DE3823560C1

DE3823560C1 - Fine-machining method for crowned tooth flanks on, in particular hardened, gears

Info

Publication number: DE3823560C1
Application number: DE19883823560
Authority: DE
Inventors: Udo Dr.-Ing. 8031 Wessling De Schapp; Josef 8000 Muenchen De Lohrer
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Hurth Maschinen und Werkzeuge 8000 Muenchen GmbH
Priority date: 1988-07-12
Filing date: 1988-07-12
Publication date: 1989-04-27

Abstract

A fine-machining method for crowned tooth flanks of, in particular hardened, gears with two-flank contact and crossed axes using an abrasive gear-shaped or rack-shaped tool is presented in which the tool performs relative to the workpiece several reciprocating feed movements, not entirely sweeping over the workpiece, in a direction (X) running at an angle ( epsilon ) oblique to the workpiece axis (4) and an infeed movement (Z) for reducing the centre distance. The tool has uncorrected teeth. The crowning is produced only at the end of the fine machining, during at least one reciprocating feed movement without infeed movement, which completely sweeps over the workpiece. <IMAGE>

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Stand der Technik, wie er von der DE 31 42 843 C2 bekannt ist. Die dort beschriebene Maschine ist in erster Linie für das Feinbearbeiten der Zahnflanken von (noch) nicht gehärteten Zahnrädern bestimmt, also für das Zahnradschaben mit einem Schabzahnrad, und zwar nach dem Parallel-, Diagonal- und Underpass-Verfahren. Sie ist aber bedingt auch für das Feinbearbeiten der Zahnflanken von gehärteten Zahnrädern brauchbar, also für das Honen, Feinen, Schabschleifen usw. (eine einheitliche Definition dieser Verfahren existiert bisher nicht) mit einem abrasiven Werkzeug. Insbesondere beim Diagonal- und Underpass-Verfahren wird das Werkzeug jedoch ziemlich schnell abgenutzt, so daß diese Verfahren trotz der kürzeren Berarbeitungszeit gegenüber dem Parallelverfahren bisher keine nennenswerte Verbreitung gefunden haben.The invention is based on a prior art, such as he is known from DE 31 42 843 C2. The one described there Machine is primarily for finishing the tooth flanks of (not yet) hardened gears determined, i.e. for gear scraping with a scraping gear, namely after the parallel, diagonal and Underpass procedure. But it is also conditional for that Finishing the tooth flanks of hardened gears usable, i.e. for honing, honing, scraping etc. (a uniform definition of these procedures does not yet exist) with an abrasive tool. Especially with the diagonal and underpass method the tool, however, wears out pretty quickly, so that these procedures despite the shorter processing time so far no noteworthy compared to the parallel process Have spread.

Wenn die zu bearbeitenden Zahnräder ballige Flanken bekommen sollen, dann muß das Werkzeug zusätzlich zur Vorschubbewegung noch eine Kippbewegung ausführen. Bei der bekannten Maschine können die Größe und die Lage der Kippbewegung unabhängig vom Vorschubweg gewählt werden. Die oben erwähnte nur bedingte Brauchbarkeit der Maschine für das Feinbearbeiten von gehärteten Zahnrädern sowie der dabei auftretende schnelle Werkzeugverschleiß gelten auch beim Feinbearbeiten balliger Zahnflanken. Es ist auch ein Verfahren zum Feinbearbeiten von gehärteten Zahnrädern bekannt ("Werkstatt und Betrieb", 118. Jg. (1985), Heft 8, Seiten 505 bis 509, hier: S. 506), bei dem das abrasive Werkzeug parallel zur Werkstückachse bewegt wird und intermittierend dazu eine radiale Zustellung erfolgt, wobei zum Herstellen balliger Zahnflanken dem Längsvorschub eine Schwenkbewegung des Werkstücks überlagert wird. Der Längsvorschub erfordert aber - wie auch beim eingangs genannten Verfahren - lange Bearbeitungszeiten und sollte deshalb vermieden werden.When the gears to be machined get spherical flanks then the tool must be in addition to Carry out a feed movement and a tilting movement. At the known machine can size and location the tilting movement is selected regardless of the feed path will. The above-mentioned limited usability the machine for finishing hardened gears as well as the rapid tool wear that occurs also apply when finishing spherical tooth flanks. It is also a process for finishing hardened Gears known ("workshop and operation", 118 vol. (1985), No. 8, pages 505 to 509, here: p. 506), where the abrasive tool is parallel to the workpiece axis is moved and intermittently a radial infeed takes place, whereby to produce crowned tooth flanks a longitudinal movement of the workpiece is superimposed. The longitudinal feed requires - how even with the process mentioned at the beginning - long processing times and should therefore be avoided.

