CH628271A5

CH628271A5 - Method and device for grinding pairs of spiral bevel gears

Info

Publication number: CH628271A5
Application number: CH480778A
Authority: CH
Inventors: Dieter Dr Ing Wiener
Original assignee: Wiener Dieter
Priority date: 1977-05-11
Filing date: 1978-05-03
Publication date: 1982-02-26
Also published as: FR2390233A1; DE2721164A1; FR2390233B1; JPS549090A; CA1103460A; BR7802973A; LU79639A1; AT354885B; BE866882A; IT1094826B; SE7805312L; DE2721164C3; SE434807B; ATA319078A; DE2721164B2; GB1593225A; SU1075954A3; NL7804959A; IT7823284A0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen von Zahnradpaaren bogenverzahnter Kegelräder im Teilwälzverfahren, wobei die Zähne eines der Kegelräder durch Schleifen der zu beiden Seiten einer Zahnlücke liegenden Flanken mittels einer Topfschleifscheibe erzeugt werden, die zwei einander abgewandte, einen Kegelaussenring bildende Schleifflanken aufweist. Gegenstand der Erfindung ist zugleich eine zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Vorrichtung. The invention relates to a method for grinding gear pairs of curved toothed bevel gears in the partial rolling method, the teeth of one of the bevel gears being produced by grinding the flanks lying on both sides of a tooth gap by means of a cup grinding wheel which has two grinding flanks which face away from one another and form a cone outer ring. The invention also relates to a device suitable for carrying out such a method.

Beim Schleifen von Zahnrädern nach dem Teilwälzverfahren führen das zu schleifende Zahnrad einerseits und die Schleifscheibe andererseits aufeinander abgestimmte Wälzbewegungen aus, die über den Getriebezug der Zahnradschleifmaschine miteinander gekoppelt sind. Nach jedem Wälzvorgang, bei dem eine bzw. zwei Zahnflanken geschliffen werden, wird das Zahnrad weiter geteilt und ein weiterer Wälzvorgang ausgeführt, bis alle Zahnflanken bearbeitet sind. When grinding gearwheels according to the partial rolling process, the gearwheel to be ground on the one hand and the grinding wheel on the other hand perform coordinated rolling movements which are coupled to one another via the gear train of the gear grinding machine. After each rolling process in which one or two tooth flanks are ground, the gear wheel is divided further and a further rolling process is carried out until all tooth flanks have been machined.

Während bei Stirnrädern das Schleifen sehr verbreitet ist, hat sich das Schleifen von Kegelrädern bisher nur wenig durchgesetzt. Das liegt vor allem an den hohen Schleifkosten und daran, dass es an geeigneten Schleifverfahren fehlt. Zwar lassen sichgerad- und schrägverzahnte Kegelräder schleifen, dagegen ist kein Schleifverfahren bekannt, nachdem spiralverzahnte Kegelräder hergestellt werden können, die einwandfrei laufen. Dabei sind bei zahlreichen Anwendungen spiralverzahnte Kegelräder besonders erwünscht, weil sie eine grössere Sprungüberdeckung aufweisen und sich bei geeigneter Auslegung so herstellen lassen, dass unter Last das Tragbild nur wenig wandert, während vor allem bei einseitig fliegend gelagerten gerad- und schrägverzahnten Kegelrädern das Tragbild unter Last bei den üblichen Verlagerungen vom inneren zum äusseren Zahnende wandert. Aufgrund der geringen Verlagerungsempfindlichkeit und der günstigen Sprungüberdeckung zeichnen spiralverzahrite Kegelräder sich durch besonders günstiges Geräuschverhalten aus. While grinding is very common in spur gears, grinding bevel gears has so far been largely unsuccessful. This is mainly due to the high grinding costs and the lack of suitable grinding processes. Straight and helical bevel gears can be ground, but no grinding process is known after spiral bevel gears can be produced that run perfectly. In many applications, spiral-toothed bevel gears are particularly desirable because they have a larger jump overlap and can be manufactured with a suitable design so that the contact pattern moves only slightly under load, while the contact pattern under load is loaded especially with straight-toothed and helical-bevel gears with cantilever bearings with the usual displacements from the inner to the outer tooth end. Due to the low displacement sensitivity and the favorable jump overlap, spiral bevel gears are characterized by particularly favorable noise behavior.

Bei Verfahren der beschriebenen Gattung, die in der Praxis bekannt geworden sind, werden beide Räder jeder Zahnradpaarung (Rad und Gegenrad) mit Topfscheiben bearbeitet, die zwei kegelförmige Schleifflanken aufweisen und während des Schleifens jeweils in eine Zahnlücke einfassen. Die Schleifflanken sind dabei voneinander abgewandt und bilden einen Kegelaussenring, der zur Drehachse der Schleifscheibe konzentrisch von einer zur Drehachse orthogonalen Ebene nach aussen wallartig vorsteht. In methods of the type described, which have become known in practice, both wheels of each gear pair (wheel and counter wheel) are machined with cup wheels, which have two conical grinding flanks and each grasp a tooth gap during grinding. The grinding flanks face away from one another and form an outer cone ring, which projects outward like a wall from a plane orthogonal to the axis of rotation, concentric with the axis of rotation of the grinding wheel.

