DE4305408A1 - Verfahren zum Vermessen von Zahnrädern sowie Anordnung zum spanenden Bearbeiten und Vermessen von Zahnrädern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen von mittels einer numerisch gesteuerten bzw. NC-Zahn­ radschleifmaschine maschinell bzw. spanend bearbeiteten Zahnrädern sowie eine Anordnung, die eine Maschine zum Schleifen und Formen von Zahnrädern mittels einer Schleifscheibe mit einer Vorrichtung zum Vermessen der geschliffenen Zahnräder an Ort und Stelle, ohne die Zahnräder aus der Schleifmaschine auszuspannen, kombi­ niert.

Bei der Herstellung von Hochpräzisions-Zahnrädern, die durch eine Zahnradschleifmaschine spanend bearbei­ tet werden, ist es übliche Praxis, mindestens ein Zahn­ rad in einem Fertigungslos als Probe zu nehmen und Zahnprofil, Flankenlinie usw. zu prüfen, um vor der weiteren Bearbeitung der restlichen Zahnräder des Loses festzustellen, ob die (spanenden) Bearbeitungsbedingun­ gen einwandfrei sind.

Herkömmlicherweise wurde die Präzisionsprüfung bzw. Feinmessung an Zahnrädern bei einer Zahnradschleifmaschine dieser Art mittels eines für diesen speziellen Zweck aus­ schließlich vorgesehenen Meßgeräts durchgeführt. Derzeit wird nun versucht, eine Zahnradschleifmaschine zu ent­ wickeln, die zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit in der Lage ist, die Zahnräder nach erfolgter Schleif­ bearbeitung an Ort und Stelle (in situ) zu vermessen (vgl. z. B. JP-OS 92322/1989). Gemäß diesem Stand der Technik wird die Genauigkeit des Zahnprofils geprüft, während das geschliffene Zahnrad noch auf der Arbeits­ spindel einer Zahnradherstellungs/bearbeitungsmaschine aufgespannt ist. Der Meß(geräte)kopf einer an der Säulen­ platte befestigten Meßvorrichtung wird mit der Zahn­ flanke des Zahnrads in Berührung gebracht, das durch Drehung der Spindel und Vorschub des Spindelstocks zu einer Abrollbewegung auf dem Grundkreis gebracht wird. Die Ausgangssignale von der Meßvorrichtung werden zu einer getrennten Steuervorrichtung für Datenverarbei­ tung zur Überprüfung der Maß-Genauigkeit übertragen.

Nachteilig am bisherigen Verfahren zum Prüfen der Zahnradgenauigkeit mittels einer getrennten Vorrichtung ist, daß die Umsetzung des Werkstücks oder das Einstellen bzw. Vorgeben der Meßbedingungen an der Vorrichtung zeit­ raubend ist. Andererseits ist an der Zahnradschleifma­ schine, welche die Zahnräder zu vermessen vermag, nach­ teilig, daß die Zahl der vermeßbaren Zahnradarten be­ grenzt ist und zusätzliche Kosten für die Hinzufügung solcher Mechanismen und Vorrichtungen, um das geschliffe­ ne Zahnrad abrollen zu lassen und die Ausgangssignalda­ ten von der Meßvorrichtung zu verarbeiten, erforderlich sind.

Die Erfindung bezweckt die Ausschaltung der beim Stand der Technik gegebenen Probleme durch Schaffung eines Verfahrens zum Messen der Präzision bzw. Maßgenauigkeit von geschliffenen Zahnrädern sowie einer Zahnradschleifanordnung, die unter Nutzung der Eigen­ funktionen einer NC-Schleifmaschine auch als Vorrichtung zum Messen der Genauigkeit ohne die Notwendigkeit für zusätzliche Steuerfunktionen dient.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Mes­ sen von Zahnprofil, Flankenlinie, Zahnteilung usw. auf einer NC-Schleifmaschine durch Anbringung eines Meß­ kopfes am Schleifscheibenhalter oder -träger der Schleif­ maschine und Nutzung der Steuerfunktionen verschiedener Bauelemente der Maschine.

