DE19717795A1 - Method of trimming profiled grinding wheels with hard implement - Google Patents

Method of trimming profiled grinding wheels with hard implement

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Abstract

The hard implement used is a single diamond or a hard-coated grinding wheel. The support points for defining the profile shape to be ground are calculated by defining coordinate systems, especially cylinder co-ordinate systems for the profiled grinding wheel (3) and a virtual grinding cogwheel (1). The geometry of the grinding cog wheel is represented by a number of support points lying in a grid on the wheel surface.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abrichten von Profilschleifscheiben mit den Merkmalen nach dem Oberbe­ griff von Anspruch 1.The invention relates to a method for dressing Profile grinding wheels with the features according to the Oberbe handle of claim 1.

Bisher werden Schleifscheiben für das kontinuierliche Profilschleifen von Zahnrädern abgerichtet, indem an die Stelle eines zu schleifenden Werkstücks ein diamantbelegtes Werkzeug gleicher oder ähnlicher Geometrie, ein sogenanntes Abrichtzahnrad, gesetzt wird. Ein solches Verfahren zum Ab­ richten einer Profilschleifscheibe ist trotz des kostspie­ ligen Abrichtwerkzeugs für die Serienfertigung effizient, weil der einzelne Abrichtzyklus sehr schnell erfolgt und das Abrichtwerkzeug in der Pegel hohe Standzeiten aufweist. Allerdings besteht ein erheblicher Nachteil in der mangeln­ den Flexibilität, da bereits bei geringen Änderungen der Werkstückgeometrie, etwa bei einer Zahnflankenmodifikation, ein entsprechend anderes Diamantabrichtzahnrad benötigt wird, dessen Herstellung lange dauert und recht teuer ist.So far, grinding wheels have been used for continuous Profile grinding of gear wheels dressed by the Place a diamond-coated workpiece on a workpiece to be ground Tool of the same or similar geometry, a so-called Dressing gear is set. Such a procedure for Ab straightening a profile grinding wheel is despite the cost efficient dressing tool for series production, because the single dressing cycle is very fast and the dressing tool in the level has a long service life. However, a major disadvantage is the lack the flexibility because even with minor changes the Workpiece geometry, for example for tooth flank modification, a correspondingly different diamond dressing gear is required whose production takes a long time and is quite expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flexi­ bleres Verfahren zum Abrichten von Profilschleifscheiben zu schaffen, das bei Einzelwerkstücken und bei Kleinserien wirtschaftlich eingesetzt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.The invention has for its object a flexi more procedure for dressing profile grinding wheels create that with individual workpieces and small series can be used economically. This task will solved according to the invention with the features of claim 1.

Voraussetzung für das erfindungsgemäße Abrichtverfah­ ren ist die genaue Kenntnis der komplexen Profilform der Schleifscheibe, wie sie von einem Abrichtzahnrad für eine gegebene Werkstückgeometrie erzeugt wird. Eine solche Soll­ form der Schleifscheibe wird durch eine Anzahl von Stütz­ stellen mit entsprechender Dichte über die gesamte aktive Oberfläche definiert. Ein Einzeldiamant oder eine hart­ stoffbelegte Schleifscheibe kann nun in Verbindung mit ei­ nem Rechner entsprechend den Formkoordinaten des virtuellen Abrichtwerkzeugs die Profilschleifscheibe abrichten. Dabei ist es zweckmäßig, die einzelnen Verfahrensschritte nach Anspruch 2 einzuhalten.Prerequisite for the dressing procedure according to the invention ren is the exact knowledge of the complex profile shape of the Grinding wheel, such as that of a dressing gear for a given workpiece geometry is generated. Such a target The grinding wheel is shaped by a number of supports  place with appropriate density over the entire active Surface defined. A single diamond or a hard one cloth-coated grinding wheel can now be used in connection with egg nem computer according to the shape coordinates of the virtual Dressing tool dress the profile grinding wheel. Here it is advisable to follow the individual process steps Claim 2 to be met.

Anhand der Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungs­ beispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigt:An execution is based on the drawing example of the invention described. It shows:

Fig. 1 zwei Zylinderkoordinatensysteme für eine Profilschleifscheibe und ein virtuelles Ab­ richtwerkzeug, FIG. 1 shows two cylindrical coordinate systems for a grinding wheel and a virtual From reporting tool,

Fig. 2 Zylinderkoordinaten für das virtuelle Ab­ richtwerkzeug und Fig. 2 cylinder coordinates for the virtual straightening tool and

Fig. 3 Zylinderkoordinaten für die Profilschleif­ scheibe. Fig. 3 cylinder coordinates for the profile grinding wheel.

Um die Darstellung zu vereinfachen, wurde auf die Dar­ stellung von Verzahnungen verzichtet. Die Zeichnung soll nur die Koordinatensysteme und deren gegenseitige Lage ver­ deutlichen.To simplify the presentation, the Dar position of gears dispensed with. The drawing is supposed to ver only the coordinate systems and their mutual position clear.

Die Punkte in einem virtuellen Abrichtwerkzeug, einem Abrichtzahnrad 1, werden durch die drei Koordinaten z, r und dem Winkel δ beschrieben. Dieses Koordinatensystem wird Z genannt. Die Z-Achse ist identisch mit der Achse 2 des Abrichtzahnrads 1, r ist der Radius des zu definierenden Punktes und somit gleich dem Abstand von der Z-Achse. δ ist der Winkel zwischen dem Radius r und dem Radius r0, wobei die Radien eine Ebene bilden, die senkrecht auf der Z-Achse steht.The points in a virtual dressing tool, a dressing gear 1 , are described by the three coordinates z, r and the angle δ. This coordinate system is called Z. The Z axis is identical to the axis 2 of the dressing gear 1 , r is the radius of the point to be defined and is therefore equal to the distance from the Z axis. δ is the angle between the radius r and the radius r 0 , the radii forming a plane that is perpendicular to the Z axis.

Die Punkte auf der Profilschleifscheibe 3 werden cha­ rakterisiert durch die drei Koordinaten s, t und ε. Dieses Koordinatensystem heißt S. Die S-Achse fällt mit der Ach­ se 4 der Profilschleifscheibe 3 zusammen. Der Radius eines Punktes oder sein Abstand von der S-Achse ist mit t be­ zeichnet, wobei der Winkel zwischen dem Radius t und dem Radius t0 im Nullpunkt mit ε bezeichnet ist.The points on the profile grinding wheel 3 are characterized by the three coordinates s, t and ε. This coordinate system is called S. The S axis coincides with the axis 4 of the profile grinding wheel 3 . The radius of a point or its distance from the S-axis is denoted by t, the angle between the radius t and the radius t 0 at the zero point being denoted by ε.

Die beiden Koordinatensysteme Z und S sind zueinander so positioniert wie das Abrichtzahnrad 1 und die Profil­ schleifscheibe 3 während des Abrichtprozesses, wobei es nicht auf die absolute Lage im Raum ankommt. Der Ursprung des Koordinatensystems S liegt im Z-Koordinatensystem bei den Koordinaten z = 0, r = a und δ = 0, wobei a der Abstand der beiden Achsen S und Z ist. Die Lage der beiden Achsen S und Z ist durch einen Winkel τ gekennzeichnet. Ferner sind die Drehwinkel des Abrichtzahnrads 1 σz zum Drehwinkel der Profilschleifscheibe 3 σs durch die Beziehung z.σz/σs = n gekoppelt, wobei n eine ganze Zahl ist. Somit entspricht jedem Drehwinkel ε des Profilschleifscheibensystems S ein bestimmter Drehwinkel δ des Abrichtzahnradsystems Z.The two coordinate systems Z and S are positioned relative to one another as the dressing gear 1 and the profile grinding wheel 3 during the dressing process, the absolute position in space not being important. The origin of the coordinate system S lies in the Z coordinate system at the coordinates z = 0, r = a and δ = 0, where a is the distance between the two axes S and Z. The position of the two axes S and Z is characterized by an angle τ. Furthermore, the angles of rotation of the dressing gear 1 σ z are coupled to the angle of rotation of the profile grinding wheel 3 σ s by the relationship z.σ z / σ s = n, where n is an integer. Each rotation angle ε of the profile grinding wheel system S thus corresponds to a specific rotation angle δ of the dressing gear system Z.

Die Verzahnungsgeometrie des Abrichtzahnrads 1 wird durch eine Anzahl von Stützstellen auf der Oberfläche des Abrichtzahnrads 1 dargestellt, die in einem r/z-Raster lie­ gen. Dieses Raster ist eine Menge von Kreisen um die Z-Achse, auf denen jeweils gilt: z = i.z0 und r = j.r0. Dabei kennzeichnen z0 und r0 die Abstände zwischen den Ra­ sterpunkten und geben somit die Schrittweiten des Rasters an. Im Koordinatensystem S der Profilschleifscheibe 3 wird analog ein Raster festgelegt. Allerdings ist es hier ein t/ε-Raster, also eine Menge achsparalleler Geraden, auf denen jeweils gilt t = k.t0 und ε = l.ε0. t0 und ε0 sind die Schrittweiten dieses Rasters. Auf diesem Raster werden schließlich die Stützstellen für die Profilschleifschei­ benoberfläche liegen.The tooth geometry of the dressing gear 1 is represented by a number of support points on the surface of the dressing gear 1 , which lie in an r / z grid. This grid is a set of circles around the Z axis, on which the following applies: z = iz 0 and r = jr 0 . Z 0 and r 0 denote the distances between the grid points and thus indicate the increments of the grid. A grid is defined analogously in the coordinate system S of the profile grinding wheel 3 . However, here it is a t / ε grid, i.e. a set of axially parallel straight lines, on which t = kt 0 and ε = l.ε 0 . t 0 and ε 0 are the increments of this grid. The grid points for the profile grinding wheel surface will finally lie on this grid.

Bei der Berechnung der Stützstellen wird das ganze System schrittweise mit einem inkrementalen Drehwinkel ε im Profilschleifscheibensystem S durchgedreht und dabei die Bahn jedes Stützpunktes auf der Verzahnungsoberfläche des Abrichtzahnrads 1 im Profilschleifscheibensystem S berech­ net. Die Einhüllende dieser Bahnen beschreibt die Oberflä­ che der Profilschleifscheibe 3 nach dem Abrichtprozeß.When calculating the support points, the entire system is rotated step by step with an incremental angle of rotation ε in the profile grinding wheel system S and the path of each support point on the toothing surface of the dressing gear 1 in the profile grinding wheel system S is calculated. The envelope of these tracks describes the surface of the profile grinding wheel 3 after the dressing process.

Betrachtet man zunächst nur einen Stirnschnitt im Ra­ ster des Abrichtzahnrads 1 und die durch das Durchdrehen im System der Profilschleifscheibe 3 entstehenden Bahnen, so laufen diese nebeneinander um die Achse S der Profil­ schleifscheibe 3 herum und beschreiben die Oberfläche einer Rille, die entstehen würde, wenn das Abrichtzahnrad 1 nur eine dünne verzahnte Scheibe wäre. Die Stützstellen dieser Bahnen, nämlich die Bildpunkte der Stützpunkte der Abricht­ zahnradoberfläche unter der synchronisierten Drehung beider Koordinatensysteme, liegen zunächst nicht auf dem oben de­ finierten Raster im System S der Profilschleifscheibe 3. Durch zweimalige lineare Interpolation können aber aus den ursprünglichen Bildpunkten Stützpunkte für die Rillenober­ fläche berechnet werden, die auf dem erwähnten Raster lie­ gen. Referring first to only one end section in the Ra most of Abrichtzahnrads 1 and the products resulting from the spin of the system of the grinding wheel 3 traces so they run side by side around the axis S of the grinding wheel 3 around and describe the surface of a groove that would result if the dressing gear 1 would only be a thin toothed disk. The support points of these tracks, namely the pixels of the support points of the dressing gear surface under the synchronized rotation of the two coordinate systems, are initially not on the above-defined grid in system S of the profile grinding wheel 3 . By means of two linear interpolations, base points for the groove surface can be calculated from the original pixels, which lie on the aforementioned grid.

Führt man dieselben Operationen für den im Abricht­ zahnrad 1 nächstliegenden Stirnschnitt durch, so erhält man eine zweite Rille, die mit der ersten weitgehende Über­ schneidungen aufweist. Da die Stützstellensätze beide auf demselben Raster mit einem Freiheitsgrad in der S-Koordi­ nate liegen, ist es einfach, die resultierende Rille aus diesen beiden zu finden, die dann auch wieder durch Stütz­ stellen auf dem Raster beschrieben ist. Auf diese Weise kann durch schrittweises Hinzunehmen des nächsten Stirn­ schnittes des Abrichtzahnrads 1 die jeweils resultierende Rille in der Profilschleifscheibe 3 berechnet werden. Am Ende dieses Prozesses sind dann die Stützstellen der insge­ samt in diesem simulierten Abrichtprozeß entstehenden Ril­ len auf der Profilschleifscheibe 3 berechnet und somit das Ziel des Rechenverfahrens erreicht. Die Genauigkeit des Rechenergebnisses hängt dabei im wesentlichen von der Fein­ heit des Rasters und damit der Dichte der Stützstellen so­ wie der Schrittweite des Durchdrehwinkels ε ab.If you carry out the same operations for the face cut closest to the gear 1 , you will get a second groove that overlaps with the first one. Since the support point sets are both on the same grid with a degree of freedom in the S coordinate, it is easy to find the resulting groove from these two, which is then also described by support points on the grid. In this way, the resulting groove in the profile grinding wheel 3 can be calculated by gradually adding the next face section of the dressing gear 1 . At the end of this process, the support points of the ril len, which are created in this simulated dressing process, are then calculated on the profile grinding wheel 3 and the goal of the calculation method is thus achieved. The accuracy of the calculation result essentially depends on the fineness of the grid and thus the density of the support points as well as the increment of the spin angle ε.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung von Einzelteilen und kleinen Losgrößen sowie für die Fertigung von nicht mehr abzurichtenden Pro­ filschleifwerkzeugen, die mit Hartwerkstoffen belegt wer­ den. The method according to the invention is particularly suitable for the production of individual parts and small lot sizes as well as for the production of Pro no longer to be dressed fil grinding tools that are coated with hard materials the.  

