DE2625342A1

DE2625342A1 - Verfahren und maschine zur bearbeitung von verzahnungen

Info

Publication number: DE2625342A1
Application number: DE19762625342
Authority: DE
Inventors: Oscar Bossi
Original assignee: SICMAT
Current assignee: SICMAT
Priority date: 1975-06-13
Filing date: 1976-06-04
Publication date: 1976-12-23
Also published as: US4084481A; GB1517254A; BR7603807A; CA1035615A; FR2314012B1; FR2314012A1; DE2625342B2; IT1083072B; ES448686A1; JPS51151891A

Description

Ba 3652

Stabilimentö* Industriäle Costruzione Macchinario Attrezzature - Torino S.I.C.M.A.T., S.ρ.Α., Planezza / Italien

Verfahren und Maschine zur Bearbeitung von Verzahnungen

Man kennt bereits zahlreiche Ausführungsformen von Schleifmaschinen für Verzahnungen oder Fertigbearbeitungsmaschinen, mit deren Hilfe die Fertigbearbeitung von Verzahnungen, Zahnrädern und dgl. gemäß zwei Grundverfahren durchgeführt werden kann. Das erste, als "konventionelles und/oder diagonales" Verfahren bezeichnete besteht darin, daß der Schneidvorschub stufenweise durchgeführt wird, d.h. die Annäherung von Werkzeug und Werkstückträgertisch. Das Werkzeug und das Werkstück sind daher einander angenähert am Ende jeder Längsbewegung bzw. jedes Längshubes, oder ggf. am Ende eines Hubes von beiden, beispielsweise des Werkstückträgertisches, wenn dieser in seiner Längsbewegung angehalten wird.

Beim zweiten Verfahren, der sog. "fortlaufenden Abwärtsbewegung" , führt der Werkstückträgertisch keine Längsbewegung bzw. keinen Längshub aus und der Schneidvorschub wird fortgesetzt, bis sich das Werkzeug dem Werkstück um eine ausreichende Größe genähert hat, damit letzteres theoretisch die gewünschten Abmessungen aufweist.

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Die bekannten Maschinen enthalten Einrichtungen, die es ihnen ermöglichen, die Endbearbeitung von Verzahnungen durchzuführen, und zwar nach dem einen oder anderen Verfahren, die abgerufen werden, oder nach Verfahren, die davon abgeleitet werden, wobei es diese Einrichtungen gestatten -gemäß dem Wunsch der Bedienungsperson - von einem Verfahren auf das andere überzugehen. Im allgemeinen arbeiten diese Maschinen nach automatischen Zyklen, die in Abhängigkeit von dem gewünschten Grad der Fertigbearbeitung und selbstverständlich von den geometrischen Eigenschaften der Verzahnungen programmiert sind.

Dennoch muß man sich klarmachen, daß die bekannten Verfahren und die zu deren Durchführung bestimmten Maschinen wenigstens einen Nachteil aufweisen, der zusammengefaßt aufgezeigt werden muß, um das folgende besser zu verstehen.

Wenn während der ersten Phase der Fertigbearbeitung das Werkzeug und das Werkstück bis zu dem gewünschten theoretischen Abstand einander angenähert sind, führen ein Nachregulieren der Abstände und die Elastizität der Maschinenelemente zu einem sehr leichten Unterschied zwischen den Abmessungen, die für die Verzahnung gewünscht werderv und denen, die am Ende erreicht werden. Es sei festgestellt, daß es notwendig ist, daß sich die Maschine und

müssen,

das Werkstück selbst sich gewissermaßen "erholen" um sievon Spannungen bzw. Beanspruchungen zu befreien, die in jedes dieser Organe bei der Arbeit eingeführt werden. Zu diesem Zweck hat man vorgeschlagen, das Werkzeug und das Werkstück mit einer geringen Distanz voneinander zu entfernen, und zwar alles bei fortlaufender Bearbeitung, entweder durch ein Hin- und Zurückbewegen des irisches im Falle des konventionellen Verfahrens oder durch ein einfaches

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Fortsetzen der Drehbewegung des Werkzeuges und des Werkstückes im Falle der fortlaufenden Abwärtsbewegung.

Dennoch ist diese Lösung nicht vollkommen zufriedenstellend, weil das Entfernen von Werkstück und Werkzeug stattfindet, nachdem diese beiden Elemente in ein Zusammenwirken gebracht worden sind, um die Bearbeitung auf das gewünschte Fertigmaß durchzuführen. Es ist daher weiterhin noch eine relativ große Toieranz zwischen dem gewünschten Maß und dem schließlich erreichten Maß vorhanden.

