Vorrichtung zur Erzeugung von breitenballigen Zahnrädern an im Teilwälzverfahren arbeitenden Zahnflankenschleifinaschinen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeu gung von breitenballigen Zahnrädern an im Teilwälzver- fahren arbeitenden Zahnflankenschleifmaschinen, mit einem im Stössel angeordneten und durch dessen Hubbe wegung betätigbaren Getriebe, dessen Abtriebsglied auf den Werkzeugschlitten einwirkt, und einem Getriebezug für den Werkzeugschlittenrückzug sowie die Zustellung beim Teilvorgang,
bestehend aus einem Arbeitszylinder, der ein Zylindergehäuse und eine Kolbenstange aufweist und zwischen einem am Werkzeugschlitten befestigten Lagerarm und dem Stössel angeordnet ist.
Es ist eine Vorrichtung der genannten Art bekannt. Bei dieser besteht das auf den Werkzeugschlitten zum Zwecke der Erzeugung der Zusatzbewegung einwirkende Getriebe aus einem Exzenter, der im Stössel drehbar gelagert ist. An seiner Drehachse ist ein Rollenhebel befestigt,. dessen Rolle an Kurvenstücke anliegt. Die Kurvenstücke sind am den Stössel führenden Drehteil ver- und feststellbar angeordnet.
Am Exzenter liegt weiterhin ein Schenkel eines Winkelhebels an, dessen anderer Schenkel an einem Bund der Kolbenstange des im Stössel befestigten Ar beitszylinders angreift. An der anderen Seite des gleichen Bundes der Kolbenstange liegt eine Druckfeder zur Sicherung der Anlage des Winkelhebels an den Exzenter an.
Die Kolbenstange weist an ihrem unteren Ende ein Gewinde auf, welches in das Innengewinde eines Lager armes eingreift. Der Lagerarm ist mit dem Werkzeug schlitten fest verbunden. Der Werkzeugschlitten trägt den Schleifkörper für das Schleifen der Zahnflanken. Er weist weiterhin eine unter einem Winkel zur Stösselfüh- rung verlaufende Führung für die Aufnahme am Stössel auf.
Beim Schleifen der Zahnflanken eines Zahnrades führt der Stössel schnelle Hubbewegungen aus. Sofern das Zahnrad breitenballige Zahnflanken .aufweisen soll, fährt bei jedem Hub die Rolle des Rollenhebels an den entsprechend eingestellten Kurvenstücken entlang, so dass dem Exzenter eine der Kurvenform gemässe Teil drehung erteilt wird. Diese äussert sich als eine Ver- schwenkung des am Exzenter anliegenden Winkelhebels, die eine Verschiebung der Kolbenstange hervorruft.
Die Verschiebung der Kolbenstange wird über die Gewinde verbindung dem Lagerarm und damit dem Werkzeug schlitten übertragen, wodurch entsprechend der Form der Kurvenstücke der Schleifkörper jeweils an den Enden der Zahnflanken des zu schleifenden Zahnrades diesem um einen geringen Betrag genähert wird. Die Zahnflanken werden dadurch breitenballig geschliffen.
Sobald ein Zahn fertig geschliffen ist, wird der Schleifkörper ausser Eingriff gebracht und das Zahnrad um eine Zahnteilung weitergeteilt. Die Zu rückziehung und Zustellung des Schleifkörpers ge schieht durch den Arbeitszylinder, dessen Kolben jedoch auch während des Schleifvorganges beiderseits mit Hy- drauliköl beaufschlagt ist.
Es hat sich gezeigt, dass bei der beschriebenen bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art der Werkzeugschlitten und damit auch der Schleifkörper bei jedem Hub des Stössels nicht wieder in die genau gleiche Ausgangsstellung, die durch den vorher ausgeführten Hub bestimmt sein soll, zurückkehrt. Dieses führt dazu, dass die vom Werkzeugschlitten ausgeführte kleine Zu satzbewegung unregelmässig und unkontrollierbar ist, d. h. die Zahnflanken werden fehlerhaft breitenballig geschliffen. Eine Wiederholungsgenauigkeit ist nicht gegeben. Damit ist jedoch nicht der angestrebte Vorteil eines breitenballigen Zahnrades - eine verbesserte Tragfähigkeit infolge Vermeidens des Kantentragens erreicht.
