DE2932666A1

DE2932666A1 - METHOD AND DEVICE FOR FINISHING GEARS

Info

Publication number: DE2932666A1
Application number: DE19792932666
Authority: DE
Inventors: Manfred Erhardt; Herbert Loos
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1979-08-11
Filing date: 1979-08-11
Publication date: 1981-02-26
Also published as: IT1207095B; FR2466302A1; GB2056344A; FR2466302B3; IT8048058A0; JPS5627729A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Feinbearbeiten von ZahnrädernMethod and device for fine machining of gears

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feinbearbeiten von Zahnrädern, wie es im Oberbegriff des Hauptanspruchs beschrieben ist, und eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.The invention relates to a method for fine machining of Gear wheels as described in the preamble of the main claim, and a device for carrying out this method.

Bei wohl allen Werkzeugmaschinen treten während des Betriebes unterschiedliche elastische Durchbiegungen und Verformungen auf, die sich auf das Fertigmaß der bearbeiteten Werkstücke auswirken. Gerade bei Feinbearbeitungsverfahren, wie z.B. beim Rollen oder Schaben von Zahnrädern, sind solche unterschiedlichen Fertigmaße mit den heutigen Anforderungen an die Genauigkeit vielfach nicht vereinbar. Es gibt eine ganze Reihe von Ursachen für das Entstehen der unterschiedlichen Fertigmaße bei gleichbleibender Maschineneinstellung, d.h. beim Rollen und Schaben bei gleich eingestelltem minimalem Achsabstand zwischen Werkzeug und Werkstück. Da sind einmal die Toleranzen bei der Bearbeitungszugabe an den fertigzustellenden Werkstücken, d.h. die mit unterschiedlichen Zahnweitenmaßen vorverzahnten Werkstücke bewirken unterschiedliche Bearbeitungsdrücke beim Feinbearbeiten und damit unterschiedliche Fertigmaße an den Werkstücken. Die gleiche Wirkung haben die verschiedenen Werkstoffzustände bzw. Gefügeausbildungen der einzelnen Chargen. Daneben wirkt sich auch die nachlassende Schneidfähigkeit des Werkzeugs innerhalb seiner Standzeit auf den Bearbeitungsdruck und damit auf die Fertigmaße aus. NichtWith probably all machine tools, different elastic deflections and deformations occur during operation that affect the finished dimensions of the machined workpieces. Especially with fine machining processes, such as the Rolling or scraping gears, such different finished dimensions are often incompatible with today's requirements for accuracy. There are quite a number of Reasons for the development of the different finished dimensions when the machine setting remains the same, i.e. when rolling and scraping with the same set minimum center distance between tool and workpiece. First there are the tolerances With the machining allowance on the workpieces to be finished, i.e. the workpieces pre-toothed with different tooth width dimensions, cause different machining pressures during fine machining and thus different finished dimensions on the workpieces. The different material conditions or structure of the individual batches have the same effect. In addition, it also affects the declining The cutting ability of the tool within its service life depends on the processing pressure and thus on the finished dimensions. not

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unerwähnt bleiben sollen schließlich die Einflüsse von unterschiedlichen Temperaturen während des Tages auf die Wärmedehnung von Maschinenteilen.Finally, the influences of different temperatures during the day on the thermal expansion of machine parts should not be mentioned.

Ausgehend von diesen Beobachtungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem die zu unterschiedlichen Werkstückabmessungen führenden Verformungen an der Maschine eliminiert werden können. Daneben soll eine Vorrichtung geschaffen werden, auf der das Verfahren durchgeführt werden kann.Based on these observations, the invention is based on the object of developing a method in which the Deformations on the machine leading to different workpiece dimensions can be eliminated. Next to it should a device can be created on which the method can be carried out.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß der Soll-Achsabatand gemessen wird, und zwar unmittelbar an den Arbeitsachsen in der Maschine. Die Zustellung des Werkzeugs erfolgt so lange, bis der Ist-Achsabstand mit dem Soll-Achsabstand übereinstimmt (Anspruch l). Zweckmäßigerweise wird dabei mit einem vorwählbar eingestellten Arbeitsdruck gearbeitet, der beim Erreichen des Soll-Achsabstandes zunächst verringert wird, wobei das Werkzeug und das Werkstück noch in dieser Position verharren, ehe sie außer Eingriff gebracht werden. Auf diese Weise werden sehr saubere Zahnflanken am Werkstück erreicht (Anspruch 2).The object is achieved in that the target axis deviation is measured directly on the working axes in the machine. The tool is infeed until the actual center distance matches the target center distance (claim 1). Appropriately, it is done with a pre-selectable set working pressure, which is initially reduced when the target center distance is reached, the tool and the workpiece still remaining in this position before they are disengaged. To this Very clean tooth flanks are achieved on the workpiece (claim 2).

