CN104718042B - 借助一种工具而修整齿轮的齿面的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种借助于一种工具来修整齿轮齿面的几何形状的方法,该工具具有在精加工过程中与齿轮(ZR)啮合的啮合齿。在修整工序中,通过沿着待修整的齿(6)的齿面(5)来移动修整轮(3),而在工具(1)上沿着工具(1)的宽(BW)产生可变的轮廓。修整轮(3)的齿(16)宽比工具(1)的宽(BW)小很多。因此,为了碾过工具(1)的宽(BW),必须以相当于修整轮(3)的齿(16)宽(BA)数倍的长度(L)来移动修整轮。在修整工序后利用工具(1)对齿轮(ZR)实施精加工。通过使修整轮(3)以相对于工具(1)有变化的斜率和有变化的轴交角(∑)移动,会在工具(1)内修整齿面几何形状。在随后的精加工,在加工过程中通过对沿着工具的齿(16)的全宽而改变的工具(1)的斜角的调整,实现了根据工具(1)的斜角来修整轴交角(∑)。

Description

借助一种工具而修整齿轮的齿面的方法
技术领域
本发明涉及一种借助于工具来对齿轮的齿面的几何形状进行修整的方法,该工具具有在精加工过程中与齿轮的齿咬合的啮合齿。
背景技术
DE 10 2007 043 402 A1的内容包含在本申请公开的内容中,其公开了,在修整过程中,通过在为了精加工而使用的工具内加上用于各种几何变形而必须的成型部件,从而以非常经济的、同时从技术角度来看非常有效的方式来实施在待精加工的齿轮的轮廓上的修整。就此,这个熟知的方法的特点在于,为了修整使用了一种窄的修整轮,其宽度在理想的情况下与相应的待加工的齿相比宽度小,以便于修整轮在修整工序中仅仅在一个接触线上或以缩小为一个点的接触区域碾过待加工的齿面。通过使用这样的一种窄的修整轮,可以仅仅通过修整轮相应的运动来这样形成待修整的工具的形状,即,在齿轮随后的精加工中,利用这样一种经修整的工具在经过加工的齿轮上制造出轮廓的修整。窄的修整轮的形状不需要在所有参数上与工件啮合齿一致,也不需要在相应的修整设备内存在繁杂的额外操纵的可能性。DE 10 2007 043 384中为齿轮的齿面线的修整提供了一种可以参考的步骤。
如已知的,不仅能够通过可以利用上述方法而产生的宏观几何形状,而且还能够通过有目的地引入齿面修整或由于方法条件而产生的形状偏差,而对圆柱齿轮啮合的使用性能造成决定性的影响。这种形状偏差包含了所谓的“扭曲”,其涉及到了齿面的扭曲。一般情况下是不希望出现扭曲的,不过也可能有意地造成扭曲,以便于例如改良齿轮的滑动性能。
发明内容
在上述的现有技术背景下,本发明的目的在于,提出一种方法,利用这种方法,使得复杂的齿面修整也能够以经济的方式来实施。
在下文中,会对本发明的基本思想进一步做出说明。
根据本发明的方法用于借助于工具来对齿轮的齿面的几何形状做出修整,该工具具有在精加工中与齿轮的齿啮合的啮合齿,该方法相应地包含了与前文所述的现有技术一致的以下工作步骤:
a)通过在修整工序中,使修整轮沿着各个待修整的齿的齿面而移动,而在工具上形成在工具的宽度上变化的轮廓,其中,与待修整的工具啮合的修整轮的齿的宽度要比待修整的工具的宽度小这么多,以至于使得修整轮为了碾过待修整的工具的宽度就必须Z向地以一个长度移动,这个长度相当于修整轮的齿宽度的数倍,以及
b)利用以这种方式而修整好的工具来对齿轮精加工。
根据本发明,修整轮在现有技术的工作步骤a)中所实施的移动的基础上,额外地沿着相应的待修整工具的齿面,相对于待修正的工具以变化的斜率和变化的轴交角来移动,即,修整轮沿着平行于工具的转动轴而取向的方向(Z向),轴向通过相应的齿间隙而移动,以便于在这个工具内对齿面几何结构做出相应的修整。
