DD241387A1 - HYDROSTATIC GUIDANCE SYSTEM OF A TOOL SLIDE ON A GEAR SHAFT GRINDING MACHINE - Google Patents
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Abstract
Die Einfuehrung betrifft ein hydrostatisches Fuehrungssystem eines Werkzeugschlittens an einer Zahnradwaelzschleifmaschine, wobei der Werkzeugschlitten in einem Schwenkteil hubartig geradlinig bewegt wird und die Drucktaschen der Fuehrungselemente mit Druckmittel beaufschlagt sind. Ziel ist, eine hoehere Bearbeitungsgenauigkeit und Produktivitaet zu erreichen. Aufgabe der Erfindung ist es, die Gesamtheit der kinematischen Kette zwischen Werkzeug und Fuehrungssystem zu erhoehen, den Einfluss der Verformungen der Bauteile auf die Verlagerung der Bearbeitungsstelle gering zu halten und die Bewegungen des Werkzeugschlittens im Schwenkteil in Abhaengigkeit von seiner Lage stetig zu korrigieren. Erfindungsgemaess wird das dadurch geloest, dass tangentiale Drucktaschen 7 an der Seitenfuehrung 6, und damit nahe am Schleifpunkt S, und Drucktaschen 9 an der Stuetzfuehrung 5, die sich in Flucht zur Schleifscheibe 4 befindet, angeordnet sind, wobei den Drucktaschen 7; 9 hydraulische Regeleinrichtungen 13 zugeordnet sind, die mit Auswerteelektroniken 12 und Wegmesssystemen 10; 11 verbunden sind. Fig. 1The introduction relates to a hydrostatic guiding system of a tool carriage on a gear wheel grinding machine, wherein the tool carriage is moved in a stroke-like rectilinear manner in a pivoting part and the pressure pockets of the guiding elements are subjected to pressure medium. The goal is to achieve higher machining accuracy and productivity. The object of the invention is to increase the totality of the kinematic chain between the tool and the guide system, to minimize the influence of the deformations of the components on the displacement of the machining point and to continuously correct the movements of the tool slide in the pivoting part as a function of its position. According to the invention, this is achieved by arranging tangential pressure pockets 7 on the side guide 6, and thus close to the grinding point S, and pressure pockets 9 on the support guide 5, which is in alignment with the grinding wheel 4, wherein the pressure pockets 7; 9 hydraulic control devices 13 are associated with the evaluation electronics 12 and displacement measuring systems 10; 11 are connected. Fig. 1
Description
Hydrostatisches Führungssystem eines Werkzeugschlittens an einer Zahnradwälzschleifmaschine, wobei der Werkzeugschlitten in einem Schwenkteil hubartig geradlinig bewegt wird und die Führungselemente des Werkzeugschlittens, bestehend aus Stützführung und Seitenführungen, Drucktaschen aufweisen, die durch einen Druckstromerzeuger mit einem Druckmittel beaufschlagt werden.Hydrostatic guide system of a tool carriage on a Zahnradwälzschleifmaschine, wherein the tool carriage is moved stroke-like straight in a pivot member and the guide elements of the tool slide, consisting of support guide and side guides, pressure pockets which are acted upon by a pressure flow generator with a pressure medium.