Die mit einer Vorrichtung zur Genauigkeitsmessung von geschliffenen Zahnrädern kombinierte Zahnradschleif­ anordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeich­ net, daß ein am Schleifscheibenträger einer NC-Zahnrad­ schleifmaschine angebrachter Meßkopf während des Meß­ vorgangs mit der Zahnflanke des am Werkstückhalter oder -träger befindlichen geschliffenen Zahnrads in Berührung oder Anlage gelangt und daß der Meßkopf in eine Stellung zurückziehbar ist, in welcher er das Zahnrad und die Schleifscheibe beim Schleifvorgang nicht behindert.

Erfindungsgemäß kann ein geschliffenes Zahnrad einer unmittelbaren Vermessung an Ort und Stelle an bzw. in der Schleifmaschine unterworfen werden; dies bedeu­ tet, daß die Schleifscheibe und das geschliffene Zahn­ rad in der Maschine ein- bzw. aufgespannt bleiben. Die Steuerung oder Kontrolle der verschiedenen Spindeln während des Meßvorgangs kann unter Nutzung der ursprüng­ lichen Steuerfunktionen einer NC-Schleifmaschine er­ reicht werden. Da hierbei keine Notwendigkeit für zu­ sätzliche Steuereinheiten oder Abwandlungen verschiede­ ner Teile besteht, wird mit der Erfindung eine Zahnrad­ schleifanordnung geschaffen, die mit einer Vorrichtung zum Vermessen der geschliffenen Zahnräder kombiniert und zudem kostengünstig, kompakt gebaut und in einem weiten Bereich einsetzbar ist.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer numerisch gesteuer­ ten bzw. NC-Zahnradschleifmaschine, auf wel­ che die Erfindung anwendbar ist,

Fig. 2 eine im Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 gehaltene Seitenansicht,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Schleifscheibenträ­ gers, an dem ein Meßkopf angebracht ist, ge­ mäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 eine Seitenansicht zur Verdeutlichung eines Beispiels der Positionierung der Spitze des Meßkopfes gemäß der Erfindung,

Fig. 5 eine graphische Darstellung des Prinzips der Vermessung des Zahnprofils eines Zahnrads mit Evolventenverzahnung gemäß einem Beispiel der Erfindung,

Fig. 6 eine Darstellung des Prinzips der Vermessung des Zahnprofils gemäß einem anderen Beispiel der Erfindung,

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Prinzips der Messung der Zahnteilung gemäß einem (weiteren) Beispiel der Erfindung und

