DE3320042C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleifmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bisher sind nur Kegelradschleifmaschinen bekannt, die ein wirtschaftliches Schleifen von Kegelrädern ermöglichen, die kreisbogenförmige Zahnlängslinien haben. Lediglich mit Hilfe einer elliptischen Zusatzbewegung gemäß der auf den Anmelder zurückgehenden DE-OS 29 45 483 ist es möglich, auch andere Zahnlängsformen zu schleifen. Die elliptische Zusatzbewegung hat den Sinn, beide Flanken in einer Aufspannung zu schleifen. Hierbei wird mit einer sehr schnellen Oszillation eine Bewegung der Schnitt­ bewegung überlagert, die zur Folge hat, daß man das Tragbild verändern kann und rechte und linke Flanken einer Verzahnung jeweils in einer Aufspannung schleifen kann, wenn nach einem ebenfalls von dem Anmelder vorge­ schlagenen, speziellen Verzahnungsverfahren vorverzahnt wird (System Wiener). Die elliptische Zusatzbewegung gestattet einen sehr schnellen Arbeitsprozeß, ist jedoch in erster Linie für die Großserienfertigung wirtschaftlich anwendbar.

Bei anderen bekannten Verfahren kann entweder nur das Tellerrad in einer Aufspannung an beiden Flanken geschliffen werden, während das Ritzel in zwei verschiedenen Arbeits­ gängen angepaßt werden muß, oder aber es muß mit Topfschleif­ scheiben für Rad und Gegenrad gearbeitet werden, sofern nicht eine ganz spezielle Auslegung der Kegelradverzahnung ein Schleifen beider Flanken in einer Aufspannung mit einer Topfscheibe gestattet. Dieses letzte Verfahren schränkt jedoch die Möglichkeiten in der Verzahnungsauslegung sehr stark ein.

Bekannt ist von der Firma Gleason, daß das Wälzverhältnis zwischen Werkstück und Werkzeug, das die Zahnform erzeugt, während des Wälzprozesses beim Verzahnen einer Flanke allmählich verändert wird (modified roll), daß die Eindring­ tiefe des Werkzeuges in das Werkstück während des Wälz­ verhältnisses kontinuierlich verändert wird (helical motion) und daß der Achsversatz während des Abwälzprozesses allmählich verändert wird (vertical motion).

Diese drei Veränderungen erfolgen kontinuierlich während des Abwälzprozesses. Sie werden ausdrücklich nicht benutzt, um eine Flanke nach der anderen zu schleifen, sondern haben die Aufgabe, die an sich nicht exakte, auf dem Fußkegel gewälzte Verzahnung der Firma Gleason so auszu­ bilden, daß ein gutes Tragbild entsteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schleif­ maschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 so auszugestalten, daß nach unterschiedlichen Methoden vorverzahnte Kegelräder in einer Aufspannung an der rechten und an der linken Flanke eines jeden Zahnes mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit zu bearbeiten sind, wobei auch das Schleifwerkzeug ohne Ausbau mit hoher Genauigkeit abgerichtet werden soll.

Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wieder­ gegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Erfindung wird mit einer z. B. topfförmigen Schleif­ scheibe die rechte und die linke Flanke von nach unterschied­ lichen Verfahren vorverzahnten Kegelrädern und Gegenrädern jeweils in einer Aufspannung geschliffen. Dies bedeutet, daß eine erfindungsgemäße Schleifmaschine geeignet ist, nach einem der drei gebräuchlichen Verfahren vorverzahnte Zahnräder, die durch unterschiedliche Geometrien gekennzeichnet sind, zu bearbeiten. Diese drei Verfahren werden in der Praxis nach den Maschinenherstellern "Gleason", "Klingelnberg" und "Oerlikon" benannt. Das Schleifen kann jedoch im allgemeinen nicht in einem Zug geschehen, sondern entweder wird bei einer Zahnlücke erst die rechte und dann nach Änderung der Maschineneinstelldaten die linke Flanke geschliffen, oder aber es werden an einem aufgespannten Rad erst alle rechten Flanken und im zweiten Arbeitsgang alle linken Flanken geschliffen.

Die geringste Veränderung ist erforderlich, wenn die Räder nach dem "Klingelnberg"-Zyklo-Palloid-Verfahren oder nach einem "Oerlikon"-Verfahren vorverzahnt sind. Bei diesen Verfahren handelt es sich um kontinuierliche Verfahren, die eine exakte Verzahnung erzeugen, d. h. es wird auf dem Teilkegel abgewälzt. Diese Verzahnungen mit konstanter Zahnhöhe ergeben ein exaktes Zahntragen.

