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Teilvorrichtung für Zahnradschleifmaschinen Die Erfindung betrifft
eine Teilvorrichtung für Zahnradschleifmaschinen, insbesondere zum Schleifen großer
Räder. Es ist allgemein üblich, daß bei Zahnradschleifmaschinen das Teilen, d. h.
die Weiterdrehung des Werkstückes gegenüber dem Werkzeug um je eine Zahnteilung,
mittels genauer Teilräder geschieht. Dabei wird vorerst eine Grobteilung mit Hilfe
einer der bekannten Teilvorrichtungen ausgeführt, worauf beispiels%veise an Maschinen
für mittlere und kleine Räder ein Bolzen in eine Zahnlücke des Teilrades einklinkt
und dadurch die exakte Teilung des Werkstückes vollzieht.
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Auf Schleifmaschinen für große, schwere Zahnräder ist jedoch dieses
Teilverfahren nicht mehr angängig. Die Feinteilung mittels Einlegen eines Bolzens
in eine Teilradlücke bedingt nämlich, daß sich der Werkstiickträger in seinen Lagern
außerordentlich leicht drehen läßt und genau die Lage einnimmt, die der eingeklinkte
Teilbolzen bestimmt. Ein schweres Rad hingegen verursacht in den Lagerstellen seiner
Auf spannvorrichtung soviel Reibungswiderstand, daß es nicht mehr möglich ist, durch
einfaches Anlegen eines Bolzens an die Flanken einer Teilradzahnlücke den mit dem
Bolzen verbundenen Werkstückträger samt Werkstück mit einer Cienauigkeit von beispielsweiseeinem
tausendstel Millimeter in seine richtige Stellung zu bringen. Besonders hinderlich
ist dabei noch das Schwungmoment der beim Teilvorgang bewegten Massen, welches in
Verbindung mit dem Reibungwiderstand je nach der angewandten Teilgieschwindigkeit
bewirkt, daß das Zahnrad' entweder über das vorgeschriebene Ziel hinausschießt oder
zu früh stehenbleibt.
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Dies wird nun durch die Teilvorrichtung gemäß der Erfindung behoben.
Teilungsorgan ist ebenfalls ein Teilrad, aber an Stelle des einzuklinkenden
Bolzens
werden die Flanken. der Teilradzahnlücken durch ein Tastorgan berührt, das keine
Drehung des Werkstückes bewirkt, sondern lediglich die Lage seiner Verzahnung in
bezug auf das Tastorga.n anzeigt. Die Grobteilung des Zahnrades erfolgt durch irgendwelche
geeigneten Mittel und hierauf die Feineinstellung gemäß den Angaben der Anzeigevorrichtung
auf einen bestimmten Ablesewert. Dadurch sind die :schädlichen Einflüsse der Reibung
sowie der Massenbewegung bzw. -verzögerung auf die Teilgenauigkeit ausgeschaltet.
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Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es ist
Fig. i eine Ansicht mit teilweisem Schnitt einer Zahnradschleifmaschine für große
Räder mit einer Teilvorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 2 ein Grundriß dieser
Maschine, Fig. 3 die Vorrichtungen für die Grob- und Feinteilung, Fig.4 eine Kontrollvorrichtung
für die Meßorgane der Teilvorrichtung, Fig. 5 die Lehre der Kontrollvorrichtung
in verschiedenen Stellungen zu der Meßvorrichtung.
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Auf dem Bett i (Fig. i und 2) der Maschine wird mittels eines Getriebes
3 durch eine Schraubenspindel 4 der Tisch 2 um die Werkstückachse A hin und her
geschwenkt. Auf dem Tisch 2 ist ein Stän@ der 5 gleitbar gelagert, auf welchem ein
Schlitten 6 mit der Schleifscheibe 7 sich auf und ab bewegt. Konzentrisch zur Achse
A, mit dem Maschinenbrett fest verschraubt, ist ein, Rollzylinder 8 angeordnet,
an welchem gestreckte Rollbänder 9 befestigt sind. Die Enden dieser Bänder sind
mit einem Arm 1o des Ständers 5 verschraubt. Infolge der Schwenkbewegung des Tisches
2 rollen die Bänder 9 an dem Rollzylinder 8 vom Durchmesser des Teilkreises bzw.
Wälzkreises des Zahnrades i i ab, wodurch die ebene Arbeitsfläche der Schleifscheibe
7 eine Evolventenfläche der zu schleifenden Zahnflanke umhüllt. Das Zahnrad i i
liegt auf einem Tisch 12, der in einem Lager 13 des Bettes i spielfrei drehbar gelagert
ist. Mit dem Tisch 12 ist ein Teilrad 14 fest verbunden, dessen Zähnezahl gleich
oder ein Mehrfaches derjenigen des Werkstückes ist. Während der Schleifarbeit steht
der Tisch 12 samt dem Zahnrad i i jeweils still. Sobald ein Zahn fertig geschliffen
ist, muß das Rad i i um eine Zahnteilung weitergedreht werden. Zu diesem Zwecke
ist am Tisch 12 ein Schneckenrad15 vorgesehen, in das eine Schnecke 16 eingreift
(Fig. 3), die über zwei Rädervorgelege 17, 18 und 19, 2o durch eine Kurbel 21 von
Hand gedreht wird. Zur Durchführung der Grobteilung greift in das Zahnrad 20 ein,
weiteres Zahnrad 22 ein, auf dessen Welle 23 eine Scheibe 24 mit einer Aussparung
25 sitzt. An einem schwenkbaren Hebel 26 ist ein Nocken 27 angebracht, der in die
Aussparung 25 eingreift. Hebt man nun den Nocken 27 von der Scheibe 24 ab, so kann
diese beim Drehen der Kurbel 21 eine oder mehrere Umdrehungen machen; dann läßt
man den Nocken in die Aussparung einklinken, und die Grobteilung ist beendet. Dadurch
wird aber das Werkstück nur ungefähr um eine Zahnteilung bewegt, die dabei erzielte
Genauigkeit würde niemals den Anforderungen an ein ge-
schliffenes Zahnrad
entsprechen. Hier setzt nun: das erfindungsgemäße Verfahren der Feinteilung ein.
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In einer Führung 28 (Fig. 3) bewegt sich ein Schlitten 29 radial gegen
das Teilrad 14 zu. Auf diesem Schlittern ist ein Hebel 30 spielfrei schwenkbar
gelagert. Ein Ende des Hebels enthält einten kugelförmigen Taster 31, dessen Durchmesser
den Zahnlücken des Teilrades 14 entspricht, während das andere Hebelende auf eine
Anzeigevorrichtung 32 wirkt. Die Verschiebung des Schlittens 29 geschieht mittels
einer Kurbel 33 über eine Spindel 3,4. Um zu verhindern, daß die Grobteilvorrichtung
15 bis 27 betätigt werden kann, während der Taster 31 in eine Zahnlücke eingreift,
ist zwischen Grob- und Feinteilvorrichtung eine Verriegelung angebracht. Auf der
Welle 23 sitzt eine Scheibe 35, in der ein beweglicher Sperrbolzen 36 steckt. Dieser
wird durch ein Hebelwerk 37, 38 betätigt, wobei der Hebel 38 mit dem Schlitten 29
der Feinteilvorrichtung gekuppelt ist, derart, daß beim Eintauchen der Kugel
31 .in eine Teilradlücke die Scheibe 35 und damit die Grobteilvorrichtunggesperrtsind.
Die Drehung des Werkstückes zur Einregulierung der Feinteilung erfolgt ebenfalls
mit Hilfe der Kurbel 21. Dabei handelt eis sich nur noch um ganz kleine Verschiebungen,
da bereits die Grobteilung annähernd richtige Teilungswerte ergibt. Diese kleinen
Drehungen werden dadurch ermöglicht, daß die Aussparung 25 der Scheibe 24 breiter
ist als der Nocken 27 und das Loch 44 in der Scheibe 35 etwas größer als der Sperrbolzen
36.
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Schleifmaschinen mit der neuen Teilvorrichtung sind besonders zur
Bearbeitung großer Zahnräder vorgesehen. Da das Schleifen eines großen Rades längere
Zeit dauert, ist eine wiederholte Prüfung der Einstellung der Anzeigevorrichtung
32 in bezug auf den Taster 31 erforderlich. Zu diesem Zwecke ist eine schwenkbare
Lehre 39 (Fig. 4 und 5) angeordnet, die auf einer Welle 40 fest sitzt, welche mittels
eines Hebels 41 gedreht wird. Fig. 4 und 5 a zeigen die Leihre in eingerückter Stellung,
in Fig. 5 b isst sie ausgerückt. Die richtige Stellung der Ixhre wird durch einen
Nocken 42 am Hebel 41 bestimmt, der bei der Kontrolle an der Spindelwelle 34 liegt.
Damit die Lehre während des Teilens nicht eingerückt werden kann, ist auf der Welle
34 eine Trommel 43 (Fig. 5 b) befestigt, gegen die der Nokken 42 beim Schwenken
des Hebels 41 stoßen würde. Ebenso kann die Lehre infolge der Trommel 43 und des
Nockens 42 nach der Kontrolle erst zurückgeschwenkt werden, nachdem der Schlitten
29 mit der Kugel 31 zurückgenommen ist.
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Teilvorgang: Nach dem Schleifen eines Zahnes steht die Schleifscheibe
außerhalb des Zahnrades (Fig. i). Die Wechselräder 17, 18, 19 und 2o hat man derart
gewählt, daß das Schneckengetriebe 15, 16 das Werkstück 11 durch eine .oder mehrere
Umdrehungen der Kurbel 21 gerade um eine Zahnteilung dreht. Man hebt nun durch Druck
auf den Hebel 26 den Nocken 27 aus der Lücke 25 und macht mit der Kurbel 21 die
vorgeschriebene Zahl Umdrehungen, wobei vor der letzten der Hebel 26 losgelassen
wird.
Dieser sperrt die Scheibe 24 durch Nocken 27 und Lücke
25; die Grobteilung ist beendet. Nun rückt man durch Drehen der Kurbel
33 die Kugel 31 in die Zahnlücke des Teilrades 14 ein bis zur Berührung der
Zahnflanken, wobei das Medinstrument 32 irgendeinen Ausschlag zeigt. Von vornherein
hat man die Wechselräder 17 bis 2o derart eingestellt, daß hei einem bestimmten
Zeigerausschlag, den man sich merkt, Nocken 27 und Bolzen 36 inmitten der Lücke
25 bzw. des Loches 44 stehen. Durch ganz leichtes Drehen der Kurbel 21 wird jetzt
das Teilrad so weit verschoben, bis der Zeiger des Meßinstrumentes 32 an der vorgemerkten
Stelle steht. Da das 1teßiirstrument die Bewegungen der Kugel 31 stark vergrößert
anzeigt, ist man in, der Lage, das Teilen des Werkstückes, das die Genauigkeit der
zu schleifenden Verzahnung in erster Linie bestimmt, mit größter Präzision durchzuführen.
Die Kugel 31 wird nun zurückgenommen, und das Schleifen des betreffenden Zahnes
kann beginnen. Von Zeit zu Zeit vergewissert man sich, ob keine Änderung an der
Teil- oder Meßvorrichtung eingetreten ist. Zu diesem Zwecke wirdbei zurückgenommener
Kugel 31 durch Schwenken des Hebels 4r die Lehre 39 vor die Kugel gebracht und letztere
so weit vorgeschoben, bis sie die Lehre berührt. Das Meßinstrument zeigt dabei einen
Ausschlag, den man ebenfalls vorgemerkt hat und der natürlich während des Schleifens
des ganzen Rades unverändert bleiben muß. Nach Rückstellung der Kugel wird dieLehre
zurückgeschwenkt, und die Vorrichtung ist wieder zur Teilungskontrolle bereit.
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Es ist vorteilhaft, die Feinteilvorrichtung so an der Maschine anzuordnen,
daß sie möglichst nahe bei der Schleifscheibe liegt. Dadurch wird vermieden, daß
eine allfällige Exzentrizität in der Verzahnung desTeilrades 14 sowie Spiel des
Tisches 12 in der Führung 13 des Bettes die Teilgenauigkeit schädlich beeinflussen.
