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Zahnradbearbeitungsverfahren
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung der Zähne eines
rotierenden Zahnrades mittels mindestens eines rotierenden zahnradartigen oder schneckenförmigen
Werkzeuges gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus der DE-OS 31 50 961 ist ein solches Verfahren bekannt, um ein
Stirnzahnrad mittels einer globoidischen Schleifschnecke auf beiden Flanken ohne
axiale Verschiebung des Zahnrades gegenüber der Schnecke zu schleifen. Die rotierende
Schleifschnecke, deren Bodenzahndicke kleiner ist als das Fertigmass der Bodenzahnlücke
des zu erzeugenden Zahnrades,wird dabei zuerst relativ zum rotierenden Zahnrad radial
zugestellt bis zum Erreichen des Soll-Fertigungsachsabstandes. Anschliessend wird
eine genau definierte relative Kreisvorschubbewegung ausgeführt,
bestehend
aus einer positiven und einer anschliessenden negativen Zusatzdrehbewegung des Zahnrades
oder der Schnecke, wobei diese Zusatzdrehbewegung der entsprechenden Grunddrehzahl
des Zahnrades bzw. der Schnecke überlagert wird. Dadurch wird erreicht, dass zuerst
die einen Flanken und anschliessend die anderen Flanken des Zahnrades auf Fertigmass
bearbeitet werden.
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Bei diesem Verfahren besteht zwischen der Schleifschnecke und der
Zahnflanke des Zahnrades schon beim Schruppen, unabhängig von der Bearbeitungszugabe,
eine volle Linienberührung. Das Verfahren eignet sich für hohe Schleifleistungen
und grosse Alaterialabtragungen, da infolge des vorhandenen-Spieles eine wirksame
Kühlung möglich ist. Ueber die gesamte Bearbeitungsoperation wird ein optimaler
Spanabtrag unter Vermeidung von Brandflecken erzielt.
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Die schleifbare Zahnradbreite ist jedoch begrenzt durch die Verzahnungsdaten
des Werkstückes sowie den Durchmesser und die Gangzahl der Schleifschnecke. So kommt
es z.B. bei Werkstücken mit geringem Schrägungswinkel vor, dass sie nach diesem
Verfahren nicht bearbeitet werden können, weil die maximale schleifbare Zahnbreite
kleiner ist als die effektive Zahnradbreite.
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Die Erfindung stellt sich nun zur Aufgabe, das bekannte Bearbeitungsverfahren
so zu verbessern, dass der Anwendungsbereich in Richtung grösserer Werkstückzahnbreiten
erweitert wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die in der Kennzeichnung des
Patentanspruchs 1 definierten Verfahrensschritte.
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Zweckmässigerweise wird das Werkstück vor dem Schleifen der einen
Flanken aus seiner Mittelstellung axial nach der einen Seite verschoben und anschliessend
vor dem Schleifen der anderen Flanken axial nach der anderen Seite verschoben, währenddem
die Position des Werkzeuges in bezug auf die Bearbeitungsmaschine unverändert bleibt.
Diese Verschiebung des Zahnrades gestattet das Bearbeiten breiterer Zahnräder durch
die gleiche Schnecke, als dies beim bekannten Verfahren möglich ist.
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Nachstehend werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der
Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen:
Fig. 1 schematisch die Eingriffsverhältnisse
zwischen einem rotierenden Stirnzahnrad und einer globoidischen Schleifschnecke,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Fig. 1 in grösserem Massstab, Fig. 3 eine schematische
Draufsicht auf die Schleifschnecke und das Zahnrad, senkrecht zu den beiden parallelen
Ebenen, in denen ihre Drehachsen liegen, und Fig. 4 eine Draufsicht auf das zu bearbeitende
Zahnrad, wobei der grobe Verlauf der Berührungslinien beim Bearbeiten der einen
und der anderen Flanken eingezeichnet ist und die axiale Verschiebung nach der einen
bzw.
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der anderen Seite angedeutet ist.
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In den Fig. 1 und 2 ist die Bearbeitung des rotierenden Stirnzahnrades
1 durch die rotierende globoidische Schleifschnecke 2 dargestellt. Das zu erzeugende
Zahnradfertigprofil ist mit 3, die rohen Zahnflanken sind mit 4 und die beiden Teilkreisradien
des Zahnrades 1 bzw. der Schnecke 2 sind mit r z bzw.
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r5 bezeichnet. Das Profil 5 der Schleifschnecke 2 ist so gewählt,
dass deren Bogenzahnlücke L5 grösser oder höchstens
gleich gross
ist wie die Bogenzahndicke D des Zahnrades 1, z d.h. L5 >- Dz. So kann die Schleifschnecke
2 sofort auf die volle Tiefe bis zum Erreichen des Soll-Fertigungsachsabstandes
a zwischen der Schleifschneckenachse 6 und der Stirnzahnradachse 7 zugestellt werden,
ohne dass eine Berührung mit den noch rohen Zahnflanken 4 des Werkstückes stattfindet.
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Das rotierende Werkzeug 2 und das rotierende Werkstück 1 stehen dabei
miteinander in korrektem Zahneingriff, wobei das Verhältnis der Drehzahlen einem
aus dem Verhältnis der beiden Zähne zahlen von Werkstück und Werkzeug resultierenden
Crunddrehzahlenverhältnis entspricht.
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Nun wird zwischen dem Werkstück 1 und dem Werkzeug 2 eine relative
Kreisvorschubbewegung erzeugt, die aus einer positiven und anschliessend negativen
Zusatzdrehbewegung Zi X des Werkstückes oder des Werkzeuges besteht, welche Zusatzdrehbewegung
der entsprechenden Grunddrehzahl überlagert wird. Dadurch werden nacheinander zuerst
die einen und dann die anderen Zahnflanken des Werkstückes geschliffen.
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Beim bekannten Verfahren gemäss der eingangs erwähnten DE-OS 31 50
961 wird der Kreuzungspunkt 8 der beiden sich unter dem Winkel oC kreuzenden Achsen
6 und 7 in die mittlere
Stirnschnittebene 11 des Werkstückes 1
gelegt (Fig. 3). Wenn nun der Schrägungswinkel / des Werkstückes 1 relativ klein
ist, kann es vorkommen, dass ein Schleifen nach den bekannten Verfahren nicht möglich
ist, weil die maximale schleifbare Zahnradbreite B kleiner ist als die effektive
-ahnmax radbreite B. Die verfahrensgemässe Bearbeitungsweise - zuerst werden die
einen und dann die anderen Zahnflanken auf Fertigmass geschliffen - bringt es mit
sich, dass die Abstände rnischen dem Achskreuzungspunkt 8 und der linken bzw. rechten
Zahnrad Stirnschnittebene, bis zu der die jeweilige Zahnflanke vollständig geschliffen
ist, ungleich gross sind und je nach Zahnflankengeometrie stark voneinander abweichen
können.
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Diese Verhältnisse werden nun anhand der Fig. 4 näher erläutert. Die
beiden Zahnflanken jedes Zahnes des Zahnrades sind mit F1 und F2 bezeichnet. Beim
Bearbeiten der ersten Zahnflanken F1 berührt die Schleifschnecke 2 diese Flanken
Fllängs der Berührungslinie L1. Entlang dieser Linie L1, deren rechtes Ende bei
der rechten Stirnschnittebene 10' beginnt und deren linkes Ende sich um einen gestrichelt
eingezeichneten Abschnitt über die linke Stirnebene 9 des 7ahnrades 1 bis zur linken
Stirnschnittebene 9' erstreckt, ist ein vollständiger Schliff der Zahnflanke F1
gewährleistet. Praktisch heisst das, dass auf der rechten Seite des Zahnrades ab
der Schnittebene 10' die Zahnflanke F1 unvollständig geschliffen ist,
währenddem
auf der linken Seite die Zahnflanke F1 bis zur Stirnebene 9 korrekt geschliffen
ist, die maximal mögliche Schliffbreite auf dieser Seite aber nicht vollständig
ausgenützt ist.
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Beim Schleifen der zweiten Zahnflanke F2 sind die Verhältnisse analog,
d.h. die Berührungslinie L2 erstreckt sich von der linken Stirnschnittebene 9" über
die rechte Stirnebene 10 des Zahnrades 1 hinaus bis zur rechten Stirnschnittebene
10".
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Dabei sind die Abstände B' und B" der linken und der rechten voll
ausgeschliffenen Zahnrad-Stirnschnittebenen 9' und 10' vom Achskreuzungspunkt 8
beim Schleifen der ersten Werkzeugflanken F1 gleich gross wie die Abstände der rechten
10" bzw. linken 9" voll ausgeschliffenen Werkstück-Stirnschnittebenen vom Achskreuzungspunkt
8 beim Schleifen der zweiten Werkstückflanke F2. Da beim Schleifen nach dem bekannten
Verfahren die Lage des Achskreuzungspunktes 8 unverändert bleibt, ist Bmax durch
den kleineren Abstand B' zwischen dem Achskreuzungspunkt 8 und der voll ausgeschliffenen
Werkstück-Stirnschnittebene bestimmt (BmaX = 2B'), währenddem der Unterschied zwischen
dem kleineren und dem grösseren Abstand (B" -B') ungenützt bleibt.
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Erfindungsgemäss wird die volle schleifbare Radbreite B'+B" der linken
und rechten voll ausgeschliffenen Zahnradstirnschnittebenen dadurch nutzbar gemacht,
dass der Achskreuzungspunkt zum Schleifen der ersten bzw. der zweiten Zahnflanke
F1, F2 jeweils um den Verschiebeweg v = 2 axial vom mittleren Achskreuzpunkt 8 nach
rechts bz. nach links verschoben wird. Anders ausgedrückt: das Zahnrad 1 wird beim
Schleifen so axial verschoben, dass die Endpunkte der beiden Berührungslinien L1
und L2 gerade in die Stirnseiten des Zahnrades zu liegen kommen, dass also die ganze
Länge von L1 und L2 ausgenützt werden kann.
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Das kann z.B. so durchgeführt werden, dass beim Schleifen die rotierende
Schnecke 2 zuerst radial zugestellt wird, bis der Soll-Fertigungsabstand a vom rotierenden
Zahnrad, das von seiner Mittellage aus um den Verschiebeweg R axial nach der linken
Seite verschoben wurde, erreicht ist. Durch Ueberlagern der Kreisvorschubbewegung
z auf die Grunddrehzahl der Schleifschnecke oder des Zahnrades wird dann die erste
Flanke F1 auf ihrer ganzen Breite B"+B' geschliffen. Nach dem Schleifen der ersten
Flanke F1 wird zunächst die Schnecke 2 radial aus der Verzahnung des Zahnrades 1
ausgefahren; anschliessend wird das Zahnrad 1 um den Betrag 2.v nach rechts verschoben.
Dabei muss die Werkstückdrehwinkellage relativ zur Schneckendrehwinkellage durch
einen
dem Schrägtingswinkel /5 und dem Verschiebeweg 2.v entsprechenden
Drehwinkel korrigiert werden. Aus dieser Position folgt nun wieder das Zustellen
der Schnecke 2 auf den Soll-Fertigungsabstand und das Ueberlagern der Kreisvorschubbewegung
A «) auf die Grunddrehzahl im umgekehrten Drehsinn wie zum Schleifen der ersten
Flanke, womit die zweite Flanke F2 auf ihrer ganzen Breite geschliffen wird.
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