DE3437682C2 - Vorrichtung zum Abrichten eines Doppelkegelschleifkörpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abrichten eines Doppel­ kegelschleifkörpers, insbesondere an einer Zahnflankenschleifmaschi­ ne, mit einem Kreuzschlitten, auf dem ein Halter für Abrichtwerk­ zeuge angeordnet ist, bestehend aus einem Antriebsmotor, einem Spindellager und einer Spindel zur Aufnahme der Abrichtwerkzeuge.

Die bekannten Einrichtungen zum Abrichten von Schleifkörpern ver­ wenden feststehende Abrichtwerkzeuge in Form von Einzeldiamanten und Diamantfliesen oder rotierende Abrichtwerkzeuge, die vorwiegend mit Diamantgranulat belegt sind. Die Steuerung der Bewegungen der Abrichtwerkzeuge erfolgt weitgehend konventionell über mechanische Systeme wie Schablonen, Kurvenscheiben, Lenkergetriebe, Rollbogen­ geräte oder Profilkörper.

Ein wesentlicher Mangel mechanisch gesteuerter Abrichtsysteme ist die geringe Flexibilität beim Umrüsten auf wechselnde technologische Abrichtbedingungen.

Es ist ein erheblicher Aufwand erforderlich, um bei veränderten Profi­ len der Schleifkörper den Abrichter einzustellen. Dem Trend zum Ein­ satz numerischer Steuerungen bei Werkzeugmaschinen folgend, wur­ den auch bei Abrichten numerisch gesteuerte Einrichtungen entwic­ kelt.

So ist eine numerisch gesteuerte Abrichteinrichtung der Fa. Klingeln­ berg bekannt, bei dem das Abrichten des Schleifkörpers mit einem Einkorndiamanten erfolgt, dessen Spitze über zwei Schritt­ motore entlang der abzurichtenden Kontur gesteuert wird. Über eine dritte numerisch gesteuerte Achse wird der Diamant jeweils senkrecht zum Schleifscheibenachsschnittprofil gestellt.

Bei einer weiteren bekannten Einrichtung werden zwei Abrichtdia­ manten, für deren Bewegungsbahn nur zwei Koordinatenachsen erfor­ derlich sind, verwendet (DE 32 23 638 A1). Dabei sind die Diamanten den jeweils abzurichtenden Arbeitsflächen zugeordnet.