Nach diesem Verfahren kann man zwar genau kämmende Zahnradpaarungen herstellen, das gelingt jedoch nur mit beträchtlichem Zeitaufwand, weil dabei aufwendige und komplizierte Kontrollverfahren notwendig sind. Nach diesen bekannten Verfahren können zwar zunächst beide Flanken jeder Zahnlücke eines Rades in einem Arbeitsgang geschliffen werden. Dagegen muss beim Gegenrad jeweils eine Flanke an die entsprechende Flanke des Rades ange-passt werden. Das erfordert die Durchführung zweier Arbeitsgänge unter aufwendiger Kontrolle mit entsprechend hohem Aufwand für Mess- und Steuergeräte. Werden dagegen beide Zahnräder einer Paarung jeweils in einem Arbeitsgang geschliffen, so liegt mindestens auf einer Zahnflanke der tragende Bereich (sog. Tragbild) nicht in der Mitte der Zahnflanke, sondern an der Zahnkante (sog. Kantenträger): According to this method, it is possible to produce precisely meshing gear pairs, but this only takes a considerable amount of time, because it requires complex and complicated control procedures. According to these known methods, both flanks of each tooth gap of a wheel can first be ground in one operation. On the other hand, one flank of the counter wheel must be adapted to the corresponding flank of the wheel. This requires two work steps to be carried out under extensive control with a correspondingly high outlay for measuring and control devices. If, on the other hand, both gears of a pairing are ground in one work step, the load-bearing area (so-called contact pattern) lies on at least one tooth flank, not at the center of the tooth flank, but at the tooth edge (so-called edge support):

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einer Vorrichtung anzugeben, die es erlauben, auch die Zahnflanken des Gegenrades (zu einem bereits geschliffenen Zahnrad) in einem Arbeitsgang und ohne aufwendige Kontrollverfahren exakt zu der Verzahnung des Rades passend zu schleifen. The invention is based on the object of specifying a method and a device which also allow the tooth flanks of the counter wheel (to an already ground gear wheel) to be ground in a single operation and without complex control methods to match the toothing of the wheel exactly.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, According to the invention, this object is achieved by

dass die Zähne des anderen Kegelrades (Gegenrad) durch gleichzeitiges Schleifen der zu beiden Seiten eines Zahns liegenden Flanken mittels einer Topfschleifscheibe erzeugt werden, die zwei einander zugewandte, einen Kegelinnenring bildende Schleifflanken aufweist. Erfindungsgemäss werden somit Rad und Gegenrad mit verschiedenen Topfschleifscheiben bearbeitet. Während die eine Topfschleifscheibe wie erläutert Schleifflanken aufweist, die einander abgewandt sind und einen Kegelaussenring bilden, wird das Gegenrad mit einer Topfschleifscheibe bearbeitet, bei der die Schleifflanken einander zugewandt sind und gleichsam einen zur Drehachse der Schleifscheibe konzentrischen, in eine zur Drehachse orthogonale Ebene eingesenkten, grabenartigen Kegelinnenring bilden. Dabei liegt der Erfindung die Beobachtung zugrunde, dass aufgrund der Geometrie der Kreisbo2 that the teeth of the other bevel gear (counter gear) are produced by simultaneous grinding of the flanks lying on both sides of a tooth by means of a cup grinding wheel which has two grinding flanks which face one another and form an inner cone ring. According to the invention, the wheel and counter wheel are thus processed with different cup grinding wheels. While a cup grinding wheel has, as explained, grinding flanks that face away from one another and form an outer cone ring, the counter wheel is machined with a cup grinding wheel, in which the grinding flanks face one another and, as it were, a plane that is concentric with the axis of rotation of the grinding wheel and countersunk into a plane orthogonal to the axis of rotation. form a trench-like inner cone ring. The invention is based on the observation that, due to the geometry of the circular Bo2

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genverzahnung beim Schleifen des Gegenrades in einem Arbeitsgang nur jeweils eine der beiden Zahnflanken jeder Zahnlücke (also nur eine linke oder nur eine rechte Flanke) so geschliffen werden kann, dass ihre Flankenrichtung mit derjenigen der entsprechenden Flanke an dem zuvor geschliffenen Rad übereinstimmt und somit genau kennt. Die erfln-dungsgemässe Lösung des Problems besteht im wesentlichen darin, den Schleifvorgang bei Rad und Gegenrad genau symmetrisch auszugestalten, in dem das Gegenrad mit einer Topfschleifscheibe geschliffen wird, die gleichsam das Negativ zur Kontur der das Rad schleifenden Topfschleifscheibe darstellt. Selbstverständlich stimmen dabei die Achsen der beiden Topfschleifscheiben in ihrer Lage gegenüber der jeweils zu schleifenden Verzahnung überein. When grinding the counter gear in one operation, only one of the two tooth flanks of each tooth gap (i.e. only one left or only one right flank) can be ground in such a way that their flank direction corresponds to that of the corresponding flank on the previously ground wheel and thus knows exactly . The solution according to the invention of the problem essentially consists in making the grinding process for the wheel and counter wheel exactly symmetrical, in which the counter wheel is ground with a cup grinding wheel, which represents the negative of the contour of the cup grinding wheel grinding the wheel. The axes of the two cup grinding wheels naturally coincide in their position with respect to the toothing to be ground in each case.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfin-dungsgemässen Verfahrens ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass den Topfschleifscheiben während des Schleifens eine zusätzliche zyklische Bewegung geringer Exzentrizität erteilt wird. Eine solche Zusatzbewegung lässt sich beispielsweise dadurch verwirklichen, dass die Drehachsen der Schleifscheiben paralell zu sich selbst auf einer Kreisbahn bewegt werden, beispielsweise mittels einer exzentrischen Lagerbüchse. Eine Analyse der Verhältnisse zeigt, dass die exzentrische Zusatzbewegung die Krümmung der konkaven Zahnflanken in anderer Weise beeinflusst als die Krümmung der konvexen Zahnflanken. Infolgedessen entsteht eine Brei-tenballigkeit, die in vorteilhafter Weise zu einem begrenzten Breitentragen führt und damit zur Folge hat, dass in gewissen Grenzen Verlagerungen der Achsen der miteinander kämmenden Zahnräder zulässig sind. A particularly advantageous embodiment of the method according to the invention is further characterized in that the cup grinding wheels are given an additional cyclical movement of low eccentricity during grinding. Such an additional movement can be realized, for example, by moving the axes of rotation of the grinding wheels parallel to themselves on a circular path, for example by means of an eccentric bearing bush. An analysis of the conditions shows that the additional eccentric movement influences the curvature of the concave tooth flanks in a different way than the curvature of the convex tooth flanks. As a result, a wide crowning arises, which advantageously leads to a limited width bearing and thus has the consequence that within certain limits, displacements of the axes of the meshing gears are permitted.