BezugszeichenlisteReference list

11

Abrichtzahnrad
Dressing gear

22nd

Achse
axis

33rd

Profilschleifscheibe
Profile grinding wheel

44th

Achse
axis

Claims (2)

1. Verfahren zum Abrichten von Profilschleifschei­ ben (3) mittels eines Hartstoffwerkzeugs für die Herstel­ lung von Zahnrädern oder ähnlichen Profilen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einzeldiamant oder eine hartstoffbeschichtete Schleifscheibe als Hartstoff­ werkzeug numerisch entsprechend einer durch, in einem Ra­ stersystem, in einem Rechner, aus einem virtuellen Abricht­ werkzeug berechneten Stützstellen definierten Profilform gesteuert wird.1. A method for dressing Profilschleifschei ben ( 3 ) by means of a hard material tool for the manufacture of gears or similar profiles, characterized in that a single diamond or a hard material-coated grinding wheel as a hard material tool numerically according to, in a Ra stersystem, in a computer , controlled profile points calculated from a virtual dressing tool is controlled. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützstellen zur Definition der abzurichtenden Profilform gemäß der folgenden Schritte be­ rechnet werden:
  • - für die Profilschleifscheibe (3) und ein virtuelles Abrichtzahnrad (1) werden Koordinatensysteme, vorzugs­ weise Zylinderkoordinatensysteme (S, Z), definiert,
  • - die Verzahnungsgeometrie des Abrichtzahnrades (1) wird durch eine Anzahl von Stützstellen, die in einem Ra­ ster auf der Oberfläche des Rades liegen, dargestellt,
  • - die Stützstellen der Profilform der Profilschleif­ scheibe werden durch Abbilden der Stützstellen des virtuellen Abrichtrades in das Koordinatensystem der Profilschleifscheibe berechnet, wobei das virtuelle Abrichtrad und das Profilschleifscheiben-Koordinaten­ system schrittweise und entsprechend einem virtuellen Abrichtprozeß um ihre Achsen gedreht werden, so daß für jeden Drehschritt das Verhältnis des Drehwin­ kels σz des virtuellen Abrichtzahnrades zum Drehwin­ kel σs des Profilschleifscheiben-Koordinatensystems, multipliziert mit der Zähnezahl des virtuellen Ab­ richtrades, gleich einer für den gesamten Berechnungs­ vorgang gleichen, ganzen Zahl (n) ist,
  • - im Profilschleifscheiben-Koordinatensystem wird eben­ falls ein Raster definiert, und aus den Bildpunkten der Stützstellen des Abrichtzahnrades im Profil­ schleifscheiben-Koordinatensystem werden durch Inter­ polation neue Punkte berechnet, die auf diesem Raster liegen,
  • - zu den so berechneten Rasterpunkten werden die Stütz­ stellen der Einhüllenden berechnet, die die Profilform der Profilformschleifscheibe beschreibt.
2. The method according to claim 1, characterized in that the support points for defining the profile shape to be dressed are calculated according to the following steps:
  • - Coordinate systems, preferably cylindrical coordinate systems (S, Z), are defined for the profile grinding wheel ( 3 ) and a virtual dressing gear ( 1 ),
  • - The tooth geometry of the dressing gear ( 1 ) is represented by a number of support points, which are in a Ra on the surface of the wheel,
  • - The support points of the profile shape of the profile grinding wheel are calculated by mapping the support points of the virtual dressing wheel into the coordinate system of the profile grinding wheel, the virtual dressing wheel and the profile grinding wheel coordinate system being rotated step by step and according to a virtual dressing process about their axes, so that for each turning step the ratio of the rotation angle σ z of the virtual dressing gear to the rotation angle σ s of the profile grinding wheel coordinate system, multiplied by the number of teeth of the virtual dressing wheel, is equal to an integer (s) that is the same for the entire calculation process,
  • - A grid is also defined in the profile grinding wheel coordinate system, and from the pixels of the support points of the dressing gear in the profile grinding wheel coordinate system, new points are calculated by interpolation, which lie on this grid,
  • - For the grid points calculated in this way, the support points of the envelope are calculated, which describes the profile shape of the profile grinding wheel.
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WO1989005711A1 (en) * 1987-12-23 1989-06-29 Fortuna-Werke Maschinenfabrik Gmbh Process for dressing a grinding wheel
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Non-Patent Citations (1)

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Title
KRAFT,M., LENZ,S.: Schleifscheiben für das Zahn- radschleifen automatisiert profilieren. In: ZwF 88, 1993, 4, S.169-172 *

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