DE19910747A1

DE19910747A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einmiten eines Abrichtwerkzeuges in die Ganglücke einer Schleifschnecke

Info

Publication number: DE19910747A1
Application number: DE19910747A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Thyssen
Original assignee: Reishauer AG
Current assignee: Reishauer AG
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 2000-09-14
Anticipated expiration: 2019-03-12
Also published as: IT1319957B1; DE19910747B9; JP2000263440A; JP5255680B2; ITTO20000233A0; US6290574B1; ITTO20000233A1; JP2012000770A; DE19910747B4

Abstract

In einem ersten Schritt wird zum Zwecke der Vorzentrierung das Abrichtwerkzeug (27) ohne axiale Bewegung mit dem Umfang der rotierenden Schleifschnecke (11) in Berührung gebracht und mittels eines Akustiksensorsignals und dem Winkelschrittgeber (18) der Schleifspindel (16) werden diejenigen Drehstellungen der Schleifschnecke (11) ermittelt, in welchen das Überfahren der Ganglücke (36) beginnt bzw. endet. In einem zweiten Schritt wird zum Zwecke der Feinzentrierung das in die Ganglücke (36) zugestellte Abrichtwerkzeug (27) durch axiale Verschiebung mit der linken und rechten Zahnflanke (38, 39) in Berührung gebracht. Dabei wird mittels des Akustiksensorsignals die axiale Zustellung gestoppt und aus den erreichten Berührungspositionen des Abrichtwerkzeugs (27) die exakte Schleifschneckengangmitte berechnet.

Description

Aufgrund seiner hohen Qualität und Produktivität zählt das Wälzschleifen von Zahnrädern zu den Hartendbearbeitungsver fahren, die auch in der Grossserienherstellung von Zahnrädern weite Verbreitung gefunden haben. Das Schleifwerkzeug, die sogenannte Schleifschnecke, ist eine zylindrische Schleif scheibe, die an ihrem Umfang ein zahnstangenähnliches schneckenförmiges Profil besitzt, das beim Schleifen mit der vorbe arbeiteten Werkstückverzahnung in wälzenden Eingriff gebracht wird. Das Profilieren der Schleifschnecken erfolgt mit rotie renden, mit Hartstoffkörnern beschichteten Abrichtscheiben, die während des Abrichtens in die Zahnlücke der Schleif schnecke eingreifen und unter Berührung je einer oder gleich zeitig beider Flanken des Schleifschneckengangs entsprechend dessen Steigung parallel zur Schleifscheibenachse verschoben werden.

Beim Wiedereinsatz einer schon profilierten oder beim Einsatz einer neuen vorverzahnten Schleifschnecke ist es Aufgabe des Einrichters, als Voraussetzung für den späteren automatischen Abrichtprozess die axiale Lage des vorhandenen Schleif schneckengangs manuell zu ermitteln und hiernach die axiale Positi on des Abrichtwerkzeugs auszurichten. Die Ermittlung der Gangmitte erfolgt hierbei dadurch, dass das Abrichtwerkzeug in die Ganglücke der Schleifschnecke zugestellt und danach parallel zur Schleifschneckenachse so lange verschoben wird, bis hörbarer oder sichtbarer Kontakt mit den Schleif schneckenflanken zustande kommt. Diese Methode ist zeitaufwendig und erfordert eine geübte Hand, weil die Berührung zwischen Abrichtwerkzeug und Schleifschnecke oftmals wegen schlechter Zugänglichkeit der Eingriffstelle nur schwer erkannt werden kann und die Einmittung des Abrichtwerkzeugs wegen der gerin gen Abrichtzustelltiefen - insbesondere bei CBN-Schleif schnecken (Schleifkörner aus kubischem Bornitrid) - sehr ge nau sein muss.

Ziel der nachfolgend beschriebenen Erfindung ist es, ein Ver fahren und eine Vorrichtung anzugeben, mittels derer das Ein mitten des Abrichtwerkzeugs automatisch vor sich geht und we sentlich weniger Zeit in Anspruch nimmt. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination der Ansprüche gelöst.

Nachfolgend wird der Funktionsablauf des erfindungsgemässen Einzentrierens für verschiedene Ausführungsformen von Ab richtwerkzeugen anhand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Schleifspindel mit Schleifschnecke und den Aufbau einer Abrichtvorrichtung zur Durchführung des erfin dungsgemässen Verfahrens.

