EP1353778B1 - Dual-schleifverfahren für stabmesser und schleifscheibe zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Dual-schleifverfahren für stabmesser und schleifscheibe zur durchführung des verfahrens Download PDF

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EP1353778B1
EP1353778B1 EP02716076A EP02716076A EP1353778B1 EP 1353778 B1 EP1353778 B1 EP 1353778B1 EP 02716076 A EP02716076 A EP 02716076A EP 02716076 A EP02716076 A EP 02716076A EP 1353778 B1 EP1353778 B1 EP 1353778B1
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EP
European Patent Office
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grinding
flank
grinding surface
toroidal
relief
Prior art date
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EP02716076A
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EP1353778A1 (de
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Horia Giurgiuman
Manfred Knaden
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Klingelnberg AG
Original Assignee
Klingelnberg AG
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Publication date
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    • B24D7/18—Wheels of special form
    • 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
    • B24B3/00—Sharpening cutting edges, e.g. of tools; Accessories therefor, e.g. for holding the tools
    • B24B3/34—Sharpening cutting edges, e.g. of tools; Accessories therefor, e.g. for holding the tools of turning or planing tools or tool bits, e.g. gear cutters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T407/1952—Having peripherally spaced teeth
    • Y10T407/1962—Specified tooth shape or spacing
    • Y10T407/1964—Arcuate cutting edge

Definitions

  • the invention relates to a grinding wheel and a method for grinding rod-shaped Knives, in particular carbide knives, for the production of curved toothed and hypoid wheels.
  • a well-known knife for producing arcuate teeth is as cuboid Bar formed whose shaft is trapezoidal at the end.
  • the trapezoidal End side has an open space, a side clearance area and an open area with the secondary clearance area connecting head surface and a clamping surface.
  • Document DE 199 10 746 describes a device and a method for profiling Grinding worms with a grinding wheel after the preamble of claim 1.
  • the toroidal grinding surface closes here to the tapered grinding surface.
  • a tapered grinding surface, a steplessly subsequent cylindrical grinding surface and a continuously adjoining thereto toroidal grinding surface can, by the method according to the invention, the free surface, the secondary flank and the chip surface with the tapered grinding surface and with their Transition region to the cylindrical grinding surface pre-ground by shaping grinding become.
  • the free surface and the auxiliary surface in the Connection thereto by fine grinding by generating loops. That's the way it is possible with a single grinding wheel, all three important surfaces, namely the Free surface, the auxiliary surface and the chip surface pre-sand, as well as the open space and fine grinding the auxiliary surface without re-clamping the knife, creating a fast, complete and accurate grinding of the knife can be performed.
  • the conical and the cylindrical Grinding surface a coarser grain than the toroidal grinding surface, so that the pre-grinding the secondary clearance and the free surface and the grinding of the chip surface at high Material removal can be done quickly.
  • the cylindrical grinding surface goes tangentially into the toroidal grinding surface, so that it is possible in an advantageous manner is, the head surface of the knife with a translational movement on the one hand on the vorschleleifen cylindrical grinding surface and with the adjoining toroidal Fine sanding the grinding surface.
  • the toroidal Grinding surface has a circular arc-shaped cross section with a second radius.
  • the first radius is larger than the second radius.
  • FIGS. 1 to 3 a bar knife is shown by way of example. There is a great variety of knives types. However, all have a shape like that described below (eg. however, the flank 40 could lie on the left side in FIGS. 1 to 3).
  • a cuboid or rod-shaped knife 1 has a cross-section rectangular shaft 2 and a trapezoidal end side 3.
  • a rake face C on the left flank 5 in Fig. 1 is a from the rake face C to At the rear side extending auxiliary surface B, at the in Fig. 1 right flank 6 a from the Span surface C to the rear extending free surface A and the top of the front side a formed from the rake face C to the rear extending head surface K.
  • a circumferential Cutting edge 4 is formed between the secondary free area B, the top surface K, the flank A and the rake face C.
  • shoulder surfaces As and Bs be formed in the transition from the open space A and the Mauokology B to The shaft 2 in the transition from the open space A and the Mauokology B to The shaft 2 can, as shown here, shoulder surfaces As and Bs be formed. As well can in the transition region of the rake face C to the shaft 2, as shown here, a curved Shoulder surface Cs be formed. Head, flank and shoulder are on the right in FIG. 2 denoted by 30, 40 and 50, respectively.
  • the shoulder surface As at the right flank 6 has a straight portion 7 and a curved portion 8, the one Radius Rs has.
  • the straight section 7 of the shoulder surface As goes tangentially into the curved section 8, which in turn merges tangentially at point F in the free surface A.
  • the free surface A goes in point L in a curved portion with the radius R2 tangentially over.
  • the curved section in turn passes tangentially into the head face K, and the head face K enters tangentially a curved surface 10 with a radius R1 tangentially across, which in turn tangentially adjoins the auxiliary free surface B.
  • the right flank 6 and left flank 5 each have a length PL, wherein the straight portion of the shoulder surface As or Bs is a length SL has.
  • the shapes of the profile of the edge 6 (length PL) and the profile of the edge 5 are depending on the toothing process and are in no case straightforward.
  • a grinding wheel 12 is shown, with which the blade according to FIGS. 1 to 3 ground can be.
  • the grinding wheel 12 has a rotation axis S to which the grinding wheel is constructed rotationally symmetrical.
  • the grinding wheel 12 has at one end side one to the rotation axis S rectangular, circular clamping surface 13. From the outer Circumference of the clamping surface 13 extends a tapered grinding surface Pp with a small Diameter d1 and a large diameter d2, where the small diameter d1 is located on the clamping surface 13.
  • the conical grinding surface Pp closes tangentially a radius Rs having curved Grinding surface 14, which in turn tangentially into a cylindrical grinding surface Ps passes.
  • a toroidal An abrasive surface G on which has a circular arc-shaped cross-section with a radius Rg.
  • the Toroidal grinding surface G extends radially inward and tangentially into a second, to the toroidal grinding surface G undercut conical surface 15 via.
  • the grinding wheel 12 may be constructed as a one-piece grinding wheel, wherein the conical Grinding surface Pp, the cylindrical grinding surface Ps and also the toroidal grinding surface G may have the same grain size and the same binder.
  • the grinding wheel 12 can also be used with different Kömungs relien of the abrasive be provided, wherein the tapered grinding surface Pp and the cylindrical grinding surface Ps have a coarser grain of the abrasive than the toroidal abrasive surface G. Es is advantageous, the different Kömungsdorfn the abrasive with the same bond applied. To the areas with different Kömungsdorfn of the abrasive can be identified, a small puncture (not shown) between the toroidal Be provided grinding surface G and the cylindrical grinding surface Ps.
  • a binder for the abrasive may be either a galvanic bond or resin as a binder be provided.
  • the abrasive can be either CBN (for HSS) or diamond (for HSS) HM) can be used.
  • the disk 12 in two parts, wherein the toroidal Abrasive surface G on a ring (not shown) would be provided on the cylindrical Grinding surface Ps would be mounted by means of a flange connection. It would be possible the respective area with the optimal for each task abrasive and To provide binder. Also it is possible the two areas depending on the respective To replace wear independently at different times.
  • FIG. 5 shows a grinding machine provided with the grinding wheel 12 according to FIG. 4 is and with which the knife 1 can be ground.
  • the machine has a table 17, on which a carriage 18 is movable along an X-axis back and forth.
  • a column 19 is along a Z-axis perpendicular to the X-axis back and forth.
  • On the column 19 is a second carriage 20 along a Y-axis perpendicular to the X-axis and the Z-axis and movable.
  • the X-axis, the Y-axis and the Z-axis form a rectangular coordinate system.
  • the grinding wheel 12 is fixed in rotation.
  • a clamping device 21 for clamping the knife 1 is attached.
  • the Clamping device is relative to the carriage 18 by a pivot axis C-C and a mounted on the pivot axis C-C perpendicular axis of rotation A-A.
  • the X-axis, the Y-axis, Z-axis, A-A-axis and C-C-axis can not only position, but also drive CNC-controlled trajectories.
  • the rake surface C is aligned parallel to the tapered grinding surface Pp such that the Shoulder surface Cs of the rake face C on the curved grinding surface 14 with the radius Rs is positioned.
  • the knife 1 After grinding the flank A, the knife 1 is opposite the tapered grinding surface Pp retracted substantially along its longitudinal shaft extension and under a Angles such against the cylindrical grinding surface Ps and the toroidal Grinding surface G oriented that with a movement in the direction of an arrow 22 on the At the head 30 of the knife 1 there is an allowance 24 initially by means of the cylindrical grinding surface Ps is removed and towards the end of the movement along the arrow 22 at the toroidal Grinding surface G is moved past and a top surface K is generated.
  • the knife is the first guided by a superimposed movement along the toroidal grinding surface G, so that both the radius R1 and the remaining comma-shaped allowance ground become. Since the radius Rg of the toroidal grinding surface G is smaller than the radius Rs of the curved grinding surface 14, is the finishing process of the minor relief surface B when it is reached of the point Fb completed, so that the shoulder surface Bs through the toroidal Grinding surface G is no longer ground.
  • the knife 1 is reoriented so that the flank A at the point Fa at a peripheral point the toroidal grinding surface G is positioned. Through a superimposed movement of the knife 1 and the grinding wheel 12 is located on the free surface A. comma-shaped allowance ground to the final shape of the knife 1. In the same Orientation of the knife 1 are due to a continued superimposed movement of the Radius R2 and the top surface K finish ground. Also when grinding the open space A with the toroidal grinding surface G is as in the finishing of the auxiliary surface B the Shoulder surface As of the free surface A no longer ground. The transition between commuting and generating takes place exactly at the foot F, so that the shoulder is not unnecessarily straightened becomes.
  • a shoulder angle Sw is formed between the right flank 6 and the shoulder surface As and also between the left flank 5 and the shoulder surface Bs.
  • a pendulum angle Pw is formed on the grinding wheel 12 between the tapered grinding surface Pp and the cylindrical grinding surface Ps.
  • the respective shoulder angle Sw is determined by the pendulum angle Pw and the spatial orientation between the blade 1 and the grinding wheel 12.
  • the correlation R S > R G exists between the shoulder radius Rs and the generation radius Rg.
  • the shoulder or pendulum angle has both a geometric and a technological significance.
  • Fig. 6c shows the choice of an angle of attack AW, on both sides of a position with an angle of attack AW can be chosen from zero degrees.
  • About the angle of attack AW, of the Shoulder angle (30 ° or 45 °) may be different, the allowance for the subsequent Finishing optimized.
  • the comma-shaped allowance that arises in this way becomes this one Way optimally designed. If a certain number of knives with a given Angle of attack AW has been ground before it becomes a significant wear comes, moved to another angle.
  • Each angle of attack is in the working area of the grinding wheel 12 results in a removal or flattening.
  • next angle of attack AW is chosen so that the next flattening to the previous one Flattening connects, so that at the end of the work area in cross section of a Polygonzug is bounded, wherein the polygon sides are formed from the flats.
  • the width of the permissible flattening is, for example, a maximum of one order of magnitude of 1 ⁇ m.
  • the significant wear in corresponds to the work area G of the grinding wheel 12, compared.
  • time for the time in which there is a significant amount of wear and tear it will change to another Switched angle.
  • the toroidal grinding surface can be G optimally exploit and thereby maximize tool life.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleifscheibe und ein Verfahren zum Schleifen von stabförmigen Messern, insbesondere Hartmetall-Messern, für die Herstellung von bogenverzahnten Kegel- und Hypoidrädern.
Ein bekanntes Messer zum Herstellen von bogenförmigen Verzahnungen ist als quaderförmiger Stab ausgebildet, dessen Schaft am Ende trapezförmig ausgebildet ist. Die trapezförmige Endseite hat eine Freifläche, eine Nebenfreifläche und eine die Freifläche mit der Nebenfreifläche verbindende Kopffläche sowie eine Spanfläche.
Aus der EP 0 343 983 A2 sind ein Verfahren und eine Schleifscheibe bekannt zum Schleifen von Hartmetalleinsätzen, die an den Zähnen eines Schleifwerkzeuges angebracht sind. Die Schleifscheibe ist so ausgebildet, daß ihre Arbeitsbereiche zum Schleifen sowohl von Planflächen an den Hartmetalleinsätzen als auch von benachbarten gekrümmten Oberflächen des Zahns in der Lage sind.
Dokument DE 199 10 746 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Profilieren von Schleifschnecken mit einer Schleifscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die torusförmige Schleiffläche schließt sich hier an die kegelige Schleiffläche an.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schleifscheibe und ein Verfahren zum schnellen, rationellen und genauen Schleifen von stabförmigen Messern zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und durch die Schritte des Patentanspruchs 8.
Da die Schleifscheibe nach der Erfindung eine kegelige Schleiffläche, eine sich daran stufenlos anschließende zylindrische Schleiffläche und eine sich daran stufenlos anschließende torusförmige Schleiffläche hat, können durch das Verfahren nach der Erfindung die Freifläche, die Nebenfreifläche und die Spanfläche mit der kegeligen Schleiffläche und mit deren Übergangsbereich zu der zylindrischen Schleiffläche durch Formschleifen vorgeschliffen werden. An der torusförmigen Schleiffläche können die Freifläche und die Nebenfreifläche im Anschluß daran durch Erzeugungsschleifen feingeschliffen werden. Auf diese Weise ist es mit einer einzigen Schleifscheibe möglich, sowohl alle drei wichtigen Flächen, nämlich die Freifläche, die Nebenfreifläche und die Spanfläche vorzuschleifen, als auch die Freifläche und die Nebenfreifläche feinzuschleifen, ohne das Messer umzuspannen, wodurch eine schnelle, komplette und genaue Schleifbearbeitung des Messers ausgeführt werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung haben die kegelige und die zylindrische Schleiffläche eine grobere Körnung als die torusförmige Schleiffläche, so daß das Vorschleifen der Nebenfreifläche und der Freifläche und das Schleifen der Spanfläche bei hohem Materialabtrag schnell erfolgen kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung geht die zylindrische Schleiffläche tangential in die torusförmige Schleiffläche über, so daß es auf vorteilhafte Weise möglich ist, die Kopffläche des Messers mit einer translatorischen Bewegung einerseits an der zylindrischen Schleiffläche vorzuschleifen und mit der daran angrenzenden torusförmigen Schleiffläche feinzuschleifen. Durch diese Kombination von Vorschleifen und Feinschleifen der Kopffläche in einem Arbeitsgang wird eine Zeitverkürzung der gesamten Schleifbearbeitung des Messers erzielt.
