DE2222404A1 - Verfahren und einrichtung zum schleifen der bohrung eines zahnradkoerpers auf einer verzahnungsschleifmaschine - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zum Schleifen der Bohrung eines Zahnradkörpers auf einer Verzahnungsschleif mm schiene Die erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Schleifen der Bohrung eines Lahnradkörpera auf einer Verzahnungsschleifmaschine, in der gleichen ufspannung, in welcher das Schleifen der Verzahnung erfolgt.
• bs ist bereits eine Bohrungs-Schleifeifeinrichtung bekannt, welche am Werkstückträger einer Verzahnungsschleifmaschine in Zustell- und Vorschubführungen elaJert ist. Mit dieser Bohrungsschleifeinrichtung ist es möglich, die Bohrung eines auf dem Werkstücktisch der Verzahnungsschleifmaschine befestigten Zahnradkörpers in der gleichen Auferannung zu schleifen, in welcher auch die Verzahnung geschliffen wird.
• Der verfahrensgemäße Ablauf des Bohrungaschleifens schleißt sich dabei als Folge bearbeitung an das Verzahnungsschleifen an. In der Reihenfolge der einzelnen Verfahrensschritte wird also zurlcichst die Verzahnung mit der verzahnungsschleifmaschine fertig bearbeitet. Anschließend erfolgt das Einrichten und Zustellen der Bohrungsschleifscheibe, und nach Beendigung dieser Einstellvorgänge wird das Schleifen der Bohrung vorgenommen. nährend des Bohrungsschleifens läuft der Werkstücktisch der Verzahnungsschleifmaschine mit einer höheren Geschwindigkeit als die Wälzgeschwindigkeit.
• Nach dem bekannten Verfahren addieren sich demnach die Maschinengrundzeiten für das Verzahnungsschleifen und das Bohrungsschleifen, wobei die zwischen diesen beiden Verfahrensschritten liegende Rüstzeit zum Ein- und Zustellen der mohrungsschleifeinrichtung den Gesamtzeitbedarf bis zur Fertigstellung des Werkstückes noch zusätzlich verlängert.
• Neben diesen verfahrenstechnischen Nachteilen sind auch an der bekannten Bohrungsschleifeinrichtung verschiedene Mängel feststellbar. Diese Mängel konzentrieren sich auf den Uchleifvorschubantrieb, mit welchem der Werkstücktisch nach Vollendung des Verzahnungsschleifens mit einer höheren Geschwindigkeit betrieben wird. Die bekannte Einrichtung weist dazu einen Antriebsmotor auf, der die Schleifvorschubbewegung über ein Stirnrad-Umlaufrädergetriebe in den Wälzgetriebezug einbringt. Die getriebemäßige Verbindung des Wälzgetriebezuges mit dem Schleifvorschubantrieb erfolgt zwischen der Schleifen schnecke für die Verzahnung und dem 1ilschneckengetriebe des Werkstücktisches.
• Durch diese Anordnungsmerkmale läuft das Teilschnekkengetriebe während des Bohrungsschleifens mit einer für ein solches Genauigkeitsgetriebe unzulässig hohen Drehzahl um. Eereits an Verzahnungsfräsmaschinen ist es üblich, die Wälzgeschwindigkeit zur Schonung des i'eilschneckeniretriebes nach oben zu begrenzen. An eine Ve rzohrlun3schle iPrnaschine sind in dieser Hinsicht noch weitaus strengere Maßstäbe anzulegen. Die erhöhten Umlaufgeschwindigkeiten während des Bohrungsschleifens führen zu vorzeitiger Verschleiß des rleilschneckengetriebes und beeinträchtigen somit wesentlich die erreichbaren Verzahngenauigkeiten. Als weiterer irjangel ist die Ubertragung der Schleifvorschubbewegung auf den Wälzgetriebezug mittels Zahnräder zu betrachten. Die unvermeidlichen Fehler der Verzahngeometrie der dazu benötigten Zahnradübersetzungsgetriebe führen zu Rotationsschwirgungen, die sich als Larkierungen auf die Oberfläche der zu schleifenden Bohrung übertragen.