Hervorgerufen wird diese ungenaue Bewegung des Werkzeugschlittens durch die Tatsache, dass bei jedem durch die Verdrehung des Exzenters bewirkten Zusatz hub des Werkzeugschlittens die Kolbenstange mit dem beiderseits beaufschlagten Kolben des Arbeitszylinders relativ zu dessen Zylindergehäuse um den entsprechen den, äusserst geringen Betrag mit bewegt werden muss.
Dieses erklärt sich, weil die Kolbenstange mit dem Lagerarm des Werkzeugschlittens und das Zylinderge häuse mit dem Stössel starr sind.
Der Bewegung des Kolbens relativ zum Zylinderge häuse steht die Trägheit der den Kolben beaufschlagen- den Ölsäule genauso gegenüber wie die relativ grossen Reibkräfte zwischen Kolben und Zylinderwand sowie Kolbenstange und Zylinderdichtung. Diese Gegenkräfte, die infolge des Sprunges zwischen den Reibwerten der Ruhe und der Bewegung ausserdem noch unstetig sind, verursachen unregelmässige Verformungen der Kolben stange und alle übrigen bewegten Teile, deren Gesamtbe trag in der Grössenordnung der Zusatzbewegung des Werkzeugschlittens liegt.
Die auftretenden Verformun gen und Bewegungssprünge führen somit zu einer Ver fälschung der dem Werkzeugschlitten aufgegebenen Zu satzbewegung, wodurch die oben erläuterten Unge nauigkeiten entstehen. Durch die Erfindung wird be zweckt, Zahnräder mit hoher Genauigkeit und Wieder holgenauigkeit breitenballig zu schleifen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung von breitenballigen Zahnrä dern an im Teilwälzverfahren arbeitenden Zahnflanken- schleifmaschinen zu schaffen, bei der der Arbeitszylinder relativ zum Stössel oder zum Lagerarm des Werkzeug schlittens eine der Grösse der Zusatzbewegung entspre chende Bewegungsfreiheit besitzt.
Dieses wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass in dem Getriebezug, mit Stössel, Arbeitszylinder und Lagerarm des Werkzeugschlittens, ein federndes Ele ment vorgesehen ist, durch dessen Federkraft der Werk zeugschlitten in Richtung auf das zu schleifende Zahnrad beaufschlagt ist.
Bei einer Vorrichtung, bei der das Zylindergehäuse des Arbeitszylinders am Lagerarm des Werkzeugschlit tens befestigt ist und dessen Kolbenstange sich gegen den Stössel abstützt, ist es dabei vorteilhaft, dass die Kolben stange relativ zum Stössel axial verschiebbar ist und das federnde Element zwischen Kolbenstange und einer Anlagefläche am Stössel sitzt.
Demgegenüber ist es bei einer Vorrichtung, bei der das Zylindergehäuse des Arbeitszylinders im Stössel befestigt ist und dessen Kolbenstange sich am Lagerarm des Werkzeugschlittens abstützt, vorteilhaft, dass der am Werkzeugschlitten befestigte Lagerarm relativ zur Kol benstange begrenzt axial verschiebbar ist und das federn de Element zwischen Kolbenstange und Lagerarm sitzt.
Zweckmässig ist dabei als federndes Element eine vorgespannte Schraubendruckfeder vorgesehen, welche einerseits an einem an der Kolbenstange angeordneten Bund und andererseits an einem mit dem Lagerarm verbundenen Flansch anliegt.
Als federndes Element ist weiterhin auch eine Biegefeder günstig, die an der Kolbenstange befestigt ist und deren freies Ende spitzwinklig zur Achse der Kolbenstange abgebogen ist sowie an einem mit dem Lagerarm verbundenen Bolzen anliegt.
Durch eine solche Ausbildung der Vorrichtung zur Erzeugung von breitenballigen Zahnrädern wird ermög licht, dass die für das Schleifen der Breitenballigkeit erforderliche Zusatzbewegung des Werkzeugschlittens diesem unmittelbar übertragen wird, ohne dass zwischen dem Kolben und dem Zylindergehäuse des Arbeitszylin ders eine entsprechende Relativverschiebung eintritt. Damit ist auch die vorgespannte Ölsäule von dieser Bewegung nicht betroffen. Dieses ergibt sich dadurch, weil der Arbeitszylinder insgesamt diese Zusatzbewegung mit ausführen kann oder insgesamt von dieser ausge schlossen bleibt.
