DE3142843C2

DE3142843C2 - Machine for fine machining the tooth flanks of toothed workpieces

Info

Publication number: DE3142843C2
Application number: DE19813142843
Authority: DE
Inventors: Karl Dr. 8000 München Buschhoff
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Works
Priority date: 1981-10-29
Filing date: 1981-10-29
Publication date: 1985-01-03
Also published as: JPH0240453B2; JPS5882622A; DE3142843A1

Abstract

Für das Verfahren zum Schaben, Rollen o.ä. der Zahnflanken von Zahnrädern, bei dem das zu bearbeitende Werkstück (1) ortsfest gelagert ist und mit einem zahnradartigen Werkzeug (4) in einem Zweiflanken-Wälzeingriff steht, wobei das Werkzeug (4) eine geradlinige hin- und hergehende Vorschubbewegung (R) in einer zur Werkstückachse (31) parallelen Ebene, eine Zustellbewegung (Z) senkrecht zur Werkstückachse (31) und eine Schwenkbewegung ( φ) um eine quer zur Vorschubrichtung (R) gerichtet Achse (10) ausführt, wird vorgeschlagen, zum Erzeugen balliger Zahnflanken die Zustell- und die Schwenkbewegung (Z, φ) des Werkzeugs unabhängig voneinander in Abhängigkeit von der jeweiligen Lage des Werkzeugs (4) auf dem Vorschubweg zu verändern. Eine dafür geeignete Maschine weist eine Wiege (25) auf, an der das Werkzeug (4) angeordnet ist und die die hin- und hergehende Vorschubbewegung (R) mitmacht und die ferner um eine quer zur Vorschubrichtung gerichtete Achse (10) schwenkantreibbar ist. Vorschub-, Zustell- und Schwenkbewegung werden der vorgegebenen Flankenlinie (6) des Werkstücks (1) entsprechend gesteuert.For the method of scraping, rolling or the like of the tooth flanks of gears, in which the workpiece (1) to be machined is mounted in a stationary manner and is in two-flank rolling engagement with a gear-like tool (4), the tool (4) having a executes a straight reciprocating feed movement (R) in a plane parallel to the workpiece axis (31), an infeed movement (Z) perpendicular to the workpiece axis (31) and a pivoting movement (φ) about an axis (10) directed transversely to the feed direction (R) , it is proposed that the infeed and pivoting movements (Z, φ) of the tool be changed independently of one another depending on the respective position of the tool (4) on the feed path in order to produce crowned tooth flanks. A machine suitable for this has a cradle (25) on which the tool (4) is arranged and which takes part in the reciprocating feed movement (R) and which can also be pivoted about an axis (10) directed transversely to the feed direction. Feed, infeed and swivel movements are controlled according to the specified tooth trace (6) of the workpiece (1).

Description

Zahnflanken vornehmlich durch Schaben erzeugt werden; die Maschine ist aber auch geeignet für andere Feinbearbeitungsverfahren mit Zweiflanken-Wälzeingriff wie z. B. Rollen, Honen usw. Dabei bietet die Maschine noch den Vorteil, daß die radialen Bearbeitungskräfte direkt von einer großflächigen Führung der Wiege aufgenommen werden können und nur die axialen Kräfte von den für die Dreheinstellung des Werkzeugkopfes notwendigen Bauteilen aufzunehmen sind.Tooth flanks are primarily produced by scraping; but the machine is also suitable for others Fine machining process with two-flank rolling engagement such as B. rolling, honing, etc. The machine still has the advantage that the radial machining forces come directly from a large-area guidance of the cradle can be absorbed and only the axial forces for the rotary setting of the tool head necessary components are to be included.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in drei Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. The invention is described below using an exemplary embodiment shown in three figures.

Fig.) zeigt einen Schnitt durch zwei benachbarte Zähne eines Zahnrades entlang ihrer horizontalen Flankenlinien. Fig.) Shows a section through two adjacent teeth of a gear along their horizontal flank lines.

Fig.2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 11-11 und das Werkzeug in verschiedenen Stellungen,Fig.2 shows a section along the line 11-11 and the tool in different positions,

F i g. 3 zeigt schematisch eine Maschine, nach der Erfindung. F i g. 3 shows schematically a machine according to the invention.

In den F i g. 1 und 2 sind zwei Zähne 2, 2' eines zu bearbeitenden Zahnrades 1 im Schnitt dargestellt. In die Lücke 3 zwischen den Zähnen 2, 2' greift ein Zahn 5 eines Werkzeugs 4, das ein Schabrad oder eiir anderes geeignetes Werkzeug sein kann. Das Werkzeug führt eine hin- und hergehende Vorschubbewegung (Pfeilrichtung R) aus. Damit der Zweiflanken-Wälzeingriff über die gesamte Zahnbreite B erhalten bleibt bzw. um die gewünschten Flankenlinien 6, 6' zu erhalten, muß das Werkzeug 4 im Laufe der Vorschubbewegung eine Schwenkbewegung (Pfeilrichtung φ) ausführen, die mit einer Änderung des Achsabstandes verbunden ist. In Fig.2 ist das Werkzeug 4 links in einer entsprechend geschwenkten Stellung mit 4' bezeichnet. Rechts, wo die Balligkeit zur Stirnseite hin wieder abnimmt, wird die anfangs stärkere Schwenkung durch entgegengesetztes Schwenken des Werkzeugs 4 wieder verringert. In einer Stellung während der entgegengesetzten Schwenkbewegung ist das Werkzeug hier mit 4" bezeichnet. Insbesondere für solche Werkstücke mit sich zu den Stirnseiten hin wieder verringernder Balligkeit ist die Verwendung von Werkzeugen mit balligen Zähnen zu empfehlen. Andernfalls kann die Kante 7 des Werkieugzahnes eine Beschädigung der Werkstückzähne hervorrufen oder auch selbst beschädigt werden. Aus demselben Grunde ist es zweckmäßig, daß die mittlere Rotationsebene 8 des Werkzeugs 4 im jeweiligen Berührpunkt 9 immei senkrecht zur Flankenlinie steht. Die Achse 10 für die Schwenkbewegung φ verläuft deshalb durch den dem Werkstück 1 zugewendeten Scheitelpunkt der mittleren Rotationsebene 8.In the F i g. 1 and 2, two teeth 2, 2 'of a gear 1 to be machined are shown in section. A tooth 5 of a tool 4, which can be a shaving wheel or other suitable tool, engages in the gap 3 between the teeth 2, 2 '. The tool executes a reciprocating feed movement (arrow direction R) . So that the two-flank rolling engagement is maintained over the entire tooth width B or in order to obtain the desired flank lines 6, 6 ', the tool 4 must execute a pivoting movement (arrow direction φ) during the feed movement, which is associated with a change in the center distance. In FIG. 2, the tool 4 is denoted by 4 'on the left in a correspondingly pivoted position. On the right, where the crowning decreases again towards the front side, the initially stronger pivoting is reduced again by pivoting the tool 4 in the opposite direction. In one position during the opposite pivoting movement, the tool is denoted by 4 ″. The use of tools with convex teeth is recommended, especially for workpieces with a crown that decreases again towards the end faces For the same reason it is useful that the middle plane of rotation 8 of the tool 4 is always perpendicular to the flank line at the respective contact point 9. The axis 10 for the pivoting movement φ therefore runs through the apex of the facing the workpiece 1 middle plane of rotation 8.

