DE2323697C3 - Auslenkeinrichtung für die Werkzeugträger einer Zahnradschleifmaschine für schräge Innenverzahnungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Aus.lenkeinrichu.ing für die Werkzeugträger einer Zahnradschleifmaschine für schräge Innenverzahnungen, bei der einer geradlinig ^c hin- und hergehenden relativen Hubbewegung zwischen dem Werkstück und einem Paar beiderseitig einer Zahnlücke auf Werkzeugträgern angeordneten gleichzeitig arbeitenden Schleifscheiben eine aus einer Drehung um die Werkstückachse und einer Verschie- ^s bung quer zur Werkstückachse zusammengesetzte Wälzbewegung überlagert ist, und mit einer Steuerung für die Auslenkeinrichtung, wobei die Werkzeugträger auf einem Schlitten angeordnet sind, der auf die Zahnschräge dreheinstellbar gelagert ist. so

Wenn eine Zahnradbearbeitung mit einer auf den Grundkreis bezogenen Abwälzbewegung bei einer schrägen Innenverzahnung durchgeführt wird und dabei ein Werkzeugpaar, insbesondere Schleifscheibenpaar, in bezug auf das Werkstück relative Hubbewegungen ss längs der geradlinigen Erzeugenden der jeweils bearbeiteten Zahnflanken ausführt, dann dürfen sich die geradlinigen Hubbewegungen in einem wesentlichen Teil des Abwälzbereichs nicht von Zahnende zu Zahnende erstrecken, damit eine Kollision eines der <.< Werkzeuge mit dem Zahnlückengrund vermieden wird Dieses Problem, das auch dem nicht vorveröffentlichien älteren eigenen Patent 22 35 026 zugrunde liegt, is; gemäß dem älteren Patent bei einer Zahnradschleifmaschine für Schrägverzahnungen, insbesondere schrage *κ Innenverzahnungen, dadurch gelöst, daß die beiden Schleifscheiben an einem gemeinsamen Werkzeugsup port gelagert sind, der um eine zur Zahnlängsrichtung oder zur Achsrichtung des Werkstücks parallele Schwenkachse schwenkbar an einem Werkzeugschiit ten bzw. Stößel gelagert und mii einem Schwenkantrieb verbunden ist, der von den Hubbewegungen de; '■■ Wer!c7eugschlitter.s bzw. Stößels Schwenkungen de-Werkzeugsupports in bezug auf den Werkzeugschiitter bzw. Stößel ableitet

Damit wird gemäß dem älteren Patent erreicht, da[ das beim Schleifen aktive Teilstück des der Wälzebene am nächsten gelegenen Randes jeder Schleifscheibe auch in den Wälzendsteliungen den Fußlinien dei schrägen Zähne folgt, so daß die Schleifhübe sich übet die gesamte Zahnbreite erstrecken können, ohne daC eine der Schleifscheiben in den Zahngrund eintaucht Auf diese Weise ist das beschriebene Problem zwar in befriedigender Weise gelöst, jedoch nur für Verzahnungen, deren Zahnbreite und Schrägungswinkel nicht allzu groß sind. Bei Verzahnungen mit größeren Zahnbreiten und/oder Schrägungswinkeln kann sich indessen störend bemerkbar machen, daß die den Wälz- und Hubbewegungen überlagerten Schwenkungen des Werkzeugsupports um die Schwenkachse Abweichungen vom genauen Evolventenprofil hervorrufen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer Zahnradschleifmaschine für schräge Innenverzahnungen das Arbeiten mit einer auf den Grundkreis des Werkstücks bezogenen Abwälzbewegung, und damit auch das Schleifen von Innenverzahnungen mit zwei gleichzeitig mit dem Werkstück in Eingriff stehenden Werkzeugen, in einer Weise zu ermöglichen, daß auch bei großen Zahnbreiten und/oder Schrägungswinkeln theoretisch einwandfreie Evolvenienflanken erzeug! werden können.

Diese Aufgabe ist. ausgehend von einer Auslenkeinrichtung der eingangs beschriebenen Gattung, erfin dungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Schleifscheibe einzeln auslenkbar ist und die Steuerung der Auslenkeinrichtung den eingestellten Zahnschrägungiwinkel und mittels Positionsgebern die Hubbewegung und die Abwälzbewegung verfolgend für die Auslenkzeitpunkte berücksichtigt.

