CN107848050A - 用于珩磨齿轮的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于珩磨加工齿轮(R)的方法，其中，齿轮(R)和珩磨工具(O)彼此啮合，并且齿轮(R)的和珩磨工具(O)的转动轴线(B，C)彼此相交形成轴线夹角(∑)。齿轮(R)和珩磨工具(O)进行沿着齿轮(R)的转动轴线(C)的轴线方向(Z)往复地相对运动，并且同时，沿着相对于齿轮(R)的转动轴线(C)径向的方向(X)从终点位置开始彼此贴靠进给，从而引起齿轮(R)上的材料脱落。为了通过此种方法加工齿轮，使得进一步优化其表面特性，本发明提出，在沿着齿轮(R)的转动轴线(C)的轴线方向(Z)进行的往复相对运动期间，随着沿着径向(X)的进给改变齿轮(R)相对于其转动轴线(C)的转动位置，使得在向着径向进给的终点位置地、从齿轮(R)的对应的齿槽(RL)中退出期间，珩磨工具(O)相应的齿(OZ)与齿轮(R)的与齿槽(RL)相邻的齿(RZ2)的其中一个齿面(FH)之间存在接触。

Description

用于珩磨齿轮的方法
技术领域
本发明涉及一种用于珩磨加工齿轮的方法，其中，相应待珩磨的齿轮和具有与齿轮的齿相对应的齿的珩磨工具分别围绕转动轴线转动地彼此啮合。在此，齿轮和珩磨工具的转动轴线彼此相交形成轴线夹角。同时，齿轮和珩磨工具沿着齿轮的转动轴线的轴线方向在两个转向位置之间往复地彼此相对运动。在此，齿轮和珩磨工具以一种与往复运动相叠加的运动沿着相对于齿轮转动轴线径向的方向、从径向进给的终点位置开始彼此贴靠地进给，从而引起齿轮上的材料脱落。
背景技术
齿或齿轮的珩磨为一种使用尺寸不确定的刀具的夹持精细加工方法。此种珩磨方法通常应用于对经过硬化的齿轮的精细加工，对此齿轮的形状及表面特性有最高的要求。
用于珩磨加工的珩磨工具，也称为珩磨轮、珩磨环或珩磨石，通常由树脂复合材料或陶瓷复合材料构成，其中嵌有由白刚玉、烧结金刚砂或氮化硼构成的硬质材料研磨颗粒。
在齿轮珩磨加工时，齿轮状的珩磨工具和待加工的齿轮以同步转动运动持续地彼此贴靠滚动。在此，珩磨工具和齿轮的齿啮合并形成位于珩磨工具和齿轮的倾斜的转动轴线之间的轴线夹角。
通过滚动旋转和轴线夹角，在珩磨工具的齿面和待加工的齿轮的齿面之间在滚动接触中存在滑动的相对运动，此相对运动引起齿轮上的切屑脱落。与齿轮的齿面相接触的珩磨工具的滑动运动由通过滚动旋转产生的径向运动和通过轴线夹角产生的轴向运动共同构成。
同时，珩磨工具相对于齿轮、或者齿轮相对于珩磨工具沿着齿轮的转动轴线方向运动，从而达到齿轮齿面在其整个宽度范围内均匀的加工。在此，材料脱落通过沿径向的进给实现。如果待珩磨的齿轮具有斜齿，那么，通过使齿轮沿其转动轴线的直线运动与围绕其转动轴线的旋转相叠加，往复运动实施为“螺旋运动”。
通过上述处理方法，如此加工齿轮的齿面，使其不仅对其尺寸的精确度的严格要求，并且还在运行时彼此啮合的齿轮形成接触的区域中具有此种表面特性，在通过具有当今符合标准的黏度的传动装置润滑油而润滑的传动装置中保证最低的噪音生成。
然而，汽车工业领域内的新发展的目的在于，在传动装置中也使用低黏度的润滑油。这导致在使用此种润滑油时，由传动装置引起的噪音排放增加。
发明内容
在此背景下，本发明的目的在于，提供一种用于珩磨加工齿轮的方法，进一步优化齿轮的表面特性，从而使装有根据本发明加工的齿轮的传动装置产生最低的噪音排放。
本发明由此实现此目的，在珩磨加工齿轮时完成权利要求1中给出的步骤。
根据本发明的有利的设计方案在从属权利要求中给出，并且在下文中与整体的发明构思一同详细说明。
在根据本发明的用于珩磨加工齿轮的方法中，相应待珩磨的齿轮和具有与齿轮的齿相对应的齿的珩磨工具分别围绕一个转动轴线旋转地彼此啮合，其中，齿轮的和珩磨工具的转动轴线的方向彼此相交并形成轴线夹角，其中，齿轮和珩磨工具沿着齿轮的转动轴线的轴线方向在两个转向位置之间往复地彼此相对运动，并且其中，齿轮和珩磨工具从终点位置开始沿着相对于齿轮转动轴线径向的方向彼此贴靠地进给，从而引起齿轮上的材料脱落。
根据本发明，在沿着齿轮转动轴线的轴线方向的往复相对运动中，齿轮相对于其转动轴线的转动位置与径向的进给相关地变化，使得在向着沿径向进行的进给的相应终点位置、从齿轮的对应的齿槽中径向退出的过程中，在珩磨工具相应的齿和齿轮的与所涉及的齿槽相邻的齿的齿面之间存在接触。
本发明基于此构思，在珩磨加工齿轮时，引起径向进给的、齿轮和珩磨工具之间的相对运动与齿轮围绕其转动轴线进行的额外的转动如此结合，使齿轮从珩磨工具中退出时，也就是说，在沿径向与进给运动反向进行地、齿轮从齿槽中抬起时，齿轮的和珩磨工具的齿面总是处于接触状态，直到齿轮达到其相应的、沿径向进行的进给的终点位置。在此，齿轮的齿面沿着珩磨工具与其对应的齿面滑动，并且从而铲平在滑动接触区域中可能存在的突起或其他的不平坦形状。这以有利的方式对待珩磨的齿轮的齿的两个齿面实施。
通过在相应的齿退出时使珩磨工具接触被该齿加工的齿面，从而使在相应齿面的表面上存在的、前述加工工序产生的加工轨迹变得“模糊”，并且在涉及的齿面的整个宽度范围内实现均匀分布的、优化的表面粗糙度。在根据本发明珩磨的齿面表面上获得的平均粗糙度值Rz典型地在1μm以下。
由于此最小化的表面粗糙度，在装有根据本发明加工的齿轮的传动装置中可使用低黏度的润滑油，其由于其低黏度仅引起最低的损耗，并且因此，安装此传动装置的汽车能够最优地利用驱动能量。
同时，通过根据本发明加工的齿轮的齿面的根据本发明优化的表面实现了最优的滚动性能以及从而引起的最低的噪声排放。
如果，在齿轮的齿的相应的齿面与珩磨工具的齿的对应的齿面之间始终保持接触，直至齿轮达到其沿径向进行的进给的终点位置，或者在相应的齿在其到终点位置的途中完全从齿槽中抬起直至齿离开齿槽的情况下，那么，根据本发明的处理方式则尤其有效。
尤其有利地将本发明应用于珩磨加工具有外齿的齿轮，此种齿轮借助通常环状构造的、具有内齿的珩磨工具加工。
如果待加工的齿轮具有斜齿，那么，也可在根据本发明的方法中通过已知的方式将沿着齿轮的转动轴线方向的往复相对运动与围绕齿轮转动轴线的转动相叠加。
根据本发明的方法实施的效率可由此提高，无论在从径向进行的进给相应的终点位置开始的进入过程中、还是在从齿轮相应的齿槽退出的过程中，齿轮的与齿槽相邻的齿的其中一个齿面与珩磨工具的对应的齿之间都存在持续的接触。为此，可以在珩磨工具相应的齿进入与其对应的齿槽中时，和与齿槽一侧邻接的一个齿的齿面存在接触，并且在从涉及的齿槽退出时，和与齿槽另一侧相邻的另一个齿的齿面存在接触。
