DE2459033B2

DE2459033B2 - Correction device for the rolling drive of a gear grinding machine

Info

Publication number: DE2459033B2
Application number: DE2459033A
Authority: DE
Inventors: Manfred 8031 Puchheim Erhardt; Herbert Loos; Max Seitz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-12-13
Filing date: 1974-12-13
Publication date: 1980-03-06
Also published as: DE2462349A1; DE2459033C3; DE2459033A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Korrektureinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs geschilderten Art.The invention relates to a correction device of the type described in the preamble of the claim Art.

Es ist bereits eine Zahnrad-Schleifmaschine bekannt, bei der die zusätzliche Querbewegung des Werkstückzahns relativ zur Schleifscheibe dadurch bewirkt wird, daß mindestens eines der Rollbänder gedehnt wird, was von einem Leitlinea), abhängig von der hin- und hergehenden Querbewegung des Rollbogenschlittens, gesteuert werden kann. Diese Steuerung ist insofern unvollkommen, weil die Dehnung der Rollbänder und damit ihre Durchbiegung begrenzt ist. Außerdem machen sich Temperatureinflüsse bemerkbar (DE-OS 20 59 521).A gear grinding machine is already known in which the additional transverse movement of the workpiece tooth is effected relative to the grinding wheel in that at least one of the roller belts is stretched, which a guide line a), depending on the to and fro transverse movement of the roller-arch slide, can be controlled. This control is imperfect in that the elongation of the roller belts and so that their deflection is limited. In addition, temperature influences are noticeable (DE-OS 20 59 521).

Von daher liegt der Erfindung als Aufgabe zugrunde, eine Korrektureinrichtung für den Wälzantrieb einer Zahnradschleifmaschine für hochgenaue Zahnräder, z. B. Lehrzahnräder, oder zahnradförmige Werkzeuge, z. B. Schab- oder Rollräder, zu schaffen, die von der Dehnung der Rollbänder weitgehend unabhängig ist, so daß die Korrektur an der Werkstück-Zahnflanke nicht von dem Zustand der Rollbänder abhängt, insbesondere auch die Temperatur über die Wärmeausdehnung der Rollbänder keinen Einfluß auf die Flankenkorrektur am Werkstück hat.Therefore, the object of the invention is to provide a correction device for the rolling drive of a Gear grinding machine for high-precision gears, e.g. B. master gears, or gear-shaped tools, z. B. scraping or rolling wheels to create, which is largely independent of the expansion of the rolling belts, so that the correction on the workpiece tooth flank does not depend on the condition of the roller belts, in particular also the temperature via the thermal expansion of the roller belts has no influence on the flank correction on Workpiece has.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit einer Korrektureinrichtung gelöst, die die Merkma-Ie des Patentanspruchs aufweist.The object on which the invention is based is achieved with a correction device which has the characteristics of the claim.

Mit der Korrektureinrichtung nach der Erfindung können u. a. Werkzeuge hergestellt werden, mit denen es möglich ist, dem Härteverzug an zu schabenden oder zu rollenden Zahnrädern entgegenzuwirken und darüber hinaus eine beim Rollen von Zahnrädern entstehende Verschränkung der Zähne gegenzukorrigieren. With the correction device according to the invention, inter alia. Tools are made with which it is possible to counteract the hardening distortion on gears to be scraped or to be rolled and above also counter-correct any entanglement of the teeth that occurs when the gears are rolling.

Eine derartige Maschine hat auch den Vorteil, daß die Rollbänder nicht überdehnt werden können. Auch wird vermieden, daß durch das Dehnen der Rollbänder Kräfte auftreten können, die sich auf die Schlittenfüh-Such a machine also has the advantage that the roller belts cannot be overstretched. Also will avoided that the stretching of the roller belts forces can occur which affect the carriage guide

lung uiiguiiaug auaw'iin.un. i~/ii. Lliiiuuutig 131 citiiuvu uiiu lung uiiguiiaug auaw'iin.un. i ~ / ii. Lliiiuuueig 131 citiiuvu uiiu

