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Verfahren und Einrichtung zum Schleifen der Planseite eines Zahnradkõrpers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Schleife-n der Planseite
eines Zahnradkörpers mit einer rotierenden Schleifsoheibe.
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Das Schleifen der Planseite eines Zahnradkörper£ wurde bisher stets
vor oder nach dem Verzahnungsschleifen auf einer Rund- oder Planschleifmaschine
durchgeführt. Die Toleranzen zwischen den Aufspanngliedern der Verzahnungsschleifmaschine
und der Rundschleifmaschine führen beim Wechsel der Bearbeitungsinaschinen aber
unweigerlich zu Maßabweichungen der Planseite des Zahnradkorpers zur Verzahnung.
Die Planseite weist nach Beendigung der Schleifarbeiten einen Planschlag gegenüber
dem Grundkreiszylinder der Verzahnung auf. Diese Abweichungen wirken sich besonders
nachteilig beim Einbau eines solchen Zahnradkörpers in Getrieben aus, in welchen
die geschliffene Planseite an einer Gehäusewand anliegt. Der Planschlag bewirkt
hierbei ein Verkanten des Zahnradk#ö#rpers auf seiner Wellen wodurch die Verzahnung
mit der Verzahnung des Gegenrades periodisch mit wechseInder Flächenpressung anliegt.
Das führt vor allem im Bereich der Stirnseiten der miteinander kämmenden Zahnradkorper
zu
erhöhtem Verschleiß, wobei der Geräuschpegel ebenfalls stark ansteigt. Das Taumeln
der Verzahnung führt weiterhin zu einer Ungleichformigkeit in der Winkelgeschwindigkeit
der nachfolgenden Getrieberäder.
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Neben diesen qualitätsmindernden Nachteilen erweist sich auch der
Wechsel der Bearbeitungsmaschinen hinsichtlich der aufzubringenden Umrüstzeiten,
der Transportprobleme und der erforderlichen Rqaschinenkapazität als unvorteilhaft.
Es sind bereits Verfahren und Einrichtungen bekannt, die es ermöglichen, die Bohrung
eines Zahnradkorpers auf einer Verzahnschleifmaschine in der gleichen Aufspannung
zu bearbeiten, in welcher auch das Schleifen der Verzahnung erfolgt. Zu diesem Zweck
ist am Werkstückträger der Verzahnungsschleifmaschine eine Bohrungsschleifeinrichtung
angeordnet und der Werkstücktisch ist mit einem Schleifvorschubantrieb getriebem~aRig
kuppelbar.
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Der Zahnradkõrper ist durch eine Spannvorrichtung auf dem Werkatücktisch
befestigt, Die Spannelemente dieser Spanneinrichtung liegen aber an beiden Planseiten
eines Zahnradkörpers an, so daß keine der Planseiten einer Schleifbearbeitung zugänglich
ist.
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Zweck der Erfindung ist es, die Arbeitsproduktivität bei der Schleifbearbeitung
der Planseite eines Zahnradkörpers durch Senkung der ftlaschinengrundzeit und die
Einsparung von Umrüstzeiten zu erhöhen und dabei eine Verbesserung der Formgenauigkeit
der Planseite zur Verzahnung zu erreichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schleifen
der Planseite eines Zahnradkörpers mit einer rotierenden Schleifscheibe zu entwickeln,
dessen Verfahrensschritte es gestatten, die
Planseite des Zahnradkörpers
und die Verzahnung in einer Aufspannung auf der gleichen Bearbeitungsmaschine zu
bearbeiten.
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Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Einrichtung zur Durchführung
des Verfahrens zu schaffen, in welcher alle zur Bearbeitung der Planseite erforderlichen
Schleif- und Antriebsaggregate in zweckentsprechender Zuordnung zur Bearbeitungsmaschine,
als Zusatzeinrichtung zu dieser Maschine gestaltet. sind und welche eine Spanneinrichtung
für den Zahnradkörper aufweist, die den Zahnradkörper zentriert zur Verzahnung unter
Freihaltung der zu bearbeitenden Planseite fixiert.
