CN102275015A - 借助于切削加工制造多个相同齿轮的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在齿轮切削机床上借助于切削加工、特别是滚齿切削或滚齿磨削制造多个相同齿轮的方法，其中，工件借助于旋转刀具进行加工，该旋转刀具通过对所述齿轮切削机床的NC轴进行的控制而与该工件相接合。根据本发明，由对该齿轮切削机床的至少一个NC轴进行的各自不同的控制补偿工件与工件间的偏差。

Description

借助于切削加工制造多个相同齿轮的方法

技术领域

本发明涉及一种在齿轮切削机床上借助于切削加工制造多个相同齿轮的方法。在这方面中，它具体来说是一种借助于滚齿切削或滚齿磨削制造齿轮的方法。因此，该齿轮切削机床是一种滚齿切削机床和/或滚齿磨削机床。

背景技术

在根据本发明的方法中，借助于旋转刀具，具体来说借助于齿轮滚刀或借助于蜗杆磨削轮，其中，该刀具通过对齿轮切削机床的NC轴进行的控制而与工件相接合。在这方面中，刀具的旋转运动与工件的旋转运动尤其相互联接。

在这方面中，在多个工件的加工期间，并且特别是在工件之间的替换时，刀具沿其旋转轴线移动一定的距离，以使刀具的另一点与工件接合。这主要用于在其可能的总宽度上均匀地加载刀具并且用于使磨损最小化。

由于变得越来越紧的公差以及对齿轮切削精度的更高要求，以前所使用的校正值不能或不再足以满足对切制齿轮几何形状的高要求。刀具中的缺陷、轴向对准误差、同心度误差、变度、几何误差以及由不规则的刀具加热所产生的误差导致存在利用所要求的容许偏差会难以或阻止通过统计过程评价的偏差。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种制造齿轮的方法，其允许在齿轮制造中存在更高精度。

根据本发明，该目的通过根据本发明所述的一种在齿轮切削机床上借助于切削加工、特别是滚齿切削或滚齿磨削制造多个相同齿轮的方法来实现。

在这方面，本发明包括在齿轮切削机床上借助于切削加工制造多个相同齿轮的方法，其中，工件借助于旋转刀具进行加工。在这方面，该刀具通过对齿轮切削机床的NC轴进行的控制与工件接合。在这方面，根据本发明作出规定，工件与工件间的偏差由对齿轮切削机床的至少一个NC轴进行的各自不同的控制所补偿。在这方面，从本发明的意义上来说的NC轴是齿轮切削机床的全部自由度。特别地，这些NC轴可以是刀具与工件之间的轴向间距和/或刀具的接合角度。在这方面，该方法有利地用于在使用同一刀具的同时制造多个相同齿轮。

尽管使用于对切削齿轮几何形状进行校正的已知工艺在各个工件的加工时定向，但是根据本发明的方法消除了会以其它的方式例如由刀具的移动所导致的工件与工件间的偏差。可特别补偿会由各个工件在加工期间的不同的移动位置所导致的工件与工件间的偏差。在这方面，大多数工件的制造以自动的方式发生，特别地，对该机床的NC轴进行的控制自动地发生。

在这方面，在多个工件的加工过程中，并且特别是在工件之间的替换时使刀具有利地沿其旋转轴线移动一定距离，以使刀具的另一点与工件接合。在这方面，可特别地在固定的移动位置处加工每个工件，然而，该固定的移动位置在工件与工件间是不同的。然而，本发明也可用于以例如对角线切削中处理工件时刀具连续移动的工艺中。

在这方面，根据本发明作出规定，根据工件的加工时刀具的移动位置对齿轮切削机床的至少一个NC轴进行控制。在这方面，根据该移动位置控制特别是刀具的轴线与工件的轴线的间距。此外，存在也控制诸如工作台的旋转运动以及移动轴线之类的其它轴线的可能性。

因此，根据本发明的方法可考虑刀具几何形状相对于所需几何形状的偏差，该偏差沿刀具的旋转轴线发生并且会因此导致移动期间各个工件之间的偏差，并且该偏差对切削齿轮几何形状的影响可得到补偿，这是因为根据移动位置并由此在工件与工件之间以不同的方式控制NC轴。

在这方面，本方法可特别地在使用那些沿其旋转轴线具有不变的所需几何形状的刀具时使用。利用已知方法，使用这种刀具独立于该刀具的移动位置对其余的NC轴进行控制。相反，根据本发明，由于在制造期间各个工件的不同移动位置导致的各个工件的切削齿轮几何形状之间的偏差可由根据该刀具的移动位置对NC轴进行的控制所补偿，其中，尽管该刀具具有不变的所需几何形状，但这种偏差仍然会出现。