• Zweck der Erfindung ist es, die Arbeitsproduktivität des Verfahrens zum Verzahnungs- und Bohrungsschleifen in einer Aufspannung auf einer Verzahnungsschleifmaschine durch Senkung der 1v1aschinengrundzeit zu erhöhen. Bezüglich der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird eine möglichst optimale Schonung des 'Leilschneckengetriebes vor Verschleißerscheinungen zur langen Aufrechterhaltung einer hohen Verzahngenauigkeit bezweckt und eine konstruktive Gestaltung angestrebt, die eine hohe Oberlächengïte der zu schleifenden Bohrung gewährleistet.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schleifen der Bohrung eines Zahnradkörpers auf einer Verzahnungsschleifmaschine, in der gleichen Aufspannung, in welcher das Schleifen der Verzahnung erfolgt, zu entwickeln, bei dem die zeitliche Reihenfolge der einzelnen Bearbeitungsvorgänge für das Schleifen der Verzahnung und das Schleifen der Bohrung so aufeinander abgestimmt ist, daß sich durch eine zeitliche Überdeckung der Laschinengrundzeiten eine Gesamtzeitersparnis ergibt und der zeitliche Aufwand für die Rüstzeit zum lagerichtig£n Einstellen der Bohrungsachleifeinrichtung zum Zahnradkörper außerhalb der Maschinengrundzeiten liegt. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Sinrichtunb zur Durchfahrung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einer am Werkstückträger der Verzahnungsscfileifmaschine angeordneten Bohrungsschleifeinrichtung und einem Werkstücktisch, dessen antrieb durch den Wälzvorschubantrieb oder einen Schleifvorschubantrieb erfolgt, zu schaffen, bei welcher die Einleitung des Schleiforschubantriebes derart erfolgt, daß das Teilschneckengetriebe während des Bohrungsschleifvorganges stillsteht und in welcher zur Übertragung der Schleifvorschubbewegung elastische, schwingungsdämpfende Getriebeelemente Anwendung finden.
• Mit der Erfindung wird diese Aufgabe bezüglich des Verfahrens dadurch gelöst, daß das Vorschleifen der Bohrung gleichzeitig mit dem Schleifen der Verzahnung erfolgt und das Fertigschleifen anschließend an das Verzahnungsschleifen bei zurückgezogener Verzahnungsschleifscheibe vorgenommen wird.
• Dabei ist die Bqhrungsschlsifscheibe vor Beginn des Verzahnungsschleifens in Rotation zu setzen, worauf eine Zustellung in radialer Richtung der Bohrung bis auf das Vorschleifmaß erfolgt. Anschließend erfolgt die Einleitung des Prozesses des Verzahnungaschleifens der Zahnflanken, während dessen sich der Zahnradkörper schrittweise im Wälzvorschub und Teilvorschub oder kontinuierlich im Wälzvorschub verdreht. Nach Beendigung des Verzahnungaschleifens wird eine Zustellung der Bohrungaschleifacheibe auf Fertigmaß vorgenommen, worauf der Zahnisdkörper bei zurtuckgezogener Verzahnungsschleifscheibe mehrere Umdrehungen mit einer höheren Geschwindigkeit als die Wälzgeschwindigkeit ausführt, oder die Achse der Bohrungsschleifspindel mehrere Umdrehungen um die Achse des feststehenden Zahnradkörpers ausführt.