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Mit der Erfindung wird diese Aufgabe bezüglich des Verfahrens dadurch
gelöst, daß die Bearbeitung der Planseite des Zahnradkörpers in der gleichen Aufspannung
erfolgt, in welcher das Schleifen der Verzahnung auf einer Verzahnungsschleifmaschine
vorgenommen wird. Der Grundgedanke des Verfahrens erlaubt grundsätzlich zwei Verf
ahrenswege. Nach dem einen Verfahrensweg erfolgt das Vor- und Fertigschieifen der
Planseite bei zurückgezogener Verzahnungsschleifscheibe, anschließend an das Verzahnungsschleifen.
Nach dem anderen Verfahrensweg )##i:#"#d das Vorschleifen der Planseite gleichzeitig
mit dem Prozeß des. Verzahnungsschleifens vorgenommen, und das Fertigschleifen vollzieht
sich bei zurückgezogener Verzahnungsschleifscheibe nach Beendigung des Verzahnungsschleifens.
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Dabei ist die Schleifscheibe für das Schleifen der Planseite vor Beginn
des Verzahnungeschleifens in Rotation zu versetzen, worauf eine Zustellung in Achsrichtung
des Zahnradkörpers bis auf das Vorschleifmaß erfolgt.
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Anschließend erfolgt die Einleitung des Prozesses des Verzahnungsschleifens
der Zahnflanken, währenddessen sich der Zahnradkörper schrittweise im Wälzvorschub
und Teilvorschub oder kontinuierlich im Wälzvorschub verdreht. Nach Beendigung des
Verzahnungsschleifens wird eine Zustellung der Schleifscheibe für das Schleifen
der Planseite auf Fertigschleifmaß' vorgenommen, worauf der Zahnradkörper bei zurückgezogener
Verzahnungsschleifscheibe mehrere Umdrehungen mit einer höheren Geschwindigkeit
als die Wälzgeschwindigkeit ausführt.
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Die hufgabenstellurlg bezüglich der Einrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens auf einer Verzahnungsschleifmaschine wird erfind-ungsgea~aß dadurch gelöst,
daß am Werkstückträger der Verzahnmaschine eine Planschleifeinrichtung angeordnet
ist, deren Schleifspindel parallel oder senkrecht zur Oberflä che des Werkstücktisches
in einem radial zum Zahnradkörper verstellbaren Schleifschlitten gelagert ist uiid
der Schleifsohlitten oder dessen Träger eine Zustelleinrichtung zum Bewegen der
Schleifscheibe in Achsrichtung des Zahnradkörpers aufweist. Ein weiterer Bestandteil
der Einrichtung ist der Schleifvorschubantrieb für den Werkstücktisch. Nach den
erfindungsgemäßen Merkmalen ist der Werkstücktisch getriebemäßig über eine ein-
und ausrückbare Kupplung mit dem Wäizvorschubantrieb oder dem Schleifvorschub antrieb
verbunden, wobei als letztes Sbertragungselenent der Getriebeverbindung zwischen
dem Schleifvorschubantrieb und dem Werkstücktisch, vorzugsweise ein Umschlingungsgetriebe,
beispielsweise ein Plachriemengetriebe, vorgesehen ist.
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Ein wesentliches Bestandteil der erfindungsgemaJ3#en Einrichtung ist
eine Spanneinrichtung für den Zahnradkbt#er. Nach einer bevorzugten Lösungsvariante
ist
auf dem Werkatücktisch als Spanneinrichtung eine Magnetplatte angeordnet, aus deren
Oberfläche ein Zentrierdorn hervorsteht, dessen Achse mit der Achse des Werkstücktisches
fluchtet. Nach einer anderen Lõsllegsvariante besteht die Spanneinrichtung aus einem
Sockel, der eine zur OberfLäche des Werkstucktisches parallel verlaufende Auflagefläche
für den Zahnradkorper aufweist, aus welcher ein Zentrierbund hervorsteht, auf dem
Tellerfedern aufgesteckt sind.
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Der Zentrierbund wird von einer Spannstange durchdrungen, die mit
einem Spannband direkt oder über einen Spannring an den Tellerfedern anliegt und
diese bei Betätigung der Spannstange zusammendrückt.