Damit wird erreicht, daß jedes der beiden Werkztu ge, die sowohl die Abwälzbewegung wie die Hubbew( guiig in bezug auf das Werkstück gemeinsam ausführen, ausschließlich längs zur Erzeugenden der von dem betreffenden Werkzeug bearbeiteten Zahnflanke paralleler Linien auf das Werkstück einwirkt und jeweils dann durch Auslenken des zugehörigen Werkzeughalters unwirksam gemacht wird, wenn oder kurz ehe das betreffende Werkzeug die Fußmantelfläche ereicht. Da in einer bestimmten Abwälz- und Hubstellung immer nur eines der beiden Werkzeuge sich der Fußmantelfläche nähert, während das andere Werkzeug sich von dieser entfernt, kann das andere Werkzeug weiterarbeiten; d. h„ der Hub wird so lange fortgesetzt, bis das andere Werkzeug sich über den Rand der von ihm bearbeiteten Zahnflanke hinausbewegt hat. Es wird also in jeder beliebigen Wälzstellung der gemeinsame Hub der beiden Werkzeuge über den Punkt hinaus, an dem das eine Werkzeug wegen Kollisionsgefahr mit dem Zahnlückengrund nicht mehr weiterarbeiten kann, fortgesetzt, bis auch das andere Werkzeug seine während dieses Hubes mögliche Arbeit vollendet hau

Eine Steuervorrichtung für die Lage des Stößeihubes des die Arbeilsbewegung ausführenden Stößels an einer nach dem Teilwälzverfahren arbeitenden Zahnflankenschleifmaschine für Schrägstirnräder ist aus der DT-AS 20 50 946 bekannt. Zu der bekannten Steuervorrichtung

;ehören einstellbare, hubbegrenzende Anschlage und ;in mit diesen Anschlägen durch eine Relativbewegung m Takte des Stößelhubes zusammenwirkender Schaler. Zur Veränderung der Hublage des StöUels ist der bei jer genannten Relativbewegung feststehende Te:! in abhängigkeit von der geradlinigen Komponente der Wälzbewegung verstellbar. Zum Zwecke der gleichzeitigen Hubgrößenverstellung des Stößels sina die Anschläge als Leisten ausgebildet und stellen den in Abhängigkeit von der geradlinigen Komponente der ,·. Wälzbewegung verstellbaren Teil dar. Die Verstellbewegung verläuft quer zur Längserstreckung der Leisten und der die Relativbewegung ausführende Schalter ist unter einem vom Schrägungswinkel der Werkstückverzahnung abhängigen Winkel gegenüber den Leisten ^ bewegbar. Die vom Schalter überstrichene Fläche ist an den beiden von den Leisten offen gelassenen Seiten durch zusätzliche, ebenfalls einstellbare Endanschläge begrenzt. Es ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung, jedoch in Ergänzung der Erfindung möglich. .-,, euch noch den Hub beispielsweise in der aus der DT-AS 20 50 946 bekannten Weise derart zu begrenzen, daß der Überlauf des nicht ausgelenkten Werkzeugs in jeder Wälzstellung auf das nötige Maß begrenzt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin- .-s dung sind die Werkzeugträger zum Auslenken der Schleifscheiben in an sich bekannter Weise um je eine eigene Achse schwenkbar.

Schließlich ist es vorteilhaft, wenn die Achsen, um welche die Werkzeughalter schwenkbar sind, gegen die *, Ebene, in welcher die zur Abwälzbewegung gehörende Verschiebung stattfindet, gegensinnig schräggestellt sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen erläu- :, tert.

Fig. 1 zeigt einen bekannten Längsschliff nach dem 15°/20°-Verfahren, wobei die Bewegung des Werkzeugs relativ zum Werkstück mit strichpunktierten Linien dargestellt ist; _.,.

F i g. 2 zeigt den Querschliff nach dem Nullgrad-Verfahren; die Bewegung des Werkzeugs relativ zum Werkstück ist mit strichpunktierter Linie dargestellt;

F i g. 3 zeigt den Längsschliff nach der Erfindung: die Bewegung des Werkzeugs relativ zum Werkstück is; .-,< mit strichpunktierter Linie dargestellt;

Fig.4 zeigt die perspektivische Zeichnung der erfindungsgemäßen Maschine zum Schleifen der Zahnflanken mit zwei Schleifscheiben, wobei der einfacheren Darstellung wegen das Schleifen eines innenverza'inten .,; Geradstirnrades gewählt wurde und nur die wesentlichen Elemente der Maschine gezeigt sind:

F i g. 5 zeigt dieselbe Maschine, jedoch in Vorderansicht und beim Schleifen eines innenverzahnten Schrägstirnrades und wobei ebenfalls nur die wesentli- _- chen Elemente der Maschine gezeigt sind;

