DD201860A5

DD201860A5 - Verfahren zur bearbeitung eines stirnzahnrades mittels eines rotierenden, zahnradartigen werkzeuges

Info

Publication number: DD201860A5
Application number: DD82236921A
Authority: DD
Inventors: Walter Wirz
Original assignee: Reishauer Ag
Priority date: 1981-01-27
Filing date: 1982-01-22
Publication date: 1983-08-17
Also published as: JPH0229449B2; US4559744A; CH650183A5; DE3150961A1; CS277172B6; JPS57144621A; SU1452465A3; US4635404A; CS31782A3; DE3150961C2

Abstract

Die Erfindung betrifft die Bearbeitung der Zaehne eines rotierenden Zahnrades mittels mindestens eines rotierenden, zahnradartigen oder schneckenfoermigen Werkzeuges. Waehrend es Ziel der Erfindung ist, die Zahnradbearbeitung effektiver und wirtschaftlicher zu gestalten, besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren und eine Einrichtung dafuer zu entwickeln, dass die Bearbeitung des Werkstueckes derart erfolgen kann, dass auch bei relativ grossem Bearbeitungsaufmass ein linienfoermiger Eingriff zwischen dem Werkzeug und dem Werkstueck moeglich ist. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe derart geloest, dass das Werkzeug, dessen Bogenzahndicke kleiner ist als das Fertigmass der Bogenzahnlueckenweite des zu erzeugenden Werkstueckes, relativ zum letzteren radial zugestellt wird bis zum Erreichen des Soll-Achsabstandes und dass anschliessend eine relative Kreisvorschubbewegung, bestehend aus einer positiven oder negativen Zusatzdrehbewegung des Werkstueckes oder Werkzeuges ausgefuehrt wird, welche der entsprechenden Grunddrehzahl ueberlagert wird, derart, dass zuerst die einen Flanken aller Werkstueckzaehne und anschliessend die anderen Flanken bearbeitet werden.

Description

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Verfahren und Einrichtung zur Bearbeitung eines Stirnzahnrades

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bearbeitung der Zähne eines rotierenden Zahnrades mittels mindestens eines rotierenden, zahnradartigen oder schneckenförmigen Werkzeuges, welches mit dem Werkstück in Eingriff bringbar ist und bei Erreichen des Soll-Achsabstandes von einer Stirnseite des Werkstückes bis zur anderen Stirnseite desselben anliegt, wobei das Verhältnis der Drehzahlen einen aus dem Verhältnis der Zähnezahlen von Werkstück und Werkzeug resultierenden Grunddrehsahlenverhältnis entsprichtэ

Charakter!stlk der bekannten technische:, Losungen

Bei den bekannten Verfahren der kontinuierlichen Zahnradbearbeitung durch Tauchschaben, Tauchschleifen und Tauchhonen zylindrischer Stirnzahnräder wird das Werkstück mit einem globoid- oder hyperboloidähnlich geformten, zahnradartigen, drehangetriebenen Schab- oder Honwerkzeug so in Eingriff gebracht, daß bei einer radialen Vorschubbewegung zwischen Werkzeug und "Werkstück die gewünschte Zahngeometrie am Werkstück erhalten wird, wenn der Abstand der zueinander gekreuzten Achsen von Werkzeug und Werkstück den Endwert bzw. den Soll-Achsabstand erreicht hat, welchem die Profilforruen des Werkzeuges und die des fertig bearbeiteten Werkstückes entsprechen»

Ein Vorteil dieser Verfahren, z. B. gegenüber dem ebenfalls bekannten kontinuierlichen Zahnradwälzschleifen mit zylindrischer Schleifschnecke wird darin gesehen, daß die gewünschte Werkstückgeometrie durch eine einzige Bewegung

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zwischen Werkzeug und Werkstück, den Tauchvorschub, hergestellt werden kann, weil sich die Eingriffslinie zwischen Werkzeug und Werkstück beim Erreichen des Soll-Achsabstands über die gesamte Werkstückbreite erstreckt, und daß wegen der großen Werkzeugeingriffslänge eine hohe Abtragsleistung erreicht werden kanne Da sich dann ein zusätzlicher axialer Bearbeitungsvorschub erübrigt, ist das Verfahren sehr wirtschaftlich«

Ein solches bekanntes Verfahren, wie es vorstehend erwähnt worden ist, geht aus der DE-AS 25 1b C59 hervor, ?;eiche ein rotierendes j zahnradartiges I7erkzeug; zur. Hersteller, oder 2e3,rbei~e*" irsbe^onde"¹- zum Scrlsifs*! d эг Ver ζ ί 'ir u*i ~ ѵо^и gerade oder schräg verzahnt en. Stirnrädern zur. Gegenstand na" Das 7/erkseug besteht im beschriebener. AusfUhrungsbeisriel aus einer Schleifschnecke.

Bekanntlich wird in der Verzahnungstechnik kein definitionsgebundener Unterschied gemacht zwischen einem Zahnrad und einer Schnecke« Letztere stellt im technischen Sinne ein schräg verzahntes Zahnrad dar, welches eine geringe, sich bis auf eins erstreckende Zähnzahl aufweisen kann. Aus diesem Grunde umfaßt der Begriff "zahnradartiges Werkzeug" sowohl Schnecken wie auch andere Zahnräder, die außen und innen verzahnt sein können· Die Bearbeitung kann spanend, abtragend, aber auch umformend erfolgen.

Voraussetzung für das Schleifen mit nur einer radialen Vorschubbewegung ist die Überdeckung der Verzahnung des Werkzeuges mit derjenigen des Werkstückes, do h· der gemeinsame Zahneingriff muß sich von der einen Stirnseite des 7/erkstückes bis zur anderen Stirnseite desselben erstrecken, wobei das Werkzeug eine hyperboloid- oder glcboidähnliche

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Form aufweist о

Das Werkzeug, in diesem Falle die Schleifschnecke, muß umfangseitig 30 profiliert sein, daß es bei Erreichung des Soll-Fertigungs-Achsabstandes mit den Zähnen des 'Werkstückes einen korrekten Zahneingriff bildet« Bei Zahnkorrekturen muß das Werkzeug in federn Fall mit diesen Korrekturen, z* B. für Kopf- und Fußrücknahmen sowie die Längsballigkeit der Zähne, versehen sein«-

Das Bearbeiten des Werkstückes nach dem bekannten Verfahren ix reiner. Einstich weist verschiedene ITachteils auf» Zu Beginn der Bearbeitung besitzt das Werkstück ein mehr cder weniger großes Bearbeitungsauiinai, d. h. es besteht eine Abweichung zv/isehen der realen 7/erkstückforr. und der Form, welche das Werkstück en Ende der Tauchbearbeitung erhält und auf welche das Werkzeugprofil abgerichtet ist.

Diese Diskrepanz zwischen Werkzeug- und Werkstückprcfil, die erst verschwindet, wenn der Abtrag der Werkstück-Bearbeitungszugabe, d. ho der Bearbeitungsvorgang beendet ist, bewirkt, daß zu Beginn der Bearbeitung je nach Höhe des Werkstück-Bearbeitungsaufmaßes sehr ungünstige Eingriffsverhältnisse mit unsymmetrischen, punktförmigem Eingriff bestehen, die einer hohen Abtragsleistung entgegenstehen· Daraus resultiert, daß dieses Verfahren nur bei Werkstücken mit relativ geringen Bearbeitungsaufmaß anderen Verfahren überlegen ist, was eine entsprechend hohe Genauigkeit der Vorbearbeitung erforderlich macht·

Der ungleichmäßige Materialabtrag führt bei raschem Vorschub ferner zu unerwünschten Brandflecken» Dies insbesondere auch darum, weil beim Eintauchen die Kühlung zwischen

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dem Werkzeug und dem Werkstück ungenügend ist, weil die Werkzeugzähne die Werkstückzahnlücken voll ausfüllen und kein Raum vorhanden ist für das Kühlmittel.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Zahnradbearbeitung effektiver und wirtschaftlicher zu gestalten·

Darlegung des _i 7/esens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung dafür zu entwickeln, daß die Bearbeitung des Werkstückes derart erfolgen kann, daß auch bei relativ großer. Bear bei turgsaufxaß ein linienförniiger Eingriff ζ 70. scher, den: Werkzeug und dem Werkstück möglich ist und somit ein effektiver Spanabtrag über die gesamte Баиег der Bearbeitungsoperation erreicht wird» Ferner sollen die Kühlmögiichkeiten zwischen dem Werkzeug und dem 7/erkstück verbessert werden«

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug, dessen Bogenzahndicke kleiner ist als das Fertigmaß der Bogenzahnluckenweite des zu erzeugenden Werkstückes, relativ zum letzteren radial zugestellt wird bis zum Erreichen des Soll-Achsabstandes und daß anschließend eine relative Kreisvorschubbewegung, bestehend aus einer positiven oder negativen Zusatzdrehbewegung des Werkstückes oder Werkzeuges ausgeführt wird, welche der entsprechenden Grunddrehzahl überlagert wird, derart, daß zuerst die einen Flanken aller Werkstückzähne und anschließend die anderen Flanken bearbeitet werden.

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Erfindungsgemäß ist ebenfalls der wie folgt gekennzeichnete Bearbeitungsablauf: radiale Zustellung bis zum Erreichen des Soll-Pertigungs-Achsabstandes, Bearbeitung der einen Werkstückflanken im Schruppvorschub und Schlichtvorschub, Stillstand in der Endposition während mindestens einer Werkstückumdrehung, anschließend Bewegungsumkehr und analoge Bearbeitung der anderen Werkstückflanken«

Weiterhin ist vorteilhaft, wenn das Schruppen und Schlichten kontinuierlich oder in abgestuften Bewegungsschritt ererfolgt«

Vorteilhafterv/eise sollten beide Flanken der V/erkstückzahne gleichzeitig mit zwei 7/erkzeugen bearbeitet v/erden, wobei die Kreisverschubbewegung durch Zusatzdrehbe,vegungen der Werkzeuge erfolgt.

Erfindungsgemäß ist ebenfalls, daß die Kreisvorschubbewegung bzw. Zusatzdrehbewegung des Werkzeuges oder Werkstükkes auf mechanischem Weg mittels eines separaten Vorschubantriebes und eines Differentialgetriebes bewerkstelligt wird, wobei für das Werkzeug und das Werkstück ein gemeinsamer Antrieb vorgesehen ist

Im Sinne der Erfindung ist weiterhin, daß die Kreisvorschubbewegung bzw· Zusatzdrehbewegung des Werkzeuges und des Werkstückes mittels einer elektronischen Steuer- und Regeleinrichtung bewerkstelligt wird, wobei das Werkzeug und das Werkstück je durch einen separaten Motor angetrieben werden.

Es besteht auch die Möglichkeit, daß nur das Werkzeug oder das Werkstück angetrieben werden, wobei das angetriebene

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Teil das andere Teil über den Zahneingriff in Drehung versetzt, und daß die Zusatzdrehbewegung durch ein Bremsmoment erzeugt wird*

Gegebenenfalls wird ein vorbearbeitetes 7/erkstück fertig bearbeitet mit einem Werkzeug, bei welchem die Bogenzahndicke kleiner oder höchstens gleich groß ist wie die Bogenzahnlükke des vorbearbeiteten 7/erkstückes.

Ein anderes Merkmal der Erfindung ist es, daß ein rohes, unverzahntes 7/erkstück bearbeitet wird· Erfindungsgemäß erfolgt die Bearbeitung des 7/srkzeugprofils durch ein schneidendes, abfragendes oder umformendes Profilier- oder Abrichtwerkzeug, dessen Breite gleich oder großer ist als die f?erkstückereite.

DarÜberhinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Bearbeitung des Werkzeugprofils durch ein zylindrisches oder balliges Abrichtzahnrad mit schneidender, abtragender oder umformender Oberfläche erfolgt, dessen Breite kleiner ist als die Werkstückbreite, wobei durch ein axiales Verschieben des Abrichtzahnrades beim Profilieren, unter einem gleichzeitigen, die Zahnschräge berücksichtigenden Verdrehen, eine größere Breite des Abrichtsahnrades simuliert wird·

Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß ein außenverzahntes Werkstück mit einer außen-verzahnten gewinde- oder schneckenförmigen Schleif- oder Honscheibe bearbeitet wird, deren Profil globoid- oder hyperboloidähnlich geformt ist.

Ebenso ist es erfindungsgemäß, daß ein innenverzahntes Werkstück bearbeitet wird mit einer außenverzahnten gewinde-

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oder schneckenförmigen Schleif- oder Honscheibe, deren Profil eine Tonnenform aufweist.

Ein weiteres erfinderisches Merkmal ist es, daß ein außenverzahntes Werkstück bearbeitet wird mit einem außenverzahnten Schab- oder Honzahnrad, dessen Profil globoid- oder hyperboloidähnlich ausgebildet ist.

Darüberhinaus ist erfinderisch, daß ein außenverzahntes Werkstück bearbeitet wird mit einem innenverzahnten Schaboder Honzahnrad bzw« einer innenver^ahnten Schab-, Hon- oder Schleifschnecke, »vocei das tferkzeugprofil globoid- cder hjperboioidähnlich ausgeoilde"c ist.

Vorteilhaft is~ es, wer.r. ein inr.enverzdr.nte3 ,iersstlo-: mit einem außenverzannten Scnab- oder Honzahnrad bearoeitet wird, dessen Profil eine Tonnenform aufweise.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens einen Drehantrieb, vorteilhafverweise bestehend aus einem Werkstueклюѣor und einem Schleifmotor für das Werkstück und/oder das Werkzeug aufweist, daß ferner ein Zustellantrieb für die relativen Zu- und Rückstellbewegungen zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug vorhanden ist, und daß elektronische und/oder mechanische und/oder hydraulische Mittel zur Erzeugung einer zusätzlichen Drehbewegung des Werkstückes oder des Werkzeuges vorgesehen sind.

Ein weiteres erfinderisches Merkmal ist es, daß die erfindungsgemäße Einrichtung folgende Teile aufweist: eine Eingabeeinheit für die Werkzeug-, Werkstück- und Bearbeitungsdaten, einen Vorschubgenerator, einen Lagerregelkreis für

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die Zu- und Rückstellbewegung des Werkzeugschlittens und einen Regelkreis für die Werkstückdrehbewegung, bestehend aus dem Drehantrieb, einem Drehwinkelgeber am Werkstück und einem Regler sowie einem Drehwinkelgeber am 7/erkseug.

Erfindungsgemäß ist ebenfalls, daß die Eingabeeinheit zur Aufnahme folgender Daten eingerichtet ist: Gang- bzw. Zähnezahl des Werkzeuges bzw» Werkstückes, Bogenzahndicke und Soll-Bogenzahndicke des Werkzeuges bzw. des Werkstückes, Soll-Achsabstand zwischen den Werkzeugachsen und den Werkstückachsen, Zustell-, Schrupp- und Schlicht-Vcrschubwege in Zustellrichtung das Werkzeugschlitten für das Vcrprcfilieren des Werkzeuges bzw· аіз 7orbearbeitung eir.es nich: vorverzahnten Werkstückes sowie die Geschwindigkeiten in diesen einzelnen Zustell- bzw. Quervorschubphasen, in weiteren Zustell-, Schrupp- und Schlicht-Yorschubwinkel und Zustell-, Schrupp- und Schlicht-Vorschubwinkelgeschwindigkeiten für die Zusatzdrehbewegung des Werkzeuges oder des Werkstückes sowie Verharrzeiten nach Beendigung der Profilierbzw· Bearbeitungsvorschubbewegungen·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden· Es zeigen:

Pig. 1: schematisch die Eingriffsverhältnisse zwischen einem Werkstück und einem Werkzeug bei dem bekannten Eintauchverfahren;

Figo 2: schematisch die Eingriffsverhältnisse beim erfindungsgemäßen Verfahren;

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Pig. 3: einen Ausschnitt aus der Pig. 2 in größerem Maßstab;

Pig. 4: schematisch die einzelnen Operationsschritte bei der Bearbeitung eines Stirnzahnrades und

Figo 5! schematisch eine Einrichtung für die Durchführung des Verfahrens.

Aus der Pig. 1 gehen die ungünstigen, verfahrensbedingten Eingriffseigenschaften beim reinen Tauchschleifen eines Werkstückes 1 in Form eines zylindrischen Stirnzahnrades mittels eines Werkzeuges 2 in Form einer globoidähnlichen Schleifschnecke hervor. Das zu erzeugende Zahnrad—Fertigprofil 3 und die rohen Zahnflanken Ί des Werkstückes sind entsprechend dargestellt. Die Profilforn 5 des Werkzeuges 2, der bekannten Schleifschnecke, ist so ausgebildet, daß bei Erreichung des Soll-Achsabstandes zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück das genaue Zahnrad-Fertigprofil 3 entsteht, wobei alifällige Zahnkorrekturen wie Kopf- und Pußrücknahme sowie Längsballigkeit berücksichtigt sindo

Am Anfang des Tauchvorganges entsteht noch keine Linienberührung, sondern lediglich eine Ein- oder Zweipunktberührung, wie an den Stellen б angedeutet ist» Die erwünschten günstigen Verhältnisse des Profilwälzschleifens, nämlich die der Linienberührung, treten erst auf, wenn das Per tigmaß der Verzahnung erreicht ist, de he wenn das Werkzeug 2, die Schleifschnecke, um den gesamten Zustellbetrag χ radial eingefahren worden ist. Diese Eigenschaft ist deshalb dem bekannten Verfahren eigen, weil die Singriffslinie keine Gerade ist, sondern eine räumlich gekrümmte Linie bzw. Fläche· (Es sei darauf hingewiesen, daß nur die Evolventenverzahnung mit einer Geraden als Singriffslinie das Merkmal

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des korrekten Eingriffes aufweist, auch, bei sich änderndem Achsabstand.) In allen Phasen des Vorschleifens finden darum lediglich Punktberührungen statt. Dadurch wird schon bei geringer Spanleistung örtlich eine große Erwärmung erzeugt, und als Folge davon treten am fertig geschliffenen Zahnrad Brandflecken auf»

Wird nun gemäß den Fig. 2 und 3 das Profil 7 des Werkzeuges 2, der Schleifschnecke, so gewählt, daß deren Bogenzahnlücke L größer oder mindestens gleich groß ist wie die Soll-Bogenzahndicke D des Werkstückes 1, des Zahnrades, d. h. L > D ; oder analog in Punktion der Bogenzahndicke D des Werkzeuges und der Bogenzahnlücke L des Werksxickes ausgedrückt: D^ 5 ^-,> so kann das Werkzeug 2 sofort auf

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die volle Tiefe, bis sum Erreichen des Soil-Achsabs'andes a zwischen der Werkzeugachse 8 und der Werkstückachse 9 zugestellt werden, ohne daß eine Berührung mi~ den noch rohen Zahnflanken 4 des Werkstückes 1 stattfindet*

Das rotierende Werkzeug 2 und das rotierende Werkstück 1 stehen dabei miteinander in korrektem Zahneingriff, wobei das Verhältnis der Drehzahlen einem aus dem Verhältnis der beiden Zähnezahlen von Werkstück und Werkzeug resultierenden Grunddrehzahlenverhältnis entspricht.

Nun wird zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug eine relative Kreisvorschubbewegung ausgeführt, die aus einer positiven und anschließend negativen Zusatzdrehbewegung des Werkstückes oder des Werkzeuges besteht, welche Zusatzdrehbewegung der entsprechenden Grunddrehzahl überlagert wird. Dadurch werden nacheinander zuerst die einen und dann die anderen Zahnflanken des Werkstückes geschliffen.

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Das Bewegungsprogramm für die Bearbeitung ist in Figo 4 dargestellt und ist in Schritte 10 bis 20 aufgegliedert. Schritt 10 ist der erste dieser Bearbeitungsschritte.

- Schritt 10: Das Werkzeug fährt voll auf Tiefe, d. h. es erfolgt eine Zustellbewegung aus der Mitte vorbearbeiteten Zahnlücke des Werkstückes, bis der Soll-Achsabstand a erreicht ist. Während des Schrittes 10 findet keine Bearbeitung statt·

- Schritt 11: In Silgang wirI nun ein Verdrehwinkel о -^ des Werkstückes durchfahren, ois knapp vor der berührung dar Zahnt lanke des .Yerkstückss mit der Yerkzeugflanke· Diese Iusatzdrehbe.vesung um den Verdrehwinkel UJ_n-, wird der Gr unddrehzahl des r/erkstückes überlagert, d. h« dessen Rotation v/ird etwas beschleunigt· Die Größe des Freihubes könnte z. B. durch einen Berührungssensor gemessen werden·

- Schritt 12: Nun erfolgt die eigentliche Bearbeitung der rechten Zahnflanken, beginnend mit den Schrupphub, welcher einer relativen Verdrehung ω-,-ρ entspricht©

- Schritt 13: Im anschließenden Schlichthub über den Bereich des Verdrehwinkelstü_?ß werden die rechten Flanken fertig bearbeitet.

- Schritt 14 J In der rechten Endposition, welche einem Verdrehwinkel ^p entspricht, findet ein Stillstand des Drehvorschubes für die Dauer t^ statt während einer oder mehreren Werkstückumdrehungen zwecks Ausschleifens und Ausfunkens.

- Schritt 15ί Dieser Schritt umfaßt die Rückstellung bis zur Mittellage und die Kreiszusteilung bis zur Berührung der

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linken Zahnflanke mit der entsprechenden Werkzeugflanke· In der Gesamtheit wird ein Freihub üj_q-^ im Eilgang durchfahren. Die Rotation des Werkstückes wird entsprechend etwas verzögert·

- Schritte 16 bis 18: Analog zu den rechten Planken werden nun die linken Zahnflanken geschruppt und geschlichtet (Drehwinkel CD-Jj₁ und a> _2L) , worauf ein Stillstand der linken Endposition o;-^ während der Verharrzeit tx stattfindet.

- Schritt 19·' Das Tferkstück wird nun um den DrehwinkelO,_T beschleunig", bis die liittellage erreicht ist zum Freistellen des Werkzeuges.

- Schritt 20: Der letzte Operationsschritt umfaßt das radiale Ausfahren.

Bei einem spezifischen Bearbeitungsbeispiel wurde das Werkzeug, die Schleifschnecke, so profiliert, daß das rohe Werkstück mit einem totalen Verdrehspiel von 0,2 mm, also 0,1 mm Spiel s pro Seite in das Werkzeugprofil paßt. Das rohe Werkstück hat ein Gesamtbearbeitungsaufmaß von total 2b = 0,4 mm im Stirnschnitt; das bedeutet, daß auf jeder Planke ein Bearbeitungsaufmaß b von 0,2 mm wegzuschleifen isto

Daraus ergibt sich, daß bei voll auf Tiefe zugefahrenem Werkzeug das Werkstück, am Umfang gemessen, nach jeder Richtung um 0,3 mm gegenüber seiner Mittellage verdreht werden muß, damit das gewünschte Bogenzahnfertigmaß erreicht wirdo

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Dies entspricht, als Funktion des Teilkreisradius r des Werkstückes ausgedrückt, einer Verdrehung des letzteren um

Zusatzdrehwinkel Δ ^ш = 1~

Das Spiel s und das BearbeitungsaufmaS b je Zahnflanke ist im Stirnschnitt und in Umfangsrichtung des Werkstückes gemessen.

Statt der Verdrehuns des 7/erkstlickes kann auch eins äquivalente Verdrehung des <7erkzeuges vorgesehen sein»

Zum Abrichten des 7/erkseuges 7/ird ein Diamantsahnrad ѵэг-wendet, dessen Bogenzahndicke, auf dem Teilkreis gemessen, kleiner oder gleich ist als die gewünschte Bogenzah.nlückenwei te des 7/erkzeuges. Auch das Diamantzahnrad wird zuerst auf volle Tiefe eingefahren und dann, ausgehend von der mittleren Position, jeweils einmal im positiven und einmal im negativen Drehsinn um einen Zusatzdrehwinkel Д JX verdreht. Diese Zusatzdrehbewegung wird wiederum der Grunddrehbewegung des Diamantzahnrades überlagert, d. h. dieses wird einmal etwas beschleunigt und anschließend etwas verzögert.

Dadurch wird ein Diamantzahnrad simuliert, welches eine um 2 . /N, "X . г j größere Bogenzahndicke im Stirnschnitt aufweist als effektiv vorhanden ist. (Teilkreisradius r^ des Diamantzahnrades) Δ Λ wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß die gewünschte Bogenzahnlückenweite am Werkzeug entsteht. Im allgemeinen sind die beiden Zusatzdrehwinkel Δ lü

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(für die Werkstückbearbeitung) und & λ (für das Abrichten mit dem Diamantzahnrad) nicht gleich groß.

Das neue Verfahren weist gegenüber den bisher praktizierten Verfahren folgende Vorteile auf;

Zwischen dem Werkzeug und der Zahnflanke des Werkstückes, besteht schon beim Schruppen, unabhängig von der Materialzugabe, eine volle Linienberührungo

- Es besteht keine Abhängigkeit mehr zwischen der Bogenzahndicke des geschliffenen Zahnrades und der Bogenzahndicks des Abrichtzahnrades с Die gewünschte Zahnbogendicke des Werkstückes wird einfach an der noch zu beschreibenden Steuerung der Werkzeugmaschine eingestellt о Infolge der Möglichkeit des JTachläppens der DiamantZahnräder, ohne Beeinflussung der Plankendurchmesser der zu schleifenden Zahnräder, weisen die Diamantzahnräder eine längere Lebensdauer auf·

- Auch die Werkzeuge können länger benutzt werden, da die Zahnflanken mehrmals abgerichtet γ/erden können, bevor auf eine neue Tiefe zugestellt werden muß.

- Schließlich bestehen infolge des vorhandenen Spiels wirksamere Kühlmögliciikeiten, so daß sehr hohe Schleifleistungen erzielt werden können«

Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Fig. 5 dargestellt« Diese Einrichtung weist eine Eingabeeinheit 21 auf für die Werkzeug- und Werkstück-Parameter sowie für die Bearbeitungsdaten. Ein von der Eingabeeinheit 21 gespeister Vorschubgenerator 22

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wirkt auf einen Lageregelkreis 2 3 zur Erzeugung der Zu- und Rückstellbewegung des Werkzeugschlittens 24, auf welchem das Werkzeug 2 gelagert ist. Der Lagerregelkreis 23 umfaßt den Regler 25, den Servoverstärker 26, den Zustellantrieb 27 und eine Linearmeßeinrichtung 28.

Der Vorschubgenerator 22 ist ferner mit einein Regelkreis zur Erzeugung der Drehbewegung des 'Werkstückes 1 verbunden· Dieser Regelkreis 29 umfaßt den Regler 30, einen Servoverstärker 31, den y/erkstückmotor 32 und einen Drehwinkelgeber 33« Die Signale de3 Yorschubgenerators 22 und des Drehwinkelgebers 35> der mit dem Schleifmotor 34 verbunden ist, bilden gemeinsam den Soliwert der 7/err:3tUckdrehung.

Bei Erreichen des Soll-Achsabstandes a schmiegt sich das globoid- oder hyperboloidähnlich geformte Werkzeug 2 an das Werkstück 1 an, von einer Stirnseite zur anderen. Je nach Steigungswinkel und Gangrichtung von Werkzeug und Werkstück kann der Achskreuzungswinkel von 0° bis 90° betragen·

In die Eingabeeinheit 21 werden folgende Daten eingegeben: die Gang- bzw. Zähnezahlen des Werkzeuges und des 7/erkstükkes, die Bogenzahndicke des Profilierwerkzeuges, die SoIl-Bogenzahndicke des 7/erkstückes, der Soll-Achsabstand zwischen Werkstück und Werkzeug, die Zustell-, Schrupp- und Schlicht-Vorschubwege in Zustellrichtung des 7/erkzeugschlittens für das Yorprofilieren des Werkzeuges bzw. die Vorbearbeitung nicht vorverzahnter Werkstücke. Ferner werden in die Eingabeeinheit eingegeben: die Geschwindigkeiten in den einzelnen Zustell- bzw. Quervorschubphasen, die Zustell-, Schrupp- und Schlichtvorschubwinkel und Zustell-, Schrupp- und Schlichtvorschub-Winkel-

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geschwindigkeiten für die Zusatzdrehbewegung des Werkzeuges oder des Werkstückes sowie Verharrzeiten nach Beendigung der Bearbeitungsvorschubbewegungen.

Anstatt das Werkzeug und das Werkstück mit separaten Motoren anzutreiben, könnte auch ein gemeinsamer Antrieb vorhanden sein. In diesem Fall wäre zur Ableitung der Werkstückdrehbewegung aus der Werkzeugdrehbewegung und der Drehbewegung des Vorschubmotors ein Differentialgetriebe zu verwenden«

Zine weitere Möglichkeit besteh" darin, nur dss 7/erkzsug anzutreiben, welches seinerseits über den Zahneingriff das 7/erkstück antreib", wobei dann die Zusatzdrehbewegung durch ein 3rensmoment am 7/erkstück erzeugt wird» Statt das Ѵэгк-zeug anzutreiben, könnte in analoger 7/eise nur das 7/erkstück angetrieben sein»

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform können beide Zahnflanken des Werkstückes gleichzeitig mit zwei, beispielsweise einander diametral gegenüberliegenden 7/erkzeugen bearbeitet werden, wobei in diesem Fall die Kreisvorschubbewegung durch Zusatzdrehbewegungen der Werkzeuge erfolgt· Bei weniger hohen Anforderungen an das Werkstück kann auf dessen Antrieb verzichtet werden, wobei dann die Werkzeuge über den Zahneingriff das Werkstück in Drehung versetzen. Das Werkstück ist in diesem Fall gewissermaßen zwischen den Werkzeugen "verspannt".

Das erfindungsgemäße Bearbeitungsverfahren beschränkt sich nicht auf das Schleifen von Werkstücken in Form von Stirnzahnrädern mit einem Werkzeug in der Form einer Schleifschnecke« Es erstreckt sich ganz aligemein auf die Bearbei-

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tung eines Werkstückes durch ein schneidendes, abtragendes oder umformendes Profilier- oder Abrichtv/erkzeuge Palis das Werkstück im Lückengrund nicht bearbeitet werden soll, muß der Pußkreisdurchmesser des Profilierwerkzeuges größer sein als derjenige des Werkstückes.

Folgende Möglichkeiten kommen z. B. in Frage:

- Das Werkzeug weist eine von dem zu bearbeitenden, außenverzahnten Werkstück abhängige, gloooid- oder hyperboloidähnliche Form auf und ist eine reit einer Auienverzahnung versehene, gewinde- oder sehnecker.förmize Schleif- oder Honscheibe·

- Das Werkzeug v/eist eine vom zu bearbeitenden, innenverzahnten Werkstück abhängige Tonnenform auf und ist eine mit einer Außenverzahnung versehene, gewinde- oder schneckenförmige Schleif- oder Honscheibe.

- Das Werkzeug weist eine vom zu bearbeitenden, außenverzahnten Werkstück abhängige, globoid- oder hyperboloidähnliche Form auf und ist ein außenverzahntes Schab- oder Honzahnrad.

- Das Werkzeug weist eine vom zu bearbeitenden, außenverzahnten Werkstück abhängige, globoid- oder hyperboloidähnliche Form auf und ist ein innenverzahntes Schab- oder Honzahnrad bzw«, eine innenverzahnte Schleif schnecke о

- Das Werkzeug weist eine vom zu bearbeitenden, innenverzahnten Werkstück abhängige Tonnenform auf und ist ein außenverzahntes Schab- oder Honzahnrad«

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- Zum Abrichten des Werkzeuges wird ein zylindrisches oder balliges Abrichtzahnrad mit schneidender, abtragender oder umformender Oberfläche eingesetzt, wobei die ?orm dieses Abrichtzahnrades der Soll-Geometrie des herzustellenden Werkzeuges entspricht, mit Ausnahme der Breite, die beim Profilierwerkzeug entweder etwas größer oder aber etwas klei ner ist und durch ein axiales Verschieben des Profilierwerkzeuges beim Profilieren unter einen gleichzeitigen, die Zahnschräge berücksichtigenden Verdrehen eis größere Breite simuliert wird»

Das erfindun^ssemäße Verfahren eignet sich auch zur Herst·?"¹-lung eines nicht νзгѵегzahnten Werkstückes» 3azu ,verier, das Werkzeug und das Werkstück unter Werkstoffabtrag oder Г.Іа-teriaiverdrängung in radialer Richtung aufeinander zu te .vest bis der Soll-Achsabstand erreicht ist, wonach die Weiterbearbeitung bzw. die Fertigbearbeitung mittels der vorbeschriebenen relativen Kreisvorschubbewegungen erfolgt.

Claims

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Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Bearbeitung eines Stirnzahnrades mittels mindestens eines rotierenden, zahnradartigen oder schnekkenförinigen Werkzeuges, welches mit dem Werkstück in Eingriff bringbar ist und bei Erreichen des Soll-Ferti_ gungs-Achsabstandes von einer Stirnseite des Werkstückes bis zur anderen Stirnseite desselben anliegt, wobei das Verhältnis der Drehzahlen einem aus dem Verhältnis der Zähnezahlen von Werkstück und Werkzeug resultierenden Grunddrehzahlenverhältnis entspricht, gekennzeichnet dadurch, daß das Werkzeug, dessen Bogensahndicks kleiner ist als das Fertigmaß der Bogenzahnlückenweite des zu erzeugenden Werkstückes, relativ zum letzteren radial zugestellt wird bis zum Erreichen des Soll-Achsabstandes und daß anschließend eine relative Kreisvorschubbewegung, bestehend aus einer positiven oder negativen Zusatzdrehbewegung des Werkstückes oder Werkzeuges ausgeführt wird, welche der entsprechenden Grunddrehzahl überlagert wird, derart, daß zuerst die einen Planken aller Werkstückzähne und anschließend die anderen Flanken bearbeitet werden·
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Bearbeitungsablauf wie folgt vorgesehen ist: radiale Zustellung bis zum Erreichen des Soll-Fertigungs-Achsabstandes, Bearbeitung der einen Werkstückflanken im Schruppvorschub und Schlichtvorschub, Stillstand in der Endposition während mindestens einer 7/erkstückumdrehung, anschließend Bewegungsumkehr und analoge Bearbeitung der anderen Werkstückflanken.

3» Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das

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Schruppen und Schlichten kontinuierlich oder in abgestuften Bewegungsschritten erfolgt.

4· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß beide Planken der Werkstlickzahne gleichzeitig mit zwei
Werkzeugen bearbeitet werden, wobei die Kreisvorschubbewegungen der Werkzeuge erfolgt.

5· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kreisvorschubbewegung bzw. Zusatzdrehbewegung des Werkzeuges oder Werkstückes auf mechanischem Weg mittels
eines separaten Vorschuban~riebes und eines Differential getriebes bewerkstelligt wird, wobei für das Werkzeug
und das Werkstück ein gemeinsamer Antrieb vorgesehen
ist·
6. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kreisvorschubbewegung bzw. Zusatzdrehbewegung des Werkzeuges und des Werkstückes mittels einer elektronischen Steuer- und Regeleinrichtung bewerkstelligt wird, wobei das Werkzeug und das Werkstück je durch einen separaten Motor angetrieben werden.

7· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß nur das Werkzeug oder das Werkstück angetrieben werden, wobei das angetriebene Teil das andere Teil über den
Zahneingriff in Drehung versetzt, und daß die Zusatzdrehbewegung durch ein Bremsmoment erzeugt wird.
8. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein vorbearbeitetes Werkstück fertig bearbeitet wird mit
einem Werkzeug, bei welchem die Bogenzahndicke kleiner

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oder höchstens gleich groß ist wie die Bogenzahnlücke. des vorbearbeiteten Werkstückes.

9· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein rohes, unverzahntes Werkstück bearbeitet wird·
10. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Bearbeitung des Werkzeugprofils durch ein schneidendes, abtragendes oder umformendes Profilier- oder Abrichtwerkzeug erfolgt, dessen Breite gleich oder größer ist als die Werkstückbreite·
11. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Bearbeitung des Werkzeugprcfils durch ein zylindrisches oder balliges Abrichtzahnrad mit schneidender, abtragender oder umformender Oberfläche erfolgt, dessen Breite kleiner ist als die Werkstückbreite, wobei durch ein axiales Verschieben des Abrichtzahnrades beim Profilieren, unter einem gleichzeitigen, die Zahnschräge berücksichtigenden Verdrehen, eine größere Breite des Abrichtzahnrades simuliert wird.
12. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein außenverzahntes Werkstück mit einer außenverzahnten gewinde- oder schneckenförmigen Schleif- oder Honscheibe bearbeitet wird, deren Profil globoid- oder hyperboloidähnlich geformt ist.

13· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein innenverzahntes Werkstück bearbeitet wird mit einer außenverzahnten gewinde- oder schneckenförmigen Schleifoder Honscheibe, deren Profil eine Tonnenform aufweist.

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14· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein außenverzahntes Werkstück bearbeitet wird mit einem außenverzahnten Schab- oder Honzahnrad, dessen Profil globoid- oder hyperboloidähniich ausgebildet ist.

15· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein außenverzahntes Werkstück bearbeitet wird mit einem innenverzahnten Schab- oder Honzahnrad bzw» einer innenverzahnten Schab-, Hon- oder Schleifschnecke, wobei das Werkzeugprofil globoid- oder hyperboloidähnlich ausgebildet ist·

16o Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein innenverzahntes Werkstück mit einem außenverzahnten Schab- oder Honzahnrad bearbeitet wird, dessen Profil eine Tonnenform aufweist.

17· Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß sie mindestens einen Drehantrieb, vorteilhafterweise bestehend aus einem Werkstückmotor (32) und einem Schleifmotor (34), für das Werkstück (1) und/oder das Werkzeug (2) aufweist, daß ferner ein Zustellantrieb (27) für die relativen Zu- und Rucks teilbewegungen zwischen dem Werkstück (1) und dem Werkzeug (2) vorhanden ist, und daß elektronische und/oder mechanische und/oder hydraulische Mittel zur Erzeugung einer zusätzlichen Drehbewegung des Werkstückes (1) oder des Werkzeuges (2) vorgesehen sind.
18. Einrichtung nach Punkt 17, gekennzeichnet durch folgende Teile: eine Eingabeeinheit (21) für die Werkzeug-, Werkstück- und Bearbeitungsdaten, einen Vorschubgenerator (22), einen Lageregelkreis (23) für die Zu- und

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Rückstellbewegung des Werkzeugschlittens (24) und einen Regelkreis (29) für die Werkstückdrehbewegung, bestehend aus dem Drehantrieb, einein Drehwinkelgeber (33) am 7/erkstück (1) und einem Regler (30) sowie einem Drehwinkelgeber (35) am Werkzeug (2).

19· Einrichtung nach Punkt 17, gekennzeichnet dadurch, daß die Eingabeeinheit (21) zur Aufnahme folgender Daten eingerichtet ist: Gang- bzw. Sähnezahl des Werkzeuges (2) bzw. Werkstückes (1), Bogenzahndicke (D ) und Soll-Bogenzahndicke (D ) des Werkzeuges (2) bzw. des Werk-Stückes (1), Soll-Achsabstand (a) zwischen den Werkzeugachsen (8) und den Werkstückachsen O)₅ Zustell-, Schrupp- und Schlicht-Yorschubwege in Zustellrichtung des Werkzeugschlitten3 (24) für das Vorprofilieren des Werkzeuges (2) bzw. die Vorbearbeitung eines nicht vorverzahnten Werkstückes (1) sowie die Geschwindigkeiten in diesen einzelnen Zustell- bzw. Quervorschubpha3en, im weiteren Zustell-, Schrupp- und Schlicht-Vorschubwinkel und Zustell-, Schrupp- und Schlicht-Vorschubwinkelgeschwindigkeiten für die Zusatzdrehbewegung des Werkzeuges (2) oder des Werkstückes (1) sowie Verharrzeiten nach Beendigung der Profilier- bzw. Bearbeitungsvorschubbewegungen.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen