采用偏心地移动的磨削工具对锥齿轮进行机加工的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种装置(20)，具有用于容纳锥齿轮工件(31)的工件主轴(21)，用于容纳具有磨削表面(28.1)的砂轮(24)的工具主轴(42)和用于机加工锥齿轮工件(31)的多个驱动器(B1，B2，B3)。在锥齿轮工件(31)机加工期间，砂轮(24)绕工具主轴(42)旋转轴线(R1)进行旋转，且砂轮(24)接合到锥齿轮工件(31)中，以移除材料。绕着工具主轴(42)的旋转轴线(R1)的旋转与偏心运动(E)叠加，使砂轮(24)仅在磨削表面(28.1)的n个接触区接合到锥齿轮工件(31)。装置(20)设计为可以调整偏心运动(E)，从而在第一加工阶段之后，在下一个加工阶段期间，限定磨削面(28.1)的m个接触区(P2.1，P2.2)，其中m个接触区不与n个接触区重叠。

【技术实现步骤摘要】
采用偏心地移动的磨削工具对锥齿轮进行机加工的装置和方法
本申请涉及采用偏心地移动的磨削工具对锥齿轮进行机加工的装置。
技术介绍
已知的是，锥齿轮可以利用磨削工具进行机加工。所谓的杯形砂轮经常在这种情况下使用。所谓的非连续成型磨削为根据单齿分度方法的磨削加工。特别地，非连续成型磨削被用于加工切入的冠齿轮。在杯形砂轮的插入期间，杯形砂轮的轮廓在待制造的冠齿轮的材料中成形。相应的方法也因此被认定为分度成形方法。在螺旋齿锥齿轮的磨削期间，一齿隙的凹齿面使用杯形砂轮的外圆周表面制造，且该齿隙的凸齿面使用杯形砂轮的内圆周表面制造。如果这是以双面切割方式，也称为完全切割方式来执行，该方式典型地用于加工冠齿轮的切入式磨削情况中，齿隙的两齿面被同时磨削。相反地，在单面磨削中，只有齿隙的凹齿面或者只有齿隙的凸齿面被磨削。这种情况下，工件整个齿宽上的大量接触表面形成了螺旋齿锥齿轮的切入式磨削。冷却液不能到达此处的磨削区。由于大量的接触表面以及不理想的冷却，所谓的磨削烧伤可能发生在工件的齿面上。此外，碎屑的移除可能发生问题，而且杯形砂轮可能被金属颗粒堵塞。已知的是，砂轮的切入式移动可以使得中心点重叠的砂轮发生偏心辅助运动，从而因此补救了所提出的问题或者在磨削加工过程中减少它们的影响。由于上述重叠，杯形砂轮中心点在沿着环绕中心点的轨道上运动。这个轨道的半径被设定为偏心行程，且相对于杯形砂轮的半径而言较小。由于这个运动，杯形砂轮从几何学上考虑将仅仅在一点处接触工件，然而，事实上，其是因为进给运动而通过接触所产生的、被局部限定的区域。偏心速度与杯形砂轮的速度的比值便是所谓的偏心率。偏心辅助运动能够通过按固定规范的形式分别设定偏心率或者偏心速度而在磨床中产生。磨削盘和冠齿轮之间的不希望存在的大量表面接触可以通过偏心运动来避免。周期偏心运动重合的详细内容可以参考，比如，德国公开申请DE2721164A和DE2445483A。偏心运动的原理显然源自专利技术者瓦古利，其在1967年做出了相应的研究。图1A显示了所谓瓦古利方法的示意图，其中杯形砂轮2绕着轮中心点M1旋转，该中心点相对于瓦古利轮3的中心点M2偏移小段距离e(其被称为瓦古利偏心距)。偏心率被限定为偏心速度除以杯形砂轮2的速度之比值。杯形砂轮2以角速度ω1绕着中心点M1旋转。偏心运动引起了杯形砂轮2的中心点M1绕着M2的圆周运动。这个圆周运动在x方向和y方向上具有运动分量。在其他比率为常量的情况下，具有齿面的杯形砂轮2的接触频率、杯形砂轮2上该接触区域的位置、以及两面切割情况下凹齿面和凸齿面的接触阶段及其在杯形砂轮2上可能发生的平移，都取决于所选择的偏心率。比如，如果假设偏心旋转角为0°的情况下(此处0°的位置与y轴线一致)，杯形砂轮2和齿隙5的凹面5.1之间的接触发生在区域4(见图1A)中，因此，在偏心旋转了180°之后，杯形砂轮2和齿隙5的凸面(在图1A中，下一齿隙的凸面用附图标记5.2表示)之间的接触会发生。如果偏心率为1，在杯形砂轮2的一个回转中偏心旋转一次。且在每一完整的回转期间，杯形砂轮2接触齿隙5的凹面5.1一次(在0°)，杯形砂轮2接触齿隙5的凸面一次(在180°)。