DE2307493A1 - Verfahren und vorrichtung zum schleifen von zahnflanken, insbesondere zylindrischer zahnraeder mit profilkorrektur - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum schleifen von zahnflanken, insbesondere zylindrischer zahnraeder mit profilkorrekturInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zum Schleifen von Zahnflanken, insbesondere zylindrischer Zahnräder
mit Profilkorrektur
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen von Zahnflanken, insbesondere zylindrischer Zahnräder, mittels mindestens
einer tellerförmigen Schleifscheibe, wobei a*e· Wälzbewegung
zwischen Werkstück und Schleifscheibe Zustellbewegungen zwischen Werkstück und Schleifscheibe senkrecht zur Zahnflanke
die
überlagert sind, um/theoretische Evolventenzahnflanke längs des Zahnprofils und längs der Zahnbreite zonenweise zu verändern. Meistens wird dabei das sog. Nullgradverfahren verwendet, bei dem bei Verwendung von zwei Schleifscheiben diese im Prinzip einen Winkel von 0° einschließen, d.h. mehr oder weniger parallel sind. Theoretisch besteht zwischen Schleifscheibe und Werkstück Punktberührung. Um diese Punktberührung etwas zu akzentuieren, können die Schleifscheibenachsen auch um einige Winkelgrade gegeneinander geneigt sein. Entscheidend ist dabei, daß die Berührung am äußeren Rand der Schleifscheibe stattfindet und die Abwälzbewegung zwischen Schleifscheibe und Werkstück auf den Grundkreis bezogen ist, wobei die beiden theoretisch aktiven Schleifpunkte auf einer Tangente an den Grundkreis liegen. Bei
überlagert sind, um/theoretische Evolventenzahnflanke längs des Zahnprofils und längs der Zahnbreite zonenweise zu verändern. Meistens wird dabei das sog. Nullgradverfahren verwendet, bei dem bei Verwendung von zwei Schleifscheiben diese im Prinzip einen Winkel von 0° einschließen, d.h. mehr oder weniger parallel sind. Theoretisch besteht zwischen Schleifscheibe und Werkstück Punktberührung. Um diese Punktberührung etwas zu akzentuieren, können die Schleifscheibenachsen auch um einige Winkelgrade gegeneinander geneigt sein. Entscheidend ist dabei, daß die Berührung am äußeren Rand der Schleifscheibe stattfindet und die Abwälzbewegung zwischen Schleifscheibe und Werkstück auf den Grundkreis bezogen ist, wobei die beiden theoretisch aktiven Schleifpunkte auf einer Tangente an den Grundkreis liegen. Bei
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den bekannten Verfahren und Vorrichtungen kann die Axialbewegung der Schleifscheibe mittels Profil- und Längskorrektur-Schablonen,
die auf ein Doppelhebelsystem wirken, gesteuert werden (DT-PS 1 230 650). Dabeiist die Profilkorrektur (meistens als Zahnkopf—
und/oder Zahnfußrücknahme ausgeführt) über die ganze Zahnlänge gleichbleibend; allerdings weichen auch die Zahnenden infolge
einer Zahnlängskorrektur (meistens als Rücknahme ausgeführt) von
ab
der theoretischen Flankenlinie/.Daraus resultiert bei einer Zahnradpaarung
ein z.B. ovalfönniges Tragbild beim Kontakt mit der Flanke des Gegenrades.
Bei höchstbelasteten Getrieben mit extremen Zahndrücken und/
oder Umfangsgeschwindigkeiten, wie auch bei Rollrädern, d.h.Werkzeugrädern
für das Fertigrollen von Zahnrädern ist die bisherige Korrekturmöglichkeit der Zahnflanken nicht mehr genügend. Es werden
z.B. verschränkte oder andere Zahnflankenkorrekturen gefordert, bei denen sich das Zahnprofil längs der Zahnbreite laufend
ändert. Diese ganz beliebige Beeinflussung der Zahnflanke und ihre Abweichung von der theoretischen Form war aus den genannten
Gründen Aufgabe der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht nun darin, daß den Zahnflanken
ein zweidimensionales Koordinatensystem zugeordnet wird,
und daß entsprechend der Relativstellung zwischen Schleifscheibe und Zahnflanke für dieses Koordinatensystem in einem Speicher
programmierte Werte in Zustellbewegungen umgewandelt werden.
Die erfindungsgemäße Lösung für die Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens besteht darin, daß die Abszissen- und Ordinatenwerte der momentanen Relativstellung zwischen Zahnflanke
und Werkzeug durch Positionsgeber in ein Steuergerät eingegeben werden. Bei diesen Positionsgebern kann es sich um absolute oder
inkrementale Geber handeln.
Diese Lösung hat den Vorteil, daß insbesondere bei Einzelarbeiten kein Informationsträger wie z.B. ein Lochband oder dgl.