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird das Werkzeug ausschließlich radial zugestellt, was eine kürzere Bearbeitungszeit ermöglicht. Um die Werkstück-Verzahnung auf ihrer ganzen Breite zu bearbeiten, muß sich die Werkzeug- Verzahnung an die Werkstück-Verzahnung anschmiegen, was bei der Werkzeug-Herstellung gewisse Probleme mit sich bringt. Diese Probleme treten verstärkt auf, wenn ballige Zahnflanken erzeugt werden sollen, da die Balligkeit des Werkstücks zusätzlich in komplementärer Form in das Werkzeug eingearbeitet werden muß.In another known method, the tool delivered only radially, which means a shorter processing time enables. To the workpiece toothing on To machine their entire width, the tool Nest the toothing on the workpiece toothing, what there are certain problems with tool manufacturing brings. These problems occur more when crowned Tooth flanks should be generated because the crown of the Work piece in complementary form in the tool must be incorporated.

Ausgehend von den aufgezeigten Nachteilen der bekannten Verfahren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das auf der Maschine nach der DE 31 42 843 C2 beim Schaben von ungehärteten Zahnrädern angewendete Verfahren so weiterzubilden, daß es bei möglichst geringem Werkzeugverschleiß für das Feinbearbeiten von gehärteten Zahnrädern mit möglichst kurzem Zeitaufwand anwendbar ist. Based on the disadvantages of the known The invention is based on the object of the method on the machine according to DE 31 42 843 C2 when scraping processes used by unhardened gears to further develop that with the least possible tool wear for the finishing of hardened gears is applicable with the shortest possible time.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren, das die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweist und mit dem Merkmal des Patentanspruchs 2 ergänzt werden kann. Es wurde nämlich gefunden, daß der erwähnte erhöhte Werkzeugverschleiß von der größeren Härte an den Enden der Werkstückzähne herrührt. Deshalb soll das Abarbeiten des Bearbeitungsaufmaßes gewissermaßen "von innen her" erfolgen, d. h. die Bearbeitung erfolgt zunächst primär im etwas weniger harten Bereich der Zahnflanken ohne daß die Balligkeit berücksichtigt wird, und erst gegen Ende der Feinbearbeitung wird das Material an den sehr harten Zahnenden abgetragen und dabei gleichzeitig die gewünschte Balligkeit erzeugt. Die Maschine gemäß der DE 31 42 843 C2 ist zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Die auf dieser Maschine unabhängig von der Vorschubbewegung ausführbare Kippbewegung allein führt noch nicht zum erfindungsgemäßen Verfahren. Schließlich hat man seit je her beim Schaben von nicht gehärteten Zahnrädern jeder einzelnen Vorschubbewegung dieselbe Kippbewegung überlagert. Die jetzt gelösten Probleme beim Feinbearbeiten von gehärteten Zahnrädern stellten und stellen sich beim herkömmlichen Schaben garnicht.This problem is solved with a method that the has characteristic features of the main claim and be supplemented with the feature of claim 2 can. It was found that the above mentioned increased Tool wear from the greater hardness at the ends the workpiece teeth originate. Therefore, the processing should the machining allowance to a certain extent "from the inside" done, d. H. the processing is primarily primary in the somewhat less hard area of the tooth flanks without the crowning is considered, and only towards the end Finishing the material on the very hard Removed tooth ends and at the same time the desired one Crowning creates. The machine according to DE 31 42 843 C2 is used to carry out the method according to the invention suitable. The on this machine regardless of the feed movement executable tilt movement alone still leads not to the method according to the invention. After all has always been used when scraping non-hardened gears the same tilting movement for each individual feed movement overlaid. The problems with finishing now solved of hardened gears not at all with conventional scraping.

Der zunächst bearbeitete etwas weniger harte Bereich kann, solange noch eine Zustellbewegung (Tiefenvorschub) erfolgt, gleich bleiben, er kann aber auch nach und nach vergrößert werden (Patentansprüche 3 und 4). Der Achskreuzpunkt sollte aber nie über die Stirnkanten der Zahnflanken hinaus wandern.The initially less worked hard area can, as long as an infeed movement (depth feed) done, remain the same, but it can also gradually be enlarged (claims 3 and 4). The intersection point but should never over the front edges of the tooth flanks hike out.

Wegen der Gefahr einer Sekundärgratbildung an den spitzen Zahnenden bei Schrägverzahnungen läßt man die Vorschubbewegungen zweckmäßigerweise außermittig beginnen (Patentanspruch 5), und zwar an einem den stumpfen Zahnenden benachbarten Punkt, der gleichzeitig ein Umkehrpunkt der Vorschubbewegungen sein kann. An diesem Punkt sollte auch zu Beginn der Feinbearbeitung die Drehzahl des Werkzeug-Werkstück-Paares hochgefahren werden. Because of the risk of secondary ridges forming at the tips Tooth ends with helical gears are left to feed movements expediently start off-center (Claim 5), on one of the blunt Tooth ends adjacent point, the one at the same time The reversal point of the feed movements can be. At this The point should also be at the start of finishing The speed of the tool-workpiece pair increased will.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit den Merkmalen der Patentansprüche 6 oder 7 weiter ausgestaltet werden, was der Qualität der auf den Werkstückflanken erzeugten Oberflächen sehr zugute kommt.The inventive method can with the features of Claims 6 or 7 are further developed what the quality of the surfaces created on the workpiece flanks is very beneficial.

Mehrere Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigenSeveral exemplary embodiments are shown in the drawings. Show it

Fig. 1 und 2 eine Maschine, auf der das Verfahren ausgeführt werden kann, in einer Front- und einer Seitenansicht, Fig . 1 and 2 a machine on which the method can be carried out, in a front and a side view,

Fig. 3 das Werkzeug von Fig. 1 im Eingriff mit einem Werkstück in einer Seitenansicht, Fig . 3 the tool from FIG . 1 in engagement with a workpiece in a side view,

Fig. 4 das Werkstück mit dem Werkstück in einer Draufsicht, Fig . 4 the workpiece with the workpiece in a top view,

Fig. 5 die Situation von Fig. 4 in vergrößerter Darstellung und stark vereinfacht mit verschiedenen Stellungen des Werkzeugs, Fig . 5 the situation of Fig . 4 in an enlarged representation and greatly simplified with different positions of the tool,

Fig. 6 schematisch ein Beispiel für einen Verfahrensablauf nach der Erfindung, Fig . 6 schematically shows an example of a method sequence according to the invention,

Fig. 7 mehrere Phasen der Spanabnahme an einem Werkstückzahn beim Verfahrensablauf nach Fig. 6, Fig . 7 several phases of chip removal on a workpiece tooth during the process sequence according to FIG . 6,

Fig. 8 schematisch ein anderes Beispiel für einen Verfahrensablauf nach der Erfindung, Fig . 8 schematically shows another example of a method sequence according to the invention,

Fig. 9 mehrere Phasen der Spanabnahme an einem Werkstückzahn beim Verfahrensablauf nach Fig. 8, Fig . 9 several phases of chip removal on a workpiece tooth during the process sequence according to FIG . 8th,

Fig. 10 und 11 schematisch zwei weitere Beispiele für Verfahrensabläufe nach der Erfindung, Fig . 10 and 11 schematically show two further examples of process sequences according to the invention,

Fig. 12 einen Querschnitt durch einen Zahn eines schrägverzahnten Werkstücks, und Fig . 12 shows a cross section through a tooth of a helically toothed workpiece, and

Fig. 13 die Anordnung sensitiver Einrichtungen auf der Maschine nach Fig. 1. Fig . 13 the arrangement of sensitive devices on the machine according to FIG . 1.

Description of the invention examples

In den Fig. 1 und 2 ist eine sogenannte Hartschab- oder Schabschleifmaschine dargestellt, auf der gehärtete Zahnräder (Werkstücke) feinbearbeitet werden. Auf einem Bett 11 ist ein Werkstück W zwischen Reitstöcken 12, 13 drehantreibbar aufgenommen. Der für den Drehantrieb erforderliche Motor (nicht gezeichnet) ist in einem Ständer 15 untergebracht, an dem ein Zustellschlitten 16 senkrecht verschiebbar (Pfeilrichtung Z) und dafür mit einem Motor 17 über einen Riementrieb 14 und eine Spindel 18 antreibbar angeordnet ist. In einer nicht gezeigten Rundführung im Zustellschlitten 16 ist ein Vorschubschlitten 20 um eine vertikale Achse 21 dreheinstellbar aufgenommen. Der Vorschubschlitten 20 ist relativ zum Zustellschlitten 16 horizontal hin und her verschiebbar (Pfeilrichtung X), wobei ein Motor 22 und eine Spindel 23 vorgesehen sind.In the Fig . 1 and 2, a so-called hard scraping or scraping machine is shown on which hardened gears (workpieces) are machined. A workpiece W is received on a bed 11 between tailstocks 12, 13 so that it can rotate. The motor required for the rotary drive (not shown) is accommodated in a stand 15 , on which a feed carriage 16 can be displaced vertically (direction of arrow Z) and is therefore drivable with a motor 17 via a belt drive 14 and a spindle 18 . In a circular guide, not shown, in the feed carriage 16 , a feed carriage 20 is received so as to be rotatable about a vertical axis 21 . The feed carriage 20 can be displaced horizontally back and forth relative to the feed carriage 16 (arrow direction X) , a motor 22 and a spindle 23 being provided.

In einer Bogenführung 24 an der Unterseite des Vorschubschlittens 20 ist eine Wiege 25 angeordnet, an der in einer nicht gezeigten Rundführung ein Werkzeugkopf 27 um eine vertikale Achse 28 dreheinstellbar aufgenommen ist. Im Werkzeugkopf 27 ist ein Hartschabrad (Werkzeug T), auf das noch eingegangen wird, drehbar gelagert. Die Achsen 21 und 28 fluchten miteinander und liegen in der mittleren Rotationsebene 29 des Werkzeugs T. A cradle 25 is arranged in a curved guide 24 on the underside of the feed carriage 20 , on which a tool head 27 is accommodated in a round guide, not shown, so as to be rotatable about a vertical axis 28 . A hard cutting wheel (tool T) , which will be dealt with, is rotatably mounted in the tool head 27 . The axes 21 and 28 are aligned with one another and lie in the central plane of rotation 29 of the tool T.

Durch Verdrehen des Werkzeugkopfes 27 zusammen mit der Wiege 25 um die Achse 28, wofür ein Motor 30 mit einem Gestänge 31 vorgesehen ist, wird ein Achskreuzwinkel γ zwischen der Achse 3 des Werkzeugs T und der Achse 4 des Werkstücks W eingestellt. Die Achsen 3 und 4 liegen dabei in zueinander parallelen Ebenen. Durch Verdrehen des Vorschubschlittens 20 um die Achse 21, wofür ein Motor 34 mit einem Getriebe 35 vorgesehen sind, wird ein Diagonalwinkel ε, unter dem die Vorschubrichtung X des Werkzeugs T zur Werkstückachse 4 erfolgt, eingestellt. In den Fig. 1, 2 sind der besseren Übersichtlichkeit halber das Werkzeug T und das Werkstück W so dargestellt, als seien der Achskreuzwinkel γ=0° und der Diagonalwinkel ε=0°; das hieße, daß ohne Achskreuzung (was in der Praxis nicht vorkommt) im Parallelverfahren gearbeitet würde. Die Wiege 25 mit dem Werkzeugkopf 27 und dem Werkzeug T sind in der Bogenführung 24 um eine Achse 10 schwenkbar, die zumindest annähernd den Wälzzylinder des Werkzeugs T an seiner Unterseite tangiert. Für diese Schwenkbewegung ϕ ist ein Motor 32 mit einem Schneckentrieb 33 vorgesehen.By rotating the tool head 27 together with the cradle 25 about the axis 28 , for which a motor 30 with a linkage 31 is provided, an axis cross angle γ is set between the axis 3 of the tool T and the axis 4 of the workpiece W. The axes 3 and 4 lie in mutually parallel planes. By rotating the feed carriage 20 about the axis 21 , for which a motor 34 with a gear 35 is provided, a diagonal angle ε , at which the feed direction X of the tool T to the workpiece axis 4 takes place, is set. In the Fig . 1, 2, for the sake of clarity, the tool T and the workpiece W are shown as if the axis cross angle γ = 0 ° and the diagonal angle ε = 0 °; that would mean that without an axis crossing (which does not occur in practice) one would work in parallel. The cradle 25 with the tool head 27 and the tool T can be pivoted in the arc guide 24 about an axis 10 which at least approximately affects the rolling cylinder of the tool T on its underside. A motor 32 with a worm drive 33 is provided for this pivoting movement ϕ .

Für das Feinbearbeiten der Zahnflanken des Werkstücks W werden das Werkzeug T und das Werkstück W miteinander in Zahneingriff gebracht, und zwar unter gekreuzten Achsen 3, 4 (Fig. 3 und 4). Das Werkzeug T besitzt zumindest an den Flanken 5 seiner Zähne eine abrasive, d. h. keine einheitlich gerichtete Schneidkanten aufweisende Oberfläche. Es besteht in der Regel aus einem verzahnten metallischen Grundkörper, dessen Zahnflanken 5 eine Beschichtung mit Hartstoffkörnern, z. B. aus kubischem Bornitrid (CBN) oder Diamant haben. (Wenn noch nicht gehärtete Zahnräder bearbeitet werden sollen, kann das Werkzeug T auch ganz aus Keramik oder Kunstharz mit darin eingebetteten Schneidkörnern bestehen.) Die Zähne des Werkzeugs T sind in Zahnlängsrichtung nicht korrigiert. Derartige Zähne sind insbesondere bei beschichteten Werkzeugen leichter mit der erforderlichen Genauigkeit herzustellen als korrigierte Zähne, weil eine Korrektur in die mit CBN oder gar mit Diamant beschichteten Zähne nur unter einem extremen hohen Arbeits-, Zeit- und Kostenaufwand eingearbeitet werden kann.For the fine machining of the tooth flanks of the workpiece W , the tool T and the workpiece W are brought into mesh with one another, specifically under crossed axes 3, 4 ( FIGS . 3 and 4). The tool T has at least on the flanks 5 of its teeth an abrasive surface, ie a surface that does not have uniformly directed cutting edges. It usually consists of a toothed metallic base body, the tooth flanks 5 of which are coated with hard material grains, e.g. B. from cubic boron nitride (CBN) or diamond. (If gear wheels that have not yet been hardened are to be machined, the tool T can also consist entirely of ceramic or synthetic resin with cutting grains embedded therein.) The teeth of the tool T are not corrected in the longitudinal direction of the tooth. Such teeth are easier to produce, especially in coated tools, with the required accuracy than corrected teeth because a correction in the teeth coated with CBN or even with diamond can only be incorporated with an extremely high expenditure of labor, time and costs.

Für den Bearbeitungsvorgang wird das Werkzeug T oder - wie auf der oben beschriebenen Maschine - das Werkstück W in Rotation versetzt, das jeweils andere Glied wird über die Verzahnungen mitgedreht. Während des Rotierens wird das Werkzeug T relativ zum Werkstück W in Pfeilrichtung X hin- und herbewegt. Diese Vorschubbewegung erfolgt in einer Ebene, die parallel liegt zu den Achsen 3, 4. Außer der Vorschubbewegung X erfolgt intermittierend oder kontinuierlich dazu eine radiale Zustellung in Pfeilrichtung Z, auch kann die Drehrichtung ein- oder mehrmals gewechselt werden. Auf diese Bewegungen wird noch eingegangen.For the machining process, the tool T or - as on the machine described above - the workpiece W is rotated, the other link is also rotated via the toothing. During the rotation, the tool T is moved back and forth relative to the workpiece W in the direction of the arrow X. This feed movement takes place in a plane that is parallel to the axes 3, 4 . In addition to the feed movement X, there is an intermittent or continuous radial infeed in the direction of the arrow Z , and the direction of rotation can also be changed one or more times. These movements will be discussed later.

Zwischen dem Werkzeug T und dem Werkzeug W besteht theoretisch eine Punktberührung im Eingriffspunkt N, der auf der sogenannten gemeinsamen Normalen liegt, einer gedachten Verbindungslinie zwischen den Achsen 3, 4 und senkrecht dazu gerichtet. Während der Vorschubbewegung X verändert der Eingriffspunkt seine Lage zwischen den Stirnseiten 8, 9 des Werkstücks W, d. h. er könnte z. B. von der einen Extremstellung M an der einen Stirnseite 8 über die gezeigte Mittelstellung N bis zur anderen Extremstellung O an der anderen Stirnseite 9 wandern.Between the toolT and the toolW consists theoretically a point contact at the point of intervention N, the lies on the so-called common normal, one imaginary connecting line between the axes3, 4 and directed perpendicular to it. During the feed movementX the point of intervention changes its position between the End faces8, 9 of the workpieceW, d. H. he could e.g. B. from one extreme positionM on one end8th about the middle position shownN to the other extreme position O on the other end9 hike.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Verfahrensablauf wird das Werkzeug T zunächst mit dem Werkstück W in Zahneingriff gebracht, und zwar durch eine anfangs schnelle, dann erheblich langsamere radiale Zustellung im Sinne einer Achsabstandsverringerung, bis ein Anfangspunkt 60 für die Bearbeitung erreicht ist, an dem zwischen Werkzeug T und Werkstück W Zweiflankenanlage besteht. Das Werkstück wurde schon etwas früher, als noch Spiel zwischen den Zähnen von Werkzeug T und Werkstück W vorhanden war, in Rotation versetzt. Seine Zähne versetzen das Werkstück W in Rotation. Bei einer anschließenden Vorschubbewegung zu einem Punkt 61 wird der Eingriffspunkt von der Mittelstellung N zur Stirnseite 9 hin bis zu einem Umkehrpunkt P verschoben. Gleichzeitig mit der Vorschubbewegung erfolgt eine Zustellbewegung, d. h. die Zustellbewegung wird - auch bei den folgenden Vorschubbewegungen - der Vorschubbewegung überlagert. Vom Umkehrpunkt P aus erfolgt eine entgegengesetzt gerichtete Vorschubbewegung zu einem Punkt 62, bei dem der Eingriffspunkt einen Umkehrpunkt Q erreicht. Von hier aus erfolgt eine wieder entgegengesetzt gerichtete Vorschubbewegung zu einem Punkt 63, bei dem der Eingriffspunkt wieder den Umkehrpunkt P erreicht. Diese wechselnden Vorschubbewegungen mit überlagerten Zustellbewegungen werden so lange wiederholt, bis bei einem Punkt 66 der Soll-Achsabstand zwischen der Werkstückachse 4 und der Werkzeugachse 5 erreicht ist. Bis jetzt hat der Achskreuzpunkt immer nur die Strecke 2 · s′ zurückgelegt, nicht aber die Strecke 2 · s, die erforderlich wäre, um die Zahnflanken über die gesamte Zahnbreite zu bearbeiten. Das bedeutet, daß die Werkstückzähne nur in einem mittleren Abschnitt bearbeitet wurden, während auf den anschließenden, den Zahn-Stirnseiten zugewendeten Abschnitte nur ein unvollständiger Späneabtrag mit den nicht voll in Eingriff stehenden Seitenbereichen 6, 7 der Werkzeug-Zahnflanken 5 erfolgt ist. Wie aus Fig. 7 erkennbar ist, wo die Spanabnahme während mehrerer Vorschubbewegungen schematisch gezeigt ist, hat das Werkstück W ganz leicht hohlballige Zahnflanken, weil an den harten Zahn-Stirnkanten bisher noch fast keine Spanabnahme erfolgt ist.In the case of Fig . 6 process sequence shown, the tool T is first meshed with the workpiece W , namely by an initially fast, then considerably slower radial infeed in the sense of a center distance reduction until a starting point 60 is reached for the machining, at which the tool T and the workpiece W there is a two-flank system. The workpiece was rotated somewhat earlier, when there was still play between the teeth of tool T and workpiece W. Its teeth set the workpiece W in rotation. During a subsequent feed movement to a point 61 , the point of engagement is shifted from the central position N to the end face 9 up to a reversal point P. An infeed movement takes place simultaneously with the feed movement, ie the infeed movement is superimposed on the feed movement - even with the following feed movements. From the reversal point P there is an oppositely directed feed movement to a point 62 at which the engagement point reaches a reversal point Q. From here, the feed movement is again directed in the opposite direction to a point 63 , at which the point of engagement again reaches the reversal point P. These changing feed movements with superimposed feed movements are repeated until the target center distance between the workpiece axis 4 and the tool axis 5 is reached at a point 66 . So far, the intersection point has only covered the distance 2 · s ′, but not the distance 2 · s that would be required to machine the tooth flanks over the entire tooth width. This means that the workpiece teeth were only machined in a central section, while on the subsequent sections facing the tooth end faces, only incomplete chip removal with the side areas 6, 7 of the tool tooth flanks 5 that are not fully engaged has occurred. As from Fig . 7 can be seen where the chip removal is shown schematically during several feed movements, the workpiece W has very slightly hollow tooth flanks because almost no chip removal has yet taken place on the hard tooth front edges.

