DE1038875B

DE1038875B - Device for grinding spur gears with long-crowned teeth

Info

Publication number: DE1038875B
Application number: DEN9828A
Authority: DE
Inventors: Max Bernard Mentley
Original assignee: National Broach and Machine Co
Current assignee: Nachi Machining Technology Co
Priority date: 1953-12-21
Filing date: 1954-11-29
Publication date: 1958-09-11

Description

Vorrichtung zum Schleifen von Stirnrädern mit längsballigen Zähnen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schleifen von Stirnrädern mit längsballigen Zähnen. Es ist bekannt, beim Schleifen derartiger Stirnräder, die Gerad- oder Schrägverzahnung aufweisen können, eine Schleifscheibe zu verwenden, die das Profil einer Zahnflanke hat und von einer Spindel getragen wird. Dabei ist das Werkstück gegenüber der Schleifscheibe, die auf eine Zahnflanke auf deren Profillinie einwirkt, axial verschiebbar und bei Schrägverzahnung entsprechend dem Schrägungswinkel gleichzeitig um seine Achse verdrehbar. Zugleich wird zur Erzielung der balligen Form der Zahnflanke dem Werkstück während der axialen Verschiebung eine Drehbewegung erteilt, die beim Herstellen einer Schrägverzahnung der durch die Schrägung bedingten Drehgeschwindigkeit überlagert ist. Diese bekannten Vorrichtungen zum Balligschleifen von Zahnrädern sind jedoch nicht gut dazu geeignet, auf ihnen auch die Zahnräder vorzuschleifen, da bei ihnen die zu schleifende "Zahnflanke mit der Schleifscheibenebene einen spitzen Winkel bildet. Da die winkelmäßige Zuordnung zwischen Werkstück und Schleifscheibe durch den Teilapparat gegeben ist, kann die für das Vorschleifen erforderliche Zustellung der Schleifscheibe gegenüber dem Werkstück nur in radialer Richtung erfolgen. Da aber infolge der Krümmung des Profils der Zahnflanke am Zahnfuß der Winkel zwischen dem Profil der zu schleifenden Zahnflanke und der Schleifscheibenebene sehr spitz ist und von dort aus bis zum Zahnkopf merklich zunimmt, wird bei einer solchen Vorrichtung mittels einer Profilschleifscheibe bei jeder Zustellbewegung am Kopf wesentlich mehr weggeschliffen als am Zahnfuß. Wenn also am Zahnfuß alle Unebenheiten weggeschliffen werden sollen, muß am Zahnkopf eine merkliche Schichtstärke weggeschliffen werden.Device for grinding spur gears with longitudinally crowned teeth The invention relates to a device for grinding spur gears with longitudinally crowned teeth. It is known when grinding such spur gears that May have straight or helical teeth, use a grinding wheel, which has the profile of a tooth flank and is carried by a spindle. It is the workpiece opposite the grinding wheel, which is on a tooth flank on its profile line acts, axially displaceable and with helical teeth according to the helix angle at the same time rotatable about its axis. At the same time is used to achieve the convex Shape the tooth flank the workpiece during the axial displacement a rotary movement granted that when producing a helical toothing caused by the helix Rotation speed is superimposed. These known devices for crown grinding of gears, however, are not well suited to this, as are the gears on them to pre-grind, since with them the "tooth flank to be grinded with the grinding wheel plane forms an acute angle. Since the angular assignment between workpiece and Grinding wheel is given by the dividing attachment, which can be used for pre-grinding required infeed of the grinding wheel in relation to the workpiece only in a radial direction Direction. But because of the curvature of the profile of the tooth flank at the tooth root the angle between the profile of the tooth flank to be ground and the plane of the grinding wheel is very pointed and increases noticeably from there to the top of the tooth such a device by means of a profile grinding wheel with each feed movement ground away much more at the head than at the tooth base. So if all of them at the tooth root Unevenness is to be ground away, a noticeable layer thickness must be at the tooth tip be ground away.

Gemäß der Erfindung ist eine der ersten Schleifscheibe entsprechende und mit ihr gemeinsam umlaufende zweite Schleifscheibe angeordnet, und zwar in solchem axialen Abstand von der ersten, daß sie auf eine zweite Zahnflanke einwirkt, die in einer benachbarten Zahnlücke einer Zahnflanke gegenüberliegt, die der von der ersten Scheibe bearbeiteten Flanke entspricht. Beide Schleifscheiben wirken bei der Erzeugung der längsballigen Flankenform nacheinander auf die zugeordneten Zahnflanken ein.According to the invention, one of the first grinding wheels is corresponding and arranged with her jointly rotating second grinding wheel, in such a way axial distance from the first that it acts on a second tooth flank that in an adjacent tooth gap is opposite a tooth flank which is that of the corresponds to the flank machined on the first disc. Both grinding wheels contribute the generation of the longitudinally crowned flank shape one after the other on the associated tooth flanks a.