Fig. 6 zeigt das Werkstück nach Schnitt Vi-V! der Fig. 7 in drei verschiedenen Wälzsiellungen-. daboi wurde die Zahnhöhe etwas groß an^enomme; . uv wegen der besseren UberMchilichkeii v*"i' .πΓΛ-ιη,'ίν^- liegende Wäl/siellungcn zu erhalten

Fig.7 zeigt die Stellung d·.;; ein·, r. \ ■·.■■,· .i:· beim Schleifen des rechten Pivofiis in .τ ·■; \ v. - ·■· Wälzstellungen und i; Stuns· luri >'!■ ^λ· ' ι Werkstücks nach F i g. ι

Fig 8 zeigt einen Ai'svin'M .viii!.'* iniicv- ^!n\,;:, - , rades, in perspektivischer Par.«.tellur,;: s:·.'■-.■ .: ■ .' ^:ii'.v scheibe bei der Bcarheiuim de- techu·- ":-.h; ^1: i:i ■ mittels der Maschine nach Fig. 4;

F i g. 9 zeigt das Blockschaltbild der elektrischen bzw. elektronischen Verbindungen zwischen den verschiedenen Geräten.

Auf einem Bett 1 einer Zahnflanken-Schleifmaschine für Innen verzahnungen ist ein Wälzschlitten 2 querverschiebbar angeordnet. In diesem Wälzschlitten 2 ist ein Werkstücktisch 3 gelageit, auf dem ein Schneckenrad 4 sitzt. Damit im Eingriff steht eine Schnecke 5, angetrieben von einem Wechselrad 6. Die Querverschiebung des Wälzschlittens erfolgt durch eine Gewindespindel 7, angetrieben durch ein Wechselrad 8.

Auf dem Bett 1 ist längseinstellbar ein Ständer 9 angeordnet, auf dem eine Werkzeugschlittenführung 10 befestigt ist. Diese ist ( F i g. 5) entsprechend dem Schrägungswinkel der Verzahnung schräggestellt. Darauf ist ein Werkzeugschlitten 11 auf und ab bewegbar für die Hubbewegung von Schleifscheiben 12 und 13. Die Querverstellung dieser Schleifscheiben geschieht mittels Stellschlitten 14 und 15, in denen Werkzeughalter 16 und 17 schwenkbar gelagert sind. Die Schwenkung geschieht auf Achsen 18 und 19, die gegenüber der Querverstellebene 20 des Werkzeugschlitten 11 um den Winkel <xm geneigt sind. Für die Auslenkung der Werkzeughalter 16 und 17 dient eine Stange 21. betätigt mittels einer Kurvenscheibe 22. wobei die Stange 21 durch eine Feder 23 an die Kurvenscheibe 22 gedrückt wird. Diese Kurvenscheibe ist auf einer Welle 24 befestigi. und symmetrisch dazu ist eine weitere nicht gezeichnete Welle 24 angeordnet, auf denen sowohl ein Schrittmotor 25 und 26 als auch ein .Servomotor 27 und 28 angeordnet sind.

Zur Ermittlung der Hubstellung ist ein Positionsgeber 29 auf dem Werkzeugschlitten 11 befestigt, der in eine Zahnstange 30 greift. Diese ist an der Werkzcugschlittenführung 10 befestigt. Ein weiterer Positionsgeber 31 ist am Bett 1 angebracht; dieser steht im Eingriff mit einer Zahnstange 32 des Wälzschlittens 2 und ermr.teit die jeweilige Stellung des Wälzschlittens.

Ein zu bearbeitendes Werkstück 33, aufgespannt auf den Werkstücktisch 3 wälzt auf dem Grundkreis mit dem Durchmesser dh{ F i g. 7) ab. indem der Werkstücktisch 3 gedreht wird und gleichzeitig der Wälzschlitten 2 querverschoben wird. Dies geschieht durch Antrieb der Wechseiräder 6 und 8 und entsprechende Verbindung dieser beiden Wechselräder wie allgemein üblich. Bi Beginn des Schleifcns am Zahnkopf im Durchmesser d.. besteht die Stellung Sa, bei fortgesetztem Wäl/cn entsteht die Zwischenstellung 5«, und am Ende des Walzens im Durchmesser d< in Stellung S· greif! die Schleifscheibe 13 annähernd am Zahnfuß an. Der aktiv; Schleifpunkt 5 der Schleifscheibe 13 wanden dabe während der Wälzbewegung auf einer Tangenu- ' :i: den CS rundkreis mit dem Durchmesser di. Dieentsprich: dem sogenannten Nullgrad-Wälzvcrfaliro: da ursprünglich die Schleifscheiberachsen einen Wink. von 0' gegeneinander einschlössen <\. h. parallel /r Tanger·,'? 7 waren im vorliegender¹ Fall stehen πιιι· ri: '·.. Si!r:i!:,'.-ivL-tbenach\t'!i im Ν\··ΐ\ιΐ μ -γ O'u. ■■ \ ■·■ ■ ■(■■ c ?<i ":^J darr," .ic-ch / "■ -ϊκ ;·