在这方面，刀具几何尺寸沿移动方向、即沿刀具的旋转轴线的偏差可以是由于工艺程序或由于加热所导致的温度诱生的偏差、刀具几何形状与所需几何形状的制造诱生的偏差、刀具的诸如同心度误差或变度之类的夹持缺陷、以及诸如逆轴承的对准误差之类的机床几何形状的缺陷。

在这方面，根据本发明，可有利地确定刀具几何形状沿移动方向的偏差和/或它们对切削齿轮几何形状的影响。在这方面，可特别地直接确定刀具几何形状的偏差或根据制造中使用的移动位置确定工件几何形状的偏差。之后，这些偏差参与根据刀具的移动位置对NC轴进行的控制。

根据本发明的方法有利地是滚持切削工艺或滚持磨削工艺。因此，该刀具有利地是齿轮滚刀或蜗杆磨削轮。

在这方面，根据本发明的方法可用于任一移动策略。此外，本发明可用于移动位置可影响加工结果的任一加工工艺，例如，对角线加工。

根据本发明，可作出规定，在对应于刀具的不同移动位置的至少两个采样点处确定刀具几何形状和/或其对切削齿轮几何形状的影响。

在这方面，有利地关于至少两个采样点插补刀具几何形状和/或其在刀具的整个移动范围上对切削齿轮几何形状的影响，以控制齿轮切削机床的NC轴。在这方面，使用的采样点越多，可对实际情况进行的检测以及插补对其进行的考虑就越精确。

在这方面，可有利地作出规定，在每种情况下，在加工循环开始时，在刀具的至少两个、有利地为三个的移动位置处加工并测量至少一个工件。由此获得的测量数据可在后一加工循环中参与对NC轴进行的控制。由此可补偿由于加工各个工件时不同的移动位置所引起的刀具几何形状的偏差对齿轮切削几何形状的影响。

作为替代或附加地，关于切削齿轮几何形状的数据也可参与根据来自前一正在进行的过程评价的移动位置对NC轴进行的控制。在这方面，在对各个工件的切削齿轮几何形状进行的统计评价中，可根据之后参与对NC轴进行的控制的移动位置确定再现模式。由此，可在工艺期间充分改进切削齿轮几何形状。

在上述变型中，并非测量刀具几何形状自身确定的沿移动方向的偏差，而是测量由于在不同移动位置处加工工件所导致的这些偏差对切削齿轮几何形状的影响。

然而，作为选择或附加地，关于刀具几何形状沿其旋转轴线的偏差的数据也可通过测量刀具而获得，并且该数据随后参与对NC轴进行的控制。在这方面，在测量机床上确定的刀具的节距变化也可参与该控制。

本发明还涉及一种用于借助于切削加工制造齿轮的齿轮切削机床。在这方面，它具体地是一种滚齿切削机床和/或滚齿磨削机床。在这方面，根据本发明的齿轮切削机床具有均可借助于NC轴进行控制的刀具支架和工件支架，能够借助于旋转刀具来加工工件，该旋转刀具通过对齿轮切削机床的NC轴进行的控制与该工件相接合。在这方面，齿轮切削机床具有能够自动制造多个相同齿轮的机床控制器。在这方面，根据本发明作出规定，该机床控制器具有校正功能，通过该校正功能，工件与工件间的偏差由对齿轮切削机床的至少一个NC轴进行的各自不同的控制所补偿。

可由于例如刀具几何形状沿旋转轴线的偏差所导致的工件与工件间的偏差，其中，该刀具几何形状沿旋转轴线的偏差可由于例如刀具的加热所导致，由于刀具根据其移动位置因制造缺陷而存在的不同几何形状所导致的工件与工件间的偏差，由于刀具的夹持误差以及由于该机床的几何形状误差所导致的工件与工件间的偏差也可由根据本发明的校正功能进行补偿。

在这方面，该机床控制器有利地包括移动功能，通过该移动功能，可在多个工件的加工过程中，并且特别是在工件之间的替换时，使该刀具沿其旋转轴线移动指定距离，以使该刀具的不同点与工件相接合。根据本发明，该机床控制器现具有校正功能，通过该校正功能，根据刀具的各个移动位置对齿轮切削机床的至少一个NC轴进行控制。由此可由根据刀具的移动位置对齿轮切削机床的NC轴进行的控制来补偿刀具几何形状沿旋转轴线的偏差对切削齿轮几何形状的影响。在这方面，可有利地在齿轮切削机床上实现例如如上所述的方法。为此目的，该机床控制器有利地具有对应的功能，特别是对应的操作员操纵。

