DE3930321C1

DE3930321C1 - Finishing hardened gear tooth flanks - first removes burrs from one tooth flank, and subsequently from other flank under reversal of rotation direction

Info

Publication number: DE3930321C1
Application number: DE19893930321
Authority: DE
Inventors: Johann 8011 Poing De Spensberger
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Hurth Maschinen und Werkzeuge 8000 Muenchen GmbH
Priority date: 1989-09-11
Filing date: 1989-09-11
Publication date: 1990-05-23
Anticipated expiration: 2009-09-12

Abstract

The tooth flank finishing involves a gear type tool with abrasive flanks fed continuously or intermittently to vary axial spacing between the tool and work until an ideal spacing is reached, before the start of finishing. At a preset axial spacing (a1), excluding two-flank contact between the tool (T) and work (W), residual burr and other irregularities, e.g. bulge upsets (35) are removed from one tooth flank. The direction of rotation is then reversed and the process is repeated on the opposite flank. The tool or work is driven, the other part respectively braked. ADVANTAGE - No tool damage.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von insbesondere gehärteten Zahnrädern mit einem zahnradartigen Werkzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a method for finishing the Tooth flanks of hardened gears in particular a gear-like tool according to the preamble of Claim.

Verfahren der genannten Art sind bekannt u. a. aus der DE- Zeitschrift "Werkstatt und Betrieb", 118. Jahrgang (1985), Heft 8, Seiten 505-509, insbesondere Seite 506, sowie von der DE 37 34 653 C1. Trotz gezielter radialer Zustel lung des Werkzeugs treten in der Praxis immer wieder Prob leme auf durch in den Zahnlücken der Werkstücke verbliebene Rest-Grate, die eine teilweise Zerstörung der meistens mit CBN beschichteten Werkzeuge bewirken. Die genannten Prob leme treten insbesondere bei Werkstücken auf, die nach dem Fräsen gehärtet werden; bei solchen Werkstücken, die vor dem Härten noch geschabt wurden, sind Rest-Grate nur sehr selten anzutreffen, da sie beim Schaben "abgeschnitten" oder weggedrückt werden. Wegen der nach dem Härten durchzu führenden Feinbearbeitung mit einem abrasiven Werkzeug will man aus Kostengründen auf ein vorausgehendes Schaben jedoch in der Regel verzichten, denn Zahnräder erleiden während ihrer Herstellung bis zum Härten oftmals Beschädigungen derart, daß Werkstoff von den Zähnen in die Zahnlücken gedrückt wird. Das hat zur Folge, daß bei der radialen Zustellbewegung des Werkzeugs eine etwa punktförmige Zwei flankenberührung stattfindet, die den CBN-Belag des Werk zeugs an dieser Stelle infolge Überbelastung beim weiteren Zustellen zerstören kann.Methods of the type mentioned are known u. a. from the DE Magazine "Werkstatt und Betrieb", 118th year (1985), Issue 8, pages 505-509, especially page 506, and from DE 37 34 653 C1. Despite targeted radial delivery In practice, the tool is repeatedly tested leme on by remaining in the tooth gaps of the workpieces Residual ridges that a partial destruction mostly with CBN coated tools. The prob lems occur in particular in the case of workpieces that are manufactured after Milling be hardened; in the case of such workpieces burrs that have been scraped are only very burrs rarely encountered as they are "cut off" when scraping or pushed away. Because of the after hardening leading finishing with an abrasive tool however, for cost reasons, a previous scraping usually do without, because gears suffer during damage to their manufacture until hardening such that material from the teeth into the tooth gaps is pressed. As a result, the radial Infeed movement of the tool an approximately punctiform two flank contact takes place that the CBN coating of the factory stuff at this point due to overload on the next Delivery can destroy.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs so weiterzubilden, daß aus den genannten Ursachen resultie rende Beschädigungen des Werkzeugs ausgeschlossen werden.The invention is therefore based on the object Method according to the preamble of the claim so further education that results from the causes mentioned damage to the tool can be excluded.

Als Lösung wird ein Verfahren vorgeschlagen, das die Merk male des Patentanspruchs aufweist. Beim erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahren werden also vor der eigentlichen Feinbearbeitung in Zweiflankenanlage erst die Rest-Grate und/oder anderen Beschädigungen in Einflankenanlage bei wechselnder Drehrichtung beseitigt.A method is proposed as a solution that the Merk male of the claim. In the invention Machining processes are thus before the actual one Finishing in a two-flank system first the remaining burrs and / or other damage in single flank system changing direction of rotation eliminated.

