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WO1993019881A1 - Verfahren und einrichtung zum schleifen rillenförmiger aussenprofile eines werkstückes - Google Patents

Verfahren und einrichtung zum schleifen rillenförmiger aussenprofile eines werkstückes Download PDF

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Publication number
WO1993019881A1
WO1993019881A1 PCT/DE1993/000244 DE9300244W WO9319881A1 WO 1993019881 A1 WO1993019881 A1 WO 1993019881A1 DE 9300244 W DE9300244 W DE 9300244W WO 9319881 A1 WO9319881 A1 WO 9319881A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
grinding
dressing
profile
workpiece
bodies
Prior art date
Application number
PCT/DE1993/000244
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sieghart Lenz
Hans-Joachim Ulrich
Jürgen RÜHLE
Original Assignee
Niles Werkzeugmaschinen Gmbh Berlin
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Niles Werkzeugmaschinen Gmbh Berlin filed Critical Niles Werkzeugmaschinen Gmbh Berlin
Priority to US08/302,904 priority Critical patent/US5624301A/en
Priority to JP05516955A priority patent/JP3136409B2/ja
Priority to EP93905198A priority patent/EP0633820B1/de
Publication of WO1993019881A1 publication Critical patent/WO1993019881A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F23/00—Accessories or equipment combined with or arranged in, or specially designed to form part of, gear-cutting machines
    • B23F23/12—Other devices, e.g. tool holders; Checking devices for controlling workpieces in machines for manufacturing gear teeth
    • B23F23/1225—Arrangements of abrasive wheel dressing devices on gear-cutting machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F1/00—Making gear teeth by tools of which the profile matches the profile of the required surface
    • B23F1/02—Making gear teeth by tools of which the profile matches the profile of the required surface by grinding
    • B23F1/026—Making gear teeth by tools of which the profile matches the profile of the required surface by grinding with plural tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F21/00—Tools specially adapted for use in machines for manufacturing gear teeth
    • B23F21/02—Grinding discs; Grinding worms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/06—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of profiled abrasive wheels
    • B24B53/08—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of profiled abrasive wheels controlled by information means, e.g. patterns, templets, punched tapes or the like
    • B24B53/085—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of profiled abrasive wheels controlled by information means, e.g. patterns, templets, punched tapes or the like for workpieces having a grooved profile, e.g. gears, splined shafts, threads, worms

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for grinding grooved outer profiles of a workpiece, in particular for grinding gears on straight and helical gears, in which partial profiles of one and the same workpiece are used by means of two grinding bodies which are profiled according to the outer profile contours of the workpiece can be machined simultaneously by causing infeeds by displacing the grinding bodies against one another and by removing the chips on the workpiece through their common stroke movement.
  • the topography of the grinding wheel is determined by the manner in which the grinding wheel is profiled.
  • the topography in turn has a significant influence on the machining accuracy and effectiveness when grinding.
  • both grinding bodies are coaxial, fixedly arranged with a corresponding axial distance on a common grinding spindle shaft.
  • the grinding tools are profiled using a dressing device.
  • a disadvantage of this solution is that the grinding wheels used here have only a low stiffness, since they are disc-shaped. The low stiffness of the grinding wheels and their different inclination due to the shaft bending leads to a reduction in the machining accuracy. This disadvantage is particularly noticeable when gearwheels are machined with small modules.
  • dressing profile grinding bodies are described. It is assumed that the profile grinding wheels are dressed with diamonds, the tips of which are inevitably guided.
  • the path of the dressing diamonds is thus controlled by templates, which in turn requires that a separate template must be present for each profile to be produced.
  • Another disadvantage of this solution is the low flexibility, since the machine can only be converted to changed machining tasks with great effort. This is due to the necessary change in the grinding wheel receptacles, the replacement of the grinding wheel and the retrofitting of the dressing device.
  • the DD-AP 291 500 describes a solution in which the machining of profiled workpieces, in particular particular of gears, by means of two separately arranged grinding bodies. Each grinding body is located on a grinding support, with both grinding supports being inclined at a fixed angle oc to the displacement axis of the grinding supports. For profiling the
  • a separate dressing tool is assigned to each of the grinding wheels.
  • the grinding wheel profiling takes place in the path control of the machine axes Y ⁇ / L ⁇ and YA / U 2 - a disadvantage of this solution is the fact that every infeed movement of the dressing slide.
  • Y f t requires compensation of both grinding wheel axes by ⁇ U j ⁇ and ⁇ U2. Both the positioning errors of the dressing tools and those of the compensation movement have a direct effect on the machining result.
  • DE-AS 23 43 494 describes a dressing device for a grinding wheel on a gear grinding machine. According to one embodiment, it is provided that two grinding wheels are dressed simultaneously with one dressing tool.
  • the dressing tool has the profile of two tooth flanks of the spur gear to be machined.
  • a disadvantage of this solution for profile dressing is in particular the fact that this dressing tool can only be used for the same workpieces.
  • Shaped wheel shaped grinding wheels machine the left and right flanks of a gear wheel. Both grinding bodies are adjustably arranged on a separate carrier, each carrier being pivotable about the workpiece axis relative to the workpiece for the purpose of chip infeed. Furthermore, this solution provides that each grinding wheel is assigned its own dressing device. Accordingly, both grinding wheels can only be dressed independently of one another, so that the accuracy of the corresponding grinding wheel profiles required for the final machining of the gear wheel can be achieved only to a limited extent by the dressing process. According to DE-OS 37 36 463, a grinding machine and a method carried out with it are also known.
  • This machine has a work table which can be pushed back and forth relative to the rotating grinding wheel and which carries a dressing device in alignment with the workpiece.
  • the grinding and dressing process are controlled automatically.
  • This grinding machine it is also possible to generate a predetermined profile on the grinding body, with which correspondingly profiled workpieces can then be processed.
  • An additionally arranged measuring device serves to detect deviations of the workpiece from the target dimensions, which are then corrected for during grinding.
  • the disadvantage of this solution is that it only allows the machining of workpieces with limited productivity, since only a single grinding wheel is used.
  • the invention is based on the object of a method and a device for grinding grooved outer profiles of a workpiece, in particular for grinding gears on straight and helical gears, in which partial profiles are formed by means of two grinding bodies which are profiled according to the outer profile contours of the workpiece one and the same workpiece can be machined simultaneously, by delivering the displacements against one another by displacing the grinding bodies and by removing the chips on the workpiece through their common stroke movement, with which a multitude of different profiles on the workpiece can be created with high accuracy and product - Activity can be generated and a quick and easy adaptation to changed machining tasks is possible.
  • patent claim 2 contains the advantageous method steps for dressing the grinding bodies for profile grinding of gearwheels according to the inventive method according to patent claim 1.
  • the device for carrying out the inventive method according to claim 3 provides according to the invention that two grinding supports are arranged so that both grinding bodies arranged on them have a common axis of rotation, in which each
  • Grinding support is CNC-controlled axially displaceable and a single rotating dressing tool is assigned to both grinding bodies.
  • the axis of rotation of the dressing tool is arranged parallel to the axis of rotation of the grinding wheels.
