CH662301A5

CH662301A5 - Verfahren zum schleifen von zaehnen gezahnter werkstuecke.

Info

Publication number: CH662301A5
Application number: CH681583A
Authority: CH
Inventors: Nikolai Timofeevich Trushakin; Vadim Konstantinovich Ermolaev; Gennady Ivanovich Korukov
Original assignee: Mo Z Shlifovalnykh Stankov
Priority date: 1983-12-27
Filing date: 1983-12-21
Publication date: 1987-09-30
Also published as: DE3346389A1; FR2556998A1; FR2556998B1; DE3346389C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schlei-is fen von Zähnen gezahnter Werkstücke gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die Erfindung kann am zweckmässigsten zum Schleifen von Keilwellen und Stirnrädern verwendet werden.

Darüberhinaus kann die Erfindung auch bei der Bearbei-20 tung von solchen gezahnten Werkstücken wie Zahnstangen und Teilscheiben Anwendung finden.

Bekannt ist ein Verfahren zum Schleifen von Zähnen, nach welchem das Schleifen von Stirnräderzähnen durch Einzelteilung in mehreren Schleifgängen mindestens mit ei-25 ner Schleifscheibe durchgeführt wird, wobei der Schleifscheibe die Einstechzustellung vor jedem der Schleifgänge erteilt und die Schleifscheibe nach dem Schleifen einer jeden Lücke weggeführt wird, während dem Werkstück der beschleunigte Vorschub und der Arbeitslängsvorschub unter Berücksichti-30 gung der Auslaufstrecke beim Umschalten vom beschleunigten Vorschub auf den Arbeitsvorschub erteilt wird (UdSSR-Urheberschein Nr. 833381 vom 30.06.78).

Bei der Bearbeitung nach dem bekannten Verfahren wird das Werkstück aus der Teilungs- und Umkehrstation mit 35 dem beschleunigten Vorschub in die Schleifzone bewegt. Vor dem Beginn des Schleifvorgangs wird das Werkstück vom beschleunigten Vorschub zum Arbeitsvorschub übergeführt, und nach dem beendeten Schleifen einer Lücke wird die Schleifscheibe in Richtung von der zu bearbeitenden Ober-40 fläche weg in dem Augenblick abgeführt, da die Ausgangsbrust des Zahnkranzes des Werkstücks die vertikale Ebene überquert haben wird, die durch die Drehachse der Schleifscheibe geht. Danach erfolgt das Umschalten vom Arbeitsvorschub auf den beschleunigten Vorschub. Mit dem be-45 schleunigten Vorschub bewegt sich das Werkstück in die Teilungs- und Umkehrstation, wonach sich die vorstehend beschriebene Folge der Verrichtungen wiederholt.

Das Umschalten vom beschleunigten Vorschub auf den Arbeitsvorschub beim Heranführen des Werkstücks an die so Schleifscheibe erfolgt in dem Augenblick, der durch die Lage eines Streckenschalters beim Einrichten der Werkzeugmaschine vor der Bearbeitung bestimmt wird. Hierbei orientiert man sich auf die maximal mögliche Schnittiefe im ersten Schleifgang, wenn der Abstand von der Eingangsbrust des 55 Zahnkranzes bis zur vertikalen Ebene, die durch die Drehachse der Schleifscheibe geht, im Augenblick der Berührung nach einer falligen Teilung bzw. Umkehr dem maximalen Wert der Schnittiefe entspricht. Bei der Bearbeitung in den nächsten Schleifgängen ändert man den Augenblick des Umso schaltens vom beschleunigten Vorschub auf den Arbeitsvor-schub nicht, trotzdem die Schnittiefen in verschiedenen Schleifgängen (grob, halbfein und fein) und diesen Schnittie-fenwerten entsprechenden Abstände von der Eingangsbrust des Zahnkranzes des Werkstücks bis zur vertikalen Ebene, ss die durch die Drehachse der Schleifscheibe geht, sich im Berührungsaugenblick von dem maximalen Wert im ersten Schleifgang bis zum minimalen in Feinschleifgängen verändern.