在对沿着工具的全宽而变化的工具斜角的调整下,通过取决于工具的斜角而在加工过程中对轴交角进行的修整,随后在工作步骤b)中实施齿轮的精加工。
因此本发明还基于这样的思想,即,为了对工具做出修整,从而以不确定的刃来进行齿轮的精加工,使用相对于待修整的工具的宽度而言非常窄的修整轮。根据本发明,通过窄的修整轮在修整过程中在待修整的工具上实施的运动而压铸成型部件,为了相应地对需要通过工具精加工的齿轮的齿面做出所需的修整,而需要这些成型部件。
根据本发明的窄的修整轮的形状不需要在所有参数上都与工件啮合齿相一致,也不需要在相应的修整设备内存在繁杂的额外操纵的可能性。而是在使用根据本发明的窄的修整轮的情况下,在碾过相应的待修整的工具的齿面时,通过以一个沿着相应的齿面宽度而变化的轴交角,来移动窄的修整轮,就能够例如有目的性地在这样的工具内形成这样的形状,即,为了修整不期望的扭曲所需的形状,或者为了故意地造成这样的扭曲所需的形状。就此,可以事先计算出,为了均衡或形成相应的齿面修整而所需的轴交角的调整程度,并且随后,在实际中的应用根据本发明的方法的时候,通过机器的控制和合适的转动驱动装置达到这个程度,该转动驱动装置在修整工序中,将该工具和修整轮围绕着径向的轴(Y轴)彼此相向转动。取决于在相应的加工机器上所有的转动轴,就此在实际应用中,可以将工具就相对于转动运动而静止的修整轮而转动,将修整轮就相对于转动运动而静止的工具而转动,或将修整轮和工具同时围绕Y轴而转动。
按照根据本发明的方式,可以在待修整的工具内形成在工具啮合齿的宽度上的轮廓的变化,例如扭曲,从而在需要由工具加工的工件上,修改或有目的地带来对齿面拓扑结构的相应修整。
在接下来的工件的精加工中,利用这样的修整完的硬精加工工具(工作步骤b)),通过沿着工具的宽而改变的工具斜角的调整,在加工过程中实现了取决于工具的斜角的轴交角的修整。在完成精加工的工件上,这样形成了扭曲或其它的齿面修整,而无需在复杂的成型的修整工具内完成这种齿面修整。
使用根据本发明的窄的修整工具的好处还在于,通过修整工具的小的宽度,产生了更少的制造成本。这减少了生产成本。通过在使用根据本发明的窄的修整工具的情况下达到的修整轮与待修整工具之间的紧密接触,实现了有效的碎片去除,以及因此带来的在相应的已加工的齿轮上特别清洁的表面。修整轮的端面的切边能够就此形成轮廓,以便于能够以非常简单的方式来通过相应的修整机器的由导轨控制的移动轴来实施对于待修整的工具的形状的修整。
在对相应的精加工的工具进行修整的过程中,借助于合适的伺服传动装置,在平行于修整轮转动轴取向的方向上(Z向)和/或在与之垂直取向的方向上(X向),以及必要的情况下,通过待加工工具额***绕转动轴(B轴)的转动和/或修整轮围绕转动轴(C轴)的转动,来对修整轮和工具的相对位置进行调整,从而形成待修整的工具的所期望的齿面形状(凸度,锥度)。此外,修整轮围绕着径向向外取向的转动轴(Y轴)而转动,从而以在相应齿的宽度方向(Z向)上改变的轴交角来实施各个齿面的修整工作,并且开展了为了均衡扭曲或有目的地在相应的待修整的工件的齿面上形成扭曲所必需的在相应齿面上进行的齿面拓扑结构的修整。
在修整工作过程中,可以这样实现根据本发明而设置的轴交角的变化,即,设置一种能够单独控制的伺服传动装置,该装置用于对修整轮和工具在与待修整工具的径向取向的轴(Y轴)上的相对位置进行调整。
通过在X方向上的可调节性,可以使待修整工具的齿的斜率沿着其宽度而发生改变。为了能够也沿着齿的高度而构成相应的改变,适宜的是,设置一种能够单独控制的伺服传动装置,该装置用于在待修整的工具径向方向(Y方向)上对相对位置进行调整。以这样的方式,额外地扩大了齿面修整的可能性。