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notwendig 1st, daß das Koordinatennetz je nach Bedarf in beiden
Richtungen unabhängig voneinander eng- oder weitmaschig gewählt werden kann und daß alle eingegebenen Werte kurzfristig geändert
werden können.
Die Erfindung ist schematisch und beispielsweise in vier Figuren dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 eine Zahnflankenschleifmaschine in ihrem wesentlichen Aufbau
mit Vorrichtungen für eine Längsbewegung des Werkstücks, für eine Wälzbewegung des Werkstücks und eine nur an einer
von zwei Schleifscheiben mit im wesentlichen parallelen Achsen dargestellten Vorrichtung für eine axiale Zustellbewegung
längs der Schleifscheibenachse; weiter sind der elektronische Speicher und das Steuergerät mit den wesentlichen
Verbindungen zur Maschine sichtbar;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Anordnung;
Fig. 3 einen Zahn mit Evolventenflanken und einem x-y-Koordinatennetz
mit der Zustellrichtung in z-Richtung; die äquidistanten, die y-Werte charakterisierenden Linien sind nicht
gleichmäßig auf die Zahnhöhe aufgeteilt, sondern stehen in linearer Beziehung mit der Wälzbewegung;
Fig. 4 denselben Zahn wie in Fig. 2, dessen Zahnprofile sich jedoch
längs der Zahnbreite verändern, wobei diese Veränderungen in stark überhöhtem Maße dargestellt sind.
Auf einem Bett 1 einer Zahnflanken-Schleifmaschine für Stirnräder ist ein Längsschlitten 2 für die Erzeugung der Zahnlängsbewegung
verschiebbar angeordnet. Auf diesem Längsschlitten 2 ist quer ein Wälzschlitten 3 verschiebbar, auf dem ein zu schleifendes
Stirnrad Λ als Werkstück drehbar befestigt ist. Gleichachsig
damit verbunden ist ein Rollbogen 5; diese Verbindung (Teilein-
richtung) wird gelöst, wenn ein Flankenpaar fertig geschliffen ist und das nächste Flankenpaar zum Schleifen kommt. Zwei Rollbandpaare
6 sind mit den einen Enden auf dem Rollbogen 5 und mit den anderen Enden an einem Rollbandständer 7 befestigt, der auf
dem Längsschlitten 2 festgeklemmt ist. Beim Verschieben des Wälzschlittens
3 drehen sich Rollbogen 5 und Werkstück 4 zwangsläufig, wodurch die Wälzbewegung zustandekommt.
Zum Hin- und Herbewegen des Längsschlittens 2 dient ein Antriebsaggregat
8, das mit einem Positionsdrehgeber 8! kombiniert ist und dessen Ritzel 9 zur axialen Verschiebung des Werkstücks
in eine Zahnstange 10 des LängsSchlittens 2 greift. Zum Hin - und Herbewegen des Wälzschlittens 3 dient ein Antriebsaggregat 11,
das über eine Kurbel 12, einen Gleitstein 13 und eine Kulissenführung
14 des Wälzschlittens 3 die Wälzbewegung des Werkstücks 4 bewerkstelligt.
Zwei tellerförmige Schleifscheiben 15 und 16 sind in einem
Schleifscheibensupport 17 gelagert, der nur bruchstückweise gezeichnet ist. Dieser Schleifscheibensupport 17 ist fest verbunden
mit dem Bett 1. Eine Einrichtung für die axiale Verschiebung
der Schleifscheiben 15 und 16 ist nur für die Schleifscheibe 15 für das Schleifen der linken Zahnflanken gezeichnet, symmetrisch
dazu ist Jedoch dieselbe Einrichtung auch für die Schleifscheibe 16 (für das Schleifen der rechten Zahnflanken) angeordnet: die
axiale Verschiebung der Schleifscheibe 15 erfolgt über einen Wellenbund 18, der von der Lagerung im Schleifscheibensupport 17
aus durch eine Druckfeder 19 ständig in der einen Achsrichtung gedrückt wird. In der entsprechenden Gegenrichtung drückt eine
Rolle 20, die damit die axiale Lage der Schleifscheibe 15 bestimmt.
Die Rolle 20 ist auf einem Hebel 21 gelagert, der seinerseits auf einem Zapfen 22 gelagert ist; dieser wiederum ist fest
mit dem Schleifscheibensupport 17 verbunden. Auf dem Hebel 21 ist eine weitere Rolle 23 gelagert, die mit einer Kurvenscheibe 24
in Berührung steht; wobei der Druck für diese Berührung von der Druckfeder 19 herrührt. Die Kurvenscheibe 24 sitzt fest auf
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einem Schrittmotor 25$ der die axiale Lage der Schleifscheibe 15
beeinflußt. Für eine entsprechende Beeinflussung der Schleifscheibe
16 für die rechten Zahnflanken dient ein Schrittmotor 26.
