DE1260272B

DE1260272B - Machine for fine machining of gears with adjustable speed of the rolling movement

Info

Publication number: DE1260272B
Application number: DEH53194A
Authority: DE
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1964-07-07
Filing date: 1964-07-07
Publication date: 1968-02-01
Also published as: FR1465398A; GB1087303A

Description

Maschine zum Feinbearbeiten von Zahnrädern mit regelbarer Geschwindigkeit der Abwälzbewegung Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum Feinbearbeiten, z. B. Schaben, Honen oder Läppen, von gerad- oder schrägverzahnten Stirnrädern in mindestens je einem hin- und hergehenden Längsvorschub (parallel, diagonal oder quer) in einer Ebene, die parallel liegt zur dem Werkstück und dem Werkzeug gemeinsamen Tangentialebene, bei der sich die Achsen von Werkstück und Werkzeug kreuzen und das Werkzeug oder das Werkstück über ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe angetrieben wird.Machine for fine machining of gears with adjustable speed the rolling movement The invention relates to a machine for fine machining, z. B. scraping, honing or lapping, of straight or helical gears in at least one reciprocating longitudinal feed each (parallel, diagonal or transverse) in a plane that is parallel to the common to the workpiece and the tool Tangential plane at which the axes of workpiece and tool intersect and the tool or the workpiece is driven via a speed change gear will.

Bei den Zahnradbearbeitungsverfahren, die bei zahnspielfreier Abwälzbewegung vor sich gehen, ist das Arbeitsergebnis, beispielsweise das Schabergebnis, von den beim Abwälzen auftretenden Arbeitskräften abhängig. Nach einer bekannten Lehre treten bei der spielfreien Feinbearbeitung zwei verschiedene Störungen auf. Die eine Störung hat ihre Ursache in einem Ungleichgewicht der auf die rechten und linken Flanken wirkenden Zahnkräfte, und die andere Störung entsteht dadurch, daß beim Durchgang einer Zahnflanke durch den Wälzpunkt die Zahnkraft ihre Richtung ändert, wodurch eine schädliche Veränderung der beispielsweise ursprünglich im Gleichgewicht befindlichen Kräfte bewirkt werden kann. Nach der bekannten Lehre wird ein gutes Arbeitsergebnis dadurch erzielt, daß entweder die Ursachen zu den beiden Störungen vermieden werden oder dafür gesorgt wird, daß die eine Störung die andere Störung aufhebt. Die bekannte Lehre berücksichtigt die am stärksten in Erscheinung tretenten Komponenten und vernachlässigt andere Störungsursachen, die bei dem damaligen Stand der Technik unwichtig waren. Die bekannte Lehre hat sich in der Praxis gut bewährt.In the gear machining process, which involves a backlash-free generating movement going on, is the work result, for example the scraping result, of the dependent on the labor force occurring during the shifting process. To step according to a well-known teaching two different faults occur in backlash-free fine machining. The one disorder is caused by an imbalance on the right and left flanks acting tooth forces, and the other disturbance arises from the fact that the passage of a tooth flank through the pitch point the tooth force changes its direction, whereby a detrimental change in the, for example, originally in equilibrium Forces can be effected. According to the well-known teaching, a good work result is achieved achieved in that either the causes of the two disorders are avoided or it is ensured that one disturbance cancels the other disturbance. The well-known Teaching takes into account the most prominent components and neglects them other causes of malfunctions that were unimportant given the state of the art at the time. The well-known teaching has proven itself well in practice.

Bei der Bearbeitung von Rädern hoher Qualität bleibt aber immer noch ein Fehlerrest (Rest-Flankenformfehler), der bei den heutigen Anforderungen an ein Zahnrad nicht mehr auftreten sollte. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Qualität feinbearbeiteter Zahnräder, beispielsweise geschabter Räder, weiterhin zu verbessern.But still remains in the machining of high quality wheels a residual error (residual flank shape error), which with today's requirements on a Gear should no longer occur. The invention is based on the object Quality of fine-machined gears, for example scraped wheels, continues to improve.

Die Erfindung geht von der Beobachtung aus, daß der Rest-Flankenformfehler seine Größe beim Variieren der Vorschubgeschwindigkeit ändert. Der Erfindung liegt weiterhin der Gedanke zugrunde, daß die oben zuerst genannte Störung ein reines Gleichgewichtsproblem ist, während die zweite Störung ein Reibungsproblem ist. Da die Reibkraft vom Anpreßdruck abhängt, ändert sich die zweite Störursache also mit der Anpreßkraft oder Zahnkraft oder auch Zerspanungskraft. Beide Störungen verändern sich also bei Änderung der Maschinendaten (Vorschub, Schnittgeschwindigkeit usw.) mit verschiedener Tendenz.The invention is based on the observation that the residual flank shape error changes its size when the feed rate is varied. The invention lies furthermore the idea that the above disorder is a pure one Is equilibrium problem while the second disturbance is friction problem. There the frictional force depends on the contact pressure, the second cause of the disturbance changes with it the contact force or tooth force or machining force. Both disorders change When changing the machine data (feed rate, cutting speed, etc.) with different tendencies.

Von diesen Gedankengängen ausgehend wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß eine selbsttätige Steuereinrichtung für die Werkstück- oder Werkzeugdrehzahl mit einem synchron mit dem Längsvorschub oder dem Tiefenvorschub antreibbaren Steuerglied, das die genannte Drehzahl abhängig vom Vorschub steuert, vorgesehen ist. Mit einer derartigen Vorrichtung kann die Geschwindigkeit der Abwälzbewegung, beispielsweise die Drehzahl des Schabrads, mindestens während-eines Hin- oder Hergangs des Längsvorschubs gegenüber dem oder den anderen Hin- und/oder Hergängen selbsttätig verändert werden. Beispielsweise kann bei einer Maschine mit mindestens einem hin- und hergehenden Längsvorschub des Werkzeugs relativ zum Werkstück und mit hubweiser oder kontinuierlicher Tiefenzustellung mit der Erfindung die Geschwindigkeit der Abwälzbewegung während des Längsvorschubs der jeweiligen Tiefenzustellung entsprechend verändert werden, und zwar in dem Sinne, daß bei kleiner Tiefenzustellung die Geschwindigkeit der Abwälzbewegung erheblich über der Abwälzbewegung mit verhältnismäßig großer Tiefenzustellung liegt.Proceeding from these lines of thought, the one on which the invention is based becomes The object is achieved in that an automatic control device for the workpiece or tool speed with a synchronous with the longitudinal feed or the depth feed drivable control element that controls the specified speed depending on the feed, is provided. With such a device, the speed of the rolling movement, For example, the speed of the shaving wheel, at least during a back-and-forth walk of the longitudinal feed automatically compared to the other back and / or forth to be changed. For example, in a machine with at least one backward and moving longitudinal feed of the tool relative to the workpiece and with stroke by stroke or continuous depth infeed with the invention the speed of the Rolling movement during the longitudinal feed according to the respective depth infeed can be changed, in the sense that with a small depth infeed the speed the rolling movement significantly above the rolling movement with a relatively large Depth infeed lies.

Es ist eine Zahnradfeinbearbeitungsmaschine mit einem Schaltgetriebe im Antrieb für die Wälzbewegung, z. B. im Antrieb für das Schabrad einer Zahnradschabmaschine, bekannt, doch fehlt dieser Maschine das obengenannte Steuerglied, das die genannte Drehzahl abhängig vom Vorschub steuert (deutsche Auslegeschrift 1139. 071).It is a gear finishing machine with a manual transmission in the drive for the rolling movement, e.g. B. in the drive for the shaving wheel of a gear shaving machine, known, but this machine lacks the above-mentioned control element, the said one Speed controls depending on the feed (German Auslegeschrift 1139.071).

Die Erfindung wird dahingehend weiter ausgestaltet, daß das Erhöhen der Geschwindigkeit durch Wechsel einer Getriebestufe mittels einer Einwegkupplung erfolgt. Durch eine derartige Einwegkupplung, z. B. Freilauf- oder überholkupplung, kann die Geschwindigkeitsänderung ohne Zugkraft- Unterbrechung erfolgen, was sehr vorteilhaft ist. Das Stufengetriebe, das als Wechselgetriebe Anwendung findet, weist dann mindestens eine überholkupplung auf, die ein Zahnrad einer langsamen Geschwindigkeitsstufe mit dem Antrieb verbindet. Einwegkupplungen in einem die Wälzbewegung beeinflussenden Antrieb sind für Verzahnungsmaschinen neu. Es wird daher für diesen Gedanken ein selbständiger Schutz begehrt.The invention is further developed to the effect that increasing the speed by changing a gear stage using a one-way clutch he follows. By such a one-way clutch, e.g. B. overrunning or overrunning clutch, can change the speed without pulling Interruption take place, which is very beneficial. The multi-step transmission, which is used as a change transmission finds, then has at least one overrunning clutch, which is a gear of a slow Speed level connects with the drive. One-way clutches in one the rolling motion influencing drive are new for gear cutting machines. It will therefore be for this Thought desires independent protection.

Eine andere sehr einfache, betriebsichere und daher vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß für die verschiedenen Geschwindigkeiten des Schabrads oder Werkrads je ein gesonderter Motor vorgesehen ist, die von dem synchron mit dem Längs- oder Tiefenvorschub angetriebenen Steuerelement selbsttätig gesteuert werden. Auch hierbei kann für ein Schalten ohne Zugkraftunterbrechung gesorgt werden, dadurch, daß der schneller laufende Motor beim Geschwindigkeitswechsel mit einer Einwegkupplung zum langsamer laufenden Motor hinzugeschaltet wird. Der langsamer laufende Motor kann nach dem Überholen gegebenenfalls abgeschaltet werden.Another very simple, reliable and therefore advantageous embodiment of the invention is that for the different speeds of the shaving wheel or Werkrads a separate motor is provided, which is synchronized with the the control element driven by the longitudinal or depth feed will. Here, too, switching can be ensured without interruption of the tractive effort, in that the faster running engine when changing speed with a One-way clutch is switched on to the slower running engine. The slower one If the engine is running, it can be switched off after overtaking.

Die Erfindung wird mit den F i g. 1 bis 3 erläutert; es zeigt F i g. 1 eine Maschine nach der Erfindung, teilweise im Schnitt, F i g. 2 einen Teil der Maschine nach F i g. 1 von der Seite, teilweise im Schnitt, F i g. 3 als Beispiel ein Stufengetriebe, das mit einer Einwegkupplung geschaltet wird.The invention is illustrated with FIGS. 1 to 3 explained; it shows F i G. 1 shows a machine according to the invention, partially in section, FIG. 2 a part the machine according to FIG. 1 from the side, partly in section, F i g. 3 as an example a multi-step transmission that is switched with a one-way clutch.

F i g. 1 zeigt als Beispiel schematisch eine Zahnradschabmaschine nach der Erfindung, d. h. alle nicht zu ihrem Verständnis erforderlichen Teile wurden fortgelassen. Als Beispiel wurde eine Maschine mit einem sogenannten C-Ständer 13 gewählt. Der überragende Teil dieses Ständers trägt in bekannter Weise einen Werkzeugträger 14, in dem ein Schabrad 15 oder Hon- oder Läpprad gelagert ist. Der Werkzeugträger 14 kann so geschwenkt und festgestellt werden, daß das Schabrad mit dem Werkrad 16 mit gekreuzten Achsen laufen kann. Das Werkstück 16 ist zwischen Reitstöcken 17,18 auf einem Kipptisch 19 aufgenommen, mit dem auf dem Werkstück ballige Zähne erzeugt werden können. Diese Balligkippeinrichtung gehört nicht zur Erfindung.F i g. 1 schematically shows a gear shaving machine as an example according to the invention, d. H. all parts not necessary for their understanding have been made omitted. As an example, a machine with a so-called C-stand 13 chosen. The protruding part of this stand carries a tool carrier in a known manner 14, in which a shaving wheel 15 or honing or lapping wheel is mounted. The tool carrier 14 can be pivoted and determined that the shaving wheel with the work wheel 16 can run with crossed axes. The workpiece 16 is between tailstocks 17,18 added on a tilting table 19, with the convex teeth on the workpiece can be generated. This spherical tilting device does not belong to the invention.

Der Längsschlitten 22 ist auf einer Längsführung 27 gelagert, die auf einer Konsole 26 in einer Rundführung 26 a um eine zur zuerst genannten Achse parallelen Achse schwenkbar und feststellbar ist. ; Durch die Anordnung kann in bekannter Weise die Richtung des Längsvorschubs gewählt werden. Die Konsole, die auch das Leitlineal 23 zum Steuern einer Balligkippbewegung trägt, kann in bekannter Weise manuell oder maschinell auf- und abbewegt werden, wodurch die Spanzustellung des Werkstücks relativ zum Werkzeug hervorgerufen wird. Die Steuerung hierzu ist bekannt und wurde daher nicht gezeichnet.The longitudinal slide 22 is mounted on a longitudinal guide 27 which can be pivoted and locked on a bracket 26 in a circular guide 26 a about an axis parallel to the first-mentioned axis. ; As a result of the arrangement, the direction of the longitudinal advance can be selected in a known manner. The console, which also carries the guide rule 23 for controlling a spherical tilting movement, can be moved up and down manually or by machine in a known manner, thereby causing the workpiece to be infeed relative to the tool. The controls for this are known and have therefore not been drawn.

Der Längsschlitten 22 wird von einem Elektromotor 29 aus über ein stufenloses oder gestuftes Getriebe 31, gegebenenfalls auch über ein Geschwindigkeitswechselgetriebe, erforderlichenfalls auch über ein Wendegetriebe, über ein Wechselradpaar 33, ein nicht gezeichnetes Kegelradpaar, eine Welle 35, die in der zuletzt erwähnten Achse liegt, über ein zweites Kegelradpaar 36, einen Räderblock 37 und ein Stirnrad 38, das auf einer Vorschubspindel 39 befestigt ist, angetrieben. Die Vorschubspindel ist in dem die Längsführung tragenden Gehäuse gelagert und greift in eine Vorschubmutter 40 ein, die in bekannter Weise an dem Vorschubsehlitten befestigt ist. Synchron mit der Vorschubspinde139 wird eine Steuerwalze 40 angetrieben, die versetzbare Nocken trägt, welche auf nicht gezeichnete Schalter wirken. Diese Schalter können vom Vorschub abhängige Steuerimpulse geben. Statt auf einer Steuerwalze können die Nocken und Schalter auch auf dem Längsweg des Längsschlittens wirksam sein. Elemente, die an sich bekannt und zum Verständnis der Erfindung nicht notwendig sind, wurden nicht gezeichnet.The longitudinal slide 22 is an electric motor 29 from a continuously variable or stepped gear 31, possibly also via a speed change gear, if necessary also via a reversing gear, via a change gear pair 33 not shown bevel gear pair, a shaft 35 in the last-mentioned axis lies, via a second pair of bevel gears 36, a gear block 37 and a spur gear 38, which is mounted on a feed spindle 39, driven. The feed screw is mounted in the housing carrying the longitudinal guide and engages in a feed nut 40, which is attached to the feed carriage in a known manner. Synchronous with the feed spindle 139 a control roller 40 is driven, the displaceable Carries cams, which act on switches not shown. These switches can give control impulses that are dependent on the feed rate. Instead of a control roller, the Cams and switches can also be effective on the longitudinal path of the longitudinal slide. Elements, which are known per se and are not necessary for understanding the invention not drawn.

Das Werkzeug 15 wird vom Elektromotor 41 (F i g. 2) aus angetrieben über eine Kupplung 42, ein später beschriebenes Getriebe 243, eine Schneckenwelle 44 und Schnecke, ein Schneckenrad 45, ein Wechselradpaar 46, ein Stimradpaar 47, ein Kegelradpaar 48, ein weiteres Stirnradpaar 49 und eine Werkzeugspindel 50, auf der das Werkzeug 15 auswechselbar sitzt.The tool 15 is driven by the electric motor 41 (FIG. 2) via a clutch 42, a gear 243 described later, a worm shaft 44 and worm, a worm wheel 45, a change gear pair 46, a spur gear pair 47, a pair of bevel gears 48, another pair of spur gears 49 and a tool spindle 50 which sits the tool 15 exchangeably.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform des Getriebes 243. Der Motor 41 wirkt auf die Antriebswelle 1.01, auf der ein Stirnrad 102 fest verkeilt ist, das in ein zweites Stirnrad 103 eingreift, welches drehbar auf einer Antriebswelle 104 gelagert ist. Auf der Antriebswelle 101 ist ferner ein Zahnrad 105 drehbar gelagert, das in ein Zahnrad 106 eingreift, welches fest auf der Abtriebswelle 104 sitzt. Das Stirnrad 103 ist mit der Abtriebswelle 104 mittels einer Einwegkupplung (Freilauf- oder Dberhollcupplung) 107 kuppelbar, und das Zahnrad 105 kann mit der Antriebswelle 101 über eine schaltbare Kupplung 108 verbunden werden.F i g. 3 shows an embodiment of the transmission 243. The motor 41 acts on the drive shaft 1.01, on which a spur gear 102 is firmly wedged engages in a second spur gear 103 which is rotatable on a drive shaft 104 is stored. Furthermore, a gear 105 is rotatably mounted on the drive shaft 101, which engages in a gear 106 which is firmly seated on the output shaft 104. The spur gear 103 is connected to the output shaft 104 by means of a one-way clutch (freewheel or overheating clutch) 107 can be coupled, and the gear wheel 105 can be connected to the drive shaft 101 can be connected via a switchable coupling 108.

An dem Längsschlitten 22 (F i g. 1) ist ein Nocken 109 versetzbar angebracht, der während des Längshubs des Schlittens auf einen Schalter 110 einwirken kann. Zweckmäßig wird der Nocken so gesetzt, daß er an einem Hubende des Schlittens, also an einem Hubende des Längsvorschubs, der parallel, diagonal oder quer zur Werkstückachse verlaufen kann, auf den Schalter einwirkt. Der Schalter 110 beeinflußt die Kupplung 108. Das Kommando vom Schalter 110 braucht nicht an jedem Hubende gegeben zu werden, sondern mit dem Hebel 111 kann beispielsweise ein Schrittschaltwerk od. dgl. betätigt werden, das erst nach einer vorbestimmten Anzahl von Hüben über einen Schalter auf die Kupplung 108 einwirkt. Da die Steuerwalze 40 in einem festen Verhältnis mit der Vorschubspinde139 umläuft, kann der auf die Kupplung 108 wirkende Schalter auch von ihr betätigt werden. Die Steuerwalze 40 kann über ein Getriebe, beispielsweise Schnecken- oder Planetengetriebe, angetrieben werden, derart, daß sie bei der größten sinnvollen Anzahl der Längs-, Hin-und Hergänge eine Umdrehung macht. Dann kann der Schaltimpuls für die Kupplung 108 nach einer beliebigen Anzahl von Schruppgängen gegeben werden, denen dann eine beliebige Anzahl von Schlichtgängen folgen kann.A cam 109, which can act on a switch 110 during the longitudinal stroke of the slide, is mounted displaceably on the longitudinal slide 22 (FIG. 1). The cam is expediently set in such a way that it acts on the switch at one end of the stroke of the slide, that is to say at one end of the stroke of the longitudinal feed, which can run parallel, diagonally or transversely to the workpiece axis. The switch 110 influences the clutch 108. The command from the switch 110 does not have to be given at each end of the stroke, but with the lever 111, for example, a stepping mechanism or the like can be actuated, which only opens after a predetermined number of strokes via a switch the clutch 108 acts. Since the control roller 40 rotates in a fixed relationship with the feed spindle 139, the switch acting on the clutch 108 can also be actuated by it. The control roller 40 can be driven via a gear, for example worm or planetary gear, in such a way that it makes one revolution for the largest reasonable number of longitudinal, reciprocating gears. The switching pulse for the clutch 108 can then be given after any number of roughing passes, which can then be followed by any number of finishing passes.

Die Wirkungsweise einer Zahnradfeinbearbeitungsmaschine, z. B. Schabmaschine, ist bekannt. Es soll daher die Wirkungsweise der Erfindung nur im engen Rahmen geschildert werden. Für die Schruppoperation wird das Schabrad vom Motor 41 (F i g. 2) aus über die Antriebswelle 101 (F i g. 3), das Stirnradpaar 102, 103, die Einwegkupplung 107, die Abtriebswelle 104 und weiterhin über die Elemente 44 bis 50 angetrieben. Nach Beendigung der Schruppoperation, d. h. nach einer vorbestimmten Anzahl von Hin- und Hergängen des Schlittens 22, wobei die Konsole 26, angetrieben durch die Vorschubspindel 142, Tiefenzustellungen ausgeführt hat, wird vom Nocken 1.09 über den Schalter 110 oder von der Steuerwalze 40 aus die Kupplung 108 eingeschaltet. Der Antrieb erfolgt jetzt über das Zahnradpaar 105, 106; die Abtriebswelle 104 überholt das Zahnrad 103, und die Einwegkupplung rückt aus. Der schnellere Antrieb des Schabrads erfolgt ohne weitere Tiefenzustellung der Konsole 26, so daß ein ganz kleiner Schabspan in erhöhter Geschwindigkeit abgenommen wird. Diese Schlichtoperation kann einen Hin- oder Hergang oder einen Hin- und Hergang oder mehrere Hübe andauern.The operation of a gear finishing machine, e.g. B. scraper is known. The mode of operation of the invention will therefore only be described in a narrow context. For the roughing operation, the shaving wheel is driven from the motor 41 (FIG. 2) via the drive shaft 101 (FIG. 3), the spur gear pair 102, 103, the one-way clutch 107, the output shaft 104 and furthermore via the elements 44 to 50 driven. After completion of the roughing operation, ie after a predetermined number of back and forth movements of the slide 22, with the console 26, driven by the feed screw 142, having carried out depth infeeds, the clutch is activated from the cam 1.09 via the switch 110 or from the control roller 40 108 switched on. The drive now takes place via the gear pair 105, 106; the output shaft 104 overtakes the gear 103 and the one-way clutch disengages. The faster drive of the shaving wheel takes place without further depth adjustment of the console 26, so that a very small shaving chip is removed at increased speed. This finishing operation can last a reciprocating motion or a reciprocating motion or several strokes.

Statt eines Stufengetriebes kann für die Veränderung der Wälzgeschwindigkeit auch ein bekanntes stufenloses Getriebe verwendet werden, das mit einem Stellmotor im Sinne der Erfindung verstellt wird. Auch kann für den Antrieb der Wälzbewegung ein in bekannter Weise regelbarer Elektromotor vorgesehen sein.Instead of a step gear, you can change the rolling speed also a well-known continuously variable transmission can be used with a servomotor is adjusted within the meaning of the invention. Can also be used to drive the rolling motion an electric motor which can be regulated in a known manner can be provided.

Claims

Claims: 1. Machine for fine machining, z. B. scraping, honing or lapping, of straight or helical gears in at least one each reciprocating longitudinal feed (parallel, diagonal or transverse) in one plane, which lies parallel to the tangential plane common to the workpiece and the tool, in which the axes of the workpiece and the tool intersect and the tool or the workpiece is driven via a speed change gearbox, is marked by an automatic control device (243) for the workpiece or tool speed, with a control element that can be driven synchronously with the longitudinal feed or the depth feed (40), which controls the specified speed as a function of the feed.

2. Device according to Claim 1 with a step gear for changing the workpiece or tool speed, characterized in that the multi-step transmission has at least one overrunning clutch (107) having a gear (103) of a slow speed stage with the drive connects.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that for the different Speeds of the shaving wheel or work wheel each provided a separate motor is that of the control element driven synchronously with the longitudinal or depth feed (40) can be controlled automatically.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that that the faster running engine when changing speed with a one-way clutch can be switched on to the slower running motor. Considered publications: German Patent Nos. 970 027, 1131071; U.S. Patent No. 2,581,071, 3,021765.