LU88776A1 - Method for to flexibly profile grinding worm - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren zum flexiblen Profilieren von SchleifschneckenProcess for flexible profiling of grinding worms
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Profilieren ein- oder mehrgängiger Schleifschnecken für das Schleifen von Zahnflanken nach dem Prinzip des kontinuierlichen Wälzschleifens.The invention relates to a method for profiling single- or multi-start grinding worms for grinding tooth flanks according to the principle of continuous generating grinding.
Stand der TechnikState of the art
Bei den bekannten Verfahren zum Profilieren von Schleifschnecken wird in vielen Fallen ein scheibenförmiges Profilierwerkzeug verwendet. Dieses Profilierwerkzeug wird mittels einer Hubbewe-gung parallel zur Achse 21 einer Schleifspindel mit einer aufge-spannten rotierenden Schleifschnecke 20 bewegt, wobei das auf einer Profilierspindel mit der Achse 22 aufgespannte Profilier-werkzeug 1 den Kopf, die Flanke und/oder den Fuss einer oder beider Flanken des Schleifschneckenganges berührt. Die Hubbewe-gung des Profilierwerkzeuges 1 und die Rotationsbewegung der Schleifschnecke 20 sind dabei genau aufeinander abgestimmt, so dass nach einer Schneckenumdrehung das Profilierwerkzeug den Weg Pi X Modul X Gangzahl zurückgelegt hat. Aus der Vielzahl der diesbezüglich bekannten Verfahrensspezifikationen sind zwei all-gemeine Prinzipien bekannt.In the known methods for profiling grinding worms, a disk-shaped profiling tool is used in many cases. This profiling tool is moved by means of a stroke movement parallel to the axis 21 of a grinding spindle with a clamped rotating grinding worm 20, the profiling tool 1 clamped on a profiling spindle with the axis 22 the head, the flank and / or the foot of one or touched on both flanks of the grinding worm gear. The stroke movement of the profiling tool 1 and the rotational movement of the grinding worm 20 are precisely coordinated with one another so that the profiling tool has traveled the path Pi X module X number of turns after one screw revolution. Two general principles are known from the large number of known process specifications.
Bei Prinzip I besitzt der aktive Bereich des scheibenförmigen Profilierwerkzeuges ein ein- oder doppelkegeliges Profil (Fig. 1a). Wâhrend des Prof iliervorganges fiihrt diese Profilform zu einem Linienkontakt zwischen dem Profilierwerkzeug 1 und einem Achsschnitt des Schleifschneckenganges 2. Diese Kontaktverhält-nisse haben den Vorteil, dass mit einer Hubbewegung 3 über der Breite der Schleifschnecke bs die gesamte Höhe des Schneckenganges h einschliesslich der Fuss- und Kopfbereiche profiliert werden kann. Die Folge sind sehr kurze Profilierzeiten. Nachteilig wirkt sich dieses Verfahren jedoch bezüglich der Erzeugung von Modifikationen in Richtung der Schneckenganghöhe h aus. Diese können nur einmalig in das ein- bzw. doppelkegelige Profil des Profilierwerkzeuges gelegt werden. Nachträgliche Änderungen die-ser Modifikationen sind sehr zeit- und kostenaufwendig. Da bei diesem Verfahrensprinzip immer ganze Bereiche eines Schnecken-gang-Achsschnittes im Eingriff sind, wird es im weiteren als Profilabrichten bezeichnet.In principle I, the active area of the disk-shaped profiling tool has a single or double-tapered profile (FIG. 1a). During the profiling process, this profile shape leads to line contact between the profiling tool 1 and an axial section of the grinding worm gear 2. These contact conditions have the advantage that with a lifting movement 3 across the width of the grinding worm bs the entire height of the worm gear h including the foot and head areas can be profiled. The result is very short profiling times. However, this method has a disadvantageous effect with regard to the generation of modifications in the direction of the screw flight height h. These can only be placed once in the single or double-tapered profile of the profiling tool. Subsequent changes to these modifications are very time-consuming and costly. Since entire areas of a worm-gear axial section are always in engagement with this principle of the method, it is referred to below as profile dressing.
