DE485106C - Maschine zum Schleifen der Flanken von Zahnraedern nach dem Abwaelzverfahren mittels einer Schleifscheibe mit ebener, in ihrem wirksamen Teil linienfoermiger Schleifflaeche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Bearbeiten, vorzugsweise Schleifen der Flanken von Zahnrädern, bei der eine genaue Evolventenform der Zahnflanke in an sich bekannter Weise dadurch erzeugt wird, daß die Arbeitsfläche der Schleifscheibe von einer ebenen Seitenfläche gebildet wird, die während des erzeugenden Wälzvorganges in Richtung ihrer Achse um eine Grundkreisteilung verschoben wird, während sich das zu schleifende Zahnrad um eine Zahnteilung dreht. Die Schleifscheibe berührt dabei den zu schleifenden Zahn während der Abwälzbewegung" entlang einer Tangente am Evolventengrundkreis, und sie kommt dadurch immer mit einem Punkt zum Angriff, so daß ihre wirksame Arbeitsfläche eine Linie in Kreisforni bildet. Es wird durch dieses Arbeitsverfahren der Vorteil erreicht, daß die Erzeugende der Evolvente auf einen Punkt zusammengeschrumpft ist. Da ein Punkt keiner Formänderung unterworfen sein kann, können auch keine Formfehler in der Evolvente entstehen. Diese Arbeitsweise ist bisher nur im durch

as den Teilvorgang unterbrochenen Abwälzverfahren mit ebener Arbeitsfläche ausgeübt worden. Das Tailverfahren hat nun eine Reihe von Mängeln; es ist außerordentlich schwierig, eine ausreichende Teilgenatiigkeit zu erzielen und im praktischen Dauerbetrieb aufrechtzuerhalten; eine wesentliche Schwierigkeit liegt auch darin, daß bei der geringen Geschwindigkeit, die der Teilvorgang zuläßt, auf jeden Teilvorgang ein verhältnismäßig großer Teil der Gesamtzeit für die Bearbeitung entfällt. Weil ferner im Teitverfahren die Flanken aller Zähne nacheinander auf ihrer ganzen Fläche überschliffen werden, hat die Schleifscheibe eine sehr beträchtliche Schleifarbeit zu leisten, bis das Rad einmal herum geschliffen ist. In der beträchtlichen Zeit, die für das einmalige Überschleifen aller Zahnflanken erforderlich ist, kann deshalb eine merkliche Abnutzung der Schleifscheibe eintreten, die auch unzulässige Teilfehler verursachen kann. Das amerikanische Patent 1 338 685 erkennt diesen Mangel und sieht deshalb vor, an Stelle einer linienförmigen Arbeitsfläche eine breite, ebene Fläche anzuwenden, die quer verschoben werden soll. Dadurch geht aber der Vorteil des Verfahrens, immer mit demselben unveränderlichen Punkt, auf den Querschnitt bezogen, zu schleifen, zum großen Teil wieder verloren.

Gemäß der Erfindung verläuft die Arbeitsfläche der Schleifscheibe in einer zylindrischen Schraubenlinie, deren Steigung gleich der Grundkreisteilung ist, und der Schleifscheibe wird außer der fortlaufenden Drehung um die eigene Achse noch eine axiale hin und her gehende Bewegung und eine zusätzliche vor- und nacheilende Drehbewegung

erteilt. Durch die Ausübung der Arbeitswaise im ununterbrochenen Abwälzverfahren mittels einer nach einer Schraubenlinie verlaufenden Schleifbahn wird infolge Fortfall einer Arbeitsunterbrechung durch den Teilvorgang eine erhebliche Erhöhung der Leistung erreicht, jeder Punkt der Arbeitsfläche der Schleifscheibe kommt in so schneller Folge mit jedem Flankenpunkt aller Zähne in ίο Berührung, daß der durch die unvermeidliche Abnutzung der Schleifscheibe verursachte Fehler sich auf die Gesamtfläche aller Flanken verteilt und dadurch keinen merklichen Einfluß auf die Genauigkeit der Zahnform hat und die Arbeitsfläche der Schleifscheibe sehr schmal, praktisch linienförmig, gestaltet werden und ein Wechsel ihrer Angriffsfläche durch eine Querverschiebung", wie dies bei der Schleifeinrichtung nach der amerikanisehen Patentschrift 1 338 085 der Fall ist, in Fortfall kommen kann.

Die Teilgenauigkeit ist bai dem ununterbrochenen Arbeitsvorgang wesentlich größer; sie wird noch dadurch gesteigert, daß die bei axial hin und her bewegten schneckenförmigen Werkzeugen notwendige relative Zusatzdrehbewegung hier, abweichend von bekannten Ausführungen an Fräsmaschinen, in die Werkzeugspindel verlegt worden ist. Die Werkzeugspindel, die bei einer solchen Schleifmaschine verhältnismäßig schnell umläuft, hat dadurch einen großen Gleichförmigkeitsgrad, der noch durch ein Schwungrad erhöht werden kann.

Die schraubenlinienförmige Arbeitsfläche wird zu dem zu bearbeitenden Zahnrad so eingestellt, daß sie den Grunidkreiszylinder des Rades tangiert, wobei die Achse des Rades um den Steigungswinkel der Schraubenlinie des Werkzeuges schräg gestellt ist. Drehen sich nun Rad und Werkzeug im Verhältnis der Zähnezahl und Gangzahl, so werden an den Zahnflanken des Rades Evolventenkurven erzeugt. Bei Rädern mit großer Kranzbreite muß die Schleifscheibe in der Längsrichtung der Zähne hin und her bewegt werden. Bei Rädern mit geringer Kranzbreiite, beispielsweise Kraftwagengetrieberädern, kann auf die Hinundherbewegung verzichtet werden, wenn man eine genügend große Schleifscheibe anwendet.

Die Schleifscheibe könnte nun mit so vielen Windungen ausgeführt werden, daß sie die ganze Eingriffsstrecke überdeckt, also langer ist als die Eingriffsstrecke g-k in Abb. 2. Sie würde die ganze Flanke auch dann, fertigschleifen, wenn die Schleifscheibe ortsfest zum Rad eingestellt ist.

Wegen des großen Unterschiedes in der Gleitbewegung zwischen Kopf- und Fußteil der Evolvente würde sich aber eine derartig lange Schleifschneide sehr ungleichmäßig abnutzen, und da bei ortsfester Einstellung des Werkzeuges jeder Punkt der Arbeitsfläche immer mit demselben .Punkt der Zahnflanke zusammenfällt, würden die durch die ungleiche Abnutzung der Schleiffläche entstehenden Fehler des Werkzeuges entsprechende Fehler des Werkstückes zur Folge haben, und die Schleifscheibe müßte in sehr kurzen Folgen berichtigt werden.

Es ist deshalb zweckmäßiger, dem Werkzeug zum Ausgleich der ungleichmäßigen Abnutzung und der dadurch verursachten Formänderung in an sich bekannter Weise noch eine axiale Bewegung zu erteilen, durch die jeder- Punkt des Flankenprofils mit jedem Punkt der Arbeitsfläche des Werkzeuges in Berührung gebracht wird. In an sich gleichfalls bekannter Weise muß dabei durch eine relative Zusatzdrehbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück, beispielsweise wie bei Schneckenfräsmaschinen mit axialem Vorschub des Werkzeuges, die sonst auftretende Verschiebung zwischen Schleifscheibenbahn und Zahnflanke aufgehoben werden. Diese Zusatzdrehfoewegung hat zur Folge, daß sich die Schleifspindel bei der axialen Bewegung in der einen iRichtung um so viel langsamer, bei der Bewegung in der andern Richtung so viel schneller gegen die mittlere Geschwindigkeit dreht, daß dadurch die Schleifbahn das Werkzeuges auch bei Hinundherbewegung mit der Zahnflanke in Berührung bleibt.

