DE102007050745A1

DE102007050745A1 - Einrichtung zum dimensionierten Mikroschleifen der Hochpräzisions-Erzeugnisse mit einer komplizierten Form

Info

Publication number: DE102007050745A1
Application number: DE102007050745A
Authority: DE
Original assignee: DMITRIEV OLEG GENNADIEVICH; KONSHINA ELENA B
Current assignee: DMITRIEV OLEG GENNADIEVICH; KONSHINA ELENA B
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2009-04-23
Also published as: DE202007018587U1

Abstract

Die vorgeschlagene Einrichtung ist zur Bearbeitung der Erzeugnisse bestimmt, die die kugelig-schraubenförmigen konischen konvexen und konkaven Zahnflächen des gekoppelten Elementenpaares aufweisen, deren Drehachsen in einem Punkt zusammenkommen. Die Einrichtung umfasst die Schleifmaschine (1), die über die Antriebe zur Längsverstellung und Drehantriebe für die entsprechenden Stellorgane verfügt. Dabei hat die Schleifmaschine zwei Schleifscheiben (5, 51), die erste von denen die Möglichkeit zur Bearbeitung der konkaven Oberflächen und die zweite die Möglichkeit zur Bearbeitung der konvexen Oberflächen vorsieht. Die Krümmungsmittelpunkte der Scheiben (5, 51) fallen mit dem Bezugspunkt O für die Bewegungen der Stellorgane von der Maschine (1) zusammen und sichern die Bearbeitung der entsprechenden Oberflächen mit der vorgegebenen geometrischen Präzision. Die Maschine (1) enthält auch zwei Messtaster (39, 40), der erste von denen die geometrische Form und Maße aufweist, die der geometrischen Form und den Maßen der ersten Scheibe entsprechen, der zweite Taster (40) die Kugelform aufweist, deren Maße den Maßen der Kugel entsprechen, die beim gleichzeitigen Drehen der zweiten Scheibe um die zueinander senkrechten C2- und D-Achse gebildet wird. Die Taster (39, 40) gewährleisten die Überwachung der Form und Maße der entsprechenden Oberflächen.

Description

Gebiet der Technik
Diese Erfindung betrifft die Formung der Erzeugnisse mit einer komplizierten Form aus hochfesten und spröden Stoffen.
Stand der Technik
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.
Ein Beispiel für so ein Erzeugnis ist das Schräglager, das beispielsweise im Patent RF Nr. 2247876 beschrieben ist.
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.
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.
Die innere Auflagefläche des Lager-Außenelements ist konisch ausgeführt und stellt eine Laufbahn für die äußere Kegelfläche von jedem Wälzkörper vor.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Verfahren zur Lösung der Aufgabe
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;

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.

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.
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.
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.
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.
Jeder Messtaster kann austauschbar ausgeführt sein und in der vorgesehenen auf dem Gestell montierten Haltevorrichtung positioniert werden.
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.
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.
Zur besseren Verständigung des vorgeschlagenen Formungsverfahrens sind die konkreten Beispiele für dessen Realisierung mit Hinweisen auf die beiliegenden Zeichnungen nachfolgend aufgeführt. Es zeigen:
1 die vorgeschlagene Einrichtung, die gemäß der vorteilhaften Ausführung realisiert ist (Isometrie);
2 das erste Schneidewerkzeug, das gemäß der vorgeschlagenen vorteilhaften Ausführung realisiert ist (Querschnitt);
3 das zweite Schneidewerkzeug, das in der vorgesehenen Haltevorrichtung gespannt und gemäß der vorgeschlagenen vorteilhaften Ausführung realisiert ist (Querschnitt);
4 die Maschine, die gemäß der vorgeschlagenen vorteilhaften Ausführung realisiert ist (Querschnitt XOZ-Fläche);
5 die Maschine, die gemäß der vorgeschlagenen vorteilhaften Ausführung realisiert ist (Querschnitt YOZ-Fläche);
6 das kinematische Schema der Maschine, die gemäß der orteilhaften Ausführung realisiert ist;
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);
8 den Teil der Maschine, die gemäß der vorgeschlagenen vorteilhaften Ausführung realisiert ist (Querschnitt XOZ-Fläche);
9 das zweite Schneidewerkzeug mit dem achten Antrieb, das gemäß der vorgeschlagenen vorteilhaften Ausführung realisiert ist (Querschnitt);
10 das Steuerablaufdiagramm für die Maschine, die gemäß der vorgeschlagenen vorteilhaften Ausführung realisiert ist;
11 den mechanischen Teil des ersten und zweiten Antriebs, der gemäß der vorgeschlagenen vorteilhaften Ausführung realisiert sind (Querschnitt).
Beispiele zur Realisierung der Erfindung
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.
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.
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.
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.
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.
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.

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Der genannte Mechanismus schließt ein doppeltes Zweiplaneten-Zapfengetriebe 62 (4) mit der Zykloidenverzahnung mit einem Eingangsglied 63, das mit dem Antriebs-Schrittmotor verbunden ist.
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.
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.
Der siebte Antrieb 151 und der achte Antrieb 152 können gleich wie der vierte Antrieb 15 ausgeführt werden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 R_z 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
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- RU 2165837 [0009]

Claims

Einrichtung zum Mikroschleifen von kugelig-schraubenförmigen, konischen, konvexen, konkaven und zahnartigen Formen eines gekoppelten Elementenpaars, deren Drehachsen sich schneiden und folgende Merkmale umfassen: – eine Schleifmaschine (1), die im XYZ-Koordinatensystem mit dem Bezugspunkt O orientiert ist, der in der XOY-Horizontalfläche liegt, – ein CNC-Modul zur Bedienung der Stellorgane der Maschine (1) – ein Gestell (3) mit Organen, nämlich a) einer Haltevorrichtung (4) für das erste Schneidewerkzeug (5), das um die C1-Achse drehbar gelagert ist, die als Normale die XOY-Horizontalfläche schneidet, wobei die Schneidefläche (6) Schneidekörner (7) aufweist, die gleich hoch vom Bund (21) abstehen, b) einen unter dieser Vorrichtung (4) positionierten Support (8), auf dem der Tisch (9) mit der Spannvorrichtung (10) für die Werkstücke (11, 111) montiert ist, c) einen ersten Antrieb (12) zur Längsverstellung des Tischs (9) hinsichtlich des Supports (8) vom Bezugspunkt O auf der X-Koordinatenachse der Maschine, d) einen zweiten Antrieb (13) zur Längsverstellung des Supports (8) auf dem Tisch (9) vom Bezugspunkt O auf der Y-Koordinatenachse der Maschine, e) einen dritten Antrieb (14) zur Bewegung des Supports (8) auf dem Tisch (9) vom Bezugspunkt O auf der X1-Koordinatenachse der Maschine 1, bei dem die genannte Bewegung eine resultierende Bewegung des Supports (8) auf dem Tisch (9) vom Bezugspunkt O auf der X- und Z-Koordinatenachse der Maschine (1) ist, f) einen vierten Antrieb (15) zum Drehen der Haltevorrichtung des ersten Schneidewerkzeuges (5) um die C1-Achse, die als Normale die horizontale XOY-Fläche schneidet, g) einen fünften Drehantrieb (89) zum Drehen der Werkstücke (11, 111) um die A-Koordinatenachse, die parallel zur XOZ-Fläche der Maschine (1) verläuft, h) einen sechsten Antrieb (90) 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, i) ein Steuergerät, dessen Steuerausgänge (48...57) elektrisch mit den entsprechenden gesteuerten Eingängen der Stellorgane der Maschine verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schneidewerkzeug (5) zur Bearbeitung von konvexen Zahnflächen vorgesehen ist und die erste Schleifscheibe aufweist, dass die Spitzen der Schneidekörner (7) auf der Schneidefläche (6) des Werkzeugs entlang des Kreis angeordnet sind, dass der Kreis in der XOY-Fläche liegt und einen Krümmungsmittelpunkt hat, der mit dem Bezugspunkt O der genannten Bewegungen von Stellorganen der Maschine (1) zusammenfällt und über den die C1-Drehachse des ersten Schneidewerkzeugs (5) verläuft, dass die Schleifmaschine (1) am Gestell (3) befestigte Stellorgane aufweist, dass eine Haltevorrichtung (41) für das zweite Schneidewerkzeug (51) vorgesehen ist, das um die C2-Achse, die als Normale die XOY-Fläche schneidet und über den genannten Bezugspunkt O verläuft, sowie um die D-Achse drehbar gelagert ist, die als Normale die C2-Achse im genannten Bezugspunkt O schneidet, dass das zweite Schneidewerkzeug (51) zur Bearbeitung von konkaven Oberflächen vorgesehen ist und eine zweite Schleifscheibe aufweist, die eine Schneidefläche (61) mit den gebundenen Schneidekörnern (71) besitzt, die gleich hoch vom Bund (211) abstehen, dass die Spitzen der Schneidekörner (71) bei der zweiten Schleifscheibe entlang des Kreises angeordnet sind, der in der Fläche liegt, die als Normale die XOY-Horizontalfläche schneidet und einen Krümmungsmittelpunkt aufweist, dass der Krümmungsmittelpunkt mit dem genannten Bezugspunkt O zusammenfällt, dass der siebten Drehantrieb (151) zum Drehen des zweiten Schneidewerkzeugs (51) um die C2-Achse vorgesehen ist, dass der achte Drehantrieb (152) zum Drehen des zweiten Schneidewerkzeugs (51) um die D-Achse und das Mehrkanalgerät zur laufenden Überwachung der dimensionalen und geometrischen Werte bei den bearbeiteten konvexen und konkaven Zahnflächen vorgesehen sind, dass fein erster Messtaster (39) vorgesehen ist, 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 (6) bei der ersten Schleifscheibe entsprechen, dass ein zweiter Messtaster (40) vorgesehen ist, der einen unmittelbaren Kontakt mit der bearbeiteten konkaven Zahnfläche und der die Kugelform aufweist, deren Maße den Maßen der Kugel entsprechen, die beim gleichzeitigen Drehen der Schneidefläche (61) der zweiten Schleifscheibe um die C2- und D-Achse gebildet wird, dass ein linearen Weggeber (35, 36, 37) des ersten und zweiten Messtasters (39, 40) auf den X-, Y- und Z-Koordinatenachsen vorgesehen ist und dass das Programmsteuergerät (16) weitere Steuerausgänge (91...96) aufweist, die elektrisch mit den entsprechenden gesteuerten Eingängen der zusätzlichen Stellorgane der Maschine (1) verbunden sind.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten, zweite und fünften Antrieb (12, 13, 89) ein Addiereinrichtung (22, 23, 122) aufweisen, die das erste und zweite Getriebe (241, 242, 251, 252) einschließen, dass jedes dieser Getriebe eine erste und eine zweite Planetenreihe der außerzentrischen Zykloidenverzahnung von den Zahnelementen sowie den ersten und zweiten Motor (30, 31, 32, 33, 100, 101) beinhalten, dass der erste Motor (30, 32, 100) mit der Eingangswelle (26, 28, 106) des ersten Getriebes (241, 251, 109) und der zweite Motor (31, 33, 101) mit der Eingangswelle (27, 29, 107) des zweiten Getriebes (242, 252, 110) gekoppelt ist, dass die zweite Planetenreihe des zweiten Getriebes (242, 252, 110) kinematisch mit der ersten Planetenreihe des ersten Getriebes (241, 251, 109) verbunden ist und dass die zweite Planetenreihe des ersten Getriebes (241, 251, 109) eine Ausgangswelle hat, die eine Ausgangswelle des Addierwerks (22, 23, 102) vorstellt, die die Bewegung des entsprechenden Stellorgans der Maschine (1) gewährleistet.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim ersten Getriebe (136, 138) die Anzahl der Zahnelemente in der ersten Planetenreihe des Planetenrads (142, 143) um ein Stück höher ist als die in der zweiten Planetenreihe, dass beim zweiten Getriebe (137, 139) die Anzahl der Zahnelemente in der ersten Planetenreihe des Planetenrads (144, 145) um ein Stück kleiner ist als die Anzahl der Zahnelemente in der zweiten Planetenreihe, und dass die gesamte Anzahl der Zahnelemente in der ersten und zweiten Planetenreihe der Planetenräder (142, 143) beim ersten Getriebe (136, 138) gleich der gesamten Anzahl der Zahnelemente der Planetenräder (144, 145) in der ersten und zweiten Planetenreihe beim zweiten Getriebe (137, 139, 136, 138).
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Schleifscheibe sowie der erste und der zweite Messtaster (39, 40) in der dafür vorgesehenen Haltevorrichtung gespannt sind, die als Revolverkopf ausgeführt ist und die Möglichkeit zum indizierten Drehen hinsichtlich des Gestells (3) der Maschine (1) um die E-Achse, die parallel zur Z-Koordinatenachse ist, und zur starren Befestigung auf dem Gestell (3) vorsieht.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Messtaster (39, 40) austauschbar ausgeführt ist und in der vorgesehenen auf dem Gestell (3) montierten Haltevorrichtung (38) positioniert ist.