In den Fig. 2a bis 2c werden verschiedene Arten von Ab richtwerkzeugen in berührendem Kontakt mit der Schleif schnecke gezeigt.

Fig. 3 zeigt die Berührung zwischen der Schleifschnecke und einer Satzprofilrolle, deren Drehachse gegenüber der Schleif schneckenachse zum Vorzentrieren leicht geschwenkt ist.

Fig. 1 zeigt eine Abrichteinrichtung 10 zum Abrichten einer Schleifschnecke 11. Die Abrichteinrichtung kann z. B. gemäss der DE-OS 197 06 867.7 ausgebildet sein. Sie umfasst einen Kreuzschlitten, wobei ein erster Schlitten. 12 längs einer Führung 13 eines Maschinenständers 14 senkrecht zur Achse 15 der Schleifspindel 16 verschiebbar ist. Die Schleif schnecke 11 ist auf der Spindel 16 aufgespannt, welche durch einen Motor 17 angetrieben und mit einem Winkelfühler 18 verbunden ist. Auf dem Schlitten 12 ist in einer zur Achse 15 paralle len Führung 19 ein zweiter Schlitten 20 verschiebbar geführt. Die Verschiebung der Schlitten 12, 20 erfolgt mit je einem Motor 21, 22 mit Wegrückführung 23, 24. Auf dem Schlitten 20 ist der Abrichtmotor 25 montiert, der die Abrichtspindel 26 treibt, auf welcher die Abrichtscheibe 27 aufgespannt ist. Die Abrichtspindel 26 kann zusätzlich um eine zur Richtung der Führungen 13, 19 senkrechte Achse 28 schwenkbar sein (siehe DE-OS 197 06 867.7).

Auf dem Schlitten 20 ist zusätzlich ein Akustiksensor 35 mon tiert. Alle Servomotoren 17, 21, 22, Weg- und Winkelgeber 18, 23, 24 sowie der Motor 25 und der Akustiksensor 35 sind mit einer Steuereinrichtung 40 verbunden.

Abweichend von der Darstellung nach Fig. 1 kann für die Re lativbewegung zwischen der Schleifschnecke 11 und der Ab richtscheibe 27 auch die Schleifspindel 16 auf einem Kreuz schlitten, dafür aber die Abrichtspindel 26 ständerfest mon tiert sein. Diese Variante ist vor allem dann vorteilhaft, wenn zum Schleifen der Werkstücke die Schleifschnecke 11 parallel und senkrecht zur Achse 15 bewegt wird. In diesem Fall können dieselben NC-Achsen der Maschine sowohl zum Schleifen als auch zum Abrichten eingesetzt werden, wie dies in der DE-OS 196 25 370.5 beschrieben ist.

Der Einzentriervorgang der Abrichtscheibe 27 erfolgt in zwei Schritten.

Der erste Schritt dient der Vorzentrierung des Abrichtwerk zeugs. Hierzu werden Schleifschnecke 11 und Abrichtscheibe 27 in Rotation versetzt und die Abrichtscheibe 27 in radialer Richtung zur Schleifschnecke 11 bei stillstehendem Schlitten 20 zugestellt, bis der auf dem Schlitten 20 befestigte Aku stiksensor 35 Berührung mit dem Umfang der Schleifschnecke 11 meldet. Auf das Signal des Sensors 35 wird der Schlitten 12 gestoppt. Danach werden mittels des Winkelgebers 18 diejeni gen Drehwinkel der Schleifschnecke 11 gemessen, bei denen die Berührung infolge des Überfahrens der Schleifscheibengang lücke 36 aus bzw. wieder einsetzt. Hieraus ermittelt die Steue rung 40 den Schleifspindeldrehwinkel, in dem sich die Ab richtscheibe 27 annähernd in der Gangmitte der Schleif schnecke 11 befindet.