Diese Relativzusatzbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug wurde bei den bekannten Ausführungen an Fräsvornichtungen immer dem Werkstück erteilt. Um die Schleifschraubenlinie des Werkzeuges leicht auf die genaue Steigung in der Maschine selbst abdrehen zu können, ist bei der neuen Maschine diese Zusatzbewegung in" die Werkzeugspindel verlegt und der Antrieb so eingerichtet, daß sich unter Stillsetzung des eigentlichen Hauptantriebes für die fortlaufende Drehbewegung die Werkzeugspindel nur von dem die Hinundherbewegung betätigenden Organ, beispielsweise einer Gewindespindel, vermittels des die Zusatzbewegung auflagernden Differentialgetriebes antreiben läßt. Bei der Hin- no undherbewegung wird die Schleifscheibe dann nur um den der Steigung entsprechenden Betrag vor- tmid rückwärts gedreht, und ein ortsfest gegen sie angestelltes Abdrehwerkzeug erzeugt ohne weiteres die genaue Schraubenlinie, ohne daß es nötig ist, die Schleifscheibe von der Maschine abzunehmen.

Infolge Anwendung der axialen Bewegung kann die schraubenförmige Arbeitsfläche beliebig verkürzt werden, und sie braucht im allgemeinen nur aus einer einzigen Windung zu bestehen.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel einer solchen Maschine schematisch dargestellt.

Abb. ι ist eine Vorderansicht der Maschine.

Abb. 2 zeigt die Arbeitsweise der Maschine.

Abb. 3 ist eine Seitenansicht der Maschine.

Abb. 4 zeigt die Getriebeteile der Maschine

■in eine Ebene gelegt.

Die Schleifspindel ι ist in einem Schlitten 2

ίο in den Lagern 3 und 4 gelagert und durch Druckscheiben 5 und 6 gegen axiale Verschiebung gesichert. Der Schlitten 2 ist auf den Gleitbahnen 7 und 8 (Abb. 3) des Ständers 9 geführt und kann sich in der Achsenrichtung der Schleifspindel 1 hin und her bewegen. Auf der Rückseite des Ständers 9 führt sich in senkrechten Führungen 10 ein Schieber 11, der sich durch Gewindespindel 12 mit Handrad 13 senkrecht verstellen läßt. Auf

ao dem Schieber 11 sitzt, um eine senkrechte Achse schwenkbar, ein Lagergehäuse 14, in dem die Aufnahmespindel 15 für das zu schleifende Rad 16 gelagert ist. Dieses steht in Eingriff mit der schneckenförmigen Schleif-

*5 scheibe 17, die auf das äußere Ende der Schleifspindel 1 aufgesetzt ist. Auf das linke Ende der Aufnahmespindel 15 ist eine Schwungscheibe 18 (Abb. 3) aufgesetzt, um die Spindelbewegung möglichst gleichförmig zu machen.

Die Maschine wird durch die Riemenscheibe 19 angetrieben, die auf dem äußeren Ende der ebenfalls im Schlitten 2 in Lagern 20 und 21 gelagerten Antriebswelle 22 sitzt. Auf ihr läuft lose ein Zahnrad 23, das durch seine Kupplungsmuffe 24 von der Kupplungsgabel 25 auf der Welle 22 verschoben werden kann. Die Kupplungsgabel 25 sitzt auf dem inneren Ende der im Schlitten 2 gelagerten Kupplungswelle 26, auf deren äußerem Ende der = Handhebel 27 sitzt (Abb. 1 und 3). Durch seine Kupplungskegel 28 und 29 kann das Zahnrad 23 entweder mit der fest auf der Welle 22 sitzenden Kupplung 30 gekuppelt oder durch Verschieben in der andern Richtung von der fest am Schlitten 2 sitzenden Kupplung 31 festgehalten werden. Das Zahnrad 23 treibt nun das Zahnrad 32 an, das lose auf dem inneren Zapfen der Schleifspindel 1 und ebenso auf dem inneren Ende der Differentialwelle 33 läuft. Im Innenraum des Rades 32 sitzen auf der Querwelle 34 zwei Umlauf räder3S, dieauf demistillstehenden oder verhältnismäßig langsam umlaufenden Kegelrad 36 der Differentialwelle 33 abrollen und durch das ebenfalls mit ihnen in Eingriff stehende Kegelrad 37, das fest auf dem inneren Ende der Schleifspindel 1 sitzt, diese mit der doppelten Umlaufszahl des Rades 32 antreiben, wenn das Rad 36 stillsteht.