Beide Arbeitsgänge werden mit demselben Werkzeug in einer Aufspannung des Werkstücks ausgeführt, und bei beiden Arbeitsgängen, insbesondere beim zweiten, kann der Zustell bewegung noch eine Vorschubbewegung in einer beliebigen Rich tung überlagert werden; das bedeutet, daß das erfindungs gemäße Verfahren nicht nur als reines Tauchverfahren durch führbar ist, sondern daß auch nach anderen Verfahren (Diago nal, Parallel, Underpass usw.) gearbeitet werden kann.Both operations are done with the same tool in one Clamping the workpiece, and both Operations, especially in the second, the delivery another feed movement in any direction tion are superimposed; that means that the invention procedures not only as a pure immersion process is feasible, but that also by other methods (Diago nal, parallel, underpass etc.) can be worked.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in sechs Figu ren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigtThe invention is explained below with reference to a in Figu Ren illustrated embodiment described. It shows

Fig. 1 eine Maschine, auf der das erfindungsgemäße Ver fahren ausführbar ist, Fig. 1 is a machine on which the invention Ver drive is executable,

Fig. 2 das Werkzeug von Fig. 1 im Eingriff mit einem Werk stück in einer Seitenansicht, Fig. 2 shows the tool of FIG. 1 in engagement with a work piece in a side view;

Fig. 3 das Werkzeug mit dem Werkstück in einer Draufsicht, Fig. 3 shows the tool with the workpiece in a plan view,

Fig. 4 und 5 den Zahneingriff mit Einflankenanlage zwischen Werkzeug und Werkstück bei unterschiedlichen Drehrichtungen, und FIGS. 4 and 5 the tooth engagement with Einflankenanlage between tool and workpiece at different directions of rotation, and

Fig. 6 den Zahneingriff mit Zweiflankenanlage zwischen Werkzeug und Werkstück. Fig. 6 shows the meshing with two flanks between the tool and workpiece.

In Fig. 1 ist eine sogenannte Hartschab- oder Schabschleif maschine dargestellt, auf der gehärtete Zahnräder (Werk stücke) feinbearbeitet werden. Auf einem Bett 11 ist ein Werkstück W zwischen Reitstöcken 12, 13 drehantreibbar auf genommen. Der für den Drehantrieb erforderliche Motor (nicht gezeichnet) ist in einem Ständer 15 untergebracht, an dem ein Zustellschlitten 16 senkrecht verschiebbar (Pfeilrich tung 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 drehein stellbar aufgenommen. Der Vorschubschlitten 20 ist relativ zum Zustellschlitten 16 horizontal hin und her verschieb bar (Pfeilrichtung X), wofür ein Motor 22 und eine Spindel 23 vorgesehen sind.In Fig. 1, a so-called hard scraping or scraping machine is shown on the hardened gears (work pieces) are finished. On a bed 11 , a workpiece W is rotatably driven between tailstocks 12, 13 . The motor required for the rotary drive (not shown) is housed in a stand 15 on which a feed carriage 16 is vertically displaceable (direction of arrow Z) and is arranged to be driven by a motor 17 via a belt drive 14 and a spindle 18 . In a round guide, not shown, in the feed slide 16 , a feed slide 20 is rotatably received about a vertical axis 21 . The feed carriage 20 is horizontally movable back and forth relative to the feed carriage 16 (arrow direction X) , for which a motor 22 and a spindle 23 are provided.

In einer Bogenführung 24 an der Unterseite des Vorschub schlittens 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), drehbar gelagert und mit einer nicht gezeichneten Bremse verbunden. Die Achsen 21 und 28 fluchten miteinander und liegen in der Ausgangsstellung des Werkzeugs T in der gemeinsamen Normale N von Werkzeug T und Werkstück W sowie in der mittleren Rotationsebene 29 des Werkzeugs T (Fig. 3). In a curved guide 24 on the underside of the feed slide 20 , a cradle 25 is arranged, on which a tool head 27 is accommodated in a round guide, not shown, so as to be rotatable about a vertical axis 28 . In the tool head 27 is a hard cutting wheel (tool T) , rotatably mounted and connected to a brake, not shown. The axes 21 and 28 are aligned with one another and, in the starting position of the tool T, lie in the common normal N of the tool T and the workpiece W and in the central plane of rotation 29 of the tool T ( FIG. 3).