Zur Durchführung des Verfahrene sind an der Maschine Einrichtungen zum Messen des Achsabstandes erforderlich, die beim Erreichen des Soll-Achsabstands das Abschalten der Tiefenvorschubbewegung veranlassen (Anspruch 3)· Da die Messung ■o dicht wie möglich an der Werkzeug- und an der Werkstückachse erfolgen soll, wird die Meßeinrichtung derart an einerTo carry out the procedure, devices for measuring the center distance are required on the machine When the target center distance is reached, cause the depth feed movement to be switched off (claim 3) · Since the measurement ■ o should take place as close as possible to the tool and the workpiece axis, the measuring device is in such a way on a

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das Werkstück aufnehmenden Einrichtung angeordnet, daß sie gegen eine das Werkzeug aufnehmende Einrichtung wirkt. Bei entsprechender Formgebung dieser Einrichtung ist die Meßeinrichtung vom Achskreuzwinkel unabhängig (Anspruch k). Um einwandfreie Bearbeitungsergebnisse zu bekommen ist es ,zweckmäßig, mit einem bestimmten, wählbaren Arbeitsdruck zu arbeiten, wofür eine entsprechende Meßeinrichtung vorgesehen sein soll (Anspruch 5)·arranged the workpiece receiving device that it acts against a device receiving the tool. If this device is appropriately shaped, the measuring device is independent of the axis intersection angle (claim k) . In order to get perfect processing results, it is advisable to work with a specific, selectable working pressure, for which a corresponding measuring device should be provided (claim 5).

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 3 beschrieben.The invention is described below with reference to FIGS.

Figur 1 zeigt vereinfacht eine Maschine bzw. Vorrichtung nach der Erfindung, teilweise im Schnitt.Figure 1 shows a simplified machine or device according to the invention, partially in section.

Figur 2 zeigt vereinfacht die Maschine oder Vorrichtung nach Figur 1 von einer anderen Seite, auch teilweise im Schnitt.FIG. 2 shows, in a simplified manner, the machine or device according to FIG. 1 from another side, also partially on average.

Figur 3 zeigt vereinfacht die Anordnung der Meßeinrichtung für den Achsabstand.FIG. 3 shows, in a simplified manner, the arrangement of the measuring device for the center distance.

Die Figuren 1 und 2 zeigen die Anwendung der Erfindung auf einer Zahnradfeinbearbeitungsmaschine ohne Längsvorschub, die also im Tauchverfahren arbeitet. An einem C-förmigen Maschinengestell 1 ist in seinem oberen Überhang 2 ein Werkzeugträger 5 um eine Achse 6 schwenkbar und feststellbar gelagert. In dem Werkzeugträger ist das Werkzeug 3 auf einer drehbar antreibbaren Werkzeugspindel k aufgenommen. Der Antrieb des Werkzeugs ist bekannt und daher nicht gezeichnet.Figures 1 and 2 show the application of the invention on a gear finishing machine without longitudinal feed, which therefore works in the immersion process. On a C-shaped machine frame 1, a tool carrier 5 is mounted in its upper overhang 2 so as to be pivotable about an axis 6 and can be locked. The tool 3 is received in the tool carrier on a rotatably drivable tool spindle k . The drive of the tool is known and therefore not shown.