Beim Umlauf der Schleifscheibe unter gleichzeitiger zyklischer Bewegung wird auf dem aussenliegenden Abschnitt dieser zyklischen Zusatzbewegung die äussere Flanke, auf dem innenliegenden Abschnitt die innere Flanke einer Zahnlücke geschliffen, so dass die entsprechenden Flanken des Gegenrades gleichfalls in einem Schleifvorgang bearbeitet werden können. Durch entsprechende Wahl des Schleifscheibendurchmessers einerseits und der von der Schleifscheibe bei der zyklischen Bewegung durchlaufenden Kurve andererseits können Rad und Gegenrad in optimaler gegenseitiger Anpassung geschliffen werden. Insbesondere besteht auch die vorteilhafte Möglichkeit, eines der Zahnräder einer Paarung, im allgemeinen das mit der grösseren Zähnezahl (d.h. das sog. Tellerrad) durch Formschleifen, das Ritzel dagegen nach dem vorgenannten Verfahren zu bearbeiten. When the grinding wheel rotates with simultaneous cyclical movement, the outer flank is ground on the outer section of this additional cyclical movement, the inner flank of a tooth gap on the inner section, so that the corresponding flanks of the counter wheel can also be machined in one grinding process. By appropriate selection of the grinding wheel diameter on the one hand and the curve passing through the grinding wheel during the cyclical movement on the other hand, the wheel and counter wheel can be ground in an optimal mutual adaptation. In particular, there is also the advantageous possibility of machining one of the gearwheels of a pairing, generally the one with the larger number of teeth (i.e. the so-called ring gear) by shaping, and the pinion by the aforementioned method.

Ein zusätzlicher, durch die Zusatzbewegung erreichter Vorteil besteht darin, dass die Gefahr von Schleifbrand wesentlich verringert wird. Beim Schleifen ohne Zusatzbewegung stehen die Schleifflanken der Topfschleifscheiben in Umfangsrichtung längs einer Linie, der sog. Erzeugenden, mit dem Werkstück in Eingriff, so dass ein Schleifkorm über die gesamte Zahnbreite in Eingriff kommen kann. Das führt zu einer beträchtlichen Schleifbrand- und Schleifrissgefahr, so dass nur mit geringer Zustellung geschliffen werden kann. Wird dagegen mit der erläuterten zyklischen Zusatzbewegung geschliffen, so wird die Berührung zwischen Zahnrad und Schleifscheibe von einer Berührlinie zu einem eng lokalisierten Berührungsbereich reduziert, so dass die Gefahr von Schleifbrand bzw. Schleifrissen verringert, d.h. mit grösserer Zustellung gearbeitet werden kann. An additional advantage achieved by the additional movement is that the risk of grinding burn is significantly reduced. When grinding without additional movement, the grinding flanks of the cup grinding wheels are in engagement with the workpiece in the circumferential direction along a line, the so-called generator, so that a grinding norm can come into engagement over the entire tooth width. This leads to a considerable risk of grinding burns and grinding cracks, so that grinding can only be carried out with a small infeed. If, on the other hand, grinding is carried out with the explained cyclical additional movement, the contact between the gear wheel and the grinding wheel is reduced from a contact line to a closely localized contact area, so that the risk of grinding burn or grinding cracks is reduced, i.e. can be worked with larger delivery.

Für die Ausführung der Zusatzbewegung betehen verschiedene Möglichkeiten. Die Zusatzbewegung kann wie bereits erläutert eine Kreisbewegung um die Achse der Schleifscheibe sein. In vielen Fällen vorteilhaft ist eine Zusatzbewegung der Schleifscheibe auf einer unstetigen Bahn, die aus zwei mit unterschiedlichen Krümmungsradien gleichsinnig gekrümmten Bahnen besteht. Auf diese Weise lassen sich kürzere Totzeiten erreichen, in denen die Schleifscheibe mit There are various options for executing the additional movement. As already explained, the additional movement can be a circular movement around the axis of the grinding wheel. In many cases, an additional movement of the grinding wheel on an inconsistent path is advantageous, which consists of two paths curved in the same direction with different radii of curvature. In this way, shorter dead times can be achieved, in which the grinding wheel

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keiner Flanke in Berührung steht. Zugleich ergibt sich dadurch eine grössere Variation der erreichbaren Breitenbal-ligkeit. Es kann ferner zwischen den gekrümmten Bahnabschnitten ein Bewegungsabschnitt etwa senkrecht zur Zahnflanke vorgesehen werden, wodurch auf einfache Weise ein Spielausgleich zwischen der Profilstärke der Schleifscheibe und der Zahnlückenweite des Kegelrades möglich ist. Schliesslich können die Mittelpunkte der beiden gekrümmten Bahnabschnitte an unterschiedlichen Stellen liegen, wodurch die Lage des Tragbildes auf einer Zahnflanke gegenüber der anderen Zahnflanke variiert werden kann. no flank is in contact. At the same time, this results in a greater variation in the achievable latitude. Furthermore, a movement section approximately perpendicular to the tooth flank can be provided between the curved path sections, whereby a play compensation between the profile thickness of the grinding wheel and the tooth gap width of the bevel gear is possible in a simple manner. Finally, the center points of the two curved path sections can lie at different points, as a result of which the position of the contact pattern on one tooth flank can be varied with respect to the other tooth flank.