Auf der Antriebswelle 22 sitzt noch ein Zahnrad 38, das mit dem auf der Vorgelegewelle 39 lose laufenden Zahnrad40 in Eingriff steht. Das Rad 40 kann durch Verschieben der Kupplung 41 durch die Kupplungsgabel 42 mit der Welle 39 gekuppelt werden, die dann durch das auf ihr festsitzende Rad 43 und das Rad 44 die Welle 45 antreibt. Das eine auf dieser Welle sitzende Zahnrad 46 steht unmittelbar in Eingriff mit dem Zahnrad 47, das andere auf der Welle 45 sitzende Zahnrad 48 treibt über ein auf dem Zapfen 49 laufendes Zwischenrad 50 (s. auch Abb. 3) das Zahnrad 51 an. Die Zahnräder 47 und 51 laufen dadurch in entgegengesetzter Richtung, und zwar lose auf der Gewindespindel 52. Sie werden mit ihr durch die Kupplungsmuffe 53 wechselweise gekuppelt. Die im Schlitten 2 gelagerte Gewindespindel 52 greift in die fest am Ständer 9 sitzende Mutter 54 ein und bewirkt eine Hinundherbewegung des Schlittens 2. Die Umsteuerung des Schlittens 2 geschieht durch Verschieben der Stange 55, auf der die Kupplungsgabel 56 sitzt. Diese trägt ein keilförmiges Stück 57, dem der Bolzen 58 gegenübersteht, der durch die Feder 59 die Stange 55 stoßweise weiterschnellt, wenn sie etwas über ihre Mittellage verschoben worden ist.

Die Differentialwelle 33 erhält ihren Antrieb von der Gewindespindel 52 durch die Differentialwechselräder 60 und 61 über das auf der Schere 62 auf den Scherenbolzen 63 laufende Zwischenrad 64.

Bei der Hinundherbewegung des Schiittens 2 wird dadurch der Schleifspindel eine vor- und nacheilende Zusatzdrebbewegung erteilt, die der Gewindesteigung und Gangrichtung entspricht.

Das auf der Maschinenantriebswelle sitzende Zahnrad 23 treibt ferner durch das Zahnrad 65 die im Ständer 9 gelagerte Welle 66 an. Auf deren äußerem Ende sitzt ein Teilwechselrad 67, das über das auf dem Scherenbolzen 68 an der Schere 69 laufende Zwischenrad 70 das Teilwechselrad 71 antreibt. Dieses sitzt auf dem äußeren Ende der ebenfalls im Ständer gelagerten Welle 72, die durch das Kegelrad 73 das Kegelrad 74 und das mit ihm verbundene Stirnrad 75, die auf dem Bolzen 76 laufen, antreibt. Rad 75 treibt durch das Stirnrad 77 unter Vermittlung der Hülse 81 die senkrechte Schaftwelle 78 im Schieber 11 an, die durch die Schnecke 79 und das Schneckenrad 80 die Werkstückspindel 15 dreht.