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für einen robusten Werkstattbetrieb, insbesondere für viel Wiederholungsfälle geeignetfor a robust workshop operation, especially suitable for frequent repetitions

Zum Stand der Technik ist die US 17 01456 zu nennen. Diese zeigt und beschreibt eine Zahnradschleifmaschine, die ausschließlich einen Tauchvorschub in Richtung der Zahnhöhe ausführt Da diese Maschine keine Korrektureinrichtung im Sinne des Ausgangspunktes zur Erfindung oder gar im Sinne der Erfindung selbst aufweist, ist diese Maschine zur Bearbeitung von sehr genauen Zahnrädern nicht geeignetUS 17 01 456 is to the prior art to name. This shows and describes a gear grinding machine that only has a plunge feed in Direction of the tooth height executes As this machine does not have a correction device in the sense of the starting point for the invention or even within the meaning of the invention itself, this machine is for processing very precise gears not suitable

Es ist auch eine Maschine zum Schleifen von Zahnrädern bekannt bei der dem Tauchvorschub in Richtung der Zahnhöhe ein Längsvorschub überlagert ist Diese Maschine weist eine Korrektureinrichtung mit einem Rollbandhalter auf, der als elastisches Glied eine Feder enthält Den Längsvorschub und das elastische Glied will die Erfindung vermeiden (DE-PS 9 29 288).There is also known a machine for grinding gears with the plunge feed in A longitudinal feed is superimposed in the direction of the tooth height. This machine has a correction device a roller tape holder, which contains a spring as an elastic member. The longitudinal feed and the elastic Member wants to avoid the invention (DE-PS 9 29 288).

Schließlich ist auch ein Abwälzgetriebe für Maschinen zum Schleifen von Zahnrädern bekannt das einen querverschiebbaren starren Rollbandhalter aufweist. Dieses dort Rollschlitten genannte Element dient nicht zur Korrektur im Sinne der Erfindung, sondern zum Erzeugen der Abwälzbewegung (DE-PS 7 21 899).Finally, a generating gear for machines for grinding gears is also known Has transversely displaceable rigid roller tape holder. This element called there roller slide does not serve for correction within the meaning of the invention, but for generating the rolling movement (DE-PS 7 21 899).

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, welche die F i g. 1 bis 4 darstellen.The invention is explained on the basis of exemplary embodiments which show FIGS. 1 to 4 represent.

F i g. 1 zeigt eine Zahnradschleifmaschine, auf der die Erfindung angewendet ist;F i g. Fig. 1 shows a gear grinding machine to which the invention is applied;

F i g. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus der Maschine nach F i g. 1, und zwar von der linken Seite ohne Teilungseinrichtung, so daß Rollbogen und Rollbandhalter zu sehen sind;F i g. FIG. 2 shows, on an enlarged scale, a section from the machine according to FIG. 1, from the left side without dividing device, so that roll arch and roll holder can be seen;

F i g. 3 zeigt eine Ansicht entsprechend F i g. 2, jedoch mit nur teilweise abgebrochener Teilungseinrichtung, mit einem Blockschaltbild für eine numerische Steuerung; F i g. 3 shows a view corresponding to FIG. 2, but with the dividing device only partially broken off, with a block diagram for a numerical control;

F i g. 4 zeigt eine vereinfachte Ansicht entsprechend Fig.3, mit einem Blockschaltbild für eine Steuerung mittels Rechner.F i g. 4 shows a simplified view corresponding to FIG. 3, with a block diagram for a controller by means of a computer.

