WO2021198403A1 - Method for grinding workpieces with a helical profile and grinding machine for producing such workpieces - Google Patents

Method for grinding workpieces with a helical profile and grinding machine for producing such workpieces Download PDF

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WO2021198403A1
WO2021198403A1 PCT/EP2021/058565 EP2021058565W WO2021198403A1 WO 2021198403 A1 WO2021198403 A1 WO 2021198403A1 EP 2021058565 W EP2021058565 W EP 2021058565W WO 2021198403 A1 WO2021198403 A1 WO 2021198403A1
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WO
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grinding
workpiece
grinding wheel
profile
worm
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Application number
PCT/EP2021/058565
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German (de)
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Inventor
Erwin Junker
Original Assignee
Erwin Junker Grinding Technology A.S.
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/009Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding profiled workpieces using a profiled grinding tool
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/02Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding grooves, e.g. on shafts, in casings, in tubes, homokinetic joint elements
    • B24B19/022Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding grooves, e.g. on shafts, in casings, in tubes, homokinetic joint elements for helicoidal grooves

Definitions

  • the invention relates to a method for grinding a workpiece with a helical profile on its outer circumference and a grinding machine for producing such a workpiece.
  • the helical, profiled workpieces are, for example, worms on worm shafts for gears. They represent relatively complicated components and require a correspondingly high level of equipment and process technology on wall for their production. Such components are used in various transmissions in the automotive sector. They are therefore required in relatively large numbers, so that the manufacturing costs play a central role in addition to the required high precision of these components.
  • screw elements are also referred to as helically grooved workpieces, for which there are various options for grinding their groove geometry.
  • the groove geometry, as well as their grinding, is in many cases especially tailored to the use of such worm elements in worm gears, for which there are considerable differences in terms of their size and accuracy requirements depending on the purpose of the gearbox. In addition to the size, these differences are also reflected in the required accuracies.
  • gearboxes are required in large numbers. Despite the high number of units, in most cases the highest quality requirements are placed on the respective gear units. There is therefore a general endeavor to be able to keep the production costs at least moderate.
  • the helical grinding wheel With helical grinding, the helical grinding wheel is swiveled with its A-axis to an angle and set in rotation.
  • the workpiece speed is linked to the speed of the screw.
  • the allowance on the workpiece is removed by means of a radial infeed (X) and an axial stroke (Z).
  • X radial infeed
  • Z axial stroke
  • This continuous Wälzschlei fen is mainly used in the manufacture of helical gears.
  • an additional rotation must be carried out with the workpiece axis.
  • an electronic coupling is made between the Z and C axes.
  • a so-called tangential shifting of the worm is carried out during the axial stroke in order to bring new grinding wheel material to use.
  • the worm-shaped grinding wheel is swiveled through a swivel angle to the toothing and is moved continuously over the entire toothing width during machining in the axial direction at the feed speed.
  • the continuous axial movement occurring over the entire width of the gearwheel is described as a continuous shift movement, which is preferably carried out during roughing. Since only very marginal amounts of material are removed during finishing, finishing is carried out without this shift movement.
  • This continuous axial offset or axial feed ultimately serves to ensure that the entire width of the grinding wheel, which is designed as a worm, can be used for grinding, i.e. the continuous shifting movement relates to wear and tear, so it does not have anything to do with achieving high dimensional accuracy to do.
  • a profile grinding wheel can also be used for the finish grinding in the profile grinding process, with the pre-grinding also being carried out in the continuous generating grinding process because of the relatively large material decrease in rough grinding.
  • a raw workpiece is ground with the grinding wheel described, which has the end profile to be ground with a corresponding allowance to be ground.
  • a worm-shaped grinding tool is used for the roughing process and a profile grinding wheel is used for the finishing process.
  • the respective grinding wheel is offset in the axial direction in order to grind the entire width of this workpiece according to the slope of the helically grooved workpiece while optimizing the wear of the respective grinding wheel.
  • the helical grinding tool is preferably a grinding tool with a cylindrical outer contour, in which an axial continuous movement of the helical grinding wheel with respect to the longitudinal axis of the workpiece to be ground is performed to use all tooth flank sections during the grinding process.
  • DE 102008035525 B3 also addresses the use of a non-cylindrical worm-shaped grinding wheel, a so-called globoid worm, which in its longitudinal direction relates to a diameter that tapers from the edge to the center and then again continuously increases in diameter to the other edge has formed the entire width of the helical grinding wheel.
  • the object of the present invention compared to the grinding method known in the prior art and the grinding machine described there, is that a helical element is formed on a workpiece by grinding, which has a high accuracy, is suitable for mass production and is produced at moderate production costs can be.
  • the work piece is a worm shaft.
  • the grinding of the profile by means of the helically profiled grinding wheel is ground to the final contour from a cylindrical solid material or from a raw workpiece, which raw workpiece has the basic shape of the profile compared to the final contour, but is provided with an allowance compared to the Endkon structure.
  • the grinding wheel with the helical profile is cylindrical on its outer contour, the outer contour corresponding to the profile to be ground on the workpiece, also having a helical circumferential groove, which is, so to speak, the positive to the negative of the helical profile of the grinding wheel.
  • the grinding wheel with the helical profile grinds the helical circumferential groove of the profile between tween a respective web by plunge-cut grinding on the workpiece.
  • the grinding wheel provided with the helical profiling has a circumferential web, between which the circumferential groove is arranged.
  • the use of plunge-cut grinding has the advantage that the infeed movement of the grinding wheel towards the workpiece is simple. With regard to its speed when grinding the workpiece, the grinding wheel is synchronized with the speed of the workpiece. This means that if the grinding wheel has a single-thread helical profile, it will has the same speed as the workpiece.
  • the speed of the grinding wheel is twice as high as that of the workpiece.
  • the speed of the grinding wheel corresponds to the speed of the workpiece multiplied by the number of turns of the helical shape of the workpiece.
  • the grinding wheel performs at most a slight axial movement relative to the workpiece in order to grind the shape of the respective web delimiting the groove.
  • a slight axial movement means that, depending on the shape of the respective webs of the profile to be ground on the workpiece, no such movement or only a slight axial movement is required. It is therefore a modified plunge-cut grinding, which is easier to carry out from the technological conditions and thus has a positive effect on reduced manufacturing costs of the workpiece.
  • the cutting speed changes, which occurs during grinding, since both rotate from the drive at the same speed. Since the speed is usually ground in a range of 1,000 to 3,000 rpm, the grinding wheel must rotate with a double-flight worm profile at a speed of 2,000 to 6,000 rpm. Assuming an average workpiece diameter of, for example, 20 mm and a grinding wheel diameter of 400 mm, a cutting speed of 45 to 130 m / s results over this speed range. Usual cutting speeds are in the range of 80 to 100 m / s, which is mainly used when grinding with CBN grinding wheels. When grinding with corundum grinding wheels, the cutting speed is on the order of a maximum of approx.
  • worm shafts of small to medium-sized dimensions which are also manufactured in large numbers, are particularly suitable.
  • the usual diameter for workpieces of this type is therefore mostly in the range from 10 to 50 mm.
  • other, in particular larger, dimensions are also possible, but this requires an adaptation of the corresponding dimensions of the grinding machine or the grinding wheels and corresponding technology parameters.
  • the modified plunge-cut grinding according to the invention also involves a slight axial movement for grinding the shape of the web delimiting the groove as shifting. draws.
  • this shifting is not carried out as part of the dressing of the grinding wheel, but rather serves to correct the dimensions or shape of the profile to be generated on the workpiece by means of the grinding wheel during grinding.
  • the grinding wheel having the helical profile is therefore axially offset in relation to the workpiece in the context of the modified plunge-cut grinding to achieve a dimension or shape correction, which is what is known as shifting.
  • abrasion-free abrasive coatings such as ceramic-bonded or electroplated abrasive coatings in the form of CBN, enable the grinding wheel to move accordingly, so that the required shape and the required final dimensions are possible on the workpiece within the strictest tolerances.
  • the manufacturing costs are significantly reduced.
  • the cycle times in production are reduced, and at the same time, despite the large number of pieces, the precision of the workpiece having the helical profile with the final contour is guaranteed.
  • the method according to the invention is also particularly suitable for pre-grinding and finish grinding in a single setting.
  • the described grinding parameters and dimensions of workpiece and tool enable long tool life, which can be in the range of, for example, 40,000 ground grinding worms. As a result, the tool costs for rough and finish grinding can be reduced considerably. Under defined conditions, it is also possible for the method according to the invention to grind more common worms or threads. Overall, a high quality for roundness, concentricity, dimensional accuracy, diameter tolerance, surface quality is achieved by the method according to the invention, the achievable surface quality Rz1 even being achievable after finish grinding.
  • the grinding wheel preferably performs rough grinding and / or finish grinding and is designed without dressing.
  • plunge-cut grinding can be used both for pre-grinding and for finish grinding with the possibly slight axial movement of the grinding wheel relative to the workpiece in the sense of a shift movement.
  • the width of the circumferential groove is preferably corrected to the nominal size.
  • this possibly slight axial movement of the grinding wheel with respect to the workpiece is carried out either for pre-grinding or for finish grinding. In this way, costs and quality in connection with low cycle times and high quantities to be produced can be optimally influenced.
  • Two grinding wheels can also be arranged on a grinding spindle, namely the helically profiled grinding wheel and a second grinding wheel for profile grinding. The two grinding wheels can be swiveled both axially parallel to the workpiece and into the slope of the circumferential groove.
  • shifting is understood to mean executing an at most slight axial movement of the cylindrical grinding wheel with a helical profile, so that the grinding wheel used for the modified plunge-cut grinding also includes a profile grinding wheel in a certain way or a profile grinding wheel is no longer required separately is.
  • This makes it possible to use the helical or thread-like profiling of the grinding wheel in conjunction with the possibly slight axial shifting to achieve a certain axial component for profile correction or dimensional correction, which would otherwise require a separate profile wheel. This also has a positive influence on a reduction in costs through reduced costs for the grinding wheels.
  • the shifting according to the invention has nothing to do with an axial movement of a grinding wheel with a helical profile, which has to be moved over the entire thread length or worm length of the workpiece, and not even if the width of the grinding tool is greater than the length of the thread section on or on the workpiece. Rather, this is necessary for reasons of wear and tear.
  • the grinding wheel already performs all those movements within the scope of its modified plunge-cut movement according to the invention, which ensure high quality in terms of dimensional and shape accuracy of the helical or thread-shaped element or workpiece.
  • the grinding wheel according to the invention performs the shifting movement upwards or downwards with respect to the longitudinal axis of the workpiece during grinding up to the end regions of the profile. More preferably, the shift movement is carried out along the slope of the groove.
  • the grinding wheel is also dressed, even when using a grinding wheel with a CBN grinding layer, namely a dressing after establishing an approach or reaching a defined or the presence of a defined dimensional tolerance deviation.
  • production is carried out within the framework of a predetermined maximum dimensional tolerance deviation.
  • the grinding wheel can also be dressed with a correspondingly corrected dressing program CNC-controlled in order to continue to achieve the highest level of quality in terms of dimensional and shape accuracy.
  • the web which delimits a respective helically formed groove on the workpiece, to be ground in terms of its shape by means of a second grinding wheel arranged separately for the screw-shaped profiling of the grinding wheel.
  • This second grinding wheel is moved along the length of the profile on the workpiece so that the desired final shape of the web or the groove defined by two adjacent webs between them is corrected or the corresponding profile is generated with the greatest possible precision.
  • a grinding machine for grinding a workpiece which is helically grooved or has an area designed in the sense of a threaded section, with a grinding wheel, which has a cylindrical and helical profile on its outer circumference, is provided.
  • the workpiece is ground to a desired final contour from the solid or from a raw form with the appropriate allowance, namely by carrying out the method described above.
  • the grinding slide is arranged on a spindle of a grinding headstock.
  • the grinding wheel is fed to the workpiece by an infeed movement carried out in accordance with a plunge-cut grinding process, as a result of which the profile with the helical groove is formed on the workpiece.
  • Plunge grinding with the helical grinding wheel creates the grooves and ridges of the thread section over the entire width of the thread section of the workpiece, in that the plunge grinding process carried out by the grinding wheel generates little or no axial movement along the profile of the tool to be ground. In relative terms, this is such that with this possibly slight axial movement, the web immersed in a respective groove to be ground executes this movement and thus generates or grinds a modification of the width dimension and / or the shape of the flank of the respective web.
  • the speed of the workpiece and the speed of the grinding wheel are preferably synchronized with one another during grinding, the speed of the grinding wheel being dependent on the speed of the workpiece taking into account the number of turns of the helical shape or the thread of the workpiece.
  • the grinding wheel is preferably designed as a rough grinding wheel and / or as a finish grinding wheel. It can therefore be used both for pre-grinding and for finish-grinding, it also being possible for the grinding wheel, according to the invention, to be designed as a pre-grinding wheel and / or as a finish-grinding wheel.
  • a dressing device for dressing the profiling of the grinding wheel is also preferably provided.
  • the dressing is always carried out when the dimensional and shape accuracy moves in the direction of the maximum tolerance for further quantities to be produced of this workpiece having a thread section. Due to the low axial movement, which is required if the flank shape of the webs still has to be modified after the actual piercing process, hardly any desired cross-sectional shape of the webs delimiting the helical profile of the respective groove can be achieved.
  • the possibly slight axial movement of the grinding wheel can be superimposed on its main movement component during the actual piercing process. This can be programmed into today's CNC controls.
  • FIG. 1 a workpiece designed as a worm shaft
  • Figure 2 a further embodiment of a workpiece also formed as a worm shaft
  • FIG. 3 nine examples of different worm or thread profiles that can be grinded according to the invention.
  • FIG. 4 shows a basic illustration of the grinding according to the invention of a worm shaft in a configuration similar to that according to FIG. 2;
  • FIG. 5 a grinding arrangement according to the invention for grinding a worm element with a swiveled-in grinding wheel
  • FIG. 6 a basic representation of a slight axial movement representing the shifting of the helical grinding wheel
  • FIGS. 7a, b a basic illustration of a further exemplary embodiment of the grinding according to the invention of a worm element of a worm shaft, divided into a) rough grinding and b) finish grinding with different grinding wheels;
  • Figure 8 a further embodiment for the inventive grinding of a
  • FIG. 9 a further exemplary embodiment for the grinding according to the invention with grinding wheels which are opposite with respect to the workpiece and are simultaneously in engagement;
  • FIG. 10 a basic illustration of the slight axial movement (shifting) of the helically designed grinding wheel in the flank direction of the webs of a worm section delimiting the respective grooves.
  • FIG. 1 a workpiece in the form of a worm shaft 1 produced using the method according to the invention or the grinding machine according to the invention is shown.
  • This worm shaft 1 has a helical section which is designed as a worm 16 and which has a cylindrical outer circumference 2.
  • the screw-shaped or thread-shaped section in the form of the worm 16 has a circumferential groove 8 designed with a predetermined pitch, which is delimited by webs 9 corresponding to the pitch of the helical helix.
  • the worm arranged on the workpiece 1 designed as a worm shaft is to be viewed as a Ge thread profile or a groove profile that is Herge using the method according to the invention.
  • the method according to the invention can be used for screws 16 of any pitch.
  • additional work processes for the shoulders and cylindrical sections and possibly existing plan sections are to be grinded. This is usually ge ground in separate clampings, in which the sections mentioned can then be ground in terms of diameter and bearing seats.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a workpiece 1 produced using the method according to the invention and the grinding machine according to the invention, which workpiece 1 is also designed as a worm shaft.
  • the section of a worm 16 formed on this worm shaft 1 has a different shape than in FIG. 1 with regard to the shape of the webs 9 delimiting the circumferential groove 8.
  • the webs 9 are made thinner in cross section.
  • the worm 16 is designed as a two-flight worm and has an outer circumference 2 which is cylindrical.
  • the worm shaft 1 also has a collar 17 in the form of a stop which can be ground in one setting, which is different from the setting in which the worm 16 is ground. With this form of the worm shaft 1 shown in FIG.
  • worm 16 in one setting in the sense of a complete machining of the worm shaft 1.
  • the workpiece 1 shown can be used, for example, for a steering gear and therefore does not have very large dimensions.
  • a worm shaft 1 can have a length between 100 to 150 mm and a diameter of 15 to 25 mm. It goes without saying that any size of such worm shafts 1 can be produced with the method according to the invention. The sequence of the manufacture of such a worm shaft in the sense of a complete machining is explained in detail for the individual steps to be carried out in FIG.
  • the grinding disk grinding the worm area of the worm shaft is designed, so to speak, as a negative shape for the positive shape of the webs forming the worm or the thread.
  • a different web shape can be ground.
  • FIG. 3 shows various examples which can be produced with the method according to the invention or the grinding machine according to the invention with a grinding wheel grinding the respective webs of the worm.
  • Figure 3 beginning from left to right, then arranged in the middle and finally arranged at the bottom, the following different web shapes and thus different thread shapes are shown in the broadest sense, which can be ground according to the invention.
  • FIG. 4 shows how a section of a worm 16 on a worm shaft 1, which is similar to that shown in FIG. 2, is produced in accordance with the invention.
  • the thread-like profile 5 of the worm shaft 1 is ground with a grinding wheel 4, the width of which is greater than the entire length of the worm 16.
  • the illustrated grinding wheel 4, which is correspondingly profiled in the sense of a negative shape, is preferably free of dressing, which reduces the costs for the grinding machine, there is a dressing device in such a Case does not have to be provided.
  • the grinding wheel 4 is arranged on a grinding spindle 13, which by means of an infeed movement 15 in the sense of plunge grinding so to speak conditions as plunge grinding main movement component of the worm on the worm shaft 1 herzu provided worms can be delivered.
  • the worm shaft 1 to be ground is carried by a workpiece spindle 27 in a clamping device (not shown) during the grinding. Furthermore, the worm shaft 1 is supported by means of a steady rest 28 on a cylindri's section next to the worm 16 so that the longitudinal axis 11 of the workpiece can be maintained unchanged during machining.
  • the sections arranged on the screw shaft next to the screw 16, such as the collar 17, for example, cylindrical sections in the area of the steady rest or in front of the transition area on the left side of the screw 16 shown in the drawing to the collar 17 are present , which can be ground in one setting using separate grinding wheels or a separate grinding wheel for complete machining.
  • these additional sections of the worm shaft can be produced in a further clamping, so to speak, decoupled from the grinding of the worm 16 by means of the grinding wheel 4.
  • the grinding wheel 4 with its helical profile 3 is fed to the worm shaft, which has a cylindrical section 2 in the area of the worm 16 to be produced later, the diameter of which corresponds to the maximum diameter of the worm 16, ie the worm 16 on the worm shaft 1 is removed from the
  • the shape of the worm 16 is mapped from the negative shape on the grinding wheel 4 into the positive shape on the worm shaft by means of plunge-cut grinding.
  • Electroplated CBN grinding wheels are usually used as non-dressing grinding wheels.
  • the grinding wheel 4 is fed in a plane of the worm shaft 1 in the sense of a feed 15 (see FIG. 7a) which intersects the longitudinal axis 11 of the workpiece 1.
  • the complete worm profile or complete thread profile in this helically grooved area of the workpiece 1 is ground in the so-called normal section to the longitudinal axis 11 of the worm shaft, which is why the grinding wheel does not have to be swiveled in in this embodiment. If the longitudinal axis of the grinding wheel 4 is not swiveled in, the workpiece 1 and the grinding wheel 4 are parallel to one another.
  • the axes of rotation of the workpiece 1 and the grinding wheel 4 are electrically or electronically coupled because, as already stated, the negative groove profile or thread profile is profiled with the desired groove pitch or thread pitch in the grinding wheel or in the grinding wheel coating. It is of great importance for the precision of the Screws in particular to maintain the speed ratios of these two rotational movements with high precision. This means that the speed of the tool 4 and the speed of the workpiece 1 must be electrically or electronically synchronized, otherwise the shape of the profile 5 would run away in terms of its geometry and the target dimensions of the screw profile could not be maintained. Synchronization should be understood here to mean that the speeds of the workpiece 1 and the grinding wheel 4 must be identical.
  • the cutting speed to be achieved with the grinding wheel 4 results from the diameter ratio between the workpiece 1 and the grinding wheel 4.
  • the grinding process used is therefore comparable to plunge-cut grinding.
  • the use of electroplated grinding wheels 4 offers the advantage that the worm profile 5 can be pre-ground and finish-ground on the workpiece with a single grinding wheel 4.
  • the advantage of feeding the grinding wheel 4 using the plunge-cut grinding method results from the fact that an axial displacement of the grinding wheel is not required to achieve the worm 16. According to the invention it can now be provided that a slight axial displacement is definitely also desired so as to directly adjust the profile 5 with regard to the width of the webs 9 or the width of the grooves 8, based on the flanks of the webs 9 facing the groove can be influenced in the desired manner.
  • the worm 16 or the worm-shaped or helical profile 5 can be pre-ground and finish-ground with one and the same grinding wheel 4.
  • the small axial, called shifting, displacement of the grinding wheel 4 in relation to the longitudinal extension of the worm section on the worm shaft 1 can also be used in a targeted manner so that the profile 5 can be influenced by its width or flank shape of the webs 9 facing the respective groove 8.
  • the grinding process can also be carried out on one or both sides, in particular with regard to the grinding of the flanks of the profile 5, namely pre-ground, for example with the plunge-cut grinding feed movement 15 of the grinding wheel 4 without an axial shift movement, which is followed by the finish grinding then, in which the flank shape of the webs is modified in a targeted manner.
  • the plunge-cut grinding feed movement 15 of the grinding wheel 4 without an axial shift movement, which is followed by the finish grinding then, in which the flank shape of the webs is modified in a targeted manner.
  • This slight axial shift movement may be necessary to achieve special geometrical and surface accuracies of the screw profile or its surfaces.
  • This slight axial displacement movement 10 of the grinding zones can, however, also be achieved in such a way that the speed of the workpiece 1 and the speed of the grinding wheel 4 are synchronized from their “zero position”, with the shifting from the so-called “zero position” from a Shifting the point of engagement of the grinding wheel with its profiling 3 corresponds. In such a case can then on a relative longitudinal displacement between workpiece 1 and grinding wheel 4 waived who the.
  • it is also conceivable to combine both variants with one another. The selection of the respective method depends on the respective geometries of the workpiece 1 to be achieved, so that this is ultimately dependent on the profile 5 to be ground and the further geometry of the workpiece 1.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the grinding of a worm or a worm-shaped element.
  • the profile 5 of the workpiece 1 cannot be completely reproduced in the normal section to the longitudinal axis 11 of the worm shaft 1 because of the special shape of the screw profile. Therefore, the grinding wheel 4 with its helical Profileie tion 3 is pivoted into the thread or groove profile of the worm 16.
  • the width of the helical profile 3 of the cylindrical outer contour 7 having grinding wheel 4 is so large that it covers at least the length of the complete thread or Nutpro fils. According to the invention, it is not necessary to move the grinding wheel in the axial direction, i.e. in the direction of the longitudinal axis 11 of the workpiece 1.
  • the profile 5 of the worms in the entire area of the groove 8 and the webs 9 can be ground precisely and surface-accurate, it must be due to the pivoting of the grinding wheel 4 by the angle ß to the longitudinal axis 11 of the workpiece 1 in its height and its axial Direction can be shifted. Only in this way can a finished part cylindri cal in the outer contour be obtained with the cylindrical grinding worm 4 in the outer contour 7. This is achieved by the upward movement 10.1 or the downward movement 10.2, based on the longitudinal axis of the grinding wheel 4.
  • the top shows five different positions of the axis of rotation of the grinding wheel 4 with helical profiling 3 with respect to the longitudinal axis 11 of the workpiece 1.
  • the grinding wheel 4 is arranged centrally with respect to the worm 16 to be ground or the profile 5 to be ground. This is represented by the point which is arranged exactly at the intersection of the longitudinal axis 11 of the workpiece 1 and the rotational axis of the grinding wheel 4 in the center with respect to the width of the grinding wheel 4.
  • the details described here relate to the fact that the geometry of the workpiece 1 to be ground and the geometry of the helical profiling 3 of the grinding wheel 4, ie the grinding worm, are cylindrical.
  • the grinding point is used as the basis as the start or end of the thread profile or worm profile 5.
  • the middle grinding point which is shown in the middle representation of the five figures in FIG. 6, is used as the basis.
  • the profile 5 is not finish-ground. So that intermediate or finish grinding of the profile 5 can take place, the grinding wheel 4 must be shifted in the vertical direction. This is done using the existing CNC control via the so-called Y-axis.
  • the grinding wheel 4 must move in the axial direction of the longitudinal axis 11 of the workpiece 1 as a correction in the sense of shifting, provided that the Synchronization (in the zero position) of the rotation of the workpiece 1 and that of the grinding wheel 4 should not be corrected.
  • the slight axial displacement of the grinding wheel 4 is also replaced by a targeted correction of the synchronization of the speeds of the workpiece 1 and the grinding wheel 4 with respect to one another. A combination of both variants is of course also possible.
  • a major advantage of this method is that the grinding forces can be kept moderate and thus the load on the grinding machine can also be kept in a range that is favorable for the grinding machine.
  • Another advantage is that the grinding times, ie the cycle times for producing a workpiece 1, can be kept relatively short.
  • the grinding wheel 4 does not necessarily have to be axially displaced in relation to the longitudinal axis 11 of the workpiece 1. be practiced. Shifting is therefore not absolutely necessary. However, a shift in the axial direction may well be desired, because the profile 5 of the workpiece 1 can be influenced in its width. In this way, a corresponding flank geometry (see FIG. 10) can be generated or the flank geometry can be influenced in the desired manner.
  • the selection of which of the possibilities of the process are used depends on the result to be achieved, on the cycle time to be observed and, for example, also on a positive influence on the service life, in particular of the grinding wheel 4.
  • the desired detailed workpiece geometry can also influence the selection of the procedural options described.
  • FIG. 7 is shown according to a further embodiment, how a worm profile 5, 16 is ground by plunge grinding by means of a helical profiling 3 having grinding wheel, namely by separating pre-grinding and finish grinding, the pre-grinding with the helically profiled Grinding wheel 4 and the finish grinding is produced by means of a second grinding wheel 12 by means of profile grinding.
  • a grinding spindle 13 is shown which carries the grinding wheel 4, which has the helical profile 3, and a second grinding wheel 12 for profile grinding.
  • the grinding spindle 13 is in the sense of an infeed movement 15, characterized by the double arrow, in the manner of plunge-cut grinding in the loading area of the workpiece 1 with the worm 16 to be ground.
  • the worm shaft 1 has, in addition to the helical element 16, other various cylindrical sections and a collar 17, is supported by means of a bezel 28 at a cylindrical end and is clamped and driving element by means of a workpiece spindle 27 in a Spannele not shown.
  • FIG. 7a shows the process of rough grinding 29.
  • the grinding wheel 4 is generally designed as a grinding wheel which does not have to be dressed and which enables a high metal removal rate.
  • the second grinding wheel 12, ie the finished grinding wheel then grinds in a second step after a corresponding axial offset of the grinding spindle 13 after the second grinding wheel 12 is brought into engagement with the worm profile.
  • This finished grinding wheel 12 must travel over the complete profile 5 as a so-called single-tooth grinding wheel in the direction of the longitudinal axis 11 of the workpiece 1 and is usually a grinding wheel that is dressed.
  • Grinding wheels with a wide variety of abrasives and bonds are used for pre-grinding and finish grinding. For example, corundum grinding wheels, CBN grinding wheels or also diamond grinding wheels with all bonds common in the prior art can be used.
  • the grinding spindle 13 is moved in the axial direction with respect to the longitudinal axis 11 of the workpiece 1 to such an extent that the grinding wheel 4 dips into a circumferential groove 8 through an infeed movement 15, as shown in FIG is and thus forms the actual snail.
  • the screw 5 is moved in the axial direction relative to the workpiece 1 in accordance with the pitch.
  • the worm shaft 1 is held in a rotationally driven manner by means of a collet 32 and a face stop 31 of the workpiece spindle 27.
  • the bar material is fed into the grinding machine in the grinding station on the left and first cut to the desired length.
  • a thin grinding wheel is additionally arranged on the spindle for the outer contour grinding wheel 34.
  • the outer contour of the workpiece 1 is ground by means of the outer contour grinding slide 34, a Lünettenla support is arranged on a collar and the steady rest 28 is adjusted accordingly to support the workpiece 1.
  • the workpiece is fed from the station at which the outer contour of the worm shaft has been ground into the solid material 6, the second station in which the actual worm 16 is generated on the workpiece 1.
  • sub-step 8.3 after the workpiece 1 has been moved, it is clamped, ie held, in the corresponding clamping devices on the left and right grinding headstocks.
  • step 8.4 the workpiece 1 is cut off by means of a parting-off grinding process in the left grinding area by means of the outer contour grinding wheel 34.
  • step 8.5 the pre-grinding and finishing of the worm 16 or the thread profile 5 in the worm section of the worm shaft 1.
  • the workpiece geometry there is finish-ground in the area of the left end of the worm shaft.
  • step 8.6 the previously finish-ground workpiece 1 is unloaded from the right-hand grinding station, including its removal.
  • the illustrated method with steps 8.1 to 8.6 or the associated grinding machine realizing this method is especially suitable for the large-scale production of such worm shafts.
  • FIG. 9 shows a further exemplary embodiment of the grinding of a worm on a workpiece to produce a worm shaft, the worm being designed as a two-start worm.
  • This can be achieved in a simple manner by providing a grinding wheel 4.1 for one side A of the workpiece 1 and another grinding wheel 4.2 for a side B of the workpiece 1, each of which has a helical profile and between these two helical profiles, So between them, grind the workpiece 1 in the area of the profile 5 of the workpiece 1 from both sides.
  • the grinding wheel 4.1 takes over the grinding of the first gear of the double-thread profile on the A side and the opposite grinding wheel 4.2 the grinding of the worm on the side B of the workpiece 1. It grinds the second gear of the two-thread profile.
  • An essential advantage of such an arrangement is that the bending stresses on the workpiece 1 are compensated for during grinding. This means that separate supports with steady rests can be dispensed with when grinding a worm shaft with a two-flight worm. Depending on the workpiece geometry, this even improves the quality of the workpiece, since by compensating for the bending stress, the worm 16 of the worm shaft 1 can always be grinded around a longitudinal axis of the workpiece that is not pivoted out of a zero position. As a result, an even higher cutting volume per unit of time can also be achieved in an advantageous manner, which further reduces the production costs. And finally, a cross-section through the web of a worm 16 is shown in a schematic representation in FIG.
  • a web of the helical profiling 3 of the otherwise not shown grinding wheel being immersed in the groove.
  • the desired profile 5 on the workpiece 1 must be achieved by a slight movement, in the case of FIG is referred to as shifting. This makes it possible to influence the flank shape of the webs which limit the circumferential groove of a worm or a thread-like, ie helical, profile.

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Abstract

The invention relates to a method and a grinding machine for grinding a workpiece, on the outer periphery of which workpiece a profile (5) is formed as a final contour by means of an abrasive disk (4) having a helical profiled section (3), said profile corresponding to the profiled section (3) of the abrasive disk (4). The profile (5) can be ground from a cylindrical solid material (6) or from a raw workpiece having a machining allowance in comparison with the final contour, and in both variants grinding to the final contour is carried out. The cylindrical abrasive disk (4) has, on its outer contour (7), a helically peripherally extending groove (8), which, together with the protrusion (9) flanking the groove (8), forms a profile (5), which is ground by means of plunge grinding by the abrasive disk (4). The rotational speed of the abrasive disk (4) is synchronized with the rotational speed of the workpiece during the grinding of the workpiece (1). In the axial direction, the abrasive disk (4) performs at most a slight axial movement (1) referred to as shifting in order to grind the shape of the protrusion (9) delimiting the groove (8).

Description

VERFAHREN ZUM SCHLEIFEN VON WERKSTÜCKEN MIT SCHRAUBENFÖRMIGEM PROFIL UND SCHLEIFMASCHINE ZUM HERSTELLEN DERARTIGER WERKSTÜCKE METHOD OF GRINDING WORKPIECES WITH A SCREW-SHAPED PROFILE AND GRINDING MACHINE FOR MANUFACTURING SUCH WORKPIECES
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstückes mit einem schrauben förmigen Profil an dessen Außenumfang und eine Schleifmaschine zum Herstellen eines derartigen Werkstückes. The invention relates to a method for grinding a workpiece with a helical profile on its outer circumference and a grinding machine for producing such a workpiece.
Derartige Schleifverfahren und Schleifmaschinen zur Durchführung eines derartigen Verfah rens sind bekannt. Die schraubenförmigen profilaufweisenden Werkstücke sind beispielswei se Schnecken an Schneckenwellen für Getriebe. Sie stellen relativ komplizierte Bauteile dar und erfordern einen entsprechend hohen apparativen und verfahrenstechnologischen Auf wand zu ihrer Herstellung. Solche Bauelemente werden in verschiedenen Getrieben im Au- tomotive-Bereich eingesetzt. Sie werden also in relativ großen Stückzahlen benötigt, sodass die Herstellungskosten neben der erforderlichen hohen Präzision dieser Bauelemente eine zentrale Rolle spielen. Such grinding methods and grinding machines for performing such a method are known. The helical, profiled workpieces are, for example, worms on worm shafts for gears. They represent relatively complicated components and require a correspondingly high level of equipment and process technology on wall for their production. Such components are used in various transmissions in the automotive sector. They are therefore required in relatively large numbers, so that the manufacturing costs play a central role in addition to the required high precision of these components.
Diese Schneckenelemente werden auch als wendelgenutete Werkstücke bezeichnet, für die es verschiedene Möglichkeiten zum Schleifen ihrer Nutgeometrie gibt. Die Nutgeometrie, wie auch deren Schleifen, ist in vielen Fällen insbesondere auf die Verwendung derartiger Schneckenelemente in Schneckengetrieben abgestimmt, für die es hinsichtlich ihrer Baugrö ße und Genauigkeitsanforderungen je nach Getriebeverwendungszweck erhebliche Unter schiede gibt. Diese Unterschiede drücken sich neben der Baugröße auch in den erforderli chen Genauigkeiten aus. Vor allen Dingen im Automotive-Bereich werden viele Kleingetriebe oder Getriebe mittlerer Baugröße in großen Stückzahlen benötigt. Trotz der hohen Stückzah len werden in den meisten Fällen höchste Qualitätsanforderungen an die jeweiligen Getriebe gestellt. Es gibt daher ein allgemeines Bestreben, die Herstellungskosten zumindest moderat halten zu können. These screw elements are also referred to as helically grooved workpieces, for which there are various options for grinding their groove geometry. The groove geometry, as well as their grinding, is in many cases especially tailored to the use of such worm elements in worm gears, for which there are considerable differences in terms of their size and accuracy requirements depending on the purpose of the gearbox. In addition to the size, these differences are also reflected in the required accuracies. Above all in the automotive sector, many small or medium-sized gearboxes are required in large numbers. Despite the high number of units, in most cases the highest quality requirements are placed on the respective gear units. There is therefore a general endeavor to be able to keep the production costs at least moderate.
Ein derartiges großes Einsatzgebiet für die Schneckenelemente bzw. wendelgenuteten Werkstücke ist beispielsweise deren Verwendung in Schneckengetrieben für hydraulische oder elektrische Lenkungen im PKW-Bereich. Neben der dafür erforderlichen hohen Präzisi on in Verbindung mit den erforderlichen hohen Stückzahlen ist zur Erzielung von akzeptab- len Herstellungskosten die Taktzeit von großer Bedeutung. Für das Schleifen derartiger hin sichtlich ihrer Oberfläche komplexer Bauelemente wie wendelgenutete Werkzeuge bzw. Schneckenelemente hat sich das kontinuierliche Wälzschleifen, auch in Verbindung mit Pro filschleifen, durchgesetzt. Such a large area of application for the screw elements or helically grooved workpieces is, for example, their use in worm gears for hydraulic or electrical steering systems in the automobile sector. In addition to the high level of precision required for this in connection with the required high numbers of items, in order to achieve acceptable len manufacturing costs, the cycle time is of great importance. Continuous generating grinding, also in connection with pro filschleifen, has established itself for grinding such components that are complex in terms of their surface, such as helically grooved tools or worm elements.
Im Textbuch Heisel/Klocke et al, Handbuch Spanen, Hanserverlag, Seite 667, Kapitel 13.7.4.4, ist der Aufbau von Schleifmaschinen für das kontinuierliche Wälzschleifen be schrieben. Dieses kontinuierliche Wälzschleifverfahren wurde vor allen Dingen ab 1990 we gen der zunehmenden Verbesserung der CNC-Technik entsprechend dem anspruchsvollen Abrichtprozess in der Maschine für das Schleifwerkzeug in Form einer Schnecke in abricht- barer Ausführung weiterentwickelt. Dazu werden insbesondere Korund-basierte Schleif scheiben eingesetzt. Zwar sind auch Maschinen mit galvanisch belegten CBN-Scheiben ein gesetzt worden, diese nicht abrichtbaren Schleifscheiben haben sich jedoch nicht durchge setzt. Vielmehr war die Entwicklung darauf gerichtet, die Genauigkeit des zu schleifenden wendelgenuteten Werkstückes durch oftmaliges Abrichten der abrichtbaren Schleifscheibe zu erzielen, sodass darüber die Genauigkeit verbessert werden konnte. Ein zusätzlicher Ab richtvorgang gegebenenfalls nach jedem einzelnen Schleifvorgang erhöht natürlich die Takt zeit und auch die Kosten des Werkzeugs. In the text book Heisel / Klocke et al, Handbuch Spanen, Hanserverlag, page 667, Chapter 13.7.4.4, the structure of grinding machines for continuous generating grinding is described. This continuous generating grinding process was further developed, especially from 1990 onwards, due to the increasing improvement in CNC technology in line with the demanding dressing process in the machine for the grinding tool in the form of a worm in a dressable version. In particular, corundum-based grinding wheels are used for this purpose. Although machines with electroplated CBN wheels have also been used, these non-dressable grinding wheels have not caught on. Rather, the development was aimed at achieving the accuracy of the helically grooved workpiece to be ground by frequently dressing the dressable grinding wheel so that the accuracy could be improved. An additional straightening process, if necessary, after each individual grinding process, of course, increases the cycle time and also the costs of the tool.
Beim Wendelschleifen wird die schneckenförmige Schleifscheibe mit ihrer A-Achse in einen Einstellwinkel geschwenkt und in Rotation versetzt. Die Werkstückdrehzahl ist an die Dreh zahl der Schnecke gekoppelt. Durch eine radiale Zustellung (X) und einen axialen Hub (Z) wird das am Werkstück vorhandene Aufmaß abgetragen. Dieses kontinuierliche Wälzschlei fen wird vor allen Dingen bei der Herstellung von schrägverzahnten Zahnrädern eingesetzt. Bei Schrägverzahnungen muss eine Zusatzdrehung mit der Werkstückachse durchgeführt werden. Dazu wird eine elektronische Kopplung zwischen der Z- und der C-Achse vorge nommen. Zumeist wird während des Axialhubes noch ein sogenanntes tangentiales Shiften der Schnecke durchgeführt, um neues Schleifscheibenmaterial zum Einsatz zu bringen. Das bedeutet, das in diesem Stand der Technik beschriebene Shiften ist Teil des Abrichtvorgan ges und erstreckt sich aus Verschleißgründen über die gesamte Breite der Schleifschiebe, ist aber nicht Teil des Bewegungsvorganges, welchen die Schleifscheibe ausführt. Profilmodifi kationen werden dabei beim Abrichten der Schleifscheibe eingebracht. Sofern zusätzlich zu den Profilmodifikationen Flankenlinienmodifikationen an der Schleifscheibe erforderlich sind, werden beim Abrichten diese durch Zusatzbewegungen der X-Achse und der C-Achse wäh rend des Abricht-Axialhubes erzeugt. Bei diesem bekannten Stand der Technik ist bereits darauf hingewiesen, dass die Produktivität verbessert werden kann, wenn das kontinuierliche Wälzschleifen beim Schruppen eingesetzt wird, während für das Schlichten insbesondere Profilschleifen eingesetzt wird. With helical grinding, the helical grinding wheel is swiveled with its A-axis to an angle and set in rotation. The workpiece speed is linked to the speed of the screw. The allowance on the workpiece is removed by means of a radial infeed (X) and an axial stroke (Z). This continuous Wälzschlei fen is mainly used in the manufacture of helical gears. In the case of helical gears, an additional rotation must be carried out with the workpiece axis. For this purpose, an electronic coupling is made between the Z and C axes. In most cases, a so-called tangential shifting of the worm is carried out during the axial stroke in order to bring new grinding wheel material to use. This means that the shifting described in this prior art is part of the Abrichtvorgan ges and, for reasons of wear, extends over the entire width of the grinding slide, but is not part of the movement process that the grinding wheel performs. Profile modifications are introduced when dressing the grinding wheel. If, in addition to the profile modifications, tooth trace modifications are required on the grinding wheel, these are generated during dressing by additional movements of the X-axis and the C-axis during the dressing axial stroke. In this known prior art, it has already been pointed out that productivity can be improved if the continuous Generating grinding is used in roughing, while profile grinding in particular is used for finishing.
Des Weiteren ist in Klocke/Brecher, Zahnrad- und Getriebetechnik, Hanserverlag, Seiten 248 bis 250, das kontinuierliche Wälzschleifen für die Mittel- und Großserienfertigung beschrie ben. Auch bei diesem Stand der Technik ist beschrieben, dass beim kontinuierlichen Wälz schleifen ein schneckenförmiges Werkzeug Verwendung findet, dessen Profil im Stirnschnitt der Schnecke eine Evolvente aufweist. Dieses kontinuierliche Wälzschleifen wird für das Schleifen von Zahnrädern, insbesondere schräg verzahnten Zahnrädern, eingesetzt. Dabei erfolgt eine gleichzeitige, abwälzende Bewegung des Werkstückes und der schneckenförmig ausgebildeten Schleifscheibe, sodass die Form der Evolvente des jeweiligen Zahnes am Werkstück kontinuierlich im sogenannten Hüllschnittverfahren erzeugt wird. Verzahnungs modifikationen können dabei durch eine Bezugsprofilmodifikation sowie auch durch die Achskinematik erzeugt werden. Die schneckenförmige Schleifscheibe wird um einen Schwenkwinkel zur Verzahnung geschwenkt und während der Bearbeitung in axialer Rich tung mit der Vorschubgeschwindigkeit kontinuierlich über die gesamte Verzahnungsbreite verfahren. Bei diesem Stand der Technik wird die kontinuierliche, über die gesamte Breite des Zahnrades erfolgende axiale Bewegung als eine kontinuierliche Shiftbewegung be schrieben, welche vorzugsweise bei der Schruppbearbeitung erfolgt. Da bei der Schlichtbe arbeitung nur noch sehr marginale Materialmengen abgetragen werden, wird bei der Schlichtbearbeitung ohne diese Shiftbewegung gearbeitet. Dieser kontinuierliche axiale Ver satz bzw. axiale Vorschub dient letztlich dazu, dass die gesamte Breite der als Schnecke ausgebildeten Schleifscheibe zum Schleifen ausgenutzt werden kann, d.h. die kontinuierliche Shiftbewegung bezieht sich auf den Verschleiß, hat mit der Erzielung einer hohen Maß genauigkeit also nicht unmittelbar etwas zu tun. Auch bei diesem Stand der Technik werden sämtliche Profilmodifikationen wie Balligkeiten, Rücknahmen und Winkelmodifikationen durch eine Modifikation des Werkzeugprofils während des Abrichtvorganges erreicht. Das bedeutet, dass bei dem kontinuierlichen Wälzschleifverfahren einheitlich im Stand der Tech nik verstanden wird, dass dieses vor allen Dingen bei durchaus auch nach jedem Schleifvor gang abzurichtender Schleifscheibe angewendet wird. Dies steht allerdings einer für den beabsichtigten Einsatz dieser Schneckenelemente in großer Stückzahl im Automotive- Bereich aus Kostengründen im Wege. Die beim kontinuierlichen Wälzschleifen von insbe sondere schrägverzahnten Zahnrädern eingesetzte schneckenförmige Schleifscheibe, auch Schleifschnecke genannt, wird deshalb axial bewegt, sodass letztlich mit jedem Steg, wel cher durch die der Schleifscheiben entsprechend aufgeprägte Schraubenform am Werkstück geschliffen wird, hier einem schrägverzahnten Zahnrad. Und schließlich sind in DE 102008035525 B3 ein Verfahren zum Herstellen eines Schrau benverdichterrotors mit einer zylindrischen Grundkontur und eine Schleifmaschine zum Schleifen eines Werkstückes mit einer zylindrischen Grundkontur, welches an dessen Au ßenumfang ein schraubenförmiges Profil aufweist, beschrieben. Dieser Stand der Technik geht davon aus, dass das kontinuierliche Wälzschleifen auch auf das Schleifen von Schrau benverdichterrotoren anwendbar ist, wobei das Vorschleifen und/oder das Fertigschleifen mit einem schneckenförmigen Schleifwerkzeug in eben diesem kontinuierlichen Wälzschleifver fahren durchgeführt wird. Furthermore, in Klocke / Brecher, Zahnrad- und Getriebetechnik, Hanserverlag, pages 248 to 250, continuous generating grinding for medium and large-scale production is described. In this prior art, too, it is described that a worm-shaped tool is used for continuous generating grinding, the profile of which has an involute in the face section of the worm. This continuous generating grinding is used for grinding gears, especially helical gears. A simultaneous rolling movement of the workpiece and the helical grinding wheel takes place, so that the shape of the involute of the respective tooth on the workpiece is continuously generated in the so-called envelope cut process. Tooth modifications can be generated by a reference profile modification as well as by the axis kinematics. The worm-shaped grinding wheel is swiveled through a swivel angle to the toothing and is moved continuously over the entire toothing width during machining in the axial direction at the feed speed. In this prior art, the continuous axial movement occurring over the entire width of the gearwheel is described as a continuous shift movement, which is preferably carried out during roughing. Since only very marginal amounts of material are removed during finishing, finishing is carried out without this shift movement. This continuous axial offset or axial feed ultimately serves to ensure that the entire width of the grinding wheel, which is designed as a worm, can be used for grinding, i.e. the continuous shifting movement relates to wear and tear, so it does not have anything to do with achieving high dimensional accuracy to do. With this prior art, too, all profile modifications such as crowning, setbacks and angle modifications are achieved by modifying the tool profile during the dressing process. This means that in the case of the continuous generating grinding process it is uniformly understood in the prior art that this is used above all for grinding wheels that are to be dressed after each grinding process. However, this stands in the way of the intended use of these screw elements in large numbers in the automotive sector for reasons of cost. The worm-shaped grinding wheel, also known as the grinding worm, used in continuous generating grinding of special helical gears, is therefore moved axially, so that ultimately with each web that is ground on the workpiece by the helical shape impressed on the grinding wheel, here a helical gear. And finally, in DE 102008035525 B3, a method for producing a screw compressor rotor with a cylindrical basic contour and a grinding machine for grinding a workpiece with a cylindrical basic contour, which has a helical profile on its outer circumference, is described. This prior art assumes that continuous generating grinding is also applicable to the grinding of screw compressor rotors, the pre-grinding and / or finish grinding with a worm-shaped grinding tool being carried out in precisely this continuous generating grinding process.
Des Weiteren ist in diesem Dokument des Standes der Technik beschrieben, dass für das Fertigschleifen auch mit einer Profilschleifscheibe im Profilschleifverfahren gearbeitet werden kann, wobei das Vorschleifen auch wegen der im Schruppschleifen erfolgenden relativ gro ßen Materialabnahme im kontinuierlichen Wälzschleifverfahren erfolgt. Geschliffen wird mit der beschriebenen Schleifscheibe ein Rohwerkstück, welches das zu schleifende Endprofil mit einem entsprechend abzuschleifenden Aufmaß aufweist. Dafür ist bei der beschriebenen bekannten Maschine für den Schruppvorgang ein schneckenförmiges Schleifwerkzeug und für den Schlichtvorgang eine Profilschleifscheibe einsetzt. Sowohl beim kontinuierlichen Wälzschleifen wie auch beim Profilschleifen wird die jeweilige Schleifscheibe in axialer Rich tung versetzt, um gemäß der Steigung des wendelgenuteten Werkstückes die gesamte Brei te dieses Werkstückes unter Optimierung des Verschleißes der jeweiligen Schleifscheibe zu schleifen. Dies ist vor allen Dingen deshalb vorgesehen, weil auch abrichtbare Werkzeuge eingesetzt werden sollen. Das schneckenförmige Schleifwerkzeug ist vorzugsweise ein Schleifwerkzeug mit zylindrischer Außenkontur, bei welcher zur Nutzung sämtlicher Zahn flankenabschnitte beim Schleifvorgang eine axiale kontinuierliche Bewegung der schnecken förmigen Schleifschreibe bezüglich der Längsachse des zu schleifenden Werkstückes aus geführt wird. In DE 102008035525 B3 ist zwar auch der Einsatz einer nicht-zylindrischen schneckenförmigen Schleifscheibe, einer sogenannten Globoid-Schnecke, angesprochen, welche in ihrer Längsrichtung einen sich vom Rand zur Mitte hin verjüngenden Durchmesser und dann auch wieder kontinuierlich sich vergrößernden Durchmesser zum anderen Rand bezogen auf die gesamte Breite der schneckenförmigen Schleifscheibe ausgebildet hat. Wenn eine derartige Globoid-Schnecke in Eingriff gebracht wird, würde der Axialhub nicht oder nur eingeschränkt erforderlich sein, weil im Sinne des Verschleißes wegen der Tatsa che, dass die Globoid-Schnecke zumindest einen globoiden Abschnitt an ihrem Außenum fang aufweist, wohingegen das Werkstück eine zylindrische Ausbildung hat, mehrere Stege zwischen den umlaufenden Nuten der Globoid-Schnecke im Eingriff wären. Diese Schleif werkzeuge sind jedoch extrem komplex in ihrem geometrischen Aufbau, verhindern auch nicht, dass sie in aller Regel in ihrer komplexen Außenform abgerichtet werden müssen, da- mit eine entsprechende Genauigkeit am zu schleifenden Werkstück erzielt werden kann, weshalb sich die Globoid-Schnecken im Stand der Technik nicht durchgesetzt haben. Sie sind einfach bereits in der Herstellung zu teuer, sodass die Herstellung eines Massenartikels, wofür die Getriebe im Automotive-Bereich mit derartigen Schneckenelementen vorgesehen sind, keinesfalls empfehlenswert sind. Die Herstellungskosten von Werkstücken würden dadurch untolerierbar hoch werden. Furthermore, this prior art document describes that a profile grinding wheel can also be used for the finish grinding in the profile grinding process, with the pre-grinding also being carried out in the continuous generating grinding process because of the relatively large material decrease in rough grinding. A raw workpiece is ground with the grinding wheel described, which has the end profile to be ground with a corresponding allowance to be ground. For this purpose, in the known machine described, a worm-shaped grinding tool is used for the roughing process and a profile grinding wheel is used for the finishing process. Both in continuous generating grinding as well as in profile grinding, the respective grinding wheel is offset in the axial direction in order to grind the entire width of this workpiece according to the slope of the helically grooved workpiece while optimizing the wear of the respective grinding wheel. This is intended primarily because dressable tools are also to be used. The helical grinding tool is preferably a grinding tool with a cylindrical outer contour, in which an axial continuous movement of the helical grinding wheel with respect to the longitudinal axis of the workpiece to be ground is performed to use all tooth flank sections during the grinding process. DE 102008035525 B3 also addresses the use of a non-cylindrical worm-shaped grinding wheel, a so-called globoid worm, which in its longitudinal direction relates to a diameter that tapers from the edge to the center and then again continuously increases in diameter to the other edge has formed the entire width of the helical grinding wheel. If such a globoid worm is brought into engagement, the axial stroke would not be required or only to a limited extent, because in terms of wear and tear due to the fact that the globoid worm has at least one globoid section on its outer circumference, whereas the workpiece has one has a cylindrical design, several webs would be in engagement between the circumferential grooves of the globoid worm. However, these grinding tools are extremely complex in terms of their geometrical structure and do not prevent them from having to be dressed in their complex external shape as a rule, since can be achieved with a corresponding accuracy on the workpiece to be ground, which is why globoid worms have not prevailed in the prior art. They are simply too expensive to manufacture, so that the manufacture of a mass-produced article, for which the transmissions in the automotive sector with such worm elements are intended, is by no means recommended. This would make the production costs of workpieces intolerably high.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht gegenüber dem im Stand der Technik be kannten Schleifverfahren und der dort beschriebenen Schleifmaschine darin, dass ein schneckenförmiges Element an einem Werkstück durch Schleifen ausgebildet wird, welches eine hohe Genauigkeit aufweist, sich für eine Massenfertigung eignet und mit moderaten Herstellungskosten herstellt werden kann. The object of the present invention, compared to the grinding method known in the prior art and the grinding machine described there, is that a helical element is formed on a workpiece by grinding, which has a high accuracy, is suitable for mass production and is produced at moderate production costs can be.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Schleifmaschine gemäß Anspruch 8 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen ausgebildet. This object is achieved by a method according to claim 1 and a grinding machine according to claim 8. Appropriate further developments are set out in the respective dependent claims.
Erfindungsgemäß weist das Verfahren zum Schleifen eines Werkstückes auf, welches ein Profil als Endkontur aufweist, wobei das Profil in einer das Werkstück schleifenden Schleif scheibe als Negativprofilierung vorhanden ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Werk stück um ein eine Schneckenwelle. Das Schleifen des Profils mittels der schraubenförmig profilierten Schleifscheibe wird dabei aus einem zylindrischen Vollmaterial oder von einem Rohwerkstück auf Endkontur geschliffen, welches Rohwerkstück gegenüber der Endkontur die prinzipielle Form des Profils aufweist, jedoch mit einem Aufmaß gegenüber der Endkon tur versehen ist. Die die schraubenförmige Profilierung aufweisende Schleifscheibe ist an ihrer Außenkontur zylindrisch ausgebildet, wobei die Außenkontur dem am Werkstück zu schleifenden, ebenfalls schraubenförmig umlaufenden Nut aufweisende Profil entspricht, welches sozusagen das Positiv zu dem Negativ der schraubenförmigen Profilierung der Schleifscheibe ist. Die die schraubenförmige Profilierung aufweisende Schleifscheibe schleift durch Einstechschleifen am Werkstück die schraubenförmig umlaufende Nut des Profils zwi schen einem jeweiligen Steg. Bezogen auf eine durch die Längsachse des Werkstückes ge dachte Ebene weist die mit der schraubenförmigen Profilierung versehene Schleifscheibe einen umlaufenden Steg auf, zwischen dem die umlaufende Nut angeordnet ist. Die Anwen dung des Einstechschleifens hat den Vorteil, dass die Zustellbewegung der Schleifscheibe zum Werkstück einfach ausgebildet ist. Hinsichtlich ihrer Drehzahl beim Schleifen des Werk stückes ist die Schleifscheibe mit der Drehzahl des Werkstückes synchronisiert. Das bedeu tet, dass bei einer eingängigen schraubenförmigen Profilierung der Schleifscheibe diese die gleiche Drehzahl wie das Werkstück aufweist. Bei einem zweigängigen schraubenförmigen Profil am Werkstück ist die Drehzahl der Schleifscheibe doppelt so hoch wie die des Werk stückes. Die Drehzahl der Schleifscheibe entspricht also der Drehzahl des Werkstückes mul tipliziert mit der Gangzahl der Schraubenform des Werkstückes. Erfindungsgemäß führt die Schleifscheibe relativ zum Werkstück allenfalls eine geringe axiale Bewegung zum Schleifen der Form des die Nut begrenzenden jeweiligen Steges aus. Allenfalls eine geringe axiale Bewegung bedeutet dabei, dass je nach zu schleifender Form der jeweiligen Stege des Pro fils am Werkstück keine derartige Bewegung oder nur eine geringe axiale Bewegung erfor derlich ist. Es handelt sich also um ein modifiziertes Einstechschleifen, das von den techno logischen Gegebenheiten her einfacher ausführbar ist und damit sich positiv auf verringerte Herstellungskosten des Werkstückes auswirkt. According to the invention, the method for grinding a workpiece which has a profile as the final contour, the profile being present as a negative profile in a grinding wheel grinding the workpiece. Preferably, the work piece is a worm shaft. The grinding of the profile by means of the helically profiled grinding wheel is ground to the final contour from a cylindrical solid material or from a raw workpiece, which raw workpiece has the basic shape of the profile compared to the final contour, but is provided with an allowance compared to the Endkon structure. The grinding wheel with the helical profile is cylindrical on its outer contour, the outer contour corresponding to the profile to be ground on the workpiece, also having a helical circumferential groove, which is, so to speak, the positive to the negative of the helical profile of the grinding wheel. The grinding wheel with the helical profile grinds the helical circumferential groove of the profile between tween a respective web by plunge-cut grinding on the workpiece. In relation to a plane through the longitudinal axis of the workpiece, the grinding wheel provided with the helical profiling has a circumferential web, between which the circumferential groove is arranged. The use of plunge-cut grinding has the advantage that the infeed movement of the grinding wheel towards the workpiece is simple. With regard to its speed when grinding the workpiece, the grinding wheel is synchronized with the speed of the workpiece. This means that if the grinding wheel has a single-thread helical profile, it will has the same speed as the workpiece. With a two-thread helical profile on the workpiece, the speed of the grinding wheel is twice as high as that of the workpiece. The speed of the grinding wheel corresponds to the speed of the workpiece multiplied by the number of turns of the helical shape of the workpiece. According to the invention, the grinding wheel performs at most a slight axial movement relative to the workpiece in order to grind the shape of the respective web delimiting the groove. At most, a slight axial movement means that, depending on the shape of the respective webs of the profile to be ground on the workpiece, no such movement or only a slight axial movement is required. It is therefore a modified plunge-cut grinding, which is easier to carry out from the technological conditions and thus has a positive effect on reduced manufacturing costs of the workpiece.
Da sich beim Schleifen eines Werkstückes dessen Durchmesser verringert, wohingegen der Durchmesser der Schleifscheibe nahezu unverändert bleibt, verändert sich die Schnittge schwindigkeit, welche sich beim Schleifen einstellt, da beide vom Antrieb her mit gleicher Drehzahl rotieren. Da die Drehzahl üblicherweise in einem Bereich von 1.000 bis 3.000 1/min geschliffen wird, muss die Schleifscheibe bei einem zweigängigen Schneckenprofil mit einer Drehzahl von 2.000 bis 6.000 1/min rotieren. Bei einer Annahme eines mittleren Werkstück durchmessers von beispielsweise 20 mm und einem Schleifscheibendurchmesser von 400 mm, ergibt sich über diesen Drehzahlbereich eine Schnittgeschwindigkeit von 45 bis 130 m/s. Übliche Schnittgeschwindigkeiten liegen im Bereich von 80 bis 100 m/s, was vor allem beim Schleifen mit CBN-Schleifscheiben angewendet wird. Beim Schleifen mit Korund- Schleifscheiben liegt die Schnittgeschwindigkeit in einer Größenordnung von maximal ca.Since the diameter of a workpiece is reduced when grinding a workpiece, whereas the diameter of the grinding wheel remains almost unchanged, the cutting speed changes, which occurs during grinding, since both rotate from the drive at the same speed. Since the speed is usually ground in a range of 1,000 to 3,000 rpm, the grinding wheel must rotate with a double-flight worm profile at a speed of 2,000 to 6,000 rpm. Assuming an average workpiece diameter of, for example, 20 mm and a grinding wheel diameter of 400 mm, a cutting speed of 45 to 130 m / s results over this speed range. Usual cutting speeds are in the range of 80 to 100 m / s, which is mainly used when grinding with CBN grinding wheels. When grinding with corundum grinding wheels, the cutting speed is on the order of a maximum of approx.
60 m/s. Diese erforderlichen hohen Schnittgeschwindigkeiten erfordern relativ hohe Dreh zahlen sowohl für das Werkstück als auch für die Schleifscheibe sowie auch eine möglichst große Durchmesserdifferenz zwischen dem Werkstückdurchmesser und dem Durchmesser der Schleifscheibe. Zur Einhaltung dieser Schleifparameter eignen sich also insbesondere Schneckenwellen kleiner bis mittelgroßer Abmessungen, die außerdem auch noch in hohen Stückzahlen hergestellt werden. Der übliche Durchmesser für Werkstücke dieser Art liegt daher zumeist im Bereich von 10 bis 50 mm. Selbstverständlich sind andere, insbesondere auch größere, Abmessungen ebenfalls möglich, dies bedarf jedoch einer Anpassung der entsprechenden Abmessungen der Schleifmaschine bzw. der Schleifscheiben und entspre chender Technologieparameter. 60 m / s. These required high cutting speeds require relatively high speeds for both the workpiece and the grinding wheel and the largest possible difference in diameter between the workpiece diameter and the diameter of the grinding wheel. In order to maintain these grinding parameters, worm shafts of small to medium-sized dimensions, which are also manufactured in large numbers, are particularly suitable. The usual diameter for workpieces of this type is therefore mostly in the range from 10 to 50 mm. Of course, other, in particular larger, dimensions are also possible, but this requires an adaptation of the corresponding dimensions of the grinding machine or the grinding wheels and corresponding technology parameters.
Anders als beim im Stand der Technik beschriebenen kontinuierlichen Wälzschleifen wird zwar bei dem modifizierten Einstechschleifen gemäß der Erfindung auch eine geringe axiale Bewegung zum Schleifen der Form des die Nut begrenzenden Steges als ein Shiften be- zeichnet. Dieses Shiften wird aber nicht im Rahmen des Abrichtens der Schleifscheibe durchgeführt, sondern dient beim Schleifen der Maß- oder Formkorrektur des mittels der Schleifscheibe am Werkstück zu erzeugenden Profils. Die die schraubenförmige Profilierung aufweisende Schleifscheibe wird also im Rahmen des modifizierten Einstechschleifens zur Erzielung einer Maß- oder Formkorrektur gegenüber dem Werkstück axial versetzt, was das sogenannte Shiften darstellt. Die vorzugsweise Verwendung von abriebfreien Schleifbelä gen, wie beispielsweise Keramik-gebundene oder galvanisch beschichtete Schleifbeläge in Form von CBN ermöglichen eine entsprechende Bewegung der Schleifscheibe, damit am Werkstück die geforderte Form und die geforderten Endmaße im Rahmen engster Toleran zen möglich sind. Damit werden durch das gegenüber dem kontinuierlichen Wälzschleifen technologisch einfachere modifizierte Einstechschleifen die Herstellungskosten aufgaben gemäß deutlich verringert. Es werden außerdem die Taktzeiten bei der Herstellung verrin gert, und gleichzeitig wird trotz hoher Stückzahl die Präzision des das schraubenförmige Pro fil mit Endkontur aufweisenden Werkstückes gewährleistet. In contrast to the continuous generating grinding described in the prior art, the modified plunge-cut grinding according to the invention also involves a slight axial movement for grinding the shape of the web delimiting the groove as shifting. draws. However, this shifting is not carried out as part of the dressing of the grinding wheel, but rather serves to correct the dimensions or shape of the profile to be generated on the workpiece by means of the grinding wheel during grinding. The grinding wheel having the helical profile is therefore axially offset in relation to the workpiece in the context of the modified plunge-cut grinding to achieve a dimension or shape correction, which is what is known as shifting. The preferred use of abrasion-free abrasive coatings, such as ceramic-bonded or electroplated abrasive coatings in the form of CBN, enable the grinding wheel to move accordingly, so that the required shape and the required final dimensions are possible on the workpiece within the strictest tolerances. As a result of the modified plunge-cut grinding, which is technologically simpler than continuous generating grinding, the manufacturing costs are significantly reduced. In addition, the cycle times in production are reduced, and at the same time, despite the large number of pieces, the precision of the workpiece having the helical profile with the final contour is guaranteed.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere auch zum Vor- und Fertigschlei fen in einer einzigen Aufspannung. Die beschriebenen Schleifparameter und Abmessungen von Werkstück und Werkzeug ermöglichen hohe Standzeiten der Werkzeuge, welche im Bereich von beispielsweise 40.000 geschliffenen Schleifschnecken liegen können. Dadurch können die Werkzeugkosten für das Vor- und Fertigschleifen erheblich gesenkt werden. Un ter definierten Bedingungen ist es für das erfindungsgemäße Verfahren auch möglich, mehr gängige Schnecken bzw. Gewinde zu schleifen. Insgesamt wird durch das erfindungsgemä ße Verfahren eine hohe Qualität für Rundheit, Rundlauf, Formgenauigkeit, Durchmessertole ranz, Oberflächengüte erreicht, wobei die erzielbare Oberflächengüte Rz1 nach dem Fertig schleifen sogar erreichbar ist. The method according to the invention is also particularly suitable for pre-grinding and finish grinding in a single setting. The described grinding parameters and dimensions of workpiece and tool enable long tool life, which can be in the range of, for example, 40,000 ground grinding worms. As a result, the tool costs for rough and finish grinding can be reduced considerably. Under defined conditions, it is also possible for the method according to the invention to grind more common worms or threads. Overall, a high quality for roundness, concentricity, dimensional accuracy, diameter tolerance, surface quality is achieved by the method according to the invention, the achievable surface quality Rz1 even being achievable after finish grinding.
Vorzugsweise führt die Schleifscheibe Vorschleifen und/oder Fertigschleifen durch und ist abrichtfrei ausgebildet. Das bedeutet, dass das Einstechschleifen mit der allenfalls geringen axialen Bewegung der Schleifscheibe gegenüber dem Werkstück im Sinne einer Shiftbewe- gung sowohl für das Vorschleifen als auch für das Fertigschleifen angewendet werden kann. Hierbei wird in bevorzugter Weise die Breite der umlaufenden Nut auf das Sollmaß korrigiert. Es ist aber auch möglich, dass diese allenfalls geringe axiale Bewegung der Schleifscheibe gegenüber dem Werkstück entweder für das Vorschleifen oder für das Fertigschleifen ausge führt wird. Damit kann optimal auf Kosten und Qualität in Verbindung mit niedrigen Taktzei ten und hohen herzustellenden Stückzahlen in optimaler Weise Einfluss genommen werden. Auf einer Schleifspindel können auch zwei Schleifscheiben angeordnet sein, und zwar die schraubenförmig profilierte Schleifscheibe und eine zweite Schleifscheibe zum Profilschlei fen. Die beiden Schleifscheiben können sowohl achsparallel zum Werkstück als auch in die Steigung der umlaufenden Nut eingeschwenkt sein. The grinding wheel preferably performs rough grinding and / or finish grinding and is designed without dressing. This means that plunge-cut grinding can be used both for pre-grinding and for finish grinding with the possibly slight axial movement of the grinding wheel relative to the workpiece in the sense of a shift movement. In this case, the width of the circumferential groove is preferably corrected to the nominal size. However, it is also possible that this possibly slight axial movement of the grinding wheel with respect to the workpiece is carried out either for pre-grinding or for finish grinding. In this way, costs and quality in connection with low cycle times and high quantities to be produced can be optimally influenced. Two grinding wheels can also be arranged on a grinding spindle, namely the helically profiled grinding wheel and a second grinding wheel for profile grinding. The two grinding wheels can be swiveled both axially parallel to the workpiece and into the slope of the circumferential groove.
Gemäß der Erfindung wird unter Shiften das Ausführen einer allenfalls geringen axialen Be wegung der zylindrisch ausgebildeten, eine schraubenförmige Profilierung aufweisenden Schleifscheibe verstanden, sodass die für das modifizierte Einstechschleifen verwendete Schleifscheibe in gewisser Weise auch eine Profilschleifscheibe mitumfasst bzw. eine Profil schleifscheibe nicht mehr separat zwingend erforderlich ist. Damit ist es möglich, mit der die schraubenförmige oder gewindeartig ausgebildeten Profilierung der Schleifscheibe in Ver bindung mit dem allenfalls geringen axialen Shiften eine gewisse axiale Komponente für eine Profilkorrektur oder Maßkorrektur zu erzielen, auszuüben und durchzuführen, was ansonsten eine separate Profilscheibe erfordern würde. Damit wird auch positiv auf eine Verringerung der Kosten durch verringerte Kosten für die Schleifscheiben Einfluss genommen. According to the invention, shifting is understood to mean executing an at most slight axial movement of the cylindrical grinding wheel with a helical profile, so that the grinding wheel used for the modified plunge-cut grinding also includes a profile grinding wheel in a certain way or a profile grinding wheel is no longer required separately is. This makes it possible to use the helical or thread-like profiling of the grinding wheel in conjunction with the possibly slight axial shifting to achieve a certain axial component for profile correction or dimensional correction, which would otherwise require a separate profile wheel. This also has a positive influence on a reduction in costs through reduced costs for the grinding wheels.
Des Weiteren ist es dadurch möglich, auf die komplizierte Form einer Globoid-förmigen Schleifscheibe zu verzichten, deren Herstellung mit hohen Kosten bei eingeschränkter Ein satzfähigkeit verbunden ist. Das erfindungsgemäße Shiften hat also nichts mit einer axialen Bewegung einer eine schraubenförmige Profilierung aufweisenden Schleifscheibe zu tun, welche über die gesamte Gewindelänge oder Schneckenlänge des Werkstückes bewegt werden muss, und das selbst dann nicht, wenn die Breite des Schleifwerkzeuges größer ist als die Länge des Gewindeabschnittes auf bzw. an dem Werkstück. Dies ist vielmehr aus verschleißtechnischen Gesichtspunkten erforderlich. Dem gegenüber führt die Schleifschei be im Rahmen ihrer modifizierten Einstechbewegung gemäß der Erfindung bereits all jene Bewegungen aus, welche eine hohe Qualität hinsichtlich Maß- und Formgenauigkeit des schraubenförmig bzw. gewindeförmig ausgebildeten Elements bzw. Werkstückes sicherstel len. Furthermore, it is thereby possible to dispense with the complicated shape of a globoid-shaped grinding wheel, the production of which is associated with high costs with limited usability. The shifting according to the invention has nothing to do with an axial movement of a grinding wheel with a helical profile, which has to be moved over the entire thread length or worm length of the workpiece, and not even if the width of the grinding tool is greater than the length of the thread section on or on the workpiece. Rather, this is necessary for reasons of wear and tear. In contrast, the grinding wheel already performs all those movements within the scope of its modified plunge-cut movement according to the invention, which ensure high quality in terms of dimensional and shape accuracy of the helical or thread-shaped element or workpiece.
Vorzugsweise führt die Schleifscheibe gemäß der Erfindung beim Schleifen bis in die Endbe reiche des Profils die Shiftbewegung bezüglich der Längsachse des Werkstückes nach oben oder nach unten aus. Weiter vorzugsweise wird die Shiftbewegung entlang der Steigung der Nut ausgeführt. Preferably, the grinding wheel according to the invention performs the shifting movement upwards or downwards with respect to the longitudinal axis of the workpiece during grinding up to the end regions of the profile. More preferably, the shift movement is carried out along the slope of the groove.
