Verfahren und Maschine znm ScMeifen von Zahnprofilen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Machine zum Schleifen theoretisch richtiger Zahnprofile. Die Erfinclung gründet sich auf die an lmd für sich bekannte Tatsache, dass zwei zusammen arbeitende Zahnprofile einander in einem
Punkt berühren, der sich l#ngs einer durch die Form der beiden Zahnprofile völlig bestimmten Linie, der sogenannten Eingriffslinie, bewegt.
Das Schleifen des Zahnprofils wird mittelst einer rotierenden Schleifscheibe beliebiger Form bewirkt, und zwar geschieht dies erfindungsgemäss dadurch, dass stets ein und dasselbe im Verhältnis zu der Drehachse der Schleifscheibe gleich gelegene Flächenelement der Schleifscheibe, worunter ein Punkt oder eine Linie resp.
eine kleine Flache der Schleifscheibe zu verstehen ist, die Be arbeitung ausführt, indem das erwähnte Flä- chenelement bezüglich des Werkstückes, ge wöhnlich eines Zahnrades, längs der er wünschten Eingriffslinie mit einer Geschwincligkeit gef#hrt wird, die der Geschwindig- keit des jeweiligen Eingriffspunktes des zu schleifenden Zahnprofils und eines gedachten, damit zusammenarbeitenden Zahnprofils gleich ist.
Die Erfindung ist zum Schleifen beliebiger Zahnprofile verwendbar, und kann auch mit Vorteil beim Schleifen der Zähne einer innern Verzahnung verwendet werden.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise dargestellt.
Fig. 1 und 2 stellen ein zweckmässiges Ver hältnis der Graben der wirksamen Schleiffläche und des Zahnprofils dar ;
Fig. 3 stellt das Schleifen einer Zahnflanke mit Evolventenprofil dar ;
Fig. 4 stellt das Schleifen einer Zain- flanke mit ZyMoidenprofil dar ;
Fig. 5 stellt eine andere Art des Schleifens einer Zahnflanke mit Zykloidenprofil dar ;
Fig. 6 stellt eine Vorrichtung zur Ausführung der in der Fig. 5 dargestellten Art des Schleifens dar ;
Fig. 7 ist ein vertikaler Schnitt durch eine Ausführungsform einer Machine zum Schlei- fen von Zahnr#dern mit Evolventenzähnen ;
Fig. 8 ist eine Draufsicht davon ;
Fig. 9 ist eine Enclansieht der Machine ;
Fig. 10 stellt eine Teilansicht der Machine und der Schleifscheibe in grösserem Massstabe dar ;
Fig. 11 und 12 stellen eine abgeänderte Ausführungsform der Maschine dar ;
Fig. 13 bis 15 stellen einige durch ver schiedene F#hrungsarten der Schleifscheibe erzeugte Schleifstreifen an einer Zahnflanke dar;
Fig. 16 bis 18 zeigen einige Ausführungs- möglichkeiten, mit zwei Schleifscheiben gleich zeitig zu schleifen ;
Fig. 19 stellt eine Art des gleichzeitigen Schleifens mit drei Schleifscheiben dar ;
Fig. 20 und 21 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform des Verfahrens nach dieser Erfindung ;
Fig. 22 stellt eine Anwendung des Verfahrens beim Schleifen der Zahnflanken einer innern Verzahnung dar.
Fig. 1 stellt die Schleifseheibe in zwei Endlagen am wirksamen Zahnprofil dar, und bezweckt, zu zeigen, wie jeder Punks der schmalen Schi ei ff lache bei der Bewegung der Schleifseheibe von der Lage I aus in die Lage II, praktisch genommen, an jedem Teil des wirksamen Zahnprofils vorübergehen und denselben berühren wird. Fig. 2 stellt im wesentlichen dasselbe wie Fig.] dar ; das wirksame Zahnprofil weist aber hier den in in Fig. l hervorgehobenen Anschluss an den Zahnfuss nient auf, so da# auch ein Teil des nicht wirksamen Zahnprofils geschliffen wird.
Durch die oben angegebene Ausbildung der
Schleifscheibe wird der erhebliche Vorteil er reicht, da# die Schleifscheibe sich gleich- förmig abn#tzen und somit ihre richtige Form selbsttätig beibehalten wird.
In Fig. 3 ist das Schleifen des Evolvent tenprofils dargestellt, dessen Grundriss mit C3 bezeichnet ist. Die Eingrifflinie L besteht hier. wie bekannt, aus einer geraden Linie, . die eine Tangente des Grundkreises C3 ist.
Die Erzeugung dieses Zahnprofils wird demzufolge besonders einfach, indem die kleine Fläche a, die das Schleifen bewirkt, sich nur längs der geraden Eingrifflinie L mit einer Gesehwindigkeit zu bewegen braucht, die der Umfangsgeschwindigkeit des Grundkreises gleich ist, während das zu schleifende Zahnprofil sich von der Lage I aus in die VI dreht.
Die Sehleifscheibe S ist tellerförmig und ihre Achse ist zur Eingrifflinie L parallel. Offenbar sind keine Schwierigkeiten vorhanden, die Schleifscheibe in anderer Weise anzuordnen und zu führen, zum Beispiel in der in Fig. 1 und 2 dargestellten Weise.
In Fig. 4 ist eine Ausführungsart des Verfahrens zum Schleifen von Zykloiden- profilen dargestellt. Die Eigrifflinie ist hier, wie bekannt, aus Teilen der Rollkreise C4 und Co zusammengesetzt, von welchen der eine, C4, au#erhalb des Teilkreises Ce und der andere, C3. innerhalb desselben rollt.
Das Schleifen wird hier theoretisch mittelst eines Punktes des Randes der Schleifscleibe S bewirkt, welcher Punit durch irgencl eine geeignete Vorrichtung dazu gebracht wird, sich l#ngs der durch Kreisbogen gebildeten Eingrifflinie L zu bewegen, während das Zahnprofil sich von der Lage I aus in die Lage V dreht.
Die Drehachse der Sehleifscheibe wird hierbei mit der Normalen des Zahnprofils in dem jeweiligen Berührungs punît zwischen der Schleifscheibe und dem Zahnprofil einen ver#nderlichen Winkel bilden. Punktberührung wird in diesem Falle zweeks Ausführung des Schleifens der innerhalb des Teilkreises C, ; befindlichen konkaven Teile des Zahnprofils gewählt ; man kann natürlich auch Flächenberührung verwenden, wenn die wirksame Schleiffläche mit lionvexem Profil ausgeführt wird, dessen Krüm- n@ungshalbmesser ebenso gro# oder kleiner wie der kleinste Krümmungshalbmesser des konkaven Teils des zu schleifenden Zahnprofils ist.
Will man dagegen aus irgend einem Grunde nur den ausserhalb des Teilkreises C, ; befindlichen konvexen Teil des Zahnprofils schleifen, so kann man, wie zum Beispiel bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung, eine Schleifscheibe mit kleiner Arbeitsfläche verwenden, deren Erzeugende ge radlinig ist. Dies ist in Fig. 5 dargestellt.
Das Zahnprofil in Fig. 5 bildet nämlich einen Teil einer Epizykloide, welche durch einen Punkt des Rollkreises C4 bei dem Ptollen desselben auf dem Teilkreis Ce erzeugt wircl. Die ebene Arbeitsfläche der Schleifscheibe S, welche Fl#che bei der Drehung des Zahnprofils von der Lage I aus in die Lage IV clas Zahnprofil mit ein und demselben bezüglich der Achse der Schleifscheibe gleichgelegenen Fläehenelement berührt, tangiert das Zahnprofil im jeweiligen Eingriffpunkt und ist somit in jeder Lage winkelreoht zur Normalen N in dem erwähnten Punkt, wel- che, wie bekannt,
durch den Berührungspunlit zwischen den Kreisen C4 und Ce geht. Um das Zahnprofil zu erzeugen, das heisst das lileine Flächenelement der Schleifscheibe zu zwingen, der durch Kreisbogen gebildeten Eingrifflinie L zu folgen, kann man zum Beispiel das Flächenelement an der Eingriff- linie fixieren uncl es derart bewegen, da# es das Zahnprofil stets berührt, das heisst zu der Normalen im jeweiligen Berührungspunkt winkelrecht ist.
Dies kann, wie ohne weiteres ersichtlich, dadurch erreicht werden, da# die Arbeitsfläche an einem Punkt des Rollkreises C4 geführt wird, der sich stets dia metral gegenüber dem Berührungspunkt der Kreise C4 und Ce befindet, wodurch der Win kel zwischen der Arbeitsfläche und der Verbindungslinie zwischen dem Berührungs- punkt der Kreise C4 und C6 und dem jeweiligen Eingriffpunkt sich mit seinem Scheitel stets in einem Halbkreis befinden wird, das heisst ein rechter Winkel sein wird. Eine auf diese Art arbeitende Vorrichtung ist in Fig. 6 dargestellt.
Der Rollkreis C4 (Fig. 6) ist materiel' ausgeführt und mag aus einer Metallscheibe (oder einem Zylinder) bestehen ; die Metall- scheibe ist an einem Zapfen t drehbar gelagert, welcher in einem um den Mittelpunkt des Teilkreises Co schwenkbaren Hebel l befestigt ist. Dieser Hebel l ist vom Drehzapfen t aus nach aussen verlängert und in einem Abstand, der dem Halbmesser des Rollkrei- ses C4 gleich ist, mit einem Zapfen t1 versehen, welcher eine Führung fiir ein Gestell s bildet, in welchem die Schleifsoheibe S mittelst ihrer Welle v drehbar gelagert ist.
Das Gestell s ist um einen Zapfen t2 drehbar angeordnet, welcher in der Rollscheibe C4 befestigt ist und dessen Achse auf dem Umfange der Scheibe 4 gelegen ist und mit dem jeweiligen Berührungspunkt zwischen der Arbeitsfläche der Schleifscheibe S und dem zu schleifenden Zahnprofil zusammenfällt. Die Schleifscheibe ist ferner derart angebracht, dass ihre Arbeitsfläche durch die Achse des Zapfens tl geht.
Bei dem durch die Schwen- kung des Hebels l hervorgerufenen Rollen der Scheibe Ci-,, auf dem Teilkreis Ce wird das im Verhältnis zu der Rotationsachse der Schleifscheibe S stets gleich gelegene und in der Achse des Zapfens t2 befindliche Element der Arbeitsfläche eine Epizykloide erzeugen, während die Arbeitsfläche auf Grund der Führung am Zapfen t1 zu der Normalen des Zahnprofils in dem fraglichen Berührungs punkt stets senkrecht sein wird.
Es ist klar, da# die Schleifscheibe in diesem Falle auch in. anderer Weise angeordnet und geformt sein kann, zum Beispiel in der in Fig. 1 und 2 dargestellten Art, wenn blo# die gemeinsame Berührungsebene des Zahnprofils und des Elementes der Arbeitsfläche durch die Achse des Zapfens t1 geht. Ferner ist ohne weiteres einzusehen, dass die beschriebene Anordnung auch für die Erzeugung eines Teils einer Zy kloide verwendet werden kann, die sieh innerhalb des Teilkreises CG befindet, das heisst der Hypozykloide, wenn blo# die Anordnung umgelegt wird, so dass die Scheibe C4 innerhalb des Teilkreises C6 rollen wird, und der Arbeitsfläche beispielsweise ein konvexes Profil gegeben wird.
Bei den in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung ist angenom- men, dass der das Schleifen bewirkende Punkt, die Linie, bezw. die kleine Fläehe in der Richtung der in jedem balle in Frage kommenden Eingrifflinie verschoben wird, während das zu schleifende Zahnprofil sich um die Achse des Rades dreht.
Es ist klar, da# hier nur die relativen Bewegungen in Betracht kommen und dass die einzelnen Bewegungen des Werkzeuges und des Werk- stuckes bezw. des Rades anders gewählt werden können. Man kann beispielsweise das Werkstück unbeweglieh machen und das Werkzeug die erforderlichen Bewegungen ausf#hren lassen, oder man kann auch das Werkzeug stillstehen lassen und das Werkzeug teils eine Drehbewegung um seine Achse und teils eine Versehiebung, die der Vorschubbewegung des Werkzeuges in der Rich tung der Eingrifflinie entspricht, ausführen lassen. Eine auf diesem Grundsatz gebaute
Maschine zum Schleifen zylindrischer Zahn r#der mit Evolventenzähnen ist in Fig. 7 bis 10 dargestellt.
Die in Fig. 7 bis 10 dargestellte Machine ist nach dem im Zusammenhang mit Fig. 3 angegebenen Grundsatz gebaut, nach welches die relative Bewegung zwischen dem arbeitenden Flachenelement der Schleifscheibe und dem Werkstück bezw. dem Rad in der Ilich tung einer Tangente des Grundkreises erfol- gen soll, und zwar mit einer Geschwindig luit, die der Umfangsgeschwindigkeit des Grundkreises gleich ist.
In Fig. 7 bis 9 bezeichnet 1 das Maschinen gestell, das mit einer aufrechtstehenden S#ule 2 versehen ist, auf welcher ein Schlit ten 3 einstellbar angeordnet ist, der das Lager der Schleifscheibe 4 bildet. Der Schlitten 3 mit der Schleifscheibe 4 wird in richtige La. ge mittelst der Schraube 5 eingesi, ellt. Die Sclileifscheibe 4 ist tellerförmig und auf der einen Seite des Umfanges mit einer schmalen Schleifkante versehen.
Das Maschinengestell 1 trägt eine Führung 6 fiir einen Schlitten 7, der in einer zu der Arbeitsebene der Schleifscheibe parallelen Richtung beweglich ist.
Der Schlitten 7 ist an der obern Seite als F#hrung eines Schlittens 8 ausgebildet, welcher in einer zu der Arbeitsebene der Schleifscheibe winkelrechten Richtung, das heisst winkelreeht zu der Bewegungsrichtung des Schlittens 7 beweglich ist. Die Verschiebung des Schlittens 7 wird mittelst einer mit einem Rädchen 9 versehenen Schraube 10 bewirkt, welche in eine Büchse 11 eingeschraubt ist. welche auch an der Au#enseite mit Gewinde versehen und in die Wand der Führung 6 eingeschraubt ist.
Die Schraube 10-ist in einem auf der untern Seite des Schlittens 7 angeordneten Sehraubenrad 12 festgekeilt, das mit einem auf der untern Seite des Schlittens 8 angeordneten Schraubenrad 13 zusammen arbeitet, so daB durch Drehung der Schraube 10 teils eine Verschiebung des
Schlittens 7 und teils durch Vermittlung der Schraubenräder 12, 13 eine gleichzeitige Verschiebung des Schlittens 8 bewirkt wird, welcher somit nicht nur in der zu der Ar beitsebene der Schleifseheibe parallelen llich- tung, sondern gleichzeitig auch in einer dazu winkelrechten Riehtung verschoben wird.
Der Schlitten 8 ist ferner als Lager 14 für eine Welle 15 ausgebildet, auf deren einem Ende das zu schleifende Zahnrad ss mit einem Reil befestigt ist und auf deren anderem Ende eine zylindrische Hülse 16 mit einem äussern Durchmesser, der dem Durchmesser des Grundkreises des Zahnrades H gleich ist, drehbar angeordnet und auBerdem ein Arm 17 mit einem Keil befestigt ist, welcher Arien mit einer Sperrschraube 18 versehen ist, die mit einer auf der H#lse 16 befestigten Indexscheibe 19 zusammenarbeitet.
Pings um die H#lse 16 herum ist ein Band 20, zweckmaiBig ein Stahlband, angeordnet, dessen Enden an den am Schlitten 7 befindlichen S#ulen 21 und 22 befestigt sind, so daB bei der Verschiebung des Schlittens 8 auf dem Schlitten 7 die H#lse 16 mit einer Umfangs- ge@@hwindigkeit, die der Geschwindigkeit der Versehiebungsbewegung des Schlittens 8 gleich ist, gedreht wird. Am Schlitten 8 ist ferner ein Arm 23 angeordnet, welcher einen drehbaren Sperrhaken 24 trägt, der mit den Zähnen 25 der in die Führung 6 eingeschraubten B#chse 11 zusammenarbeitet.
Die Wirkungsweise der oben beschriebe- nen Machine ist wie folgt : Die Schleifseheibe 4, die mit ein und derselben im Ver hältnis zu der Achse der Schleifscheibe @ kleinen Fläche arbeitet, wird mittelst der Riemenscheibe 26 in Rotation versetzt, wobei die arbeitende kleine Fläche sich stets in unmittelbarer Nähe der wag rechten Ebene befindet, welche den Grundkreis des Rades H und somit auch den Y der 16 berührt, so dass, wie aus Fig. 9 und 10 hervorgeht, die relative Bewegung zwischen der erwähnten arbeitenden, kleinen Flä- che und dem Rad, praktisch genommen, längs einer Tangente an den Grundkreis des Rades ausgeführt wird.
Theoretisch ist es natür- licherweise nur ein Punkt der kleinen, arbei tenden Fläche, der sich längs der erwähnten Tangente bewegt. Es sei angenommen, die Schleifscheibe nehme bei Beginn des Schlei- lens gegenüber dem Rad N die in Fig. 1. 0 dargestellte Lage ein. Wenn hierauf das R#dchen 9 mit der Schraube 10 gedreht wird, wird der Schlitten 7 in Bewegung gesetzt, zum Beispiel in der Richtung von links nach rechts in Fig. 7, und gleichzeitig wird der Schlitten 8 durch die Schraubenräder 12, 13 in der Richtung von rechts nach links in
Fig. 9 verschoben.
Bei dieser Verschiebung des Schlittens 8 wird indessen durch die Einwirkung des Rollbandes 20 und der Hülse 16, die durch die Teilscheibe 19, die Schraube 18 und den Arm 17 mit der das Zahnrad 1I tragenden Welle 15 verbunden ist, das Zahnrad Fl in eine Drehbewegung in der Richtung des Pfeils P (Fig. 9 und 10) mit einer Um fangsgeschwindigkeit versetzt, welche, am Grundkreis gemessen, genau der Verschie- bungsgeschwindigkeit des Schlittens 8 gleich ist. Diese drei Bewegungen ergeben somit betreffsdesZahnrades teils eine Verschie- bungsbewegung von links nach rechts in Fig.
7, teils eine Verschiebungsbewegung von rechts nach links in Fig. 9 und teils eine Drehbewegung In der Richtung des Pfeils P, Fig. 9 und 10. Die kleine, arbeitende Fläche der Schleifseheibe 4 wird somit zufolge der beiden letzterwähnten Bewegungen ein theoretisch ricMtiges Evolveiitenprofil erzeugen und zufolge der ersterwähnten Bewegung einen schmalen Streifen schleifen, der sich schräg über die Zahnflanke streckt, wie in Fig. 7 bei x angedeutet ist.
Wenn die Schleifscheibe bis an den Boden der Zahnl#cke gelangt ist, werden clie Schlitten mittelst Drehung des Rädchens 9 in entgegengesetzter Richtung verschaben, nachdem durch Vermittlung des Sperrhakens 24 und der in die Führung 6 hineingeschraubten Büchse 11, die, jetzt um einen gewissen Winkel gedreht wird, ein kleiner extra Vorschub des Schlittens 7 bewirkt worden ist, so dass die Schleifscheibe bei ihrer Bewegung von dem Boden der Zahnl#cke aus gegen den Zahnkopf einen neuen schmalen Streifen an der Zahnflanke schleifen wird, der zu dem vorher geschliffe- nen Streifen parallel ist.
Dieses Verfahren wird fortgesetzt, bis die Zahnflanke geschlif- fen ist, wonach die Sperrschraube 18 so verstellt wird, dass sie auBer Bereich der Indexscheibe 19 gelangt, worauf durch Drehen des Armes 17 die folgende Zahnlücke des Rades H der Schleifscheibe 4 gegenüber gebracht wird.
Die Sperrschraube 18 wird nun wieder in die Indexscheibe 19 hineingeschraubt und das Schleifen der folgenden Zahnflanke vollzieht sich in der oben beschriebenen Weise. Nachdem alle gleichgelegenen Zahnflanken ge schliffen worden sind, muss das Zahnrad ss von der Welle 15 entfernt und gekehrt werden, wonach die gegenüberliegenden Zahnflanken geschliffen werden.
Will man das Lossehrauben des Zahnrades H zur Ermog lichung des Schleifens der gegenüberliegenden Zahnflanken vermeiden, so kann dies dadurch erreicht werden, dass die das Zahnrad tragenden Führungen und Schlitten auf dem Maschinengestell 1 umschwenkbar angeordnet werden. Eine solche Ausführungs- form der Machine ist in Fig. 11 und 12 sche- natisch dargestellt.
Der das Zahnrad R tragende Maschinen- tcil (die Führung 6 und die Schlitten 7 und 8) ist nämlich bei der Ausführungsform nach Fig. 11 und 12) um einen in. der Grundplatte 1 befestigten Bolzen 2. 7 umschwenkbar, dessen geometrische Achse in der durch die geometrische Achse des Zahnrades gelegten senkrechten Ebene liegt, so da, das Zahnrad, nach der Umsehwenküng des das letztere tragenden Maschinenteils um 180 in die mit strichpunktierten Linien dargestellte Lage eine zu seiner Lage vor der Umschwenkung symmetrische Lage einnehmen wird.
Unter Voraussetzung, daB die erwähnte Schleifebene stets in derselben Lage beibehalten wird, was durch irgend eine geeignete, selbst tätig wirkende Nachstellungsvorrichtung der Schleifscheibe 4 erreicht werden kann, wird durch die angegebene Umschwenkung des Zahnrades der erhebliche Vorteil erzielt, du 8 eine einwandsfreie, relative Lage zwischen der Sehleifseheibe und dem neuen Zahnprofil erreicht werden kann durch die blosse Dre- hung des Zahnrades um dessen Achse um ein St#ck, das der Zahndicke bezw.
Zahnlücken breite, auf dem Grundkreis gemessen, gleich ist, oder durch den blossen Vorsehttb der Schleifscheibe um ein entsprechendes St#ck.
Die in 7 bis 10 dargestellte Maschine ist, wie erwähnt, derart ausgeführt, dass die Bewegungen der Schlitten 7 und 8 gleich- zeitig umgekehrt werden, wodurch die ge schliffene Zahnflanke eine Reiho nebenein- ander liegender, schräg über die Zahnflanke verlaufender Schleifstreifen aufweisen wird.
Wird die Maschine dagegen derart ausgeführt, da# die Bewegungsrichtung des Schlittens 7 unverändert bleibt, w#hrend die Be wegung des Schlittens 8 umgekehrt wird, so erhält der Sehleifstreifen die in Fig. 13 dar- gestellte V-Form, und die fertiggeschliffene Zahnflanke wird eine Reihe nebeneinanderliegender und einander kreuzender, V-förmiger Schleifstreifen aufweisen.
Wird ander- seits der Schlitten 7 Wihrend des Schleifens selbst stillgehalten und jeweilen um ein kleines Stick nur in dem Augenblick verschoben, in welchem die Bewegung des Schlittens 8 umgekehrt wird, so wird die fertiggeschliffene Zahnflanke eine Reihe aneinanderliegender, zu dem Boden der Zahnlücke winkelrechter Schleifstreifen aufweisen, wie in Fig. 14 dar gestellt. Eine weitere Ausführungsmoglichkeit des Sehleifens besteht da. rin, dass während des Sehleifens selbst nur der Schlitten 7 verscho- ben wird, und man erst bei der Umkehrung der Bewegung dieses Schlittens den Schlitten 8 eine kleine Verschiebungsbewegung ausführen lässt.
Hierdurch wird eine Reihe in der Längsrichtung des Zahnes liegender Schleifstreifen erlialten, wie in Fig. 15 dargestellt.
Bei sämtlichen oben beschriebenen Aus- führungsformen der Erfindung ist angenom- men, dass dus Schleifen mit nur einer Schleifscheibe bewirkt wird. Es ist jedoch ohne weiteres ersichtlich, dass gleichzeitig auch zwei odcr mehrere Schleifscheiben zur Verwendung kommen können. Beispielsweise ist in Fig. 16 das Schleifen mittelst zweier Schleifscheiben 6'dargestellt, welche in zwei Zaln- lüeken arbeiten.
In Fig. 17 ist das Schleifen mittelst zweier Sehleifseheiben dargestellt, welche beide Zahnflanken ein und desselben Zahnes bearbeiten, während in Fig. 18 zwei Schleifseheiben S dargestellt sind, welche in derselben Zahnlücke arbeiten und somit die beiden entgegengesetzten Zahnfian- ken zweier angrenzender Z#hne schleifen.
Fig. 19 stellt schliesslich das Schleifen mittelst dreier Schleifseheiben S dar, die in drei aufeinanderfolgenden Zahnlücken arbeiten.
Oben ist angegeben, dass nach der Erfindung das Schleifen des Zahnprofils stets mittelst ein und desselben im Verhältnis zur lolo- tationsaehse der Schleifscheibe glelchgelege- nen Punktes, einer Linie bezw. einer kleinen Fläche der Schleifscheibe bewirkt wird. Dieses Verfallren kann auch derart ausgebildet werden, dass das Schleifen mittelst zweier im Verhältnis zu der Rotationsachse gleich- gelegener Punkte oder Linien bezw. kleiner Flächen bewirkt wird, wenn nämlich für das
Schleifen eine Sehleifseheibe verwendet wird, deren Arbeitsfl#che winkelrecht zur Rota- tionsachse ist.
Diese Ausbildung der Erfindung ist in Fig. 20 und 21 beispielsweise dargestellt, welche das Schleifen eines Evolventenprofils eines Zahnes mittelst einer rotierenden Schleifseheibe S zeigen, die auf der einen Seite des Umfanges mit einer schmalen, ebenen Schleifkante R versehen ist.
Die Schleifscheibe S nimmt hierbei stets eine solche Lage im Verhältnis zu dem zu schleifenden Zahnprofil ein, dass die Ber#hrung zwischen, der Sehleifkante R und dem Zahnprofil stets an den beiden im Verh#ltnis zu der Rotationsachse der Schleifscheibe gleich gelegenen kleinen Flächen a stattfindet, welche dazu gebracht werden, der Eingriffslinie L zu folgen.
In Fig. 22 ist das Schleifen von Innen- zähnen mitEvolventenprofil dargestellt. Das Schleifen wird hier mittelst einer rotierenden Sehleifscheibe S bewirkt, welche theoretisch die Zahnflanke in einem Punkte berührt, welcher sich längs der Eingriffslinie L (der Tangente des Grundkreises C3) bewegt, wiili- rend der Zahn sich von. der Lage l aus in die Lage IV bewegt.
Es ist klar, da# die Erfindung nicht auf das Schleifen zylindrischer Zahnr#der mit geraden Z#hnen beschränkt ist, sondern dass sie auch zum Schleifen konischer Zahnräder mit gerade oder schräg zur Radachse ange- ordneten Zähnen, sowie auch zum Schleifen von Schraubenrädern, von Zahnr#dern mit bogenförmigen Zähnen und andern mit Verzahnung versehenen Werkstücken angewen- det werden kann.
Process and machine for grinding tooth profiles.
The invention relates to a method and a machine for grinding theoretically correct tooth profiles. The invention is based on the fact, known per se, that two tooth profiles working together are one another
Touch point that moves along a line completely determined by the shape of the two tooth profiles, the so-called line of action.
The grinding of the tooth profile is effected by means of a rotating grinding wheel of any shape, and this is done according to the invention by always using one and the same surface element of the grinding wheel which is the same in relation to the axis of rotation of the grinding wheel, including a point or a line or
A small area of the grinding wheel is to be understood, which carries out the processing in that the mentioned surface element is guided with respect to the workpiece, usually a gear, along the desired line of action at a speed that is the speed of the respective point of engagement of the tooth profile to be ground and an imaginary tooth profile that works together is the same.
The invention can be used for grinding any tooth profiles, and can also be used to advantage when grinding the teeth of an internal tooth system.
The invention is illustrated in the drawings, for example.
Fig. 1 and 2 represent an appropriate ratio of the trench Ver the effective grinding surface and the tooth profile;
3 shows the grinding of a tooth flank with an involute profile;
4 shows the grinding of a Zain flank with a ZyMoid profile;
Fig. 5 shows another way of grinding a tooth flank with a cycloid profile;
Fig. 6 illustrates an apparatus for performing the type of grinding illustrated in Fig. 5;
7 is a vertical section through an embodiment of a machine for grinding gear wheels with involute teeth;
Fig. 8 is a plan view thereof;
Figure 9 is an enclave of the machine;
10 shows a partial view of the machine and the grinding wheel on a larger scale;
Figures 11 and 12 illustrate a modified embodiment of the machine;
13 to 15 show a few grinding strips on a tooth flank produced by different types of guidance of the grinding wheel;
16 to 18 show some possible embodiments for grinding with two grinding wheels at the same time;
Fig. 19 illustrates a mode of simultaneous grinding with three grinding wheels;
Figures 20 and 21 illustrate another embodiment of the method of this invention;
22 shows an application of the method when grinding the tooth flanks of an internal toothing.
Fig. 1 shows the grinding wheel in two end positions on the effective tooth profile, and aims to show how each point of the narrow Schi ei ff lache when moving the grinding wheel from position I to position II, practically speaking, on each part of the effective tooth profile will pass and touch the same. Fig. 2 is essentially the same as Fig.]; However, the effective tooth profile here does not have the connection to the tooth root highlighted in FIG. 1, so that part of the ineffective tooth profile is also ground.
Due to the above training of the
Grinding wheel, the considerable advantage is achieved that # the grinding wheel wear off uniformly and thus maintain its correct shape automatically.
In Fig. 3 the grinding of the involute tenprofils is shown, the outline of which is denoted by C3. The intervention line L exists here. as known, from a straight line,. which is a tangent of the base circle C3.
The generation of this tooth profile is therefore particularly simple in that the small surface a, which causes the grinding, only needs to move along the straight meshing line L at a speed that is equal to the peripheral speed of the base circle, while the tooth profile to be ground differs from the Location I turns out to VI.
The grinding disk S is plate-shaped and its axis is parallel to the line of engagement L. Apparently there are no difficulties in arranging and guiding the grinding wheel in a different manner, for example in the manner shown in FIGS. 1 and 2.
4 shows an embodiment of the method for grinding cycloid profiles. As is known, the egg contact line is composed of parts of the rolling circles C4 and Co, of which one, C4, is outside the pitch circle Ce and the other, C3. within it rolls.
The grinding is here theoretically effected by means of a point on the edge of the grinding wheel S, which point is caused by any suitable device to move along the line of engagement L formed by circular arcs, while the tooth profile moves from position I into the Position V rotates.
The axis of rotation of the grinding wheel will form a variable angle with the normal of the tooth profile in the respective contact point between the grinding wheel and the tooth profile. In this case, point contact is used to carry out the grinding of the within the pitch circle C,; located concave parts of the tooth profile selected; Surface contact can of course also be used if the effective grinding surface is designed with a lionvex profile, the radius of curvature of which is as large or smaller as the smallest radius of curvature of the concave part of the tooth profile to be ground.
If, on the other hand, for some reason only the one outside of the pitch circle C,; grind the convex part of the tooth profile located, so you can, as for example in the embodiment shown in Fig. 3, use a grinding wheel with a small work surface, the generatrix of which is straight ge. This is shown in FIG. 5.
The tooth profile in FIG. 5 namely forms part of an epicycloid which is generated by a point of the rolling circle C4 when it rolls on the pitch circle Ce. The flat working surface of the grinding wheel S, which surface touches the tooth profile when the tooth profile is rotated from position I to position IV with one and the same surface element that is the same with respect to the axis of the grinding wheel, touches the tooth profile at the respective engagement point and is therefore in every position is angularly aligned to the normal N at the point mentioned, which, as is known,
goes through the touch point between circles C4 and Ce. In order to generate the tooth profile, i.e. to force the flat surface element of the grinding wheel to follow the engagement line L formed by the arc of a circle, one can, for example, fix the surface element on the engagement line and move it in such a way that it always touches the tooth profile, that is, it is at right angles to the normal at the respective point of contact.
As is readily apparent, this can be achieved because # the work surface is guided at a point on the rolling circle C4 which is always dia metrically opposite the point of contact of the circles C4 and Ce, whereby the angle between the work surface and the connecting line between the point of contact of the circles C4 and C6 and the respective point of engagement will always be with its vertex in a semicircle, that is to say it will be a right angle. An apparatus operating in this way is shown in FIG.
The pitch circle C4 (Fig. 6) is made of material and may consist of a metal disc (or a cylinder); the metal disk is rotatably mounted on a pin t which is fastened in a lever l pivotable about the center point of the pitch circle Co. This lever 1 is extended outwards from the pivot t and is provided with a pin t1 at a distance equal to the radius of the rolling circle C4, which forms a guide for a frame s in which the grinding wheel S is by means of its shaft v is rotatably mounted.
The frame s is rotatably arranged about a pin t2 which is fixed in the roller disc C4 and whose axis is located on the circumference of the disc 4 and coincides with the respective point of contact between the working surface of the grinding disc S and the tooth profile to be ground. The grinding wheel is also attached in such a way that its working surface passes through the axis of the pin tl.
During the rolling of the disk Ci, caused by the pivoting of the lever 1, on the pitch circle Ce, the element of the working surface which is always the same in relation to the axis of rotation of the grinding disk S and which is in the axis of the pin t2 will generate an epicycloid, while the work surface will always be perpendicular to the normal of the tooth profile in the contact point in question due to the guide on the pin t1.
It is clear that in this case the grinding wheel can also be arranged and shaped in another way, for example in the manner shown in FIGS. 1 and 2, if only the common plane of contact of the tooth profile and the element of the working surface is through the Axis of the journal t1 goes. Furthermore, it is readily apparent that the arrangement described can also be used to generate part of a cycloid which is located within the pitch circle CG, that is to say the hypocycloid, if only the arrangement is turned over so that the disk C4 within of the pitch circle C6 will roll, and the work surface is given a convex profile, for example.
In the embodiments of the invention shown in FIGS. 3 and 4, it is assumed that the point causing the grinding, the line, respectively. the small surface is shifted in the direction of the line of engagement in each ball in question, while the tooth profile to be ground rotates around the axis of the wheel.
It is clear that # here only the relative movements come into consideration and that the individual movements of the tool and the workpiece or of the wheel can be chosen differently. For example, you can make the workpiece immobile and let the tool perform the required movements, or you can also let the tool stand still and the tool partly a rotary movement around its axis and partly a displacement, the feed movement of the tool in the direction of the Corresponding to the line of intervention. One built on this principle
Machine for grinding cylindrical tooth r # that with involute teeth is shown in Figs. 7-10.
The machine shown in Fig. 7 to 10 is built according to the principle given in connection with Fig. 3, according to which the relative movement between the working surface element of the grinding wheel and the workpiece BEZW. the wheel is to take place in the direction of a tangent to the base circle, namely at a speed that is equal to the peripheral speed of the base circle.
In Fig. 7 to 9, 1 denotes the machine frame, which is provided with an upright column 2, on which a Schlit th 3 is adjustable, which forms the bearing of the grinding wheel 4. The carriage 3 with the grinding wheel 4 is in the correct La. adjusted by means of screw 5. The grinding disk 4 is plate-shaped and is provided with a narrow grinding edge on one side of the circumference.
The machine frame 1 carries a guide 6 for a slide 7, which is movable in a direction parallel to the working plane of the grinding wheel.
The slide 7 is designed on the upper side as a guide for a slide 8 which is movable in a direction at right angles to the working plane of the grinding wheel, that is to say at right angles to the direction of movement of the slide 7. The slide 7 is displaced by means of a screw 10 provided with a wheel 9 which is screwed into a sleeve 11. which is also provided with a thread on the outside and screwed into the wall of the guide 6.
The screw 10 is wedged in a screw wheel 12 arranged on the lower side of the slide 7, which works together with a screw wheel 13 arranged on the lower side of the slide 8, so that by turning the screw 10 a shift of the
Slide 7 and partly by means of helical gears 12, 13 a simultaneous displacement of slide 8 is effected, which is thus not only displaced in the direction parallel to the working plane of the grinding wheel, but at the same time in a direction perpendicular thereto.
The slide 8 is also designed as a bearing 14 for a shaft 15, on one end of which the gearwheel to be ground ss is fastened with a rope and on the other end of which a cylindrical sleeve 16 with an outer diameter that corresponds to the diameter of the base circle of the gearwheel H. is the same, rotatably arranged and, in addition, an arm 17 is fastened with a wedge, which arm is provided with a locking screw 18 which cooperates with an index disk 19 fastened on the sleeve 16.
Pings around the sleeve 16 is a band 20, expediently a steel band, the ends of which are attached to the pillars 21 and 22 located on the carriage 7, so that when the carriage 8 is moved on the carriage 7 the H #lse 16 is rotated at a circumferential speed which is equal to the speed of the displacement movement of the carriage 8. Also arranged on the slide 8 is an arm 23 which carries a rotatable locking hook 24 which cooperates with the teeth 25 of the bush 11 screwed into the guide 6.
The operation of the machine described above is as follows: The grinding wheel 4, which works with one and the same in relation to the axis of the grinding wheel @ small area, is set in rotation by means of the belt pulley 26, the working small area always turning is located in the immediate vicinity of the wag right plane, which touches the base circle of the wheel H and thus also the Y of 16, so that, as can be seen from FIGS. 9 and 10, the relative movement between the mentioned working, small surface and the Wheel, in practical terms, is executed along a tangent to the base circle of the wheel.
Theoretically, of course, it is only a point on the small, working surface that moves along the aforementioned tangent. It is assumed that at the start of grinding the grinding wheel assumes the position shown in FIG. 10 with respect to wheel N. When the screw 9 is then turned with the screw 10, the carriage 7 is set in motion, for example in the direction from left to right in FIG. 7, and at the same time the carriage 8 is driven by the helical gears 12, 13 in FIG Direction from right to left in
Fig. 9 shifted.
During this displacement of the carriage 8, however, the action of the roller belt 20 and the sleeve 16, which is connected to the shaft 15 carrying the gear 1I by the index plate 19, the screw 18 and the arm 17, causes the gear Fl to rotate in the direction of the arrow P (FIGS. 9 and 10) offset with a circumferential speed which, measured on the base circle, is exactly the same as the displacement speed of the carriage 8. These three movements thus partly result in a shifting movement from left to right in Fig.
7, partly a displacement movement from right to left in Fig. 9 and partly a rotary movement in the direction of the arrow P, Figs. 9 and 10. The small, working surface of the grinding wheel 4 will thus generate a theoretically correct evolutionary profile as a result of the two last-mentioned movements and as a result of the first-mentioned movement, grind a narrow strip that extends obliquely over the tooth flank, as indicated in FIG. 7 at x.
When the grinding wheel has reached the bottom of the tooth gap, the carriages are shoved by turning the small wheel 9 in the opposite direction, after which the locking hook 24 and the sleeve 11 screwed into the guide 6, now by a certain angle is rotated, a small extra advance of the carriage 7 has been effected, so that the grinding wheel will grind a new narrow strip on the tooth flank when it moves from the bottom of the tooth gap against the tooth tip, which becomes the previously ground strip is parallel.
This process is continued until the tooth flank has been ground, after which the locking screw 18 is adjusted so that it goes outside the area of the index disk 19, whereupon the following tooth gap of the wheel H of the grinding disk 4 is brought by turning the arm 17.
The locking screw 18 is now screwed back into the index disk 19 and the grinding of the following tooth flank takes place in the manner described above. After all the same tooth flanks have been ground ge, the gear ss must be removed from the shaft 15 and swept, after which the opposite tooth flanks are ground.
If you want to avoid loosening the gear H to enable grinding of the opposing tooth flanks, this can be achieved in that the guides and slides carrying the gear are arranged on the machine frame 1 so that they can be swiveled. Such an embodiment of the machine is shown schematically in FIGS. 11 and 12.
The machine part carrying the gear R (the guide 6 and the carriages 7 and 8) in the embodiment according to FIGS. 11 and 12) can be swiveled around a bolt 2, 7 fastened in the base plate 1, the geometric axis of which is shown in FIG through the geometric axis of the gear lies vertical plane, so that the gear, after the Umsehwenküng of the machine part supporting the latter by 180 in the position shown with dash-dotted lines, will assume a position symmetrical to its position before the reversal.
Provided that the mentioned grinding plane is always maintained in the same position, which can be achieved by any suitable, self-acting adjustment device of the grinding wheel 4, the specified swiveling of the gear wheel achieves the considerable advantage of a flawless, relative position between the Sehleifseheibe and the new tooth profile can be achieved by simply turning the gear around its axis by a piece that corresponds to the tooth thickness or
Tooth gap width, measured on the base circle, is equal, or by the mere provision of the grinding wheel around a corresponding piece.
The machine shown in FIGS. 7 to 10 is, as mentioned, designed in such a way that the movements of the carriages 7 and 8 are reversed at the same time, so that the ground tooth flank will have a row of juxtaposed abrasive strips that run obliquely over the tooth flank.
If, on the other hand, the machine is designed in such a way that the direction of movement of the slide 7 remains unchanged while the movement of the slide 8 is reversed, the sliding strip is given the V-shape shown in FIG. 13 and the finished tooth flank becomes have a number of adjacent and intersecting, V-shaped abrasive strips.
If, on the other hand, the carriage 7 itself is held still during the grinding and is only shifted by a small stick at the moment in which the movement of the carriage 8 is reversed, the finish-ground tooth flank becomes a row of adjacent grinding strips at an angle to the bottom of the tooth gap have, as shown in Fig. 14 represents. There is a further possibility of using the slip-on. The fact that only the slide 7 is displaced during the sliding itself, and only when the movement of this slide is reversed is the slide 8 allowed to perform a small displacement movement.
This results in a row of abrasive strips lying in the longitudinal direction of the tooth, as shown in FIG.
In all of the embodiments of the invention described above, it is assumed that the grinding is effected with only one grinding wheel. However, it is readily apparent that two or more grinding wheels can also be used at the same time. For example, FIG. 16 shows the grinding by means of two grinding wheels 6 'which work in two time gaps.
FIG. 17 shows the grinding by means of two grinding wheels which machine both tooth flanks of one and the same tooth, while FIG. 18 shows two grinding wheels S which work in the same tooth gap and thus the two opposite tooth flanks of two adjacent teeth grind.
Finally, FIG. 19 shows the grinding by means of three grinding wheels S which work in three successive tooth gaps.
It is stated above that, according to the invention, the grinding of the tooth profile is always by means of one and the same point, a line or a line, respectively, in relation to the lolation axis of the grinding wheel. a small area of the grinding wheel. This decay can also be designed in such a way that the grinding is carried out by means of two points or lines which are the same in relation to the axis of rotation. small areas, namely if for the
Grinding a grinding wheel is used whose working surface is at right angles to the axis of rotation.
This embodiment of the invention is shown, for example, in FIGS. 20 and 21, which show the grinding of an involute profile of a tooth by means of a rotating grinding wheel S which is provided with a narrow, flat grinding edge R on one side of the circumference.
The grinding wheel S always assumes such a position in relation to the tooth profile to be ground that the contact between the grinding edge R and the tooth profile always takes place on the two small surfaces a which are the same in relation to the axis of rotation of the grinding wheel which are made to follow the line of action L.
FIG. 22 shows the grinding of internal teeth with an involute profile. The grinding is effected here by means of a rotating grinding wheel S, which theoretically touches the tooth flank at a point which moves along the line of action L (the tangent of the base circle C3), while the tooth moves away. moved from position l to position IV.
It is clear that the invention is not limited to the grinding of cylindrical gears with straight teeth, but that it can also be used for grinding conical gears with teeth arranged straight or at an angle to the wheel axis, as well as for grinding helical gears, can be used for gears with curved teeth and other workpieces provided with teeth.