DE2641554B2 - Vorrichtung zum Wälzschleifen zylindrischer Zahnräder - Google Patents
Vorrichtung zum Wälzschleifen zylindrischer ZahnräderInfo
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Description
von der dazu parallelen Tangentialebene (T) an den Grundzylinder (B) verläuft, wobei
r, = Kopfkreisradius,
Tb = Grundkreisradius,
rrs = für das Schleifen maßgeblicher Fußkreisradius,
Ws = effektive Zahnweite zwischen den Schleifscheiben,
und wobei die Verbindungslinie radial innerhalb der genannten Tangentialebene liegt, wenn die Ebenen
der Schleifscheiben dort konvergieren, die Verbindungslinie aber radial außerhalb der Tangentialebene
liegt, wenn die Ebenen der Schleifscheiben nach außen konvergieren oder parallel sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der jede Schleifscheibe auf einem Schleifsupport angeordnet j-,
ist, der um eine zur Achse des zu schleifenden Zahnrades (5) parallele Schwenkachse schwenkeinstellbar
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (15') jedes Schleifsupports (15) in der
Nähe der zugehörigen Schleifpunkte (6, 7; 9, 10) angeordnet ist.
45
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wälzschleifen zylindrischer Zahnräder mittels zweier tellerförmiger
Schleifscheiben, die mit an ihrem seitlichen Rand gelegenen, nahezu punktförmigen Kontaktzonen
eine rechte bzw. eine linke Zahnflanke bearbeiten, wobei zwischen dem Zahnrad und beiden Schleifscheiben
eine auf den Grundzylinder des Zahnrades bezogene hin- und hergehende Wälzbewegung stattfindet.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Gattung (MAAG Taschenbuch, Zürich 1963, Seiten 259-268)
liegen die beiden Kontaktzonen stets in einer μ Tangentialebene an den Grundzylinder des Werkstücks.
Durch die Wälzbewegung erzeugen die beiden Schleifscheiben mit ihren Kontaktzonen ein evolventenförmiges
Profil. Dabei ist ein gewisser Überlauf der Wälzbewegung in der Regel unvermeidlich, damit die br>
Kontaktzonen mit Sicherheit das gesamte Profil überstreichen. Dieser Überlauf besteht darin, daß sich
eine der beiden Schleifscheiben nach dem Schleifen der Kopfpartie einer Zahnflanke durch weiteres Walzen
vom Zahn entfernt, also »Luft« schleift, während die
andere Schleifscheibe noch die Zahnfußpartie einer anderen Zahnflanke bearbeitet. Ein solcher Überlauf
mu3 in praktisch allen Fällen in Kauf genommen werden, da es äußerst selten und nur durch Zufall in der
Auslegung der Verzahnung vorkommen kann, daß gleichzeitig ein Zahnkopf und ein Zahnfuß von je einer
Schleifscheibe gleichzeitig bearbeitet wird. Dadurch war es bis jetzt notwendig, mit einem Wälzhub zu
arbeiten, der größer ist als derjenige, welcher der tatsächlichen Länge des Zahnprofils entspricht
Erfindungsaufgabe ist es, den Überlauf der Wälzbewegung so gering wie möglich zu halten oder ganz zu
vermeiden.
Dies wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 erreicht
Damit wird nicht nur der Wälzhub möglichst klein gehalten, sondern es kann auch die Wälzhubzahl pro
Zeiteinheit und gleichzeitig der Vorschub in Zahnlängsrichtung vergrößert werden. Es ist sogar möglich, einen
Überlauf vollständig zu vermeiden, wodurch die Schleifkräfte auf das Werkstück durch dessen ständigen
Kontakt mit den Schleifscheiben gegenseitig nahezu ausgeglichen sind, so daß Profilfehler vermieden
werden.
Ein weiterer Vorteil des Arbeitens mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß der Schleifeingriffswinkel
zwischen Zahnradprofil und Schleifscheiben sich während des Wälzvorganges kontinuierlich
ändert und damit der theoretische Schleifpunkt auf dem Schleifscheibenprofil wandert. Dies bedeutet, daß die
Schnittigkeit der Schleifscheiben gesteigert und aus diesem Grund eine höhere Schleifleistung erzielt wird.
Am Zahnprofil bewirkt die erfindungsgemäße Anordnung der Kontaktzonen eine leichte Abweichung von
der Evolvente. Diese Abweichung kompensiert durch Überlagerung andere Abweichungen, die sich aus den
entlang dem Zahnprofil unterschiedlichen Geschwindigkeiten der beim Abwälzvorgang stattfindenden
Relativbewegung zwischen Zahnrad und Schleifscheiben ergeben; dadurch wird die Profilgenauigkeit erhöht.
