DE4231021A1 - Verfahren und Vorrichtung zur schraubwälzenden, spanenden Bearbeitung von Evolventenzahnflanken - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur schraubwälzenden, spanenden Bearbeitung von EvolventenzahnflankenInfo
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
- B23F23/00—Accessories or equipment combined with or arranged in, or specially designed to form part of, gear-cutting machines
- B23F23/006—Equipment for synchronising movement of cutting tool and workpiece, the cutting tool and workpiece not being mechanically coupled
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
- B23F19/00—Finishing gear teeth by other tools than those used for manufacturing gear teeth
- B23F19/002—Modifying the theoretical tooth flank form, e.g. crowning
- B23F19/007—Modifying the theoretical tooth flank form, e.g. crowning using a gear-shaped tool
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
- B23F5/00—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made
- B23F5/02—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by grinding
- B23F5/04—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by grinding the tool being a grinding worm
Description
Es sind Verfahren und Einrichtungen zur kontinuierlichen Bearbeitung von
Evolventenzahnflanken, nämlich DE-OS 27 11 282, DE-OS 23 06 780, DE 31 50 961
sowie diskontinuierliche Teilwälzverfahren nach Maag, Niles, Reinecker,
Höfler, Wotan, Kraft-Withney bekannt (nach Dubbel 16/S 113-114).
Zweck der angeführten Patente und gebräuchlichen Verfahren ist die spangebende
Korrektur von gehärteten Zahnflanken mittels spezieller, globoidartiger,
konkaver, zylindrischer oder scheibenförmiger Schleifwerkzeuge.
Das globoide Werkzeug hat entweder gleichgroße oder größere Zahnlückenweiten
als das Werkrad und wird günstigstenfalls ohne Berührung in die Werkradflanken
eingetaucht bis zum Achsabstand ao, um dann durch Drehwinkel-Vor-oder-
Nachteilung an die Zahnflanke zugestellt zu werden und unter Linienberührung
zwischen Werkrad- und Werkzeugflanke bei gekreuzten Achsen eine Bearbeitung
ohne Axialwerkzeugvorschub auszuführen, während die meisten anderen im
Wälzpunkt spanend korrigieren durch wälzende Berührung bei gleichzeitigem
aixalem Vorschub.
Da diese spezielle Bearbeitung globoidverschraubt und nicht schraubwälzend
abläuft, besteht durch die Achsenkreuzung die Möglichkeit des überläppenden
Bearbeitens bzw. vergröbert ausgedrückt, des Überarbeitens. Außerdem
verlaufen die Schleiflinien (Fig. 1) zahnkopfparallel bis auf das "Maag"-
Verfahren (Fig. 2) mit zwei Berührungspunkten und Kreuzschliff, und wirken
deshalb geräuschanfachender im Zusammenwirken mit der Gegenflanke als der
"Maag"-Schliff. Es werden deshalb in einem nachgeschalteten Arbeitsgang
die Zahnflanken geglättet bzw. geläppt, um die Schleifriefen mit zusätzlichem
Aufwand zu beseitigen.
Zweck des erfindungsgemäßen neuen Verfahrens ist es, durch schraubwälzende
Flankenbearbeitung eine exakte Flankenform zu erzeugen und durch einen
variierbaren modifizierten Kreuzschliff (Fig. 3, 4, 5) geräuschbildende Zahn
schwingungen zu verringern, und das bisher übliche Nachläppen der Zahnflanken
zu erübrigen. Darüberhinaus besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, die
Struktur des Kreuzschliffes entlang der Flanke zu verändern (Fig. 6, 7, 8).
Das Schliffbild auf der Flanke ist eine Funktion der Lage der erzeugenden
Wälzgeraden, der Zahnhöhengleitung (Vg α) bzw. der Zahnlängsgleitung (Vg β)
sowie der Resultierenden (Vg γ) der beiden Letzteren.
Die Zahnhöhengleitung (Vg α) bezogen auf eine gegebene Größe der Zahnflanken
längsgleitung (Vg β) ist eine Funktion des Kopfgleitfaktors (Kg) und der
Betriebswälzkreisumlaufkomponente (Vt1/2), sowie des Achskreuzwinkels (Σ).
Da die Größe des Kopfgleitfaktors eine Funktion der Profilverschiebungs
summenaufteilung ist, läßt sich dieser mit deren Größe bei gegebenem x₁ des
zu schleifenden Werkrades und durch die Größe seiner Umfangskomponente bestimmen.