Nachteilig bei diesen Einrichtungen ist, daß entweder drei Steue­ rungsachsen zur optimalen Führung des Diamanten erforderlich sind oder zur Vermeidung einer 3. Steuerungsachse mindestens 2 hoch­ karätige Abrichtdiamanten erforderlich sind. Dies erfordert einen hohen Aufwand an Steuerungs- und Kontrollsystemen bzw. an Kosten zur Beschaffung der Diamanten. Die starke Beanspruchung der Einzel­ diamanten führt zu einem hohen Verschleiß, so daß in Verbindung mit einer numerischen Steuerung kontinuierlich der Diamantver­ schleiß kontrolliert werden muß, um zur Erzielung der erforderlichen Abrichtgenauigkeit die entsprechenden Korrekturen der numerisch gesteuerten Achsen zum Referenzpunkt der Steuerung herstellen zu können.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde daher auch der Einsatz von Abrichteinrichtungen mit Diamantrollen vorgesehen. So wird bei einer Einrichtung vorgeschlagen, die Drehachse der Abrichtrolle parallel zur Achse des Schleifkörpers zu legen. Die Abrichtrolle wird über eine 2-Achsen-Steuerung geführt. Zur Verringerung des Verschleißes sind die Kanten abgerundet. [Industrieanzeiger Nr. 54 (1981) 103. 39, S.12-20]. Nachteilig ist, daß beim Abrichten von Doppelkegelschleifkörpern für das Zahnflankenschleifen der Durchmesser der Abrichtrolle vom Modul bzw. der Zahnhöhe des Werkstückes abhängig ist. Dadurch können große Durchmesser für die Abrichtrolle erforderlich sein. Alle bisher bekannten Einrichtungen weisen den Mangel auf, daß sie als Abrichtelemente entweder nur feststehende oder nur rotierende Werkzeuge verwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Ab­ richten von Doppelkegelschleifkörpern an Zahnflankenschleifmaschi­ nen zu schaffen, mit der beliebige Profilformen abgerichtet werden können, ohne daß dazu Schablonen, Kurvenscheiben, Profilkörper oder ähnliche mechanische Systeme erforderlich sind und daß zur Erzeugung dieser Profilformen lediglich zwei numerisch gesteuerte Achsen benötigt werden, wobei wahlweise rotierende oder feststell­ bare Abrichtelemente eingesetzt werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Drehachse der Spindel senkrecht zur Drehachse des Doppelkegelschleifkörpers angeordnet ist und an der Spindel austauschbare Abrichtköpfe mit einem Befestigungselement angebracht sind, die für unterschiedliche Abrichtaufgaben mit dem Antriebsmotor wahlweise rotatorisch an­ treibbar sind oder in Winkelschritten dreh- und arretierbar ausgeführt sind, wobei die rotatorisch antreibbaren Abrichtköpfe aus einem rota­ tionssymmetrischen Abrichtgrundkörper bestehen, der an seinem Außenumfang mit einer geschlossenen Schicht aus einem abrasiven Material belegt ist, die im Bereich ihrer Kontaktstellen mit den abzu­ richtenden Flächen des Doppelkegelschleifkörpers einen konstanten Radius definierter Größe aufweist, dessen Lage so dem Doppelkegel­ schleifkörper zugeordnet ist, daß dieser im Bereich von 0° bis 90°, bezogen auf die Drehachse des Doppelkegelschleifkörpers, abrichtbar ist und die in Winkelschritten dreh- und arretierbaren Abrichtköpfe aus einem rotationssymmetrischen Abrichtgrundkörper bestehen, der an seinem Außenumfang mindestens ein Abrichtwerkzeug aufweist, das im Bereich seiner Kontaktstellen mit den abzurichtenden Seiten­ flächen des Doppelkegelschleifkörpers einen konstanten Winkel ψ defi­ nierter Größe aufweist, dessen Lage so dem Doppelkegelschleifkörper zugeordnet ist, daß dieser im Bereich von 0° bis 90°, bezogen auf die Drehachse des Doppelkegelschleifkörpers, abrichtbar ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Spindel konische Bohrungen aufweist und am Spindellager ein Index­ bolzen, eine Druckfeder und eine Hubeinrichtung angeordnet sind.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Befestigungselement als Zugstange ausgebildet ist, die einen Kühlkanal aufweist, in den ein Rohr hineinragt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Abrichtkopf mit Diamantgranulat belegt und topfförmig ausgebil­ det ist und Kühlkanäle aufweist.

Es ist weiterhin von Vorteil, die Erfindung so auszugestalten, daß der Abrichtkopf topfförmig ausgebildet ist, in ihm mindestens ein Seiten­ diamant in einem Winkel ψ = 0 bis 15° zur Normalen im Berührungs­ punkt zwischen Seitendiamant und Doppelkegelschleifkörper und ein Stirndiamant angeordnet sind und daß der Abrichtkopf mindestens einen Kühlkanal aufweist.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Abrichtkopf topfförmig ausgebildet ist, in ihm mindestens zwei Diamantfliesen in einem Winkel ψ = 0 bis 15° zur Normalen im Berüh­ rungspunkt zwischen den Diamantfliesen und dem Doppelkegelschleif­ körper angeordnet sind und daß der Abrichtkopf Kühlkanäle aufweist.

Die Erfindung kann in vorteilhafter Weise auch so ausgestaltet wer­ den, daß in dem Abrichtkopf ein mit Diamantgranulat kugelförmig belegter Diamantstift befestigt ist und daß der Abrichtkopf Kühl­ kanäle aufweist, die mit einem Ringkanal in Verbindung stehen.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, daß sämtliche Profilformen an Doppelkegelschleifkörpern durch das Abrichten er­ zeugt werden können, ohne daß dazu der Einsatz spezieller mechani­ scher Systeme oder ein manuelles Verstellen an der Einrichtung erfor­ derlich ist. Dadurch verringert sich der Aufwand an mechanischen Bauelementen gegenüber konventionellen Abrichteinrichtungen. Verglichen mit bekannten numerisch gesteuerten Abrichteinrichtun­ gen wird der steuerungstechnische Aufwand nicht erhöht, wobei die technologischen Möglichkeiten zur Anpassung an unterschiedliche Abrichtbedingungen verbessert werden.

Durch den wahlweisen Einsatz geeigneter Abrichtwerkzeuge in Abhän­ gigkeit von der zu realisierenden Aufgabe können wirtschaftliche Aspekte in hohem Maß berücksichtigt werden.

Durch eine besondere Zuführung des Kühlschmiermittels, die dem Ab­ richtwerkzeug zugeordnet und unabhängig von der Schleifkörper­ kühlung ist, wird der Verschleiß des Abrichtwerkzeuges verringert.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die Anordnung der Antriebseinheit für den Abrichtgrundkörper auf einem Kreuzschlitten,

Fig. 2 den Abrichtgrundkörper mit Diamantbelag,

Fig. 3 den Abrichtgrundkörper mit Einzeldiamanten,

Fig. 4 den Abrichtgrundkörper mit Diamantfliesen und

Fig. 5 den Abrichtgrundkörper mit Diamantstift.

Die Vorrichtung besteht aus einem Hubschlitten 1, der in senkrechter Richtung gleitet und an dem ein Schleifspindellager 2 mit einem Dop­ pelkegelschleifkörper 3 befestigt ist.

In dem Hubschlitten 1 ist ein Anschlag 4 angeordnet.

Ein weiterer Anschlag 5 befindet sich an einem Drehteil 6. Auf dem Drehteil 6 ist die Abrichteinrichtung montiert. Nach Fig. 1 besteht sie aus einem Schlitten 7, der über ein stellbares Antriebssystem 8 mit dem Motor 9 und dem Wegmeßsystem 10 das Bewegungssystem der X-Achse bildet. Das Bewegungssystem der senkrecht zur X-Achse stehenden Y-Achse setzt sich aus einem Schlitten 11 und einem stell­ baren Antriebssystem 12 mit einem Motor 13 und einem Wegmeßsystem 14 zusammen. Die stellbaren Antriebssysteme 8 und 12 sind über ein CNC-Glied 15 miteinander verbunden.

Auf dem Schlitten 11 nach Fig. 1 ist ein stellbarer und positionier­ barer Antriebsmotor 23 und ein Spindellager 24 befestigt. Im Spindel­ lager 24 ist eine Spindel 25 nach Fig. 2 angeordnet, die mit dem An­ triebsmotor 23 verbunden ist.

An der Spindel 25 sind über eine Zugstange 26 austauschbare Abricht­ köpfe 27; 28; 29; 30 befestigt. Der als Topfscheibe ausgebildete Ab­ richtkopf 27 nach Fig. 2 ist mit Diamantgranulat 31 belegt.

Im Abrichtkopf 27 sind Kühlkanäle 32 angebracht, die mit einem Kühlkanal 33 der Zugstange 26 verbunden sind. Die Kühlschmier­ mittelzuführung zum Kühlkanal 33 erfolgt von einem bekannten Kühlstromerzeuger über das feststehende Rohr 34, das in den Kühl­ kanal 33 hineinragt.

Im Abrichtkopf 28 nach Fig. 3 sind mindestens ein Seitendiamant 35 und ein Stirndiamant 36 in Diamanthaltern 37 befestigt, die sich in Gewindebuchsen 38 befinden.

Im Abrichtkopf 28 sind Kühlkanäle 39 vorhanden.

Der Abrichtkopf 29 nach Fig. 4 ist mit Diamantfliesen 40 belegt. Im Abrichtkopf 29 sind gleichermaßen Kühlkanäle 41 angebracht.

Im Abrichtkopf 30 nach Fig. 5 ist ein Diamantstift 42 befestigt, der mit Diamantgranulat 31 belegt ist. Zwischen der Hülse 43 und dem Abrichtkopf 30 befindet sich ein Ringkanal 44, der mit den Kühl­ kanälen 45; 46 verbunden ist. Im Spindellager 24 sind ein Index­ bolzen 47 und eine Druckfeder 48 angebracht. Der Indexbolzen 47 ist mit einer Hubeinrichtung 49, vorzugsweise einem Elektromag­ neten, verbunden. In der Spindel sind konische Bohrungen 50 vorge­ sehen, die um 180° versetzt angeordnet sind.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lösung ist wie folgt:
Zum Abrichten des Doppelkegelschleifkörpers 3 fährt der Hubschlit­ ten 1, auf dem das Schleifspindellager 2 mit dem Doppelkegelschleif­ körper 3 angeordnet ist, mit seinem Anschlag 4 an den Anschlag 5 des Drehteiles 6.

Das Schleifspindellager 2 ist gegenüber dem Hubschlitten 1 über eine bekannte und nicht näher dargestellte Stelleinheit senkrecht zum Koordinatensystem X; Y verstellbar. Der Betrag der Verstellung wird der Y-Achse mitgeteilt, entweder durch eine Verstellung des An­ schlages 4 über eine mechanische Kopplung mit der nicht näher dar­ gestellten Stelleinheit oder bei einer bevorzugten Ausführung über eine elektrische Welle mit dem stellbaren Antriebssystem 12 der Y-Achse.

Der Anschlag 5 ist als Referenzpunkt der Steuerung definiert. Über die stellbaren Antriebssysteme 8 und 12 werden die Abrichtköpfe 27; 28; 29 oder 30 entlang der vom CNC-Glied 15 vorgegebenen Führungs­ funktion bewegt.

Dabei können die Abrichtköpfe 27; 28; 29 oder 30 entsprechend den geforderten technologischen Abrichtbedingungen sowohl als rotieren­ des als auch als feststehendes Abrichtwerkzeug eingesetzt werden, wobei die Drehung und Positionierung der Abrichtköpfe durch den Antriebsmotor 23 erfolgen.

Beim Abrichten des Doppelkegelschleifkörpers 3 mit konstantem Kegelwinkel bewegen sich beispielsweise die Abrichtköpfe 27; 29 und 30 entlang der Bahn A-B-C-D und erzeugen damit das Profil des Dop­ pelkegelschleifkörpers 3 über die Punkte I-II-III-IV. Im Eingriffspunkt III wird zur Erzielung gleicher Abrichtergebnisse für beide Kegel­ flächen die Drehrichtung der Spindel 25 geändert.

Der Abrichtkopf 28 ist mit Einzeldiamanten, dem Seitendiamant 35 und Stirndiamant 36, versehen, so daß zur Erreichung optimaler Ab­ richtbedingungen unter Berücksichtigung konstanter Einstellwinkel ψ der Einzeldiamanten zum Doppelkegelschleifkörper 3 eine abweichen­ de Bahn des Abrichtkopfes 28 erforderlich ist. Vorzugsweise wird der Abrichtkopf 28 als stehendes Abrichtwerkzeug eingesetzt. Er bewegt sich entlang der Bahn A-B und richtet mit dem Seitendiamant 35 den Doppelkegelschleifkörper 3 zwischen den Punkten I und II ab. Im Eilgang wird anschließend die Bahn B-C-D durchfahren. Von D nach E richtet der Stirndiamant 36 die Stirnkante des Doppel­ kegelschleifkörpers 3 zwischen den Punkten II und III ab. Anschließend wird im Eilgang die Bahn E-F-H-G durchfahren, wobei die Spindel 25 über die Hubeinrichtung 49 entriegelt und durch den Antriebsmotor 23 um 180° geschwenkt wird. Danach wird die Spindel 25 durch Einfallen des Indexbolzens 47 in die konische Bohrung 50 verriegelt.

Der Abrichtkopf 28 bewegt sich zum Abrichten entlang der Bahn G-H, wobei der Seitendiamant 35 den Doppelkegelschleifkörper 3 zwischen den Punkten IV und III abrichtet.

Während des Abrichtens wird den Abrichtköpfen 27; 28; 29; 30 über den Kühlkanal 33 Kühlflüssigkeit zugeführt.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Abrichten eines Doppelkegelschleifkörpers, ins­ besondere an einer Zahnflankenschleifmaschine, mit einem Kreuz­ schlitten, auf dem ein Halter für Abrichtwerkzeuge angeordnet ist, bestehend aus einem Antriebsmotor, einem Spindellager und einer Spindel zur Aufnahme der Abrichtwerkzeuge, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drehachse der Spindel (25) senkrecht zur Dreh­ achse des Doppelkegelschleifkörpers (3) angeordnet ist und an der Spindel (25) austauschbare Abrichtköpfe (27, 28, 29, 30) mit einem Befestigungselement angebracht sind, die für unterschied­ liche Abrichtaufgaben mit dem Antriebsmotor (23) wahlweise rota­ torisch antreibbar sind oder in Winkelschritten dreh- und arretier­ bar ausgeführt sind, wobei die rotatorisch antreibbaren Abricht­ köpfe (27, 30) aus einem rotationssymmetrischen Abrichtgrund­ körper bestehen, der an seinem Außenumfang mit einer geschlos­ senen Schicht aus einem abrasiven Material belegt ist, die im Bereich ihrer Kontaktstellen mit den abzurichtenden Flächen des Doppelkegelschleifkörpers (3) einen konstanten Radius definierter Größe aufweist, dessen Lage so dem Doppelkegelschleifkörper (3) zugeordnet ist, daß dieser im Bereich von 0° bis 90°, bezogen auf die Drehachse des Doppelkegelschleifkörpers (3), abrichtbar ist und die in Winkelschritten dreh- und arretierbaren Abrichtköpfe (28, 29) aus einem rotationssymmetrischen Abrichtgrundkörper bestehen, der an seinem Außenumfang mindestens ein Abricht­ werkzeug aufweist, das im Bereich seiner Kontaktstellen mit den abzurichtenden Seitenflächen des Doppelkegelschleifkörpers (3) einen konstanten Winkel (ψ) definierter Größe aufweist, dessen Lage so dem Doppelkegelschleifkörper (3) zugeordnet ist, daß dieser Bereich von 0° bis 90°, bezogen auf die Drehachse des Doppelkegelschleifkörpers (3), abrichtbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (25) konische Bohrungen (50) aufweist und am Spindel­ lager (24) ein Indexbolzen (47), eine Druckfeder (48) und eine Hub­ einrichtung (49) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement als Zugstange (26) ausgebildet ist, die einen Kühlkanal (33) aufweist, in den ein Rohr (34) hineinragt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abrichtkopf (27) mit Diamantgranulat (31) belegt und topfförmig ausgebildet ist und Kühlkanäle (32) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abrichtkopf (28) topfförmig ausgebildet ist, in ihm mindestens ein Seitendiamant (35) in einem Winkel ψ = 0 bis 15° zur Normalen im Berührungspunkt zwischen Seitendiamant (35) und Doppelkegelschleifkörper (3) und ein Stirndiamant (36) angeordnet sind und daß der Abrichtkopf (28) mindestens einen Kühlkanal (39) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abrichtkopf (29) topfförmig ausgebildet ist, in ihm mindestens zwei Diamantfliesen (40) in einem Winkel ψ = 0 bis 15° zur Normalen im Berührungspunkt zwischen den Dia­ mantfliesen (40) und dem Doppelkegelschleifkörper (3) angeordnet sind und daß der Abrichtkopf (29) Kühlkanäle (41) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Abrichtkopf (30) ein mit Diamantgranulat (31) kugelförmig belegter Diamantstift (42) befestigt ist und daß der Abrichtkopf (30) Kühlkanäle (45, 46) aufweist, die mit einem Ringkanal (44) in Verbindung stehen.