In noch einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der kegeligen Schleiffläche und der zylindrischen Schleiffläche ein erster Radius gebildet, wobei die torusförmige Schleiffläche einen kreisbogenförmigen Querschnitt mit einem zweiten Radius hat. Dabei ist der erste Radius größer als der zweite Radius. Beim Schruppen, also beim Formschleifen des Messers wird dieses mit der Freifläche oder Nebenfreifläche oder der Spanfläche derart mit der kegeligen Schleiffläche in Kontakt gebracht, daß durch den ersten Radius und den Übergang zwischen kegeliger und zylindrischer Schleiffläche oder zusätzlich durch einen Teil der zylindrischen Schleiffläche eine jeweilige Schulterfläche am Übergang der Frei- oder Spanfläche zum Schaft des Messers geschliffen wird. Im Anschluß an das Formschleifen findet durch Erzeugungsschleifen ein Schlichten der Freiflächen oder der Spanfläche durch eine überlagerte translatorische Relativbewegung zwischen Messer und Schleifscheibe gegenüber der torusförmigen Schleiffläche, statt. Da der Radius der torusförmigen Schleiffläche kleiner ist als der erste Radius im Übergangsbereich zwischen kegeliger Schleiffläche und zylindrischer Schleiffläche muß beim Schlichten der Freifläche oder der Nebenfreifläche die jeweils zugehörige Schulterfläche nicht mitgeschliffen werden. Dies bedeutet, daß die torusförmige Schleiffläche geschont wird und somit eine längere Standzeit hat. Weiterhin wird der Schleifvorgang verkürzt, da die Schulterflächen zwischen der Freifläche oder Nebenfreifläche und dem Schaft nicht geschlichtet werden muß.
Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im folgenden beispielhaft näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
eine Draufsicht auf ein stabförmiges Hartmetall-Messer,
Fig. 2
eine seitliche Schrägansicht des stabförmigen Messers;
Fig. 3
eine vergrößerte Draufsicht auf die Spanfläche des stabförmigen Messers;
Fig. 4
eine Schnittansicht der Schleifscheibe;
Fig. 5
eine perspektivische Ansicht einer Schleifmaschine; und
Fig. 6 a, b, c
den Vorgang des Schleifens eines stabförmigen Messers mit der Schleifscheibe nach Fig. 4.
In den Fig. 1 bis 3 ist ein Stabmesser exemplarisch dargestellt. Es gibt eine große Vielfalt von Messertypen. Alle weisen aber eine Form wie die im folgenden beschriebene auf (z. B. die Flanke 40 könnte aber auf der in den Fig. 1 bis 3 linken Seite liegen).
Nach den Fig. 1 bis 3 hat ein quader- oder stabförmiges Messer 1 einen im Querschnitt rechteckigen Schaft 2 und eine trapezförmige Endseite 3. An der trapezförmigen Endseite 3 sind eine Spanfläche C, an der in Fig. 1 linken Flanke 5 eine sich von der Spanfläche C nach hinten erstreckende Nebenfreifläche B, an der in Fig. 1 rechten Flanke 6 eine sich von der Spanfläche C nach hinten erstreckende Freifläche A und oben an der Stirnseite eine sich von der Spanfläche C nach hinten erstreckende Kopffläche K ausgebildet. Zwischen der Nebenfreifläche B, der Kopffläche K, der Freifläche A und der Spanfläche C ist eine umlaufende Schneidkante 4 ausgebildet. Im Übergang von der Freifläche A und der Nebenfreifläche B zu dem Schaft 2 können, wie hier gezeigt, Schulterflächen As bzw. Bs ausgebildet sein. Ebenso kann im Übergangsbereich der Spanfläche C zu dem Schaft 2, wie hier gezeigt, eine gekrümmte Schulterfläche Cs ausgebildet sein. Kopf, Flanke und Schulter sind rechts in Fig. 2 mit 30, 40 bzw. 50 bezeichnet.
Anhand von Fig. 3 wird der Verlauf der rechten und linken Flanke der trapezförmigen Endseite 3 beschrieben, wobei aber wegen im wesentlichen ähnlicher Form der drei Flanken lediglich der Verlauf der rechten Flanke 6 näher dargelegt wird. Die Schulterfläche As an der rechten Flanke 6 hat einen geraden Abschnitt 7 und einen gekrümmten Abschnitt 8, der einen Radius Rs aufweist. Der gerade Abschnitt 7 der Schulterfläche As geht tangential in den gekrümmten Abschnitt 8 über, der wiederum im Punkt F in die Freifläche A tangential übergeht. An der Stirnseite der trapezförmigen Endseite 3 geht die Freifläche A im Punkt L in einen gekrümmten Abschnitt mit dem Radius R2 tangential über. Der gekrümmte Abschnitt geht wiederum tangential in die Kopffläche K über, und die Kopffläche K geht tangential in eine gekrümmte Fläche 10 mit einem Radius R1 tangential über, die sich wiederum tangential an die Nebenfreifläche B anschließt. Die rechte Flanke 6 und linke Flanke 5 haben jeweils eine Länge PL, wobei der gerade Abschnitt der Schulterfläche As bzw. Bs eine Länge SL hat. Die Formen des Profils der Flanke 6 (Länge PL) und des Profils der Flanke 5 sind vom Verzahnungsprozeß abhängig und sind in keinem Fall geradlinig.
In Fig. 4 ist eine Schleifscheibe 12 dargestellt, mit der das Messer nach den Fig. 1 bis 3 geschliffen werden kann. Die Schleifscheibe 12 hat eine Rotationsachse S, zu der die Schleifscheibe rotationssymmetrisch aufgebaut ist. Die Schleifscheibe 12 hat an einer Endseite eine zu der Rotationsachse S rechtwinklige, kreisrunde Aufspannfläche 13. Vom äußeren Umfang der Aufspannfläche 13 erstreckt sich eine kegelige Schleiffläche Pp mit einem kleinen Durchmesser d1 und einem großen Durchmesser d2, wobei sich der kleine Durchmesser d1 an der Aufspannfläche 13 befindet. An der Seite mit dem großen Durchmesser d2 der kegeligen Schleiffläche Pp schließt sich tangential eine den Radius Rs aufweisende gekrümmte Schleiffläche 14 an, die wiederum tangential in eine zylindrische Schleiffläche Ps übergeht. An die zylindrische Schleiffläche Ps schließt sich tangential eine torusförmige Schleiffläche G an, die einen kreisbogenförmgen Querschnitt mit einem Radius Rg hat. Die torusförmige Schleiffläche G erstreckt sich radial nach innen und geht tangential in eine zweite, zur torusförmigen Schleiffläche G hinterschnittene kegelförmige Fläche 15 über.
Die Schleifscheibe 12 kann als einstückige Schleifscheibe aufgebaut sein, wobei die kegelige Schleiffläche Pp, die zylindrische Schleiffläche Ps und auch die torusförmige Schleiffläche G die gleiche Körnung und das gleiche Bindemittel aufweisen können.
Die Schleifscheibe 12 kann aber auch mit unterschiedlichen Kömungsgrößen des Schleifmittels versehen sein, wobei die kegelige Schleiffläche Pp und die zylindrische Schleiffläche Ps eine grobere Körnung des Schleifmittels haben als die torusförmige Schleiffläche G. Es ist vorteilhaft, die unterschiedlichen Kömungsgrößen des Schleifmittels mit derselben Bindung aufzubringen. Um die Bereiche mit unterschiedlichen Kömungsgrößen des Schleifmittels kenntlich zu machen, kann ein kleiner Einstich (nicht dargestellt) zwischen der torusförmigen Schleiffläche G und der zylindrischen Schleiffläche Ps vorgesehen sein. Als Bindemittel für das Schleifmittel kann entweder eine galvanische Bindung oder Kunstharz als Bindemittel vorgesehen sein. Als Schleifmittel kann entweder CBN (für HSS) oder Diamant (für HM) verwendet werden.
Weiterhin ist es möglich, die Scheibe 12 zweigeteilt auszubilden, wobei die torusförmige Schleiffläche G an einem Ring (nicht dargestellt) vorgesehen sein würde, der an der zylindrischen Schleiffläche Ps mittels einer Flanschverbindung montiert wäre. Hierbei wäre es möglich, den jeweiligen Bereich mit dem für die jeweilige Aufgabe optimalen Schleifmittel und Bindemittel zu versehen. Auch ist es möglich die zwei Bereiche in Abhängigkeit vom jeweiligen Verschleiß unabhängig voneinander zu verschiedenen Zeitpunkten auszutauschen.
In Fig. 5 ist eine Schleifmaschine dargestellt, die mit der Schleifscheibe 12 gemäß Fig. 4 versehen ist und mit der das Messer 1 geschliffen werden kann. Die Maschine hat einen Tisch 17, auf dem ein Schlitten 18 längs einer X-Achse hin und her beweglich ist. Eine Säule 19 ist längs einer Z-Achse senkrecht zur X-Achse hin und her beweglich. Auf der Säule 19 ist ein zweiter Schlitten 20 entlang einer Y-Achse senkrecht zur X-Achse und zur Z-Achse hin und her beweglich. Die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse bilden ein rechtwinkeliges Koordinatensystem. An dem zweiten Schlitten 20 ist die Schleifscheibe 12 rotierend befestigt. An dem Schlitten 18 ist eine Spannvorrichtung 21 zum Spannen des Messers 1 angebracht. Die Spannvorrichtung ist gegenüber dem Schlitten 18 durch eine Schwenkachse C-C und eine auf der Schwenkachse C-C senkrecht stehende Drehachse A-A gelagert. Die X-Achse, die Y-Achse, die Z-Achse, die A-A-Achse und die C-C-Achse können nicht nur positionieren, sondern auch CNC-gesteuerte Bahnkurven fahren.
Nachstehend wird in chronologischer Abfolge der Ablauf des Schleifens des Messers 1 mit der Schleifscheibe 12 dargelegt.
- Schleifen der Spanfläche C
Die Spanfläche C wird parallel zur kegeligen Schleiffläche Pp derart ausgerichtet, daß die Schulterfläche Cs der Spanfläche C an der gekrümmten Schleiffläche 14 mit dem Radius Rs positioniert wird. Mittels Pendelschleifen unter relativ sukzessivem Zustellen des Messers 1 gegenüber der Schleifscheibe 12 werden die Spanfläche C und die zugehörige Schulterfläche Cs geschliffen.
- Schleifen der Nebenfreifläche B
Die linke Flanke 5 wird mit der Nebenfreifläche B parallel zu der kegeligen Schleiffläche Pp ausgerichtet, wobei die Schulterfläche Bs an der gekrümmten Schleiffläche 14 mit dem Radius Rs positioniert wird. Dann erfolgt Schleifen der Nebenfreifläche B zusammen mit der zugehörigen Schulterfläche Bs mittels Pendelschleifen unter sukzessivem Zustellen, bis der gewünschte Betrag abgeschliffen ist.
- Schleifen der Freifläche A
Orientieren der Freifläche A parallel zur kegeligen Schleiffläche Pp, wobei die Schulterfläche As an der gekrümmten Schleiffläche 14 mit dem Radius Rs positioniert wird. Schleifen der Freifläche A zusammen mit der zugehörigen Schulterfläche As mittels Pendelschleifen unter sukzessivem Zustellen, bis der gewünschte Betrag abgetragen ist.
Nach dem Schleifen der Freiflächen A und B ist das Messer von der in Fig. 6a mit strichpunktierter Linie dargestellten Form in die mit dünner Linie in Fig. 6b dargestellte Form gebracht worden, wobei insbesondere auf der Kopfseite des Messers 1 noch ein großes Aufmaß 24 verblieben ist. Weiterhin ist an den Freiflächen A und B noch ein von der Profilform abhängiges kommaförmiges oder sichelförmiges Aufmaß 60 verblieben.
- Schleifen der Kopffläche K
Nach dem Schleifen der Freifläche A wird das Messer 1 gegenüber der kegeligen Schleiffläche Pp im wesentlichen längs seiner Schaftlängserstreckung zurückgefahren und unter einem Winkel derart gegenüber der zylindrischen Schleiffläche Ps und der torusförmigen Schleiffläche G orientiert, daß mit einer Bewegung in Richtung eines Pfeils 22 das an dem Kopf 30 des Messers 1 befindliche Aufmaß 24 zunächst mittels der zylindrischen Schleiffläche Ps abgetragen wird und gegen Ende der Bewegung entlang des Pfeils 22 an der torusförmigen Schleiffläche G vorbeibewegt wird und eine Kopffläche K erzeugt wird.
- Schlichten der Nebenfreifläche B
Im Anschluß an das vorstehend dargelegte Schleifen der Kopffläche K wird das Messer 1 mittels einer überlagerten Bewegung entlang der torusförmigen Schleiffläche G geführt, so daß sowohl der Radius R1 als auch das noch verbliebene kommaförmige Aufmaß geschliffen werden. Da der Radius Rg der torusförmigen Schleiffläche G kleiner ist als der Radius Rs der gekrümmten Schleiffläche 14, ist der Schlichtvorgang der Nebenfreifläche B bei Erreichen des Punktes Fb abgeschlossen, so daß die Schulterfläche Bs durch die torusförmige Schleiffläche G nicht mehr geschliffen wird.
- Schlichten der Freifläche A
Das Messer 1 wird derart umorientiert, daß die Freifläche A in dem Punkt Fa an einem Umfangspunkt der torusförmigen Schleiffläche G positioniert ist. Durch eine überlagerte Bewegung des Messers 1 und der Schleifscheibe 12 wird das auf der Freifläche A befindliche kommaförmige Aufmaß bis zur endgültigen Form des Messers 1 abgeschliffen. In der gleichen Orientierung des Messers 1 werden durch eine fortgesetzte überlagerte Bewegung der Radius R2 und die Kopffläche K fertiggeschliffen. Auch beim Schleifen der Freifläche A mit der torusförmigen Schleiffläche G wird wie beim Schlichten der Nebenfreifläche B die Schulterfläche As der Freifläche A nicht mehr geschliffen. Der Übergang zwischen Pendeln und Generieren erfolgt genau im Fußpunkt F, so daß die Schulter nicht unnötig geschlichtet wird.
Beim vorstehend dargelegten Schleifvorgang des Messers 1 mittels der Schleifscheibe 12 ist es nicht jedesmal erforderlich, auch die Spanfläche C zu schleifen. Vielmehr wird die Spanfläche C nur im Bedarfsfall geschliffen.
Gemäß Fig. 3 ist zwischen der rechten Flanke 6 und der Schulterfläche As und auch zwischen der linken Flanke 5 und der Schulterfläche Bs ein Schulterwinkel Sw ausgebildet. Weiterhin ist gemäß Fig. 4 an der Schleifscheibe 12 zwischen der kegeligen Schleiffläche Pp und der zylindrischen Schleiffläche Ps ein Pendelwinkel Pw ausgebildet. Beim Schruppschleifen der Freifläche A und der zugehörigen Schulterfläche As sowie der Nebenfreifläche B und der zugehörigen Schulterfläche Bs wird der jeweilige Schulterwinkel Sw durch den Pendelwinkel Pw und die räumliche Orientierung zwischen dem Messer 1 und der Schleifscheibe 12 bestimmt. Zwischen dem Schulterradius Rs und dem Generierungsradius Rg existiert die Wechselbeziehung RS > RG. Der Schulter- oder der Pendelwinkel hat sowohl eine geometrische als auch eine technologische Bedeutung.
Fig. 6c zeigt die Wahl eines Anstellwinkels AW, der beiderseits einer Position mit einem Anstellwinkel AW von null Grad gewählt werden kann. Über den Anstellwinkel AW, der vom Schulterwinkel (30° oder 45°) unterschiedlich sein kann, wird das Aufmaß für das anschließende Schlichten optimiert. Das kommaförmige Aufmaß, das so entsteht, wird auf diese Weise optimal gestaltet. Wenn eine bestimmte Anzahl von Messern mit einem bestimmten Anstellwinkel AW geschliffen worden ist, wird, bevor es zu einem ins Gewicht fallenden Verschleiß kommt, auf einen anderen Anstellwinkel übergegangen. Jeder Anstellwinkel wird in dem Arbeitsbereich der Schleifscheibe 12 eine Abtragung oder Abflachung ergeben. Der nächste Anstellwinkel AW wird so gewählt, daß die nächste Abflachung an die vorhergehende Abflachung anschließt, so daß zum Schluß der Arbeitsbereich im Querschnitt von einem Polygonzug berandet ist, wobei die Polygonseiten aus den Abflachungen gebildet sind. Die Breite der zulässigen Abflachungen liegt beispielshalber maximal in einer Größenordnung von 1 µm.
Um den Zeitpunkt feststellen zu können, in welchem es zu einem ins Gewicht fallenden Verschleiß kommt, werden durch das Schleifen erzeugte Abtragungen oder Abflachungen des Arbeitsbereiches der Schleifscheibe laufend gemessen und mit einem Wert der maximal zulässigen Abtragungen oder Abflachungen, der einem ins Gewicht fallenden Verschleiß in dem Arbeitsbereich G der Schleifscheibe 12 entspricht, verglichen. Rechtzeitig vor dem Zeitpunkt, in welchem es zu einem ins Gewicht fallenden Verschleiß kommt, wird auf einen anderen Anstellwinkel umgeschaltet. Durch dieses Verfahren läßt sich die torusförmige Schleiffläche G optimal ausnutzen und dadurch die Werkzeuglebensdauer maximieren.

Claims (16)

  1. Schleifscheibe.zum Schleifen von stabförmigen Messern für die Herstellung von bogenverzahnten Kegel- und Hypoidrädem, mit
    einer Rotationsachse (S),
    einer kegeligen Schleiffläche (Pp), die sich von einem kleinen Durchmesser (d1) zu einem großen Durchmesser (d2) erweitert,
    einer zylindrischen Schleiffläche (Ps), die sich stufenlos an die Seite mit dem großen Durchmesser (d2) der kegeligen Schleiffläche (Ps) anschließt, und
    einer torusförmigen
    Schleiffläche (G), dadurch gekennzeichnet, dass sich die torusförmige Schleiffläche (G) an die zylindrische Schleiffläche (Ps) anschließt.
  2. Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelige Schleiffläche (Pp), die zylindrische Schleiffläche (Ps) und die torusförmige Schleiffläche (G) die gleiche Körnung haben.
  3. Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelige Schleiffläche (Pp) und die zylindrische Schleiffläche (Ps) die gleiche Körnung haben und daß die torusförmige Schleiffläche (G) eine feinere Körnung als die kegelige und die zylindrische Schleiffläche (Pp, Ps) hat.
  4. Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Schleiffläche (Ps) tangential in die torusförmige Schleiffläche (G) übergeht.
  5. Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergangsbereich zwischen der kegeligen Schleiffläche (Pp) und der zylindrischen Schleiffläche (Ps) ein erster Radius (Rs) ausgebildet ist und daß die torusförmige Schleiffläche einen kreisbogenförmigen Querschnitt mit einem zweiten Radius (Rg) hat, wobei der erste Radius (Rs) größer als der zweite Radius (Rg) ist.
  6. Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die torusförmige Schleiffläche (G) nach innen zur Rotationsachse (S) hin in eine als Hinterschneidung zur torusförmigen Schleiffläche (G) ausgebildete zweite kegelige Schleiffläche (15) übergeht.
  7. Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Aufspannfläche (13), die rechtwinkelig zur Rotationsachse (S) angeordnet ist, wobei die kegelige Schleiffläche (Pp) mit ihrem kleinen Durchmesser (d1) an die Aufspannfläche (13) angrenzt.
  8. Verfahren zum Schleifen von stabförmigen Messern für die Herstellung von Bogenverzahnungen mit einer Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Messer (1) als quaderförmiger Stab mit einem Schaft (2) und einer trapezförmigen Endseite (3) ausgebildet ist und wobei die trapezförmige Endseite (3) eine Freifläche (A), eine Nebenfreifläche (B), eine zwischen den beiden Freiflächen (A, B) vorgesehene Kopffläche (K) und eine den Freiflächen (A, B) und der Kopffläche (K) gemeinsame Spanfläche (C) hat, so daß zwischen den Freiflächen (A, B), der Kopffläche (K) und der Spanfläche C eine Schneidkante (4) ausgebildet ist,
    mit den Schritten:
    a) Formschleifen der Freifläche (A) und/oder der Nebenfreifläche (B) und/oder der Spanfläche (C) mit der kegeligen Schleiffläche (Pp), wobei an dem Messer (1) eine Schulterfläche (As, Bs, Cs) an dem Übergang zu dem Schaft (2) durch den Übergangsbereich zwischen der kegeligen Schleiffläche (Pp) und der zylindrischen Schleiffläche (Ps) ausgebildet wird;
    b) Erzeugungsschleifen der Freifläche (A) und/oder der Nebenfreifläche (B) und/oder der Kopffläche (K) durch Überlagerung zweier translatorischer Bewegungen entlang der torusförmigen Schleiffläche (G).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt
    c) Schleifen der Kopffläche (K) des Messers (1), indem die Kopffläche (K) mittels einer translatorischen Relativbewegung unter einem Neigungswinkel ( ) der Kopffläche (K) gegen eine Mantellinie der zylindrischen Schleiffläche (Ps) auf die zylindrische Schleiffläche (Ps) zubewegt und an der torusförmigen Schleiffläche (G) vorbeibewegt wird, wobei die Kopffläche (K) durch die zylindrische Schleiffläche (Ps) vorgeschliffen und anschließend durch die torusförmige Schleiffläche (G) feingeschliffen wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schritt c) auf der Kopffläche (K) ein Aufmaß (24) abgeschliffen wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt
    d) Feinschleifen der Nebenfreifläche (B) und eines zwischen der Kopffläche (K) und der Nebenfreifläche (B) ausgebildeten Radius (R1) im Anschluß an den Schritt c) durch eine Überlagerung zweier translatorischer Bewegungen entlang der torusförmigen Schleiffläche (G).
  12. Verfahren nach Anspruch 10 und 11, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt
    e) Feinschleifen der Freifläche (A) und eines zwischen der Kopffläche (K) und der Freifläche (A) ausgebildeten Radius (R2) und der Kopffläche (K) im Anschluß an den Schritt d) durch eine Überlagerung zweier relativ translatorischer Bewegungen entlang der torusförmigen Schleiffläche (G).
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schritt e) mit dem Schleifen benachbart zu der Schulterfläche (As) an dem Übergang Fa zwischen der Freifläche (A) und der Schulterfläche (As) begonnen wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schritt a) die Schulterfläche (As) zwischen der Freifläche (A) und dem Schaft (2) und/oder die Schulterfläche (Bs) zwischen der Nebenfreifläche (B) und dem Schaft (2) und/oder die Schulterfläche (Cs) zwischen der Spanfläche (C) und dem Schaft (2) fertiggeschliffen werden.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schritt b) und/oder in dem Schritt c) und/oder in dem Schritt d) und/oder in dem Schritt e) eine Facette zwischen der Schneidkante (4) und der Freifläche (A) und/oder der Nebenfreifläche (B) und/oder der Kopffläche (K) gebildet wird, die einen kleineren Freiwinkel als die Freifläche (A) und/oder die Nebenfreifläche (B) und/oder die Kopffläche (K) hat.
  16. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifen in dem Schritt a) als Pendel- oder Tiefschleifen ausgeführt wird.
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