EP0328482A2 - Scheibenförmiges, rotierendes Werkzeug zum Profilieren von zylindrischen Schleifschnecken zum Schleifen von Zahnrädern - Google Patents

Scheibenförmiges, rotierendes Werkzeug zum Profilieren von zylindrischen Schleifschnecken zum Schleifen von Zahnrädern Download PDF

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EP0328482A2 EP89810049A EP89810049A EP0328482A2 EP 0328482 A2 EP0328482 A2 EP 0328482A2 EP 89810049 A EP89810049 A EP 89810049A EP 89810049 A EP89810049 A EP 89810049A EP 0328482 A2 EP0328482 A2 EP 0328482A2
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grinding
flank
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/06—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of profiled abrasive wheels
    • B24B53/075—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of profiled abrasive wheels for workpieces having a grooved profile, e.g. gears, splined shafts, threads, worms

Definitions

  • a precise, but slow and cumbersome process is to create the screw profile by means of ground shape diamonds. These are used in a similar way to turning steels and the procedure for this type of profiling can be compared to cutting a thread on a lathe. Because this process is slow and because the form diamond tools are very delicate and uneconomical, it is rarely used today.
  • the profiling roller Similar and also known for a long time is the profiling roller, which is shaped according to the grinding worm profile and coated with hard material grains, but in contrast to the press roller is brought to high speed by a motor drive and thus produces the worm profile by an actual cutting process with relatively low forces.
  • the disadvantage of this method is that the very high accuracy that must be required from the profiling roller can hardly be achieved.
  • the hard body cannot be coated with the required quality.
  • the grinding worm 1 is used to profile a cylindrical grinding worm 1 for grinding spur gears in the continuous rolling process.
  • the grinding worm 1 has a helical groove 2 with a first flank 3 for grinding one tooth flank, a second flank 4 for grinding the other tooth flank, and a foot section 5 and a head section 6.
  • the foot section 5 consists of one each on the flanks 3, 4 About a convex edge 7 adjoining, radially directed sections 8, 9 and an approximately cylindrical section 10.
  • the approximately cylindrical head section 6 merges on both sides with a curve and a convex edge 11 into the flanks 3, 4 (Fig. 2). When grinding the associated gear, the foot section 5 is not in engagement with the gear.
  • the profiling tool consists of two rotationally symmetrical disks 15, 16, which are each clamped on a separate, motor-driven spindle 17, 18.
  • the spindle 18 is on a cross slide 19 mounted and thus axially and radially adjustable relative to the spindle 17.
  • the bearing of the spindle 17 and the cross slide 19, not shown, are mounted on a profiling slide, not shown, which moves to produce the helical groove 2 depending on the rotational movement of the grinding worm 1 back and forth parallel to the latter.
  • the disk 15 is used for profiling the flanks 3, 4 and has an adapted surface 21, 22 for each.
  • the surfaces 21, 22 are longer in axial section than the flanks 3, 4 and, when engaged with the grinding worm 1, project over the edges 7 , 11 out.
  • the surfaces 21, 22 are covered with hard granules, e.g. with grains of diamond or cubic boron nitride. Because they have no sharp curvatures in the axial section, they can be lapped because the lapping disks can run out to the side, so that the flanks 3, 4 of the grinding worm 1 can be profiled with very high accuracy.
  • the second disk 16 has a section 25 covered with hard material grains for profiling the foot section 5.
  • the section 25 consists of two flat sections 26, 27 and a cylindrical section 28.
  • the cylindrical section 28 alone would suffice; but it is advantageous to also cover pages 26, 27 for better edge retention.
  • Both on the part 25, the disk 16 each has an approximately cylindrical part 31, 32 covered with hard material grains for profiling each about half of the head section 6.
  • Each part 31, 32 merges into a conical portion 34 via a rounding 33, which is a little bit has a smaller opening angle than the flanks 3, 4 adjacent to the edge 11 (FIG. 2). Since the foot and head sections 5, 6 of the grinding worm 1 are not subject to high accuracy requirements, the parts 25, 31, 32 do not need to be lapped.
  • the cross slide 19 aligns the second disk 16 with respect to the first disk 15 such that both the flanks 3, 4 and the foot and head sections 5, 6 are simultaneously profiled in the same pass.
  • the profiling of the grinding worm 1 can thus be easily automated.
  • the disk 15 can also be composed of two partial disks and a spacer.
  • the disc can then be adapted to other widths of the groove 2 by changing the spacer.
  • An analog solution is shown in Fig. 3 for the second disc 16 ', which is composed of three partial disks 38, 39, 40 and two spacers 41.
  • the middle graduated disk 40 can, as indicated by dashed lines indicates a dividing plane 42 which is slightly inclined to the radial direction. The thickness of this indexing disk 40 can also be adjusted by means of inserts 43. Because of the inclined parting plane 42, the portion 28 forming the circumferential sections overlap when rotating the disc 16 '.
  • the two disks 46, 47 are constructed identically and each have a hard-grain-coated surface 48, 49 for profiling the flanks 3, 4.
  • the surface 48 for profiling the right flank 4 is closed on the outer circumference by a hard-grain-coated part 50 for profiling the left half of the Foot section 5, ie of section 8 and the adjoining half of section 10.
  • the second disk 47 has a corresponding section 51 for profiling the other half of the foot section 5.
  • the disks 46, 47 each have a section 52, 53 for processing half of the head sections 6 the two disks 46, 47 can be clamped on a common, driven spindle or, if an individual, small adjustment possibility of the two disks against one another is desired, can each be clamped on a separate, individually driven spindle.
  • this disk it is indicated by dashed lines that this disk can also be constructed from a plurality of dividing disks and spacer disks.

Abstract

Das Werkzeug besteht aus zwei Scheiben (46,47) und hat zwei hartkornbeschichtete Flächen (48,49) zum Profilieren der gegenüberliegenden Flanken (3,4) der Schleifschnecke (1). Jeweils die zum Profilieren der unmittelbar an die mit der einen Scheibe (47) bearbeitete eine Flanke (3) anschliessenden Fuss- und Kopfabschnitte (5,6) vorgesehene hartkornbeschichtete Partie (50,52) ist an der jeweils andern Scheibe (46) angeordnet. Dadurch können die Flächen (48,49) geläppt werden. Mit dem Werkzeug kann eine Schleifschnecke (1) in einem Zug profiliert werden. Dadurch kann das Profilieren leicht automatisiert werden.

Description

  • Für das Profilieren von zylindrischen Schleifschnecken, die zum Schleifen von Verzahnungen an meistens vorbearbeiteten und ge­härteten Zahnrädern eingesetzt werden, sind mehrere Verfahren bekannt.
  • Ein zwar genaues, aber langsames und umständliches Verfahren ist das Erzeugen des Schneckenprofils mittels geschliffener Formdiamanten. Diese werden ähnlich wie Drehstähle eingesetzt und das Vorgehen bei dieser Profilierungsart ist gut zu ver­gleichen mit dem Schneiden eines Gewindes auf einer Drehbank. Weil dieses Verfahren langsam ist und weil die Formdiamant-­Werkzeuge sehr empfindlich und unwirtschaftlich sind, wird es heute nur selten angewendet.
  • Eine weitere Möglichkeit wird als Crushing-Verfahren bezeich­net, bei welchem eine dem Profilquerschnitt entsprechend ge­formte Pressrolle ohne eigenen Antrieb mit grosser Kraft gegen die langsam drehende Schleifschnecke gedrückt wird. Dadurch werden die abgestumpften Körner aus der Scheibenmatrix ausgebrochen und das Schneckenprofil nimmt bei genügend lan­ger Crushierzeit die Form des Pressrollenprofils an. Die­ses Verfahren hat den Vorteil, dass sich damit auch ohne grosse Schwierigkeiten Profilformen mit Kopf- und Fussrun­dungen oder mit andern Spezialkonturen herstellen lassen. Ein Nachteil dagegen ist der relativ grosse Verschleiss der Pressrolle beim Profilieren sowie die sehr grossen Kräfte, die beim Crushingvorgang entstehen.
  • Aehnlich und ebenfalls schon lange bekannt ist die an ihrem Aussendurchmesser entsprechend dem Schleifschneckenprofil geformte und mit Hartstoffkörnern belegte Profilierrolle, die im Unterschied zur Pressrolle jedoch durch motorischen Antrieb auf hohe Drehzahl gebracht wird und dadurch das Schnecken­profil durch einen eigentlichen Schneidprozess mit relativ geringen Kräften erzeugt. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass die sehr hohe Genauigkeit, die von der Profilierrolle gefordert werden muss, kaum erreicht werden kann. Das Belegen des Rollengrundkörpers mit Hartstoffkörnern kann nicht in der nötigen Qualität erfolgen.
  • Es sind auch einfache, kegelige Profilierscheiben bekannt, die mit Hartstoffkörnern beschichtet sind. Mit diesen Profi­lierscheiben können allerdings nur die Flankenpartien der Schleifschnecken profiliert werden. Diese Profilierscheiben können geläppt werden und erreichen daher eine hohe Genauig­keit. Solche Profilierscheiben werden meistens paarweise eingesetzt und zwar jeweils für die linke und die rechte Flanke des Profils eine Scheibe. Der Nachteil dieser heute überwiegend eingesetzten Profilierscheiben ist der, dass Kopf- und/oder Fussradien am Schleifschneckenprofil nicht in einem Arbeitsgang mitprofiliert werden können und sich dadurch die Automatisierung des Profilierprozesses verkom­pliziert.
  • Die vorliegende Erfindung hat zum Zweck, diesen Nachteil zu beseitigen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:
    • Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein erstes Ausführungsbei­spiel,
    • Fig. 2 eine vergrösserte Darstellung eines Details,
    • Fig. 3 eine Variante des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1, und
    • Fig. 4 ein Axialschnitt durch ein zweites Ausführungsbei­spiel.
  • Das Werkzeug gemäss Fig. 1 dient zum Profilieren einer zy­lindrischen Schleifschnecke 1 zum Schleifen von Stirnzahn­rädern im kontinuierlichen Wälzverfahren. Die Schleifschnecke 1 hat eine wendelförmige Nut 2 mit einer ersten Flanke 3 zum Schleifen der einen Zahnflanke, einer zweiten Flanke 4 zum Schleifen der andern Zahnflanke sowie einen Fussabschnitt 5 und einen Kopfabschnitt 6. Der Fussabschnitt 5 besteht aus je einem an die Flanken 3, 4 über eine konvexe Kante 7 an­schliessenden, radial gerichteten Teilabschnitt 8, 9 und einem annähernd zylindrischen Teilabschnitt 10. Der an­nähernd zylindrische Kopfabschnitt 6 geht beidseitig über je eine Rundung und eine konvexe Kante 11 in die Flanken 3, 4 über (Fig. 2). Beim Schleifen des zugehörigen Zahnrades ist der Fussabschnitt 5 nicht im Eingriff mit dem Zahnrad.
  • Das Profilierwerkzeug besteht bei der Ausführungsform nach Fig. 1 aus zwei rotationssymmetrischen Scheiben 15, 16, die je auf einer separaten, motorisch angetriebenen Spindel 17, 18 aufgespannt sind. Die Spindel 18 ist auf einem Kreuz­ schlitten 19 gelagert und damit axial und radial gegenüber der Spindel 17 einstellbar. Das nicht dargestellte Lager der Spindel 17 und der Kreuzschlitten 19 sind auf einem nicht dargestellten Profilierschlitten montiert, der sich zur Er­zeugung der wendelförmigen Nut 2 abhängig von der Drehbewe­gung der Schleifschnecke 1 achsparallel zu dieser hin und her bewegt.
  • Die Scheibe 15 dient zum Profilieren der Flanken 3, 4 und hat dazu je eine angepasste Fläche 21, 22. Die Flächen 21, 22 sind im Axialschnitt länger als die Flanken 3, 4 und ragen beim Eingriff mit der Schleifschnecke 1 je über die Kanten 7, 11 hinaus. Die Flächen 21, 22 sind mit Hartstoff­körnern belegt, z.B. mit Körnern aus Diamant oder kubischem Bornitrid. Weil sie im Axialschnitt keine scharfen Krümmun­gen aufweisen, können sie geläppt werden, da die Läppscheiben seitlich auslaufen können, so dass die Flanken 3, 4 der Schleifschnecke 1 mit sehr hoher Genauigkeit profiliert wer­den können.
  • Die zweite Scheibe 16 hat eine mit Hartstoffkörnern belegte Partie 25 zum Profilieren des Fussabschnittes 5. Die Partie 25 besteht aus zwei ebenen Teilstücken 26, 27 und einem zy­lindrischen Teilstück 28. Das zylindrische Teilstück 28 al­lein würde genügen; doch ist es vorteilhaft, zwecks besse­rer Kantenhaltigkeit die Seiten 26, 27 auch zu belegen. Beid­ seits der Partie 25 hat die Scheibe 16 je eine annähernd zy­lindrische, mit Hartstoffkörnern belegte Partie 31, 32 zum Profilieren je etwa der Hälfte des Kopfabschnittes 6. Jede Partie 31, 32 geht über eine Abrundung 33 in ein konisches Teilstück 34 über, das einen etwas geringeren Oeffnungswinkel als die Flanken 3, 4 benachbart der Kante 11 hat (Fig. 2). Da an die Fuss- und Kopfabschnitte 5, 6 der Schleifschnecke 1 keine hohen Genauigkeitsanforderungen gestellt werden, brauchen die Partien 25, 31, 32 nicht geläppt zu werden.
  • Im Betrieb wird mit dem Kreuzschlitten 19 die zweite Scheibe 16 gegenüber der ersten Scheibe 15 so ausgerichtet, dass im gleichen Durchgang sowohl die Flanken 3, 4, als auch die Fuss- und Kopfabschnitte 5, 6 gleichzeitig profiliert werden. Da­durch kann das Profilieren der Schleifschnecke 1 einfach auto­matisiert werden.
  • Die Scheibe 15 kann, wie in Fig. 1 durch strichlierte Linien angedeutet ist, auch aus zwei Teilscheiben und einem Distanz­halter zusammengesetzt sein. Durch Auswechseln des Distanz­halters kann dann die Scheibe andern Breiten der Nut 2 ange­passt werden. Eine analoge Lösung ist in Fig. 3 auch für die zweite Scheibe 16′ dargestellt, die hier aus drei Teilschei­ben 38, 39, 40 und zwei Distanzscheiben 41 zusammengesetzt ist. Die mittlere Teilscheibe 40 kann, wie strichliert ange­ deutet ist, durch eine leicht geneigt zur Radialrichtung ver­laufende Trennebene 42 unterteilt sein. Damit ist auch die Dicke dieser Teilscheibe 40 durch Beilagen 43 einstellbar. Wegen der geneigten Trennebene 42 überlappen sich die das Teilstück 28 bildenden Umfangsabschnitte beim Drehen der Scheibe 16′.
  • In Fig. 4 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dar­gestellt. Hier sind die beiden Scheiben 46, 47 identisch auf­gebaut und haben je eine hartkornbeschichtete Fläche 48, 49 zum Profilieren der Flanken 3, 4. An die Fläche 48 zum Pro­filieren der rechten Flanke 4 schliesst am Aussenumfang eine hartkornbeschichtete Partie 50 zum Profilieren der linken Hälfte des Fussabschnittes 5, d.h. des Teilabschnittes 8 und der daran angrenzenden Hälfte des Teilabschnittes 10 an. Die zweite Scheibe 47 hat eine entsprechende Partie 51 zum Profi­lieren der andern Hälfte des Fussabschnittes 5. An den von den Flächen 48, 49 abgewandten Seiten haben die Scheiben 46, 47 je eine Partie 52, 53 zur Bearbeitung je der Hälfte der Kopfabschnitte 6. Die beiden Scheiben 46, 47 können auf einer gemeinsamen, angetriebenen Spindel oder, falls eine indivi­duelle geringe Einstellmöglichkeit der beiden Scheiben gegen­einander gewünscht wird, je auf einer separaten, einzel ange­triebenen Spindel festgespannt werden. In der Scheibe 46 ist strichliert angedeutet, dass auch diese Scheibe aus mehreren Teilscheiben und Distanzscheiben aufgebaut werden kann.

Claims (8)

1. Scheibenförmiges, rotierendes Werkzeug zum Profi­lieren von zylindrischen Schleifschnecken (1), die zum Schlei­fen von Verzahnungen an Zahnrädern nach dem kontinuierlichen Wälzverfahren ausgebildet sind und eine erste Schleifschnecken­flanke (3) zur Bearbeitung der einen Zahnflanke, eine zweite, der ersten gegenüberliegende Schleifschneckenflanke (4) zur Bearbeitung der gegenüberliegenden Zahnflanke, sowie einen Fussabschnitt (5) und einen Kopfabschnitt (6) haben, dadurch ge­kennzeichnet, dass das Profilierwerkzeug zwei Scheiben (15,16; 46,47) umfasst, von denen die eine Scheibe (15,47) eine erste Fläche (21,49) zum Profilieren der ersten Schleifschnecken­flanke (3) aufweist, und dass die Partien (25,31;50,52) zum Profilieren der unmittelbar an die erste Schleifschnecken­flanke (3) anschliessenden Fuss- und Kopfabschnitte (6,8) der Schleifschnecke (1) auf der andern Scheibe (16,46) ange­ordnet sind.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Flächen (21,22) zum Profilieren der beiden Schleif­schneckenflanken (3,4) an derselben Scheibe (15) und die Partien (25,31,32) zum Profilieren der Fuss- und Kopfab­schnitte (5,6) auf der zweiten Scheibe (16) angeordnet sind.
3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Scheibe (16) aus mehreren Scheibenteilen (38,­39,40) besteht, welche durch auswechselbare Distanzscheiben (41) voneinander beabstandet sind.
4. Werkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­zeichnet, dass die zweite Scheibe (16) zwei getrennte Partien (31,32) zum Profilieren der Kopfabschnitte (6) aufweist, wo­bei jede dieser Partien (31,32) je eine Abrundung (33) zum Bearbeiten der an die erste bzw. die zweite Schleifschnecken­flanke (3,4) unmittelbar anschliessenden Teile der Kopfab­schnitte (6) aufweist.
5. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Flächen (48,49) zum Profilieren der beiden Schleifschneckenflanken (3,4) je auf einer der beiden Schei­ben (46,47) angeordnet sind.
6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Scheibe (46,47) an die Fläche (48,49) zum Pro­filieren der einen Schleifschneckenflanke (3,4) aussen Partien (50,51) zum Profilieren der an die andere Schleifschnecken­flanke (4,3) anschliessenden Fussabschnitte (5) anschliessen, und dass die Partien (52,53) zum Profilieren der an die an­dere Schleifschneckenflanke (4,3) anschliessenden Kopfab­schnitte (6) auf der von der ersten Fläche (48,49) abge­wandten Seite der Scheibe (46,47) angeordnet sind.
7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­durch gekennzeichnet, dass die Flächen (21,22;48,49) zum Profilieren der Schleifschneckenflanken (3,4) geläppt sind.
8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­durch gekennzeichnet, dass die Flächen (21,22;48,49) zum Pro­filieren der Schleifschneckenflanken (3,4) und die Partien (25,31,32;50-53) zum Profilieren der Fuss- und Kopfabschnitte (5,6) mit Hartstoffkörnern, insbesondere mit Körnern aus Diamant oder kubischem Bornitrid, beschichtet sind.
EP89810049A 1988-02-12 1989-01-20 Scheibenförmiges, rotierendes Werkzeug zum Profilieren von zylindrischen Schleifschnecken zum Schleifen von Zahnrädern Expired - Lifetime EP0328482B1 (de)

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EP0328482A3 EP0328482A3 (de) 1991-03-27
EP0328482B1 EP0328482B1 (de) 1993-07-14

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