根据本发明的修整轮的极小宽度就此允许了,无关于待修整工具的齿面的形状和对齐方式而这样构成修整轮的齿面,即,将待修整的工具与修整轮之间的相应接触面减到最小。特别地在利用根据本发明的窄的修整轮来加工出斜啮合齿的工具的情况下,不在修整轮上构成需要由待修整的工具加工的工件的斜角,而是充其量与其近似。
在根据本发明而实施对形成斜啮合齿的或以另一种方式复杂地形成啮合齿的工具的修整的情况下,因此通过修整轮的运动来确定相应的斜角或相应待形成的齿形,修整轮在其沿着齿的齿面的路径上实施了这个运动,修整轮与齿相应啮合。根据本发明的步骤以这样的方式实现了,借助于常见的精加工机器标准化地对X和Z方向上的调整的可能性,围绕着B和C轴的转动以及围绕着额外给出的Y转动轴的转动,而单独地通过机器的控制来预先设定在相应的待加工的齿上需要形成的形状。
如果就此谈及到,使根据本发明而采用的修整轮应该尽可能地窄,那意味着,以理想的方式来这样减小其宽度,即,根据刀刃的类型来构成与待修整的工具的齿面所相应的修整轮齿面,或者至少这样窄,即,在修整轮的齿面与待加工的工具的齿面之间分别只存在最小的重叠面。就此,本发明一种有利的设计方案这样设置,与待修整的工具啮合的修整轮的齿宽相应最大为待修整的工具的宽度的五分之一,优选最大为其八分之一。因此,根据本发明,工具在工件的端面上进入到由各个待修整的齿面所限制的齿间隙内,并且随后在Z向上沿着相应的齿面移动,直到工具在另一工件端面所对应的终端上再从齿间隙内出来。
在一种有利的设计方案中,在修整过程中,分别与待修整的工具处于啮合的、修整轮的齿,在其至少一个边缘区域内,以点形的方式接触到待修整的工具。
在另一种有利的设计方案中,在修整过程中,分别与待修整的工具处于啮合的、修整轮的齿,在其至少一个边缘区域内,以线形的方式接触到待修整的工具。
为了一方面实现根据本发明的窄的修整轮以Z向而进入待修整的工具内的实施,而另一方面实现在工具的齿的修整加工中尽可能大的形状自由度,在本发明的实际设计中,修整轮的模式与需要由待修整的工具精加工的齿轮的模式相同。
如果待修整的工具是环形结构的,并且为了对外啮合齿的齿轮的精加工而具有内啮合齿,其中为了修整这样工具,而采用相应的有外啮合齿的修整轮,那么就能够特别有效地,对通过根据本发明的方法而获得对待修整的工具的齿形造成影响的可能性加以利用。通过根据本发明的窄的修整轮的使用而获得的可能性允许了,特别在用于有外啮合齿的齿轮的精加工的工具的加工中,对相应待形成的齿形的影响的尽可能大的自由度。
本发明因此提供了一种方法,该方法以简单的方式允许了,并不仅仅对待修整的工具的齿面线进行修整,而且还这样形成待修整的工具,即,能够在利用根据本发明修整完的工具而精加工的齿轮上,实现扭曲和其它复杂的齿面修整。
附图说明
在下文中,结合实施例而对本发明进一步说明,以示意图的方式:
图1示出了为了修整用于齿轮外啮合齿的珩磨加工工具而设的装置;
图2示出了根据图1所示的装置的侧视图
图3示出了与工具处于啮合的修整轮的上方角度的截面图
图4示出了根据图1所示的装置内所使用的修整轮的立体视图
图5示出了在对具有外啮合齿的齿轮进行精加工中的根据图1所示的装置
具体实施方式
在图1中所示的工具1用于有外斜啮合齿的齿轮Z的啮合齿的珩磨加工。为了这一目的,使该工具为环形结构并且具有内斜啮合齿2。
为了工具1的修整而设置了修整轮3。
修整轮3的宽度BA通常为小于待修整的工具1的宽度BW的八分之一。以至于修整轮3为了碾过工具1的宽度BW则必须相应地,以大于修整轮3的宽度BA的八倍的长度L,而在其转动轴C(移动轴Z或Z方向)的方向上移动。
