DE841986C - Verfahren und Maschine zum Schleifen von Zahnraedern nach dem Schraubwaelzverfahren - Google Patents

Verfahren und Maschine zum Schleifen von Zahnraedern nach dem Schraubwaelzverfahren

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DE841986C
DE841986C DEP1136D DEP0001136D DE841986C DE 841986 C DE841986 C DE 841986C DE P1136 D DEP1136 D DE P1136D DE P0001136 D DEP0001136 D DE P0001136D DE 841986 C DE841986 C DE 841986C
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grinding
spindle
drive
machine according
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DEP1136D
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Alfred Rickenmann
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Reishauer Werkzeuge A G
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23FMAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F5/00Making 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
    • B23F5/02Making 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
    • B23F5/04Making 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • Es ist schon empfohlen worden, den zwangsläufigen Antrieb der Werkstückspindel von der Drehbewegung der Schleifspindel abzuleiten.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • ()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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Wirkung der durch Werkstückfehler erzeugten Verzögerungs- und Beschleunigungskräfte ist derart groß, daß ohne weitere Hilfseinrichtungen keine genauen Zahnräder geschliffen werdenkönnen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Schleifscheibenbreite E wird im dargestellten Beispiel aus wirtschaftlichen Gründen wesentlich größer gewählt als die durch die größte Zahnteilung gegebene Minimalbreite.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Nach diesen vorbereitenden Arbeiten wird der Schleifmotor 6 eingeschaltet.
  • Die Werkstücke 38, der Dorn 26 und die Mitnehmerglocke 30 werden auf Grund der beschriebenen Verhältnisse von der Schleifscheibe 4 angetrieben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • In Her I?inleitung wurden die Vorteile der Anwendung von Übertragungsgliedern, deren Zähnezahlen Primzahlen sind, eingehend erläutert.
  • 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.
  • Ikitn zweimotorigen Antrieb (Fig. 3 und 4) enthalten je ein Glied der Stirnräderpaare 95, 96 und 22, 24 eine Pritnzähnezahl.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Schleifen von Zahnrädern nach dem Schraubwälzverfahren, bei dem die Drehbewegungen von Werkzeug und Werkstück in -bestimmtem, zwangsläufig hergestelltem Verhältnis ablaufen, das .durch Gangzahl des Werkzeuges undZähnezahl des Werkstückes gegeben ist, dadurch-gekennzeichnet, daß bei Arbeitsbeginn noch keine starre Verbindung zwischen Werkstück und der dasselbe anzutreibenden Werkstückspindel hergestellt ist, sondern daß vorerst das als Schraube wirksame Werkzeug die Drehbewegung des Werkstückes hervorbringt, daß erst nach Überbrückung des unvermeidlichen Totganges in den Getriebeteilen und erst, wenn Drehbewegung von Werkzeug und Werkstückspindel die vorbestimmte Drehzahl erreicht haben, eine starre Verbindung zwischen Werkstück und Werkstückspindel hergestellt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, bei dem die Drehbewegungen von Werkzeug und Werkstück in bestimmtem, zwangsläufig hergestelltem Verhältnis ablaufen, das durch Gangzahl des Werkzeuges und Zähnezahl des Werkstückes bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Werkstückspindel (25) so gestaltet ist, daß durch fehlerhafte Getriebeteile verursachte Teilungsfehler sich bei jeder Werkstückum.drehung in einer neuen Winkellage in bezug auf den Werkzeugeingriff auswirken müssen.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daßdas Fertigschleifen mit einem andern Flächenteil (A", B", C", D" usw.) der Schleifscheibe erfolgt als das Vorschleifen und daß die dazu notwendige tangentiale VerscWebung der Schleifscheibe während des Schleifvorganges ohne Stillsetzen des Antriebes durchgeführt wird, derart, daß während des Verschiebevorganges die Verbindung zwischen Werkstück (38) und Werkstückspindel (25) gelöst ist, wobei das Weiterdrehen des Werkstückes während dieser Zeit frei treibend durch die als Schraube wirksame Schleifscheibe (4) erfolgt.