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Am Mittelteil l6 des Maschinengestells ist eine Konsole l8 in einer Führung 17 senkrecht zur Schwenkebene des Werkzeugträgers verschiebbar und feststellbar gelagert. Auf der Konsole ist ein Werkstücktisch 30 angeordnet. Auf ihm ist zwischen Reitstocken 31,32 das Werkstück 33 aufgenommen, das mit dem Werkzeug 3 kämmt und von ihm angetrieben wird. Die Achse 35 des Werkstücks 33 liegt in der Grundstellung des Werkzeugträgers 5 parallel zur Achse 36 des Werkzeugs 3 bzw. der Werkzeugspindel 4. Zum Zwecke des automatischen Spannens ist einer der Reitstöcke, z.B. 32, mit einer hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Spanneinrichtung 39 zum Betätigen der Pinole versehen. On the middle part l6 of the machine frame, a bracket l8 is mounted in a guide 17 so as to be displaceable and lockable perpendicular to the pivot plane of the tool carrier. A workpiece table 30 is arranged on the console. On it, the workpiece 33 is received between tailstocks 31, 32, which meshes with the tool 3 and is driven by it. The axis 35 of the workpiece 33 lies in the basic position of the tool carrier 5 parallel to the axis 36 of the tool 3 or the tool spindle 4. For the purpose of automatic clamping, one of the tailstocks, e.g. 32, can be operated with a hydraulic, pneumatic or electrical clamping device 39 the quill.

Die Konsole l8 wird von einem Elektromotor 24 über ein Wechselgetriebe 25 und ein Schneckengetriebe angetrieben. Das Schnekkenrad 22 dieses Getriebes ist als Spindelmutter ausgebildet, in die eine im unteren Schenkel 20 des Maschinengestells befe-The console l8 is driven by an electric motor 24 via a change gear 25 and a worm gear driven. The worm wheel 22 of this gear is designed as a spindle nut, in the one in the lower leg 20 of the machine frame

'stigte Vorschubspindel 19 eingreift. Die zu dem Schneckengetriebe gehörende Schnecke ist in Figur 1 vom Schneckenrad verdeckt und daher nicht zu sehen. In dem Getriebezug zwischen dem Elektrorator 24 und dem Schneckenrad 22 ist eine Rutschkupplung 23 vorgesehen. Das Schneckenrad 22 kann auch mit Hilfe einer Handkurbel 26 über eine schaltbare Kupplung 27 und über ein Zahnradgetriebe 28, das ebenfalls schaltbar sein kann, angetrieben werden. Statt der Schaltgetriebe 251 28 können auch stufenlos verstellbare Getriebe vorgesehen sein.'continuous feed spindle 19 engages. The one to the worm gear The associated worm is covered by the worm wheel in FIG. 1 and therefore cannot be seen. In the gear train between the electricator 24 and the worm wheel 22 is a slip clutch 23 provided. The worm wheel 22 can also be operated with the aid of a hand crank 26 via a switchable coupling 27 and are driven via a gear drive 28, which can also be shiftable. Instead of the manual gearbox 251 28 Infinitely variable transmissions can also be provided.

An einem der Reitstöcke, z.B. 31« ist ein sogenannter Meßechlitten kO angebracht, der in Figur 3 näher gezeigt ist. A so-called measuring slide kO , which is shown in more detail in FIG. 3, is attached to one of the tailstocks, for example 31 ".

