EP2093020A1 - Device and method for producing prototypes and small series of cogwheels - Google Patents

Device and method for producing prototypes and small series of cogwheels Download PDF

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EP2093020A1
EP2093020A1 EP09000293A EP09000293A EP2093020A1 EP 2093020 A1 EP2093020 A1 EP 2093020A1 EP 09000293 A EP09000293 A EP 09000293A EP 09000293 A EP09000293 A EP 09000293A EP 2093020 A1 EP2093020 A1 EP 2093020A1
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EP
European Patent Office
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grinding
dressing tool
disc
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shaped dressing
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EP09000293A
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EP2093020B1 (en
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Willi Demmler
Manfred Zankl
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Liebherr Verzahntechnik GmbH
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Liebherr Verzahntechnik GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/06—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of profiled abrasive wheels
    • B24B53/075—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of profiled abrasive wheels for workpieces having a grooved profile, e.g. gears, splined shafts, threads, worms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/12—Dressing tools; Holders therefor

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for prototype and small batch production of gears.
  • the tool for the pre-toothing and for the hard machining is designed and commissioned at process point 3. After determining the profile.
  • the manufacturing or delivery time for these tools is very lengthy and can be up to three months. Any change requests or manufacturing errors on the tool are only visible on first use and therefore inevitably lead to the necessary post-processing, for example stripping, regrinding or recoating of a hob. This is accompanied by several days or weeks lost production.
  • the Vorveriereen or hard fine machining should be done by generating grinding, a galvanically occupied dressing tool is required for this generating grinding, which carries the special profile shape of the toothing. Also for the preparation of such a dressing tool several weeks delivery time are necessary.
  • a profile-matched dressing tool and a universal dressing tool can be used, trained with the grinding worm line becomes. So here the special profile design is produced by the control of the grinding or dressing machine. This process eliminates the delivery time of the special tool. However, it is disadvantageous that several hours are required for dressing the grinding worm out of the cylindrical green body.
  • the steps of Vorveriereens or Hartfeinbehavs by profile grinding according to the process steps 3 and 6 of the aforementioned process sequence can also be done by means of a profile grinding process.
  • the inverse profile is applied to the grinding wheel and then transferred to the workpiece during grinding, whereby a simple type of movement such as, for example, a very slow linear movement with simultaneous rotation of the grinding wheel is sufficient.
  • the profile grinding is used to produce the pre-toothing, the complete tooth height must be formed.
  • the object of the present invention is to significantly reduce the production time of prototypes or small series with the lowest tooling costs.
  • gearless or pre-toothed and possibly hardened gears should be able to be processed.
  • this method should thereby be universally applicable, that with a grinding and a dressing tool all teeth with any profile modifications should be generated.
  • this object is initially achieved by a device having the features of claim 1.
  • a device for prototype and small batch production of gears is given to the hand, which has a disk-shaped dressing tool, which has on the one hand a asymmetric flank shape and a defined head radius according to a preferred embodiment.
  • the dressing tool has the same or different flank angle on its right and left cone flanks and a defined head radius. Both grinding wheels and profile grinding wheels can be dressed using this dressing tool.
  • This universally applicable dressing tool can be used independently of the module and pressure angle of the respective toothing. All profile modifications in the grinding tool can be realized here.
  • different numbers of gears can be generated from a cylindrical green body. So you can completely dispense with the order pre-profiled grinding worms, which - as previously stated - have a longer delivery time.
  • the device according to the invention undergoes advantageous embodiments by the subsequent to the main claim subclaims.
  • one flank of the disk-shaped dressing tool can have an angle of 15 ° to 25 °, preferably 20 °, while the other flank has an angle of 10 ° to 14 °, preferably 12 °.
  • the head radius can be 0.3 mm to 0.7 mm, preferably 0.5 mm.
  • the disk-shaped dressing tool is reinforced by means of a hard material on its surface.
  • the disc-shaped dressing tool can be occupied according to a further advantageous embodiment of its surface with different grain sizes.
  • a coarse grain on the surface may be selected on the flanks, which may serve, for example, for pre-grinding in a screw profiling.
  • the radius range is occupied by a fine grain.
  • a disc can be profiled, in which case a high-quality surface can be produced on the disc with appropriate profile corrections.
  • the device according to the invention can be used for dressing a grinding worm or a grinding wheel in a conventional CNC rolling and profile grinding machine.
  • a dressable grinding wheel and a dressable grinding worm is used in a conventional manner. Both the grinding wheel and the grinding worm are mounted on a tool mandrel.
  • the grinding worm is used in prototype or small series production of the gears for so-called roughing, whereby a high Zerspan suction and thus a shorter machining time is possible.
  • the grinding wheel applied on the tool mandrel is used for finishing, whereby a good surface quality of the gear prototype is achieved and all profile modifications can be produced.
  • the mandrel grinding worm is first pre-profiled by means of the disc-shaped dressing tool and then profiled finished. Furthermore, also arranged with the grinding worm together on a tool mandrel grinding wheel is profiled with the disc-shaped dressing tool, the profile grinding wheel can be freely and flexibly profiled by the CNC control of the CNC Wälz- and profile grinding machine, whereby a very high profile quality is achieved.
  • sacrificial disk is understood here to mean a tool which serves for rapid and coarse material removal and can be discarded after corresponding pre-profiling.
  • the toothing of the toothed wheel to be produced can now be ground by means of a combination of rolling and profile grinding.
  • the sole figure shows a disk-shaped dressing tool in an embodiment of a preferred embodiment of the present invention.
  • a disk-shaped dressing tool is shown, which can be installed in a CNC rolling and profile grinding machine (not shown here) and can be driven by it.
  • the disk-shaped dressing tool 10 has two beveled flanks 12 and 14, which converge in a head region 16.
  • the flank 12 which lies on the Anschraubseite of the disk-shaped dressing tool 10, has an angle of 20 °, while the opposite edge has an angle of 12 °.