Bisher ging man davon aus, daß derartige Räder nur in entsprechenden kontinuierlichen Verfahren geschliffen werden können, bei denen die Fräsmesser durch Schleifstifte ersetzt werden. Eine derartige Maschine ist bekannt. Das Verfahren ist dadurch sehr unwirtschaftlich, daß die Schleifstifte natürlich keine hohe Standzeit haben, selbst mit modernen Schleifmitteln wie CBN belegte Stifte bringen keine deutliche Verbesserung. Auch für eine derartige Verzahnung ist es wünschenswert, mit einer Topfschleifscheibe zu schleifen. Man ging jedoch bisher davon aus, daß das nicht möglich sei.

Es läßt sich mathematisch nachweisen, daß man eine Epizykloi­ de mit geringen Abweichungen durch einen Kreisbogen annähern kann. Die Kreisbögen haben jedoch für die rechte und die linke Flanke der Zahnlücke unterschiedliche Krümmungen und unterschiedliche Mittelpunkte. Man kann also jeweils nur immer eine Flanke in einem Arbeitszyklus bearbeiten, jedoch haben die unterschiedlichen Flanken rechts und links unterschiedliche Positionen, d. h. wenn man von der einen Flanke zur Bearbeitung der anderen Flanke wechselt, wird erfindungsgemäß auch die Maschi­ neneinstellung verändert, und zwar die Maschinenexzen­ trizität, die in Fig. 1 mit "e" bezeichnet ist, also von Position 11 in Position 10 (Fig. 1). Außerdem muß, damit die richtige Flankenführung stattfindet, das Maß "f" - auch Wälzwinkel genannt - zwischen Werkstück und Werkzeug verändert werden. Die Veränderung dieser beiden Positionen ist die einfachste Änderung der Maschinenein­ stellung und ist erforderlich, wenn auf dem Teilkegel gewälzte Verzahnungen mit Epizykloiden als Flanken erzeugt werden.

Bei Rädern in der Größe bis Modul 2,5 kann die Bearbeitung mit einem Werkzeug erfolgen. Darüberhinaus werden die Radiendifferenzen derart groß, daß es sich empfiehlt, nicht mehr mit einer Schleifscheibe zu arbeiten, sondern entweder einen automatischen Schleifscheibenwechsel vorzusehen, oder aber mit einem Doppelschleifkopf zu arbeiten.

Komplizierter ist die Verfahrensweise, wenn nach "Gleason" vorverzahnte Kegelräder geschliffen werden sollen. Der komplizierteste Fall ist das Fünf-Schnitt-Verfahren. In diesem Falle wird das Tellerrad in einer Maschinen­ einstellung fertig verzahnt, das Ritzel wird in zwei Schritten für die rechte und linke Flanke getrennt bearbei­ tet. Hier setzt auch die Erfindung ein, indem beide Flanken eines Rades durch Veränderung der Maschinen­ einstellung in einer Aufspannung bearbeitet werden können. Nach dem eine Flanke fertiggestellt ist und die andere bearbeitet werden soll, müssen alle Daten geändert werden. Man kann natürlich bei Kegelrädern, bei denen die Anforderungen geringer sind, nur einen Teil dieser Daten ändern. Diese Daten können sein:

• 1. Tiefe, um die die Schleifscheibe in die Flanke eindringt = sliding base;
• 2. Maschinenexzentrizität "e" = eccentricity;
• 3. mittlere Wälzposition (keine Maschinenein­ stellgröße) = craddle angle;
• 4. Winkel, um den der Werkzeugkopf geneigt werden muß, damit die Neigung (tilt) gegenüber der Zahnflanke richtig steht = swivel angle;
• 5. Neigungswinkel der Schleifscheibe, der vor allen Dingen benötigt wird, wenn das Tellerrad über ein Formverfahren hergestellt worden ist = tilt angle;
• 6. Einbaumaß einschließlich Vorrichtung = head setting and total fixturing;
• 7. Achsversatz = blank offset;
• 8. Werkzeugdurchmesser = cutter specification;
• 9. Wälzverhältnis = ratio roll gear;

Von besonderem Vorteil bei der Erfindung ist, daß die Wälzbewegung wie auch die Nebenbewegungen numerisch gesteuert werden.

Die rechte und linke Flanke einer Zahnlücke werden mit verschiedenen Schleifscheiben geschliffen bzw. falls mit einer Schleifscheibe gearbeitet werden kann, in unterschiedlichen Positionen. Die Aus­ gleichsdrehung "f" wird dabei benötigt, um die richtige Zahndicke zu erzeugen. Auch die Ausgleichsdrehung, die erforderlich ist, um die richtige Zahnlücke zu erhalten, kann über die numerische Steuerung eingegeben werden.

Wird die Exzentrizität in die numerische Steuerung mit einbezogen, so ist die "e"-Verschiebung mit hoher Genauig­ keit und in kurzer Zeit zwischen dem Wechsel vom Vorwälzen zum Rückwälzen möglich.

