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Verfahren und. Maschine zum Schleifen von Zahnrädern mit teilweise
von der Evolventenform abweichendem Zahnprofil nach dem Abwälzverfahren Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Maschine zum Schleifen vorn Zahnrädern nach dem
Abwälzverfahren,deren Zahnprofil teilweise von der Evolventenform abweicht. Bekanntlich
:erfahren bei stark beanspruchten Getrieben die jeweils im Einsgriff stehenden Zähne
:durch :die hohen Zahndrücke Durchblegungen, die am Zahnkopf am größten sind. Jedes
neu eingreifende Zahnpaar verursacht :daher :einen leichten Stoß, da :der Zahn des
treibenden Rades infolge der Durchbiegung des vorhergehenden ;gegenüber :dem zugehörigen
Zahn des getriebenen Rades ein wenig voreilt und gegen dessen Kopf stößt. Zur Behebung
dieses Nachteils werden deshalb die Zähne mit einem Profil versehen, welches teilweise
von :der genauen Evolventien:form abweicht, d. h. die Zahnköpfe oder -fuße werden
in passender Weise abgerundet.
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Es sind bereits Verfahren und Maschinen bekannt, die :dies;em Zweck
.dienen. Bei Zahnradschleifmaschinen, :die mit p"ormscheiben arbeaen, versieht man
:die letzteren mit :derartigen Profilen, daß :die zu schleifenden Zähne die gewünschten,
Abrundungen erhalten. Ferner wird an Maschinen, die nach dem Abwälzverfahren schleifen,
der Rollzylinder der Wälzorgane in passender weise urirund ausgeführt oder man @.erteilt
dem Werkstück zusätzliche Bewegungen beim, Schleifen der Zahnköpfe oder -füße. Da
aber diese Maschinen in :der Regel
gleichzeitig mit zwei: Sc11%eifscheiben
verschiedene Zahnstehen bearbeiten, so besteht der Nachteil, daß nicht P.rofiländexungen
beliebig ez Form und Größe ausgeführt werden können, z. B. wenn zur gleichen Zeit
an der linken Flanke der Zahnfuß, und ran ,der rechten der Zah inkopf ,geschliffen
wird. Man ist deshalb gezwungen, jede Zahhseite für sich zu bearbeiten, wodurch
die Schleifzeit verdoppelt wird.
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Gemäß der Erfindung wird mit mindestens ein--er Schleifscheibe ,geschliffen
und der Schleifscheibe zeitweise eine solche Bewegung erteilt, daß: teilweise von
der Evolventenforxn abweichende Zahnprofile ;entstehen. Beispielsweise kann auf
diese Welse beim Schleifen mit zwei Schllaffschevben jede Scheibe für sich' zu gegebener
Zeit Umeinen der zu erzeugenden Kopf-oder Fußabrundung entsprechenden Betrag verschoben
werden, und es können so müt beiden Scheiben gleichzeitig zwei; verschiedene Zahnsiefen
geschliffen werden.
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Blei: der Maschine zur Ausübung des Verfahrens erfolgt die Verschiebung
der Schleifscheibe für die Profilabweichung durch. eine Km-ve, die rauf ein Ablenkorgan
einwirkt, wobei die dabei: zwischen Kurve und Ablenkorgan stattfindende Relativbewegung
;mit tder Bewegung der Wälzorgane im Zusa!mm@enhang steht: Die Zeichnung zeigt zwei
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Maschine, an Hand von denen ;auch ,das
Verfahren nach der Erfindung bespielsweüse erläutert ist. Es zeigt Fing: i eine
schematische Darstellung eines evolventenförrnigen Zahnprofils mit teilweisen Abweichungen
von der Evolventenform; Fig. 2 ;einen Teil der Fig. i in größerem Maßstab, Fig.3
eine schematische Darstellung des Zahnprofils mit ßchleifscheibe und mit Kurvenstück
und Ablenkrolle zur zeitweisen Verschiebung der Schleifscheibe; Fig. 4 -und 5 eine
mit zwei Sceifscheiiben arbeitende Zahnradschleifäniaschine in Aufriß und Grundriß,
Fig. 6 eine Seitenansicht der .Maschine, Fig. 7 einen Seitenriß zu Fi,g. ¢ und 5,
Fe. 8 die Vorrichtung nix Verschiebung der Schleifscheiben, Fig.9 eine andere Ausführungsform
dieser Vorrichtung; wobei das Verschieben des Schleifscheib!enträgers in Richtung
der Wälzgeraden erfolgt, Fig. io eine weitere Ausführungs.fonn dieser Vorrichtung,
wobei das Verschieben der Schleifscheibe in Richtung ihrer Drehachse, parallel zur
Eingriffslinie -der Zahnflanke exfdlgt, Fig. i i iund 12 :einten Aufriß und seinen
Grundriß einer Zahnradschleifmaschine; bei der die he#nden Schlieifscheiben die
Wälzbewegungen ;ausführen, wähnend das. Zahnraid nur eine Vorschubbewegung gegenüber
*den Schleifscheiben macht.
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. Fig. i zeigt Bein evolentenföenniges Zahhpmofnlz'-4' mit dem -Grundkreisdo,
dem Teilkreis id und dem Klopfkreis lila: Ani Zahnkopf ist eine Abweichung vön der
Evolvente, beginnend bei Punkt i, ersichtlich, die .sich bis züurri Kopfkreis bell
2 erstreckt; sie umfaßt -dien Winkel 9p i am Grundkreis. Ebenso ist am Zahnfuß eine
Abweichung von Punkt 3 bis 4 entsprechend .dein Winkel qp 2 vorgesehen. In Fig.
2 ist die Profilabweichung ran Zahnkopf in , Richtung des Kopfkreises gemessen mit
b und in Richtung der Eingriffslinie F der Zähn-lanke mit a bezeichnet. Die beiden
Abweichungen sind so ausgeführt, daß sie bei den Punkten i und 2 tangential. in
die Evolvente übergehen. Es .siollen nun .diese Profiländerungen durch entsprechendes
Verschieben der Schleifscheibe bewirkt werden. Fig. 3 zeigt schematisch eine Anordnung
hierfür mittels .eines Kurvenstückes 5, das auf ;einem Träger 6 befestigt ist, der
die Bewegung der Welle 9 des zu schleifenden Zahnhades 8 zur Erzeugung der Wälzbewegung
gegenüber der Schleifscheibe 7 mitmacht. Durch die Drehung verschiebt das Kurvenstück
beim Durchlaufen dies Winkels cp i von Punkt i" bis 2" ein Ablenkorgan io um dein.
Betrage, welcher in aus der Zeichnung nicht @ersichtlicher Weise entsprechend reduziert
sauf die Schleifscheibe 7 üb@ertnagen wird, die sich dabei von. Punkt i bis 2 des
Zahnprofiils diesen sukzessive in Richtung delr S;chleifscheibenachse, parallel
zur Eingriffslinie F um, den Betrag a (Fig. 2) nähert, wodurch der Zahnkopf die
;gewünschte Abrundung erhält.
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Bei! der in Fig. 4 bis 8 gezeigten Zähuradschleif-Maschine ist auf
dem Bett ii ein Schlitten 12 verschilebbar, der einen weiteren Schlitten 13 trägt.
Auf diesem ist eine das zu schleifende Zahnrad 8 tragende Weilte 8' gelagert, welche
über die Teilungsvorrichtung 14, 15 mit den Wälzorganen verbunden ist. Diese bestehen
aus dem Rollzylinder 16 (Fig. 6), an welchem Stahlbänder 17 befestigt
sind, deren landete Finden durch den Bügel 18 gehalten wenden, welcher auf
dem Schlitten 12 sitzt. Bewegt man nun den Schlitten 13 quer zu letzterem,
so rollt der Zylinder 16 an den gespannten Rollbändern 17 ;ab und
dreht die Welle 8', womit dem Zahnrad 8 die @erforderliche Wälzbewegung gegenüber
den Schleifscheiben 7 erteilt wird. Zur Erzeugung der Querbewegung :des Schlittens
13 dient ein Kurbelgetriebe 19, das durch eine Welle 20 in nicht gezeichneter
Weise betätigt wird. Drese trägt ein Kegelriad 2i, das über ein Kegelrad 22 eine
weheme Welle 23 treibt, auf der ein. Zahnrad 24 sitzt, das in ein Zahnrad 2
5 reingreift, welches mit -einer Kurvenscheibe 26 (Fig. 7 und 8) verbunden
ist. Die letztere wird von einer Ablenkrolle i o berührt, deren Halter an -dem Gehäuse
27 befestigt ist, in welchem die Welle einer der Schleifscheiben -7 gelagert ist.
Dias, Gehäuse 27 ist mittels zweier elastischer Träger 28 :an ;eineirn horizontal
verstellbaren Schlitten-29 schwingend aufgehängt, der seinerseits auf dem aam: Oberteil
des Bettes i i vertikal verstellbaren Schlitten 3o lagert. Einte Feder
3 1 drückt so gegen einen der Träger28, dali die Ablenkrolle io an die Kurvenscheibe
26 gedrückt wird. Diese Einrichtung ist iaüch der ,anderem Schleifscheibe 7 zu:-geordnet;
der Antrieb ihrer Kurvenscheibe 26 erfolgt von ider Wellte 23 ;aus über ein Kegelräderpaar
32, 33 und die Welle 34, auf ein weiteres Kegelräderpaar
35, 36,
welches über das linksseitige Zahnräd,erp,a;ar 24, 25 die Kurvenscheibe 26 :antreibt.
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Wirkungsweise: Das Übersetzungsverhältnis der R.ä;der2i, 22 und 24,
25 ist so@ gewählt, daß die Kurvenscheiben 26 in derselben Zeit eine Umdrehung machen
wie die Kurbel des Getriebes i9. Es sollen nun die Zahnköpfe des Rades 8 abgerundet
werden. Im Ausführungsbeispiel sind Schleifscheiben 7 verwendet, deren ebene Schleifflächen
gegeneinander gekehrt sind und senkrecht zur Verschieberichtung des Schlittens 13
auf dem Schlitten 12 stehen; die Maschine schleift also . mit einen, Scheibenwinkel
von o° zur Vertikalen. Eine Abrundung des Zahnprofils entsteht beim Vorschieben
der Schleifscheiben gegen die Maschinenlängsmitte zu. Deshalb erhält jede Kurvenscheibe
26 (Fg. 5) eine Erh@öhung:e, deren Länge und Verlauf mit der gewünschten Abrundung
übereinstimmt. Da jede Umdrehung der Kurvenscheibe einer -doppelten Wälzbewegung
des Zahnrades 8 entspricht, so, läßt sich die Lage der Erhöhung e am Kurvenscheibenumfan;g
genlau festlegen. Ferner könnten, auch an derselben Zahnflanke durch entsprechende
Anordnung von zwei Erhöhungen am Kurvenscheibenuimfan;g Zahnkopf und -fuß abgerundet
werden.
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Bei. dieser Ausführung ist die Abweichung des Zahnprofils von der
Evolvente, bzw. der Schleifscheibenvorschub gleich der Erhöhung e. Da es sich hierbei
um sehr kleine Werte in der Größenordnung von Hundertstelmillimetern handelt, wäre
es vorteilhafter, die Kurvenhöhe e in größerem Maßstab auszuführen, wie dies Fi;g.
9 und i o zeigen. Hier sind die ebenen Arbeitsflächen der Schleifscheiben 7 nach
auswärts gerichtet und sie bilden mit der Vertikalen den Winkel a. Dieser entspricht
dem Eingriffswinkel der Verzahnung am Wälzkreis ,i! dies Zahnrades an der Schleifscheibe.
Zum Abrunden des Zahnprofils müssen also die Scheiben mach auswärts verschoben werden.
Dies geschieht nach Fig. 9 durch Verstellen des Schlittens 37. Die Kurvenscheibe
26' sitzt auf einer Welle 38, die wiederum von der Welle 2o des Kurbelgetriebes
(Fig. 5) derart gedreht wird (aus der Zeichnung nicht ersichtlich, daß sie mit dieser
eine Umdrehung macht. Ein Ohertragungshebe139 enthält .am Ende des einen Arms eine
Laufrolle 4o, während der kürzere Arm :einen Anschlag des Schleifscheibensthlittens
37 berührt, der durch eine Feder 4i gegen den Hebel gepreßt wird. Dadurch ist auch
die Rolle 40 dauernd mit der Kurvenscheibe in Berührung. Deren Kurve, in diesem
Falle eine Vertiefung von der Höhe e', ergibt sich nach Form und Lage aus der gewünschten
Profilabrundung. Da die Schlittenverstellung parallel zu der Wälzgeraden G, am Wälzkreis
#d des Zahnrades an der Schleifscheibe erfolgt, ist ihre Größe am Kreisch (Fig.
