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Titel: Einrichtung zum Erzeugen längs- und profil-
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korrigierter Zahnflanken an einer Zahnradschleifmaschine
Einrichtung
zum Erzeugen längs- und profilkorrigierter Zahnflanken an einer Zahnradschleifmaschine
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erzeugen längs-und profilkorrigierter
Zahnflanken an einer Zahnradschleifmaschine, bei der mit einem in Achsrichtung des
zu schleifenden Zahnrades hin- und herbewegbaren Längsschlitten und einem quer dazu
hin- und herbewegbaren Wälzschlitten eine Längskorrekturschablone bzw. eine Profilkorrekturschablone
antriebsverbunden ist und diese Schablonen über Taster Stellgrößen liefern, die
nach einer hydraulischen Übermittlung in mechanische Bewegungen zurückübersetzt
und als summierte Stellgrößen in Axialverschiebungen einer Schleifscheibe umgesetzt
werden.
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Profilkorrekturen, auch als Profilballigkeit bezeichnet, und Längskorrekturen,
auch als Längsballigkeit bezeichnet, sind gewollte Abweichungen von der theoretisch
richtigen Form der Zahn flanken von Zahnrädern. Längskorrekturen bestehen im allgemeinen
darin,
daß das gesamte Zahnprofil in den an die Stirnflächen des Zahnrades angrenzenden
Bereichen jeder einzelnen Zahnflanke zurückgenommen ist. Profilkorrekturen bestehen
dagegen im allgemeinen darin, daß das Zahnprofil in einer Fußzone und in einer Kopfzone
vom Evolventenprofil abweicht. Es ist üblich, derartige Längs- und Profilkorrekturen
beim Wälzschleifen von Zahn flanken durchzuführen.
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Aus der DE-PS 1 230 650, insbesondere Fig.7, ist eine Einrichtung
der beschriebenen Gattung an einer mit zwei Schleifscheiben nach dem Wälzverfahren
arbeitenden Zahnradschleifmaschine bekannt, bei der zwei Längskorrekturschablonen
und zwei Profilkorrekturschablonen, je eine für jede Schleifscheibe, von Tastern
abgetastet werden, die an der Kolbenstange je einer primärseitigen Kolbenzylindereinheit
angeordnet sind.Jeder der beiden Schleifscheiben sind zwei sekundärseitige Kolbenzylindereinheiten
zugeordnet, eine für die Längskorrektur und eine für die Profilkorrektur, und diese
beiden Kolbenzylindereinheiten wirken auf zwei um eine gemeinsame Achse an einem
Schleifkopfträger schwenkbar gelagerte Hebel derart ein, daß sich die vorn den Kolbenzylindereinheiten
bewirkten Auslenkungen dieser Hebel summieren und in eine Axialverschiebung einer
Gewindespindel- umsetzen, die einen Schleifkopf mit der zugehörigen Schleifscheibe
in deren Achsrichtung verschiebt. Die primärseitigen Kolbenzylindereinheiten sind
mit je einer sekundärseitigen Kolbenzylindereinheit durch hydraulische Leitungen
verbunden.
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Die bekannte Einrichtung hat sich im Prinzip bewährt, doch ergeben
sich Ungenauigkeiten einerseits daraus, daß die verhältnismäßig langen hydraulischen
Leitungen zwischen den primärseitigen und den sekundärseitigen Kolbenzylindereinheiten
unterschiedlichen Temperatureinflüssen ausgesetzt sein können und andererseits daraus,
daß bei der mechanischen Summation der von den beiden sekundärseitigen Kolbenzylindereinheiten
gelieferten Stellgrößen ein ungünstiges Verhältnis zwischen der Größe der Kolbenbewegungen
einerseits und der Schwenkungen der
zugehörigen Hebel andererseits
kaum zu vermeiden ist und auch bei diesen Hebeln Temperaturänderungen einen Einfluß
ausüben können, der bei hohen Genauigkeitsanforderungen an die Zahnflanken nicht
vernachlässigt werden darf.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung
der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß sie besonders hohen
Anforderungen an die Genauigkeit der an Zahn flanken ausgeführten Längs- und Profilkorrekturen
genügt.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die mit den Schablonen
zusammenwirkenden Taster mit elektrischen Signalgebern verbunden sind, die über
ein die Signale für Längskorrektur und für Profilkorrektur auf elektrischem Wege
summierendes Steuergerät an einen Stellgeber angeschlossen sind, der entsprechend
den von ihm empfangenen Summensignalen eine hydraulische Kolbenzylindereinheit steuert,
welche sowohl die für Längskorrekturen wie die für Profilkorrekturen erforderlichen
Axialbewegungen der zugehörigen Schleifscheibe bewirkt und mit einem Weggeber verbunden
ist, der die von der Kolbenzylindereinheit tatsächlich erzeugten Bewegungen an das
Steuergerät zurückmeldet und dort nötigenfalls Stellungskorrektursignale für den
Stellgeber auslöst.
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Die elektrische Signalübertragung von den Signalgebern zum Steuergerät
und von diesem zum Stellgeber hat den Vorteil, von Temperaturänderungen, die an
einer Zahnradschleifmaschine auftreten können,- unabhängig zu sein. Die elektrische
Summation der Signale für Längs- und Profilkorrektur im Steuergerät läßt sich bei
geringem Aufwand mit hoher Genauigkeit und vernachlässigbar geringer Trägheit durchführen,
so daß der bzw. jeder Schleifscheibe von der zugehörigen Kolbenzylindereinheit die
erforderlichen Axialbewegungen mit sehr geringen Fehlern erteilt werden, und diese
Fehler werden anhand der vom Weggeber gelieferten Rückmeldung vom Steuergerät automatisch
kompensiert.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich ebenso wie die bekannte
gattungsgemäße Einrichtung besonders für eine Zahnradschleifmaschine mit zwei Schleifscheiben,
die mit je einer Gewindespindel verbunden sind, wobei diese Gewindespindeh gegensinnige
Steigungen aufweisen, für Grobverstellungen drehbar und für die Längs- und Profilkorrekturen
mittels getrennter Kolbenzylindereinheiten axial verschiebbar sind. Bei einer solchen
Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung sind die beiden Gewindespindeln vorzugsweise
durch eine Kupplung axial gegeneinander verschiebbar zu gemeinsamer Drehung verbunden.
Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, beide Gewindespindeln für Grobverstellungen
der Schleifscheiben mittels eines gemeinsamen Antriebes zu drehen, ohne daß anschließende,
für Längs- und/oder Profilkorrekturen erforderliche Feinverstellungen an Genauigkeit
einbüßen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer
Zeichnungen beschrieben. Es zeigt: Fig.1 eine Schrägansicht einer Zahnradschleifmaschnne
mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig.2 Teile der erfindungsgemäßen Einrichtung
in einem vergrößerten Ausschnitt aus Fig.1, Fig.3 ein weiteres Teil der erfindungsgemäßen
Einrichtung in einem weiter vergrößerten Ausschnitt aus Fig.1, Fig.4 bis 4b die
Durchführung'von Profilkorrekturen mit der erfindungsgemäßen Einrichtung.
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Die in Fig.1 dargestellte Zahnradschleifmaschine hat ein Maschinenbett
10, auf dem ein Längsschlitten 12 längs, d.h. parallel zur Achse A-A des zu schleifenden
Werkstückes W, verschiebbar geführt ist. Zum Hin- und Herschieben des Längsschlittens
12 ist ein nicht dargestellter Antrieb üblicher Bauart vorgesehen.
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Auf dem Längsschlitten 12 ist ein Wälzschlitten 14 quer zur Achse
A-A verschiebbar geführt. An dem Längsschlitten 12 ist
seitlich
ein Kurbeltrieb 16 angebaut, der mit einem exzentrisch einstellbaren Kulissenstien
18 den Wälzschlitten 14 in hin- und hergehende Querbewegungen versetzt. Auf dem
Wälzschlitten 14 ist um die Achse A-A drehbar ein Aufspanndorn 20 gelagert, der
das Werkstück W trägt und über einen nicht dargestellten Teilkopf bekannter Bauart
mit einem Rollbogen 22 verbunden ist.
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Auf dem Längsschlitten 12 ist parallel zum Wälzschlitten 14 ein Rollbandständer
24 verschiebbar geführt, der durch Rollbänder 26 mit dem Rollbogen 22 verbunden
ist. Wird der Wälzschlitten 14 auf dem Längsschlitten 12 hin- und herbewegt, während
der Rollbandständer 24 in bezug auf den Längsschlitten 12 stillsteht, so führt das
Werkstück W eine Abwälzbewegung aus, die sich aus der Querbewegung des Wälzschlittens
14 und einer überlagerten Drehung des Werkstückes W um die eigene Achse A-A zusammensetzt.
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Am Rollbandständer 24 ist ein Kulissenstein 28 gelagert, der in einer
am Maschinenbett 10 einstellbar befestigten Kulisse 30 geführt ist. Wenn das Werkstück
W, wie in Fig.1 dargestellt, eine Schrägverzahnung aufweist, dann wird die Kulisse
30 in einem mit dem Zahnschrägungswinkel übereinstimmenden Winkel in bezug auf die
Achse A-A eingestellt. Längs der Achse A-A hin- und hergehende Bewegungen des Längsschlittens
12 haben dann zur Folge, daß der Rollbandständer 24 hin- und hergehende Querbewegungen
auf dem Längsschlitten 12 ausführt und infolgedessen über den Rollbogen 22 dem Werkstück
W zusätzliche hin-und hergehende Teildrehungen vermittelt, die sich den durch hin-
und hergehende Querbewegungen des Wälzschlittens 14 hervorgerufenen Teildrehungen
überlagern.
