DE19910746A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Profilieren von Schleifschnecken - Google Patents

Abstract

Koaxial zu einer Abrichtscheibe (31) ist auf der Abrichtspindel (30) eine Radiusformrolle (32) mit einem kegelstumpfförmigen Arbeitsbereich (48) und einem daran anschliessenden konkavtorusförmigen Arbeitsbereich (49) aufgespannt. In einem ersten Schritt werden mit der Scheibe (31) die Flanken (42, 43) des Schleifschneckengangs profiliert. Nach Verschwenken der Abrichtspindel (30) werden mit der Rolle (32) die beiden Kopfrundungsradien (46, 47) und der zylindrische Aussenumfang (45) profiliert. Das Verfahren ermöglicht bei geringem Umrichtaufwand und hoher Flexibilität ein Profilieren mit kurzen Abrichtzeiten.

Description

Eine der bekanntesten und weitverbreitesten Arten der Hartfein­ bearbeitung von Verzahnungen, insbesondere Zahnrädern, ist das Wälzschleifen der Zahnflanken mittels einer an ihrem Aussenum­ fang gewindeschneckenförmig profilierten zylindrischen Schleif­ scheibe, der sogenannten Schleifschnecke. Beim Schleifen des Zahnrades wird dieses mit der Schleifschnecke in wälzenden Ein­ griff gebracht, wobei die Zahnflanken des Zahnrades von den Schleifschneckenflanken und der Zahnlückengrund von der Kopfpar­ tie der Schleifschnecke geschliffen werden. Dies bedeutet, dass vor dem Schleifen des Zahnrades der Schleifschneckengang ent­ sprechend der Zahnlückenform des Werkstücks vollständig profi­ liert werden muss.

Für das Profilieren der Schleifschnecke ist eine ganze Reihe von Verfahren bekannt, wobei das effizienteste und am weitesten ver­ breitete dasjenige ist, bei dem je eine Abrichtprofilscheibe für das Abrichten der linken und rechten Schneckenflanke und eine Formrolle für das Abrichten des Zahnkopfes der Schleifschnecke eingesetzt wird. Die drei zu einem Werkzeugsatz zusammengefass­ ten Werkzeuge, bei denen die Aussenabmessungen der Formrolle der Fussausrundung und Zahnhöhe des jeweiligen Werkstücks entspre­ chen müssen, ermöglichen eine kurze Abrichtzeit, weil beim Ab­ richten alle ihre aktiven abrasiven, mit Hartstoffkörnern beleg­ ten Werkzeugoberflächen gleichzeitig im Einsatz sind. Dem Vor­ teil der hohen Effizienz dieser Abrichtmethode steht jedoch der Nachteil einer geringen Flexibilität oder eines hohen Einricht­ aufwands gegenüber.

Bei einer anderen Methode wird mittels eines rotierenden, am ak­ tiven Aussenumfang mit Hartstoffkörnern beschichteten Abricht­ werkzeugs das gesamte aktive Profil der Schleifschnecke in punktförmiger Berührung zeilenweise profiliert, und zwar derart, dass Zeile um Zeile in dichtem Abstand nebeneinander gelegt wird, bis das gesamte aktive Gangprofil abgerichtet ist. Diese Methode erfordert nur ein einziges Abrichtwerkzeug und ist äus­ serst flexibel in bezug auf die Ganglückenform. Sie hat aber den Nachteil, sehr langsam zu sein. Dieser Nachteil besteht z. T. auch dann noch, wenn wie in DE-OS 196 24 842 A1 das Zeilenprofi­ lieren mit dem Einsatz von Abrichtprofilscheiben kombiniert wird.

Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mittels derer trotz geringem Um­ richt- und Vorrichtungsaufwand und trotz hoher Flexibilität das Profilieren des gesamten aktiven Schleifschneckenprofils mit kurzen Abrichtzeiten möglich ist. Dies wird erfindungsgemäss er­ reicht durch die Kombination einer doppelseitig hartstoffbe­ schichteten Abrichtprofilscheibe zum Profilieren der beiden Schleifschneckenflanken und einer koaxial hierzu angeordneten umfangseitig mit Hartstoffkörnern beschichteten Radiusformrolle zum Profilieren des Zahnkopfes der Schleifschnecke, wobei die aktive Zone der Radiusformrolle geometrisch so gestaltet und an­ geordnet ist, dass sie durch axiales Verschieben und Schwenken der Abrichtspindel gegenüber der Schleifschnecke kollisionsfrei in Einsatz gebracht werden kann. Anstelle der doppelseitig hart­ stoffbeschichteten Profilscheibe kann z. B. auch die Kombination von zwei Einkegel-Abrichtscheiben zum Einsatz kommen.

Eine Variante der Erfindung ist das Abrichten des Schleif­ schneckenzahnkopfes mittels eines auf dem Schwenksupport der Abricht­ spindel fest eingespannten Radiusformwerkzeugs aus Hartstoff an­ stelle der obigen Radiusformrolle, wodurch eine Verkürzung der Verschiebewege der Abrichtvorrichtung zwischen dem Abrichten der Flanken und des Umfangs der Schleifschnecke erreicht werden kann.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Profiliervor­ richtung,

Fig. 2, 2a, 2b den Profiliervorgang, und

Fig. 3a und 3b eine zweite Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt eine Abrichteinrichtung 10 zum Profilieren einer Schleifschnecke 11. Die Abrichteinrichtung kann z. B. gemäss der DE-OS-197 06 867.7 ausgebildet sein. Sie umfasst einen Kreuz­ schlitten, wobei ein erster Schlitten 12 längs einer Führung 13 eines Maschinenständers 14 senkrecht zur Achse 15 der Schleif­ spindel 16 verschiebbar ist. Die Schleifschnecke 11 ist auf der Spindel 16 aufgespannt, welche durch einen Motor 17 angetrieben und mit einem Drehgeber 18 verbunden ist. Auf dem Schlitten 12 ist in einer zur Achse 15 parallelen Führung 19 ein zweiter Schlitten 20 verschiebbar geführt. Die Verschiebung der Schlit­ ten 12, 20 erfolgt mit je einem Motor 21, 22 mit Wegrückfüh­ rung 23, 24. Auf dem Schlitten 20 ist ein Drehteller 26 mon­ tiert, der um eine zur Achse 15 und zur Führung 13 senkrechte Achse 25 schwenkbar ist. Dessen Schwenkbewegung wird mittels ei­ nes weiteren Servomotors 27 mit Winkelgeber 28 gesteuert. Auf dem Drehtisch 26 ist ein Abrichtmotor 29 montiert, der die Ab­ richtspindel 30 treibt, auf welcher die Abrichtscheibe 31 und die Radiusformrolle 32 koaxial aufgespannt sind. Alle Servomoto­ ren 17, 21, 22, 27, Weg- und Winkelgeber 18, 23, 24, 28 und der Motor 29 sind mit einer Steuereinrichtung 33 verbunden.

Abweichend von der Darstellung nach Fig. 1 kann für die Rela­ tivbewegung zwischen der Schleifschnecke 11 und den Abrichtwerk­ zeugen 31 und 32 auch die Schleifspindel 16 auf einem Kreuz­ schlitten, dafür der Schwenktisch 26 der Abrichtspindel 30 stän­ derfest montiert sein. Diese Variante ist vor allem dann vor­ teilhaft, wenn zum Schleifen der Werkstücke die Schleif­ schnecke 11 parallel und senkrecht zur Achse 15 bewegt wird. In diesem Fall können dieselben NC-Achsen der Maschine sowohl zum Schlei­ fen als auch zum Abrichten eingesetzt werden, wie dies in der DE-OS 196 25 370.5 beschrieben ist.