Die bisher üblichen Profilkorrekturen, z. B. die Zurücklegung der Zahnkopf- und/oder Zahnfußpartien,
können in gleicher Weise und mit den gleichen Mitteln wie bei bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen
erzeugt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Beispielszeichnungen erläutert. Es zeigt
F i g. 1 drei Wälzstellungen bei einer bekannten Vorrichtung zum Wälzschleifen;
F i g. 2 drei Wälzstellungen bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
F i g. 3 die Änderung des Eingriffswinkels zwischen Profil und Schleifscheibe beim Kopf- und beim
Fußeingriff bei der Vorrichtung gemäß F i g. 2;
F i g. 4 ein Schleifscheibenprofil für das Schrupp-Schleifen;
F i g. 5 ein Schleifscheibenprofil für das Fertigschleifen ,-und
F i g. 6 Tast- und Abrichteinrichtungen für die eine Schleifscheibe.
Zur Erklärung des Erfindungsgedankens genügt es, sich ein Zahnrad mit sehr geringer Zahnbreite
vorzustellen, bei dem während des Schleifens keine Bewegung in Längsrichtung der Zähne notwendig ist.
Bei bekannten Vorrichtungen arbeiten zwei Schleif-
scheiben 1 und 2, die schräg oder gemäß F i g. 1 parallel zueinander angeordnet sein können, mit sehr klein*.·)
Kontaktzonen 3 und 4, die auf einer Tangentialebene T an den Grundzvünder B mit dem Radiu>, rj, liegen. Im
obersten Teil der F ί g. 1 beginnt die Schleifscheibe 1 am Zahnfuß einer linken Zahnflanke eines Zahnrades 5 zu
schleifen, das sich in der linken Endlage I eines Wälzhubes Hg befindet; die Schleifscheibe 2 steht
relativ weit außerhalb des Eingriffs mit dem Zahnrad 5. In einer Mittellage II des Wälzhubes Hc (mittlerer Teil ]0
der F i g. 1) sind beide Schleifscheiben 1 und 2 im
mittleren Teil der linken bzw. rechten Zahnflanke im Eingriff. In der rechten Endlage III des Wälzhubes Hp
(unterster Teil der F i g. 1) steht die Schleifscheibe 2 mit dem Zahnfuß der rechten Zahnflanke im Eingriff; die
Schleifscheibe 1 ist relativ weit außer Eingriff. Der Wälzhub Hg ist also bedeutend größer als der zum
Schleifen eines einzelnen Zahnprofils notwendige Wälzhub.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung haben die annähernd punktförmigen Kontaktzonen 6 und 7 gemäß
F i g. 2 und 3 einen Abstand AHs von der Tangentialebene
Tan den Grundkreiszylinder B. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung liegt die Verbindungslinie
der beiden Kontaktzonen 6 und 7 stets im Abstand Δ Hs radial innerhalb der Tangentialebene T
und die Schleifscheiben 1 und 2 sind unter einem Winkel tys gegeneinander schräggestellt. In Sonderfällen kann
der Winkel ys Null oder negativ sein und die
Kontaktzonen können außerhalb der Tangentialebene jo
T liegen. Der bevorzugte Bereich von ys liegt zwischen
plus 15° und minus 5°. In der linken Endlage I des Zahnrades 5, also am linken Ende des Wälzhubes Hmm
steht die Kontaktzone 6 der Schleifscheibe 1 (oberster Teil der Fig.2) mit dem Zahnfuß einer linken
Zahnflanke in Eingriff, während die Kontaktzone 7 der Schleifscheibe 2 mit dem Zahnkopf einer rechten
Zahnflanke im Eingriff steht. In der mittleren Partie der Fig.2 ist das Zahnrad 5 in der mittleren Lage Il des
Wälzhubes Hmin hier stehen beide Schleifscheiben 1 und
2 mit dem mittleren Teil der rechten bzw. linken Zahnflanke in Eingriff. Im unteren Teil der F i g. 2 steht
das Zahnrad 5 in der rechten Endlage III des Wälzhubes Hmin in der die Schleifscheibe 1 mit dem Zahnkopf der
linken Zahnflanke in Eingriff steht, während die Schleifscheibe 2 mit der Kontaktzone 7 mit dem
Zahnfuß der rechten Flanke in Eingriff steht.