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Durch das erfindungsgema13e Verfahren sind beachtliche Einsparungen
an Maschinengrundzeit erreichbar, da die für das Vorschleifen benoftigte Arbeitszeit
in dem Zeitraum der obligatorischen Zahnflankenbearbeitung fällt, Durch die Bearbeitung
der Zahnflanken und der Planseite auf einer Maschine entfallen die Umrüstzeiten,
und es ergeben sich Einsparungen bezüglich der Transportkosten.
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Durch die Verbesserung der Genauigkeit des Planvorschlages zur Verzahnung
entstehen gualstativ hochwertige Zahnradkörper, die im eingebauten Zustand verbesserte
Laufeigenschaften aufweisen und ein günsti~ ges Geräuschverhalten zeigen.
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Die Erfindung ist nachstehend an hand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele
näher erläutert. In den
zugehorigen Zeichnungen zeigen Fig. 1: einen
Schnitt durch den ~n#erkstückständer einer Verzahnungsschleifmaschine, mit einer
Konstruktionsvariante der Planschleifeinrichtung, Fig. 2: ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung, mit senkrecht stehender Planschleifspindel und einer Spanneinrichtung,
die den Spanndruck über Tellerfedern vermittelt, Fig. 3: eine Ansicht in Pfeilrichtung
Ä gem. Fig. 2.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist als Zusatzeinrichtung an einer
Verzahnungsschleifmaschine angebracht. Die Einrichtung ist in den konstruktiven
Aufbau des Werkstückträgers # der Verzahnungsschleifmaschine organisch einbezogen.
Dazu erhebt sich neben dem Werkstücktisch 2 ein Hilfsständer 3, der in Führungsbahnen
ein vertikalbewegliches Konsol 4 aufnimmt. Dieses Konsol 4 weist an seiner Unterseite
Fahrungen auf, in denen horizontal beweglich der Schleif schlitten 5 der Planschleifeinrichtung
gelagert ist. Die Planschleifspindel 6 verläuft parallel zur Oberfläche des w#erkstücktisches
2. Sie trägt an ihrer Vorderseite eine zylindrische Schleifscheibe 7. Als Betätigungsmechanismus
für das Konsol 4 ist ein Schu@kolbenantrieb 8 vorgesehen. Der Schleifen schlitten
5 ist durch ein Schubkolbengetriebe 9 radial zum Zahnradkörper 10 verstellbar. Der
Antriebsmotor für die Planschleifspindel 6 ist nicht besonders dargestellt. Er ist
Bestandteil des Schleifschlittens 5. Der Werkstücktisch 2 erhält seinen Rntrieb
zur Ausführung der Merälz- und Teilbewegunb
einem Teilschneckengetriebes
von dem nur das Teilschneckenrad 11 dargestellt ist. Der Schleifvorschubantrieb
wird dem Werkstücktisch 2 durch ein Umschlingungsgetriebe vermittelt. Dieses Umschlingungsgetriebe
besteht aus einer auf dem Lagerzapfen des Werkstücktisches 2 frei drehbar gelagerten
Riemenscheibe 12, einem Flachriemen 13 und einer Antriebsriemenscheibe 14, die mit
dem Schleifvorschubmotor 15 verbunden ist. Zwischen dem Teilschneckenrad 11 und
dem Werkstücktisch 2 besteht getriebemäßig eine Trennung. Die mitnahme des Werkstücktisches
2 von der Riemenscheibe t2 wird durch eine Klauenkupplung 16 bewirkt. Diese Klauenkupplung
16 ist auf dem Lagerzapfen des Werkstücktisches 2 radial fest, aber axial beweglich
gelagert und greift mit ihren Klauen einerseits in zugeordnete Klauen am Teilschneckenrad
11 oder in der anderen Kuppelstellung in Klauen ein, die sich an der Riemenscheibe
12 befinden. Das Teilschneckenrad 11 und die Riemenscheibe 12 sind lose drehbar
auf dem Lagerzapfen des Werkstücktisches angeordnet. Auf dem Werkstücktisch 2 ist
zur Aufnahme des Zahnradkörpers 10 eine Spanneinrichtung befestigt. Sie besteht
aus einer Magnetplatte 17, aus deren Oberfläche ein Zentrierdorn 18 hervorsteht,
dessen Achse-mit der Achse des Werkstücktisches 2 f tet.