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Infolgedessen legt das Werkstück während des Arbeitsvorschubs beim Heranführen desselben an die Schleifscheibe bei der Bearbeitung einer jeden Lücke einen überflüssigen Weg zurück, der durch die Differenz zwischen dem Abstand von der Eingangsbrust des Zahnkranzes bis zur vertikalen Ebene, die durch die Drehachse der Schleifscheibe geht, im Augenblick der Berührung im ersten Schleifgang und durch diesen Abstand in den Schleifgängen mit geringerer Schnitttiefe bestimmt wird. Dies ruft Leistungsverluste hervor, was für die Bearbeitung nach dem bekannten Verfahren nachteilig ist.

Eine weitere Besonderheit dieses Verfahrens besteht darin, dass mit dem abnehmenden Tragbild von Schleifscheibe und Werkstück beim Austritt des Werkstücks aus der Bearbeitungszone wegen der bestehenden elastischen Verformungen im System «Werkzeugmaschine — Vorrichtung — Werkzeug — Werkstück» ein zusätzliches unerwünschtes Abheben des Metalls vom Zahn stattfindet, was zur Bildung einer «Schnittstelle» an der Ausgangsbrust des Zahnkranzes führt. Die Länge der Schnittstelle hängt von der Länge des Tragbildes von Schleifscheibe und Werkstück, seine Tiefe aber von der Starrheit des Systems «Werkzeugmaschine — Vorrichtung — Werkzeug — Werkstück», der Bearbeitbar-keit des Werkstückmaterials und der Schneidleistung der Schleifscheibe ab. Die gebildete Schnittstelle verformt das Werkstückprofil in der Längsrichtung, was für das bekannte Bearbeitungsverfahren ebenfalls nachteilig ist.

Wie Untersuchungen ergeben haben, ist das Wegführen der Schleifscheibe und das Umschalten vom Arbeitsvorschub auf den beschleunigten Vorschub bei der Bearbeitung einer jeden Lücke zweckmässigerweise in dem Augenblick vorzunehmen, da sich die Ausgangsbrust des Zahnkranzes des Werkstücks von der vertikalen Ebene, die durch die Drehachse der Schleifscheibe geht, in einem Abstand befindet, der dem Wert des Abstandes von der Eingangsbrust des Zahnkranzes bis zur erwähnten Ebene im Augenblick der Berührung bei der Bearbeitung der ersten Lücke in jedem Schleifgang gleich ist, mit einem Koeffizienten, der vom System Werkzeugmaschine — Vorrichtung — Werkzeug — Werkstück bzw. von dessen Steifigkeit abhängt. In diesem Fall wird die «Schnittstelle» an der Ausgangsbrust des Zahnkranzes verkleinert oder gänzlich beseitigt, und das Werkstück legt beim Arbeitsvorschub einen geringeren Abstand zurück. Dies führt zur Erhöhung der Arbeitsleistung und der Bearbeitungsgenauigkeit.

Bei der Bearbeitung nach dem bekannten Verfahren hängt der Augenblick der Umschaltung vom beschleunigten Vorschub auf den Arbeitsvorschub beim Heranführen des Werkstücks an die Schleifscheibe von einer jeweils konkreten Schnittiefe in jedem der Schleifgänge und von dem dieser Schnittiefe entsprechenden Abstand von der Eingangsbrust des Zahnkranzes des Werkstücks bis zur vertikalen Ebene, die durch die Drehachse der Schleifscheibe geht, im Augenblick der Berührung nicht ab, und das Umschalten vom Arbeits Vorschub auf den beschleunigten Vorschub geschieht später als dies zur Ausbildung des Werkstücksprofils in der Längsrichtung erforderlich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schleifen von Zähnen gezahnter Werkstücke zu schaffen, das dank der Veränderung der Umschal-tungsaugenblicke des beschleunigten und des Arbeitsvorschubs während der Bearbeitung den Werkstückweg beim Arbeitsvorschub verkürzt, was zur Erhöhung der Arbeitsleistung und der Bearbeitungsgenauigkeit führt.

Die gestellte Aufgabe wird durch das vorgeschlagene Verfahren dadurch gelöst, dass die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 beschriebenen Massnahmen getroffen werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren löst die gestellte Aufgabe der Leistungssteigerung und der Genauigkeitserhöhung mittels folgender Wege:

In dem Abschnitt, wo das Werkstück an die Schleifscheibe bei der Bearbeitung einer jeden Lücke (ausser der ersten) herangeführt wird, geschieht in jedem der Schleifgänge das Umschalten des beschleunigten Vorschubs auf den Arbeitsvorschub in dem Augenblick, da der Abstand von der Eingangsbrust des Zahnkranzes des Werkstücks bis zur vertikalen Ebene, die durch die Drehachse der Schleifscheibe geht, dem Summenbetrag dieses Abstandes im Augenblick der Berührung bei der Bearbeitung der ersten Lücke in jedem der Schleifgänge und der Auslaufstrecke gleich ist. Dadurch legt das Werkstück beim Arbeitsvorschub keinen überflüssigen Abstand zurück, der durch die Differenz zwischen dem Abstand im Augenblick der Berührung von der Eingangsbrust des Zahnkranzes bis zur vertikalen Ebene, die durch die Drehachse der Schleifscheibe geht, im ersten Schleifgang mit der maximalen Schnittiefe und diesem Abstand in Schleifgängen mit geringerer Schnittiefe bestimmt wird, wie dies bei der Bearbeitung nach dem bekannten Verfahren erfolgt.

Dies bringt einen Gewinn in der Bearbeitungsleistung im Abschnitt der Heranführung des Werkstücks an die Schleifscheibe dank Verkürzung des Werkstückwegs beim Arbeitsvorschub.

In dem Abschnitt, wo das Werkstück die Bearbeitungszone bei der Bearbeitung einer jeden Lücke verlässt, geschieht in jedem der Schleifgänge das Umschalten von Arbeitsvorschub auf den beschleunigten Vorschub in dem Augenblick, da die Ausgangsbrust des Zahnkranzes des Werkstücks von der vertikalen Ebene, die durch die Drehachse der Schleifscheibe geht, in einem bestimmten, von den Bearbeitungsbedingungen abhängenden Abstand liegt, d.h. zeitlich früher als beim bekannten Verfahren. Dies führt gleichfalls zur Steigerung der Arbeitsleistung dank Verkürzung des Werkstückwegs beim Arbeitsvorschub im Abschnitt, wo das Werkstück die Bearbeitungszone verlässt.

Die Erhöhung der Bearbeitungsgenauigkeit wird dadurch herbeigeführt, dass die Bearbeitung einer jeden Lücke bzw. eines jeden Zahns eher zu Ende geht als an der Ausgangsbrust des Zahnkranzes infolge elastischer Verformungen eine «Schnittstelle» wegen zusätzlich abgehobenen Metalls erscheint. Infolgedessen wird das Werkstückprofil in der Längsrichtung verbessert, d.h. eine Erhöhung der Bearbeitungsgenauigkeit erzielt.

Bei der Bearbeitung von Zahnrädern mit zwei Tellerscheiben unter Abwälzbedingungen wird zweckmässigerweise das im Anspruch 2 definierte Verfahren angewendet.

Beim Schleifen von Zahnrädern mit zwei Tellerscheiben unter Abwälzbedingungen ist die Ermittlung des Koeffizienten, der die Veränderung der Krümmungshalbmesser der Zahnhöhenevolvente berücksichtigt, durch folgendes bedingt. Bei relativer Verschiebung von Zahnrad und Schleifscheibe während des Längsvorschubs und der Abwälzbewegung kann die Berührung der Schleifscheibe mit dem Zahnprofil an verschiedenen Profilstellen mit verschiedenen Krümmungshalbmessern der Evolvente erfolgen. Beim Berühren der Schleifscheibe mit dem Zahnprofil am Kopfkreis des Zahnrads, wo bekanntlich der Krümmungshalbmesser der Evolvente maximal gross ist, wird auch der Abstand von der Eingangsbrust des Zahnkranzes bis zur vertikalen Ebene, die durch die Drehachse der Schleifscheibe geht, maximal sein. Also ist zur Vermeidung der Eindringung des Zahnrads in die Schleifscheibe beim beschleunigten Vorschub während der Bearbeitung aller Zähne (ausser dem ersten) in jedem der Schleifgänge der vorerwähnte Koeffizient zu berücksichtigen, der bei der Bearbeitung des ersten Zahns in jedem der Schleifgänge ermittelt wird.

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Im folgenden wird die Erfindung in einer eingehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen erläutert; in den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 — schematische Darstellung des Verfahrens zum Schleifen eines gezahnten Werkstücks in einem der Schleifgänge bei der Bearbeitung der ersten Lücke;

Fig. 2 — Ansicht A von Fig. 1;

Fig. 3 — schematische Darstellung des Verfahrens zum Schleifen eines gezahnten Werkstücks in demselben Schleifgang bei der Bearbeitung aller nachfolgenden Lücken;

Fig. 4 — schematische Darstellung der relativen Lage einer der Tellerscheiben und des Zahnradzahns im Augenblick deren Berührung bei der Bearbeitung des ersten Zahns in einem der Schleifgänge;

Fig. 5 — Ansicht B von Fig. 4;

Fig. 6 — schematische Darstellung des Verfahrens zum Schleifen eines Zahnrads mit Tellerscheiben bei der Bearbeitung in demselben Schleifgang aller nachfolgenden Zähne.

Das Verfahren, das in Fig. 1 veranschaulicht ist, wird durch Einzelteilung eines gezahnten Werkstücks 1 in mehreren Schleifgängen mindestens mit einer Schleifscheibe 2 durchgeführt. Der Schleifscheibe 2 wird die Einstechzustellung t vor jedem der Schleifgänge und die Rückzugbewegung (in der durch einen Pfeil C in Fig. 2 angedeuteten Richtung) nach dem Schleifen einer jeden Lücke erteilt. Dem Werkstück 1 wird ein beschleunigter Vorschub Sj (Fig. 1) und ein Arbeitslängsvorschub S2 unter Berücksichtigung der Auslaufstrecke f beim Umschalten vom beschleunigten Vorschub Si auf den Arbeitsvorschub S2 erteilt.

Bei der Bearbeitung einer ersten Lücke 3 wird in jedem der Schleifgänge das Werkstück 1 an die Schleifscheibe 2 mit dem Arbeitsvorschub S2 herangeführt, der Augenblick der Berührung festgestellt und in diesem Augenblick der Abstand L von der Eingangsbrust 4 des Zahnkranzes des Werkstücks 1 bis zu einer vertikalen Ebene 5, die durch eine Drehachse 0—0 der Schleifscheibe 2 geht, gemessen, der Summenbetrag X des Abstands L und der Auslaufstrecke f bestimmt. Während der Bearbeitung aller nachfolgenden Lük-ken 6 (Fig. 3) wird in jedem der Schleifgänge das Werkstück 1 an die Schleifscheibe 2 mit dem beschleunigten Vorschub Si herangeführt, die laufende Grösse des Abstandes Li von der Eingangsbrust 4 des Zahnkranzes des Werkstücks 1 bis zur vertikalen Ebene 5, die durch die Drehachse 0—0 der Schleifscheibe 2 geht, gemessen und im Augenblick der Übereinstimmung der laufenden Grösse des Abstandes Li mit dem Summenbetrag X der beschleunigte Vorschub Si auf den Arbeitsvorschub S2 umgeschaltet.

Nach der Bearbeitung einer jeden Lücke, darunter auch der ersten, erfolgt das Umschalten des Arbeitsvorschubs S2 auf den beschleunigten Vorschub S] in dem Augenblick, da die Ausgangsbrust 7 des Zahnkranzes des Werkstücks 1 von der vertikalen Ebene 5, die durch die Drehachse 0—0 der

Schleifscheibe 2 geht, in einem Abstand Xi liegt, der der Grösse des Produktes des Abstandes L mit dem Koeffizienten Ki gleich ist, der, wie erwähnt, von der Steifigkeit des Systems Werkzeugmaschine — Vorrichtung — Werkzeug — 5 Werkstück abhängt.

Bei der Bearbeitung von Zähnen eines Zahnrads 8 (Fig. 4) mit Tellerscheiben 9,10 unter Abwälzbedingungen wird bei der Bearbeitung eines ersten Zahns 11 in jedem der Schleifgänge im Augenblick der Berührung des zu bearbei-10 tenden Zahnrads 8 mit einer der Schleifscheiben, beispielsweise der Schleifscheibe 9, zusätzlich der Abstand 1 von der Achse 0i—0i des Zahnrads 8 bis zu einer Ebene 12 (Fig. 5) gemessen, die auf der Achse 02—02 der Schleifscheibe 9 senkrecht steht und durch die Schneidkante 13 der Schleifscheibe ls 9 geht. Danach ermittelt man den Wert des Koeffizienten K2, der die Veränderung der Krümmungshalbmesser p und pa der Zahnhöhenevolvente berücksichtigt, wo p den Krümmungshalbmesser der Evolvente an der Berührungsstelle bei der Bearbeitung des ersten Zahns in jedem der Schleifgänge, 20 der dem Abstand L wesentlich gleich ist, pa aber den Krümmungshalbmesser der Evolvente am Kopfkreis des Zahnrads bedeutet.

Während der Bearbeitung aller nachfolgenden Zähne 14 (Fig. 6) wird in jedem Schleifgang das Zahnrad 8 an die 25 Schleifscheiben 9,10 mit dem beschleunigten Vorschub Si bis zum Augenblick herangeführt, in welchem der Abstand Li von der Eingangsbrust 15 des Zahnkranzes des Zahnrads 8 bis zu einer vertikalen Ebene 16, die durch die Drehachse 02—02 der Schleifscheibe 9 bzw. 10 geht, mit dem Summen-30 betrag X2 übereinstimmt, der dem Abstand L mit dem Koeffizienten K2, der die Veränderung der Krümmungshalbmesser p und pa der Zahnhöhenevolvente berücksichtigt, und der Auslaufstrecke f der Vorschübe Si und S2 gleich ist. Hierbei wird der Koeffizient K2 aus der folgenden Beziehung 35 ermittelt:

•t k2 -

\l

A

P

Die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens zum Schleifen von Zähnen gezahnter Werkstücke gestattet, die Arbeitsleistung und die Bearbeitungsgenauigkeit gegen-45 über dem bekannten Verfahren beträchtlich zu erhöhen. Beispielsweise beträgt die Leistungssteigerung beim Schleifen von Zahnrädern mit zwei Tellerscheiben unter Abwälzbedingungen in bezug auf die Grundzeit (Maschinenzeit) eine 1,3 bis 2,9fache Grösse je nach Typenmassen der zu so schleifenden Zahnräder.

Die Erhöhung der Bearbeitungsgenauigkeit des Profils der Zahnräder in der Längsrichtung beträgt bei der Vorgabe des 4. Genauigkeitsgrades 1—3 um

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Schleifen von Zähnen gezahnter Werkstücke durch Einzelteilung in mehreren Schleifgängen mindestens mit einer Schleifscheibe (2), bei dem der Schleifscheibe (2) vor jedem der Schleifgänge eine Einstechzustellung (t) erteilt und die Schleifscheibe (2) nach dem Schleifen einer jeden Lücke weggeführt wird, während dem Werkstück (1) ein beschleunigter Vorschub (Si) und ein ArbeitslängsVorschub (S2) unter Berücksichtigung der Auslaufstrecke (f) beim Umschalten vom beschleunigten Vorschub (Si) auf den Arbeitsvorschub (S2) erteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bearbeitung einer ersten Lücke (3) in jedem der Schleifgänge das Werkstück (1) an die Schleifscheibe (2) mit dem Arbeitsvorschub (S2) herangeführt, der Berührungsaugenblick bestimmt und in diesem Augenblick ein erster Abstand (L) von der Eingangsbrust (4) des Zahnkranzes bis zu einer vertikalen Ebene (5), die durch die Drehachse (0—0) der Schleifscheibe (2) geht, gemessen, darauf der Summenbetrag (X) des ersten Abstandes (L) und der Auslaufstrecke (f) bestimmt, ferner während der Bearbeitung aller nachfolgenden Lücken (6) in jedem der Schleifgänge das Werkstück (1) an die Schleifscheibe (2) mit dem beschleunigten Vorschub (Si) herangeführt, die laufende Grösse eines zweiten Abstandes (Li) von der Eingangsbrust (4) des Zahnkranzes bis zur vertikalen Ebene (5), die durch die Drehachse (0—0) der Schleifscheibe (2) geht, gemessen und im Augenblick der Übereinstimmung der Grösse des zweiten Abstandes (Li) mit dem Summenbetrag (X) der beschleunigte Vorschub (Si) auf den Arbeitsvorschub (S2) umgeschaltet, nach der Bearbeitung einer jeden Lücke (3, 6) das Umschalten des Arbeitsvorschubs (S2) auf den beschleunigten Vorschub (Si) in dem Augenblick vorgenommen wird, da die Ausgangsbrust (7) des Zahnkranzes des Werkstücks (1) von der vertikalen Ebene (5), die durch die Drehachse (0—0) der Schleifscheibe (2) geht, in einem dritten Abstand (S|) liegt, der dem Produkt des Wertes des ersten Abstandes (L) mit einem Koeffizienten (Ki) gleich ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bearbeitung von Zahnräderzähnen mit zwei Tellerscheiben (9,10) unter Abwälzbedingungen bei der Bearbeitung eines ersten Zahns (11) in jedem der Schleifgänge im Augenblick der Berührung des zu bearbeitenden Zahnrads mit einer der Schleifscheiben (9 bzw. 10) ein vierter Abstand

(I) von der Achse (0i —0i) des Zahnrads (8) bis zu einer Ebene ( 12), die auf der Drehachse (O2—O2) der Schleifscheibe (9) senkrecht steht und durch die Schneidkante (13) der Schleifscheibe (9) geht, zusätzlich gemessen, der Wert eines weiteren Koeffizienten (K2), der die Veränderung der Krümmungshalbmesser (p und pa) der Höhenevolvente des Zahns

(II) berücksichtigt, ermittelt und während der Bearbeitung aller nachfolgenden Zähne (14) in jedem der Schleifgänge das Zahnrad (8) an die Schleifscheiben (9,10) mit dem beschleunigten Vorschub (Si) bis zum Augenblick heangeführt wird, in welchem die Grösse des zweiten Abstandes (Li) von der Eingangsbrust (15) des Zahnkranzes bis zu einer vertikalen Ebene (16), die durch die Drehachse (O2—02) der Schleifscheibe (9) geht, mit dem Summenbetrag (X2) übereinstimmt, der dem Produkt des ersten Abstandes (L) mit dem weiteren Koeffizienten (K2) entspricht, welches die Veränderung der Krümmungshalbmesser (p und pa) der Höhenevolvente des Zahns (11) berücksichtigt, und der Auslaufstrecke (f) der Vorschübe (Si und S2) gleich ist, wobei der Koeffizient (K2) aus der Beziehung ermittelt wird:

*1—7^

- ihr-- -• -

worin bedeutet:

pa — Krümmungshalbmesser der Evolvente am Kopfkreis des Zahnrads (8);

p —Krümmungshalbmesser der Evolvente im Berüh-5 rungspunkt bei der Bearbeitung des ersten Zahns (11), der in jedem der Schleifgänge dem vierten Abstand (1) wesentlichen gleich ist (Fig. 5).