Die Erfindung betrifft somit eine Schleifmaschine, die es gestattet, nach dem Bearbeiten einer Flanke, z. B. der konkaven Flanke, die erforderlichen Maschineneinstellda- ten, die gemäß obiger Ausführungen maximal neun verschie­ dene sein können, so zu verändern und den Winkel zwischen Werkzeug und Werkstück so zu verdrehen, daß die richtige Flanke in Eingriff kommt und dann die andere Flanke zu bearbeiten. Dies kann während des Schleifens kontinuier­ lich oder in Sprüngen geschehen. Bei der Herstellung kreisbogenverzahnter Kegelräder wird das Werkstück - wie üblich - an der Werkstückspindel des Werkstückträgers befestigt, während die Schleifscheibe am Wälzkörper des Werkzeugträgers aufgenommen ist. Schleifscheibe und Werkstück führen miteinander die bekannte Abwälzbewe­ gung aus, mit deren Hilfe die Zahnform in Zahnhöhenrichtung erzeugt wird. In Zahnlängsrichtung bestimmt die Schleif­ scheibe die Zahnform. Die Schnittbewegung der Schleifscheibe führt zu dem bekannten Materialabtrag. Die Exzentrizität von Schleifspindel zur Maschinenmitte führt in der Grund­ einstellung zu der gewünschten Zahnschräge. Sie wird um die erwähnte "e"-Verschiebung verstellt, um den Zusam­ menhang zwischen den Werkzeugradien und der Zahnschräge in der richtigen Art zu erzeugen. Die "e"-Verschiebung kann für rechte und linke Zahnflanken getrennt variiert werden, wodurch eine Verschiebung des Tragbildes vom inneren zum äußeren Zahnende oder umgekehrt unabhängig voneinander möglich ist.

Weiterhin ist bedeutsam, daß bei der erfindungsgemäßen Schleifmaschine das Abrichten des Werkzeuges in der Schleifmaschine erfolgt und daß dieses Abrichten ebenfalls in die numerische Steuerung der Schleifmaschine mit einbezogen ist.

Dadurch sind mit hoher Genauigkeit sowohl eine Reprodu­ zierbarkeit der für das Schleifen erforderliche Daten, also der Maschineneinstellung als auch der erforderlichen Daten zum Abrichten des Schleifwerkzeuges gegeben, mit dem die Verzahnung geschliffen werden soll.

Alles in allem werden durch die erfindungsgemäße Schleifma­ schine neue Anwendungsbereiche für das hochpräzise Schleifen von bogenverzahnten Kegelrädern in kleinen Losgrößen erschlossen. Überall, wo die bisherigen Schleifmaschi­ nen wegen Unwirtschaftlichkeit aufgrund hoher Schleifkosten nicht eingesetzt werden können oder wo das Umrüsten zu teuer ist, können nun die Vorteile des Schleifens genutzt werden. Dank der numerischen Steuerung des Schleif­ prozesses und des Abrichtens der für das Schleifen notwen­ digen Werkzeuge ist eine theoretisch gerechnete Maschinen­ einstellung jederzeit exakt reproduzierbar. Dabei kann der Schleifkopf über die numerische Steuerung um einen geringen Winkel geschwenkt werden, um die Längsballigkeit für verschiedene Systeme zu erreichen, oder über einen Doppelschleifkopf werden die beiden Flanken einer Zahn­ lücke nacheinander, aber in einer Aufspannung, geschliffen. Die Höhenballigkeit wird durch das Profil der Schleifscheibe erreicht, die vorher mit den vorgegebenen und numerisch gesteuerten Werten abgerichtet wurde. Durch die numerische Steuerung läßt sich weiterhin der Schleifkopf in seiner Exzentrizität in der beschriebenen Weise verstellen.

Somit besteht die Möglichkeit, Kegelräder mit in der Radbreite sich ausweitendem Zahnweitenmaß herzustellen. Die Schleifscheibe wird jeweils am Beginn einer Wälzbewegung in die Schleiftiefe vorgeschoben. Durch den kontinuierlichen Eingriff in das Zahnprofil wird eine außergewöhnlich feine Oberfläche erzielt. Ist ein Zahn ausgewälzt, wird die Schleifscheibe zurückgezogen. Zum Teilen über mehrere Zähne bleibt das zu schleifende Rad stehen, während die Wiege in eine definierte Ausgangsstellung zurückwälzt; danach wird die Schleifscheibe wieder auf volle Tiefe vorgeschoben und der Wälzvorgang beginnt von vorn. Beim Teilen über einen Zahn wälzen Wiege und Werkrad in die Ausgangsstellung zurück. Das Werkrad wird dabei um einen Zahn weitergeteilt und der Schleifprozeß beginnt von vorn.