为了相应通过根据本发明的方式加工分别与齿槽侧面相邻的齿的两个齿面，在根据本发明的珩磨加工中，可以围绕其转动轴线进行至少两次回转，其中，在一次回转中，珩磨工具相应的齿在进入过程中与齿轮此时与其对应的齿槽的齿面保持接触，在齿轮的转动方向观察，此齿面与齿槽靠前的一侧相邻，直至到达径向进行的进给的终点位置，并且在另一次回转中，在退出过程中与齿轮此时与其对应的齿槽的齿面保持接触，在齿轮的转动方向观察，此齿面与齿槽靠后的一侧相邻，直至其完全从齿槽中退出。以此方式，在齿轮的前视图中观察，齿轮的齿的“左侧”和“右侧”的齿面都同样地通过根据本发明的方法加工。在此显然的是，可以不仅完成两次回转，而且可以通过在实践中常见的方式完成多次回转，从而完成齿轮的加工。
附图说明
下面根据示出一种实施例的附图进一步阐述本发明。其分别示意性地示出：
图1以俯视图示出了用于实施根据本发明的方法的机械；
图2以从上侧的透视图示出了在借助构造为珩磨环的珩磨工具珩磨加工中的外铣齿齿轮；
图3以放大视图示出了在第一工作状态下的珩磨加工时的齿轮和珩磨工具；
图4以放大视图示出了在第二工作状态下的珩磨加工时的齿轮和珩磨工具；
图5以放大视图示出了以传统的加工方式进行的珩磨加工时的齿轮和珩磨工具。
具体实施方式
图1中所示的、满足其具有六个机械轴线(即直线运动轴线X，Y，Z，转动轴线B，C和摆动轴线W)的机械基本概念的、用于珩磨加工齿轮R的机械1具有工件主轴2，在此工件主轴的一个端面上以已知的方式相应固定一个待加工的齿轮R。通过驱动工件主轴2，涉及的齿轮R被带动围绕着第一转动轴线C转动。
工件主轴2支承在纵向滑板3上，此纵向滑板能够在直线导轨4上借助直线驱动装置沿直线运动轴线Z移动。在此，直线导轨4以及其直线驱动装置布置在横向滑板5上，此横向滑板支承在第二直线导轨6上并且能够借助第二直线驱动装置沿第二直线运动轴线X移动。
直线运动轴线X的方向与直线运动轴线Z成直角。在此，两直线运动轴线X，Z方向水平并平行于支承机械1的构件的机械底座7的平面形表面。第三直线运动轴线Y与二者垂直并指向垂直方向，布置在直线导轨6的一个末端区域中的装载装置8围绕第三直线运动轴线转向，从而从工件主轴2承接完成加工的齿轮R并将其放置在传送装置9上，并从那将新的、待加工的齿轮R传递给工件主轴2。
在其另一末端区段上平行于直线导轨6布置支架10，在此支架中支承有工具主轴11，此工具主轴能够围绕平行于直线导轨6设置的摆动轴线W摆动。在工具主轴11中支承有构造为具有内齿的珩磨环的珩磨工具O并且围绕转动轴线B转动地驱动。
转动轴线B，C彼此相交并构成轴线夹角∑，在珩磨加工相应的待加工的、夹紧在工件主轴2中的齿轮R的期间，此轴线夹角能够通过工具主轴11围绕摆动轴线W偏转而调节并改变。
在加工期间，待加工的齿轮R沿着相对于珩磨工具O径向方向的进给通过沿着直线运动轴线X调节横向滑板5实现。
同时，齿轮R进行沿着轴平行于转动轴线C指向的直线运动轴线Z的往复运动。在此，相应的齿轮R从其沿径向完成的进给的终点位置开始沿着直线运动轴线Z移动穿过珩磨工具O，从而珩磨工具O的齿OZ啮合到与其分别对应的齿轮R的齿槽RL中，并且珩磨工具O和齿轮R彼此贴靠地滚动。