Es sind hydrostatisch geführte Werkzeugschlitten bekannt, die in einem Schwenkteil hubartig geradlinige Bewegungen ausführen. Am Werkzeugschlitten ist ein.Schleifschlitten mit Schleifspindellager mit der Schleifscheibe angeordnet. Die Führungselemente des Werkzeugschlittens, bestehend aus Stützführung und Seitenführungen, weisen Drucktaschen auf, die mit einem Druckstromerzeuger verbunden sind. Der für die hydrostatischen Führungen notwendige Druck in den Drucktaschen wird durch den Pumpendruck des Druckstromerzeugers, den Widerstand der Drucktasche und den Widerstand der hydraulischen Leitung zwischen Drucktasche und Druckstromerzeuger bestimmt. Der Druck in den Drucktaschen wird justiert durch das Einstellen des Druckes des Druckstromerzeugers, wenn jeder Tasche ein Druckstromerzeuger zugeordnet ist, oder durch Anpassen des Widerstandes der hydraulischen Leitung zwischen Drucktasche und Druckstromerzeuger, wenn allen Drucktaschen ein gemeinsamer Druckstromerzeuger zugeordnet ist. Die Justage des Taschendruckes erfolgt einmalig während der Montage des Werkzeugschlittens im Schwenkteil und wird anschließend nicht mehr verändert.There are hydrostatically guided tool carriage known to perform linearly linear movements in a pivoting part. On the tool slide ein.Schleifschlitten is arranged with grinding spindle bearings with the grinding wheel. The guide elements of the tool carriage, consisting of support guide and side guides, have pressure pockets which are connected to a pressure power generator. The necessary pressure in the pressure pockets for the hydrostatic guides is determined by the pump pressure of the pressure generator, the resistance of the pressure pocket and the resistance of the hydraulic line between the pressure pocket and the pressure generator. The pressure in the pressure pockets is adjusted by adjusting the pressure of the pressure generator when each pocket is associated with a pressure generator or by adjusting the resistance of the hydraulic line between the pressure pocket and the pressure generator when all the pressure pockets are associated with a common pressure generator. The adjustment of the bag pressure is done once during assembly of the tool carriage in the pivoting part and is then not changed.
Nachteilig an dieser Lösung ist, daß der Abstand zwischen der aktiven Schleifzone der Schleifscheibe und den Führungselementen, welche die Schleifkräfte aufnehmen, groß ist, bedingt durch den konstruktiven Aufbau der Baugruppen von den Führungselementen des Werkzeugschlittens bis hin zur Schleifscheibe.A disadvantage of this solution is that the distance between the active grinding zone of the grinding wheel and the guide elements which absorb the grinding forces, is large, due to the structural design of the assemblies of the guide elements of the tool carriage to the grinding wheel.
Dieser große Abstand bewirkt eine erhebliche Minderung der Steife und somit eine Verformung der Bauteile, die durch Schleifkräfte und Massenkräfte hervorgerufen wird und deren Folge eine direkt von diesen Kräften abhängige Schleifpunktverlagerung ist. Verlagerungen des Werkzeugschlittens innerhalb der Führungen im Schwenkteil, die sich aus den sich dynamisch ändernden Schleifkräften und Massenkräften ergeben, wirken sich über die Verlagerung des Schleifpunktes als Fehleram Werkstück aus. Damit wird die Genauigkeit der Verzahnung direkt beeinflußt, vor allem, wenn es sich, wie beim Verzahnungsschleifen, um Größenordnungen von 1 μΓη handelt.This large distance causes a significant reduction in the stiffness and thus a deformation of the components, which is caused by grinding forces and inertial forces and the consequence of which is a directly dependent on these forces grinding point displacement. Displacements of the tool carriage within the guides in the pivoting part, which result from the dynamically changing grinding forces and inertial forces, have an effect on the workpiece as a result of the displacement of the grinding point. Thus, the accuracy of the gearing is directly affected, especially when it is, as in the gear grinding, orders of magnitude of 1 μΓη.
Die tangentialen Schleifkräfte bewirken dabei vorrangig eine Teilungsabweichung der Verzahnung, die Massenkräfte bewirken hauptsächlich eine Flankenlinienabweichung der Verzahnung.The tangential grinding forces cause primarily a pitch deviation of the teeth, the inertial forces cause mainly a flank line deviation of the teeth.
Beim Schleifen von Schrägverzahnungen wird das Schwenkteil auf den zu schleifenden Schrägungswinkel eingestellt, so daß die noch in Abhängigkeit vom Schrägungswinkel wirkenden Massenkräfte zusätzliche Verformungen und Lageabweichungen bewirken, die zu einer Flankenlinienabweichung der Verzahnung führen.When grinding helical gears, the pivoting part is adjusted to the beveled helix angle, so that the still acting as a function of the helix inertia mass forces cause additional deformations and positional deviations that lead to a flank line deviation of the teeth.