在图中,无论是在空间布置上还是在宽度比例上,都不是以比例正确的方式示出的。
为了相对于待修整的工具1而在Z向上和与此垂直的X向(移动轴X)上调整修整轮,设置了这里没有示出的能够单独控制的调整装置,就像这类的常规机器通常所提供的一样。可以额外地使待修整的工具1或修整轮3围绕着B和/或C轴而完成的旋转的斜率发生改变。这可以通过相互没有关联的驱动装置来实现,为了修整轮3和待修整的工具1围绕着其分别所属的转动轴C或B的旋转而设置了这些驱动装置。
在修整工作过程中,修整轮3的转动轴C与待修整的工具1的转动轴B之间存在轴交角∑。为了能够在修整轮3的运动过程中,使轴交角∑沿着各个待修整的齿面5而改变,能够借助于另一个单独控制的伺服传动装置,使修整轮3和工具1能够绕着转动轴Y相对转动,该转动轴相对于待修整的工具1而言,径向向外地立于Z和X移动轴所撑开的平面上。
为了在X和Z向上的运动而设的调整装置以及为了围绕B、C和Y轴转动而设的驱动装置,通过这里同样没有示出的能够自由编程的机器控制设备来控制。
待修整的工具1的齿6的齿面5与工具1的转动轴B倾斜成倾斜角β。
修整轮3的窄齿16的相应的最大对角线D基本相当于,待修整的工具1的齿6的齿面5的相应标准间隔An,其中窄齿在截面上的基本形状以直角构成。以这样的方式,修整轮3的各个处于啮合的齿16,分别与其处于对角的边8,9仅以点形的方式,与待修整的工具1的相邻分布的齿6的相应的各个齿面5接触。
为了通过所提及的设置来实施这个加工,使待加工的相应齿轮ZR置于在相应的装置内的修整轮3的位置上,并且借助于以上述的方式修整的工具1,以同样在前文中所说明的设置和加工条件在齿轮Z上实施珩磨加工。就此,会将事先借助于修整轮3而在珩磨工具1上形成的齿面修整效果转移到齿轮ZR。以这样的方式,在通过工具1而实施的珩磨加工结束后,齿轮ZR的齿19的齿面17,18会得到相应的修整,尽管在根据本发明而设置的修整轮3上并不存在这样的齿面,而是根据本发明,借助于机器控制而单独通过围绕着轴X,Y,Z和B,C实施的相对位置的改变,在硬精加工工具1上形成这样的齿面。
在根据本发明的、借助于工具1而对齿轮ZR的齿面的几何形状进行修整的方法中,该工具具有在精加工过程中与齿轮ZR啮合的啮合齿,通过在修整过程中沿着待修整的齿6的齿面5来移动修整轮3,而由此在工具1上形成了沿着工具1的宽度BW而改变的轮廓。就此,修整轮3的齿16的宽度比工具1的宽度BW小得多。因此,为了碾过工具1的宽度BW而必须使修整轮3以一个长度L移动,这个长度相当于修整轮3的齿16的宽度BA的数倍。在修整后,利用工具1来实施齿轮ZR的精加工。通过就此使修整轮3以相对于工具1而言变化的斜率和变化的轴交角∑而移动,实现了在工具1内的对齿面几何形状的修整。在随后的精加工中,通过对沿着工具的齿16的宽而改变的工具1的斜角的调节,而在加工过程中,实施了根据工具1的斜角而对轴交角∑的调节。
附图标记说明
1 用于珩磨具有外斜啮合齿的齿轮的啮合齿的环形工具
2 工具1的内斜啮合齿
3 修整轮
4 修整轮3的支承部
5 齿6的齿面
6 待修整的工具1的齿
7 修整轮3的齿面
8,9 在齿面7和修整轮3的端面11,12之间的过渡区域内的边
11,12 修整轮3的端面
13,14 弯曲区段
15 平面区段
16 修整轮3的齿
An 齿面5的标准间隔
β 斜角
B 工具1的转动轴
β*
BA 修整轮3的宽度
BW 待修整的工具1的宽度
C 修整轮3的转动轴
D 对角线
L 为了碾过工具1的宽度BW,修整轮3在其转动轴C的方向上(Z向)所必须移动的长度