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Das zweite Ausführungsbeispiel, gemäß Fig. 2, zeigt eine Planschleifeinrichtung
mit senkrecht angeordneter Planschleifspindel 6. Der Schleif schlitten 5 ist dabei
an der Vorderseite des Konsoles 4 in einer Vertikalführung radial zum Zahnradkorper
10 gelagert.
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Im Schieifschlitten 5 befindet sich die Planschleifeinrichtung, bestehend
aus der Planschleifspindel 6, deren Antriebsmotor 19 und einer Planschieifscheibe
20.
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Aus Fig. 3 ist ersichtlich, wie die Verzahnungsschleifscheibe 21 in
den Zahnradkörper 10 eingreift. Es können Schleifs chnecken, Verzahnprofilschle
ifsche iben oder Doppelkegelschleifscheiben zur Anwendung gelangen.
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Als Spanneinrichtung für den Zahnradkörper ist nach dem zweiten Ausführungsbeispiel
eine#Tellerfederspanneinrichtung vorgesehen. Sie best###e#ht aus einem Sockel 22,
der eine zur Oberf pohe des Werkstücktisches 2 parallel verlaufende Auflagefläche
für den Zahnradkörper 10 aufweist, aus welcher ein Zentnerbund 23 hervorgeht. Auf
dem Zentrierbund 23 sind Tellerfedern 24 aufgesteckt. Eine hydraulisch betätigte
Spannstange 25, welche den Zentrierbund 23 durchdringt, liegt mit einem Spannband
26 über einen Spannring 27 an den Tellerfedern 24 an. Dar Antrieb des Werkstücktisches
2 ist auf die gleiche Art gelöst, wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung, gemäß Fig. 1, bei der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens, ist folgende: Die Schleifscheibe 7 wird vor Beginn
des Verzahnungsschleifens in Rotation versetzt und durch Verstellen des Konsoles
4 in seinen vertikalen Führungen in Achsrichtung des Zahnradkörpers 10 der zu schleifenden
Planseite soweit* ert, bis die Schleifscheibe 7 auf die Tiefe des Vorschleifmaßes
in die Oberfläche eingedrungen ist. Der Werkstücktisch 2 ist durch die Klauenkupplung
16 mit dem Teilschneckenrad 11 verbunden. Nachdem die Verzahnungsschleifscheibe
zum Eingriff mit der Verzahnung des Zahnradkörpers 10 gebracht wurde, setzt der
Wälzvorschubantrieb ein.
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Dabei wird der Werkstücktisch 2 an Maschinen, die
nach
dem Elnzelteil-Wälzverfahren arbeiten, pro Zahnlücke um die den Werkstücktisch 2
zugeordnete Verdrehkomponente der Wälzbewegung verdreht und nach Fertigsteltung
einer Zahnlücke um eine Zahnteilung weitergedreht. Auf diese Weise wird die Planseite
nach der Bearbeitung aller Zahnflanken, auf ihrer gesamten Rotationsfläche, während
des Verzahnungsschleifens vorgeschliffen.
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An Maschinen, die nach dem Schraubwälzverfahren arbeiten, verdreht
sich der Werkstücktisch 2 kontinuiertich, wobei eine oder mehrere Umdrehungen moglich
sind. Nach Beendigung des Verzahnungsschieifens wird die Verzahnungsschleifscheibe
21 außer Eingriff gebracht und die Schleifscheibew7 wird auf Fertigschleifmaß zugestellt.
Durch Versch;zben der Klauenkupplung 16 wird der Werkstücktisch 2 vom Teilschneckenrad
11 getrennt und mit der Riemenscheibe 12 verbunden. Im weiteren Verlauf des Verfahrens
treibt nun der Schleifvorschubmotor 15 den Werkstücktisch 2 über die Antriebsriemenscheibe
14, den Flachriemen 13 un#d die Riemenscheibe 12, mit einer höheren Geschwindigkeit
an, welche auf die optimalen Schleifbedingungen für das Fertigschleifen der Planseite
abgestimmt ist.
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Nachdem die zum Fertigschleifen notwendigen Tischumdrehungen ausgeführt
sind, wird die Planschleifeinrichtung außer Eingriff gebracht.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung gemäß Fig. 2 ist im Prinzip, bezüglich
der Verfahrens schritte, die gleiche, wie die der Einrichtung gemäß Fig. #.