锥齿轮齿腹面结构偏移制造技术

一种用于通过从一齿槽到另一齿槽(齿1‑3)改变齿轮组构件的表面结构来提升打磨的锥齿轮组的激励特性的方法。本方法包括以不是每个面或平面(F)以相同的方式定位在每个齿腹(2)上的方式使各滚动位置偏移和/或改变沿着齿槽的滚动角度的距离(ΔRPj)，由此，各平面沿着齿不等地隔开(即宽度变化)。可包括用于改变表面结构的一个或多个附加方法。

Bevel gear tooth structure ventral migration

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锥齿轮齿腹面结构偏移
本专利技术涉及锥齿轮，并且具体涉及改进打磨的锥齿轮的振动和声音激励特性的方法。
技术介绍
打磨的锥齿轮和准双曲面齿轮具有设计的运动误差，其限定了噪音、振动和声振粗糙度(NVH)特性的部分。除了动力学效应，表面结构对激励特性有影响。该表面结构经由硬精加工工艺限定。硬精加工工艺非常普遍是例如精磨、磨削和刮削。磨削具有高可重复性、具有闭环修正的限定了的齿腹形式的优点并且随后具有非常低的废品率。然而，已知的是，例如精磨齿轮组至少在低载荷下展现出包括较低和较高的啮合谐波的较低的激励水平。在由展成工艺生产齿轮时，刀具和工件以已知为展成滚动的预先确定的相对滚动运动一起滚动，就像工件滚动与理论展成齿轮啮合一样，理论展成齿轮的齿由刀具的去除工料表面表示。齿的齿廓形状在展成滚动期间由刀具和工件的相对运动形成(即展成)。通常，刀具是杯状磨削轮或包括具有从刀头的表面突出的多个切削刀片的盘形刀头的切削刀具。锥环齿轮或小齿轮的展成磨削将磨削轮呈现为理论展成齿轮的齿，而工件在展成齿轮齿上滚动以完成齿廓和工件齿面的导程。在展成滚动期间，诸如例如在美国专利第6,712,566(以参见的方式纳入本文)中公开的计算机控制的(例如CNC)自由型机器在数百步中改变它的轴线位置，而每一步由机器的多达三个线性轴线位置(例如X、Y、Z)和多达三个转动轴线位置(例如刀具、工件、枢转)来表示。在锥齿轮和准双曲面齿轮的展成磨削中，普遍要求五根轴线(各磨削轮独立转动)，它们在对于每个齿面的滚动工艺中改变它们的轴线位置数百次。图1示出在展成工艺中磨削轮与齿面2接触的例子。如上所述，在展成工艺的过程中，机器轴线的位置通常在齿面的磨削过程中改变数百次，而磨削轮在展成滚动中横穿该齿面。每个位置改变可由接触线LC表示，并且具有多条接触线以倾斜角αt定向。每个展成滚动位置接触线的数量m(即，轴线位置的改变的数量)可能改变，但是仅为了讨论目的，会参照300条接触线，尽管应理解的是，可使用更少或更多接触线。在连续的接触的线之间的区域F应被称为“平面(flat)”或“面(facet)”。由此，对于300条接触线构成的展成滚动，会展成299个平面。在实践中，打磨的齿轮的各平面极其小(称为微平面)并且通常是肉眼无法看到的，因为磨削轮表面有效地是没有离散的连续表面并且是如使用具有刀具刀片的切削刀具会发现的限定了的切削表面。相比而言，通过切削具体是粗切削的齿轮而生产的齿轮齿腹的平面会更显著和可见。因此，可理解的是，对于特定的机械加工工艺，会在齿轮齿腹上生产出对具体的工艺(例如磨削、切削)特定的机械加工平面。平面的存在和不同的机械加工工艺生产对应类型的平面(即，机械加工特定的平面)的认识本身对本领域技术人员是已知的。如所述的，在刀具与工件齿轮之间的运动通常源自工件齿轮和展成齿轮的滚动过程。借助更近的滚动运动到五轴或六轴自由型机器(诸如例如US6,712,566)的变换，单独的轴线的运动基本上是具有主导的一阶内容的三阶函数。所有轴线的坐标写入轴线位置表，该表由自由型机器的机器控制器读取。打磨的小齿轮的展成经由杯状磨削轮的滚动运动实现，该磨削轮遵循由轴线位置表给出的路径。有些在打磨的齿轮组中的激励由生产工艺本身造成。机器遵循在该轴线位置表中的每根线并且在各线之间内插。在低滚动速率时，在轴线位置表中给出了大量的线，并且由于慢运动和它们的连续函数机器能非常精确地遵循这些线。同样借助低滚动速率，机器惯性有助于在轴线位置表中的各线之间的平稳过渡。在高滚动速率时，在轴线位置表中产生更少的线。机器必须以更高的速度遵循这些线，而由给定的表面速度确定的磨削轮每分钟转动次数(RPM)保持相同。这导致磨削轮在部件程序的各轴线位置之间更少的转动，产生了与在切削工艺期间形成的展成平面类似的表面型式。在两个轴线位置之间的最小时间增量由控制器特定阻塞时间限制，其呈现对每个给定的滚动速率的各轴线位置的上限。上述效应可大致概括为在标准磨削工艺期间，机器运动自身与最终的机器振动和不完美的磨削轮圆度组合的影响将会导致具有平行于接触线的面的不同的表面结构。这些线包括它们的波形是交叉的而同时沿着接触的路径滚动，并且当使锥齿轮组滚动时引起激励。根据滚动速率和机械动态，在较低的啮合谐波下(快滚动速率)或在较高的啮合谐波下(慢滚动速率)可发现这些效应。在根据其公开以参见方式纳入本文的US7,462,092的精加工锥齿轮以生产漫射面结构的工艺中，能以小的预先确定量或随机量影响在轴线位置表的每根线中的各轴线位置。在先前的研究中，该工艺用于在齿腹上引入可预测的和/或随机的表面结构以影响打磨的齿轮组的NVH特性。在标准磨削工艺中，相同的轴线位置表被用于每个齿槽，如果忽略磨削轮的从第一个齿槽到最后的齿槽的方法影响的磨损，则导致每个齿腹的表面结构的类似外观。附加地，已知使用机械工程领域中的调制原理(诸如例如频率调制)以影响激励特性。例如，在风扇(US3,006,604)、扭矩转换器(US2011/0289909)和涡轮机(US1,502,903)中，叶片的不等间隔导致在激励特性方面的变化。图2示出具有不等地隔开的叶片的冷却风扇的夸大示例。这些间隔变型的结果降低了峰值谐波(例如风扇的叶片冲击频率)并且引入了附加的边频带。峰值谐波的能量从峰值分配到边频带导致峰值谐波的降低。应用到齿轮齿的间隔的该想法已经是若干研究项目的部分但是仅仅显示了有限的成功。标准磨削工艺包括所讨论的用于生产漫射面结构的工艺的上述性质从一个齿到下一个齿精确地重复并且可导致离散谐波的激励，其与包括表面波形的机械加工的现有表面结构关联，导致了测量的NVH特性，其在许多打磨的齿轮组的最终应用场合中可能不可接受。
技术实现思路
本专利技术的方法通过从一齿槽到另齿槽改变齿轮组构件的表面结构来提升打磨的锥齿轮组的激励特性。本方法包括以不是每个面(即平面)以相同的方式定位在每个齿腹上的方式使滚动位置偏移和/或改变沿着齿槽的滚动角的距离，由此各平面沿着齿不等地隔开(即宽度变化)。可包括用于改变表面结构的一个或多个附加方法。附图说明图1示出在展成工艺中磨削轮与齿面之间的接触的示例。图2示出具有不等地隔开的叶片的冷却风扇的夸大示例。图3示出打磨的锥齿轮组的激励特性可如何改变的三个示例。图4示出在没有任何表面结构影响的情况下，来自锥齿轮组的一个构件的七个齿的驱动侧的参考理论运动曲线图(即传动误差)。图5示出图4中的传动误差的快速傅里叶变换(FFT)。图6示出测量的实际齿轮组的单面啮合测试(SFT)的FFT。图7示出具有有意引入的表面结构的模拟理论运动曲线图，使得每运动误差抛物线引入六个凹槽。图8示出图7中的传动误差的FFT。图9示出在滚动位置(开始和结束)方面的变化的计算结果，其以预先确定的方式改变在每个齿腹上引入型式的位置。图10示出由于偏移了的滚动位置ΔRPj引起的偏移的三个齿腹的表面结构的部分重叠。图11示出除了标准运动误差还具有有意地引入的表面结构(每个运动误差引入六个凹槽)的传动误差的模拟。该表面结构从一齿腹到另一齿腹是偏移的。图12示出具有引入的表面结构而没有偏移的模拟(图8)和具有偏移的表面结构的模拟的对比。图13示出单面啮合测试的实际测量的FFT。图14示出在本文档来自技高网...

【技术保护点】
用转动刀具机械加工具有多个齿的锥齿轮的方法，所述方法包括：机械加工第一齿的齿腹面，以在所述齿腹面上产生机械加工特定的平面的型式，机械加工接下来的齿的齿腹面，以在所述齿腹面上产生机械加工特定的平面的型式，其中，在所述接下来的齿的所述齿腹面上的所述机械加工特定的平面的所述型式与在所述第一齿的所述齿腹面上的所述机械加工特定的平面的所述型式不同。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.28 US 62/167,4591.用转动刀具机械加工具有多个齿的锥齿轮的方法，所述方法包括：机械加工第一齿的齿腹面，以在所述齿腹面上产生机械加工特定的平面的型式，机械加工接下来的齿的齿腹面，以在所述齿腹面上产生机械加工特定的平面的型式，其中，在所述接下来的齿的所述齿腹面上的所述机械加工特定的平面的所述型式与在所述第一齿的所述齿腹面上的所述机械加工特定的平面的所述型式不同。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述锥齿轮的所述多个齿的剩余的齿中的每一个上机械加工齿腹面，以在所述剩余的齿中的每一个的所述齿腹面上生产机械加工特定的平面的型式，其中在所述剩余的齿的对应的齿的所述齿腹面上的所述机械加工特定的平面的所述型式包括与所述剩余的齿的前一次机械加工的齿腹面上的机械加工特定的平面的型式不同的机械加工特定的平面的型式。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述机械加工齿腹面包括将所述转动刀具和所述锥齿轮接合，并且使刀具与所述锥齿轮一起在展成滚动中运动，其在滚动位置处开始并且在滚动角上延伸，其中，所述多个齿的每个齿腹面的所述滚动位置从前一次机械加工的齿腹面的所述滚动位置改变，由此，在齿腹面上的所述机械加工特定的平面的位置相对于在前一次机械加工的齿腹面上的所述机械加工特定的平面的位置偏移。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述机械加工齿腹面包括将所述转动刀具和所述锥齿轮接合，并且使刀具与所述锥齿轮一起在展成滚动中运动，其在滚动位置处开始并且在滚动角上延伸，其中，所述多个齿的每个齿腹面的滚动角包括多个滚动角增量，而每个滚动角增量的量值表示对应的机械加工特定的平面的宽度，并且其中，所述滚动角增量沿着每个齿腹面在量值方面变化，由此导致每个所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·斯特伦克，H·J·斯塔特费尔德，
申请(专利权)人：格里森工场，
类型：发明
国别省市：美国,US