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Einrichtung zum Profilechleifen rotationssymmetrischer
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Werkstücke Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schleifen rotationesymmetrischer
Werkstücke, insbesondere Zahnrfider, nach dem Verfahren des Profilschleifens.
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Die steigenden Anforderungen an Leistungsgetriebe hinsichtlich der
Erhöhung der Tragfähigkeit und Obertragungegenauigkeit bei niedrigem Geräuschverhalten
erfordern eine wirtschaf tliche Feinbearbeitung gehärteter Zahnräder, Einer Steigerung
der spezifischen Zerspanleistung bei bekannten Wälzschleifverfahren sind aufgrund
der punktförnigen Berührung zwischen Schleif scheibe und Werkstück und der dadurch
vorhandenen hohen thermischen Belastungen technologische Grenzen gesetzt.
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Dieser wesentliche Nachteil kann durch das Verfahren Zahnprofilschleifen
beseitigt werden, da hier eine Linienberührung zwischen Werkstück und Werkzeug vorliegt.
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Beim Profilechleifen entspricht das Schleifscheibenprofil der negativen
Zahnflankenform, die ohne Wälzbewegung auf das Werkstück übertragen wird, bei einer
Vorschubbewegung des Werkzeuges im allgemeinen in Zahn richtung.
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Entscheidend für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ist das gewählte
Abrichtverfahren zur Profilierung des Schleifkdrpers, die Möglichkeiten zum Schleifen
von Schrägverzahnungen nd zur Profilkorrektur.
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Bei einer bekannten Einrichtung (US-PS 3.299.577) ist das Werkstück
auf einem Dorn waagerecht zwischen Spitzen auf einem .längsbeweglichen Tisch angeordnet.
Für das Herstellen von Schrägverzahnungen wird während der Bewegung des Schlittens
dem Werkstück über eine Führungehülse. die mit dem Aufnahme~ dorn des Werkstückes
verbunden ist eine Drehbewegung erteilt.
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Die Schleifscheibe ist senkrecht über dem Werkstück in einem verstellbaren
Schlitten angeordnet, der an einem winkelverstellbaren Ständer befestigt ist. Die
Profilierung der Schleifscheibe erfolgt mittels Diamanten oder anderen geeigneten
Ab--richtelementen, die entweder auf einer einstellbaren krisförmigen Bahn bewegt
werden oder nach dem Kopierverfahren uber
einen Pantographen durch
eine auswechselbare Schablone gesteuert werden. Nach dem Schleifen einer Zahnlücke
erfolgt die Teilung zur nächsten Zahnlücke über einen mechanischen Teilopparat.
ähnliche Einrichtungen sind in der US-PS 3.370.388 und US-PS 3.299.578 beschrieben.
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Bei einer weiteren bekannten Formechleifmaschine DE-OS 24 00627 ist
das Werkstück gleichermaßen waagerecht auf einem Dorn zwischen Spitzen auf einem
längebeweglichen Schlitten angeordnest. Die Drehbewegung des Werkstückes zum Schleifen
von Schrägverzahnungen wird über eine spiralverzahnte Führungehülse eingeleitet.
Das Profilieren der Schleifscheibe erfolgt mit einem diamantbeeetzten Stahlband,
das auf einem Abrichtgrundkörper gespannt ist; der die Form der zu schleifenden
Zahnflanken aufweist.
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Zum Profilieren von Schleifschelben ist weiterhin eine numerisch gesteuerte
Einrichtung bekannt;. bei der zwei Achsen eines Kreuzschlittens, auf dem sich ein
Abrichteleient befindet, über separate Schrittmotore angetrieben werden.
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Ober einen weiteren Schrittmotor wird das Abrichtelement über eine
Drehachse senkrecht zum abzurichtenden Profil gestellt.
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Nachteilig bei allen bekannten Einrichtungen ist, daß zur Erzeugung
der Drehbewegung der Werketückachse synchron zur Längsbewegung zum Schleifen von
Schrägstirnrädern mechanische Führungshülsen erforderlich sind. Ein besonderer Nachteil
ist-, daß zur Profilierung der Schleifecheiben entsprechend der zu schleifenden
Profilformen Schablonen bzw. Abrichtgrundkörper erforderlich sind; so daß die beschriebenen
Verfahren wirtschaftlich für eine Einzel- und Kleinserienfertigung nicht einsetzbar
sind oder daß zur Profilierúng der Schleifscheibe die Abrichtdiamanten in mehreren
Achsen über separate Antriebe bewegt werden. Zum Weiterteilen des Werkstuckes werden
mechanische Teilapparate verwendet. die werkstückbezogene Teilscheiben aufweisen.
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Zweck der Erfindung ist es, die Wirtschaftlichkeit des Verfahreine
Profilschleifen für eine Einzel- und Kleinserienfertigung rotationesymmetrischer
Teile zu ermöglichen, den Aufwand zur Realisierung der Maschinenfunktionen gegenüber
vergleichbaren Einrichtungen zu verringern, so daß das Schleifen beliebiger Profilformen
rotationssymmetrischer Teile mit einer
einheitlichen Grundausstattung
der Maschine erfolgen kann.
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Der Erfindung liegt die aufgabe zugrunde. eine Einrichtung zum Profilschleifen
rotationssymmetrischer Teile zu schaffen, bei der zum Schleifen beliebiger Profilformen
von Zahnrädern oder ähnlichen rotationssymxetrischen Teilen keine gesonderten Schablonen1
Führungsstücke, Führungehülsen oder Teil scheiben erforderlich sind, sondern mit
einer einheitlichen Grundausstattung alle im Arbeitsbereich der Einrichtung liegende
Werkstücke geschliffen werden können und daß mindestens eine Steuerungsachse zur
Steuerung des Schleifprozesses gleichfalls zur Steuerung des Abrichtprozesses genutzt
wird, wobei als Abrichtelemente handelsübliche Abrichtdiamanten benutzt werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst.
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daß die Längsbewegung und Drehbewegung des Werketückes über stellbare
Antriebssysteme erzielt wird die miteinander gekoppelt sind, wobei das stellbare
Antriebssystem der Drehbewegung zur Einleitung der Teilbewegung und der Abrichtbewegung
benutzt wird und mit weiteren stellbaren Antriebesystemen elektronisch gekoppelt
ist, mit denen die Zustellbewegung der Schleifscheibe und Bewegungen zum Abrichten
der Schleif scheibe mit verschiedenen Ab richtgeschwindigkeiten ermöglicht wird.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht1 daß das Verfahren
Profilechleifen wirtschaftlich auch für die Einzal-und Kleinserienfertigung eingesetzt
werden kann, da ein Einrichten auf wechselnde Fertigungsaufgaben sehr schnell erfolgen
kann wobei keine werkstücksabhängigen Schablonen: Abrichtgrundkörper mit speziellen
Diamantbändern oder Teilseheiben verwendet werden.
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Mit der Einrichtung können sämtliche Profilformen von Zahnrädern oder
ähnlichen rotationssymetrischen Werkstücken1 wie z.B. Keilwellen, geschliffen werden,
Der mechanische und elektrische Aufwand der Einrichtung wird gegenüber vergleichbaren
Einrichtungen verringert da zurMaschinensteuerung und zur Steuerung der Abrichtvorgänge
dieselben Steuerungsachsen verwendet werden Dadurch und durch die Anordnung des
Abrichtere auf derselben Maschinenachse wie das Werkstück ist beim Schleifen von
schrägverzahnten Stirnrädern die Genauigkeit des eingestellten Schrägungewinkeis
der
Schleifscheibe von untergeordneter Bedeutung für die Genauigkeit der Zahn richtung
des Werkstückes.
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Vorteilhaft ist weiterhin, daß während der Werkstückbewegung von den
Antrieben eingeleitete kinetieche Energien wieder über das stellbare Antriebasystem
zum vorprogrammierten Zeitqr punkt abgebaut werden, so daß kurze Vorschub- und Teilzeiten
erreicht werden.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungebeispiel näher
erläutert werden.
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In der-zugehorigen Zeichnung zeigen: Fig. 1 Schnitt durch die Werketückachse
der Einrichtung Fig, 2 Draufsicht auf die Einrichtung Fig. 3 Seitenansicht der Einrichtung
Fig. 4 Schnitt A-A der Fig. 1 und 5 Fig. 5~ weitere Ausführungsform nach Fig. 1
Fig. e weitere Ausführungsform nach Fig. 4 Fig. 7 Darstellung der Bewegung des Abrichtdiamanten
bei geschwenkter Schleifscheibe Die Einrichtung besteht aus einem Werkstückantrieb
1 und einem Werkzeugantrieb 2.
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Der Werkstückantrieb ist aus den Elementen Tischbett 3 Bettschlitten
4. stellbares Antriebssystem 5 mit dem Motor 6 und dem Wegmeßsystem 7. Wälzechraubtrieb
8, Spindelstock 9, stellbares Antriebssyste. 10 mit dem Motor 11 und dem Wegmeßsystem
12 und Gegenhalter 13 aufgebaut. Die stellbarenAntriebesystexe 5 und 10 sind über
ein CNC-Glied 14 elektronisch miteinander gekoppelt, Im Spindelstock 9 ist die Werkstuckepindel
15 angeordnet, die über einen spielfreien Schneckentrieb 16 mit dem stellbaren Antriebssystem
10 verbunden ist. Die Werkstückspindel 15 kann über die Kupplung 17 mit eiler Führungshülse
18 gekoppelt werden, die mit einer Arretiereinheit 19 mit dem Spindelstock 9 verbunden
werden kann.
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Zwischen der Werkstückspindel 15 und dem Gegenhalter 13 ist das Werkstück
20 waagerecht auf eine. Aufnahmedorn 21 angeordnet, Der Aufnahmedorn 21 ist über
den Mitnehmer 22 formschlüssig mit der Werkstückspindel 15 verbunden Auf der Fuhrungshülse
18
ist ein Grundkörper 23 angeordnet, an dem ein schwenkbarer Abrichter 24 befestigt
ist, in dem ein über eine Mikrometerspindel 25 verstellbarer Stirndiamant 26 und
silber Mikrometerspindeln 27 und 28 verstellbarer rechter Seitendiamant 29 sowie
über Mikrometerepindeln 30 und 31 verstellbarer linker Seitendiamant 32 angeordnet
sind.
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Bei der Ausführungsform des Spindelstockes 9 nach Fig, 5 kann die
den Abrichter 24 tragende Führungahülse 18 über einen spielfreien Schneckentrieb
33 mit einem separaten stellbaren Antriebssystem 34, bestehend aus einem Motor 35
und einem Wegmeßsyste. 46% verbunden werden.
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Eine weitere Ausführungeform nach Fig. 6 mit einem gegenüber der Führungshülse
18 schwenkbaren Abrichter 37 weist nur einen Abrichtdiamanten 38 auf der über ein
Mikrometerspindel 39 verstellbar ist An dem Abrichter 37 ist ein stellberes Antriebasystem
40 mit dem Motor 41 und dem Wegmeßsystem 42 angebracht, das über den Schneckentrieb
43 mit der Fuhrungshülse 18 verbunden ist.
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An dem Spindelstock 9 ist ein Bedientableau 44 angeordnet, Der Werkzeugantrieb
besteht aus dem Ständerbett 45, in dem sich ein stellbares Antriebssystem 46 mit
dem Motor 47 und dem Wegmeßsystem 48 sowie dem Wälzechraubtrieb 49 befindet.
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Auf dem Ständerbett 45 befindet sich der verschiebbare Ständer 50,
der mit dem Wälzechraubtrieb 49 verbunden ist.
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Der Ständer 50 trägt das Drehteil 51 mit dem verstellbaren Schleifschlitten
52l, der Schleifscheibe 53 und dem Schl-nifscheibenmotor 54. Der Schleifechlitten
62 ist über den Wälzschraubtrieb S5 durch das stellbare Antriebssystem 56, bestehend
aus dem Motor 57 und dem Wegmeßsystem 58, verstellbar. Das stellbare Antriebssystem
10 ist über das CNC -Glied 14 mit den stellbaren Antriebssystemen 5; 46 und 56 verbunden.
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In der Ausführungsform nach fig. 5 ist das stellbare Antriebssystem
34 mit den stellbaren Antriebssystemen 5; 46 und 56 elektronisch über das CNC-Glied
14 verbunden.
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Die beschriebene Einrichtung verfügt somit über folgende Steuerungsachsen.
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Steuerungsachse I : Axialbewegung der Werkstückachse über den Bettechlitten
4 als Vorschubbewegung oder Längebewegung des Abrichters 24 Steuerungsachse II :
Drehbewegung der Werkstückachse über die Werkstückspindel 15 für die Teilbewegung.
die Drehbewegung des Abrschters 24 oder 37 und in Verbindung mit Steuerungsachse
I Schleifen von Schrägverzahnungen Stciuerungsachse III : Zustellbewegung der Schleifscheibe53
radial zum Werkstück 20 oder radial zum Abrichter 24 oder 37 Steuerungsachse IV
: Zustellbewegung der Schleifscheibe53 tangential zum Werkstück 20 und tangential
zum Abrichter 37 Steuerungsachee V : Separate Drehbewegung des Abrichters 24 oder
37 analog Steuerung achse II Steuerungsachse V; : Schwenkbewegung des Abrichters
37 Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lösung am Beispiel des Schleifens eines
schrägverzahnten Stirn rades ist wie folgt: Din Eingabe der technologischen Daten
des zu schleifenden Werkstückes 20 und das technologische Regime des Arbeitskreislaufes
erfolgt über das Bedientableau 44. Als weitere Einrichtungooperation werden der
Stirndiamant 26, der rechte Seitendiamant 29 und der linke Seitendiamant 32 auf
Referenzpunkte der Steuerungsachsen II und III justiert.
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In der Ausführungsform nach fig. 6 ist die Justage des Abrichtdiamanten
38 auf einen Referenzpunkt erforderlich.
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Di Schleifscheibe 53 wird über das Drehteil 51 auf den Schrägungswinkel
des Stirnrades geschwenkt.
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Auf den gleichen Schrägungswinkel wird der Abrichter 24 geschwenkt,
so daß ein Abrichten im Achsechnitt der Schleifscheibe erfolgen kann.
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Der Abrichter 37 ist über die Steuerungsachse VI auf den Achsschnitt
schwenkbar.
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Vor dem Schleifprozeß erfolgt das Abrichten der Schleifscheibe 53
entsprechend der zu schleifenden Profilform. Dazu wird die Führungshülse 18 mit
dem Abrichter 24 über die Arretiereinheit 19 entriegelt und über die Kupplung 17
mit der Werkstückspindel 15 verbunden, wobei der Abrichter 24 über das stellbare
Antriebssystem 5 zur Schleifscheibe 53 in eine definierte Lage bewegt wird.
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Durch das Einschwenken des Abrichters 24 über die Steuerungeachse
II wird mit dem Stirndiamanten 26, falls erforderlich, die Stirnfläche der Schleifscheibe
53 abgerichtet.
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Durch Drehung des Ab richters 24 entgegen dem Uhrzeigersinn über die
Stuerungsachse II und einer Längsbewegung über die Steuerungsachse I nach Fig. 7
sowie einer radialen Bewegung der Schleifecheibe 53 gegenüber dem Werkstück über
die Steuerungsachse III wird nach einer vorgegebenen Führungsfunktion die rechte
Flanke der Schleifscheibe 53 mit dem rechten Seitendiamanten 29 profiliert.
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Anschließend wird über eine Drehbewegung des Abrichters ;4 im Uhrzeigersinn
durch die Steuerungsachse II und einer Längs bewegung über die Steuerungsachse I
nach Fig. 7 sowie einer radialen Bewegung der Schleifscheibe 53 gegenüber dem Werkstück
über die Steuerungsachse III nach einer vorgegebenen Führungsfunktion die linke
Flanke der Schleifscheibe 53 it dem linken Seitendiamanten 32 profiliert.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 erfolgt das Abrichten des gesamten
Schleifecheibenprofile über einen Abrichtdiamant-engX wobei die Profilkontur über
die Steuerungsachsen II, IIIF IV und IV erzeugt wird; die elektronisch über das
CNC-Glied 14 gekoppelt sind, Ober die Steuerungsachsen II und IV kann der Abrichtdiamant
38 optimal zur abzurichtenden Kontur im Stirnschnitt der Schleifscheibe 53 angestellt
werden.
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Anschließend wird die Führungehülse 18 mit dem Abrichter 24 oder 37
über die Arretiereinheit 19 verriegelt und die Kupplung 17 gelöst. Der Abrichtvorgang
ist beendet, Bei der Ausführungsform nach Flg. 5 entfällt die Nutzung ger Steuerungsachse
II zum Schwenken der Abrichter 24 oder O;, da die separate Steuerungsachse V zur
Verfügung steht.
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Die Funktion der Kupplung 17 ist hierfür nicht erforderlich.
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Aufgrund der Linienberührung zwischen der Schleifscheibe 53 und dem
Werkstück 20 ist der Schleifscheibenverschleiß gering. so daß gegenüber dem Wälzechleifen
weniger Abrichtvorgänge erforderlich sind, Zum Schleifen fährt das stellbare Antriebssystem
5 das Werkstück 20 in die definierte Schleifposition.
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Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 - Werkstückantrieb 2 -
Werkzeugantrieb 3 - Tiechbett 4 - Bettschlitten 5 - stellbares Antriebesystem 6
- Motor 7 - Wegmeßsystem 8 - Wälzechraubtrieb 9 - Spindelstock 10 - stellbares Antriebssystem
11 - Motor 12 - Wegmeßsystem 13 - Gegenhalter 14 - CNC-61ied 15 - Werkstückspindel
16 - spielfreier Schneckentrieb 17 - Kupplung 18 - Führungshülse 19 - Arretiereinheit
20 - Werkstück 21 - Aufnahmedorn 22 - Mitnehmer 23 - Grundkörper 24 - Abrichter
25 - Mikrometerspindel 26 - Stirndiamant 27 - Mikrometerspindel 28 - Mikrometerspindel
29 - rechter Seitendiamant 30 - Mikrometerspindel 31 - Mikrometerspindel 32 - linker
Seitendiamant 33 - spielfreier Schneckentrieb 34 - stellbares Antriebasystem 35
- Motor 36 - Wegmeßsystem 37 - Abrichter
38 - Abrichtdiamant 39
- Mikrometerspindel 40 - stellbares Antriebssystem 41 - Motor 42 - Wegmeßsystem
43 - Schneckentrieb 44 - Bedientableau 45 - Ständerbett 46 - stellbares Antriebssystem
47 - Motor 48 - Wegmeßsystem 49 - Wälzschraubtrieb 50 - Ständer 51 ~ Drehteil 52
- Schleifschlitten 53 - Schleifscheibe 54 - Schleifecheibenmotor 55 - Wälzschraubtrieb
56 - stellbares Antriebssystem 57 - Motor 58 - Wegmeßsystem
| I |
| II |
| III # Steuerungsachsen |
| IV |
| V |
| VI |