Prinzip II nutzt ein scheibenförmiges Profilierwerkzeug, das im aktiven Bereich ein Radiusprofil besitzt (Fig 1 b). Der Kontakt zwischen Profilierwerkzeug 1 und Schneckengang 2 ist bei diesem Werkzeug punktförmig. Während einer Hubbewegung 3 über der Schleifschneckenbreite bs wird somit immer nur ein eng begrenzter Bereich der Schneckenganghöhe h profiliert. Zur Profilierung des gesamten Schneckenganges sind eine Vielzahl von Abrichthüben notwendig, wobei das Profilierwerkzeug nach jedem Hub urn einen definierten Betrag Δ U entlang eines Schneckengang-Achsschnittes bewegt wird. Besonders bei Schleifschnecken mit grossem Modul führt dieses Profilierprinzip zu langen Profilierzeiten. Bekannt ist aber auch, dass dieses Verfahren infolge des Punktkontaktes im Eingriffsbereich für das Erzeugen von Modifikationen über der Schneckenganghöhe sehr vorteilhaft ist. Im weiteren soli dieses Verfahrensprinzip als zeilenweises Abrichten bezeichnet werden.Principle II uses a disk-shaped profiling tool that has a radius profile in the active area (Fig. 1 b). The contact between the profiling tool 1 and the worm gear 2 is punctiform in this tool. During a lifting movement 3 over the grinding worm width bs, only a narrowly limited area of the worm thread height h is thus profiled. A large number of dressing strokes are required to profile the entire worm gear, with the profiling tool being moved along a worm gear axis section by a defined amount Δ U after each stroke. This profiling principle leads to long profiling times, especially for grinding worms with a large module. However, it is also known that this method is very advantageous due to the point contact in the engagement area for the production of modifications above the screw flight height. In the following, this principle of the method should be referred to as line-by-line dressing.
Ziel der LösuncrAim of the solution
Mit dem vorgeschlagenen Profilierverfahren sollen die Vorteile der beiden bekannten Profilierprinzipien verbunden und die Nach-teile vermieden werden. Der Erfindung gemäss soli das Verfahren ein einfaches Erzeugen und schnelles Ändern von Modifikationen über der Schneckenganghöhe bei gleichzeitig kurzer Profilier-zeit ermöglichen. Durch Verwendung einer nach diesem Verfahren profilierten Schleifschnecke für das kontinuierliche Wälz-schleifen kann so auf veränderte einfache Profilmodifikationen (Kopfrücknahmen, Fussrücknahmen, Fussausrundungen, Profilwinkel) schnell reagiert werden.The proposed profiling method is intended to combine the advantages of the two known profiling principles and to avoid the disadvantages. According to the invention, the method should enable simple generation and rapid modification of modifications above the screw flight height with a short profiling time. By using a grinding worm profiled according to this process for continuous generating grinding, it is possible to react quickly to changes in simple profile modifications (tip reliefs, root reliefs, rounded corners, profile angles).
Die Erfindung soil nachstehend erläutert werden. In den dazuge-hörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained below. The accompanying drawings show:
Fig. 1a das Prinzip des Profilabrichtens zum Profilieren von SchleifschneckenFig. 1a the principle of profile dressing for profiling grinding worms
Fig. 1b das Prinzip des zeilenweisen Profilierens von Schleifschnecken1b the principle of line-by-line profiling of grinding worms
Fig. 2a die Formelemente eines Achsschnittes des Schleifschnek-kenganges2a shows the shaped elements of an axial section of the grinding worm gear
Fig. 2b ein schwenkbares Profilierwerkzeug, das sich in seinem aktiven Bereich aus mehreren Elementen zusammensetztFig. 2b a pivoting profiling tool, which is composed of several elements in its active area
Fig. 2c eine Zuordnungsmatrix fiir die Zuordnung der Elemente des Profilierwerkzeuges zu den Formelementen eines Achsschnittes des Schleifschneckenganges2c shows an assignment matrix for the assignment of the elements of the profiling tool to the form elements of an axial section of the grinding worm gear
Fig. 3a bis Fig. 3d ein erstes Beispiel fiir einen Ablauf beim flexiblen Profilieren von Schleifschnecken3a to 3d show a first example of a sequence in the flexible profiling of grinding worms
Fig. 4a bis Fig. 4d ein zweites Beispiel fiir einen Ablauf beim flexiblen Profilieren von Schleifschnecken4a to 4d show a second example of a sequence in the flexible profiling of grinding worms
Fig. 5a und 5b das Schwenken der Schleifschnecke als eine weitere Methode fiir das flexible Profilieren von Schleif schnecken Lösungsvorschlag5a and 5b the pivoting of the grinding worm as a further method for the flexible profiling of grinding worms proposed solution
Der Achsschnitt eines Schleifschneckenganges bei einer definier-ten Schleifschneckenbreitenposition lässt sich iiber der Ganghöhe h in verschiedene Formelemente unterteilen (Fig. 2a). Fiir eine Flankenseite des Schneckengang-Achsschnittes ergeben sich bei-spielsweise folgende Formelemente: - Kopf 4 - Kopfabrundung 5 mit dem Radius r - erster Flankenbereich 6 mit dem Höhenballigkeitsradius HBR und dem Eingriffswinkel ai - zweiter Flankenbereich 7 mit dem Eingriffswinkel ai Fuss 8The axial section of a grinding worm gear at a defined grinding worm width position can be subdivided into different shaped elements by means of the thread height h (Fig. 2a). For a flank side of the worm gear axis section, the following shape elements result, for example: head 4 - rounding of head 5 with radius r - first flank area 6 with height crown radius HBR and pressure angle ai - second flank area 7 with pressure angle ai foot 8
Jedes Formelement stellt ein eigenes, abgegrenztes zweidimensio-nales Geometrieelement (Gerade, Kreis, u.s.w.) dar. Eine Flan- kenseite des Schleifschneckengang-Achsschnittes kann grundsätz-lich aus allen Formelementen bestehen, muss es aber nicht zwangsläufig. Ein einfacher Fall eines Achsschnittes des Schleifschneckenganges ergibt sich aus der Aneinanderreihung der Formelemente Kopf, Flanke und Fuss (jeweils für die linke und rechte Flankenseite). Das in Fig. 2b dargestellte Profilierwerk-zeug setzt sich in seinem aktiven Bereich ebenfalls aus einzel-nen Elementen zusammen. Es kann pro Flanke mehrere linienförmi-ge, radiusförmige oder sonstige Bereiche besitzen. Im konkreten Fall der Fig. 2b besteht der aktive Bereich aus zwei linienför-migen Flankenbereichen 9 und 10 sowie einem radiusförmigen Kopf-bereich 11. Eine besondere Bedeutung hat bei diesem Profilier-werkzeug der urn den Winkel ajcRwz unterschiedliche Anstieg der beiden linienförmigen Flankenbereiche.Each form element represents its own, delimited two-dimensional geometry element (straight line, circle, etc.). A flank side of the grinding worm gear axis cut can basically consist of all form elements, but it does not necessarily have to. A simple case of an axial section of the grinding worm gear results from the alignment of the shaped elements head, flank and foot (each for the left and right flank side). The profiling tool shown in FIG. 2b is also composed of individual elements in its active area. It can have several line-shaped, radius-shaped or other areas per flank. In the specific case of FIG. 2b, the active area consists of two line-shaped flank areas 9 and 10 and a radius-shaped head area 11. Of particular importance in this profiling tool is the increase in the two line-shaped flank areas by the angle ajcRwz.