Fig. 8 ein Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung des Pro­ zesses der automatischen Zahnradfertigung in der Endfeinbearbeitungsstufe unter Anwendung der NC-Zahnradschleifanordnung gemäß der Er­ findung.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist ein X-Achsentisch 20 auf einem T-förmigen Maschinenbett 21 montiert. Auf dem X- Achsentisch 20 sind ein Schalttisch 13 und ein Reitstock 14 mit miteinander fluchtenden Spindelzentren (A-Achse oder Achse A) montiert bzw. gelagert, wobei ein (in den Fig. 1 und 2 nicht dargestelltes) zu schleifendes Werk­ stück dazwischen angeordnet ist. Der X-Achsentisch 20 ist über eine Kugelschraubspindel 18, die durch einen X-Achsen-Servomotor 16 an der einen Seite des Maschinen­ betts angetrieben wird, und eine Kugelschraubmutter 17 seitlich (in Richtung der X-Achse) hin- und hergehend verfahrbar. Der Zahnradträger des (Teil-)Schalttisches 13 ist unter dem Antrieb eines A-Achsen-Servomotors 15 zum (Teilungs-)Fortschalten um das Wellen- oder Achs­ zentrum drehbar. An der Rückseite des T-förmigen Maschi­ nenbetts 21 ist in der Mitte desselben ein Ständer 1 montiert, der unter dem Antrieb eines Y-Achsen-Servo­ motors 12 über eine Kugelschraubspindel 10 und eine Kugelschraubmutter 11 quer in Richtung der Y-Achse hin- und hergehend verfahrbar ist. An der Vorderseite des Ständers 1 ist ein Z-Achsentisch 5 montiert, der auf ähnliche Weise durch einen über dem Ständer 1 angeordne­ ten Z-Achsen-Servomotor 4 über eine Kugelschraubspindel 3 und eine Kugelschraubmutter 2 lotrecht (in Z-Achsen­ richtung) hin- und hergehend verfahrbar ist. An der Vor­ derseite des Z-Achsentisches 5 ist ein Schleifscheiben­ halter bzw. -träger 7 montiert, in welchem eine Schleif­ scheibe 9 mit einer Geometrie entsprechend der Zahnlücke des zu schleifenden Zahnrads gelagert ist. Mit der Zif­ fer 8 ist ein Schleifscheiben-Spindelmotor zum Antrei­ ben und Drehen der Schleifscheibe 9 bezeichnet. Der Schleifscheibenträger 7 wird durch einen am Z-Achsen­ tisch 5 gehalterten B-Achsen-Servomotor 6 angetrieben und ist um die waagerechte Achslinie (B-Achse oder Achse B) drehbar, welche das Wellenzentrum der Schleif­ scheibe senkrecht zur Axial- oder Achslinie der A-Achse passiert. Der Schleifscheibenträger 7 (die Schleifschei­ be 9) kann somit unter einem Winkel entsprechend dem Schrägungs- oder Steigungswinkel, wenn das zu bearbei­ tende Werkstück ein Schrägzahnrad ist, geneigt werden. Falls der B-Achsen-Servomotor 6 nicht verwendet wird, kann der Schleifscheibenträger 7 von Hand um die B- Achse geneigt werden.

Für einen Zahnradschleifvorgang wird ein zu schlei­ fendes Werkstück zwischen dem Schalttisch 13 und dem Reitstock 14 plaziert bzw. eingespannt und zum Be­ schleifen mit der Schleifscheibe 9 in Berührung ge­ bracht, wobei das Werkstück mittels des X-Achsen-Servo­ motors 16 in Richtung der Flankenbreite verschoben wird. Nach dem Schleifen einer Zahnlücke wird das Werkstück durch den mit dem Schalttisch 13 verbundenen Servomotor 15 weitergeschaltet und um eine Zahlteilung (weiter)ge­ dreht, worauf das Schleifen der nächsten Zahnlücke er­ folgt. Im Fall eines Anschneidens (cutting) und Ballig­ schleifens wird die Schleifscheibe 9 mittels der Y- und Z-Achsen-Servomotoren 12 bzw. 4 für Bewegung in den Richtungen der Y- bzw. Z-Achsen gesteuert. Wenn die Schleifscheibe abgezogen oder modifiziert werden soll kann anstelle des Werkstücks eine Abziehvorrichtung zwi­ schen Schalttisch 13 und Reitstock 14 montiert (einge­ spannt) werden, um den Abziehvorgang auf der Schleif­ maschine mit gleichzeitiger Steuerung der betreffenden Achsen durchzuführen.

Die mit der Funktion der Zahnradvermessung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kombinierte Schleif­ anordnung ist auf eine NC-Zahnradschleifmaschine ange­ wandt, die für eine Simultansteuerung um mindestens drei Achsen ausgelegt und an welcher ein Meßkopf, etwa ein elektrisches Mikrometer, angebracht ist. Gemäß Fig. 3 ist der Schleifscheibenträger 7 an sich der gleiche wie in den Fig. 1 und 2. Die Basis eines im wesentlichen L-förmigen Meßkopf-Arms 22 ist an der Seite des Schleif­ scheibenträgers neben der Schleifscheibe 9 gelagert. Am Spitzen- bzw. Vorderende des Arms 22 ist ein Meßkopf 23, etwa ein elektrisches Mikrometer, angebracht. Der Meßkopf-Arm 22 ist zwischen einer Stellung, in welcher der Meßkopf 23 sich für eine Messung zu einem zu schlei­ fenden Zahnrad erstreckt (in Fig. 3 in ausgezogenen Linien eingezeichnet, und einer oberen Ruhestellung (gestrichelte Linien) verschwenkbar. Ein sich an die Rückseite des Arms 22 anlegender Anschlag 24 ist an der Seite am Schleifscheibenträger 7 vorgesehen, um den Arm 22 sicher in der Meßstellung zu halten. Auf ähnliche Weise ist an der Oberseite des Schleifscheibenträgers 7 ein Anschlag 25, um den Meßkopf-Arm 22 in der Ruhestel­ lung zu halten, vorgesehen. Aufgrund der Anordnung des Anschlags 24 für Meßvorgang kann die Positionier-Wieder­ holungsgenauigkeit bei der Messung ohne weiteres auf einer Größe von etwa 0,5 µm gehalten werden, wenn der Meßkopf-Arm 22 aus der rückwärtigen Ruhestellung in die vordere (Meß-)Stellung geschwenkt wird.