In Fig.3 ist eine Zahnradschabmaschine dargestellt als Beispiel einer Maschine, mit der die anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Beziehungen zwischen Werkzeug 4 und Werkstück 1 erreicht werden. Auf dem Bett 11 ist das Werkstück 1 zwischen Reitstöcken 12, !3 drehbar aufgenommen. An einem Ständer 15 ist ein Zustellschlitten 16 senkrecht verschiebbar (Pfeiirichtung Z) und dafür mit einem Motor 17 und einer Spindel 18 antreibbar. In einer Rundführung 19 ist in einem Drehkopf 14 ein Vorschubschlitten 20 um eine senkrechte Achse 21 dreheinstellbar aufgenommen. Der Vorschubschütten 20 ist im Drehkopf 14 gegenüber dem Zustellschlitten 16 horizontal hin- und herverschiebbar gelagert, wofür ein Motor 22 und eine Spindel 23 vorgesehen sind.In FIG. 3, a gear shaving machine is shown as an example of a machine with which the relationships between tool 4 and workpiece 1 described with reference to FIGS. 1 and 2 are achieved. The workpiece 1 is rotatably received on the bed 11 between tailstocks 12,! 3. A feed slide 16 is vertically displaceable on a stand 15 (arrow direction Z) and can be driven with a motor 17 and a spindle 18 for this purpose. A feed slide 20 is received in a rotary head 14 in a circular guide 19 so that it can be rotated about a vertical axis 21. The feed chute 20 is mounted in the rotating head 14 so that it can be horizontally pushed back and forth with respect to the feed slide 16, for which purpose a motor 22 and a spindle 23 are provided.

In einer Bogenführung 24 ist an der Unterseite des Vorschubschlittens 20 eii.e Wiege 25 angeordnet, an der in einer Rundführung 26 ein Werkzeugkopf 27 um eine vertikale Achse 28 dreheinstellbar aufgenommen ist. Im Werkzeugkopf 27 ist ein Schabrad (Werkzeug 4) von einem Motor 29 drehantreibbar gelagert. Die Achsen 21 und 28 fluchten miteinander und liegen in der mittleren Rotationsebene 8 des Schabrades 4.In a bow guide 24 is on the underside of the Feed carriage 20 eii.e cradle 25 arranged on the a tool head 27 is received in a circular guide 26 so that it can be rotated about a vertical axis 28. in the Tool head 27, a shaving wheel (tool 4) is mounted so that it can be driven in rotation by a motor 29. The axes 21 and 28 are aligned with one another and lie in the central plane of rotation 8 of the shaving wheel 4.

Durch Verdrehen des Werkzeugkopfes 27 um die Achse 28 wird ein Achskreuzwinkel zwischen der Achse 30 des Schabrades 4 und der Achse 31 des Werkstücks 1 eingestellt. Die Achsen 30 und 31 liegen dabei in zueinander parallelen Ebenen. Durch Verdrehen des Vorschubschlittens 20 um die Achse 21 wird die Vorschubrichtung des Schabrades 4 eingestellt, wenn nicht im Parallelverfahren geschabt werden soll (Vorschubrichtung R liegt in der Bildebene), sondern nach dem Diagonaiverfahren (R liegt geneigt zur Bildebene).By rotating the tool head 27 about the axis 28, an axis intersection angle between the axis 30 of the shaving wheel 4 and the axis 31 of the workpiece 1 is set. The axes 30 and 31 lie in mutually parallel planes. By rotating the feed slide 20 around the axis 21, the feed direction of the shaving wheel 4 is set if the scraping is not to be carried out using the parallel method (feed direction R is in the image plane), but according to the diagonal method (R is inclined to the image plane).

Die Wiege 25 mit dem Werkzeugkopf 27 und dem Schabrad 4 sind in der Bogenführung 24 um die Achse 10 schwenkbar. Für diese Schwenkbewegung φ ist ein Motor 32 mit einem Schneckentrieb 33 vorgesehen.The cradle 25 with the tool head 27 and the shaving wheel 4 can be pivoted about the axis 10 in the arch guide 24. A motor 32 with a worm drive 33 is provided for this pivoting movement φ.

Damit das Schabrad 4 der gewischten Form der Flankenlinie folgen kann, ist jedem Punkt der Flankenlinie ein bestimmter Achsabstand a und ein bestimmter Schwenk- oder Eintauchwinkel g^, ψ' zugeordnet. Die Bewegungen des Schabrades 4 werden am einfachsten anhand des von einem Punkt am Außendurchmesser zu beschreibenden Weges festgelegt und der Maschinensteuerung, einer NC-Steuerung, über ein die Maschinenparameter ermittelndes Rechenprogramm eingegeben. Die Abstimmung der Bewegungen Z und φ in Ab-So that the shaving wheel 4 can follow the wiped shape of the flank line, each point of the flank line is assigned a certain center distance a and a certain pivoting or immersion angle g ^, ψ ' . The movements of the shaving wheel 4 are most simply determined using the path to be described from a point on the outer diameter and input to the machine control, an NC control, via a computer program that determines the machine parameters. The coordination of the movements Z and φ in

hängigkeit von ^geschieht dann durch die NC-Steuerung. depending on ^ is then done by the NC control.

Mit der vorstehend beschriebenen Maschine können nach demselben Verfahren auch konische und konischballige Zahnflanken erzeugt werdem In beiden Fällen ist dann eine Bewegung des Werkzeugs gleichzeitig in der R- und in der Z-Richtung notwendig. Für konisch-ballige Zähne wird dieser zusammengesetzten Bewegung noch die Schwenkbewegung des Werkzeugs überiagert. Die Ausführung der erfindungsgemäßen Maschine ist nicht auf das beschriebene Beispiel beschränkt. So können z. B. Werkzeug und Werkstück auch nebeneinander angeordnet sein mit horizontalen oder vertikalen Achsen. Daneben sind die Antriebseinrichtungen für die verschiedenen Bewegungen nicht auf di"». beschriebenen und gezeichneten Ausführungen und Anordnungen beschränkt. With the machine described above, conical and conical crowned tooth flanks can also be produced using the same method. In both cases, the tool must then be moved simultaneously in the R and Z directions. For conical-crowned teeth, this compound movement is also superimposed on the swivel movement of the tool. The design of the machine according to the invention is not limited to the example described. So z. B. Tool and workpiece can also be arranged side by side with horizontal or vertical axes. In addition, the drive devices for the various movements are not limited to the embodiments and arrangements described and drawn.

Bei Maschinen für andere Feinbearbeitungsverfahren, bei denen nur ein Vorschub in Richtung der Werkstückachse 31 erforderlich ist, kann die Rundführung 19 und/oder die RundfiAhrung 26 entfallen. Der Vorschubschlitten 20 ist dann unmittelbar im Zustellschlitten 56 geführt und der Werkzeugkopf 27 ist direkt an der Wieg" 25 unjebracht.For machines for other fine machining processes that only feed in the direction of the workpiece axis 31 is required, the round guide 19 and / or the round guide 26 can be omitted. The feed slide 20 is then directly in the delivery slide 56 guided and the tool head 27 is directly on the cradle " 25 unjudged.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Machine for finishing the tooth flanks of toothed workpieces with a gear-like tool, e.g. B. Shaving wheel. Rolling wheel od. The like, which is in a two-flank rolling engagement with the workpiece, in which

a) the workpiece is stationary, but rotatably mounted on the machine bed. and

b) the workpiece is held in a tool head which is arranged around a perpendicular to the tool and adjustment axis directed towards the workpiece axis, rotatably adjustable in a cradle on one is arranged movable add-on slide in the vertical direction. with the cradle in a sheet guide can be pivoted about a horizontal axis,

characterized. that

c) between the cradle (25) and the delivery slide (16) a sheet guide on its underside (24) for the cradle (25), which can be moved back and forth parallel to the workpiece axis (31) and that can be driven by a motor, in machines for fine machining of the tooth flanks of toothed workpieces known feed slide (20) is arranged,

d) a motor drive is provided for the pivoting movement (gr) of the cradle in the arch support (24). and

e) there are control devices with which the movement (Z) of the feed slide (16) and the pivoting movement (ψ) of the cradle (25) can be controlled independently of one another as a function of the respective position of the feed slide (20).

2. Machine according to claim 1, characterized in that the feed slide (20) with the Infeed slide (16) is connected via a rotary head (14), which rotates around a perpendicular to the tool and the axis (19) directed towards the workpiece axis (30, 31) and the axis of rotation (28) of the tool head (27) is aligned and can be adjusted to rotate.

The invention relates to a machine for fine machining the tooth flanks of toothed workpieces, as described in more detail in the preamble of claim 1.

Such a machine is known from DE-OS 29 12 545. On this machine, the tool can, apart of the swiveling movements around the vertical adjustment axis and around that are required during adjustment the horizontal axis of the cradle, only radially in the sense of a change in the center distance relative to the workpiece be moved, i.e. this machine only works with plunge feed. Crowned teeth can be found on the workpiece can therefore only be produced with a tool whose teeth have a corresponding counter-shape, d. H.. if the workpiece is to have convex-crowned teeth, the tool teeth must have a hollow-crowned design be. A corresponding other tool must be used for a different shape of the crowned wedge on the workpiece will. The cradle on this machine is used to swivel the tool around a horizontal axis to possibly. to compensate for a slight inclination of the workpiece teeth when the workpiece is under bends under the processing pressure or to create slightly conical teeth. The setting of the cradle done by hand before processing.

A crowning that is independent of a subdued one Tool shape, can in principle only by moving with a longitudinal feed of the tool relative to the workpiece can be achieved, with the help of a tilting device in conjunction with a guide rule or the like. Such a machine is inter alia. from DE-OS 29 27 976 known for gear scraping. She knows a feed slide carrying the tool, which is suspended tiltably about a transverse axis and which supported at one end by a guide rail in a backdrop. If the guide ruler is horizontal, it slides into the backdrop without affecting the feed slide. However, if the guide ruler is tilted, it will tilt Feed carriage up and down during the reciprocating feed movement, so that the shaving wheel is on removes more material from both tooth ends of the workpiece than in the middle, d. H. the teeth are convex generated. The crowning on the workpiece can easily be changed by changing the angle of inclination of the guide ruler However, there are narrow limits to the free choice of size and, in particular, the shape of the crowns are set. Deviations from the specified curve of the crowning are only possible with a differently shaped, For example, a curved guide ruler is possible. The development and manufacture of such curved However, rulers are very time-consuming and accordingly expensive. A freely selectable crowning is still not reachable.

The invention is therefore based on the object of providing the machine according to the preamble of the main claim to develop further in such a way that it is possible.

To be able to freely choose the size and shape of the crown in a simple manner. A machine is proposed as a solution which has the features of claim 1. She works in the so-called. Parallel proceedings. For the machine is developed according to claim 2, the diagonal or the underpass method.

A generic machine with several motorized axes and the corresponding ones Movements can thus be chosen independently of one another or in certain dependencies from DE-OS 26 04 281 known.

On the machine according to the invention, it is possible to assign a specific point to each point on a tooth trace To assign center distance and a certain pivot or immersion angle, which meet the requirements, for. B.

a desired shape of the flank line can be adjusted accordingly. The tool then follows the desired shape of the flank line, which not only - as was previously only possible - has to be convex, but can also have straight and even concave sections. So that the generated tooth trace corresponds as closely as possible to the desired one, the tool should always point perpendicular to the respective section of the tooth trace. For this reason, the axis for the pivoting movement of the cradle runs at least approximately through the apex of the central plane of rotation of the tool facing the workpiece.
With the proposed machine, crowned