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In einem Träger 4l ist eine Mikrometerschraube 42 aufgenommen, mit der eine Platte 43 auf den Werkzeugträger 5 zu oder von diesem weg einstellbar bewegt wird. Die Platte 43 ist mittels Führungsstangen 44 im Träger 4i geführt und gegen Verdrehen gesichert. In der Platte ist ein elektrischer Feintaster 48 befestigt, z.B.mittels konischer Klemmringe 45, die mit einer Druckplatte 46 und Schrauben 47 zusammengepreßt werden und so den Schaft des Feintasters klemmend umschließen. Der Tasterkopf 49 des Feintasters ragt aus der Platte 43 heraus. Das Einstellen des Feintasters 48 erfolgt wie folgt. Durch entsprechende Höhenverstellung der Konsole l8 mit dem Werkstücktisch 30 wird der erforderliche Soll-Achsabstand 34 zwischen der Werkstückachse 35 und der Werkzeugachse 36 eingestellt. Die Platte 43 wird dazu mittels der Mikrometerschraube 42 so weit in Richtung auf den Werkzeugträger 5 zu bewegt, bis der Tasterkopf an der Unterseite 37 des Werkzeugträgere 5 anliegt und dann weiter, bis der Kontaktpunkt des Feintasters 48 erreicht ist. Da die Mikrometerschraube 42 nur einen engen Verstellbereich aufweist, kann durch Verstellen des Trägers 4l eine Grobeinstellung vorgenommen werden. Hierzu ist der Träger mit Langlöchern 50 versehen, die von Befestigungsschrauben 51 durchdrungen werden.A micrometer screw 42 is received in a carrier 4l, with the one plate 43 on the tool carrier 5 to or from this way is adjustable. The plate 43 is means Guide rods 44 guided in the carrier 4i and against rotation secured. An electrical precision probe 48 is fastened in the plate, e.g. by means of conical clamping rings 45 which are connected to a Pressure plate 46 and screws 47 are pressed together and thus clampingly enclose the shaft of the fine feeler. The probe head 49 of the fine feeler protrudes from the plate 43. The setting of the fine feeler 48 takes place as follows. By adjusting the height of the console l8 with the workpiece table 30 accordingly becomes the required target center distance 34 between the workpiece axis 35 and the tool axis 36 are set. The plate 43 is for this purpose by means of the micrometer screw 42 so far in the direction moves towards the tool carrier 5 until the probe head rests against the underside 37 of the tool carrier 5 and then continues until the contact point of the fine feeler 48 is reached. Since the micrometer screw 42 has only a narrow adjustment range, a rough adjustment can be made by adjusting the carrier 4l be made. For this purpose, the carrier is provided with elongated holes 50 through which fastening screws 51 penetrate will.

Die Pinole eines der beiden Reitstöcke, z.B. 32, ist dem Arbeitsdruck nachgebend von einer Druckmeßdose 55 abgestützt.. Derartige Dosen sind bekannt, so daß sie hier nicht im Einzelnen beschrieben werden müssen. Die Druckmeßdose ist mit einer Schalteinrichtung 57 verbunden, die u.a. das EinstellenThe quill of one of the two tailstocks, e.g. 32, is the Working pressure supported by a pressure cell 55 yielding .. Such cans are known, so that they are not here in detail must be described. The pressure cell is connected to a switching device 57, which, among other things, the setting

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I NACHCaERElCHTJ unterschiedlicher Bearbeitungsdrücke erlaubt. I ACCORDING TO THE LAW, different machining pressures are allowed.