Durch die Erfindung soll daher ein Verfahren zur Bearbeitung von Verzahnungen bzw. Zahnrädern geschaffen werden, das bei Fertxgbearbeitungsmaschinen der oben angeführten Type verwendet werden kann und gemäß einem Zyklus arbeitet, der eine Phase des Vor- bzw. Grobschliffes enthält.

Erfindungsgemäß läuft der Bearbextungszyklus nach dieser ersten Phase mit einer Phase der Vorfertigbearbeitung, während der ein Werkstückträgertisch und das Werkzeug sich bis zu dem Maß ihres Abstandes einander nähern, der mit den theoretischen Endabmessungen des Werkstückes korrespondiert, dann mit einer Phase des Zurückziehens, während der Tisch und das Werkzeug leicht voneinander entfernt werden, und schließlich mit einer Phase der Fertigbearbeitung, während der der Tisch und das Werkzeug wieder in ihre Relativstellung zurückgeführt werden, die mit den Endabmessungen des Werkstückes korrespondiert.

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Dieses erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl im Falle der "fortlaufenden Abwärtsbewegung", als auch im Falle der "konventionellen und/oder diagonalen" Bearbeitung ausgenutzt werden.

Dennoch lassen sich im Falle der fortlaufenden Abwärtsbewegung die verschiedenen Geschwindigkeiten präzisieren, die für die Benutzung des Schneidvorschubes während des ganzen Zyklus der Maschine vorteilhaft sind. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Schneidvorschub (Annäherung von Werkzeug und Werkstückträgertisch) aufeinanderfolgend eine erhöhte Geschwindigkeit während der Annäherungsphase, eine erste Langsamgeschwindigkeit während der Phase des Vorschliffes, eine zweite Langsamgeschwindigkeit unterhalb der ersten während der Phase der Vorfertigungsbearbeitung, eine schnelle Negativgeschwindigkeit während der Phase des Zurückziehens, eine Langsamgeschwindigkeit, vorzugsweise höchstens gleich der der Vorfertigbearbeitungsphase, während der Phase der Fertigbearbeitung und schließlich eine schnelle Negativgeschwindigkeit aufweist, die ein Zurückführen der Maschine in ihre Beladestellung gestattet.

Die Übertragung einerseits zwischen der Ausgangswelle des Motors, der den vertikalen Schneidvorschub steuert, und andererseits zwischen dem Werkzeugträgertisch oder dem Werkzeugträgerschlitten kann durch jede Kombination von Elementen gebildet werden; zum Beispiel kann eine Kurvenscheibe vorgesehen werden, die in Translation oder in Rotation durch den Motor angetrieben wird. Auf dieser Kurvenscheibe stützt sich der Schlitten oder der bewegliche Tisch ab. Wie man weiß, muß die Position des beweglichen Elements (Schlitten oder Tisch) in jedem Augenblick ganz genau bekannt sein, weil diese Information

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eine der bekannten Größen bildet, die der Steuereinrichtung des Motors in der Weiise zugeführt wird, daß er in den Stand versetzt wird, den gewählten Zyklus der Maschine zu steuern.

Im folgenden sei die Erfindung anhand einer in der Zeichnung veranschaulichten und lediglich als Beispiel dienenden Ausführungsform näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht (mit herausgebrochenen Teilen) einer erfindungsgemäßen Maschine, die mit Einrichtungen zur fortlaufenden Abwärtsbewegung ausgestattet ist und die ebenfalls nach dem konventionellen Verfahren arbeiten kann;

Fig. 2 eine Seitenansicht (mit herausgebrochenen

Teilen) der in Fig. 1 dargestellten Maschine.

In der Zeichnung erkennt man, daß die Maschine im wesentlichen einen Rahmen 1 in Form eines großen C umfaßt, dessen oberer Schenkel oder Arm ein Schneid- bzw. Schleifwerkzeug trägt, das vorzugsweise mit konstanter Drehgeschwindigkeit durch einen nicht dargestellten Motor angetrieben wird.