  4. 4. Eine zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch i bestimmte Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um das Werkstück erst mittels dem als Schraube wirkenden Werkzeug und dann .beide, Werkstück und Werkzeug, zwangsläufig anzutreiben.
  5. 5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Werkstückspindel (25) und Werkstückmitnehmer (30) eine während des Betriebes ein- und ausrückbare Kupplung (25, 3o, 67, 68, 69) vorgesehen ist.
  6. 6. Maschine nach Anspruch 4, 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Kupplung zwischen Werkstückspindel (25) und Werkstückmitnehmer (30) ein mit der Werkstückspindel fest verbundener Zylinderstern (68) vorgesehen ist, der eine Anzahl im Umfang gleichmäßig verteilte Kolben (67) aufweist, die mit hydraulischem Mittel radial nach außen an den Werkstückmitnehmer (30) gedrückt werden. . Maschine nach Anspruch 4, 5 und 6, .dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kupplungskolben (67) eine radial, nach innen wirksame Feder (69) aufweist. B. Maschine nach Anspruch ,4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß Schlitten (3), der die tangentiale Verschiebung der Schleifscheibe bewirkt, während des zwangsläufigen Schleifvorganges hydraulisch festgehalten wird: daß die dazu vorgesehene Klemmeinrichtung (73, ,'.4) mit der Kupplung (3o, 67, 68, 69) in Wirkungsverbindung steht, derart, daß eine tangentiale Verschiebung der Schleifscheibe nur möglich ist, wenn die Kupplung (3o, 67, 68, 69) gelöst ist. 9. Maschine nach Anspruch 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb von Schleifspindel (:I) und Werkstückspindel (25) je ein besonderer Synchronmotor (90, 92) vorgesehen wird, die eine starke Dämpfung im Anlauf besitzen und während des Anlaufes eine asynchrone Charakteristik aufweisen. i o. Maschine nach Anspruch 4, 5 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß Synchronmotoren mit besonders großem Kippmoment verwendet «erden, die außerdem so groß dimensioniert werden, daß die durch den Schleifvorgang hervorgerufenen Belastungsschwankungen einen geringen Bruchteil des Nenndrehmoments ausmachen. i i. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zum . Antrieb der Werkstückspindel (25) dienenden Getriebeteile möglichst im ersten und im letzten Übertragungsgliede Zahnräder mit möglichst hoher Primzahl enthalten. 12. Maschine nach Anspruch .4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückspindelantrlcb in einen geschlossenen Kraftfluß eingespannt wird, dessen Leistung erheblich größer ist als die Schleifleistung des wer'kstückseitigen Antriebes. 13. Maschine nach Anspruch 4 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß von der Werkstückspindel (25) aus eine Bremse angetrieben wird, deren Leistung praktisch keinen Schwankungen unterworfen ist. 14. Maschine nach Anspruch 4 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die bewirken, daß allfällige Druckschwankungen in einem Druckmittelsystem die Stabilität des Druckes an der Mitnehmerkupplung (3o, 67, 68, 69) nicht beeinflussen. 15. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in Ansprüchen i bis 3 gekennzeichneten -'erfahren und die in Ansprüchen 4 bis 14 gekennzeichneten Mittel gemeinsam angewendet werden. 16. Maschine nach Anspruch 4 und 9, da-,durch gekennzeichnet, daß nur der Schleifspindel-Synchronantriebsmotor (9o) vom Stromnetz aus gespeist wird; daß dieser mit einem'Generator (1o3) starr gekuppelt ist, der seinerseits den Synchronmotor (92) für den Werkstückspindelantrieb speist und daß für diesen abgezweigten Antrieb eine höhere Frequenz gewählt wird, als sie üblicherweise im Stromnetz zur Verfügung steht.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE929224C (de) * 1952-10-26 1955-06-23 Fritz Werner Ag Vorrichtung zum Entgraten verzahnter Werkstuecke
DE1286883B (de) * 1963-08-30 1969-01-09 Honda Motor Co Ltd Einrichtung zum phasenrichtigen Ineinanderfuehren einer umlaufenden Schleifschnecke und eines gleichfalls umlaufenden Zahnradrohlings
DE1288878B (de) * 1965-02-04 1969-02-06 Reishauer Werkzeuge Ag Maschine zum Schleifen von Zahnraedern nach dem Schraubwaelzverfahren

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