Das zwischengeschaltete federnde Ele ment ermöglicht dabei die Relativbewegung unter Auf rechterhaltung einer kraftschlüssigen Verbindung des Arbeitszylinders mit dem Stössel bzw. dem Lagerarm des Werkzeugschlittens. Somit sind die grossen und unsteti gen Gegenkräfte, hervorgerufen durch Reibung und Trägheit, von den bewegten Teilen ferngehalten, so dass die grösseren Verformungen und Bewegungssprünge ver mieden sind. Die geringeren Zusatzbewegungen des Werkzeugschlittens, die in der Grössenordnung von einigen Hundertstel Millimetern sind, werden somit fehlerfrei dem Schleifkörper übertragen.
Dieser führt bei jedem Hub eine entsprechende Bewegungsbahn mit hoher Wiederholgenauigkeit aus. Mit der Vorrichtung gemäss der Erfindung lassen sich deshalb breitenballig geschliffene Zahnräder mit grosser Genauigkeit herstellen.
Die Erfindung wird nachstehend an einigen Ausfüh rungsbeispielen erläutert.
In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. l: Die Vorderansicht des Drehteiles mit Stössel einer senkrecht arbeitenden Zahnflankenschleifmaschi- ne, teilweise in schematischer Darstellung, Fig. 2 die Seitenansicht, wobei der Arbeitszylinder im Stössel befestigt ist, ebenfalls teilweise schematisch dargestellt, Fig. 3 die Seitenansicht, analog der Fig. 2, jedoch mit einer Biegefeder als elastisches Element, Fig. 4: die Seitenansicht analog zu Fig. 2, wobei der Arbeitszylinder am Lagerarm des Werkzeugschlittens befestigt ist.
Eine im Teilwälzverfahren arbeitende Zahnflanken schleifmaschine weist einen Ständer 1 auf (Fig. 1 und 2), an dem einen Drehteil 2 angeordnet ist. Das Drehteil 2 hat Führungen 2.1 für die Aufnahme eines Stössels 3. ser ist mit einem im Drehteil 2 und im Ständer 1 vorgese henen, auf der Zeichnung nicht sichtbaren Hubgetriebe verbunden. Weiterhin sind am Stössel 3 Führungen 3.1 angeordnet, deren Führungsrichtung senkrecht zur Rich tung der Führungen 2.1 verläuft und in denen ein Werkzeugschlitten 4 aufgenommen ist. Im Werkzeug schlitten 4 ist ein Schleifkörper 5 für die Schleifen der Zahnflanken eines Zahnrades Z gelagert.
Der Schleifkör per 5 ist über ein nicht gezeichnetes Getriebe mit einem ebenfalls nicht dargestellten Antriebsmotor verbunden. Am Werkzeugschlitten 4 ist ein Lagerarm 6 befestigt, der im ersten Ausführungsbeispiel eine parallel zur Führung 3.1 des Stössels 3 verlaufende, abgesetzte Bohrung 6,1 enthält. In dieser Bohrung 6.1 ist eine Kolbenstange 7.1 eines Arbeitszylinders 7 durch Absätze axial verschiebbar geführt. Das Zylindergehäuse 7.2 des Arbeitszylinders 7 ist dabei im Stössel 3 befestigt, sein Kolben 7.3 ist beiderseits mit Hydrauliköl beaufschlag- bar.
Von der Bohrung 6.1 des Lagerarmes 6 ist weiterhin eine vorgespannte Schraubendruckfeder 8 aufgenom men. Diese liegt einerseits an einem am Ende der Kolbenstange 7.1 vorgesehenen Bund 7,11 und anderer seits an einem Flansch 9, an der mit dem Lagerarm 6 verschraubt ist.
Oberhalb der Bohrung 6.1 ist im Lagerarm 6 ein Exzenter 10 drehbar gelagert. Seine Mantelfläche liegt an einer schrägen Anlagefläche 11 an, welche im Stössel 3 ver- und feststellbar angeordnet ist. Die Sicherung der Anlage des Exzenters 10 an der Anlagefläche 11 ist durch die Druckfeder 8 gewährleistet.