Wird das Werkzeug als globoid konkav oder konvex geformtes, mehr
zähniges oder mehrgängiges schraubwälzendes, modifiziertes, mittelschnittiges
Stirnrad ausgeführt, so ist dessen differentiale konkave oder konvexe
Außenform eine Funktion des wirkenden, lageabängigen, axial sehr kurzen
Betreibswälzkreiszylinders, indem man diese im Grenzfall abhängig vom positiven
oder negativen Profilverschiebungsfaktor ballig konkav oder kovex
verformt.
Im Achsschnitt des Werkzeuges hat dieses dann durch kreisfunktionelle x-Faktor
änderungen in der Steigungstangentenebene eine konkav- oder konvex-ellipsoide
Kurvenform. Diese Form ist um so geringer gekrümmt, je geringer sich
der Profilverschiebungsbetrag über die Breite (Cw) des Werkzeuges als elliptische
bzw. quadratische Funktion des Radius oder Werkzeugbreitenhälfte
verändert.
Pendelt das Werkzeug in der wälznormalen Steigungstangentenebene mit der
Profilverschiebungskurve auf der Flankenlinie der geraden Planverzahnung
(8) abrollend, sowie durch gleichzeitige rechnergesteuerte- und geregelte
z-Koordinationsanpassung verschoben, so verlagert sich mit dem Berührungsprofil
beider Planzahnflanken die spangebende elliptische Berührungs
zone zwischen Werkzeug und Werkrad entlang der geraden Planverzahnungs
flankenlinie und der profilverschobenen modifizierten balligen Planverzah
nungsflanke. Dabei führt es eine resultierende Flankenbearbeitung durch
hin- und zurückpendelnde Verschiebung der Schraubwälzeingriffslinie aus.
Der Pendelweg auf die Werkradsteigungstangentenebene bezogen, ist als Funktion
des erforderlichen Flankenlängsweges des Berührungspunktes (Osw)
auszuführen.
Die schraubwälzenden, wirksamen Werkzeugradien verringern sich bei negativer
Profilverschiebung und konvexer Form von der achsnormalen Mitten
ebene zu den Stirnseiten hin und vergrößern sich bei positiver Profilver
schiebung und konkaver Werkzeugform sinngemäß. Die rechnergesteuerte wälzende
Pendelung entlang der Flankenlinie als Funktion des Pendelweges
in der Steigungstangentenebene des Profilverschiebungsradius
(Rp) und des Pendelwinkels (±ϕp) erübrigt eine axiale Werkzeugverschiebung
zur Flankenbearbeitung. Da (Rp) eine quadratische Funktion des halben Pendel
weges (0,5·P₁ P₂) und umgekehrt proportional der kreisfunktionalen
Profilverschiebungssumme (±Σxz·mn) ist, ergeben kleine Profilverschie
bungssummen relativ große Radien (Rp) bzw. kleine Pendelwinkel (±ϕp). Die
gleichgerichtete Pendelgeschwindigkeit (±Vp) addiert sich auf die Komponente
der relativen Werkzeug-Werkradflankengleitung (Vg β) und beeinflußt
so die Lage der resultierenden Gleitung (Vg γ) bzw. den Gleitwinkel (γ).
So ist die erzeugte Schliffbildkurve auf der Flanke bei gleichgerichteter
Addition stärker gekrümmt, als durch die gegensinnige Addition erzeugte re
sultierende Schliffbildform.
Außerdem wird durch die Profilverschiebung die Höhengleitung (Vg α) in
Abhängigkeit von der Pendellage verändert, so daß über die halbe Zahnlänge
links und rechts der achsnormalen Werkzeugmittenebene eine zusätzliche,
weitere Krümmungsänderung bewirkt wird (Fig. 6, 7, 8).
Des weiteren bedingt die wälzende Werkzeugpendelung auf der Flankenlinie die
rechnergesteuerten Verstellungen von ΔZ.
Zur Profilierung verformbarer, abrasiver Schleifwerkzeuge wird ein bekanntes,
gleichgroßes und gleichverzahntes, diamantbesetztes Werkrad unter Bear
beitungsbedingungen (schraubendes Drehzahlverhältnis) verwendet. Dabei
macht das zu schärfende abrasive Werkzeug in der Steigerungstangentenebene
die gleichen abrollenden Pendelbewegungen sowie die gleichen zugeordneten
z-Achsabstandsverstellungen als Funktion der Profilverschiebungskreiskrümmung
wie im Bearbeitungsvorgang.
Die zwecks- und erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verwirklichung bzw. Anwendung
des Verfahrens nach (Fig. 10) besteht im wesentlichen aus der Werkradwelle
mit deren Lagerung, x-axialer Verstellführung und Antriebsmotore als
kompakte Baugruppe (40), der Werkzeugwelle mit deren Lagerung, Antriebmotor,
Pendel- und Schwingeinrichtung und y-z linearer Achsenführung mit jeweils
eigenem Antriebmotor als kompakte Baugruppe (41), dem Vorrichtungsständer (42)
der Steuer- und Regeleinrichtung nach Programm (43).