Die Arbeitsweise der Maschine ist folgende: Zunächst ist die Konsole l8 so weit heruntergefahren, daß das Werkstück 33 eingespannt werden kann. Zum Einleiten der eigentlichen Bearbeitungsoperation wird der Motor 24 beispielsweise durch Schließen eines Schalters 56 eingeschaltet und damit die Zustellbewegung, also der Tiefenvorschub 38, eingeleitet. Zu Beginn der Operation ist die Schalteinrichtung 57 noch unwirksam. Erst wenn der volle Arbeitsdruck zwischen Werkzeug 3 und Werkstück 33 erreicht ist, wird ein Relais 58 betätigt, das den Schalter 56 weiterhin geschlossen hält. Unter dem eingestellten Arbeitsdruck kommt es zu einer elastischen Verformung der Maschine und der das Werkzeug und das Werkstück aufnehmenden Teile, wodurch der Achsabstand 34 gegenüber dem nicht unter Arbeitsdruck verspannten Zustand vergrößert wird. Die Zustellbewegung 38 wird deshalb so lange fortgesetzt, bis der im verspannten Zustand vorhandene Achsabstand dem gewünschten Achsabstand 3k entspricht. Dieser Zustand ist dann erreicht, wenn der Tastkopf 49 des Feintasters 48, nachdem er die Unterseite 37 des Werkzeugträgers berührt hat und im weiteren Verlauf der Zustellbewegung zurückgedrückt wurde, den Kontaktpunkt erreicht. Der dabei ausgelöste Kontakt bewirkt ein Abschalten des Motors 24, der Tiefenvorβchub 38 ist damit beendet. Die Bearbeitung wird nunmehr als Schlichtoperation ohne Tiefenvorschub fortgesetzt. Beim Schaben ist diese Operation als Ausschaben bekannt. Gleichzeitig mit der Beendigung des Tiefenvorschubs oder mit einer Zeitverzögerung wird der ein-The mode of operation of the machine is as follows: First, the console 18 is lowered so far that the workpiece 33 can be clamped. To initiate the actual machining operation, the motor 24 is switched on, for example by closing a switch 56, and thus the feed movement, that is to say the depth feed 38, is initiated. At the beginning of the operation, the switching device 57 is still ineffective. Only when the full working pressure between tool 3 and workpiece 33 is reached is a relay 58 actuated, which continues to keep switch 56 closed. Under the set working pressure there is an elastic deformation of the machine and of the parts receiving the tool and the workpiece, whereby the center distance 34 is increased compared to the state not clamped under working pressure. The infeed movement 38 is therefore continued until the center distance existing in the clamped state corresponds to the desired center distance 3k. This state is reached when the probe head 49 of the fine feeler 48 reaches the contact point after it has touched the underside 37 of the tool carrier and has been pushed back in the further course of the feed movement. The contact triggered in the process causes the motor 24 to be switched off, and the depth feed 38 is thus ended. The machining is now continued as a finishing operation without depth feed. When scraping, this operation is known as scraping. Simultaneously with the completion of the depth feed or with a time delay, the

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gestellte Arbeitsdruck verringert und die Schlichtoperation weitergeführt. Nach einer vorgewählten Zeit wird das Relais 58 umgeschaltet und damit der Motor 2k auf Rücklauf geschaltet. Die Konsole l8 wird gesenkt, bis sie wieder die Ausgangsposition erreicht hat. An dieser Stelle veranlaßt ein nicht gezeichneter Endschalter, daß das Relais 58 und der Motor 2k
ausgeschaltet werden und in der Schalteinrichtung 57 wieder der ursprüngliche Bearbeitungsdruck eingestellt wird. Die
Maschine ist zum Bearbeiten des nächsten Werkstückes vorbereitet. The set working pressure is reduced and the finishing operation is continued. After a preselected time, the relay 58 is switched over and thus the motor 2k is switched to reverse. The console l8 is lowered until it has reached the starting position again. At this point, a limit switch, not shown, causes the relay 58 and the motor 2k
are switched off and the original processing pressure is set again in the switching device 57. the
The machine is ready to process the next workpiece.

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BegriffslisteList of terms

11 MaschinengestellMachine frame 3636 WerkzeugachseTool axis 22 ÜberhangOverhang 3737 Unterseitebottom 33 Werkzeugtool 3838 TiefenvorschubDepth feed 44th WerkzeugspindelTool spindle 3939 55 WerkzeugträgerTool carrier 4040 66th SchwenkachseSwivel axis 4i4i Trägercarrier 77th 4242 MikrometerMicrometer 88th 4343 Platteplate 99 4444 FührungsstangeGuide rod 1010 4545 KlemmringeClamping rings 1111 4646 Druckplatteprinting plate 1212th 4747 Schraubescrew 1313th 4848 FeintasterFine feeler i4i4 4949 TasterkopfProbe head 1515th 5050 LanglochLong hole i6i6 MittelteilMiddle part 5151 Schraubescrew 1717th Führungguide 5252 1818th Konsoleconsole 5353 1919th Spindelspindle 5454 2020th Schenkelleg 5555 DruckmeßdosePressure cell 2121st 5656 Schaltercounter 2222nd SchneckenradWorm wheel 5757 SchalteinrichtungSwitching device 2323 Ru t s chkupplungSelf-locking clutch 5858 Relaisrelay 2424 Motorengine 2525th WechselgetriebeChange gear 2626th HandkurbelHand crank 2727 Kupplungcoupling 2828 2929 3030th WerkstücktischWorkpiece table 3131 ReitstockTailstock 3333 Werkstückworkpiece 3434 AchsabstandCenter distance 3535 WerkstückachseWorkpiece axis