In F i g. 3 sind die Eingriffsverhältnisse zwischen den Schleifscheiben 1 und 2 und einem größeren Zahnrad 8
mit kleinerer Zähnezahl verdeutlicht. Der für das Schleifen maßgebliche Fußkreisradius ist mit r«
bezeichnet, der Kopfkreis des Zahnrades 8 mit ra. Der
Schnittpunkt der Tangentialebene Tan den Grundzylinder mit dem Kopfkreis ist auf der linken Seite des
Zahnrades 8 mit A bezeichnet, der entsprechende Schnittpunkt mit dem Schleiffußkreis ist auf der rechten
Seite mit Fbezeichnet. Der Eingriffwinkel am Zahnkopf
entspricht dem Zentriwinkel ya zwischen der annähernd
punktförmigen Kontaktzone 9 und dem Punkt A, der Eingriffswinkel am Zahnfuß entspricht dem Zentriwin- bo
kel yrs zwischen der annähernd punktfömigen Kontaktzone
10 und dem Punkt F. Der Wälzhub H,„i„ ist gleich
der Strecke 9-10'.
Die Differenz der Winkel yis-ya stellt die Änderung
des Schleifeingriffswinkels während dem Wälzvorgang b5
vom Zahnfuß zum Zahnkopf dar. Die an der Schleifmaschine eingestellte Schrägstellung der Schleifscheibenachsen
im Winkel ys kann etwas größer oder kleiner gewählt werden als der Eingriffswinkel im
Schleiffußkreis:
Υελ = YfS — Ya + Yef <
wobei Yea die Differenz aus dem Schi ägstellwinkel ys
der Schleifscheibenachsen und dem Schleifscheiben-Eingriffswinkel y, im Zahnkopf darstellt und yeF die
Differenz aus dem Schrägstellwinkel ysder Schleifscheibenachsen
und dem Schleifscheiben-Eingriffswinkel yts am Zahnfuß.
Dabei ist
Dabei ist
ya = arccos
■ — arccos
Hs rh
yfs = arccos —- - arccos ——.
rfs rf
rfs rf
Die effektive Zahnweite ist mit Ws bezeichnet; diese
entspricht mit großer Annäherung dem Abstand der beiden Kontaktzonen 9 und 10.
Beim Schruppschleifen erhalten die Schleifscheiben durch die Abnützung, die in Fig.4 übertrieben
dargestell ist, ein mit einer gerundeten Kante versehenes Profil, das von der Form abweicht, die durch das
Abrichten an der Stirnfläche und am Außenmantel entsteht. Ein Taster 11 tangiert dieses Profil im mittleren
Bereich, er ist im Winkel y/v* zur Stirnfläche der
Schleifscheibe geneigt; dieser Winkel y\A bestimmt sich
aus der Formel
ΥΝΛ = ^Y EA
Der Punkt 12 auf dem Schleifscheibenprofil bearbeitet die Zahnkopfpartie und der Punkt 13 die
Zahnfußpartie; die dazwischenliegenden Punkte bearbeiten die Profilpartie zwischen Zahnkopf und Zahnfuß
infolge der kontinuierlichen Veränderung des Schleifeingriffwinkels
während der Wälzbewegung in den Grenzen von jvsbis ya bzw. γεΑ bis ycp
Dadurch sind wesentlich mehr Schleifkörner an der Zerspanung beteiligt, als wenn nur eine Kante jeder
Schleifscheibe arbeiten würde, was sich günstig auf die Standzeiten der Schleifscheiben und auf die Bearbeitungszeit
auswirkt.
Beim Fertigschleifen muß das Schleifscheibenprofil angenähert scharf sein, d. h. eine nur sehr schwach
gerundete Kante aufweisen, die sich aus dem Abrichten der Stirnfläche und des Außenmantels ergibt (F i g. 5).
Die Veränderung des Schleifscheibeneingriffwinkels bewirkt jedoch auch beim Fertigschleifen eine leichte
Verlagerung der schneidenden Schleifkörner, so daß sich auch beim Fertigschleifen die Veränderung des
Schleifscheibeneingriffwinkels während dem Wälzvorgang vorteilhaft auswirkt
Die Schleifscheibe 2 gemäß Fig.6 sitzt auf einer
Schleifspindel 14, die in einem Schleifsupport 15 gelagert ist und über eine Riemenscheibe 16, einen
Riemen 17 und eine Riemenscheibe 18 von einem Motor 19 angetrieben wird. Der Schleifsupport 15 ist um einen
Schwenkpunkt 15' in der Nähe der Schleifpunkte 7 und 10 verschwenkbar, um die Schleifscheibenachse im
Winkel γς einstellen zu können. Auf einem in
Pfeilrichtung 20 verschiebbaren Abrichtsupport 21 sitzen eine winkelstarr angeordnete Abrichtvorrichtung
22 für das Abrichten der Stirnfläche der Schleifscheibe 2, eine winkelstarr angeordnete Abrichtvorrichtung 23 für
das Abrichten der Mantelfläche der Schleifscheibe und eine um einen in der Nähe der oberen Schleifkante
gelegenen Punkt 24 schwenkbare Tasteinrichtung 25, zu welcher der als Tastdiament ausgebildete Taster 11
gehört. Der Taster 11 ist auf einem schwenkbaren Tasthebel 26 befestigt, der über einen Kontakt 27 seine
Position in bekannter Art meldet. Die Schleifspindel wird bei Abnützung der Stirnfläche axial nachgeschoben.
