DE4305408A1

DE4305408A1 - Method for measuring gears and arrangement for machining and measuring gears

Info

Publication number: DE4305408A1
Application number: DE19934305408
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Nagata
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1993-02-22
Filing date: 1993-02-22
Publication date: 1994-08-25

Abstract

A measuring head is attached to a grinding-wheel carrier of an NC gear-grinding machine, in which case tooth profile, tooth trace, tooth pitch and the like of a ground gear in the NC gear-grinding machine are measured by activation of the control functions of various parts provided on the machine, without having to unclamp the gear from the machine. The measuring head attached to the grinding-wheel carrier can be withdrawn from a position in which it bears on the tooth flank of the ground gear clamped in the grinding machine into a position in which it does not obstruct the grinding wheel during the grinding operation, so that the grinding wheel does not need to be unclamped from the machine even during the gear measurement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen von mittels einer numerisch gesteuerten bzw. NC-Zahn radschleifmaschine maschinell bzw. spanend bearbeiteten Zahnrädern sowie eine Anordnung, die eine Maschine zum Schleifen und Formen von Zahnrädern mittels einer Schleifscheibe mit einer Vorrichtung zum Vermessen der geschliffenen Zahnräder an Ort und Stelle, ohne die Zahnräder aus der Schleifmaschine auszuspannen, kombi niert.The invention relates to a method for measuring by means of a numerically controlled or NC tooth wheel grinding machine machined or machined Gears as well as an arrangement that a machine for Grinding and shaping gears using a Grinding wheel with a device for measuring the ground gears in place without the Unclamping gears from the grinding machine, combi kidney.

Bei der Herstellung von Hochpräzisions-Zahnrädern, die durch eine Zahnradschleifmaschine spanend bearbei tet werden, ist es übliche Praxis, mindestens ein Zahn rad in einem Fertigungslos als Probe zu nehmen und Zahnprofil, Flankenlinie usw. zu prüfen, um vor der weiteren Bearbeitung der restlichen Zahnräder des Loses festzustellen, ob die (spanenden) Bearbeitungsbedingun gen einwandfrei sind.In the manufacture of high precision gears, machining by a gear grinding machine it is common practice to have at least one tooth to be taken as a sample in a production batch and Tooth profile, flank line, etc. to check before further processing of the remaining gears of the lot determine whether the (machining) machining conditions conditions are flawless.

Herkömmlicherweise wurde die Präzisionsprüfung bzw. Feinmessung an Zahnrädern bei einer Zahnradschleifmaschine dieser Art mittels eines für diesen speziellen Zweck aus schließlich vorgesehenen Meßgeräts durchgeführt. Derzeit wird nun versucht, eine Zahnradschleifmaschine zu ent wickeln, die zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit in der Lage ist, die Zahnräder nach erfolgter Schleif bearbeitung an Ort und Stelle (in situ) zu vermessen (vgl. z. B. JP-OS 92322/1989). Gemäß diesem Stand der Technik wird die Genauigkeit des Zahnprofils geprüft, während das geschliffene Zahnrad noch auf der Arbeits spindel einer Zahnradherstellungs/bearbeitungsmaschine aufgespannt ist. Der Meß(geräte)kopf einer an der Säulen platte befestigten Meßvorrichtung wird mit der Zahn flanke des Zahnrads in Berührung gebracht, das durch Drehung der Spindel und Vorschub des Spindelstocks zu einer Abrollbewegung auf dem Grundkreis gebracht wird. Die Ausgangssignale von der Meßvorrichtung werden zu einer getrennten Steuervorrichtung für Datenverarbei tung zur Überprüfung der Maß-Genauigkeit übertragen.Traditionally, precision testing or Fine measurement on gears in a gear grinding machine of this type by means of a special purpose finally provided measuring device performed. Currently is now trying to ent a gear grinding machine wrap that to improve performance is able to grind the gears after they are done machining on site (in situ) (see e.g. JP-OS 92322/1989). According to this state of the Technology, the accuracy of the tooth profile is checked, while the ground gear is still working spindle of a gear manufacturing / processing machine is spanned. The measuring (device) head one on the columns plate attached measuring device is with the tooth flank of the gear brought into contact by that Rotation of the spindle and advance of the headstock a rolling motion on the base circle. The output signals from the measuring device become too a separate control device for data processing transferred to check the dimensional accuracy.

Nachteilig am bisherigen Verfahren zum Prüfen der Zahnradgenauigkeit mittels einer getrennten Vorrichtung ist, daß die Umsetzung des Werkstücks oder das Einstellen bzw. Vorgeben der Meßbedingungen an der Vorrichtung zeit raubend ist. Andererseits ist an der Zahnradschleifma schine, welche die Zahnräder zu vermessen vermag, nach teilig, daß die Zahl der vermeßbaren Zahnradarten be grenzt ist und zusätzliche Kosten für die Hinzufügung solcher Mechanismen und Vorrichtungen, um das geschliffe ne Zahnrad abrollen zu lassen und die Ausgangssignalda ten von der Meßvorrichtung zu verarbeiten, erforderlich sind.A disadvantage of the previous method for checking the Gear accuracy using a separate device is that the implementation of the workpiece or the setting or specifying the measurement conditions on the device is consuming. On the other hand is on the gear grinding line that the gears can measure partly that the number of avoidable gear types be is limited and additional cost of addition such mechanisms and devices to grind the to let a gear roll and the output signals to process ten of the measuring device required are.

Die Erfindung bezweckt die Ausschaltung der beim Stand der Technik gegebenen Probleme durch Schaffung eines Verfahrens zum Messen der Präzision bzw. Maßgenauigkeit von geschliffenen Zahnrädern sowie einer Zahnradschleifanordnung, die unter Nutzung der Eigen funktionen einer NC-Schleifmaschine auch als Vorrichtung zum Messen der Genauigkeit ohne die Notwendigkeit für zusätzliche Steuerfunktionen dient. The invention aims to eliminate the at State of the art problems through creation a method for measuring the precision or dimensional accuracy of ground gears and one Gear grinding arrangement using the Eigen Functions of an NC grinding machine also as a device to measure accuracy without the need for serves additional control functions.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Mes sen von Zahnprofil, Flankenlinie, Zahnteilung usw. auf einer NC-Schleifmaschine durch Anbringung eines Meß kopfes am Schleifscheibenhalter oder -träger der Schleif maschine und Nutzung der Steuerfunktionen verschiedener Bauelemente der Maschine.The invention relates to a method for measuring tooth profile, flank line, tooth pitch, etc. an NC grinding machine by attaching a measuring head of the grinding wheel holder or carrier of the grinding machine and use of various control functions Components of the machine.

Die mit einer Vorrichtung zur Genauigkeitsmessung von geschliffenen Zahnrädern kombinierte Zahnradschleif anordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeich net, daß ein am Schleifscheibenträger einer NC-Zahnrad schleifmaschine angebrachter Meßkopf während des Meß vorgangs mit der Zahnflanke des am Werkstückhalter oder -träger befindlichen geschliffenen Zahnrads in Berührung oder Anlage gelangt und daß der Meßkopf in eine Stellung zurückziehbar ist, in welcher er das Zahnrad und die Schleifscheibe beim Schleifvorgang nicht behindert.The one with a device for accuracy measurement Combined grinding of ground gears arrangement according to the invention is characterized net that one on the grinding wheel carrier of an NC gear Grinding machine attached measuring head during the measurement operation with the tooth flank of the on the workpiece holder or -mounted ground gear in contact or system and that the measuring head in one position is retractable in which he the gear and the Grinding wheel not hindered during the grinding process.

Erfindungsgemäß kann ein geschliffenes Zahnrad einer unmittelbaren Vermessung an Ort und Stelle an bzw. in der Schleifmaschine unterworfen werden; dies bedeu tet, daß die Schleifscheibe und das geschliffene Zahn rad in der Maschine ein- bzw. aufgespannt bleiben. Die Steuerung oder Kontrolle der verschiedenen Spindeln während des Meßvorgangs kann unter Nutzung der ursprüng lichen Steuerfunktionen einer NC-Schleifmaschine er reicht werden. Da hierbei keine Notwendigkeit für zu sätzliche Steuereinheiten oder Abwandlungen verschiede ner Teile besteht, wird mit der Erfindung eine Zahnrad schleifanordnung geschaffen, die mit einer Vorrichtung zum Vermessen der geschliffenen Zahnräder kombiniert und zudem kostengünstig, kompakt gebaut und in einem weiten Bereich einsetzbar ist.According to the invention, a ground gear an immediate measurement on the spot or be subjected to in the grinder; this means tet that the grinding wheel and the ground tooth wheel clamped or clamped in the machine. The Control or control of the various spindles during the measurement process using the original control functions of an NC grinding machine be enough. Because there is no need for this too additional control units or modifications various ner parts, with the invention is a gear grinding arrangement created with a device combined to measure the ground gears and also inexpensive, compactly built and in a wide range Range can be used.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: The following are preferred embodiments of the Invention explained with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer numerisch gesteuer ten bzw. NC-Zahnradschleifmaschine, auf wel che die Erfindung anwendbar ist, Fig. 1 is a front view of a numerically controlled your th or NC gear grinding machine, on wel the invention che applicable

Fig. 2 eine im Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 gehaltene Seitenansicht, Fig. 2 is a side view in cross section along the line II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Schleifscheibenträ gers, an dem ein Meßkopf angebracht ist, ge mäß einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 3 is a side view of a Schleifscheibenträ gers, to which a measuring head is mounted, accelerator as an embodiment of the invention,

Fig. 4 eine Seitenansicht zur Verdeutlichung eines Beispiels der Positionierung der Spitze des Meßkopfes gemäß der Erfindung, Fig. 4 is a side view showing an example of the positioning of the tip of the measuring head according to the invention,

Fig. 5 eine graphische Darstellung des Prinzips der Vermessung des Zahnprofils eines Zahnrads mit Evolventenverzahnung gemäß einem Beispiel der Erfindung, Fig. 5 is a graph illustrating the principle of measurement of the tooth profile of a gear wheel with involute gear teeth according to an embodiment of the invention,

Fig. 6 eine Darstellung des Prinzips der Vermessung des Zahnprofils gemäß einem anderen Beispiel der Erfindung, Fig. 6 is an illustration of the principle of measurement of the tooth profile according to another embodiment of the invention,

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Prinzips der Messung der Zahnteilung gemäß einem (weiteren) Beispiel der Erfindung und Fig. 7 is a schematic illustration of the principle of measurement of the tooth pitch in accordance with a (further) embodiment of the invention, and