该接触通常发生在相同区域中。如果偏心率为2，在杯形砂轮2的一整个回转期间杯形砂轮2分别与齿5的凹面5.1(在0°和180°)或者与齿5的凸面(在90°和270°)接触两次。在偏心率为0.5的情况下，凹面5.1在0°和720°处接触，而凸面在360°和1080°处接触。这些分别限定的角度与杯形砂轮2的固定坐标系统有关，且在所述的三种特殊情况下，沿着砂轮边缘，从整个回转到杯形砂轮2的整个回转都没有发生接触区偏移。然而，一般来说，杯形砂轮2上的接触区偏移发生在每一完整回转中，这样整个砂轮的边缘被用于工件1的磨削机加工。被预定好的偏心率也可以是有理数实际的示例中，偏心率为0.7。这种情况下，凹面5.1的接触可以在0°和514.2857°(对应于砂轮边缘上的154.2857°)处发生，且凸面在257.1428°和771.4286°(对应于砂轮边缘上的51.4286°)处发生。如果杯形砂轮2执行了多个完整的回转，这些接触区平移得越来越远，且最终轮廓8上的整个砂轮边缘被用于磨削机加工。图1B显示了沿着线X1-X1剖开杯形砂轮2一部分的截面。杯形砂轮2的轮廓8可以在图1B中辨认出来。由于叠加的偏心运动，杯形砂轮2的轮廓8的外边缘8.1和工件1的凹面5.1其整个表面之间的、以及杯形砂轮2的轮廓8的内边缘8.2与凸面的整个表面之间的(过于)大量的表面接触得以避免。比如，美国《TheGleasonWorks》2008年5月修订版14-15页上，H.J.Stadtfeld的文章“现代锥齿轮磨削原则”，记载了具有叠加偏心运动的磨削方法的详细内容。大体上，此后都涉及砂轮，尽管在一些具体的情况下，它们大部分都为杯形砂轮。研究已经表明，磨削烧伤仍然可以在根据瓦格利方法偏心地安装的砂轮上形成。此外，这些偏心安装的砂轮仍然会被金属碎屑堵塞。此外，这些砂轮会具有较短的使用寿命。
技术实现思路
因此，本专利技术是基于提供一种使得这样的偏心安装的砂轮进一步提高使用寿命的方法的目的而进行的。根据本专利技术，通过根据本专利权利要求1的装置，以及根据本专利权利要求12的方法，达到该目的。该目的通过根据本专利技术的装置达到，所使用的装置安装有用于接纳锥齿轮工件(优选地是螺旋齿锥齿轮工件)的工件主轴、用于接纳砂轮的工具主轴、以及用于加工锥齿轮工件的多个驱动器。砂轮执行绕着工具主轴旋转轴线的旋转，且砂轮接合在锥齿轮工件中，从而在锥齿轮工件加工期间移动材料。绕着工具主轴旋转轴线的旋转与偏心运动叠加，这样砂轮不会沿着整个凸和/或凹面利用其外和/或内磨削表面连续地移除材料，但是会间歇地接合在锥齿轮工件中并且只在磨削表面的整个圆周的n{其中}个接触点处接合。本专利技术的特点在于，该装置是为了允许调整该偏心移动的目的而设计的，从而，在第一加工阶段之后，在下一个加工阶段中限定砂轮磨削表面的整个圆周上的接触点数量为m{其中}个，其中m个接触点与n个接触点不同之处在于角距离。以下的条件适用于m＝n的情况。根据本专利技术，角距离总是与砂轮有关，即，角距离建立在砂轮的坐标系中。砂轮的坐标系被固定连接到砂轮，且绕着砂轮旋转轴线随其旋转而旋转。n和m个接触点的建立也与砂轮有关。当所谓的接触点在此处提及之时，要考虑到接触点是几何值，是从理论计算观察而得。实际上，砂轮和工件之间的接触发生在所谓的接触区中，然而其通过相应的接触点来限定。根据本专利技术，角距离被选择为，所有接触区上的角(均匀)分布连续地发生在砂轮磨削内表面和外表面的整个圆周上，也即，所有接触区的(均匀)分布是固定地连接到砂轮的。为了能够执行对均匀角分布的监控，在不同角度(冲程角)处，砂轮接触锥齿轮工件的材料，这些不同的角度必须相对于砂轮固定。换句话说，在第一机加工阶段中，而不是在进一步的机加工阶段中，不同的冲程点都相对于砂轮而建立。进一步的有利实施方式可以通过本专利从属权利要求得知。附图说明本专利技术的示例性实施方式将参考附图做更为详细的说明。