ITTO20000024A1

ITTO20000024A1 - Procedimento di profilatura di mole sagomate a vite ruotanti velocemente.

Info

Publication number: ITTO20000024A1
Application number: IT2000TO000024A
Authority: IT
Inventors: Walter Wirz
Original assignee: Reishauer Ag
Priority date: 1999-01-15
Filing date: 2000-01-12
Publication date: 2001-07-12
Also published as: JP4618837B2; IT1319769B1; DE19901338C1; US6302764B1; JP2000202754A

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per Invenzione Industriale di

La rettifica continua mediante rotolamento di dentature si è dimostrata un processo di produzione conveniente anche nella produzione di grande serie, grazie alla elevata potenzialità e alla buona costanza della precisione dei pezzi rettificati. Nella maggior parte dei casi, si sono impiegate finora quali utensili di rettifica, mole di corindone profilate sulla loro superficie esterna secondo la forma di una ruota elicoidale - le cosiddette mole sagomate a vite - le quali raramente funzionano con velocità circonferenziali superiori a circa 40 m/s.

La potenzialità già di per sé molto buona di questo procedimento può venire migliorata ulteriormente quando viene aumentata la velocità circonferenziale della mola di rettifica. In tal caso si dimostra problematica la circostanza secondo la quale la mola sagomata a vite impiegata per la rettifica si deforma ai numeri di giri elevati per effetto delle forze centrifughe. In tal modo la deformazione viene provocata non solamente dalla condizione di sollecitazione complicata che esiste in una mola rotante. Anche a causa del profilo della mola, il quale di fatto in ciascuna posizione angolare intorno all'asse di rotazione presenta una posizione assiale diversa, viene esercitata una diversa distribuzione delle forze sulla superficie esterna del corpo della mola. Inoltre, anche i difetti di omogeneità nel peso specifico e nel modulo di elasticità del corpo della mola di rettifica sono una causa del fatto che la forma della mola profilata a vite varia con il crescere del numero di giri. Una mola profilata di rettifica che ruota ad alta velocità non ha soltanto un diametro maggiore rispetto ad una mola ferma, bensì in generale non è nemmeno circolare, e un profilo di una mola sagomata a vite una volta montata assume una forma che non può venire indicata con precisione in precedenza. Questo si verifica fondamentalmente nel caso degli utensili impiegati in tutte le macchine di rettifica, però questo fenomeno non è grave in tutti i casi in cui la forma attiva della mola di rettifica viene profilata al numero di giri della lavorazione, ossia nel caso in cui vengono eliminate, per così dire, con il processo di profilatura le deformazioni provocate dalle forze centrifughe.

Le mole profilate di rettifica per motivi ovvi però si possono profilare con molta maggiore difficoltà rispetto alle mole di rettifica. Quindi, di solito è necessario eseguire il procedimento di profilatura a numeri di giri molto bassi. A questo proposito è noto un gran numero di procedimenti, tra i quali il più efficace e il più diffuso oggigiorno è quello che impiega due mole profilate: ciascuna mola profilata che impiega grano di diamante rettifica in tal modo un fianco della mola profilata in un solo passaggio, che è molto simile al taglio delle filettature su di un tornio. Con un altro metodo più universale, per mezzo di un utensile di ravvivatura rotante, composto con diamante sulla superficie esterna attiva, vengono profilati secondo righe i fianchi della mola profilata di rettifica con un contatto puntiforme. E, precisamente, in modo tale per cui le righe vengono disposte l'una accanto all'altra a distanza molto ravvicinata fino a che non sono state profilate tutte le superfici attive dei fianchi.