In jedem Fall führt die zyklische Zusatzbewegung in Verbindung mit der erläuterten, erfmdungsgemässen Arbeitsweise nicht nur zu einer wesentlichen Verbesserung des Kämmeingriffs der Zahnräder, sondern zugleich zu einer günstigen Beeinflussung des Schleifbrandes durch entsprechende Variation der Anschmiegung zwischen Zahnflanken und den Schleifflanken insbesondere auch des eingesetzten Kegelinnenrings. Ferner lässt sich die Balligkeit und damit das Tragbild vorteilhaft verändern, indem die Schleifscheibe in Richtung ihrer Achse verschiebbar angeordnet ist, so dass sie auf einem wählbaren Durchmesser schleift. In any case, the cyclical additional movement in connection with the described, inventive method of operation not only leads to a significant improvement in the meshing of the gears, but at the same time to a favorable influence on the grinding burn by a corresponding variation of the contact between the tooth flanks and the grinding flanks, in particular also of the inner cone ring used. Furthermore, the crown and thus the contact pattern can be advantageously changed by arranging the grinding wheel to be displaceable in the direction of its axis, so that it grinds on a selectable diameter.

Vorzugsweise liegt das Verhältnis von Schnittgeschwindigkeit zu Vorschubgeschwindigkeit der Schleifscheibe zwischen 30:1 und 60:1, wobei als Vorschub die Bewegung des Berührpunktes von Schleifscheibe und Rad in Zahnlängsrichtung definiert ist. Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Schnittbewegung und die Zusatzbewegung der Schleifscheibe einander entgegengerichtet sind, also im Gegenlauf geschliffen wird. Das Gegenlaufschleifen ist an sich bekannt, es bringt aber bei herkömmlichen Schleifverfahren keine Vorteile. Im Rahmen der Erfindung ergibt sich dagegen der Vorteil, dass höhere Zustellbeträge (Abtragsleistung) ohne Gefahr von Schleifrissen oder Schleifbrand möglich sind als beim Gleichlaufschleifen. The ratio of cutting speed to feed speed of the grinding wheel is preferably between 30: 1 and 60: 1, the movement being defined as the movement of the contact point of the grinding wheel and wheel in the longitudinal direction of the tooth. Furthermore, it has proven to be advantageous if the cutting movement and the additional movement of the grinding wheel are directed in opposite directions, that is to say grinding is carried out in the opposite direction. Reverse grinding is known per se, but it has no advantages in conventional grinding processes. In contrast, within the scope of the invention there is the advantage that higher infeed amounts (removal rate) are possible without the risk of grinding cracks or grinding burn than with synchronous grinding.

Hinsichtlich der Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens geht die Erfindung von einer herkömmlichen Vorrichtung zum Teilwälzschleifen von Kegelzahnrädern aus, die eine um eine Schleifachse rotierend antreibbare Topfschleifscheibe mit zwei kegelförmigen Schleifflanken aufweist. Erfindungsgemäss ist eine solche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifflanken einander unter Bildung eines Kegelinnenrings zugewandt sind. With regard to the device for carrying out the described method, the invention is based on a conventional device for the partial hob grinding of bevel gears, which has a cup grinding wheel which can be driven to rotate about a grinding axis and has two conical grinding flanks. According to the invention, such a device is characterized in that the grinding flanks face one another to form an inner cone ring.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments illustrated in the drawing.

Es zeigen: Show it:

Figur 1 eine schematische Darstellung der Eingriffsverhältnisse einer Radpaarung bzw. der Eingriffsverhältnisse zwischen der Schleifscheibe und dem Rad; Figure 1 is a schematic representation of the engagement relationships of a wheel pairing or the engagement relationships between the grinding wheel and the wheel;

Figur 2 ein Kegelrad in der idealisierten Form eines Planrades; Figure 2 shows a bevel gear in the idealized form of a face gear;

Figur 3 eine perspektivische Darstellung des zu schleifenden Kegelrades mit teilweise geschnittener Schleifscheibe; Figure 3 is a perspective view of the bevel gear to be ground with the grinding wheel partially cut;

Figur 4 ein Kegelrad in der idealisierten Form eines Planrades unter Andeutung der Schleifscheibengeometrie und -kinematik und Figure 4 shows a bevel gear in the idealized form of a face gear, indicating the grinding wheel geometry and kinematics and

Figur 5 mehrere Ausführungsbeispiele für die Bahn der zyklischen Bewegung. Figure 5 shows several embodiments for the path of the cyclical movement.

In Fig. 1 ist links ein Zahnradpaar mit zwei miteinander kämmenden Kegelrädern 1 und 2 mit Spiralverzahnung gezeigt. Jedes Rad 1,2 weist die konstante Teilkegellänge R . auf. Die Teilkegelwinkel der beiden Räder sind mit Soi und Ô02 bezeichnet. Schliesslich weisen beide Räder die äussere Teilkegellänge Ra auf. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel In Fig. 1, a pair of gears is shown on the left with two intermeshing bevel gears 1 and 2 with spiral teeth. Each wheel 1, 2 has the constant partial cone length R. on. The partial cone angles of the two wheels are labeled Soi and Ô02. Finally, both wheels have the outer part taper length Ra. In the illustrated embodiment

3 3rd

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ist im übrigen die Zahnhöhe unabhängig von der Teilkegellänge R. the tooth height is independent of the partial cone length R.

Rechts neben der Radpaarung sind die äusseren Teilkreise Ra in die Zeichenebene projiziert, in der sie sich folglich als Ellipsen darstellen, die strichpunktiert angedeutet sind. Von Rad 1 ist ein Zahn 10 und von Rad 2 eine Zahnlücke 20 dargestellt. Wenn die beiden Räder miteinander kämmen, so kann man sich eine idealisierte Planverzahnung mit geraden Flankenlinien vorstellen, die mit beiden Rädern gleichzeitig kämmt und deren Berührpunkte in allen Wälzstellungen mit beiden Rädern 1,2 gleichzeitig auch die Berührpunkte der beiden Räder miteinander sind. Diese Planverzahnung - das sog. ideelle Planrad - lässt sich abgewickelt als Zahnstange 3 zwischen den beiden Rädern 1,2 darstellen. Diese ideelle Planverzahnung bzw. das Planrad weist einen äusseren Halbmesser gleich der äusseren Teilkegellänge Rund einen Teilkegelwinkel von 90°- also einen doppelten Teilkegelwinkel von 180° auf. In Fig. 2 ist eine Sicht von oben auf das zu beiden Rädern gehörende ideelle Planrad 4 zu erkennen, wobei die eine Zahnlücke 41 begrenzenden Flankenlinien, in diesem Fall 42,43 durch Kreise dargestellt sind. Bei den bekannten Schleifverfahren für Kegelräder hat das Werkzeug stets die Form der in Fig. 1 rechts dargestellten topfförmigen Schleifscheibe 5. Mit dieser Schleifscheibe, deren Schleifflanken 51,52 einen Kegelaussenring bilden, können die rechte und die linke Flanke der Zahnlücke 20 des einen Zahnrades 2 erzeugt werden. Wird dieses Werkzeug auch zur Erzeugung der Zahnlücke des anderen Zahnrades 1 eingesetzt, so müssen deren rechte und linke Flanke in getrennten Arbeitsgängen hergestellt werden, da sonst die Mittelpunkte der Flankenlinien für die rechte und linke Flanke der Zahnlücken von Rad und Gegenrad nicht übereinstimmen. To the right of the wheel pairing, the outer part circles Ra are projected into the plane of the drawing, in which they consequently appear as ellipses, which are indicated by dash-dotted lines. A tooth 10 is shown from wheel 1 and a tooth gap 20 from wheel 2. If the two wheels mesh with one another, one can imagine an idealized face gear with straight flank lines that meshes with both wheels simultaneously and whose contact points in all rolling positions with both wheels 1, 2 are also the contact points of the two wheels with one another. This face gear - the so-called ideal face gear - can be developed as a rack 3 between the two wheels 1, 2. This ideal face gear or face gear has an outer radius equal to the outer part taper length. Around a part taper angle of 90 ° - i.e. a double part taper angle of 180 °. FIG. 2 shows a view from above of the ideal face gear 4 belonging to both wheels, the flank lines delimiting a tooth gap 41, in this case 42, 43, being represented by circles. In the known grinding processes for bevel gears, the tool always has the shape of the cup-shaped grinding wheel 5 shown on the right in FIG. 1. With this grinding wheel, the grinding flanks 51, 52 of which form an outer cone ring, the right and left flanks of the tooth space 20 of one gear wheel 2 can be used be generated. If this tool is also used to generate the tooth gap of the other gear 1, its right and left flanks must be produced in separate work steps, since otherwise the center points of the flank lines for the right and left flanks of the tooth gaps of the wheel and counter wheel do not match.

Dem wird wie in Figur 1 dargestellt, dadurch begegnet, As shown in FIG. 1, this is counteracted by

dass das Gegenrad mit einer Topfschleifscheibe 7 bearbeitet wird, deren kegelförmige Schleifflanken 71,72 einander zugewandt sind und einen grabenförmig eingesenkten Kegelinnenring bilden. Damit ist es möglich, auch das Gegenrad in einem Arbeitsgang zu schleifen. Im übrigen ist dargestellt, wie die Schleifscheiben 5 und 7 bezüglich des zugeordneten Planrades eine gemeinsame Achse 8 aufweisen. Während die Schleifscheibe 5 mit ihren Schleifflanken 51,52 die Zahnlücke 20 des Rades 2 bearbeitet, werden mit der Schleifscheibe 7 die Flanken des mit dieser Zahnlücke 20 kämmenden Zahns 10 des Gegenrades 1 geschliffen, und zwar (je) in einem einzigen Arbeitsgang. Die Schleifscheibe 7 bzw. ihre Spindel lässt sich in Richtung der Achse 8 gemäss Richtungspfeil 81 verschieben, so dass die Scheibe auf einem anderen Durchmesser schleift. Dadurch lässt sich die Breitenballigkeit variieren. that the counter wheel is machined with a cup grinding wheel 7, the conical grinding flanks 71, 72 of which face one another and form a trench-shaped recessed inner cone ring. This makes it possible to grind the counter wheel in one step. It is also shown how the grinding wheels 5 and 7 have a common axis 8 with respect to the associated face wheel. While the grinding wheel 5 processes the tooth gap 20 of the wheel 2 with its grinding flanks 51, 52, the flanks of the tooth 10 of the counter wheel 1 meshing with this tooth gap 20 are ground with the grinding wheel 7, namely (each) in a single operation. The grinding wheel 7 or its spindle can be moved in the direction of the axis 8 according to the direction arrow 81, so that the wheel grinds to a different diameter. This allows the width of the crown to be varied.