图1A显示了杯形砂轮的示意图，其偏心地以已知方式安装在瓦古利轮上，且对冠齿轮工件的齿隙进行加工；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置(20)，该装置具有：用于接纳锥齿轮工件(31)的工件主轴(21)，用于接纳具有磨削表面(28.1，28.2)的砂轮(24)的工具主轴(42)以及用于所述锥齿轮工件(31)的数控机加工的多个驱动器(B1，B2，B3)；其中所述砂轮(24)在所述锥齿轮工件(31)的机加工期间绕着所述工具主轴(42)的旋转轴线(R1)进行旋转，并且所述砂轮(24)接合到所述锥齿轮工件(31)中，以移除材料，并且其中绕着所述工具主轴(42)的旋转轴线(R1)的旋转与偏心运动(E)叠加，使得所述砂轮(24)仅仅使用所述磨削表面(28.1，28.2)的整个圆周(K1)的n个接触区(P1.1，P1.2)接合到所述锥齿轮工件(31)中，其特征在于，该装置(20)被设计为允许调整偏心运动(E)，从而在第一机加工阶段(I)之后，在下一个机加工阶段(II)期间，限定所述磨削面(28.1，28.2)的整个圆周(K1)的m个接触区(P2.1，P2.2)，其中m个接触区(P2.1，P2.2)不与n个接触区(P1.1，P2.2)重叠。

【技术特征摘要】
2012.04.02 EP 12162872.11.一种装置(20)，该装置具有：用于接纳锥齿轮工件(31)的工件主轴(21)，用于接纳具有磨削表面(28.1，28.2)的砂轮(24)的工具主轴(42)以及用于所述锥齿轮工件(31)的数控机加工的多个驱动器(B1，B2，B3)；其中所述砂轮(24)在所述锥齿轮工件(31)的机加工期间绕着所述工具主轴(42)的旋转轴线(R1)进行旋转，并且所述砂轮(24)接合到所述锥齿轮工件(31)中，以移除材料，并且其中绕着所述工具主轴(42)的旋转轴线(R1)的旋转与偏心运动(E)叠加，使得所述砂轮(24)仅仅使用所述磨削表面(28.1，28.2)的整个圆周(K1)的n个接触区(P1.1，P1.2)接合到所述锥齿轮工件(31)中，其特征在于，该装置(20)被设计为允许调整偏心运动(E)，从而在第一机加工阶段(I)之后，在下一个机加工阶段(II)期间，限定所述磨削面(28.1，28.2)的整个圆周(K1)的m个接触区(P2.1，P2.2)，其中m个接触区(P2.1，P2.2)不与n个接触区(P1.1，P2.2)重叠。2.根据权利要求1所述的装置(20)，其特征在于，m个接触区(P2.1，P2.2)相对于n个接触区(P1.1，P2.2)以角距离成角度扭转地间隔开，使得它们不会重叠。3.根据权利要求1或2所述的装置(20)，其特征在于，所述装置(20)包括偏心工具主轴(42)，能够相对于所述砂轮(24)限定所述偏心工具主轴的冲程点。4.根据权利要求1或2所述的装置(20)，其特征在于，所述装置(20)包括数控控制器(50)，所述数控控制器用于控制用于所述锥齿轮工件(31)的数控机加工的多个驱动器(B1，B2，B3)，使得角距离得以限定，其中在第一加工阶段(I)之后在下一个加工阶段(II)开始之前，所述砂轮(24)能通过数控控制器(50)扭转该角距离。5.根据权利要求1或2所述的装置(20)，其特征在于，应用下面的条件：n≠m。6.根据权利要求1或2所述的装置(20)，其特征在于，所述砂轮(24)在控制侧被细分为整数个圆弧段(S1，S2，S3，S4，S5，S6)，且数控控制器(50)控制偏心运动(E)，使得所有接触区(P1.1，P1.2，P2.1，P2.2)相应地布置在位于能在机器上限定出的角位置上的圆弧段(S1，S2，S3，S4，S5，S6)中。7.根据权利要求1或2所述的装置(20)，其特征在于，所述砂轮(24)被细分为多个圆弧段(S1，S2，S3，S4，S5，S6)，其中这些圆弧段中的至少一段(S1，S2，S3，S4)被特别地设计为用于粗加工，并且这些圆弧段中的至少另一段(S1，S2)被特别地设计为用于精加工。8.根据权利要求1或2所述的装置(20)，其特征在于，所述工具主轴(42)机械地连接到两个驱动器(B...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·迪尔，
申请(专利权)人：克林格伦贝格股份公司，
类型：发明
国别省市：