DE2235026C3 - Zahnradschleifmaschine für Schräg verzahnungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradschleifmaschine für Schrägverzahnungen, insbesondere schräge Innenverzahnungen, bei dereiner geradlinig hin- und hergehenden relativen Hubbewegung zwischen dem Werkstück und einer Schleifscheibe, vorzugsweise einem Paar beiderseits einer Zahnlücke gleichzeitig arbeitender Schleifscheiben, eine aus einer Drehung um die Werkstückachse und einer Verschiebung quer zur Werkstückachse zusammengesetzte Abwälzbewejtjung zwischen dem Werkstück und der Schleifscheibe br*', dem Schleifscheibenpaar überlagert ist, mit einem Stößei, der an einem auf die Zahnlängsrichtung einstellbaren Drehteil eines Ständers geführt ist und einen die Schleifscheibe bzw. das Schleifscheibenpaar tragenden Werkzeugsupport aufweist.

Ab einer bestimmten Zahnradgröße ist es vorteilhaft, das Werkstück stillzusetzen oder es allenfalls nur noch die verhältnismäßig langsame Abwälzbewegung (oder eine der beiden Komponenten davon) ausfüh^lu ren zu lassen, während die Schleifscheibe oder das Schleifscheibenpaar an einem Stößel angeordnet ist, der an einem in Zahnlängsrichtung einstellbaren Drehteil eines Ständers geführt ist und die geradlinigen Hubbewegungen ausführt. Nach diesem Prinzip >5 arbeitende Maschinen sind bekannt (Maag-Taschenbuch, Zürich 1963, S. 275 bis 279). Bei diesen Maschinen ist die Möglichkeit einer sich der Wälzbewegung überlagernden, zusätzlichen Schraubbewegung zwischen dem Werkstück und der Schleifscheibe bzw. dem Schleifscheibenpaar nicht vorgesehen. Das Drehteil, an dem der Stößel mit dem Schleifscheibenpaar geführt ist, ist entsprechend dem Schrägungswinkel der zu schleifenden Verzahnung in bezug auf den Ständer einstellbai, die Hubbewegung ist also bei solchen Maschinen eine rein geradlinige Bewegung, die ja auch beim Abwälzhobeln ausgeführt wird und der Tatsache entspricht, daß die Flankenlinien bei Schrägverzahnungen ebenso gerade sind wie bei Geradverzahnungen.

Ungeachtet geblieben sind dabei jedoch Probleme, die sich bei dem sogenannten O°-Schleifverfahren ergeben, einem Schleifverfahren mit Eingriffswinkel 0 und einer auf den Grundkreis des Werkstücks bezogenen Abwälzbewegung. Bei dem O°-Schleifverfahren schleift die bzw. jede Schleifscheibe nur mit einem kleinen Teilstück ihres der Wälzebene am nächsten gelegenen Randes. Ist ein Schleifscheibenpaar vorgesehen, so sind die Schleifscheiben parallel zueinander angeordnet. Das 0"-Schleifverfahren ermöglicht es, Profil- und Längskorrekturen in jeder gewünschten Art durchzuführen. Außerdem können nur mit dem O°-Schleifverfahren Innenverzahnungen mit paarweise angeordneten Schleifscheiben geschliffen werden. Es ist also vorteilhaft, bei Innenverzahnungen nahezu zwingend, das O°-Schleifverfahren anzuwenden.

Wenn das O°-Schleifverfahren bei Schrägverzahnungen angewandt wird, und besonders wenn der Grundkreis kleiner ist als der Fußkreis, wie dies bei Großrädern meist der Fall ist, und wenn dabei die Schleifscheibe, insbesondere das Schleifscheibenpaar, Hubbewegungen parallel zu sich selbst in Zahnlängsrichtung ausführt, wie dies bei der beschriebenen bekannten Maschine der Fall ist, dann dürfen sich die Hubbewegungen in einem wesentlichen Teil des Abwäizbereichs nicht von Zahnende zu Zahnende erstrecken, damit eine Kollision der Schleifscheibe bzw. des Schleifscheibenpaars mit dem Zahnlückengrund vermieden wird; das Schleifen ist dabei zeitraubend.

Der Erfindung liegt deshalb - ausgehend von der erwähnten Maschine nach dem Maag-Taschenbuch die Aufgabe zugrunde, eine Zahnradschleifmaschine derart zu gestalten, daß einerseits eine Schraubbewegung des Werkstücks nicht notwendig ist untl andererseits die Vorzüge des O°-Schleifverfahrens ausgenutzt werden können, ohne daß die Schleifscheibe bzw. das Schleifscheibenpaar in den Zahngrund des Werkstücks eintaucht, wenn die Hubbewegungen sich über

die gesamte Zahnbreite erstrecken.

Diese Aufgabe ist bei einer Zahnradschleifmaschine der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wirkzeugsupport um eine zur Zahnlängsrichtung oder zur Achsrichtungdes Werkstücks parallele Schwenkachse schwenkbar _am Stößel gelagert und mit dem Drehteil durch einen Antrieb verbunden ist, der von den Hubbewegungen des Stößels in bezug auf das Drehteil Schwenkungen des Werkzeugsupports in bezue auf den S;ößel ableitet.

Damit wird erreicht, daß das beim Schleifen aktive Teilstück des der Walzebene am nächsten gelegenen Randes der bzw. jeder Schleifscheibe auch in den Wälzendstellungen den Fußünien der schrägen Zähne folgt, so daß die Schleifhübe sich über die gesamte Zahnbreite erstrecken können, ohne daß die Schleifscheibe bzw. das Schleifscheibenpaar in den Zahngrun'i eintaucht. Die Massen, die an den Schleifhüben teilnehmen, sind verhältnismäßig gering, so daß eine hohe Hubfrequenz erreichbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteranspruchen beschrieben, deren Gegenstände nur im Zusammenhnag mit dem Hauptanspruch geschützt sind

Zum einschlägigen Stand der Technik wird zusätzlich auf die deutsche Patentschrift 847 097 hingewiesen

Bei der dort beschriebenen Zahnradschleifmaschine ist die Schleifscheibe während des Schlei.'ens ortsfest angeordnet. Der Schleifscheibenträger ist zwar auf einemSchlitten drehbar gelagert, und der Schlitten ist seinerseits auf einem Schlitten und dieser wieder auf einem Schlitten verschiebbar geführt; diese Schlitten haben jedoch nur den Zweck, eine Einstcll- bzw. Zustellbewegung des Schleifscheibenträgers zu ermöglichen, und die Drehbarkeit des Schleifscheibenträge-s soll nur die Möglichkeit schaffen, mit einer einzigen Schleifscheibe nacheinander sowohl die rechten wie die linken Zahnflanken des Werkstücks zu schleifen. Alle auf diese Weise ermöglichten Bewegungen der Schleifscheibe zählen jedoch nicht zu den Relativbewegungen, die beim Schleifen stattfinden und sich der Abwälzbewegung des Werkstücks überlagern, ßei der bekannten Zahnradschleifmaschine werden nämlich sämtliche während des Schleifens stattfindenden Bewegungen, die sich der Abwälzbewegung überlagern, ebenso wie die Abwälzbewegung selbst, vom Werkstück und den ihm zugeordneten Schlitten ausgeführt. Die Hubbewegung findet längs der Werkstückachse statt und wird von einem Vorschubschlitten ausgeführt, der von einem Kurbelgetriebe angetrieben wird. Die Abwälzbewegung befteht aus einer quer zur Werkstückachse gerichteten Verschiebung des Wälzschlittens, die ihrerseits die zugehörige Drehung eines Werkstückhalter mit dem Werkstück um die Werkstückachse dadurch hervorruft, daß ein am Werkstückhalter gleichachsig befestigter Rollzylinder durch Rollbänder mit einem parallel zum Wälzschlitten auf dem Vorschubschlitten verschiebbar geführten Rahmen verbunden ist. Der Rahmen steht im einfachsten Fall des Schleifens von Geradverzahnungen auf dem Vorschubschlitten slill, läßt sich aber zum Schleifen von Schrägverzahnungen auf dem Vorschubschütten parallel zum Wälzschlittcn hin- und herbewegen; diese Bewegung wird von einer auf dem Maschinenbett winkeleinstelibar befestigten Führung abgeleitet, in die ein am Rahmen gehigerter Gleitstein eingreift.

Somit werden sämtliche beim Schleifen stattfindenden Relativbewegungen zwischen dem Werkstück und der Schleifscheibe (bzw. dem Schleifscheibenpaar) vom Werkstück ausgeführt; eingeschlossen ist dabei

U die der Schraubenform der Werkstückzähne entspre chende zusätzliche Relativdrehung, die mit der geradlinigen Hubbewegung synchronisiert ist. Da die Hubhewegung selbst bei der bekannten Zahnradschleifmaschine nicht in Zahnlängsrichtung, sondern in

in Achsrichtung des Werkstücks stattfindet, erreicht die der Schraubenform der Werkstückzähne entsprechende zusätzliche Relativdrehung zwischen dem Werkstück und der Schleifscheibe erhebliche Winkelbeträge, die dem Schrägungswinkel und der in Achs-

■ 5 richtung gemessenen Breite des Zahnrades proportional sind.

Beim Schleifen hochwertiger Verzahnungen ist die Hubfrequenz und damit auch d'-e Hubgeschwindigkeit im Verhältnis zur Abwälzgesehwindigkeit groß. Dies

so bedeutet, daß auch die der Abwärzbewegung überlagerte Zusätzliche Relativdrehung zwischen dem Werkstück und der Schleifscheibe mit großer Geschwindigkeit stattfinden muß. Es leuchtet ohne weiteres ein, daß beim Schleifen großer Zahnräder mit der bekannten Zahnradschleifmaschine die träge Masse des Werkstücks selbst und der das Werkstück tragenden Schlitten einer Steigerung der Geschwindigkeit der hin- und hergehenden Hubbewegung, wie auch der hin- und hergehenden Zusatzdrehung des Werkstücks, enge Grenzen setzt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Zahnradschleifmaschine beim Schleifen einer schrägen Innenverzahnung, und

Fig. 2 den Grundkreis der Innenverzahnung in der vorderen und der hinteren Stirnebene und in der mittleren Ebene sowie die Bewegung eines Schleifscheibenpaars in einer mittleren Walzstellung, wobei Einzelheiten stark übertrieben gezeichnet sind.

Auf einem Bett 1 der dargestellten Zahnflankenschleifmaschine ist quer verschiebbar ein Wälzschlitten 2 angeordnet, auf dem ein Aufspanntisch 3 drehbar gelagert ist. Darauf ist mit Aufspannelementen 4 ein innenschrägverzahntes Werkstück 5 befestigt. Die Abwälzbewegung besteht aus einer von einer Gewindespindel 6 bewirkten Querbewegung des Wälzschlittens 2 und einer von einer Welle 7 übe: eine f chnecke 8 und ein am Aufspanntisch 3 befestigtes Schneckenrad 9 bewirkten Drehbewegung des Werkstücks 5.

Auf dem Bett 1 ist ein Ständer 10 längsverschiebbar angeordnet, mit dem der radiale Abstand der Werkzeuge vom Werkstück 5 einstellbar ist. Auf dem Ständer 10 ist ein Drehteil 11 schwenkbar gelagert, mit dem der Grundschrägungswinkel ß_h eingestellt werden kann. Das Drehteil 11 weist Führungen auf, in denen ein Stößel 12 auf- und abbevegbar geführt ist.

Auf dem Stößel 12 ist ein Werkzeugsupport 13 um eine Achse 14 schwenkbar gelagert, die parallel zur Richtung der Hin- und Herbewegung des Stößels 12 angeordnet ist und den Grundkreis im wesentlichen in der Mitte der Zahnbreite Λ tangiert. Auf Auslegern 15 sind zwei einzeln angetriebene tellerförmige Schleifscheiben 16 gelagert. Die aktiven Schleif punkte P (Fig. 2) liegen an der ;iui'.>.n. ri Ringflächc jeder Schleifscheibe. Die beiden Airlc-.-r 15 könner

gegeneinander in Führungen 15« verstellt werden.

Auf dem Drehteil 11 ist ferner eine Gleitschiene 17 unabhängig vom Drehteil 11 schwenkeinstellbar befestigt. Die Gleitschiene 17 ist in einem Winkel y gegenüber der Hin- und Herbewegungsrichtung des Stößels 12 eingestellt und nimmt einen Gleitstein 18 auf. Der Gleitstein 18 ist an eine τι Schieber 19 gelagert, der im Stößel 12 geführt ist und an dem die Enden von zwei Rollbändern 20 und 21 befestigt sind. >° Die anderen Enden dieser Rollbänder sind auf einem am Werkzeugsupport ausgebildeten Rollbogen 22 befestigt.

Zum Schleifen der Flanken des innenschrägverzahnten Werkstücks 5 sind die Schleifscheiben 16 so >5 eingestellt, daß ihre aktiven Punkte P (Fig. 2), d.h. diejenigen Punkte, die für den Fertigschliff der rechten und der linken Zahnflanken verantwortlich sind und auf der äußeren Ringfläche jeder Schleifscheibe liegen, zugleich auch auf einer gemeinsamen Tangente Tan den Grundkreis mit dem Durchmesser d_b liegen. Der Abstand der aktiven Punkte P beider Schleifscheiben 16 ist gleich der Zahnweite W.

Während der Hin- und Herbewegung des Stößels 12 in Längsrichtung der Zähne des Werkstücks 5 gleitet der Gleitstein 18 in der Gleitschiene 17. Wegen deren Lage unter dem Winkel y zur Hin- und Herbewegungsrichtung des Stößeies 12 bewegt sich der Schieber 19 quer zur Bewegungsrichtung des Stößels

12 hin und her und schwenkt den Werkezugsupport

13 über die beiden Rollbänder 20 und 21 und den Rollbogen 22 um die Achse 14 um den Winkel δ hin und her. Dadurch folgen die aktiven Punkte P der beiden Schleifscheiben 16 einer Linie, die weitgehend mit der Schraubenlinie der zu schleifenden Verzahnung übereinstimmt, wobei der erforderliche Schwenkwinkel ö des Werkzeugsupports 13 in erster Linie von Durchmesser und Zahnschräge des Werkstücks 5 abhängt. Diese Bewegung der aktiven Punkte P ist der langsamen Abwälzbewegung und der rascheren Hin- und Herbewegung der Schleifscheiben 16 in Zahnlängsrichtung überlagert. In der ungefähren Mitte der Abwälzbewegung (Fig. 2) folgen die aktiven Punkte P auf der rechten und linken Zahnflanke den Flankenlinien; in der einen Wälzendstellung folgen diese Punkte auf der rechten Zahnflanke der Fußlinie und auf der linken Zahnflanke der Kopflinie, in der anderen Wälzendstellung auf der linken Zahnflanke der Fußlinie und auf der rechten Zahnflanke der Kopflinie. Diese Fuß-, Kopf- und Flankenlinien 5" gehören zu den Schraubenlinien des zu schleifenden Zahnrades.

Durch die Schwenkbewegung des Werlczeugsupports 13 um die Achse 14 beschreiben die aktiven Punkte P der Schleifscheiben 16 in denjenigen Teiler der Zahnbreite, die von der mittleren Zone der Zahnbreite b abweichen, eine Kreisbahn. Diese Kreisbahn ersetzt das entsprechende Teilstück der Evolvente, wobei die entstehenden Abweichungen vernachlässigbar klein sind, wenn der Schrägungswinkel ß_b in kleinen Grenzen gehalten wird und die Zähnezahl des zu schleifenden Werkstücks genügend groß sind.

Die Achse 14, die den Grundkreis tangiert, weicht an den Z&hnenden um den Wert Δ radial von der theoretischen Grundschrauben.linie S_b ab (Fig. 2), was zu einer etwas verstärkten Materialabnahme an den Enden der Zahnflanken führt. Dies ist jedoch erwünscht, da sich in diesem Fall eine leichte Breitenballigkeit ergibt.

Durch ein leichtes Abrücken der Achse 14 von der Tangentialebene an den Grundzylinder können die Bewegungsbahnen der aktiven Punkte P der Schleifscheibe 16 eine bessere Annäherung an die theoretische Evolvente erfahren, obschon sich die Mittelpunkte der Krümmungsradien der Evolvente immer auf dem Grundkreis befinden.

Die beiden Ausleger 15, in denen die beiden Schleifscheiben 16 gelagert sind und die gegeneinander in den Führungen 15ö verstellt werden können, sind in der in Fig. 1 gezeichneten Stellung in derselben Lage zum Werkzeugsupport 13. Dies bedeutet, daß die beiden Schleifscheibeiiachsen sich in einer gemeinsamen Ebene, der Normalschnittebene zu den Zahnflanken, befinden. Die beiden Ausleger können in den Führungen 15a so gegeneinander verstellt werden, daß sich die aktiven Punkte P der Schleifscheiben 16 nicht in der Normalschnittebene befinden, sondern in der Stil nschnittebene, womit die Schleifscheiben 16 gleichzeitig in den Stirnebenen mit dem Werkstück in Berührung kommen, bzw. gleichzeitig in das Werkstück ein- und aus ihm heraustreten.

Die bisher beschriebene Anordnung, bei der die Schwenkachse 14 parallel zur Richtung der geradlinigen Hin- und Herbewegung der Schleifscheiben 16 ist, kann dadurch abgewandelt sein, daß die Schwenkachse 14 parallel zur Werkstückachse gerichtet ist. Diese Einstellung ist möglich, wenn die aus Werkzeugsupport 13, Lager der Schwenkachse 14 und Schieber 19 bestehende Baugruppe vom Stößel 12 entlang der Linie 23 getrennt und drehbar gelagert ist. Dies hat den Vorteil, daß die aktiven Schlofscheibenpunkte P bei Verwendung von zwei Schleifscheiben 16 jeweils gleichzeitig in den Stirnebenen in das Werkstück ein- und aus ihm heraustreten, ohne daß die Ausleger 15 gegeneinander verstellt werden müssen. Die Schleifscheibenachsen müssen dabei aber, wie auch bei der ersten Variante, senkrecht zur Schraubenlinie eingestellt sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Zahnradschleifmaschine für Schrägverzahnungen, insbesondere schräge Innenverzahnungen, bei der einer geradlinig hin-und hergehenden relativen Hubbewegung zwischen dem Werkstück und einer Schleifscheibe, vorzugsweise einem Paar beiderseits einer Zahnlücke gleichzeitig arbeitender Schleifscheiben, eine aus einer Drehung um die Werkstückachse und einer Verschiebung quer zur Werkstückachse zusammengesetzte Abwälzbewegung zwischen dem Werkstück und der Schleifscheibe bzw. . dem Schleifscheibenpaar überlagert ist, mit einem Stößel, der an einem auf die Zahnlängsrichtung einstellbaren Drehteil eines Ständers geführt ist und einen die Schleifscheibe bzw das Schleifscheibenpaar tragenden Werkzeugsupport aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugsupport (13) um eine zur Zahnlängsrichtung oder zur Achsrichtung des Werkstücks (5) parallele Schwenkachse (14) schwenkbar am Stößel (12) gelagert und mit dem Drehteil (11) durch einen Antrieb (17 bis 22) verbunden ist, der von den Hubbewegungen des Stößels (12) in bezug auf das Drehteil (11) Schwenkungen des Werkzeugsupports (13) in bezug auf den Stößel (22) ableitet.

2. Zahnradschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dab am Drehteil (11) eine auf einen bestimmten W'nkel (γ) in bezug auf die Bewegungsrichtung des Stößels (12) einstellbare Gleitschiene (17) angeordnet und über einen Gleitstein (18) mit einem am Stößel (12) quer zu dessen Bewegungsrichtung verschiebbar geführten Schieber (19) verbunden ist, der seinerseits durch Rollbänder (20, 21) mit einem am Werkzeugsupport (13) ausgebildeten Rollbogen (22) verbunden ist.

3. Zahnradschleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Teil des Stößels (12), in dem der Schieber (19) geführt und der Werkzeugsupport (13) schwenkbar gelagert ist, gegenüber dem am Drehteil (11) geführten Teil des Stößels (12) in einer zu den Bewegungsrichtungen des Stößels (12) und des Schiebers (19) parallelen Ebene (23) verdrehbar ist.

4. Zahnradschleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (14) des Werkzeugsupports (13) den in der Mitte zwischen den beiden Stirnflächen des Werkstücks (5) liegenden Grundkreis des Werkstücks (5) zumindest annähernd tangiert.