DE19500801A1 - Verfahren zum Abrichten eines innenverzahnten Hon- o. dgl. Werkzeugs und dafür geeignetes Abrichtrad - Google Patents
Verfahren zum Abrichten eines innenverzahnten Hon- o. dgl. Werkzeugs und dafür geeignetes AbrichtradInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abrichten eines in
einer Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von Werk
rädern aufgenommenen innenverzahnten Hon- od. dgl. Werkzeugs
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein dafür geeignetes
Abrichtrad.
Bei dem u. a. als Honen bekannten Feinbearbeiten der Zahnflanken
von insbes. gehärteten zahnradförmigen Werkstücken mit einem
Werkzeug, dessen Flanken eine abrasive, d. h. keine einheitlich
gerichteten Schneidkanten aufweisende Oberfläche haben, muß das
Werkzeug in gewissen Zeitabständen neu abgerichtet werden. Dazu
läßt man ein an seinen Zahnflanken mit einer Beschichtung aus
Diamantkörnern versehenes Abrichtrad mit dem Werkzeug abwälzen.
Insbes. bei innenverzahnten Honwerkzeugen ist es dabei üblich,
diese in der Feinbearbeitungsmaschine zu belassen und ihr an
Stelle eines zu bearbeitenden Werkrades ein mit diesem abmes
sungsgleiches Abrichtrad zuzuführen (DE 93 00 936 U1, JP-Gbm-OS
6-5824).
Selbst bei größtmöglicher Sorgfalt beim Abrichten ist aber das
Ergebnis und damit die Qualität der anschließend mit dem abge
richteten Werkzeug bearbeiteten Werkräder vielfach nicht be
friedigend.
Bei eingehenden Untersuchungen wurden eine ganze
Reihe von möglichen Ursachen dafür festgestellt, die zu besei
tigen die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist.
In jeder Maschine ist an der Werkradspindel ein gewisses Reib
moment vorhanden, das abhängig ist von der Massenträgheit, der
Lagervorspannung, der Spannung des Werkrades, usw. Das bedeu
tet, daß das vom antreibenden Werkzeug beim Abrichten aufzu
bringende Drehmoment mindestens so groß sein muß wie das
besagte Reibmoment. Dabei darf aber eine bestimmte Kraft zwi
schen den Zahnflanken des Abrichtrades und des Werkzeugs nicht
überschritten werden, da es andernfalls zu einem unkontrollier
ten und damit fehlerhaften Abrichten durch das gegenüber dem
Werkzeug "schärfere" Abrichtrad kommt. Daraus folgt, daß zum
Erreichen eines bestimmten Drehmoments nicht die Kraft erhöht
werden darf, sondern nur der Hebelarm, also der Radius des
Abrichtrades, vergrößert werden darf.
Die Verwendung eines Abrichtrades nur mit im Vergleich zum
Werkrad größerem Durchmesser, also größerer Zähnezahl, wird
indes noch nicht genügen. Um an der Maschine nicht zusätzliche
Einführungshilfen für ein axiales In-Eingriff-Bringen vorsehen
und dafür die Maschinensteuerung grundlegend ändern zu müssen,
sollte das radiale Einführen der Werkrad-Verzahnung in die
Werkzeug-Verzahnung sinngemäß auch für das Abrichtrad bei
behalten werden. Daraus folgt, daß der Durchmesser bzw. die
Zähnezahl des Abrichtrades höchstens so groß sein darf wie der
Durchmesser bzw. die Zähnezahl des größten Zahnrades, das
radial, d. h. im Sinne einer Achsabstandsveränderung, in die
Verzahnung des Werkzeugs einführbar ist.
Beim Feinbearbeiten der Werkräder können sich an diesen vor
handene Teilungs-, Rundlauf- und andere Fehler aus der Vorver-
Zahnung oder auch Beschädigungen an den Zahnflanken, insbes.
Aufstauchungen, auf das Werkzeug übertragen. Solche Unregel
mäßigkeiten am Werkzeug, aber auch aus seiner Herstellung und/
oder aus einer Einbauabweichung herrührende Fehler können mit
einem Abrichtrad, dessen Zähnezahl der der Werkräder entspricht,
kaum beseitigt werden, mitunter werden sie eher noch verstärkt.
Daraus ergibt sich, daß die Zähnezahl des Abrichtrades kein
ganzzahliges Vielfaches (einschließlich 1) der Werkrad-Zähnezahl
sein darf.
Bei den wenigsten Werkrädern ist ein ganzzahliges Überdeckungs
verhältnis vorhanden, und damit auch nicht bei den bisher ver
wendeten Abrichträdern. Das Ergebnis des Abrichtens kann noch
verbessert werden, wenn man die von der DE-PS 9 70 027 beim Zahn
radschaben bekannten Vorteile ganzzahliger Überdeckungsverhält
nisse auf das Abrichten innenverzahnter Honräder überträgt. Das
bedeutet, das Abrichtrad soll so ausgelegt sein (Anspr. 4), daß
es im Normalschnitt, ausgehend vom Überdeckungsgrad des Werk
rades, den nächstgrößeren ganzzahligen Überdeckungsgrad auf
weist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels
beschrieben, das in 5 Figuren dargestellt ist. Dabei zeigt
Fig. 1 eine Honmaschine, auf der das Verfahren ausführbar ist,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den Arbeitsraum der Maschine
nach Fig. 1 in vereinfachter Darstellung,
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines innenverzahnten
Werkzeugs mit einem Werkrad,
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht eines innenverzahnten
Werkzeugs mit einem Abrichtrad, und
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Grenzbedingungen für
das radiale In-Eingriff-Bringen.
Ein Beispiel einer Maschine, auf der das erfindungsgemäße Ab
richtrad zum Einsatz kommen kann bzw. auf der das erfindungs
gemäße Verfahren ausgeführt werden, ist in den Fig. 1 und 2
gezeigt. Ein Maschinengestell 1 mit T-förmigem Grundriß ist an
seiner Vorderseite als Maschinenbett 2 gestaltet, auf dem ein
Spindelstock 3 und ein Reitstock 4 verschiebbar angeordnet sind.
Im hinteren Bereich 5 des Maschinengestells 1 ist in einer
Längsführung 6 ein Horizontalschlitten 7 in Pfeilrichtung X
verschiebbar und dafür mit einem Motor 8 antreibbar angeordnet.
An seiner dem Bett 2 zugewendeten Seite besitzt der Horizontal
schlitten 7 eine Vertikalführung 9, in der ein Vertikalschlitten
10 in Pfeilrichtung Y höhenverstellbar und dafür mit einem Motor
11 antreibbar angeordnet ist. An der dem Horizontalschlitten 7
abgewendeten Seite weist der Vertikalschlitten 10 eine in Fig.
1 nur angedeutete Rundführung 12 auf, in der ein Werkzeugkopf 13
um eine in X-Richtung liegende Achse A winkeleinstellbar auf
genommen ist. Dabei ragt der Werkzeugkopf 13 im wesentlichen
zwischen den Spindelstock 3 und den Reitstock 4. In einer zen
tralen Öffnung 14 des Werkzeugkopfs 13 ist ein als Werkzeug T
bezeichnetes innenverzahntes Honrad oder Hartschabrad od. dgl.
drehantreibbar aufgenommen, das auf seinen Zahnflanken eine
abrasive, d. h. keine geometrisch definierten Schneidkanten
aufweisende Oberfläche aufweist zum Feinbearbeiten von insbes.
gehärteten Werkrädern W. Der Antrieb dafür erfolgt mit einem
Motor 15 über ein nur angedeutetes spielfreies Getriebe 16.
Der Spindelstock 3 und der Reitstock 4 sind mit Einrichtungen
17, 18 zum Spannen von jeweils einem Werkrad W versehen, das
sich bei seiner Bearbeitung im Innern des Werkzeugs T mit diesem
in kämmendem Zahneingriff befindet. Die Werkradachse C2, die
erwähnte Achse A und - bei nicht geschwenktem Werkzeug T - die
Werkzeugachse C1 liegen dabei in einer Ebene. Zum Wechseln des
Werkrades W wird es außer Eingriff gebracht und aus dem Werkzeug
T herausgefahren. Dazu ist der Reitstock 3 auf dem Bett 2 in
einer Führung 19 mittels eines Antriebs 20 in Pfeilrichtung Z
verschiebbar und der Reitstock 4 wird in einer Führung 21 eben
falls in Pfeilrichtung Z nachgeführt, wofür eine nicht darge
stellte Steuerung und ein hydraulischer Antrieb 22 vorgesehen
sind.