Der mit dem Antriebsaggregat 8 kombinierte Positionsdrehgeber 8* stellt die Lage des Längsschlittens 2 und damit auch die
axiale Stellung des Werkstücks 4 zu den Schleifscheiben 15 und 16 fest. Ein weiterer Positionsdrehgeber 27 ist mit dem Antriebsaggregat
11 als Glied der Wälzbewegung verbunden und überwacht die Stellung des Wälzschlittens 3 und damit auch die Wälzstellung
der Zahnflanken des Werkstücks 4 bezüglich der Schleifscheiben 15 und 16. Mit den beiden Schrittmotoren 25 und 26 ist je ein Positionsdrehgeber
28 und 29 verbunden, die als Positionskontrolle des Zustellsystems wirken. Die Schrittmotoren 25 und 26, wie auch
die Positionsdrehgeber 8, 27, 28 und 29 sind mit einem elektronischen
Speicher und Steuergerät 30 elektrisch ver-bunden.
Das Speicher- und Steuergerät (Blockschaltbild Fig. 2) hat eine Eingabeeinheit 31 mit einem Tasterfeld 32 zum Eingeben der
Daten auf einen elektronischen Arbeitsspeicher 33. Mit diesem Arbeitsspeicher
ist eine zentrale Recheneinheit 34 und ein Interpolator
35 verbunden. Weiter schließt sich daran eine Leistungsstufe 36 an. Zusätzlich besitzt das Speicher- und Steuergerät 30
die Anzeigegeräte 37, 38 und 39 für die Koordinatenwerte x, y und ζ sowie einen Programmwahlschalter 40.
Um Jede Zone auf den Zahnflanken des Werkstücks 4 beeinflussen
zu können, wird der Zahnflanke ein zweidimensionales Koordinatennetz
x, y (Fig. 3) zugeordnet, das die Zahnflanke in eine Anzahl von Feldern 41 zerlegt. Jedes Feld wird durch ein Werte-
Zi
paar x^y^ charakterisiert, dem ein bestimmter Zustellwert/zugeordnet
ist.
Zum Schleifen der Zahnflanken mit beliebigen Abweichungen von der theoretischen, evolventenförmigen Zahnflanke werden die
den Koordinatenpunkten mit den x-y-Werten zugeordneten Zustell-
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werte ζ über die Eingabeeinheit 31 bzw. über die Taster im Tasterfeld
32 in den elektronischen Arbeitsspeicher 33 im voraus eingegeben. Bein Schleifen werden diese Zustellwerte ζ dort abgefragt
.
Diese Abfragung geschieht während des Bestreichens der jeweiligen felder 41 der Zahnflanken durch die Schleifscheiben 15
und 16 in beliebiger Richtung, in den momentanen Relativstellungen zwischen Zahnflanke und Werkzeug. Dabei werden die dem entsprechenden
Feld 41 zukommenden Zustellwerte aus dem Arbeitsspeicher 33 in die zentrale Recheneinheit 34 eingegeben, wo sie mit
dem Istwert des Schrittmotors 25 verglichen und dann dem Interpolator
35 zugeführt werden, über die Leistungsstufe 36 gelangen
die auf diese Art ermittelten Zustellwerte auf den Schrittmotor
Der Schrittmotor 25 verdreht die Kurvenscheibe 24 und bewirkt damit über die Rolle 23 eine Verschwenkung des Hebels 21 und damit
über die Rolle 20 und den Wellenbund 18 die axiale Verschiebung der Schleifscheibe 15 eine Zustellung in der z-Achse des
Koordinatensystems. Diese Zustellung entspricht dem Korrekturwert für das betreffende Feld, das mit dem Drehgeber 8 für die Zahnlängsrichtung
(x-Richtung) und dem Drehgeber 27 für die Zahnhöhenrichtung als Funktion von der Wälzbewegung des Werkstücks 4
(** y-Richtung) festgestellt worden ist.
. In der Fig. 4 ist eine beliebige Zahnflankenkorrektur in stark überhöhtem Maße dargestellt, bei der sich das Zahnprofil"
längs der Zahnbreite laufend ändert, entstanden durch die beschriebene Zustellbewegung in z-Richtung der Schleifscheiben 15
und 16. Um eine möglichst glatte Zahnflanke ohne kantige Absätze als Folge einer plötzlichen Änderung der Zustellwerte ζ zu erhalten,
ist es notwendig, den Befehl zur Verschiebung in z-Richtung in möglichst kleinen, dafür zahlreichen Zustellbeträgen auf
den Schrittmotor 25 weiterzugeben. Dies wird durch die lineare Interpolation eines einzelnen Koordinatenschrittes als Differenz
von z.B. X2V3 za X2V4 vaa^°^er X2V3 zu X3V3 B^^tels des Inter-
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i.
polatora 35 erreicht, wobei der Zustellbetrag in eine Anzahl glel»
ehe Werte geteilt und die Teilwerte dem Zustellsystem laufend übermittelt werden,
An eich 1st es möglich, anstelle der axialen Korrekturbewegung der Schleifscheiben 15 und 16, die unabhängig voneinander
verstellt werden, die Korrekturbewegung in z-Richtung als Zusatzdrehbewegung des Werkstücks 4 auszuführen. Dies ist allerdings
nur zweckmäßig, wenn nur die eine Zahnflanke bearbeitet wird und nicht - wie beim Nullgrad-Schleifverfahren allgemein üblich - beide Zahnflanken gleichzeitig geschliffen werden.
Für Massenfertigung oder für immer wiederkehrende gleiche Schleifarbeiten kann anstelle des Tasterfeldes 32 ein Lochstreifenleser vorgesehen werden.
Es ist ferner möglich, anstelle der elektronischen Steuerung in x-Richtung, d.h. in Zahnlängsric-htung, die bisherigen Längskorrektur-Schablonen zu verwenden und nur in Zahnhöhenrichtung,
d.h. in der y-Ordinate nach dem beschriebenen Verfahren und der
beschriebenen Vorrichtung zu arbeiten.
Ansprüche:
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Claims (9)
1. Verfahren zum Schleifen/Zahnflanken, insbesondere zylindrischer
Zahnräder, mittels mindestens einer tellerförmigen
Schleifscheibe, wobei der Wälzbewegung zwischen Werkstück und
Schleifscheibe Zustellbewegungen zwischen Werkstück und Schleifscheibe senkrecht zur Zahnflanke überlagert sind, um die theoretische Evolventenzahnflanke längs des Zahnprofils und längs der
Zahnbreite zu verändern, dadurch gekennzeichnet , daß den Zahnflanken ein zweidimensionales Koordinatensystem
Schleifscheibe, wobei der Wälzbewegung zwischen Werkstück und
Schleifscheibe Zustellbewegungen zwischen Werkstück und Schleifscheibe senkrecht zur Zahnflanke überlagert sind, um die theoretische Evolventenzahnflanke längs des Zahnprofils und längs der
Zahnbreite zu verändern, dadurch gekennzeichnet , daß den Zahnflanken ein zweidimensionales Koordinatensystem
(Fig. 3) zugeordnet wird und daß entsprechend der Relativstellung zwischen Schleifscheibe (15) und Zahnflanke für dieses Koordinatensystem
in einem Speicher (33) programmierte Werte in Zustellbewegungen umgewandelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chn
e t , daß die Werte für die Zustellbewegungen zwischen Zahnflanke und Schleifscheibe (15) feldweise abgefragt werden nach
Maßgabe der entsprechend dem Koordinatensystem gemeldeten momentanen Relativstellung zwischen Zahnflanke und Schleifscheibe
(15).
Maßgabe der entsprechend dem Koordinatensystem gemeldeten momentanen Relativstellung zwischen Zahnflanke und Schleifscheibe
(15).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzei chn e t , daß der für den Wechsel von einem Koordinatenfeld ins
nächste Koordinatenfeld eingespeicherte Zustellbetrag durch einen Interpolator in eine Anzahl gleicher Werte geteilt und die Teilwerte dem Zustellsystem laufend übermittelt werden.
nächste Koordinatenfeld eingespeicherte Zustellbetrag durch einen Interpolator in eine Anzahl gleicher Werte geteilt und die Teilwerte dem Zustellsystem laufend übermittelt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die
Werte der Zustellbewegungen zwischen Zahnflanke und Schleifschei-
Werte der Zustellbewegungen zwischen Zahnflanke und Schleifschei-
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be (15) in Abhängigkeit von den Abszissen-Werten nach einer Schablone
gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet , daß die Werte der Zustellbewegungen zwischen Zahnflanke und
Schleifscheibe (15) in Abhängigkeit von den Ordinatenwerten über den Speicher (33) abgefragt werden.
5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß
Positionsgeber (8·, 27) zum Eingeben der Abszissen- und Ordinatenwerte
der momentanen Relativstellung zwischen Zahnflanke und Schleifscheibe (15) in das Steuergerät vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionsgeber (8·) für die Abszissenwerte mit einem Glied des Antriebs (8) für die axiale Verschiebung
des Werkstückes gegenüber der Schleifscheibe verbunden ist und der Positionsgeber (27) für die Ordinatenwerte mit einem
Glied des Antriebs (11) für die Wälzbewegung verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß für die Zustellbewegung zwischen
Zahnflanke und Werkzeug ein Schrittmotor (25) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor (25) mit einem Positionsgeber
(28) gekuppelt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Positionsgeber (81 27,
28) als Drehgeber ausgeführt sind.
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