Nach Erreichen des Soll-Achsabstands wird noch mindestens eine hin- und hergehende Vorschubbewegung ausgeführt. Diese letzten Vorschubbewegungen vom Punkt 66 zu einem Punkt 67, zurück nach Punkt 68 und wieder zurück zum Punkt 66, an dem der Eingriffspunkt wieder in der Neutralstellung N liegt, erfolgt ohne Zustellbewegung. Ehe jetzt das Werkzeug T und das Werkstück W wieder auseinander gefahren werden, kann ein weiterer Hin- und Hergang (Punkte 69, 70, 71, 69) eingefügt werden, nachdem das Werkzeug T um einen ganz geringen Betrag vom Punkt 66 auf einen Punkt 69 zurückgezogen worden ist. Dieser Hin- und Hergang dient der Glättung der Zahnflanken, ohne daß noch merklich Material abgetragen wird. Von besonderer Bedeutung ist, daß die Punkte 67, 68 auf den Stirnkanten der Werkstückzähne liegen, der Achskreuzpunkt also immer die Strecke 2 · s zurücklegt, und das Werkzeug T während der letzten Hin- und Hergänge um die Achse 10 um einen Winkel ϕ gekippt wird. In Fig. 6 ist diese Kippbewegung jeweils an den Umkehrpunkten durch kurze Striche, die die Werkzeugachse 3 symbolisieren, dargestellt. Mit dieser Kippbewegung dringen die Werkzeugzähne zu den Stirnseiten 8, 9 hin tiefer in das Werkstück ein und tragen dort mehr Material ab, wodurch eine ballige Verzahnung entsteht. Wie Fig. 7 zeigt, handelt es sich bei diesem Materialabtrag um die mit 51 bezeichneten keilartigen Randbereiche, in die das Werkzeug vom spitzen Winkel aus eindringt, so daß sich eine langsam zunehmende Eindringtiefe ergibt. Auf diese Weise wird das Werkzeug geschont und weniger abgenutzt als beim herkömmlichen Verfahren.After reaching the target center distance, at least one reciprocating feed movement is carried out. These last feed movements from point 66 to a point 67 , back to point 68 and back again to point 66 , at which the engagement point is again in the neutral position N , are carried out without an infeed movement. Before the tool T and the workpiece W are moved apart again, a further back and forth movement (points 69, 70, 71, 69 ) can be inserted after the tool T has been moved from point 66 to point 69 by a very small amount has been withdrawn. This back and forth is used to smooth the tooth flanks without noticeably removing material. It is particularly important that points 67, 68 lie on the front edges of the workpiece teeth, that is, the intersection point always covers the distance 2 · s, and tool T is tilted by an angle ϕ during the last back and forth movements about axis 10 . In Fig . 6, this tilting movement is represented at the reversal points by short lines that symbolize the tool axis 3 . With this tilting movement, the tool teeth penetrate deeper into the workpiece towards the end faces 8, 9 and remove more material there, resulting in a spherical toothing. As Fig . 7 shows, this material removal involves the wedge-like edge regions designated 51 , into which the tool penetrates from an acute angle, so that there is a slowly increasing penetration depth. In this way, the tool is spared and less worn than with the conventional method.

Die Drehrichtung kann ein- oder mehrmals zwischen den Punkten 60 und 72 gewechselt werden, erforderlich ist der Drehrichtungswechsel bei der Zweiflankenanlage jedoch nicht in jedem Fall; vielmehr wird man sehr häufig ohne einen Drehrichtungswechsel, der ja Zeit erfordert, ein befriedigendes Bearbeitungsergebnis bekommen.The direction of rotation can be changed one or more times between points 60 and 72 , but the change of direction is not always necessary in the two-flank system; rather, you will very often get a satisfactory machining result without changing the direction of rotation, which takes time.

Anstatt, wie vorstehend beschrieben, immer gleich lange Vorschubbewegungen vorzusehen, können diese auch mit fortschreitendem Tiefenvorschub wenigstens einmal vergrößert werden, wie das in Fig. 8 gezeigt ist. Es versteht sich, daß der mittlere Abschnitt, in dem die Werkstückzähne bearbeitet werden, mit jeder Vorschubvergrößerung länger wird (Fig. 9).Instead of always providing feed movements of the same length, as described above, these can also be enlarged at least once as the depth feed progresses, as shown in FIG . 8 is shown. It is understood that the central section, in which the workpiece teeth are machined, becomes longer with each feed increase ( FIG . 9).

Zur Verbesserung der Oberfläche der Werkstück-Zahnflanken können auch die den Vorschubbewegungen überlagerten Tiefenvorschübe (Zustellbewegungen) derart verändert werden, daß anfangs größere und dann immer kleiner werdende Zustellbewegungen vorgesehen werden. In Fig. 10 ist jeder Zustellhub f₁, f₂, . . . kleiner als der vorhergehende, im Gegensatz zu Fig. 6, wo alle Zustellhübe f gleich groß sind.To improve the surface of the workpiece tooth flanks, the depth feeds (feed movements) superimposed on the feed movements can also be changed such that initially larger and then ever smaller feed movements are provided. In Fig . 10 is each delivery stroke f ₁, f ₂,. . . smaller than the previous one, in contrast to Fig . 6, where all delivery strokes f are of the same size.

Die Zustellbewegungen müssen den Vorschubbewegungen nicht überlagert sein, sie können auch unabhängig davon erfolgen, z. B. an den Umkehrpunkten, wie das in Fig. 11 dargestellt ist. Dabei sind die in Fig. 6 benutzten Größen zugrundegelegt. Die Umkehrpunkte haben dieselben Nummern und bei den entsprechenden Endpunkten der Vorschubbewegungen tragen diese Nummern den Zusatz A. Auch die diskontinuierlichen Zustellbewegungen können anfangs größer sein und dann kleiner werden, wie es anhand der Fig. 10 für die kontinuierlichen Zustellbewegungen beschrieben wurde, und die Vorschubbewegungen können in derselben Art vergrößert werden, wie es anhand der Fig. 8 und 9 beschrieben wurde.The infeed movements do not have to be superimposed on the feed movements. B. at the reversal points, as that in Fig . 11 is shown. The ones shown in Fig . 6 sizes used. The reversal points have the same numbers and the numbers A are added to the corresponding end points of the feed movements. The discontinuous infeed movements can also initially be larger and then become smaller, as is shown in FIG . 10 has been described for the continuous infeed movements, and the feed movements can be enlarged in the same manner as is shown in FIG . 8 and 9 has been described.

Wegen der bei schrägverzahnten Zahnrädern bestehenden Gefahr einer Sekundärgratbildung 52 an den spitzen Zahnenden (Fig. 12) legt man den anfänglichen Zahneingriff zwischen Werkzeug T und Werkstück W zweckmäßigerweise so, daß der Anfangspunkt 60 mit dem oben erwähnten Punkt 61 an dem dem stumpfen Zahnende benachbarten Bereich der Zahnflanke zusammenfallen. In Fig. 6 ist das mit einer strichlierten Linie angedeutet.Because of the risk of secondary burrs 52 at the pointed tooth ends ( FIG . 12) in helical gears, the initial tooth engagement between tool T and workpiece W is expediently such that the starting point 60 with the above-mentioned point 61 at the area adjacent to the blunt tooth end the tooth flank collapse. In Fig . 6 this is indicated with a dashed line.

Der Übergang von anfangs größeren auf kleinere Zustellbewegungen muß nicht nach einem mehr oder minder starren, vom Maschinenbediener beeinflußbaren Schema erfolgen, sondern kann auch durch eine sensitive Einrichtung gesteuert werden in Abhängigkeit von im Maschinensystem gemessenen Kräften, Spindel-Durchbiegungen, Drehmomenten, Geräuschen und/oder sonstigen Schwingungen. Als Sensoren (Fig. 13) kommen beispielsweise an geeigneten Stellen angebrachte Dehnmeßstreifen (DMS) 53, 54 in Frage: auf der Antriebsspindel 12 A angeordnete DMS 53 können Drehmomente messen und auf der Reitstockspindel 13 A angeordnete DMS 54 oder Verlagerungsaufnehmer können Kräfte messen. Schwingungen können detektiert werden direkt über Tangentialbeschleunigungsaufnehmer 55, 56 an der Reitstockspindel 13 A und/oder an der Werkzeugspindel 3 A oder indirekt über abgestrahlte Geräusche durch ein Mikrofon 57 in der Nähe des Werkzeug-Werkstück-Paares oder durch Körperschallaufnehmer 58 auf einem Maschinenteil, z. B. auf dem Reitstock 13. Die von dem Sensor oder ggf. den Sensoren ermittelten Werte werden einer Maschinensteuerung 19 zugeführt, desgleichen die von einem Drehübertrager 59 am Antriebsmotor 1 ermittelten Werte, werden dort mit entsprechenden vorgegebenen Werten verglichen und in Signale umgesetzt, die an die verschiedenen Motoren 17, 22, 30, 32, 34 weitergeleitet werden.The transition from initially larger to smaller infeed movements does not have to follow a more or less rigid scheme that can be influenced by the machine operator, but can also be controlled by a sensitive device depending on the forces, spindle deflections, torques, torques, noises and / or measured in the machine system other vibrations. For example, strain gauges 53, 54 attached to suitable locations can be used as sensors ( FIG . 13): DMS 53 arranged on the drive spindle 12 A can measure torques and DMS 54 or displacement transducers arranged on the tailstock spindle 13 A can measure forces. Vibrations can be detected directly via tangential accelerometers 55, 56 on the tailstock spindle 13 A and / or on the tool spindle 3 A or indirectly via radiated noise through a microphone 57 in the vicinity of the tool-workpiece pair or through structure-borne noise transducers 58 on a machine part, e.g. . B. on the tailstock 13 . The values determined by the sensor or possibly the sensors are fed to a machine control 19 , as are the values determined by a rotary transmitter 59 on the drive motor 1 , are compared there with corresponding predetermined values and converted into signals which are sent to the various motors 17, 22, 30, 32, 34 are forwarded.

Claims

1. Method for fine machining of crowned tooth flanks on in particular hardened gears (workpieces) under a double flank system with a gear or rack-shaped tool which has an abrasive, ie no uniformly oriented cutting edges on its tooth flanks, in particular in the form of a coating with hard material grains, e.g. . B. from CBN or diamond, with axes of tool and workpiece crossed at an axis cross angle, the tool executing various movements relative to the workpiece, which occur simultaneously and / or in a preselectable order, namely

- At least one reciprocating feed movement perpendicular to the common normal of the tool and workpiece and at an angle ( ε ) obliquely to the workpiece axis, at which the position of the axis cross point on the workpiece is shifted in the axial direction, and
- At least one tilting movement about an axis which at least approximately affects the rolling cylinder of the tool and is directed both perpendicular to the common normal and perpendicular to the workpiece axis, and
at least one continuous or discontinuous infeed movement (depth feed) in the sense of a center distance reduction, wherein at least one feed movement (X) is carried out after reaching the desired center distance without infeed movement,

characterized in that

a) the feed movements taking place in connection with an infeed movement are dimensioned such that the path covered by the axis cross point on the workpiece (W) in the axial direction is ended before the axis cross point has reached the front edges of the tooth flanks,
b) the feed movements taking place without infeed movement are dimensioned such that the path covered by the axis cross point on the workpiece (W) in the axial direction is ended at the earliest when the axis cross point has reached the front edges of the tooth flanks, and
c) a tilting movement (K) of the tool (T) is only carried out during at least one feed movement (X) without infeed movement.

2. The method according to claim 1, characterized in that all are done with a delivery movement Feed movements are of equal length.

3. The method according to the preamble of claim 1, characterized in that

a) the feed movements taking place in connection with an infeed movement are dimensioned such that the path covered by the axis cross point on the workpiece (W) in the axial direction is at least initially ended before the axis cross point has reached the front edges of the tooth flanks and is enlarged at least once as the feed movement progresses becomes;
b) as in claim 1,
c) as in claim 1.

4. The method according to claim 2, characterized in that those with an infeed movement Feed movements are continuously increased.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the feed movements, in relation to the tooth flanks, start off-center.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the infeed movements initially with a first delivery speed or Step size and after reaching a selectable Center distance with a second, compared to the first reduced delivery speed or step size respectively.

7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the infeed movements initially with a first delivery speed or Step size and then by a sensitive Setup based on forces measured by her and / or deflections and / or torques and / or Noises and / or other vibrations at least a second, reduced compared to the first Delivery speed or step size reduced will.