Der Werkstückspindel 15 muß nun zum Zustellen der Zahnflanke gegen die. Schleif- ' scheibe entsprechend der Dicke der abzunehmenden Werkstoffschicht ebenfalls eine Zusatzdrehbewegung erteilt werden. Zu diesem Zweck wird die Schaftwelle 78 von einer

Hülse Si mitgenommen, die außen ein Steilgewinde hat, durch das sie bei einer axialen Verschiebung in der verlängerten, mit Innengewinde versehenen Nabe 82 des Stirnrades 77 gedreht wird. Die axiale Verschiebung der Hülse 81 wind durch eine auf ihr sitzende Hülse 83 .bewinkt, in deren Verzahnung ein Zahntrieb 84 eingreift. Der Zahntiieb 84 sitzt auf !einer wageredhf en Welle 8 5, deren vorderes Ende ein Schneckenrad 86 trägt. In dieses greift eine Schneckenwelle 87 ein, die in dem Gehäuse 88 gelagert ist. Auf der Schneckenwelle 87 sitzt das Sperrad 89, in das die Sperrklinke9o eingreift, die am hinteren Ende des lose auf der "Welle 87 gelagerten Hebels 91 sitzt. Das andere Ende des Hebels 91, dessen Ausschlag durch Anschläge 92 (Abb.4) begrenzt wird, stößt am Ende jeder Schlittenbewegung gegen einen der beiden auf der Stange 55 ver-2Q stellbar befestigten Anschlagringe 93 und 94. Beim Anlaufen des Hebels 91 gegen einen der Anschlagringe wird er zunächst gedreht, bis er sich an einen der Anschläge 92 anlegt. Er wirkt dann als fester Anschlag und ver- «5 schiebt nun die Stange 55, die dadurch die Bewegung des Schlittens umkehrt. Durch das Umlegen des Hebels 91 wird nun auch das Sperrad 89 von der Sperrklinke 90 weitergeschaltet und dadurch die Zahnflanke gegen die Schleifscheibe zugestellt. Auf dem oberen Ende der Schneckenwelle 87 sitzt noch ein Handrad 95 (Abb. 3) für eine Zustellung von Hand beim Beginn des Arbeitsganges.

An dem Ständer 9 (Abb. 1) ist noch ein Support 96 angebracht, der zum Abdrehen der Schleifscheibe mittels Abdrehdiamant 97 dient. In der Abb. 4 ist die Arbeitsweise der Maschine schematisch dargestellt.

Der Rand der Schleifscheibe 17 ist so abgedreht, daß ihre der zu schleifenden Zahnflanke 98 zugekehrte Seitenfläche eine ganz schmale, praktisch linienförmige Schleifzone 99 (Abb. 2) bildet, der übrige Teil des Sohleifscheibenrandes ist so geformt, daß er· die Zahnflanken nirgends 'berührt. Die Schleifzone 99 ist nun auf die Tangente an den Evolventengrundkreis 100 eingestellt. Die Steigung der Schleifschraubenlinie ist gleich der Grundkreisteilung, d. i. Normalteilung xXcos des Eingriffswinkels a. Die Berührung zwischen Zahnflanke und Schleifscheibe findet nun entlang einer Tangente am Grundkreis statt, und es wird dadurch von der Schleifzone 99 auf der Zahnflanke eine genaue Evolvente erzeugt. Die Schleifscheibe kommt auf der ganzen Eingriffsstrecke g-k zum. Angriff, die Berührung hört auf, wenn die Schleifzone über den Kopfkreis hinaus geht. Diese Endstellung ist rechts in Abb. 2 gestrichelt eingezeichnet.

Zum Schleifen eines Rades wird der Schieber 11 (Abib. 3) und mit ihm das zu schleifende Rad auf eine solche Höhe eingestellt, daß die Schleifzone 99 mit der Tangente am Grundkreis zusammenfällt und die Werkstückspindel 15 in den Steigungswinkel der schraubenlinienförmig verlaufenden Schleifzone eingeschwenkt. Die Teilwechselräder 67, 70 und 71 werden nach der Zähnezahl des Rades aufgesteckt. Die Differentialwechselräder 60, 61 und 64 werden so gewählt, daß die Schleifspindel 1 mittels der Wechselräder 60, 61 und 64 und der Differentialräder 35, 36 und 37 einmal gedreht wird, wenn der Schlitten 2 von der Gewindespindel 52 um eine Grundkreisteilung verschoben wird.

