-
Vorrichtung zum Formschleifen von Zahnrädern Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Formschleifen von innen- oder außen- insbesondere schrägverzahnten
Werkstücken mittels einer gegenüber diesem entsprechend dem Schrägungswinkel angestellten
Formschleifscheibe und mit einer zwischen dieser und dem Werkstück vorgesehenen,
der Zahnschräge folgenden os zillierend en Schraub enb ewegung.
-
Gegenüber anderen Feinbearbeitungsverfahren von Zahnrädern hat das
Schleifen bekanntlich den Vorteil, daß die Feinbearbeitung
nach
dem Härten, bei welchem sich durch unvermeidlichen Verzug Ungenauigkeiten in der
Zahngeometrie ergeben können, durchgeführt werden kann. Ferner läßt sich die Schleifbewegung
kinematisch leicht und exakt beherrschen, so daß unabhängig von den vorangehenden
Fertigungsmethoden eine gleichbleibende Genauigkeit im Endzustand erreicht wird.
Man unterscheidet hierbei zwischen dem Wälzschleifen und dem Formschleifen. Beim
Wälzschleifen wird eine geradflankige Schleifscheibe verwendet und zwischen dieser
und dem Zahnrad eine den Schleifvorgang an die Zahnform annähernde Relativbewegung
vorgesehen. Die Zahnform ergibt sich dann als Hüllschnittkurve, die zu Mikrostufen
an der Zahnflanke führt.
-
Diese Nikrostufen werden beim Formschleifen vermieden, bei dem die
Schleifscheibe eine der Zahnform angepaßte Flanke aufweist.
-
Das Werkstück führt hierbei eine oszillierende Hubbewegung aus, der
im Falle der Schrägverzahnung eine Drehbevegung überlagert ist,so daß sich insgesamt
eine oszillierende Schraubenbewegung ergibt. Zur Erzeugung der Drehbewegung wird
üblicherweise ein Spannbandantrieb vorgesehen, der nur eine geringe Steifigkeit
besitzt und daher für hohe Zerspanleistungen nicht geeignet ist. Unabhängig von
der Art der Verzahnung - gerad oder schräg -ergibt sich beim Formschleifen insoweit
ein Nachteil, als unvermeidbare Ungenauigkeiten in der Teilmechanik auf das Werkstück
übertragen werden.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Forischleifen
von gerad- oder schrägverzahnten Werkt) stücken so auszubilden, daß die Genauigkeit
der Teilsochan-ik keinen Einfluß auf die zu erzeugende Verzahnung hat. Ferner soll
mit der Erfindung zugleich ein einfacher und funktionssicherer
Antrieb
vornehmlich für das Formschleifen schrägverzahnt er Werkstücke gescb,afen werden.
-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß a) die Formschleifscheibe
ortsfest angeordnet ist, während b) die das Werkstück tragende Achse mit einem Hubantrieb
und einer Führung versehen ist, die ba) von einem Zylinderrad mit einer dem Werkstück
entsprechenden Verzahnung und bb) mindestens einem in eine Zahnlücke des Zylinderrades
eingreifenden Führungszahn entsprechender Geometrie gebildet ist, wobei c) das Zylinderrad
außer Eingriff mit dem Führungszahnrad bringbar und d) in dieser Lage mittels einer
Teilmechanik verdrehbar ist.
-
Bei geradverzahnten Werkstücken ist die Führung geradlinig, d.h.
das Zylinderrad geradverzahnt, während bei schrägverzahnten Werkstücken eine Schraubenführung
vorgesehen ist, die sich durch entsprechende Schrägverzahnung am Zylinderrad ergibt.
-
Da die Führung der Achse bzw. des Werkstücks exakt der Verzahnung
entspricht, muß die Teilmechanik mit keiner allzu hohen Genauigkeit arbeiten. Vorhandene
Ungenauigkeiten in der Teilmechanik werden nicht auf das Werkstück übertragen. Werden
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mehrere Führungszähne radialsymmetrisch
oder annähernd radialsymmetrisch zur Achse angeordnet, so können Teilfehler des
einzelnen Führungszahns ausgeglichen
werden. Die Teilgenauigkeit
des geschliffenen Werkstücks ist demzufolge höher als die der Führung.
-
Es ist zwar beim Stoßen, wie auch beim Fräsen schrägverzahnter Räder
bekannt (DT-PS 909 283), das Werkstück in einer kombinierten Hub-Drehbewegung mittels
einer Schraubenkulisse zu führen, doch ergeben sich auch hierbei die der Erfindungsaufgabe
zugrunde liegenden Probleme. Durch die Erfindung wird nicht nur dieser bekannte
Antrieb dem Formschleifen nutzbar gemacht, sondern vor allem der Einfluß der Teilmechanik
auf die Genauigkeit des fertigen Zahnrades eliminiertv Während das Formschleifen
bei geradverzahnten Stirnrädern keine Probleme mit sich bringt, muß bei schrägverzahnten
Rädern das Profil der Schleifscheibe vom Normalschnitt der Verzahnung abweichen.
Der Grund liegt darin, daß die Berührungslinie zwischen dem Zahnprofil, welches
eine unregelmäßige Bearbeitungsfläche darstellt und dem von der Schleifscheibe gebildeten
Rotationskörper eine Raumkurve ist. Form und Lage dieser Raumkurve werden nicht
nur von der Zahn- und Radgeometrie, sondern auch vom Schleifscheibendurchmesser
beeinflußt. Dies bedeutet, daß einerseits für jede Zahnradgeometrie eine andere
Scheibe verwendet, andererseits bei gegebener Geometrie und abnehmendem Scheibendurchmesser
beim Abziehen ständig eine andere Kurve auf die Schleifscheibe aufgebracht werden
muß. Bei diesem Verfahren ist die Schleifscheibe auf einem oszillierenden Schlitten
angeordnet und mit einem Drehantrieb versehen. Das Werkstück führt eine oszillierende
Hub- und Drehbewegung durch, wobei letztere, wie bereits angedeutet, durch einen
Spannband-Antrieb erzeugt wird.
-
Gemäß einem älteren Vorschlag (P 23 43 494.8-14) wird demgegenüber
ein
Formschleifverfahren vorgeschlagen, bei dem das Abziehwerkzeug für die Schleifscheibe
ein dem Zahnprofil des Werkstücks entsprechendes Profil aufweist, wobei zwischen
ihm und der Schleifscheibe eine der Schnittbewegung entsprechende Abziehbewegung
vorgesehen ist. Dieser Vorschlag besteht im wesentlichen in der Erkenntnis, daß
durch eine Umkehrung des Fertigungsprozesses auf den Abziehvorgang einerseits die
Schleifscheibe exakt abgetragen wird, andererseits die Abziehbewegung selbst mit
den gleichen steuerungstechnischen und mechanischen Mitteln erreicht werden kann,
wie die Bewegung beim Schleifen.
-
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist nun unmittelbar vor
oder hinter dem Werkstück das Abziehwerkzeug, das ein der Zahngeometrie entsprechendes
Profil aufweist, auf der Achse angeordnet.
-
Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung werden die axiale Vorschubbewegung
und die Drehbewegung vom Werkstück und Abziehwerkzeug zugleich ausgeführt, wobei
die Drehbewegung nicht durch einen gesonderten Antrieb, sondern durch eine entsprechende
Führung der Achse erzeugt wird. Damit ergibt sich eine weit bessere Steifigkeit
als bei den herkömmlichen Antrieben, so daß auch höhere Zerspanleistungen möglich
sind.
-
Ferner ist hiermit sichergestellt, daß Zahnrad und Abziehwerkzeug
exakt die gleiche Kinematik besitzen, so daß umgekehrt sichergestellt ist, daß die
Flankenform der Schleifscheibe exakt der gewünschten Zahnform entspricht. Diese
Ausführungsform läßt sich natürlich genauso vorteilhaft auch beim Formschleifen
geradverzahnter Räder verwenden.
-
Die Erfindung ist nachstehend anhand einer in der Zeichnung
dargestellten
Ausführungsform beschrieben.
-
Die Schleifscheibe 1 ist nur ausschnittsweise erkennbar.
-
Sie weist eine der Zahnform des herzustellenden Zahnrades entsprechend
geformte Flanke 2 auf. Das zu schleifende Werkstück 3 sitzt zusammen mit dem Abziehwerkzeug
4 auf einer Achse 5 und ist von jenem nur durch einen Distanz-4 ring 6 getrennt.
Das Abziehwerkzeug weist eine dem herzustellenden Zahnrad entsprechende Anzahl von
Zähnen gleicher Geometrie auf. Die Achse 5 sitzt in einer Rundführung 7 des Gehäuses
8. Die Rundführung 7 kann beispielsweise als hydrostatische Führung ausgebildet
sein. An der Achse 5 greift ein Hubantrieb an, der in der Zeichnung schematisch
durch eine Kurbelstange 9 mit Gelenk 10 angedeutet ist.
-
Die Achse 5 weist ferner eine Führung 11 mit einem Zylinderrad 16
auf, das an seinem Außenumfang mit einer der Anzahl der Zähne des herzustellenden
Zahnrades entsprechenden Anzahl von Zähnen 17 gleicher Geometrie versehen ist. In
die Verzahnung 17 des Zylinderrades 16 greifen ein oder mehr Führungszähne 18 ein,
die fest im Gehäuse 8 montiert sind. Die Achse 5 läßt sich so weit zurückbewegen
- in der Zeichnung nach links -, daß die Verzahnung 17 von den Führungszähnen i8
freikommen kann.
-
Mit dem Zylinderrad 16 steht ein zu einer nicht gezeigten Teilmechanik
herkömmlichen Aufbaus gehörendes Teilrad 19 mit inneren Zähnen 20 und einer äußeren
Teilverzahnung 21 in Eingriff. Soll das Werkstück 3 mit einer Schrägverzahnung versehen
werden, so weist die Verzahnung 17 einen dem Zahnrad 3 angepaßten Schrägungswinkel
auf, so daß bei Antrieb der Achse 5 mittels der Kurbelstange 9 eine Hubbewegung
mit überlagerter Drehbewegung, also eine Schraubenbewegung entsteht.
-
Zum Einstellen auf den nächsten Zahn wird die Achse 5 so weit zurückgezogen,
bis die Verzahnung 17 von den Führungszähnen 18 freikommt. Dann wird mittels der
Teilmechanik das Teilrad 19 und damit das Zylinderrad 17 um einen Zahn weitergedreht
und anschließend die Verzahnung 17 wieder auf die Führungszähne 18 aufgeschoben.