■ ι Ο :

,:■. i.i."- V· ;i!/ix;v. ■. _:\a_:): Ί: ι, ;Λ ;!:-.;!iU S ν iii.r ι. ι.'.ί ,i ' I ίι·'^Μ· W t ■ >;.. i.; ¹A ' ! K.'v .:rs· ¹Iι! ίο."s Ii jILl/.'A ■ Ίΐ',ϊ.ιΐ'·· .kr i ' / ■ Ui ; ' --et·¹ -^ ' \.\';!ΐ:-·!^ι·:-Λνι-ι-ΊΓ',ί· ^:..·; ; ■: ^;\ '■ ■ ί

durchläuft der aktive Schleifpunkt 5 den mit Pfeilen bezeichneten Linienzug 34 und läuft somit im wesentlichen längs der Erzeugenden £", womit Längsschliff erzeugt wird.

Erreicht nun die Schleifscheibe 13 beim Schleifen der rechten Flanke 35 knapp den Zahngrund, d. h. die Fußmantelfläche 36 im Punkt 37. dann erfolgt mit Hilfe der Kurvenscheibe 22 und der Stange 21 die Auslenkung der Schleifscheibe 13 um die Achse 18 bis zum Punkt 38. Darauf erfolgt die Aufwärtshubbewegung bis zum oberen Umkehrpunkt, worauf die Abwärtshubbewegung bis Punkt 39 erfolgt, darauf lenkt die Kurvenscheibe 22 über Stange 21 und Feder 23 ein bis Punkt 40, und von dort erfolgt die Abwärtshubbewegung bis zum unteren Umkehrpunkt des Hubes H. Hierauf setzt die Aufwärtshubbewegung ein bis Punkt 41, dann erfolgt wieder Auslenkung bis Punkt 42, dann wieder Aufwärtshubbewegung bis zum oberen Umkehrpunkt, dann Abwärtshubbewegung bis Punkt 43, Einlenkung bis Punkt 44 und Abwärtshub bis zum Umkehrpunkt 45. In diesem Punkt ist die Flanke 35 fertiggeschliffen und entspricht die Stellung des Werkstücks der Wälzstellung Sc, worauf totales Ausfahren der Schleifscheiben 12 und 13 oberhalb des oberen Umkehrpunktes des Hubes H und Teilen des Werkstückes 33 um eine Zahnteilung erfolgt. Dann beginnt der Zyklus erneut mit dem Schleifen der nächsten Zahnflanke bzw. des nächsten Flankenpaares.

Das Schleifen der linken Zahnflanken erfolgt gleichzeitig in umgekehrtem Sinn mit Schleifscheibe 12 — bei günstigsten Bedingungen von Zähnezahl und Zahnhöhe — beginnend knapp am Zahnfuß und endigend am Zahnkopf. Dabei liegen die aktiven Schleifpunkte S der beiden Schleifscheiben 12 und 13 auf derselben Tangente Tan den Grundkreis mit dem Radius dl·. Der Abstand der beiden Schleifpunkte auf dieser Tangente ist entsprechend allgemeiner Evolventen-Zahnradgeometrie die sogenannte Zahnweite, die auch bei der Zahnweitenmessung benützt wird.

Zur Erfassung der Auslenkpunkte 37/38 und 41/42 und der Einlenkpunkte 39/40 und 43/44 dienen der Positionsgeber 29 für die Hubstellungen und der Positionsgeber 31 für die Wälzstellungen. Für die Inbetriebsetzung des Aus- und Einlenkens dienen die beiden Schrittmotoren 25 und 26, die die beiden Servomotoren 27 und 28 ansteuern und die Bewegungen über die Kurvenscheiben 22 und die Stange 21 auf die Werkzeughalter 16 und 17 leiten.

Entscheidend für die Eingabe /(Fig.9) in einen steuerungseigenen Rechner 46, der zusammen mit dem Positionsgeber 31 mit einer Auswertlogik 47 verbunden ist, sind die folgenden Werte:

die Zahnbreite b

der Grundschrägungswinkel ßb

der theoretische Hub Hg, der mit den Überläufen

der Schleifscheibe zusammen den tatsächlicher Hub /-/ergibt

der GrundkreisdurchirKsser dt*

der Kopfkreisdurchmesser da

der Fußkreisdurchmesser dr

Geht man z. B. von der Mittelstellung des zi. schleifenden Rades 33 aus, in der bei Annahme eines bestimmten Stirnschnittes (Fig. 7. Schnitt VlI-VII der Fig. 6) die Verzahnung des Rades symmetrisch zu der beiden Schleifscheiben 12 und 13 liegt, dann emsprichi der restliche Wälzweg bis zum Fußkreisdurchmesser der Distanz Wer. Für einen bestimmten Zwischenweri der Distanz Wd beträgt dann der durch die Auslenkung am Fußzylinder mit dem Durchmesser dr begrenzte theoretische Hub Hc.x. Dieser begrenzte Hub wire berechnet durch

und wird nur. wenn er kleiner als der theoretische Hub H ist, ausgewertet. Als hauptsächlichste Variable erscheint daher der Grundschrägungswinkel ßb für die Eingabe / in den Rechner 46.

Der erhaltene Wert Hii\ wird mit forlschreitendei Wälzung proportional zu dieser fortwährend erniedrigi oder erhöht (je nach Wälzrichtung bzw. rechts- oder linksgängiger Schrägverzahnung). Die jeweilige Wälzstellung wird dabei durch den Positionsgeber 31 ermittelt.

Im Vergleichsrechner 48 wird dieser Wert für die eine Flanke laufend mit der durch Positionsgeber 2S abgenommenen Hubposition verglichen und nacr Auswertung in der Auswertlogik 47 als Aus- oder Einlenkbefehl durch den Interpolator 49 an der Leistungsteil 50 weitergeleitet, der den Schrittmotor 2i antreibt und damit die Auslenkung der Schleifscheibe Ij bzw. des Werkzeugpunktes 5in der Zone des Zahnfuße: bewirkt. Diese Auslenkung stellt die vorzeitige Auslen kung der Bewegungsrichtung des Werkzeugpunkte! dar. Für die zweite Flanke sind dieselben Logikeinheiter vorgesehen, wobei danr auf den in F i g. 9 strichlicr gezeichneten Schrittmotor 25 gesteuert wird.

Durch eine andere Anordnung des Auslenkmechanis mus ist es auch möglich, an Stelle der Auslenkungsrich tung gegen den Zahnkopf hin diese im wesentlicher parallel zur Fußmantelfläche bis längstens bis zu entsprechenden Stirnfläche erfolgen oder die Bewc gung umkehren zu lassen. Die beschriebene Auslenkein richtung ist nicht auf das Schleifen von Innenverzahnun gen beschränkt, sondern es ist auch möglich, mit ihr ii gleicher Weise Außenverzahnungen herzustellen. Es is auch vorteilhaft, eine Hubbegrenzung bezüglich de Kopfzylinders vorzunehmen, wie in F i g. 3 als Punkt C dargestellt um dadurch Leerlaufzeiten auszuschalten.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Auslenkeinrichtung für die Werkzeugträger einer Zahnrad-Schleifmaschine für schräge Inner, verzahnungen, bei der einer geradlinig hin- und hergehenden relativen Hubbewegung zwischen dem Werkstück und einem Paar beiderseitig einer Zahnlücke auf Werkzeugträgern angeordneten gleichzeitig arbeitenden Schleifscheiben eine aus einer Drehung um die Werkstückachse und einer Verschiebung quer zur Werkstückachse zusammengesetzte Wälzbewegung überlagert ist, und mit einer Steuerung für die Auslenkeinrichtung, wobei die Werkzeugträger auf einem Schlitten angeordnet sind, der auf die Zahnschrä^e dreheins!ellbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schleifscheibe (12, 13) einzeln auslenkbar ist und die Steuerung der Auslenkeinrichtung den eingestellten Zahnschrägungswinkel und die Hubbewegung und die Abwälzbewegung mittels Positionsgebern verfolgend für die Auslenk-Zeitpunkte berücksichtigt.

2. Auslenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugträger (16, 17) in an sich bekannter Weise um je eine eigene Achse (18,19) schwenkbar sind.

3. Auslenkeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (18, 19), um welche die Werkzeughalter (16,17) schwenkbar sind, gegen die Ebene (Querverstellebene 20), in welcher die zur Abwälzbewegung gehörende Verschiebung stattfindet, gegensinnig schräggestellt sind (Winkel άμ).