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Claims

Κ; Sa 1979 53 / 432.00 PL 476 (W 11)! Mn patent claims

1) ) Verfahren zum Feinbearbeiten von Zahnrädern mit einem1)) Method for finishing gears with a

zahnradförmigen Werkzeug, das sich spielfrei kämmend mit dem Werkstück in Eingriff befindet unter parallelen oder gekreuzten Achsen, wobei zwischen Werkzeug und Werkstück eine TiefenvorSchubbewegung im Sinne einer Achsabstands·» verkleinerung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Abstandes (34) zwischen der Werkstück- (35) und der Werkzeugachse (36 ) gemessen wird und der Tiefenvorschub (38) so lange erfolgt, bis ein vorwählbar eingestellter Achsabstand (34) erreicht ist.gear-shaped tool which meshes with the workpiece without play under parallel or crossed axes, with a depth feed movement in the sense of an axis distance reduction taking place between the tool and the workpiece, characterized in that the change in the distance (34) between the workpiece (35) and the tool axis (36) is measured and the depth feed (38) takes place until a preselectable axis distance (34) is reached.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug ( 3) bei der Feinbearbeitung mit einem vorwählbar eingestellten Arbeitsdruck auf das Werkstück (33) einwirkt und daß Werkzeug (3 ) und Werkstück (33) nach Erreichen des eingestellten Achsabstandes (34) bei fortgesetzter Rotationsbewegung zunächst unter Beibehaltung des eingestellten Arbeitsdruckes und dann unter verringertem Arbeitsdruck verharren, ehe sie mit einem Eilrücklauf außer Eingriff gebracht werden.2) Method according to claim 1, characterized in that the tool (3) acts on the workpiece (33) during the fine machining with a preselectably set working pressure and that the tool (3) and workpiece (33) after reaching the set center distance (34) with continued rotational movement, initially maintaining the set working pressure and then pausing at reduced working pressure before they are disengaged with a rapid return.

3) Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (48,49) zum Messen des Achsabstandes (3**) vorgesehen sind, die mit Steuereinrichtungen (57) für einen selbständigen Arbeits-3) Device for performing the method according to claim 1 and 2, characterized in that means (48, 49) for measuring the center distance (3 **) are provided, which are provided with control devices (57) for an independent work

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ablauf der Maschine verbunden sind und bein Erreichen des vorwählbar eingestellten Achsabstandes ( 3*0 ein Signal zum Beenden der TiefenvorSchubbewegung (38) und ggf. zum Verharren in dieser Stellung und/oder für einen Rücklauf geben.sequence of the machine are connected and when the preselectable axis distance is reached (3 * 0 a Signal to end the depth feed movement (38) and if necessary give to remain in this position and / or to return.

4) Vorrichtung nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Messen des Achsabstandes (34) ein an einer das Werkstück (33) aufnehmenden Einrichtung, z.B. einem Reitstock (31), in Richtung auf das Werkzeug (3 ) verstellbar angeordneter elektrischer Taster (48) od. dgl. auf eine das Werkzeug (3 ) aufnehmende Einrichtung oder ein fest mit dieser verbundenes Teil (37) wirkt.4) Device according to claim 3t, characterized in that as a means for measuring the center distance (34) on a device receiving the workpiece (33), for example a tailstock (31), in the direction of the tool (3) adjustable electrical button ( 48) or the like acts on a device receiving the tool (3) or a part (37) firmly connected to it.

5) Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß zusätzlich Mittel ( 55, 57) zum Einstellen und Messen des Arbeitsdruckes zwischen Werkzeug (3) und Werkstück (33) vorhanden sind.5) Device according to claim 3 or 4, characterized in that additional means (55, 57) for setting and measuring the working pressure between tool (3) and workpiece (33) are present.

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ORIGINAL INSPECTED