2) gleich b, wobei das Verhältnis
die Hebelarmlängen bestimmt.
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Fig. io stellt eine ähnliche Einrichtung dar m!-":t dem Unterschied,
daß hier die Schleifscheibe in Richtung der Eingriffslinie F der zu Schleifenden
Zahnflanke um den Betrag a verschoben wird (Fig.2). Zu diesem Zweck wird die Schleifs-
p'ndelhülse 42 mit der Schleifspindel in Richtung ihrer Achse verstellt, indem eine
Feder 41' einen mit'der Hülse fest verbundenen Anschlag 43 gegen den kürzeren Arm
des Hebels 39' drückt, dessen Laufrolle 4o durch die Vertiefugge' der Kurvenscheibe26'
abgelenkt wird.
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Während bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen dem Werkstück
die Wälzbewegung und die Vorsühubbewegung gegenüber den Schleifsch@eiben erteilt
wurde, zeigen Fig. i i und 12 eine Maschine, bei der das zu. schleifende Raid lediglich
die Vorschubbewegung macht, die Schleifsicheiben aber die Wälzbewegung ausführen
und außerdem zur Zahnprofilabrunidung zeitweise eine Verschiebung erfahren.. Jeder
Träger 44 der beiden S.chleifscheihen 7 ist auf einem Schlitten 45 befestigt, der
auf Kugelbahnen 46 eines segmentartigen Schlittens 47 ruht, welcher um die Radachse
C schwenkbar ist. Zentrisch zu :dieser Achse liegt auch der ruhende, am Ständer
i i befestigte Rollzylinder 16 mit den Stahlbändern 17. Deren freie Enden sind mit
zwei Spannhebeln 48, 48' verschraubt, weiche unter sich mittels einer Zugstange
49 so verbunden sind, da.ß die Stahlbänder 17 unter Spannung stehen. Der Spannhebe148'
besitzt einen dritten Hebelarm mit einer Laufrolle 5o, die auf einer Führungsplatte
51, welche eine ebene Fläche und- eine Kurvenfläche 52 aufweist, unter dem Druck
einer Feder 53 anliegt.
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Die Schwenkbewegung der Schlitten 47 bewirkt eine Zahnstange 55, welche
durch den Kolben eines Druckölzylinders 54 wird. Mit der Zahnstange 55 stehen Zahnräder
56 im Eingriff, die mit Zahnrädern 57 verbunden sind, welche an dien Schlitten 47
sitzende Zahnsegmente 58 betätigen. Die das Zahmrad 8 :aufnehmende Welle 8' ist
auf einem Schlitten 59 gelagert. Das Zahnrad 8 erfährt eine axiale Vorschubbewegung,
indem der Schlitten 59 auf dem Ständer i i mittels des Gestänges 6o verschoben wird,
das, durch:-ein durch den Motor 62 angetriebenes Kurbelgetriebe 6i betätigt wird.
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Durch die Schwenkbewegung der beiden Schlitten 47 um die Achse C gelangen
die gestreckten Stahlbänder 17 zum Abrollen an dem feststehenden Rollzylinder 16
und die ebenen, nach ;auswärts gerichteten Arbeitsflächen der Schleifscheiben 7
bewegen sich tangemtial zu den evolventenförmigen Flanken des Zahnprofils. Nun sei
:auch hier wieder der Zahnkopf abzurunden. Während der Wälzbewegung rollt die Laufrolle
5o (Fig. 12) der Führungsplatte 51 entlang und ;gelangt an deren einem Ende auf
die Kurve 52. Die Rolle 5o verschiebt sich entsprechend der Höhendifferenz der Enden
der Kurvenstrecke und der Hebel 48' macht eine kleine Drehbewegung im Uhrzeigersinn.
Dia dieser Hebel mit den am ruhenden Rollzylinder 16 befestigten Stahlbändern 17
verbunden, ist, hat seine Drehbewegung eine Verschiebung des Schlittens 45 auf seinen
46 und damit der Schleifscheibe 7 zur Folge, die nach Größe und Verlauf der gewünschten
Zahnkopfabrundung entspricht. Dieselbe Verschiebeeinrichtung ist auch der anderen
Schleifscheibe zugeordnet, Eio daß die Profile beider Zahnseiten gleichzeitig je
nach Ausbildung
der Führungsplattem mit beliebigen Abweichungen
von der Evolvente versehen, werden können.