Der Meßkopf 23 wird mit seinem Vorderende in bezug auf das Wellen- oder Achszentrum (A-Achse) des Zahnrads dadurch positioniert, daß ein zylindrisches Element 30 (z. B. ein Werkstückdorn, eine Zentrierspindel o. dgl.) eines bekannten Radius zwischen dem Reitstock 14 und dem Schalttisch 13 montiert bzw. eingespannt wird. Es ist auch möglich, den Meßkopf sich unmittelbar an den zu schleifenden Ziel- oder Sollabschnitt am Zahnrad anlegen zu lassen. Wenn die Genauigkeit bei der wieder­ holten Positionierung des Arms 22 ungenügend ist, wird der Meßkopf 23 jedesmal auf die in Fig. 4 gezeigte Weise positioniert.

Im folgenden ist die Vermessung des Zahnprofils von Zahnrädern mit Evolventenverzahnung anhand von Fig. 5 erläutert. Das Vorderende 23a des Meßkopfes 23 wird durch gleichzeitige Steuerung bzw. Simultansteuerung der Verschiebungen von Y-Achsentisch und Z-Achsentisch sowie der Drehung des Schalttisches um die A-Achse längs einer Tangentiallinie PT auf dem Grundkreis C des Zahnrads von einem Punkt A zu einem Punkt B ver­ schoben. Die Auslenkung des Vorderendes 23a des Meß­ kopfes 23 wird in Form von Daten ausgegeben. Einige der für den Schleifvorgang benutzten Steuerprogramme können als Programm zum Steuern oder Kontrollieren der jeweiligen Achsen benutzt werden. Wenn die Bewegungen bzw. Verschiebungen der verschiedenen Teile einwandfrei sind und das Zahnprofil in Übereinstimmung mit der Theorie geschliffen worden ist, wird die Auslenkung des Meßkopfes 23 zu Null. Wenn die Koordinatenwerte oder -größen des Punkts A zu (YA, ZA) gegeben sind, bestimmen sich die Koordinaten des Punkts B (YB, ZB) wie folgt:

YB = YA + LsinR₁,

ZB = ZA + LcosR₁,

R = tanαB - tanαA.

In obigen Gleichungen ist mit dem Symbol L die Strecke bezeichnet, über die sich das Vorderende 23a des Meß­ kopfes vom Punkt A zum Punkt B bewegt. Das Symbol αA bezeichnet den Eingriffswinkel des Punkts A, und das Symbol αB steht für den Eingriffswinkel des Punkts B.

Bei der Drehung des Zahnrads 31 um die A-Achse ver­ schiebt sich das Vorderende 23a des Meßkopfes in Y- und Z-Achsenrichtung vom Punkt A zum Punkt B, während es mit einer der Zahnflanken 31a eines Zahns in Anlage steht, so daß damit das Zahnprofil einer beliebigen Zahnflanke 31a gemessen werden kann. Nach erfolgter Profilmessung eines Zahns wird das Zahnrad 31 um eine Zahnteilung fortgeschaltet und gedreht, wobei das Vor­ derende 23a des Meßkopfes vor der Durchführung der nächsten Messung in die Ausgangsstellung zurückgeführt worden ist. In Fig. 5 steht das Symbol rg für den Radius des Grundkreises.

