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Verfahren und Maschine zum Schleifen von Zahnrädern nach dem Schraubwälzverfahren
Es ist an sich bekannt, Zahnräder nach dem Schraul)wälzverfahren zu schleifen. Es
ist schon vorgeschlagen worden, das Werkstück nicht zwangsläufig anzutreiben, sondern
die als Schraube wirksame Schleifscheibe als Antriebsmittel zu verwenden. Bei Maschinen,
die nach diesem Verfahren arbeiten, dreht sich das Werkstück mit ungleichmäßiger
Geschwindigkeit, selbst wenn die Schleifsclieiliengescliwindigkeit absolut gleichmäßig
verläuft, weil die ani vorgearbeiteten Rad vorhandenen ungenauen Zahnteilungen und
Zahnflanken Verzi>gerun:gen und Beschleunigungen im Ablauf der Werkstückdrehbewegung
-hervorrufen. Das vorgearlieitete Rad paßt sich seinen Fehlern entsprechend der
als Antriebsmittel wirkenden Schleifscheibe an. Dieses Verfahren ist deshalb zur
Erreichung der notwendigen Teilungsgenauigkeit ungeeignet.
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Es ist auch schon versucht worden, das Werkstück zwangsläufig anzutreiben.
Maschinen, die nach diesem Verfahren arbeiten, sind derart gebaut, daß die Drehbewegung
eines zu bearbeitenden Zahnrades seiner Zähnezahl entsprechend zwangsläufig mit
der Drehbewegung des Werkzeuges im Einklang sein muB. Es bedeutet n, Drehzahl der
schneckenförmigen Schleifscheibe, n2 Drehzahl des zu schleifenden Zahnrades, f Gangzahl
der Schleifschnecke, z Zähnezahl des Werkstückes.
Derartige Maschinen müssen über folgende Einstell- und Beistellmöglichkeiten verfügen:
a) Radiale Beistellung der Schleifscheibe zum Werkstück, b) tangentiale Verstellung
der Schleifscheibe zum
Werkstück, c) Längsvorschub des Werkstückes,
d) Schrägstellung des Werkstückes für Räder mit Spiralzähnen, d) Anordnung eines
Differentialgetriebes für Räder mit Spiralzähnen, f) Mittel zur Erzeugung verschiedener
Zähnezahlen.
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Es ist schon empfohlen worden, den zwangsläufigen Antrieb der Werkstückspindel
von der Drehbewegung der Schleifspindel abzuleiten.
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Es liegt bei derartigen '.Maschinen auf der Hand, daß die Erfüllung
der obenge.nannten Forderungen eine relativ große Anzahl von Getriebeteilen notwendig
macht. Alle diese Getriebeteile schließen Fehlerduellen in sich, die die Genauigkeit
der Übertragung und infolgedessen die Teilungsgenauigkeit des Werkstückes ungünstig
beeinflussen können.
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Um diese ungünstigen Verhältnisse zu verbessern, ist ferner vorgeschlagen
worden, den Antrieb. der Schleifspindel und den Antrieb der Werkstüekspindel zwei
getrennten Synchronmotoren zuzuweisen, wobei beim Werkstückspindelantrieb zwischen
Motor und Werkstückspindel ein Wechselra,d@satz zur Erzielung verschiedener Zähnezahlen
und ein Differentialgetriebe zur Erzeugung von Rädern mit Spiralzähnen eingefügt
wird.
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Die bisher vorgeschlagenen Bauarten haben trotz der außerordentlich
großen Leistungsfähigkeit des in Frage stehenden Schleifverfahrens gegenüber anderen
Verfahren keinen Eingang gefunden, weil die hohe Genauigkeit, die für geschliffene
Räder verlangt wird, nicht erreicht werden konnte.
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Der Inhalt vorliegender Erfindung besteht darin, verschiedene Maßnahmen,
Arbeitsverfahren und Einrichtungen aufzuzeigen, mit Hilfe derer es möglich ist,
Zahnräder mit sehr hoher Genauigkeit nach dem Schraubwälzverfahren zu 'schleifen.
Die Genauigkeit soll der Güteklasse I der schweizerischen Normalien voll entsprechen.
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Der zwangsläufige Antrieb der Werkstückspindel macht in jedem Fall
die Anwendung mechanischer übertragungsmittel notwendig, wozu im wesentlichen Zahnräder
und Wellen verwendet werden. Bei Verwendung von Synchronmotoren wird diese Getriebekette
etwas kürzer als bei mechanischer Ableitung von der Schleifspindel aus.
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Es ist jedem Fachmann klar, daß eine derartige Getriebekette keine
absolut starre Bewegungsverbindung darstellt, denn jede Zahnradübertragung besitzt
ein gewisses Eingriffsspiel, auch können noch elastische Verformungen, Wellenverdrehungen
eine gewisse Rolle spielen. Bei Inbetriebsetzung der Maschine ist es deshalb notwendig,
daß vorerst ein gewisser Totgang unschädlich gemacht sein muß, d. h. die Getriebekette
muß im Anzug sein, bevor die Bewegungsverbindung als starr betrachtet werden kann.
Diese Erscheinung ruft bei Arheitsbeginn außerordentliche Schwierigkeiten hervor.
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Bei Verwendung von Synchronmotoren tritt die Bedingung auf, daß beide
Motoren vom ersten Augenblick an genau synchron anlaufen, es entsteht dadurch ein
außerordentlich harter Anlauf, der sich gerade auf der W erkstückseite ungünstig
auswirkt.
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Die Erfindung besteht nuii darin, ein Verfahren zu zeigen, das diese
Schwierigkeiten beseitigt. Es wird vorgeschlagen, bei Arbeitsbeginn, d. h. während
mindestens -der Anlaufzeit, 'keine starre Verbindung zwischen Werkstück und der
dasselbe antreibenden Werkstückspindel herzustellen. Während dieser Zeit treibt
die Schleifscheibe das Werkstück, wie eingangs dargestellt ist, frei treibend an.
Erst nach Überbrückung .des unvermeidlichenTotgangs in den Getriebeteilen und erst
wenn die Drehbewegungen von Schleifscheibe und Werkstück die vorbestimmte Drehzahl
erreicht haben, wird eine starre Verbindung zwischen Werkstück und Werkstückspindel
hergestellt. Von diesem Augenblick an erfolgt dann das Schleifen auf der Grundlage
des zwangsläufigen Werkstückantriebes. Die Mittel zur Herstellung und Lösung dieser
Verbindung, sind weiter unten -beschrieben. Es ist von maßgebender Bedeutung, daß
diese Kupplungsmöglichkeit zwischen Werkstückspindel und Werkstück, gewählt wird
und nicht an einer anderen Stelle des Antriebes; der Grund wird hei der Beschreibung
der Kupplung auseinandergesetzt.
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Die oben beschriebene Arbeitsweise ist nicht nur von ausschlaggebender
Bedeutung für die Unschädlichmachung des Totganges hei Arl)eitsbeginn; mit diesem
Verfahren ist auch das Einspannen der.voxgearbeiteten Werkstücke in richtiger Lage
zur Schleifscheibe auf das denkbar einfachste erleichtert.
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Von maßgebender Bedeutung ist diese Arbeitsweise jedoch bei Verwendung
von zwei getrennten Synchronmotoren für Schleifscheiben- und Werkstückantrieb. ,
Wie erwähnt, entsteht ein äußerst harter Anlauf, wenn vorn ersten Moment an absolute
ungestörte Synchronisierung gewährleistet sein muß. Bei der Verwendung gewöhnlicher
Synchronmotoren ist es nicht möglich, das Werkstück frei treibend in Bewegung zu
setzen, weil die dabei auftretenden Belastungen Beschädigungen an Schleifscheiben
und Werkstücken verursachen wür-. den. Ein weiteres Merkmal dieser Erfindung besteht
nun darin, daß Synchronmotoren mit gedämpftem Anlauf verwendet werden, d. h. Motoren,
die im Anlauf asynchrone Charakteristik aufweisen und erst nach Erreichen der vollen
Drehzahl synchron laufen. Es ist klar, daß je nach den gegebenen Beschleunigungsbelastungen
der eine der beiden Motoren früher die volle Drehzahl erreicht.
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Es'ist bekannt, daß zwei Synchronmotoren mit ungleich wechselnder
Belastung nie ganz genau synchron laufen. Die Differenzen sind abhängig von der
Größe des Kippmomentes und von der größten Belastungsschwankung. Ein Erfindungsmerkmal
besteht darin, claß verhältnismäßig stark überdimensionierte Motoren verwendet werden,
die über ein großes Kippmoment verfügen und bei denen die Belastungsschwankung einen
kleinen Prozentsatz des Nenndrehmomentes ausmacht.
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Die beschriebene Anordnung kann so ausgeführt sein, daß beide Synchronmotoren
direkt am Stromnetz angeschlossen werden. `'Fenn jedoch in einem Netz große und
insbesondere rasche Frequenzschwanktingen
stattfinden, können sich
infolge ungleich schneller lZeaktion der 1@Iotorgeschwindigkeiten, lier@,orgerufeii
durch ungleiche Schwungmomente, Fehler bemerkbar machen. Diese Fehlerquelle kann
behoben Werden durch Anordnung zusätzlicher Schwungmasse an geeigneter Stelle. :1ul,ier(lem
kann diese Fehlerduelle noch durch ein anderes 1-littel unschädlich gemacht werden.
Bekanntlich ist die Leistung des Schleifmotors bedeutend grlißer als diejenigedesWerkstückantriebsmotors.
l:s ist deshalb sehr gut möglich, nur den Schleifmotor am Netz anzuschließen, diesen
mit einem Generator direkt zu kuppeln und von letzterem aus den zweiten Motor zu
speisen. Bei dieser Anordnung ist es vorteilhaft, Generator und zweiteil :Motor
für bedeutend höhere Frequenz auszurüsten, es Wird dadurch erreicht, daß die Gleichfürinigkeit
in der Drehbewegung beider Antriebsmotoren noch verbessert Werden kann.
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Das obenerwähnte neue Schleifverfahren, frei treibend anlaufen lassen
und zwangsläufig arbeiten, ermöglicht noch einen weiteren Vorteil, der ebenfalls
als 1?rfindtingsnierknial zu gelten hat. Bekannt ist, (laß die nach dem Scliraubwälzverfahren
arbeitenden Schleifscheiben theoretisch jede Zahnflanke mit einer Linie bearbeiten,
die der abgewickelten 7?infriffslinie entspricht. In der Praxis ergibt sich, (laß
diese Linien schmale Bandflächen darstellen, die naturgemäß einer gewissen Abnutzung
unterworfen sind. Es hat sich als notwendig erwiesen, insbesondere bei Werkstücken
mit großer Zahnlunge, <las Fertigschleifen nicht mit der gleichen :lrbeitsfl@iche
der Schleifschnecke durchzuführen, mit der (las Vorschleifen erfolgte. Dies macht
eine tangentiale Verschiebung der Schleifscheibe in bezug auf das Werkstück notwendig,
damit eine andere. axial verschollene Eingriffslinie bzw. eine neue, nicht allgenutzte
Bandfläche an der Schleifscheibe Wirksam @vird. Schon aus wirtschaftlichen Gründen,
aber auch aus Genauigkeitsgründen ist es sehr wichtig, (laß diese Verstellung vor@genominen
Werden kann, ohne den Antrieb stillzusetzen. l',ei absolut zwangsläufigem Antrieb
ist dies nur niiiglich durch Anordnung eines weiteren Differentialantriebs, Was
jedoch nicht erwünscht ist. Durch (las neue ;1i-beitsverfahren ist es möglich, diese
Verstellung oliile Stillsetzung des Antriebs und ohlie zus:itzliches Differentialgetriebe
durchzuführen, indem die Verbindung zwischen Werkstück und Werkstückspindel während
der Zeit der tangentialen Schleifscheibenverstellung gelöst wird, (laß sich also
(las Werkstück frei treibend der veränderten Lage anpaßt. In der Beschreibung sind
ferner Mittel dargestellt. die eine zwangsläufige Verriegelung von tangentialer
Schleifscheibenverstelluiig mid Werkstückkupplung ermöglichen, derart. (laß eine
tangentiale Verstellung der Schleifsc'heibe nur möglich ist, wenn die Verbindung
zwischen Werkstückspindel und Werkstück gelöst ist.
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()ff (ler .@ntricb (ler @@"erl;stückspindel mit mechanischen Mitteln
voni Schleifspindelantrieb abgezwei-t «ird oder ob für den Werkstückspindelantrieb
rill zweiter Motor vorgesehen Wird, in jedem Fall ist eine mehr oder weniger große
Getriebekette aus Zahnrädern notwendig. Diese Zahnräder und die Lager der Übertragungswellen
haben gewisse Fehler, die bei sorgfältiger Herstellung sehr gering sein können.
Diese an sich geringen Einzelfehler können sich aber bei ,bestimmten Übersetzungsverhältnissen
doch summieren, so daß die Auswirkung derselben auf die Werkstückgenauigkeit untragbar
wird. Besondere um tins.tige Verhältnisse treten ein, wenn die letzten bertragungsglieder
Übersetzungen bzw. Übersetzungen von i : 2, i : 3 od. -dgl. aufweisen. Es treten
.dann sich rhythmisch wiederholende Fehler auf, die genau diesen Übersetzungen folgen.
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Die Erfindung bezieht sich noch auf Maßnahmen, wie diese Fehlerquelle
unschädlich gemacht werden kann. Schleifmaschinen dieser Art arbeiten mit hohen
Schleifgeschwindigkeiten. Demzufolge werden trotz großen Schleifscheibendurchmessers
die Drehzahlen der Schleifspindel und der Werkstückspindel verhältnismäßig hoch.
Es ist deshalb möglich, mit sehr kleinen Längsvorschüben, bezogen auf eine Werkstückumdrehung,
zu arbeiten und trotzdem eine hohe Leistung herauszubringen. Diese kleinen Vorschübe
und der große Scheibendurchmesser sind das Mittel, um die aus den Übersetzungstrieben
herrührenden Fehler unschädlich zu machen.
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Die Berührungsfläche der Scheibe ist infolge ihres Durchmessers viel
größer, als der normalerweise eingesetzte Vorschub beträgt. Die Folge davon ist,
daß die große Berührungsfläche relativ nur langsam weiter wandert, daß also, abgesehen
vom geringen Unterschied, der durch den Vorschub bewirkt ist, die Scheibe immer
die gleichen Flächen bearbeitet. Sind die Übersetzungen der letzten Antriebsglieder
i : 2; i : 3 od. dgl. gewählt, dann wiederholen sich die gleichen Fehler immer wieder
an den gleichen Zähnen. Werden jedoch die Übersetzungen so gewählt, daß sich die
Fehler nie an den gleichen Zähnen wiederholen können; dann werden diese Fehler dauernd
selbsttätig ausgeglichen. Es liegt die Vermutung nahe, daß die nach dieser Methode
auskorrigierten Teilungsfehler einfach in anderer Form, d. h. als Zahnformfehler
auftreten. Infolge der häufig aufeinanderfolgenden Überlagerungen der Teilungsfehler
findet jedoch ein Ausgleich statt, der die Genauigkeit der Zahnform nicht mehr maßgebend
zu beeinflussen vermag. Die dadurch verursachten Zahnformfehler sind derart gering,
daß sie unberücksichtigt bleiben können. Die günstigsten Resultate werden erzielt,
wenn im ersten und im letzten Übertragungsglied je ein Rad mit möglichst hoher Primzahl
enthalten ist.
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Während des eigentlichen Schleifvorganges treten in axialer Richtung
wirksame, auf die Schleifscheibe bzw. auf die Schleifspindel wirkende Belastungen
auf, die rasch wechseln. Diese Belastungswechsel werden durch die Fehler am zu bearbeitenden
Werkstück hervorgerufen. Sie bleiben ohne Einfluß auf die Schleifspindel, weil diese
bei derartigen Schleifmaschinen ohnehin so gelagert sein
muß, daß
keine Längsverschiebungen stattfinden können; die fehlerhaften Zähne des Werkstückes
beeinflussen demnach den werkstückseitigen Antrieb und in erster Linie das letzte
im Eingriff stehende Räderpaar.
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Fehler, die eine Verzögerung hervorrufen wollen, also eine Kraft entgegen
der Antriebsrichtung ausüben, verursachen lediglich eine größere Belastung und elastische
Verformung -der im Eingriff stehenden Zähne des Antriebssystems. Die dadurch am
fertig zu bearbeitenden Werkstück entstehenden Ungenauigkeiten können vernachlässigt
werden. Ist jedoch am Werkstück ein entgegengesetzt gerichteter Fehler vorhanden,
so hat die Schleifscheibe das Bestreben, die Bewegung des Werkstückes zu. beschleunigen.
Dadurch wird die zwangsläufige Berührung der im Eingriff stehenden Zähne unterbrochen.
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Die Wirkung der durch Werkstückfehler erzeugten Verzögerungs- und
Beschleunigungskräfte ist derart groß, daß ohne weitere Hilfseinrichtungen keine
genauen Zahnräder geschliffen werdenkönnen.
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Die Erfindung erstreckt sich noch darauf, wie der Werkstückspindelantrieb
in einen geschlossenen Kraftfluß eingespannt wird, dessen Drehmoment bedeutend größer
ist als das für die Schleifarbeit notwendige Drehmoment. Dadurch werden die vorerwähnten
Belastungsschwankungen im Antrieb der Werkstückspindel unwirksam. Zweckmäßig wird
dieser geschlossene Kraftfluß dadurch erreicht, daß von der Werkstückspindel aus
eine Bremse angetrieben wird, die eine möglichst genau konstant bleibende Leistung
absorbiert. An sich ist es gleichgültig, ob die Bremsleistung mit mechanischen,
hydraulischen oder elektrischen Mitteln hervorgerufen wird. In der Praxis,zeigt
sich jedoch, daß die hydraulische oder elektrische Bremsung größere Stabilität der
Belastung gewährleistet als die mechanische Bremsung. Ein Ausführungsbeispiel einer
hydraulischen Bremse ist in der Beschreibung erläutert.
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In den Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt, tmd zwar ist eine Maschine zum Schleifen von Zahnrädern
mit geraden Zähnen gezeigt. Der Einfachheit halber ist die Anordnung eines Differentialgetriebes
zur Erzielung von Zahnrädern mit Spiralzähnen in der Darstellung weggelassen, weil
dies nicht zur Erfindung gehört. Die Erfindung erstreckt sich aber auch auf derartige
Maschinen. Es zeigt Fig. i einen teilweise im Schnitt dargestellten Aufriß einer
Zahnradschleifmaschine, wobei die Schleifscheibe und das Werkstück mit dem gleichen
Motor angetrieben werden, Fig. 2 den Grundriß zu der in Fig. i dargestellten Maschine,
Fig. 3' einen Aufriß wie Fig. i, wobei jedoch die Schleifscheibe und das Werkstück
durch zwei getrennte Synchronmotoren in Drehung versetzt werden, Fig.4 den Grundriß
zu der in Fig.3 gezeigten Maschine, Fig. 5 Einzelheiten des Werkstückantriebes,
den Antrieb der Werkstückspindel, die Kupplung zwischen Mitnehmer und Werkstückspindel
und die als Bremse wirkende Pumpe, im Schnitt, Fig.6 eine Ansicht der Schleifschnecke,
Fig. 7 die Abwicklung einer Flanke der Schleifschnecke, Fig.8 und 9 zwei verschiedene
Schaltschemata für die Antriebsmotoren der in Fig. 3 und 4 dargestellten Maschine,
Fig. io einen Querschnitt nach der Linie I-I der Fig. 5.
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Auf dem Ständer i ist der Beistellschlitten 2 radial zum Werkstück
verschiebbar aufgesetzt. Der letztere trägt den tangential zum Werkstück verstellbaren
Schleifschlitten 3. Die dazugehörigen Verstelleinrichtungen werden weiter unten
beschrieben.
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Die schneckenförmige Schleifscheibe 4 wird über die Schleifspindel
5 vom Motor 6 angetrieben. Die Schleifspindel 5 ist mit dem am Schleifschlitten
3 angeflanschten Antriebsmotor 6 direkt gekuppelt und läuft in den Lagern 7 und
B. Selbstverständlich kann die Schleifspindel 5 auch von einem getrennt aufgestellten
Motor mit Hilfe eines Riemenantriebes od. dgl. in Bewegung ,versetzt werden. Das
auf der mit Keilwellenprofil ausgebildeten Spindelpartie 5oi angordnete Kegelrad
9 kämmt mit dem Kegelrad io und treibt die Welle ii an. Die beiden Kegelräder 9,
io sind in einem Support 12 gelagert, der am Beistellschlitten 2 befestigt ist.
Das keilwellenförmig ausgebildete Ende i i i der Welle i i wird in der langen Bohrung
des Kegelrades io geführt, während das im Support 13 gelagerte Ende 112 ein Wechselrad
14 trägt. Das letztere treibt über drei weitere, auswechselbare Räder 15, 16, 17
die ebenfalls im Support 13 gelagerte Welle 18 und das Kegelrad i9 an. Die Drehbewegung
wird über das mit dem erwähnten Kegelrad i9 im Eingriff stehende Kegelrad 2o auf
die Welle 21 und dem darauf aufgekeilten Stirnrad 22 weitergeleitet. Die beiden
Kegelräder 19, 20 sind in einem zum Support 13 gehörenden Lagerarm i3i angeordnet.
Die Welle 21 ist im vertikal verschiebbaren Werkstückschlitten 23 gelagert und wird
in der Bohrung des Kegelrades 2o geführt. Das Stirnrad 22 überträgt die Drehbewegung
auf das große Zahnrad 24 und die damit fest verbundene Werkstückspindel 25.
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Der Dorn 26 läuft zwischen den Spitzen 27, 28 der Werkstückspindel
25 und des Reitstockes 29. und ist fest mit der Mitnehmerglocke 30 verbunden. Die
noch näher zu beschreibende, auf der Werkstückspindel 25 sitzende, hydraulisch betätigte
Kupplung sichert die zwangsläufige Mitnahme der Mitnehmerglocke 30 während
des zwangsläufigen Schleifens. Die für das radiale Einstellen der Schleifscheibe
4 notwendige Bewegung wird mit dem Handrad 31 bewerkstelligt und vom Beistellschlitten
2 ausgeführt.
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Die Drehbewegungen am Handrad 31 werden mit der Welle 33 und dem darauf
sitzenden Kegelrad 34 auf das Kegelrad 35 und dadurch auf die
im
Ständer i gelagerte Zustellspindel 36 übertragen. Auf dem Gewindeteil 361 sitzt
die am Beistellschlitten 2 befestigte Zustellmutter 37. Die letztere vermittelt
die Beistellbewegungen dem Schlitten 2 und dem darauf ruhenden Schleifschlitten
3.
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Die Schleifscheibenbreite E wird im dargestellten Beispiel aus wirtschaftlichen
Gründen wesentlich größer gewählt als die durch die größte Zahnteilung gegebene
Minimalbreite.
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Die Flanken der Schleifschnecke 4 können in der Abwicklung als zwei
langgezogene Bänder mit der Breite F dargestellt werden. Während des Schleifens
zeigt sich die Eingriffslinie auf der Schleifschnecke 4 als schmales, die Flanke
F durchwanderndes Band. Dieses erscheint in der Abwicklung als schmaler Streifen
A', B', C, D'. Damit nicht mir dieses einzige schmale Bändchen, sondern
die im Maximum zur Verfügung stehende Flankenfläche A, B, C, D ausgenutzt
werden ikann, ist folgende Vorrichtung vorhanden, die gestattet, die Schleifscheibe
4 gegenüber dem Werkstück 38 tan--ential zu verschieben.
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Am Beistellschlitten 2 ist ein Arm 39 befestigt. Darin ist die Spindel
40 gelagert. Durch das Handrad 41 kann die auf der Gewindepartie 401 sitzende Mutter
43 und der mit der letzteren fest verbundene Schleifschlitten 3 tangential zum Werkstück
38 verschoben werden.
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Ein Motor 44 treibt ein aus zwei Zahnradpumpen 45, 46 bestehendes
Pumpensystem an. Beide Pumpen beziehen die zu fördernde Flüssigkeit aus einem Bassin
47 im Ständerfuß über den gemeinsamen Saugstutzen 48. Die Pumpe 45 ist durch die
Saugleitung 451 mit dem Saugstutzen 48 verbunden und fördert Druckflüssigkeit für
die Vorschubbewegung des Werkstückschlittens 23. An der Druckleitung 49 ist ein
Druckregelventil 5o bekannter Bauart und ein Manometer 51 angeschlossen. Dem Druckmittel
wird durch ein Steuerventil 52 der Weg zum Zylinder 53 im Support 13 freigegeben
oder versperrt.
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Im dargestellten Beispiel steht der durch die Welle 55 mit dem Steuerventil
52 verbundene Hebel, 56 in waagerechter Lage. In dieser Stellung F fließt Druckflüssigkeit
durch die Leitung 54 unter den Kolben 57 auf die vorstehende Platte 31 den Werkstückschlitten
23 aufwärts. In der oberen Endstellung des letzteren wird das Steuerventil 52 durch
den Hebel 56 von Hand oder durch nicht gezeichnete, selbsttätig wirkende Steuereinrichtungen
in die Ablaufstellung G gedreht. Der Zylinder 53 entleert sich durch die Leitung
54 und den Ablaufstutzen 59. Der Werkstückschlitten 23 bewegt sich infolge der Einwirkung
der Schwerkraft abwärts. Zwangsläufig fuhrt auch der Kolben 57 nach unten. In einem
derartigen, hydraulisch betätigten Steuersystem sind Umsteuervorgänge von Druckschwankungen
begleitet. Infolgedessen dürfen SteuereleTnente, z. B. Klemm- und Spanneinrichtungen,
zu deren Betätigung ein Minimaldruck oder ein konstanter Druck erforderlich ist,
nicht ohne weiteres an das erwähnte Steuersystem angeschlossen werden. Um betriebssichere
Verhältnisse zu schaffen, muß ein Minimaldruckventil oder wie im dargestellten Beispiel
eine zweite Pumpe 46 vorgesehen werden.
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Die Pumpe 46 ist durch die Leitung 461 mit dem Saugstutzen 48 verbunden.
Die aus der Pumpe 46 austretende Druckflüssigkeit strömt durch die Leitung 6o zum
Steuerventil 61. Das Druckregelventil 62 und das Manometer 63 erleichtern das Einstellen
des gewünschten Druckes. Das Ventil 61 ist für zwei Steuerstellungen H, 1 vorgesehen,
die durch den Hebel 64 eingestellt werden. Bei der Hebelstellung H, waagerecht rechts,
fließt das Druckmittel durch das Ventil bi über die Leitung 6oi zum' Verteilring
65 im Werkstückschlitten 23. Der Verteilring 65 wird durch die Arbeitsspindel 25
zentriert. Der im Schlitten 23 ruhende Stift 66 greift in eine Nut 651 des Verteilringes
65 und verhindert den letzteren am Drehen. Die Druckflüssigkeit gelangt in den die
Arbeitsspindel 25 umschließenden Verteilkana1652 und strömt von dort durch die beiden
Querbohrungen 251, die daran anschließende Zentralbohrung 252 und die VerteilleitUngCn
253 in die Kammern 68 des Zylindersternes.
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Die Kolben 67 sind sternförmig um das Zentrum der Arbeitsspindel25
angeordnet und laufen in den Zylindern 68. Strömt Druckflüssigkeit in 'die Kammern
68, so fahren die Kolben 67 :(in dem vorliegenden Beispiel sechs an
der Zahl) radial nach außen, bis die Stirnfläche 67i auf der inneren Wandurig der
Mitnehmerglocke 30 zur Anlage kommt. In dieser Stellung wirken die Kolben
67 als betriebssichere, starre Kupplung zwischen Arbeitsspindel 25 und Mitnehmerglocke
30.
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In der Hebelstellung J senkrecht aufwärts sperrt das Ventil 61 den
Durchfluß des Druckmittels. Die . in der Leitung 5oi; den Bohrungen 251,
252, 253 und Kolbenkammern 68 vorhandene Flüssigkeit fließt durch entsprechende
Öffnungen im Ventil 61 und den Ablaufstutzen 70 ungehindert ins Bassin 47
zurück.
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Beim Umschalten des Ventila 6i in die Ablaufstellung I sinkt in den
Zylindern 68 der Druck sofort. Die Federn 69 drücken die Kolben 67 radial nach innen
und unterbrechen augenblicklich die Kupplung zwischen Mitnehmerglocke 30 und Arbeitsspindel
25.
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Im Beistellschlitten 2 befindet sich ein Zylinderraum 71, der durch
die Leitung 602 mit der: Leitung 6oi verbunden ist. Oberhalb des Zylinderraumes
71 dient ein Träger 72 als Drehpunkt für den Doppelhebel 73. Herrscht im
obengenannten Leitungssystem Druck (Hebel 64 in Stellung H,: Mitnehmerglocke
30 und Arbeitsspinde) 25 gekuppelt), so belastet der im Zylinder 71 geführte
Kolben 74 den Hebelarm 731. Zwangsläufig drückt demzufolge die Nase 732 des Hebels
73 den Schleifschlitten 3 auf den als Unterlage dienenden Beistell-Schlitten 2.
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In der Ablaufstellung des Ventils 61 (Hebel-Stellung 7) drückt die
Feder 75 den Kolben 74 zurück und hebt die Klemmwirkung auf den Schleifschlitten
3 auf. Die im Zylinder 71 vorhandene
Flüssigkeit entweicht durch
die Leitungen 602,
6oi, Öffnungen im Venti161 und den Ablaufstutzen 7o ins
Bassin 47.
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Im Fuße des Werkstückschlitten.s 23 ist eine als Bremse wirkende Zahnradpumpe
76 eingebaut. Der Antrieb erfolgt vom großen, auf der Arbeitsspindel 25 aufgekeilten
Stirnrad 24 auf über das mit dem letzteren im Eingriff stehende Stirnrad 77, die
damit verbundene Welle 78, die Umsteckräder 79, 8o auf die Welle 81 und die beiden
Pumpenritzel 82, 83.
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Die Drehzahl der Arbeitsspindel 25 ist von der Zähnezahl des Werkstücks
38 abhängig. Zur Überbrückung der Drehzahlunterschiede in bezug auf die Drehzahl
der Pumpe 76 sind eine Anzahl Umsteckräder 79, 80 'vorhanden, so daß die Bremspumpe
76 dauernd unter den günstigsten Betriebsverhältnissen laufen gelassen werden kann.
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Die zu fördernde Flüssigkeit befindet sich in dem als Bassin 232 ausgebildeten
Unterteil des Werkstückschlittens 23 und strömt durch das Saugrohr 8-1 in die Pumpe
76. Die Druckflüssigkeit fließt durch die Leitung 85 in das Druckregelventi]
86 und von dort durch die Ablaufleitung 87 zurück ins Bassin z32.. Das an
der Leitung 85 durch die Leitung 851 angeschlossene Manometer 88 erleichtert- das
Einstellen des gewünschten Druckes.
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Vor und während des Schleifens werden folgende' Maßnahmen getroffen:
Der zwischen die Spitzen 27; -28 der Arbeitsspindel 25 und des Reitstockes ?9 eingesetzte
Dorn 26 trägt eine Anzahl festgespannter Werkstücke 38. Die Mitnehmerglocke 30 ist
durch eine nicht näher beschriebene Klemmvorrichtung .unverrückbar mit dem Dorn
26 verhunden: Der Hebel 64 steht in der Stellung J. Zwischen der Mitnehmerglocke
3o und dem Kolben 67 besteht ein Spalt. Der Motor 44 läuft, und . beide Pumpen 45,
46 arbeiten auf die eingestellten Drücke. Durch Drehen des Handrades 31 werden die
beiden Schlitten 2, 3 gleichzeitig so weit zugestellt, daß die vorgearbeiteten Zähne
des Werkstückes 38 sozusagen spielfrei in die stillstehende Schleifschnecke 4 eingreifen.
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Nach diesen vorbereitenden Arbeiten wird der Schleifmotor 6 eingeschaltet.
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Die Werkstücke 38, der Dorn 26 und die Mitnehmerglocke 30 werden
auf Grund der beschriebenen Verhältnisse von der Schleifscheibe 4 angetrieben.
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Zwangsläufig und gleichzeitig wird über die beschriebenen Übertragungsglieder
9, 10, Il, 14 bis 22, 24 die Arbeitsspindel 25 und die Bremspumpe
76 in- Drehung versetzt. Bis das in dieser vielteiligen Antriebskette vorhandene
Eingriffsspiel und der Totgang überwunden sind, ,verstreicht eine gewisse Zeit.
Während dieser Betriebsphase darf unter keinen Umständen zwangsläufig geschliffen
werden. weil <las Verhältnis der Drehzahlen
einen anderen als .den durch die verschiedenen Übersetzungen, vorausbestimmten Wert
aufweist.
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Sobald die Antriebskette im Anzug ist, d. h. sich die Arbeitsspindel
25 mit der Drehzahl iaz dreht und zwischen den Winkelgeschwindigkeiten der
Mitnehmerglocke 30 und der Arbeitsspindel 25 praktisch kein Unterschied mehr
besteht, darf der Hebel 64 in die Stellung H gedreht werden.
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Nach dem Umschalten des Steuerventils 61 fahren. die Kolben67 auf
beschriebene Art an die Wand der Mitnehmerglocke 30 und stellen eine starre
Verbindung zwischen Arbeitsspindel 25 und Werkstück 38 her. Praktisch gesehen
hat der Kupplungsvorgang keinen Einfluß auf die Drehzahl des Werkstückes. Von maßgebender
Bedeutung ist jedoch folgendes: Während der frei treibenden Anlaufperiode und während
des frei treibenden Schleifens innerhalb des Arbeitsprozesses folgen die Werkstücke
38 gemäß den ihnen anhaftenden Fehlern der als Schraube wirkenden Schleifscheibe
4. Nach dem Kuppeln werden die Werkstücke nicht mehr frei treibend von der Schleifscheibe
4, sondern zwangsläufig von der Arbeitsspindel 25 her angetrieben und drehen
sich unbekümmert um die Fehler der Werkstücke genau mit der vorausbestimmten Drehzahl
n2. ,
Durch die Anordnung der Kupplung zwischen Mitnehmerglocke
30 und Arbeitsspindel 25, also zwischen den Werkstücken 38 und dem letzten
Glied der Werkstückantriebskette, können die Werkstücke 38 von der Schleifscheibe
4 her ohne besondere Schwierigkeiten frei treibend in Drehung versetzt werden.
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Wäre die Kupplung an irgendeiner anderen Stelle der Antriebskette
eingebaut, so müßten beim frei treibenden Schleifen eine Anzahl Antriebselemente
worunter die Bremspumpe >76, durch die Schleifscheibe 4 angetrieben werden.
Diedabeiauftretenden Kräfte beeinträchtigen die Qualität und die Standzeit der Schleifscheibe
4 oder stellen den frei treibenden Anlauf überhaupt in Frage. Gleichzeitig mit dem
Einrücken der Kupplung drückt der Hebel 73 den Schleifschlitten 3 auf eine Unterlage.
Dadurch werden Manipulationen am Handrad 41 während des zwangsläufigen Schleifens
unmöglich.
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Soll beispielsweise das Fertigschleifen eines Werkstückes auf einem
unabgenutzten Band A"; B"; C", D" erfolgen, so schwenkt Iman während dis
Schleifprozesses den Hebel 64 in die Stellung J (Kupplung zwischen Mitnehmerglocke
30 und Arbeitsspindel 25 gelöst, Klemmwirkung auf den Schleifschlitten 3
-aufgehoben) und verschiebt hierauf durch Drehen des Handrades 41 den Schleifschlitten
3 um den gewünschten Betrag. Nach dem Verstellen der. Schleifscheibe 4 wird der
Hebel 64 wieder in die für das zwangsläufige Schleifen he- i stimmte Stellung H
zurückgedreht und damit die Werkstücke 38 zwangsläufig fertig geschliffen.
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Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt - die
Anordnung des Antriebes mit zwei Synchronmotoren. Die letzteren besitzen einen gedämpften
Anlauf und eine asynchron verlaufende Antriebscharakteristik.
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Der am Schleifschlitten 3 angeflanschte Synchronmotor 9o treibt über
die in den Lagerre und 8 laufende Schleifspindel 9i lediglich die 1 Schleifscheibe
4 an.
Auf dein 1-\'erkstiickschlitten 23 ist ein Getriebe-Icasten
93 befestigt. Am letzteren ist. der für den Antrieb des Werkstückes 38 bestimmte
zweite Synchronmotor 92 angeflanscht. Dieser Werkstückmotor 92 treibt über die Welle
94, die beiden Zahnräder 95. 96, die Welle 97 und die auswechselbaren Räder 99,
10o, 10i, 102 die Welle 98 an. Die letztere ist im Getriel-jekasten 93 und im Werkstück-Schlitten
23 gelagert und überträgt über das nahe der unteren Lagerstelle aufgekeilte Zahnrad
22 die Bewegung auf das Zahnrad 24 und die damit fest verbundene Arbeitsspindel
25. Die Anordnung der Verstell- und Steuereinrichtungen ist im übrigen genau gleich
wie beim ersten eingehend beschriebenen Ausführungsbeispiel Fig. i und 2.
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Während der :1#nlattfperiode werden die Werkstücke 38 und die
NI itnehmerglocke 30 frei treibend von der Schleifscheibe 4 angetrieben
und der Hebel 64 so lange in der Stellung 7 !belassen, bis der Totgang und das Eingriffsspiel
in den Getriebeteilen der Werkstückantriebskette aufgehoben sind und die beiden
'Motoren synchron laufen.
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Das Verschieben der Schleifscheibe 4 tangential zum Werkstück während
des Arbeitsprozesses wird nach (lern gleichen Verfahren ausgeführt, wie es in den
Erläuterungen zu den Fig. i und 2 beschrie-1>en worden ist.
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In Her I?inleitung wurden die Vorteile der Anwendung von Übertragungsgliedern,
deren Zähnezahlen Primzahlen sind, eingehend erläutert.
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In den beschriebenen Fig. i und 2 (Antrieb mit einem Motor) werden
Kegelrad 9 oder io und ein Stirnrad 22 oder 24 mit einer unteilbaren Zähnezahl ausgerüstet.
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Ikitn zweimotorigen Antrieb (Fig. 3 und 4) enthalten je ein Glied
der Stirnräderpaare 95, 96 und 22, 24 eine Pritnzähnezahl.
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Bei der in Fig. 8 dargestellten Schaltung führen die vorn Netz RST
abzweigenden Leiter UVW zum T-lauptschalter io5 und von dort weg zu den beiden Motoren
9o und 92. Beide Motoren 9o und 92 laufen mit der gleichen Frequenz.
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Im Beispiel nach Fig. 9 ist nur der Motor 9o durch die über den Hauptschalter
io5 führenden Leitungen ULVLWL mit dem Netz RST verbunden. Der Motor 9o treibt in
diesem Fall nicht nur die Schleifscheibc ,4, sondern auch den durch die Kupplung
io4 verbundenen Generator io3.an. Durch den letzteren wird über die Leitungen xyz
der Werkstiickantriebsmotor 92 gespeist. Diese Anordnung hat den Vorteil, d.aß durch
die Wahl einer gegenüber dem Netz bedeutend höheren Frequenz eine größere Starrheit
des Antriebes erreicht werden kann.
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Das Verfahren läßt sich nicht nur zum Schleifen von vorgeformten Zähnen
verwenden, es kann auch beim Schleifen von Zähnen aus dem Vollen benutzt werden,
insbesondere bei feinen Zahnungen.