Prinzipiell ist es natürlich möglich, dass die Schleifscheibe auch abgerichtet wird, selbst bei Verwendung einer Schleifscheibe mit CBN-Schleifbelag, nämlich ein Abrichten nach Fest stellen eines Annäherns oder Erreichens an eine definierte bzw. des Vorhandenseins einer definierten Maßtoleranzabweichung. Gemäß der Erfindung wird die Fertigung im Rahmen einer vorgegebenen maximalen Maßtoleranzabweichung durchgeführt. Wenn diese erreicht wird, oder sich das Endmaß eines geschliffenen Werkstückes dieser vorgegebenen Maßtole ranzabweichung annähert, kann die Schleifscheibe zusätzlich mit einem entsprechend korri gierten Abrichtprogramm CNC-gesteuert abgerichtet werden, um weiterhin höchste Präzision bei der Qualität hinsichtlich Maß- und Formgenauigkeit zu erreichen. In principle, it is of course possible that the grinding wheel is also dressed, even when using a grinding wheel with a CBN grinding layer, namely a dressing after establishing an approach or reaching a defined or the presence of a defined dimensional tolerance deviation. According to the invention, production is carried out within the framework of a predetermined maximum dimensional tolerance deviation. When this is achieved, or the final dimension of a ground workpiece approaches this specified dimensional tolerance, the grinding wheel can also be dressed with a correspondingly corrected dressing program CNC-controlled in order to continue to achieve the highest level of quality in terms of dimensional and shape accuracy.
Weiter vorzugsweise ist es möglich, dass der Steg, welcher eine jeweilige schraubenförmig ausgebildete Nut am Werkstück begrenzt, hinsichtlich seiner Form mittels einer zur schrau benförmigen Profilierung der Schleifscheibe separat angeordneten zweiten Schleifscheibe geschliffen wird. Dabei wird diese zweite Schleifscheibe entlang der Länge des Profils am Werkstück bewegt, sodass die gewünschte Endform des Steges oder der von zwei benach barten Stegen definierten Nut dazwischen korrigiert oder das entsprechende Profil genaues- tens erzeugt wird. It is also preferably possible for the web, which delimits a respective helically formed groove on the workpiece, to be ground in terms of its shape by means of a second grinding wheel arranged separately for the screw-shaped profiling of the grinding wheel. This second grinding wheel is moved along the length of the profile on the workpiece so that the desired final shape of the web or the groove defined by two adjacent webs between them is corrected or the corresponding profile is generated with the greatest possible precision.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Schleifmaschine zum Schleifen eines Werkstückes, welches wendelgenutet ist bzw. einen im Sinne eines Gewindeabschnittes ausgebildeten Bereich aufweist, mit einer Schleifscheibe, welche an ihrem Außenumfang eine zylindrische und schraubenförmige Profilierung aufweist, bereitgestellt. Das Werkstück wird dabei aus dem Vollen oder von einer Rohform mit entsprechendem Aufmaß auf eine gewünschte Endkontur geschliffen, und zwar unter Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens. Gemäß diesem zweiten Aspekt der Erfindung ist die Schleifschiebe auf einer Spindel eines Schleifspindelstockes angeordnet. Die Schleifscheibe wird zum Schleifen an das Werkstück durch eine entsprechend einem Einstechschleifvorgang ausgeführte Zustell bewegung zugestellt, wodurch das Profil mit der Wendelnut am Werkstück ausgebildet ist. Das Einstechschleifen mit der schraubenförmig ausgebildeten Schleifscheibe erzeugt so über die gesamte Breite des Gewindeabschnittes des Werkstückes die Nuten und Stege des Gewindeabschnittes, indem der Einstechschleifvorgang, welchen die Schleifscheibe aus führt, keine oder allenfalls eine geringe axiale Bewegung entlang des zu schleifenden Profils des Werkzeuges erzeugt. Dies ist relativ gesehen so, dass bei dieser allenfalls geringen axi alen Bewegung der in eine jeweilige zu schleifende Nut eingetauchte Steg diese Bewegung ausführt und damit eine Modifizierung des Breitenmaßes und/oder der Form der Flanke des jeweiligen Steges erzeugt bzw. schleift. According to a second aspect of the invention, a grinding machine for grinding a workpiece, which is helically grooved or has an area designed in the sense of a threaded section, with a grinding wheel, which has a cylindrical and helical profile on its outer circumference, is provided. The workpiece is ground to a desired final contour from the solid or from a raw form with the appropriate allowance, namely by carrying out the method described above. According to this second aspect of the invention, the grinding slide is arranged on a spindle of a grinding headstock. For grinding, the grinding wheel is fed to the workpiece by an infeed movement carried out in accordance with a plunge-cut grinding process, as a result of which the profile with the helical groove is formed on the workpiece. Plunge grinding with the helical grinding wheel creates the grooves and ridges of the thread section over the entire width of the thread section of the workpiece, in that the plunge grinding process carried out by the grinding wheel generates little or no axial movement along the profile of the tool to be ground. In relative terms, this is such that with this possibly slight axial movement, the web immersed in a respective groove to be ground executes this movement and thus generates or grinds a modification of the width dimension and / or the shape of the flank of the respective web.
Vorzugsweise sind Drehzahl des Werkstückes und Drehzahlt der Schleifscheibe beim Schleifen miteinander synchronisiert, wobei die Drehzahl der Schleifscheibe abhängig ist von der Drehzahl des Werkstückes unter Beachtung der Gangzahl der Schraubenform bzw. des Gewindes des Werkstückes. The speed of the workpiece and the speed of the grinding wheel are preferably synchronized with one another during grinding, the speed of the grinding wheel being dependent on the speed of the workpiece taking into account the number of turns of the helical shape or the thread of the workpiece.
Vorzugsweise ist die Schleifscheibe als Vorschleifscheibe und/oder als Fertigschleifscheibe ausgebildet. Sie kann also sowohl für das Vorschleifen als auch für das Fertigschleifen ein gesetzt werden, wobei es auch möglich ist, dass die Schleifscheibe erfindungsgemäß als Vorschleifscheibe und/oder als Fertigschleifscheibe ausgebildet ist. The grinding wheel is preferably designed as a rough grinding wheel and / or as a finish grinding wheel. It can therefore be used both for pre-grinding and for finish-grinding, it also being possible for the grinding wheel, according to the invention, to be designed as a pre-grinding wheel and / or as a finish-grinding wheel.
Weiter vorzugsweise ist zusätzlich eine Abrichtvorrichtung zum Abrichten der Profilierung der Schleifscheibe vorgesehen. Das Abrichten wird immer dann ausgeführt, wenn für weitere zu produzierende Stückzahlen dieses einen Gewindeabschnitt aufweisenden Werkstückes die Maß- und Formgenauigkeit sich in Richtung der maximalen Toleranz bewegt. Durch die ge ringe axiale Bewegung, die erforderlich ist, sofern die Flankenform der Stege noch nach dem eigentlichen Einstechvorgang modifiziert werden muss, kaum eine gewünschte Querschnitts form der das schraubenförmige Profil der jeweiligen Nut begrenzenden Stege erzielt werden. Furthermore, a dressing device for dressing the profiling of the grinding wheel is also preferably provided. The dressing is always carried out when the dimensional and shape accuracy moves in the direction of the maximum tolerance for further quantities to be produced of this workpiece having a thread section. Due to the low axial movement, which is required if the flank shape of the webs still has to be modified after the actual piercing process, hardly any desired cross-sectional shape of the webs delimiting the helical profile of the respective groove can be achieved.
Weiter vorzugsweise ist die allenfalls geringfügige axiale Bewegung der Schleifscheibe ihrer Hauptbewegungskomponente beim eigentlichen Einstechvorgang überlagerbar. Dies ist bei heutigen CNC-Steuerungen einprogrammierbar. Furthermore, the possibly slight axial movement of the grinding wheel can be superimposed on its main movement component during the actual piercing process. This can be programmed into today's CNC controls.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden nun an hand der folgenden Zeichnung detailliert erläutert. Es zeigen: Further advantages, features and possible applications of the invention will now be explained in detail with reference to the following drawing. Show it:
Figur 1 : ein als Schneckenwelle ausgebildetes Werkstück; Figur 2: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines ebenfalls als Schneckenwelle ausge bildeten Werkstückes; FIG. 1: a workpiece designed as a worm shaft; Figure 2: a further embodiment of a workpiece also formed as a worm shaft;
Figur 3: neun Beispiele verschiedener, gemäß der Erfindung schleifbarer Schnecken- bzw. Gewindeprofile; FIG. 3: nine examples of different worm or thread profiles that can be grinded according to the invention;
Figur 4: eine prinzipielle Darstellung für das erfindungsgemäße Schleifen einer Schne ckenwelle in ähnlicher Ausbildung wie gemäß Figur 2; FIG. 4 shows a basic illustration of the grinding according to the invention of a worm shaft in a configuration similar to that according to FIG. 2;
Figur 5: eine erfindungsgemäße Schleifanordnung zum Schleifen eines Schnecken elements mit eingeschwenkter Schleifscheibe; FIG. 5: a grinding arrangement according to the invention for grinding a worm element with a swiveled-in grinding wheel;
Figur 6: eine prinzipielle Darstellung eines eine geringe axiale Bewegung darstellen den Shiftens der schneckenförmig ausgebildeten Schleifscheibe; FIG. 6: a basic representation of a slight axial movement representing the shifting of the helical grinding wheel;
Figur 7a, b: eine prinzipielle Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfin dungsgemäßen Schleifens eines Schneckenelements einer Schneckenwelle, unterteilt in a) Vorschleifen und b) Fertigschleifen mit jeweils unterschiedlichen Schleifscheiben; FIGS. 7a, b: a basic illustration of a further exemplary embodiment of the grinding according to the invention of a worm element of a worm shaft, divided into a) rough grinding and b) finish grinding with different grinding wheels;
Figur 8: ein weiteres Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Schleifen einerFigure 8: a further embodiment for the inventive grinding of a
Schneckenwelle im Sinne einer Komplettbearbeitung aus einem Vollmaterial; Figur 9: ein weiteres Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Schleifen mit be züglich des Werkstückes gegenüberliegenden, gleichzeitig im Eingriff befindli chen Schleifscheiben; und Worm shaft in terms of complete machining from a solid material; FIG. 9: a further exemplary embodiment for the grinding according to the invention with grinding wheels which are opposite with respect to the workpiece and are simultaneously in engagement; and
Figur 10: eine prinzipielle Darstellung der geringen axialen Bewegung (Shiften) der schraubenförmig ausgebildeten Schleifscheibe in Flankenrichtung der die je weiligen Nuten begrenzenden Stege eines Schneckenabschnittes. FIG. 10: a basic illustration of the slight axial movement (shifting) of the helically designed grinding wheel in the flank direction of the webs of a worm section delimiting the respective grooves.
In Figur 1 ist ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Schleifmaschine hergestelltes Werkstück in Form einer Schneckenwelle 1 dargestellt. Diese Schneckenwelle 1 weist einen schraubenförmigen Abschnitt auf, welcher als Schnecke 16 ausgebildet ist und welcher einen zylindrischen Außenumfang 2 aufweist. Der schrauben förmig bzw. gewindeförmig ausgebildete Abschnitt in Form der Schnecke 16 weist eine mit einer vorgegebenen Steigung ausgebildete umlaufende Nut 8 auf, welche von jeweiligen der Steigung der schraubenförmigen Wendel entsprechenden Stegen 9 begrenzt ist. Die auf dem als Schneckenwelle ausgebildeten Werkstück 1 angeordnete Schnecke ist wie ein Ge windeprofil oder ein Nutprofil anzusehen, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herge stellt wird. Prinzipiell ist es möglich, den Schneckenabschnitt der Schneckenwelle 1 aus dem Vollen zu schleifen oder aber von einem ein entsprechendes Aufmaß aufweisenden Rohmaß zu schleifen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist einsetzbar für Schnecken 16 beliebiger Steigung. Um eine derartige Schneckenwelle 1 komplett zu schleifen, sind noch weitere Ar beitsgänge für die Schultern und zylinderförmigen Abschnitte und gegebenenfalls vorhande nen Planabschnitte zu schleifen. Dies wird in der Regel in separaten Aufspannungen ge schliffen, in denen dann die erwähnten Abschnitte hinsichtlich Durchmesser und Lagersitzen geschliffen werden können. Es ist jedoch auch möglich, die Komplettbearbeitung einschließ lich des erfindungsgemäßen Schleifens der Schnecke 16 in einer Aufspannung und in einer Schleifmaschine durchzuführen. In FIG. 1, a workpiece in the form of a worm shaft 1 produced using the method according to the invention or the grinding machine according to the invention is shown. This worm shaft 1 has a helical section which is designed as a worm 16 and which has a cylindrical outer circumference 2. The screw-shaped or thread-shaped section in the form of the worm 16 has a circumferential groove 8 designed with a predetermined pitch, which is delimited by webs 9 corresponding to the pitch of the helical helix. The worm arranged on the workpiece 1 designed as a worm shaft is to be viewed as a Ge thread profile or a groove profile that is Herge using the method according to the invention. In principle, it is possible to grind the worm section of the worm shaft 1 from the solid or to grind it from a rough dimension having a corresponding oversize. The method according to the invention can be used for screws 16 of any pitch. In order to completely grind such a worm shaft 1, additional work processes for the shoulders and cylindrical sections and possibly existing plan sections are to be grinded. This is usually ge ground in separate clampings, in which the sections mentioned can then be ground in terms of diameter and bearing seats. However, it is also possible to carry out the complete machining including the grinding of the worm 16 according to the invention in one set-up and in a grinding machine.
In Figur 2 ist eine weitere Ausgestaltung eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Schleifmaschine hergestellten Werkstückes 1, welches ebenfalls als Schneckenwelle ausgebildet ist, dargestellt. Der an dieser Schneckenwelle 1 ausgebildete Abschnitt einer Schnecke 16 weist hinsichtlich der Form der die umlaufende Nut 8 begren zenden Stege 9 gegenüber der Figur 1 eine abweichende Form auf. Im Querschnitt sind die Stege 9 dünner ausgebildet. Die Schnecke 16 ist als zweigängige Schnecke ausgebildet und weist einen Außenumfang 2 auf, der zylindrisch ausgebildet ist. Die Schneckenwelle 1 weist außerdem einen Bund 17 in Form eines Anschlages auf, welcher in einer Aufspannung ge schliffen werden kann, welche verschieden von der Aufspannung ist, in welcher die Schne cke 16 geschliffen wird. Auch bei dieser in Figur 2 dargestellten Form der Schneckenwelle 1 ist es möglich, alle Schleifoperationen neben der erfindungsgemäßen Schleifoperation für die Schnecke 16 in einer Aufspannung im Sinne einer Komplettbearbeitung der Schneckenwelle 1 zu schleifen. Das dargestellte Werkstück 1 kann beispielsweise für ein Lenkgetriebe einge setzt werden und hat demzufolge keine sehr große Abmessung. Beispielsweise kann eine derartige Schneckenwelle 1 eine Länge zwischen 100 bis 150 mm und einen Durchmesser von 15 bis 25 mm aufweisen. Es versteht sich, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren jede Größe von derartigen Schneckenwellen 1 hergestellt werden kann. Der Ablauf der Her stellung einer derartigen Schneckenwelle im Sinne einer Komplettbearbeitung ist für die ein zelnen durchzuführenden Schritte in Figur 8 detailliert erläutert. FIG. 2 shows a further embodiment of a workpiece 1 produced using the method according to the invention and the grinding machine according to the invention, which workpiece 1 is also designed as a worm shaft. The section of a worm 16 formed on this worm shaft 1 has a different shape than in FIG. 1 with regard to the shape of the webs 9 delimiting the circumferential groove 8. The webs 9 are made thinner in cross section. The worm 16 is designed as a two-flight worm and has an outer circumference 2 which is cylindrical. The worm shaft 1 also has a collar 17 in the form of a stop which can be ground in one setting, which is different from the setting in which the worm 16 is ground. With this form of the worm shaft 1 shown in FIG. 2, it is also possible to grind all grinding operations in addition to the grinding operation according to the invention for the worm 16 in one setting in the sense of a complete machining of the worm shaft 1. The workpiece 1 shown can be used, for example, for a steering gear and therefore does not have very large dimensions. For example, such a worm shaft 1 can have a length between 100 to 150 mm and a diameter of 15 to 25 mm. It goes without saying that any size of such worm shafts 1 can be produced with the method according to the invention. The sequence of the manufacture of such a worm shaft in the sense of a complete machining is explained in detail for the individual steps to be carried out in FIG.
Gemäß der Erfindung ist die den Schneckenbereich der Schneckenwelle schleifende Schleif scheibe sozusagen als Negativform für die Positivform der die Schnecke bzw. das Gewinde bildenden Stege ausgebildet. Je nach Ausbildung der Negativform der Schnecke bzw. der schraubenförmig umlaufenden Profilierung kann eine unterschiedliche Stegform geschliffen werden. In Figur 3 sind verschiedene Beispiele dargestellt, welche mit dem erfindungsgemä ßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Schleifmaschine mit einer die jeweiligen Stege der Schnecke schleifenden Schleifscheibe hergestellt werden können. In Figur 3 sind von links nach rechts oben beginnend, dann in der Mitte angeordnet und schließlich unten ange ordnet, die folgenden unterschiedlichen Stegformen und damit unterschiedlichen Gewinde formen im weitesten Sinne dargestellt, welche erfindungsgemäß geschliffen werden können. Dies sind ein Trapezgewinde 18, ein Sägezahngewinde 19, ein Spezialgewinde 20, ein För derschneckengewinde 21, ein Kreuzgewinde 22, ein Grobgewinde 23, ein Rundgewinde 24, ein Spitzgewinde 25 und ein Feingewinde 26. Diese Darstellung soll verdeutlichen, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Schleifmaschine im Grunde genommen jede Art von derartigen Schnecken- bzw. Gewindeabschnitten an Bauteilen her gestellt und ausgebildet werden kann. According to the invention, the grinding disk grinding the worm area of the worm shaft is designed, so to speak, as a negative shape for the positive shape of the webs forming the worm or the thread. Depending on the design of the negative shape of the worm or the helical circumferential profiling, a different web shape can be ground. FIG. 3 shows various examples which can be produced with the method according to the invention or the grinding machine according to the invention with a grinding wheel grinding the respective webs of the worm. In Figure 3, beginning from left to right, then arranged in the middle and finally arranged at the bottom, the following different web shapes and thus different thread shapes are shown in the broadest sense, which can be ground according to the invention. These are a trapezoidal thread 18, a buttress thread 19, a special thread 20, a För derschnecken thread 21, a cross thread 22, a coarse thread 23, a round thread 24, a pointed thread 25 and a fine thread 26. This illustration is intended to make it clear that with the method according to the invention and the grinding machine according to the invention basically any type of such worm or thread sections on components can be made and formed.
In Figur 4 ist dargestellt, wie ein Abschnitt einer Schnecke 16 an einer Schneckenwelle 1 , welche ähnlich der in Figur 2 dargestellten ist, gemäß der Erfindung hergestellt wird. Dabei wird das gewindeartige Profil 5 der Schneckenwelle 1 mit einer Schleifscheibe 4 geschliffen, deren Breite größer ist als die komplette Länge der Schnecke 16. Die dargestellte, im Sinne einer Negativform entsprechend profilierte Schleifscheibe 4 ist vorzugsweise abrichtfrei, was die Kosten für die Schleifmaschine verringert, da eine Abrichteinrichtung in einem solchen Fall nicht vorgesehen sein muss. Die Schleifscheibe 4 ist auf einer Schleifspindel 13 ange ordnet, welche mittels einer Zustellbewegung 15 im Sinne eines Einstechschleifens sozusa gen als Einstechschleif-Hauptbewegungskomponente der auf der Schneckenwelle 1 herzu stellenden Schnecken zustellbar ist. Die zu schleifende Schneckenwelle 1 ist von einer Werkstückspindel 27 in einer nicht dargestellten Spannvorrichtung während des Schleifens getragen. Des Weiteren ist die Schneckenwelle 1 mittels einer Lünette 28 an einem zylindri schen Abschnitt neben der Schnecke 16 abgestützt, damit die Längsachse 11 des Werkstü ckes während der Bearbeitung unverändert beibehalten werden kann. Die an der Schne ckenwelle neben der Schnecke 16 noch des Weiteren angeordneten Abschnitte, wie bei spielsweise der Bund 17, zylindrische Abschnitte im Bereich der Lünette oder vor dem Über gangsbereich auf der in der Zeichnung dargestellten linken Seite der Schnecke 16 zu dem Bund 17 hin vorhanden, welche mittels separater Schleifscheiben oder einer separaten Schleifscheibe im Sinne einer Komplettbearbeitung in einer Aufspannung geschliffen werden können. Es ist jedoch auch möglich, dass diese zusätzlichen Abschnitte der Schneckenwelle in einer weiteren Aufspannung sozusagen abgekoppelt von dem Schleifen der Schnecke 16 mittels der Schleifscheibe 4 hergestellt werden kann. FIG. 4 shows how a section of a worm 16 on a worm shaft 1, which is similar to that shown in FIG. 2, is produced in accordance with the invention. The thread-like profile 5 of the worm shaft 1 is ground with a grinding wheel 4, the width of which is greater than the entire length of the worm 16. The illustrated grinding wheel 4, which is correspondingly profiled in the sense of a negative shape, is preferably free of dressing, which reduces the costs for the grinding machine, there is a dressing device in such a Case does not have to be provided. The grinding wheel 4 is arranged on a grinding spindle 13, which by means of an infeed movement 15 in the sense of plunge grinding so to speak conditions as plunge grinding main movement component of the worm on the worm shaft 1 herzu provided worms can be delivered. The worm shaft 1 to be ground is carried by a workpiece spindle 27 in a clamping device (not shown) during the grinding. Furthermore, the worm shaft 1 is supported by means of a steady rest 28 on a cylindri's section next to the worm 16 so that the longitudinal axis 11 of the workpiece can be maintained unchanged during machining. The sections arranged on the screw shaft next to the screw 16, such as the collar 17, for example, cylindrical sections in the area of the steady rest or in front of the transition area on the left side of the screw 16 shown in the drawing to the collar 17 are present , which can be ground in one setting using separate grinding wheels or a separate grinding wheel for complete machining. However, it is also possible that these additional sections of the worm shaft can be produced in a further clamping, so to speak, decoupled from the grinding of the worm 16 by means of the grinding wheel 4.
Wird nun die Schleifscheibe 4 mit ihrer schraubenförmigen Profilierung 3 der Schneckenwel le zugeführt, die einen zylindrischen Abschnitt 2 im Bereich der später herzustellenden Schnecke 16 aufweist, dessen Durchmesser dem maximalen Durchmesser der Schnecke 16 entspricht, d.h. die Schnecke 16 an der Schneckenwelle 1 wird aus dem Vollen geschliffen, so wird im Wege des Einstechschleifens die Form der Schnecke 16 von der Negativform an der Schleifscheibe 4 in die Positivform an der Schneckenwelle abgebildet. Als nicht abzurich tende Schleifscheiben werden gewöhnlich galvanisch gebundene CBN-Schleifscheiben ein gesetzt. Bei der in Figur 4 dargestellten Herstellungsvariante wird die Schleifscheibe 4 in einer Ebene der Schneckenwelle 1 im Sinne einer Zustellung 15 (siehe Figur 7a) zugeführt, welche die Längsachse 11 des Werkstückes 1 schneidet. Es wird das komplette Schnecken profil bzw. komplette Gewindeprofil in diesem wendelförmig genuteten Bereich des Werkstü ckes 1 im sogenannten Normalschnitt zur Längsachse 11 der Schneckenwelle geschliffen, weshalb die Schleifscheibe bei diesem Ausführungsbeispiel nicht eingeschwenkt werden muss. Wenn die Längsachse der Schleifscheibe 4 nicht eingeschwenkt wird, liegen das Werkstück 1 und die Schleifscheibe 4 parallel zueinander. If the grinding wheel 4 with its helical profile 3 is fed to the worm shaft, which has a cylindrical section 2 in the area of the worm 16 to be produced later, the diameter of which corresponds to the maximum diameter of the worm 16, ie the worm 16 on the worm shaft 1 is removed from the When fully ground, the shape of the worm 16 is mapped from the negative shape on the grinding wheel 4 into the positive shape on the worm shaft by means of plunge-cut grinding. Electroplated CBN grinding wheels are usually used as non-dressing grinding wheels. In the manufacturing variant shown in FIG. 4, the grinding wheel 4 is fed in a plane of the worm shaft 1 in the sense of a feed 15 (see FIG. 7a) which intersects the longitudinal axis 11 of the workpiece 1. The complete worm profile or complete thread profile in this helically grooved area of the workpiece 1 is ground in the so-called normal section to the longitudinal axis 11 of the worm shaft, which is why the grinding wheel does not have to be swiveled in in this embodiment. If the longitudinal axis of the grinding wheel 4 is not swiveled in, the workpiece 1 and the grinding wheel 4 are parallel to one another.
Die Rotationsachsen des Werkstückes 1 und der Schleifscheibe 4 sind elektrisch bzw. elek tronisch gekoppelt, da, wie bereits ausgeführt, in die Schleifscheibe bzw. in den Schleif scheibenbelag das negative Nutprofil bzw. Gewindeprofil mit der gewünschten Nutsteigung oder Gewindesteigung einprofiliert ist. Es ist von großer Bedeutung für die Präzision der Schnecken insbesondere, die Drehzahlverhältnisse dieser beiden Rotationsbewegungen hochgenau einzuhalten. Das bedeutet, dass die Drehzahl des Werkzeuges 4 und die Dreh zahl des Werkstückes 1 elektrisch bzw. elektronisch synchronisiert sein müssen, da ansons ten die Form des Profils 5 bezüglich ihrer Geometrie weglaufen würde und die Sollmaße des Schneckenprofils also nicht eingehalten werden könnten. Unter Synchronisierung soll hier verstanden werden, dass die Drehzahlen des Werkstückes 1 und der Schleifscheibe 4 iden tisch sein müssen. The axes of rotation of the workpiece 1 and the grinding wheel 4 are electrically or electronically coupled because, as already stated, the negative groove profile or thread profile is profiled with the desired groove pitch or thread pitch in the grinding wheel or in the grinding wheel coating. It is of great importance for the precision of the Screws in particular to maintain the speed ratios of these two rotational movements with high precision. This means that the speed of the tool 4 and the speed of the workpiece 1 must be electrically or electronically synchronized, otherwise the shape of the profile 5 would run away in terms of its geometry and the target dimensions of the screw profile could not be maintained. Synchronization should be understood here to mean that the speeds of the workpiece 1 and the grinding wheel 4 must be identical.
Die mit der Schleifscheibe 4 zu realisierende Schnittgeschwindigkeit ergibt sich aus dem Durchmesserverhältnis zwischen dem Werkstück 1 und der Schleifscheibe 4. Das angewen dete Schleifverfahren ist also mit dem Einstechschleifen vergleichbar. Die Verwendung von galvanisch belegten Schleifscheiben 4 bietet den Vorteil, dass Schneckenprofil 5 am Werk stück mit einer einzigen Schleifscheibe 4 vor- und fertiggeschliffen werden kann. Der Vorteil, die Schleifscheibe 4 im Einstechschleifverfahren zuzustellen, ergibt sich daraus, dass eine axiale Verschiebung der Schleifscheibe zur Erzielung der Schnecke 16 nicht erforderlich ist. Gemäß der Erfindung kann nun vorgesehen sein, dass eine geringe axiale Verschiebung durchaus auch gewünscht ist, um so das Profil 5 hinsichtlich der Breite der Stege 9 bzw. der Breite der Nuten 8, bezogen auf die Flanken der der Nut jeweils zugewandten Stege 9, direkt in gewünschter Weise beeinflusst werden. Bei Verwendung von galvanisch belegten CBN- Schleifscheiben kann die Schnecke 16 bzw. das Schnecken- oder schraubenförmige Profil 5 mit ein und derselben Schleifscheibe 4 vor- und fertiggeschliffen werden. Die geringe axiale, Shiften genannte Verschiebung der Schleifscheibe 4 bezogen auf die Längserstreckung des Schneckenabschnittes an der Schneckenwelle 1 kann aber auch gezielt eingesetzt werden, damit das Profil 5 an deren Breitenmaß bzw. Flankenform der der jeweiligen Nut 8 zuge wandten Stege 9 beeinflusst werden kann. Damit kann der Vorgang des Schleifens auch insbesondere hinsichtlich des Schleifens der Flanken des Profils 5 einerseits ein- oder beid seitig ausgeführt werden, und zwar vorgeschliffen werden, beispielsweise mit der Einstech- schleif-Zustellbewegung 15 der Schleifscheibe 4 ohne axiale Shiftbewegung, woran sich das Fertigschleifen anschließt, bei welchem direkt die Flankenform der Stege zielgerichtet modi fiziert wird. In einem solchen Fall spricht man dann auch von einem modifizierten Einstech schleifen. Diese geringe axiale Shiftbewegung kann erforderlich sein, um spezielle geometri sche und Oberflächengenauigkeiten des Schneckenprofils bzw. von dessen Oberflächen zu erreichen. Diese geringe axiale Verschiebebewegung 10 der Schleifzonen kann allerdings auch in der Art erreicht werden, dass die Synchronisierung der Drehzahl des Werkstückes 1 und der Drehzahl der Schleifscheibe 4 von deren „Nulllage“ aus erfolgen wird, wobei das Verschieben von der sogenannten „Nulllage“ aus einer Verschiebung des Eingriffspunktes der Schleifscheibe mit ihrer Profilierung 3 entspricht. In einem solchen Fall kann dann auf eine relative Längsverschiebung zwischen Werkstück 1 und Schleifscheibe 4 verzichtet wer den. Es ist aber auch denkbar, beide Varianten miteinander zu kombinieren. Die Auswahl des jeweiligen Verfahrens richtet sich nach den jeweiligen zu erzielenden Geometrien des Werkstückes 1 , sodass dies letztlich abhängig vom zu schleifenden Profil 5 und der weiteren Geometrie des Werkstückes 1 ist. The cutting speed to be achieved with the grinding wheel 4 results from the diameter ratio between the workpiece 1 and the grinding wheel 4. The grinding process used is therefore comparable to plunge-cut grinding. The use of electroplated grinding wheels 4 offers the advantage that the worm profile 5 can be pre-ground and finish-ground on the workpiece with a single grinding wheel 4. The advantage of feeding the grinding wheel 4 using the plunge-cut grinding method results from the fact that an axial displacement of the grinding wheel is not required to achieve the worm 16. According to the invention it can now be provided that a slight axial displacement is definitely also desired so as to directly adjust the profile 5 with regard to the width of the webs 9 or the width of the grooves 8, based on the flanks of the webs 9 facing the groove can be influenced in the desired manner. When using electroplated CBN grinding wheels, the worm 16 or the worm-shaped or helical profile 5 can be pre-ground and finish-ground with one and the same grinding wheel 4. The small axial, called shifting, displacement of the grinding wheel 4 in relation to the longitudinal extension of the worm section on the worm shaft 1 can also be used in a targeted manner so that the profile 5 can be influenced by its width or flank shape of the webs 9 facing the respective groove 8. This means that the grinding process can also be carried out on one or both sides, in particular with regard to the grinding of the flanks of the profile 5, namely pre-ground, for example with the plunge-cut grinding feed movement 15 of the grinding wheel 4 without an axial shift movement, which is followed by the finish grinding then, in which the flank shape of the webs is modified in a targeted manner. In such a case, one speaks of a modified plunge-cut grinding. This slight axial shift movement may be necessary to achieve special geometrical and surface accuracies of the screw profile or its surfaces. This slight axial displacement movement 10 of the grinding zones can, however, also be achieved in such a way that the speed of the workpiece 1 and the speed of the grinding wheel 4 are synchronized from their “zero position”, with the shifting from the so-called “zero position” from a Shifting the point of engagement of the grinding wheel with its profiling 3 corresponds. In such a case can then on a relative longitudinal displacement between workpiece 1 and grinding wheel 4 waived who the. However, it is also conceivable to combine both variants with one another. The selection of the respective method depends on the respective geometries of the workpiece 1 to be achieved, so that this is ultimately dependent on the profile 5 to be ground and the further geometry of the workpiece 1.
In Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Schleifens einer Schnecke bzw. eines schneckenförmigen Elements gezeigt. Dargestellt ist bezüglich dieses weiteren Ausfüh rungsbeispiels, dass das Profil 5 des Werkstückes 1 wegen der speziellen Form des Schraubenprofils im Normalschnitt zur Längsachse 11 der Schneckenwelle 1 nicht komplett abgebildet werden kann. Daher ist die Schleifscheibe 4 mit ihrer schraubenförmigen Profilie rung 3 in das Gewinde- oder Nutprofil der Schnecke 16 eingeschwenkt. Die Breite der schraubenförmigen Profilierung 3 der eine zylindrische Außenkontur 7 aufweisenden Schleif scheibe 4 ist so groß, dass sie zumindest die Länge des kompletten Gewinde- oder Nutpro fils abdeckt. Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren der Schleifscheibe in axialer Richtung, d.h. in Richtung der Längsachse 11 des Werkstückes 1, nicht erforderlich. FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the grinding of a worm or a worm-shaped element. With regard to this further exemplary embodiment, it is shown that the profile 5 of the workpiece 1 cannot be completely reproduced in the normal section to the longitudinal axis 11 of the worm shaft 1 because of the special shape of the screw profile. Therefore, the grinding wheel 4 with its helical Profilie tion 3 is pivoted into the thread or groove profile of the worm 16. The width of the helical profile 3 of the cylindrical outer contour 7 having grinding wheel 4 is so large that it covers at least the length of the complete thread or Nutpro fils. According to the invention, it is not necessary to move the grinding wheel in the axial direction, i.e. in the direction of the longitudinal axis 11 of the workpiece 1.
Damit das Profil 5 der Schnecken im gesamten Bereich der Nut 8 und der Stege 9 formge nau und oberflächengenau geschliffen werden kann, muss es in Folge des Einschwenkens der Schleifscheibe 4 um den Anstellwinkel ß zur Längsachse 11 des Werkstückes 1 in ihrer Höhe und in ihrer axialen Richtung verschoben werden. Erst dadurch kann mit der in der Außenkontur 7 zylindrisch ausgebildeten Schleifschnecke 4 ein in der Außenkontur zylindri sches Fertigteil erhalten werden. Dies wird durch die Aufwärtsbewegung 10.1 bzw. die Ab wärtsbewegung 10.2, bezogen auf die Längsachse der Schleifscheibe 4, erreicht. Dadurch, dass die schraubenförmige Profilierung 3 der Schleifscheibe 4 um den Anstellwinkel ß ge genüber der Längsachse 11 des Werkstückes 1 geneigt ist, ergibt sich sowohl bei der Auf wärtsbewegung 10.1 als auch bei der Abwärtsbewegung 10.2 eine geringe axiale Kompo nente, welche gemäß Definition dem erfindungsgemäßen Shiften entspricht. So that the profile 5 of the worms in the entire area of the groove 8 and the webs 9 can be ground precisely and surface-accurate, it must be due to the pivoting of the grinding wheel 4 by the angle ß to the longitudinal axis 11 of the workpiece 1 in its height and its axial Direction can be shifted. Only in this way can a finished part cylindri cal in the outer contour be obtained with the cylindrical grinding worm 4 in the outer contour 7. This is achieved by the upward movement 10.1 or the downward movement 10.2, based on the longitudinal axis of the grinding wheel 4. The fact that the helical profiling 3 of the grinding wheel 4 is inclined by the angle ß ge compared to the longitudinal axis 11 of the workpiece 1 results in both the upward movement 10.1 and the downward movement 10.2 a small axial component, which according to the definition of the invention Shifting corresponds to.
In Figur 6 zeigt oben fünf verschiedene Positionen der Rotationsachse der Schleifscheibe 4 mit schraubenförmiger Profilierung 3 bezüglich der Längsachse 11 des Werkstückes 1. In der mittleren Darstellung ist die Schleifscheibe 4 bezüglich der zu schleifenden Schnecke 16 bzw. des zu schleifenden Profils 5 mittig angeordnet. Dies ist dargestellt durch den Punkt, welcher exakt im Schnittpunkt der Längsachse 11 des Werkstückes 1 und der Rotationsach se der Schleifscheibe 4 mittig bezüglich der Breite der Schleifscheibe 4 angeordnet ist. Die hier beschriebenen Details beziehen sich darauf, dass die zu schleifende Geometrie des Werkstückes 1 und die Geometrie der schraubenförmigen Profilierung 3 der Schleifscheibe 4, d.h. der Schleifschnecke, zylindrisch sind. Damit die Schleifschnecke 4 an den in axialer Richtung liegenden Enden des zu schleifenden Profils 5 bezüglich der Höhe auf den Schleif punkt gebracht werden kann, ist es erforderlich, dass die Schleifscheibe 4 höhenmäßig mit tels der CNC-Steuerung zu verschieben ist. Dies ist insbesondere in dem Teilbild ganz links und dem Teilbild ganz rechts deutlich veranschaulicht. Zwischen der mittleren Abbildung und den beiden Endabbildungen sind Zwischenpositionen dargestellt, bei denen die durch den Punkt dargestellte Entfernung zwischen der Längsachse 11 des Werkstückes 1 und der Ro tationsachse der Schleifscheibe 4, bezogen auf die Mitte der Breite der Schleifscheibe 4, entweder nach unten oder nach oben durch diese Aufwärtsbewegung 10.1 oder Abwärtsbe wegung 10.2 um einen geringeren Wert verschoben sind als in den Endbereichen. In der linken Figur liegt dieser Punkt unterhalb der Längsachse 11 des Werkstückes 1, wohingegen in der Abbildung rechts dieser Punkt oberhalb der Längsachse 11 des Werkstückes 1 liegt. In Figure 6, the top shows five different positions of the axis of rotation of the grinding wheel 4 with helical profiling 3 with respect to the longitudinal axis 11 of the workpiece 1. In the middle illustration, the grinding wheel 4 is arranged centrally with respect to the worm 16 to be ground or the profile 5 to be ground. This is represented by the point which is arranged exactly at the intersection of the longitudinal axis 11 of the workpiece 1 and the rotational axis of the grinding wheel 4 in the center with respect to the width of the grinding wheel 4. The details described here relate to the fact that the geometry of the workpiece 1 to be ground and the geometry of the helical profiling 3 of the grinding wheel 4, ie the grinding worm, are cylindrical. So that the grinding worm 4 can be brought to the grinding point in terms of height at the ends of the profile to be ground 5 in the axial direction, it is necessary that the grinding wheel 4 is to be moved in terms of height by means of the CNC control. This is clearly illustrated in particular in the partial image on the far left and in the partial image on the far right. Between the middle figure and the two end figures intermediate positions are shown in which the distance represented by the point between the longitudinal axis 11 of the workpiece 1 and the rotation axis of the grinding wheel 4, based on the center of the width of the grinding wheel 4, either down or down above by this upward movement 10.1 or downward movement 10.2 are shifted by a lower value than in the end regions. In the figure on the left, this point lies below the longitudinal axis 11 of the workpiece 1, whereas in the figure on the right this point lies above the longitudinal axis 11 of the workpiece 1.
Beim Schleifen sind nun unterschiedliche Vorgehensweisen bzw. Verfahrensweisen möglich. Einerseits ist es möglich, dass als Anfang oder als Ende des Gewindeprofils oder Schne ckenprofils 5 der Schleifpunkt als Basis verwendet wird. Andererseits wird der mittlere Schleifpunkt als Basis verwendet, welcher in der mittleren Darstellungen der fünf Abbildun gen in Figur 6 gezeigt ist. In allen Schleifpunkten, die beim Anschleifen des Werkstückes 1 in horizontaler Ebene nicht auf der Längsachse 11 des Werkstückes 1 liegen, wird das Profil 5 nicht fertiggeschliffen. Damit ein Zwischen- oder Fertigschleifen des Profils 5 erfolgen kann, muss die Schleifscheibe 4 in vertikaler Richtung verschoben werden. Dies erfolgt mittels der vorhandenen CNC-Steuerung über die sogenannte Y-Achse. Damit das gewünschte Schne ckenprofil 5 auf dem Werkstück 1 formgenau erzeugt werden kann, muss zusätzlich zu dem Verfahren der Schleifscheibe 4 in vertikaler Richtung die Schleifscheibe 4 in axialer Richtung der Längsachse 11 des Werkstückes 1 als Korrektur im Sinne des Shiftens verfahren wer den, sofern die Synchronisierung (in der Nulllage) der Rotation des Werkstückes 1 und der der Schleifscheibe 4 nicht korrigiert werden soll. Es ist jedoch auch möglich, dass die geringe axiale Verschiebung der Schleifscheibe 4 auch durch eine gezielte Korrektur der Synchroni sierung der Drehzahlen von Werkstück 1 und Schleifscheibe 4 zueinander ersetzt wird. Eine Kombination beider Varianten ist selbstverständlich auch möglich. Different procedures or procedures are now possible when grinding. On the one hand, it is possible that the grinding point is used as the basis as the start or end of the thread profile or worm profile 5. On the other hand, the middle grinding point, which is shown in the middle representation of the five figures in FIG. 6, is used as the basis. In all of the grinding points that do not lie on the longitudinal axis 11 of the workpiece 1 when the workpiece 1 is ground in the horizontal plane, the profile 5 is not finish-ground. So that intermediate or finish grinding of the profile 5 can take place, the grinding wheel 4 must be shifted in the vertical direction. This is done using the existing CNC control via the so-called Y-axis. So that the desired worm profile 5 can be generated precisely on the workpiece 1, in addition to moving the grinding wheel 4 in the vertical direction, the grinding wheel 4 must move in the axial direction of the longitudinal axis 11 of the workpiece 1 as a correction in the sense of shifting, provided that the Synchronization (in the zero position) of the rotation of the workpiece 1 and that of the grinding wheel 4 should not be corrected. However, it is also possible that the slight axial displacement of the grinding wheel 4 is also replaced by a targeted correction of the synchronization of the speeds of the workpiece 1 and the grinding wheel 4 with respect to one another. A combination of both variants is of course also possible.
Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Schleifkräfte moderat ge halten werden können und damit auch die Belastung der Schleifmaschine in einem für die Schleifmaschine günstigen Bereich gehalten werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Schleifzeiten, d.h. die Taktzeiten zur Herstellung eines Werkstückes 1, verhältnis mäßig gering gehalten werden können. Prinzipiell muss bei diesem Schleifen die Schleif scheibe 4 in Relation zur Längsachse 11 des Werkstückes 1 nicht zwingend axial verscho- ben werden. Ein Shiften ist also nicht zwingend erforderlich. Allerdings kann eine Verschie bung in axialer Richtung durchaus gewünscht sein, weil damit das Profil 5 des Werkstückes 1 in dessen Breitenmaß beeinflusst werden kann. Damit kann also eine entsprechende Flan kengeometrie (siehe Figur 10) erzeugt bzw. die Flankengeometrie in gewünschter Weise beeinflusst werden. Dabei ist es auch möglich, die Flanken des Profils 5 einseitig oder beid seitig vor- und fertigzuschleifen. Dies ist dann sinnvoll, wenn spezielle geometrische Teilge nauigkeiten und spezielle Formparameter oder Oberflächengüten erreicht werden sollen. Diese geringe axiale Verschiebebewegung 10 der Schleifzonen, d.h. der Schleifscheibe 4 mit ihrer schraubenförmigen Profilierung 3, kann allerdings dadurch ersetzt werden, dass die Synchronisierung der Drehzahl des Werkstückes 1 und der der Schleifscheibe 4 in deren Nulllage verschoben wird. Dann kann auf eine Längsverschiebung der Schleifscheibe 4 in Relation zum Werkstück 1 verzichtet werden. Es ist jedoch auch möglich, beide Varianten miteinander zu kombinieren. Die Auswahl, welche der Möglichkeiten des Verfahrens ange wendet werden, richtet sich nach dem zu erreichenden Ergebnis, nach der einzuhaltenden Taktzeit und beispielsweise auch nach einer positiven Beeinflussung der Lebensdauer ins besondere der Schleifscheibe 4. Auch die gewünschte detaillierte Werkstückgeometrie kann einen Einfluss auf die Auswahl der beschriebenen Verfahrensmöglichkeiten haben. A major advantage of this method is that the grinding forces can be kept moderate and thus the load on the grinding machine can also be kept in a range that is favorable for the grinding machine. Another advantage is that the grinding times, ie the cycle times for producing a workpiece 1, can be kept relatively short. In principle, with this grinding, the grinding wheel 4 does not necessarily have to be axially displaced in relation to the longitudinal axis 11 of the workpiece 1. be practiced. Shifting is therefore not absolutely necessary. However, a shift in the axial direction may well be desired, because the profile 5 of the workpiece 1 can be influenced in its width. In this way, a corresponding flank geometry (see FIG. 10) can be generated or the flank geometry can be influenced in the desired manner. It is also possible to pre-grind and finish-grind the flanks of the profile 5 on one or both sides. This is useful when special geometrical partial accuracies and special shape parameters or surface qualities are to be achieved. This slight axial displacement movement 10 of the grinding zones, ie the grinding wheel 4 with its helical profile 3, can, however, be replaced by the synchronization of the speed of the workpiece 1 and that of the grinding wheel 4 being shifted to their zero position. A longitudinal displacement of the grinding wheel 4 in relation to the workpiece 1 can then be dispensed with. However, it is also possible to combine both variants with one another. The selection of which of the possibilities of the process are used depends on the result to be achieved, on the cycle time to be observed and, for example, also on a positive influence on the service life, in particular of the grinding wheel 4. The desired detailed workpiece geometry can also influence the selection of the procedural options described.
In Figur 7 ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, wie ein Sch necken profil 5, 16 im Wege eines Einstechschleifens mittels einer eine schraubenförmige Profilierung 3 aufweisenden Schleifscheibe geschliffen wird, und zwar durch ein Trennen von Vorschleifen und Fertigschleifen, wobei das Vorschleifen mit der schraubenförmig profilierten Schleif scheibe 4 und das Fertigschleifen mittels einer zweiten Schleifscheibe 12 im Wege des Pro- filschleifens erzeugt wird. In Figur 7a ist eine Schleifspindel 13 gezeigt, welche die die schraubenförmige Profilierung 3 aufweisende Schleifscheibe 4 und eine zweite Schleifschei be 12 für ein Profilschleifen trägt. Die Schleifspindel 13 ist im Sinne einer Zustellbewegung 15, gekennzeichnet durch den Doppelpfeil, in der Art eines Einstechschleifens in dem Be reich des Werkstückes 1 mit der zu schleifenden Schnecke 16 zuführbar. Die Schneckenwel le 1 weist neben dem schneckenförmigen Element 16 weitere diverse zylindrische Abschnitte und einen Bund 17 auf, ist mittels einer Lünette 28 an einem zylindrischen Ende abgestützt und wird mittels einer Werkstückspindel 27 in einem nicht weiter dargestellten Spannele ment geklemmt und antreibend gehalten. In Figure 7 is shown according to a further embodiment, how a worm profile 5, 16 is ground by plunge grinding by means of a helical profiling 3 having grinding wheel, namely by separating pre-grinding and finish grinding, the pre-grinding with the helically profiled Grinding wheel 4 and the finish grinding is produced by means of a second grinding wheel 12 by means of profile grinding. In FIG. 7a, a grinding spindle 13 is shown which carries the grinding wheel 4, which has the helical profile 3, and a second grinding wheel 12 for profile grinding. The grinding spindle 13 is in the sense of an infeed movement 15, characterized by the double arrow, in the manner of plunge-cut grinding in the loading area of the workpiece 1 with the worm 16 to be ground. The worm shaft 1 has, in addition to the helical element 16, other various cylindrical sections and a collar 17, is supported by means of a bezel 28 at a cylindrical end and is clamped and driving element by means of a workpiece spindle 27 in a Spannele not shown.
Figur 7a stellt den Vorgang des Vorschleifens 29 dar. Die Schleifscheibe 4 ist in der Regel als eine Schleifscheibe ausgebildet, welche nicht abgerichtet werden muss und ein hohes Zerspanvolumen ermöglicht. Die zweite Schleifscheibe 12, d.h. die Fertigschleifscheibe, schleift dann in einem zweiten Schritt nach entsprechender axialer Versetzung der Schleif- spindel 13, nachdem die zweite Schleifscheibe 12 in Eingriff mit dem Schneckenprofil ge bracht ist. Diese Fertigschleifscheibe 12 muss das komplette Profil 5 als sogenannte Ein- zahn-Schleifscheibe in Richtung der Längsachse 11 des Werkstückes 1 überfahren und ist meist eine Schleifscheibe, welche abgerichtet wird. Für das Vorschleifen und das Fertig schleifen kommen Schleifscheiben mit unterschiedlichsten Schleifmitteln und Bindungen zum Einsatz. So können beispielsweise Korund-Schleifscheiben, CBN-Schleifscheiben oder auch Diamant-Schleifscheiben mit allen im Stand der Technik üblichen Bindungen Anwendung finden. FIG. 7a shows the process of rough grinding 29. The grinding wheel 4 is generally designed as a grinding wheel which does not have to be dressed and which enables a high metal removal rate. The second grinding wheel 12, ie the finished grinding wheel, then grinds in a second step after a corresponding axial offset of the grinding spindle 13 after the second grinding wheel 12 is brought into engagement with the worm profile. This finished grinding wheel 12 must travel over the complete profile 5 as a so-called single-tooth grinding wheel in the direction of the longitudinal axis 11 of the workpiece 1 and is usually a grinding wheel that is dressed. Grinding wheels with a wide variety of abrasives and bonds are used for pre-grinding and finish grinding. For example, corundum grinding wheels, CBN grinding wheels or also diamond grinding wheels with all bonds common in the prior art can be used.
In Figur 7b ist die Schleifspindel 13 in axialer Richtung bezüglich der Längsachse 11 des Werkstückes 1 soweit verfahren, dass die Schleifscheibe 4 durch eine Zustellbewegung 15, wie in Figur 7a gezeigt, in eine umlaufende Nut 8 eintaucht, welche durch einen umlaufen den Steg 9 begrenzt ist und somit die eigentliche Schnecke bildet. Während des Schleifens der Nut 8 und der Flanken des Steges 9 wird entsprechend der Steigung der Schnecke 5 in axialer Richtung relativ zum Werkstück 1 verfahren. Die Schneckenwelle 1 ist mittels einer Spannzange 32 und eines Plananschlages 31 der Werkstückspindel 27 drehangetrieben gehalten. In FIG. 7b, the grinding spindle 13 is moved in the axial direction with respect to the longitudinal axis 11 of the workpiece 1 to such an extent that the grinding wheel 4 dips into a circumferential groove 8 through an infeed movement 15, as shown in FIG is and thus forms the actual snail. During the grinding of the groove 8 and the flanks of the web 9, the screw 5 is moved in the axial direction relative to the workpiece 1 in accordance with the pitch. The worm shaft 1 is held in a rotationally driven manner by means of a collet 32 and a face stop 31 of the workpiece spindle 27.
In Figur 8 ist der komplette Verfahrensablauf der Herstellung einer Schneckenwelle 1 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine darge stellt, bei welchem noch zusätzlich eine Außenkonturschleifscheibe 34 vorgesehen ist. Die Schneckenwelle wird aus einem Vollmaterial 6, d.h. einem Stangenmaterial 33, hergestellt wird. Insgesamt sind sechs Verfahrensschritte gezeigt, welche nachfolgend kurz erläutert werden. Die Werkstückspindel 27 ist nur angedeutet. Aus der Darstellung gemäß Figur 8 ist ersichtlich, dass das Schleifen einer derartigen Schneckenwelle 1 in einer zwei Stationen aufweisenden Schleifmaschine zur Herstellung einerseits der Außengeometrie der Schne ckenwelle 1 und andererseits des gewindeförmigen bzw. schneckenförmigen Teils des Werkstückes 1 gezeigt ist, wobei das Schleifen zwar in zwei Stationen, jedoch in einer einzi gen Schleifzelle erfolgt. In Bild 8.1 wird das Stangenmaterial in der Schleifmaschine in der linken Schleifstation zugeführt, und zunächst auf die gewünschte Länge abgetrennt. Für die sen Abtrennvorgang ist eine dünne Schleifscheibe auf der Spindel für die Außenkontur schleifscheibe 34 zusätzlich angeordnet. In Bild 8.2 wird die Außenkontur des Werkstückes 1 mittels der Außenkonturschleifschiebe 34 geschliffen, wobei an einem Bund eine Lünettenla gerung angeordnet ist und die Lünette 28 entsprechend zur Abstützung an das Werkstück 1 angestellt ist. Anschließend wird im Schritt 8.3 das Werkstück von der Station, bei welcher in das Vollmate rial 6 die Außenkontur der Schneckenwelle geschliffen worden ist, der zweiten Station zuge führt, in welcher die eigentliche Schnecke 16 am Werkstück 1 erzeugt wird. In dem Teilschritt 8.3 wird nach erfolgtem Verschieben des Werkstückes 1 dieses in den entsprechenden Spannvorrichtungen am linken und rechten Schleifspindelstock aufgespannt, d.h. gehalten. In Figure 8, the complete process sequence of the production of a worm shaft 1 according to the method according to the invention or a grinding machine according to the invention is Darge, in which an external contour grinding wheel 34 is also provided. The worm shaft is made from a solid material 6, ie a rod material 33. A total of six process steps are shown, which are briefly explained below. The workpiece spindle 27 is only indicated. From the illustration according to Figure 8 it can be seen that the grinding of such a worm shaft 1 in a two-station grinding machine for producing the outer geometry of the worm shaft 1 on the one hand and the thread-shaped or worm-shaped part of the workpiece 1 on the other hand is shown, although the grinding is shown in two stations, but takes place in a single grinding cell. In Figure 8.1, the bar material is fed into the grinding machine in the grinding station on the left and first cut to the desired length. For this separation process, a thin grinding wheel is additionally arranged on the spindle for the outer contour grinding wheel 34. In Figure 8.2, the outer contour of the workpiece 1 is ground by means of the outer contour grinding slide 34, a Lünettenla support is arranged on a collar and the steady rest 28 is adjusted accordingly to support the workpiece 1. Then, in step 8.3, the workpiece is fed from the station at which the outer contour of the worm shaft has been ground into the solid material 6, the second station in which the actual worm 16 is generated on the workpiece 1. In sub-step 8.3, after the workpiece 1 has been moved, it is clamped, ie held, in the corresponding clamping devices on the left and right grinding headstocks.
Im Prozessschritt 8.4 wird das Werkstück 1 durch einen Abstechschleifvorgang im linken Schleifbereich mittels der Außenkonturschleifscheibe 34 abgetrennt. Im Schritt 8.5 erfolgt schließlich das Vorschleifen und Fertigschliefen der Schnecke 16 bzw. des Gewindeprofils 5 in dem Schneckenabschnitt der Schneckenwelle 1. Zusätzlich wird im Bereich des linken Endes der Schneckenwelle die dortige Werkstückgeometrie fertiggeschliffen. Und schließlich erfolgt im Schritt 8.6 ein Entladen des zuvor fertiggeschliffenen Werkstückes 1 aus der rech ten Schleifstation einschließlich ihres Abtransports. Das dargestellte Verfahren mit den Schritten 8.1 bis 8.6 bzw. die dieses Verfahren realisierende zugehörige Schleifmaschine ist speziell für die Großserienfertigung von derartigen Schneckenwellen geeignet. In process step 8.4, the workpiece 1 is cut off by means of a parting-off grinding process in the left grinding area by means of the outer contour grinding wheel 34. Finally, in step 8.5 the pre-grinding and finishing of the worm 16 or the thread profile 5 in the worm section of the worm shaft 1. In addition, the workpiece geometry there is finish-ground in the area of the left end of the worm shaft. And finally, in step 8.6, the previously finish-ground workpiece 1 is unloaded from the right-hand grinding station, including its removal. The illustrated method with steps 8.1 to 8.6 or the associated grinding machine realizing this method is especially suitable for the large-scale production of such worm shafts.
In Figur 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Schleifens einer Schnecke an einem Werkstück zu Herstellung einer Schneckenwelle gezeigt, wobei die Schnecke als zweigängi ge Schnecke ausgebildet ist. Dies kann auf einfache Art und Weise erreicht werden, indem eine Schleifscheibe 4.1 für eine Seite A vom Werkstück 1 und eine weitere Schleifscheibe 4.2 für eine Seite B des Werkstückes 1 vorgesehen sind, welche jeweils eine schraubenför mige Profilierung aufweisen und zwischen diesen beiden schraubenförmigen Profilierungen, also zwischen sich, das Werkstück 1 im Bereich des Profils 5 des Werkstückes 1 von beiden Seiten schleifen. Dabei übernimmt die Schleifscheibe 4.1 das Schleifen des ersten Ganges des zweigängigen Profils auf der Seite A und die dazu gegenüberliegende Schleifscheibe 4.2 das Schleifen der Schnecke auf der Seite B des Werkstückes 1. Sie schleift den zweiten Gang des zweigängigen Profils. Ein wesentlicher Vorteil einer derartigen Anordnung besteht darin, dass sich die Biegebeanspruchungen auf das Werkstück 1 während des Schleifens kompensieren. Dadurch kann beim Schleifen einer Schneckenwelle mit einer zweigängigen Schnecke auf separate Abstützungen mit Lünetten verzichtet werden. Je nach Werkstück geometrie kann damit sogar eine verbesserte Qualität am Werkstück erreicht werden, da durch die Kompensierung der Biegebeanspruchung ein Schleifen der Schnecke 16 der Schneckenwelle 1 stets um eine nicht aus einer Nulllage herausgeschwenkte Längsachse des Werkstückes erfolgen kann. Dadurch ist auch in vorteilhafter Weise ein nochmals höhe res Zerspanvolumen pro Zeiteinheit erreichbar, was die Herstellungskosten weiter reduziert. Und schließlich ist in Figur 10 in prinzipieller Darstellung ein Querschnitt durch den Steg ei ner Schnecke 16 gezeigt, wobei ein Steg der schraubenförmigen Profilierung 3 der ansons ten nicht weiter dargestellten Schleifscheibe in die Nut eingetaucht ist. Um eine definierte Flankenform bzw. Stegform der Schnecke des Werkstückes 1 zu erhalten, muss das ge- wünschte Profil 5 am Werkstück 1 durch eine geringe Bewegung, im Fall der Figur 10, von rechts nach links im Sinne der geringen axialen Bewegung 10, welche auch als Shiften be zeichnet wird, erfolgen. Damit ist es möglich, die Flankenform der Stege, welche die umlau fende Nut einer Schnecke oder eines gewindeartigen, d.h. schraubenförmigen Profils be grenzen, zu beeinflussen. FIG. 9 shows a further exemplary embodiment of the grinding of a worm on a workpiece to produce a worm shaft, the worm being designed as a two-start worm. This can be achieved in a simple manner by providing a grinding wheel 4.1 for one side A of the workpiece 1 and another grinding wheel 4.2 for a side B of the workpiece 1, each of which has a helical profile and between these two helical profiles, So between them, grind the workpiece 1 in the area of the profile 5 of the workpiece 1 from both sides. The grinding wheel 4.1 takes over the grinding of the first gear of the double-thread profile on the A side and the opposite grinding wheel 4.2 the grinding of the worm on the side B of the workpiece 1. It grinds the second gear of the two-thread profile. An essential advantage of such an arrangement is that the bending stresses on the workpiece 1 are compensated for during grinding. This means that separate supports with steady rests can be dispensed with when grinding a worm shaft with a two-flight worm. Depending on the workpiece geometry, this even improves the quality of the workpiece, since by compensating for the bending stress, the worm 16 of the worm shaft 1 can always be grinded around a longitudinal axis of the workpiece that is not pivoted out of a zero position. As a result, an even higher cutting volume per unit of time can also be achieved in an advantageous manner, which further reduces the production costs. And finally, a cross-section through the web of a worm 16 is shown in a schematic representation in FIG. 10, a web of the helical profiling 3 of the otherwise not shown grinding wheel being immersed in the groove. In order to obtain a defined flank shape or web shape of the worm of the workpiece 1, the desired profile 5 on the workpiece 1 must be achieved by a slight movement, in the case of FIG is referred to as shifting. This makes it possible to influence the flank shape of the webs which limit the circumferential groove of a worm or a thread-like, ie helical, profile.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
1 Werkstück/Schneckenwelle 27 Werkstückspindel 1 workpiece / worm shaft 27 workpiece spindle
2 Außenumfang 28 Lünette 2 outer circumference 28 bezel
3 schraubenförmige Profilierung 29 Vorschleifen mit Schleifscheibe 4 Schleifscheibe 30 Fertigschleifen mit zweiter Schleif3 helical profiling 29 pre-grinding with a grinding wheel 4 grinding wheel 30 finish grinding with a second grinding wheel
4 Schleifscheibe/Schleifschnecke scheibe 12 4 grinding wheel / grinding worm wheel 12
4.1 Schleifscheibe Seite A vom Werk 31 Plananschlag stück 32 Spannzange 4.1 Grinding wheel side A from the factory 31 Plan stop piece 32 Collet chuck
4.2 Schleifscheibe Seite B vom Werk 33 Stangenmaterial stück 34 Außenkontur-Schleifscheibe4.2 Grinding wheel side B from the factory 33 Bar material pieces 34 Outer contour grinding wheel
5 Profil Werkstück 35 ß Anstellwinkel Schleifscheibe zur5 Profile workpiece 35 ß angle of the grinding wheel for
6 Vollmaterial Werkstücklängsachse 6 Solid material workpiece longitudinal axis
7 Außenkonturschleifscheibe 7 outer contour grinding wheel
8 schraubenförmig umlaufende Nut 8 helically circumferential groove
9 Steg 9 bridge
10 geringe axiale Bewegung/Shiften 10 slight axial movement / shifting
10.1 Aufwärtsbewegung 10.1 Upward movement
10.2 Abwärtsbewegung 10.2 Downward Movement
11 Längsachse Werkstück 11 Longitudinal axis of the workpiece
12 zweite Schleifscheibe 12 second grinding wheel
13 Spindel/Schleifspindel 13 spindle / grinding spindle
14 Schleifspindelstock 14 wheelhead
15 Zustellbewegung/Einstechschleif- Hauptbewegungskomponente 15 Infeed movement / plunge-cut grinding main movement component
16 Schnecke 16 snail
17 Bund 17 Confederation
18 Trapezgewinde 18 trapezoidal thread
19 Sägezahngewinde 19 buttress threads
20 Spezialgewinde 20 special threads
21 Förderschneckengewinde 21 screw conveyor threads
22 Kreuzgewinde 22 cross threads
23 Grobgewinde 23 coarse thread
24 Rundgewinde 24 round thread
25 Spitzgewinde 25 pointed threads
26 Feingewinde 26 fine thread

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zum Schleifen eines Werkstückes (1), an welchem an seinem Außenumfang (2) mittels einer eine schraubenförmige Profilierung (3) aufweisenden Schleifscheibe (4) ein der Profilierung (3) der Schleifscheibe (4) entsprechendes Profil (5) als Endkon tur ausgebildet wird, wobei das Profil (5) aus einem zylindrischen Vollmaterial (6) oder von einem ein Aufmaß gegenüber der Endkontur aufweisenden Rohwerkstück auf die Endkontur geschliffen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die an ihrer Außenkontur (7) zylindrisch ausgebildete Schleifscheibe (4) das eine schraubenförmig umlaufende Nut (8) aufweisende Profil (5) am Werkstück (1) durch Einstechschleifen der zwischen einem jeweiligen Steg (9) ausgebildeten Nut (8) schleift, wobei die Schleifscheibe (4) hinsichtlich ihrer Drehzahl beim Schleifen des Werkstückes (1) mit dessen Drehzahl synchronisiert ist und relativ zum Werkstück (1) allenfalls eine geringe axiale Bewegung (10) zum Schleifen der Form des die Nut (8) begrenzenden Steges (9) ausführt. 1. A method for grinding a workpiece (1), on which on its outer circumference (2) a profile (5) corresponding to the profile (3) of the grinding wheel (4) as an end cone by means of a grinding wheel (4) having a helical profile (3) ture is formed, the profile (5) being ground to the final contour from a cylindrical solid material (6) or from a raw workpiece having an allowance with respect to the final contour, characterized in that the cylindrical grinding wheel (4) on its outer contour (7) which grinds a helical circumferential groove (8) having profile (5) on the workpiece (1) by plunge-cut grinding the groove (8) formed between a respective web (9), the grinding wheel (4) with regard to its speed when grinding the workpiece (1 ) is synchronized with its speed and relative to the workpiece (1) at most a slight axial movement (10) for grinding the shape of the web delimiting the groove (8) ( 9) executes.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibe (4) Vor- und/oder Fertigschleifen durchführt und abrichtfrei ausgebildet ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the grinding wheel (4) carries out preliminary and / or finish grinding and is designed without dressing.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibe (4) achsparallel zur Werkstück-Längsachse (11) oder in die Steigung der umlaufenden Nut (8) eingeschwenkt schleift. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the grinding wheel (4) grinds axially parallel to the workpiece longitudinal axis (11) or pivoted into the slope of the circumferential groove (8).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibe (4) beim Schleifen bis in die Endbereiche des Profils (5) eine Shift- Bewegung (10) bezüglich der Längsachse (11) des Werkstückes (1) nach oben (10.1) oder nach unten (10.2) ausführt. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the grinding wheel (4) during grinding into the end regions of the profile (5) after a shift movement (10) with respect to the longitudinal axis (11) of the workpiece (1) above (10.1) or below (10.2).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Shift-Bewegung (10) entlang der Steigung der Nut (8) ausgeführt wird. 5. The method according to claim 4, characterized in that the shift movement (10) is carried out along the slope of the groove (8).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibe (4) nach Feststellung eines Annäherns oder Erreichens an eine de- finierte bzw. des Vorhandenseins einer definierten Maßtoleranzabweichung abgerichtet wird. 6. The method according to any one of claims 1 or 3 to 5, characterized in that the grinding wheel (4) after detection of an approaching or reaching a de- defined or the presence of a defined dimensional tolerance deviation is dressed.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der die schraubenförmig ausgebildete Nut (8) begrenzende Steg (9) hinsichtlich seiner Form mittels einer zur schraubenförmigen Profilierung (3) der Schleifscheibe (4) separat an geordneten zweiten Schleifscheibe (12) geschliffen wird, und diese dabei entlang der Länge des Profils (5) des Werkstückes (1) bewegt wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the web (9) delimiting the helically formed groove (8) in terms of its shape by means of a helical profiling (3) of the grinding wheel (4) separately on an ordered second grinding wheel ( 12) is ground, and this is moved along the length of the profile (5) of the workpiece (1).
8. Schleifmaschine zum Schleifen eines Werkstückes (1) mit einer Schleifscheibe (4), welche an ihrem Außenumfang (2) eine zylindrische und schraubenförmige Profilierung (3) aufweist, wobei das Werkstück (1) eine Rohform mit einem Profil (5) mit gegenüber seiner Endkontur vorhandenem Aufmaß aufweist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibe (4) auf einer Spindel (13) eines Schleifspindelstockes (14) angeord net ist, welche beim Schleifen an dem Werkstück (1) durch eine einem Einstechschleif vorgang entsprechende Zustellbewegung (15) das Profil (5) ausbildet, und zwar ohne eine oder allenfalls eine geringe axiale Bewegung (10) entlang des zu schleifenden Profils (5) des Werkzeuges (1). 8. Grinding machine for grinding a workpiece (1) with a grinding wheel (4) which has a cylindrical and helical profile (3) on its outer circumference (2), the workpiece (1) having a rough shape with a profile (5) with opposite its final contour has existing oversize, for performing the method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the grinding wheel (4) on a spindle (13) of a grinding headstock (14) is angeord net, which during grinding on the workpiece (1 ) the profile (5) is formed by an infeed movement (15) corresponding to a plunge-cut grinding process, without any or at most a slight axial movement (10) along the profile (5) of the tool (1) to be ground.
9. Schleifmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Drehzahl des Werk stückes (1) und Drehzahl der Schleifscheibe (4) beim Schleifen miteinander synchroni siert sind. 9. Grinding machine according to claim 8, characterized in that the speed of the work piece (1) and the speed of the grinding wheel (4) are synchronized with each other during grinding.
10. Schleifmaschine nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl von Schleifscheibe (4) und Werkstück (1) so steuerbar sind, dass die Drehzahl der Schleif scheibe (4) der Drehzahl des Werkstückes (1) multipliziert mit der Gangzahl der Schraubenform des Werkstückes (1) entspricht. 10. Grinding machine according to claim 9, characterized in that the speed of the grinding wheel (4) and workpiece (1) can be controlled so that the speed of the grinding wheel (4) multiplies the speed of the workpiece (1) by the number of turns of the helical shape of the workpiece (1) corresponds.
11. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibe (4) als Vor- und/oder Fertigschleifscheibe ausgebildet ist. 11. Grinding machine according to one of claims 8 to 10, characterized in that the grinding wheel (4) is designed as a rough and / or finish grinding wheel.
12. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Abrichtvorrichtung zum Abrichten der Profilierung (3) der Schleifscheibe (4) vor gesehen ist. 12. Grinding machine according to one of claims 8 to 11, characterized in that a dressing device for dressing the profiling (3) of the grinding wheel (4) is seen in front.
13. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibe (4) allenfalls zum Schleifen einer Querschnittsform von das schrau benförmige Profil (5) begrenzenden Stegen (9) der Nuten (8) geringfügig axial zur Werkstücklängsachse (11) zustellbar ist. 13. Grinding machine according to one of claims 8 to 12, characterized in that the grinding wheel (4) at most for grinding a cross-sectional shape of the helical profile (5) delimiting webs (9) of the grooves (8) slightly axially to the workpiece longitudinal axis (11) is deliverable.
14. Schleifmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die geringfügige axiale Bewegung (10) der Schleifscheibe (4) ihrer Einstechschleif-Hauptbewegungs- komponente (15) überlagerbar ist. 14. Grinding machine according to claim 13, characterized in that the slight axial movement (10) of the grinding wheel (4) of its plunge-cut grinding main movement component (15) can be superimposed.
15. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die schraubenförmig profilierte Schleifscheibe (4) achsparallel zur Werk stück-Längsachse (11) oder in die Steigung der umlaufenden Nut (8) eingeschwenkt angeordnet ist. 15. Grinding machine according to one of claims 8 to 14, characterized in that at least the helically profiled grinding wheel (4) is arranged axially parallel to the workpiece longitudinal axis (11) or pivoted into the slope of the circumferential groove (8).
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