Zum Abrichten verbleibt die Schleifscheibe in der Maschine, denn das Abrichtgerät bildet einen Teil der erfindungsgemäßen Schleifmaschine. Zum Profilieren wird die Abrichteinheit in den Arbeitsbereich geschwenkt. Es gibt dabei zwei Möglichkeiten des Abrichtens: Mit der Formrolle oder bahngesteuert. Die Formrolle enthält die Profilkorrekturen der Verzahnung wie Höhenballigkeit, Kopf- und Fußrücknahme sowie Zahnfußausrundung. Sie ermöglicht kurze Abrichtzeiten. Eingriffswinkeländerungen werden über die numerische Steuerung ausgeführt. Beim bahngesteuerten Abrichten wird statt der Formrolle eine Diamantscheibe montiert. Die Profilbahn wird bahngesteuert über die NC-Achse erzeugt. Mit einer Diamantscheibe sind beliebige Korrekturen möglich.

Von besonderem Vorteil ist, daß eine erfindungsgemäße Schleifmaschine nunmehr auch das Schleifen von vorverzahnten Kegelrädern mit Epizykloiden ermöglicht.

Die Abrichtvorrichtung kann mit Hilfe eines Gerüstes oberhalb der Maschine angebracht sein. Es ist aber auch jede andere Anordnung denkbar, die die Abrichtvorrichtung ortsfest mit dem Maschinenbett verbindet. Wichtig ist, daß die Abrichtvorrichtung mit dem Maschinenbett oder ggf. mit dem Werkstückträger verbunden ist, wobei das Maschinenbett als unveränderlicher Punkt der Maschine am günstigsten sein wird. Da die Abrichtrolle separat angetrieben wird, kann eine beliebige Zuordnung von Schleifscheibengeschwindigkeit und Abrichtwerkzeugge­ schwindigkeit erzielt werden (Patentanspruch 2).

In Patentanspruch 3 ist eine vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine beschrieben. Das Abrichtwerkzeug kann immer an einer definierten Stelle benutzt werden.

Aus den Patentansprüchen 4 bis 6 sind weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich.

Das Schleifprofil kann ohne Höhenballigkeit durch eine lineare Überlagerung der Tiefenzustellung des Werkzeug­ trägers und der Exzentrizitätsvorstellung - "e"-Verschiebung - des Schleifschlittens erzeugt werden. Hierdurch kann man sowohl eine Korund-Scheibe mit Hilfe einer Diamant­ abrichtrolle mit einem geradflankigen Profil profilieren, als auch eine CBN-Scheibe mit Hilfe einer Silicium-Karbid- Schleifscheibe, die beim Abrichten verschleißt und entsprechend nachgeführt werden muß. Mit Hilfe dieser Vorrichtung ist erstmalig das Abrichten von CBN innerhalb der Kegelradschleifmaschine möglich. Wird die Schleifscheibe mit Diamantrolle oder Schleifscheibe profiliert, so kann es sinnvoll sein, die Abrichtvorrichtung entsprechend der Eingriffswinkel-Differenz von Innen- und Außenkegel der Schleifscheibe beim Abrichten des Innen- und Außenkegels zu schwenken. Man kann jedoch die Abrichtvorrichtung auch ortsfest lassen, wenn man z. B. die Achse der Abricht­ vorrichtung parallel zur Schleifscheibenachse verlaufen läßt und dann eine entsprechende Korrektur über die NC-Maschinensteuerung vorsieht. Statt einer Abrichtrolle ist natürlich auch ein Einzeldiamant denkbar.

In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 ein Kegelrad in der idealisierten Form eines Planrades unter Andeutung der Schleifscheiben­ geometrie und links oben, einen Normalschnitt durch die Planverzahnung;

Fig. 2 eine Schleifmaschine gemäß der Erfindung in der Seitenansicht;

Fig. 3 eine teilweise Stirnansicht zu Fig. 2;

Fig. 4 eine Seitenansicht entsprechend Fig. 2 bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 die aus Fig. 4 ersichtliche Schleifmaschine bei einer Einstellung der Abrichtvorrichtung;

Fig. 6 das Abrichten einer Korundschleifscheibe mit Hilfe einer Diamantabrichtrolle und

Fig. 7 das Abrichten einer CBN-Schleifscheibe mit Hilfe einer Silicium-Karbid-Schleifscheibe.

Nachfolgend werden nur die zum Verständnis der Erfindung wichtigsten Einzelheiten beschrieben, da die Zahnradschleif­ maschine - nach Modifizierung entsprechend der Erfindung - grundsätzlich z. B. eine Ausbildung aufweisen kann, wie sie in der DE-OS 27 21 164 oder in der DE-OS 29 45 483 beschrieben und dargestellt ist.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Planrad bezeichnet, wobei die Schnittlinien der Verzahnung des Planrades 1 mit der Teilebene für die linke 2 und rechte Zahnflanke 3 einer Zahnlücke 4 stark herausgezogen wurden. Diese beiden Zahnflanken 2 und 3 werden mittels nur eines Werkzeuges, nämlich der Schleifscheibe 5, bei nur einer Aufspannung erzeugt. Dabei können mit einer z. B. topfförmigen Schleif­ scheibe die rechte und linke Flanke von nach unter­ schiedlichen Verfahren vorverzahnten Kegelrädern und Gegenrädern jeweils in einer Aufspannung geschliffen werden.

