DE10132695B4

DE10132695B4 - Abrichten von Schleifwerkzeugen zum Verzahnungsschleifen

Info

Publication number: DE10132695B4
Application number: DE10132695A
Authority: DE
Inventors: Horst Stollberg
Original assignee: Reishauer AG
Current assignee: Reishauer AG
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2021-07-06
Also published as: US6869342B2; ITMI20021469A1; ITMI20021469A0; DE10132695A1; JP2003039237A; JP4467870B2; US20030027507A1

Abstract

Verzahnungsschleifmaschine mit
– einem Maschinenbett (1),
– einer mit dem Maschinenbett (1) verbundenen Werkstück-Aufspanneinheit (W) zum Aufspannen eines Werkstücks (5),
– einer mit dem Maschinenbett (1) verbundenen Schleifwerkzeug-Aufspanneinheit (S) zum Aufspannen eines Schleifwerkzeugs (11),
– einem auf dem Maschinenbett (1) angeordneten Zustell schlitten (7) zur Zustellung des Schleifwerkzeugs (11) zum Werkstück (5) beziehungsweise zur Zustellung des Werkstücks (5) zum Schleifwerkzeug (11) und
– einer mit dem Maschinenbett (1) verbundenen Abrichteinheit (A) zur Aufnahme eines Abrichtwerkzeugs (21),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abrichteinheit (A) mit einer Zuführeinheit (27) verbunden ist, mittels welcher sie zwischen die Werkstück-Aufspanneinheit (W) und die Schleifwerkzeug-Aufspanneinheit (S) in eine Abrichtposition einführbar ist, und
dass Mittel vorhanden sind zur Positionierung und Spannung der Abrichteinheit (A) in der Abrichtposition, wobei die Zuführeinheit (27) einen Schwenkarm (27) aufweist, welcher mittels eines Schwenklagers (28) mit dem Maschinenbett (1) verbunden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Verzahnungschleifmaschine gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1. Sie betrifft insbesondere eine Schleifmaschine mit Schleifschnecken zum kontinuierlichen Wälzschleifen von Zahnrädern.
Stand der Technik
Werden diese Maschinen mit abrichtbaren Schleifwerkzeugen oder Schleifscheiben betrieben, was im allgemeinen der Fall ist, benötigen sie eine Abrichteinheit, mittels welcher die Schleifscheibe nach dem Schleifen einer bestimmten Anzahl Werkstücke neu abgerichtet werden muss. Dadurch lässt sich nach dem durch den Schleifeinsatz verursachten Schnittigkeits- und Formverlust der Schleifscheibenflanken die Schnittigkeit der Schleifscheibe und ihr Sollprofil wieder herzustellen. Dies geschieht üblicherweise mittels eines rotierenden scheibenförmigen hartstoffbeschichteten Abrichtwerkzeugs, mit welchem in mehreren Abrichtdurchgängen die Umfangsflächen der Schleifscheibe so weit abgetragen werden, bis das Schleifscheibenprofil vollständig erneuert ist.
Bei einigen der bekannten, nach dem Verfahren des Wälzschleifens arbeitenden Maschinen ist das Abrichtwerkzeug auf der dem Werkstück gegenüberliegenden Seite der Schleifscheibe so angeordnet, dass die Steigungs- und Zustellbewegung des Abrichtwerkzeugs von eigens dieser Funktion dienenden Bewegungsachsen der Maschine erzeugt werden müssen, weil die zum Schleifen vorgesehenen Maschinenachsen bei dieser Anordnung der Abrichteinheit zum Abrichten nicht verwendet werden können. Dies führt zu einem relativ komplizierten Aufbau der Maschine. Ein zusätzlicher Nachteil ist, dass das Abrichtwerkzeug relativ schlecht zugänglich ist, was das Einrichten erschwert.
In DE-A-196 25 370 wird eine Lösung vorgeschlagen, bei der sich die Abrichteinheit an einem dem Einrichter gut zugänglichen Ort am dem Werkstück abgewandten Bettende der Maschine befindet. Diese Lösung bietet eine optimale Zugänglichkeit der Abrichteinheit beim Einrichten und Wechseln der Abrichtscheibe und den Vorteil, dass die Bewegungsachsen der Schleifschnecke gegenüber dem Werkstück auch für die Erzeugung der Abrichtbewegungen genutzt werden können. Dies setzt aber voraus, dass die Schleifschnecke auf einem schwenkbaren Schleifschneckenträger angeordnet ist, um die Schleifschnecke in Abrichtstellung zu bringen. Nachteilig an dieser schwenkbaren Anordnung ist der hohe Aufwand.
DE-A-198 57 592 beschreibt eine Zahnflankenschleifmaschine, bei welcher die Abrichteinheit zusammen mit zwei Werkstückspindeln auf einem Drehtisch angeordnet ist. Die Abrichteinheit lässt sich mittels Schwenken des Drehtisches in eine Position bringen, in welcher die Abrichtscheibe der Schleifschnecke frontal gegenübersteht und so dessen Bewegungsachsen ebenfalls sowohl zum Schleifen als auch zum Abrichten verwendet werden können. Ein Drehtisch mit einer Steifigkeit und Präzision, wie sie für das Abrichten einer Schleifschnecke und das Schleifen von Zahnrädern benötigt wird, erfordert jedoch einen Aufwand, der auf einer Maschine mit nur einer Werkstückspindel nicht zu rechtfertigen ist.
Die DE-A 44 16 058 offenbart eine Abrichteinrichtung an einer Schleifmaschine, die ein Abrichtwerkzeug aufweist, das über einen Schlitten in eine Abrichtzone verfahrbar und dort positionierbar ist.
Darstellung der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verzahnungsschleifmaschine zu schaffen, welche die oben genannten Nachteile behebt.
Diese Aufgabe löst eine Verzahnungsschleifmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Verzahnungsschleifmaschine verfügt über eine Abrichteinheit, welche mittels einer Zuführeinheit zwischen eine Werkstück-Aufspanneinheit und eine Schleifwerkzeug-Aufspanneinheit in eine Abrichtposition einführbar ist, wobei Mittel vorhanden sind, um die Abrichteinheit in der Abrichtposition mit hoher Präzision und Steifigkeit zu positionieren und bettfest zu spannen.
Die erfindungsgemäße Verzahnungsschleifmaschine ermöglicht, dass sich die Abrichteinheit während des Abrichtens in einer für das Abrichten hinsichtlich Steifigkeit, thermischer Verformungen der Maschine, Nutzung der Maschinenachsen und Zugänglichkeit optimalen Stellung befindet. Vorteilhaft ist, dass sich sowohl für das Schleifen wie auch das Abrichten dieselben Bewegungsachsen des Schleifwerkzeuges einsetzen lassen, ohne dass Drehteller oder schwenkbare Schleifwerkzeugträger notwendig sind. Vorteilhaft ist ferner, dass das Abrichtwerkzeug bei Nichtgebrauch in eine vor Verschmutzung geschützte Ruhestellung bringbar ist, in welcher die Abrichteinheit zudem den Schleifprozess und den Werkstückbeschickungsprozess nicht behindert.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abrichteinheit um eine zu einer Werkstückspindelachse vorzugsweise parallele Achse schwenkbar angeordnet.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die erfindungsgemässe Lösung am Beispiel einer Zahnflankenwälzschleifmaschine anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigen
1 eine Seitenansicht einer schematisch dargestellten Zahnflankenwälzschleifmaschine in Bereitschaft zum Abrichten; und
2 die Maschine nach 1 in Bereitschaft zum Schleifen und
3 eine Ansicht einer Abrichteinheit einer Maschine gemäss 1 in Bereitschaft zum Abrichten.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die in 1 dargestellte Zahnflankenwälzschleifmaschine weist ein Maschinenbett 1 mit einer Werkstück-Aufspanneinheit W und einer Schleifwerkzeug-Aufspanneinheit S auf. Die Werkstück-Aufspanneinheit W umfasst eine im Maschinebett 1 um eine erste Achse 2 drehbar gelagerte Werkstückspindel 3 und einen Spanndorn 4 zum Aufspannen eines Werkstücks 5. Die Schleifwerkzeug-Aufspanneinheit S weist einen auf dem Maschinenbett 1 gelagerten Zustellschlitten 7 auf, welcher senkrecht zur Werkstückspindelachse 2 verschieblich ist. Werkstück-Aufspanneinheit W und Schleifwerkzeug-Aufspanneinheit S definieren einen Arbeitsraum. In einer anderen Ausführungform ist die Werkstück-Aufspanneinheit auf einem Zustellschlitten angeordnet und gegenüber der Schleifwerkzeug-Aufspanneinheit verschieblich.
Dem Werkstück 5 gegenüber befindet sich eine in einem Schleifschlitten 8 um eine zweite Achse 9 drehbar gelagerte Schleifspindel 10 mit einem auf ihr befestigten Schleifwerkzeug, hier eine Schleifscheibe oder eine Schleifschnecke 11. Der Schleifschlitten 8 ist auf einem Schwenkschlitten 12 zur Schleifspindelachse 9 parallel verschieblich. Der Schwenkschlitten 12 ist auf einem Hubschlitten 13 um eine zur Werkstückspindelachse 2 senkrechte erste Schwenkachse 14 schwenkbar. Der Hubschlitten 13 ist auf dem Zustellschlitten 7 zur Werkstückspindelachse 2 parallel verschieblich geführt.
Ferner weist die Zahnflankenwälzschleifmaschine eine Abrichteinheit A auf. Die Abrichteinheit A umfasst ein Abrichtgerät 20 und eine Abrichtkonsole 25, wobei das Abrichtgerät 20 auf der Abrichtkonsole 25 angeordnet ist. Das Abrichtgerät 20 weist eine motorisch angetriebene Abrichtspindel 23 auf, welche um eine zur Werkstückspindelachse 2 vorzugsweise parallele zweite Schwenkachse 22 schwenkbar ist. Auf dieser Abrichtspindel 23 ist ein Abrichtwerkzeug, vorzugsweise eine mit Hartstoffkörnern beschichtete Abrichtscheibe 21, gespannt.
Erfindungsgemäss wird die Abrichtkonsole 25 zum Abrichten aus einer ausserhalb des Arbeitsraums befindlichen Ruhestellung in den Arbeitsraum der Maschine eingebracht, auf dem Maschinenbett 1 in exakter Abrichtposition gespannt und nach dem Abrichten aus dem Arbeitsraum wieder entfernt. 1 und 3 zeigen die Arbeitsstellung der Abrichteinheit A, 2 die Ruhestellung.
Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt die Zu- und Wegführung der Abrichtkonsole 25 mittels eines über ein Schwenklager 28 am Maschinenbett 1 befestigten Schwenkarms 27. Je nach Gestaltung des Arbeitsraums sind aber auch andere Arten der Zu- und Wegführung der Konsole 25 denkbar.
Die Abrichtkonsole 25 ist auf dem Schwenkarm 27 in elastischen Elementen 29, insbesondere Kugeln, gelagert. Als elastische Elemente 29 eignen sich elastisch verformbare Bänder, Federn oder ähnliches. Die Abrichtkonsole 25 mit dem darauf befestigten Abrichtgerät 20 befindet sich während des Schleifens in schmutzgeschützter Stellung an einer Rückseite des Arbeitsraums. Zum Abrichten wird sie nach dem Rückzug der Schleifschnecke 11 aus deren Schleifposition automatisch in den Arbeitsraum eingeschwenkt und zwischen Werkstückspindel 3 und Schleifschnecke 11 in eine Abrichtposition gebracht. Für die automatische Schwenkung lassen sich Stellelemente, hydraulisch betriebene Motoren oder ähnliches einsetzen. Zur Sicherstellung einer hohen Positioniergenauigkeit und einer steifen verschleissbeständigen Verbindung zwischen Konsole 25 und Maschinenbett 1 sind Zentrier- und Spannelemente vorhanden. Als Spannelement ist ein hydraulisch betätigter, im Maschinenbett 1 angeordneter Spannschaft 31 direkt auf das Maschinenbett 1 gespannt. Der Spannschaft 31 greift mit einem oberen hydraulisch ein- und ausklinkbaren Winkelelement in eine in der Abrichtkonsole eingelassene Nut 26 ein und zieht nach dem Einklinken in die Nut 26 die Abrichtkonsole 25 auf Zentrierelemente. Als Zentrierelemente sind auf der Unterseite der Abrichtkonsole gehärtete Stahlprismen 32 und im Maschinenbett 1 eingegossene, entsprechend positionierte gehärtete Stahlkugeln 33 vorhanden, die vor dem Spannen der Konsole 25 mittels Kühlschmiermittel oder Druckluft gereinigt werden. Dabei ist die auf dem Schwenkarm 27 elastisch gelagerte Konsole 25 so vorpositioniert, dass zur Erreichung der durch die Auflagepunkte vorgegebenen exakten Abrichtposition nur eine geringe Verschiebung und geringe Kräfte erforderlich sind.
Nach dem Abrichten wird die Spannung der Konsole 25 automatisch gelöst, der Spannschaft 31 hydraulisch ausgeklinkt und durch Zurückschwenken der Konsole 25 in ihre Ausgangslage der Arbeitraum wieder zum Schleifen freigegeben.
Zum Einrichten des Abrichtprozesses wird die Abrichteinheit A in die dem Einrichter gut zugängliche Arbeitsposition geschwenkt.
Durch die erfindungsgemässe Lösung wird somit erreicht, dass sich die Abrichteinheit während des Abrichtens in für das Abrichten hinsichtlich Steifigkeit, thermischer Verformungen der Maschine, Nutzung der Maschinenachsen und Zugänglichkeit optimaler Position befindet und der Schleifprozess dennoch nicht behindert wird.

W: Werkstück-Aufspanneinheit
S: Schleifwerkzeug-Aufspanneinheit
A: Abrichteinheit
1: Maschinenbett
2: Erste Achse, Werkstückspindelachse
3: Werkstückspindel
4: Spanndorn
5: Werkstück
7: Zustellschlitten
8: Schleifschlitten
9: Zweite Achse, Schleifspindelachse
10: Schleifspindel
11: Schleifschnecke
12: Schwenkschlitten
13: Hubschlitten
14: Erste Schwenkachse
20: Abrichtgerät
21: Abrichtscheibe
22: Zweite Schwenkachse
23: Abrichtspindel
25: Abrichtkonsole
26: Nut
27: Schwenkarm
28: Schwenklager
29: Elastische Elemente
31: Spannschaft
32: Stahlprismen
33: Stahlkugeln

Claims

Verzahnungsschleifmaschine mit – einem Maschinenbett (1), – einer mit dem Maschinenbett (1) verbundenen Werkstück-Aufspanneinheit (W) zum Aufspannen eines Werkstücks (5), – einer mit dem Maschinenbett (1) verbundenen Schleifwerkzeug-Aufspanneinheit (S) zum Aufspannen eines Schleifwerkzeugs (11), – einem auf dem Maschinenbett (1) angeordneten Zustell schlitten (7) zur Zustellung des Schleifwerkzeugs (11) zum Werkstück (5) beziehungsweise zur Zustellung des Werkstücks (5) zum Schleifwerkzeug (11) und – einer mit dem Maschinenbett (1) verbundenen Abrichteinheit (A) zur Aufnahme eines Abrichtwerkzeugs (21), dadurch gekennzeichnet, dass die Abrichteinheit (A) mit einer Zuführeinheit (27) verbunden ist, mittels welcher sie zwischen die Werkstück-Aufspanneinheit (W) und die Schleifwerkzeug-Aufspanneinheit (S) in eine Abrichtposition einführbar ist, und dass Mittel vorhanden sind zur Positionierung und Spannung der Abrichteinheit (A) in der Abrichtposition, wobei die Zuführeinheit (27) einen Schwenkarm (27) aufweist, welcher mittels eines Schwenklagers (28) mit dem Maschinenbett (1) verbunden ist.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrichteinheit (A) mit der Zuführeinheit (27) mittels elastischer Elemente (29) verbunden ist, wobei die Abrichteinheit (A) mittels dieser Zuführeinheit (27) mindestens annä hernd in die Abrichtposition bringbar ist.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrichteinheit (A) um eine zu einer Werkstückspindelachse (2) parallele Achse (22) schwenkbar ist.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Positionierung der Abrichteinheit (A) gehärtete Prismen (32) und gehärtete Kugeln (33) umfassen, welche miteinander in Wirkverbindung bringbar sind.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Positionierung der Abrichteinheit (A) einen hydraulisch betätigbaren Spannschaft (31) und eine Nut (26) umfassen, wobei der Spannschaft (31) im Maschinenbett (1) angeordnet ist und die Nut (26) in der Abrichteinheit (A) angeordnet ist und wobei in der Abrichtposition der Spannschaft (31) federkraftbeaufschlagt in die Nut (26) einklinkt, so dass die Abrichteinheit (A) nach hydraulischer Spannung des Spannschafts (31) auf das Maschinenbett (1) gezogen ist.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustellung des Schleifwerkzeugs (11) zum Werkstück (5) senkrecht zu einer Werkstückspindelachse (2) erfolgt, dass auf dem Zustellschlitten (7) ein Schleifschlitten (8) angeordnet ist zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Schleifwerkzeug (11) und Werkstück (5) parallel zu einer Schleifspindelachse (9), dass auf dem Zustellschlitten (7) ein Schwenkschlitten (12) angeordnet ist zur Erzeugung einer Schwenkbewegung des Schleifwerkzeugs (11) um eine erste Schwenkachse (14) senkrecht zur Schleifspindelachse (9) und dass auf dem Zustellschlitten (7) ein Hubschlitten (13) angeordnet ist zur Erzeugung, einer Relativbewegung zwischen Schleifwerkzeug (11) und Werkstück (5) parallel zu einer Werkstückspindelachse (2).
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrichteinheit (A) ein Abrichtgerät (20) und eine Abrichtkonsole (25) aufweist.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Reinigungsmittel vorhanden sind, welche mindestens einen Teil der Mittel zur Positionierung der Abrichteinheit (A) mittels Kühlschmiermittel- oder Luftstrom reinigen.