  • the dressing tool is located on a dressing device which is in two Coordinates are movable and connected to a CNC control device.
  • the configuration of the device according to the invention provides an advantageous embodiment of the rotating dressing tool with the features of claim 4.
  • Another advantageous embodiment of the rotating dressing tool is characterized by the features of claim 5.
  • the main advantage of the solution according to the invention is that with a single dressing tool with a defined profile, all partial profiles of the grinding bodies can be profiled in a closed working cycle. A high degree of reproducibility is thus achieved with little effort when switching to other profiles.
  • the identity of the dressing and finishing grinding positions of the grinding bodies ensures that the profiles produced on the grinding bodies can be transferred to the workpiece in an undistorted manner.
  • the solution according to the invention can be used for the profile grinding of gear-shaped parts and for the partial grinding grinding of gears, both when using one and two single- or multi-profile grinding wheels.
  • FIG. 1 shows the assignment of the two grinding wheels to the workpiece on the one hand and to the dressing tool on the other hand.
  • FIG. 2 positions of the grinding wheels during dressing /
  • FIG. 6 tool carrier assembly of a gear profile grinding machine FIG. 7 rotating dressing tool.
  • FIG. 8 rotating dressing tool.
  • FIG. 9 application of the solution according to the invention for gear profile grinding of both tooth flanks of two tooth gaps with two grinding bodies of the same or different topography
  • 10 application of the solution according to the invention for partial gear grinding of one tooth flank of two tooth gaps with double-cone grinding bodies.
  • FIG. 11 application of the solution according to the invention for partial gear grinding of both
  • Tooth flanks of two tooth gaps with two double-cone grinding bodies In FIG. 1, the assignment of the two grinding bodies 4.1 is in the upper part, which is folded into the image plane by 90 degrees. and 4.2. to the dressing tool 1 and in the lower part the assignment of the grinding bodies 4.1. and 4.2. shown for workpiece 2.
  • the illustration refers to the fact that with the two grinding wheels 4.1. and 4.2. the two external tooth flanks of adjacent tooth gaps are to be ground.
  • the grinding bodies 4.1 and 4.2 are always in their positions 10, their grinding surfaces being at a distance e n2 with respect to the partial cylinder.
  • the grinding wheels 4.1 and 4.2 are shifted tangentially by the infeed amount a ztR or a ztj _ into positions 11, with a ztR ⁇ a ztL either the finishing feed amount or the sum of the finishing feed amount and a roughing feed amount for a second Rough grinding corresponds to circulation. If intermediate dressing is required, the grinding bodies 4.1 and 4.2 each again assume positions 10.
  • FIG. 4 shows the elements P1 to P19 of the profiling cycle when dressing two grinding bodies 4.1 and 4.2, the rotating dressing tool 1 being CNC-controlled either being moved from the waiting position W1 to the waving position W2 or vice versa.
  • the individual elements of the profiling cycle are: Pl approach of the dressing tool 1 from the wading position W1 to the grinding body 4.1 (straight line) P2 profiling the generally cylindrical reinforcement area of the grinding body 4.1 (straight line) P3 profiling the head region of the gear-like part grinding contour of the grinding wheel 4.1
  • FIG. 6 shows the tool carrier assembly of a gear profile grinding machine for carrying out the method according to the invention.
  • Two grinding supports 14.1 and 14.2 are arranged on the swivel part 13, the grinding spindles, not shown, of which bear the two grinding bodies 4.1 and 4.2.
  • the grinding bodies 4.1 and 4.2 have a common axis of rotation 15.
  • the grinding supports 14.1 and 14.2 can be adjusted in the direction of the axis of rotation 15 against one another in a CNC-controlled manner.
  • a dressing device 16 which is equipped with a rotating dressing tool 1, the axis of rotation 6 of which lies parallel to the axis of rotation 15 of the grinding bodies 4.1 and 4.2.
  • the rotating dressing tool 1 can be guided in a path-controlled manner along the contour of the grinding bodies 4.1 and 4.2 by means of a CNC axis of the dressing device 16 which is parallel and acts perpendicular to the axis of rotation 15.
  • the mode of operation of the device is explained by the description of the method.
  • FIG. 7 shows the axial section of a rotating dressing tool 1 for profiling one or two grinding bodies 4.1; 4.2 for grinding tooth flanks in adjacent tooth gaps of a workpiece 2, the axis of which lies parallel to the common axis of rotation 15 of the grinding bodies 4.1 and 4.2.
  • the metallic base body is divided into a cylindrical navel part 8 and a profile part 9 with the sizes characteristic for the axial cut: profile height H> 2.5. m n ⁇ profile width B ⁇ .0.6. n ⁇
  • FIG. 8 shows another advantageous embodiment of the rotating dressing tool 1, which has a similar structure of the metallic base body and is preferably smaller for grinding Modules can be used while ensuring high rigidity.
  • the characteristic sizes for the axial section of the profile part 9 are:
  • Profile angle * (5 ... 15) degrees, preferably 1r - 10 degrees
  • the rotating dressing tools 1 according to the two embodiments are covered with a diamond cutting material 3.
  • FIG. 9 shows an application of the solution according to the invention for gear wheel profile grinding of both tooth flanks of two tooth gaps of a workpiece (gear wheel) 2 by means of two grinding bodies 4.1 and 4.2.
  • Both grinding wheels 4.1 and 4.2 of the same specification can be used under the same dressing conditions as well Abrasive bodies 4.1 and 4.2 of the same specification, but dressed differently - e.g. for roughing and finishing grinding, as well as grinding bodies 4.1 and 4.2 of different specifications can be used with the same or different dressing conditions.
  • abrasive bodies 4.1 and 4.2 dressed with the method according to the invention in succession as roughing and finishing abrasive bodies, in particular when ceramically bound CBN abrasive bodies of different specifications are used.
  • FIG. 10 shows the application of the solution according to the invention for the partial gear hobbing of one tooth flank of two tooth gaps of a workpiece 2 with two double-cone-shaped grinding bodies 4.1 and 4.2.
  • FIG. 11 shows an application for the partial gear hobbing of both tooth flanks of two tooth gaps of a workpiece 2 with two double-cone-shaped grinding bodies 4.1 and 4.2.
  • Both grinding wheels 4.1 and 4.2 of the same specification with the same dressing conditions and grinding wheels 4.1 and 4.2 of the same specification but dressed differently - for example for roughing and finishing grinding - as well as grinding wheels 4.1 and 4.2 of different specifications with the same or different dressing conditions can be used.