Fig. 8 ein Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung des Pro zesses der automatischen Zahnradfertigung in der Endfeinbearbeitungsstufe unter Anwendung der NC-Zahnradschleifanordnung gemäß der Er findung. Fig. 8 is a flowchart to illustrate the process of automatic gear manufacturing in the final finishing stage using the NC gear grinding arrangement according to the invention.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist ein X-Achsentisch 20 auf einem T-förmigen Maschinenbett 21 montiert. Auf dem X- Achsentisch 20 sind ein Schalttisch 13 und ein Reitstock 14 mit miteinander fluchtenden Spindelzentren (A-Achse oder Achse A) montiert bzw. gelagert, wobei ein (in den Fig. 1 und 2 nicht dargestelltes) zu schleifendes Werk stück dazwischen angeordnet ist. Der X-Achsentisch 20 ist über eine Kugelschraubspindel 18, die durch einen X-Achsen-Servomotor 16 an der einen Seite des Maschinen betts angetrieben wird, und eine Kugelschraubmutter 17 seitlich (in Richtung der X-Achse) hin- und hergehend verfahrbar. Der Zahnradträger des (Teil-)Schalttisches 13 ist unter dem Antrieb eines A-Achsen-Servomotors 15 zum (Teilungs-)Fortschalten um das Wellen- oder Achs zentrum drehbar. An der Rückseite des T-förmigen Maschi nenbetts 21 ist in der Mitte desselben ein Ständer 1 montiert, der unter dem Antrieb eines Y-Achsen-Servo motors 12 über eine Kugelschraubspindel 10 und eine Kugelschraubmutter 11 quer in Richtung der Y-Achse hin- und hergehend verfahrbar ist. An der Vorderseite des Ständers 1 ist ein Z-Achsentisch 5 montiert, der auf ähnliche Weise durch einen über dem Ständer 1 angeordne ten Z-Achsen-Servomotor 4 über eine Kugelschraubspindel 3 und eine Kugelschraubmutter 2 lotrecht (in Z-Achsen richtung) hin- und hergehend verfahrbar ist. An der Vor derseite des Z-Achsentisches 5 ist ein Schleifscheiben halter bzw. -träger 7 montiert, in welchem eine Schleif scheibe 9 mit einer Geometrie entsprechend der Zahnlücke des zu schleifenden Zahnrads gelagert ist. Mit der Zif fer 8 ist ein Schleifscheiben-Spindelmotor zum Antrei ben und Drehen der Schleifscheibe 9 bezeichnet. Der Schleifscheibenträger 7 wird durch einen am Z-Achsen tisch 5 gehalterten B-Achsen-Servomotor 6 angetrieben und ist um die waagerechte Achslinie (B-Achse oder Achse B) drehbar, welche das Wellenzentrum der Schleif scheibe senkrecht zur Axial- oder Achslinie der A-Achse passiert. Der Schleifscheibenträger 7 (die Schleifschei be 9) kann somit unter einem Winkel entsprechend dem Schrägungs- oder Steigungswinkel, wenn das zu bearbei tende Werkstück ein Schrägzahnrad ist, geneigt werden. Falls der B-Achsen-Servomotor 6 nicht verwendet wird, kann der Schleifscheibenträger 7 von Hand um die B- Achse geneigt werden.Referring to FIGS. 1 and 2, an X-axis table 20 is mounted on a T-shaped machine bed 21. On the X-axis table 20 , an indexing table 13 and a tailstock 14 with mutually aligned spindle centers (A-axis or A-axis) are mounted or mounted, with a workpiece (not shown in FIGS . 1 and 2) to be ground arranged in between is. The X-axis table 20 can be moved back and forth laterally (in the direction of the X-axis) via a ball screw 18 , which is driven by an X-axis servo motor 16 on one side of the machine, and a ball screw nut 17 . The gear carrier of the (sub) indexing table 13 can be rotated under the drive of an A-axis servo motor 15 for (indexing) indexing about the shaft or axis center. At the back of the T-shaped machine nenbetts 21 a stand 1 is mounted in the middle of the same, which under the drive of a Y-axis servo motor 12 via a ball screw 10 and a ball screw nut 11 back and forth in the direction of the Y axis is traversable. At the front of the stand 1 , a Z-axis table 5 is mounted, which in a similar way is arranged vertically (in the Z-axis direction) by a Z-axis servo motor 4 arranged above the stand 1 via a ball screw 3 and a ball screw nut 2. and can be moved here. On the front of the Z-axis table 5 , a grinding wheel holder or carrier 7 is mounted, in which a grinding wheel 9 is mounted with a geometry corresponding to the tooth gap of the gear to be ground. With the Zif fer 8 , a grinding wheel spindle motor for driving and rotating the grinding wheel 9 is designated. The grinding wheel carrier 7 is driven by a B-axis servo motor 6 held on the Z-axis table 5 and is rotatable about the horizontal axis line (B axis or axis B), which rotates the shaft center of the grinding wheel perpendicular to the axial or axis line of the A -Axis happens. The grinding wheel carrier 7 (the grinding wheel be 9 ) can thus be inclined at an angle corresponding to the helix or pitch angle when the workpiece to be machined is a helical gear. If the B-axis servo motor 6 is not used, the grinding wheel carrier 7 can be inclined by hand around the B axis.

Für einen Zahnradschleifvorgang wird ein zu schlei fendes Werkstück zwischen dem Schalttisch 13 und dem Reitstock 14 plaziert bzw. eingespannt und zum Be schleifen mit der Schleifscheibe 9 in Berührung ge bracht, wobei das Werkstück mittels des X-Achsen-Servo motors 16 in Richtung der Flankenbreite verschoben wird. Nach dem Schleifen einer Zahnlücke wird das Werkstück durch den mit dem Schalttisch 13 verbundenen Servomotor 15 weitergeschaltet und um eine Zahlteilung (weiter)ge dreht, worauf das Schleifen der nächsten Zahnlücke er folgt. Im Fall eines Anschneidens (cutting) und Ballig schleifens wird die Schleifscheibe 9 mittels der Y- und Z-Achsen-Servomotoren 12 bzw. 4 für Bewegung in den Richtungen der Y- bzw. Z-Achsen gesteuert. Wenn die Schleifscheibe abgezogen oder modifiziert werden soll kann anstelle des Werkstücks eine Abziehvorrichtung zwi schen Schalttisch 13 und Reitstock 14 montiert (einge spannt) werden, um den Abziehvorgang auf der Schleif maschine mit gleichzeitiger Steuerung der betreffenden Achsen durchzuführen.For a gear grinding process, a workpiece to be sanded is placed or clamped between the control table 13 and the tailstock 14 and brought into contact with the grinding wheel 9 for grinding, the workpiece being driven by the X-axis servo motor 16 in the direction of the flank width is moved. After grinding a tooth gap, the workpiece is advanced by the servo motor 15 connected to the control table 13 and rotated by a number division (further), whereupon the next tooth gap is ground. In the case of cutting and spherical grinding, the grinding wheel 9 is controlled by means of the Y and Z axis servomotors 12 and 4 for movement in the directions of the Y and Z axes. If the grinding wheel is to be removed or modified, a pulling device between the control table 13 and tailstock 14 can be mounted (clamped) instead of the workpiece in order to carry out the removal process on the grinding machine with simultaneous control of the axes in question.