Um eine eindeutige Zuordnung der Signale des Akustiksen sors 35 zur axialen Position der Schleifschneckenganglücke 36 zu erhalten, ist die Abrichtscheibe 27 an ihrer Peripherie entweder, wie in Fig. 1 und 2b gezeigt, torusförmig oder, wenn der Grund 37 des Schleifschneckengangs im Linienkontakt abgerichtet werden soll, im wesentlichen zylindrisch, aber leicht bombiert ausgebildet, wie dies in Fig. 2a übertrieben dargestellt ist. Der Aussenumfang der im wesentlichen zylin drischen Peripherie 41 der Abrichtprofilrolle 42 ist in der Mitte geringfügig, d. h. um höchstens 0,5 mm grösser als der Aussenumfang an den beiden axialen Enden der Peripherie 41.

Eine Variante der Vorzentrierung besteht darin, das rotieren de Abrichtwerkzeug 27 manuell mit der Mantellinie der still stehenden Schleifschnecke 11 in Kontakt zu bringen und wäh rend der anschliessenden Verschiebung des Abrichtwerkzeugs entlang der Mantellinie der Schleifschnecke 11 mittels des Akustiksensors 35 den Beginn und das Ende eines der Mantelli nienabschnitte zu ermitteln, in denen beim Überfahren der Zahnlücke 36 in axialer Richtung die Berührung zwischen Ab richtscheibe 27 und Schleifschnecke 11 unterbrochen ist.

Im zweiten Schritt, dem Feinzentrieren, wird die rotierende Abrichtscheibe 27 in die in Schritt 1 ermittelte Ganglücken mitte der ebenfalls rotierenden Schleifschnecke 11 bis in die Nähe des Zahngrunds zugestellt, wobei der Schlitten 20 in y-Richtung synchron mit dem Drehwinkel der Schleifspindel 16 verschoben wird. Dieser y-Bewegung wird eine langsame Zu stellbewegung in positiver und negativer y-Richtung überla gert, bis mit dem Akustiksensor 35 nacheinander die Berührung der beiden Flanken 38, 39 der Schleifschnecke 11 gemessen wird. Der Mittelwert zwischen den dabei gemessenen Zusatzbe wegungen in Kombination mit dem Drehwinkel der Schleifspin del 16 liefert dann die exakte Ganglückenmitte.

Ausgehend von der so ermittelten Ganglückenmitte kann nunmehr nach Zustellung der Abrichtscheibe 27 auf die volle Gangtiefe der Schleifschnecke 11 mit dem Abrichtprozess begonnen wer den.

Beim Profilieren der Schleifschnecke 11 mit einer Abrichtpro filrolle 42 (Fig. 2a) oder einer Radiusprofilrolle 43 ( Fig. 2b) erfolgt der Einzentriervorgang in gleicher Weise wie oben beschrieben. Werden zum Profilieren hingegen zwei ein zelne Einkegelscheiben 47, 48 (Fig. 2c) oder eine sogenannte Satzrolle 44 (Fig. 3) eingesetzt, die aus mehreren koaxial auf der Abrichtspindel 26 aufgespannten Abrichtscheiben 45, 46 gebildet wird, so wird diejenige Abrichtscheibe 45, 47, mit welcher der Vorzentriervorgang durchgeführt werden soll, mit einem leicht vergrösserten Aussendurchmesser ausgeführt, wodurch in Schritt 1 der Schleifschneckenumfang eindeutig von dieser Abrichtscheibe berührt wird.

Besitzen die Abrichtscheiben 45, 46 der Satzrolle wie in Fig. 3 den gleichen Durchmesser, so wird derselbe Effekt da durch erreicht, dass die Abrichtspindel 26 vor der Ausführung von Schritt 1 um die zu den Verschieberichtungen x und y senkrechte Schwenkachse 28 leicht geschwenkt wird, die bei einigen Abrichtvorrichtungen für andere Zwecke vorhanden ist.

Claims

1. Verfahren zum Einmitten eines Abrichtwerkzeugs (27) in die Ganglücke (36) einer Schleifschnecke (11), dadurch ge kennzeichnet, dass in einem ersten Schritt zum Zwecke der Vorzentrierung das Abrichtwerkzeug (27) ohne axiale Bewegung mit dem Umfang der rotierenden Schleifschnecke durch radiale Zustellung in Berührung gebracht und mittels eines Akustik sensorsignals und dem Winkelgeber (18) der Schleifspin del (16) diejenigen Drehwinkelstellungen der Schleif schnecke (11) ermittelt werden, in welchen das Überfahren der Ganglücke (36) beginnt bzw. endet, und dass in einem zweiten Schritt zum Zwecke der Feinzentrierung das in die Ganglücke zugestellte Abrichtwerkzeug (27) durch axiale Verschiebung mit der linken und rechten Zahnflanke (38, 39) in Berührung gebracht wird, wobei mittels des Akustiksensorsignals bei Überschreitung einer voreinstellbaren Signalhöhe die axiale Zustellung gestoppt und aus den erreichten Berührpositionen des Abrichtwerkzeugs (27) die exakte Schleifschneckengangmit te berechnet wird.