  • One such application is, for example, the profile grinding of small-module racks using multi-profile grinding bodies.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
  • Gear Processing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung, wobei mittels zweier Schleifkörper Teilprofile ein und desselben Werkstückes gleichzeitig bearbeitet werden. Gemäß dem Verfahren werden zunächst die Schlichtschleifpositionen beider Schleifkörper (4.1; 4.2) berechnet. Nach dem Verfahren beider Schleifkörper (4.1; 4.2) in diese Positionen werden mit einem Abrichtwerkzeug (1) die Schleifkörper (4.1; 4.2) profiliert, wobei die Wirkrauhtiefe für das Schruppschleifen erzeugt wird. Danach werden die Schleifkörper (4.1; 4.2) in die errechneten Schruppschleifpositionen verfahren und die Schruppbearbeitung vorgenommen. Dann werden die Schleifkörper (4.1; 4.2) in die Schlichtschleifpositionen verfahren. Beim folgenden Abrichtvorgang wird die Wirkrauhtiefe für das Schlichtschleifen erzeugt. Anschließend erfolgt die Schlichtschleifbearbeitung. Gemäß der Einrichtung sind die Schleifsupporte (14.1; 14.2) so angeordnet, daß beide Schleifkörper (4.1; 4.2) eine gemeinsame Drehachse (15) aufweisen. Ein rotierendes Abrichtwerkzeug (1), das sich auf einer in zwei Koordinaten bewegbaren Abrichteinrichtung (16) befindet, ist parallel zu dieser Achse (15) angeordnet. Mit dem Abrichtwerkzeug (1) sind alle Teilprofile der Schleifkörper (4.1; 4.2) profilierbar. Die erzeugten Profile werden unverfälscht auf das Werkstück (2) übertragen.

Description

Verfahren und Einrichtung zum Schleifen rillenförmiger Außenprofile eines Werkstückes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrich¬ tung zum Schleifen rillenförmiger Außenprofile eines Werkstückes, insbesondere zum Schleifen von Verzahnungen an Gerad- und Schrägstirnrädern, bei denen mittels zweier Schleifkörper, die entsprechend den Außenprofil- konturen des Werkstückes profiliert werden, Teilprofile ein und desselben Werkstückes gleichzeitig bearbeitet werden, indem durch Verschiebung der Schleifkörper ge¬ geneinander Zustellungen bewirkt werden und durch ihre gemeinsame Hubbewegung die Spanabnahme am Werkstück erfolgt.
Es ist bekannt, daß beim Profilschleifen die Genauigkeit des am Werkstück erzeugten Profils im wesentlichen von der Formtreue des Schleifkörperprofils abhängt. Diese Tatsache ist dadurch bedingt, daß beim Profilschleifen das Profil des Schleifkörpers direkt auf das Werkstück übertragen wird. Jede Abweichung vom Sollprofil des Schleifkörpers wirkt sich unmittelbar als Fehler am Werkstück aus. Der Schleifkörper muß demzufolge zur Erzielung einer hohen Bearbeitungsgenauigkeit exakt das Gegenprofil zum zu erzeugenden Profil aufweisen.
Andererseits wird durch die Art und Weise der Profi¬ lierung des Schleifkörpers die Topographie desselben bestimmt. Die Topographie wiederum hat maßgeblichen Einfluß auf die Bearbeitungsgenauigkeit und Effekti¬ vität beim Schleifen.
Aus den genannten Gründen kommt dem Prozeß der Profi¬ lierung des Schleifkörpers beim Profilschleifen eine besondere Bedeutung zu.
Bekannt sind verschiedene Verfahren und Einrichtungen zum Profilschleifen von Werkstücken, die auch Lösungen zum Abrichten des Schleifkörpers beinhalten. Nach Keck "Die Zahnradpraxis" (Verlag R.Oldenbourg München 1956, S. 195 ff.) ist es bekannt, zum Profilschleifen von Zahnrädern zwei Schleifköper zur gleichzeitigen Bearbeitung auseinanderliegender
Zahnflanken ein und desselben Zahnrades einzusetzen. Beide Schleifkörper sind dabei gleichachsig, mit einem entsprechenden axialen Abstand auf einer ge¬ meinsamen Schleifspindelwelle fest angeordnet. Vor Beginn des SchleifProzesses werden die Schleifkörper mit Hilfe einer Abrichteinrichtung profiliert. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß die hierbei verwendeten Schleifkörper nur eine geringe Steife aufweisen, da sie scheibenförmig ausgebildet sind. Die geringe Steife der Schleifkörper und ihre untei— schiedliche Neigung infolge der Wellenbiegung führt zu einer Verringerung der Bearbeitungsgenauigkeit. Dieser Nachteil macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn Zahnräder mit kleinen Moduln bearbeitet werden. Im Zusammenhang mit dieser Lösung sind die Möglich¬ keiten des Abrichtens von Profilschleifkörpern be¬ schrieben. Dabei geht man davon aus, daß die Profil¬ schleifkörper mit Diamanten, deren Spitzen zwangsläufig geführt sind, abgerichtet werden. Die Bahn der Abricht- diamanten wird somit von Schablonen gesteuert, was wiederum erfordert, daß für jedes zu erzeugende Profil eine gesonderte Schablone vorhanden sein muß. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung besteht in der ge¬ ringen Flexibilität, da sich die Maschine nur mit einem hohen Aufwand auf veränderte Bearbeitungsaufgaben um¬ rüsten läßt. Dieses ist durch die notwendige Verände¬ rung der Schleifkörperaufnähme, den Austausch der Schleifkörper und die Umrüstung der Abrichteinrichtung bedingt. In dem DD-AP 291 500 ist eine Lösung beschrieben, bei der die Bearbeitung von profilierten Werkstücken,ins- besondere von Zahnrädern, durch zwei getrennt angeord¬ nete Schleifkörper erfolgt. Jeder Schleifkörper befin¬ det sich auf einem Schleifsupport, wobei beide Schleif- Supporte um einen festen Winkel oc zur Verschiebeachse der SchleifSupporte geneigt sind. Zum Profilieren der
Schleifkörper ist jedem der Schleifkörper ein separates Abrichtwerkzeug zugeordnet. Die Schleifkörperprofilie- rung erfolgt in Bahnsteuerung der Maschinenachsen Y^/L^ und YA/U2- Nachteilig bei dieser Lösung ist die Tat- sache, daß jede Zustellbewegung des Abrichtschlit¬ tens . Yft eine Kompensation beider Schleifkörperachsen um Δ Uj^ und ^ U2 erforderlich macht. Dabei wirken sich sowohl die Positionierfehler der Abrichtwerkzeuge als auch die der Kompensationsbewegung direkt auf das Beai— beitungsergebnis aus.
Ein weiterer Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß zur Bahnsteuerung der Maschinenachsen Y^ U^ und Yft U2 ständig über die Software eine Translation des Werk¬ stückprofiles in das Abrichtprofil vorgenommen werden muß, was einen erhöhten Rechenaufwand erfordert.
In der DE-AS 23 43 494 ist eine Abrichtvorrichtung für einen Schleifkörper an einer Zahnradformschleifmaschine beschrieben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, zwei Schleifkörper mit einem Abrichtwerk- zeug gleichzeitig abzurichten.
Das Abrichtwerkzeug weist hierbei das Profil von zwei Zahnflanken des zu bearbeitenden Stirnrades auf. Nach¬ teilig bei dieser Lösung zum Profilabrichten ist ins¬ besondere die Tatsache, daß dieses Abrichtwerkzeug nur für gleiche Werkstücke verwendbar ist. Wird die
Maschine auf die Bearbeitung anderer Werkstücke umge¬ rüstet, so ist der Einsatz eines anderen Abrichtwerk¬ zeuges notwendig. Dieser Nachteil macht sich insbe¬ sondere bei geringen Serienstückzahlen bemerkbar. Bei dieser Lösung ist weiterhin nachteilig, daß mit dem Abrichtwerkzeug keine optimale Schleifkörpertopogra- phie erzeugbar ist.
