CN1124016A - 修整螺纹磨轮的方法 - Google Patents

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Abstract

一种修整用于磨削冕轮的螺纹磨轮的方法。包括提供一个小齿轮件形状的修整工具，其节距与和冕轮配合的小齿轮相同。使修整工具和磨轮以相应速度转动以使修整工具和磨轮可相互啮合运转。移动修整工具在与磨轮啮合转动的同时横跨所述磨轮宽度，修整工具沿磨轮全部宽度移动。修整工具的移动轨迹限定在绕相应于配合小齿轮中心点的磨轮上一点的圆弧轨迹。

Description

修整螺纹磨轮的方法
本发明涉及螺纹磨轮修整方法，具体涉及一种采用齿轮状修整工具对用于磨削平面齿轮的螺纹磨轮进行修整的方法。
冕轮，又叫平面齿轮，采用于角度传动的齿轮。冕轮轮齿一般沿其纵向在冕轮半径方向延伸，有一个从内端到外端增大的压力角。
冕轮与一个直齿或螺旋齿的圆柱小齿轮啮合。冕轮和小齿轮轴线的相互交角一般为90°，但并不总是如此。相交角度可以不是90°，或者轴线可以交叉但不相交。包含有一个冕轮及其啮合小齿轮的齿轮组具有如不需对小齿轮作轴向调节、齿轮传动比高、毋需专用设备即可实现很高的齿面接触比等优点。
Miller在美国专利第2304586号中提出了一种制造冕轮的方法。在提出的滚切法中，滚刀形状是根据与所需冕轮啮合的小齿轮的齿形。滚刀切削刃外形在如轴向剖面中所见的形状总是小齿轮一部分横截面的外廓形状。滚刀转动时，其螺旋状排列的刀齿模仿小齿轮轮齿与冕轮啮合转动的运动。
冕轮的精加工现有几种方法。Seroo et al在美国专利第4954028号中提出的方法是采用一个具有与冕轮啮合小齿轮齿形相适应的外磨削周边的碟形磨轮。
Perkins在美国专利第2309530号中提出将一个冕轮与两个小齿轮啮合，冕轮通过一个小齿轮带动，更过来又带动第二个小齿轮。当齿轮转动时就使冕轮带动小齿轮转动。冕轮轮齿由小齿轮轮齿的形状定型并根据冕轮和小齿轮的材料通过磨削或切削作用或金属位移进行精加工。
类似的方式有PCT国际申请号WO92/18279中提出的通过用一珩磨小齿轮与冕轮啮合来对淬硬冕轮进行精加工的方法，这种情况下冕轮和小齿轮沿珩磨工具轴线相互作朝前及朝后运动。
已公开的PCT国际申请号WO92/09395中提出了一种用于对根据前述美国专利第2304586号成形的冕轮进行精加工的磨轮，其中主要是用绕工具外周螺旋状排列的一磨削螺旋或肋条代替螺旋状排列的切削部分。这种工具被称为滚切碟形磨轮或螺纹磨轮。
WO92/09395的螺纹磨轮成形有无沉切的肋条，因而可对磨轮进行修整而肋条的截面不因修整而变化。磨轮表面的修整是修整工具根据需加工冕轮的最小压力角和最大压力角在最小角与最大角之间按1—5度增量进行的。但是，这种增量或修整工序因修整工具增量位置而使肋条的轮廓表面包含许多平坦部分而不光滑。
在已公开的PCT国际申请号WO92/11967中采用了一种滚切碟形磨轮来磨削冕轮。磨轮是通过一与需磨削冕轮形状相同的修整工具来修整的。当修整工具与磨轮啮合转动时，沿修整工具齿的长度和高度还包括有附加的相对运动.以保证磨轮所有表面均与修整工具接触。这种修整工具很复杂，因为很难控制金刚石在冕轮状修整工具齿面几何形状上精确设置。
本发明的目的在于为磨削冕轮用的螺纹磨轮提供一种采用一种简单修整工具即成形一光滑而精确的磨削轮廓表面的修整方法。
本发明提出一种修整用于磨削冕轮的螺纹磨轮的方法，其特点是螺纹磨轮有一旋转轴，一宽度，并包括至少一个螺旋状磨削面或一条至少绕磨轮一圈一般配置成螺旋状的肋条。螺旋状磨削面沿具有螺旋状磨削面的磨轮的宽度延伸，磨轮轴向截面具有与冕轮啮合小齿轮的齿形。
本发明还包括提供一种小齿轮形状的修整工具，其节距与啮合小齿轮相同。修整工具在与磨轮作啮合旋转的同时通过沿磨轮整个宽度的运动作横跨磨轮宽度的相对运动。修整工具的运动轨迹是由绕磨轮上相应于啮合小齿轮中心点的一个点的一条弧形轨迹确定的。
以下参照附图介绍本发明的较佳实施例。
附图的简单说明：
图1和图2分别为冕轮的部分侧视图和正视图。
图3表示冕轮与小齿轮啮合的一个局部。
图4表示螺纹磨轮与冕轮啮合。
图5为图4中螺纹磨轮的一个轴向剖面。
图6表示修整工序开始时修整轮相对于磨轮的位置。
图7表示在修整过程中点处修整轮的位置。
图8表示修整工序接近结束时修整轮相对磨轮的位置。
如图1和图2所示，冕轮2有一旋转轴线4和径向延伸的轮齿6。轮齿6有齿顶面8、齿侧面10和齿根部12。尽管图中所示为直齿(径向延伸)，但冕轮2的轮齿也可为螺旋(非径向)排列。
图3表示冕轮2与相配圆柱小齿轮14的啮合。相配小齿轮14有一旋转轴心16和轮齿18。相配小齿轮14具有与冕轮2的轮齿6相同的节距，也就是说，从轮齿上某一点到相邻轮齿的类似点的间距对于小齿轮14和冕轮2是相等的。
如前述WO92/09395及图4所示，可以通过一螺纹磨轮对冕轮进行磨削。冕轮2与绕轴线22旋转的磨轮20啮合，磨轮20有一绕磨轮外周呈螺旋状排列并沿磨轮在端部26和28之间的宽度延伸的螺纹磨削面或肋条24。用这种方式进行磨削是根据前述美国专利第2304586号所提出的形成冕轮的滚刀。
由于磨轮在轴向截面中的外部轮廓系模仿与冕轮啮合小齿轮的轮齿面，因此能采用螺纹磨轮对冕轮进行磨削。图5表示图4中磨轮20的一个轴向剖面。能看到轴向剖面的外部轮廓模仿图3中啮合小齿轮14的齿面18。图5中的位置16是磨轮上与啮合小齿轮14的中心相对应的点并位于与轴线22为一恒定距离处。
由于磨轮20的磨削面24系螺旋状排列，在磨轮转动时，磨轮的连续轴向截面与冕轮2啮合，而使磨削面24的外部轮廓以与配合小齿轮14的齿面18与冕轮2啮合大体相同的方式与冕轮2啮合。换言之，磨轮20的磨削面24在排列和成形上都代表配合小齿轮14的共轭轮齿。如图5的轴向剖面可见，由于螺纹磨削面24的引导，磨轮2的旋转使外部轮廓进而与冕轮2啮合，恰如外部轮廓为绕点16转动的配合小齿轮14的轮齿。鉴于有关用螺纹磨轮来磨削冕轮的更详细的说明对于完全理解本发明并非必需，但是这些说明可在前述美国专利第2304586号和PCT国际申请第WO92/09395号中找到。
当磨轮2的磨削面24磨损时，必须通过如用一涂金刚石工具进行修整来恢复磨削面24的形状。本发明即为修整螺纹磨轮的方法。
本发明的方法采用一种齿轮或修整工具，其节距与配合小齿轮14相同，齿轮形状也基本相同，但齿数则不一定相同。由于有相同的节距，故修整工具30可与配合小齿轮14啮合，从而能与磨轮20啮合。修整工具30上的齿数最好与配合小齿轮14上的齿数相同，尽管如此，齿数少一些或多一些还是可以的，但不管齿数如何，节距必须保持相同，以使修整工具与磨轮保持配合。修整工具包括一种合适的修整材料如金刚石的工作表面。
由于修整工具是与磨轮配合，而磨轮又更过来代表与冕轮相配合的小齿轮的齿面，因此可将修整工具的齿面与运动轨迹38一起看作代表与其配合小齿轮啮合的转动着的冕轮的齿面。因此，修整工具的转动和运动就在螺纹磨轮的磨削面上修整冕轮轮齿的共轭齿形(配合小齿轮齿面)。在磨削冕轮时，螺纹磨轮的磨削面即代表配合小齿轮的齿形在冕轮齿面上形成合适的共轭表面。
图6所示为本发明修整工序开始时的情况，其中，齿轮形修整工具30有一转动轴线32而齿面34以速度ωD绕其轴线32转动，同时又以轨迹速度ωDP沿轨迹38经过磨轮20的整个宽度。磨轮20以速度ωW转动，而磨轮20和修整工具30即能以相应的速度相互在啮合中运转。轨迹38由修整工具30的轴线32绕相应于相配小齿轮中心的磨轮20中心点16的运动轨迹限定，相配小齿轮由磨轮20的轴向剖面表示，如图5所示。
图7和图8分别表示在修整工序中途及接近结束时修整工具30的位置。修整工具绕点16沿圆弧轨迹38从磨轮20一端处第一次接触到在磨轮另一端脱离接触。修整工具的齿顶高最好加长，以使磨轮25表面(见图6)也能予以修整。
修整工具的轨迹速度与修整工具以及磨轮的旋转速度的关系如下式： ω D = ω W n W n D + ω DP n P n D
  式中ωD＝修整工具回转速度
      ωW＝磨轮旋转速度
      ωDP＝修整工具轨迹速度
       nW＝磨轮上螺纹头数
       nD＝修整工具齿数
       nP＝配合小齿轮齿数
这种修整工序可以在任何能以可采用本发明修整方法的方式设置修整工具和磨轮的机器上进行。在共同转让给Pederson的美国专利第5175962中提出了一种较好的机器。这种机器采用计算机数控，能使磨轮和修整工具回转并使之在多至三个相互垂直方向上相对移动。
本发明修整方法步骤如下。螺纹磨轮和圆柱形修整工具以相应速度转动以使其能相互啮合运转。使磨轮与修整工具在磨轮宽度的一端处开始相互啮合。在相互啮合运转的同时，修整工具作横跨磨轮宽度的相对移动，直至在磨轮另一端处脱离接触。修整循环在这点处便完成并可继续磨削冕轮。
应当理解，虽然修整工具沿磨轮宽度的移动已通过修整工具的运动加以描述，本发明还打算通过磨轮的运动来影响圆弧轨迹或通过修整工具和磨轮运动的组合产生按本发明修整所要求的圆弧轨迹。
与现有技术的修整方法相比，本发明的优点在于磨轮表面不出现平的部分。本发明还提供一种能产生结果很精确的简单得多的修整工具。
本发明修整工具中的齿廓形状基本上与相配合小齿轮的齿廓形状相同，如圆弧或最好是渐开线。当然，如果在冕轮上有任何失配，则可在修整工具内计入适当的失配量并修整到磨轮的磨削面中。
虽然本发明的修整工具系通过具有直齿的圆柱形修整工具来加以说明，但应理解在本修整方法中也可用具有螺旋齿的修整工具。
通过以上具体化的介绍对本发明所作的描述，应理解为本发明还并不限于此。熟悉本专业的人员可以对此作出种种变形，但均不超出本发明权利要求的精神和范围。

Claims (20)

1.一种用于磨削冕轮的螺纹磨轮的修整方法，所述螺纹磨轮有一旋转轴线，一宽度，并包括至少一个绕所述磨轮至少一圈的螺旋状配置并沿所述宽度延伸的螺旋状磨削面；所述至少一个螺旋状磨削面在所述磨轮的轴向剖面中看具有与所述冕轮相配合小齿轮的齿形，所述方法包括：
提供一个小齿轮件形状的修整工具，所述修整工具的节距与所述配合小齿轮件相同，
使所述修整工具和所述磨轮以相应的速度转动，以使所述修整工具和磨轮可以相互啮合运转，
使所述转动的修整工具和所述转动的磨轮在所述磨轮宽度一端处接触，
使所述转动的修整工具在与磨轮啮合转动的同时相对横跨所述转动磨轮的所述宽度，所述修整工具沿所述磨轮全部宽度移动。
其中，所述运动系沿绕相应于所述配合小齿轮中心点的所述磨轮上的一点的一圆弧轨迹。
2.如权利要求1所述的修整螺纹磨轮的方法，其特征在于，所述沿所述圆弧轨迹的运动与所述磨轮和所述修整工具有的旋转速度关系如下： ω D = ω W n W n D + ω DP n P n D
  其中ωD＝修整工具旋转速度
      ωW＝磨轮旋转速度
      ωDP＝修整工具轨迹速度
       nW＝磨轮上螺纹头数
            nD＝修整工具齿数
            nP＝配合小齿轮齿数
3.如权利要求1所述的修整螺纹磨轮的方法，其特征在于，所述修整工具的齿数与所述配合小齿轮的齿数相同。
4.如权利要求1所述的修整螺纹磨轮的方法，其特征在于，所述修整工具的齿顶高比所述配合小齿轮的齿顶高更长。
5.如权利要求1所述的修整螺纹磨轮的方法，其特征在于，所述修整工具的齿轮为涂金刚石的。
6.如权利要求1所述的修整螺纹磨轮的方法，其特征在于，所述修整工具为具有直齿的圆柱小齿轮的形状。
7.如权利要求1所述的修整螺纹磨轮的方法，其特征在于，所述修整工具为具有螺旋齿的圆柱小齿轮的形状。
8.如权利要求1所述的修整螺纹磨轮的方法，其特征在于，所述修整工具轮齿的轮廓形状与所述配合小齿轮轮齿的轮廓形状基本相同。
9.如权利要求8所述的修整螺纹磨轮的方法，其特征在于，所述修整工具的所述轮齿的所述轮廓形状为一渐开线。
10.一种修整用于磨削冕轮的螺纹磨轮的方法，其特征在于，所述螺纹磨轮包括一回转轴线，一宽度，并包括至少一个绕所述磨轮至少一圈的螺旋状配置并沿所述宽度延伸的螺旋状磨削面，所述螺旋状磨削面在所述磨轮的轴向剖面中看时，具有与所述冕轮相配合小齿轮件的齿形；所作改进包括：
提供一个小齿轮件形状的修整工具，所述修整工具的节距与所述配合小齿轮件相同，
使所述修整工具在与磨轮啮合转动的同时相对横跨所述磨轮的所述宽度，所述修整工具沿所述磨轮全部宽度移动。
其中，所述运动系沿绕相应于所述配合小齿轮中心点的所述磨轮上一点的圆弧轨迹。
11.如权利要求10所述的修整螺纹磨轮的方法，其特征在于，所述沿所述圆弧轨迹的运动与所述磨轮和所述修整工具旋转速度的关系如下： ω D = ω W n W n D + ω DP n P n D
  其中ωD＝修整工具旋转速度
      ωW＝磨轮旋转速度
      ωDP＝修整工具轨迹速度
      nW＝磨轮上螺纹头数
      nD＝修整工具齿数
      nP＝配合小齿轮齿数
12.如权利要求10所述的修整螺纹磨轮的方法，其特征在于，所述修整工具轮齿的轮廓形状与所述配合小齿轮轮齿的轮廓形状基本相同。
13.如权利要求12所述的修整螺纹磨轮的方法，其特征在于，所述修整工具的所述轮齿的所述轮廓形状为一渐开线。
14.如权利要求10所述的修整螺纹磨轮的方法，其特征在于，所述修整工具轮齿的齿顶高比所述配合小齿轮的齿顶高更长。
15.如权利要求10所述的修整螺纹磨轮的方法，其特征在于，所述修整工具为具有直齿的圆柱形小齿轮形状。
16.如权利要求10所述的修整螺纹磨轮的方法，其特征在于，所述修整工具为具有螺旋齿的圆柱小齿轮形状。
17.一种修整用于磨削冕轮的螺纹磨轮的方法，所述螺纹磨轮具有一旋转轴线，一宽度，并包括至少一个绕所述磨轮至少一圈的螺旋状配置并沿所述宽度延伸的螺旋状磨削面；所述至少一个螺旋状磨削面在所述磨轮的轴向剖面中看具有与所述冕轮相配合小齿轮件的齿形，所述方法包括：
提供一个小齿轮件形状的修整工具，所述修整工具的节距与所述配合小齿轮件相同，
移动所述修整工具在其与磨轮啮合转动的同时相对横跨所述磨轮的所述宽度，所述修整工具沿所述磨轮全部宽度移动。
其中，所述移动系沿绕相应于所述配合小齿轮中心点的所述磨轮上一点的圆弧轨迹，修整工具的相对移动和所述磨轮和所述修整工具的旋转速度的关系如下： ω D = ω W n W n D + ω DP n P n D
  其中ωD＝修整工具旋转速度
      ωW＝磨轮旋转速度
      ωDP＝修整工具轨迹速度
       nW＝磨轮上螺纹头数
       nD＝修整工具齿数
       nP＝配合小齿轮齿数
18.如权利要求17所述的修整螺纹磨轮的方法，其特征在于，所述修整工具轮齿的轮廓形状与所述配合小齿轮轮齿的轮廓形状基本相同。
19.如权利要求18所述的修整螺纹磨轮的方法，其特征在于，所述修整工具的所述轮齿的所述轮廓形状为一渐开线。
20.如权利要求17所述的修整螺纺磨轮的方法，其特征在于，所述修整工具的齿顶高比所述配合小齿轮的齿顶高更长。
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