在这方面，齿轮切削机床有利地具有输入功能元件，通过该输入功能元件，可输入对应于刀具的不同移动位置的至少两个采样点的测量数据。在这方面，可手动输入或用电子仪器输入。

在这方面，有利地作出规定，通过该输入功能元件，自动移动至刀具的不同移动位置，从而可在这些采样点处加工工件，可将这些采样点的刀具几何形状作为测量数据依次输入到该输入功能元件中。为此目的，根据本发明的齿轮切削机床有利地具有对应的用户指南。

在这方面，机床控制器有利地插补关于所述至少两个采样点的测量数据以根据移动位置控制齿轮切削机床的NC轴。

此外，可以通过定义诸如样条函数、多项式函数、正弦曲线函数、矩形函数等等的具体校正函数限定校正值。

作为选择或附加地，可作出规定，可由输入功能元件读入测量装置的测量数据，通过该测量数据获得刀具几何形状沿旋转轴线的偏差和/或它们对切制齿轮几何形状的影响。

在这方面，该测量装置可以是用于测量刀具几何形状和/或切削齿轮几何形状的测量装置。在这方面，该测量装置特别是用于根据刀具的移动位置确定刀具几何形状的测量装置，特别是，用于确定齿轮滚刀的节距变化的测量机床。

在这方面，可有利地用电子仪器进行数据传输。这允许存在极为简单的数据传输。

在这方面，在根据本发明的方法中或在对应的机床控制器中，例如，齿宽尺寸和/或球形尺寸可用作为用于锯齿状几何形状的测量值。然而，也可考虑诸如齿根圆直径或外径之类的专用于齿轮切削的其它尺寸。

在这方面，本发明还包括用于实现如前所述的方法的齿轮切削机床的控制程序。在这方面，这种控制程序可特别地安装在齿轮切削机床的机床控制器上并且使操作者能够通过设置对应的函数实现根据本发明的方法。在这方面，该控制程序可设置在例如数据载体上。

附图说明

现将参考实施方式以及附图更加详细地描述本发明。这里示出为：

图1：根据本发明的齿轮切削机床的实施方式；

图2：根据本发明所使用的细微移动方法的示意图；

图3：根据本发明所使用的多循环移动方法的示意图；

图4：示出了切削齿轮几何形状的取决于刀具的移动位置的偏差的示意图；

图5：示出了在多循环移动的生产工艺中切制齿轮几何形状在工件与工件间的偏差的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的齿轮切削机床的实施方式。在这方面中，该齿轮切削机床具有刀具支架5，通过该刀具支架5可夹持刀具1。在这方面中，设置有驱动器8，通过该驱动器8沿旋转方向B围绕该刀具的旋转轴线驱动该刀具。此外，该齿轮切削机床具有工件支架3，通过该工件支架3可夹持工件。通过驱动器8，该工件支架也可沿旋转方向C旋转。

在这方面中，刀具1在工件处的接合沿自由度X发生，通过该自由度X可设定工件支架3与刀具支架1之间的轴向间距。可平行于工件支架3的旋转轴线、也就是沿齿宽的方向将刀具1沿自由度Z移动一定的位移量。此外，该齿轮切削机床使刀具1能够沿旋转方向A旋转，以便于，例如，能够进行斜齿轮切屑。

在这方面中，该齿轮切削机床有利地为滚齿切削机床或滚齿磨削机床。在滚齿切削或滚齿磨削期间，刀具1的旋转运动B于工件支架处联接于工件的旋转C，从而使刀具几何形状在工件的切制齿轮几何形状上滚铣。

为了使刀具的不同点与工件相接合并且由此能够在刀具上更好地分配过程能量，刀具支架5可沿轴线V平行于刀具的旋转轴线发生位移。刀具沿轴线V的这种位移被称之为移动。

在移动期间，在加工多个工件时，特别是在每种情况下，在两个工件之间的替换时，使刀具沿其旋转轴线、也就是沿方向V移动特定距离，以使刀具的不同点与工件接合。在这方面中，该刀具沿其旋转轴线具有不变的所需几何形状。