Fig. 2 zeigt eine Detailansicht, bei der sich die Abrichtschei­ be 31 mit der Schleifschnecke 11 zum Profilieren einer der bei­ den Schneckenflanken 42, 43 in Eingriff befindet.

In Fig. 2a befindet sich die Abrichtspindel 30 in der Position und Winkelstellung, in welcher der Umfang 45 und die linke Kopfabrundung 46 des Schleifschneckengangs abgerichtet werden.

Fig. 2b zeigt die Stellung der Abrichtspindel 30 beim Profilie­ ren der rechten Kopfabrundung 47 des Schleifschneckengangs. Die Radiusformrolle 32 hat einen mit Hartstoffkörnern beschichteten kegelstumpfförmigen Abschnitt 48, der den zylindrischen Um­ fang 45 abrichtet, und einen tangential anschliessenden konkav­ torusförmigen Abschnitt 49, dessen Krümmungsradius im Achsial­ schnitt dem Krümmungsradius der Kopfabrundungen 46, 47 ent­ spricht oder grösser ist als dieser, wobei im letzten Fall die Radiusformrolle 32 universell einsetzbar ist, aber die Kopfabrundungen 46, 47 zeilenweise abgerichtet werden müssen.

Fig. 3a und 3b zeigen die Abrichtscheibe 31 und das auf dem um die Achse 25 drehbaren Drehteller 26 befestigte, nicht rotie­ rende Radiusformwerkzeug 50 in zwei verschiedenen Ausbildungs­ formen.

Das Profilieren der Schleifschnecke 11 erfolgt in drei Schrit­ ten. Im ersten Schritt wird mit der Abrichtscheibe 31 das Flan­ kenprofil 42, 43 und der Zahngrund 44 der Schleifschnecke 11 ab­ gerichtet. Dabei befindet sich die Abrichtspindel 30 in der Stellung gemäss Fig. 1 und 2. Im zweiten Schritt werden mit der Radiusformrolle 32 der Umfang 45 und der linke Kopfradius 46 der Schleifschneckenflanke profiliert, wobei zuvor die Abricht­ spindel 30 um die Achse 25 in die Winkellage von Fig. 2a ge­ schwenkt und durch Verschieben der Schlitten 12 und 20 in Ein­ griffstellung gebracht wurde. Danach wird im dritten Schritt der rechte Kopfradius 47 der Schleifschneckenflanke profiliert, wozu die Abrichtspindel 30 erneut geschwenkt und verschoben wird. Ih­ re Winkelposition entspricht im dritten Schritt der Anordnung von Fig. 2b.