mn 标准模式
mt 待修整的工具1的端面模式
∑ 轴交角
Y,X,Z 移动轴
ZR 齿轮

Claims (9)

1.一种借助于工具而修整齿轮齿面的几何形状的方法,所述工具具有在精加工过程中与齿轮的齿啮合的啮合齿,其中,实施了以下步骤:
a)通过在修整工序中,使修整轮(3)沿着各个待修整的齿(6)的齿面(5)而移动,而在工具(1)上形成沿所述工具(1)的宽度(BW)而变化的轮廓,其中,与待修整的所述工具(1)啮合的、所述修整轮(3)的齿(16)的宽度(BA)要比待修整的所述工具(1)的宽度(BW)小这么多,以至于所述修整轮(3)为了碾过待修整的所述工具(1)的宽度(BW)就必须在修整轮(3)的转动轴的方向上以长度L移动,所述长度L相当于所述修整轮(3)的所述齿(16)的宽度(BA)的数倍,以及
b)利用以这种方式而修整好的所述工具(1)来对齿轮精加工,
其特征在于,在所述步骤a)中以相对于待修整的所述工具(1)而言变化的斜率和变化的轴交角(∑)来移动所述修整轮(3),从而在所述工具(1)内实现齿面几何形状的相应修整,以及,在所述步骤b)中,在调整沿着所述工具的齿(6)的宽而改变的所述工具(1)的斜角的情况下,在加工过程中,通过根据所述工具(1)的所述斜角而修整轴交角(∑),实施齿轮的精加工。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在修整过程中,分别通过能够单独控制的驱动装置,驱动窄的所述修整轮(3)和待修整的所述工具(1)分别绕着各自的转动轴(B,C)转动。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,为了在所述修整轮(3)的转动轴(C)的方向上以及在与其垂直的方向上,进行待修整的所述工具(1)和所述修整轮(3)的相对位置的调整,设置能够单独控制的伺服传动装置。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,为了所述修整轮(3)或待修整的所述工具(1)围绕着与待修整的所述工具(1)径向对齐的轴的转动,设置能够单独控制的伺服传动装置。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,为了在待修整的所述工具的径向方向上调整相对位置,设置了能够单独控制的伺服传动装置。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,与待修整的所述工具(1)啮合的所述修整轮的所述齿(16)的宽度(BA)最大为待修整的所述工具(1)的宽度(BW)的五分之一。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,与待修整的所述工具(1)啮合的所述修整轮(3)的所述齿(16)的宽度(BA)最大为待修整的所述工具的宽度的八分之一。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在修整过程中,分别与待修整的所述工具(1)处于啮合的所述修整轮(3)的齿(16),在其至少一个边缘区域内,以点形的方式接触到待修整的工具(1)。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在修整过程中,分别与待修整的所述工具(1)处于啮合的所述修整轮(3)的齿(16),在其至少一个边缘区域内,以线形的方式接触到待修整的工具(1)。
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