Für die Schleifseheibe 1 ist eine zu Fig.6
spiegelbildliche Anordnung vorgesehen.
Die Einstellverhältnisse werden dadurch bestimmt, daß man die der ideellen Zahnweite Ws, nächslliegende
größere oder kleinere Zahnweite Ws wählt. Die ideelle
Zahnweite WSv entspricht gemäß F i g. 3 einer Strecke
auf der Tangente auf den Grundkreis, die begrenzt wird vom Schnittpunkt Fmk dem Schleiffußkreisradius /ys auf
der einen Seite und dem Schnittpunkt A mit dem Kopfkreisradius r, auf der anderen Seite. Dieser ideellen
Zahnweite entspricht eine fiktive gebrochene, zwischen den genannten beiden Begrenzungspunkten liegende
Zähnezahl k. Der effektiven Zahnweite Ws entspricht
eine zwischen zwei parallelen Tangentialebenen an die gegengerichteten Zahnflanken liegende ganzzahlige
Zähnezahl k, in den F i g. 1 bis 3 drei Zähne. Diese ganzzahlige Zähnezahl k kann größer oder kleiner sein
als die fiktive, gebrochene Zähnezahl.
Es wird nun eine Kenngröße
W,
Sv
errechnet Ist diese Kenngröße kw größer als 1, dann müssen die Schleifzonen unterhalb, d. h. radial innerhalb
der Grundzylinder-Tangentialebene gelegt werden; ist diese Kenngröße kw kleiner als 1, dann müssen die
Schleifzonen oberhalb, d.h. radial außerhalb der Grundzyünder-Tangentialebene gelegt werden.
Der Abstand aHsder Schleifzonen von der Grundzylinder-Tangentialebene
Γ ergibt sich aus den Formeln für
a) den Wälzhub
der auch der Strecke auf der Parallelen zui Tangente an den Grundkreis im Abstand ΔΗ·
entspricht, die gebildet ist durch den Schnittpunkt mit dem Kopfkreis und dem Schnittpunkt mit derr
Schleif fußkreis;
b) die Höhe Hs der Schleifscheibenzone über dei
Zahnradachse
Der Abstand AHsder Schleifzonen von der Grundzylinder-Tangentialebene
ist dann
wobei
Modul · Zähnezahl
rb = - · cosa
rb = - · cosa
λ = Eingriffswinkel des Zahnrades.
Die Schrägstellung der Schleifscheibenachsen geschieht
nach der Formel
= arccos — — arccos —
r/s
r/s
wobei die tatsächliche Einstellung um den Winkel γει
etwas größer oder kleiner gewählt werden kann. Daraus entsteht der Einstellwinkel ys Diese Formeln bezieher
sich auf die Stirnebene des Werkstückrades.
Durch die Einstellung des Tasters 11 im Winkel γ na
berührt dieser den mittleren Bereich des Schleifscheibenprofils, wodurch die Abweichungen vom theoretischen
Evolventen-Zahnprofil optimal ausgeglicher werden.
Die Veränderung des Schleifeingriffswinkels häng! von der Zahl k der zwischen den beiden Schleifscheiber
liegenden Zähne bzw. der effektiven Zahnweite Ws und der Versetzung Δ ffeab.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Vorrichtung zum Wälzschleifen zylindrischer Zahnräder mittels zweier tellerförmiger Schleifscheiben,
die mit an ihrem seitlichen Rand gelegenen, nahezu punktförmigen Kontaktzonen
eine rechte bzw. eine linke Zahnflanke bearbeiten, wobei zwischen dem Zahnrad und beiden Schleifscheiben
eine auf den Grundzylinder des Zahnrades bezogene hin- und hergehende Wäzbewegung
stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinie der Kontaktzonen (6, 7; 9, 10)
der beiden Schleifscheiben im Abstand
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