Das vorgeschlagene Profilierprinzip beruht nun darauf, dass mit-tels einer Zuordnungsmatrix (Fig.2c) bezüglich des Profilierens den Formelementen des Schleifscheckengang-Achsschnittes, die flexibel änderbar sein müssen (z.B. Kopfabrundungsradius, Kopf- oder Fussrücknahmen der Flankenbereiche) und/oder nur kurze li-nienförmige Bereiche eines Schneckengang-Achsschnittes darstellen, als Werkzeugelement der Kopfradius zugeordnet wird. Diese Formelemente werden dann in mehreren Profilierhüben (zeilenweise) abgerichtet. Längeren Bereichen des Schneckengang-Achsschnittes (beispielsweise die Flankenbereiche) werden Werk-zeugelemente zugeordnet, die einen Linienkontakt ermöglichen. Die Profilierzeit kann so im Gegensatz zum zeilenweisen Profi-lieren des gesamten Schneckenganges wesentlich verkürzt werden. Für einige Formelemente des Schneckengang-Achsschnittes (z.B. der Kopf und Fuss) steht infolge ihrer geometrischen Anordnung innerhalb des Schneckengang-Achsschnittes meist nur ein Werkzeugelement zur Wahl. In diesem Fall sind also einschränkende Be-dingungen zu beachten.The proposed profiling principle is now based on the fact that by means of an assignment matrix (Fig. 2c) with regard to profiling, the shaped elements of the grinding worm gear axis cut, which must be flexibly changeable (e.g. head radius, head or foot relief of the flank areas) and / or only short left represent nieniform areas of a worm gear axis section, the head radius is assigned as a tool element. These form elements are then dressed in several profiling strokes (line by line). Tool elements that allow line contact are assigned to longer areas of the worm gear axis cut (for example, the flank areas). In contrast to profiling the entire worm gear line by line, the profiling time can be significantly reduced. For some form elements of the worm gear axis cut (e.g. the head and foot) there is usually only one tool element to choose from due to their geometric arrangement within the worm gear axis cut. In this case, restrictive conditions must be observed.
Die universelle Nutzung der beiden linienförmigen Flankenbereiche des Profilierwerkzeuges macht ein Kippen bzw. Schwenken des Profilierwerkzeuges urn die eingezeichnete Drehachse F (Fig. 2b) notwendig. Mit Hilfe dieser Schwenkung wird die Möglichkeit er-öffnet, mit einem Profilierwerkzeug die Flankenbereiche des Schneckengang-Achsschnittes mit unterschiedlichen Eingriffswin-keln zu profilieren (z.B. für die Erzeugung von Kopf- oder Fussrücknahmen). Es ist weiterhin sogar möglich, die Differenz zwi-schen den beiden Eingriffswinkeln innerhalb des Intervalls 0 (<Xi.(X2) zu variieren. Es muss lediglich berücksichtigt werden, dass die Differenz zwischen den beiden Eingriffswinkeln der Flankenbereiche des Schneckengang-Achsschnittes (ai.0.2) stets kleiner oder gleich dem Winkel a^Rwz des Prof ilierwerkzeuges ist. Wie dieses Schwenken genau erfolgt, wird anhand eines Ablaufs zum Profilieren einer Flankenseite des Schneckenganges (z.B. die linke Flanke) im folgenden dargelegt (Fig. 3a bis Fig 3d).The universal use of the two linear flank areas of the profiling tool makes it necessary to tilt or pivot the profiling tool about the axis of rotation F shown (FIG. 2b). With the help of this swiveling, the possibility is opened of using a profiling tool to profile the flank areas of the worm gear axial section with different engagement angles (e.g. for generating head or foot reliefs). It is even possible to vary the difference between the two pressure angles within the interval 0 (<Xi. (X2). It only has to be taken into account that the difference between the two pressure angles of the flank areas of the worm gear axis cut (ai. 0.2) is always less than or equal to the angle a ^ Rwz of the profiling tool .. How this swiveling takes place is explained below using a procedure for profiling a flank side of the worm gear (eg the left flank) (Fig. 3a to Fig. 3d).
Der Achsschnitt 2 des zu profilierenden Schneckenganges besteht je Flankenseite aus den fiinf Formelementen Kopf 4, Kopfabrundung 5, Flankenbereich mit cti 6, Flankenbereich mit 0C2 7 und dem Fuss 8. Jedem dieser Formelemente wird mittels der Zuordnungsmatrix ein Werkzeugelement zugeordnet, wobei zwischen den Kriterien Profilierzeit, Erzeugung von Modifikationen in Schneckenganghöhe und den einschränkenden Bedingungen abzuwägen ist, welches Werkzeugelement verwendet wird. Die Zuordnungsmatrix fiir das Bei-spiel ist Fig. 2c zu entnehmen. Nach dieser Zuordnung kann der Profiliervorgang prinzipiell mit jedem Formelement starten, wobei es zweckmässig ist, am Kopf oder Fuss zu beginnen. In dem Beispiel (Fig. 3a) wurde mit dem Kopf begonnen. Entsprechend der Zuordnungsmatrix wird dieses Formelement mit dem Werkzeugelement Kopfradius 11 profiliert. Das Werkzeug wird dazu einmalig urn ei-nen Zustellbetrag zugestellt und dann in mehreren Hüben (Zeilen) von der Mitte des Kopfes eines Schneckengang-Achsschnittes beginnend entlang des Schneckengangkopfes verfahren. 1st das Ende des Formelementes erreicht, wird geprüft, welches Formelement als nâchstes mit welchem Werkzeugelement profiliert wird. Im Beispielfall ist dies die Kopfabrundung 5, die wiederum (hier aus Gründen der Flexibilität) mit dem Kopfbereich des Werkzeuges 11 zeilenweise profiliert werden soli (Fig. 3b). Für die Erzie-lung eines tangentialen Überganges zum nächsten Formelement ist ein Schwenken des Profilierwerkzeuges mittels der F-Achse urn denThe axis cut 2 of the worm gear to be profiled consists of the five form elements head 4, head rounding 5, flank area with cti 6, flank area with 0C2 7 and foot 8 on each flank side. A tool element is assigned to each of these form elements using the assignment matrix, with profiling time between the criteria , Creation of modifications at worm gear height and the restrictive conditions must be weighed which tool element is used. The assignment matrix for the example can be seen in FIG. 2c. After this assignment, the profiling process can in principle start with any shape element, although it is advisable to start at the head or foot. In the example (Fig. 3a) the head was started. In accordance with the assignment matrix, this form element is profiled with the tool element head radius 11. For this purpose, the tool is fed once by an infeed amount and then traversed in several strokes (lines) from the center of the head of a worm gear axis cut along the worm gear head. Once the end of the shaped element has been reached, it is checked which shaped element is profiled next with which tool element. In the example, this is the rounded head 5, which in turn (here for reasons of flexibility) is to be profiled line by line with the head region of the tool 11 (FIG. 3b). In order to achieve a tangential transition to the next shaped element, the profiling tool must be pivoted around the F axis
Winkel cîkrwz notwendig. 1st auch dieses Formelement profiliert, erfolgt nachfolgend das Profilieren des ersten Flankenbereiches 6 des Schneckengang-Achsschnittes. Dieser erstreckt sich über einen grosseren Linienbereich, so dass in diesem Fall ein zei-lenweises Profilieren uneffektiv ist. Über die Linearachsen U und V wird somit der erste linienförmige Werkzeugbereich 9 mit dem ersten Flankenbereich 6 des Schneckengang-Achsschnittes zum Eingriff gebracht (Fig. 3 c). Beim Profilieren des zweiten Flankenbereiches 7 des Schneckengang-Achsschnittes wird eine ver-gleichbare Vorgehensweise durchgeführt. Das Profilieren mittels des Profilabrichtens im Linienkontakt ist auch hier effizienter. Da jedoch der Anstieg (Eingriffswinkel) des zweiten Flankenbereiches 7 des Schneckengang-Achsschnittes vom ersten abweicht, muss das Profilierwerkzeug mittels der Drehachse F so geschwenkt und mit Hilfe der Linearachsen U und V so verfahren werden, dass der zweite linienförmige Bereich des Werkzeuges 10 zum Eingriff kommt (Fig.3d). Das Profilieren des Fussbereiches 8 des Schnek-kengang-Achsschnittes erfolgt schliesslich wieder mit dem Kopf-bereich des Profilierwerkzeuges 11. Dazu muss das Werkzeug wieder in seine Ausgangslage geschwenkt und mit den Linearachsen U und V entsprechend positioniert werden.Angle cîkrwz necessary. If this shaped element is also profiled, the first flank region 6 of the worm gear axial section is subsequently profiled. This extends over a larger line area, so that profiling line by line is ineffective in this case. The first linear tool area 9 is thus brought into engagement with the first flank area 6 of the worm gear axis section via the linear axes U and V (FIG. 3 c). A comparable procedure is carried out when profiling the second flank region 7 of the worm gear axis cut. Profiling by means of profile dressing in line contact is also more efficient here. However, since the rise (pressure angle) of the second flank area 7 of the worm gear axial section deviates from the first, the profiling tool must be pivoted by means of the axis of rotation F and moved with the help of the linear axes U and V in such a way that the second linear area of the tool 10 engages comes (Fig.3d). The profiling of the foot region 8 of the worm-gear axial cut is finally carried out again with the head region of the profiling tool 11. For this purpose, the tool must be pivoted back into its starting position and positioned accordingly with the linear axes U and V.
Die zweite Flankenseite des Schneckenganges (im Beispiel die rechte Flanke) kann entweder in Anschluss an die erste oder mit einem zweiten Profilierwerkzeug, das mit den entsprechenden Ach-sen verfahren werden kann, gleichzeitig zur ersten Flankenseite profiliert werden.The second flank side of the worm gear (the right flank in the example) can be profiled to the first flank side either in connection with the first or with a second profiling tool that can be moved with the corresponding axes.
In Fig. 4a bis Fig. 4d ist ein vergleichbarer Ablauf darge-stellt. Nur stand in diesem Fall fiir den Flankenbereich 7 des Schneckengang-Achsschnittes ein zweiter linienförmiger Werkzeug-bereich nicht zur Verfügung. Aus diesem Grund war fur das Profi-lieren der Kopfabrundung des Schneckengang-Achsschnittes ein Schwenken des Profilierwerkzeuges nicht notwendig und es musste für das Profiliern des Formelementes 7 das Werkzeugelement Kopf-radius 11 gewählt werden. Die Auswahl des Werkzeugkopfradius für das Profilieren des Flankenbereiches 7 kann insbesondere auch dann günstig sein, wenn dieses Formelement längenmässig kurz ist und zwischen den Flankenbereichen 6 und 7 eine Differenz derA comparable sequence is shown in FIGS. 4a to 4d. In this case, however, a second linear tool area was not available for the flank area 7 of the worm gear axial section. For this reason, pivoting of the profiling tool was not necessary for profiling the rounding of the worm gear axial section and the head radius 11 tool element had to be selected for profiling the shaped element 7. The selection of the tool head radius for profiling the flank area 7 can also be particularly advantageous if this shaped element is short in length and there is a difference between the flank areas 6 and 7
Eingriffswinkel liegt, die grosser (Xkrwz ist.Pressure angle is larger (Xkrwz.
Angemerkt sei noch, dass die Erzeugung von unterschiedlichen Eingriffswinkeln eines Flankenbereiches des Schneckengang-Achsschnittes nicht nur durch die Nutzung der F-Achse des Profi-lierwerkzeuges möglich ist, sondern auch durch ein Schwenken der Schleifenschnecke um die Drehachse C und/oder die Drehachse A realisiert werden kann (Fig. 5b). Selbstverständlich sind auch bei diesen Schwenkbewegungen für ein richtiges Positionieren des Schleifschneckenganges relativ zum Profilierwerkzeug simultan Korrekturbewegungen in X- und Y-Richtung notwendig. Fig. 5a zeigt hierzu das Profilieren des ersten Flankenbereiches 6 mit dem Eingrif f swinkel cti ohne Schwenken der Schleifschnecke und Fig. 5b das Einschwenken der Schleifschnecke mittels der C-Achse für das Profilieren des Flankenbereiches 7 mit dem Eingriffswin- kel a2. Auch beim Schwenken mit diesen Drehachsen ist die Bedin-gung :It should also be noted that the generation of different pressure angles of a flank area of the worm gear axial section is possible not only by using the F-axis of the profiling tool, but also by pivoting the loop screw about the axis of rotation C and / or the axis of rotation A. can be (Fig. 5b). Of course, corrective movements in the X and Y directions are simultaneously necessary for correct positioning of the grinding worm gear relative to the profiling tool even with these pivoting movements. 5a shows the profiling of the first flank area 6 with the engagement f swivel cti without swiveling the grinding worm and FIG. 5b shows the swiveling in of the grinding worm by means of the C-axis for profiling the flank area 7 with the engagement angle a2. The condition is also important when swiveling with these rotary axes:
einzuhalten.to adhere to.
Claims (6)
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1996
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