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Die Erfindung kann in mannigfacher Weise abgeändert werden. Wenn auch
die Ausgestaltung des Teilrades 14 als Zahnrad vorzuziehen ist, so wäre es doch
möglich, eine Teilscheibe mit glattem Umfang zu benutzen, demgegenüber das Meßwerk
ständig arbeitsbereit bleibt, so daß es nicht ein- und ausgerückt zu werden braucht.
In diesem Falle kann das Meßwerk aus einem auf die Teilung eingestellten Mikroskop
bestehen, das eine genaue Messung des jeweiligen Stellungsfehlers und seine Korrektur
mittels des Antriebs 16 bis 21 gestattet.
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Es ist ferner mölich, die Teilvorrichtung völlig selbsttätig wirkend'
zu gestalten. In diesem Falle wird der der Feineinstellung der Teilscheibe dienende
Antrieb durch das den Stellungsfehler bestimmende Meßwerk gesteuert, und zwar jeweils
in solcher Richtung in Gang gesetzt, daß er diesen Stellungsfehlen zu Null werden
läßt. Bei Benutzung der in den Zeichnungen veranschaulichten Mittel wird die Kurbel
21 durch einen Elektromotor ersetzt. Ferner wird der Schlitten 29 durch einen Hilfsantrieb,
etwa einen Elektromagneten, zurückgezogen, der selbsttätig eingeschaltet wird, sobald
ein 7alinflankenpaar fertig geschliffen ist und der Schleifscheibenschlitten 6 in
die in Fig. t gezeigte Stellung zurückläuft. Am Ende dies Rückzugs des Schlittens
29 wird dann ein Stromkreis für den das Zahnrad 2o antreibenden Hilfsmotor geschlossen.
Der Stromkreis des* auf den Schlitten 29 wirkenden Magneten wird aber unter Steuerung
durch ein Zahnrad- getrennt, das dem Getriebe 17 bis 2o angehört und nach Durchlaufen
einer Teilung eine Umdrehung gemacht hat. Dann läuft der Schlitten 29 wieder in
die Arbeitsstellung, wodurch der das Zahnrad 2o antreibende Motor stillgesetzt wird
und der Zapfen 36 einfällt. Durch diese Schlittenbewegung wird gleichzeitig ein
zweiter Stromkreis wirksam, der unter Steuerung durch den Zeiger des Anzeigegerätes
32 steht und entweder denselben auf das Zahnrad 2o wirkenden Motor oder einen Hilfsmotor
für dieses Zahnrad in der einen oder der anderen Richtung je nach dem Vorzeichen
des Stellungsfehlers anlaufen läßt.
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Wird der Stellungsfehler zu Null, dann, wird dieser Hilfsantrieb durch
.den Zeiger des Gerätes 32 stillgesetzt. In dem vom Anzeigegerät 32 gesteuerten
Stromkreis liegt ein Verzögerungsrelais, das anspricht, wenn der Stromkreis für
eine bestimmte Zeit, etwa eine Sekunde, stromlos geblieben ist, wenn also die Feineinstellung
der Teilscheibe 14 beendigt ist. Dieses Relais veranlaßt dann den nächsten Schleifvorgang.
Die Scheibe 24 und die Klinke 26 kommen bei dieser Ausgestaltung in Fortfall.
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Dienen zur Grobeinstellung einerseits und zur Feineinstellung unter
Steuerung durch das Meßwerk 3o bis 32 andererseits verschiedene Motoren, so können
diese mit dem Zahnradi2o durch ein Differentialgetriebe gekuppelt sein.
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Die selbsttätige Steuerung der Feineinstellung durch das Meßwerk ist
auch dann durchführbar, wenn dieses nur auf optischem Wege wirkt. In diesem Falle
kann z. B. die auf dem glatten Umfang der Teilscheibe 14 angeordnete optisch abzutastende
Teilung aus schwarzen oder weißen Markierungen bestehen, welche unter Verwendung
eines Lichtstrahles und einer photoelektrischen Zelle abgetastet werden und den
Antrieb steuern.