DE3401340A1

DE3401340A1 - Gearwheel-machining process

Info

Publication number: DE3401340A1
Application number: DE19843401340
Authority: DE
Inventors: Klaus Schaffhausen Corbach
Original assignee: Reishauer AG
Current assignee: Reishauer AG
Priority date: 1983-03-01
Filing date: 1984-01-17
Publication date: 1984-09-06
Also published as: CH658613A5

Abstract

The teeth of a rotating gearwheel (1) are machined by means of a rotating grinding worm (2), the arcuate tooth space (LS) of which is larger than the finished dimension of the arcuate tooth thickness (DZ) of the gearwheel. The worm is advanced radially relative to the gearwheel until the desired finishing distance (a) is reached. Subsequently, first some flanks (F1) and then the other flanks (F2) of all the gearwheel teeth are machined by generating a rotational feed movement between the gearwheel and the grinding worm. Before the machining of the first flanks, the gearwheel is displaced axially to one side out of its middle position and subsequently, before the machining of the second flanks, displaced axially to the other side, this taking place with the grinding worm being in an unchanged position. As a result of this axial displacement, it is possible, with the same grinding worm, to grind wider gearwheels than has been possible hitherto. <IMAGE>

Description

Zahnradbearbeitungsverfahren Gear machining process

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung der Zähne eines rotierenden Zahnrades mittels mindestens eines rotierenden zahnradartigen oder schneckenförmigen Werkzeuges gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for machining the teeth of a rotating gear by means of at least one rotating gear-like or worm-shaped Tool according to the preamble of claim 1.

Aus der DE-OS 31 50 961 ist ein solches Verfahren bekannt, um ein Stirnzahnrad mittels einer globoidischen Schleifschnecke auf beiden Flanken ohne axiale Verschiebung des Zahnrades gegenüber der Schnecke zu schleifen. Die rotierende Schleifschnecke, deren Bodenzahndicke kleiner ist als das Fertigmass der Bodenzahnlücke des zu erzeugenden Zahnrades,wird dabei zuerst relativ zum rotierenden Zahnrad radial zugestellt bis zum Erreichen des Soll-Fertigungsachsabstandes. Anschliessend wird eine genau definierte relative Kreisvorschubbewegung ausgeführt, bestehend aus einer positiven und einer anschliessenden negativen Zusatzdrehbewegung des Zahnrades oder der Schnecke, wobei diese Zusatzdrehbewegung der entsprechenden Grunddrehzahl des Zahnrades bzw. der Schnecke überlagert wird. Dadurch wird erreicht, dass zuerst die einen Flanken und anschliessend die anderen Flanken des Zahnrades auf Fertigmass bearbeitet werden.From DE-OS 31 50 961 such a method is known to a Spur gear by means of a globoid grinding worm on both flanks without to grind axial displacement of the gear relative to the worm. The rotating Grinding worm whose bottom tooth thickness is smaller than the finished size of the bottom tooth gap of the gear to be generated is first radial relative to the rotating gear infeed until the target manufacturing center distance is reached. Then will a precisely defined relative circular feed movement is carried out, existing from a positive and a subsequent negative additional rotary movement of the gear or the worm, this additional rotational movement being the corresponding base speed of the gear or the worm is superimposed. This does that first one flank and then the other flanks of the gear to the finished size to be edited.

Bei diesem Verfahren besteht zwischen der Schleifschnecke und der Zahnflanke des Zahnrades schon beim Schruppen, unabhängig von der Bearbeitungszugabe, eine volle Linienberührung. Das Verfahren eignet sich für hohe Schleifleistungen und grosse Alaterialabtragungen, da infolge des vorhandenen-Spieles eine wirksame Kühlung möglich ist. Ueber die gesamte Bearbeitungsoperation wird ein optimaler Spanabtrag unter Vermeidung von Brandflecken erzielt.In this process there is between the grinding worm and the Tooth flank of the gear already during roughing, regardless of the machining allowance, a full line contact. The process is suitable for high grinding performance and large amounts of aluminum removed, as the existing play means that it is effective Cooling is possible. Over the entire machining operation becomes an optimal Chip removal achieved while avoiding burn marks.