Eine praktische Ausführungsform des erläuterten Verfahrens in der Anwendung zum Schleifen des Rades 2 ist in Figur 3 dargestellt. Die Schleifscheibe 5 mit dem Flankenprofil 51,52 in Form eines Kegelaussenrings sitzt auf der Spindel 53, die in Richtung 54 rotiert. Diese Umlaufbewegung ist die Schnittbewegung der Schleifscheibe. Auf einer hierzu geneigten Achse 23 bzw. einer Antriebswelle sitzt das zu schleifende Kegelrad 2, das eine oszillierende Drehbewegung - die Wälzbewegung - in Richtung des Doppelpfeils 24 durchführt. Die Schleifscheibe 5 führt neben der Schnittbewegung 54 noch eine der Bewegung 24 des Kegelrades 2 angepasste Wälzbewegung 56 durch, wozu ein Wälzkörper dient, der die Schleifscheibe in einer zyklischen Bewegung um den Schnittpunkt 57 der Achse 23 des Rades 2 mit der Mittellinie 58 der Zahnhöhe führt. In der Momentandarstellung wird die Zahnflanke 20 des Kegelrades geschliffen, wobei die in der Zeichnung untere Flanke 21 von der äusseren Schleifflanke 51, die obere Flanke 22 von der inneren Schleifflanke 52 bearbeitet wird. Dabei erfolgt die Bearbeitung der einen Flanke 21 oder 22 von aussen nach innen, die der anderen Flanke von innen nach aussen, und zwar jeweils unter Abwälzen des Rades in der einen oder anderen Richtung des Doppelpfeils 24. A practical embodiment of the method explained in the application for grinding the wheel 2 is shown in FIG. 3. The grinding wheel 5 with the flank profile 51, 52 in the form of an outer cone ring sits on the spindle 53, which rotates in the direction 54. This orbital movement is the cutting movement of the grinding wheel. The bevel gear 2 to be ground, which carries out an oscillating rotary movement - the rolling movement - in the direction of the double arrow 24 sits on an inclined axis 23 or a drive shaft. In addition to the cutting movement 54, the grinding wheel 5 also carries out a rolling movement 56 which is adapted to the movement 24 of the bevel gear 2, for which purpose a rolling element which cyclically moves the grinding wheel around the intersection 57 of the axis 23 of the wheel 2 with the center line 58 of the tooth height . In the instantaneous representation, the tooth flank 20 of the bevel gear is ground, the lower flank 21 in the drawing being machined by the outer grinding flank 51 and the upper flank 22 by the inner grinding flank 52. The machining of one flank 21 or 22 takes place from the outside in, that of the other flank from the inside out, in each case by rolling the wheel in one or the other direction of the double arrow 24.

Der Dreh- oder Schnittbewegung 54 der Schleifscheibe 5 bzw. entsprechend der Schleifscheibe 7 ist eine zyklische Zusatzbewegung 55 geringer Exzentrizität überlagert, die entweder von der Schleifscheibe 5 gegenüber der Schleifspindel 53 oder direkt von dieser durchgeführt wird. Dies ist anhand des ideellen Planrades 6 in Fig. 4 näher erläutert, bei dem die Schnittlinien einer Zahnlücke mit 61 und 62 bezeichnet sind. Die Flanken der Zahnlücke werden von einer nicht gezeigten Schleifscheibe mit dem äusseren Radius ra und dem inneren Radius n erzeugt, die um die Achse 63 dreht. Diese Drehbewegung ist wiederum die Schnittbewegung. Ferner führt die Schleifscheibe um ihre Achse eine zyklische Bewegung, im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Kreisbewegung aus, deren Bewegungsbahn in der Zeichnung mit 64 bezeichnet ist. Beide Bewegungen erfolgen in Richtung des Pfeils 65. The rotary or cutting movement 54 of the grinding wheel 5 or corresponding to the grinding wheel 7 is overlaid by a cyclical additional movement 55 of low eccentricity, which is carried out either by the grinding wheel 5 relative to the grinding spindle 53 or directly by the latter. This is explained in more detail with reference to the ideal face gear 6 in FIG. 4, in which the cutting lines of a tooth gap are designated 61 and 62. The flanks of the tooth gap are generated by a grinding wheel, not shown, with the outer radius ra and the inner radius n, which rotates about the axis 63. This rotary movement is in turn the cutting movement. Furthermore, the grinding wheel performs a cyclical movement about its axis, in the exemplary embodiment shown a circular movement, the path of movement of which is denoted by 64 in the drawing. Both movements take place in the direction of arrow 65.

Der Krümmungsradius der konkaven Zahnflanke entsteht als Summe aus dem Halbmesser ra, der Schleifscheibe und dem Halbmesser der Zusatzbewegung. Die Schnittlinie dieser konkaven Form ist ebenfalls ein Kreisbogen. Die konvexe Zahnflanke hat in dieser Ebene nur noch die angenäherte Form eines Kreisbogens, da sich die beiden Bewegungen längs dem Radius ri und dem Radius der Zusatzbewegung überlagern. Die Krümmung dieser Zahnflanke entspricht näherungsweise dem Kehrwert des Halbmessers n und ist geringfügig grösser als dieser Kehrwert. Werden Rad und Gegenrad mit einer Schleifscheibe hergestellt, wie sie in Fig. 1 und 3 mit 5 bzw. 7 bezeichnet sind, und wird entweder beiden oder auch nur einem Werkzeug eine solche Zusatzbewegung überlagert, so entsteht eine vorteilhafte Breitenballigkeit, die zu einem begrenzten Breitentragen und damit zu einer günstigen Verlagerungsfähigkeit des Rades führt. Im übrigen lässt sich das Rad wie das Gegenrad in einem Arbeitsgang herstellen. Die Berührung zwischen Schleifscheibe und Werkstücke erfolgt nicht mehr längs einer Berührlinie, die im wesentlichen in der Schnittrichtung der Schleifscheibe liegt, sondern bei zusätzlicher Überlagerung einer Wälzbewegung nur noch theoretisch in einem Punkt bzw. aufgrund der Schnittzustellung beim Schleifen in einer relativ kleinen Berührfläche. Die Grösse dieser Berührfläche hängt in Richtung der Eingriffsfläche von dem Mass der Zustellung und dem Verhältnis der Krümmungen der Schleifscheibe und der Zusatzbewegung ab. The radius of curvature of the concave tooth flank is the sum of the radius ra, the grinding wheel and the radius of the additional movement. The intersection of this concave shape is also an arc. In this plane, the convex tooth flank has only the approximate shape of an arc, since the two movements overlap along the radius ri and the radius of the additional movement. The curvature of this tooth flank corresponds approximately to the reciprocal of the radius n and is slightly larger than this reciprocal. If the wheel and counter wheel are manufactured with a grinding wheel, as indicated in FIGS. 1 and 3 with 5 or 7, and if such an additional movement is superimposed on either two or only one tool, an advantageous crowning effect arises, which results in a limited width and thus leads to a favorable ability to move the wheel. Otherwise, the wheel, like the counter wheel, can be produced in one operation. The contact between the grinding wheel and workpieces is no longer along a contact line, which is essentially in the cutting direction of the grinding wheel, but only theoretically at one point with additional superimposition of a rolling movement or due to the cutting infeed during grinding in a relatively small contact area. The size of this contact surface in the direction of the engagement surface depends on the degree of infeed and the ratio of the curvatures of the grinding wheel and the additional movement.

Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist aus Fig. 4 abzulesen. Bei der dargestellten Richtung der Zusatzbewegung wandert die Berührzone an der konkaven Flanke vom äusseren Zahnende zum inneren Zahnende und an der konvexen Flanke vom inneren Zahnende zum äusseren Zahnende. Durch die Art der Zusatzbewegung und die begrenzte Länge der Berührfläche zwischen Schleifscheibe und Werkrad ist die Wärmeeinwirkung auf das Rad unter dem Schleifen und damit die Schleifbrandgefahr geringer. Another advantage of this method can be seen in FIG. 4. In the direction of the additional movement shown, the contact zone moves on the concave flank from the outer tooth end to the inner tooth end and on the convex flank from the inner tooth end to the outer tooth end. Due to the type of additional movement and the limited length of the contact surface between the grinding wheel and the work wheel, the heat on the wheel under grinding is lower, and thus the risk of grinding fire is lower.

In Fig. 5 sind verschiedene Ausführungsformen der Zusatzbewegung schematisch dargestellt. 5a zeigt die bereits erläuterte Kreisbahn. 5b und 5e zeigt eine zyklische Kurve, wobei zwei Abschnitte von Kreisbögen mit unterschiedlichen Radien aneinandergeführt sind. Während sich bei einer kreisförmigen Zusatzbewegung gemäss 5a eine grosse Nebenzeit ergibt, in der die Schleifscheibe keine der Zahnflanken berührt, wird diese Zeit durch eine Form der Zusatzbewegung gemäss 5b und 5e reduziert. Ausserdem ergibt sich eine grössere Variationsbreite bei der Wahl der gewünschten Breitenballigkeit. Different embodiments of the additional movement are shown schematically in FIG. 5a shows the circular path already explained. 5b and 5e show a cyclic curve, two sections of circular arcs with different radii being brought together. While there is a large secondary time in a circular additional movement according to FIG. 5a, in which the grinding wheel does not touch any of the tooth flanks, this time is reduced by a form of the additional movement according to FIGS. 5b and 5e. In addition, there is a greater range of variation in the choice of the desired crowning.

Bei der Bewegungsbahn 5c und 5f wird in den Endlagen noch jeweils eine Vorstellung vorgenommen, die eine Bewe- For the trajectory 5c and 5f, a presentation is made in the end positions that

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

5 628271 5 628271

gungskomponente in Umfangsrichtung des Rades hat. Auf schinenbau, Druckmaschinenbau, bei schnellaufenden diese Weise kann ein Spielausgleich zwischen der Schleif- Getrieben, im Flugzeugbau. Die Vorverzahnung wird man im scheibendicke und der Zahnlücken weite des Rades vorge- allgemeinen durch Fräsen erzeugen, danach die Räder härten nommen werden. und dann schleifen. Bei Serienfertigung, z.B. für Kraftfahr- supply component in the circumferential direction of the wheel. On machine construction, printing press construction, at high-speed this way, a play compensation between the grinding gears, in aircraft construction. The pre-toothing will be created in the disk thickness and the tooth gap width of the wheel, generally by milling, after which the wheels will be hardened. and then grind. In series production, e.g. for automotive

Schliesslich können die Mittelpunkte der Zusatzbewegung s zeuge, kann die Vorbearbeitung der Verzahnung durch Präzi- Finally, the centers of the additional movement can be witnessed, the pre-machining of the gearing can be

auch beliebig gewählt werden wie dies bei 5d und 5g verdeut- sionsschmieden und nach dem Härten die Endbearbeitung licht ist. Dadurch ist eine günstige Beeinflussung der Trag- durch Schleifen erfolgen. Ferner ist es möglich, das eine Rad bildlage auf einer Zahnflanke unabhängig von der Tragbild- - in aller Regel das mit der grösseren Zähnezahl - durch läge auf der anderen Zahnflanke möglich. Formschleifen, das Gegenrad nach dem erläuterten Ver- can also be chosen as desired, as is the case with 5d and 5g, and after hardening the finishing is light. This has a favorable influence on the support by grinding. Furthermore, it is possible that a wheel image position on a tooth flank regardless of the contact pattern - usually the one with the larger number of teeth - by lying on the other tooth flank. Form grinding, the counter wheel according to the explained

Die erläuterte Arbeitsweise eignet sich besonders für das io fahren zu bearbeiten. The method of operation explained is particularly suitable for working on io driving.

Schleifen von Präzisionsverzahnungen, z.B. im Werkzeugma- Grinding of precision gears, e.g. in the tool

B B

5 Blatt Zeichnungen 5 sheets of drawings

Claims

628 271 PATENTANSPRÜCHE628 271 PATENT CLAIMS

1. Verfahren zum Schleifen von Zahnradpaaren bogenver-zahnter Kegelräder im Teilwälzverfahren, wobei die Zähne eines der Kegelräder (2) durch Schleifen der zu beiden Seiten einer Zahnlücke liegenden Flanken mittels einer Topfschleifscheibe (5) erzeugt werden, die zwei einander abgewandte, einen Kugelaussenring bildende Schleifflanken (51,52) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne des anderen Kegelrades (1) durch gleichzeitiges Schleifen der zu beiden Seiten eines Zahns (10) liegenden Flanken mittels einer Topfschleifscheibe (7) erzeugt werden, die zwei einander zugewandte, einen Kegelinnenring bildende Schleifflanken (71, 72) aufweist. 1. A method for grinding gear pairs of arc-toothed bevel gears in the partial rolling process, the teeth of one of the bevel gears (2) being produced by grinding the flanks lying on both sides of a tooth gap by means of a cup grinding wheel (5) which form two spheres facing away from one another Has grinding flanks (51, 52), characterized in that the teeth of the other bevel gear (1) are produced by simultaneous grinding of the flanks lying on both sides of a tooth (10) by means of a cup grinding wheel (7), the two facing one inner cone ring forming grinding flanks (71, 72).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Topfschleifscheiben wählend des Schlcifens eine zusätzliche zyklische Bewegung geringer Exzentrizität erteilt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the cup grinding wheels are given an additional cyclical movement of low eccentricity during the grinding.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zyklische Bewegung (55) eine Kreisbewegung ist (Fig. 5a). 3. The method according to claim 2, characterized in that the cyclical movement (55) is a circular movement (Fig. 5a).

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zyklische Bewegung (55) auf zwei mit Bezug auf die Krümmung der Zahnflanken (61,62) konkaven Kreisbögen unterschiedlicher Krümmung erfolgt (Fig. 5b, 5e). 4. The device according to claim 2, characterized in that the cyclical movement (55) on two with respect to the curvature of the tooth flanks (61,62) concave circular arcs of different curvature (Fig. 5b, 5e).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden kreisbogenförmigen Bewegungsabschnitten ein etwa senkrecht zur Zahnflanke gerichteter geradliniger Bewegungsabschnitt vorgesehen ist (Fig. 5c, 5f). 5. The device according to claim 4, characterized in that between the two circular arc-shaped movement sections an approximately perpendicular to the tooth flank rectilinear movement section is provided (Fig. 5c, 5f).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden kreisbogenförmigen Bewegungsabschnitte unterschiedliche Drehzentren aufweisen (5d, 5g). 6. Device according to one of claims 4 or 5, characterized in that the two arcuate movement sections have different centers of rotation (5d, 5g).

7. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer um eine Schleifachse rotierend antreibbaren Topfschleifscheibe mit zwei kegelförmigen Schleifflanken, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifflanken (71,72) einander unter Bildung eines Kegelinnenrings zugewandt sind. 7. Device for carrying out a method according to one of claims 1 to 6, with a cup grinding wheel which can be driven to rotate about a grinding axis and has two conical grinding flanks, characterized in that the grinding flanks (71, 72) face one another to form an inner cone ring.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibe (5,7) in Richtung ihrer Achse (8) verschiebbar (81) ist. 8. The device according to claim 7, characterized in that the grinding wheel (5,7) in the direction of its axis (8) is displaceable (81).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Schnittgeschwindigkeit zu Vorschubgeschwindigkeit der Schleifscheibe zwischen 40:1 und 60:1 liegt, wobei der Vorschub die Bewegung des Berührpunktes in Zahnlängsrichtung ist. 9. Device according to one of claims 7 or 8, characterized in that the ratio of cutting speed to feed speed of the grinding wheel is between 40: 1 and 60: 1, the feed being the movement of the contact point in the longitudinal direction of the tooth.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnitt- und die Vorschubbewegung der Schleifscheibe einander entgegengesetzt sind. 10. Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the cutting and the feed movement of the grinding wheel are opposite to each other.