Die mit der Funktion der Zahnradvermessung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kombinierte Schleif anordnung ist auf eine NC-Zahnradschleifmaschine ange wandt, die für eine Simultansteuerung um mindestens drei Achsen ausgelegt und an welcher ein Meßkopf, etwa ein elektrisches Mikrometer, angebracht ist. Gemäß Fig. 3 ist der Schleifscheibenträger 7 an sich der gleiche wie in den Fig. 1 und 2. Die Basis eines im wesentlichen L-förmigen Meßkopf-Arms 22 ist an der Seite des Schleif scheibenträgers neben der Schleifscheibe 9 gelagert. Am Spitzen- bzw. Vorderende des Arms 22 ist ein Meßkopf 23, etwa ein elektrisches Mikrometer, angebracht. Der Meßkopf-Arm 22 ist zwischen einer Stellung, in welcher der Meßkopf 23 sich für eine Messung zu einem zu schlei fenden Zahnrad erstreckt (in Fig. 3 in ausgezogenen Linien eingezeichnet, und einer oberen Ruhestellung (gestrichelte Linien) verschwenkbar. Ein sich an die Rückseite des Arms 22 anlegender Anschlag 24 ist an der Seite am Schleifscheibenträger 7 vorgesehen, um den Arm 22 sicher in der Meßstellung zu halten. Auf ähnliche Weise ist an der Oberseite des Schleifscheibenträgers 7 ein Anschlag 25, um den Meßkopf-Arm 22 in der Ruhestel lung zu halten, vorgesehen. Aufgrund der Anordnung des Anschlags 24 für Meßvorgang kann die Positionier-Wieder holungsgenauigkeit bei der Messung ohne weiteres auf einer Größe von etwa 0,5 µm gehalten werden, wenn der Meßkopf-Arm 22 aus der rückwärtigen Ruhestellung in die vordere (Meß-)Stellung geschwenkt wird.The combined with the function of the gear measurement according to one embodiment of the invention, grinding arrangement is applied to an NC gear grinding machine, which is designed for simultaneous control about at least three axes and on which a measuring head, such as an electrical micrometer, is attached. Referring to FIG. 3 of the grinding wheel support 7 per se is the same as in FIGS. 1 and 2. The base of a substantially L-shaped measuring head arm 22 is mounted next to the carrier disk of the grinding wheel 9 on the side of the grinding. A measuring head 23 , for example an electrical micrometer, is attached to the tip or front end of the arm 22 . The measuring head arm 22 can be pivoted between a position in which the measuring head 23 extends for measurement to a gear wheel to be ground (shown in solid lines in FIG. 3) and an upper rest position (dashed lines) back of the arm 22 berthing stop 24 is provided on the side of the grinding wheel carrier 7 to the arm 22 to keep safely in the measuring position. Similarly, at the top of grinding wheel support 7, a stop 25 to the measuring head arm 22 in the inoperative position Due to the arrangement of the stop 24 for the measurement process, the positioning repeatability during the measurement can be easily maintained at a size of approximately 0.5 μm when the measuring head arm 22 moves from the rear rest position into the front position (Measuring) position is pivoted.

Der Meßkopf 23 wird mit seinem Vorderende in bezug auf das Wellen- oder Achszentrum (A-Achse) des Zahnrads dadurch positioniert, daß ein zylindrisches Element 30 (z. B. ein Werkstückdorn, eine Zentrierspindel o. dgl.) eines bekannten Radius zwischen dem Reitstock 14 und dem Schalttisch 13 montiert bzw. eingespannt wird. Es ist auch möglich, den Meßkopf sich unmittelbar an den zu schleifenden Ziel- oder Sollabschnitt am Zahnrad anlegen zu lassen. Wenn die Genauigkeit bei der wieder holten Positionierung des Arms 22 ungenügend ist, wird der Meßkopf 23 jedesmal auf die in Fig. 4 gezeigte Weise positioniert. The measuring head 23 is positioned with its front end with respect to the shaft or axis center (A-axis) of the gearwheel in that a cylindrical element 30 (e.g. a workpiece mandrel, a centering spindle or the like) of a known radius between the Tailstock 14 and the control table 13 is mounted or clamped. It is also possible to have the measuring head rest directly on the target or target section to be ground on the gearwheel. If the accuracy in repeating the positioning of the arm 22 is insufficient, the measuring head 23 is positioned in the manner shown in FIG. 4 each time.

Im folgenden ist die Vermessung des Zahnprofils von Zahnrädern mit Evolventenverzahnung anhand von Fig. 5 erläutert. Das Vorderende 23a des Meßkopfes 23 wird durch gleichzeitige Steuerung bzw. Simultansteuerung der Verschiebungen von Y-Achsentisch und Z-Achsentisch sowie der Drehung des Schalttisches um die A-Achse längs einer Tangentiallinie PT auf dem Grundkreis C des Zahnrads von einem Punkt A zu einem Punkt B ver schoben. Die Auslenkung des Vorderendes 23a des Meß kopfes 23 wird in Form von Daten ausgegeben. Einige der für den Schleifvorgang benutzten Steuerprogramme können als Programm zum Steuern oder Kontrollieren der jeweiligen Achsen benutzt werden. Wenn die Bewegungen bzw. Verschiebungen der verschiedenen Teile einwandfrei sind und das Zahnprofil in Übereinstimmung mit der Theorie geschliffen worden ist, wird die Auslenkung des Meßkopfes 23 zu Null. Wenn die Koordinatenwerte oder -größen des Punkts A zu (YA, ZA) gegeben sind, bestimmen sich die Koordinaten des Punkts B (YB, ZB) wie folgt:The measurement of the tooth profile of gear wheels with involute toothing is explained below with reference to FIG. 5. The front end 23 a of the measuring head 23 is by simultaneous control or simultaneous control of the displacements of the Y-axis table and the Z-axis table and the rotation of the indexing table around the A-axis along a tangent line PT on the base circle C of the gear from a point A to one Point B moved. The deflection of the front end 23 a of the measuring head 23 is output in the form of data. Some of the control programs used for the grinding process can be used as a program for controlling or checking the respective axes. If the movements or displacements of the various parts are correct and the tooth profile has been ground in accordance with the theory, the deflection of the measuring head 23 becomes zero. If the coordinate values or sizes of point A are given as (YA, ZA), the coordinates of point B (YB, ZB) are determined as follows:

YB = YA + LsinR₁,YB = YA + LsinR ₁ ,

ZB = ZA + LcosR₁,ZB = ZA + LcosR ₁ ,

R = tanαB - tanαA.R = tanαB - tanαA.

In obigen Gleichungen ist mit dem Symbol L die Strecke bezeichnet, über die sich das Vorderende 23a des Meß kopfes vom Punkt A zum Punkt B bewegt. Das Symbol αA bezeichnet den Eingriffswinkel des Punkts A, und das Symbol αB steht für den Eingriffswinkel des Punkts B.In the above equations, the symbol L denotes the distance over which the front end 23 a of the measuring head moves from point A to point B. The symbol αA denotes the pressure angle of point A, and the symbol αB stands for the pressure angle of point B.

Bei der Drehung des Zahnrads 31 um die A-Achse ver schiebt sich das Vorderende 23a des Meßkopfes in Y- und Z-Achsenrichtung vom Punkt A zum Punkt B, während es mit einer der Zahnflanken 31a eines Zahns in Anlage steht, so daß damit das Zahnprofil einer beliebigen Zahnflanke 31a gemessen werden kann. Nach erfolgter Profilmessung eines Zahns wird das Zahnrad 31 um eine Zahnteilung fortgeschaltet und gedreht, wobei das Vor derende 23a des Meßkopfes vor der Durchführung der nächsten Messung in die Ausgangsstellung zurückgeführt worden ist. In Fig. 5 steht das Symbol rg für den Radius des Grundkreises.When the gear 31 rotates about the A axis, the front end 23 a of the measuring head moves in the Y and Z axis directions from point A to point B, while it is in contact with one of the tooth flanks 31 a of a tooth, so that so that the tooth profile of any tooth flank 31 a can be measured. After the profile measurement of a tooth has been completed, the toothed wheel 31 is advanced and rotated by one tooth pitch, the end 23 a of the measuring head being returned to the starting position before the next measurement is carried out. In Fig. 5, the symbol rg stands for the radius of the base circle.

Durch anfängliches Einstellen des Programms in der Weise, daß R₁ = R₂ + αA = 0 bei dem in Fig. 5 ver anschaulichten Meßprinzip gilt, braucht der Meßkopf nicht in der Y-Achsenrichtung bewegt zu werden, so daß die Messung unter Zweiachsensteuerung bezüglich der A- und Z-Achsen erfolgen kann. Wenn R₁ = R₂ + αA = 90° gilt, braucht der Meßkopf nicht in der Z-Achsenrichtung bewegt zu werden, so daß die Messung unter Zweiachsen steuerung bezüglich der A- und Y-Achsen erfolgen kann.By initially setting the program in such a way that R ₁ = R ₂ + αA = 0 applies to the measuring principle illustrated in FIG. 5, the measuring head need not be moved in the Y-axis direction, so that the measurement with respect to two-axis control of the A and Z axes. If R ₁ = R ₂ + αA = 90 °, the measuring head need not be moved in the Z-axis direction, so that the measurement can be carried out under two-axis control with respect to the A and Y axes.

Wahlweise kann das Zahnprofil durch Verfolgung der Koordinaten des Vorderendes des Meßkopfes unter NC- Steuerung gemessen werden, indem der Meßkopf mit der Zahnflanke in Berührung gebracht wird. Diese Methode ist nicht notwendigerweise auf Zahnräder mit Evolven tenverzahnung beschränkt, sondern erlaubt auch die Messung bzw. Vermessung von Profilen anderer Zahnrad arten. Im Fall von Zahnrädern mit Evolventenverzahnung erfolgt eine Annäherung an die Zahnprofilkurve eines derartigen Zahnrads mit einem Kreisbogen unter Be nutzung des Kreisbogenkorrekturprogramms der NC-Vorrich tung. Die Flanke eines Zahns wird (dabei) in mehrere Kreisbogensegmente unterteilt, und der Meßkopf wird zur Bewegung veranlaßt, um den Kreisbogen zu verfol gen bzw. abzutasten. Da sich die Anlagestellung des Meßkopfes am Vorderende verschiebt, muß der Werkzeugradius auf ähnliche Weise mittels der angeschlossenen NC- Vorrichtung korrigiert werden.Optionally, the tooth profile can be tracked by Coordinates of the front end of the measuring head under NC Control can be measured by the measuring head with the Tooth flank is brought into contact. This method is not necessarily on gears with Evolven limited, but also allows the Measurement or measurement of profiles of other gear species. In the case of involute toothed gears the tooth profile curve is approximated such gear with a circular arc under Be Use of the NC device's circular arc correction program tung. The flank of a tooth is divided into several Circular arc segments divided, and the measuring head is caused to move to follow the arc conditions or feel. Since the investment position of the Tool head at the front end, the tool radius in a similar way using the connected NC Device to be corrected.

Ein anderes Beispiel der Zahnprofilvermessung ge mäß der Erfindung ist nachstehend anhand des in Fig. 6 dargestellten Meßprinzips erläutert. Bei diesem Bei spiel wird der Meßkopf unter NC-Steuerung an die Zahn flanke 31a eines Zahnrads 31 in Anlage gebracht, um die Koordinatenwerte an diesem Punkt auszulesen. Ins besondere wird dabei die Zahnprofilkurve S eines will kürlichen Zahns in kleine Segmente (z. B. 50 Segmente) unterteilt, wobei das theoretische Zahnprofil an je dem Punkt in Y-Z-Koordinaten ausgedrückt wird. Die tatsächlichen oder Ist-Y-Z-Koordinaten werden durch Anlegen des Vorderendes 23a des Meßkopfes 23 an das betreffende Segment gemessen. Die Messung des Zahnpro fils erfolgt durch Vergleichen der Differenz zwischen den theoretischen und tatsächlichen Y-Z-Koordinaten werten. Die Differenz bedeutet dabei den Fehler im Zahnprofil. Da sich die Berührungs- oder Anlagestel le des Meßkopf-Vorderendes 23a ebenfalls ändert, muß der Werkzeugradius unter Heranziehung des Programms der NC-Vorrichtung korrigiert werden. Das Verfahren gemäß diesem Beispiel ist auch auf Zahnräder mit Zycloiden-, Trochoiden- und Evolventenverzahnung an wendbar.Another example of the tooth profile measurement according to the invention is explained below with reference to the measuring principle shown in FIG. 6. In this example, the measuring head is brought into contact with the tooth flank 31 a of a gear 31 under NC control in order to read out the coordinate values at this point. In particular, the tooth profile curve S of an arbitrary tooth is divided into small segments (e.g. 50 segments), the theoretical tooth profile at each point being expressed in YZ coordinates. The actual or actual YZ coordinates are measured by applying the front end 23 a of the measuring head 23 to the relevant segment. The tooth profile is measured by comparing the difference between the theoretical and actual YZ coordinates. The difference means the error in the tooth profile. Since the contact or contact position of the measuring head front end 23 a also changes, the tool radius must be corrected using the program of the NC device. The method according to this example can also be applied to gears with cycloid, trochoid and involute teeth.

Im folgenden sind von der Vermessung des Zahnpro fils verschiedene Messungen an Zahnrädern erläutert. Gemäß Fig. 7, die das Grundprinzip einer Zahnteilungs messung veranschaulicht, sind zwei Meßköpfe 26, 27, etwa elektrische Mikrometer, an der Stirnfläche oder der Seite des Schleifscheibenträgers 7 angebracht. Ein Detektor 28, etwa ein elektrisches Mikrometer zum Er fassen der Vorschubstellung des Schleifscheibenträgers 7, ist an der Seite des X-Achsentisches 20 befestigt, wo er gegenüber der Y-Achsenrichtung unbeweglich ist. Die beiden Meßköpfe 26, 27 gemäß diesem Beispiel sind von einander so beabstandet, daß sie längs der Zahnteil bahn des Zahnrads 31 mit den Zahnflanken 31a bzw. 31b in Berührung gelangen. Die Zahnteilung kann durch die Anzeigewerte der Meßköpfe 26, 27 ermittelt werden. Für die Messung wird der Schleifscheibenträger 7 vor geschoben, um die Meßköpfe 26, 27 jeweils an der oder nahe der Zahnteilbahn des am Schalttisch aufgespannten Zahnrads 31 an die Zahnflanken 31a bzw. 31b anzulegen (die Y-Z-Koordinaten zu diesem Zeitpunkt sind zu Y₀, Z₀ gegeben). Sodann wird der Schleifscheibenträger 7 in Richtung der Y-Achse (in der Richtung vom Zahnrad hinweg) zurückgezogen. Hierauf werden die A-Achsenspin del um eine Zahnteilung gedreht und der Schleifschei benträger 7 wiederum in der Y-Achsenrichtung vorgescho ben, um ihn auf Y₀ zu positionieren. Der am X-Achsen tisch vorgesehene Detektor 28 prüft, ob der Schleif scheibenträger 7 genau auf Y₀ zurückgeführt ist. Die Differenz in den Anzeigewerten oder Ablesungen der Meßköpfe 26, 27 ergibt den Fehler für eine Zahnteilung. Diese Schritte werden N-mal oder für 360° wiederholt. Da nach dieser Methode die Differenz zwischen zwei Meßköpfen bestimmt wird, hat der Fortschaltfehler auf der A-Achse keinen Einfluß auf den Meßfehler. Aufge speicherte Zahnteilungsfehler oder Fehler in benach barten Zahnteilungen können durch Verarbeitung der Daten ermittelt werden, welche die Daten der jeweili gen Meßköpfe beeinhalten.Various measurements on gears are explained below from the measurement of the tooth profile. According to Fig. 7, which illustrates the basic principle of a tooth division measurement, two measuring heads 26, 27, as electric micrometer, attached to the end face or side of the grinding wheel carrier 7. A detector 28 , such as an electrical micrometer to grasp the feed position of the grinding wheel carrier 7 , is attached to the side of the X-axis table 20 , where it is immovable with respect to the Y-axis direction. The two measuring heads 26 , 27 according to this example are spaced from each other so that they come into contact along the toothed part path of the gear 31 with the tooth flanks 31 a and 31 b. The tooth pitch can be determined by the display values of the measuring heads 26 , 27 . For the measurement, the grinding wheel carrier 7 is pushed in front in order to apply the measuring heads 26 , 27 to the tooth flanks 31 a and 31 b respectively on or near the partial tooth path of the toothed wheel 31 spanned on the control table (the YZ coordinates at this time are Y. ₀ , Z ₀ given). Then the grinding wheel carrier 7 is retracted in the direction of the Y axis (in the direction away from the gear wheel). Thereupon, the A-axis spindle del is rotated by one tooth pitch and the grinding wheel carrier 7 is again advanced in the Y-axis direction in order to position it on Y ₀ . The detector 28 provided on the X-axis table checks whether the grinding wheel carrier 7 is exactly returned to Y ₀ . The difference in the display values or readings of the measuring heads 26 , 27 results in the error for a tooth pitch. These steps are repeated N times or for 360 °. Since the difference between two measuring heads is determined according to this method, the indexing error on the A axis has no influence on the measuring error. Accumulated tooth pitch errors or errors in neighboring tooth pitches can be determined by processing the data which contain the data of the respective measuring heads.