In der Patentschrift DE-PS 877 093 ist eine Maschine zum Schleifen von Zahnradflanken mittels Formscheiben beschrieben. Diese Lösung sieht vor, daß zwei als
Formscheiben ausgebildete Schleifkörper jeweils die linke und rechte Flanke eines Zahnrades bearbeiten. Beide Schleifkörper sind einstellbar auf einem sepa¬ raten Träger angeordnet, wobei jeder Träger relativ zum Werkstück zum Zweck der Spanzustellung um die Werkstückachse schwenkbar ist. Weiterhin ist bei dieser Lösung vorgesehen, daß jedem Schleifkörper eine eigene Abrichteinrichtung zugeordnet ist. Demzu¬ folge können beide Schleifkörper nur unabhängig von- einander abgerichtet werden, so daß die zur Endbe¬ arbeitung des Zahnrades erforderliche Genauigkeit der korrespondierenden Schleifkörperprofile nur ein¬ geschränkt durch den Abrichtprozeß realisierbar ist. Nach der DE-OS 37 36 463 ist weiterhin eine Schleif- maschine und ein mit dieser durchgeführtes Verfahren bekannt.
Diese Maschine weist einen relativ zur rotierenden Schleifscheibe hin- und herverschiebbaren Arbeits¬ tisch auf, der in der Flucht zum Werkstück eine Ab- richteinrichtung trägt. Der Schleif- und Abrichtpro¬ zeß werden automatisch gesteuert. Mit dieser Schleif¬ maschine ist es auch möglich, ein vorgegebenes Profil am Schleifkörper zu erzeugen, womit dann entsprechend profilierte Werkstücke bearbeitet werden können. Eine zusätzlich angeordnete Meßeinrichtung dient dazu, Ab¬ weichungen des Werkstückes von den Soll-Maßen zu ei— fassen, die anschließend beim Schleifen korrigierend berücksichtigt werden. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß sie die Bearbeitung von Werkstücken nur mit begrenzter Produk¬ tivität ermöglicht, da nur ein einzelner Schleifkörper verwendet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah¬ ren und eine Einrichtung zum Schleifen rillenförmiger Außenprofile eines Werkstückes, insbesondere zum Schleifen von Verzahnungen an Gerad- und Schrägstirn¬ rädern, bei denen mittels zweier Schleifkörper, die entsprechend den Außenprofilkonturen des Werkstückes profiliert werden, Teilprofile ein und desselben Werk¬ stückes gleichzeitig bearbeitet werden, indem durch Verschiebung der Schleifkörper gegeneinander Zustel¬ lungen bewirkt werden und durch ihre gemeinsame Hub¬ bewegung die Spanabnahme am Werkstück erfolgt, zu schaffen, mit denen eine Vielzahl unterschiedlicher Profile am Werkstück mit hoher Genauigkeit und Produk- tivität erzeugt werden kann und eine schnelle und pro¬ blemlose Anpassung an veränderte Bearbeitungsaufgaben möglich ist.
Die Aufgabe in bezug auf das Verfahren wird durch die Verfahrensschritte gemäß dem Kennzeichen des Patentan- Spruches 1 gelöst.
Das Kennzeichen des Patentanspruches 2 enthält die vorteilhaften Verfahrensschritte zum Abrichten der Schleifkörper für das Profilschleifen von Zahnrädern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend Patentanspruch 1.
Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Patentanspruch 3 sieht entsprechend der Erfindung vor, daß zwei SchleifSupporte so angeordnet sind, daß beide auf ihnen angeordnete Schleifkörper eine gemeinsame Drehachse aufweisen, in der jeder
Schleifsupport CNC-gesteuert axial verschiebbar ist und ein einziges rotierendes Abrichtwerkzeug beiden Schleifkörpern zugeordnet ist. Die Rotationsachse des Abrichtwerkzeuges ist parallel zur Drehachse der Schleifkörper angeordnet. Das Abrichtwerkzeug befin¬ det sich auf einer Abrichteinrichtung, die in zwei Koordinaten bewegbar und mit einer CNC-Steuereinrich- tung verbunden ist.
Die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung sieht eine vorteilhafte Ausführungsform des rotieren- den Abrichtwerkzeuges mit den Merkmalen des Patent¬ anspruches 4 vor.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des rotie¬ renden Abrichtwerkzeuges wird durch die Merkmale des Patentanspruches 5 gekennzeichnet. Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß mit einem einzigen Abrichtwerkzeug mit definiertem Profil alle Teilprofile der Schleifkör¬ per in einem geschlossenen Arbeitszyklus profilierbar sind. Damit wird mit einem geringen Aufwand bei der Umstellung auf andere Profile eine hohe Reproduziei— barkeit erreicht.
Durch die Identität der Abricht- und Schlichtschleif¬ positionen der Schleifkörper wird gewährleistet, daß die an den Schleifkörpern erzeugten Profile unvei— fälscht auf das Werkstück übertragen werden können.
Die erfindungsgemäße Lösung ist einsetzbar für das Pro¬ filschleifen zahnradförmiger Teile sowie für das Teil¬ wälzschleifen von Verzahnungen, sowohl bei Benutzung eines als auch zweier ein- oder mehrprofiliger Schleif- körper.
Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbei¬ spielen näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 Zuordnung der beiden Schleifkörper zum Werk- stück einerseits und zum Abrichtwerkzeug andererseits Fig. 2 Positionen der Schleifkörper beim Abrichten/
Schlichtschleifen und beim Schruppschleifen Fig. 3.1 Radiale Abrichtzustellung Fig. 3.2 kombiniert radiale-tangentiale Abrichtzu¬ stellung Fig. 4 Profilierungszyklus
Fig. 5.1 Abrichtkompensation bei radialer Abrichtzu¬ stellung Fig. 5.2 Abrichtkompensation bei kombiniert radialer-tangentialer Abrichtzustellung
Fig. 6 Werkzeugträgerbaugruppe einer Zahnrad-Profil¬ schleifmaschine Fig. 7 rotierendes Abrichtwerkzeug Fig. 8 rotierendes Abrichtwerkzeug Fig. 9 Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung für das Zahnrad-Profilschleifen von beiden Zahn¬ flanken zweier Zahnlücken mit zwei Schleif¬ körpern gleicher oder unterschiedlicher To¬ pographie Fig.10 Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung für das Zahnrad-Teilwälzschleifen von je einer Zahnflanke zweier Zahnlücken mit Doppelkegel¬ schleifkörpern Fig. 11 Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung für das Zahnrad-Teilwälzschleifen von beiden
Zahnflanken zweier Zahnlücken mit zwei Dop¬ pelkegelschleifkörpern In der Figur 1 sind im oberen Teil, der um 90 Grad in die Bildebene hineingeklappt ist, die Zuordnung der beiden Schleifkörper 4.1. und 4.2. zum Abrichtwerk¬ zeug 1 und im unteren Teil die Zuordnung der Schleif¬ körper 4.1. und 4.2. zum Werkstück 2 dargestellt. Die Darstellung bezieht sich darauf, daß mit den beiden Schleifkörpern 4.1. und 4.2. die beiden außenliegenden Zahnflanken benachbarter Zahnlücken geschliffen werden sollen.