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Abstract

The device has a discoid dressing tool (10) including a predetermined flank form and a defined header radius (R). The discoid dressing tool has an asymmetrical flank form. A flank (12) forms an angle of 20 degrees, and another flank (14) forms an angle of 12 degrees. The header radius represents 0.5 millimeter. The discoid dressing tool is strengthened by a hardening component. The discoid dressing tool is supported at its flank with a coarse grain, and supported at its radius with a fine grain. An independent claim is also included for a method for prototype and small scale production of a gear wheel.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Prototypen- und Kleinserienfertigung von Zahnrädern.The invention relates to a device and a method for prototype and small batch production of gears.

Bei der Herstellung von Zahnrädern hat in letzter Zeit die Prototypenfertigung bzw. Kleinserienfertigung zunehmend an Bedeutung gewonnen. Bei der Erstellung von sehr teuren und großen Werkstücken muß möglichst verhindert werden, dass das erste als Prototyp gefertigte Werkstück als Ausschuß verworfen werden muß. Insbesondere die Forderung sehr kurzer Herstellungszeiten bedingt einen neuen sehr flexiblen und schnellen Herstellungsprozeß.In the manufacture of gears, prototype production or small batch production has recently become increasingly important. In the creation of very expensive and large workpieces must be prevented as possible, that the first manufactured as a prototype workpiece must be rejected as a committee. In particular, the requirement of very short production times requires a new very flexible and fast manufacturing process.

Der bisherige Verfahrensgang der Prototypenfertigung lässt sich in folgende Verfahrensschritte unterteilen:

  1. 1. Erstauslegung der Verzahnung bezüglich der Auswahl der Profil- und Flankenkorrektur, der zu wählenden Qualität, etc.;
  2. 2. Festlegen des Fertigungsprozesses und Endbearbeitungsverfahrens;
  3. 3. Herstellen des Rohteils durch Drehen, Bohren, etc.;
  4. 4. Vorverzahnen durch beispielsweise Wälzfräsen, Wälzstoßen, Wälzschleifen oder Profilschleifen;
  5. 5. Härten oder Vergüten;
  6. 6. wahlweise Hartfeinbearbeitung durch Wälz- oder Profilschleifen;
  7. 7. Testbetrieb mit den Prototypenrädern auf einem Prüfstand oder im realen Getriebe und
  8. 8. neue verbesserte Auslegung bzw. erster Vorserienstart.
The previous process of prototype production can be subdivided into the following process steps:
  1. 1. Initial design of the gearing with regard to the selection of the profile and edge correction, the quality to be selected, etc .;
  2. 2. determining the manufacturing process and finishing process;
  3. 3. Making the blank by turning, drilling, etc .;
  4. 4. Vorverzahnen by, for example, hobbing, Wälzstoßen, Wälzschleifen or profile grinding;
  5. 5. hardening or tempering;
  6. 6. optional hard finishing by rolling or profile grinding;
  7. 7. Test operation with the prototype wheels on a test bench or in real gear and
  8. 8. new improved design or first pre-start.

Bei dem vorgenannten Verfahrensablauf wird beim Verfahrenspunkt 3. nach Festlegung des Profils das Werkzeug für die Vorverzahnung und für die Hartbearbeitung ausgelegt und in Auftrag gegeben. Die Anfertigungs- bzw. Lieferzeit für diese Werkzeuge ist sehr langwierig und kann bis zu drei Monaten betragen. Eventuelle Änderungswünsche oder Herstellungsfehler am Werkzeug werden erst beim Ersteinsatz sichtbar und führen daher zwingend zur notwendigen Nachbearbeitung, beispielsweise einem Entschichten, Nachschleifen oder Wiederbeschichten eines Wälzfräsers. Hiermit gehen mehrere Tage bzw. Wochen Produktionsausfall einher.In the aforementioned process sequence, the tool for the pre-toothing and for the hard machining is designed and commissioned at process point 3. After determining the profile. The manufacturing or delivery time for these tools is very lengthy and can be up to three months. Any change requests or manufacturing errors on the tool are only visible on first use and therefore inevitably lead to the necessary post-processing, for example stripping, regrinding or recoating of a hob. This is accompanied by several days or weeks lost production.

Soweit bei den Punkten 3. und 6. des vorgenannten Verfahrens das Vorverzahnen bzw. die Hartfeinbearbeitung durch Wälzschleifen erfolgen soll, wird für dieses Wälzschleifen ein galvanisch belegtes Abrichtwerkzeug benötigt, der die spezielle Profilgestalt der Verzahnung trägt. Auch zur Herstellung eines derartigen Abrichtwerkzeuges sind mehrere Wochen Lieferzeit notwendig. Als universell einsetzbare Alternative für ein profilangepaßtes Abrichtwerkzeug kann auch ein Universalabrichtwerkzeug eingesetzt werden, mit dem die Schleifschnecke zeilenförmig abgerichtet wird. Hier wird also die spezielle Profilgestaltung durch die Steuerung der Schleif- oder Abrichtmaschine hergestellt. Bei diesem Verfahren entfällt die Lieferzeit des Spezialwerkzeuges. Nachteilig ist es allerdings, dass zum Abrichten der Schleifschnecke aus dem zylinderförmigen Rohkörper mehrere Stunden benötigt werden. Sollten so nach dem Wälzschleifen des ersten Werkstücks Korrekturen im Zahnprofil, beispielsweise hinsichtlich des Profilwinkels, der Kopfrücknahme oder der Höhenballigkeit notwendig sein, muß bei Verwendung eines Universalabrichtwerkzeuges erneut ein langwieriger zeilenförmiger Abrichtzyklus gestartet werden. Je nach Größenordnung der durchzuführenden Korrektur kann dieser sehr lange dauern. Im Falle eines speziell ausgelegten Profilabrichters dagegen ergibt sich ein noch größerer Produktionsverzug, der mehrere Wochen betragen kann, da dieses Abrichtwerkzeug zur Korrektur zum Werkzeuglieferant zurückgesandt werden muß.Insofar as at points 3 and 6 of the aforementioned method, the Vorverzahnen or hard fine machining should be done by generating grinding, a galvanically occupied dressing tool is required for this generating grinding, which carries the special profile shape of the toothing. Also for the preparation of such a dressing tool several weeks delivery time are necessary. As a universally applicable alternative for a profile-matched dressing tool and a universal dressing tool can be used, trained with the grinding worm line becomes. So here the special profile design is produced by the control of the grinding or dressing machine. This process eliminates the delivery time of the special tool. However, it is disadvantageous that several hours are required for dressing the grinding worm out of the cylindrical green body. If, after the hobbing of the first workpiece, corrections in the tooth profile, for example with regard to the profile angle, the head return or the crowning, are necessary, a lengthy line-shaped dressing cycle must be started again when using a universal dressing tool. Depending on the size of the correction to be made, this can take a long time. In the case of a specially designed profile dresser, however, there is an even greater production delay, which can be several weeks, since this dressing tool must be returned to the tool supplier for correction.

Die Schritte des Vorverzahnens bzw. Hartfeinbearbeitens durch Profilschleifen entsprechend der Verfahrensschritte 3 und 6 der vorgenannten Verfahrensfolge kann auch mittels eines Profilschleifverfahrens erfolgen. Hier wird beim Abrichten das inverse Profil auf den Schleifkörper aufgebracht und dann beim Schleifbearbeiten auf das Werkstück übertragen, wobei meist eine einfache Bewegungsart wie beispielsweise eine sehr langsame lineare Bewegung bei gleichzeitiger Rotation des Schleifkörpers ausreichend ist. Hierdurch bedingt ergibt sich ein Nachteil gegenüber dem vorgenannten Wälzschleifverfahren hinsichtlich der Bearbeitungszeit, da das Profilschleifverfahren deutlich langsamer ist. Insbesondere bei großen Verzahnbreiten und hohen Zähnezahlen werden deutlich höhere Schleifzeiten benötigt. Wird das Profilschleifen zur Herstellung der Vorverzahnung angewandt, muß die komplette Zahnhöhe ausgebildet werden. Man spricht hier vom Schleifen ins Volle, bei dem die Bearbeitungszeit nochmals deutlich länger dauert als beim Wälzschleifen.The steps of Vorverzahnens or Hartfeinbearbeitens by profile grinding according to the process steps 3 and 6 of the aforementioned process sequence can also be done by means of a profile grinding process. Here, during dressing, the inverse profile is applied to the grinding wheel and then transferred to the workpiece during grinding, whereby a simple type of movement such as, for example, a very slow linear movement with simultaneous rotation of the grinding wheel is sufficient. This results in a disadvantage compared to the aforementioned Wälzschleifverfahren in terms of processing time, since the profile grinding process is significantly slower. Especially with large gear widths and high numbers of teeth significantly higher grinding times are needed. If the profile grinding is used to produce the pre-toothing, the complete tooth height must be formed. One speaks here of the grinding in full, with which the processing time lasts again clearly longer than with the Wälzschleifen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Herstellzeit von Prototypen oder Kleinserien deutlich zu reduzieren bei geringsten Werkzeugkosten. Dabei sollen unverzahnte oder vorverzahnte und gegebenenfalls gehärtete Zahnräder bearbeitet werden können. Weiterhin soll dieses Verfahren dadurch universell einsetzbar sein, dass mit einem Schleif- und einem Abrichtwerkzeug alle Verzahnungen mit beliebigen Profilmodifikationen erzeugbar sein sollen.The object of the present invention is to significantly reduce the production time of prototypes or small series with the lowest tooling costs. In this case, gearless or pre-toothed and possibly hardened gears should be able to be processed. Furthermore, this method should thereby be universally applicable, that with a grinding and a dressing tool all teeth with any profile modifications should be generated.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe zunächst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.According to the invention, this object is initially achieved by a device having the features of claim 1.

Demnach wird eine Vorrichtung zur Prototypen- und Kleinserienfertigung von Zahnrädern an die Hand gegeben, die ein scheibenförmiges Abrichtwerkzeug aufweist, das einerseits eine gemäß einer bevorzugten Ausführung asymmetrische Flankenform sowie einen definierten Kopfradius aufweist. Das Abrichtwerkzeug besitzt einen gleichen oder unterschiedlichen Flankenwinkel auf seiner rechten und linken Kegelflanke sowie einen definierten Kopfradius. Mit diesem Abrichtwerkzeug können sowohl Schleifschnecken wie auch Profilschleifscheiben abgerichtet werden. Dieses universell einsetzbare Abrichtwerkzeug ist unabhängig vom Modul und Eingriffswinkel der jeweiligen Verzahnung einsetzbar. Sämtliche Profilmodifikationen im Schleifwerkzeug können hier realisiert werden. So können bei Schleifschnecken aus einem zylinderförmigen Rohkörper unterschiedliche Gangzahlen erzeugt werden. Damit kann man auf die Bestellung vorprofilierter Schleifschnecken, die - wie zuvor ausgeführt - eine längere Lieferzeit haben, vollständig verzichten.Accordingly, a device for prototype and small batch production of gears is given to the hand, which has a disk-shaped dressing tool, which has on the one hand a asymmetric flank shape and a defined head radius according to a preferred embodiment. The dressing tool has the same or different flank angle on its right and left cone flanks and a defined head radius. Both grinding wheels and profile grinding wheels can be dressed using this dressing tool. This universally applicable dressing tool can be used independently of the module and pressure angle of the respective toothing. All profile modifications in the grinding tool can be realized here. Thus, in grinding worms different numbers of gears can be generated from a cylindrical green body. So you can completely dispense with the order pre-profiled grinding worms, which - as previously stated - have a longer delivery time.

Auch bei dem bereits vorbekannten Herstellverfahren für Prototypen hat der Anwender bereits versucht, die unerwünschten Lieferzeiten von Schleifschnecken ganz zu eliminieren. Hier mußte jedoch bei der Herstellung von Prototypen mittels des Wälzschleifverfahrens eine Lagerhaltung unterschiedlicher vorprofilierter Schleifschnecken aufgebaut werden, um flexibel auf die vorgegebenen Verzahndaten reagieren zu können. Durch die Kombinationsvielfalt von Eingriffswinkel, Modul- und Gangzahl kamen bei Aufbau eines entsprechenden Lagers eine sehr hohe Anzahl von Schleifschnecken zusammen, wodurch eine hohe Kostenlast resultierte. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es nun möglich, dass nur wenige - beispielsweise zwei bis drei - zylinderförmige Rohkörper auf Lager gelegt werden, die dann flexibel nach den speziellen Vorgaben abgerichtet werden.Even in the previously known production method for prototypes, the user has already tried to eliminate the unwanted delivery times of grinding worms completely. Here, however, in the production of prototypes by means of the Wälzschleifverfahrens a storage of different pre-profiled grinding worms had to be constructed in order to be able to react flexibly to the predetermined Verzahndaten. Due to the variety of combinations of pressure angle, module and number of gears came in building a corresponding bearing a very high number of grinding worms together, resulting in a high cost burden. With the help of the device according to the invention, it is now possible that only a few - for example, two to three - cylinder-shaped green bodies are placed in stock, which are then trained flexible according to the specific requirements.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erfährt vorteilhafte Ausgestaltungen durch die sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüche.The device according to the invention undergoes advantageous embodiments by the subsequent to the main claim subclaims.

Demnach kann ein Flanke des scheibenförmigen Abrichtwerkzeugs einen Winkel von 15° bis 25°, vorzugsweise 20° aufweisen, während die andere Flanke einen Winkel von 10° bis 14°, vorzugsweise 12° aufweist.Accordingly, one flank of the disk-shaped dressing tool can have an angle of 15 ° to 25 °, preferably 20 °, while the other flank has an angle of 10 ° to 14 °, preferably 12 °.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Kopfradius 0,3 mm bis 0,7 mm, vorzugsweise 0,5 mm betragen.According to another advantageous embodiment of the invention, the head radius can be 0.3 mm to 0.7 mm, preferably 0.5 mm.

Schließlich ist es von Vorteil, wenn das scheibenförmige Abrichtwerkzeug mittels eines Hartstoffes auf seiner Oberfläche verstärkt wird.Finally, it is advantageous if the disk-shaped dressing tool is reinforced by means of a hard material on its surface.

Das scheibenförmige Abrichtwerkzeug kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung seiner Oberfläche mit unterschiedlichen Körnungen belegt sein. So kann beispielsweise an den Flanken ein grobes Korn an der Oberfläche gewählt sein, das beispielsweise zum Vorschleifen bei einer Schneckenprofilierung dienen kann. Demgegenüber ist der Radiusbereich mit einem feinen Korn belegt. Hierdurch kann beispielsweise eine Scheibe profiliert werden, wobei hier eine hochqualitative Oberfläche auf der Scheibe mit entsprechenden Profilkorrekturen erzeugt werden kann.The disc-shaped dressing tool can be occupied according to a further advantageous embodiment of its surface with different grain sizes. Thus, for example, a coarse grain on the surface may be selected on the flanks, which may serve, for example, for pre-grinding in a screw profiling. In contrast, the radius range is occupied by a fine grain. In this way, for example, a disc can be profiled, in which case a high-quality surface can be produced on the disc with appropriate profile corrections.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Abrichtung einer Schleifschnecke bzw. einer Schleifscheibe in einer herkömmlichen CNC-Wälz- und Profilschleifmaschine einsetzbar sein. Hier kann aufgrund der erfindungsgemäßen unterschiedlichen Flankenwinkel über den Schwenkwinkelbereich der CNC-Wälz- und Profilschleifmaschine ein Eingriffswinkelbereich von mehreren Grad erzielt werden, beispielsweise ein Eingriffswinkelbereich von α = 12° bis 25°.The device according to the invention can be used for dressing a grinding worm or a grinding wheel in a conventional CNC rolling and profile grinding machine. Here, due to the different flank angles according to the invention over the swivel angle range of the CNC rolling and profile grinding machine, an engagement angle range of several degrees can be achieved, for example an engagement angle range of α = 12 ° to 25 °.

Erfindungsgemäß wird die eingangs genannte Aufgabe durch ein Verfahren zur Prototypen- und Kleinserienfertigung von Zahnrädern unter Verwendung der zuvor beschriebenen Vorrichtung mit den in Anspruch 7 wiedergegebenen Verfahrensschritten gelöst.According to the invention, the object mentioned by a method for prototype and small series production of gears using the above described device solved with the reproduced in claim 7 method steps.

Bei dem Verfahren wird in an sich bekannter Weise eine abrichtbare Schleifscheibe sowie eine abrichtbare Schleifschnecke verwendet. Sowohl die Schleifscheibe wie auch die Schleifschnecke sind auf einem Werkzeugdorn montiert. Die Schleifschnecke dient bei der Prototypen- bzw. Kleinserienfertigung der Zahnräder zum sogenannten Schruppen, wodurch eine hohe Zerspanleistung und damit eine kürzere Bearbeitungszeit ermöglicht wird. Die auf dem Werkzeugdorn aufgebrachte Schleifscheibe dagegen wird zum Schlichten verwendet, wodurch eine gute Oberflächengüte des Zahnradprototyps erzielt wird sowie sämtliche Profilmodifikationen erzeugt werden können.In the method, a dressable grinding wheel and a dressable grinding worm is used in a conventional manner. Both the grinding wheel and the grinding worm are mounted on a tool mandrel. The grinding worm is used in prototype or small series production of the gears for so-called roughing, whereby a high Zerspanleistung and thus a shorter machining time is possible. On the other hand, the grinding wheel applied on the tool mandrel is used for finishing, whereby a good surface quality of the gear prototype is achieved and all profile modifications can be produced.

Entsprechend der erfindungsgemäßen Verfahrensabfolge wird die auf dem Werkzeugdorn angeordnete Schleifschnecke zunächst mittels des scheibenförmigen Abrichtwerkzeugs vorprofiliert und anschließend fertig profiliert. Des weiteren wird auch die mit der Schleifschnecke zusammen auf einem Werkzeugdorn angeordnete Schleifscheibe mit dem scheibenförmigen Abrichtwerkzeug profiliert, wobei die Profilschleifscheibe frei und flexibel durch die CNC-Steuerung der CNC-Wälz- und Profilschleifmaschine profiliert werden kann, wodurch eine sehr hohe Profilqualität erreicht wird.According to the sequence of the invention arranged on the mandrel grinding worm is first pre-profiled by means of the disc-shaped dressing tool and then profiled finished. Furthermore, also arranged with the grinding worm together on a tool mandrel grinding wheel is profiled with the disc-shaped dressing tool, the profile grinding wheel can be freely and flexibly profiled by the CNC control of the CNC Wälz- and profile grinding machine, whereby a very high profile quality is achieved.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens kann aus einem zylindrischen Schneckenrohling oder einem Scheibenrohling das Vorprofil mittels einer sogenannten Opferscheibe herausgestochen werden. Unter einer Opferscheibe versteht man hier ein Werkzeug, das zum schnellen und groben Materialabtrag dient und nach entsprechender Vorprofilierung verworfen werden kann.According to a particular embodiment of the method can be pricked out of a cylindrical screw blank or a disc blank, the preliminary profile by means of a so-called sacrificial disc. A sacrificial disk is understood here to mean a tool which serves for rapid and coarse material removal and can be discarded after corresponding pre-profiling.