Für die Zahn-Flankenlinienmessung wird der Meß kopf an einem Punkt an der Zahnflanke eines beliebigen Zahns angelegt und in der Flankenbreitenrichtung (in X-Achsenrichtung) bewegt, während gleichzeitig die A-Achsenspindel für bzw. über einen Steigungswinkel (im Fall eines Schrägzahnrads) gedreht wird. Wenn die Zahnradschleifmaschine ausreichend präzise arbeitet, um das Schleifen von Zahnrädern in Übereinstimmung mit den theoretischen Werten oder Größen zu erlauben, wird die Auslenkung des Meßkopfes zu Null. Schräg zahnräder können, wie oben erwähnt, mittels der Zweiachsen-Simultansteuerung vermessen werden, wäh rend im Fall von Stirnzahnrädern eine Bewegung oder Verschiebung nur in X-Achsenrichtung ausreicht.For the tooth flank line measurement, the meas head at a point on the tooth flank of any one Zahns applied and in the flank width direction (in X-axis direction) while moving the A-axis spindle for or over a pitch angle (in the case of a helical gear) is rotated. If the Gear grinding machine works with sufficient precision, around grinding gears in accordance with the theoretical values or sizes to allow the deflection of the measuring head becomes zero. Weird gears can, as mentioned above, by means of Two-axis simultaneous control can be measured, weh in the case of spur gears, a movement or Shift only in the X-axis direction is sufficient.

Für die beschriebenen Messungen können elektri sche Mikrometer o. dgl. verwendet werden, um Daten in Form von elektrischen Signalen zu gewinnen. Solche Daten können einem Rechner eingespeist und automa tisch verarbeitet werden, um die Genauigkeit des Zahnradschleifvorgangs zu bestimmen. Durch Verarbei tung der Meßergebnisse für Zahnprofil und Zahn-Flanken linie kann die Abweichung der augenblicklichen Stel lung der Schleifscheibe von ihrer richtigen Stellung sowohl in Y- als auch X-Achsenrichtung berechnet werden. Der Rechner kann dann einen Befehl zum Korrigieren (Aufheben) der Abweichung ausgeben, wodurch das auto matische Schleifen einwandfreier Zahnräder ermöglicht wird.For the measurements described, electri cal micrometer or the like can be used to data in To gain form of electrical signals. Such Data can be fed into a computer and automatically processed to ensure the accuracy of the table To determine gear grinding. By processing the measurement results for tooth profile and tooth flanks line can be the deviation of the current position the grinding wheel from its correct position can be calculated in both the Y and X axis directions. The computer can then issue a command to correct it Output (cancel) the deviation, causing the auto matic grinding of flawless gears becomes.

Fig. 8 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Prozesses oder Vorgangs der automatisierten Zahn radfertigung mit den Schritten der Bestimmung der Lagenbeziehung zwischen der Schleifscheibe und dem zu schleifenden Werkstück bei Anwendung der NC-Zahn radschleifanordnung in Kombination mit der erfindungs gemäßen Zahnradmeßvorrichtung sowie der Feinbearbeitung des geschliffenen Zahnrads. Ein zu einem Zahnrad zu schleifendes Werkstück wird in das mit der erfindungs gemäßen Zahnradmeßvorrichtung kombinierte NC-Zahnrad schleifsystem eingespannt und unter Einhaltung einer Zerspanungstoleranz grob geschliffen (Schritt 1). Ein Zahnprofilfehler wird an Ort und Stelle in der Schleif maschine gemessen (Schritt 2). Eine Verschiebung δY des Meßkopfes in der Y-Achsenrichtung sowie eine Ver schiebung δ Z des Meßkopfes in der Z-Achsenrichtung werden durch Datenverarbeitung im Rechner berechnet (Schritt 3). Das Werkstück wird einem Fertigschleifen mit den Zerspanungsgrößen Y + δY und Z + δZ unterworfen (Schritt 4). Sodann wird, ohne das Werk stück aus der Schleifmaschine auszuspannen, der Zahn profilfehler erneut mittels des Meßkopfes gemessen (Schritt 5). Wenn der gemessene Fehler δ den zulässi gen Grenzwert übersteigt, wird das Werkstück erneut geschliffen. Wenn der Fehler innerhalb der zulässi gen Grenzen liegt, wird die Bearbeitung als abge schlossen angesehen, und das fertiggestellte Zahn rad wird aus der Maschine entnommen. Fig. 8 is a flowchart illustrating the process or procedure of the automated gear wheel production with the steps of determining the positional relationship between the grinding wheel and the workpiece to be ground when using the NC gear grinding arrangement in combination with the gear measuring device according to the invention and the finishing of the ground Gear. A workpiece to be ground to a gear is clamped into the NC gear grinding system combined with the gear measuring device according to the invention and roughly ground in compliance with a machining tolerance (step 1). A tooth profile error is measured on the spot in the grinding machine (step 2). A shift δY of the measuring head in the Y-axis direction and a shift δ Z of the measuring head in the Z-axis direction are calculated by data processing in the computer (step 3). The workpiece is subjected to finish grinding with the machining sizes Y + δY and Z + δZ (step 4). Then, without unclamping the workpiece from the grinding machine, the tooth profile error is measured again by means of the measuring head (step 5). If the measured error δ exceeds the permissible limit, the workpiece is ground again. If the error is within the permissible limits, the machining is considered complete and the completed gear is removed from the machine.