• Die Aufgabenstellung bezüglich der Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens wird erfindungagemäß dadurch gelost, daß der Schleifvorschubantrieb getriebemäßig mit dem Werkstücktisch oder der Nerkstückaufnahme verbunden ist und der Werkstücktisch oder die ;i(erkstückaufnahme mit dem ;Wälzvorschubantrieb über eine ein- und ausrückbare Kuppeleinrichtung verbunden ist. Das letzte Übertragungselement der Getriebeverbindung zwischen dem Schleifvorschubantrieb und dem Werketücktisch ist dabei zweckmäßigerweise ein Umschlingungsgetriebe, beispielsweise ein Flachriemenantieb, der unmittelbar auf den Werkstücktisch einwirkt. Um den Werkstücktisch von den Kräften des diemenzuges zu entlasten, ist die eine Riemenscheibe des Umschlingungsgetriebes im Gehäuse des -verkstückträgers gelagert und mit dem Jerkatücktisch mittels einer Kuppeleinrichtung verbindbar.
• Zur Durchführung der Bohrungsachleifarbeiten bei stillstehendem Zahnradkörper, muß die Schieifvorschubbewegung von der Bohrungsschleifspindel ausgeführt werden. Das wird nach weiteren Merkmalen der Erfindung dadurch erreicht, daß die Innenschleifeinrichtung am )Yerkstückträger einen Drehkörper aufweist, welcher um eine Achse drehbar angeordnet ist, die mit der Werkstücktischachse fluchtet, in diesem Drehkörper ein parallel zur lischobarfläche verachiebbarer Querschieber ein- und feststellbar gelagert ist und die Innenschleifspindel, sowie deren Antrieb derart auf dem Querschieber befestigt sind, daß die Innenschleifspindel parallel zur Achse des Drehkörpers verläuft und daß dem Drehkörper ein Jchleifvorschubantrieb und dem Querschieber ein Verstellantrieb zugeordnet ist.
• Durch das erfindungagemäße Verfahren sind beachtliche Einsparungen an Maschinengrundzeit erreichbar, da die für das Vorschleifen benDtigte Arbeitszeit in den Zeitraum der obligatorischen nahnflankenbearbeitung fällt.
• Die erfindungsgemäße Einrichtung erbringt durch den schwingungagedämpften Vorschubantrieb hinsichtlich der Oberflächengüte der zu schleifenden Bohrung eine Qualitätsverbesserung. Ein wesentlicher Vorteil ist in der Schonung des rlleilschneckengetriebes zu erblicken, dessen Lebensdauer durch das Bohrungsachleifen nicht vermindert wird. Die Ausstattung einer Verzahnungsschleifmaschine mit der erfindungsgemäßen Einrichtung erbringt weiterhin eine Qualitätsverbesserung des Rundlauffehlers der Bohrung zur Verzahnung. Die Verlagerung des Bohrungsschleifens auf die Verzahnmaschine gestattet eine günstigere Auslastung des Maschinenparkes.
• Die Erfindung ist nachstehend anhand zweier bevorguter Ausführungabeispiele näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: einen Schnitt durch den Werkstückständer einer Verzahnungsschleifmaschine, mit einer Konstruktionsvariante der Bohrungsschleifrichtung, Fig. 2: eine Ansicht in Pfeilrichtung A, gemäß Fig. 1, Fig. 3: ein weiteres Ausführungsbeispiels der Erfindung, in Anlehnung an den urundåufbau, gemäß Fig. 1.
• Die erfindungsgemäße Einrichtung ist als Zusatzeinrichtung an einer Verzahnungsschleifmaschine angebracht.
• Im ersten Ausfahrungsbeispiel, gemäß Fig. 1, ist davon ausgegangen, daß der Schleifvorschub zur Bearbeitung der Werkstückbohrung vom Werkstücktisch ausgeführt wird. Die Einrichtung ist in den konstruktiven Aufbau des derkstückträers 1 der Verzahnungsschleifmaschine organisch einbezogen.
• Dazu erhebt sich neben dem Werkstücktisch 2 ein Bilfaatänder 3, der in Führungsbahnen ein vertikal bewegliches Konsol 4 aufnimmt. Dieses Konsol 4 ist an seiner Unterseite als Spanneinrichtung für den zu bearbeitenden Zahnradkörper 5 ausgebildet.
• Als Betätigungsmechanismus ist ein Schubkolbenantrieb 6 vorgesehen.
• An der Oberseite des Konsols 4 befindet sich eine horizontale Fhrung, in welcher ein Schleifsupport 7 horizontal beweglich geführt ist. An der Vorderseite dieses Schleifsupportis 7 ist die Bohrungsschleifeinrichtung 8 in vertikalenFührungen gelagert und durch einen Schubkolbenantrieb 9 in Richtung der Bohrungsachse bewegbar. Die Bohrungsschleifeinrichtung 8 besitzt einen Antriebsmotor 1G für die Innenschleifapindel 11, auf welcher eine Bohrungsschleifscheibe 12 aufnahme findet.
• Der Werkstücktisch 2 erhält seinen Antrieb zur Ausführung der Wälz- und Teilbewegung von einem Teilschneckengetriebe, bestehend aus einer Teilachnecke 13 und einem Teilschneckenrad 14. Der Schleifvorschubantrieb wird dem Werkstücktisch 2 durch ein Ums'chlingungsgetMiebe vermittelt. Dieses Umachlingungsgetriebe besteht aus einer Riemenscheibe 15, einem Plachriemen 16 und einer Antriebsriemenscheibe 17, die mit dem Schleifvorschubmotor 18 verbunden ist.
• Die Riemenscheibe 15 ist dabei zur Entlastung des Werkatücktisches 2 vom Riemenzug im Gestell des Werkstückträgers 1 gelagert. Im WerkstLicktisch 2 befindet sich eine Kuppeleinrichtung 30, welche die Riemenscheibe 15 wahlweise mit diesem verbindet.
• Zwischen dem Teilschneckenrad 14, als letztem Glied des Wälzvorschubantriebes und dem Werkstücktisch 2 besteht getriebemäßig eine trennung, Die Mitnahme des Werkstücktisches 2, vom Teilschneckenrad 14, erfolgt durch eine ein- und ausrückbare Kuppeleinrichtung in Gestalt eines Indexbolzens 19.
• Die Verbindung vom Werkstücktisch 2 zum Zahnradkörper 5 ist iber einen Spanntopf 20 hergestellt, der zur mittigen Aufspannung des Zahnradkörpers 5 eine Zentriervorrichtung 21 aufweist. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, wie die Verzahnungsschleifscheibe 22 in den Zahnradkörper 5 eingreift. Es können chleifschne cken, Verzahnprofilschleifscheiben oder Doppelkegelschleifscheiben zur Anwendung gelangen.
• Das zweite Ausführungsbeispiel, gemäß Fig. 3, zeigt eine Lösungsvariante der erfindungsgemäßen Einrichtung, die es ermöglicht, den Werkatücktisch 2 während des Vorganges der Fertigbearbeitung der Bohrung im Ruhestand zu belassen. Die chleifvorschubbewegung wird in diesem Falle von der Bohrungsschleifeinrichtung selbst ausgeführt. Der Schleifsupport 7 ist dabei direkt am Hilfaständer 3 in vertikalen Führungen aufgenommen. An der Unterseite des Schleifsupportes 7 befindet sich ein Drehkörper 23, welcher um eine Achse 24 drehbar angeordnet ist, die mit der )Yerkstücktischachse 25 fluchtet. Zur Drehung des Drehkörpers 23 um seine Achse 24 ist ein Schleifvorschubantrieb 26 vorgesehen.
• Im Drehkörper 23 ist eine Querführung eingearbeitet, in welcher ein Querschieber 27 parallel zur Tischoberfläche mit Hilfe eines Verstellantriebes 28 ein- und feststellbar gelagert ist.
• Die Innenschleifspindel 11, sowie deren hntriebsmotor 10, sind derart auf dem Querschieber 27 befestigt, daß die Innenschleifapindel 11 parallel zur Achse 24 des Drehkörpers 23 verläuft. Der Verstellantrieb 2d dient zur Zustellung des Schleifmaßes.
• Der Zahnradkörper 5 ist auf dem Werkstücktise'h 2 mit Hilfe einer Magnetspanneinrichtung 29 befestigt.
• Die vYirkungsweise der Einrichtung gemäß Fig. 1 bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, ist folgende: Die Bohrungsschleifmaschine 12 wird vor Begitin des Verzahnungaschleifens in Rotation versetzt und durch Verstellen des Schleifsupportes 7 in seinen vertikalen Führungen, in radialer Richtung der Bohrung des Zahnradkörpers, auf das Vorschleifmaß eingestellt. Der Werkstucktisch 2 ist mit dem Teilschnekkenrad 14-durch den Indexbolzen 19 fest verriegelt.
• Nach dem die Verzahnungsshleifscheibe zum Eingriff mit der Verzahnung des Zahnradkörpers 5 gebracht Wurde, setzt der Wälzvorschubantrieb ein. Dabei wird der Werkatücktisch 2 an Maschinen, die nach dem Einzelteil - Wälzverfahren arbeiten, pro Zahnliicke um die dem Werkstücktisch 2 zugeordnete Verdrehkomponente der Wälzbewegung verdreht und nach Fertigstellung einer Zahnlücke um die Zahnteilung weitergedreht.
• Auf diese Weise wird die Bohrung nach der Bearbeitung aller Zahnflanken, auf ihrem gesamten Umfang, während des Verzahnungsachleifens vorgeschliffen.
• An Maschinen, die nach dem Schraubwälzverfahren ar~ beiten, verdreht sich der Werkstücktisch 2 kontinuierlich, wobei eine oder mehrere Umdrehungen möglich sind. Nach Beendigung des Verzahnungsschleifens wird die Verzahnungsschleifscheibe 22 außer Eingriff gebracht, und die Bohrungaschleifacheibe 12 wird auf Fertigschleifmaß zugestellt. Durch Abheben des Indexbolzens 19 wird der Werkstücktisch 2 vom '£eilschneckenrad 14 entriegelt, und der Schleifvorschubmotor 18 treibt den Werkstücktisch 2 über die Antriebsriemenscheibe 17, den Plachriemen 16 und die Riemenscheibe 15 bei eingelegter Kupplung 30 mit einer höheren Geschwindigkeit an, welche auf die optimalen Schleifbedingungen für das Fertigschleifen der Bohrung abgestimmt ist. Nachdem die zum Fertigschleifen notwendigen Tischumdrehungen ausgeführt sind, wird die Bohrungsschleifeinrichtung 8 außer Eingriff gebracht.
• Die Wirkungsweise der Einrichtung gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der Wirkungsweise der vorher beschriebenen Einrichtung nur von dem Zeitpunkt an; in dem das Schleifen der Verzahnung der Bohrung seinen Abschluß gefunden hat. In Fortsetzung der Verfahrenaschritte wird bei dieser Eiirichtung die Bohrungaschleifacheibe 12 mittels des Verstellantriebes 28 auf Fertigschleifmaß zugestellt.
• Während nun der Nerkatücktisch 2 in Ruhestellung verbleibt, wird der Drehkörper 23 durch den'Schleifvorschubantrieb 26 in Drehung versetzt, wodurch die Achse der Innenschleifspindel 11 um die Werkstücktischachse auf einer Kreisbahn umläuft und dabei die Bohrungsachleifacheibe 12 an der Oberfläche der Bohrung entlangführt, bis das Fertigachleifen beendet ist.
• Der Vorteil dieser Einrichtung besteht darin, daß sie nachträglich an jeder Verzahnachleifmaschine angebracht werden kann, da sie alle notwendigen Zustell- und bewegungsvorgänge für das Bohrungsschleifen ausführt. Ein Eingriff in den Wälzgetriebezug der Verzahnachleifmaschine, zur Installierung des' chleifvorschubantriebes, ist nicht erforderlich.