Ein weiterer Nachteil ist, daß eine geringe Teilungsabweichung nur bei einer Reduzierung der Zustellbeträge zwischen Werkzeug und Werkstück erreicht wird oder daß zusätzliche Werkstückumiäufe ohne Zustellung bei gleichzeitiger Verringerung der Hubzahl des Werkzeugschlittens durchgeführt werden. Das ergibt eine geringe Arbeitsproduktivität. Eine entscheidende Verringerung der Flankenlinienabweichungen, insbesondere bei Zahnrädern mit großem Schrägungswinkel, ist mit der bekannten Lösung nicht erreichbar, da sich der negative Einfluß der Massenkräfte nicht in dem erforderlichen Maß kompensieren läßt und die Gesamtsteife der Baugruppen des Werkzeugträgers nicht beeinflußbar ist.Another disadvantage is that a small pitch deviation is achieved only with a reduction of the delivery amounts between the tool and workpiece or that additional Werkstückumiäufe be performed without delivery while reducing the stroke rate of the tool carriage. This results in low labor productivity. A significant reduction in the flank line deviations, especially in gears with a large helix angle, is not achievable with the known solution, since the negative influence of the inertial forces can not be compensated to the required extent and the total stiffness of the components of the tool carrier is not influenced.
Bei einer weiteren bekannten Lösung nach DE-OS 3423495 wird die Verlagerung eines beweglichen Teiles korrigiert, indem die Abhängigkeit von der erreichten Position des Teiles ein Verlagerungskorrekturwert errechnet wird, der zur Veränderung des Druckes in einer Drucktasche genutzt wird.In another known solution according to DE-OS 3423495, the displacement of a movable part is corrected by the dependence on the achieved position of the part, a displacement correction value is calculated, which is used to change the pressure in a pressure pocket.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß der ungünstige Einfluß des Abstandes vom Werkzeug zur Führung auf die Gesamtsteife des Systems nicht verringert wird.A disadvantage of this solution is that the unfavorable influence of the distance from the tool to the guide on the overall rigidity of the system is not reduced.
Weiterhin beruht die Kompensation auf einer empirisch oder analytisch ermittelten Vorgabe, mit der die sich dynamisch ändernden Schnittbedingungen des Werkzeuges nicht erfaßt werden und dadurch keine gezielte Korrektur unter Berücksichtigung aller Einflußfaktoren möglich ist.Furthermore, the compensation is based on an empirically or analytically determined specification, with which the dynamically changing cutting conditions of the tool are not detected and thus no targeted correction taking into account all influencing factors is possible.
Ziel der Erfindung ist es, eine höhere Bearbeitungsgenauigkeit und Arbeitsproduktivität der Zahnradwälzschleifmaschine zu erreichen.The aim of the invention is to achieve a higher machining accuracy and labor productivity of Zahnradwälzschleifmaschine.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydrostatisches Führungssystem eines Werkzeugschlittens an einer Zahnradwälzschleifmaschine der eingangs erwähnten Art zu schaffen, daß die Gesamtsteife der kinematischen Kette zwischen Werkzeug und Führungssystem erhöht wird, die verbleibenden Verformungen der Bauteile unabhängig von ihrer räumlichen Lage einen geringen Einfluß auf die Verlagerung der Bearbeitungsstelle haben und die Bahn des Werkzeugschlittens während der Hubbewegung im Schwenkteil in Abhängigkeit von seiner Lage stetig korrigiert werden kann.The invention has for its object to provide a hydrostatic guide system of a tool carriage on a Zahnradwälzschleifmaschine of the type mentioned that the total stiffness of the kinematic chain between the tool and guide system is increased, the remaining deformations of the components regardless of their spatial position a small effect on the Have displacement of the processing station and the path of the tool carriage during the lifting movement in the pivoting part depending on its position can be corrected continuously.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an den Seitenführungen des Werkzeugschlittens in tangentialer Richtung X zur Schleifscheibe Drucktaschen angeordnet sind, deren Abstand a zum Schleif punkt S wesentlich kleiner ist, als der Abstand b der Drucktaschen der Stützführung, die sich in Flucht zur Schleifscheibe befindet, zum Schleifpunkt S, wobei die tangentialen Drucktaschen der Seitenführung und die Drucktaschen der Stützführung über hydraulische Regeleinrichtungen und Auswerteelektroniken, die an ein Wegmeßsystem für die Y-Richtung und ein Wegmeßsystem für die X-Richtung des Werkzeugschlittens geschaltet sind, steuerungsmäßig verbunden sind. Von Vorteil für die Erfindung ist, daß mindestens zwei tangential Drucktaschen an jeder Seitenführung angeordnet sind.According to the invention the object is achieved in that pressure pockets are arranged on the side guides of the tool slide in the tangential direction X to the grinding wheel whose distance a to the grinding point S is substantially smaller than the distance b of the pressure pockets of the support guide, which is in alignment with the grinding wheel to the grinding point S, wherein the side guide tangential pressure pockets and the pressure pockets of the support guide are connected via hydraulic control means and evaluation electronics connected to a Y-direction measuring system and a tool carriage X-direction measuring system. An advantage of the invention is that at least two tangential pressure pockets are arranged on each side guide.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, daß unter Nutzung einer vorhandenen Ölversorgungsanlage für hydrostatische Führungen, durch Zuschalten von tangentialen Drucktaschen der Seitenführungen, deren Abstand zur Bearbeitungsstelle der Schleifscheibe wesentlich kürzer ist, als der der Drucktaschen der Stützführung zur Bearbeitungsstelle, sowohl tangential wirkende Schleifkräfte als auch anteilig wirkende Massenkräfte auf kürzestem Weg durch die hinreichend steife hydrostatische Führung aufgenommen und ins Fundament abgeleitet werden. Dadurch wird die Steife des Gesamtsystems erhöht und Verformungen der Bauteile zwischen der Bearbeitungsstelle und der Stützführung verringert. Insbesondere beim Schleifen von Schrägverzahnungen erfolgt die Änderung des Taschendruckes dertangentialen Drucktaschen der Seitenführung und der Drucktaschen der Stützführung in Abhängigkeit von der Lage des Werkzeugschlittens innerhalb des Schwenkteiles, wobei die Lage des Werkzeugschlittens über Meßsysteme in zwei Ebenen erfaßt wird. Die Stützführung ist dabei in vorteilhafter Weise in Flucht zur Bearbeitungsstelle angeordnet, so daß Temperaturverformungen in tangentialer Richtung zur Bearbeitungsstelle keinen Einfluß auf tangential wirkende Verzahnungsparamenter haben. Auf diese Weise wird eine Erhöhung der Steife und je nach Lage des Werkzeugschlittens im Schwenkteil während der Hubbewegung eine Korrektur in Richtung X erreicht, die Verzahnungsqualität der zu schleifenden Zahnräder und die Produktivität cjes Verzahnungsschleifens erhöht.The solution according to the invention has the advantage that using an existing oil supply system for hydrostatic guides, by connecting tangential pressure pockets of the side guides whose distance to the machining point of the grinding wheel is much shorter than that of the pressure pockets of the support guide to the processing point, both tangentially acting grinding forces and Proportionally acting mass forces are absorbed by the shortest route through the sufficiently rigid hydrostatic guide and discharged into the foundation. As a result, the rigidity of the overall system is increased and deformations of the components between the processing point and the support guide are reduced. In particular, when grinding helical gears, the change of the pocket pressure dertangentialen pressure pockets of the side guide and the pressure pockets of the support guide in dependence on the position of the tool carriage within the pivoting member, wherein the position of the tool carriage is detected by measuring systems in two levels. The support guide is advantageously arranged in alignment with the processing point, so that temperature deformations in the tangential direction to the processing point have no influence on tangentially acting toothing parameters. In this way, an increase in the stiffness and, depending on the position of the tool carriage in the pivoting part during the lifting movement, a correction in the direction X is achieved, the gear quality of the wheels to be ground and the productivity cjes Verzahnungsschleifens increased.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show:
Fig. 1: Vorderansicht des Werkzeugschlittens, Fig. 2: Draufsicht auf den Werkzeugschlitten.Fig. 1: front view of the tool carriage, Fig. 2: top view of the tool carriage.
Das Führungssystem für die hubartig geradlinige Bewegung des Werkzeugschlittens 1 im Schwenkteil 2 besteht aus der Stützführung 5 mit den Drucktaschen 9 und den Seitenführungen 6 mit den Drucktaschen 7 und 8.The guide system for the hub-like linear movement of the tool carriage 1 in the pivot member 2 consists of the support guide 5 with the pressure pockets 9 and the side guides 6 with the pressure pockets 7 and 8.
Am Werkzeugschlitten 1 ist ein nicht näher dargestellter verstellbarer Schleifschlitten angeordnet, an dem ein Schleifspindellager 3 mit einer Schleifscheibe 4 befestigt ist. Der Antrieb der Schleifscheibe 4 erfolgt von einem nicht näher.On the tool carriage 1, a non-illustrated adjustable sliding carriage is arranged on which a grinding spindle bearing 3 is fixed with a grinding wheel 4. The drive of the grinding wheel 4 is carried out by a closer.
dargestellten Schleifspindelantriebsmotor über einen Riementrieb.shown grinding spindle drive motor via a belt drive.
Zwischen dem Werkzeugschlitten 1 und dem Schwenkteil 2 sind ein Wegmeßsystem 11 zur Erfassung der Position des Werkzeugschlittens 1 in Richtung Y und ein Wegmeßsystem 10 zur Ermittlung der Verlagerung des Werkzeugschlittens 1 in Richtung X angeordnet. Die Weg meßsysteme 10; 11 sind mit Auswerteelektroniken 12 verbunden, die die hydraulische Regeleinrichtung 13 ansteuern. Dabei ist jeder tangentialen Drucktasche 7 der Seitenführung 6 und jeder Drucktasche 9 der Stützführung 5 eine Auswerteelektronik 12 und eine hydraulische Regeleinrichtung 13 zugeordnet. Die hydraulischen Regeleinrichtungen 13 in der Verbindungsleitung zwischen dem Druckstromerzeuger 14 und den tangentialen Drucktaschen 7 der Seitenführung 6 sowie zwischen Druckstromerzeuger 14 und den Drucktaschen 9 der Stützführung 5 angeordnet. Der Abstand a vom Schleifpunkt S zu den tangentialen Drucktaschen 7 der Seitenführung 6 ist wesentlich geringer als der Abstand b vom SchleifpunktS zu den Drucktaschen 9 der Stützführung 5, die in Flucht zur Schleifscheibe 4 angeordnet ist.Between the tool carriage 1 and the pivoting part 2, a position measuring system 11 for detecting the position of the tool carriage 1 in the direction Y and a measuring system 10 for determining the displacement of the tool carriage 1 in the direction X are arranged. The distance measuring systems 10; 11 are connected to evaluation electronics 12, which control the hydraulic control device 13. In this case, each tangential pressure pocket 7 of the side guide 6 and each pressure pocket 9 of the support guide 5 is associated with a transmitter 12 and a hydraulic control device 13. The hydraulic control devices 13 in the connecting line between the pressure flow generator 14 and the tangential pressure pockets 7 of the side guide 6 and between the pressure flow generator 14 and the pressure pockets 9 of the support guide 5 are arranged. The distance a from the grinding point S to the tangential pressure pockets 7 of the side guide 6 is substantially smaller than the distance b from the grinding point S to the pressure pockets 9 of the support guide 5, which is arranged in alignment with the grinding wheel 4.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lösung ist wie folgt: Das Schwenkteil 2 wird über ein nicht näher dargestelltes Getriebe auf den Schrägungswinkel des zu schleifenden Zahnrades eingestellt! Über den Druckstromerzeuger 14 werden über nicht näher dargestellte Kapillardrosseln die radialen Drucktaschen 8 der Seitenführung 5 mit Hydrauliköl versorgt, wobei der notwendige Taschendruck vom Pumpendruck des Druckstromerzeugers 14 sowie von den hydraulischen Widerständen der Kapillardrosseln und den Widerständen der Drucktaschen 8 abhängt. Vorzugsweise haben die Kapillardrosseln einen konstanten hydraulischen Widerstand.The operation of the solution according to the invention is as follows: The swivel part 2 is set via a gear not shown in detail on the helix angle of the gear to be ground! About the pressure generator 14, the radial pressure pockets 8 of the side guide 5 are supplied with hydraulic oil via capillary throttles, not shown, the necessary pocket pressure from the pump pressure of the pressure generator 14 and the hydraulic resistances of the capillary throttles and the resistances of the pressure pockets 8 depends. Preferably, the capillary throttles have a constant hydraulic resistance.
Demgegenüber werden die tangentialen Drucktaschen 7 der Seitenführung 6 und die Drucktaschen 9 der Stützführung 5 vom Druckstromerzeuger 14 über die hydraulischen Regeleinrichtungen 13 mit Hydrauliköl versorgt.In contrast, the tangential pressure pockets 7 of the side guide 6 and the pressure pockets 9 of the support guide 5 are supplied by the pressure flow generator 14 via the hydraulic control devices 13 with hydraulic oil.
Nach Anliegen der erforderlichen Taschendrücke in den Drucktaschen 8; 9 und 7 wird über eine nicht näher dargestellte hydraulisch oder mechanisch wirkende Antriebseinheit der Werkzeugschlitten 1 im Schwenkteil 2 in Bewegung versetzt.After concerns of the required bag pressures in the pressure pockets 8; 9 and 7 is offset by a non-illustrated hydraulic or mechanical drive unit of the tool carriage 1 in the pivot part 2 in motion.
Die WsnmfifevstGmfi 10 und 11 erfassen riaheiriielanfirifis Werlo-fiiinsrhlittfins 1 im Sr.hwpnktml ? in rli=m Rir.htnnnen X unrl YThe wsnmfifevst gmfi 10 and 11 capture riaheiriielanfirifis werlo-fiiinsrhlittfins 1 in sr.hwpnktml? in rli = m Rirhnnnnen X unrl Y
Die Signalverarbeitung der Ist-Lage des Werkzeugschlittens 1 und der Vergleich zur Soll-Lage und die daraus resultierende erforderliche Ansteuerung des hydraulischen Regeleinrichtung 13 zur Regelung der Taschendrücke und die daraus sich ergebende Änderung der Spaltdicken in den tangentialen Drucktaschen 7 der Seitenführung 6 und den Drucktaschen 9 der Stützführung 5 zur Lageänderung des Werkzeugschlittens 1 in Richtung X erfolgen über die Auswerteelektroniken 12. Dabeisind im Ausführungsbeispiel jeder der vier tangentialen Drucktaschen 7 der Seitenführung 6 und ebenfalls jeder der vier Drucktaschen 9 der Stützführung 5 je eine Auswerteelektronik 12undeine hydraulische Regeleinrichtung 13 zugeordnet.The signal processing of the actual position of the tool carriage 1 and the comparison to the desired position and the resulting required control of the hydraulic control device 13 for controlling the pocket pressures and the resulting change in the gap thicknesses in the tangential pressure pockets 7 of the side guide 6 and the pressure pockets. 9 Dabeisind in the embodiment of each of the four tangential pressure pockets 7 of the side guide 6 and also each of the four pressure pockets 9 of the support guide 5 each assigned an evaluation 12undine hydraulic control device 13.
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