Es ist darauf hinzuweisen, daß gemäß der Erfindung die augenblicklichen oder Ist-Bedingungen der Schleif maschine, wie Lagenverschiebung der Schleifscheiben welle und der Werkstückwelle aufgrund einer Tempera turerhöhung, auf der Grundlage der Meßdaten korrigiert werden können, so daß die Schleifbearbeitung stets unter einwandfreien Bedingungen durchgeführt werden kann.It should be noted that according to the invention the current or actual conditions of the grinding machine, such as shifting the position of the grinding wheels shaft and the workpiece shaft due to a tempera door increase, corrected on the basis of the measurement data can be, so that the grinding processing always be carried out under perfect conditions can.

Wie vorstehend beschrieben, wird erfindungsgemäß die Messung oder Vermessung des geschliffenen, zu ver messenden Zahnrads an Ort und Stelle und ohne ein Aus spannen der Schleifscheibe oder des geschliffenen Zahn rads aus der Maschine ermöglicht. Nach dem Grobschlei fen, d. h. Vorschleifen, wird das Werkstück vermessen, worauf die nötigen Korrekturen auf der Grundlage der Meßdaten vorgenommen werden, bevor ein Übergang auf das Fertigschleifen erfolgt. Dies ermöglicht die auto matische und wirtschaftliche Fertigung hochpräziser Zahnräder. Beim bisherigen Schleifverfahren für die Fertigung hochpräziser Zahnräder gestaltet sich die Korrektur von Verschiebungen aufgrund von Tempera turänderungen sehr schwierig, und sie erfordert häufig einen längeren vorhergehenden Konditionier lauf der Maschine, die Verwendung einer Thermostat kammer oder die Verwendung von Gußwerkstoffen kleinerer Wärmedehnungskoeffizienten. Die Erfindung ermöglicht das hochpräzise Schleifen von Zahnrädern mit ver gleichsweise freier Kontrolle der Temperatur. Die Erfindung bietet zahlreiche Vorteile; beispielswei se ist sie nicht nur auf Zahnräder mit Evolventen verzahnung, sondern auch auf die Messung von Kurven scheiben eines Cyclo Reduction Gear-Getriebes (einge tragenes Warenzeichen) anwendbar.As described above, the invention the measurement or measurement of the ground, ver measuring gear in place and without an off clamp the grinding wheel or the ground tooth rads from the machine. After the rough grinding fen, d. H. Pre-grinding, the workpiece is measured, whereupon the necessary corrections based on the Measurement data are made before a transition to finish grinding takes place. This enables the auto matic and economical production with high precision Gears. In the previous grinding process for the The manufacture of high-precision gears is designed Correction of shifts due to tempera very difficult, and it requires often a longer previous conditioner running the machine, using a thermostat chamber or the use of cast materials smaller Thermal expansion coefficient. The invention enables the high-precision grinding of gears with ver equally free control of the temperature. The Invention offers numerous advantages; for example It is not only on gears with involutes gearing, but also on the measurement of curves discs of a Cyclo Reduction Gear transmission (turned on registered trademark) applicable.

Claims

1. Method for measuring gears in a numerically controlled or NC grinding machine in the following steps: attaching a measuring head on the grinding wheel carrier of the NC grinding machine, Grinding a workpiece to a gear in the NC grinding machine, placing the measuring head on the tooth flank of the gear so ground, without this to unclamp the grinder and pull it up various control or control functions of ver different, provided on the NC grinding machine Parts for performing the measurement on the gear in the machine.

2. The method according to claim 1, characterized records that the movement of the grinding wheel carrier and the rotation of the gear around the axis line is the same can be controlled in time or simultaneously, so that the measuring head to a displacement along the tangent line brought the base circle of the gear and the Zahnpro fil of the gear based on the deflection of the Measuring head is measured during this shift.

3. The method according to claim 1, characterized records that the theoretical coordinate values of the Y-axis and the Z-axis at several points or positions len of the grind clamped in the NC grinding machine Open gear can be determined by the vertical direction of the grinding wheel carrier in the Z-axis direction and the perpendicular to the Z-axis direction as well as to the feed direction of the workpiece table as in in the Y-axis direction, and the actual or actual coordinate values of the Y axis and the Z axis at the relevant points by app the measuring head to the tooth flank of the ground Gear at each of the points concerned to get the tooth profile of the gear on the bottom was the difference between the theoretical coordinates values and the actual coordinate values of the Y axis and Measure or determine the Z axis.

4. The method according to claim 1, characterized records that the gear using the tax functions of a numerically controlled or NC gear grinding machine rotated and in its axial direction accordingly at a lead angle the helix angle of the tooth flanks line of the gear is moved in order to To measure the flank line of the gear.

5. The method according to claim 1, characterized records that two measuring heads on the grinding wheel carrier the NC gear grinding machine Measuring heads in contact against the tooth flank at or near the pitch circle of the gear to measure the tooth pitch and the gear indexed with the grinding wheel carrier withdrawn and is rotated.

6. Numerically controlled or NC gear grinding arrangement in combination with a gear measurement device, characterized in that a measuring head the NC gear grinding on a grinding wheel carrier machine is attached so that it against the tooth flank of a ground, on the gear carrier the NC gear grinding machine clamped gear can be applied, and that the measuring head retractable into one position is in which he has the gear and the grinding wheel not hindered during the grinding process.

7. Arrangement according to claim 6, characterized records that two measuring heads on the grinding wheel carrier the NC gear grinding machine are attached so that them against the tooth flanks of the gear carrier of the Grinding machine clamped gear can be created, that the measuring heads can be retracted into one position, in which they hold the gear and the grinding wheel Grinding process does not hinder, and that a detector for Detect the feed position of the grinding wheel carrier for measuring the tooth pitch on the NC gear grinding machine is provided.

8. Arrangement according to claim 6 or 7, characterized characterized in that the measuring head on the grinding wheel ger (rotatable) and supported by an arm, the two a position in which the measuring head rests on the tooth rad faces and a rear position is pivotable, is held in position.