Mittels des eingangs beschriebenen scheibenförmigen Abrichtwerkzeugs ist es nun möglich, beide Werkzeuge, nämlich die Schleifschnecke und die Schleifscheibe ohne Wechsel des Abrichtwerkzeuges zu profilieren und zu schärfen.By means of the disc-shaped dressing tool described above, it is now possible to profile and sharpen both tools, namely the grinding worm and the grinding wheel without changing the dressing tool.

Mit der entsprechend profilierten Schleifschnecke bzw. Schleifscheibe kann nun die Verzahnung des herzustellenden Zahnrades mittels einer Kombination von Wälz- und Profilschleifen angeschliffen werden.With the correspondingly profiled grinding worm or grinding wheel, the toothing of the toothed wheel to be produced can now be ground by means of a combination of rolling and profile grinding.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.Further features, details and advantages of the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing.

Die einzige Figur zeigt ein scheibenförmiges Abrichtwerkzeug in einer Ausgestaltung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.The sole figure shows a disk-shaped dressing tool in an embodiment of a preferred embodiment of the present invention.

In der einzigen Figur ist ein scheibenförmiges Abrichtwerkzeug gezeigt, das in einer hier nicht näher dargestellten CNC-Wälz- und Profilschleifmaschine einbaubar und durch diese antreibbar ist.In the single FIGURE, a disk-shaped dressing tool is shown, which can be installed in a CNC rolling and profile grinding machine (not shown here) and can be driven by it.

Wie aus der Figur deutlich wird, weist das scheibenförmige Abrichtwerkzeug 10 zwei angeschrägte Flanken 12 und 14 auf, die in einem Kopfbereich 16 zusammenlaufen.As can be seen from the figure, the disk-shaped dressing tool 10 has two beveled flanks 12 and 14, which converge in a head region 16.

Die Flanke 12, die auf der Anschraubseite des scheibenförmigen Abrichtwerkzeugs 10 liegt, weist einen Winkel von 20° auf, während die gegenüberliegende Flanke einen Winkel von 12° aufweist. Der Kopfbereich 16 weist einen definierten Kopfradius von R = 0,5 mm auf.The flank 12, which lies on the Anschraubseite of the disk-shaped dressing tool 10, has an angle of 20 °, while the opposite edge has an angle of 12 °. The head region 16 has a defined head radius of R = 0.5 mm.

In dem Bereich der Flanken und des Kopfradius ist das scheibenförmige Abrichtwerkzeug mittels eines Hartstoffes verstärkt. Bei dieser Hartstoffverstärkung kann es sich beispielsweise um eine sogenannte PKD-Verstärkung, das heißt eine Verstärkung mit handgesetzten synthetischen Diamanten handeln. Unter Einsatz der zuvor beschriebenen Abrichtscheibe auf einer an sich bekannten CNC-Wälz- und Profilschleifmaschine, beispielsweise der Bauformen LCS der Firma Liebherr, kann folgendes Verfahren zur Prototypen- bzw. Kleinserienfertigung von Zahnrädern realisiert werden, das sich in folgende Verfahrensschritte unterteilen lässt:

  1. 1. Einrichten der Maschine durch Zurüsten der Werkzeuge, Auswuchten der Werkzeuge, etc.;
  2. 2. Eingabe der Bearbeitungsparameter, Verzahnungs- und Werkzeugdaten;
  3. 3. Vorprofilieren der Schleifschnecke beispielsweise aus einem zylindrischen Vollschleifkörper mittels des zuvor beschriebenen scheibenförmigen Abrichtwerkzeugs;
  4. 4. Fertigprofilieren der Schleifschnecke mittels des zuvor beschriebenen scheibenförmigen Abrichtwerkzeugs;
  5. 5. Profilieren der Schleifscheibe mittels des vorgenannten scheibenförmigen Abrichtwerkzeugs;
  6. 6. Anschleifen der Verzahnung mittels eines kombinierten Wälz- und Profilschleifens unter Verwendung der zuvor profilierten Schleifschnecke und Schleifscheibe;
  7. 7. Messen der Verzahnung und
  8. 8. Profilschleifen auf Fertigmaß, wobei hier entsprechend dem Meßergebnis bei Übereinstimmung der gemessenen Verzahnung mit den vorgegebenen Daten, sofort mit den gleichen Maschineneinstelldaten, die eingegeben wurden, gearbeitet werden kann, oder für den Fall, dass die Verzahnung nicht den vorgegebenen Daten entspricht, eine Korrektur über die Einstellung der CNC-Wälz- und Profilschleifmaschinen oder durch ein erneutes Abrichten der Werkzeuge mittels des universell einsetzbaren scheibenförmigen Abrichtwerkzeugs erfolgen kann.
In the area of the flanks and the head radius, the disk-shaped dressing tool is reinforced by means of a hard material. By way of example, this hard material reinforcement can be a so-called PCD reinforcement, that is to say a reinforcement with synthetic synthetic diamonds. Using the dressing wheel described above on a known CNC Wälz- and profile grinding machine, for example, the types LCS Liebherr, the following method for prototyping or small series production of gears can be realized, which can be divided into the following steps:
  1. 1. Setting up the machine by equipping the tools, balancing the tools, etc .;
  2. 2. Input of the machining parameters, gear and tool data;
  3. 3. Vorprofilieren the grinding worm, for example, from a cylindrical Vollschleifkörper by means of the previously described disc-shaped dressing tool;
  4. 4. finish profiling the grinding worm by means of the disk-shaped dressing tool described above;
  5. 5. profiling the grinding wheel by means of the aforementioned disc-shaped dressing tool;
  6. 6. Grinding the teeth by means of a combined rolling and profile grinding using the previously profiled grinding worm and grinding wheel;
  7. 7. Measuring the gearing and
  8. 8. Profile grinding on finished measure, which can be done here according to the measurement result in accordance with the measured teeth with the given data, immediately with the same Maschineneinstelldaten that were entered, or in the event that the teeth do not meet the predetermined data, a Correction can be made via the setting of the CNC rolling and profile grinding machines or by re-dressing the tools by means of the universally usable disk-shaped dressing tool.

Claims (9)

Vorrichtung zur Prototypen- und Kleinserienfertigung von Zahnrädern mit einem scheibenförmigen Abrichtwerkzeug,
dadurch gekennzeichnet,
dass das scheibenförmige Abrichtwerkzeug eine vorbestimmte Flankenform sowie einen definierten Kopfradius aufweist.Device for prototype and small series production of gears with a disc-shaped dressing tool,
characterized,
that the disc-shaped dressing tool having a predetermined edge shape and a defined tip radius. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das scheibenförmige Abrichtwerkzeug eine asymmetrische Flankenform aufweist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the disc-shaped dressing tool has an asymmetrical flank shape. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flanke einen Winkel von 15° bis 25°, vorzugsweise 20°, und die andere Flanke einen Winkel von 10° bis 14°, vorzugsweise 12° aufweist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that one edge has an angle of 15 ° to 25 °, preferably 20 °, and the other edge at an angle of 10 ° to 14 °, preferably 12 °. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfradius 0,3 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise 0,5 mm beträgt.Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the head radius is 0.3 mm to 1.5 mm, preferably 0.5 mm. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das scheibenförmige Abrichtwerkzeug mittels eines Hartstoffes verstärkt ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the disc-shaped dressing tool is reinforced by means of a hard material. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das scheibenförmige Abrichtwerkzeug an seinen Flanken mit einem groben Korn und seinem Radius mit einem feinen Korn belegt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the disc-shaped dressing tool is coated on its flanks with a coarse grain and its radius with a fine grain. Verfahren zur Prototypen- und Kleinserienfertigung von Zahnrädern mit einer Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit folgenden Schritten: - Vorprofilieren einer Schleifschnecke, - Fertigprofilieren der Schleifschnecke, - Profilieren einer mit der Schleifschnecke auf einem Werkzeugdorn angeordneten Schleifscheibe, - Schleifen der Verzahnung des herzustellenden Zahnrades mittels Wälz- und/oder Profilschleifen . Method for prototype and small series production of gears with a device according to one of the preceding claims, comprising the following steps: Pre-profiling a grinding worm, - finished profiling of the grinding worm, Profiling a grinding wheel arranged on a tool mandrel with the grinding worm, - Grinding the teeth of the gear to be produced by means of rolling and / or profile grinding. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem zylindrischen Schneckenrohling oder Scheibenrohling das Vorprofil mittels einer Opferscheibe herausgestochen wird.A method according to claim 7, characterized in that from a cylindrical screw blank or disc blank, the preliminary profile is pricked out by means of a sacrificial disc. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren über eine Steuerung rechnergestützt durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method is carried out computer-controlled by a controller.
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