Eine solche Anordnung hat gegenüber den bekannten Vorrichtungen den Vorteil, daß der Winkel zwischen dem Profil der zu schleifenden Zahnflanken und der Schleifscheibenebene über die ganze Höhe des Flankenprofils eine beträchtliche Größe hat, so daß die bei einer Zustellbewegung am Zahnfuß und am Zahnkopf abgenommene Schichtstärke praktisch nicht merklich voneinander abweicht. Damit bietet die neue Vorrichtung den Vorteil, daß alle Zahnflanken eines Stirnrades in ein und derselben Aufspannung vorgeschliffen und ballig geschliffen werden können. Auf diese Weise wird die größtmögliche Genauigkeit der Zahnflanken erzielt bei gleichzeitiger Einsparung an Einstellzeit.Such an arrangement has compared to the known devices Advantage that the angle between the profile of the tooth flanks to be ground and the grinding wheel level over the entire height of the flank profile a considerable Has size, so that the decreased during an infeed movement at the tooth base and the tooth tip Layer thickness practically does not differ noticeably from one another. The new Device has the advantage that all tooth flanks of a spur gear in one and the same Clamping can be pre-ground and spherically ground. In this way the greatest possible accuracy of the tooth flanks is achieved while saving at the same time at setting time.

Es ist zwar eine Vorrichtung zum Schleifen von Zahnradzähnen bekannt, bei der zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete Schleifscheiben eine Rechts- und eine Linksflanke in unterschiedlichen Zahnlücken schleifen. Diese bekannte Vorrichtung ist jedoch nur zum Schleifen von geraden, also ungewölbten Zahnflanken vorgesehen.Although a device for grinding gear teeth is known, where two axially spaced grinding wheels have a right-hand and grind a left flank in different tooth gaps. This known device however, it is only intended for grinding straight, i.e. non-curved, tooth flanks.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Vorrichtung zum Schleifen von Stirnrädern mit längsballigen Zähnen in einer Teilansicht in Draufsicht, Fig. 2 die gleiche Vorrichtung in einer Stirnansicht, F ig. 3 schematisch ein zu schleifendes Zahnrad und zwei Schleifscheiben, Fig. 4 schematisch zwei gegenüber der Mitte versetzte Schleifscheiben, die zum Schleifen eines Schraubenzahnrades dienen.The invention is described below with reference to schematic drawings explained in more detail using an exemplary embodiment. It shows Fig. 1 an apparatus for Grinding of spur gears with longitudinally crowned teeth in a partial view in plan view, Fig. 2 shows the same device in an end view, F ig. 3 schematically a to grinding gear and two grinding wheels, Fig. 4 schematically two opposite grinding wheels offset in the center, which are used to grind a screw gear to serve.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Schleifmaschine zur Herstellung balliger Zahnradzähne. Bekanntlich sind ballige Zahnradzähne in Richtung von einem Ende zum anderen so abgeändert, daß die Zahnflanken nach außen konvex sind, wodurch unter allen Betriebsverhältnissen verhindert wird, daß sich bei miteinander kämmenden Zahnrädern nur die Enden der Zähne aneinander anlegen; hierdurch wird eine Überbeanspruchung der Zähne an den Zahnenden vermieden.FIGS. 1 and 2 show a grinding machine for producing crowned ones Gear teeth. As is known, crowned gear teeth are in the direction from one end to the others modified so that the tooth flanks after are convex on the outside, whereby it is prevented under all operating conditions that with each other meshing gears only put the ends of the teeth together; this will Avoid overstressing the teeth at the tooth ends.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Schleifmaschine umfaßt einen Unterbau oder Rahmen 70, auf dem ein Tisch oder Schlitten 72 vorgesehen ist, der Lagerböcke bzw. Setzstöcke 74 und 76 trägt, zwischen denen ein zu bearbeitendes Zahnrad G drehbar aufgenommen werden kann. Zum Aufnehmen des Zahnrades dient eine Vorrichtung 78, an welcher ein radialer Arm 80 starr befestigt ist, der an seinem äußeren Ende einen sogenannten »Evolventenpilz« trägt; hierbei handelt es sich um einen Körper, der entsteht, wenn man eine Evolventenfläche um eine Drehachse umlaufen läßt, so daß alle axialen Schnitte des Körpers 82 Evolventen darstellen. Der Evolventenpilz 82 legt sich an ein Sinuslineal 84 an, das an einem Querschlitten 86 angebracht ist; dieser Querschlitten trägt eine Rolle 88, die auf einem zweiten verstellbaren Sinuslineal 90 abrollen kann. Das Sinuslineal 90 ist an einem feststehenden Teil des Rahmens 70 angebracht, so daß eine axiale Bewegung des Schlittens 72 gegenüber dem "Zahnrad G eine entsprechende Bewegung des Querschlittens 86 bewirkt, die auf die axiale Bewegung des Zahnrades zeitlich abgestimmt ist. Die Evolventenelemente des Evolventenpilzes 82 besitzen einen Grundkreis, dessen Radius gleich dem radialen Abstand des Ausgangspunktes der Evolventenelemente von der Achse der Vorrichtung 78 ist; infolgedessen führt die Bewegung des Querschlittens 86 und des Sinuslineals 84 in zeitlicher Abstimmung auf die axiale Bewegung des Zahnrades G zu einer gleichförmigen Drehbewegung des Zahnrades G, die auf die axiale Verschiebung des Zahnrades zeitlich abgestimmt ist.The grinding machine shown in Figs. 1 and 2 comprises a Substructure or frame 70 on which a table or carriage 72 is provided, the Bearing blocks or setsticks 74 and 76, between which one to be machined Gear G can be rotatably received. A is used to hold the gear Device 78, to which a radial arm 80 is rigidly attached to his outer end bears a so-called "involute mushroom"; this is a body that arises when you revolve an involute surface around an axis of rotation so that all axial sections of the body 82 represent involutes. The involute mushroom 82 rests against a sine ruler 84 which is attached to a cross slide 86 is; this cross slide carries a roller 88 which is adjustable on a second Sinus ruler 90 can roll off. The sine ruler 90 is on a fixed part of the frame 70 attached so that an axial movement of the carriage 72 opposite the "gear G causes a corresponding movement of the cross slide 86, which on the axial movement of the gear is timed. The involute elements of the involute mushroom 82 have a base circle, the radius of which is equal to the radial one Distance of the starting point of the involute elements from the axis of the device 78 is; as a result, the movement of the cross slide 86 and the sine ruler 84 timed to the axial movement of the gear G to a uniform Rotary movement of the gear G, which is timed to the axial displacement of the gear is matched.

Stellt man somit die das Profil der Zahnflanken aufweisende Schleifscheibe W auf den Grundschrägungswinkel ein, den man auf Grund der Versetzung des zu bearbeitenden Zahnes aus der Mitte berechnet hat, und sorgt man dafür, daß die Winkelstellung des Sinuslineals 90 den Anforderungen hinsichtlich des Schrauben- oder Steigungswinkels des Zahnrades entspricht, ist es möglich, die erforderliche Abwälzbewegung des Zahnrades zu erzeugen, wobei diese Abwälzbewegung eine axiale Bewegung und eine Drehbewegung umfaßt, derart, daß durch die Berührung des Zahnrades mit der Umfangsfläche der Schleifscheibe W die gewünschte schraubenförmige Evolventenfläche an der Zahnflanke erzeugt wird.If one thus provides the grinding wheel having the profile of the tooth flanks W on the basic helix angle, which is due to the offset of the to be machined Tooth has calculated from the center, and one ensures that the angular position of the sine ruler 90 the requirements with regard to the helix or pitch angle of the gear, it is possible to produce the necessary rolling motion of the gear to generate, with this rolling movement an axial movement and a rotary movement comprises, such that by the contact of the gear with the peripheral surface of the Grinding wheel W the desired helical involute surface on the tooth flank is produced.

Wie am deutlichsten aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Schleifscheibe W gegenüber dem Zahnrad versetzt, so daß die zum Schleifen dienende Umfangsfläche 92 mit der Achse des Zahnrades einen kleinen Winkel bildet. Bei dieser Anordnung ergibt sich ein im wesentlichen gleichmäßiger Verschleiß der Schleifscheibe, und der Vorschub, der normalerweise durch Abwärtsbewegen der Schleifscheibe W erfolgt, führt zur Abtragung ziemlich gleichmäßiger Werkstoffmengen über die ganze Fläche der Zahnflanke.As best seen in Figure 2, the grinding wheel is W offset from the gear, so that the peripheral surface used for grinding 92 forms a small angle with the axis of the gear. With this arrangement This results in an essentially uniform wear of the grinding wheel, and the feed, which normally occurs by moving the grinding wheel W downwards, leads to the removal of fairly even amounts of material over the entire surface the tooth flank.

Dadurch, daß man die Drehbewegung des Zahnrades während seiner gleichförmigen axialen Bewegung in vorbestimmter Weise beschleunigt und verzögert, ist es möglich, in der Nähe der Enden der Zahnradzähne mehr Werkstoff abzutragen als in der Mitte der Zähne. Ein einfaches Mittel, um die erforderliche Beschleunigung und Verzögerung der Drehbewegung des Zahnrades hervorzurufen, besteht darin, daß man das Sinuslineal 84 mit einer konvexen oder konkaven Fläche versieht, deren Form so gewählt ist. daß die Drehbewegung des Zahnrades in der gewünschten Weise beeinflußt wird. Die Mittel zum Erzeugen der benötigten konkaven oder konvexen Fläche an dem Sinuslineal können zweckmäßigerweise z. B. eine biegsame Platte 94 umfassen und einen Schraubtrieb zum Heben oder Senken des mittleren Teils der Platte. Es liegt auf der Hand, daß man auch entsprechende gleichwertige Mittel an der wirksamen Fläche des Sinuslineals 90 vorsehen könnte, um die gewünschte Wirkung hervorzurufen.By having the rotational movement of the gear during its uniform axial movement accelerated and decelerated in a predetermined manner, it is possible to to remove more material near the ends of the gear teeth than in the middle the teeth. A simple means of getting the required acceleration and deceleration to cause the rotary motion of the gear, is that one of the sine ruler 84 is provided with a convex or concave surface, the shape of which is selected. that the rotational movement of the gear is influenced in the desired manner. the Means for generating the required concave or convex surface on the sine ruler can expediently z. B. comprise a flexible plate 94 and a screw drive to raise or lower the middle part of the plate. It is obvious, that one also has corresponding equivalent means on the effective surface of the sine ruler 90 could provide in order to produce the desired effect.

Es wäre somit möglich, dem Zahnrad eine Drehbewegung zu erteilen, die sich nach dem Schrägungswinkel richtet, der jedoch eine veränderliche Drehbewegung überlagert werden kann, die sich nach der konvexen oder konkaven Form des Sinuslineals 84 richtet, um an den geschliffenen Zahnradzähnen die erforderliche gewölbte Fläche zu erzeugen. Man erkennt, daß es durch Umkehren der Krümmungsrichtung des abgeänderten Abschnitts des Sinuslineals möglich ist, dem geschliffenen Zahn eine konvexe Krümmung in Längsrichtung zu geben, die hier als balliges oder gewölbtes Profil bezeichnet wird; man kann der Zahnflanke jedoch auch ein konkaves Profil in Längsrichtung geben.It would thus be possible to give the gear a rotary movement, which is based on the helix angle, but which is a variable rotational movement can be superimposed, following the convex or concave shape of the sine ruler 84 is aimed in order to achieve the required curved surface on the ground gear teeth to create. It can be seen that by reversing the direction of curvature of the modified Section of the sine ruler is possible, the ground tooth a convex curvature to give in the longitudinal direction, which is referred to here as a convex or arched profile will; however, the tooth flank can also be given a concave profile in the longitudinal direction.

Die in den Fig. 1 und 2 teilweise dargestellte Schleifmaschine kann in Verbindung mit zwei Schleifscheiben 54 der in Fig. 3 angedeuteten Art verwendet werden, und gegebenenfalls können diese beiden Schleifscheiben dazu dienen, gleichzeitig ungewölbte, genau geschliffene Evolventenprofile oder andere Profile herzustellen. Nachdem das in Fig. 3 dargestellte Zahnrad vollständig geschliffen und mit in Längsrichtung unveränderten, d. h. geraden Zahnflanken versehen worden ist, kann man die in Fig. 2 dargestellten Mittel zum Verändern der Drehbewegung des Zahnrades wirksam werden lassen, um die Zähne ballig zu schleifen oder sie in anderer Weise zu verändern. Wie man ohne weiteres erkennt, wird hierbei jeweils nur eine Zahnflanke geschliffen, doch läßt sich dieser Arbeitsgang durchführen, ohne die Einstellung der Maschine zu verändern, denn während eine der Schleifscheiben 54 einen einzelnen Zahnradzahn ballig schleift oder eine andere Veränderung in Längsrichtung hervorruft, bewegt sich die andere Schleifscheibe 54 gegenüber dem ihr benachbarten Zahnradzahn in der entsprechenden Lücke.The grinding machine partially shown in FIGS. 1 and 2 can used in conjunction with two grinding wheels 54 of the type indicated in FIG. 3 be, and optionally these two grinding wheels can serve simultaneously Manufacture non-curved, precisely ground involute profiles or other profiles. After the gear shown in Fig. 3 is completely ground and with in the longitudinal direction unchanged, d. H. straight tooth flanks has been provided, one can use the one shown in Fig. 2 shown means for changing the rotational movement of the gear are effective in order to grind the teeth into a convex shape or to modify them in another way. As you can see without further ado, only one tooth flank is ground at a time, but this operation can be carried out without setting the machine to change, because while one of the grinding wheels 54 is a single gear tooth grinds spherically or causes another change in the longitudinal direction, moves the other grinding wheel 54 in relation to the gear tooth adjacent to it the corresponding gap.