Ein Werkstückträgertisch 3 ist auf einem Schlitten 4 angeordnet, der entlang dem Rahmen 1 dank vertikaler Gleitschienen 5 gleitbeweglich ist. Wie bekannt ist, kann der Tisch 3 einerseits mit einer hin- und hergehenden Bewegung um eine horizontale Achse 6 und andererseits mit einer horizontalen und längs verlaufenden Gleitbewegung, parallel oder geneigt in Bezug auf die Drehachse des Werkzeuges 2, bewegt bzw. angetrieben werden. Ein Motor 7 (vorzugsweise mit zwei Geschwindigkeiten, z.B. ein Asynchronmotor mit zwei

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Polaritäten) steuert diese Gleitbewegung durch Zwischenschaltung einer geeigneten übertragungseinrichtung, die nicht im einzelnen beschrieben zu werden braucht.

Das zu bearbeitende Werkstück 8 ist lose zwischen zwei gegenüber liegendenjSpitzen 9 montiert, die auf dem Tisch 3 angeordnet sind.

Die Span- bzw. Schneidvorschubbewegung, d.h. die Annäherung von Werkzeug und Werkstück aufgrund der vertikalen Gleitbewegung des Schlittens 4 entlang der Gleitschienen 5 wird mit Hilfe eines Motors 17 erreicht, der eine Kurvenscheibe 11 klassischer Ausführung antreibt. Die Kurvenscheibe, die fest mit dem Schlitten 4 verbunden ist, stützt sich auf Rollen 12 ab, deren Stellung gegenüber dem unteren Arm des Rahmens fest ist, die jedoch durch Mittel eingestellt werden kann, die im einzelnen nicht beschrieben sind.

Der Motor 10 ist ein Gleichstrommotor und seine bei 13 nur schematisch angedeutete Steuereinrichtung enthält mehrere Schaltkreise für die Speisung des Motors. Genauer gesagt ist es vorteilhaft, Schaltkreise anzuordnen, die es gestatten, wenigstens zwei, vorzugsweise drei unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten des Motors in Richtung der Annäherung des Werkstückes zum Werkzeug und eine entgegengesetzte Drehgeschwindigkeit zu erreichen.

Eine mit Kerben versehene Scheibe 14 ist fest mit der Kurvenscheibe 11 verbunden und bewegt sich vor einer Zähleinrichtung 15 vorbei, deren Signale einer Programmierzentrale 16 der Steuereinrichtungen der verschiedenen Motoren zugeführt wird, und zwar insbesondere der des Motors 10, um diesem die Relativstellungen des Werkzeuges und des Werkstückes in jeder Phase des Bearbeitungszyklus anzuzeigen.

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Es sei bemerkt, daß die Programmier-Zentrale 16 im einzelnen nicht beschriebene Mittel enthält, um einen Bearbeitungszyklus in Abhängigkeit von dem gewünschten Verfahren und den Verzahnungsabmessungen zu programmieren.

Die Funktion einer solchen Maschine ist dem Fachmann bekannt und es genügt, ihre besonderen Charakteristiken zu betonen.

Im Falle der fortgesetzten Abwärts- bzw. Absenkbewegung speist die Steuereinrichtung 13 den Motor 10 in der Weise, daß er sich zunächst mit einer schnellen Geschwindigkeit während der Annäherungsphase von Tisch und Werkzeug dreht, während der das Werkzeug mit dem zu bearbeitenden Werkstück nicht in Berührung kommt. Die Annäherungsgeschwindigkeit von Tisch und Werkzeug kann für eine gegebene Geschwindigkeit des Motors durch eine geeignete Form der Kurvenscheibe 11 selbst erhöht werden. '

Nach dieser Ännäherungsphase erfährt die Geschwindigkeit des Motors oder zumindest die Geschwindigkeit des Schneidvorschubes eine erste Verminderung, die lediglich von einer Verkleinerung der Neigung der Kurvenscheibe resultieren kann. Dies ist die Phase des Vor- bzw. Grobschliffes. Der Beginn dieser Phase stimmt mit dem Zählen einer bestimmten Anzahl Kerben der Scheibe 14 überein.

Von dieser Phase des Vorschliffes an behält die Kurvenscheibe eine konstante Neigung bis zu ihrem Maximum bei und die Regulierung der Maschine wird in der Weise betätigt, daß, wenn der Maximalpunkt der Kurvenscheibe gegenüber den Rollen 12 liegt, der Abstand zwischen Tisch und Werkzeug mit den Endabmessungen des Werkstückes korrespondiert.