Durch anfängliches Einstellen des Programms in der Weise, daß R₁ = R₂ + αA = 0 bei dem in Fig. 5 ver­ anschaulichten Meßprinzip gilt, braucht der Meßkopf nicht in der Y-Achsenrichtung bewegt zu werden, so daß die Messung unter Zweiachsensteuerung bezüglich der A- und Z-Achsen erfolgen kann. Wenn R₁ = R₂ + αA = 90° gilt, braucht der Meßkopf nicht in der Z-Achsenrichtung bewegt zu werden, so daß die Messung unter Zweiachsen­ steuerung bezüglich der A- und Y-Achsen erfolgen kann.

Wahlweise kann das Zahnprofil durch Verfolgung der Koordinaten des Vorderendes des Meßkopfes unter NC- Steuerung gemessen werden, indem der Meßkopf mit der Zahnflanke in Berührung gebracht wird. Diese Methode ist nicht notwendigerweise auf Zahnräder mit Evolven­ tenverzahnung beschränkt, sondern erlaubt auch die Messung bzw. Vermessung von Profilen anderer Zahnrad­ arten. Im Fall von Zahnrädern mit Evolventenverzahnung erfolgt eine Annäherung an die Zahnprofilkurve eines derartigen Zahnrads mit einem Kreisbogen unter Be­ nutzung des Kreisbogenkorrekturprogramms der NC-Vorrich­ tung. Die Flanke eines Zahns wird (dabei) in mehrere Kreisbogensegmente unterteilt, und der Meßkopf wird zur Bewegung veranlaßt, um den Kreisbogen zu verfol­ gen bzw. abzutasten. Da sich die Anlagestellung des Meßkopfes am Vorderende verschiebt, muß der Werkzeugradius auf ähnliche Weise mittels der angeschlossenen NC- Vorrichtung korrigiert werden.

Ein anderes Beispiel der Zahnprofilvermessung ge­ mäß der Erfindung ist nachstehend anhand des in Fig. 6 dargestellten Meßprinzips erläutert. Bei diesem Bei­ spiel wird der Meßkopf unter NC-Steuerung an die Zahn­ flanke 31a eines Zahnrads 31 in Anlage gebracht, um die Koordinatenwerte an diesem Punkt auszulesen. Ins­ besondere wird dabei die Zahnprofilkurve S eines will­ kürlichen Zahns in kleine Segmente (z. B. 50 Segmente) unterteilt, wobei das theoretische Zahnprofil an je­ dem Punkt in Y-Z-Koordinaten ausgedrückt wird. Die tatsächlichen oder Ist-Y-Z-Koordinaten werden durch Anlegen des Vorderendes 23a des Meßkopfes 23 an das betreffende Segment gemessen. Die Messung des Zahnpro­ fils erfolgt durch Vergleichen der Differenz zwischen den theoretischen und tatsächlichen Y-Z-Koordinaten­ werten. Die Differenz bedeutet dabei den Fehler im Zahnprofil. Da sich die Berührungs- oder Anlagestel­ le des Meßkopf-Vorderendes 23a ebenfalls ändert, muß der Werkzeugradius unter Heranziehung des Programms der NC-Vorrichtung korrigiert werden. Das Verfahren gemäß diesem Beispiel ist auch auf Zahnräder mit Zycloiden-, Trochoiden- und Evolventenverzahnung an­ wendbar.