Die in Fig. 3 veranschaulichte Anordnung, bei der konzentrische Schleifscheiben benutzt werden, eignet sich insbesondere für das Schleifen von Stirnzahnrädern. Wenn die Erfindung bei Schraubenrädern angewendet werden soll, ist es vorzuziehen, die Einstellung entsprechend der schematischen Darstellung in Fig. 4 vorzunehmen, in welcher ein Schraubenrad 100 angedeutet ist. Um bei diesem Zahnrad jeweils zwei Zahnflanken gleichzeitig zu schleifen, ist es zweckmäßig, zwei Schleifscheiben 102 und 104 vorzusehen, deren Umfangsflächen jeweils entsprechend den zu schleifenden Flächen abgerichtet sind, wobei diese Schleifscheiben so angeordnet sind, daß ihre Achsen um die Strecke D gegeneinander versetzt sind. Obwohl die Anordnung allgemein der in Fig. 3 dargestellten ähnelt, wo die Achsen der Schleifscheiben waagerecht sind, ist zu beachten, daß die Achsen der Schleifscheiben 102 und 104 zueinander parallel, jedoch gegeneinander versetzt sind. Bei der in Fig. 4 schematisch dargestellten Anordnung ist zu erkennen, daß jede der Schleifscheiben 102 und 104 jeweils mittlere Abschnitte der Zähne des Zahnrades 100 berührt und daß somit eine Verschiebung des Zahnrades 100 in Richtung seiner Achse um eine Strecke, die gleich der Breite des Zahnrades oder etwa größer als diese Breite ist, dazu führt, daß die von den Schleifscheiben 102 und 104 berührten Zahnflanken bearbeitet werden.The arrangement illustrated in FIG. 3, in which concentric grinding wheels are used, is particularly suitable for grinding spur gears. If the invention is to be applied to helical gears, it is preferable to make the setting according to the schematic representation in Fig. 4, in which a helical gear 100 is indicated. To get two at a time for this gear To grind tooth flanks at the same time, it is expedient to use two grinding wheels 102 and 104 to provide the circumferential surfaces of which correspond to those to be ground Surfaces are dressed, these grinding wheels are arranged so that their Axes are offset from each other by the distance D. Although the arrangement is general is similar to that shown in Fig. 3 where the axes of the grinding wheels are horizontal it should be noted that the axes of the grinding wheels 102 and 104 are relative to one another parallel, but offset from one another. In the case of the one shown schematically in FIG Arrangement can be seen that each of the grinding wheels 102 and 104 each middle Sections of the teeth of the gear 100 touches and that thus a displacement of the Gear 100 in the direction of its axis by a distance equal to the width of the gear or is approximately greater than this width, leads to the fact that the tooth flanks touched by the grinding wheels 102 and 104 are machined.

Claims

PATENT CLAIM: Device for grinding longitudinally crowned straight and helical toothed spur gears with a grinding wheel having the profile of a tooth flank and carried by a spindle, in which the workpiece is axially displaceable relative to the wheel acting on a tooth flank on the profile line and simultaneously rotatable about its axis according to the helix angle is, wherein the speed of rotation compared to the rotational speed caused by the inclination is variable during the axial displacement for the purpose of generating the crown, characterized by a known, the first corresponding, at an axial distance from the first second grinding wheel, which is on a tooth flank acts, which lies opposite the tooth flank in another tooth gap, which corresponds to the flank machined by the first wheel, and characterized by the successive action of the two grinding wheels on the associated tooth flanks in the case of the Er generation of the longitudinally crowned flank shape. References considered: U.S. Patent Nos. 1858 568, 2,347,998.