Jede der Pfeilrichtungen X, Y und Z verläuft senkrecht zu den
beiden anderen.
Beim Feinbearbeiten mit zahnradförmigen Werkzeugen wird in der
Regel mit einem Achskreuzwinkel γ zwischen der Werkzeugachse C1
und der Werkradachse C2 gearbeitet. Dazu wird der Werkzeugkopf
13 mit dem Werkzeug T um die Achse A geschwenkt, so daß die
Achse C1 schräg zur Achse C2 steht, die immer in Pfeilrichtung
Z verläuft. Die Zustellbewegung des Werkzeugs T relativ zum
Werkrad W im Sinne einer Veränderung des Achsabstands a erfolgt
durch eine Bewegung des Horizontalschlittens 7 in Pfeilrichtung
X.
Wenn eine vorgegebene Anzahl von Werkrädern W bearbeitet worden
ist, muß das Werkzeug T abgerichtet werden, um seine Schneid
fähigkeit zu erhalten oder wieder herzustellen. Dazu wird der
Maschine manuell oder mit nicht gezeigten Einrichtungen statt
des nächsten Werkrades W erst ein Abrichtrad AR zugeführt und
wie ein Werkrad gespannt. Zum Abrichten läßt man das Werkzeug T
mit dem Abrichtrad AR in kämmendem Zahneingriff drehen.
Das Abrichtrad AR weist erfindungsgemäß eine größere Zähnezahl
bzw. einen größeren Durchmesser auf als das mit dem Werkzeug T
zu bearbeitende Werkrad W (Fig. 3, 4). Dabei entspricht der
Radius r des Abrichtrads AR der Bedingung
Dabei steht M für das erforderliche Drehmoment für die an der
Werkradspindel, d. h. im Spindelstock 3 und im Reitstock 4, zu
überwindenden Widerstände, z. B. die Lagerreibung, und P für die
beim Abrichten maximal zulässige Kraft pro Zahnflanke. Der im
Vergleich mit den sonst mit dem Werkzeug T in Eingriff befind
lichen Werkrädern W größere Durchmesser des Abrichtrades AR
macht für das Abrichten einen anderen Achsabstand a und ggf.
einen anderen Achskreuzwinkel γ erforderlich als beim Bearbeiten
der Werkräder W, was jedoch mit einer entsprechend ausgelegten
Maschinensteuerung keine Probleme bereitet. Die größere Zähne
zahl des Abrichtrades AR führt auch zu einer verbesserten
Schmiegung zwischen den Zahnflanken des Werkzeugs T und des
Abrichtrades AR, was durchaus erwünscht ist.
An einer bekannten Maschinentype wurde das zum Überwinden der
Lagerreibung und dgl. aufzubringende Drehmoment mit ca. 50 kp · mm
ermittelt. Zum Abrichten der mit einer bestimmten Körnung beleg
ten abrasiven Zahnflanken eines Werkzeugs T hat sich für schmale
bis normal breite Werkräder W eine Kraft P = 0,5 bis 0,8 kp als
geeignet erwiesen, bei sehr breiten Werkrädern auch bis 1 kp.
