WO1996035541A2 - Verfahren zum schleifen der verzahnung von bogenverzahnten kegelrädern - Google Patents

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WO1996035541A2
WO1996035541A2 PCT/EP1996/002020 EP9602020W WO9635541A2 WO 1996035541 A2 WO1996035541 A2 WO 1996035541A2 EP 9602020 W EP9602020 W EP 9602020W WO 9635541 A2 WO9635541 A2 WO 9635541A2
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angle
machine
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Dieter Wiener
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Klingelnberg Söhne
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F21/00—Tools specially adapted for use in machines for manufacturing gear teeth
    • B23F21/02—Grinding discs; Grinding worms
    • B23F21/023—Face-mill-type, i.e. cup-shaped, grinding wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F19/00—Finishing gear teeth by other tools than those used for manufacturing gear teeth
    • B23F19/002—Modifying the theoretical tooth flank form, e.g. crowning
    • B23F19/005—Modifying the theoretical tooth flank form, e.g. crowning using a face-mill-type tool, e.g. a milling or a grinding tool
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F9/00—Making gears having teeth curved in their longitudinal direction
    • B23F9/02—Making gears having teeth curved in their longitudinal direction by grinding
    • B23F9/025—Making gears having teeth curved in their longitudinal direction by grinding with a face-mill-type, i.e. cup-shaped, grinding wheel

Definitions

  • the invention relates to a method specified in the preamble of claim 1.
  • bevel gears with a circular tooth longitudinal line takes place in the single part process, whereas the production of those with involute or extended epicycloid as tooth longitudinal line takes place in a continuous process.
  • grinding processes with a conical cup wheel have been created for the fine machining of bevel gears, including those with an epicycloid tooth longitudinal line. It is therefore possible to grind bevel gears, which are pre-toothed with epicycloidal tooth longitudinal line, with circular-arc-shaped tools.
  • SPARE BLADE (RULE 26) It is known that in the longitudinal tooth forms for epicycloids and circular arcs formed during toothing, the differences between the two longitudinal tooth lines are small and, with suitable adaptation, are in the range of the allowance of the fine machining.
  • both forms can be produced with the above-mentioned methods.
  • the difference in production which essentially relates to the generation of the division, cannot be realized selectively in the individual processes.
  • the continuous process for involute and cycloid toothing is preferred for economic reasons, the production of circular bevel gears is only possible in the partial process.
  • the main application is in the manufacture of spiral toothed bevel gears which have a circular arc in the tooth longitudinal direction, a method from Gleason, Rochester, NY, USA.
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26)
  • the gear system used by O erlikon is based on the constant tooth height and the continuous process.
  • Messerkopfschiefstel ⁇ lung (by the skilled person as a designated TILT) reaches the respective Shaped ⁇ -made lengthwise crowning.
  • TILT time to which the ring gear is inserted, where ⁇ is prepared against the pinion teeth by rolling on the cone of the Tellerra ⁇ .
  • the grinding wheels are cup-shaped (cup wheels) and are trimmed (profiled) in the work area.
  • the inner cone for grinding the convex tooth flank and the outer cone for grinding the concave tooth flank in turn have the same radius in the center of the profile of the toothing - apart from the slight difference in radii to produce the desired longitudinal crowning.
  • Bevel gear grinding machines with a double grinding head have been developed for grinding the hardened teeth of such bevel gears, e.g. the CNC-controlled spiral bevel gear generating machine WNC 80 from Klingeinberg (see the corresponding company brochure No. 1320).
  • the double grinding head allows the convex and concave tooth flanks of a continuously pre-toothed bevel gear to be ground in the same clamping in a so-called 2-track method (the metric geometrical conditions in the face gear for the 2-track method result from the essay "Grinding curved-toothed bevel gears in small series production", D. Wiener, magazine “Werkstatt und strig 31, picture 6, 1985).
  • Machine settings differ not only by the different grinding wheel diameters, but also at least by different distances from the center of the grinding spindle to the center of the machine (the so-called machine eccentricity S, which, as shown in FIG. 7, is the distance between the center of the roller cradle and the center of the grinding spindle ⁇ axis).
  • machine eccentricity S which, as shown in FIG. 7, is the distance between the center of the roller cradle and the center of the grinding spindle ⁇ axis.
  • the object of the invention is to improve a method of the type specified in the preamble of patent claim 1, which is a completing method, such that each flank of a bevel gear toothing can be optimized independently of the other and that all Allow pre-tooth types to be ground.
  • the method according to the invention which can be referred to as a semi-completing method, combines the advantages of the completing method with the advantages of the gears produced in the continuous method.
  • the grinding wheel is used for
  • SPARE BLADE SPARE BLADE (RULE 26) generation of the desired resulting grinding wheel radii with different cone angles.
  • one side is machined in downward rolling and the other in upward rolling.
  • the machine setting is changed such that either by setting an inclination angle (TILT) of the grinding wheel by inclining the grinding wheel axis or by simulating such an inclination angle and / or by additional movement during the rolling process, the correct pressure angle and the correct flank topography arise.
  • TILT inclination angle
  • TILT inclination angle
  • any type of pre-toothing can be ground without being as limited in the geometry design as in the completing method. It is particularly advantageous that each edge can be optimized independently of the other by the method according to the invention.
  • the machine is set in the reversal points in such a way that the machine eccentricity and the basic machine angle (cf. FIG. 7) are not changed, but different eccentricity and pressure angles are compensated for by rolling.
  • the basic machine angle r is the angle between the axis of the roller cradle movement Y and the workpiece axis minus 90 *.
  • an advantageous embodiment of the invention forms the subject of the subclaim.
  • the method is used in the machining of pinions with toothing in the form of a circular arc in the tooth longitudinal direction, which are produced in the so-called single-side method.
  • the pinions are machined separately on the convex and concave flanks.
  • Fig. 6 is a flow diagram illustrating the algorithm for
  • Fig. 7 is an explanatory picture.
  • FIG. 3 shows, as already mentioned above, a grinding wheel known from the so-called completing method, in which the angle of production of the grinding wheels has been changed by reducing the angle ⁇ cv of the outer cone (compared to the representation in FIG. 2) and the Angle __., Des Inner cone (again compared to the illustration in Fig. 2) has been enlarged so that applies
  • the convex flank of the spiral toothing of a ring gear 14 is machined in one cycle during the upward rolling with the grinding wheel 13 (FIG. 4) and in another cycle during the downward rolling the concave flank ( Fig. 5).
  • the machine setting is then changed such that the correct pressure angle and the correct pressure angle are changed either by adjusting an inclination angle (TILT) of the grinding wheel by inclining the grinding wheel axis or by simulating such an inclination angle and / or by additional movement during the rolling process Flank topography result.
  • TILT inclination angle
  • the machine eccentricity is also set so that the correct spiral angles are generated.
  • a program is used for this which defines the corresponding machine settings in the reversal points so that the correct pressure angle is achieved by inclining the grinding wheel axis or by simulating an inclination angle or by additional movements during rolling or by a combination of these measures.
  • the algorithm of such a program can be described as follows.
  • the flowchart in Fig. 6 illustrates the algorithm for generating the machine setting for the novel Se i-Comple- ting process represents.
  • the starting point is setting at 50 from the Maschinen ⁇ ME W. erkzeug stylist for two separate grinding wheels with the zuge ⁇ hearing This W the two-track method results in a flank shape F c ⁇ for the convex flank and a flank shape F for the concave flank (block 54).
  • a tip radius R determines the tool, tool data W and the machine setting ME, which produce a physically displayable grinding wheel, separately for a tool side 1 convex (R] _ cx "w icx 'ME lcx' Bloc k 56) for" d a tool side 2 concave (R 2c v ' W 2 cv' ME 2 c V Bloc ⁇ 58) •
  • This grinding wheel then has a larger tool angle - lcx on the convex flank and a smaller tool angle - * «2cv than on the concave flank the horrwin concerned ⁇ angle ⁇ -, v or v ⁇ _ the original grinding wheel (blocks 60 and 62, respectively).
  • this grinding wheel has then to the convex flank a smaller tip radius R lcx than the corresponding radius R 2 cv and to the concave edge of a RESIZE ⁇ ßeren tip radius R 2CV than the corresponding radius R lcx -
  • the resulting incorrect pressure angle on the workpiece is compensated for either by TILT setting, ie by tilting the grinding wheel axis, or by overlaying Modified Roll (MR) and Helical Motion (HM).
  • Modified Roll is a change in the rolling ratio between the roller cradle (Y) and the workpiece axis.
  • Helical motion is a continuous change in the depth infeed (X), cf. Fig. 7. This results in the setting for semi-plating for both flanks, with an associated flank shape F lc ⁇ for the convex flank and F 2cv for the concave flank.
  • this edge shape is compared with the original edge shape F.,. ⁇ ,. or FC_V, compared (at 68, 70).
  • the machine setting ME and tool data W are corrected (blocks 72 and 74, respectively) until the deviation lies within the desired tolerance. Then, if desired, each ease-off can be optimized separately with regard to noise behavior and load-bearing capacity (blocks 76 and 78). The result is the tool data W for a grinding wheel and the machine settings ME for the convex and the concave flank (block 80).
  • a further variant for specifying the machine settings in the reversal points consists in adjusting the machine in the reversing points while maintaining the machine eccentricity and basic machine angle in order to achieve the correct pressure angle so that different eccentricity and different pressure angles are compensated by rolling during the rolling process become.
  • the method according to the invention can also be used for machining circular-toothed pinions, which in .
  • So-called single-side processes are produced, in which the pinions are machined separately on the convex and on the concave flank.
  • the single-side process is known, for example, from the company publication "The Gleason gear system for spiral bevel gears", page 7, Alfred Wentzky & Co., Stuttgart, revised in 1942.

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Abstract

Beschrieben ist ein Verfahren zum Schleifen einer Kegelradverzahnung im Einzelteilverfahren mit ein und derselben Schleifscheibe, die zur Erzeugung von gewünschten Schleifscheibenradien (R) mit unterschiedlichen Kegelwinkeln (α) versehen ist, wobei beim Schleifen in Abwärtswälzung bis zu einem ersten Umkehrpunkt eine Flanke und in Aufwärtswälzung bis zu einem zweiten Umkehrpunkt eine andere, benachbarte Flanke bearbeitet wird und wobei in den Umkehrpunkten Maschineneinstellungen (ME) so verändert werden, daß bei dem Wälzprozeß trotz der untertschiedlichen kegelwinkel (α) ein richtiger Eingriffswinkel und eine richtige Flankentopographie entstehen. Das Verfahren vereinigt in sich die Vorteile von bekannten Completing-Verfahren, bei denen unter Inkaufnahme einer speziellen Radkörpergeometrie mit konisch verlaufender Zahnhöhe beide Flanken gleichzeitig geschliffen werden können, und des bekannten 2-Spur-Verfahrens des Schleifens von beiden Flanken mit einem Doppelschleifkopf, bei dem zur Optimierung der Flankenform für konvexe und konkave Flanken verschiedene Zusatzkorrekturen überlagert werden können.

Description

VERFAHREN ZUM SCHLEIFEN DER VERZAHNUNG VON BOGENVERZAHNTEN
KEGELRÄDERN
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Stand der Technik
Es gibt Kegelradverzahnungen, die im kontinuierlichen Verfahren hergestellt werden, und solche, die im Einzelteilverfahren her¬ gestellt werden- Da die Forderungen an die Getriebe in den letz¬ ten Jahren in bezug auf Tragfähigkeit, Genauigkeit und Laufruhe ständig gestiegen sind, sind spezielle Fertigungsverfahren ge¬ schaffen worden, die im Gegensatz zum Läppen nach dem Härten eine Feinbearbeitung vorsehen. Geht man von den Unterschieden bezüglich der Zahnlängslinie aus, so gibt es im wesentlichen drei Grundformen von bogenverzahnten Kegelrädern:
- Kreisbogen als Zahnlängslinie,
- Evolvente als Zahnlängslinie,
- verlängerte Epizykloide als Zahnlängslinie.
Die Herstellung von Kegelrädern mit kreisbogenför iger Zahn¬ längslinie erfolgt im Einzelteilverfahren, wogegen die Herstel¬ lung von solchen mit Evolvente oder verlängerter Epizykloide als Zahnlängslinie im kontinuierlichen Verfahren erfolgt. Für die Feinbearbeitung von Kegelrädern, auch von solchen mit epi- zykloidischer Zahnlängslinie, sind in den letzten Jahren Schleifverfahren mit kegeliger TopfScheibe geschaffen worden. Es besteht daher die Möglichkeit, auch Kegelräder, die mit epi- zykloidischer Zahnlängslinie vorverzahnt sind, mit kreisbogen¬ förmigen Werkzeugen zu schleifen.
ERSATZBLÄTT(REGEL26) Es ist bekannt, daß bei den beim Verzahnen entstehenden Zahnlängsformen für Epizykloide und Kreisbogen die Unterschiede zwischen beiden Zahnlängslinien gering sind und bei geeigneter Anpassung im Bereich des Aufmaßes der Feinbearbeitung liegen.
Kegelradverzahnungen, die in modernen kontinuierlichen Verfahren hergestellt werden wie Spiroflex oder Spirac der Firma Oerlikon, Zürich, oder Zyklo-Palloid der Firma Klingeinberg, Hückeswagen, haben im allgemeinen solche verlängerten Epizykloiden als Zahnlängslinien. Bis auf gewollte Abweichungen, die zur Erzeu¬ gung von Zahnlangsballigkeiten dienen, sind diese Verzahnungen in Zahnlängsrichtung kongruent, d.h., daß die konvexen und kon¬ kaven Flanken in Zahnmitte die gleichen Radien, aber mit unterschiedlichen Vorzeichen besitzen. Zum Herstellen einer Zy- klo-Palloid-Verzahnung werden ein- oder mehrgängige Stirnmesser¬ köpfe verwendet. Die Zahnhöhe ist bei der Zyklo-Palloid-Verzah- nung über die ganze Zahnbreite konstant. Bekanntlich wird zwi¬ schen Spiralzahnkegelrädern mit sich verjüngenden und solchen mit gleich hohen Zähnen unterschieden. Hinsichtlich der Profil¬ höhe in Flankenlängsrichtung können mit den vorstehend angeführ¬ ten Verfahren je nach Auslegung beide Formen erzeugt werden. Im Gegensatz dazu ist der Unterschied bei der Herstellung, der im wesentlichen die Erzeugung der Teilung betrifft, bei den einzel¬ nen Verfahren aber nicht wahlweise zu verwirklichen. Während das kontinuierliche Verfahren für die Evolventen- und Zykloiden-Ver- zahnung aus wirtschaftlichen Gründen vorgezogen wird, ist die Herstellung von kreisbogenverzahnten Kegelrädern nur im Teil¬ verfahren möglich. Hauptsächliche Anwendung findet bei der Her¬ stellung von spiralverzahnten Kegelrädern, die in Zahnlängs¬ richtung einen Kreisbogen aufweisen, ein Verfahren der Firma Gleason, Rochester, NY, USA.
ERSATZBLAπ(REGEL26) Das von Oerlikon angewandte Verzahnungssystem basiert auf der konstanten Zahnhöhe und dem kontinuierlichen Verfahren. Bei den Oerlikon-Verzahnungsverfahren wird durch Messerkopfschiefstel¬ lung (vom Fachmann auch als TILT bezeichnet) die jeweils gefor¬ derte Längsballigkeit erreicht. Bei dem Spirσflex-Verfahren werden Tellerrad und Ritzel am Erzeugungs-Planrad abgerollt, und beim Spirac-Verfahren wird das Tellerrad eingestochen, wo¬ gegen die Ritzelverzahnung durch Wälzen am Kegel des Tellerra¬ des hergestellt wird.
Auch bei dem sogenannten Kurvex-Verfahren der Firma Modul (vgl. DD-Norm TGL 25644 und Firmenprospekt Nr. KB 6060/1972, Zahnrad- Wälzfräsmaschinen für kreisbogenverzahnte Kegelräder (Kurvex- Verfahren) , ZFKK 250 X 5K und ZFKK 500 X 10/IK, VEB Werkzeugma¬ schinenkombinat "7. Oktober", Berlin, VEB Zahnschneidemaschinen¬ fabrik Modul, Karl-Marx-Stadt), das mit ineinander geschachtel¬ ten Fräsern für Innen- und Außenflanke im Teilverfahren arbeitet und Kreisbögen als Zahnlängsform hat, sind die Fräserradien bis auf die gewünschte Längsballigkeit für konkave und konvexe Flanke gleichgroß.
Um derart vorverzahnte Kegelräder schleifen zu können, sind zwei Schleifscheiben erforderlich. Die Schleifscheiben sind topfartig ausgebildet (Topfscheiben) und werden im Arbeitsbereich kegel¬ förmig abgerichtet (profiliert) . Der Innenkegel für das Schlei¬ fen der konvexen Zahnflan'ke und der Außenkegel für das Schleifen der konkaven Zahnflanke haben wiederum in Profilmitte der Ver¬ zahnung - bis auf die geringe Radiendifferenz zur Erzeugung von gewünschten Längsballigkeiten - den gleichen Radius. Schneidet man den jeweiligen Kegel durch eine Ebene senkrecht zur Kegelmantellinie in Profilmitte der Schleifscheibe, so stellt der Abstand von der Profilmitte bis zur Rotationsmitte der Schleifscheibe den Krümmungsradius der Schnittellipse in Pro¬ filmitte dar (nähere Einzelheiten hierzu siehe Dissertation "Untersuchungen über die Flankentragfähigkeit von Kegelradge¬ trieben" von Dr. Wiener, Seiten 45-49, RWTH Aachen, 1970). Es ergeben sich zwei Krümmungsradien, Ra und Ri, die wiederum bis auf die zur Erzeugung einer gewünschten' Längsballigkeit
ERSATZBLÄTT(REGEL26) erforderlichen geringen Unterschiede gleich groß sein müssen:
Ra = Ri,
wie es in beigefügter Fig. 1 dargestellt ist.
Für das Schleifen derartig vorverzahnter Räder sind also zwei Schleifscheiben 11, 12 erforderlich, da bei einer Schleifscheibe mit gleichen Winkeln für den Innenkegel und den Λußenkegel immer gilt
Ra > Ri,
wie es der beifügten Fig. 2 zu entnehmen ist.
Für das Schleifen der gehärteten Verzahnungen von solchen Ke¬ gelrädern sind Kegelradschleifmaschinen mit Doppelschleifkopf entwickelt worden, wie z.B. die CNC-gesteuerte Spiralkegelrad- Wälzschleifmaschine WNC 80 der Firma Klingeinberg (vgl. den ent¬ sprechenden Firmenprospekt Nr. 1320) . Der Doppelschleifköpf er¬ laubt es, in einem sogenannten 2-Spur-Verfahren die konvexen und konkaven Zahnflanken eines kontinuierlich vorverzahnten Kegelra¬ des in gleicher Aufspannung fertig zu schleifen (die gemeometri- schen Verhältnisse im Planrad für das 2-Spur-Verfahren ergeben sich aus dem Aufsatz "Schleifen bogenverzahnter Kegelräder in der Kleinserienfertigung", D. Wiener, Zeitschrift "Werkstatt und Betrieb", Bild 6, 1985). Hierzu werden auf den beiden Schleif¬ spindeln der Maschine Schleifscheiben unterschiedlichen Durch¬ messers aufgenommen, so daß beim Schleifen Krümmungsunterschiede zwischen konvexen und konkaven Flanken entstehen. In ein und derselben Aufspannung wird dabei zunächst mit einer Schleif¬ scheibe die konkave und anschließend mit der anderen Schleif¬ scheibe die konvexe Flanke eines Kegelrades geschliffen, oder umgekehrt. Dadurch sind auch sehr unterschiedliche Korrekturen an beiden Flanken unabhängig von der anderen Flanke möglich. Es kann unabhängig von einander für Zug und Schub die Größe der Zahnlängsballigkeit und damit die Tragbildlänge stets optimal den vorliegenden Betriebsbedingungen angepaßt werden. Die beiden
ERSATZBLÄTT(REGEL26) Maschineneinstellungen unterscheiden sich nicht nur durch die unterschiedlichen SchleifScheibendurchmesser, sondern auch zu¬ mindest durch unterschiedliche Abstände von Schleifspindelmitte bis Maschinenmitte (die sogenannte Maschinenexzentrizität S, bei der es sich gemäß der Darstellung in Fig. 7 um den Abstand zwi¬ schen der Wälzwiegenmittelachse und der Schleifspindelmittel¬ achse handelt) . Außerdem können zur Optimierung der Flankenform für konvexe und konkave Flanken ganz verschiedene Zusatzkorrek- turen überlagert werden.
Um aber vorverzahnte Kegelräder mit nur einer Schleifscheibe schleifen zu können, sind für im Teilverfahren hergestellte kreisbogenverzahnte Kegelräder die sogenannten Completing-Ver- fahren entwickelt worden. Diese beruhen auf der Erkenntnis, daß man die Radien der Schnittellipsen (oben mit Bezug auf Fig. 1 erläutert) in dem erforderlichen Sinne verändern kann, wenn man die Erzeugungswinkel der Schleifscheiben verändert: Indem man den Winkel αcv des Außenkegels verkleinert und den Winkel _cχ des Innenkegels (vgl. Fig. 2) vergrößert, kann man die gewünschten Radien einstellen, so daß wieder gilt
Ra = Ri,
wie es in beigefügter Fig. 3 gezeigt ist. Da durch diese Verän¬ derung des Winkels _cv des Λußenkegels und des Winkels _cχ des Innenkegels der Eingriffswinkel verändert wird, muß man durch andere Methoden sicherstellen, daß an der Zahnflanke trotzdem der richtige Eingriffswinkel entsteht. Eine Methode, die Unter¬ schiede in den Schleifscheibenwinkeln zu kompensieren, um den richtigen Eingriffswinkel zu schaffen, besteht darin, die Schleifspindel und damit die Schleifscheibe zu neigen. Diese Me¬ thode wird z.B. bei einem Completing-Verfahren von Gleason ange¬ wandt. Eine andere Methode, die Unterschiede in den Schleif- scheibenwinkeln zu kompensieren, um den richtigen Eingriffswin¬ kel zu erzielen, besteht darin, die Schleifscheibe Zusatzbewe¬ gungen ausführen zu lassen. Diese Methode wird z.B. bei einem Completing-Verfahren von Klingeinberg angewandt. Sowohl das Gleason- als auch das Klingelnberg-Completing-Verfahren bringen jedoch eine Beschränkung auf eine spezielle Radkörpergeometrie mit konisch verlaufender Zahnhöhe mit sich, d.h. die Zahnhöhe nimmt in Zahnlängsrichtung von innen nach außen zu. Da der Schleifprozeß mit nur einer Scheibe an der konvexen und an der konkaven Flanke gleichzeitig erfolgt, ist die Schleifzeit nur etwa halb so groß wie bei dem getrennten Schleifen beider Flanken mit Doppelschleif öpf. Leider geht aber der besondere Vorteil des Schleifens mit Doppelschleifkopf, daß man mit den beiden Schleifscheiben beide Flanken unabhängig voneinander optimieren kann, verloren. Bei den Completing-Verfahren wird nämlich, wenn eine Flanke optimiert wird, zwangsläufig auch die andere Flanke beeinflußt, so daß Flankenoptimierungen schwierig sind. Weiter gehen die besonderen Vorteile der eingangs aufgeführten Verzahnungen, die im kontinuierlichen Verfahren hergestellt werden und sich durch konstante Zahnhöhe über der Verzahnungsbreite auszeichnen, verloren. Die Vorteile dieser Verzahnungen sind im wesentlichen:
- kinematisch exakte Verzahnung
- dadurch relativ einfache Auslegung
- exakte Einstellbarkeit
- einfache Korrekturen.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art, bei dem es sich um ein Completing-Verfahren handelt, so zu verbessern, daß sich jede Flanke einer Kegelradverzahnung unabhängig von der anderen op¬ timieren läßt und daß sich alle Vorverzahnungsarten schleifen lassen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Schritten gelöst.
Das Verfahren nach der Erfindung, das als ein Semi-Completing- Verfahren bezeichnet werden kann, verbindet die Vorteile der Completing-Verfahren mit den Vorteilen der im kontinuierlichen Verfahren hergestellten Verzahnungen. Zu diesem Zweck wird bei dem Verfahren nach der Erfindung die Schleifscheibe zur Er-
ERSATZBLÄΓT (REGEL 26) zeugung der gewünschten resultierenden Schleifscheibenradien mit unterschiedlichen Kegelwinkeln versehen. Bei dem Schleifen wird in Abwärtswälzung die eine Flanke bearbeitet und in Auf- wärtswälzung die andere. In den Umkehrpunkten wird die Maschi¬ neneinstellung so verändert, daß entweder durch Einstellen ei¬ nes Neigungswinkels (TILT) der Schleifscheibe durch Neigung der Schleifscheibenachse oder durch Simulation eines solchen Nei¬ gungswinkels und/oder durch Zusatzbewegung beim Wälzprozeß der richtige Eingriffswinkel und die richtige Flankentopographie entstehen. Man erhält somit ähnlich kurze Schleifzeiten wie bei den Completing-Verfahren, da das immer erforderliche Rückwälzen zum Schleifen der Gegenflanke genutzt wird. Gleichzeitig kann man aber jede Vorverzahnungsart schleifen, ohne in der Geome¬ trieauslegung so eingeschränkt zu sein wie bei den Completing- Verfahren. Besonders vorteilhaft ist, daß durch das Verfahren nach der Erfindung jede Flanke unabhängig von der anderen opti¬ miert werden kann.
Bei einer Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Einstellung der Maschine in den Umkehrpunkten so, daß die Maschinenexzentrizität und der Maschinengrundwinkel (vgl. Fig. 7) nicht verändert werden, sondern unterschiedliche Exzentrizi¬ tät und Eingriffswinkel durch Wälzung kompensiert werden. Gemäß Fig. 7 ist der Maschinengrundwinkel r der Winkel zwischen der Achse der Wälzwiegenbewegung Y und der Werkstückachse minus 90* .
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bildet den Gegenstand des Unteranspruches. In dieser Ausgestaltung der Erfindung wird das Verfahren angewendet bei der Bearbeitung von Ritzeln mit in Zahnlängsrichtung kreisbogenförmiger Verzahnung, die im sogenannten Single-Side-Verfahren hergestellt werden. Bei diesem Verfahren werden die Ritzel an konvexer und konkaver Flanke getrennt bearbeitet.
ERSATZBLÄTT (REGEL 26)' 8
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 zum Schleifen mit zwei Schleifscheiben erforderliche Radien ohne Balligkeit,
Fig. 2 Radien an einer konventionellen
Schleifscheibe,
Fig. 3 Radien an einer Schleifscheibe, die bei den
Completing-Verfahren und bei dem Semi- Completing-Verfahren nach der Erfindung einsetzbar ist,
Fig. 4 das Schleifen der konvexen Flanke eines
Tellerrades mit dem erfindungsgemäßen Verfahren,
Fig. 5 das Schleifen der konkaven Flanke des
Tellerrades nach Fig. 4 mit dem erfindungsgemäßen Verfahren,
Fig. 6 ein Flußdiagramm, das den Algorithmus zur
Erzeugung der Maschineneinstellung für das erfindungsgemäße Verfahren darstellt, und
Fig. 7 ein Erläuterungsbild.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Fig. 3 zeigt, wie oben bereits erwähnt, eine von den sogenannten Completing-Verfahren her bekannte Schleifscheibe, bei der die Erzeugungswinkel der Schleifscheiben verändert worden sind, indem der Winkel αcvdes Außenkegels (gegenüber der Darstellung in Fig. 2) verkleinert und der Winkel __., des Innenkegels (wiederum gegenüber der Darstellung in Fig. 2) vergrößert worden ist, so daß gilt
Ra = Ri.
Auf oben dargelegte und in den Fig. 4 und 5 dargestellte Weise wird in einem Zyklus bei dem Aufwärtswälzen mit der Schleifscheibe 13 die konvexe Flanke der Spiralverzahnung eines Tellerrades 14 bearbeitet (Fig. 4) und in einem anderen Zyklus bei dem Abwärtswälzen die konkave Flanke (Fig. 5) . In den Umkehrpunkten zwischen Abwärts- und Aufwärtswälzen wird die Maschineneinstellung dann so verändert, daß sich entweder durch Einstellen eines Neigungswinkels (TILT) der Schleifscheibe durch Neigung der Schleifscheibenachse oder durch Simulation eines solchen Neigungswinkels und/oder durch Zusatzbewegung beim Wälzprozeß die richtigen Eingriffswinkel und die richtige Flankentopographie ergeben. Ebenso wird die Maschinenexzen¬ trizität so eingestellt, daß die richtigen Spiralwinkel erzeugt werden.
In der Praxis wird dafür ein Programm eingesetzt, welches die entsprechenden Maschineneinstellungen in den Umkehrpunkten so festlegt, daß jeweils der richtige Eingriffswinkel durch Nei¬ gung der Schleifscheibenachse oder durch Simulation eines Neigungswinkels oder durch Zusatzbewegungen beim Wälzen oder durch eine Kombination dieser Maßnahmen erzielt wird. Der Al¬ gorithmus eines solchen Programmes läßt sich wie folgt beschreiben.
Das Flußdiagramm in Fig. 6 stellt den Algorithmus zur Erzeugung der Maschineneinstellung für das erfindungsgemäße Se i-Comple- ting-Verfahren dar. Ausgegangen wird bei 50 von der Maschinen¬ einstellung ME für zwei getrennte Schleifscheiben mit den zuge¬ hörigen Werkzeugdaten W. Daraus ergibt sich beim 2-Spur-Verfah- ren eine Flankenform Fcχ für die konvexe und eine Flankenform F für die konkave Flanke (Block 54). Für die jeweilige Flan- kenform werden ein Spitzenradius R des Werkzeuges, Werkzeugdaten W und die Maschineneinstellung ME ermittelt, die eine körperlich darstellbare Schleifscheibe erzeugen, und zwar getrennt für eine Werkzeugseite 1 konvex (R]_cx» wicx' MElcx' Block 56) ur»d eine Werkzeugseite 2 konkav (R2cv' W 2cv' ME 2cV Bloc^ 58) • Diese Schleifscheibe hat dann an der konvexen Flanke einen grö¬ ßeren Werkzeugwinkel -lcx und an der konkaven Flanke einen kleineren Werkzeugwinkel -*«2cv als der betreffende Werkzeugwin¬ kel α-,v bzw. α_v der ursprünglichen Schleifscheibe (Blöcke 60 bzw. 62) . Außerdem hat diese Schleifscheibe dann an der konvexen Flanke einen kleineren Spitzenradius Rlcx als der entsprechende Radius R2cv und an der konkaven Flanke einen grö¬ ßeren Spitzenradius R2cv als der entsprechende Radius Rlcx-
Der daraus resultierende falsche Eingriffswinkel am Werkstück wird entweder durch TILT-Einstellung, d.h. durch Neigung der Schleifscheibenachse, oder Überlagerung von Modified Roll (MR) und Helical Motion (HM) kompensiert. Modified Roll ist eine Veränderung des Wälzverhältnisses zwischen Wälzwiege (Y) und Werkstückachse. Helical Motion ist eine kontinuierliche Verän¬ derung der Tiefenzustellung (X), vgl. Fig. 7. Daraus ergibt sich die Einstellung für Semi-Co pleting für beide Flanken, mit einer zugehörigen Flankenform Flcχ für die konvexe Flanke und F2cv für die konkave Flanke. Im Flankenvergleich wird diese Flankenform mit der ursprünglichen Flankenform F.,.Λ,. bzw. FC_V, verglichen (bei 68, 70). Ist die Abweichung zu groß, werden Ma¬ schineneinstellung ME und Werkzeugdaten W solange korrigiert (Blöcke 72 bzw. 74) , bis die Abweichung innerhalb der gewünsch¬ ten Toleranz liegt. Danach kann, sofern gewünscht, nochmals je¬ der Ease-Off hinsichtlich Geräuschverhalten und Tragfähigkeit getrennt optimiert werden (Blöcke 76 bzw. 78) . Als Ergebnis liegen die Werkzeugdaten W für eine Schleifscheibe und die Ma¬ schineneinstellungen ME für die konvexe und die konkave Flanke (Block 80) vor. Eine weitere Variante zum Festlegen der Maschineneinstellungen in den Umkehrpunkten besteht darin, unter Beibehaltung von Ma¬ schinenexzentrizität und Maschinengrundwinkel zum Erzielen des richtigen Eingriffswinkels die Maschine in den Umkehrpunkten so einzustellen, daß bei dem Wälzprozeß unterschiedliche Exzentri¬ zität und unterschiedlicher Eingriffswinkel durch Wälzung kom¬ pensiert werden.
Schließlich ist das erfindungsgemäße Verfahren auch zum Bearbeiten von kreisbogenverzahnten Ritzeln anwendbar, die im. sogenannten Single-Side-Verfahren hergestellt werden, bei dem die Ritzel an der konvexen und an der konkaven Flanke getrennt bearbeitet werden. Das Single-Side-Verfahren ist beispielsweise aus der Firmenschrift "Das Gleason-Verzahnungssystem für Spiralkegelräder", Seite 7, Alfred Wentzky & Co., Stuttgart, überarbeitet 1942, bekannt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Schleifen der Verzahnung von bogenverzahnten Kegelrädern im Einzelteil-Wälzverfahren mit einer Schleif¬ scheibe (13) , die zur Erzeugung von gewünschten Schleifschei- benradien (Ra, Ri) mit unterschiedlichen Kegelwinkeln (α-,-,,, α2cv*) versenen ist, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schleifen in Abwartswalzung bis zu einem ersten Um¬ kehrpunkt eine Flanke und in Aufwärtswälzung bis zu einem zwei¬ ten Umkehrpunkt eine andere, benachbarte Flanke bearbeitet wird, und daß in den Umkehrpunkten Maschineneinstellungen (MElcχ, ME2cv) so verändert werden, daß bei dem Wälzprozeß trotz der unterschiedlichen Kegelwinkel («ιcx/ α2cv-1 e-*-n richtiger Ein¬ griffswinkel und eine richtige Flankentopographie entstehen, wobei zum Erzielen des richtigen Eingriffswinkels ein Nei¬ gungswinkel (TILT) der Schleifscheibe in den Umkehrpunkten so eingestellt wird, daß die unterschiedlichen Kegelwinkel kompensiert werden, und gleichzeitig eine Maschinenexzentrizität so eingestellt wird, daß der rich¬ tige Spiralwinkel erzeugt wird, oder wobei zum Erzielen des richtigen Eingriffswinkels die Maschineneinstellungen (MElcχ/ ME2cv) in den Umkehrpunkten so vorgenommen werden, daß bei dem Wälzprozeß der Neigungswinkel (TILT) der Schleifscheibe (13) simuliert wird, oder daß die Maschineneinstellungen (MElcχ, ME2cv) in den Umkehrpunkten unter Beibehaltung der Maschinenex¬ zentrizität (S) und eines Maschinengrundwinkels (r) so vorgenommen werden, daß bei dem Wälzprozeß unter¬ schiedliche Exzentrizität und unterschiedlicher Eingriffs¬ winkel durch Wälzung kompensiert werden, und/oder daß bei dem Wälzprozeß Zusatzbewegungen der Schleifscheibe (13) ausgeführt werden.
2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum getrennten Bearbeiten der konvexen und konkaven Flanke eines Ritzels mit kreisbogenförmiger Verzahnung, die im sogenannten Single-Side- Verfahren hergestellt worden ist.
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