Questo metodo però è più lento rispetto a quello citato in precedenza, ma permette di generare entro certi limiti una topologia a piacere sui fianchi della mola profilata. Nel caso di mole profilate di rettifica eseguite in questo modo, viene stabilito fin dall'inizio un abbinamento fisso in ciascun punto sui fianchi di un dente da rettificare con un punto di un fianco della mola profilata, per cui nella rettifica successiva, per effetto di movimenti relativi corrispondenti tra l'utensile e il pezzo deve venire garantito che i punti che corrispondono vengono anche effettivamente in contatto, oppure che diventano un punto di attacco o di lavorazione comune. Con questo procedimento è possibile eseguire dentature corrette topologicamente con un procedimento continuo di rettifica mediante rotolamento.

Il DE-PS-196 19 401 CI rende noto un procedimento nel quale possono venire profilate anche dal punto di vista della loro topologia, mole profilate di rettifica con il numero di giri massimo di rettifica. Questo procedimento, d'altra parte, impone requisiti severi al dispositivo meccanico e alla qualità dei servomotori e dei sistemi di regolazione necessari, il che in ogni caso comporta costi di investimento elevati. Inoltre, gli utensili di profilatura necessari per questo procedimento si possono impiegare ciascuno soltanto per un determinato passo modulare sulla mola profilata di rettifica.

La presente invenzione si pone l'obiettivo di indicare un procedimento e un dispositivo per mezzo del quale le mole profilate di rettifica, che vengono impiegate per numeri di giri che vanno da elevati a molto elevati, possano venire ravvivate con un procedimento di profilatura ben noto e consolidato a numeri di giri bassi e, ciò malgrado, presentino la forma geometrica precisa richiesta del profilo al numero di giri di lavoro, ossia nella condizione di sollecitazione sotto l'effetto della forza centrifuga.

Il procedimento secondo l'invenzione è formato dalle seguenti operazioni che devono essere eseguite l'una dopo l'altra:

1. Profilatura di una mola sagomata a vite per rettifica secondo il metodo noto e in corrispondenza della forma del fianco del dente della dentatura da rettificare. La forma ravvivata del profilo della mola profilata da rettifica può in ogni modo presentare correzioni topologiche quando lo richiede la dentatura del pezzo.

2 Misurazione dell'intera forma del profilo della mola a vite per rettifica con l'utensile che gira al numero di giri di lavoro. Questa misurazione può ad esempio essere effettuata direttamente per mezzo di un sistema di misura senza contatto come una misura ottica della distanza mediante un laser o simili, oppure può avvenire in modo indiretto per mezzo della rettifica e della misura di un pezzo campione. Il risultato della misura è in ogni caso una tabella o una serie di dati, la quale contiene le coordinate precise di punti della superficie distribuiti sui fianchi della mola a vite in modo analogo a una matrice con una distanza sufficientemente ridotta.

3. Conversione dei dati misurati secondo .dati di comando per il dispositivo di profilatura per effettuare la correzione del profilo della mola a vite da rettifica. Questa conversione deve determinare, in una prima operazione e in base alla forma geometrica nominale della dentatura del pezzo, la forma geometrica nominale del fianco della mola a vite per rettifica, in una seconda fase deve determinare la differenza tra i dati nominali del fianco della mola a vite e i valori effettivi misurati, e in una terza operazione deve calcolare i dati di comando per i necessari movimenti del dispositivo di profilatura, corretti con i valori delle differenze .

4. Nuova esecuzione del profilo della mola a vite per rettifica con i dati nuovamente calcolati, in modo tale per cui le variazioni di forma determinate preventivamente durante la misurazione del profilo vengano in un certo senso impiegate come un profilo preliminare sulla mola a vite per rettifica, per cui questa presenta la forma voluta al numero di giri di lavoro.

In questo procedimento è particolarmente importante la misura del profilo della mola a vite per rettifica al numero di giri di lavoro. Se questa viene misurata direttamente, il che come è stato già ricordato, si può effettuare ad esempio con un sistema ottico a laser, l’operazione di misura si effettua in modo relativamente rapido e i dati sono subito disponibili per venire ulteriormente elaborati. Una relativa difficoltà è rappresentata in tal caso, con apparecchi di misura che resistono sensibilmente, alla superficie relativamente rugosa del fianco della mola a vite per rettifica, la quale richiede una filtrazione accurata dei valori misurati.

La misura più costosa è quella indiretta con un pezzo campione. A questo scopo si deve impiegare una adatta ruota dentata campione di larghezza sufficiente, la quale corrisponda al pezzo dal punto di vista del modulo, del numero dei denti, dell'angolo di presa e di incidenza, la quale viene rettificata secondo un procedimento di rettifica continuo a scorrimento, e precisamente in modo tale, per cui l'intero profilo della mola a vite per rettifica viene riprodotto sulla larghezza della dentatura della ruota campione. Questo si ottiene se, nello stesso tempo, durante la rettifica si compie nel senso della larghezza della dentatura della ruota campione, l'intero possibile percorso di spostamento della ruota profilata per rettifica. Naturalmente, si deve in tal caso mantenere il numero di giri di lavoro previsto per l'utensile di rettifica.

Questi fianchi dei denti della ruota campione rettificati in questo modo contengono ora nella forma trasformata l'effettiva geometria del profilo della ruota a vite per rettifica, ossia tutte le variazioni di forma dell'utensile provocate dall'effetto delle forze centrifughe e che, come è già stato ricordato in precedenza, non si possono prevedere, sono riprodotti su questa dentatura campione. A partire da questa si può derivare la forma geometrica effettiva con una qualsiasi macchina per la misura dei fianchi.

Anche se il secondo tipo è più costoso rispetto alla misura diretta del profilo della ruota profilata a vite, questo ha il grande vantaggio che, in questo modo, si possono rilevare non soltanto le deformazioni geometriche della mola a vite per rettifica dovute alle forze centrifughe, come i difetti di concentricità, le distorsioni del profilo, le variazioni del passo, ecc., bensì si possono anche rilevare variazioni sulla superficie rettificata del fianco del dente che si possono attribuire a effetti tecnologici, come urti durante il contatto, trascinamento in rettifica del fondo del dente, effetto del mezzo refrigerante e lubrificante e addirittura difetti di funzionamento della macchina, ecc. In altre parole, il secondo metodo fornisce la somma di tutti i difetti esistenti nel processo di rettifica e permette di effettuare secondo il procedimento descritto anche una corrispondente compensazione eliminando tutte le variazioni volute. Quindi, si possono anche rettificare dentature in modo molto efficace e con massima precisione con una mola profilata a vite per rettifica che ruota a velocità molto elevata, anche se questa è stata profilata ad un numero di giri più basso.

Nel seguito verranno spiegati due esempi di esecuzione del dispositivo secondo l'invenzione per eseguire il procedimento descritto in precedenza e in base ai disegni. Le figure 1 e 2 mostrano ciascuna un esempio di esecuzione per la misura diretta o indiretta della mola profilata a vite tipica .

La figura 1 mostra un dispositivo 10 per la ribassatura di una mola profilata a vite 11 per rettifica. Il dispositivo di ribassatura può essere realizzato ad esempio secondo il DE-OS 197 06 867.7. Esso comprende un carrello a croce, nel quale un primo carrello 12 si può spostare lungo una guida 13 di un basamento 14 della macchina e in senso perpendicolare all'asse 15 dell'albero di rettifica 16. La mole profilata a vite per rettifica 11 è bloccata sull'albero 16, il quale viene trascinato mediante un motore 17 ed è collegato con un sensore ad angolo 18. Sul carrello 12 è guidato con possibilità di spostamento, in una guida 19 parallela all'asse 15, un secondo carrello 20. Lo spostamento dei carrelli 12, 20 si effettua ogni volta con un motore 21, 22 provvisto di una guida di spostamento di ritorno 23, 24. Sul carrello 20 è montato il motore di ravvivatura 25, il quale trascina l'albero di ravvivatura 26, sul quale è bloccata la mola di ravvivatura 27. L'albero di ravvivatura 26 può inoltre essere orientabile intorno a un asse 28 perpendicolare alla direzione delle guide 13, 19 (vedere DE-OS 197 06 867.7) .

