-
Schleifschnecke zur Zahnradbearbeitung und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Schleifschnecke zur Zahnradbearbeitung mit schraubenförmig
um einen Tragkörper herum angeordneten, radial unterbrochenen, segmentförmigen Schleifelementen
und das Verfahren zur ihrer Herstellung.
-
Bei einer bekannten Schleifschnecke dieser Art sind verhältnismäßig
breite, gedrungene Windungssegmente als Schleifelemente verwendet, die im Querschnitt
schwalbenschwanzförmige Füße haben. Diese Windungssegmente sind schwierig anzufertigen.
Sie müssen einzeln mittels verwundener Formen hergestellt werden. Für die Befestigung
dieser Windungssegmente auf dem Tragkörper hat der aus einer konischen Trommel bestehende
Tragkörper Längsschlitze. Die Windungssegmente sind mit ihren schwalbenschwanzförmigen
Füßen einzeln in entsprechende schraubenförmige Nuten eines im Querschnitt annähernd
T-förmigen Halterungselementes eingesetzt und mittels Schrauben festgeklemmt. Die
Halterungselemente sind ihrerseits mit den senkrechten T-Stegen in die Längsschlitze
des Tragkörpers eingeschoben und über im Inneren liegende Gestänge mit Verstellvorrichtungen
verbunden. Bei dieser Art der Befestigung ist es nicht möglich, die Windungssegmente
alle spielfrei in die Nuten der Halterungselemente einzusetzen, und andererseits
haben die Lagerzapfen der Gestänge unvermeidlich ein gewisses Spiel. Unter dem Einfluß
der beim Schleifen auftretenden Vibrationen können sich sowohl die einzelnen Windungssegmente
in ihren Nuten als auch die Halterungselemente in den Längsschlitzen verschieben.
An den Stoßstellen der Windungssegmente treten dadurch Absätze auf, die eine genaue
Zahnradbearbeitung unmöglich machen. Mit der bekannten Schleifschnecke können offenbar
nur Zahnräder mit verhältnismäßig großer Teilung bearbeitet werden, da zwischen
den Windungssegmenten befindliche Schrauben ein enges Aneinanderrücken der Windungssegmente
unmöglich machen.
-
Es ist ferner bekannt, Schleifscheiben aus kreissektorförmigen Einzelteilen
aufzubauen, die miteinander und mit einem Tragkörper durch ein Bindemittel verbunden
sind.
-
Zur Herstellung der Schleifschnecke nach der Erfindung können ebene,
sektorförmige bzw. segmentförmige Schleifelemente verwendet werden und ihnen in
einer hierzu geeigneten Vorrichtung durch Verwinden die Form von Abschnitten einer
Schraubenfläche gegeben werden. Dabei kann eine größere Zahl von Schleifringen bzw.
Schleifringsegmenten gleichzeitig hergestellt und ebenfalls gleichzeitig in die
gewünschte Form gebracht werden. Ferner ist auch die Befestigung der Schleifschnecke
auf dem Tragkörper einfach, da die Schleifschnecke direkt auf den Tragkörper mittels
eines Bindemittels aufgeklebt werden kann. Die Distanzstücke zwischen den einzelnen
Schleifsegmenten gewährleisten, daß die Schleifschnecke ein exaktes Zahnprofil aufweist,
so daß eine genaue Zahnradbearbeitung möglich ist. Zudem können die Abstände der
einzelnen Schleifsegemente sehr klein gemacht werden, so daß auch Zahnräder geringer
Teilung mit der erfindungsgemäßen Schleifschnecke geschliffen werden können.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Schleifschnecke zusammen mit einer Vorrichtung zu ihrer Herstellung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 einen Radialschnitt durch ein ringförmiges, noch unverformtes Schleifelement
für eine Schleifschnecke nach der Erfindung, Fig. 2 eine Seitenansicht des Schleifelementes
nach Fig. 1 nach seiner elastischen Verformung zur Bildung einer Windung, Fig. 3
eine teilweise Aufsicht des in Fig. 1 dargestellten Schleifelementes, Fig. 4 einen
Querschnitt durch eine Schleifschnecke nach der Erfindung, die auf einem ebenfalls
im
Schnitt dargestellten Schleifschneckenträger angeordnet ist,
Fig. 5 eine teilweise Aufsicht der in Fig. 4 gezeigten Schleifschnecke, Fig. 6 einen
teilweisen Querschnitt einer anderen Ausführungsform der Erfindung, insbesondere
zum Schleifen eines kleinen Moduls und einer großen Zähnezahl, Fig. 7 einen teilweisen
Querschnitt einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schleifschnecke,
insbesondere zum Schleifen eines großen Moduls und einer kleinen Zähnezahl, wobei
die Schleifschnecke auf einem abnehmbaren Tragkörper angeordnet ist, Fig. 8 einen
Teilquerschnitt einer Vorrichtung zum Zusammenbauen und Verbinden der Schleifelemente
mit oder ohne abnehmbarem Tragkörper, Fig. 9 eine teilweise Aufsicht der Vorrichtung
nach Fig. 8, Fig. 10 teilweise in Aufsicht und teilweise im radialen Schnitt eine
Schleifschnecke mit abnehmbarem Tragkörper zur Aufnahme von auf der Arbeitsachse
zentrierten Schleifelementen, Fig. 11 eine gegenüber der Fig. 10 abgeänderte Ausführungsform
für das Schleifen von Zahnrädern mit kleinen Zähnezahlen, wobei die Schleifelemente
auf einem abnehmbaren Tragkörper angeordnet sind.
-
Eine Schleifschnecke nach der Erfindung wird durch einen oder mehrere
radial unterbrochene, segmentförmige Schleifelemente gebildet, die nach einem bekannten
Verfahren hergestellt sind, das im wesentlichen darin besteht, daß Schleifkörner
mit Kunstharz gemischt werden und die auf diese Weise erhaltene Masse mit Hilfe
einer Presse in einer Form verdichtet wird. Die Schleifelemente haben bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel ursprünglich die Form flacher Ringe oder Ringteile 1, wie in
Fig. 1 und 3 dargestellt. Der Ring oder Ringteil wird dann in einen Ofen gebracht
und auf eine Temperatur erhitzt, um die gewünschte Polymerisation herbeizuführen.
-
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird dieser Ring oder Ringteil
1 so geformt, daß sein Innenumfang schwalbenschwanzförmige Ansätze 2 aufweist, die
zu seiner Verankerung im Schleifringträger dienen. Der Außenumfang 3 des Ringes
oder Ringteiles ist zahnförmig profiliert und weist eine Dicke auf, die mindestens
gleich einer halben Teilung des zu schleifenden Zahnrades ist. Jeder Ring oder Ringteil
1 ist mindestens auf seiner einen Fläche mit Distanzstücken 4, beispielsweise Blättchen,
versehen, deren Dicke so gewählt ist, daß die Ringe oder Ringteile 1 im erforderlichen
Abstand voneinander gehalten werden.
-
Wenn vollständige Ringe 1 verwendet werden, werden diese vor oder
nach dem Härten an einer Stelle radial durchgeschnitten, so daß sie zur Bildung
der Windungen für die Schleifschnecke elastisch verformt werden können.
-
Zweckmäßig werden Schleifringteile verwendet, die sich über 270° erstrecken,
wodurch sich eine Versetzung der in Längsrichtung der Schnecke aufeinanderfolgenden
Stoßstellen ergibt. Dies ist günstig, um eine größtmögliche Widerstandsfähigkeit
der Schnecke gegen Zerspringen zu gewährleisten.
-
Die vollständige, aus Fig.4 ersichtliche Schleifschnecke besteht aus
den ring- bzw. ringsegmentförmigen Schleifelementen 1, die untereinander an ihren
Seitenflächen in an sich bekannter Weise durch ein Bindemittel derart verbunden
sind; daß am Umfang ein Zahnprofil frei bleibt, wobei die seitlich an den Schleifelementen
angeordneten Distanzstücke 4 die Einhaltung der erforderlichen Abstände der Schleifelemente
voneinander gewährleisten.
-
Als Bindemittel findet zweckmäßig ein solches Verwendung, das selbst
nicht schleifend wirkt und dessen Härte geringer ist als diejenige des zur Bildung
der Schleifsegmente verwendeten Bindemittels. Hierdurch wird das spätere Nachschleifen
erleichtert. Beispielsweise kann das die Zwischenräume ausfüllende und die Schleifschnecke
mit einem Tragkörper verbindende Bindemittel 28 ein Gemisch aus Polyesterharz
und Holzmehl sein.
-
Für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Schnecke aus Ringen oder
Ringteilen kann beispielsweise die in Fig. 8 und 9 mit ihren wesentlichen Teilen
schematisch dargestellte Vorrichtung verwendet werden. Diese weist einen Stützring
5 auf, der an seiner Oberseite mit schraubenförmigen Rippen 6 versehen ist, deren
Steigung derjenigen der mit dieser Vorrichtung herzustellenden Schleifschnecke genau
gleich ist. Ferner sind eine Anzahl Zwischenringe 7 vorgesehen, deren Zahl gleich
der Zahl der Windungen der herzustellenden Schnecke ist und die durch Schrägschlitze
8 unterbrochen sind, so daß sie leichter verformt werden und genau den Windungen
angepaßt werden können.
