DE2323697A1 - Verfahren und maschine zur herstellung von schraegverzahnten evolventenstirnraedern - Google Patents

Description

Verfahren und Maschine zur Herstellung von sehrägverzahnten Evolventens tirnrädern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 8chriigverzahnten Evolventenstirnrädern mit sogenanntem Längsschliff, bei dem die Hauptschnitt.bewegung als Hubbewegung im wesentlichen längs der Zahnbreite und die Bewegung in Richtung der Zahnhöhe als Wälz- und Vorschubbewegung erfolgt.

Dieses Verfahren ist bisher beim Herstellen von grossen und schweren Zahnrädern verwendet worden, wobei die Werkzeugkanten in Richtung des Eingriffswinkels geneigt sind,· es

ist unter dem Kamen 15°/2o°-Verfahren bekannt,

Dabei

können, wie allgemein beim 15°/2o°-Verfahren, keine Innensfcirnräder hergestellt werden, da das Werkzeug eine Zahnstange verkörpert und eine Zahn- 409841/0202

stange nicht mit einem Innenzahnrad in Eingriff gebracht werden kann. .

Für das Schleifen von kleineren Zahnrädern sind zwei andere Verfahren bekannt geworden, bei denen die Wälzbewegung als Hauptschnitt bewegung herangezogen wird und als Querschliff bezeichnet werden könnte. Es erfolgt soiait eine im Vergleich zur Bewegung in Richtung der Zahnbreite rasche Hin- und Herwälzbewegung, die sich als Schnittbewegung in Richtung der Zahnhöhe bezeichnen lässt und wobei die langsamere Vorschubbewegung in Richtung der Zahnbreite erfolgt. Bei Schrägverzahnung wird das Werkstück dabei nicht nur axial verschoben, sondern gleichzeitig drehend, so dass es sich als Vorschubbewegung an den Werkzeugen vorbei schraubt, entsprechend dem Sehrägungswinkel der Schraubenlinie.

Liegen die arbeitenden kreisförmigen Schleifschexbenkanten bei diesem Querschliff je in eineir Ebene, die dem Eingriffswinkel der beiden Seiten des Zahnes der erzeugenden Zahnstange entspricht, dann handelt es sich um das sogenannte 15°/2o τVerfahren mit Wälzung auf dem Teilkreis, bei welchem der bekannte Kreuzschliff für Aussenverzahnungen erzeugt wird.

Liegen jedoch die Achsen bei Querschliff und bei Verwendung von zwei Schleifscheiben im wesentlichen parallel zueinander, dann handelt es sich um das sogenannte Nullgrad- Verfahren mit Wälzung auf dem Grundkreis. In diesem Fall können auch InnenVerzahnungen geschliffen werden-

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Es besteht nun eine Lücke bei diesen bisher bekannten Verfahren, da mit dem erwähnten Längsschliff keine Innenverzahnungen geschliffen werden können. Dieser Längsschliff ist nicht nur bei grossen und schweren Zahnrädern von Vorteil wegen der relativ langsamen Wälzbewegung des Werkstücks, sondern kann auch vorteilhaft sein wegen der Art des Schliffs. Die Erfindungsaufgäbe bestand nun darin, besonders für die Herstellung von Innenverzahnungen eine entsprechende Lösung zu finden.

Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, dass ein festgelegter Punkt am oder relativ zum Werkzeug in wesentlichen längs der Erzeugungsgeraden geführt und das Werkzeug unmittelbar vor Erreichen der Pussmantelfläche ausgelenkt wird. Der Schliff entlang der Erzeugungsgeraden kann dabei als Längsschliff bezeichnet werden und enthält desseiiEigenschaften, obschon eine sehr kleine Komponente in Richtung der Zahnhöhe darin enthalten ist.

Die Erfindung ist anhand von neun Figuren beispielsweise und schematisch erklärt:

Pig.l zeigt den Längsschliff der bekannten Art für das 15°/20°-Verfahreni die Bewegung des Werkzeugs relativ zum Werkstück ist mit strichpunktierter Linie dargestellt;

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Fig.2 zeigt den Querschliff der bekannten zwei Arten, bezogen auf das 15°/20°-Verfahren und auf das Nullgrad-Verfahren die Bewegung des Werkzeugs relativ zum Werkstück ist mit strichpunktierter Linie dargestellt;

Fig.3 zeigt den Längsschliff nach Erfindung; die Bewegung des Werkzeugs relativ zum Werkstück ist mit strichpunktierter Linie dargestellt;

Fig.¹! zeigt die perspektivische Zeichnung der erfindungsgemässen Maschine zum Schleifen der Zahnflanken mit zwei Schleifscheiben, wobei der einfacheren Darstellung wegen das Schleifen eines innenverzahnten Geradstirnrades gewählt wurde und nur die wesentlichen Elemente der Maschine gezeigt sind;

Fig.!) zeigt dieselbe Maschine, jedoch in Vorderansicht und beim Schleifen eines innenverzahnten Schrägstirnrades und wobei ebenfalls nur die wesentlichen Elemente der Maschine gezeigt 3ind;

Fig.6 zeigt das Werkstück nach Schnitt VI-VI der Fig.7 in drei verschiedenen Wälzstellungen; dabei wurde die Zahnhöhe etwas gross angenommen, um wegen der besseren Uebersichtlichkeit weitauseinanderliegende Wälzstellungen zu erhalten;

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Piß.7 zeigt die Stellung der einen Schleifscheibe beim Schleifen des rechten Profils in drei verschiedenen Wälzstellungen und im Stirnschnitt VII-VII des Werkstücks nach Pig.6;

Pig.8 zeigt einen Ausschnitt eines Innenschrägstirnrades in perspektivischer Darstellung samt der Schleifscheibe bei der Bearbeitung der rechten Zahnflanke mittels der Maschine nach Fig.4;

Fig.9 zeigt das Blockschaltbild der elektrischen bzw. elektronischen Verbindungen zwischen den verschiedenen Geräten.

Auf einem Bett 1 einer Zahnflanken-Schleifmaschine für Innenverzahnungen ist ein Wälzsehlitten 2 querverschiebbar angeordnet. In diesem Wälzsehlitten 2 ist ein Werkstücktisch 3 gelagert, auf dem ein Schneckenrad 4 sitzt. Damit im Eingriff steht eine Schnecke 5» angetrieben von einem Wechselrad 6. Die Querverschiebung des Wälzsehlittens erfolgt durch eine Gewindespindel 7» angetrieben durch ein Wechselrad 8.

Auf dem Bett 1 ist längseinstellbar ein Ständer 9 angeordnet, auf den eine Werkzeugschlittenführung 10 befestigt ist. Diese ist (Fig.5) entsprechend den Schrägungswinkel der Verzahnung

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schräggestellt. Darauf ist ein Werkzeugschlitten 11 auf- und abbewegbar für die Hubbewegung von Schleifscheiben 12 und 13-Die Querverstellung dieser Schleifscheiben geschieht mittels Stelischlitten 1*J und 15, in denen Werkzeughalter 16 und 17 schwenkbar gelagert sind. Die Schwenkung geschieht auf Achsen 18 und 19, die gegenüber der.Querverstellebene 20 des Werkzeugschlittens 11 um den WinkelC& gtfieigt sind. Für die Auslenkung der Werkzeughalter 16 und 17 dient eine Stange 21, betätigt mittels einer Kurvenscheibe 22, wobei die Stange 21 durch eine Feder 23 an die Kurvenscheibe 22 gedrückt wird. Diese Kurvenscheibe ist auf einer Welle 2¹I befestigt, und

ist/ ' ' arune.ordne.ij

symmetrisch dazu feine weitere nicht gezeichnete Welle 2nfi * auf denen sowohl ein Schrittmotor 25 und 26 als auch ein Servomotor 27 und 28 angeordnet sind.

Zur Ermittlung der Hubstellung ist ein Positionsgeber 2$ auf dem Werkzeugschlitten 11 befestigt, der in eine Zahnstange 30 greift. Diese ist an der Werkzeugschlittenführung 10 befestigt. Ein weiterer Positionsgeber 31 ist am Bett 1 angebracht; dieser steht im Eingriff mit einer Zahnstange 32 des Wälaschlittens 2 und ermittelt die jeweilige Stellung des Wälzschlitten^

Ein zu bearbeitendes Werkstück 33» aufgespannt auf den Werkstücktisch 3* wälzt auf dem Grundkreis mit dem Durchmesser d, (Fig.7) ab, indem der Werkstücktisch 3 gedreht vrird und gleichzeitig der Wälzschlitten 2 querverschoben wird. Dies' geschieht durch Antrieb der Wechselr-äder 6 und 8 und entsprechende Ver-

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bindung dieser beiden Viechseiräder wie allgemein üblich. Bei Beginn des Schleifen am Zahnkopf im Durchmesser d

et

besteht die Stellung S., bei fortgesetztem Wälzen entsteht die Zwischenstellung S_ß und am Ende des Wälzens im Durchmesser d„ in Stellung S greift die Schleifscheibe 13 annähernd am Zahnfuss an. Der aktive Schleifpunkt S der Schleifscheibe 13 wandert dabei während der Wälzbewegung auf einer Tangente -T an den Grundkreis mit dem Durchmesser d,. Dies entspricht dem sogenannten WullgradWälzverfahren, da ursprünglich die Schleifscheibenachsen einen Winkel von 0 gegeneinander einschlossen, d.h. parallel zur Tangente T waren. Im vorliegenden Pail stehen nun die Schleifscheibenachsen im Winkel oc zur Querverstellebene 20 und damit auch zur

el

Tangente T.

Entsprechend der allgemeinen Geometrie für Evolventenverzahnungen steht bei Schrägverzahnung die gerade Erzeugende E etwas schräg zur Zahnflanke (Fig.8) und tangiert den Grundzylinder. Bei stillstehend gedachter Wälzbewegung läuft der aktive Schleifpunkt S während der Hubbewegung H des,Werkzeugschlittens 11 genau entlang der Erzeugenden E. Setzt die Wälzbewegung kontinuierlich ein, dann durchläuft der aktive Schleifpunkt S den mit Pfeilen bezeichneten Linienzug 3^ und läuft somit im wesentlichen längs der Erzeugenden E, womit Längsschliff erzeugt wird.

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Erreicht nun die Schleifscheibe 13 beim Schleifen der rechten Flanke 35 knapp den Zahngrund, d.h. die Fu3smant el fläche 36 ini Punkt 37, dann erfolgt mit Hilfe der Kurvenscheibe 22 und der Stange 21 die Auslenkung der Schleifscheibe 13 um die Achse 18 bis zum Punkt 38. Darauf erfolgt die Aufwärtshubbewegung bis zum oberen Umkehrpunkt, worauf die Abwärtshubbewegung bis Punkt 39 erfolgt, darauf lenkt die Schleifscheibe 22 über Stange 21 und Feder 23 ein bis Punkt *IO und von dort erfolgt die Abwärtshubbewegung bis zum unteren Umkehrpunkt des Hubes H. Hierauf setzt die Aufwärtshubbewegung ein bis Punkt 4l, dann erfolgt wiederAuslenkung bis Punkt 42, dann wieder Aufwärtshubbewegung bis zum oberen Umkehrpunkt, dann Abwärtshubbewegung bis Punkt 43, Einlenkung bis Punkt 44 und Abwärtshub bis zum Umkehrpunkt 45· In diesen Punkt ist die Flanke 35 fertiggeechliffen und entspricht die Stellung des Werkstücks der Wälzstellung S_ß, worauf totales Ausfahren der Schleifscheiben 12 und 13 oberhalb des oberen Umkehrpunktes des Hubes H und Teilen des Werkstückes 33 um eine Zahnteilung erfolgt. Dann beginnt der Zyklus erneut mit dem Schleifen der nächsten Zahnflanke bzw. des nächsten Flankenpaares. Das Schleifen der linken Zahnflanken erfolgt gleichzeitig in umgekehrtem Sinn mit Schleifscheibe 12 - bei günstigsten Bedingungen von Zähnezahl und Zahnhöhe - beginnend knapp am Zahnfuss und endigend am Zahnkopf. Dabei liegen die aktiven Schleifpunkte S der beiden Schleifscheiben 12 und 13 auf derselben Tangente T an den Grundkreis mit dem Radius d, . Der Abstand der beiden Schleifpunkte auf dieser Tangente ist entsprechend allgemeiner Evolventen-Zahnradgeometrie die sogenannte Zahnweite, die auch bei der Zahnweitenmessung benutzt wird.

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Zur Erfassung der Auslenkpunkte 37/38 und 41/42 und der Einlenkpunkte 39/¹IO und 43/44 dienen der Positionsgeber 29 für die Hubstellungen und der Positionsgeber 31 für die Wälzstellungen. Für die Inbetriebsetzung des Aus- und Einlenkens dienen die beiden Schrittmotoren 25 und 26, die die beiden Servomotoren 27 und 28 ansteuern und die Bewegungen Über die Kurvenscheiben 22 und die Stange 21 auf die Werkzeughalter l6 und 17 leiten.

Entscheidend für die Eingabe I (Pig.9) in einen steuerungseigenen Rechner 46, der zusammen mit dem Positionsgeber 31 mit einer Auswertlogik 47 verbunden ist, sind die folgenden Werte:

die Zahnbreite b

der Grundschrägungswinkel ß.

der theoretische Hub EL, der mit den Ueberläufen der Schleifscheibe zusammen den tatsächlichen Hub H ergibt

der Grundkrei s durchmess er d,

der Kopfkreisdurchinesser d
der Pusskreisdurchmesser d„

Geht man z.B. von der Mittelstellung des zu schleifenden Rades 33 aus, in der bei Annahme eines bestimmten Stirnschnittes (Fig.7, Schnitt VII-VII der Fig.6) die Verzahnung des Rades symmetrisch zu den beiden Schleifscheiben 12 und

13 liegt, dann entspricht der restliche Wälzweg bis zum Fusskreisdurchmesser der Distanz W_r,„. Für einen bestimmten Zwischenwert der Distanz W_ beträgt dann der durch die Auslenkung am Fuoösylinder mit den Durchmesser d_f begrenzte

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- ΊΟ -

theoretische Hub H . Dieser begrenzte Hub wird berechnet

^WGf - ^WGx

Gx

sin β

und wird nur, wtnn er kleiner als der theoretische

Hub H(T"A1s hauptsächlichste Variable erscheint daher der Grundschrägungswinkel 3, für die Eingabe I in den Rechner 46,

Der erhaltene Wert H-, wird mit fortschreitender Wälzung proportional zu dieser fortwährend erniedrigt oder erhöht (je nach Wälzrichtung bzw. rechts- oder linksgängiger Schrägverzahnung). Die jeweilige Wälzstellung wird dabei durch den Positionsgeber 31 ermittelt.

Im Vergleichsrechner 48 v/ird dieser Wert für die eine Planke laufend mit der durch Positionsgeber 29 abgenommenen Hubposition vergleichen und nach Auswertung in der Auswertlogik 47 als Ausoder Einlenkbefehl durch den Interpolator 49 an den Leistungsteil 50 t/eitergeleitet, der den Schrittmotor 26 antreibt und damit die Auslenkung der Schleifscheibe 13 bzw. des Werkzeugpunktes S in. der Zone des Zahnfusses bewirkt. Diese Auslenkung stellt die vorzeitige Auslenkung der Bewegungsrichtung des Werkzeugpunktes dar. Für die zweite Planke sind dieselben Logikeinheiten vorgesehen, wobei dann auf den in Pig.9 strichliert gezeichneten Schrittmotor 25 gesteuert wird.

Durch eine andere Anordnung des Auslenkmechanismus ist es auch möglich, anstelle der Auslenkungsrichtung gegen den

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Zahnkopf hin diese im wesentlichen parallel zur Fuasmantel-

fläche bis längstens bis zur entsprechenden Stirnfläche erfolgen oder die Rewequng umkehren j
r lassen. Das beschriebene Schleifverfahren ist nicht auf das Schleifen von Innenverzahnungen beschränkt, sondern es ist auch möglich, in gleicher Weise Aussenverzahnungen herzustellen. Es ist auch vorteilhaft, eine Hubbegrenzung bezüglich des Kopfzylinders vorzunehmen wie in Fig.3 als Punkt G dargestellt, um dadurch Leerlaufzeiten auszuschalten.

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Claims (6)

1. 2323R97

   Patentansprüche

   ( 1.jWälzverfahren zur Herstellung von schrägverzahnten Evolventen-Stirnrädern, insbesondere Innenstirnrädern, mit sogenanntem Längsschliff, bei dem die Hauptschnittbewegung als Hubbewegung im wesentlichen längs der Zahnbreite und die Bewegung in Richtung der Zahnhöhe als Wälz- und Vorschubbewegung erfolgt, dadurch gekennzeichnet , dass ein festgelegter Punkt am oder relativ zum Werkzeug im wesentlichen längs der Erzeugungsgeraden geführt und das V/erkzeug unmittelbar vor Erreichen der Pussmantelfläche ausgelenkt wird.
2. 2. Maschine zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet , dass ein Schlitten für die Hubbewogung des Werkzeuges im wesentlichen längs des Zahnes und ein Wälzmechanismus für die Bewegung des am. V/erkzeug festgelegten Punktes längs der Erzeugungsgeraden

   angeordnet ist.
3. 3. Maschine nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass Mittel vorgesehen sind zur Auslenkung des Werkzeuges unmittelbar vor Erreichen

   der Pussmantelfläche.

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4. 4. Maschine nach Patentanspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass die Auslenkung des Werkzeuges durch Anordnung des Werkzeugträgers auf schräggestellten Achsen erfolgt.
5. 5. Maschine nach Patentanspruch 3_y dadurch gekennzeichnet , dass die Auslenkung des Werkzeuges unmittelbar vor Erreichen der Fassmantelfläche mittels Positionsgebern, verbunden mit Werkzeughub- und Wälzmechanismus, erfolgt.
6. 6. Maschine nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Positionsgeber mit einem elektronischen Rechner verbunden sind, in den zur Hauptsache der Grundzahnschrägewinkel (^₂) eingegeben wird.

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