Wie die Fig. 1 erkennen läßt, sind der mittlere Werkzeug­ radius 6 sowie die inneren und die äußeren Werkzeugradien 7 bzw. 8 jeweils mit ihren Mittelpunkten 9, 10 bzw. 11 eingezeichnet. Der Radius 6 ist ein ideeller mittlerer Radius, die Radien 7 und 8 sind unterschiedliche Werk­ zeugradien für die konvexe und konkave Flanke, die je nach System in einer Schleifscheibe enthalten sein können, oder aber in zwei Schleifscheiben, z. B. Doppelschleifkopf, enthalten sein müssen.

Eine Methode, in einer Aufspannung mit nur einem Werkzeug 5 die linke und rechte Zahnflanke 2 bzw. 3 zu schleifen, besteht darin, zunächst die konkave Flanke zu schleifen, indem die Werkzeugmitte sich in Pos. 10 gegenüber dem Planrad befindet. Ist eine Flanke oder sind alle konkaven Flanken geschliffen, so wird die Schleifscheibe oder die andere Spindel des Doppelschleifkopfes durch die Exzenterveränderung "e" und die Verdrehung "f" gegenüber dem Werkstück in Pos. 11 gebracht zum Schleifen der konkaven Flanken oder aller konvexen Flanken. Die konvexen Flanken werden in dieser Position durch Abwälzen geschliffen.

Der Anteil der Ausgleichsdrehung "f" normal zur Verzahnung muß dadurch ausgeglichen werden, daß die Schleifscheibe 5 dünner als die Zahnlücke 4 ist. Die Schleifscheibe 5 ist in Fig. 1 oben links in Mittelstellung dargestellt. Die Scheibe muß natürlich immer dünner als die Zahnlücke sein, weil sonst das Rad zerstört werden würde. Mit dem Doppel­ schleifkopf können aber beide Scheiben so ausgeführt werden, daß die nicht benötigte Schleifscheibenfläche so dünn abgerichtet wird, daß die Schleifscheibe in die Zahnlücke paßt.

Aus den Fig. 2 und 3 ist eine numerisch gesteuerte Schleif­ maschine ersichtlich, die in der Lage ist, die aus Fig. 1 ersichtlichen Bewegungsabläufe durchzuführen. Mit dem Bezugszeichen 12 ist ein Maschinenbett bezeichnet, auf dem an dem einen Endabschnitt ein Werkstückschlitten 13 mit Werkstückträger 14 in Richtung x bzw. y verstellbar angeordnet ist. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet die Werkstückspindel, die die Werkstückaufnahme 37 aufnimmt.

Auf der gegenüberliegenden Seite zum Werkstückträger 14 ist ein Werkzeugträger 16, ebenfalls in Richtung x bzw. y verstellbar angeordnet. 17 ist ein Antriebsmotor für die Schleifspindel 18, während 19 einen Wälzkörper, 20 eine Schlittenführung für den Werkzeugträger 16, 21 einen Schleifschlitten und 26′ ein motorisch angetriebe­ nes Abrichtwerkzeug darstellen, während der Pfeil 22 die Schnittbewegung der Schleifscheibe 5 anzeigt, und die Pfeile 23 und 24 die Abwälzbewegungen angeben. Der Doppelpfeil 25 soll die Exzentrizitätsverstellung des Schleifkopfes andeuten. Doppelpfeil 27 zeigt die Abricht­ bewegungsrichtungen des Abrichtwerkzeuges 26', während der Doppelpfeil 28 die Schwenkbewegungsrichtungen des Abrichtwerkzeuges 26′ um eine horizontale Achse, die lediglich durch ein strichpunktiertes Mittellinienkreuz dargestellt ist, veranschaulichen soll. Der Antriebs­ motor für die Ausführung der Schwenkbewegungen 28 ist mit dem Bezugszeichen 29 bezeichnet.

Die gesamte Abrichtvorrichtung wird über ein Traggestell 30 mit dem Maschinenbett 12 unbeweglich verbunden. Der Motor zum Antrieb des Abrichtwerkzeuges 26′ ist in dem Gehäuse 51 angeordnet.

Die aus den Fig. 2 und 3 ersichtliche Schleifmaschine gestattet zunächst die Herstellung kreisbogenverzahnter Kegelräder im Abwälzprozeß. Dazu wird das in den Fig. 2 und 3 nicht dargestellte Werkstück, also ein vorverzahntes Kegelrad, in der Werkstückaufnahme 37 befestigt, während die Schleifscheibe 5 am Wälzkörper 19 des Werkzeugträgers angeordnet ist. Schleifscheibe 5 und Werkstück führen dann miteinander eine Abwälzbewegung aus, mit deren Hilfe die Zahnform in Zahnhöhenrichtung erzeugt wird. Die Wälzbewegung und sämtliche Nebenbewegungen werden bei der aus den Fig. 2 und 3 ersichtlichen Schleifma­ schine numerisch gesteuert, so daß ein mechanischer Getriebezug bei dieser Schleifmaschine nicht erforderlich ist. Auch die Ausgleichsdrehung f (Fig. 1) und die "e"- Verschiebung sind bei dieser Schleifmaschine in die numerische Steuerung mit einbezogen, so daß die "e"-Ver­ schiebung mit hoher Genauigkeit und in kurzer Zeit zwischen dem Wechseln von Vorwälzen zum Rückwälzen eingehalten werden kann.

Durch den Antriebsmotor 29 läßt sich ein Arm 32 der Abrichtvorrichtung in einer der durch den Doppelpfeil 28 angedeuteten Schwenkrichtungen schwenken und in der jeweils gewünschten Schwenkstellung auch arretieren. Durch die Änderung des Schwenkwinkels kann der Eingriffswin­ kel der Schleifscheibe 5 korrigiert werden. Dadurch, daß dem Abrichtwerkzeug 26′ der Motor 31 zugeordnet ist, ist eine beliebige Zuordnung von Schleifscheibenge­ schwindigkeit und Abrichtwerkzeuggeschwindigkeit möglich. Über die Exzentrizität wird die Schleifscheibe 5 an das z. B. als Abrichtrolle ausgebildete Abrichtwerkzeug 26′ herangefahren, so daß dadurch der Schleifscheiben­ radius festgelegt wird. Ebenso wird die Schleifscheibe 5 für das Innenabrichten an die andere Seite des Abricht­ werkzeuges 26′ herangefahren. Die Tiefenzustellung ge­ stattet ein Zurückfahren der Schleifscheibe 5 vom Abricht­ werkzeug 26′, damit die Exzentrizität vergrößert werden kann, wenn die Schleifscheibe 5 zum Abrichten zurückge­ zogen ist und dann wieder vorgefahren wird. Über die Zuordnung von Tiefenzustellung und Exzentrizität kann mit der Vorderkante eines z. B. als Diamantabrichtrolle ausgebildeten Abrichtwerkzeuges 26′ die Vorderkante der Schleifscheibe 5 eine beliebige Kontur erhalten, so daß damit das Zahngrundprofil des Werkrades vorgegeben wird.

Sollte dies gewünscht sein, kann auch die Schwenkbewegung 28 der Abziehvorrichtung in die numerische Steuerung der Zahnradschleifmaschine, ebenso wie die Tiefenzustellung, einbezogen werden, so daß sich die Zahnfußkontur mit großer Genauigkeit problemlos und rasch herstellen läßt.

Die Zuordnung der gesteuerten Maschinenachsen und die Anordnung des Abrichtwerkzeugs 26′ außerhalb des Schleif­ schlittens 21 mit fester Verbindung 30 zum Maschinenbett 12 gestattet auch eine andere Möglichkeit des Abrichtens, wie sie in den Fig. 4 bis 7 dargestellt ist.

Diese Möglichkeit ist vor allem dann gegeben, wenn nicht mit einer Hohlkegelschleifscheibe 5 gearbeitet werden muß, sondern nur mit der bekannten Topfschleifscheibe, wie es die Maschinensteuerung ermöglicht. Dann kann es sinnvoll sein, die Achse des Abrichtwerkzeugs so anzuordnen, wie es in den Fig. 4 und 5 veranschaulicht ist. Das Abrichtwerkzeug 26′ braucht dann nicht mehr die Scheibenkontur mit der Höhenballigkeit zu enthalten, sondern kann im Extremfall sogar ein Einzeldiamant sein, was in der Zeichnung allerdings nicht dargestellt ist. Da Einzeldiamanten einem sehr starken Verschleiß unter­ liegen, ist das Arbeiten mit einer diamantenbeschichteten Rolle 26′ - Fig. 6 - sinnvoller. Die Hauptsache 33 der Abrichtrolle 26′ kann dann parallel zur Mantellinie der Schleifscheibe angeordnet sein. Es sind jedoch auch Winkel dazu denkbar, falls dies die vorliegenden Bedin­ gungen erfordern sollten.

In Fig. 4 ist der Abrichtvorgang für das Profilieren des Innenkegels der Schleifscheibe 5 dargestellt, während in Fig. 5 das Profilieren des Außenkegels der Schleif­ scheibe 5 veranschaulicht ist.

Im einfachen Fall wird das Schleifscheibenprofil ohne Höhenballigkeit durch eine lineare Überlagerung der Tiefenzustellung Δ T des Werkzeugträgers 21 und der Exzentrizitätsverstellung Δ e des Schleifschlittens 21 erzeugt (Fig. 6). Der Radius der Diamantrolle 26′ ist mit "r" bezeichnet, während die die Höhenballigkeit aufweisenden Seitenflächen der Schleifscheibenkontur mit den Bezugszeichen 34 bzw. 35 bezeichnet sind. Der Vektor 36 veranschaulicht in Fig. 6 den Abrichtvorschub, während die verdickten Linien, an die der Radius "r" herangeführt ist, den Diamantenbelag andeuten sollen.

Nach diesem Verfahren kann sowohl eine Korund-Scheibe mit einer Diamantabrichtrolle 26′ gemäß Fig. 6 profiliert werden als auch eine CBN-Schleifscheibe mit Diamant­ rolle. Mit Hilfe dieser Vorrichtung ist erstmalig das Abrichten von CBN innerhalb der Kegelradschleifmaschine möglich. Wird mit Diamantrolle oder Schleifscheibe pro­ filiert, so kann es sinnvoll sein, das Abrichtwerkzeug 26′ mit Hilfe der Schwenkeinrichtung entsprechend der Eingriffswinkeldifferenz von Innen- und Außenkegel 34 bzw. 35 der Schleifscheibe 5 beim Abrichten des Innen- und Außenkegels zu schwenken. Eine Balligkeit wird durch die Zuordnung der Bewegungen Δ e und Δ T erzeugt. Der Mittelpunkt des Radius der Diamantabrichtrolle muß relativ zur Schleifscheibe eine Äquidistante beschreiben. In der Schleifscheibe bewegt sich die Schleifscheibe und nicht die Abrichtrolle durch die Bewegungen Δ e und Δ T. Diese beiden Bewegungen werden so überlagert, daß die Steuerung die Äquidistante der Schleifscheibe nachfährt und den Radius der Abrichtrolle berücksichtigt.

Beim Abrichten einer CBN-Schleifscheibe 5 mit Hilfe einer Silicium-Karbid-Schleifscheibe sollte dagegen die in Fig. 7 dargestellte Bewegung möglich sein. Dazu wird eine Abrichtscheibe 26″ um die Schwenkachse 87 der Abrichtbewegung geschwenkt, wobei in Fig. 7 der Radius stark verkürzt dargestellt ist. An den Schleifscheiben 5 sind je nach Modul und gewünschter Balligkeit Abrichtra­ dien R von 200 bis 3200 mm erwünscht. Der Radius muß je nach Aufgabenstellung variabel sein. Deshalb kann die Schwenkachse 87 der Abrichtscheibe 26″ nicht unter der Drehachse der Abrichtbewegung liegen. Außerdem wäre eine derartige Vorrichtung in der Maschine aus Kollisions­ gründen kaum darstellbar. Mann kann diese Bewegung aber durch Ausnutzung der Schwenkeinrichtung gemäß Fig. 4 und Benutzen der in der Maschine bereits gesteuert vor­ handenen Bewegungen Δ T und Δ e erzeugen. Dazu wird die Abrichtscheibe 26″ um die Schwenkachse 38 in Richtung des Doppelpfeiles 28 in die eine oder andere Richtung um den Winkel 8 geschwenkt. Damit die relative Lage der Schwenkachse 38 der Abrichtbewegung zur Schleifschei­ be 5 erhalten bleibt, wird der Werkzeugträger um den Betrag Δ T zurückgefahren und der Schleifschlitten 21 um den Betrag Δ e in der in Fig. 7 dargestellten Art und Weise nachgeführt. Dadurch bleibt die Schwenkachse 87 der Abrichtbewegung relativ zur Schleifscheibe 5 erhalten, d. h. die Abrichtscheibe 26″ macht durch die Überlagerung dieser drei Bewegungen eine reine Schwenk­ bewegung, relativ zur Schleifscheibe 5, die den Ballig­ keitsradius R erzeugt. Durch das Pendeln um die Schwenkachse 87 der Abrichtbewegung relativ zur Schleifscheibe 5 erhält man die gewünschte Balligkeit auch an der CBN- Schleifscheibe 5. Der Verschleiß der Abrichtscheibe 26″ kann durch die numerische Steuerung nachgeführt werden, wie auch alle anderen vorbeschriebenen Bewe­ gungen durch die numerische Steuerung mit hoher Genauig­ keit und rasch vorgenommen werden.