Wird durch Kuppeln des Zahnrades 23 mit der Antriebswelle 22 die Schleifscheibe 17 gedreht, so dreht sich auch das zu schleifende Zahnrad 16 bei jeder Schleifscheibenumdrehung um einen Zahn weiter. Gleichzeitig wind auch noch die Schleifspindel 1 in ihrer Achsenrichtung so weit hin und her bewegt, daß alle Punkte der Schleifzone mit allen Punkten der Zahnflanken in Berührung kornmen, um etwaige Fehler in der Schleifscheibenfläche auszugleichen und eine gleichmäßige Abnutzung derselben herbeizuführen.

Um die Schleifscheibe 17 auf die genaue Steigung abzudrehen, wird das Zahnrad 23 durch die Kupplungsgabel 25 nach rechts verschoben und dadurch mit ihrem Kupplungskegel 29 in die Kupplung 31 am Schlitten 2 hinieittgedrückt und festgehalten. Die Antriebswelle 22 bewegt dann nur noch die Gewindespindel 52 durch die Zahnräder 38, 40, 43 und 44 und das Wendegetriebe 46, 47, 48, 50 und 51, die nun den Schlitten 2 hin und herbewegt und gleichzeitig durch die Differentialwechselräder 60, 61, 64 und das Differentialgetriebe 35, 36, 37 die Schleifscheibe langsam vor- und rückwärts dreht. Ihre schraubenförmig verlaufende Schleif zone bewegt sich dabei an dem Abdrehdiamanten 97 (Abb. 1) vorbei, der durch den Support 96 gegen sie angestellt werden kann.

Um die Maschine gänzlich stillzusetzen, wird auch noch der vorgeschriebene Antrieb der Gewindespindel 52 durch Verschieben der Kupplung 41 auf der Welle 39 unterbrochen, uo

Claims (2)

1. . Patentansprüche:

   i. Maschine zum Schleifen der Flanken von Zahnrädern nach dem Abwälzverfahren mittels einer Schleifscheibe mit 1x5 ebener, in ihrem wirksamen Teil linienförmiger Schleiffläche, die sich bei Drehung des zu schleifenden Rades um eine Zahnteilung entlang der Tangente am Evolventengrundkreise um eine Grundkreisteilung verschiebt, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche (99) der

   Schleifscheibe (17) in einer zylindrischen Schraubenlinie verläuft, deren Steigung gleich der Grundkreisteilung ist, und daß der Schleifscheibe außer einer fortlaufenden Drehbewegung noch eine hin und her gehende Bewegung in Richtung ihrer Achse und eine vor- und nacheilende Zusatzdrehbewegung erteilt wird, damit jeder Punkt der Arbeitsfläche der Schleifscheibe mit jedem Punkt der Zahnflanke in Berührung kommt.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptantriebswelle (22) über ein Wendegetriebe eine im Werkzeugschlitten (2) gelagerte Schraubenspindel (52) antreibt, die ihrerseits über Differentialwechselräder (60, 64, 61) auf ein Zentralrad (36) eines Differentialgetriebes (35, 36) einwirkt, dessen Umlaufradträger (32) mit einem mit der Hauptantriebswelle oder mit dem \¥erkzeugschlitten kuppelbaren Zahnrad (23) in Verbindung steht, so daß bei Kupplung dieses Rades mit der Hauptantriiebswelle die Schleifscheibe die fortlaufende Drehbewegung, die zusätzliche Drehbewegung und die axiale Verschiebung, bei Kupplung des genannten Rades (23) mit dem Werkzeugschlitten dagegen nur die zusätzliche Drehbewegung und die hin und her gehende axiale Verschiebung ausführt, zum Zwecke, der Werkzeugspindel (1) wahlweise die aus der fortlaufenden Drehbewegung, der axialen Hinundherbewegung und der zusätzlichen Drehbewegung zusammengesetzte xA.rbeitsbewegung oder unter Stillsetzung der fortlaufenden Drehbewegung ihr nur die axiale Verschiebung und die zusätzliche Drehbewegung zur Erzeugung der schraubenlinienförmig verlaufenden Schleif kante mittels eines spanabhebenden Werkzeuges zu erteilen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen