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Gebiet der Technik
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Diese
Erfindung betrifft die Formung der Erzeugnisse mit einer komplizierten
Form aus hochfesten und spröden Stoffen.
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Stand der Technik
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Heutzutage
ist eine neue Art von Erzeugnissen erschienen, die ein umlaufendes
Kegelradschraubgetriebe vorstellen, das die gekoppelten Elementenpaare
beinhaltet, die die kugelig-schraubenförmigen konischen
konvexen und konkaven Zahnflächen aufweisen, deren Drehachsen
in einem Punkt zusammenkommen.
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Ein
Beispiel für so ein Erzeugnis ist das Schräglager,
das beispielsweise im Patent RF Nr. 2247876 beschrieben ist.
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Das
genannte Schräglager enthält ein Außen-,
Innenelement und Wälzkörper. Die Auflagefläche
des Innenelements ist profiliert als mindestens drei konische kugeligschraubenförmige
konvexe Flächen ausgeführt. Diese sind voneinander
mit der anderen inneren Kegelfläche getrennt, die eine
Schraubenlinie vorstellt.
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Jeder
Wälzkörper stellt einen Kegelteil vor, dessen
Auflagefläche profiliert als mindestens zweigängige
Schraubenflügel ausgebildet ist, die die konischen kugeligschraubenförmigen
konkaven Flächen aufweisen. Diese sind voneinander mit
der anderen äußeren Kegelfläche getrennt,
die eine Schraubenlinie vorstellt.
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Die
innere Auflagefläche des Lager-Außenelements ist
konisch ausgeführt und stellt eine Laufbahn für
die äußere Kegelfläche von jedem Wälzkörper
vor.
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Das
genannte Lager stellt ein umlaufendes Kegelradschraubgetriebe mit
den in einem Punkt zusammenkommenden Drehachsen von allen ineinander
eingreifenden Elementenpaaren vor. Dabei wird für jedes
ineinander eingreifende Paar die kontinuierliche Kegelradverzahnung
gleichzeitig in mindestens zwei Engriffspunkten gesichert.
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Zur
Zeit ist keine einzige Einrichtung bekannt, welche mit der hohen
Präzision und angemessenen Kapazität die kugelig-schraubenförmigen
konischen konvexen und konkaven Zahnflächen von einem gekoppelten
Elementenpaar in einem Schräglager (einem umlaufenden Kegelradschraubgetriebe) bearbeiten
könnte, bei der die Drehachsen der Elemente in einem Punkt
zusammenkommen.
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Bekannt
ist die Einrichtung zum dimensionierten Mikroschleifen der Erzeugnisse
(Patent
RU 2165837 ),
die eine Schleifmaschine beinhaltet; sie umfasst eine auf dem Gestell
befestigte Haltevorrichtung für das Schneidewerkzeug, das über
eine Schneidefläche mit gebundenen Schneidekörnern verfügt,
und den unter dieser Halterung platzierten Support, auf dem ein
Tisch mit einer Spannvorrichtung für die Werkstücke
montiert ist, den Antrieb zur Tisch-Längsverstellung in
der Formungsfläche auf der X-Koordinatenachse der Maschine,
den Antrieb zur Längsverstellung des Supports mit dem Tisch
in der Formungsfläche auf der Y-Koordinatenachse der Maschine,
den Antrieb zur Bewegung des Supports mit dem Tisch auf der Z-Koordinatenachse
der Maschine, den Drehantrieb der Schneidewerkzeug-Haltevorrichtung.
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Dabei
enthält die Einrichtung einen CNC-Modul, dessen Steuerausgänge
elektrisch mit den entsprechenden Antrieben verbunden sind. Jeder
der Antriebe zur Längsverstellung auf den X- und Y-Koordinatenachsen
der Maschine stellt einen Antrieb vor, der ein Addierwerk mit einem
Planeten-Zapfengetriebe mit der Zykloidenverzahnung einschließt. Dabei
verfügt die Einrichtung über das System für
die laufende Kontrolle der Veränderung von statischen und
dynamischen Komponenten der Schnittkräfte beim Schleifverfahren,
deren Analyse die Information über die Qualität
der Oberflächenbehandlung von einem Fertigerzeugnis liefert.
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Die
genannte Einrichtung ermöglicht es, die Hochpräzisions-Erzeugnisse
mit einer komplizierten Form im plastischem Mikroschleifen ohne
Sprödbruch der bearbeiteten Oberfläche bei der
hohen im Wesentlichen der Handbearbeitung entsprechenden Oberflächenqualität
der Fertigerzeugnisse und den garantierten Maßen zu bearbeiten.
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Die
baulichen Merkmale von dieser Einrichtung ermöglichen es
nicht, die kugelschraubenförmigen konischen konvexen und
konkaven Zahnflächen des gekoppelten Elementenpaares in
einem umlaufenden Kegelradschraubgetriebe zu bearbeiten, bei dem
die Drehachsen der Elemente in einem Punkt zusammenkommen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu entwickeln,
die es ermöglicht, mit der hohen Präzision die
kugel-schraubenförmigen konischen konvexen und konkaven
Zahnflächen des gekoppelten Elementenpaares in einem umlaufenden
Kegelradschraubgetriebe zu bearbeiten, bei dem die Drehachsen der
Elemente in einem Punkt zusammenkommen, sowie die Überwachung
der geometrischen Form und Maßwerte bei den bearbeiteten Oberflächen
zu realisieren, indem die Schleifmaschine als eine Koordinatenmessmaschine
benutzt wird.
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Verfahren zur Lösung
der Aufgabe
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Die
Aufgabe ist gelöst durch die Einrichtung zum dimensionierten
Mikroschleifen der Hochpräzisions-Erzeugnisse mit einer
komplizierten Form, die die kugeligschraubenförmigen konischen
konvexen und konkaven Zahnflächen aufweisen, deren Drehachsen
in einem Punkt zusammenkommen. Die Einrichtung enthält
eine Schleifmaschine, die im XYZ-Koordinatensystem orientiert ist,
mit einem Bezugspunkt O, der in der XOY-Horizontalfläche
liegt. Die Schleifmaschine schließt ein Programmsteuergerät
zur Bedienung der Maschinen-Stellorgane und die auf dem Maschinengestell
befestigten folgenden Stellorgane ein:
- – eine
Haltevorrichtung für das erste Schneidewerkzeug, das um
die C1-Achse drehbar ist, die als Normale die XOY-Fläche
schneidet, und eine Schneidefläche mit gebundenen Schneidekörnern
aufweist, die gleich weit vom Bund abstehen;
- – einen unter dieser Vorrichtung platzierten Support,
auf dem der Tisch mit der Spannvorrichtung für die Werkstücke
montiert ist;
- – den ersten Antrieb zur Längsverstellung
des Tischs hinsichtlich des Supports vom Bezugspunkt O auf der X-Koordinatenachse
der Maschine;
- – den zweiten Antrieb zur Längsverstellung
des Supports mit dem Tisch vom Bezugspunkt O auf der Y-Koordinatenachse
der Maschine;
- – den dritten Antrieb zur Bewegung des Supports mit
dem Tisch vom Bezugspunkt O auf der X1-Koordinatenachse der Maschine,
bei dem die genannte Bewegung eine resultierende Bewegung des Supports
mit dem Tisch vom Bezugspunkt O auf den X- und Z-Koordinatenachsen
der Maschine ist;
- – den vierten Drehantrieb zum Drehen der Haltevorrichtung
für das erste Schneidewerkzeug um die C1-Achse, die als
Normale die horizontale XOY-Fläche schneidet;
- – den fünften Drehantrieb zum Drehen der Werkstücke
um die A-Koordinatenachse, die parallel zur XOZ-Fläche
der Maschine ist;
- – den sechsten Drehantrieb zum Drehen der Werkstücke
um die B-Koordinatenachse, die parallel zur Y-Achse der Maschine
ist und als Normale die A-Koordinatenachse schneidet;
- – das Programmsteuergerät, dessen Steuerausgänge
elektrisch mit den entsprechenden gesteuerten Eingängen
der Maschinen-Stellorgane verbunden sind;
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Gemäß der
vorgeschlagenen vorteilhaften Ausführung sieht das erste
Schneidewerkzeug die Möglichkeit zur Bearbeitung von konvexen
Zahnflächen vor und stellt eine Schleifscheibe vor, bei
der die Spitzen der Schneidekörner auf der Schneidefläche des
Werkzeugs entlang dem Kreis angeordnet sind, der in der XOY-Fläche
liegt und einen Krümmungsmittelpunkt hat, der mit dem Bezugspunkt
O der genannten Bewegungen von Maschinen-Stellorganen zusammenfällt
und über den die C1-Drehachse des ersten Schneidewerkzeugs
verläuft. Dabei enthält die Schleifmaschine als
auf dem Maschinengestell befestigte Stellorgane zusätzlich
die Haltevorrichtung für das zweite Schneidewerkzeug, das
um die C2-Achse drehbar ist, die als Normale die XOY-Fläche
schneidet und über den angegebenen Bezugspunkt O verläuft;
das zweite Schneidewerkzeug ist auch um die D-Achse drehbar, die
als Normale die C2-Achse im genannten Bezugspunkt O schneidet. Das
zweite Schneidewerkzeug sieht die Möglichkeit zur Bearbeitung
von konkaven Oberflächen vor und stellt eine zweite Schleifscheibe
vor, die eine Schneidefläche mit den gebundenen Schneidekörnern
aufweist, die gleich hoch vom Bund abstehen; dabei sind die Spitzen
der Schneidekörner bei der zweiten Schleifscheibe entlang
dem Kreis angeordnet, der in der Fläche liegt, die als
Normale die XOY-Horizontalfläche schneidet und einen Krümmungsmittelpunkt hat,
der mit dem genannten Bezugspunkt O zusammenfällt.
- – den siebten Drehantrieb zum Drehen
des zweiten Schneidewerkzeugs um die C2-Achse;
- – den achten Drehantrieb zum Drehen des zweiten Schneidewerkzeugs
um die D-Achse;
- – und das Mehrkanalgerät zur laufenden Überwachung
der geometrischen und Maßwerte bei den bearbeiteten konvexen
und konkaven Zahnflächen, das enthält:
– den
ersten Messtaster, dessen Ausführung einen unmittelbaren
Kontakt mit der bearbeiteten konvexen Zahnfläche vorsieht
und der die geometrische Form und Maße aufweist, die der
geometrischen Form und den Maßen der Schneidefläche bei
der ersten Schleifscheibe entsprechen;
– den zweiten
Messtaster, dessen Ausführung einen unmittelbaren Kontakt
mit der bearbeiteten konkaven Zahnfläche vorsieht und der
die Kugelform aufweist, deren Maße den Maßen der
Kugel entsprechen, die beim gleichzeitigen Drehen der Schneidefläche
der zweiten Schleifscheibe um die C2- und D-Achse gebildet wird;
– die
linearen Weggeber des ersten und zweiten Messtasters auf den X-,
Y- und Z-Koordinatenachsen, dabei verfügt das Programmsteuergerät über die
zusätzlichen Steuerausgänge, die elektrisch mit
den entsprechenden gesteuerten Eingängen der zusätzlichen
Maschinen-Stellorganen verbunden sind.
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Die
genannten baulichen Merkmale der vorgeschlagenen vorteilhaften Ausführung
erlauben, mit der hohen Präzision die kugelig-schraubenförmigen konische
konvexen und konkaven Zahnflächen von einem gekoppelten
Elementenpaar in einem umlaufenden Kegelradschraubgetriebe zu bearbeiten,
bei dem die Drehachsen der Elemente in einem Punkt zusammenkommen
sowie die Überwachung der geometrischen Form und Maßwerte
bei den bearbeiteten Oberflächen zu realisieren, indem
die Schleifmaschine als eine Koordinatenmessmaschine benutzt wird.
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Es
ist rationell, dass jeder Antrieb von dem ersten, zweiten, fünften
Antrieb das Addierwerk, das das erste und zweite Getriebe einschließt,
jedes von denen die erste und zweite Planetenreihen der außerzentrischen
Zykloidenverzahnung von den Zahnelementen enthält, den
ersten und zweiten Motor beinhaltet. Der erste Motor ist mit der
Eingangswelle des ersten Getriebes gekoppelt, der zweite Motor ist
mit der Eingangswelle des zweiten Getriebes gekoppelt. Die zweite
Planetenreihe des zweiten Getriebes ist kinematisch mit der ersten
Planetenreihe des ersten Getriebes verbunden, die zweite Planetenreihe
des ersten Getriebes hat eine Ausgangswelle, die eine Ausgangswelle
des Addierwerks vorstellt, die die Bewegung des entsprechenden Stellorgans der
Maschine sichert.
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Wünschenswert
ist, dass beim ersten Getriebe die Anzahl der Zahnelemente in der
ersten Planetenreihe des Planetenrads um ein Stück höher
ist als in der zweiten Planetenreihe und dass beim zweiten Getriebe
die Anzahl der Zahnelemente in der ersten Planetenreihe des Planetenrads
um ein Stück niedriger ist als in der zweiten Planetenreihe.
Dabei ist die gesamte Anzahl der Zahnelemente in der ersten und zweiten
Planetenreihe beim ersten Getriebe gleich der gesamten Anzahl der
Zahnelemente in der ersten und zweiten Planetenreihe beim zweiten
Getriebe.
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Vorteilhaft
wäre, wenn die erste und zweite Schleifscheibe und der
erste und zweite Messtaster in der Haltevorrichtung gespannt wären,
die als Revolverkopf ausgeführt ist und die Möglichkeit
zum indizierten Drehen hinsichtlich des Maschinengestells um die
E-Achse, die parallel zur Z-Koordinatenachse ist, und zur starren
Befestigung auf dem Gestell vorsieht.
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Jeder
Messtaster kann austauschbar ausgeführt sein und in der
vorgesehenen auf dem Gestell montierten Haltevorrichtung positioniert
werden.
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Die
grundsätzliche Neuheit der vorgeschlagenen vorteilhaften
Ausführung wird durch die grundsätzliche Neuheit
des umlaufenden Kegelradschraubgetriebes bestimmt, bei dem die Oberflächen der
Elemente als Auflageflächen über die gesamte Höhe
jedes Verzahnungselements bei der momentanen Mehrpunkt-Verzahnung
und als Oberflächen der beweglichen Dichtung über
die gesamte Länge jedes Verzahnungselements bei der momentanen
Mehrpunkt-Verzahnung benutzt werden.
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Die
vorgeschlagene Einrichtung ermöglicht es, den Satz von
Hochpräzisions-Erzeugnissen mit einer komplizierten Form
zur miteinander gekoppelten kugelschraubenförmigen konischen
Mehrpunkt-Verzahnung zu bearbeiten sowie die Überwachung
der geometrischen Form und der bearbeiteten Oberflächen
zu realisieren, indem die Schleifmaschine als eine Koordinatenmessmaschine
benutzt wird.
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Zur
besseren Verständigung des vorgeschlagenen Formungsverfahrens
sind die konkreten Beispiele für dessen Realisierung mit
Hinweisen auf die beiliegenden Zeichnungen nachfolgend aufgeführt. Es
zeigen:
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1 die
vorgeschlagene Einrichtung, die gemäß der vorteilhaften
Ausführung realisiert ist (Isometrie);
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2 das
erste Schneidewerkzeug, das gemäß der vorgeschlagenen
vorteilhaften Ausführung realisiert ist (Querschnitt);
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3 das
zweite Schneidewerkzeug, das in der vorgesehenen Haltevorrichtung
gespannt und gemäß der vorgeschlagenen vorteilhaften
Ausführung realisiert ist (Querschnitt);
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4 die
Maschine, die gemäß der vorgeschlagenen vorteilhaften
Ausführung realisiert ist (Querschnitt XOZ-Fläche);
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5 die
Maschine, die gemäß der vorgeschlagenen vorteilhaften
Ausführung realisiert ist (Querschnitt YOZ-Fläche);
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6 das
kinematische Schema der Maschine, die gemäß der
orteilhaften Ausführung realisiert ist;
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7 einen
Teil der vorgeschlagenen Einrichtung mit der Spannvorrichtung für
die Werkstücke, der gemäß der vorgeschlagenen vorteilhaften Ausführung
realisiert ist (Querschnitt Schränkungsfläche
der A- und B-Achse);
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8 den
Teil der Maschine, die gemäß der vorgeschlagenen
vorteilhaften Ausführung realisiert ist (Querschnitt XOZ-Fläche);
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9 das
zweite Schneidewerkzeug mit dem achten Antrieb, das gemäß der
vorgeschlagenen vorteilhaften Ausführung realisiert ist
(Querschnitt);
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10 das
Steuerablaufdiagramm für die Maschine, die gemäß der
vorgeschlagenen vorteilhaften Ausführung realisiert ist;
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11 den
mechanischen Teil des ersten und zweiten Antriebs, der gemäß der
vorgeschlagenen vorteilhaften Ausführung realisiert sind
(Querschnitt).
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Beispiele zur Realisierung
der Erfindung
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Die
Einrichtung zur Formung von den kugel-schraubenförmigen
konischen konvexen und konkaven Zahnflächen des gekoppelten
Elementenpaares in einem umlaufenden Kegelradschraubgetriebe, bei
dem die Drehachsen der Elemente in einem Punkt zusammenkommen, das
gemäß der vorgeschlagenen vorteilhaften Ausführung
realisiert ist, enthält die Schleifmaschine 1 (1)
mit dem CNC-Modul zur Bedienung der Maschinen-Stellorgane, die im
XYZ-Koordinatensystem mit dem Bezugspunkt O orientiert ist, der
in der XOY-Horizontalfläche liegt.
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Die
Maschine 1 vertilgt über das flexible Bearbeitungssystem 2 und
schließt folgende Stellorgane ein:
Die auf dem Gestell 3 befestigten
Haltevorrichtungen 4, 41 für das erste
bzw. zweite Schneidewerkzeug 5, 51.
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Das
erste Schneidewerkzeug 5 (2) ist um
die C1-Achse drehbar befestigt, die als Normale die XOY-Fläche
schneidet, und eine Schneidefläche 6 mit gebundenen
Schneidekörnern aufweist, die gleich hoch vom Bund abstehen.
Die Ausführung des ersten Schneidewerkzeugs sieht die Bearbeitung
der konvexen Zahnflächen vor und stellt die erste Schleifscheibe
vor, bei der die Spitzen der Schneidekörner 7 auf
der Schneidefläche 6 des Werkzeugs entlang dem
Kreis angeordnet sind, der in der XOY-Fläche liegt und
einen Krümmungsmittelpunkt hat, der mit dem Bezugspunkt
O der genannten Bewegungen von Maschinen-Stellorganen zusammenfällt
und über den die C1-Drehachse des ersten Schneidewerkzeugs
verläuft.
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Das
zweite Schneidewerkzeug 51 (3) sieht
die Bearbeitung der konkaven Zahnflächen vor und stellt
die zweite Schleifscheibe vor, die um die C2-Achse drehbar befestigt
ist, die als Normale die XOY-Fläche schneidet und über
den genannten Bezugspunkt O verläuft. Das zweite Schneidewerkzeug ist
auch um die D-Achse drehbar, die als Normale die C2-Achse im genannten
Bezugspunkt O schneidet. Das zweite Schneidewerkzeug 51 weist
eine Schneidefläche 61 mit gebundenen Schneidekörnern 71 auf,
die gleich hoch vom Bund abstehen. Dabei sind die Spitzen der Schneidekörner
bei der zweiten Schleifscheibe entlang dem Kreis angeordnet, der
in der Fläche liegt, die als Normale die XOY-Horizontalfläche
schneidet und einen Krümmungsmittelpunkt hat, der mit dem
genannten Bezugspunkt O zusammenfällt.
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Unter
den Haltevorrichtungen 4, 41 (1) des
ersten und zweiten Schneidewerkzeugs 5, 51 ist der
Support 8 positioniert, auf dem der Tisch 9 mit
der Spannvorrichtung für die Werkstücke 11 bzw. 111 montiert
ist, die eine konvexe bzw. konkave Oberfläche aufweisen.
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Die
vorgeschlagene Einrichtung enthält auch als Stellorgane:
- – den ersten Antrieb 12 zur
Längsverstellung des Tischs 9 in der Horizontalfläche
vom Bezugspunkt O auf der X-Koordinatenachse der Maschine 1,
- – den zweiten Antrieb 13 (5)
zur Längsverstellung des Supports 8 mit dem Tisch 9 in
der Horizontalfläche vom Bezugspunkt O auf der Y-Koordinatenachse
der Maschine 1,
- – den dritten Antrieb 14 (4)
zur Bewegung des Supports 8 mit dem Tisch 9 vom
Bezugspunkt O auf der X1-Koordinatenachse der Maschine 1, bei
dem die genannte Bewegung eine resultierende Bewegung des Supports 8 mit
dem Tisch 9 vom Bezugspunkt O auf den X- und Z-Koordinatenachsen
der Maschine 1 ist,
- – den vierten Drehantrieb 15 (6)
zum Drehen der Haltevorrichtung für das erste Schneidewerkzeug 5 um
die C1-Achse, die als Normale die horizontale XOY-Fläche
schneidet,
- – den fünften Drehantrieb zum Drehen der Werkstücke 11, 111 (7)
um die A-Koordinatenachse, die parallel zur XOZ-Fläche
der Maschine 1 ist,
- – den sechsten Drehantrieb zum Drehen der Werkstücke 11, 111 um
die B-Koordinatenachse, die parallel zur Y-Achse der Maschine 1 ist
und als Normale die A-Koordinatenachse schneidet,
- – den siebten Drehantrieb 151 (8)
zum Drehen der Haltevorrichtung für das zweite Schneidewerkzeug 51 um
die C2-Achse,
- – den achten Drehantrieb 152 (9)
zum Drehen des zweiten Schneidewerkzeugs 51 um die D-Achse,
- – den CNC-Modul 16 (7, 10),
dessen Steuerausgänge 17, 18, 19, 20, 171, 172 elektrisch
mit den entsprechenden erwähnten Antrieben verbunden sind.
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Wie
angegeben weist die Schneidefläche 6, 61 des
ersten und zweiten Schneidewerkzeugs 5, 51 die
Schneidekörner 7, 71 auf, deren Spitzen
gleich hoch vom Bund 21, 211 abstehen.
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Jeder
Antrieb 12, 13 (6) hat das
Addierwerk 22 bzw. 23. Jedes Addierwerk 22, 23 verfügt über
das erste und zweite Zweiplaneten-Zapfengetriebe 241, 251 bzw. 242, 252 mit
der Zykloidenverzahnung der Zahnelemente mit den Eingangselemen ten 26, 27 bzw. 28, 28.
Jedes Getriebe 241, 251 und 242, 252 schließt
die erste und zweite Planetenreihe mit der außerzentrischen
Zykloidenverzahnung der Zahnelemente ein.
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Außerdem
schließt jedes Addierwerk den ersten und zweiten Motor 30, 31 und 32, 33 ein,
von denen der erste mit dem Eingangsglied (Eingangswelle) des ersten
Getriebes 241, 251 gekoppelt, der zweite mit dem
Eingangsglied (Eingangswelle) des zweiten Getriebes 242, 252 gekoppelt
ist. Die zweite Planetenreihe des zweiten Getriebes 242, 252 ist
kinematisch mit der ersten Planetenreihe des ersten Getriebes 241, 251 verbunden.
Die zweite Planetenreihe des ersten Getriebes 241, 251 hat
eine Ausgangswelle, die eine Ausgangswelle des Addierwerks 22, 23 vorstellt,
die die Bewegung des entsprechenden Stellorgans der Maschine 1 realisiert.
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Dabei
beinhaltet die Einrichtung das Mehrkanalgerät 34 (10)
zur laufenden Überwachung der geometrischen und Maßwerte
bei den bearbeiteten konvexen und konkaven Zahnflächen.
Das Gerät 34 schließt die Stromkreise
ein, jeder von denen einen elektrischen Sensor 35, 36, 37 enthalt.
Jeder Sensor 35, 36, 37 ist in der entsprechenden
Haltevorrichtung 38 (1) befestigt.
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Das
Gerät 32 enthält den ersten Messtaster 39 (6),
dessen Ausführung einen unmittelbaren Kontakt mit der bearbeiteten
konvexen Zahnfläche vorsieht, und den zweiten Messtaster,
dessen Ausführung einen unmittelbaren Kontakt mit der bearbeiteten
konkaven Zahnfläche vorsieht. Dabei weist der erste Messtaster 39 die
geometrische Form und Maße auf, die der geometrischen Form
und den Maßen der Schneidefläche bei der ersten
Schleifscheibe entsprechen. Der zweite Messtaster 40 weist
die Kugelform auf, deren Maße den Maßen der Kugel entsprechen,
die beim gleichzeitigen Drehen der Schneidefläche der zweiten
Schleifscheibe um die C2- und D-Achse gebildet wird.
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Jeder
Sensor 35, 36, 37 (10) wandelt die linearen
Bewegungen jedes Tasters 39, 40 (6)
auf den X-, Y-, Z-Koordinatenachsen in jedem Berührungspunkt
mit der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks 11, 111 in
die elektrische Spannung U um.
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Außerdem
enthält das Gerät 34 (10)
einen Normierungs-Spannungsverstärker 41 und einen
Analog-Digital-Konverter 42, dessen Ausgang 43 mit
dem entsprechenden Eingang des Mehrkanal-Signalschreibers 44 verbunden
ist, der über die Kommunikationsschnittstelle 45 an
den CNC-Computer 16 angeschlossen ist.
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Das
CNC-Modul 16 ist über die Kommunikationsschnittstelle 46 an
den linearen Mehrkanal-Mikro-Interpolator 47 mit dem Zwischenspeicher
angeschlossen, dessen Ausgänge 48...57 mit
den entsprechenden Steuereingängen der Antriebe 12, 13, 14 verbunden
sind.
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Die
Einrichtung ist auch mit dem Digital-Analog-Konverter 58,
dessen Eingang 59 mit dem entsprechenden Steuerausgang
des CNC-Computers 16 und dessen Ausgänge 60 mit
den Steuereingängen der Antriebe 15, 151, 152 verbunden
sind.
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Der
dritte Antrieb 14 (6) zur Bewegung des
Supports 8 mit dem Tisch 9 verfügt über
den Mechanismus zur fortschreitenden Bewegung entlang der X1-Koordinatenachse
(unter dem Winkel α zur X-Koordinatenachse) des Supports 8 (der
eine Keilform aufweist) auf den – hinsichtlich der XOY-Horizontalfläche
schrägen – Führungen 61 des
Gestells 3.
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Der
genannte Mechanismus schließt ein doppeltes Zweiplaneten-Zapfengetriebe 62 (4) mit
der Zykloidenverzahnung mit einem Eingangsglied 63, das
mit dem Antriebs-Schrittmotor verbunden ist.
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Dabei
enthält jeder erste und zweite Antrieb 12 (10), 13 je
zwei Steuereinheiten 65, 66 und 67, 68 für
die entsprechenden Schrittmotoren 30, 31 und 32, 33.
Der dritte Antrieb 14 enthält eine Steuereinheit 69 für
den Schrittmotor 64.
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Der
vierte Drehantrieb 15 zum Drehen der Haltevorrichtung 4 für
das erste Schneidewerkzeug 5 ist mit dem Wechselstrom-Frequenzregler
ausgestattet, dessen Eingang mit dem Ausgang 60 des Digital-Analog-Konverters 58 und
dessen Ausgang 76 mit dem Eingang des Motors 77 verbunden
ist.
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Der
siebte Antrieb 151 und der achte Antrieb 152 können
gleich wie der vierte Antrieb 15 ausgeführt werden.
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Dabei
kann der achte Drehantrieb 152 (3) zum Drehen
des zweiten Schneidewerkzeugs 51 um die D-Achse als pneumatischer
Propellerantrieb mit der Zykloidenverzahnung ausgeführt werden,
der in das gasdynamische Drehlager des Rotors eingebaut ist, der
das Schneidewerkzeug 51 trägt.
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Die
Haltevorrichtungen 4 (8), 41 für
das erste und zweite Schneidewerkzeug 5, 51 können beispielsweise
als Schleifspindeleinheiten ausgeführt werden, wobei jede
Schleifspindel von den aerostatischen Axial- und Radiallagern aufgenommen wird,
die auf dem Gestell 3 befestigt sind.
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Die
genannten Antriebe – der erste, zweite und dritte Antrieb 12 (10), 13 und 14 – enthalten entsprechende
Mechanismen 79, 80 und 81 vom Typ Schraube-Wälzmutter,
bei jedem von denen das Eingangsglied mit der Ausgangswelle des
entsprechenden Zweiplaneten-Zapfengetriebes 241 (6), 242, 251, 252, 62 verbunden
ist.
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Das
flexible Verarbeitungssystem 2 der Maschine beinhaltet
die Verbindungen 82 (10), 83, 84, 85 zur
Wiedergabe der verschieden intensiven Betriebsarten bei der Abnahme
des Aufmaßes durch die entsprechenden Antriebe. Durch die
genannten Antriebe entstehen die Schnittkräfte, die auf
den Krümmungsmittelpunkt 86 der Schneidefläche
vom entsprechenden Werkzeug gerichtet sind.
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Die
einzelnen Schneidekörner 7 (2)
der Schneidefläche 6 des ersten Schneidewerkzeugs 5 sind
im Bund 21 in Reihe als einzelne Punkte befestigt, die
auf der Kreislinie mit dem Krümmungsmittelpunkt 86 liegen.
Dabei liegt jede Spitze jedes genannten Schneidekorns 7 in
der Horizontalfläche 87 (XOY) der Maschine 1.
Dabei kreuzt die C1-Drehachse der genannten Kreislinie mit dem Krümmungsmittelpunkt 86 die
Horizontalfläche 87 im Krümmungsmittelpunkt 86 der
Kreislinie, wobei dieser Punkt der Bezugspunkt (O) für
die Koordinatenbewegungen der Stellorgane im unbeweglichen XYZ-Koordinatensystem
der Schleifmaschine ist.
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Die
einzelnen Schneidekörner 71 (3) der
Schneidefläche 61 des zweiten Schneidewerkzeugs 51 sind
im Bund 211 in Reihe als einzelne Punkte befestigt, die
entlang dem Kreis 88 angeordnet sind; dieser Kreis liegt
in der Fläche, die als Normale die ZOY-Horizontalfläche
schneidet und den Krümmungsmittelpunkt hat, der mit dem
genannten Bezugspunkt O zusammenfällt.
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Wie
gesagt enthält die vorgeschlagene Einrichtung den fünften
Drehantrieb 89 (10) zum Drehen
der Spannvorrichtung 10 mit dem befestigten Werkstück 11, 111 um
die A-Koordinatenachse und den sechsten Drehantrieb 90 zum
Drehen dieser Vorrichtung 10 mit dem Werkstück 11, 111 um
die B-Koordinatenachse. Die elektrischen Eingänge des fünften
und sechsten Antriebs 89, 90 sind an die entsprechenden
Ausgänge 90...96 des linearen Mehrkanal-Mikro-Interpolators 47 mit
dem Zwischenspeicher angeschlossen.
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Die
genannten Antriebe 89 (10) und 90 schließen
die Steuereinheiten 97, 98 und 99 für
die entsprechenden Schrittmotoren 100, 101 und 102 ein.
Dabei hat der lineare Mehrkanal-Mikro-Interpolator mit dem Zwischenspeicher
die Ausgänge 90...96, die an die entsprechenden
Steuereingänge der Antriebe 89, 90 angeschlossen
sind.
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Außerdem
haben die Schrittmotoren 100, 101 und 102 der
Antriebe 89, 90 je einen Steuereingang 103, 104 und 105 und
die Ausgangswellen 106, 107 und 108.
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Der
angeführte fünfte Antrieb 89 (7)
enthält auch ein doppeltes Zweiplaneten-Zapfengetriebe 109 und
ein Zweiplaneten-Zapfengetriebe 110 mit der Zykloidenverzahnung.
Dabei ist die Eingangswelle des Getriebes 109 mechanisch
mit der Ausgangswelle 106 des Schrittmotors 100 gekoppelt,
die Ausgangswelle des Getriebes 109 ist koaxial mit der A-Koordinatenachse
und parallel zur XOZ-Koordinatenfläche der Maschine 1 und
mechanisch mit der Spannvorrichtung 10 für die
Werkstücke 11, 111 gekoppelt.
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Die
Eingangswelle des Zweiplaneten-Zapfengetriebes 110 ist
mit der Ausgangswelle 107 des Schrittmotors 101 verbunden,
die Ausgangswelle des Getriebes 110 ist über das
mechanische Getriebe mit der zu dieser Welle parallelen Ausgangswelle des
Getriebes 109 verbunden.
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Der
angeführte sechste Antrieb 90 enthält auch
das Zweiplaneten-Zapfengetriebe 111 mit der Zykloidenverzahnung,
dessen Eingangswelle mit der Ausgangswelle 108 des Schrittmotors 102 gekoppelt ist,
die Ausgangswelle des Getriebes 111 ist koaxial mit der
B-Koordinatenachse und parallel zur YOZ-Koordinatenfläche
der Maschine 1. Dabei beinhaltet das flexible Verarbeitungssystem 2 der
Maschine beinhaltet die Verbindungen 112 (10), 113 zur
Wiedergabe von verschieden intensiven Betriebsarten bei der Abnahme
des Aufmaßes durch die entsprechenden Antriebe 89, 90.
Durch die genannten Antriebe entstehen die Schnittkräfte,
die auf den Krümmungsmittelpunkt 86 der Schneidefläche
vom entsprechenden Werkzeug gerichtet sind.
-
Der
CNC-Modul 16 verfügt über die Steuerausgänge 114 (6), 115,
die über die Kommunikationsschnittstelle 46 mit
dem linearen Mehrkanal-Mikro-Interpolator 47 verbunden
sind, der elektrisch mit den Antrieben 89 und 90 verbunden
ist.
-
Der
digitale Mehrkanal-Signalschreiber 44 (10)
ist mit den Arbeitsspeichern ausgestattet in der Anzahl, die der
Anzahl der elektrischen Sensoren für die linearen Bewegungen
auf den X-, Y-, Z-Koordinatenachsen entspricht, sowie dem Impulsge nerator,
Impulszähler und der Steuereinheit. Der Ausgang der Steuereinheit,
die Ausgänge des Impulszählers und der Ausgang
jedes Arbeitsspeichers sind dabei die Ausgänge des digitalen
Mehrkanal-Signalschreibers 44, die über die Kommunikationsschnittstelle 45 an
den Computer des CNC-Moduls 16 angeschlossen sind.
-
Die
Spannvorrichtung 10 für die Werkstücke 11, 111 enthält
einen zusätzlichen Tisch 116 (7, 8),
der auf dem Tisch 9 montiert und um die A- und B-Koordinatenachsen
drehbar ist.
-
Der
Drehtisch 116 trägt eine Planscheibe 117 mit
der Grundfläche, die als Normale zur A-Drehachse positioniert
ist. Auf der Planscheibe 117 sind die Nocken 118 platziert,
die entlang der runden Nut auf der Stirngrundfläche der
Planscheibe 117 beweglich sind. Außerdem ist auf
der Planscheibe 117, deren Mittelpunkt auf der A-Koordinatenachse
liegt, ein Kegelelement 119 platziert, das auf der Planscheibe 117 durch
die Feder 120 entlang der A-Achse beweglich und auf dem
Lager 121 um die A-Achse drehbar ist.
-
Der
mechanische Teil des Antriebs 89 ist zweiteilig ausgeführt,
der erste Teil ist koaxial mit der A-Achse und in der Zentralöffnung
des ersten Teils 122 (der die Funktionen des Addierwerks
ausführt) des Drehtischs 116 unterbracht. Der
zweite mechanische Teil des Antriebs 89 schließt
das genannte Getriebe 110 mit dem Schrittmotor 101 ein
und ist auf der Stirnseite des genannten ersten Teils vom Gehäuse 122 des
Drehtischs 116 montiert. Dabei sind die Drehachsen der
Ausgangswellen 106 und 107 der entsprechenden
Schrittmotoren 100 und 101 parallel zueinander
eingerichtet.
-
Der
zweite Bestandteil 123 vom Gehäuse des Drehtischs 116 ist
in der genannten Vorrichtung 10 auf den Schräglagern 124 um
die B-Koordinatenachse drehbar ausgeführt.
-
In
der Öffnung des zweiten Teils 123 vom Gehäuse
des Drehtischs 116 auf den Schräglagern 125,
der auf den Schräglagern 125 um die A-Achse drehbar
ist, ist eine austauschbare Kegelhülse 126 montiert,
die innen eine runde konische Öffnung zur Aufnahme des
Werkstücks 11, 111 aufweist.
-
Der
erste Bestandteil 122 und der zweite Bestandteil 123 können
je nach den Längenmaßen des Werkstücks 11, 111 entlang
der A-Achse verschiedene zueinander starr fixierte Lagen annehmen,
um die Einstellung des vorhandenen starr fixierten Abstands der
flachen Grundfläche der Planscheibe 117 von der Lage
der B-Achse zu sichern.
-
Der
mechanische Teil des Drehantriebs 90 zum Drehen des Werkstücks 11, 111 um
die B-Achse ist auf dem Gehäuse der Vorrichtung 10 platziert
und enthält das genannte Getriebe 111 mit dem
Schrittmotor 102, die koaxial mit der B-Achse eingerichtet sind.
-
Die
Welle 78 des Motors 77 bringt die Vorrichtung 4 mit
dem befestigten ersten Schneidewerkzeug 5 zum Drehen und
trägt den Winkelschrittgeber 127.
-
Jeder
Antrieb 12 (11), 13 enthält
das Addierwerk 22, 23, das zwei zueinander parallele
Eingangswellen 128, 129, 130, 131,
die mit den Ausgangswellen 26, 27 und 28, 29 von
zwei Schrittmotoren 30, 31 und 32, 33 verbunden
sind, und eine Ausgangswelle 132, 133 einschließt,
die starr mit der Bewegungsschraube 134, 135 des
Schraube-Wälzmutter-Mechanismus gekoppelt ist.
-
Jede
Eingangswelle 128, 129, 130, 131 des Addierwerks 22, 23 ist
dabei eine Eingangswelle des ersten 136, 138 und
zweiten 137, 139 hysteresefreien Planeten-Zapfengetriebes.
Jedes Getriebe 136, 138, 137, 139 verfügt über
die außerzentrische Zykloidenverzahnung gleichzeitig in
zwei parallelen Planetenreihen. Die Drehbewegung im Getriebe 136, 137, 138, 139 wird
von der Eingangswelle 128, 129, 130, 131 zur
damit koaxialen Ausgangswelle 132, 133, 140, 141 übertragen.
Dabei beinhaltet jedes Getriebe 136, 137, 138, 139 das
Planetenrad 142, 143, 144, 145 mit
zwei Zahnkränzen und zwei Sonnenräder 146, 147, 148, 149, 150, 151, 152, 153.
Die Übertragung der Drehbewegung erfolgt dabei als Ergebnis
der Planetenbewegung des Planetenrads 142, 143,
und 144, 145 bei der gleichzeitigen Zykloidenverzahnung
aller Zahnelemente vom ersten Zahnkranz des Planetenrads 142, 143, 144, 145 mit
allen Zahnelementen des ersten Sonnenrads 146, 147 und 148, 149 sowie
bei der gleichzeitigen Zykloidenverzahnung aller Zahnelemente vom
zweiten Zahnkranz des genannten Planetenrads 142, 143,
und 144, 145 mit allen Zahnelementen des zweiten
Sonnenrads 150, 151 und 152, 153.
Dieses Rad ist dabei als eine Einheit mit dem Ausgangsglied 132, 133 und 140, 141 von
jedem Getriebe 136, 137, 138 und 139 ausgeführt.
-
Das
zweite Sonnenrad 152, 153 des zweiten Getriebes 137, 139 ist über
den Zahnriementrieb 154, 155 kinematisch mit dem
ersten Sonnenrad 146, 147 des zweiten Getriebes 136, 138 verbunden.
-
Beim
ersten Getriebe 136, 138 ist die Anzahl der Zahnelemente
in der ersten Planetenreihe des Planetenrads 142, 143 um
ein Stück höher als die Anzahl der Zahnelemente
in der zweiten Planetenreihe. Beim zweiten Getriebe 137, 139 ist
die Anzahl der Zahnelemente in der ersten Planetenreihe des Planetenrads 144, 145 um
ein Stück kleiner als die Anzahl der Zahnelemente in der
zweiten Planetenreihe. Dabei ist die gesamte Anzahl der Zahnelemente
in der ersten und zweiten Planetenreihen der Planetenräder 142, 143 vom
ersten Getriebe 136, 138 gleich der gesamten Anzahl
der Zahnelemente der Planetenräder 144, 145 in
der ersten und zweiten Planetenreihen des zweiten Getriebes 137, 139, 136, 138.
-
Der
Einsatz im mechanischen Teil der Antriebe 12, 13, 89 und 90 der
genannten hysteresefreien Zweiplaneten-Zapfengetriebe mit der Zykloidenverzahnung
erlaubt – ohne die auf dem Weltniveau erreichten maximalen
Geschwindigkeiten der angeführten Bewegungen zu reduzieren – wirtschaftlich (ohne
Einsatz der Feedback-Sensoren mit hoher Auflösung) die
konsistente Kontursteuerung der Koordinatenbe wegungen zu gewährleisten.
Und das beim um einige Dezimalordnungen erweiterten Wertbereich
der diskreten Bewegungen (in Richtung Reduzierung bis 0,02 mkm)
je eine Steuerimpuls-Einheit.
-
Das
doppelte Getriebe 62 des Antriebs 14 ist baulich
gleich dem Getriebe 111 des Antriebs 90 ausgeführt.
Das doppelte Getriebe 62 enthält das in Reihe
montierte erste und zweite Getriebe, die unbeweglich auf dem Gestell 3 der
Schleifmaschine befestigt sind. Jedes erste und zweite Getriebe
stellt ein hysteresefreies Planeten-Zapfengetriebe mit der außerzentrischen
Zykloidenverzahnung gleichzeitig in zwei Planetenreihen vor und
für die Übertragung der Drehbewegung von der Ausgangswelle 63 des Schrittmotors 64 zur
damit koaxialen Ausgangswelle 156 (4) des Getriebes 62 bestimmt.
Diese Ausgangswelle ist starr mit der Bewegungsschraube 157 des
Kugelschraubgetriebes verbunden, bei dem die Kugelumlaufmutter starr
mit dem Support 8 gekoppelt ist.
-
Die
vorgeschlagene Einrichtung funktioniert auf folgende Weise:
Wir
betrachten die Funktion der vorgeschlagenen Einrichtung am Beispiel
der Bearbeitung von gekoppelten Elementenpaaren eines Schräglagers,
das oben in dieser Beschreibung und im Patent RF Nr. 2247876 beschrieben
ist.
-
Als
Werkstück wird der Rohling genommen, der im Spritzgussverfahren
geformt ist und eine Form aufweist, die zur Form eines Fertigerzeugnisses
analog ist. Das Werkstück hat aber die Abmessungen, die
um die Aufmaße größer sind, die bei der
Bearbeitung an der vorgeschlagenen Einrichtung abzunehmen sind.
- 1. Das Werkstück wird in den Mittelpunkten
positioniert, indem als eine von zwei (gegenüberliegenden)
Grundflächen die konische Außenfläche des
Werkstücks benutzt wird.
- 2. Das Werkstück wird in den Mittelpunkten entlang
der Längsachse auf solche Weise gesichert, dass die Spitze
der Grundfläche (der konischen Außenfläche)
des Werkstücks mit dem Kreuzungspunkt der A- und B-Achse
zusammenfällt.
- 3. Die Ecklage des Werkstücks auf der A-Koordinatenachse
wird gesichert. Dabei wird als Sicherung, die in die Aussparung
zwischen zwei benachbarten Zähnen des Werkstücks
eingeschoben wird, die Profilfläche des entsprechenden Messtasters
eingesetzt.
- 4. Es wird das maximale Aufmaß bestimmt, das vom Werkstück
abzunehmen ist, um nach der Bearbeitung die Profilfläche
zu bekommen, die nach der geometrischen Form und den Maßen
den Sollwerten entspricht. Dabei wird als Sicherung, die abwechselnd
zwischen jedem Paar der benachbarten Zähnen des Werkstücks
eingeführt wird, die Profilfläche des entsprechenden
Messtasters eingesetzt. Anhand der Ist-Abweichung beim Soll-Abstand
des Kreuzungspunkts der A- und B-Achsen vom Krümmungsmittelpunkt
der Profilfläche des entsprechenden Messtasters wird das
Ist-Bearbeitungsaufmaß für jede Aussparung zwischen
jedem Paar der benachbarten Zähnen bei jedem Werkstück
bestimmt.
- 5. Es wird das Richten der Schneidefläche jeder Schleifscheibe
vorgenommen, um bei dieser den Krümmungsradius der Profilfläche
zu erzielen, der numerisch dem Krümmungsradius der Profilfläche
des entsprechenden Messtasters mit Abzug des maximalen von jedem
Werkstück abzunehmenden Aufmaßes gleich ist.
- 6. Für jedes gekoppeltes Paar des Werkstücks werden
die Koordinaten der Ausgangsposition für den Kreuzungspunkt
der A- und B-Koordinatenachse hinsichtlich des Krümmungsmittelpunkts der
entsprechenden Schneidefläche bestimmt, deren Krümmungsradius
um das Aufmaß kleiner als der Nenn-Krümmungsradius
ist.
- 7. Für jedes gekoppelte Paar der Werkstückoberflächen
wird gemäß dem Sollwert der Mikroklunker Rz auf der bearbeiteten Oberfläche
die Anzahl der Gänge von Stell organen eingestellt, die
zur Anfertigung des Fertigerzeugnisses mit der vorgegebenen Form
und den vorgegebenen Maßen notwendig sind.
- 8. Für jeden Gang wird aufgrund der analytischen Abhängigkeiten
das Steuerprogramm der zusammenhängenden linearen und kreisförmigen
Bewegungen der Maschinen-Stellorgane berechnet, indem bei jedem
Gang kontinuierlich eine konische spirale Bahn erzeugt wird. Die
Gesamtheit dieser Bewegungen bildet die Form der vorgegebenen Oberfläche
mit den vorgegebenen Maßen.
- 9. Die Schneidefläche der entsprechenden Schleifscheibe
wird in die Ausgangsposition auf solche Weise gebracht, dass mindestens
eine der flachen kreisförmigen Bewegungskurven der Spitzen
der Schneidekörner auf dieser Schneidefläche in
der XOY-Fläche des Maschinen-Koordinatensystems liegt.
Dabei wird das Werkstück bei jedem Gang in die entsprechende
Ausgangsposition gebracht.
- 10. Es wird das geometrische virtuelle Modell des miteinander
gekoppelten Paars von Fertigerzeugnissen vorgegeben, deren gekoppelte
konvexe und konkave Oberflächen die mathematisch vorgegebene
Form und Maße aufweist. Dabei werden die Koordinaten der
momentanen Eingriffspunkte des gekoppelten Paars der konvexen und konkaven
Oberflächen sowie die Krümmungsradien der Kugelflächen
vorgegeben, auf den die Linien der beidseitigen Berührung
von gekoppelten Oberflächen liegen.
- 11. Es wird das reelle virtuelle Modell der Fertigerzeugnisse
vorgegeben, die auf den entsprechenden Oberflächen des
geometrischen virtuellen Modells als eine bestimmte Menge von einzelnen miteinander
gekoppelten Bahnpaaren für das kontinuierliche Abwälzen
der reellen konkaven Oberfläche auf der reellen konvexen
Oberfläche positioniert sind.
- 12. Zum Schleifen jeder einzelnen Bahn des Werkstücks 11, 111 werden die Stellorgane der Maschine 1 in
die Ausgangsstellung gebracht, indem die Vorrichtung 10 mit
-
dem
befestigten Werkstück 11, 111 hinsichtlich
der Vorrichtung, 4, 41 mit
dem Schneidewerkzeug 5, 51 ,
bewegt wird.
-
Dabei
werden vor dem Schleifen jeder bestimmten Bahn die Einstellbewegungen
des Werkstücks 11, 111 ,
auf der X-Koordinatenachse durch die Schrittmotoren 30 und 31 im
Antrieb 12 vorgenommen, auf der Y-Koordinatenachse durch
die Schrittmotoren 32 und 33 im Antrieb 13,
auf der X1-Koordinatenachse durch den Schrittmotor 64 im
Antrieb 14, auf der A-Koordinatenachse durch die Schrittmotoren 100 und 101 im
Antrieb 89, auf der B-Koordinatenachse durch den Schrittmotor 102 im
Antrieb 90.
-
Dabei
wird die Bedingung gewährleistet, unter der der Berührungspunkt
der Schneidefläche der entsprechenden Schleifscheibe mit
der bearbeiteten Oberfläche immer auf der geraden Linie
liegt, die den Krümmungsmittelpunkt der entsprechenden
Schleifscheibe mit dem Krümmungsmittelpunkt dieser Oberfläche
beim geometrischen virtuellen Modell verbindet.
- 13.
Es wird die Steuerung der Schrittmotoren 30 und 31 im
Antrieb 12 der Vorrichtung 10 und der Schrittmotoren 100 und 101 im
Antrieb 89 vorgenommen, um die zusammenhängenden
formbildenden Bewegungen des Werkstücks 11, 111 , hinsichtlich der Schneidefläche
der entsprechenden Schleifscheibe 5, 51 beim
Schleifen jeder einzelnen Abwälzbahn auf der reellen Oberfläche des
Werkstücks 11, 111 ,
zu gewährleisten. Der Schnittvorschub zum Abnehmen des
Aufmaßes vom Werkstück 11, 11,
wird durch die Einstellbewegung entlang der A-Achse des ersten Teils 122 hinsichtlich
des zweiten Teils 123 des Drehtischs 116 in der
Spannvorrichtung 10 für die Werkstücke 11, 111 , realisiert.
- 14. Jede bearbeitete Oberfläche des gekoppelten Elementenpaares
wird an den Linien der beidseitigen Berührung der gekoppelten
Oberflächen kontrolliert. Es wird die Annäherungsgenauigkeit jeder
bearbeiteten Oberfläche an die entsprechende geometrische
virtuelle Oberfläche festgestellt, die die kugelig-schraubenförmige
koni sche Mehrpunktverzahnung mit allen in einem Punkt zusammenkommenden
Drehachsen aller ineinander greifenden Oberflächenpaare
ermöglicht.
-
Die
Annäherungsgenauigkeit jeder bearbeiteten Oberfläche
an die entsprechende geometrische virtuelle Oberfläche
wird durch das Messen mit dem entsprechenden Messtaster 39, 40 des
Ist-Krümmungsradius in jedem einzelnen Punkt bestimmt,
der auf der Linie der beidseitigen Berührung liegt, und
mit dem Soll-Krümmungsradius verglichen.
- 15.
Die durch die Bearbeitung erzielte Annäherungsgenauigkeit
und der zulässige Wert solcher Annäherungsgenauigkeit
werden verglichen.
-
Falls
die erzielte Annäherungsgenauigkeit kleiner als der zulässige
Wert ist, wird die zusätzliche Bearbeitung des konvexen
und konkaven miteinander gekoppelten Oberflächenpaars vorgenommen, indem
entsprechend das Aufmaß zusätzlich abgenommen
wird. Solches Bearbeitungsverfahren wird fortgesetzt, bis die genannte
erzielte Annäherungsgenauigkeit höher oder gleich
dem zulässigen Wert ist.
-
Effizienz der Erfindung
-
Die
vorgeschlagene Erfindung erlaubt, mit der hohen Präzision
die kugelschraubenförmigen konischen konvexen und konkaven
Zahnflächen des gekoppelten Elementenpaares in einem umlaufenden
Kegelradschraubgetriebe zu bearbeiten, bei dem die Drehachsen der
Elemente in einem Punkt zusammenkommen, sowie die Überwachung
der geometrischen Form und Maßwerte bei den bearbeiteten Oberflächen
zu realisieren, indem die Schleifmaschine als eine Koordinatenmessmaschine
benutzt wird
-
Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
schematisch dargestellt. Es zeigen:
-
1 bevorzugte
Ausführung der Einrichtung,
-
2 das
erste Schneidewerkzeug im Querschnitt,
-
3 das
zweite Schneidewerkzeug im Querschnitt, das in der vorgesehenen
Haltevorrichtung gespannt ist,
-
4 die
Einrichtung im, Querschnitt (XOZ-Fläche);
-
5 die
Einrichtung im Querschnitt (YOZ-Fläche);
-
6 das
kinematische Schema der Einrichtung,
-
7 einen
Teil der Einrichtung mit der Spannvorrichtung für die Werkstücke
im Querschnitt (Schränkungsfläche der A- und B-Achse);
-
8 eine
Teil der Einrichtung im Querschnitt (XOZ-Fläche);
-
9 das
zweite Schneidewerkzeug mit dem achten Antrieb im Querschnitt
-
10 das
Steuerablaufdiagramm für die Einrichtung und
-
11 den
mechanischen Teil des ersten und des zweiten Antriebs im Querschnitt.
-
Verzeichnis der Positionen
-
- 1
- Schleifmaschine
- 2
- flexibles
Bearbeitungssystem
- 3
- das
Gestell der Maschine 1
- 4,
41
- die
Haltevorrichtungen für das erste und zweite Schneidewerkzeug
- 5,
51
- das
erste und zweite Schneidewerkzeug
- 6,
61
- die
Schneidefläche
- 7,
71
- die
Schneidekörner
- 8
- der
Support der Maschine 1
- 9
- der
Tisch der Maschine 1
- 10
- die
Spannvorrichtung für die Werkstücke
- 11,
111
- die
Werkstücke
- 12
- der
Antrieb für die Längsverstellung des Tischs 9 entlang
der OX-Achse
- 13
- der
Antrieb für die Längsverstellung des Supports 8 entlang
der OY-Achse
- 14
- der
Antrieb für die Längsverstellung des Supports 8 entlang
der OX1-Achse
- 15
- der
Drehantrieb zum Drehen der Haltevorrichtung 4 für
das Werkzeug 5 um die C1-Achse
- 151
- der
Drehantrieb zum Drehen der Vorrichtung 41 mit dem
Schneidewerkzeug 51 um die C2-Achse
- 152
- der
Drehantrieb zum Drehen des Schneidewerkzeugs 51 um
die D-Achse
- 16
- der
Modul für numerische Programmsteuerung (CNC-Modul)
- 17,
18, 19, 20, 171, 172
- die
Steuerausgänge des CNC-Systems 16 zu den Antrieben 12, 13, 14, 15, 151 , 152
- 21,
211
- das
Bund der Schneidekörner
- 22
- das
Addierwerk des Antriebs 12
- 23
- das
Addierwerk des Antriebs 13
- 241, 251, 242, 252
- das
Zweiplaneten-Zapfengetriebe in den Addierwerken 22, 23
- 26,
27, 28, 29
- die
Eingangsglieder in den Addierwerken 22, 23
- 30,
31, 32, 33
- die
Schrittmotoren in den Addierwerken 22, 23
- 34
- das
Mehrkanalgerät zur laufenden Kontrolle
- 35,
36, 37
- der
elektrische Sensor
- 38
- die
Haltevorrichtung für elektrische Sensoren 35, 36, 37
- 39
- der
erste austauschbare Messtaster
- 40
- der
zweite austauschbare Messtaster
- 41
- der
Normierungs-Spannungsverstärker
- 42
- der
Analog-Digital-Konverter
- 43
- der
Ausgang des Analog-Digital-Konverters
- 44
- der
Mehrkanal-Signalschreiber
- 45
- die
Kommunikationsschnittstelle, die an den CNC-Computer 16 angeschlossen
ist
- 46
- die
Kommunikationsschnittstelle, die an den Mikro-Interpolator 47 angeschlossen
ist
- 47
- der
Mikro-Interpolator
- 48...57
- die
Ausgänge des Mikro-Interpolators 47
- 58
- der
Digital-Analog-Konverter
- 59
- der
Eingang des Digital-Analog-Konverters 58
- 60
- der
Ausgang des Digital-Analog-Konverters 58
- 61
- die
Führungen des Gestells 3
- 62
- das
doppelte Zweiplaneten-Zapfengetriebe des Antriebs 14
- 63
- das
Eingangsglied des Getriebes 62
- 64
- der
Schrittmotor des Antriebs 14
- 65,
66, 67, 68, 69
- die
Steuereinheiten der Schrittmotoren 12, 13, 14
- 75
- der
Wechselstrom-Frequenzregler
- 76
- der
Ausgang des Wechselstrom-Frequenzreglers 75
- 77
- der
Motor der Antriebe, 15, 151 , 152
- 78
- die
Welle des Motors 77
- 79,
80, 81
- der
Mechanismus Schraube-Wälzmutter
- 82,
83, 84, 85
- die
Verbindungen
- 86
- die
Krümmungsmittelpunkte der Schneideflächen 6, 61
- 87
- die
Horizontalfläche
- 88
- der
Kreis, auf dem die Schneidekörner 71 des zweiten
Schneidewerkzeugs 51 liegen
- 89
- der
Drehantrieb zum Drehen der Werkstücke 11, 111 um die A-Achse
- 90
- der
Drehantrieb zum Drehen der Werkstücke 11, 111 um die B-Achse
- 91...96
- die
Ausgänge des Mikro-Interpolators 47
- 97,
98, 99
- die
Steuereinheiten der Schrittmotoren von den Antrieben 12, 13, 14, 89, 90
- 100,
101, 102
- die
Schrittmotoren der Antriebe 89, 90
- 103,
104, 105
- die
Eingangskanäle der Schrittmotoren 100, 101, 102 von
den Steuereinheiten 97, 98, 99
- 106,
107, 108
- die
Ausgangswellen der Schrittmotoren 100, 101, 102
- 109
- das
doppelte Zweiplaneten-Zapfengetriebe des Antriebs 89
- 110
- das
Zweiplaneten-Zapfengetriebe des Antriebs 89
- 111
- das
Getriebe des Antriebs 90
- 112,
113
- die
Verbindungen
- 114,
115
- die
Steuerausgänge des CNC-Systems 16 zu den Antrieben 89, 90
- 116
- der
zusätzliche Drehtisch
- 117
- die
runde Planscheibe des Tischs 116
- 118
- die
Nocken der Planscheibe 117
- 119
- das
Kegelelement der Planscheibe 117
- 120
- die
Feder des Kegelelementes 119
- 121
- das
Schräglager des Drehtischs 116
- 122
- der
erste Teil des Drehtischs 116, der die Funktion des Addierwerks
erfüllt
- 123
- der
zweite Teil des Drehtischs 116
- 124,
125
- das
Schräglager des Drehtischs 116
- 126
- die
austauschbare Kegelhülse
- 127
- der
Winkelschrittgeber in den Antrieben 15, 151 , 152
- 128...131
- die
Eingangswellen der Addierwerke 22, 23
- 132,
133
- die
Ausgangswelle der Getriebe 136, 137
- 134,
135
- die
Bewegungsschraube des Mechanismus Schraube-Wälzmutter 79, 80
- 136
- das
erste hysteresefreie Planeten-Zapfengetriebe des Addierwerks 22
- 137
- das
zweite hysteresefreie Planeten-Zapfengetriebe des Addierwerks 22
- 138
- das
erste hysteresefreie Planeten-Zapfengetriebe des Addierwerks 23
- 139
- das
zweite hysteresefreie Planeten-Zapfengetriebe des Addierwerks 23
- 140,
141
- die
Ausgangswellen der Getriebe 138, 139
- 142...145
- die
Planetenräder der Getriebe 136...139
- 146...153
- die
Sonnenräder der Getriebe 136...139
- 154,
155
- die
Zahnriementriebe der Addierwerke 22, 23
- 156
- die
Ausgangswelle des Getriebes 62
- 157
- die
Bewegungsschraube des Mechanismus Schraube-Wälzmutter 81
- 158
- die
Kugelumlaufmutter des Mechanismus Schraube-Wälzmutter 81
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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