Fig. 1 zeigt eine Zahnflankenoberflächenstruktur mit parallelem
Schliffriefenbild nach Verfahren von z. B. Nieles, Reinecker,
Reishauer u. a. bearbeitet.
Fig. 2 zeigt eine kreuzbogengeschliffene Zahnflanke 1 nach
"Maag-Verfahren" durch Zweipunktberührung eines Schleif
werkzeuges mit der Zahnflankenkrümmung.
Fig. 3 zeigt gleichartige, kreuzbogige Schliffstrukturen zweiter
Zahnflanken 1 (Kennzeichen voll- bzw. gestrichelte Linien)
für eine Null-Verzahnung (Wälzlinie 2 innerhalb der Zahn
flanken).
Fig. 4 zeigt analog Fig. 3 gleichartige, kreuzbogige Schliffstrukturen
zweiter Zahnflanken 1 für eine V-Null-Verzahnung
(Wälzlinie 2 innerhalb der Zahnflanken).
Fig. 5 zeigt nicht analog zu Fig. 3 und 4 eine ungleichartige,
kreuzbogige Schliffstruktur zweier Zahnflanken 1 (Kennzeichen
volle bzw. gestrichelte Linien) für eine V-Verzahnung.
Lage der Wälzlinie 2 außerhalb der Zahnflanken 1.
Fig. 6, 7, 8 zeigen analog Fig. 3, 4, 5 gleichartige und ungleichartige
kreuzbogige Schliffstrukturen zweier Zahnflanken 1
(Kennzeichen volle bzw. gestrichelte Linie) als Funktion
der Lage der Wälzgeraden 2 und der Größe der Relativge
schwindigkeitskomponenten Vg β und Vg α mit einer minimierten
Schliffriefentiefe (dünnere Linie).
Fig. 9 zeigt den schraubwälzenden Eingriff von Werkrad 1 und
Werkzeug 16 mit den simulierten planen Zahnstangen 1
und 2 in der Wälzebene. Rad 1 dreht sich um Achse 1 synchron
zum Werkzeug 16, welches sich um die Achse 2 dreht.
Entlang der planen Steigungslinie A-A findet der schraub
wälzende Eingriff statt. Durch die ballige Formgebung der
Zahnstange 2 bzw. der Werkzeugzähne bekommt die Zahnstange
im Planschnitt gekrümmte Flanken. Die Summe der Schrä
gungswinkel an den Schraubwälzzylindern (βsw2) des Werk
zeuges 16 und (βsw1) des Werkrades 1 ergibt die Winkel
summe Σ. Die Umfangskomponenten Vt1 und Vt2 addieren
sich geometrisch zur Eingriffslinienkomponente Vgs:
Fig. 10 zeigt den Aufbau einer mittels Leit- und Steuerrechner 43
rechnergesteuerten Vorrichtung bestehend aus Baugruppen
(40), (41), (42), (43), (33) zur Anwendung des Verfahrens.
Diese besteht im wesentlichen aus den zueinander ver
stellbaren x-Schlitten 10 (um 90% gedreht skizziert) der
Baugruppe 40, y-Schlitten 27 der Baugruppe 41 normal zu
10, z-Schlitten 28 der Baugruppe 41 normal zu x und y
angeordnet.
Die linearen x-y-z-Koordinaten werden mittels Soll-Ist-
vergleichender Wegmessung rechnergesteuert eingestellt.
Diesem Zwecke dienen: Antriebsmotor 12 mittels Verstell
schraubtrieb 11 zur x-Koordinateneinstellung, Verstell
schraubtrieb 29 für die z-Koordinateneinstellung, und
Verstellschraubtrieb 30 zur y-Koordinateneinstellung.
Zur Erzeugung des eingriffkorrekten Drehwinkelverhältnisses
ϕ₁ : ϕ₂ = i = konstant dient der Werkradantriebmotor 13
und der Werkzeugantriebmotor 20. Beide werden mittels bekannter
inkrementaler Drehwinkelgeber rotarisch überwacht
und im Soll-ist-Vergleich vom Rechner 43 Fig. 15 - ro
tatorische Ein-Ausgänge (1-5); (1-2); (2-5); (2-6); (2-2);
für ϕ₁ und ϕ₂ gesteuert. Die durch die Pendelung notwendige
Δϕ-Überlagerung zur Aufrechterhaltung des Wälzver
hältnisses i auf den Schraubwälzzylindern bei Verstellung
der Pendeleinrichtung 21 bzw. des Pendelwinkels ϕp mittels
Antriebsmotor 22 und Verstellschraubtrieb 23 rotatorisch
gesteuert und kontrolliert mittels Drehgeber und Ein-
und Ausgabemodul (6-1) und (6-9) wird durch rotatorische Ad
dition zu ϕ₂ oder rotatorische Differenz zu ϕ₁
rechergesteuert ausgeführt. Der Achskreuzwinkel Σ wird mittels
Antriebmotor 26 und Schwenkschneckenbetrieb 25 drehgeberkontrolliert
über Ein- bzw. Ausgabemodul (6-5) und (6-2) gesteuert.
Die bei der Pendelung ϕp erforderliche synchrone
Δz-Verstellung wird mittels Verstellschraubtrieb 29 und
lineare Soll-Ist-inkrementelle Wegkontrolle und Ein- und
Ausgabemodul (5-4); (5-5) und (5-1) rechnergesteuert.
Fig. 11 zeigt die geometrischen Beziehungen einer schraubwälzenden
Flankenbearbeitung von Zahnflanken 1 eines Werkrades 16
mittels abrasiver Zahnflanke 1 des Werkzeuges 19. Die
schraubwälzende, abrasive Bearbeitung findet statt zwischen
der gedachten Planzahnstange 1 und der pendelnden
Planzahnstange 2. Entsprechend den gegebenen Schrägungs
winkeln βsw1 des Werkrades und βsw2 des Werkzeuges wird
durch deren Addition der Achskreuzwinkel Σ gebildet. Hierbei
gilt entgegen dem Uhrzeigersinn als positive - und im
Uhrzeigersinn als negative Drehung. Bei der Pendelung mit
Radius Rep aus der mittligen Stellung bzw. in Osw um die
Pendelwinkel +ϕP1 bzw. -ϕP2 verlagert sich Osw nach Osw1
bzw. Osw2. Es wird weiterhin Δz als Funktion des Profil
verschiebungsradius Rp und momentanen wirkenden Pendel
wälzwinkel ±ϕw definiert. Die Länge der Flankenlinie
wird als Funktion des Profilverschiebungsradius Rp und
der Pendelwälzwinkel beschrieben.
Fig. 12 zeigt schematischperspektivisch einen Zahn von Werkzeug 19
im schraubwälzhüllenden Eingriff mit Planzahnstange 1
balliger Planzahnstange 2 im Schraubwälzpunkt Osw einen
Werkradzahn von Werkrad 16 berührend, bzw. abrasiv bearbeitend.
Für Rp < ∞ und Σxz·mn < O pendelt Op nach P₁′ bzw.
P₂′ und Osw pendelt entlang der Eingrifflinie entlang der
Planzahnstange 1 und damit die Berührungslage zwischen
Werkzeug- und Werkradflanke.
Fig. 13 zeigt schematisch eine stufenweise Veränderung der Profil
verschiebung Σxz·mn als Funktion der Stufenhöhe P, dem
kreisfunktionalen Zuwachs -Δxz·mn bis zur halben Werkzeug
breite 0,5 b und rsw2-min als Funktion von rsw2max.
Fig. 14 zeigt schematisch den funktionalen Zusammengang der Ge
schwindigkeitsvektoren Vg β und Vg α, sich geometrisch
addierend zu Vg γ. Da in der Schraubwälzebene Vg α null ist,
wird die Kurvenform der Schleifriefe in Richtung Kopf und
Fuß durch Anwachsen von Vg α bei konstantem Vg β steiler.
Dargestellt ist die Kurvenbildung als Funktion einer Null-
oder V-Null-Verzahnung, also der Lage der Wälzlinie innerhalb
der Flanke 1.
Fig. 15 zeigt im schematischen Aufbau den Leit- und Steuerrechner 43.
Dieser besteht aus den Funktionsebenen:
- 1. Leitebene
- 2. Steuerebene
- 3. E/A Ebene
- 4. Maschinenebene
Zu 1. gehören der Leitrechner, der Programmspeicher und
die Bedienkonsole
Zu 2. gehören der System-Bus (VME) je ein Steuerrechner (Signalprozessor) für jede Maschinenfunktion, zur Prozeß steuerung der x-y-z- bzw. xw-yw-zw Wegkoordinaten des weiteren zur Prozeßsteuerung: des ϕ₁-ϕ₂-Δϕ-Drehwinkelver hältnisses mit Überlagerung, des Schwenkwinkels γ gleich gleich Achskreuzwinkel Σ, des Pendelwinkels ϕp, der Profil überdeckung εp, der Werkzeugprofilierungsmittel Dia mantmusterrad, der Nullpunktjustierung beim Bearbeitungs anfang.
Zu 3. gehören der Ein- und Ausgabe-Bus, des weiteren die Ein- Ausgabe-module für die unter 2. genannten Funktionsprozessoren
Zu 4. gehören alle inkrementellen Weg-Drehgeber zur Über wachung der Prozeßsteuerung im Soll-Ist-Vergleich.
Zu 2. gehören der System-Bus (VME) je ein Steuerrechner (Signalprozessor) für jede Maschinenfunktion, zur Prozeß steuerung der x-y-z- bzw. xw-yw-zw Wegkoordinaten des weiteren zur Prozeßsteuerung: des ϕ₁-ϕ₂-Δϕ-Drehwinkelver hältnisses mit Überlagerung, des Schwenkwinkels γ gleich gleich Achskreuzwinkel Σ, des Pendelwinkels ϕp, der Profil überdeckung εp, der Werkzeugprofilierungsmittel Dia mantmusterrad, der Nullpunktjustierung beim Bearbeitungs anfang.
Zu 3. gehören der Ein- und Ausgabe-Bus, des weiteren die Ein- Ausgabe-module für die unter 2. genannten Funktionsprozessoren
Zu 4. gehören alle inkrementellen Weg-Drehgeber zur Über wachung der Prozeßsteuerung im Soll-Ist-Vergleich.
Fig. 16 zeigt eine mittels Leit- und Steuerrechner gesteuerte elek
tromechanische Vorrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens
Durch koaxiale Anordnung zweier Schneckenräder des Schnecken
radpaare 35 und einem spielfreien Überlagerungskegelrad
getriebe 36, welches mittels Wechselrädergetriebe 49 angetrieben
werden, die von Servomotor 37 eingeleitete Drehung
beider Schneckenräder übersetzt ins Schnelle zu deren
Schneckenwellen weitergeleitet, so treibt ein Schnecken
trieb 35 die Werkradwelle 15 ins Schnelle an, und der andere
die Werkzzeugantriebwelle 18 und mittels sphärischer
Gelenkkupplung 42 Werkzeug 19. Letzteres ist drehbar orts
fest im Werkzeugkopf 32 gelagert. Dieser wird mittels Pendel
kreisbogengetriebe 40 in der Bogenführung der längsver
schiebbaren Drehachse 39 gelagert. Servomotorschneckengetriebe
41 schwenkt Drehachse 39 in den Achskreuzwinkel
ein. Servoantriebe 37 gekuppelt mit Drehgeber 38 treiben
spielfrei außer den Schneckengetrieben 35 das Überlagerungs
getriebe 36, das Pendelkreisbogengetriebe 40 und Servo
motorschneckengetriebe 41 als Achskreuzungswinkelgetriebe
an. Die Verstellschraubtriebe 11 stellen rechnergesteuert
die x-y-z-(Δz) Koordinaten, und außerden den Achskreuz
winkel Σ ein, bei gleichzeitiger relativer Gleitung in
der Gleitführung 45.
Fig. 17 zeigt in schematischräumlicher Darstellung einen kreis
funktionsabhängigen Balligzahn der Planzahnstange 2. Außerdem
in Schnitt AA dessen ballige Form in der Schnittebene
AA bzw. der Schraubwälzebene. Kopf- bzw. Fußkreisbögenmitten
sind mit Ok und OF gekennzeichnet. Diese Kennzeichnung
bezieht sich auf das Werkrad 16. Die Mittelebene ist
auch die Steigungsebene. Letztere bildet mit der Achse 2
des Werkzeuges 19 den Steigungswinkel am Schraubwälzzylinder
βsw2. Alle Berührungslinien gehen radial von Op aus
und liegen auf dem Doppelkegel mit dem Doppelkegelwinkel 2αn.
Da die Pendelung in der Steigungsebene stattfindet, bei
gleichzeitiger Drehung um die Achse 2, entstehen Berührungs
geschwindigkeitsvektoren 50 unterschiedlicher Größe und
Richtung entlang der Berührungslinie.
Sachwortverzeichnis
1 Zahnflanke
2 Wälzlinie
3 Achse
4 kreuzwelliges Schliffbild
5 welliges Schliffbild
6 kurviges Schliffbild
7 kurvigstrukturiertes Schliffbild mit unterschiedlichen Kurvenformen und Kurvenlage
8 gerade Planverzahnung
9 ballige, profilverschobene Planverzahnung
10 x-axiale Verstellführung
11 Verstellschraubtrieb
12 Antriebmotor
13 Werkradantriebmotor
14 Lagerung
15 Werkradwelle
16 Werkrad
17 Reitstock mit Zentrierspitze
18 Werkzeugantriebwelle
19 Werkzeug
20 Werkzeugantriebmotor
21 Pendeleinrichtung
22 Antriebmotor
23 Verstellschraubtrieb
24 Schwenkteller mit Pendel kreisbogenführung 31
25 Schwenkschneckenantrieb
26 Antriebsmotor
27 y-Verstellschlitten
28 z-Verstellschlitten
29 Verstellschraubtrieb für die z-Achse
30 Verstellschraubtrieb für die y-Achse
31 Pendelkreisbogenführung
32 Werkzeugkopf
33 Berührungsprofil
34 Musterwerkrad, diamantbesetzt
35 Schneckenradpaare
36 spielfreies Überlagerungs- Schnecken-Kegelradgetriebe
37 Servoantrieb
38 Drehgeber
39 Drehachse
40 Pendelkreisbogengetriebe
41 Servomotorschneckengetriebe
42 sphärische Gelenkkupplung
43 Leit- und Steuerrechner
44 Werkzeugpendelwelle
45 Gleitlaufführung
46 z-Führung
47 Σ-Führung
48 z-Schlitten
49 Wechselradgetriebe
50 Geschwindigkeitsvektor
2 Wälzlinie
3 Achse
4 kreuzwelliges Schliffbild
5 welliges Schliffbild
6 kurviges Schliffbild
7 kurvigstrukturiertes Schliffbild mit unterschiedlichen Kurvenformen und Kurvenlage
8 gerade Planverzahnung
9 ballige, profilverschobene Planverzahnung
10 x-axiale Verstellführung
11 Verstellschraubtrieb
12 Antriebmotor
13 Werkradantriebmotor
14 Lagerung
15 Werkradwelle
16 Werkrad
17 Reitstock mit Zentrierspitze
18 Werkzeugantriebwelle
19 Werkzeug
20 Werkzeugantriebmotor
21 Pendeleinrichtung
22 Antriebmotor
23 Verstellschraubtrieb
24 Schwenkteller mit Pendel kreisbogenführung 31
25 Schwenkschneckenantrieb
26 Antriebsmotor
27 y-Verstellschlitten
28 z-Verstellschlitten
29 Verstellschraubtrieb für die z-Achse
30 Verstellschraubtrieb für die y-Achse
31 Pendelkreisbogenführung
32 Werkzeugkopf
33 Berührungsprofil
34 Musterwerkrad, diamantbesetzt
35 Schneckenradpaare
36 spielfreies Überlagerungs- Schnecken-Kegelradgetriebe
37 Servoantrieb
38 Drehgeber
39 Drehachse
40 Pendelkreisbogengetriebe
41 Servomotorschneckengetriebe
42 sphärische Gelenkkupplung
43 Leit- und Steuerrechner
44 Werkzeugpendelwelle
45 Gleitlaufführung
46 z-Führung
47 Σ-Führung
48 z-Schlitten
49 Wechselradgetriebe
50 Geschwindigkeitsvektor
Baugruppe
40 x-Schlitten mit Verstell
führung, Werkradwelle und
Antriebmotor
41 y- und z-Schlitten, Werkzeuglagerung
42 Vorrichtungsständer
43 Steuer- und Regeleinrichtung nach Programm
41 y- und z-Schlitten, Werkzeuglagerung
42 Vorrichtungsständer
43 Steuer- und Regeleinrichtung nach Programm
Zeichenerklärung
ap = Pendelabstand
ao = rechnerischer Abstand
aw = Werkzeugabstand von Op
amin = minimaler Pendelachsabstand
Cp = Pendelweg längs P₁ P₂
Cw = Werkzeugbreite
P₁ = Pendelpunkt
P₂ = Pendelpunkt
P₁I = Pendelpunktprojektion von P₁
P₂I = Pendelpunktprojektion von P₂
P₁II = Pendelpunktprojektion von P₁
P₂II = Pendelpunktprojektion von P₂
P₁III = rsw4 - Endpunkt
P₁IV = Endpunkt Profilverschiebungsbogen
P₂IV = Endpunkt Profilverschiebungsbogen
P₁V = Endpunkt Wälzbogen
P₂V = Endpunkt Wälzbogen
Osw1 = Endpunkt Wälzbogen
Osw2 = Endpunkt Wälzbogen
OP = Mittelpunkt - RP
OFK = Mittelpunkt - RFK
OR = Werkradmittelpunkt
OW = Werkzeugmittelpunkt
Osw = Schraubwälzpunkt
Rp = Radius-Profilverschiebung um Osw
Rcp = Pendelradius um Osw
±p1/2 = Pendelwinkel (P₁V Osw P₂V)
αn = Eingriffnormalwinkel
βsw1 = Schrägungswinkel am Schraubwälzzylinder Rad 1
βsw2 = Schrägungswinkel am Schraubwälzzylinder Werkzeug 2
ao = rechnerischer Abstand
aw = Werkzeugabstand von Op
amin = minimaler Pendelachsabstand
Cp = Pendelweg längs P₁ P₂
Cw = Werkzeugbreite
P₁ = Pendelpunkt
P₂ = Pendelpunkt
P₁I = Pendelpunktprojektion von P₁
P₂I = Pendelpunktprojektion von P₂
P₁II = Pendelpunktprojektion von P₁
P₂II = Pendelpunktprojektion von P₂
P₁III = rsw4 - Endpunkt
P₁IV = Endpunkt Profilverschiebungsbogen
P₂IV = Endpunkt Profilverschiebungsbogen
P₁V = Endpunkt Wälzbogen
P₂V = Endpunkt Wälzbogen
Osw1 = Endpunkt Wälzbogen
Osw2 = Endpunkt Wälzbogen
OP = Mittelpunkt - RP
OFK = Mittelpunkt - RFK
OR = Werkradmittelpunkt
OW = Werkzeugmittelpunkt
Osw = Schraubwälzpunkt
Rp = Radius-Profilverschiebung um Osw
Rcp = Pendelradius um Osw
±p1/2 = Pendelwinkel (P₁V Osw P₂V)
αn = Eingriffnormalwinkel
βsw1 = Schrägungswinkel am Schraubwälzzylinder Rad 1
βsw2 = Schrägungswinkel am Schraubwälzzylinder Werkzeug 2
P₁V·Op·P₂V = Pendelbogen
P = Wälzzylinderhöhe
xz = Profilverschiebungsfaktor
mn = Normalmodul
z = Anzahl Wälzzylinder
Δz = z-Achsenzustellung
P = Wälzzylinderhöhe
xz = Profilverschiebungsfaktor
mn = Normalmodul
z = Anzahl Wälzzylinder
Δz = z-Achsenzustellung
Vt1 = Wälzschraubgeschwindigkeit in OSW von Rad 1
Vt2 = Wälzschraubgeschwindigkeit in OSW von Werkzeug 2
Vn = gemeinsame Normalschraubgeschwindigkeit in PSW
Vg α = Zahnhöhengleitung
Vg β = Zahnlängsgleitung
Vg γ = resultierende Gleitung
±Vp = Pendelgeschwindigkeit
βsw1/2 = Schrägungswinkel
γ = Gleitwinkel (Vgβ, Vgα)
±ϕw1/2 = Werkzeugpendelwinkel (P1/2 P1/2 · Osw1/2)
Vt2 = Wälzschraubgeschwindigkeit in OSW von Werkzeug 2
Vn = gemeinsame Normalschraubgeschwindigkeit in PSW
Vg α = Zahnhöhengleitung
Vg β = Zahnlängsgleitung
Vg γ = resultierende Gleitung
±Vp = Pendelgeschwindigkeit
βsw1/2 = Schrägungswinkel
γ = Gleitwinkel (Vgβ, Vgα)
±ϕw1/2 = Werkzeugpendelwinkel (P1/2 P1/2 · Osw1/2)
Claims (6)
1. Verfahren zur vornehmlich abrasiven Bearbeitung von Stirnradevolventen
flanken durch die spezielle Ausbildung eines Bearbeitungsstirnradschraub
wälzgetriebes (1) und Werkzeug (2) bestehend, deren Achsenkreuzung
(ΔΣ) bzw. unterschiedlicher Steigungswinkel (βsw1·βsw2) an dessen Be
triebsschraubwälzkreise (rsw1u·rsw2) funktionsgerechte, resultierende
Bearbeitungsgleitungen im Eingriff entstehen, des weiteren durch die Verwendung
eines globoidförmigen, im achsnormalen Mittelschnitt als ein- oder mehr
zähniges, schrägverzahntes, schraubwälzendes Evolventenrad ausgebildetes Werkzeug
(2) und mit dem Werkrad (1) und zweier Planzahnstangen (8, 9) beidseitig
im schraubwälzenden, hüllenden Eingriff und mittels deren regelbarem, dreh
winkelgekoppeltem, rechnergesteuertem Antrieb auf eine funktionsgerechte Schraub
wälzkreisumfangsgeschwindigkeit befördert, dadurch gekennzeichnet, daß Plan
zahnstange (9) und damit Werkzeug (2) entlang der Planverzahnung (8) infolge
kreisfunktionsabhängiger Profilverschiebung bewirkter balliger Verformung von
(9) eine der Plangleitung überlagerte gleichgerichtete, abwälzende ±Pendelung
ausführen, daß hierdurch das gemeinsame Berührungsplanzahnprofil (33) über
die Planzahnlänge von (8) verschoben wird, daß des weiteren der Berührungsmit
telpunkt (Osw) gleichzeitig synchron verschoben wird, daß des weiteren die Lage
der Eingriffslinie ebenfalls kongruent verschoben wird, daß des weiteren erstens
durch komponentenüberlagernde Pendelgeschwindigkeit bestimmte Zahnlängsgleitung
(ΣVgβ) und daß zweitens durch zusätzliche von der profilverschobenen
Zahnprofillänge abhängige Zahnhöhengleitung (ΣVgα) und damit durch die Größe
und Richtung der Gleitresultierenden (Vgγ) die Stirnschnittrevolventen spanend
geformt und gleichzeitig schwingungsdämpfende Schliffbilder auf den Flanken
oberflächen erzeugt werden, des weiteren, daß als Funktion der Berührungsprofil
pendelung entlang der Planzahnstange (8) rechnergesteuert, profilverschie
bungsabhängige Achsabstandkorrekturen (Δz) parallel zur z-Achse ausgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zur Anwendung eine
