SE434807B - Forfarande och anordning for slipning av kugghjulspar vid med spiral eller bagformiga kuggar forsedda kugghjul - Google Patents

Description

1805312-1 hittills kommit blott till mycket ringa användning. Detta beror framför allt på de höga slipningskostnaderna och det förhållandet, att man .saknar ett lämpligt slipningsförfarande. Visserligen är det möjligt att slipa kugghjul med raka och sneda kuggar, men man känner ej till något slipförfarande, medelst vilket kan framställas kugghjul med spiral- kuggar, som arbetar på tillfredsställande sätt. Därvid är det vid många olika användningstillfällen önskvärt med spiralkuggförsedda kugghjul, eftersom dessa uppvisar en större mellanrumsöverbryggning och kan vid lämplig utformning framställas på så sätt, att under last bärbilden vandrar blott i ringa grad, under det att framför allt vid ensidigt flygande lagrade, med raka och sneda kuggar försedda kugghjul bärbilden under last vid vanlig lagring vandrar från den inre till den yttre kuggänden. På grund av den ringa lagerförskjutningskänsligheten och den gynnsamma mellanrumsöverbryggningen utmärkes med spiralkuggar försedda kugghjul av speciellt gynnsamma ljudförhållanden.

' Vid förfarandet enligt beskrivet slag, som har blivit kända i praktiken, bearbetas båda hjulen i varje kugghjulspar (hjul och mot- hjul) med skålskivor, som uppvisar två kägelformiga slipsidoytor och som under slipningen ingriper i en kugglucka. Slipsidoytorna är därvid vända från varandra och bildar en konisk ytterring, som från slip- skivans drivaxel utskjuter koncentriskt på valliknande sätt från ett mot vridaxeln vinkelrätt plan.

Enligt detta förfarande kan man visserligen framställa ett kugghjulspar med exakt ingrepp, men detta är möjligt blott under ut- _nyttjande av avsevärd tid och erfordrar därför omständliga och komp- licerade kontrollförfaranden. Enligt detta kända förfarande kan visser- ligen till att börja med båda sidoytorna i varje kugghjulslucka i ett hjul slipas i ett arbetsförlopp. Däremot måste_vid mothjulet en sidoyta i taget anspassas till den motsvarande sidoytan hos hjulet. Detta kräver genomförandet av två arbetsförlopp under noggrann kontroll med i motsvarighet därtill mycket omständliga mät- och styrinstrument. SLipas däremot båda kugghjulen i ett par samtidigt i ett arbetsförlopp, an- ligger åtminstone mot en kuggsidoyta det bärande området (s.k.bärbild) icke vid mitten av kuggsidoytan utan vid kuggkanterna (s.k.kantstöd). 7805312-1 Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande och en anordning för att möjliggöra en slipning på lämpligt sätt även av mothjulets kuggsidoytor (gentemot ett redan_slipat kugghjul) i ett arbetsförlopp och utan omständli ga kontrollförfaranden exakt gentemot hjulets kuggar.

Detta har enligt uppfinningen åstadkonmits därigenom, att kuggarna på det andra kugghjulet (mothjulet) framställes genom sam- tidig slipning av de båda på båda sidor om en kugge belägna si doytorna medel st en skålslipskiva, som uppvisar två mot varandra vända, en inåt skivan riktad, kägel formad ring bildande slipsidoytonEnligt uppfin- ningen bearbetas sålunda hjulet och mothjulet med olika skålslipskivor.

Under det att den ena skålslipskivan på förklarat sätt uppvisar slip- si doytor, som är vända från varandra och bildar en koni sk ytterring, bearbetas mothjulet med en skålslipskiva, vid vilken slipsidoytorna är e vända mot varandra och samtidigt bildar en med slipskivans rotations- _ axel koncentri sk, i ett motlrotationsaxeln vinkelrätt plan nedsänkt, spårformig inre kägelring. Därvid är uppfinningen baserad på den i nsik- ten, att på grund av geometrin hos cirkelbågkuggarna vid slipning av mothjulet i ett arbetsförlopp blott varje gång en av de båda kuggsido- ytorna vid varje kugglucka (dvs. blott en kuggsida till vänster eller blott en till höger) kan slipas på så sätt, att dess sidoytriktning överensstänlnermed riktningen hos den motsvarande si doytan i det tidigare slipade hjulet och sålunda exakt avkännes. Problemlösningen- enligt uppfinningen består i huvudsak däri, att slipförloppet vid hjulet och mothjulet utformas exakt synmetriskt därigenom, att mot- hjulet slipas med en skålslipskiva,_.som exakt utgör negati vet av kon- turen på den hjulet slipande skålslipskivan. Givetvis överensstämmer därvid axlarna hos de båda skålslipskivorna till sitt läge med den kuggrad, som just 'slipats. g En speciellt lämplig utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen kännetecknas vidare därigenom, att en extra cyklisk rörel- se av rotationsaxeln för skålslipskivan prallellt med sig själv över- lagras skålslipskivan under slipningen. En sådan extra rörelse kan för- verkligas t.ex. därigenom, att slipskivornas rotationsaxl ar förskjutes parallellt med sig själva längs en cirkelbana, t.ex. med en excentrisk lagerbult. En analys av förhållandena visar, att den 7aos312-1 excentri ska extra rörelsen påverkar krökningen hos de konkava kugg- sidoytorna på annat sätt än krökningen hos de konvexa kuggsidoytorna.

Följaktligen uppkommer en bred rundning, som på fördelaktigt sätt leder till en begränsning av det breda stödet och har sålunda till följd att axlarna för med varandra samverkande kugghjul kan förskjutas inom vissa gränser. vid runtlöpandet av slipskivan under samtidig cyklisk rörel- se slipas vid det ytterst belägna avsnittet av denna cykliska extra rörelse den yttre sidoytan och under det innerst belägna avsnittet den inre kuggluckan, så att de motsvarande sidoytorna på mothjulet lika- ledes kan bearbetas under ett slipförlopp. Genom motsvarande val dels av slipskivdiametern och dels av den av slipskivan i den cykliska rö- relsen följda rörelsen kan hjulet och mothjulet slipas under optimal anpassning till varandra. Framför allt blir det även på följande sätt möjligt att bearbeta kugghjulen i ett par, i allmänhet hjulet med det största kuggantalet (dvs. det s.k.tallrikshjulet) genom formslipning, s under det att kuggdrevet bearbetas enligt det tidigare beskrivna för- farandet. _ e Ytterligare en genom den extra rörelsen uppnådd fördel är _att se däri, att risken för slipbrand avsevärt minskar. Vid slipning sutan extra rörelse står slipsidorna på skålslipskivorna i omkrets- riktningen längs en linje, den s.k. generatrisen, i ingrepp med arbets- stycket, så att ett slipkorn kan föras till ingrepp över hela kugg- ebredden. Detta leder till en betydande risk för slipbrand och slip- sprickor, så att man kan slipas blott med ringa matning. Slipas däremot med den förklarade cykliska extra rörelsen, minskas beröringen mellan kugghjulet och slipskivan från en beröringslinje till ett snävt lokali- serat beröringsområde, vilket minskar risken för slipbrand resp. slip- sprickor, dvs. man kan arbeta med större matning.

Många olika möjligheter står till buds för genomförandet av matningsrörelsen. Den extra rörelsen kan på redan förklarat sätt ut- göras av en cirkelrörelse kring slipskivans axel. I många fall är det lämpligt med en extra rörelse av slipskivan längs en ojämn bana, som består av två med olika krökningsradier i samma riktning krökta banor.

På detta sätt kan man uppnå kortare förlusttider, varunder slipskivan 7805312-1 ej står i beröring med någon sidoyta. Samtidigt uppnås därigenom en större variation på den uppnåeiiga breda rundningen. Vidare kan melian de krökta banavsnitten anordnas ett röreïseavsnitt i huvudsak vinkeï- rätt mot kuggsidoytan, varigenom på enkeït sätt möjiiggöres en spei- rumsutjämning me11an profiitjockieken hos profiiskivan och kugghjuis- bredden hos det koniska kugghjuiet. SLutiigen kan mittpunkten för de båda krökta banavsnitten vara beiägen vid oiika stäïien, varigenom möj- iiggöres en variation av iäget för bärbiiden vid en kuggsidoyta i för- håiiande-ti1] den andra kuggsidoytan. " I samtliga fa11 ieder den cykiiska extraröreïsen i kombi- nation med det förkïarade arbetssättet eniigt uppfinningen ti11 icke biott en väsentiig förbättring av kuggingreppet mellan kugghjuien utan även tiiï en gynnsammare påverkan av siipbranden genom motsvarande variation av ansmygningen meiian kuggsidoytorna och siipsidoytorna, framför a11t även av den insänkta inre koniska ringen. Vidare kan rund- ningen och såiunda bärbiiden förändras på fördeiaktigt sätt därigenom, att siipskivan är anordnad förskjutbar i riktning av sin aXe1, så att den sïipas tiii en vaibar diameter.

Lämpiigen iigger förhåiiandet me11an siiphastigheten och frammatningshastigheten hos slipskivan meiian 30:1 och 60:1, varvid frammatningen definieras som röreseïen av beröringspunkten meiian siip- skivan och hjulet i kuggiängdriktningen. Vidare har det visat sig vara fördeiaktigt, att siipröreisen och matarröreisen för siipskivan är rik- tade motsatt varandra. Den motsatt riktade siipningen är i och för sig känd, men den medför ej några fördeiar vid vaniiga sïipförfaranden.

Inom ramen för uppfinningen uppnår man däremot den fördeien att större frammatningsvärden (avdragseffekt) möjïiggöres utan risk för siip- sprickor e11er siipbrand än vid siipning i sannm riktning.

Anordningen för genomförande av det beskrivna förfarandet en1igt uppfinningen är baserad på en vaniig anordning för deivaissiip- ning av kägeikugghjui, som uppvisar en kring en siipaxei roterande drivbar skåisiipskiva med två kägeiformiga siipsidoytor. Enïigt uppfin- ningen kännetecknas en sådan anordning därigenom, att siipsidoytorna är vända mot varandra avgränsande en mot skivan riktad nedsänkt kägei- formad ring. .7805312-1 s g Uppfinningen skall i det följande närmare förklaras med hän- visning till de bifogade ritningarna, varå fig. 1 schematiskt åskåd- liggör ingreppsförhållandena vid ett hjulpar resp. ingreppsförhållan- 'dena mellan slipskivan och hjulet. Fig. 2 visar ett koniskt kugghjul vid den idealiserade formen av ett plant hjul och fig. 3 är en perspek- tivvy av det kägelhjul, som skall slipas, med delvis skuren slipskiva.

Fig. 4 visar ett koniskt kugghjul i den idealiserade formen av ett plant hjul under antydan av slipskivans geometri och kinematik. Fig. 5 visar flera utföringsexempel på den cykliska rörelsens bana.

I fi g. 1 visas till vänster ett kugghjulspar med två i in- grepp med varandra stående koniska kugghjul 1 och 2 med spiralkuggar.

Varje hjul 1, 2 uppvisar den konstanta delkägellängden R. Delkägel- vinkeln för de båda hjulen har betecknas med C/ 01 och dfgg. å Slutligen uppvisar de båda hjulen den yttre delkägellängden Ra. Vid det visade utföringsexemplet är för övrigt kugghöjden oberoende av del- kägellängden R. _Till höger om hjulparet har den yttre delkretsen Ra projice- rats på ritningsplanet, i vilket de följaktligen återges som ellipser, vilka antytts streckpunkterat. Av hjulet 1 visas en kugge 10 och av hjulet 2 en kugglucka 20. När de båda hjulen står i ingrepp med varandra, kan man tänka sig en idealiserad plankuggrad med räta sidoyt- linjer, vilka samtidigt står i ingrepp med båda hjulen och vilkas berö- ringspunkter i samtliga valsningslägen med båda hjulen 1, 2 samtidigt utgör även beröringspunkterna mellan de båda hjulen. Dessa plana kuggar - det s.k. ideala hjulet - kan återges som en utbredning i form av kuggstången 3 mellan de båda hjulen 1 och 2. Denna ideala plana kugg- form resp. det plana hjulet uppvisar en yttre radie, som är lika med. den yttre delkägellängden k och en delkägelvinkel på 90° - dvs. en dubbel delkägelvinkel på 1800. I fig. 2 visas ovanifrån det till . de båda hjulen hörande ideala planhjulet 4, varvid de en kugglucka be- gränsande plana linjerna i detta fall 42, 43 återges medelst en cirkel.

Vid de kända slipförfarandena för kägelhjul har verktyget ständigt formen av den i fig. 1 visade skålfor- 7805312-1 miga slipskivan 5. Med denna slipskiva, vars slidsi- dor 51, 52 bildar en yttre kägelring, kan man fram- ställa den högra och den vänstra sidoytan på kugg- 'luckan 20 i ett kugghjul 2. Användes detta verktyg ävenför alstring av kuggluckorna till den andra kugg- hjulet 1, måste dessa högra och dess vänstra sidoyta framställas i skilda arbetsförlopp, eftersom eljest mittpunkterna För sidytlinjerna För den högra och den vänstra sidoytan i kuggluckorna hos hjul och mothjul ej stämmer överens.

Detta åstadkommas såsom visas i fig. 1 därigenom, att mothjulet bearbetas med en skålslip- skiva 7, vars kägelformiga slipsidoytor 71, 72 är vända mot varandra och bildar en rännliknande nedsänkt inre kägelring. Därigenom blir det möjligt slipa även mot- hjulet i ett arbetsförlopp. För övrigt visas hur slipskivorna 5 och 7 med avseende på det tillhörande planhjulet uppvisar en gemensam axel B. När slip- skivan 5 med sina slipsidoytor 51, 52 bearbetar kuggluckorna 20 i hjulet 2, slipas med slipskivan 7 sidoytorna på den i denna kugglucka 20 ingripande kuggen 10 på mothjulet1 och detta sker i ett enda arbetsförlopp. Slipskivan 7 resp. dess skruvspindel kan Förskjutas i riktning av axeln 8 enligt pilen 81, så att skivan slipas till en annan diameter. Däri- genom kan den breda rundheten varieras.

En praktisk utföringsform av det fürklaradde förfarandet visas i fig. 3 vid användning För slip- ning av hjulet 2. Slipskivan 5 med sidoytprofilen 51, 52 i Form av en yttre kägelring sitter på skruv- spindeln 53, som roterar i riktningen 34. Denna ro- tationsrörelse utgör snittrörelsen för slipskivan. .1e0ss12-1 8 På en För ändamålet lämplig axel 23 resp. en drivaxel sitter det kägelhjul 2, som skall slipas och som ut- för en oscillerande vridrörelse - valsrörelsen - i riktning av dubbelpilen 24. Slipskivan 5 genomför för- utom snittrörelsen 54 ännu en till rörelsen 24 av kägel- hjulet 2 anpassad valsningsrörelse 56, för vilket ända- mål tjänar en valsningskropp, som styr slipskivan i en oyklisk rörelse kring kärnpunkten 57, mellan hjulets 2 axel 23 och mittlinjen 58 För kugghöjden. I ögonblicke- vyn slipas kugghjulet skuggsidyta 2D, varvid den en- ligt ritningen nedre sidoytan 21 bearbetas av den yttre slipsidoytan 51 och den yttre kägelytan 22 av den inre slipsidoytan 52. Därvid bearbetas den ena sidoytan 21 eller 22 utifrån och inåt och den andra sidoytan inifrån och utåt och ständigt under hjulets rullning i den ena eller andra riktningen av dubbelpilen 24.

I Vrid- eller snittrörelsen 54 av slipskivan 5 resp. av slipskivan 7 Överlagras en cyklisk extra- rörelse 55 med ringa excentrioitet, som genomföras antingen av slipskivan 5 i förhållande till slipspin- deln 53 eller som genomföras direkt av denna, Detta har närmare åskådliggjorts med det ideala plankugghjulet 6 i Pig. 4, till vilket snittlinjerna för en kugglucka har betecknats med 61 och 62. Sidoytorna i kuggluckan framställes med en icke visad slipskivan med den yttre radien ra och den inre radien ri, som roterar kring axeln 63. Denna vridrörelse utgör i sin tur snitt- rörelsen. Vidare utför slipskivan en cyklisk rörelse kring sin axel, i det visade utföringsexemplet en ' cirkelrörelse, vars rörelse-bana på ritningen betecknats med 64. Båda rörelserna försiggâr i riktning av pilen 65.* 7805312-1 Krökningsradien för den konkava kuggsidoytan bildas som sum- man av radien ra för slipskivan och radien för den extra rörlsen.

Snittlinjen för denna konkava form utgöres likaledes av en cirkelbåge.

Den konvexa kuggsidoytan har i detta plan fortfarande blott den approximerade formen av en cirkelbåge, eftersom de båda rörelserna längs radien ri och radien för den extra rörelsen överlagras.

Krökningen för kuggsidoytan motsvarar approximativt det inverteradef värdet för radien ri och är i ringa grad större än detta inverte- rade värde. Framställes hjulet och mothjulet med en slipskiva, t.ex. såsom i fig. 1 och 3 betecknas med 5 resp. 7, och överlagras antingen båda eller blott ett verktyg med en sådan extra rörelse, bildas en för- delaktig bred rundning, som leder till ett begränsat brett stöd och därmed till en gynnsam förskjutningsförmåga hos hjulet. För övrigt kan hjulet liksom mothjulet framställas i ett arbetsförlopp. Beröringen mellan slipskivan och arbetsstycket sker icke längre längs en berö- ringslinje, som i huvudsak ligger i slipskivans snittriktning, utan vid extra överlagring av en valsrörelse fortfarande teoretiskt i en punkt resp. på grund av snittinställningen vid slipning i en relativt liten beröringsyta. Storleken av denna beröringsyta beror i riktning mot ingreppsytan på graden av inställning och förhållandet hos krökningen på slipskivan och inställningsrörelsen.

Ytterligare en fördel med detta förfarande kan utläsas i fig. 4. vid den visade riktningen av den extra rörelsen vandrar berö- ringszonen vid den konkava sidoytan från den yttre kuggänden till den inre kuggänden och vid den konvexa sidoytan från den inre kuggänden till den yttre kuggänden. Genom slaget av extra rörelse och den begränsade längden av rörelseytan mellan 7805312-1 10 slípskivan och det verksamma hjulet blir värmepåverkan mot hjulet under slipningen mindre och Följaktligen minskas även risken För slipbrand.

I fig. 5 visas schematiskt olika fitförings-i.

Former för den extra rörelsen. 5.1 visar den redan förklarade cirkelbanan. 5.2. visar en andra cyklisk kurva, varvid tvâ avsnitt med cirkelbågar med olika radier har sammanförts. Under det att vid den cirkel- Formiga extra rörelsen enligt 5.1. uppkommer en större spilltid, under vilken slipskivan ej berör någonkugg- sidoyta, minskas denna tid genom den typ av extra rörelse, som visas i 5.2. Dessutom erhålles en större variationsbredd vid valet av den ünksade breda rund- heten.

Vid rörelsebanan 5.3. företas i ändlägena ytterligare en inställning, som omfattar en rörelse- komponent i hjulets omkretsriktning. På detta sätt kan man genomföra en spelrumsutjämning mellan slip- skivans tjocklek och kuggluckans bredd hos hjulet.

Slutligen kan mittpunkterna För den enxtra rörelsen väljas på godtyckligt sätt såsom åskådliggüres i 5.4. Därigenom möjliggöres en gynnsam påverkan av bärbildläget på en kuggsidoyta oberoende av bärbíldläget på den andra kuggsidoytan.

Det förklarade arbetssättet lämpar sig särskilt I för slipning av precisionskuggar, t.ex. vid verktygs- maskinskonstruktioner, tryckmaskinskonstruktigner vid snabbgående växlar och vid Flygplanskonstruktioner. I Förkuggningen åstadkommas i allmänhet genom Fräsning, varetter hjulen härdas ochslipas. Vid serietillverkning, t.ex. För motorfordon, kan kuggbearbetningen ske genom precisionssmide och efter härdningen slutbearbetningen 7805312-1 II genomföras genom slipning. Dessutom är det möjligt att bearbeta det ena hjulet - som regel det med största kuggtalet - genom formslipning och bearbeta mothjulet medelst det förklarade förfarandet.

Claims (10)

7a~osz12-1 n P A T E N T K R A V

1. Förfarande För slipning av kugghjulspar, som består av med spiral- eller bâgformiga kuggar försedda, koniska kugghjul, medelst ett delvalsningsfërfarande, varvid kuggarna på det ena kugghjulet (hjulet) framställes genom slipning av de oå båda sidor om en kugglucka belägna sido- ytorna medelst en skålslipskiva, som uppvisar två från varandra vända, en utåt riktad, kägelformad ring bildande slipsidoytor, k äln n.e t e c k n a t d är a v, att kuggarna på det andra kugghjulet (mothjulet 1) framställes genom samtidig slip- ning av de båda på båda sidor om en kugge (10) belägna sido-e ytorna medelst en skålslipekiva (7), som uppvisar två mot varandra vända, en inåt skivan riktad, kägelformad ring bildande alipsidaytar (71, 72).

2. Förfarande enligt kravet 1, k ä n n e t_e c k n a t _d ä r a v,att en extra cyklisk rörelse av rotationsaxeln För skålslipskivan (7) parallellt med sig själv överlagras skål- slipskivan (7) under slipningen. g

3. 'Ffirfaranga enligt kravet 2, .k a n n e t a c k n a t d ä r a v, att den cykliska rörelsen (55) utgöres av en cirkel- rörelse (F19. 5.1.).

4. Förfarande enligt kravet 2, k ä n n e t e c k- n a t d ä r a v, att den cykliska rörelsen (55) försig- går längs två med avseende på krökningen hos kuggsidoytorna (óf, 62) konkava cirkelbågar med olika krükning (Fig. 5.2.).

5. Förfarande enligt kravet 4, k ä n n e_t e c k n a t d ä r a v, att mellan de båda cirkelbågformiga rörelseavsnitten genomföras ett i huvudsak vinkelrätt mot kuggflänsarna riktat rätlinjígt rörelseavsnitt (fig. 5.3.).

6. Förfarande enligt kravet 4 eller 5, k ä n n e- t a a k n a t a a r a v, att ua bada airkaitågfarmiga. rörelseavsnitten har olika rörelsemittpunkter (Fig. 5.4.). 7805312-1

7. Anordning För genomförande av slipning av kugghjulspar av med spiral- eller bågformiga kuggar För- sedda konieka kugghjul medelst Förfarandet enligt något av kraven 1 - 6, och med en kring en slipaxel roterande driv- bar skålslipskiva med två kägelformiga ringar med vardera med en slipsidoyta utformad på en kägelflank, k ä n n e- t e c k n a d d ä r a v, att slipsidoytorna (71, 72) är vända mot varandra avgränsande en mot skivan riktad nedsänkt kägel- Formad ring.

8. Anordning enligt kravet 7, k ä n n e t e c k- n a d d ä r a v, att slipskivan (5, 7) är Förskjutbar (81) i riktning av sin axel (8).

9. Anordning enligt något av kraven 7 och 8, k ä n- n e t e c k n a d d ä r a v, att förhållandet mellan skärhastigheten och Förskjutningshastigheten hos slipskivan ligger mellan 4D:1 och 6Û:1, varvid Förskjutningen utgöres av rörelsen av beröringspunkten i kugglëngdriktningen.

10. Anordning enligt något av kraven 7 - 9, k ä n- n e t e c k n a d d ä r a v, att skivans skär- och Förekjutningsriktning är riktade motsatt varandra. 7