Claims (6)

1. Schleifmaschine zum Teilwälzschleifen der rechten und der linken Flanke einer jeden Zahnlücke von vorverzahnten Kegel­ rädern in einer Aufspannung mit einer in einem Werkstückträger angeordneten, motorisch angetriebenen Werkstückspindel und einer in einem Schleifkopf angeordneten motorisch angetriebenen Schleifscheibe, deren Schnittbewegung zum Materialabtrag an dem vorverzahnten Kegelrad führt, wobei Schleifscheibe und Kegelrad miteinander eine Abwälzbewegung zum Erzeugen der Zahnform in erster Linie in Zahnhöhen­ richtung ausführen, und die Schleifscheibe die Zahnform in Zahnlängsrichtung bestimmt, und die Exzentrizität der Schleifspindel zur Maschinenmitte in der Grundeinstellung zu der gewünschten Zahnschräge führt, und mit einer Abrichtvorrichtung für die Schleifscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß eine numerische Steuerung vorgesehen ist, mit der die Abwälzbewegungen, Nebenbewegungen, und die Exzentrizität (e) steuerbar sind, daß mit der numerischen Steuerung während des Schleifens die Maschineneinstellung (z. B. Einbaumaß; Wälzung eines Werkzeugträgers; Wälzung des Werkstückträgers; Exzentrizität (e); Teilkegelwinkel bzw. Maschinen­ grundwinkel; Eintauchtiefe oder Schleifscheibe in die Zahnlücke; Neigung der Schleifspindel; Schleif­ scheibenradius; Eingriffswinkel innen und außen) veränderbar ist, derart, daß zuerst die eine Flanke (2) einer Zahnlücke (4) geschliffen wird, dann der Mittelpunkt (10) des Schleifradius (8) verstellt und daß danach die andere, gegenüberliegende Flanke (3) der Zahnlücke (4) geschliffen wird, wobei zunächst eine radiale Bewegung (e) des Schleifkopfes durch­ führbar ist und eine Ausgleichsbewegung (f) normal zu dieser radialen Bewegung (e) vorgenommen wird, die auch als Drehbewegung an der Schleifmaschine ausführbar ist, und daß die Abrichtvorrichtung für die Schleifscheibe durch die numerische Steuerung der Maschine steuerbar ist.

2. Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Abrichtvorrichtung (26) mit einem ortsfesten Teil der Maschine, insbesondere mit dem Maschinen­ bett (12), verbunden ist;
• b) daß die Abrichtvorrichtung (26) zur Änderung des Eingriffswinkels an der Schleifscheibe (5) um eine Achse schwenkbeweglich ausgebildet ist;
• c) daß die Abrichtvorrichtung (26) eine Abrichtrolle mit einem eigenen motorischen Antrieb (31) aufweist;
• d) daß der Schleifkopf motorisch radial und zu dieser Bewegung senkrecht um ein begrenztes Maß verstellbar ist.

3. Schleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptachse der Abrichtrolle parallel zur Mantellinie der Schleifscheibe (5) angeordnet ist.

4. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Einzeldiamanten oder einer Diamantabrichtrolle als Abrichtwerkzeug die Höhenballigkeit dadurch auf die Schleifscheibe aufbringbar ist, daß eine lineare Zuordnung von Tiefenzustellung (AT) und Schleif- schlittenverstellung (Ae) vornehmbar ist und dann eine Balligkeit so überlagerbar ist, daß der Mittelpunkt des Radius der Diamantabrichtrolle (26′) bzw. die Schneidkante des Einzeldiamanten wie bogenförmige Bewegung vollziehen (Fig. 6).

5. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abrichten einer CBN-Schleifscheibe (5) mit Hilfe einer Silicium- Karbid-Schleifscheibe (26″) das Abrichtwerkzeug um eine Schwenkachse (87) schwenkbar ist, wobei die Schwenkachse (87) nicht unter der Drehachse der Abrichtbewegung liegt, derart, daß das Abrichtwerkzeug (26″) in die eine oder andere Richtung um einen Winkel (9) schwenkbar ist, wobei die Beibehaltung der relativen Lage der Schwenkachse (38) der Abrichtbewegung zur Schleifscheibe (5) der Werkzeugträger um den Betrag (AT) der Tiefenzustellung zurückfahrbar und der Schleifschlitten (21) um den Betrag (Ae) nachführbar ist, wodurch die Schwenkachse (87) der Abrichtbewegung relativ zur Schleifscheibe (5) erhalten bleibt und die Abrichtscheibe (26″) des Abrichtwerkzeuges durch Überlagerung dieser drei Bewegungen eine reine Schwenkbewegung, relativ zur Schleifscheibe (5), ausführt, die den Balligkeitsradius (R) erzeugt (Fig. 7).

6. Schleifmaschine nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifscheibenprofil ohne Höhenballigkeit durch eine lineare Überlagerung der Tiefenzustellung (AT) des Werkzeugschlittens (13) und der Exzentrizitätsvorstellung des Schleifschlittens (21) erzeugbar ist.