Auf einem Maschinenständer 1 einer Zahnrad-Schleifmaschine ist ein Rollbogenschlitten 2 in einer geeigneten Führung hin- und hergehend verschiebbar und hierzu antreibbar gelagert Die Mittel zum Antrieb der Hin- und Herbewegung sind bekannt und daher nicht gezeichnet. Quer zur Bewegungsrichtung des Rollbogenschlittens ist eine bekannte und daher nicht ausführlich gezeichnete Werkstückspindel 4 gelagert. Die Werkstückspindel wird an ihrem dem Werkstück 5 abgewendeten Ende von einer Rollbogenhülse 6 umhüllt. Die Werkstückspindel ist zusammen mit der Rollbogenhülse quer zur Achse der Werkstückspindel hin- und hergehend querverschiebbar angeordnet, sie sind aber nicht parallel zu ihrer Achse längsverschiebbar. Das Werkstück führt also relativ zur Schleifscheibe 19 ausschließlich einen Tauchvorschub in Richtung der Zahnhöhe aus. Am dem Werkstück abgewendeten Ende sind Werkstückspindel und Rollbogenhülse mit einer an sich bekannten Teilungseinrichtung 7, von der in F i g. 1 das Gehäuse gezeichnet ist, gekuppelt. Die Rollbogenhülse und die Werkstückspindel können in gleichen Lagern gelagert sein. Vorzuziehen ist eine Wälzlagerung, bei der die Wälzkörper zum Zweck der Spielfreiheit mit Übermaß eingebaut sind. An dem der Teilungseinrichtung abgewendeten Ende der Werkstückspindel kann das Werkstück 5, ein Lehrzahnrad, Schabrad, Rollrad oder ein anderes Zahnrad, aufgespannt werden. Auf der Rollbogenspindel ist der Rollbogen 8 austauschbar und zweckmäßigerweise rCiSitV zur ivGiiuGjTcnspinvOn a machine stand 1 of a gear grinding machine, a curved slide 2 is in one suitable guide back and forth displaceable and for this purpose mounted so as to be drivable The means for driving the back and forth movement are known and therefore not shown. At right angles to the direction of movement of the A known and therefore not shown in detail workpiece spindle 4 is mounted on the curved slide. At its end facing away from the workpiece 5, the workpiece spindle is surrounded by an arcuate sleeve 6 enveloped. The workpiece spindle, together with the curved sleeve, is transverse to the axis of the workpiece spindle arranged to be transversely displaceable to and fro, but they are not longitudinally displaceable parallel to their axis. The workpiece therefore only performs a plunge feed relative to the grinding wheel 19 in the direction of the Tooth height from. At the end facing away from the workpiece, there are workpiece spindle and curved sleeve with an on known dividing device 7, of which in FIG. 1 the housing is drawn, coupled. The roll bow sleeve and the workpiece spindle can be stored in the same bearings. A roller bearing is preferable, in which the rolling elements are installed with oversize for the purpose of freedom from play. On which the Dividing device facing away from the end of the workpiece spindle, the workpiece 5, a master gear, Shaving wheel, rolling wheel or another gearwheel can be clamped. That’s on the arched spindle Roll arch 8 interchangeable and expediently rCiSitV for ivGiiuGjTcnspinv

CiiiSiCt!(.sup uuigvopCiiiSiCt! (. Sup uuigvop

dem Rollbogen sind Rollbänder 9, 10 befestigt, die mit ihrem anderen Ende in geeigneter Weise nachspannbar mit Schrauben 11 an einem Rollhandhalter 12 angeschraubt sind. Der Rollbandhalter ist in einer geeigneten Führung, die nicht näher gezeigt ist, an einem Ausleger 13 quer zur Achse der Werkstückspindel verschieblich gelagert Der Ausleger ist an einem Bock 14, der auf dem Maschinengestell 1 aufgeschraubt ist, mit Hilfe einer Führung 15 in vertikaler Richtung geführt Zum Verschieben sind eine Schraubspindel 16 und zum Feststellen Klemmschrauben 17 vorgesehen. Das freie Ende des Auslegers wird höhenverstellbar und festspannbar von einem Lagerbock 38 abgestützt.the roll arches 9, 10 are attached with the its other end can be retightened in a suitable manner with screws 11 on a roller handle holder 12 are screwed on. The roller tape holder is in a suitable guide, which is not shown in detail a boom 13 displaceably mounted transversely to the axis of the workpiece spindle Bock 14, which is screwed onto the machine frame 1, with the aid of a guide 15 in the vertical direction guided A screw spindle 16 is provided for moving and clamping screws 17 are provided for locking. The free end of the boom is supported in a height-adjustable and clamped manner by a bearing block 38.

Die Schleifscheibe 19, die zum Bearbeiten einer Werkstückzahnflanke in eine Zahnlücke des Werk-Stücks 5 in Eingriff gebracht werden kann, ist in einem Schleifspindelstock 20 höhenverstellbar und im Winkel zum Werkstückzahn, zwecks Einstellen des Eingriffswinkels, an einem Schleifbock 21 befestigt Der Schleifbock kann auf dem Maschinenständer 1 auf den gewünschten Schrägungswinkel dar Werkstückzähne eingestellt werden.The grinding wheel 19, which is used to machine a workpiece tooth flank in a tooth gap of the workpiece 5 can be brought into engagement, is adjustable in height and angle in a grinding headstock 20 to the workpiece tooth, for the purpose of setting the pressure angle, attached to a bench grinder 21 The The bench grinder can be positioned on the machine frame 1 at the desired helix angle for the workpiece teeth can be set.

Auf dem quer zur Achse der Werkstückspindel 4 hin- und herverschiebbaren Rollbogenschlitten 2 ist auf einem Halter 34 ein Leitlineal 35 schwenkbar gelagert. 2^r> Der Schwenkwinkel kann mit einer Mikrometerschraube 36 od.dgl. eingestellt werden. Statt des L.eitlineals kann auch eine auswechselbare Schablone vorgesehen sein. Dieses Leitlineal oder die Schablone wird abgetastet mit einem elektrischen, hydraulischen, pneumatischen oder — wie gezeichnet — mechanischen Fühler 37. Als Beispiel ist ein zweiarmiger Hebel gewählt, der an einem Festpunkt am Lagerbock 38 drehbar gelagert ist. Um eine Untersetzung vom Leitlineal zur gesteuerten Bewegung zu bewirken, ist i"> ein längerer Hebelarm 40 dem Leitlineal zugeordnet, während der kürzere Hebelarm 41 am Rollbandhalter angreift. Im oder am Rollbandhalter ist eine Rückholfeder 42 vorgesehen, die dafür sorgt, daß der Fühler stets gegen das Leitlineal gedrückt wird. Bei der hin- und -to hergehenden Bewegung des Rollbandschlittens gleitet der Fühler auf dem Leitlineal entlang. Je nach Neigung des Leitlineals wird dadurch eine zusätzliche Querbewegung auf den Rollbandhalter ausgeübt, die dem Rollbogen eine zusätzliche Drehbewegung erteilt und « damit auch dem Werkstück. Je nach Neigung des Leitlineals oder Form der Schablone wird die Werkstückzahnflanke abweichend von der theoretischen Evolvente geschliffen.A guide ruler 35 is pivotably mounted on a holder 34 on the curved curved slide 2, which can be pushed back and forth transversely to the axis of the workpiece spindle 4. 2 ^r > The pivot angle can with a micrometer screw 36 or the like. can be set. Instead of the guide rule, an exchangeable template can also be provided. This guide rule or the template is scanned with an electrical, hydraulic, pneumatic or - as shown - mechanical sensor 37. As an example, a two-armed lever is selected, which is rotatably mounted on a fixed point on the bearing block 38. To bring about a reduction from the guide rail to the controlled movement, a longer lever arm 40 is assigned to the guide rail, while the shorter lever arm 41 engages the roller tape holder. A return spring 42 is provided in or on the roller tape holder, which ensures that the sensor is always During the to-and-fro movement of the roller conveyor slide, the feeler slides along the guide rule Depending on the inclination of the guide ruler or the shape of the template, the workpiece tooth flank is ground differently from the theoretical involute.

Die Mikrometerschraube 36 kann noch durch eine >o nicht gezeichnete Meßuhr ergänzt sein, um das Einstellen des Leitlineals zu erleichtern. Oberhalb des Auslegers ist eine zweite Meßuhr 43 vorgesehen, die von einem zweiarmigen Hebel 44 beeinflußt wird, der mit seinem nicht gezeichneten freien Ende am r> Rollbandhalter 12 angreift. Die Bewegung des RoUbandhalters kann so abgelesen werden. Mit einer Klemmeinrichtung 45 kann der Rollbandhalter festgestellt werden. Die Kopiereinrichtung ist dann auszuschalten. The micrometer screw 36 can also be replaced by a> o Dial gauge (not shown) should be added to make setting the guide easier. Above the Boom, a second dial gauge 43 is provided, which is influenced by a two-armed lever 44, the engages with its free end (not shown) on the roller tape holder 12. The movement of the tape holder can be read like this. The roller tape holder can be fixed with a clamping device 45 will. The copier must then be switched off.

F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer numerischen Steuerung, die auf den Rollbandhalter 12 einwirkt. Der Rollbogenschlitten 2 und der Rollbandhalter 12 werden mit jeweils einem elektrischen oder hydraulischen Servomotor 74, 75 oder mit je einem Schrittmotor angetrieben. Die Steuerung dieser Motore erfolgt von einer Handeingabeeinrichtung 76 oder Lochstreifenleser oder einem anderen Datenträger aus. In dieser Eingabevorrichtung werden die beiden Koordinaten der gewünschten Profilabweichung eingegeben. Die beiden Koordinaten sind die Eingriffsstrecke oder die Zahnhöhe einerseits, dargestellt durch den Weg des Rollbandschlittens, und die Flankenabweichung von der Evolvente andererseits, dargestellt durch den Zusatzantrieb des RoUbandhalters. Die Handeingabevorrichtung wirkt in bekannter Weise auf eine bekannte N-C-Bahnsteuerung 77, die ihrerseits über je einen Verstärker auf die besagten Servomotore 74, 75 einwirkt Sowohl am Rollbandhalter als auch am Rollbandschlitten ist je ein Linearmeßwertgeber 80, 81 vorgesehen, von dem aus eine Rückkopplung auf die N-C-Bahnsteuerung erfolgtF i g. Fig. 3 shows an embodiment of the invention with a numerical control operating on the roll tape holder 12 acts. The arched slide 2 and the roller band holder 12 are each with an electrical or hydraulic servomotor 74, 75 or each driven by a stepper motor. Controlling this Motors is provided by a manual input device 76 or a punched tape reader or some other data carrier the end. The two coordinates of the desired profile deviation are entered into this input device. The two coordinates are the length of contact or the tooth height on the one hand, represented by the Path of the roller conveyor slide, and the flank deviation from the involute on the other hand, represented by the additional drive of the RoUbandhalter. The manual input device acts in a known manner on a known N-C path control 77, which in turn has each an amplifier acts on said servomotors 74, 75 both on the roll band holder and on the A linear measuring transducer 80, 81 is provided, from which a feedback to the N-C path control takes place

Fig.4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Steuerung mittels eines Rechners. Dafür ist es vorteilhaft, die Punkte der gewünschten Flankenabweichung auf eine einzige für alle Punktfolgen gültige Gleichung zurückzuführen. Dann ist es möglich, einen Rechner vorzusehen, der nur dieser einen Gleichung zu genügen braucht. So können die Punkte der korrigierten Zahnflanke mit einer Hyperbel /3-ten Grades verbunden werden, welche lautet4 shows an embodiment of the invention with a control by means of a computer. For this it is advantageous to select the points of the desired edge deviation to a single equation valid for all point sequences. Then it is possible to have one Provide calculator that only needs to satisfy this one equation. So the points of the corrected Tooth flank can be connected to a hyperbola / 3rd degree, which reads

.1' = / (x) = O₀ + U₁X + U₁X² + . . . U_n. .1 '= / (x) = O ₀ + U ₁ X + U ₁ X ² +. . . U _n .

wobei die Kooridnate χ durch die unkorrigierte Rollbogenverstellung bzw. durch den Weg des Rollbogenschlittens 2 und die Koordinate y durch die zusätzliche Querbewegung des RoUbandhalters dargestellt wird.where the coordinate χ is represented by the uncorrected roll-arch adjustment or by the path of the roll-arch slide 2 and the coordinate y is represented by the additional transverse movement of the RoUbandhalter.

Der Rollbandschlitten 2 wird mit einem Motor 82 hin- und hergehend angetrieben. Am Rollbandschlitten ist ein Linearmeßwertgeber 83 vorgesehen, an dem die Koordinate χ abgegriffen und in den Rechner 84 eingegeben wird. In den Rechnet werden ferner von Hand oder mit einem Datenträger die Konstanten ao, a\, a2 ... eingegeben. Mit dem Rechenergebnis wird über einen Verstärker 85 der Servomotor 86 gesteuert, der den Rollbandhalter zu seiner zusätzlichen Querbewegung antreibt. Der Rollbandhalter kann noch mit einem zweiten Linsarmeßwertgeber 87 versehen werden, der eine Rückkopplung zum Rechner herstellt oder seine Meßwerte zur Korrektur in den Rechner eingibt.The roller conveyor slide 2 is driven back and forth with a motor 82. A linear transducer 83 is provided on the roller conveyor slide, from which the coordinate χ is picked up and entered into the computer 84. The constants ao, a \, a2 ... are also entered into the calculator by hand or with a data carrier. The result of the calculation is used to control the servomotor 86 via an amplifier 85, which drives the roller tape holder for its additional transverse movement. The roll tape holder can also be provided with a second lens arm measuring transducer 87, which produces a feedback to the computer or inputs its measured values for correction in the computer.

Eine andere vorteilhafte Möglichkeit der Rechensteuerung besteht darin, den Kurvenzug der korrigierten Evolvente auf die Fouriersche ReiheAnother advantageous possibility of arithmetic control is to use the curve of the corrected Involute to the Fourier series

y = f{x) = h₀ + /), cosv -f /j₂cos2x + /?,cos3x ... + </, sinx 4 H₂ sin 2x + a₃ sin3x . . . y = f {x) = h ₀ + /), cosv -f / j ₂ cos2x + / ?, cos3x ... + </, sinx 4 H ₂ sin 2x + a ₃ sin3x. . .

zurückzuführen. Die Konstanten der Gleichung (B) werden nach der Fourierschen Analyse festgestellt und in den Rechner 84 eingegeben. Die Koordinate χ gibt der Linearmeßwertgeber am Schlitten 2, dann steuert der Rechner den Servomotor durch Synthese der einzelnen Harmonischen.traced back. The constants of equation (B) are determined by Fourier analysis and entered into the computer 84. The coordinate χ is given by the linear transducer on slide 2, then the computer controls the servomotor by synthesizing the individual harmonics.

selbstverständlich sind auch andere Rechner z. B. für allgemeine Rechenoperationen anwendbar. Auch kann die Af-Koordinate rechnergesteuert sein, dann wird der Motor 82 als Servomotor über einen nicht gezeichneten Verstärker gesteuert.of course, other computers such. B. for general arithmetic operations applicable. The Af coordinate can also be computer-controlled, then the Motor 82 is controlled as a servomotor via an amplifier (not shown).

I liei/ii 4 I! al: /'.ddiniiiiiicnI liei / ii 4 I! al: /'.ddiniiiiiicn

Claims

Claim:

Correction device for the roller drive of a gear grinding machine for fine machining of externally toothed spur gears in which the rotating grinding wheel is exclusively relative to the workpiece tooth performs a plunge feed in the direction of the tooth height, the rotational component being the Rolling movement yon roller belts is effected, on the one hand via a roller belt holder on the machine frame and on the other hand on one. Roll arch are attached and roll on this, and at the a carriage carrying both the arc and the workpiece (arc carriage) in rhythm the rolling motion is moved back and forth, with a device based on a Data carrier exerts an additional rotary drive on the roll arch, characterized in that that the roller tapes (9, 10) are rigidly attached to the roller tape holder (12), which is directly on the machine frame (13, 14) parallel to the arched slide (2) controlled by the data carrier and displaceable is stored

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