在图2及图3中，示出为诸如可用于根据本发明的方法中的两个不同的移动策略。在图2中示出的细微移动时，在加工工件之后，仅发生非常小的跳移v1，从而在制造过程期间使刀具1在工件与工件间非常缓慢地移动。这一步骤的优点在于可极为简单地计算将要使用的移动策略。相反，在图3中示出的多循环移动时，在加工刀具后，发生相对较大的跳移v1’，该跳移v1’典型地对应于刀具的齿形布置的轴向节距或成倍的该轴向节距。在每次运行之后，在总移动范围上重复该过程，然而，就前一次运行中的位置执行小偏移v2。在这方面中，可在两种移动策略中以相同的方式使用根据本发明的方法。

由于不同的移动位置所产生的这些偏差可由本发明补偿或可由对NC轴进行的对应控制予以平衡。为此，例如，可将已经发生的统计过程评价的值输入到机床控制器中。附加地或作为选择，能够直接在特定位置处生成工件并且将它们的测量结果输入到该机床控制器中。来自刀具测量协议的测量结果也可用于对节距偏差进行的校正。为此，该机床控制器具有来自软件方面的对应函数。

刀具几何形状相对于所需几何形状沿移动方向的偏差或其对切削齿轮几何形状的影响在这一方面根据本发明予以补偿，这是因为对齿轮切削机床的NC轴进行的控制根据移动位置而发生。在这方面，特别是取决于移动位置来实现工件与刀具之间的轴向间距的变化。由此可补偿或最小化由各个不同的移动位置所产生的各个工件之间的偏差。在这方面，补偿由于刀具处的节距偏差、由于刀具或工件处的温度变化、由于夹持误差以及由于该机床的几何形状误差所导致的刀具几何形状与所需几何形状的偏差，这是因为取决于沿V方向的移动位置，沿X方向尤其对每个工件单独地确定刀具的位置。

在这方面中，根据本发明的使工件与工件间的切削齿轮几何形状能够特别均匀的方法可与已知工艺自然地结合，用于校正各个工件的切削齿轮几何形状。

现将参考图4介绍本发明的第一种实施方式，其中，可补偿由刀具中的节距偏差所引起的移动中的切削齿轮几何形状的偏差。在这方面中，刀具中的节距偏差可导致齿厚沿该刀具的变动，该变动也可表现为工件中的齿厚变化(或球形尺寸变化)或齿宽变化。该齿厚变化的补偿根据本发明通过X轴线的对应接合根据移动位置而发生。

为此，必须首先就球形尺寸或齿宽为总移动范围确定齿厚变化的幅度。为此，在移动范围上于各个采样点处确定球形尺寸或齿宽，并且进行对应的插补。在线性插补时，必须通过加工并且测量一个或多个工件确定移动起始处以及移动末端处的尺寸。利用抛物线插补，在移动范围的中点处另外加工并评价一个或多个工件。更多的采样点自然也是可能的。用于提供数据的移动位置有利地由机床控制器提供。

对各个移动位置测量的值由操作者输入到机床控制器中，为该目的设置对应的输入函数。该控制器取决于移动位置从这些值中计算沿X方向的所需校正值并在随后的生产中的齿轮的生产中对它们予以考虑。在这方面中，该输入函数被设计为使得测量值的输入通过球形尺寸或通过齿宽是选择性地可能的。作为选择，也可使用专用于齿轮切削的其它值。

在这方面，将输入值与已编程的期望值(例如，所需的球形尺寸)相比较并且将该输入值用于轴向间距校正。在这方面，可作出规定，该机床在显示器上，特别是用图表显示整个移动范围上的最大偏差和/或偏差的过程。可进一步作出规定，由该机床自动地执行移动至采样点和对多个工件进行加工用于提供采样点。

此外，可作出规定，可将刀具的通过测量机床所确定的节距偏差读取到或输入到该机床控制器中。该机床控制器从这些值中计算沿Y方向的所需校正值以补偿刀具几何形状与所需几何形状的偏差的影响，也就是，由这些偏差所实际导致的工件处的齿厚变动。

现将参考图5介绍根据本发明的方法的第二种实施方式。在这方面中，在整个生产工艺期间，测量并统计学地检测工件的专用于切削齿轮的参数。在这方面中，图5中输入以微米为单位的工件A1至A29的来自球形尺寸的偏差。如附图中可以看出的那样，在这方面中，在所使用的多循环移动中，给出了锯齿设计，该锯齿设计与每次移动运行一起重复。然而，在传统的细微移动中也呈现同样的影响，但是，偏差遍布于大量工件，也就是，锯齿相当宽或锯齿将其本身以斜坡的形式呈现。

根据本发明，现可评价关于已加工工件的测量数据并且可将这些测量数据在下一加工循环中参与对NC轴进行的控制。在这方面中，可取决于移动位置来实现特别是X间距的变化，从已加工工件的统计表中获得移动位置与X间距之间的关系。在这方面中，对刀具的X位置进行的控制相对于图5中可见的锯齿图案逆向发生，从而使不同的轴向间距补偿相对于所需切削齿轮几何形状的偏差。

在这方面中，也可将工件的在不同采样点处的直接制造、对统计学检测值进行的考虑和/或刀具的测量值相结合。

在这方面中，根据本发明的其中在工件与工件间使用刀具的不同传递状态的方法使得在整个生产过程期间能够获得良好的切削齿轮几何形状。不同于涉及对于各个工件的校正的已知工艺，可由此基本上全面改进切削齿轮的质量。

Claims (12)

1.一种在齿轮切削机床上借助于切削加工、特别是滚齿切削或滚齿磨削制造多个相同齿轮的方法，其中，借助于旋转刀具加工工件，所述旋转刀具通过对所述齿轮切削机床的NC轴进行的控制而与所述工件相接合，

其特征在于，

工件与工件间的偏差由对所述齿轮切削机床的至少一个所述NC轴进行的各自不同的控制所补偿。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在多个工件的加工过程中，并且特别是在工件之间的替换时使所述刀具沿其旋转轴线移动一定距离，以使所述刀具的另一点与所述工件相接合；并且其中，对所述齿轮切削机床的至少一个其它NC轴进行的控制根据所述工件的加工时所述刀具的各个移动位置而发生。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，特别是在齿厚方面，确定所述刀具几何形状沿所述移动方向的偏差和/或所述偏差对所述切削齿轮几何形状的影响。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在对应于所述刀具的不同移动位置的至少两个采样点处确定所述刀具几何形状和/或所述刀具几何形状对所述切削齿轮几何形状的影响；其中，有利地是，关于所述至少两个采样点，插补所述刀具几何形状和/或所述刀具几何形状在所述刀具的整个移动范围上对所述切削齿轮几何形状的影响以控制所述齿轮切削机床的所述NC轴。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，通过输入诸如直线函数、抛物线函数、正弦函数、多项式函数或所述函数的组合之类的函数将所述刀具几何形状和/或所述刀具几何形状对所述切削齿轮几何形状的影响作为所述移动位置的函数输入，其中，所述方法用于计算用于控制所述齿轮切削机床的所述NC轴的校正函数。

6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，除了对补偿工件与工件间的偏差进行控制之外，对所述各个工件的所述切削齿轮几何形状进行校正。

7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，在每种情况下，在加工循环开始时，在所述刀具的至少两个、有利地为三个的移动位置处加工并测量至少一个工件，并且其中，在随后的加工循环中，所述测量数据参与对所述NC轴进行的控制。

8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，关于所述切削齿轮几何形状的数据参与根据来自前一正在进行的过程评价的移动位置对所述NC轴进行的控制。

9.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，通过测量所述刀具获得的关于所述刀具几何形状沿其旋转轴线的偏差的数据参与对所述NC轴进行的所述控制。

10.一种用于借助于切削加工制造齿轮，特别是用于实现根据前述权利要求中的一项所述的方法的齿轮切削机床，特别是滚齿切削机床和/或滚齿磨削机床，

所述齿轮切削机床具有刀具支架以及工件支架，所述刀具支架和所述工件支架都能够借助于NC轴进行控制，工件能够借助于旋转刀具进行加工，所述旋转刀具通过对所述齿轮切削机床的NC轴进行的所述控制与所述工件相接合；

所述齿轮切削机床具有机床控制器，所述机床控制器允许自动制造多个相同齿轮；

其特征在于，

所述机床控制器具有校正功能，通过所述校正功能，工件与工件间的偏差由对所述齿轮切削机床的至少一个所述NC轴进行的各自不同的控制所补偿。

11.根据权利要求10所述的齿轮切削机床，其中，所述机床控制器具有移动功能，通过所述移动功能，在多个工件的加工过程中，并且特别是在工件之间的替换时，使所述刀具沿其旋转轴线移动特定距离，以使所述刀具的不同点与所述工件相接合；其中，通过所述校正功能，根据所述刀具的各个移动位置对所述齿轮切削机床的至少一个所述其它NC轴进行控制。

12.一种用于实现根据前述权利要求中的一项所述的方法的齿轮切削机床的控制程序。

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