DE638474C

DE638474C - Maschine zum Schleifen der Zahnflanken von Schraubenraedern nach dem Abwaelzverfahren mittels tellerfoermiger Schleifscheiben

Info

Publication number: DE638474C
Application number: DE1930638474D
Authority: DE
Inventors: Albert Aeppli
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1930-03-08
Filing date: 1930-03-09
Publication date: 1936-11-23
Also published as: BE377198A

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Schleifen der Zahnflanken von Schraubenrädern nach dem Abwälzverfahren mittels zweier tellerförmiger Schleifscheiben.
Bei einer bekannten Maschine dieser Art sind sowohl die Schleifscheiben als auch die Vorschubrichtung zur Werkstücksachse entsprechend der Steigung der schraubenförmig verlaufenden Zähne schräg gestellt, um den Zahn des Schraubenrades entsprechend seiner Steigung an den Schleifscheiben vorbeizuführen. Die Vorschubbewegung erfolgt also in Richtung einer Tangente, die an die Schraubenlinie auf dem Abwälzzylinder gelegt ist. Diese An-Ordnung bietet den Nachteil, daß der Abwälzweg erheblich länger bemessen werden muß, als es für das Schleifen eines gewöhnlichen Stirnradprofils erforderlich wäre. Denn infolge der Schrägstellung der Vorschubrichtung zur Werkstücksachse verbleiben die Schleifscheiben nicht mehr stets in der Mitte der Abwälzstrecke, sondern nähern sich in, Abhängigkeit von der Vorschubbewegung dem einen oder dem anderen Ende der Abwälzstrecke. Wenn das Werkstück sich in der Mitte seiner Abwälzstrecke befindet, stehen daher nicht mehr die Schleifscheiben jedesmal symmetrisch zu den jeweils mit ihnen in Berührung stehenden Teilen der Zahnflanken.

Die Vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß man diesen Nachteil vermeiden kann. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß ein Überlagerungsgetriebe vorgesehen, das der Abwälzbewegung des Werkstücks in Abhängigkeit von der Vorschubbewegung eine derart bemessene zusätzliche Drehung bzw. Wälzbewegung überlagert, daß die Schleifwerkzeuge stets ihre Symmetrielage gegenüber den jeweils mit ihnen in Berührung stehenden Teilen der Zahnflanken erreichen, wenn das 4» Werkstück die Mitte seiner Abwälzstrecke durchläuft. —

Die Länge des Wälzweges wird hierdurch auf den Mindestbetrag vermindert, wie er für das Schleifen eines gewöhnlichen Stirnradprofils erforderlich wäre, so daß sich der eigentliche Schleifvorgang auf etwa ⁹/₁₀ des Wälzweges erstrecken kann und nur das restliche Zehntel für den vollkommenen Auslauf der Zahnköpfe gegenüber den Schleifscheiben in Anspruch genommen zu werden braucht.

Zur baulichen Durchbildung des Überlagerungsgetriebes stehen an sich zahlreiche Wege zur Verfügung. Eine besonders einfache Ausbildung des Überlagerungsgetriebes ergibt sich jedoch erfindungsgemäß dadurch, daß dieses · aus einer dem Steigungswinkel der Schraubenzähne entsprechend zur Richtung des Vorschubes geneigt einstellbaren Gleitbahn und aus einem in dieser geführten Gleitzapfen 6c besteht, der mit einer der die Wälzbewegung erzeugenden Einrichtungen verbunden ist und

ihr in Abhängigkeit vom Vorschub eine zusätzliche Bewegung- »quer zur Bewegung dei Vorschubschlittens erteilt.

Wenn das Werkstück, wie an sich bekanni, mit seiner Achse um den Steigungswinkel φ Schraubenlinie zum Vorschubschlitten geneigt angeordnet ist, wird das Antriebsorgan des auf dem Vorschubschlitten verschiebbaren Wälzschlittens in der Längsrichtung der Rollbänder ίο verschiebbar gelagert und mit dem Gleitzapfen verbunden. Infolge^des Vorschubes wird daher der Wälzschlitten so bewegt, daß dadurch eine Bewegung des Werkstücks gegenüber den Schleifscheiben entlang der Schraubenlinie auf dem Wälzzylinder entsteht.

Erfindungsgemäß kann aber die Werkstücksachse auch parallel, zum Vorschubschlitten gelagert werden, während die Schleifscheiben um den Steigungswinkel der Schraubenlinie geneigt sind. In diesem Falle wird der Rollbandträger in der Längsrichtung der RoIlbänder verschiebbar angeordnet und mit dem Gleitzapfen der Gleitbahn verbunden, so daß er über die Rollbänder dem Rollzylinder und damit dem Werkstück eine zusätzliche Drehbewegung erteilt, die im Verein mit dem Vorschub wiederum eine Bewegung des Werkstücks gegenüber den Schleifscheiben entlang der Schraubenlinie auf dem Wälzzylinder ergibt. Diese beiden Ausführungsformen sind in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht, und zwar zeigen die Figuren 1 bis 5 eine Schleifmaschine, bei der die Werkstücksachse parallel zum Vorschubschlitten' gelagert ist, und die Figuren 6 bis 9 eine Maschine, bei der das Werkstück mit seiner Achse um den Schraubensteigungswinkel zum Vorschubschlitten geneigt angeordnet ist.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 die Maschine im Aufriß ;

Fig. 2 ist ein Grundriß, -

Fig. 3 eine Seitenansicht derselben Maschine; Fig. 4 zeigt einen teilweisen Grundriß dieser Maschine, jedoch mit geänderter Schleifscheiben-♦5 lage;

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung der Vorschubbewegung des Werkstückes gegenüber dem Werkzeug;

Fig. 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, und zwar einen Aufriß der Maschine, Fig. 7 einen Grundriß,
Fig. 8 eine Seitenansicht und Fig. 9 eine schematische Darstellung der Vorschubbewegung des Werkstückes gegenüber dem Werkzeug.

In. Fig. ι bis 3 ist 1 das Maschinenbett, auf welchem der Ständer 2 schwenkbar angeordnet ist. Oben am Ständer 2 befindet sich eine Gleitbahn mit einem vertikal verschiebbaren Schlitten 3. Dieser enthält eine horizontale Gleitbahn mit zwei Schlitten 4, auf denen je ein weiterer Schlitten 5 drehbar und feststellbar sitzt. Auf dem Schlitten 5 sind die Antriebs-. motoren 6 und die tellerförmigen Schleif-■; scheiben 7 angeordnet. Die Achse a, um welche %..deaf" Ständer 2 schwenkbar ist, fällt zusammen fänit der vertikalen Symmetrieachse δ der beiden ^w Schleifscheiben 7.

Auf einer horizontalen Gleitbahn des Maschinenständers 1 bewegt sich der Vorschubschlitten 8. Er enthält eine zu seiner Vorschubrichtung senkrecht liegende ebenfalls horizontale Gleitbahn, die den Wälzschlitten 9 trägt. In dem Teilgehäuse 10 des Wälzschlittens befindet sich eine (nicht gezeichnete) Teilvorrichtung. Mit der die Teilscheibe enthaltenden, drehbar gelagerten Welle ist der Schleifdorn 11 fest verbunden. Auf diesem, im Bereich der Schleifscheiben 7, sitzt das zu schleifende Rad 12. Die (nicht gezeichnete) Welle mit der in die Teilscheibe eingreifenden Klinke trägt auf ihrem aus dem Teilgehäuse herausragenden freien Ende den Rollbogen 13, an dem zwei Paar Rollbänder 14 befestigt sind. Ihre äußeren Enden sind über Spannvorrichtungen 15 mit dem Rollbandständer 16 verbunden, der auf dem Vorschubschlitten 8 rechtwinklig zu dessen Vorschubrichtung, d. h. in Richtung der Rollbänder 14, gleitet. Die Verschiebung des Rollbandständers 16 erfolgt mittels des Armes 17, dessen äußeres Ende in eine Führung 18 eingreift, die auf dem Schlitten 19 drehbar und feststellbar gelagert ist. Dieser Schlitten läßt sich in der Längsachse der Maschine auf einem festen Arm des Maschinenständers 1 verstellen.

Der Antrieb erfolgt durch die Stufenscheibe 20, die über ein Schneckengetriebe 21 die Welle 22 dreht. Von hier aus wird über ein Wechselgetriebe 23 die Schraubenspindel 24 gedreht, welche die Bewegung des Vorschubschlittens 8 bewirkt. Am anderen Ende der Welle 22 ist eine Riemenscheibe 24 befestigt, die die im Vorschubschlitten 8 gelagerte Eurbelscheibe 25 antreibt. Der verstellbare Kurbelzapfen 26 greift ein in den am Wälzschlitten 9 festsitzenden Mitnehmer 27 und erzeugt so auf einem bestimmten Weg eine wechselnde Querbewegung des Wälzschlittens 9.

Das Einrichten der Maschine zum Schleifen geht in ähnlicher Weise vor sich -wie bei den bekannten Zahnradschleifmaschinen für Stirnräder. Neu ist dabei das Einstellen der· Schleifscheiben auf die Zahnschräge. Dies geschieht durch Schwenken .des Ständers 2, wobei an einer Skala der errechnete Steigungswinkel α der Schraubenlinie an dem ideellen Wälzzylinder abgelesen werden kann. Die Neigung der wirksamen Schleifscheibenebene zur Normalen entspricht dem Eingriffswinkel, den das Zahnprofil im Normalschnitt der Verzahnung auf dem Wälzzylinder aufweist. Der Durch-

messer des Rollbogens 13 ist gleich dem Wälzzylinderdurchmesser, vermindert um die Dicke eines Rollbandes 14. Die Führung 18 "wird auf den gleichen Winkel α eingestellt wie der Ständer 2.

Es wurde bereits erwähnt, daß Vorschub und Wälzgeschwindigkeit des zu bearbeitenden Rades nicht beliebig groß gewählt werden können, sondern voneinander abhängen. Infolge des schmalen wirksamen Schleifrandes der beiden Schleifscheiben ist stets eine der beiden Bewegungen so langsam zu wählen, daß das angeschliffene Zahnprofil praktisch hinreichend genau mit der theoretisch gegebenen Zahnform übereinstimmt. Somit sind zwei voneinander abweichende Schleifverfahren möglich. Im ersten Falle wird die Wälzbewegung, d. h. die sie erzeugende wechselnde Querbewegung des Wälzschlittens 9, so rasch ausgeführt im Vergleich zu der langsamen Vorschubbewegung des Schlittens 8, daß jede während einer halben Umdrehung der Kurbelscheibe 25 entstehende Schleifspur sich lückenlos an die vorhergehende anreiht. Nach dem zweiten Verfahren wird die Vorschubgeschwindigkeit derart groß im Verhältnis zur Wälzgeschwindigkeit bemessen, daß auf eine einmalige Durchwälzung eines Zahnprofils eine Anzahl Längsvorschübe von wechselnder Richtung kommen. Dabei erzeugt die Schleifscheibe jeweils eine Tangentialfläche -an die Schraubenlinie, und die Wälzbewegung ist langsam genug auszuführen, damit sich die sich aneinanderreihenden Tangentialflächen mit hinreichender Genauigkeit an die theoretisch richtige Zahnform anschmiegen.

Bei dem in Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt der Längsvorschub durch Verschieben des zu schleifenden Rades, während das Werkzeug seine Lage beibehält.

Die Verzahnung muß also entlang der Schraubenlinie auf dem Wälzzylinder an den wirksamen Rändern der Schleifscheiben vorbeigeführt werden. Hierbei hat diese Vorschubbewegung zwei Komponenten, nämlich eine geradlinige Bewegung in Richtung der Radachse und eine Drehbewegung. Die letztere ergibt sich durch die Verschiebung des Rollbandständers 16 in Richtung der mit diesem und dem Rollbogen 13 verbundenen gestreckten Rollbändern 14. Die Größe dieser Verschiebung im Verhältnis zum Vorschub des den Rollbandständer 16 tragenden Vorschubschlittens 8 ist durch die Schrägstellung der Führung 18 bedingt. Da der Rollbogen 13 mit den aufgelegten Rollbändern genau der ideellen Wälzzylinderfläche des Rades entspricht, so muß auch der Winkel a, den die Führung 18 mit der Längsachse der Maschine bildet, gleich dem Steigungswinkel der Schraubenlinie auf dem Wälzzylinder sein. In der Fig. 5 ist das Verhältnis zwischen der Führung 18 und dem zu schleifenden Zahnrad genauer dargestellt. Durch den Längsvorschub ν des Schlittens 8 wird dem Rad die Drehung w\ gemessen am Wälzzylinder z, erteilt, und es ist;

dw * ^6s

Da die Drehung w natürlich gleich der geradlinigen Querverschiebung des Rollbandständers 16 ist, so muß auch der Winkel der Führung 18 mit der Längsachse gleich α sein. Je nach der Lage des Rades 12 auf dem Schleifdorn 11 würde sich der Gleitzapfen des Armes 17 an einer anderen Stelle der Führung 18 befinden. Damit wäre der vorhandene Gleitweg dieser Führung sowie der zur Verfügung stehende Wälzweg in der öffnung des Rollbandständers 16 schlecht ausgenützt. Um dies zu vermeiden, wird der Schlitten 19 jeweils so nachgestellt, daß immer der mittlere Teil der Führung 18 wirksam ist.

Beim Schleifen des Schraubenrades 12 beginnt infolge der Schrägstellung der beiden Schleifscheiben (Fig. 2) vorerst nur eine Scheibe ihre Schleifarbeit, während die andere Scheibe gegen Ende des Längsvorschubes des Schlittens 8 zuletzt zu schleifen aufhört. Dadurch entsteht ein Zeitverlust. Um diesen zu vermeiden, wird die Maschine gemäß Fig. 4 ausgeführt. Es bedeuten wieder 11 den Schleifdorn mit dem zu schleifenden Schraubenrad 12 und 7_a und % die beiden Schleifscheiben. Es sind ferner zwei senkrecht verstellbare Schlitten 3 vorhanden, die, abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel, an auf dem Ständer 2 horizontal verschiebbaren Schlitten 28 angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, die Schleifscheibe 7₆ so weit vorzuschieben, daß sie gleichzeitig mit der Scheibe J_a ihre Arbeit beginnt und beendet.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigen die Fig. 6 bis 8. Hier behalten die beiden Schleifscheiben 7 ihre zur Längsachse der Maschine parallele Lage unverändert bei, während das zu schleifende Rad 12 entsprechend dem Steigungswinkel seiner Verzahnung schräg gestellt wird. Zu diesem Zwecke ist auf dem Vorschubschlitten 8 ein verstellbarer und feststellbarer Drehteil 29 · angeordnet, dessen obere Seite Gleitflächen enthält, auf welchen wieder der Wälzschlitten 9 seine Querbewegungen ausführt. Außerdem ist auf dem Drehteil 29 der Rollbandständer 16 befestigt. Im übrigen ist der Wälzschlitten 9 gleich gebaut wie im ersten Ausführungsbeispiel, er hat also wieder einen Schleifdorn 11 mit dem zu schleifenden Rad 12.

Die Einstellung des Drehteiles 29 hat natürlich so zu erfolgen, daß die Achse c des Schleifdornes 11 mit der Längsachse d der Maschine den Steigungswinkel α der Schraubenlinie auf dem Wälzzylinder bildet. Wenn nun während des Schlesiens der Schlitten 8 und damit das Rad 12 vorgeschoben wird, so beginnt der

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äußerste Rand einer Schleifscheibe die Schleifarbeit z. B. am Kopf eines Zahnes, nähert sich dann allmählich dem Fuße, bis er den Fußkreiszylinder berührt, und entfernt sich hierauf wieder von diesem. Wird nun nach dem ersten der beiden vorstehend erwähnten Verfahren geschliffen, d. h. mit rascher Wälzbewegung bei verhältnismäßig langsamem Vorschub, so muß der äußerste Rand der Schleifscheiben während ι ο jedem Durchschreiten des Wälzweges des Schlittens 9 einmal den Fußkreis berühren, und es sollen dies beide Schleifscheiben in gleicher Entfernung von der Mittellage des Wälzschlittens 9 tun. Zu diesem Zwecke muß die Querbewegung des Wälzschlittens 9 in Abhängigkeit vom Längsvorschub des Schlittens 8 stetig versetzt werden. Aus Fig. 9 geht hervor, daß sich in jedem Augenblick die Versetzung w zum Vorschub ν verhält " wie sin a, wenn α der Steigungswinkel der Schraubenünie ist. Diese Versetzung wird im Ausführungsbeispiel durch eine Verschiebung des senkrecht zur Radachse verstellbaren Hubscheibenträgers 30 bewirkt. Auf dem Maschinenbett ι ist ein drehbarer Tisch 32 angebracht, auf welchem ein Schlitten 33 sich verstellen läßt. Dieser enthält eine Gleitbahn zur Führung des mit dem Hubscheibenträger 30 verbundenen Zapfens 31. Die Hubscheibe 25 greift mit ihrem Zapfen 26 in dem am Wälzschlitten 9 befestigten Mitnehmer 27 ein. Angetrieben wird sie durch den Motor 34 über ein Vorgelege 35.

Der Tisch 32 wird jetzt so gedreht, daß die Gleitbahn des Schlittens 33 parallel steht zur Radachse, d. h. ebenfalls einen Winkel α mit der Maschinenachse bildet. Damit ist erreicht, daß die Versetzung des_eHubscheibenträgers3O senkrecht zur Radachse sich zum Längsvorschub des Schlittens 8 verhält wie sin a. Beim Schwenken des Drehteils 29 würde auch der Zapfen 31 aus der Gleitbahn ,des Schlittens 33 ausgeschwenkt. Um dies zu verhindern, wird der letztere auf der Führung des Tisches 32 um einen entsprechenden Betrag zurückgeschoben. Die beiden Ausführungsbeispiele betreffen vorwiegend Maschinen zur Bearbeitung kleinerer Räder. Sollen große und schwere Schraubenräder geschliffen werden, so würde zweckmäßig die Anordnung so getroffen, daß das Rad nur eine Dreh- bzw. Wälzbewegung ausführt, während der Längsvorschub sowie alle anderen Bewegungen durch die Schleifscheiben gemacht werden. Ferner kann die Wälzbewegung auch durch andere Mittel als Rollbogen und Rollbänder bewirkt werden, beispielsweise mittels Zahnrads und Zahnstange oder Schneckenrads und Schnecke.

Claims

Patentansprüche:

i. Maschine zum Schleifen der Zahnflanken von Schraubenrädern nach dem Abwälzverfahren mittels zweier tellerförmiger Schleifscheiben, gekennzeichnet durch ein Überlagerungsgetriebe, das der Abwälzbewegung des Werkstückes (12) in Abhängigkeit von der Vorschubbewegung eine derart bemessene zusätzliche Drehung bzw. Wälzbewegung überlagert, daß die Schleifwerkzeuge stets ihre Symmetrielage gegenüber den jeweils mit ihnen in Berührung stehenden Teilen der Zahnflanken erreichen, wenn das Werkstück die Mitte seiner Abwälzstrecke durchläuft.
2. Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlagerungsgetriebe aus einer dem Steigungswinkel (α) der Schraubenzähne entsprechend zur Richtung (v) des Vorschubes geneigt einstellbaren Gleitbahn (18, 33) und aus einem in dieser geführten Gleitzapfen besteht, der mit einer der die Wälzbewegung erzeugenden Einrichtungen (16, 30) verbunden ist und ihr in Abhängigkeit vom Vorschub eine zusätzliche Bewegung quer zur Bewegung des Vorschubschlittens (8) erteilt.
3. Ausführungsform der Maschine nach Anspruch'2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Lagerung der Werkstücksachse parallel zum Vorschubschlitten (8, Fig. 1 bis 5) der Rollbandträger (16) in der Längsrichtung der Rollbänder verschiebbar-und mit dem Gleit- _go zapfen der Gleitbahn (18) verbunden ist, so daß er über die Rollbänder dem Rollzylinder und damit dem Werkstück eine zusätzliche Drehbewegung erteilt, die im Verein mit dem Vorschub eine Bewegung des Werkstückes gegenüber den Schleifscheiben entlang der Schraubenlinie auf dem Wälzzylinder ergibt.
4. Abgeänderte Ausführungsform der Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück mit seiner Achse um den Winkel (α) zum Vorschubschlitten (8) schwenkbar angeordnet ist (Fig. 7 bis 9) und das Antriebsorgan (30) des auf dem Vorschubschlitten verschiebbaren Wälzschlittens

(9) in der Längsrichtung der Rpllbänder verschiebbar gelagert und mit dem Gleitzapfen (31) verbunden ist und daher den Wälzschlitten (9) infolge des Vorschubes so bewegt, daß dadurch eine Bewegung des Werkstückes gegenüber den Schleifscheiben entlang der Schraubenlinie auf dem Wälzzylinder entsteht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen