56 übermittelt, die identisch, mit der Verstellrichtung für die Spanzustellung ist.

Die Wirkung der Anordnung ist dabei folgende: Der nach der Funktion

' : ; χ = r · siny

errechnete Betrag wird an der Skala 21 (Fig. 5) mittels des Handrades 20 eingestellt. Die eingeleitete Drehbewegung wird mittels der Welle 19, der Schnecke 18 und dem Schneckenrad 17 der Spindelmutter 16 übertragen, wodurch sich mittels der Gewindespindel 22 das Schleifspindellager 9 längs der Führung 8 bewegt.

Muß der Schleifkörper 11 abgerichtet werden, so wird: mit Handrad 28 an der Skala 27 der entsprechende Betrag eingestellt und.über die Welle 26 und die Kegelräder 29. die Gewindespindel 22 gedreht. : Durch die fest am Abrichter 30 angeordnete Spindelmutter31 :. wird dieser längs der Führung 8 verstellt; Gleichzeitig wird durch die unterschiedliche Steigung und Steigungsrichtung der zweiteiligen Gewindespindel 22 das Schleifspindellager 9 entsprechend der durch die Funktion .

χ = r ' siny

ίο ;■-.·■,. ,:■ iV .;..■■■.-.:

bedingten Übersetzung entgegen der Richtung 23 in Richtung; 24 verstellt. Infolge der Selbsthemmung zwischen dem Schneckenrad 17 und der Schnecke 18 kann sichdie Spindelmutter 16 nicht drehen, und es erfolgt nur eine Verstellung längs der Führung 8. Mit dem Handrad 34 wird an der Skala 35 der für einen Teilkreis ά_ϋ des Zahnbrustprofils notwendige Steigungswinkel a₀ des Wälzfräsers 15 eingestellt, und zwar dadurch, daß die im Schwenkring 6 gelagerte Welle 32 mit der darauf befestigten Schnecke 33 über das Schneckenradsegment 36 das Schwenkteil 4 gegen den Schwenkring 6 verstellt. Durch die Selbsthemmung zwischen der Schnecke 33 und dem Schneckenradsegment 36 bleibt der einmal eingestellte Steigungswinkel a₀ erhalten. Die im Schlitten 3 eingebaute, nicht gezeichnete Federung drückt die am Schwenkring 6 angeordnete Rolle 43 gegen das Lineal 40 der auf dem Gestell 1 angeordneten Vorrichtung (F i g. 7).

Mit dem Handrad 42 wird an der Skala 41 ein nach der Funktion

180°
Aa = arc tan

errechneter Betrag Δ α eingestellt, der sich als Differenz zwischen dem Steigungswinkel <x₀ (F i g. 2) des Zahnbrustprofils und einem Steigungswinkel a_t am Ende der Hinterarbeitung eines Fräserzahnes durch den um eine doppelte Hinterarbeitungshöhe h verminderter Teilkreis d₀ ergibt. Aus F i g. 2 erhält man die Beziehungen

und

wobei H die Steigerung des Wälzfräsers bedeutet.

Der Wert für Ct₁ ergibt sich aus der zuletzt genannten Formel zu

180°
α, = arc tan

Den Betrag Δ α erhält man aus:

Δα = (X₁ — α₀.

Setzt man jetzt in diese Gleichung die entsprechenden Werte ein, so erhält man vorgenannte Funktion mit der Unbekannten Δ α.

Durch die vom Handrad 42 (Fig. 7) übertragene Drehung auf die Stellspindel 38 wird die im Grundkörper 37 geführte Mutter 39 so verschoben, daß die Steigung des art einem Ende drehbar angeordneten Lineals 40 mit dem Betrag Δ a übereinstimmt.

Durch die bei der Hinterarbeitung notwendige Hubbewegung in Richtung 56 wird der am Handrad 34 eingestellte Steigungswinkel a_fl des Zahnbrustprofils mittels der Rolle 43 des Schwenkringes 6 um jeweils den Betrag Δα verändert. Dadurch wird der laufenden Veränderung des für den Teilkreis d₀ des Zahnbrustprofils berechneten Steigungswinkels a₀ des Wälzfräsers 15 in Abhängigkeit von dessen Drehung und Radiusverringerung während der Hinterarbeitung unter Berücksichtigung seiner Zähnezahl Rechnung getragen.

Um eine zusätzliche Veränderung des Steigungswinkels a₀ durch die Vorrichtung (F i g. 7) zu verhindern, ist diese mit einem Getriebebezug mit der Spanzustellung gekoppelt, so daß nur die benötigte zusätzliche Schwenkbewegung vom jeweiligen Hub der Hinterarbeitung verursacht werden kann.

Soll der Schlitten 3 zwecks Spanzustellung verschoben werden, so wird diese Verschiebung über die Keilwelle 50 (Fig. 8) eingeleitet. Durch die Drehbewegung in Drehrichtung 51 wird mittels der Stirnräder 52; 53 die Spindelmutter 54 gedreht und dadurch der Schlitten 3 längs der Führung 2 in Richtung 56 verstellt. Gleichzeitig wird durch das auf der Keilwelle 50 fest angeordnete Kettenrad 49 über die Kette 48 das auf der Verstellspindel 46 befindliche Kettenrad 47 mit der Verstellspindel 46 gedreht, und dadurch über die Spindelmutter 45 der Grundkörper 37 bzw. die ganze Vorrichtung (F i g. 7) in der gleichen Richtung 56 und um den gleichen Betrag verschoben wie der Schlitten 3. Dadurch wird erreicht, daß die durch die Hubbewegung verursachte zusätzliche Schwenkbewegung bei der Spanzustellung nicht wirksam wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 509 538/3

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Anordnung eines Doppelkegelschleif körpers zum Hinterschleifen von Wälzfräsern, wobei der Schleifkörper entsprechend dem geforderten Zahnprofil des Wälzfräsers profiliert, in den Steigungswinkel des Zahnbrustprofils um eine radial zum Wälzfräsermittelpunkt verlaufende Achse geschwenkt und zur Erzielung des geforderten Hinterschliffes in Abhängigkeit von der Drehung des Wälzfräsers und unter Berücksichtigung seiner Zähnezahl und Verlauf der Spannuten in Richtung der Steigungswinkelachse hin- und herbewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (12) des Schleifkörpers (11) um einen Betrag χ nach der Funktion χ = r · sin γ unterhalb der Mitte des zu schleifenden Wälzfräsers (15) eingestellt ist, wobei χ der an sich bekannte Höhenversatz der Schleifkörperachse zur Achse eines Fräsers, r der Radius des Schleifkörpers und γ der Freiwinkel der Schneide des Wälzfräsers (15) ist, und der Steigungswinkel a₀ der Schleifkörperachse in Abhängigkeit von einer Hubgröße /i nach der Funktion