An der Drehachse des Exzenters 10 ist ein einarmi ger Hebel 12 befestigt, der von einer Druckfeder 13 beaufschlagt ist. Das Ende des Armes des Hebels 12 liegt auf einer Gleitfläche 14.1 auf, welche sich parallel zur Führungsrichtung der Führung 3.1 erstreckt und das Ende eines doppelarmigen Hebels 14 bildet. Dieser ist im Stössel 3 schwenkbar gelagert. Sein anderer Arm trägt eine Kurvenrolle 15, die auf einem trapezförmigen Kurvenstück 16 aufliegt. Das Kurvenstück 16 ist am Drehteil 2 verstellbar befestigt und weist eine der geforderten Breitenballigkeit des zu schleifenden Zahn rades Z entsprechende Form auf.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung arbeitet wie folgt: Beim Schleifen der Zahnflanken des Zahnrades Z werden dem Stössel 3 durch das Hubgetriebe schnelle Hubbewegungen und dem Schleifkörper 5 ein Drehan trieb erteilt.
Während der Hubbewegung des Stössels 3 rollt die Kurvenrolle 15 an dem Kurvenstück 16 entlang, so dass dem Hebel 14 eine Schwenkbewegung entsprechend der Kurvenform vermittelt wird. über die Gleitfläche 14.1 wird die Schwenkbewegung dem Hebel 12 und damit dem Exzenter 10 übertragen. Infolge der Anlage der Mantelfläche des Exzenters 10 an der feststehenden Anlagefläche 11 ruft die Verdrehung des Exzenters 10 eine Verschiebung des Lagerarmes 6 und damit auch des Werkzeugschlittens 4 und des Schleifkörpers 5 hervor. Die Verschiebung geschieht in der Weise, dass sich der Schleifkörper 5 gegen die Enden der Zahnflanken des zu schleifenden Zahnrades Z hin diesem jeweils um einen geringen Betrag nähert. Damit werden die Zahnflanken breitenballig geschliffen.
Da die Kolbenstange 7.1 des Arbeitszylinders 7 nicht starr mit dem Lagerarm 6 verbunden ist, kann dieser die geringen Verschiebebewegungen allein ausführen, d. h. Kolbenstange 7.1 und Kolben 7.3 sowie die COlsäule im Arbeitszylinder 7 bleiben relativ zum Zylindergehäuse 7.2 in Ruhe. Es treten keine zusätzlichen und unstetigen Gegenkräfte auf. Das ist möglich durch die entspre chende Dimensionierung der Schraubendruckfeder B.
Diese weist aus diesem Grunde eine Federkennlinie mit einem relativ kleinen Anstieg auf, so dass auch bei der Zusatzbewegung des Lagerarmes 4, die einer geringen zusätzlichen Spannung und Entspannung der Schrauben druckfeder 8 gleichkommt, der Absolutwert der Feder kraft kleiner als die vom Arbeitszylinder herrührenden Gegenkräfte (Reibung, Trägheit) bleibt.
Somit ist eine Verschiebung der Kolbenstange 7.1 ausgeschlossen.
Sobald ein Zahn des Zahnrades Z fertig geschliffen ist, wird der Schleifkörper 5 ausser Eingriff gebracht und das Zahnrad Z um einen Zahn weitergeteilt. Zu diesem Zweck wird der linke Zylinderraum der Zylindergehäu ses 7.2 mit Hydrauliköl beaufschlagt. Die einsetzende Verschiebung der Kolbenstange 7.1 wird vermittels des Bundes 7.11 auf den Lagerarm 6 und damit dem Werk zeugschlitten 4 übertragen, wobei die Schraubendruckfe- der 8 teilweise entspannt wird.
Nach Beendigung des Teilvorganges erfolgt der Rücktransport des Werkzeugschlittens 4 mittels des Arbeitszylinders 7. Dabei ist die genaue Lage des Werkzeugschlittens 4 durch die Anlage des Exzenters 10 an der Anlagefläche 11 bestimmt. Der Verschiebeweg des Kolbens 7.3 des Arbeitszylinders 7 ruft nunmehr wieder die anfangs vorhandene Vorspannung der Schraubendruckfeder 8 hervor.
Im zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 3) sind grund sätzlich die im Stössel 3 angeordneten Bauteile analog denen des ersten Ausführungsbeispieles. Sie brauchen deshalb nicht noch einmal erläutert zu werden. Unter schiedlich ist lediglich, dass als federndes Element nunmehr eine Biegefeder 17 vorgesehen ist. Diese ist an der Kolbenstange 7:1 befestigt, während ihr freies Ende 17.1 spitzwinklig zur Achse der Kolbenstange 7.1 abgebogen ist und an einem Bolzen 18 anliegt. Der Bolzen 18 ist dabei am Lagerarm 6 angebracht.
Auch die Wirkungsweise dieses zweiten Ausfüh- rungsbeispieles entspricht der anfangs erläuterten: Die durch die Kurvenstücke 16 bewirkte Verdrehung des Exzenters 10 ruft die Zusatzbewegung des Werkzeug schlittens 4 hervor, wobei infolge der elastischen Verbin dung des Lagerarmes 6 mit der Kolbenstange 7.1 des Arbeitszylinders 7 der Lagerarm 6 die geringen Ver schiebebewegungen allein ausführt. Eine Relativbewe gung der Kolbenstange 7.1 gegenüber dem Zylinder gehäuse 7.2 tritt nicht ein. Dabei gilt für die Dimensio- nierung der Biegefeder 17 wieder das für die Schrauben druckfeder 8 des ersten Ausführungsbeispieles gesag te.
Das dritte Ausführungsbeispiel (Fig. 4) weicht inso fern von dem bereits erläuterten ab, als dass das Zylindergehäuse 7.2 des Arbeitszylinders 7 nunmehr am Lagerarm 6 befestigt ist. Die äussere Stirnfläche des Zylindergehäuses 7.2 weist eine Anlagefläche 19 auf, welche unmittelbar an der Mantelfläche des nunmehr im Stössel 3 gelagerten Exzenters 10 anliegt. Dieser ist über ein nicht gezeichnetes Getriebe mit den Kurvenstücken 16 verbunden.
Die Kolbenstange 7.1 des Arbeitszylinders 7 trägt einen Ring 20, der die Anschlüsse für in der Kolbenstan ge 7.1 angeordnete Ölkanäle aufweist. Am Ring 20 liegt eine vorgespannte Schraubendruckfeder 21 an, die sich andererseits an einer Anlagefläche am Stössel 3 abstützt. Hinsichtlich der Dimensionierung dieser Schrauben druckfeder 21 gelten die im ersten Ausführungsbeispiel zur Schraubendruckfeder 8 gemachten Ausführungen.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung: Durch die Kurvenstücke 16 wird eine Verdrehung des Exzenters 10 hervorgerufen, wodurch die Zusatzbe wegung über die Anlagefläche 19, das Zylindergehäuse 7.2. und dem Lagerarm 6 dem Werkzeugschlitten 4 übertragen wird. Da nunmehr die Kolbenstange 7.1 des Arbeitszylinders 7 elastisch über die Schraubendruckfe- der 21 mit dem Stössel 3 verbunden ist, kann auch die Kolbenstange 7.1 die Bewegung des Zylindergehäuses 7.2 mit ausführen. Eine Relativbewegung der Kolben stange 7.1 gegenüber dem Zylindergehäuse 7.2 ist bei Beachtung einer entsprechenden Dimensionierung der Schraubendruckfeder 21 nicht möglich.
Damit treten auch bei diesem Ausführungsbeispiel die erläuterten Vorteile ein.
Erwähnt sei noch, dass der Erfindungsgedanke hin sichtlich der Wahl des elastischen Elementes, dessen Anordnung bezüglich des Arbeitszylinders und auch der Anordnung des Arbeitszylinders selbst in dem Getriebe zug Stössel, Arbeitszylinder und Lagerarm des Werk zeugschlittens nicht an vorstehende Ausführungsbeispie le gebunden ist. Es sind demgegenüber noch andere Anordnungen möglich, die jedoch prinzipiell die gleichen Auswirkungen hervorrufen.