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Auf dem Maschinenbett 10 ist ferner ein Maschinenständer 32 um eine
senkrechte Achse V-V schwenkeinstellbar angeordnet. Am Maschinenständer 32 ist ein
waagerechter Querbalken 34 in der Höhe einstellbar geführt. Der Querbalken 34 trägt
zwei zueinander symmetrisch gestaltete Schleifkopfträger 36, die gegensinnig längs
des Querbalkens 34 verstellbar sind. An jedem
Schleifkopfträger
36 ist ein Schleifkopf 38 höheneinstellbar geführt. An jedem Schleifkopf 38 ist
eine tellerförmige Schleifscheibe 40 gelagert.
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An jedem der beiden Schleifköpfe 38 ist ein Abrichtgerät 42 angeordnet;
dieses Gerät ist nur an dem in Fig.1 vom Betrachter aus weiter hinten angeordneten
Schleifkopfträger 36 erkennbar, da der vordere Schleifkopfträger 36 samt an ihm
angeordneten Bauteilen der Übersichtlichkeit halber nur teilweise dargestellt ist.
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Jedem der beiden Schleifkopfträger 36 ist für seine Verstellung längs
des Querbalkens 34 eine Gewindespindel 44 zugeordnet, die mittels einer Kugelführung
46 im Querbalken 34 um etwa 1mm axial verschiebbar gealgert ist und in Schraubeingriff
mit einer Spindelmutter 48 steht, welche am betreffenden Schleifkopfträger 36 befestigt
ist. Die beiden Gewindespindeln 44 haben gegensinnige Gewinde, fluchten miteinander
und sind zu gemeinsamer Drehung durch eine Kupplung 50 miteinander verbunden, ohne
dadurch in ihrer axialen Relativverschiebbarkeit behindert zu sein.
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Jede der beiden Gewindespindeln 44 ist durch einen am Querbalken 34
gelagerten Hebe152 gelenkig mit der Kolbenstange 54 einer hydraulischen Kolbenzylindereinheit
56 verbunden, um von dieser die erforderlichen Axialverschiebungen für Längs- und
Profilkorrekturen der von der zugehörigen Schleifscheibe 40 zu schleifenden Zahnflanken
des Werkstücks W zu erhalten. Solange die beiden Kolbenzylindereinheiten 56 eine
bestimmte Stellung einnehmen, sind die Gewindespindeln 44 an Axialverschiebungen
gehindert.
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Die eine, in Fig.1 rechte Gewindespindel 44 ist mit einem am Querbalken
34 befestigten Motor 58 gekuppelt, mittels dessen sich die beiden Gewindespindeln
44, während sie in axialer Richtung festgehalten sind, gemeinsam drehen lassen,
um die beiden Schleifkopfträger 36 gegensinnig zu verschieben. Solche Verschiebungen
der Schleifkopfträger 36 können die Größenordnung
von 200mm erreichen
und dienen dazu, den Abstand der beiden Schleifscheiben 40 voneinander der Zahnteilung
des Werkstücks W anzupassen.
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Am Maschinenbett 10 ist ein insgesamt als Längskorrekturgeber 60 bezeichnetes
Gerät angeordnet, in dem eine im rechten Winkel zur Achse A-A angeordnete Welle
62 gelagert ist. Die Welle 62 trägt eine Trommel 64, die dreheinstellbar auf ihr
befestigt und durch ein Seil 66 mit dem Längsschlitten 12 verbunden ist. Durch eine
Spiralfeder ist die Welle 62 derart vorgespannt - gemäß Fig.1 im Uhrzeigersinn -
, daß die Trommel 64 das Seil 66 straff hält. Die Trommel 64 weist zwei in axialem
Abstand nebeneinander angeordnete Längskorrekturschablonen 68 auf, die je einer
der beiden Schleifscheiben 40 zugeordnet sind. Jede der beiden Längskorrekturschablonen
68 setzt sich zusammen aus einer segmentförmigen Zahnkopfschablone 68a und einer
ebenfalls segmentförmigen Zahnfußschablone 68f, die beide winkeleinstellbar an einer
an der Trommel 64 ausgebildeten kreisförmigen Grundscheibe 68g befestigt sind. Das
genaue Einslen der Zahnkopf- und Zahnfußschablonen 68a und 68f ist durch an der
Grundscheibe 68g ausgebildete Winkel skalen 70 erleichtert.
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Zum Längskorrekturgeber 60 gehören ferner zwei Taster 72, die als
unabhängig voneinander schwenkbare, abgewinkelte Hebel ausgebildet sind, je eine
der beiden Längskorrekturschablonen 68 abtasten und die dabei auftretenden Bewegungen
auf je einen Signalgeber 74 übertragen. Die beiden Signalgeber 74, von denen der
eine der linken und der andere der rechten Schleifscheibe 40 zugeordnet ist, verwandeln
- beispielsweise elektroinduktiv - die Bewegungen der Taster 72 in elektrische Signale,
die über getrennte Leitungen 76 einem Steuergerät 78 zugeführt werden.
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In entsprechender Weise ist dem Wälzschlitten 14 gemäß Fig.1 ein Profilkorrekturgeber
80 zugeordnet. Zu diesem gehört eine Welle 82, die unmittelbar mit dem Kurbeltrieb
16 verbunden ist
und eine Trommel 84 mit zwei in axialem Abstand
nebeneinander angeordneten Profilkorrekturschablonen 86 trägt. Die beiden Profilkorrekturschablonen
86 bestehen aus je einer kreisförmigen Grundscheibe sowie je zwei auf dieser eisntellbar
befestigten Schablonensegmenten, die aus Platzgründen in Fig.1 nicht einzeln bezeichnet
sind. Zum Profilkorrekturgeber 80 gehören ferner zwei Taster 88, die unabhängig
voneinander senkrecht verschiebbar sind, je eine der beiden Profilkorrekturschablonen
86 abtasten und die dabei auftretenden Bewegungen auf je einen Signalgeber 90 übertragen.
Die beiden Signalgeber 90, von denen wiederum der eine der linken und der andere
der rechten Schleifscheibe 40 zugeordnet ist, verwandeln - wiederum elektroinduktiv
- die Bewegungen der Taster 90 in elektrische Signale, die über getrennte Leitungen
92 dem Steuergerät 78 zugeführt werden.
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Am Maschinenbett 10 oder in dessen Nähe ist ein Pumpenaggregat 94
aufgestellt, das über Druckleitungen 96 und Rücklaufleitungen 98 sowie je ein Paar
Stellglieder 100 in Gestalt von 3/4-Wegeventilen an die beiden Kolbenzylindereinheiten
56 angeschlossen ist, welche in der beschriebenen Weise mechanisch mit je einem
der beiden Schleifköpfe 38 verbunden sind. In den Rücklaufleitungen 98 ist zwischen
jedem Paar Stellglieder 100 und dem Pumpenaggregat 94 ein einstellbares Druckhalteventil
102 angeordnet. Die Stellglieder 100 sind mechanisch mit je einem Stellgeber 104
verbunden, der über eine elektrische Leitung 106 vom Steuergerät 78 betätigbar ist.
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Die Kolbenstange 54 jeder der beiden doppeltwirkenden Kolbeneylindereinheiten
56 ist mit einem Weggeber 108 verbunden, der über eine Rückmeldeleitung 110 elektrisch
an das Steuergerät 78 angeschlossen ist.
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In Fig.4 ist von dem Werkstück W ein Zahn Z dargestellt, dessen Zahnflanken
in ihrem mittleren Bereich die Form einer Evolvente ev haben, im Bereich des Zahnkopfes
und des Zahnfußes jedoch eine Kopfkorrektur ka bzw eine Fußkorrektur kf aufweisen
sollen.
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Die Kopfkorrektur erstreckt sich vom Zahnkopfpunkt A* bis zu einem
Punkt B*. Vom Punkt B* bis zu einem Punkt C* folgt das Profil der in Fig.4 mit einer
kräftigen Linie dargestellten Zahnflanke der Evolvente ev. Vom Punkt C* über einen
Punkt D* bis zum Zahnfußpunkt F* erstreckt sich die Fußkorrektur kf.
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Die Eingriffsstrecke reicht vom Punkt A* nur bis Punkt D*, während
der Abschnitt D* bis F* nur einen Übergang zu einer Zahnfußausrundung darstellt.
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Fig. 4a zeigt ein mit einem üblichen Evolventenprüfgerät aufgenommenes,
jedoch in der Ordinate stark überhöhtes Profilprüfbild, in dem die Evolvente ev
und der ihr folgende Profilabschnitt von B bis C als waagerechte Gerade erscheint.
Die Eingriffsstrecke ist, ebenfalls in der Waagerechten, mit e bezeichnet.
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Fig.4b zeigt eine der Profilkorrekturschablonen 86 mit Grundscheibe
86g, Zahnkopfschablone 86a und Zahnfußschablone 86f 0 sowie eine Tastrolle t, die
entsprechend den Punkten A* bis F* mit A' bis F' bezeichnet sind.
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Die verschiedenen Funktionen der beschriebenen Einrichtung lassen
sich an einem Schaltpult 112 einstellen, das in Fig.1 neben einer Anzeigetafel 114
angedeutet ist.
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Ein verschiedenen Winkelstellungen