-
In dem Stützring 5 ist mindestens ein Stift 9 vorgesehen, der zur
Zentrierung des Tragkörpers 16 dient, der den Elementen der Schleifschnecke gemeinsam
ist. Durch den Stützring 5 sind eine Anzahl Schrauben 10 geführt, mit welchen der
Stützring auf einem (nicht dargestellten) Sockel befestigt werden kann.
-
Der Stützring 5 bildet gewissermaßen den abnehmbaren Boden einer Form,
deren zylindrische Wand durch eine ringförmige Wand 11 gebildet wird, die an ihrem
oberen Ende und auf ihrer Innenfläche mindestens eine Nut 12 aufweist, die als Führung
für einen Stift 13 dient, der an einem Deckel 14 befestigt ist. Dieser ist auf seiner
Innenseite mit schraubenförmigen Rippen 15 versehen, die entsprechende Abstützrampen
für die darunter befindlichen zusammenzudrückenden Elemente bilden.
-
Der Tragkörper 16 weist eine Anzahl Gewindebohrungen 17 auf, in die
Anschlußstücke 18 eingeschraubt werden können, welche die Endstücke von Leitungen
19 bilden, die zu einer Schraubenpump 20 oder einer anderen gleichwertigen Druckquelle
führen. In diese Gewindebohrungen 17 können später Stopfen 21 eingeschraubt werden.
In der ringförmigen Wand 11 sind ebenfalls Gewindebohrungen 22 vorgesehen, in die
Stopfen 23 eingesetzt werden können, die einen Zapfen 24 aufweisen, der von der
Ringwand nach innen in einen freien, durch ein entsprechendes Profil des Deckels
14 begrenzten Raum hineinragt.
-
Mit Hilfe dieser verhältnismäßig einfachen Vorrichtung kann eine Schleifschnecke
gemäß der Erfindung im wesentlichen wie folgt hergestellt werden: Auf den durch
die Schrauben 10 an einem darunter befindlichen Sockel festgeschraubten Stützring
5 wird ein erster Schleifring oder Ringteil 1 aufgelegt, dessen richtige Lage dadurch
bestimmt wird, daß er auf den schraubenförmigen Rippen 6 zur Auflage kommt. Auf
den Umfang dieses Ringes 1 werden die einen ersten Zwischenring 7 bildenden Teile
aufgelegt. Sodann
wird ein zweiter Ring oder Ringteil 1, ein zweiter
Zwischenring 7 usw. aufgelegt, bis die Zahl der Windungen erzielt wird, welche die
herzustellende Schleifschnecke haben soll. Zwischen den Ringen oder Ringteilen befinden
sich ferner die Plättchen 4 sowie die Stoßfugen bedeckende Abdeckstücke 25 (Fig.
10). Hierauf wird der durch den Stift oder die Stifte 9 in der erforderlichen Weise
zentrierte Tragkörper 16 eingesetzt. Schließlich wird der Deckel 14 heruntergesenkt,
der sich durch seine schraubenförmigen Rippen 15 senkrecht und gleichmäßig auf den
oberen Ring oder Ringteil abstützt, der sich seinerseits mittels der Plättchen und
der Abdeckstücke 4, 25 senkrecht auf dem darunter befindlichen Ring oder Ringteil
abstützt, so daß der Druck des Deckels 14 gleichmäßig auf alle die Schleifschnecke
bildenden Teile übertragen wird und damit die ursprünglich ebenen Ringe oder Ringteile
1 zu einer Schraubenfläche verformt werden, so daß sie eine Schleifschnecke bilden.
Infolge der beschriebenen Anordnung der Teile besteht einerseits zwischen den aufeinanderfolgenden
Ringen oder Ringteilen und andererseits zwischen dem Innenumfang der Ringe oder
Ringteile und der Außenfläche des Tragkörpers 16 ein zusammenhängender Zwischenraum,
der zur Aufnahme des Bindemittels bestimmt ist. Dieser Zwischenraum wird unter Druck
durch die Betätigung der Pumpe 20 od. dgl. mit einer halbflüssigen Masse (Bindemittel)
gefüllt.
-
Nach dem Füllen des Zwischenraums werden die Anschlußstücke 1s entfernt
und durch die Stopfen 21 ersetzt. Die Vorrichtung muß unter Druck gehalten werden,
damit die Polymerisation des Bindemittels stattfinden kann, die außerdem durch eine
Temperaturerhöhung des Ganzen beispielsweise auf 40 bis 45° C aktiviert werden kann.
-
Das Herausnehmen aus der Form kann in einfacher Weise und rasch dadurch
geschehen, daß der Deckel 14 mit Hilfe einer beliebigen (nicht dargestellten) Hebevorrichtung
abgehoben wird. Beim Abheben nimmt der Deckel 14 die ringförmige Wand 11 mit Hilfe
der Mitnehmer mit, die durch die vorstehenden Zapfen 24 gebildet werden, die in
den Deckel eingreifen. Die Zwischenringe 7 können ebenfalls leicht abgenommen werden,
da sie aus mehreren Abschnitten bestehen. Das Herausnehmen aus der Form wird ferner
dadurch erleichtert, daß der Stützring 5, die ringförmige Wand 11 und die Zwischenringe
7 aus einem Material hergestellt sind, an dem das einen Bestandteil des Bindemittels
bildende Harz nicht haftet. Der aus Stahl bestehende Tragkörper 16 ist mit den Schleifringen
oder Schleifringteilen sowohl durch das Haften des Bindemittels als auch durch die
durch die Vorsprünge 2 gebildete Verankerung fest verbunden. Die Schleifschnecke
kann nunmehr in jede Zahnradschleifmaschine eingebaut werden.
-
Wie in Fig. 4 bis 7 gezeigt, kann eine Schleifschnecke der beschriebenen
Art mittels der gleichen Vorrichtung, jedoch ohne Anordnung auf einem Tragkörper
hergesellt werden. In diesem Falle genügt es, den normalerweise aus Stahl bestehenden
Tragkörper 16 durch einen vorläufigen Tragkörper zu ersetzen, der aus einem Material
besteht, an dem das Bindemittel nicht haftet, beispielsweise aus Bronze. Der vorläufige
Tragkörper wird hierbei in einer Form und mit Abmessungen ausgebildet, daß er voll
gegen den mit Kerben versehenen Innenrand der Schleifringe oder Schleifrinbeile
anliegt, in welchem Falle der erwähnte ununterbrochene Zwischenraum nun zwischen
den Schleifringen oder Schleifringteilen besteht.
-
Wie in Fig. 4 bis 7 schematisch dargestellt, werden die auf diese
Weise ohne Tragkörper hergestellten Schleifschnecken unmittelbar auf eine Werkzeugträgerscheibe
26 aufgebracht, die mit Düsen 27 versehen ist, die mit der Einspritzvorrichtung
19, 20 verbunden werden, durch welche das Bindemittel gleichzeitig zwischen die
Schleifringe oder Schleifringteile 1 und in den Zwischenraum zwischen den Schleifringen
und der Scheibe 26 gefördert wird, genau, wie vorstehend für die Schleifschnecken
mit Trägerkörper beschrieben.
-
Die in Fig. 8 und 9 schematisch dargestellte Vorrichtung kann sowohl
zur Herstellung einer Schleif-Schnecke mit einer großen Zahl von Windungen, wie
in Fig. 10 dargestellt, als auch einer Schleifschnecke mit einer kleinstmöglichen
Zahl von Windungen, wie in Fig.11 dargestellt, verwendet werden. Diese Schleifschnecken
können ohne weiteres auf der gleichen Werkzeugträgerscheibe 29 befestigt werden,
vorausgesetzt, daß in den Tragringen 30, 31 der Schleifschnecken nach Fig.
10 und 11 die gleichen Gewindebohrungen 32 vorgesehen sind, damit die gleichen Befestigungsschrauben
33 verwendet werden können, wobei die Tragringe 30, 31 je eine Ausdrehung 34 bzw.
35 aufweisen, durch die sie auf der Scheibe 29 zentriert werden können.
-
Bei den abgenutzten oder nicht mehr brauchbaren Schleifschnecken können
die Tragscheiben und die abnehmbaren Tragringe dadurch wiedergewonnen werden, daß
sie in ein Lösungsmittel für das Bindemittel, beispielsweise Polyester, getaucht
werden, wofür praktisch keine Handarbeit erforderlich ist und wobei die wiederzugewinnenden
Elemente nicht beschädigt werden.
-
Die auf diese Weise herstellbaren Schleifschnecken können praktisch
mit allen Abmessungen und mit einer beliebigen Zahl von Windungen und beliebigen
Profilen gefertigt werden. Diese Schleifschnecken haben auch eine beträchtliche
Festigkeit, vor allem gegenüber den Wirkungen der Fliehkraft und gegen Zerspringen,
insbesondere dann, wenn die radialen Stoßstellen 36 zwischn den aufeinanderfolgenden
Schleifringen oder Schleifringteilen so angeordnet werden, daß sie so gleichmäßig
wie möglich um den Umfang der Schleifschnecke herum verteilt sind.