Durch Verdrehen des Werkzeugkopfes 27 zusammen mit der Wiege 25 und die Achse 28, wofür ein nicht gezeichneter Motor vorgesehen ist, wird ein Achskreuzwinkel γ (Fig. 3) 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 mit einem Getriebe (beides nicht gezeichnet) vor gesehen sind, wird ein Diagonalwinkel ε (Fig. 3), unter dem die Vorschubrichtung X des Werkzeugs T zur Werkstück achse 4 erfolgt, eingestellt. In Fig. 1 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 Achskreu zung (was in der Praxis nicht vorkommt) im Parallelverfah ren gearbeitet würde.By rotating the tool head 27 together with the cradle 25 and the axis 28 , for which a motor is not shown, an axis cross angle γ ( FIG. 3) 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 turning the feed carriage 20 about the axis 21 , for which a motor with a gear (both not shown) are seen before, a diagonal angle ε ( Fig. 3) is set, under which the feed direction X of the tool T to the workpiece axis 4 is set . For the sake of clarity, the tool T and the workpiece W are shown in FIG. 1 as if the axis cross angle γ = 0 ° and the diagonal angle ε = 0 °; that would mean that without crossing the axis (which does not occur in practice) one would work in parallel.

Die Wiege 25 mit dem Werkzeugkopf 27 und dem Werkzeug T sind in der Bogenführung 24 um eine Achse 10 schwenkar, die zumindest annähernd den Wälzzylinder des Werkzeugs T an seiner Unterseite tangiert und senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 gerichtet ist. Für diese Schwenkbewegung ϕ ist ein Motor 32 mit einem Schneckentrieb 33 vorgesehen.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 and is directed perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1. 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. 2 und 3). Das Werkzeug T besitzt zumindest an den Flanken 5 seiner Zähne eine abrasive, d. h. keine ein heitlich gerichteten 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 ber beitet werden sollen, kann das Werkzeug T auch ganz aus Keramik oder Kunstharz mit darin eingebetteten Schneid körnern bestehen.) 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. 2 and 3). The tool T has at least on the flanks 5 of its teeth an abrasive surface, ie no surface with a uniformly directed cutting edge. 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 processed, the tool T can also consist entirely of ceramic or synthetic resin with cutting grains embedded therein.)

Für den ersten Schritt des Bearbeitungsvorganges wird das Werkstück W in Rotation versetzt und das Werkzeug T wird über den zunächst noch losen Zahneingriff mitgedreht. Das Werkzeug T und das Werkstück W werden einander bis auf einen Achsabstand a ₁ genähert, bei dem eine Zweiflanken berührung ausgeschlossen ist (Fig. 4), und das Werkzeug T wird abgebremst. Wenn dabei, wie in Fig. 4 dargestellt, das Werkstück W im Uhrzeigersinn angetrieben wird (Pfeil 38), dann findet die erste Berührung eines Zahnes 40 des Werkstücks W im Punkt 41 am Fuß statt und der Bewegungsab lauf verläuft in Pfeilrichtung 42 vom Fuß zum Kopf der rechten Flanke 43 des Zahnes 40. Dabei werden auf der Flanke 43 evtl. vorhandene Rest-Grate und/oder Aufstauchun gen 35 während einer Anzahl von Umdrehungen abgetragen. Danach wird die Drehrichtung umgekehrt, das heißt, daß das Werkstück W gemäß Fig. 5 entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben wird (Pfeil 39). Die erste Berührung des Zahnes 40 erfolgt jetzt am Fuß bei Punkt 44 und der Bewegungsab lauf verläuft in Pfeilrichtung 45 vom Fuß zum Kopf der linken Flanke 46 des Zahnes 40, wobei nunmehr auf dieser Flanke evtl. vorhandene Rest-Grate und/oder Aufstauchungen (nicht gezeichnet) abgetragen werden.For the first step of the machining process, the workpiece W is set in rotation and the tool T is also rotated via the tooth engagement, which is initially still loose. The tool T and the workpiece W are approached to one another to a center distance a ₁ , at which a two-flank contact is excluded ( FIG. 4), and the tool T is braked. If, as shown in Fig. 4, the workpiece W is driven in a clockwise direction (arrow 38 ), then the first contact of a tooth 40 of the workpiece W takes place at point 41 on the foot and the movement sequence runs in the direction of arrow 42 from the foot to Head of the right flank 43 of tooth 40 . Any remaining ridges and / or upsets 35 on the flank 43 are removed during a number of revolutions. The direction of rotation is then reversed, that is to say that the workpiece W is driven counterclockwise according to FIG. 5 (arrow 39 ). The first contact of the tooth 40 now takes place at the foot at point 44 and the movement sequence runs in the direction of arrow 45 from the foot to the head of the left flank 46 of the tooth 40 , any residual burrs and / or swellings present on this flank (not drawn).

Anschließend wird der Achsabstand durch eine kontinuier liche oder schrittweise Zustellbewegung weiter verringert, bis zunächst die für die eigentliche Feinbearbeitung, also den zweiten Schritt des Bearbeitungsvorganges, erforder liche Zweiflankenanlage hergestellt ist und später ein Sollachsabstand a ₂ erreicht wird (Fig. 6) bei dem die Fein bearbeitung beendet wird.The center distance is then further reduced by a continuous or step-by-step infeed movement until the two-flank system required for the actual fine machining, i.e. the second step of the machining process, is first produced and later a target axis distance a _{2 is} reached ( FIG. 6) in which the Finishing is finished.