2. Verfahren zum Einmitten eines Abrichtwerkzeugs (17) in die Ganglücke (36) einer Schleifschnecke (11), dadurch ge kennzeichnet, dass in einem ersten Schritt zum Zwecke der Vorzentrierung das Abrichtwerkzeug (27) mit dem Umfang der stillstehenden Schleifschnecke durch radiale Zustellung in Berührung gebracht und über deren Mantellinie geführt und mittels der Signale eines Akustiksensors (35) und Messung der axialen Position der Abrichtscheibe (27) bei Unterbruch und Wiedereintritt der Berührung die ungefähre axiale Lage der Gangmitte ermittelt wird, und dass in einem zweiten Schritt zum Zwecke der Feinzentrierung das in die Ganglücke zuge stellte Abrichtwerkzeug (27) durch axiale Verschiebung mit der linken und rechten Zahnflanke (38, 39) in Berührung ge bracht wird, wobei mittels des Akustiksensorsignals bei Über schreitung einer voreinstellbaren Signalhöhe die axiale Zu stellung gestoppt und aus den erreichten Berührungspositionen des Abrichtwerkzeugs (27) die exakte Schleifschneckengangmit te berechnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Prozess der Einmittung des Abrichtwerkzeugs mittels einer elektroni schen Steuerung (40) automatisch durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei bei Einsatz einer Satzrolle (44) oder zweier Einzelrollen (47, 48) für das Vorzentrieren eine Abrichtscheibe (45, 47) vor handen ist, deren Aussendurchmesser geringfügig grösser ist als der Durchmesser der anderen Abrichtscheiben (46, 48).

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei bei Einsatz einer Satzrolle (44) zum Vorzentrieren die Abricht spindel (26) gegenüber der Schleifspindel (16) leicht ge schwenkt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend:

- eine um eine erste Achse (15) drehbare Schleifspin del (16) zum Aufspannen einer Schleifschnecke (11), wobei die Schleifspindel (16) mit einem ersten Mo tor (17) und einem Winkelfühler (18) verbunden ist,
- eine relativ zur Schleifspindel (16) radial zur ersten Achse (15) zustellbare und parallel zur ersten Ach se (15) verschiebbare, um eine zweite Achse drehbare Abrichtspindel (26) zum Aufspannen einer Abrichtschei be (27), wobei die Abrichtspindel (26) durch einen zweiten Motor (25) angetrieben ist,
- einen ersten und zweiten Schlitten (12, 20) zur Durch führung der Relativbewegungen zwischen der Abricht spindel (26) und der Schleifspindel (16), wobei beide Schlitten (12, 20) mit je einem Servomotor (21, 22) und je einem Weggeber (23, 24) verbunden sind,
- eine NC-Steuereinrichtung (40), die mit dem ersten und zweiten Motor (17, 25), den beiden Servomotoren (21, 22) und allen Weg- und Winkelgebern (18, 23, 24) ver bunden ist,

dadurch gekennzeichnet, dass benachbart der Schleifspin del (16) oder der Abrichtspindel (26) ein Akustiksensor (35) angeordnet ist, der ebenfalls mit der NC-Steuer einrichtung (40) verbunden ist, und dass die NC-Steuer einrichtung derart programmiert ist, dass sie nach dem Auf spannen der Schleifschnecke (11) auf die Schleifspindel (16) automatisch die beiden Einzentrierschritte gemäss einem der Ansprüche 1 oder 2 ausführt.

7. Abrichtprofilrolle zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sie eine annähernd zylinderförmige Aussenfläche (41) zum Abrichten des Grunds (37) des Schleifschneckengangs (36) aufweist, dadurch gekenn zeichnet, dass die Aussenfläche (41) leicht bombiert ist.