Mit M = 50 kp · mm und P = 0,8 kp ergibt sich für das Abrichtrad
AR nach [1] Mindest-Radius r von 62,5 mm. Bei einem herkömm
lichen Abrichtrad in der Größe eines mit dem Werkzeug T zu bear
beitenden Werkrades W von z. B. 50 mm Durchmesser, was bei Pkw-
Getrieben nichts Außergewöhnliches ist, müßte, um das Drehmoment
von 50 kp · mm aufbringen zu können, mit einer Kraft von 2 kp
gearbeitet werden. Das wäre ein Mehrfaches des oben genannten
erforderlichen Wertes und würde zu einem unkontrollierten und
damit fehlerhaften Abrichten führen: Das Abrichtrad weist zwar
geschliffene Zahnflanken auf, aber nicht alle Flanken sind in
gleichem Maße abrasiv, z. B. weil sie infolge unterschiedlicher
Beschichtung mehr oder weniger "Schneiden" aufweisen und dement
sprechend unterschiedlich auf die Flanken des abzurichtenden
Werkzeugs T einwirken. Beim bevorzugt angewendeten Zweiflanken-
Abrichten birgt eine zu hohe auf die Werkzeug-Zahnflanken ein
wirkende Kraft zudem die Gefahr einer ungleichen Kräftevertei
lung in sich mit der Folge, daß nur die einen Flanken abgerich
tet würden und die anderen Flanken gar nicht. Die so beim Ab
richten am Werkzeug T erzeugten Fehler würden dann wieder auf
die danach zu bearbeitenden Werkräder W übertragen.
Die zu dem ermittelten Radius r = 62,5 mm und dem vorgegebenen
Modul passende Zähnezahl des Abrichtrades AR darf kein ganz
zahliges Vielfaches der Werkrad-Zähnezahl sein, andernfalls der
Radius r und damit die Zähnezahl des Abrichtrades AR etwas
variiert werden müssen.
Der Durchmesser 2 · r des Abrichtrades AR darf auf keinen Fall
größer sein als der Durchmesser des größten in radialer Rich
tung, also unter Veränderung des Achsabstandes a, in die Ver
zahnung des Werkzeugs T einbringbaren Zahnrades. Andernfalls
würde eine Überschneidung der Zahnköpfe von Werkzeug T und
Abrichtrad AR einen Zahneingriff verhindern. In Fig. 5 ist das
größte Zahnrad bzw. Abrichtrad ARmax gezeigt, dessen Verzahnung
in die Verzahnung eines vorgegebenen innenverzahnten Werkzeugs
T radial eingeführt werden kann. Bei einem größeren Zahnrad bzw.
Abrichtrad würde es bei 50, 51 zu einer Kollision mit der Ver
zahnung des Werkzeugs T kommen.
Der wie vorstehend beschrieben ermittelte Durchmesser 2 · r bzw.
die entsprechende Zähnezahl des Abrichtrades AR kann, um das
Abrichten noch weiter zu optimieren, noch dahingehend korrigiert
werden, daß zwischen dem Werkzeug T und dem Abrichtrad AR ein
ganzzahliges Überdeckungsverhältnis besteht. Die hierfür vor
zusehenden Maßnahmen sind bekannt, so daß hier nicht weiter
darauf eingegangen werden muß.
Bezugszeichenliste
1 Maschinengestell
2 Bett
3 Spindelstock
4 Reitstock
5 Bereich von 1
6 Längsführung
7 Horizontalschlitten
8 Motor für 7
9 Vertikalführung
10 Vertikalschlitten
11 Motor für 10
12 Rundführung
13 Werkzeugkopf
14 Öffnung in 13
15 Motor für T
16 Getriebe
17 Spanneinrichtung von 3
18 Spanneinrichtung von 4
19 Führung für 3
20 Antrieb für 3
21 Führung für 4
22 Antrieb für 4
50 Kollisionspunkt
51 Kollisionspunkt
a Achsabstand
r Radius von AR
A Achse von 12
AR Abrichtrad
C1 Werkzeugachse
C2 Werkradachse
M Drehmoment
P Kraft
T Werkzeug
W Werkrad
X Horizontalbewegung von 7 und T
Y Vertikalbewegung
Z Horizontalbewegung von W
γ Achskreuzwinkel
2 Bett
3 Spindelstock
4 Reitstock
5 Bereich von 1
6 Längsführung
7 Horizontalschlitten
8 Motor für 7
9 Vertikalführung
10 Vertikalschlitten
11 Motor für 10
12 Rundführung
13 Werkzeugkopf
14 Öffnung in 13
15 Motor für T
16 Getriebe
17 Spanneinrichtung von 3
18 Spanneinrichtung von 4
19 Führung für 3
20 Antrieb für 3
21 Führung für 4
22 Antrieb für 4
50 Kollisionspunkt
51 Kollisionspunkt
a Achsabstand
r Radius von AR
A Achse von 12
AR Abrichtrad
C1 Werkzeugachse
C2 Werkradachse
M Drehmoment
P Kraft
T Werkzeug
W Werkrad
X Horizontalbewegung von 7 und T
Y Vertikalbewegung
Z Horizontalbewegung von W
γ Achskreuzwinkel
Claims (4)
1. Verfahren zum Abrichten eines in einer Maschine zum Fein
bearbeiten der Zahnflanken von Werkrädern aufgenommenen innen
verzahnten Hon- od. dgl. Werkzeugs (T) mit einem Abrichtrad
(AR), das an Stelle eines Werkrades (W) mit dem abzurichtenden
Hon- od. dgl. Werkzeug (T) in Eingriff gebracht und in Rota
tion versetzt wird,
gekennzeichnet durch die Verwendung eines Abrichtrades (AR) mit einer im Vergleich zum Werkrad (W) größeren Zähnezahl, wobei für das Abrichten von der Maschinensteuerung ein von der Feinbearbeitung der Werkräder (W) abweichender Achsabstand (a) und bei Bedarf ein abweichender Achskreuzwinkel (γ) einge stellt wird bzw. werden.