Die schleifbare Zahnradbreite ist jedoch begrenzt durch die Verzahnungsdaten des Werkstückes sowie den Durchmesser und die Gangzahl der Schleifschnecke. So kommt es z.B. bei Werkstücken mit geringem Schrägungswinkel vor, dass sie nach diesem Verfahren nicht bearbeitet werden können, weil die maximale schleifbare Zahnbreite kleiner ist als die effektive Zahnradbreite.However, the gear width that can be ground is limited by the gear data of the workpiece as well as the diameter and number of turns of the grinding worm. So come For example, for workpieces with a small helix angle, it is after this Process cannot be processed because the maximum grindable face width is smaller than the effective gear width.

Die Erfindung stellt sich nun zur Aufgabe, das bekannte Bearbeitungsverfahren so zu verbessern, dass der Anwendungsbereich in Richtung grösserer Werkstückzahnbreiten erweitert wird.The object of the invention is now the known machining method to improve so that the area of application in the direction of larger workpiece tooth widths is expanded.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die in der Kennzeichnung des Patentanspruchs 1 definierten Verfahrensschritte.This task is solved by the identification of the Claim 1 defined process steps.

Zweckmässigerweise wird das Werkstück vor dem Schleifen der einen Flanken aus seiner Mittelstellung axial nach der einen Seite verschoben und anschliessend vor dem Schleifen der anderen Flanken axial nach der anderen Seite verschoben, währenddem die Position des Werkzeuges in bezug auf die Bearbeitungsmaschine unverändert bleibt. Diese Verschiebung des Zahnrades gestattet das Bearbeiten breiterer Zahnräder durch die gleiche Schnecke, als dies beim bekannten Verfahren möglich ist.The workpiece is expediently the one before grinding Flanks axially shifted from its central position to one side and then before grinding the other flanks axially to the other side, while the position of the tool in relation to the processing machine remains unchanged. This shifting of the gear allows the machining of wider gears the same screw as is possible with the known method.

Nachstehend werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.Embodiments of the Invention explained in more detail.

Es zeigen: Fig. 1 schematisch die Eingriffsverhältnisse zwischen einem rotierenden Stirnzahnrad und einer globoidischen Schleifschnecke, Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Fig. 1 in grösserem Massstab, Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf die Schleifschnecke und das Zahnrad, senkrecht zu den beiden parallelen Ebenen, in denen ihre Drehachsen liegen, und Fig. 4 eine Draufsicht auf das zu bearbeitende Zahnrad, wobei der grobe Verlauf der Berührungslinien beim Bearbeiten der einen und der anderen Flanken eingezeichnet ist und die axiale Verschiebung nach der einen bzw.Show it: Fig. 1 schematically shows the engagement conditions between a rotating spur gear and a globoid grinding worm, FIG. 2 shows a detail from FIG. 1 on a larger scale, FIG. 3 shows a schematic Top view of the grinding worm and the gear, perpendicular to the two parallel ones Planes in which their axes of rotation lie, and FIG. 4 shows a plan view of the one to be machined Gear, the rough course of the lines of contact when machining the one and the other flanks is shown and the axial displacement according to the one respectively.

der anderen Seite angedeutet ist. the other side is indicated.

In den Fig. 1 und 2 ist die Bearbeitung des rotierenden Stirnzahnrades 1 durch die rotierende globoidische Schleifschnecke 2 dargestellt. Das zu erzeugende Zahnradfertigprofil ist mit 3, die rohen Zahnflanken sind mit 4 und die beiden Teilkreisradien des Zahnrades 1 bzw. der Schnecke 2 sind mit r z bzw.In Figs. 1 and 2, the machining of the rotating spur gear 1 represented by the rotating globoidic grinding worm 2. That to be generated The finished gear profile is 3, the raw tooth flanks are 4 and the two pitch circle radii of the gear 1 and the worm 2 are marked with r z and

r5 bezeichnet. Das Profil 5 der Schleifschnecke 2 ist so gewählt, dass deren Bogenzahnlücke L5 grösser oder höchstens gleich gross ist wie die Bogenzahndicke D des Zahnrades 1, z d.h. L5 >- Dz. So kann die Schleifschnecke 2 sofort auf die volle Tiefe bis zum Erreichen des Soll-Fertigungsachsabstandes a zwischen der Schleifschneckenachse 6 und der Stirnzahnradachse 7 zugestellt werden, ohne dass eine Berührung mit den noch rohen Zahnflanken 4 des Werkstückes stattfindet.called r5. The profile 5 of the grinding worm 2 is chosen so that their arc tooth gap L5 is greater or at most same size is like the arc tooth thickness D of gear 1, z i.e. L5> - Dz. So can the grinding worm 2 immediately to the full depth until the target machining center distance is reached a between the grinding worm axis 6 and the spur gear axis 7 are delivered, without there being any contact with the still raw tooth flanks 4 of the workpiece.

Das rotierende Werkzeug 2 und das rotierende Werkstück 1 stehen dabei miteinander in korrektem Zahneingriff, wobei das Verhältnis der Drehzahlen einem aus dem Verhältnis der beiden Zähne zahlen von Werkstück und Werkzeug resultierenden Crunddrehzahlenverhältnis entspricht.The rotating tool 2 and the rotating workpiece 1 are here each other in correct meshing, the ratio of the speeds a resulting from the ratio of the two teeth numbers of workpiece and tool Basic speed ratio corresponds.

Nun wird zwischen dem Werkstück 1 und dem Werkzeug 2 eine relative Kreisvorschubbewegung erzeugt, die aus einer positiven und anschliessend negativen Zusatzdrehbewegung Zi X des Werkstückes oder des Werkzeuges besteht, welche Zusatzdrehbewegung der entsprechenden Grunddrehzahl überlagert wird. Dadurch werden nacheinander zuerst die einen und dann die anderen Zahnflanken des Werkstückes geschliffen.Now there is a relative between the workpiece 1 and the tool 2 Circular feed motion generated from a positive and then negative Additional rotational movement Zi X of the workpiece or the tool, which additional rotational movement is superimposed on the corresponding base speed. This will be one after the other first one and then the other tooth flanks of the workpiece are ground.

Beim bekannten Verfahren gemäss der eingangs erwähnten DE-OS 31 50 961 wird der Kreuzungspunkt 8 der beiden sich unter dem Winkel oC kreuzenden Achsen 6 und 7 in die mittlere Stirnschnittebene 11 des Werkstückes 1 gelegt (Fig. 3). Wenn nun der Schrägungswinkel / des Werkstückes 1 relativ klein ist, kann es vorkommen, dass ein Schleifen nach den bekannten Verfahren nicht möglich ist, weil die maximale schleifbare Zahnradbreite B kleiner ist als die effektive -ahnmax radbreite B. Die verfahrensgemässe Bearbeitungsweise - zuerst werden die einen und dann die anderen Zahnflanken auf Fertigmass geschliffen - bringt es mit sich, dass die Abstände rnischen dem Achskreuzungspunkt 8 und der linken bzw. rechten Zahnrad Stirnschnittebene, bis zu der die jeweilige Zahnflanke vollständig geschliffen ist, ungleich gross sind und je nach Zahnflankengeometrie stark voneinander abweichen können.In the known method according to DE-OS 31 50 mentioned at the beginning 961 becomes the intersection point 8 of the two axes crossing at the angle oC 6 and 7 in the middle Front section plane 11 of the workpiece 1 placed (Fig. 3). If now the helix angle / of the workpiece 1 is relatively small it may happen that grinding using the known methods is not possible is because the maximum grindable gear width B is smaller than the effective one -ahnmax wheel width B. The processing method - first the One and then the other tooth flanks ground to the finished size - bring it with you that the distances rnischen the axis intersection point 8 and the left or right Gear face cutting plane up to which the respective tooth flank is completely ground is, are of unequal size and differ greatly depending on the tooth flank geometry can.

Diese Verhältnisse werden nun anhand der Fig. 4 näher erläutert. Die beiden Zahnflanken jedes Zahnes des Zahnrades sind mit F1 und F2 bezeichnet. Beim Bearbeiten der ersten Zahnflanken F1 berührt die Schleifschnecke 2 diese Flanken Fllängs der Berührungslinie L1. Entlang dieser Linie L1, deren rechtes Ende bei der rechten Stirnschnittebene 10' beginnt und deren linkes Ende sich um einen gestrichelt eingezeichneten Abschnitt über die linke Stirnebene 9 des 7ahnrades 1 bis zur linken Stirnschnittebene 9' erstreckt, ist ein vollständiger Schliff der Zahnflanke F1 gewährleistet. Praktisch heisst das, dass auf der rechten Seite des Zahnrades ab der Schnittebene 10' die Zahnflanke F1 unvollständig geschliffen ist, währenddem auf der linken Seite die Zahnflanke F1 bis zur Stirnebene 9 korrekt geschliffen ist, die maximal mögliche Schliffbreite auf dieser Seite aber nicht vollständig ausgenützt ist.These relationships will now be explained in more detail with reference to FIG. the both tooth flanks of each tooth of the gear are labeled F1 and F2. At the Machining the first tooth flanks F1, the grinding worm 2 touches these flanks Along the line of contact L1. Along this line L1, its right end at the right frontal section plane 10 'begins and the left end is dashed around a Drawn section over the left front plane 9 of the 7ahnrades 1 to the left Front section plane 9 'extends, is a complete cut of the tooth flank F1 guaranteed. In practice this means that it starts on the right side of the gear of the cutting plane 10 'the tooth flank F1 is incompletely ground, during the On the left side the tooth flank F1 is ground correctly up to the face plane 9 is, but the maximum possible grinding width on this side is not complete is exploited.

Beim Schleifen der zweiten Zahnflanke F2 sind die Verhältnisse analog, d.h. die Berührungslinie L2 erstreckt sich von der linken Stirnschnittebene 9" über die rechte Stirnebene 10 des Zahnrades 1 hinaus bis zur rechten Stirnschnittebene 10".When grinding the second tooth flank F2, the ratios are analogous, i.e. the line of contact L2 extends from the left frontal section plane 9 " the right front plane 10 of the gear 1 out to the right front section plane 10 ".

Dabei sind die Abstände B' und B" der linken und der rechten voll ausgeschliffenen Zahnrad-Stirnschnittebenen 9' und 10' vom Achskreuzungspunkt 8 beim Schleifen der ersten Werkzeugflanken F1 gleich gross wie die Abstände der rechten 10" bzw. linken 9" voll ausgeschliffenen Werkstück-Stirnschnittebenen vom Achskreuzungspunkt 8 beim Schleifen der zweiten Werkstückflanke F2. Da beim Schleifen nach dem bekannten Verfahren die Lage des Achskreuzungspunktes 8 unverändert bleibt, ist Bmax durch den kleineren Abstand B' zwischen dem Achskreuzungspunkt 8 und der voll ausgeschliffenen Werkstück-Stirnschnittebene bestimmt (BmaX = 2B'), währenddem der Unterschied zwischen dem kleineren und dem grösseren Abstand (B" -B') ungenützt bleibt.The distances B 'and B "of the left and right are full Ground gear wheel face section planes 9 'and 10' from the axis intersection point 8 When grinding the first tool flank F1, the same size as the spacing of the right 10 "or left 9" fully ground workpiece end-face planes from the intersection of the axes 8 when grinding the second workpiece flank F2. Because when grinding according to the known If the position of the axis intersection point 8 remains unchanged, Bmax is through the smaller distance B 'between the axis intersection point 8 and the fully ground Workpiece face section plane is determined (BmaX = 2B '), while the difference between the smaller and the larger distance (B "-B ') remains unused.

Erfindungsgemäss wird die volle schleifbare Radbreite B'+B" der linken und rechten voll ausgeschliffenen Zahnradstirnschnittebenen dadurch nutzbar gemacht, dass der Achskreuzungspunkt zum Schleifen der ersten bzw. der zweiten Zahnflanke F1, F2 jeweils um den Verschiebeweg v = 2 axial vom mittleren Achskreuzpunkt 8 nach rechts bz. nach links verschoben wird. Anders ausgedrückt: das Zahnrad 1 wird beim Schleifen so axial verschoben, dass die Endpunkte der beiden Berührungslinien L1 und L2 gerade in die Stirnseiten des Zahnrades zu liegen kommen, dass also die ganze Länge von L1 und L2 ausgenützt werden kann.According to the invention, the full grinding wheel width B '+ B "becomes the left one and right fully ground gear face cutting planes made usable, that the axis intersection point for grinding the first or the second tooth flank F1, F2 each by the displacement path v = 2 axially from the central axis intersection 8 to is shifted to the right or to the left. In other words: the gear 1 is when Loops shifted axially so that the end points of the two lines of contact L1 and L2 just come to rest in the face of the gear, so that the whole Length of L1 and L2 can be used.

Das kann z.B. so durchgeführt werden, dass beim Schleifen die rotierende Schnecke 2 zuerst radial zugestellt wird, bis der Soll-Fertigungsabstand a vom rotierenden Zahnrad, das von seiner Mittellage aus um den Verschiebeweg R axial nach der linken Seite verschoben wurde, erreicht ist. Durch Ueberlagern der Kreisvorschubbewegung z auf die Grunddrehzahl der Schleifschnecke oder des Zahnrades wird dann die erste Flanke F1 auf ihrer ganzen Breite B"+B' geschliffen. Nach dem Schleifen der ersten Flanke F1 wird zunächst die Schnecke 2 radial aus der Verzahnung des Zahnrades 1 ausgefahren; anschliessend wird das Zahnrad 1 um den Betrag 2.v nach rechts verschoben. Dabei muss die Werkstückdrehwinkellage relativ zur Schneckendrehwinkellage durch einen dem Schrägtingswinkel /5 und dem Verschiebeweg 2.v entsprechenden Drehwinkel korrigiert werden. Aus dieser Position folgt nun wieder das Zustellen der Schnecke 2 auf den Soll-Fertigungsabstand und das Ueberlagern der Kreisvorschubbewegung A «) auf die Grunddrehzahl im umgekehrten Drehsinn wie zum Schleifen der ersten Flanke, womit die zweite Flanke F2 auf ihrer ganzen Breite geschliffen wird.This can be done, for example, in such a way that the rotating Screw 2 is first advanced radially until the target manufacturing distance a from the rotating Gear, which from its central position by the displacement path R axially to the left Page moved is reached. By superimposing the circular feed movement z on the base speed of the grinding worm or the gear is then the first Flank F1 ground over its entire width B "+ B '. After grinding the first Flank F1 is initially the worm 2 radially out of the teeth of the gear 1 extended; then gear 1 is shifted to the right by the amount 2.v. The workpiece rotation angle position must be relative to the worm rotation angle position a corresponding to the inclination angle / 5 and the displacement path 2.v Angle of rotation can be corrected. Infeed now follows from this position again the screw 2 to the target manufacturing distance and the superimposition of the circular feed movement A «) to the basic speed in the opposite direction of rotation as for grinding the first Flank, with which the second flank F2 is ground over its entire width.

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Claims

Method for machining the teeth of a rotating Gear (1) by means of at least one rotating, gear-like or worm-shaped Tool (2), the tool (2), the curved tooth gap (Los) is larger as the finished dimension of the arc tooth thickness (Dz) of the workpiece (1), relative to the latter is delivered radially until the target manufacturing center distance (a) is reached, and wherein by generating a rotary feed movement between the workpiece (1) and the Tool (2) first one flank (F1) and then the other flanks (F2) of all Workpiece teeth are machined, characterized in that the position of the axis intersection point (8) of the tool and workpiece axis (6 or 7) when machining one tooth flank (F1) differs from the position of the axis intersection point (8) when editing the others Tooth flanks (F2).

2. The method according to claim 1, characterized in that the axis intersection point (8) for machining one flank (F1) from the middle face section plane (11) of the workpiece (1) on its axis (7) is shifted to one side and then for machining the other flanks (F2) axially from the face cutting plane (11) is moved to the other side.

3. The method according to claim 1, characterized in that the axis intersection (8) shifted to the one and the other side by the same amount (v) will.

4. The method according to claim 3, characterized in that the shift amount (v) of the axis intersection point (8) to one side or the other of half the difference the distances (B ', B ") of the fully ground gear cutting planes (9', 10 'or 9 ", 10") from the central axis intersection (8) corresponds to (v = B'-B ") when grinding the one or

2 of the other flanks (F1, F2), the positions of the fully ground Gear cutting planes through the respective toothing characteristics of the tool and the workpiece are given.

5. The method according to claim 3, characterized in that the workpiece (1) from its central position axially to one and then to the other Page is shifted while the position of the tool (2) with respect to the Processing machine remains unchanged.

6. The method according to claim 2, characterized in that one off angular position error resulting from the displacement between the tool (2) and the workpiece (1) by means of a corresponding angle of rotation correction of the circular feed is compensated.