Dabei ist der Abstand en2 zwischen den außenliegenden Schleifflächen der Schleifkörper 4.1. und 4.2. iden¬ tisch mit der Zahnlückensehne der Ersatzverzahnung (Index 2) bezogen auf den Teilungszylinder der Werk¬ stückes 2. Zwischen der Ersatzverzahnung (Index 2) und der Vei— zahnung des Werkstückes 2 (Index 1) ergibt sich fol¬ gender Zusammenhang: Verzahnung des
Werkstückes 2: Normalmodul mnι Zähnezahl zi
Eingriffswinkel X^ Schrägungswinkel ßi Profilverschiebung mnι . xi
Ersatzverzahnung: Normalmodul mn2 Zähnezahl z2
Eingriffswinkel C^2 Schrägungswinkel ß2 ProfilVerschiebung mn2 . x2 Bedingungen: A O i = 6C2 = CC ßl = ß2 = ß di = d2 (Teilkreisdurchmesser) dfc>ι = db2 (Grundkreisdurchmesser) B mnι-xι = mn2 . x2 Nach Bedingung A ergibt sich di = zi . mnι/cos ß d2 = z2 . mn2/cos ß dj->ι = di . cos CC - zi . mnι . cos OT/cos ß d^2 = z2 . mn . cos ΛT/cos ß dbl = db2
Figur 4)
tanθCn ] tan txn ] tan cn ]
Figure imgf000010_0001
(et = Zahnlückenweite, st = Zahndicke, mt = Stirnmodul) ergibt sich : mt2[- -2x2. tan Λrn] =mtι (
Figure imgf000011_0001
. tan ÄTn] + [- +2xχ . tan ccn]
37T = tι [ — ~ xχ - tan <arn]
mt2 - 2-2mt2x2 ■ tan κn = 3 tl - "/2-2m-tι - xl - tan °--\ und mit ßι=ß2= ß u nd m-^i = ι»nl cos ß » •nt2= mn /cos ß mn . " -2mn2 - X2 - tan ^n = 3mnl - 2-2 mnι . xi . tan 0Cn Mit Bedingung B folgt
Figure imgf000011_0002
Hiermit kann beim Zahnrad-Profilschleifen der außen¬ liegenden Zahnflanken zweier benachbarter Zahnlücken eines Werktückes 2 mit der Verzahnung (Index 1) mittels zweier Schleifkörper 4.1 und 4.2 die abzurichtende Kon- tur der beiden Schleifkörper 4.1 und 4.2 auf eine Ei— satzverzahnung (Index 2) zurückgeführt werden, für die gilt: mn2 = 3.mni
Figure imgf000011_0003
d2 = di db2 = dbl mn2-x2 = nl-xl Der Abstand der beiden außenliegenden Schleifflächen der Schleifkörper 4.1 und 4.2 bezogen auf den Teilzy- linder beträgt damit
- d.sin[(^ι+ 2 i ) cos3 ß] εn2 = cos 2'~ß über die bereits erläuterten Kurzzeichen hinaus be¬ deuten in der Gleichung "Vi = Zahndickenhalbwinkel 1 = Zahnlückenhalbwinkel In Figur 2 sind die Positionen der Schleifkörper 4.1 und 4.2 dargestellt, die sie beim Abrichten/Schlicht¬ schleifen (Positionen 10 - obere Darstellung Figur 2) und beim Schruppschleifen (Positionen 11 - untere Dar¬ stellung Figur 2) einnehmen.
Im oberen Teil der Figur 2, der um 90 Grad in die Bildebene hineingeklappt ist, ist die Zuordnung der beiden Schleifkörper 4.1 und 4.2 zum Abrichtwerk¬ zeug 1, unterhalb der Mittellinie ist die Zuordnung der Schleifkörper 4.1 und 4.2 zum Werkstück 2 dai— gestellt. Zum Abrichten befinden sich die Schleifkörper 4.1 und 4.2 immer in ihren Positionen 10, wobei ihre Schleif¬ flächen bezogen auf den Teilzylinder den Abstand en2 aufweisen. Für das Schruppschleifen werden die Schleif- körper 4.1 und 4.2 um den Zustellbetrag aztR bzw. aztj_ in die Positionen 11 tangential verschoben, wobei aztR^aztL entweder dem Schlichtzustellbetrag oder der Summe aus Schlichtzustellbetrag und einem Schruppzu¬ stellbetrag für einen zweiten Schruppschlei Umlauf entspricht. Bei einem gegebenenfalls erforderlichen Zwischenab- richten nehmen die Schleifkörper 4.1 und 4.2 jeweils wieder die Positionen 10 ein.
Nach dem Abrichten für das Schlichtschleifen werden die Positionen 10 für die Durchführung des Schlicht¬ schleifens nicht mehr verändert. Dadurch kann das durch das Abrichtwerkzeug 1 erzeugte Profil ohne Verfälschung durch etwaige Positioniei— fehler der Schleifkörper 4.1 und 4.2 auf das Werk¬ stück 2 übertragen werden. In Figur 3.1 ist die radiale Abrichtzustellung adr dargestellt, in Figur 3.2 die kombiniert radiale (a^ - tangentiale (adt) Abrichtzustellung adres in einer Vorzugsrichtung entsprechend dem Winkel <χ (Eingriffs¬ winkel ) und adres = /adr 2 + adt 2, adt/adr = tanQT- Die tangentiale Komponente der Abrichtzustellung adt erfolgt durch die Schleifkörper 4.1 und 4.2. Es ist ersichtlich, daß die Realisierung einer mini¬ malen Abrichtzustellung ad m^n zur Erzeugung der ei— forderlichen Schleifkörpertopographie bei der kombi¬ niert radialen - tangentialen Abrichtzustellung adres einen wesentlich geringeren Schleifkörperverbrauch beim Abrichten erfordert, als bei radialer Abricht¬ zustellung. Das ist insbesondere beim Abrichten ke¬ ramisch gebundener CBN-Schleifkörper von Bedeutung, um den Verbrauch des teuren Schleifmittels CBN ge- ring zu halten.
Figur 4 zeigt die Elemente Pl bis P19 des Profilie- rungszyklus beim Abrichten zweier Schleif örper 4.1 und 4.2, wobei das rotierende Abrichtwerkzeug 1 CNC- gesteuert entweder von der Warteposition Wl zur Wai— teposition W2 bewegt wird oder umgekehrt.
Die einzelnen Elemente des Profilierungszyklus sind: Pl Heranfahren des Abrichtwerkzeuges 1 aus der Wai— teposition Wl an den Schleifkörper 4.1 (Gerade) P2 Profilieren des im allgemeinen zylindrischen Vei— Stärkungsbereiches des Schleifkörpers 4.1 (Gerade) P3 Profilieren der den Kopfbereich des zahnradföi— igen Teiles schleifenden Kontur des Schleifkör- pers 4.1
(Kreisbogen oder Gerade) P4 Profilieren der den Flankenbereich des zahnrad- förmigen Teiles schleifenden Kontur des Schleif- körpers 4.1 (Evolvente oder modifizierte Evolvente oder Kreisbogen oder Gerade) P5 Profilieren der den Fußbereich des zahnrad- förmigen Teiles schleifenden Kontur des Schleif¬ körpers 4.1 (Kreisbogen oder spezielle Kurve) P6 Profilieren der Außenkontur (Mantellinie eines Kegels oder eines Zylinders) des Schleifköi— pers 4.1 (Gerade) P7 Profilieren des Übergangs Außenkontur/Gegenflan- kenbereich des Schleifkörpers 4.1 (Kreisbogen oder Gerade oder spezielle Kurve)
P8 Profilieren des Gegenflankenbereiches - im allge¬ meinen Fall eine innerhalb des Bezugsprofils (Bezugszahnstange) 5 liegende Kontur, im beson¬ deren Fall die spezielle Kontur der Gegenflanke - des Schleifkörpers 4.1
(Gerade oder Kreisbogen oder Evolvente oder modifizierte Evolvente) P9 Profilieren des Gegenflankenfußbereiches des Schleif örpers 4.1 (Kreisbogen oder Gerade oder spezielle Kurve)
PIO Durchfahren des Übergangs von Schleif örper 4.1 zu Schleifkörper 4.2 (Kreisbogen oder Gerade)
Pll Profilieren des Gegenflankenfußbereiches des Schleifkörpers 4.2 (Kreisbogen oder Gerade oder spezielle Kurve)
P12 Profilieren des Gegen lankenbereiches - im all- gemeinen Fall eine innerhalb des Bezugsprofils
(Bezugszahnstange) 5 liegende Kontur, im besonde¬ ren Fall die spezielle Kontur der Gegenflanke - des Schleifkörpers 4.2
(Gerade oder Kreisbogen oder Evolvente oder modifizierte Evolvente)
P13 Profilieren des Übergangs Außeπkontur/Gegen¬ flankenbereich des Schleifkörpers 4.2 (Kreisbogen oder Gerade oder spezielle Kurve)
P14 Profilieren der Außenkontur (Mantellinie eines Kegels oder eines Zylinders des Schleifköt— pers 4.2
(Gerade) P15 Profilieren der den Fußbereich des zahnradförm- igen Teiles schleifenden Kontur des Schleif- körpers 4.2
(Kreisbogen oder spezielle Kurve) P16 Profilieren der den Flankenbereich des zahnrad- förmigen Teiles schleifenden Kontur des Schleif- körpers 4.2
(Evolvente oder modifizierte Evolvente oder
Kreisbogen oder Gerade) P17 Profilieren der den Kopfbereich des zahnradföi— migen Teiles schleifenden Kontur des Schleif- körpers 4.2
(Kreisbogen oder Gerade) P18 Profilieren des im allgemeinen zylindrischen
Verstärkungsteiles des Schleifkörpers 4.2
(Gerade) P19 Herausfahren des Abrichtwerkzeuges 1 in die
Warteposition W2
(Gerade) Je nach Bearbeitungsaufgabe sind einzelne Elemente des Profilierungszyklus auszuführen (Gerade, Kreis- bogen usw.) oder können gegebenenfalls entfallen. In Figur 5.1 ist die Abrichtkompensation lanr des Schleifkörpers 4.2 bei radialer Abrichtzustellung
Figure imgf000015_0001
radialer - tangentialer Abrichtzustellung adres. Die Abrichtkompensation lan res erfolgt. ie die Abrichtzustellung adres in der Vorzugsrichtung ent¬ sprechend dem Winkel o (Eingriffswinkel) mit iant _ adt = tan OC lanr adr Der tangentiale Abrichtkompensationsbetrag lan t ^st bei Realisierung der tangentialen Komponente der Ab¬ richtzustellung adt durch die Schleifkörper 4.1 und 4.2 bereits ausgeführt. Hierbei wird die Zweckmäßigkeit einer Schleifköi— Perausbildung im Gegenflankenbereich deutlich, die an die Kontur des Bezugsprofils (der Bezugszahn¬ stange) 5 angeglichen ist. Figur 6 zeigt die Werkzeugträgerbaugruppe einer Zahnrad-Profilschleifmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Auf dem Schwenkteil 13 sind zwei Schleifsupporte 14.1 und 14.2 angeordnet, deren nicht dargestellte Schleif¬ spindeln die beiden Schleifkörper 4.1 und 4.2 tragen. Die Schlei körper 4.1 und 4.2 haben eine gemeinsame Drehachse 15. Die Schleifsupporte 14.1 und 14.2 sind in Richtung der Drehachse 15 gegeneinander CNC-ge- steuert verstellbar. Ebenfalls am Schwenkteil 13 ist eine Abrichteinrich- tung 16 angeordnet, die mit einem rotierenden Abricht¬ werkzeug 1 ausgerüstet ist, dessen Drehachse 6 parallel zur Drehachse 15 der Schleifkörper 4.1 und 4.2 liegt. Das rotierende Abrichtwerkzeug 1 kann durch eine parallele und eine senkrecht zur Drehachse 15 wirkende CNC-Achse der Abrichteinrichtung 16 bahngesteuert an der Kontur der Schleifkörper 4.1 und 4.2 entlang ge¬ führt werden. Die Wirkungsweise der Einrichtung ist durch die Be- Schreibung des Verfahrens erläutert.
Figur 7 zeigt den Achsschnitt eines rotierenden Ab- richtwerkzeuges 1 zum Profilieren eines bzw. zweier Schleifkörper 4.1; 4.2 für das Schleifen von Zahn¬ flanken in benachbarten Zahnlücken eines Werkstückes 2, dessen Achse parallel zu der gemeinsamen Drehachse 15 der Schleifkörper 4.1 und 4.2 liegt. Der metallische Grundkörper gliedert sich in einen zylindrischen Nabelteil 8 und einen Profilteil 9 mit den für den Achsschnitt charakteristischen Größen: Profilhöhe H > 2,5 . mnχ Profilbreite B <.0,6 . nι
Profilradius R <.0,3 . mnι
Höhe der Schneidstoffbelegung S >.1,5 . R Profilwinkel tf - (5...15) Grad, vorzugsweise Z = 10 Grad In der Figur 8 ist eine andere vorteilhafte Ausfüh¬ rungsform des rotierenden Abrichtwerkzeuges 1 darge¬ stellt, das eine ähnliche Gliederung des metallischen Grundkörpers aufweist und vorzugsweise zum Schleifen kleiner Moduln bei Gewährleistung einer hohen Steife einsetzbar ist. Die charakteristischen Größen für den Achsschnitt des Profilteiles 9 sind hierbei:
Profilbreite B <.0,6 . nι
Profilradius R <.0,3 . mnι
Höhe der Schneidstoffbelegung S >_ 1,5 . R Die Achsschnittkontur ist in einem Winkel 2 tr einge¬ schlossen, wobei gilt
Profilwinkel * = (5...15) Grad, vorzugsweise 1r - 10 Grad Die rotierenden Abrichtwerkzeuge 1 gemäß den beiden Aus- führungsformen sind mit einem Diamantschneidwerkstoff 3 belegt.
Derart gestaltete rotierende Abrichtwerkzeuge 1 sind in der Lage, alle anfallenden Profilierungsaufgaben mittels einer CNC-gesteuerten 2-Achsenbahnbewegung zu erfüllen. Figur 9 zeigt eine Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung für das Zahnrad-Profilschleifen von beiden Zahnflanken zweier Zahnlücken eines Werkstückes (Zahn¬ rades) 2 mittels zweier Schleif örper 4.1 und 4.2. Dabei können sowohl Schleifkörper 4.1 und 4.2 gleicher Spezifikation bei gleichen Abrichtbedingungen als auch Schlei körper 4.1 und 4.2 gleicher Spezifikation, aber unterschiedlich abgerichtet - z.B. für Schrupp- und Schlichtschleifbearbeitung-, als auch Schleif örper 4.1 und 4.2 unterschiedlicher Spezifikation bei gleichen oder unterschiedlichen Abrichtbedingungen eingesetzt werden.
Es ist aber auch möglich, die mit dem erfindungs¬ gemäßen Verfahren abgerichteten Schleifkörper 4.1 und 4.2 nacheinander als Schrupp- und Schlicht- schleif örper einzusetzen, insbesondere wenn kera¬ misch gebundene CBN-Schleifkörper unterschiedlicher Spezi ikation zur Anwendung kommen.
In Figur 10 ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung für das Zahnrad-Teilwälzschleifen von je einer Zahnflanke zweier Zahnlücken eines Werkstückes 2 mit zwei doppelkegelförmigen Schleifkörpern 4.1 und 4.2 dargestellt.
Figur 11 zeigt eine Anwendung für das Zahnrad-Teil¬ wälzschleifen von beiden Zahnflanken zweier Zahn- lücken eines Werkstückes 2 mit zwei doppelkegel¬ förmigen Schleifkörpern 4.1 und 4.2.
Dabei können sowohl Schleifkörper 4.1 und 4.2 glei¬ cher Spezifikation bei gleichen Abrichtbedingungen als auch Schleifkörper 4.1 und 4.2 gleicher Spezifi- kation, aber unterschiedlich abgerichtet - z.B. für Schrupp- und Schlichtschleifbearbeitung -, als auch Schleif örper 4.1 und 4.2 unterschiedlicher Spezifi¬ kastion bei gleichen oder unterschiedlichen Abricht¬ bedingungen eingesetzt werden. Es ist aber auch möglich, die erfindungege äße Lösung durch Wiederholung von Elementen des Profilierungs¬ zyklus für das Schleifen mit mehr als einem Profil je Schleifkörper 4.1 und 4.2 anzuwenden. Ein solcher An¬ wendungsfall ist z.B. das Profilschleifen von klein- moduligen Zahnstangen mittels mehrprofiliger Schleif¬ körper. Des weiteren ist es möglich, die erfindungsgemäße Ein¬ richtung zum Profilieren von Schleifschnecken einzu¬ setzen
- entweder durch Bestückung der Abrichteinrichtung 16 mit einem rotierenden Profilabrichtwerkzeug (vei— gleichbar mit bekannten Einrichtungen an Zahnrad- Schraubwälzschleifmaschinen)
- oder mit einem rotierenden Formabrichtwerkzeug bei schrittweiser Positionsveränderung des Formab- richtwerkzeuges nach jeder Gewindeerzeugungsbe¬ wegung Für jede der beiden Varianten ist zusätzlich ein Zwanglauf zwischen der zur Schleif örperdrehachse 15 parallelen CNC-Achse der Abrichteinrichtung 16 und der Schleifkörperdrehung erforderlich.
Zusammenstellung der verwendeten Bezugszeichen
1 rotierendes Abrichtwerkzeug
2 Werkstück
3 Diamantschneidwerkstoff
4.1 Schleifkörper
4.2 Schleifkörper
5 Bezugsprofil (Bezugszahnstange)
6 Drehachse des rotierenden Abrichtwerkzeuges
7 Profilmittellinie
8 Nabenteil des Abrichtwerkzeuges
9 Profilteil des Abrichtwerkzeuges
10 Schleifkörperpositionen Abrichten/Schlicht¬ schleifen
11 Schleifkörperpositionen Schruppschleifen
12 Schleifspindel
13 Schwenkteil
14.1 Schlei support
14.2 Schlei support
15 gemeinsame Drehachse der Schleifkörper
16 Abrichteinrichtung
17 Drehachse des rotierenden Abrichtwerkzeuges
18 zylindrisches rotierendes Abrichtwerkzeug
19 Diamantschneidwerkstoff P1...P19 Elemente des Profilierungszyklus
Wl Wartepositionen des Abrichtwerkzeuges
W2 Wartepositionen des Abrichtwerkzeuges ad min Abrichtzustellung, erforderliches Minimum adr Abrichtzustellung, radial adres Abrichtzustellung, resultierend adt Abrichtzustellung, tangential aztR Zustellung, tangential, Rechtsflanke aztl_ Zustellung, tangential, Linksflanke
B Profilbreite am Abrichtwerkzeug d Teilkreisdurchmesser djjj Grundkreisdurchmesser 'n Zahnlückenweite im Normalschnitt
Zahnlückenweite im Stirnschnitt
-n Sehne der Zahnlückenweite, Abstand der außenliegenden Schleifflächen der Schleifkörper bezogen auf den Teilzylinder
Profilhöhe am Abrichtwerkzeug an r Abrichtkompensationsbetrag, radial
Lan res Abrichtkompensationsbetrag, resultierend
Lan t Abrichtkompensationsbetrag, tangential n Normalmodul R Profilradius am Abrichtwerkzeug r Teilkreisradius ra Kopfkreisradius rb Grundkreisradius rf Fußkreisradius S Höhe der Schneidstoffbelegung sn Zahndicke im Normalschnitt st Zahndicke im Stirnschnitt z Zähnezahl
X ProfilVerschiebungsfaktor
OC Eingriffswinkel (Profilwinkel am Teilkreis) ß Schrägungswinkel (am Teilkreis) n Zahnlückenhalbwinkel ψ Zahndickenhalbwinkel
1? Profilwinkel am Abrichtwerkzeug
Index 1 Verzahnung des Werkstückes Index 2 Ersatzverzahnung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Schleifen rillenförmiger Außenprofile eines Werkstückes, insbesondere zum Schleifen von Verzahnungen an Gerad- und Schrägstirnrädern, bei dem mittels zweier Schleifkörper, die entsprechend den Außenprofilkonturen des Werkstückes profiliert werden, Teilprofile ein und desselben Werkstückes gleichzeitig bearbeitet werden, indem durch Verschie¬ bung der Schleifkörper gegeneinander Zustellungen be¬ wirkt werden und durch ihre gemeinsame Hubbewegung die Spanabnahme am Werkstück erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß a) von einer Steuereinrichtung, entsprechend dem Ab¬ stand der rillenförmigen Außenprofile des Werk¬ stückes (2), der axiale Abstand beider Schleifköi— per (4.1 und 4.2) voneinander berechnet und damit die Schlichtschleifpositionen (10) beider Schleif¬ körper (4.1 und 4.2) bestimmt werden, b) danach die Schleifkörper (4.1 und 4.2) in diese Positionen verfahren und dort positioniert werden, c) dann mit einem Abrichtwerkzeug (1), das nach einem vorgegebenen Rechnerprogramm entsprechend dem Werkstückprofil bahngesteuert entlang der beiden Schleifkörper (4.1 und 4.2) bewegt wird, die Schleifkörper (4.1 und 4.2) nacheinander profiliert werden, wobei eine Wirkrauhtiefe der Schleifkörper
(4.1 und 4.2) für das Schruppschleifen erzeugt wird, d) nach diesem Abrichtvorgang für das Schruppschleifen beide Schleifkörper (4.1 und 4.2) in die von der Steuereinrichtung unter Berücksichtigung des Schleifaufmaßes errechneten SchruppschleifPosi¬ tionen (11) verfahren und dort positioniert werden, e) sodann die Schruppschleifbearbeitung des Werkstückes (2) erfolgt, f) nach Beendigung der Schruppschleifbearbeitung die Schleifkörper (4.1 und 4.2) erneut in die auch für das Abrichten genutzten Schlichtschleifpositionen (10) verfahren und dort positioniert werden, g) dann mit dem Abrichtwerkzeug (1) analog dem Ab¬ richtvorgang für das Schruppschleifen erneut die Schleifkörper (4.1 und 4.2) nacheinander profi- liert werden, wobei eine Wirkrauhtiefe der
Schleifkörper (4.1 und 4.2) für das Schlicht¬ schleifen erzeugt wird, h) nach diesem Abrichtvorgang für das Schlichtschlei¬ fen beide Schleifkörper (4.1 und 4.2) in ihren Positionen (10) verbleiben und in diesen Posi¬ tionen (10) die Schlichtschleifbearbeitung des Werkstückes (2) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf beim Abrichten der Schleifkörper für das Profilschleifen von Zahnrädern vorzugsweise in folgenden Verfahrensschritten erfolgt: i) Positionierung der in der Normalschnittebene tangential zum Werkstück (2) verstellbaren
Schleifkörper (4.1 und 4.2) symmetrisch zur Pro¬ filmittellinie (7), daß der Abstand bezogen auf den Teilzylinder zwischen den außenliegenden Schleifflächen der Schleifkörper (4.1 und 4.2) d . sin [(^i + 2 ?ι) cos3ß ] en2 = — cos^ß beträgt, wobei in der Gleichung bedeuten:
^n2 = Sehne der Zahnlückenweite der
"Ersatzverzahnung" (Index 2), wobei gilt mn2 = 3 mnι nι = Normal odul der Verzahnung n2 = Normalmodul der "Ersatzverzahnung" d = Teilkreisdurchmesser ψ l = Zahndickenhalbwinkel )
771 = Zahnlückenhalbwinkel bezogen auf ß = Schrägungswinkel den Teilkreis j) Realisierung der Abrichtzustellung
- für keramisch gebundene Korundschleifkörper radial zu den Schleifkörpern (4.1 und 4.2) um den Betrag adr oder - für keramisch gebundene CBN-Schleifkörper zur -Verminderung des Schleifkörperverbrauches kom¬ biniert radial (adr) und tangential (adt) zu den Schleifkörpern (4.1 und 4.2) im Verhältnis ^- = tan O adr wobei CC der Profilwinkel am Teilkreis ist und die tangentiale Komponente der Abrichtzustel¬ lung (adt) jeweils von den Schleifkörpern (4.1 und 4.2) ausgeführt wird. k) Bewegen des Abrichtwerkzeuges (1) von einer fest¬ gelegten Warteposition Wl (W2) zur anderen Warte¬ position W2 (Wl), wobei nacheinander das berechne¬ te Profil an beiden Schleifkörpern (4.1 und 4.2) durch einen geschlossenen Abrichtzyklus erzeugt wird. 1) Realisierung der Abrichtkompensation,
- indem die Schleifkörper (4.1 und 4.2) bezogen auf das Werkstück (2) radial um den Betrag lanr bei radialer Abrichtzustellung lanr = adr nach¬ gestellt werden oder
- indem die Schleifkörper (4.1 und 4.2) bezogen auf das Werkstück (2) kombiniert radial um den Betrag lanr und tangential um den Betrag larvt im Verhältnis lant
= tan (X
Lanr bei kombinierter radialer und tangentialer Ab- richtzustellung mit tan OC - adt nachgestellt adr werden wobei der tangentiale Abrichtkompen¬ sationsbetrag (lant) bereits mit der tangen- tangentialen Abrichtzustellkomponente erledigt wurde.
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, im wesentlichen bestehend aus zwei
Schleifsupporten, die je eine Antriebseinheit und einen Schleifkörper tragen, und einer Abrichtein- richtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifsupporte (14.1 und 14.2) so angeordnet sind, daß beide Schleifkörper (4.1 und 4.2) eine ge- meinsame Drehachse (15) aufweisen, in der jeder
Schleifsupport (14.1 und 14.2) CNC-gesteuert axial verschiebbar ist, und ein einziges rotierendes Ab¬ richtwerkzeug (1), dessen Rotationsachse (6) parallel zur Drehachse der Schleifkörper (15) angeordnet ist, einer in zwei Koordinaten bewegbaren Abrichteinrich¬ tung (16), die mit einer CNC-Steuereinrichtung ver¬ bunden ist, zugeordnet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Abrichtwerkzeug (1) aus einem me¬ tallischen Grundkörper besteht, der mit einem Dia¬ mantschneidwerkstoff (3) belegt ist, wobei der * Grundkörper sich in einen Nabenteil (8) und einen Profilteil (9) gliedert und der Profilteil (9) fol- gende charakteristische Größen besitzt
- Profilhöhe H > 2,5 . mnι
- Profilbreite B <_ 0,6 . nι
- Profilradius R <_ 0,3 . mnι
- Höhe der Schneidstoffbelegung S >.1^5 . R - Profilwinkel tf - (5...15) Grad, vorzugsweise V = 10 Grad
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Abrichtwerkzeug (ϊ) aus einem metallischen Grundkörper besteht, der mit einem Dia- mantschneidwerkstoff (3) belegt ist, wobei der Grund¬ körper sich in einen Nabenteil (8) und einen Profil¬ teil (9) gliedert und der Profilteil (9) folgende charakteristische Größen besitzt
- Profilbreite B <_ 0,6 . mnι - Profilradius R <.0,3 . mnι
- Höhe der Schneidstoffbelegung S >_.1,5 . R und dessen Achsschnittkontur in einem Winkel 2 w eingeschlossen ist, wobei gilt
- Profilwinkel 1? - (5...15) Grad, vorzugsweise V - 10 Grad
- Hierzu 11 Blatt Zeichnungen -
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