DE3344548C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, wie es im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschrieben ist und auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 2.

Unter "abrasiver Oberfläche" wird hier eine spanabhebende oder abtragende Werkzeugfläche verstanden, die keine ein­ heitlich gerichteten Schneidkanten aufweist. Darunter fal­ len alle Werkzeuge mit körniger Arbeitsfläche, z. B. Schleifwerkzeuge, aber auch Werkzeuge für beispielsweise elektrolytische, elektroerosive oder elektrochemische Abtragung.

Es ist bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art vorgeschlagen worden, die befriedigend arbeiten. Je­ doch ist beobachtet worden, daß die bearbeiteten Zahn­ flanken häufig Riefen od. dgl. aufweisen, deren Ursache zunächst nicht erkennbar war. Es wurde gefunden, daß der Grund für diese Unzulänglichkeit bereits beim Abziehen des Werkzeugs zu suchen ist. Stehen dort nämlich Diamant­ körner aus dem Kollektiv vor, dann ergeben sich an dem Werkzeug Vertiefungen, die an der Werkstückoberfläche wiederum Erhöhungen verursachen. Umgekehrt kann aber die abrasive Oberfläche des Werkzeugs Erhöhungen aus dem Kollektiv aufweisen, die an der Werkstückflanke Vertie­ fungen verursachen. Wird - wie bisher üblich - während der Spanabnahme und während des Zustellens, insbesondere aber auch während des Auseinanderfahrens, der Achskreuz­ winkel nicht geändert, dann stimmt er an irgendeiner Stelle bei der Bearbeitung und damit am fertigen Werk­ stück nicht. Ist er auf den Beginn der Spanabnahme ausgerichtet, dann stimmt er für den Endzustand nicht. Stimmt er beim Endzustand, dann glätten die Werkzeug­ flanken wegen der nicht stimmenden Zahnschräge beim Auseinanderfahren die Oberfläche der Werkstückflanken nicht oder nur sehr unvollständig.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren bzw. die bekannte Vorrichtung so auszubilden, daß die beschriebene Unzulänglichkeit be­ seitigt oder mindestens gemildert, d. h. also die Ober­ fläche des Werkstücks verbessert wird.

Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Wird der Achs­ kreuzwinkel erfindungsgemäß kontinuierlich dem jeweili­ gen Achsabstand angepaßt, dann stimmt der Schrägungs­ winkel des fertigbearbeiteten Werkstücks und seine Flanken werden beim Auseinanderfahren von Werkzeug und Werkstück geglättet, d. h. evtl. vorhandene Riefen wer­ den weitestgehend "verwischt".

Eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens weist die Merkmale des Patentanspruchs 2 auf.

Eine zweckmäßige Weiterbildung dieser Vorrichtung ist durch die Merkmale des Anspruchs 3 gekennzeichnet. Bei dieser Vorrichtung laufen sowohl das Werkstück-Werkzeug- Paar als auch das Führungsradpaar jeweils mit Flanken­ spiel; jedoch sind die Flankenspiele der beiden Radpaare so angeordnet, daß die Gesamtkombination ohne Flanken­ spiel läuft, d. h. wenn beispielsweise beim Werkzeug die Linksflanke anliegt, dann liegt am Führungsrad der Werkzeugspindel die Rechtsflanke an.

Aus der DE-AS 12 12 390 ist eine Zahnradhonmaschine mit einer Einrichtung zum selbsttätigen Ändern des Achskreuz­ winkels bekannt. Diese Einrichtung läßt jedoch nur eine Änderung zu zum Kompensieren der Abnutzung des Honrades, wofür der Achskreuzwinkel vor jedem neuen Werkstück neu eingestellt wird. Ein Glätten der Flanken bzw. "Verwischen" von Riefen beim Auseinanderfahren tritt nicht bzw. nur auf einem Teil jeder Zahnflanke ein, so daß das fertige Werkstück einen teilweise ungenauen bzw. falschen Schrägungswinkel aufweist.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestell­ ten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung, auf der das Verfahren nach der Erfindung angewendet werden kann,

Fig. 2 ebenfalls schematisch ein anderes Ausführungs­ beispiel für eine Vorrichtung nach der Erfindung.

In der Vorrichtung nach Fig. 1 nimmt eine Werkstück­ spindel 1 ein Werkstück 2 auswechselbar auf. Eine Werk­ zeugspindel 5 nimmt auswechselbar ein zahnradartiges Werkzeug 6 auf. Die Verzahnung des Werkzeugs kämmt wäh­ rend der Bearbeitung mit der Werkstückverzahnung. Die Achsen von Werkstückspindel 1 und Werkzeugspindel 5 kreuzen sich im Abstand, was in Fig. 1 (auch in Fig. 2) dadurch zum Ausdruck kommt, daß das Werkstück von der Seite und das Werkzeug perspektivisch skizziert sind. Die Verzahnung des Werkzeugs ist hyperboloidisch oder globoidisch geformt, so daß die Zahnflanken von Werk­ stück und Werkzeug während der Bearbeitung auf der ganzen Breite anliegen. Aus diesem Grunde ist das Werk­ zeug so gestaltet, daß seine Verzahnung mindestens von einer Stirnseite des Werkstücks zur anderen reicht. Im Beispiel nach Fig. 1 ist die Werkzeugspindel 5 mit einem Motor 301 für eine Rotationsbewegung (Abwälzbewegung) antreibbar. Die Verzahnung des Werkzeugs treibt das Werkstück an. Damit die Zahnflanken bei der Bearbeitung jeweils nur an einer Seite anliegen - jeweils nur immer die treibende Flanke an der getriebenen Flanke -, ist die Werkstückspindel 1 mit einer Bremse 302 versehen. Die arbeitenden Zahnflanken werden durch Drehrichtungs­ wechsel des Antriebs gewechselt.

Die Werkstückspindel 1 wird mit Reitstöcken 303 od. dgl. von einem Werkstückträger 304 getragen, der mittels einer Vorschubspindel 305 und einer Vorschub­ mutter 306 und über ein Schneckengetriebe 307 von einem Vorschubmotor 308 rechtwinkelig zu den Spindeln 1, 5 antreibbar ist (Tiefenvorschub). Es können auch andere geeignete Vorschubmittel vorgesehen sein. Die üblichen und bekannten Maschinenteile wie Führungen, Lager u. dgl. sind im Schema fortgelassen.

Die Werkzeugspindel 5 wird ebenfalls über Reitstöcke 309 von einem Werkzeugträger 310 oder einem Gehäuse getragen. Der Werkzeugträger ist im nicht gezeichneten Maschinengestell schwenkbar gelagert und zwar um eine Achse, die rechtwinkelig zu den besagten Spindeln ge­ richtet ist. Die Schwenkbewegung ist über ein Schnecken­ getriebe 311 von einem Schwenkmotor 312 antreibbar.

Der Tiefenvorschub des Werkstückträgers kann auf geeig­ nete Weise gemessen werden, z. B. durch Zählen der Um­ drehungen des Schneckengetriebes 307. Diese Werte können über eine Leitung 313 od. dgl. einem Geber 314 mitgeteilt werden. Der Geber beeinflußt über eine Leitung 315 einen Empfänger 316, der seinerseits den Schwenkmotor 312 steuert.

Wird durch Zustellen oder Abrücken des Werkstückträgers 304 der Achsabstand 317 verändert, dann kann mit den Steuermitteln 307, 311 bis 316 jeweils der Schrägungs­ winkel 318 dem für jeden Wälzkreis-Durchmesser der Zahnräder 2, 6 gültigen Wert angepaßt werden. (In der Zeichnung ist der Achskreuzwinkel 318 der einfacheren Darstellung wegen in die Zeichenebene geklappt darge­ stellt; in Wirklichkeit liegen die beiden Achsen immer in parallelen, senkrecht zur Zeichenebene stehenden Ebenen.) Das ist möglich beim Zustellen, d. h. bei Ver­ kleinerung des Achsabstandes, ist dort aber meist wegen der fortschreitenden Spanabnahme nicht wichtig. Wichtig und wesentlich für die Erfindung ist dieses Anpassen aber beim Abrücken, d. h. beim Vergrößern des Achsabstandes. Werden nämlich nach Fertigstellen der Verzahnung Werk­ stück und Werkzeug arbeitend voneinander entfernt, dann verwischen sich die zu vermeidenden Riefen, d. h. sie wer­ den beseitigt. Bliebe dabei aber der für das fertige Werkstück maßgebliche Achskreuzwinkel erhalten, dann würde sich der für das fertige Werkstück maßgebliche Schrägungs­ winkel auf einen zu großen Wälzkreis übertragen. Der Schrägungswinkel würde ungenau bzw. falsch werden.

Das Ausführungsbeispiel Fig. 2 ist schematischer gezeich­ net als das vorhergehende Beispiel. Die Vorschubeinrich­ tung und die Schwenkeinrichtung sind lediglich mit Pfeilen symbolisiert. Die Werkstückspindel ist wieder mit 1, das Werkstück mit 2, die Werkzeugspindel mit 5 und das Werkzeug mit 6 bezeichnet. Der Achsabstand 317 kann wieder mittels des Vorschubmotors 308 verändert werden. Der Achskreuzwinkel ist wie beim vori­ gen Beispiel mit dem Schwenkmotor 312 veränderbar. Um den Achskreuzwinkel und damit den Schrägungswinkel 318 dem jeweiligen Achsabstand 317 anpassen zu können, sind wie beim vorigen Beispiel ein Geber 314 und ein Empfänger 316 vorgesehen.

Auf der Werkstückspindel 1 ist ein Führungsrad 3 und auf der Werkzeugspindel 5 ein Führungsrad 7 angeord­ net. Beide kämmen miteinander, haben das gleiche Über­ setzungsverhältnis wie das Werkstück-Werkzeug-Paar und sind der Lage des Achskreuzpunktes (gemeinsame Normale), der weitgehend wählbar ist, angepaßt. Die Werkzeug­ spindel 5 kann mittels einer schaltbaren Kupplung 320 unterbrochen werden. Auf dem dem Werkzeug 6 zugewendeten Ende der Werkzeugspindel ist der Motor 321 für den Drehantrieb angeordnet. Auf der Werkstückspindel sitzt die Bremse 302 oder eine Schwungscheibe. Die beiden Radpaare arbeiten mit Flankenspiel, d. h. es liegen beim Bearbeiten nur immer jeweils eine Seite der Zähne aufein­ ander. Die Flankenspiele sind aber so aufeinander abge­ stimmt, daß beide Radpaare zusammen ohne Flankenspiel laufen, d. h. liegt bei einem Rad beispielsweise die Rechtsflanke an, dann liegt bei dem anderen Rad der gleichen Spindel die Linksflanke an. Zum Wechseln der arbeitenden Zahnflanken wird die Schaltkupplung kurz­ zeitig geöffnet und die Drehrichtung des Motors gewech­ selt oder ein nicht dargestelltes Wendegetriebe geschal­ tet. Die Bremse 302 oder die Schwungscheibe sorgt dann für die Anlage der gewünschten Zahnflanken.

Wie beim vorherigen Beispiel wird der Achskreuzwinkel und damit der Schrägungswinkel auf dem Werkstück im wesent­ lichen beim Auseinanderrücken von Werkzeug und Werkstück, also beim Vergrößern des Achsabstandes 317 diesem angepaßt. Hierfür wird die Veränderung des Vorschubs (Abrücken) gemessen, vom Geber 314 dem Empfänger 316 mitgeteilt, der entsprechend den Schwenkmotor 312 steuert.

Die Steuereinrichtung 314, 316 kann digital oder analog sein. Statt elektrischer, hydraulischer oder pneumati­ scher Mittel können auch mechanische Mittel verwendet werden, im letzten Falle z. B. eine Kulissensteuerung.

Claims (3)

1. Verfahren zum Herstellen oder Bearbeiten der Verzah­ nung von gerad- oder schrägverzahnten, außen- oder innenverzahnten Zahnrädern, bei dem mit einem hyper­ boloidisch oder globoidisch oder ähnlich geformten verzahnten Werkzeug, das eine abrasive oder ähnliche Oberfläche aufweist, Werkstoff von einem Zahnradrohteil abgetragen wird, wobei sich die Achsen von Werkstück und Werkzeug in einem Achsabstand unter einem Achs­ kreuzwinkel kreuzen, bei dem der Achsabstand bis zum Erreichen eines Sollachsabstandes verändert und danach die Änderung wieder rückgängig gemacht wird, wobei während des Bearbeitungsvorganges jeweils die Rechts- oder die Linksflanke der Werkzeugzähne an den Werk­ stückzähnen anliegen (Flankenspiel), dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim Verringern und/oder Vergrößern des Achsabstands (317) von Werkstück 2 und Werkzeug (6) während der Bearbeitung der Achskreuzwinkel dem jewei­ ligen Achsabstand (317) unter Berücksichtigung der Zahnschräge (318) kontinuierlich angepaßt wird.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach dem Patentanspruch 1, mit einem Werkzeugträger, auf dem ein hyperboloidisch oder globoidisch oder ähnlich geformtes, eine abrasive Oberfläche aufweisendes Werk­ zeug mittels einer Werkzeugspindel gelagert ist, mit einem Werkstückträger, auf dem das Werkstück mittels einer Werkstückspindel gelagert ist, wobei sich die Achsen von Werkzeug und Werkstück in einem Achsabstand unter einem Achskreuzwinkel kreuzen, mit einer Ver­ stelleinrichtung zum Verschieben einer der Spindeln rechtwinklig zu ihrer Achse zum Verstellen des Achsab­ standes der beiden Spindeln, mit einer Verstelleinrich­ tung zum Schwenken einer der beiden Spindeln um eine rechtwinkelig zu ihrer Achse gerichtete Achse zum Verstellen des Achskreuzwinkels, mit einer Einrichtung zum Antrieb einer der beiden Spindeln, und mit einer Einrichtung zum Gewährleisten der Einflankenanlage der Zähne von Werkstück und Werkzeug, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verstelleinrichtung (304 bis 308) für den Achsabstand (317) mit einem Geber (314) versehen ist, der auf einen Empfänger (316) einwirkt, der die Ver­ stelleinrichtung (310 bis 312) für den Achskreuzwinkel derart steuert, daß der Achskreuzwinkel dem jeweiligen Achsabstand unter Berücksichtigung der Zahnschräge (318) kontinuierlich angepaßt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Werkzeug (6) und dem Werkstück (2) je ein Führungsrad (3, 7) drehfest kuppelbar ist und daß die Führungsräder miteinander kämmen und das gleiche Übersetzungsverhältnis aufweisen wie das Werkzeug Werkstück-Paar (2, 6).