DE1179787B

DE1179787B - Vorrichtung an Waelzfraesmaschinen zum Vermindern der Teilungsfehler beim Waelzfraesen von Zahnraedern u. dgl.

Info

Publication number: DE1179787B
Application number: DEP27809A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr-Ing Han Uhrmeister
Original assignee: Hermann Pfauter GmbH and Co
Current assignee: Hermann Pfauter GmbH and Co
Priority date: 1961-09-01
Filing date: 1961-09-01
Publication date: 1964-10-15
Also published as: GB1013718A; US3203313A

Description

Vorrichtung an Wälzfräsmaschinen zum Vermindern dtTeilungsfehler beim Wälzfräsen von Zahnrädern u. dgl. Die Erfindung bezieht sieh auf eine Verrichtung an Wälzfräsmaschinen zum Vermindern der Teilungsfehler beint Wälzfräsen von Zahnrädern u. dgl., einschließlich sonstiger Werkstücke mit Profilen, die im Wälzfräsverfahren hergestellt wercon können, und bezweckt, den Fräsvorgang selbsttätig so zu beeinflussen, daß die Ungenauigkeiten in den arbeitenden Teilen der Wälzfräsmaschine im wesentlichen ausgeglichen werden und so eine möglichst grob Genauigkeit der Verzahnung der Werkstücke erzielt wird. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zwei in Differenz geschaltete seismische Drerrhschwingungsmesser als Geber, von den= der eine mit dem Fräsdorn und der andere mit dem umläuft, deren Ausgangssignale einem Summiergerät zugeführt werden, verwendet würde, und daß das Ausgangssignal des Surgerätes einem den, Antrieb des Fräsdornes oder des Werkstückträgers im Sinne einer Beschleunigung oder Verzögerung beeinflussenden Stellmotor zugeführt wird.
Zur Aufnahme einer Kurve von Relativbewegun zwischen Fräsdarn und Werkstückträger (Frästisch) einer unter Last laufenden Maschine war es bekannt, zwei derart geschaltete Drehschwingungsmesser als Geber zu verwenden, deren Ausgangssignale einexa Summiergerät zugeführt wurden. Mittels der hierbei aufgenjmmenen Kurve wurde in mehrfacher Vergrößerung eine Schablone baw. Programmscheibe mit einer entsprechenden Fehlerkurve hergestellt. Diese Schablone wurde sodann gleichachsig zum Teilrad eines Schneckengetriebes oder gleichlaufend mit diesem an der Maschine angebracht und durch einen Fühler abgetastet. Die Bewegungen dieses Fühlers wurden durch mechanische Übertragungsteile, gegebenenfalls mittels hydraulischer Hilfskraft, zu einer Längsverschiebung oder Zusatzdrehung der Schnecke benutzt. Dieses Korrekturverfahren und die dazu nötigen Einrichtungen sind umständlich und zeitraubend, ferner berücksichtigen sie nicht alle auftretenden Fehler, welche die Genauigkeit der Drehungen des Fräsdornes und des Werkstückträgers im Verhältnis zueinander in einem nachteiligen Umfange beeinflussen. Insbesondere körrnen hierbei nicht die von, den jeweiligen Schnittkräften und deren periodischen Schwingungen abhängigen Drehwinkelfehler berücksichtigt werden, die durch elastisches Nachgeben der Getriebezüge entstehen. Dies wird jedoch mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung erreicht, da hierbei während des Arbeitens der Maschine die jeweils auftretenden Ungenauigkeiten lnufl. gemessen und entsprechende Signale unmittelbar einem Stellmotor zur sung de-, Antneles des Fräsdovies ocker de& Werkstückträge:,Ts im Sinne ein= Beschleunigung oder Verzögerrmg zugeführt werde.
Die Erfindung ist in der 7eielmurog beispielsweise veranschaulicht. Es, zeigt F i g. 1 eine Wälzfräsmaschine; F i g. 2 ek Meßgerät zur Messung der Dmhwinket schwankungen, F i g. 3 dm schematische Darstellung der Amerdnung einer Vorrichtung gemäß &r Erfindung an einer Wälzfrräsrmasohma, F i g. 4 eine Darstellung ähnlich F i g. 3 einer andkren Ausführang#form, F i g, 1 zeigt ei= Ausführwigsfarm einer Wähfräsma:schine reit einem Gestell und einem Ständer ä, an welch= en Fra:tten 3: senkrecht verschiebbar ist. Am Fesen 3 ist ein Fräsdorn 4 gelagert, auf denn ein, Wälzfräsar~ 5 befestigt ist. Auf dem Gestell 1 ist ein T'rssch 6 waagerecht verschiebbar. Auf dem. Tisch 6 ist ein Werkstückträger 7 (Frästisch) drehber gelagert, auf welchem da Werkstück 8, z. B. ein zu fräsrndie&- Zahnra4 befestigt ist. Der Wälzfrüser 5 ist in einer Stellung dargestellt, in welcher am Werkstück 8 etwa bis. zu dessen halber Bereite die Verzahnung gefräst isst.
Auf dem Frästisch 7 ist ein Meßgerät 11 in Farm eines an sich bekannte seismischen Drehsehwingungsnars hefee(F i g. 1 und: 3):. Ein entsprechendes, Meßgerät 11 a (F i g. 2; und 3) ist mit dem Fräsdem 4 verbunden. In den Meten ist gleichachsig zum Fräsdorn 4 bzw. zuna; Fräatisch 7 je ixt einem starr mit dem Fräsdbrn 4 bzw. dem Frästisch 7 verbundenen Gehäuse 12 ein Federstab- 13 befestigt, der eiue Schn.se 14 trägt.- Bei, -der humg des Gehäuses 12 wird die Schnmgmnsss 14 cuxck den Federstab 13 mitgenommen. Die Drehung des Fräsdornes 4 und des Frästisches 7 ist infolge von Ungenauigkeiten der Antriebsglieder nicht gleichmäßig. Im Vergleich mit einem genau gleichförmigen Umlauf, bei welchem der Drehwinkel genau proportional der Zeit ist, sind Drehwinkelschwankungen vorhanden. Die Schwungmassen 14 in den Meßgeräten 11 und 11a können infolge ihrer Trägheit und der Nachgiebigkeit der Federstäbe 13 diesen Drehwinke.lschwankungen nicht folgen. Dadurch entsteht zwischen dem Fräsdorn 4 bzw. dem Frästisch 7 und der zugehörigen Schwungmasse 14 ein Unterschied der jeweiligen Drehwinkel. Dieser Unterschied wird dadurch laufend gemessen, daß mit der Schwungmasse 14 verbundene Übertragungsglieder 15a und mit dem Gehäuse 12 verbundene Übertragungsglieder 15 b gegeneinander bewegt werden. Hierdurch werden in bekannter Weise elektrische Signale erzeugt, die über Schleifringe 16 auf Leitungen 17 bzw. 18 übertragen werden.
Die Leitungen 17 und 18 sind an einem eiektrischen Summiergerät 19 angeschlossen (F i g. 3 und 4). Im Summiergerät 19 werden die durch die Leitungen 17 und 18 übertragenen Signale unter Zwischenschaltung einer Übersetzung, die dem Verhältnis der Drehzahlen des Fräsdornes 4 und des Frästisches 7 entspricht, miteinander verglichen. Hierbei wird ein dem Unterschied entsprechendes Ausgangssignal erzeugt, das auf eine Leitung 20 übertragen wird.
Die Leitung 20 ist mit einem Stellglied 21 verbunden, das bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform im Antrieb des Frästisches 7 eingeschaltet ist. Mit dem Frästisch 7 ist ein Teilrad, z. B. ein Schneckenrad 22, verbunden, das durch eine Schnecke 23 angetrieben wird. Die Schneckenwelle 24 ist über das Stellglied 21 mit einer Antriebswelle 25 verbunden. Durch das Stellglied 21 wird der Antrieb des Frästisches 7 derart beeinflußt, daß ein möglichst konstantes Verhältnis des Drehwinkels des Frästisches 7 zum Drehwinkel des Fräsdarnes 4 aufrechterhalten wird.
Selbstverständlich kann ein dem Stellglied 21 entsprechendes Stellglied im Antrieb des Fräsdornes 4 eingeschaltet sein, und zwar entweder statt des Stellgliedes 21 oder zusätzlich zu demselben.
Das durch die Leitung 20 aus das Stellglied. 21 übertragene Signal kann ein elektrisches Signal sein. Es können jedoch auch mechanische, hydraulische, pneumatische, magnetische oder sonstige Kräfte zur Übertragung benutzt werden.
Das Stellglied kann beispielsweise als Differentialgetriebe 26 (F i g. 1) ausgebildet sein, das über eine Welle 27 mit einem mit konstanter Drehzahl umlaufenden Motor 28 oder mit einem Antriebsglied der Wälzfräsmaschine verbunden ist, wobei der Planetenradträger über eine Welle 29 von einem Gleichstrommotor 30 angetrieben wird, dessen Drehzahl durch eine über die Leitung 20 zugeführte, sich ändernde Spannung entsprechend geregelt wird. Hierdurch kann die Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle 31 des Getriebes feinfühlig und verzögerungsfrei geregelt werden. Das Stellglied kann auch in anderer Weise ausgebildet sein. Beispielsweise könnte eine Magnetkupplung oder eine magnetisch beeinflußte Reibungskupplung verwendet werden, deren Schlupf durch Beeinflussung des Magnetfeldes regelbar ist.
Der Sumrnenteilungsfehler des Teilrades 22, insbesondere eines Schneckenrades, zum Antrieb des Frästisches 7, kann in einem Speicher 32, z. B. einer Schablone (F i g. 3), festgehalten sein. Der Summenteilungsfehler umfaßt den Unterschied zwischen dem Ist-Maß und dem Soll-Maß einer beliebigen Zahl aufeinanderfolgender Teilkreisteilungen von einem Anfangspunkt aus (DIN 3960). Die Schablone 32 wird synchron mit dem Schneckenrad 22, z. B. durch die Schneckenwelle 24 und eine Schnecke 33, angetrieben. Die Schablone 32 wird durch einen Fühler 34 bzw. Abnehmer mechanisch oder elektrisch abgefühlt, und die Änderungen werden als elektrisches Signal über eine Leitung 35 in das Summiergerät 19 zusätzlich eingeführt. Hierdurch wird über die Ausgangsleitung 20 des Summiergerätes 19 der Antrieb des Fräsdornes 4 bzw. des Frästisches 7 zusätzlich beeinlußt. Dadurch kann dem Umstand Rechnung getragen werden, daß die bei langsamer Drehung des Frästisches 7 vorhandenen Grundschwingungen und Oberschwingungen niederer Ordnung in der Änderung des Drehwinkels der Schwungmasse 14 gegenüber dem Drehwinkel des Frästisches 7 unter Umständen nicht genügend zum Ausdruck kommen, weil die Schwungmasse 14 diesen Schwingungen niederer Ordnung in gewissem Maße folgt. Bei niedrigen Tischdrehzahlen braucht daher die Schablone 32 nur diese Schwingungen niederer Ordnung, die vom MeB-gerät 11 nicht genügend berücksichtigt werden, zu enthalten.
Bei höheren Drehzahlen des Frästisches 7 kann in der von der Schablone 32 ausgehenden Leitung 35 ein elektrisches Filter 36 (F.i g. 3) angeordnet sein, welches die Oberschwingungen höherer Ordnung bei der Drehung des Frästisches 7 dämpft, da diese bereits durch das Meßgerät 11 berücksichtigt sind.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 ist unter Fortlassung der Schablone 32 ein elektrisches aktives oder passives Netzwerk 37 in der Ausgangsleitung 20 des Summiergeräts 19 angeordnet, das den inversen oder nahezu inversen Frequenzgang des durch die Feder 13 und die Schwungmasse 14 gebildeten Schwingsystems hat. Hierdurch wird die unterschiedliche Wirkung von Schwingungen verschiedener Ordnung auf das genannte Schwingsystem ausgeglichen. Ein derartiges Netzwerk kann auch in der Leitung 18, gegebenenfalls außerdem in der Leitung 17, angeordnet sein.
Statt des Stellgliedes 21, das den Antrieb des Fräsdornes 4 oder des Frästisches 7 beeinfiußt, kann ein Stellglied bzw. Stellmotor zur entsprechenden Längsverschiebung des Fräsdornes 4 oder der zum Antrieb des Frästisches 7 dienenden Schnecke 23 angeordnet sein.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung an Wälzfräsmaschinen zum Vermindern der Teilungsfehler beim Wälzfräsen von Zahnrädern u. dgl., gekennzeichnet durch folgende, bisher bei Aufnahme einer Kurve von Relativdrehungen zwischen Fräsdorn und Werkstückträger (Frästisch) einer unter Last laufenden Maschine verwendete Elemente: zwei in Differenz geschaltete seismische Drehschwingungsmesser als Geber (11, 11 a), von denen der eine mit dem Fräsdorn (4) und der andere mit dem Werkstückträger (7) umläuft, und ein Summiergerät (19), dem die Ausgangssignale der Geber zugeführt werden, und dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Ausgangssignal des Summiergerätes (19) einem den Antrieb des Fräsdornes (4) oder des Werkstückträgers (7) im Sinne einer Beschleunigung oder Verzögerung beeinflussenden Stellmotor (21, 30) zugeführt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der konstante Anteil des Maschinenfehlers von einer Schablone (32) abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Schablonenabtastung dem Summiergerät (19) zusätzlich zugeführt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schablone (32) nur die Fehler dargestellt sind, die infolge ihrer tiefen Frequenz von den seismischen Gebern (11, 11a) nicht gemessen werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch ein in der Ausgangsleitung (35) der Schablonenabtastung angeordnetes elektrisches Filter (36) zur Dämpfung derjenigen in der Schablone (32) dargestellten Fehlersignale, die oberhalb einer bestimmten Drehzahl auch durch die seismischen Geber (11, 11 a) gemessen werden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein in der Ausgangsleitung (20) des Summiergerätes (19) angeordnetes elektrisches Netzwerk (37), das den inversen oder nahezu inversen Frequenzgang der seismischen Geber (11, 11a) hat. In Betracht gezogene Druckschriften: Piekenbrink, »Ungleichförmige Wälzbewegung an Verzahnmaschinen - Messung und Ursache« in »Industrie-Anzeiger«, Essen, Heft 44 vom 2. 6. 1959, S. 19 bis 28 (667 bis 674); Hartmann, »Meßmethoden und Maßnahmen zur Verbesserung der Fehler von Teilgetrieben, insbesondere an Verzahnmaschinen« in. »Maschinenbautechnik«, Berlin, Heft 10 (1960), S. 508 bis 515.