Sul carrello 20 è inoltre montato un dispositivo 35 per misurare senza contatto entrambi i fianchi 26 della mola profilata a vite 11 da rettifica al numero di giri di rettifica completo. Il dispositivo 35 può comprendere ad esempio un laser 37 comandato a impulsi e un foto-transistor 38 con un gruppo ottico corrispondente. Questi due elementi 37, 38 del dispositivo di misura 35 ottico luminoso e di elevata precisione sono illustrati l'uno accanto all'altro in figura 1.

Il gruppo ottico però può essere realizzato in modo tale per cui l'impulso di trasmissione è coassiale all'impulso di ricezione, ad esempio per mezzo di uno specchio semi-trasparente. Tutti i servomotori 17, 21, 22, i trasmettitori di spostamento e di angolo 18, 23, 24 e il motore 25 e il dispositivo di misura 35 sono collegati a un unico dispositivo di comando 39. Il funzionamento di questo dispositivo di ravvivatura e misura 10, 35 è stato descritto in precedenza sulla base delle operazioni del procedimento.

A differenza della rappresentazione secondo la figura 1, per il movimento relativo tra la mola profilata a vite 22 per rettifica e la mola di ravvivatura 27 anche l'albero di rettifica 16 può essere montato su di un carrello a croce, però, a questo scopo, l'albero di ravvivatura 26 deve essere montato solidalmente al basamento. Questa variante è vantaggiosa soprattutto quando, per rettificare i pezzi, la mola di rettifica 11 viene spostata parallelamente e in senso perpendicolare all'asse 15. In questo caso si possono impiegare gli stessi assi NC della macchina sia per la rettifica sia anche per la ravvivatura, come viene descritto nel DE-OS 19625 370.5.

La figura 2 mostra una variante per la misura indiretta della mola profilata a vite 11 per rettifica. In questa variante si rettifica inizialmente con la mola profilata a vite 11, una ruota dentata campione 45 al numero di giri di rettifica completo. La ruota campione 45 è di preferenza più larga rispetto ai pezzi che devono venire rettificati alla fine con la mola profilata 11, e viene rettificata in modo diverso rispetto a questi pezzi. Per la rettifica dei pezzi si impiega ad esempio una zona parziale della larghezza 46 della mola profilata a vite 11 per rettifica per eseguire una rettifica di sgrossatura, un’altra zona parziale per eseguire la rettifica di finitura di un numero di pezzi, e una terza zona parziale per eseguire la rettifica di finitura di un altro numero di pezzi. Nel caso della ruota campione 45, viceversa, si effettua nella rettifica un movimento continuo di spostamento parallelo all'asse 15 dell'albero di rettifica e per l'intera larghezza 46 della mola profilata a vite 11 e, nello stesso tempo, la ruota campione viene spostata lungo il suo asse rispetto alla mola profilata a vite 11, per cui viene lavorata l’intera larghezza della ruota campione 45. Successivamente viene abbinato con precisione a ciascun punto del fianco 36 della mola profilata a vite per rettifica un punto dei fianchi dei denti 47 della ruota campione 45. Il dispositivo 48 per misurare la ruota campione 45 è di per sé noto. Ad esempio è adatta a questo scopo la macchina per la misura dei fianchi dei denti che si può acquistare con la denominazione ZP 250 dalla Società Hòfler, Ettlingen, DE. Nel dispositivo di misura illustrato in figura 2, la ruota campione è bloccata su di un albero di misura 49, il quale può ruotare intorno all'asse 52 dell'albero di misura con un servomotore 50 e con una guida di ritorno ad angolo 51. Il dispositivo di misura 48 può comprendere un rilevatore 53 con una punta di tastatura 54 la quale rileva, mediante tastatura, tutto il fianco 47 punto a punto. Il tastatore 53 è montato su di un carrello 55 il quale si può spostare in una guida 56 parallelamente all'asse 52. Il carrello 55 viene spostato con un servomotore 57 e con la guida di ritorno 58. Il motore 50, 57, il misuratore dell'angolo e dello spostamento 52, 58 e il tastatore 53 sono collegati anch'essi con il dispositivo di comando 39.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. - Procedimento per la profilatura di una mola sagomata a vite per la rettifica continua mediante rotolamento, nel quale, in una prima operazione, viene realizzato il profilo della mola profilata a vite in relazione alle esigenze del pezzo da rettificare, mentre in una seconda operazione sulla mola profilata a vite profilata in questo modo viene misurato con precisione al numero dei giri di lavoro il profilo che è ora leggermente deformato per effetto, tra l'altro, delle forze centrifughe, e in una terza operazione i valori di misura ricavati vengono convertiti in dati di comando per eseguire una profilatura di correzione dei fianchi della mola profilata a vite, e nel quale in una quarta operazione, i fianchi della mola profilata a vite vengono nuovamente profilati, per cui i difetti di precisione che si formano a causa della rettifica vengono incorporati nella lavorazione come valori preliminari del profilo della mola profilata. 2. - Procedimento secondo la rivendicazione 1, nel quale, nella prima operazione, viene ricavato sui fianchi della mola profilata a vite per rettifica un profilo diverso da quello necessario per il pezzo da rettificare, in particolare un profilo standard non corretto. 3. - Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, nel quale la misura dei fianchi della mola profilata a vite per rettifica viene effettuata al numero di giri di lavoro senza contatti mediante un sensore di distanza. 4. - Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, nel quale la misura dei fianchi della mola profilata a vite per rettifica si effettua in modo indiretto per mezzo di un pezzo campione, per il fatto che questo viene rettificato secondo un procedimento continuo di rettifica a scorrimento con la mola profilata a vite che è stata profilata in base alla prima operazione, in modo tale per cui l'intera forma geometrica del fianco della mola profilata a vite è contenuta sotto forma trasformata sui suoi fianchi dei denti e, nel quale, questo pezzo campione viene misurato con una macchina per la misura dei fianchi dei denti. 5. - Dispositivo per l'esecuzione del procedimento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, che comprende: un albero di rettifica (16) che può ruotare intorno a un primo asse (15) per bloccare una mola profilata a vite (11) per rettifica, nel quale l'albero di rettifica (16) è collegato con un primo motore (17) e con un sensore angolare (18), un albero di ravvivatura (26) che può venire accostato in senso radiale al primo asse (15) rispetto all'albero di rettifica (16) e può venire spostato parallelamente al primo asse (15), il quale può ruotare intorno a un secondo asse per bloccare una mola di ravvivatura (27), per cui l'albero di ravvivatura (26) viene trascinato per mezzo di un secondo motore (25), un dispositivo di misura (35, 48) per misurareo la mola profilata a vite (11) per rettifica, e un dispositivo di comando NC (39) per convertire i valori misurati con il dispositivo di misura (35, 48) in valori corretti per comandare i movimenti relativi tra l'albero di rettifica (16) e la mola di ravvivatura (27). 6. - Dispositivo secondo la rivendicazione 5, nel quale il dispositivo di misura comprende un sensore di distanza (35) senza contatto il quale si può spostare rispetto all'albero di rettifica (16) parallelamente al primo asse (15), il quale misura entrambi i fianchi (36) della mola profilata a vite per rettifica secondo l'intera larghezza di lavoro (46) della mola profilata a vite (11). 7. - Dispositivo secondo la rivendicazione 6, nel quale il sensore di distanza (35) è un sensore ottico a laser. 8. - Dispositivo secondo la rivendicazione 6 o 7, nel quale il sensore di distanza (35) è montato in prossimità della mola di ravvivatura (27). 9. - Dispositivo secondo la rivendicazione 5, nel quale il dispositivo di misura comprende una unità di misura (48) per misurare una ruota campione (45) rettificata con la mola profilata a vite (11) per rettifica.