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Am Ende der Phase des Vorschliffes, das mit dem Zählen einer bestimmten Anzahl.Kerben der Scheiben 14 übereinstimmt, modifiziert die Steuereinrichtung 13 die Speisung des Motors 10, dessen Drehgeschwindigkeit kleiner wird als die Geschwindigkeit während der Phase des Vorschliffes. Es ergibt sich dann eine Phase der Vorfertxgbearbeitung, die sich fortsetzt, bis der Maximalpunkt der Kurvenscheibe gegenüber die Rollen 12 gelangt.

Der Zyklus der Maschine setzt sich dann fort durch eine Phase, die als Phase des Zurückziehens bezeichnet wird, während der die Maschine, das Werkstück und das Werkzeug sich gewissermaßen "erholen" können. Die Steuereinrichtung 13 kehrt die Drehrichtung des Motors 10 um, der während einer ausreichend kurzen Zeit mit einer ausreichend erhöhten Geschwindigkeit dreht. Es ergibt sich daher ein leichtes Zurückziehen des Werkstückes gegenüber dem Werkzeug. Eine erneute Umkehrung der Drehrichtung des Motors steuert einen Schneidvorschub mit einer Geschwindigkeit, die gleich der der Vorfertigbearbeitungsphase ist. Dies ist die.Fertigbearbeitungsphase, während der das Maximum der Kurvenscheibe 11 gegenüber die Rollen 12 gelangt. Am Ende dieser Fertigbearbeitungsphase sind die Abmessungen des Werkstückes gleich den gewünschten Abmessungen.

Der Zyklus endet schließlich durch ein schnelles Zurückfahren in eine Entlade-Position des Werkstückträgers. Zu diesem Zweck weist die Kurvenscheibe eine genügend starke Negativ-Neigung auf und der Motor 10 wird für eine Drehrichtung gespeist, die mit dem Schneidvorschub korrespondiert, und zwar ggf. mit einer erhöhten Geschwindigkeit. In gewissen Fällen kann es jedoch vorgezogen werden, den Motor 10 mit einer ebenfalls erhöhten Geschwindigkeit drehen zu lassen, jedoch umgekehrt zur vorhergehenden.

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Die Funktion der Maschine wird nicht im einzelnen beschrieben, wenn sie gemäß dem konventionellen und diagonalen Bearbeitungsverfahren benutzt wird. Man weiß einfach, daß der Schneidvorschub in Stufen durchgeführt wird, zwischen denen der Tisch mit Hilfe des Motors in wenigstens einer Bewegungsrichtung - vor oder zurück arbeitet. Die Stufen folgen dem allgemeinen Lauf des Schneidvorschubes der fortgesetzten Abwärtsbewegung, d.h. nach einer Phase der Vorfertigbearbeitung, während der sich der Tisch bis zu einem Maximum dem Werkzeug nähert, ist eine Phase des Zurückziehens des Tisches vorhanden, der eine Phase der Fertigbearbeitung folgt. Während dieser letzteren wird der Tisch um wenigstens eine Stufe, jedoch vorzugsweise um zwei Stufen, wieder nach oben geführt, bis in seine Maximalstellung, bevor er in seine Entladestellung zurückgeführt wird.

Während der Phase der Fertigbearbeitung und vorzugsweise während der Phase der Vorfertigbearbeitung liegt die Geschwindigkeit des Schneidvorschubes jeder Stufe unterhalb der entsprechenden Geschwindigkeit während der Phase des Vorschliffes. Dies wird dank der Regelung der Drehgeschwindigkeit des Motors 10 durch seine in geeigneter Weise programmierte Steuereinrichtung erleichtert erreicht.

Man vermeidet so Verformungen im Profil der Zähne im Augenblick der Schneidvorschubstufen.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die zuvor beschriebene und veranschaulichte Ausführungsform begrenzt ist, sondern daß vielmehr alle möglichen Varianten möglich sind. Insbesondere ist es für den Fachmann selbstverständlich, daß der Werkzeugträgertisch mit

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einer festen Höhe angeordnet werden könnte, während das Werkzeug dann auf 6inem in vertikaler Richtung am Rahmen gleitbeweglichen Schlitten montiert wäre.

Außerdem sei betont, daß, im Falle einer Maschine, die einfacher als die zuvor beschriebene ist und die nicht nach dem konventionellen und/oder diagonalen Verfahren arbeiten kann, der Motor 10 ein Motor mit konstanter Geschwindigkeit sein kann. Seine Steuereinrichtung 13 muß jedoch ein Umkehren der Drehgeschwindigkeit ermöglichen, wenn nicht eine mechanische Umkehreinrichtung der Ausgangswelle vorgesehen ist, wobei diese Umkehreinrichtung selbst von der Steuereinrichtung 13 abhängig ist.

In diesem Falle kann der weiter oben beschriebene Zyklus noch erreicht werden, aber es ist natürlich nicht mehr möglich, die Geschwindigkeit des Schneidvorschubes zwischen den Stufen der Phase der Vorfertigbearbeitung und der der Fertigbearbeitung zu variieren. Diese Stufen werden daher mit konstanter Geschwindigkeit durchgeführt.

Schließlich sei noch auf eine sekundäre, jedoch besonders interessante Eigenschaft der Maschine aufmerksam gemacht, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet.

In bestimmten Fällen ist es notwendig, die Maschine schnell anzuhalten, um Unfälle oder Beschädigungen des Werkzeuges oder des Werkstückes während der Bearbeitung zu vermeiden. Um diese Sicherheit zu gewährleisten, weisen die bekannten Einrichtungen bzw. Maschinen den Nachteil auf, daß der Werkstückträgertisch und das Werkzeug weit

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über die normale Beladestellung hinaus entfernt werden müssen. Es ergibt sich dadurch eine Funktion der Sicherheitseinrichtung, wobei die Regulieranordnungen der Maschine wieder zurückzuführen sind, was einen beträchtlichen Zeitverlust mit sich bringt.

Bei dem weiter oben beschriebenen Verfahren und bei den zu dessen Durchführung bestimmten Maschinen kann dieser Mangel der bekannten Sicherheitseinrichtungen vermieden werden.

Zu diesem Zweck steuert die Sicherheitseinrichtung 17, die durch einen leicht zugänglichen einfachen Einschalter oder Unterbrecher gebildet ist, die negative Geschwindigkeit des Schneidvorschubes, die während der Phase des Zurückziehens benutzt wird, und sie hält diese negative Geschwindigkeit aufrecht, bis die Maschine in ihre Beladestellung zurückgeführt ist. Mit anderen Worten, der durch die Zentrale 16 unter dem Impuls der Einrichtung 17 erhaltene Befehl wird* zum Motor 10 übertragen, dessen Anhalten nur in dem Moment erfolgt, in dem der Werkstückträgertisch seine BeladestelJLung erreicht, und zwar dank einer Drehbewegung der Kurvenscheibe im umgekehrten Sinne entsprechend dem normalen Zyklus der Maschine.

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Claims

Patentansprüche

1. !Verfahren zur Bearbeitung von Verzahnungen, bei dem —'eine Fertigbearbeitungsinaschine mit fortlaufender Abwärtsbewegung und/oder auf konventionelle und diagonale Weise arbeiten kann, dadurch gekennzeichnet , daß der Bearbeitungszyklus abläuft mit einer Phase der Vorfertigbearbeitung, während der ein Werkstückträgertisch und das Werkzeug sich bis zu dem Maß ihres Abstandes einander nähern, der mit den theoretischen Endabmessungen des Werkstückes korrespondiert, dann mit einer Phase des Zurückziehens, während der der Tisch und das Werkzeug leicht voneinander entfernt werden, und schließlich mit einer Phase der Fertigbearbeitung, während der der Tisch und das Werkzeug wieder in ihre Relativstellung zurückgeführt werden, die mit den Endabmessungen des'Werkstückes korrespondiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das bei einer Arbeit mit fortlaufender Abwärtsbewegung anwendbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidvorschub (Annäherung von Werkzeug und Werkstückträgertisch) aufeinanderfolgend eine erhöhte Geschwindigkeit während der Annäherungsphase, eine erste Langsamgeschwindigkeit während der Phase des Vorschliffes, eine zweite Langsamgeschwindigkeit unterhalb der ersten während der Phase der Vorfertigbearbeitung, eine schnelle Negativgeschwindigkeit während der Phase des Zurückziehens, eine Langsamgeschwindigkeit, vorzugsweise höchstens gleich der der Vorfertigbearbeitungsphase, während der Phase der Fertigbearbeitung und schließlich eine schnelle Negativgeschwindigkeit aufweist, die ein Zurückführen der Maschine in ihre Beladestellung gestattet.

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3. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sicherheitseinrichtung vorhanden ist, die die während der Phase des Zurückziehens benutzte Negativgeschwindigkeit des SchneidvorSchubes steuert und diese Geschwindigkeit aufrechterhält, bis die Maschine in ihre Beladestellung zurückgeführt ist.

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