Sowohl beim ersten und - in verstärktem Maße - beim zweiten Schritt ist es erwünscht und möglich, der radialen Zustell bewegung noch eine Vorschubbewegung in beliebiger Richtung zu überlagern und so nach dem Parallel-, Diagonal-, Under pass- oder einem anderen Verfahren zu arbeiten.Both in the first and - to a greater extent - in the second It is desirable and possible step of the radial infeed another feed movement in any direction to superimpose and so after the parallel, diagonal, under passport or another process.

Bei der Feinbearbeitung mit Zweiflankenanlage im freien Nachlauf (im beschriebenen Beispiel also des Werkzeugs T) ist die Aufteilung des Materialabtrages zwischen der rechten 43 und der linken Flanke 46 der Werkstückzähne 40 maschinen mäßig nicht beeinflußbar. Er ist allein abhängig von der Schneidfähigkeit des verwendeten Werkzeugs T. Dem kann abge holfen werden, indem die obengenannte Bremse benutzt wird, um den Druck des Werkzeugs T auf das Werkstück W zu beein flussen. Durch entsprechend gewählte Bremskräfte in der einen und in der anderen Drehrichtung wird eine gewünschte Veränderung der Aufteilung des Abtrages auch bei Zweiflanken bearbeitung erreicht.In fine machining with two-flank system in the free wake (in the example described, the tool T) , the division of the material removal between the right 43 and the left flank 46 of the workpiece teeth 40 cannot be influenced by machines. It depends solely on the cutting ability of the tool T used . This can be helped by using the above-mentioned brake to influence the pressure of the tool T on the workpiece W. By appropriately selected braking forces in one and in the other direction of rotation, a desired change in the distribution of the removal is achieved even with double flank machining.

Dabei kann das Feinbearbeiten ohne Flankenspiel, also mit Zweiflankenanlage, in zweierlei Weise erfolgen. Wird ent sprechend Fig. 6 das Werkstück W im Uhrzeigersinn angetrie ben (Pfeil 48) und das Werkzeug T abgebremst, so erfolgt die erste Berührung des Zahnes 40 des Werkstücks W etwa gleich zeitig im Punkt 50 am Kopf der linken Flanke 46 und im Punkt 41 am Fuß der rechten Flanke 43. Der Bewegungsablauf, also der Materialabtrag, verläuft dann auf der linken Flanke 46 in Pfeilrichtung 51 vom Kopf zum Fuß und auf der rechten Flanke 43 in Pfeilrichtung 52 vom Fuß zum Kopf. Wird dage gen das Werkstück W gegen den Uhrzeigersinn angetrieben (Pfeil 49), dann erfolgt die erste Berührung jeweils am anderen als dem vorstehend genannten Ende der Flanken 43, 46 und der Bewegungsablauf erfolgt entgegengesetzt zu den Pfeilen 51, 52 (gestrichelte Pfeile).The fine machining can be done in two ways without backlash, i.e. with two flanks. Is accordingly FIG. 6, the workpiece W and slowed the T tool clockwise be trie ben (arrow 48), the first contact takes place of the tooth 40 of the workpiece W about the same time at point 50 at the top of the left edge 46 and at point 41 at the foot of the right flank 43 . The movement sequence, that is to say the removal of material, then runs from the head to the foot on the left flank 46 in the arrow direction 51 and from the foot to the head on the right flank 43 in the arrow direction 52 . If, however, the workpiece W is driven counterclockwise (arrow 49 ), then the first contact takes place at the other end than the aforementioned end of the flanks 43, 46 and the sequence of movements takes place opposite to the arrows 51, 52 (dashed arrows).

Claims

Method for finishing the tooth flanks of hardened gears (workpieces W) in particular with a toothed wheel-like tool (T) , the flanks of which have an abrasive surface, that is to say surfaces which do not have uniformly directed cutting edges, the tool (T) with the workpiece (W) in mutual tooth engagement rotates, and wherein the tool (T) relative to the workpiece (W) executes at least one continuous or discontinuous infeed movement in the sense of a center distance reduction up to a desired center distance (a ₂ ), in which the actual fine machining of the tooth flanks of the workpiece ( under _two- flank system) W) takes place, characterized in that previously at a center distance (a ₁ ), which excludes two-flank contact between the tool (T) and the workpiece (W) , residual burrs and other irregularities (upsetting 35 ) of the one tooth flanks of the workpiece (W ) are removed, then the direction of rotation is changed and residual burrs and on whose irregularities are removed from the other tooth flanks of the workpiece (W) , the tool (T) or the workpiece (W) being driven and the other part being braked.