Claims (7)

P0,tentanspr'ftche:

1. Verfahren zum schleifen der Bohrung eines Sahnradkörpers auf einer Verzahnugaschleifmaschine, in der gleichen Aufspannung, in welcher das schleifen der Verzahnung erfolgt mit einer zylindrischen bohrungsschleifacheibe, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschleifen der Bohrung gleichzeitig mit dem schleifen der Verzahnung erfolgt und das Fertigachleifen anschließend an das Verzahnungsschleifen, bei zurckgezogener Verzahnungsschleifscheibe vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungsschleifscheibe vor Beginn des Verzahnungsachleifens in Rotation versetzt wird, worauf eine Zustellung in radialer Richtung der Bohrung bis auf das Vorschleifmaß erfolgt, anschließend der Prozeß des Verzahnungsschleifens der Zahnflanken eingeleitet wird, während dessen sich der Zahnradkörper schrittweise im Wälzvorschub und rieilvorschub oder kontinuierlich im Wälzvorschub verdreht und nach Beendigung des Verzahnungsachleif ans eine Zustellung der Bohrungaschleifecheibe auf Fertigschleifmaß erfolgt, worauf der Zahnradkörper bei zurückgezogener Verzahnungsschleifscheibe mehrere Umdrehungen mit einer höheren Geschwindigkeit als die Wälzgeschwindigkeit ausfürt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungsschleifscheibe vor beginn des Verzahnungsschleifens in Rotation versetzt wird, worauf eine Zustellung in radialer Richtung der Bohrung bis auf das Vorschleifmaß erfolgt, anschließend der Erozeß des Verzahnungsschleifens der Zahnflanken eingeleitet wird, während dessen sich der Zahnradkörper schrittweise im Xälzvorschub und Teilvorschub oder kontinuierlich im Wälzvorschub verdreht und nach Beendigung des Verzahnungsschleifens eine Zustellung d-er Bohrungsachleifacheibe auf Pertigschleifmaß erfolgt, worauf die Achse der Bohrungsschleifspindel mehrere Umdrehungen um die Achse des feststehenden Zahnradkörpers ausführt.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, mit einer am Werkstückträger der Verzahnungsschleifmaschine angeordneten Bohrungsschleifeinrichtung und einem Xerkstücktisch, dessen Antrieb durch einen \A(älzvorschub-Antrieb oder einen Schleifvorschubantrieb erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifvorschubantrieb (18) ge-triebemäßig mit dem ,ferkstücktisch (2) oder der Werkstückaufnahme verbunden ist und der l,7erkstücktisch (2) oder die Werkstückaufnahme mit dem Wälzvorschubantrieb (13, 14) über eine ein- ünd ausrückbare Kuppeleinrichtung (19) in Verbindung steht.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das letzte Ubertragungselement der Getriebeverbindung zwischen dem Schleifvorschubantrieb (18) und dem Nerkatücktisch (2) ein Umschlingungsgetriebe (15; 16; 17) ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschlingungsgetriebe eine Riemenscheibe (15) aufweist, die im Gehäuse des Werkstückträgers (1) gelagert ist und mit dem Werkstücktisch (2) mit einer Kuppeleinrichtung (30) verbindbar ist.

7. Einrichtunb zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bohrungsschleifeinrichtung (8) am Werkstückträger (1) einen Drehkörper (23) aufweist, welcher um eine Achse (24) drehbar angeordnet ist, die mit der Werkstücktischachse (25) fluchtet, in diesem Drehkörper (23) ein parallel zur Tischoberfläche verschiebbarer Querschieter (27) ein- und feststellbar gelagert ist, und die Innenschleifapindel (11), sowie deren Antrieb (10) derart auf dem Querschieber (27) befestigt sind, daß die Innenschleifapindel (11) parallel zur Achse (24) des Drehkörpers (23) verläuft und daß dem Drehkörper (23) ein chleifvorschubantrieb (26) und dem Querschieber (27) ein Verstellantrieb (28) zugeordnet ist.

L e e r s e i t e