Bei der Variante, bei der anstelle der Radiusformrolle 32 das feststehende Profilabrichtwerkzeug 50 aus Hartstoff zum Profi­ lieren des Umfangs 45 und der Kopfradien 46, 47 des Schleif­ schneckengangs eingesetzt wird, erfolgt das umfangseitige Ab­ richten der Schleifschnecke 11 in der in Fig. 3a und 3b dar­ gestellten Winkelposition der Abrichtspindel 30, wobei das Radi­ usformwerkzeug 50 sich ähnlich einem Formdrehstahl beim Gewinde­ drehen mit dem Zahnkopf der Schleifschnecke 11 in Eingriff be­ findet. Je nach Anordnung des Werkzeugs 50 auf dem Schwenk­ tisch 26 ist auch eine andere Winkelstellung möglich.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Profilieren einer Schleifschnecke (11) für das kontinuierliche Wälzschleifen von Verzahnungen, insbe­ sondere von Zahnrädern, umfassend eine Schleifspindel (16) mit einer Schleifspindelachse (15), wobei auf der Schleifspin­ del (16) eine Schleifschnecke (11) aufgespannt ist, eine Ab­ richtspindel (30), auf der ein erstes Abrichtwerkzeug (31) zum Abrichten der Flanken (42, 43) des Schleifschneckengangs aufge­ spannt ist, zwei Schlitten (12, 20), mit welchen die Abricht­ spindel (30) relativ zur Schleifspindel (16) radial zustellbar und parallel zur Schleifspindelachse (15) verfahrbar ist, sowie einen Drehteller (26), der um eine zur Schleifspindelachse (15) senkrechte Achse (25) schwenkbar ist, und auf welchem die Ab­ richtspindel (30) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein zweites Abrichtwerkzeug (32, 50) zum Abrich­ ten der Kopfabrundungen (46, 47) und des Aussenumfangs (45) des Schleifschneckengangs mit dem Drehteller (26) schwenkbar ist, und dass durch Verschwenken des Drehtellers (26) und Verschieben mittels der Schlitten (12, 20) nacheinander das erste und zweite Abrichtwerkzeug (31, 32, 50) in Eingriff mit der Schleif­ schnecke (11) bringbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Abricht­ werkzeug eine mit Hartstoffkörnern beschichtete Radiusformrol­ le (32) ist, die koaxial zum ersten Abrichtwerkzeug (31)- auf der Abrichtspindel (30) aufgespannt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der aktive Bereich der Radiusformrolle (32) einen konkav-torusförmigen Abschnitt (49) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der aktive Bereich der Radiusformrolle (32) zusätzlich einen tangential an den torus­ förmigen Abschnitt (49) anschliessenden kegelstumpfförmigen Ab­ schnitt (48) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Abricht­ werkzeug (50) ein mit dem Drehteller (26) fest verbundenes Pro­ filabrichtwerkzeug ist, das im Arbeitsbereich aus Hartstoff, insbesondere Diamant oder CBN besteht.

6. Verfahren zum Profilieren einer Schleifschnecke (11) für das kontinuierliche Wälzschleifen von Verzahnungen, insbesondere von Zahnrädern, wobei eine Abrichtspindel (30) relativ zu einer Schleifspindel (16), auf welcher die Schleifschnecke (11) aufge­ spannt wird, parallel und senkrecht zur Schleifspindelachse (15) verfahrbar ist und auf der Abrichtspindel (30) ein mit Hart­ stoffkörnern beschichtetes erstes Abrichtwerkzeug (31) befestigt wird, mit welchem die Flanken (42, 43) des Schleifschneckengangs profiliert werden, wobei die Abrichtspindel (30) zusätzlich re­ lativ zur Schleifspindel (16) um eine zur Schleifspindelach­ se (15) senkrechte Schwenkachse (25) schwenkbar ist, dadurch ge­ kennzeichnet, dass ein zweites Abrichtwerkzeug (32, 50) einge­ setzt wird, welches gemeinsam mit der Abrichtspindel (30) rela­ tiv zur Schleifspindel (16) geschwenkt wird, dass mit dem zwei­ ten Abrichtwerkzeug (32, 50) der Kopfbereich (45-47) des Schleifschneckengangs bearbeitet wird, und dass die Flanken (42, 43) und der Kopfbereich (45-47) in aufeinanderfolgenden Schrit­ ten profiliert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei als zweites Abrichtwerk­ zeug eine Radiusformrolle (32) eingesetzt wird, die koaxial zum ersten Abrichtwerkzeug (31) auf die Abrichtspindel (30) aufge­ spannt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das zweite Abrichtwerk­ zeug starr auf einem Träger (26) angeordnet wird, auf welchem die Abrichtspindel (30) drehbar gelagert ist.

9. Profilierwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7, umfassend eine Radiusformrolle (32), die an ihrer aktiven Oberfläche mit Hartstoffkörnern beschichtet ist, wobei die aktive Oberfläche einen konkav-torusförmigen Abschnitt (49) aufweist.

10. Profilierwerkzeug nach Anspruch 9, wobei die aktive Ober­ fläche zusätzlich einen kegelstumpfförmigen Abschnitt (48) auf­ weist, der tangential an den torusförmigen Abschnitt (49) an­ schliesst.