Im folgenden sind von der Vermessung des Zahnpro­ fils verschiedene Messungen an Zahnrädern erläutert. Gemäß Fig. 7, die das Grundprinzip einer Zahnteilungs­ messung veranschaulicht, sind zwei Meßköpfe 26, 27, etwa elektrische Mikrometer, an der Stirnfläche oder der Seite des Schleifscheibenträgers 7 angebracht. Ein Detektor 28, etwa ein elektrisches Mikrometer zum Er­ fassen der Vorschubstellung des Schleifscheibenträgers 7, ist an der Seite des X-Achsentisches 20 befestigt, wo er gegenüber der Y-Achsenrichtung unbeweglich ist. Die beiden Meßköpfe 26, 27 gemäß diesem Beispiel sind von­ einander so beabstandet, daß sie längs der Zahnteil­ bahn des Zahnrads 31 mit den Zahnflanken 31a bzw. 31b in Berührung gelangen. Die Zahnteilung kann durch die Anzeigewerte der Meßköpfe 26, 27 ermittelt werden. Für die Messung wird der Schleifscheibenträger 7 vor­ geschoben, um die Meßköpfe 26, 27 jeweils an der oder nahe der Zahnteilbahn des am Schalttisch aufgespannten Zahnrads 31 an die Zahnflanken 31a bzw. 31b anzulegen (die Y-Z-Koordinaten zu diesem Zeitpunkt sind zu Y₀, Z₀ gegeben). Sodann wird der Schleifscheibenträger 7 in Richtung der Y-Achse (in der Richtung vom Zahnrad hinweg) zurückgezogen. Hierauf werden die A-Achsenspin­ del um eine Zahnteilung gedreht und der Schleifschei­ benträger 7 wiederum in der Y-Achsenrichtung vorgescho­ ben, um ihn auf Y₀ zu positionieren. Der am X-Achsen­ tisch vorgesehene Detektor 28 prüft, ob der Schleif­ scheibenträger 7 genau auf Y₀ zurückgeführt ist. Die Differenz in den Anzeigewerten oder Ablesungen der Meßköpfe 26, 27 ergibt den Fehler für eine Zahnteilung. Diese Schritte werden N-mal oder für 360° wiederholt. Da nach dieser Methode die Differenz zwischen zwei Meßköpfen bestimmt wird, hat der Fortschaltfehler auf der A-Achse keinen Einfluß auf den Meßfehler. Aufge­ speicherte Zahnteilungsfehler oder Fehler in benach­ barten Zahnteilungen können durch Verarbeitung der Daten ermittelt werden, welche die Daten der jeweili­ gen Meßköpfe beeinhalten.

Für die Zahn-Flankenlinienmessung wird der Meß­ kopf an einem Punkt an der Zahnflanke eines beliebigen Zahns angelegt und in der Flankenbreitenrichtung (in X-Achsenrichtung) bewegt, während gleichzeitig die A-Achsenspindel für bzw. über einen Steigungswinkel (im Fall eines Schrägzahnrads) gedreht wird. Wenn die Zahnradschleifmaschine ausreichend präzise arbeitet, um das Schleifen von Zahnrädern in Übereinstimmung mit den theoretischen Werten oder Größen zu erlauben, wird die Auslenkung des Meßkopfes zu Null. Schräg­ zahnräder können, wie oben erwähnt, mittels der Zweiachsen-Simultansteuerung vermessen werden, wäh­ rend im Fall von Stirnzahnrädern eine Bewegung oder Verschiebung nur in X-Achsenrichtung ausreicht.

Für die beschriebenen Messungen können elektri­ sche Mikrometer o. dgl. verwendet werden, um Daten in Form von elektrischen Signalen zu gewinnen. Solche Daten können einem Rechner eingespeist und automa­ tisch verarbeitet werden, um die Genauigkeit des Zahnradschleifvorgangs zu bestimmen. Durch Verarbei­ tung der Meßergebnisse für Zahnprofil und Zahn-Flanken­ linie kann die Abweichung der augenblicklichen Stel­ lung der Schleifscheibe von ihrer richtigen Stellung sowohl in Y- als auch X-Achsenrichtung berechnet werden. Der Rechner kann dann einen Befehl zum Korrigieren (Aufheben) der Abweichung ausgeben, wodurch das auto­ matische Schleifen einwandfreier Zahnräder ermöglicht wird.

Fig. 8 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Prozesses oder Vorgangs der automatisierten Zahn­ radfertigung mit den Schritten der Bestimmung der Lagenbeziehung zwischen der Schleifscheibe und dem zu schleifenden Werkstück bei Anwendung der NC-Zahn­ radschleifanordnung in Kombination mit der erfindungs­ gemäßen Zahnradmeßvorrichtung sowie der Feinbearbeitung des geschliffenen Zahnrads. Ein zu einem Zahnrad zu schleifendes Werkstück wird in das mit der erfindungs­ gemäßen Zahnradmeßvorrichtung kombinierte NC-Zahnrad­ schleifsystem eingespannt und unter Einhaltung einer Zerspanungstoleranz grob geschliffen (Schritt 1). Ein Zahnprofilfehler wird an Ort und Stelle in der Schleif­ maschine gemessen (Schritt 2). Eine Verschiebung δY des Meßkopfes in der Y-Achsenrichtung sowie eine Ver­ schiebung δ Z des Meßkopfes in der Z-Achsenrichtung werden durch Datenverarbeitung im Rechner berechnet (Schritt 3). Das Werkstück wird einem Fertigschleifen mit den Zerspanungsgrößen Y + δY und Z + δZ unterworfen (Schritt 4). Sodann wird, ohne das Werk­ stück aus der Schleifmaschine auszuspannen, der Zahn­ profilfehler erneut mittels des Meßkopfes gemessen (Schritt 5). Wenn der gemessene Fehler δ den zulässi­ gen Grenzwert übersteigt, wird das Werkstück erneut geschliffen. Wenn der Fehler innerhalb der zulässi­ gen Grenzen liegt, wird die Bearbeitung als abge­ schlossen angesehen, und das fertiggestellte Zahn­ rad wird aus der Maschine entnommen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß gemäß der Erfindung die augenblicklichen oder Ist-Bedingungen der Schleif­ maschine, wie Lagenverschiebung der Schleifscheiben­ welle und der Werkstückwelle aufgrund einer Tempera­ turerhöhung, auf der Grundlage der Meßdaten korrigiert werden können, so daß die Schleifbearbeitung stets unter einwandfreien Bedingungen durchgeführt werden kann.

Wie vorstehend beschrieben, wird erfindungsgemäß die Messung oder Vermessung des geschliffenen, zu ver­ messenden Zahnrads an Ort und Stelle und ohne ein Aus­ spannen der Schleifscheibe oder des geschliffenen Zahn­ rads aus der Maschine ermöglicht. Nach dem Grobschlei­ fen, d. h. Vorschleifen, wird das Werkstück vermessen, worauf die nötigen Korrekturen auf der Grundlage der Meßdaten vorgenommen werden, bevor ein Übergang auf das Fertigschleifen erfolgt. Dies ermöglicht die auto­ matische und wirtschaftliche Fertigung hochpräziser Zahnräder. Beim bisherigen Schleifverfahren für die Fertigung hochpräziser Zahnräder gestaltet sich die Korrektur von Verschiebungen aufgrund von Tempera­ turänderungen sehr schwierig, und sie erfordert häufig einen längeren vorhergehenden Konditionier­ lauf der Maschine, die Verwendung einer Thermostat­ kammer oder die Verwendung von Gußwerkstoffen kleinerer Wärmedehnungskoeffizienten. Die Erfindung ermöglicht das hochpräzise Schleifen von Zahnrädern mit ver­ gleichsweise freier Kontrolle der Temperatur. Die Erfindung bietet zahlreiche Vorteile; beispielswei­ se ist sie nicht nur auf Zahnräder mit Evolventen­ verzahnung, sondern auch auf die Messung von Kurven­ scheiben eines Cyclo Reduction Gear-Getriebes (einge­ tragenes Warenzeichen) anwendbar.

Claims (8)

1. Verfahren zum Vermessen von Zahnrädern in einer numerisch gesteuerten oder NC-Schleifmaschine in folgenden Schritten: Anbringen eines Meßkopfes am Schleifscheibenträger der NC-Schleifmaschine, Schleifen eines Werkstücks zu einem Zahnrad in der NC-Schleifmaschine, Anlegen des Meßkopfes an die Zahn­ flanke des so geschliffenen Zahnrads, ohne dieses aus der Schleifmaschine auszuspannen, und Heranziehen ver­ schiedener Kontroll- oder Steuerfunktionen von ver­ schiedenen, an der NC-Schleifmaschine vorgesehenen Teilen für die Durchführung der Messung am Zahnrad in der Maschine.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bewegung des Schleifscheibenträgers und die Drehung des Zahnrads um die Achslinie gleich­ zeitig oder simultan gesteuert werden, so daß der Meß­ kopf zu einer Verschiebung längs der Tangentiallinie des Grundkreises des Zahnrads gebracht und das Zahnpro­ fil des Zahnrads auf der Grundlage der Auslenkung des Meßkopfes während dieser Verschiebung gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die theoretischen Koordinatenwerte der Y-Achse und der Z-Achse an mehreren Punkten oder Stel­ len des in der NC-Schleifmaschine eingespannten geschlif­ fenen Zahnrads ermittelt werden, indem die Vertikalrichtung des Schleifscheibenträgers in der Z-Achsenrichtung und die senkrecht zur Z-Achsenrichtung sowie zur Vorschub­ richtung des Werkstücktisches liegende Richtung als in der Y-Achsenrichtung liegend vorausgesetzt werden, und die tatsächlichen oder Ist-Koordinatenwerte der Y-Achse und der Z-Achse an den betreffenden Punkten durch Anle­ gen des Meßkopfes an die Zahnflanke des geschliffenen Zahnrads an jedem der betreffenden Punkte gemessen wer­ den, um damit das Zahnprofil des Zahnrads auf der Grund­ lage der Differenz zwischen den theoretischen Koordina­ tenwerten und den Ist-Koordinatenwerten von Y-Achse und Z-Achse zu (ver)messen oder zu bestimmen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zahnrad unter Heranziehung der Steuer­ funktionen einer numerisch gesteuerten oder NC-Zahnrad­ schleifmaschine gedreht und in seiner Axialrichtung unter einem Steigungswinkel (lead angle) entsprechend dem Schrägungswinkel (helix angle) der Zahn-Flanken­ linie des Zahnrads bewegt wird, um damit die Zahn- Flankenlinie des Zahnrads zu messen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei Meßköpfe am Schleifscheibenträger der NC-Zahnradschleifmaschine angebracht werden, die Meßköpfe in Anlage gegen die Zahnflanke an oder nahe der Zahnteilbahn (pitch circle) des Zahnrads gebracht werden, um die Zahnteilung zu messen, und das Zahnrad bei zurückgezogenem Schleifscheibenträger fortgeschaltet und gedreht wird.

6. Numerisch gesteuerte oder NC-Zahnradschleif­ anordnung in Kombination mit einer Zahnradvermessungs­ vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßkopf an einem Schleifscheibenträger der NC-Zahnradschleif­ maschine so angebracht ist, daß er gegen die Zahnflanke eines geschliffenen, am Zahnradträger der NC-Zahnrad­ schleifmaschine aufgespannten Zahnrads anlegbar ist, und daß der Meßkopf in eine Stellung zurückziehbar ist, in welcher er das Zahnrad und die Schleifscheibe beim Schleifvorgang nicht behindert.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei Meßköpfe am Schleifscheibenträger der NC-Zahnradschleifmaschine so angebracht sind, daß sie gegen die Zahnflanken des am Zahnradträger der Schleifmaschine aufgespannten Zahnrads anlegbar sind, daß die Meßköpfe in eine Stellung zurückziehbar sind, in welcher sie das Zahnrad und die Schleifscheibe beim Schleifvorgang nicht behindern, und daß ein Detektor zum Erfassen der Vorschubstellung des Schleifscheibenträgers zwecks Messung der Zahnteilung an der NC-Zahnradschleif­ maschine vorgesehen ist.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf am Schleifscheibenträ­ ger (drehbar) gelagert und durch einen Arm, der zwi­ schen einer Stellung, in welcher der Meßkopf dem Zahn­ rad gegenübersteht, und einer rückwärtigen Stellung schwenkbar ist, in seiner Lage gehalten ist.