Formgebung des abrasiven Werkzeuges (2) durch schraubwälzschneidendes und
hüllendes Eindringen eines diamantbesetzten Musterwerkrades (34) unter gleichen
Getriebeparametern stattfindet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zur Anwendung ein
vorgeformtes Metallwerkzeug mit CBN-Körnern beschichtet, verwendet wird.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Achs
kreuzungswinkel (Σ) zur Erzielung einer maximal spanenden Berührungsellipse
und damit zur Bearbeitungsleistungssteigerung durch bekannte Verzahnungs
geometrieauswahl optimiert wird.
5. Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 4 dadurch
gekennzeichnet, daß die Drehwinkelkopplung zwischen Werkrad (1) und Werkzeug
(2) mechanisch erfolgt, daß zwei Schneckenradpaare (35) ins Schnelle
übersetzt, drehwinkelverhältnisgerecht durch ein Werkrad und einem spiel
freien Überlagerungschnecken-Kegelradgetriebe (36) mit eigenem Servoan
trieb (37), von je einem Servomotor positiv- und negativ zur Spielauslegung
angetrieben wird, daß die Drehwinkellage jedes Servomotors von einem Dreh
geber (38) kontrolliert wird, daß der Achskreuzwinkel (Σ) durch Verschiebung
des Σ-Schlittens im Zusammenwirken mit einer Schneckenwälzung auf dem
Schneckenradwälzkreis erfolgt, und dadurch der Werkzeugkopf (32) um seine
Drehachse (39) von der Antriebwelle (18) verdreht wird, daß der Werkzeug
kopf (32) das drehbare Pendelkreisbogengetriebe (40) zentrisch gelagert
enthält, daß die Drehung und Pendelung des Pendelkreisbogengetriebes (40)
mittels Servomotorschneckengetriebe (41) erfolgt, daß der Werkzeugantrieb
mittels sphärischer Gelenkkupplung (42) stattfindet, daß alle Linearbewegungen
durch Wegmessung überwacht werden, daß alle Funktionen mittels programmiertem
Leit- und Steuerrechner (43) nach vorgegebenen Getriebeparametern überwacht,
gesteuert und geregelt werden.
6. Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die drehwinkelgerechte Kopplung von (ϕ₁ und f₂) bzw.
(13, 20 und 29) nicht mechanisch, sondern rechnergesteuert mittels Steuerrechner
(43) ausgeführt wird, daß Werkrad (16) und Werkzeug (19) direkt mittels
Servomotore (13 und 20) angetrieben werden, daß die Pendelung von (19) mittels
Servomotor und Verstellschraubtrieb (22, 23) rechnergesteuert mit schliffstruktur
bildender Frequenz gesteuert wird, daß Schneckentrieb und Servomotor (25 und
26) rechnergesteuert als Funktion der Schraubzylindersteigungen βsw1 und βsw2
den Achsenwinkel einstellt und flankenformabhängig variiert, daß alle 90°-verdrehten
Linearachsen-Koordinaten x-y-z rechnergesteuert werden, daß alle Funktionen
mittels Inkrementalgebern rotatorisch und linear rechnergesteuert geregelt
werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924231021 DE4231021A1 (de) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | Verfahren und Vorrichtung zur schraubwälzenden, spanenden Bearbeitung von Evolventenzahnflanken |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19924231021 DE4231021A1 (de) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | Verfahren und Vorrichtung zur schraubwälzenden, spanenden Bearbeitung von Evolventenzahnflanken |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4231021A1 true DE4231021A1 (de) | 1994-03-24 |
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ID=6468119
Family Applications (1)
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DE19924231021 Withdrawn DE4231021A1 (de) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | Verfahren und Vorrichtung zur schraubwälzenden, spanenden Bearbeitung von Evolventenzahnflanken |
Country Status (1)
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DE (1) | DE4231021A1 (de) |
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