gekennzeichnet durch die Verwendung eines Abrichtrades (AR) mit einer im Vergleich zum Werkrad (W) größeren Zähnezahl, wobei für das Abrichten von der Maschinensteuerung ein von der Feinbearbeitung der Werkräder (W) abweichender Achsabstand (a) und bei Bedarf ein abweichender Achskreuzwinkel (γ) einge stellt wird bzw. werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die auf jeweils eine Zahnflanke des abzurichtenden Werkzeugs
(T) einwirkende Kraft (P) 5,5 bis 1 kp beträgt, wobei der
untere Wert für schmale und der obere Wert für breite Werk
räder (W) gilt.
3. Abrichtrad zum Abrichten eines in einer Maschine zum
Feinbearbeiten der Zahnflanken von Werkrädern aufgenommenen
innenverzahnten Hon- od. dgl. Werkzeugs (T), das an Stelle
eines Werkrades (W) mit dem abzurichtenden Hon- od. dgl. Werk
zeug (T) in Eingriff gebracht und in Rotation versetzt wird,
insbes. zur Verwendung bei dem Verfahren nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- 3.1 der Radius (r) des Abrichtrades (AR) entspricht der Bedingung wobei M das zum Überwinden der Lagerreibung an der Werk radspindel erforderliche Drehmoment und P die beim Ab richten maximal auf eine Zahnflanke einwirkende Kraft bezeichnet;
- 3.2 der Durchmesser (2 · r) des Abrichtrades (AR) ist nicht größer als der Durchmesser des größten in radialer Rich tung mit dem Hon- od. dgl. Werkzeug (T) in Zahneingriff bringbaren Zahnrades;
- 3.3 die Zähnezahl des Abrichtrades (AR) ist kein ganzzahliges (einschließlich 1) Vielfaches der Zähnezahl des mit dem innenverzahnten Hon- od. dgl. Werkzeug (T) zu bearbeiten den Werkrades (W).
4. Abrichtrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
es im Normalschnitt - ausgehend vom Überdeckungsgrad des Werk
rades (W) - den nächstgrößeren ganzzahligen Überdeckungsgrad
aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995100801 DE19500801C2 (de) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | Verfahren zum Abrichten eines innenverzahnten Hon- o. dgl. Werkzeugs und dafür geeignetes Abrichtrad |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995100801 DE19500801C2 (de) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | Verfahren zum Abrichten eines innenverzahnten Hon- o. dgl. Werkzeugs und dafür geeignetes Abrichtrad |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19500801A1 true DE19500801A1 (de) | 1996-09-19 |
DE19500801C2 DE19500801C2 (de) | 1997-04-03 |
Family
ID=7751396
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE19500801C2 (de) |
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- 1995-01-13 DE DE1995100801 patent/DE19500801C2/de not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
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8364 | No opposition during term of opposition | ||
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Representative=s name: LEINWEBER & ZIMMERMANN, DE Representative=s name: GERHARD STAHL, DE Representative=s name: GERHARD STAHL, 81479 MUENCHEN, DE |
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Effective date: 20140801 |