如果如此示例中所示，齿轮R具有斜齿并且珩磨工具O也相应地具有斜齿，则使沿方向Z的往复运动与齿轮R围绕其转动轴线C的转动相叠加，从而使齿轮R的各个齿RZ以螺旋运动移动穿过珩磨工具O。
在穿过相应的齿槽RL时，在珩磨工具O的齿OZ与齿RZ1，RZ2的齿面FV，FH之间存在接触，并且在此材料随着沿X方向的进给脱落，其中，齿RZ1，RZ2邻接形成对应于珩磨工具O的相应的齿OZ的齿槽RL(图3)。
如果，由于为了径向的进给而沿直线运动轴线X进行的在珩磨工具O与齿轮R之间的相对移动，相应的齿OZ接近在相应的移动方向上位于其前方的齿顶RK，那么，齿轮R通过额外的、围绕其转动轴线C的转动如此改变其转动位置，使珩磨工具O相应的齿OZ保持与其中一个齿面FV、FH相接触，直至其完全与齿轮R的此齿槽RL脱离。在图4中，这通过在齿轮R的转动方向CR上靠后的齿面FH的示例示出。在另一次回转中，此过程对齿轮R相应的齿RZ的在转动方向CR上靠前的齿面FV重复。
如果不根据本发明地跟踪齿轮R的转动位置，齿RZ在沿径向X从齿槽中脱离时，将如图5中所示，从珩磨工具O上抬起，从而在珩磨工具O和齿RZ之间不再存在接触。
因此，本发明提供了一种用于珩磨加工齿轮R的方法，其中，齿轮R和珩磨工具O彼此啮合，并且齿轮R和珩磨工具O的转动轴线B，C相交形成轴线夹角∑。在此，齿轮R和珩磨工具O进行沿齿轮R的转动轴线C的轴线方向Z的往复的相对运动，并且同时，二者沿着相对于齿轮R的转动轴线C径向的方向X从终点位置开始彼此贴靠进给，从而引起齿轮R上的材料的脱落。为了以此种方法如此加工齿轮R，针对其应用于的传动装置的噪音产生而进一步优化齿轮的表面特性，本发明提出，在沿着齿轮R的转动轴线C的轴线方向Z进行的往复的相对运动中，随着沿径向X的进给相对于齿轮R的转动轴线C而改变齿轮R的转动位置，使得在向着径向进给的终点位置、从齿轮R的相对应的齿槽RL中退出时，在珩磨工具O的相应的齿OZ与齿轮
R的限定齿槽RL的齿RZ2的其中一个齿面FH之间存在接触。
附图标记说明
B 工具主轴2的转动轴线
CR 齿轮R的转动方向
C 工件主轴11的转动轴线
FV，FH 齿RZ1，RZ2的齿面
O 珩磨工具
OL 珩磨工具O的齿槽
OZ 珩磨工具O的齿
R 齿轮
RZ，RZ1，RZ2 齿轮R的齿
RL 齿轮R的齿槽
RK 齿顶
∑ 轴线夹角
W 工具主轴11的摆动轴线
X，Y，Z 直线运动轴线
1 用于珩磨加工齿轮R的机械
2 工件主轴
3 纵向滑板
4 直线导轨
5 横向滑板
6 直线导轨
7 机械底座
8 装载装置
9 传送装置
10 支架
11 工具主轴

Claims (6)

1.一种用于珩磨加工齿轮(R)的方法，其中，待珩磨的齿轮(R)和具有与所述齿轮(R)的齿相对应的齿的珩磨工具(O)分别围绕转动轴线(B，C)旋转地彼此形成啮合，其中，所述齿轮(R)的和所述珩磨工具(O)的转动轴线(B，C)彼此相交形成轴线夹角(∑)，其中，所述齿轮(R)和所述珩磨工具(O)沿着所述齿轮(R)的转动轴线(C)的轴线方向(Z)在两个转向位置之间往复地彼此相对运动，并且其中，所述齿轮(R)和所述珩磨工具(O)沿着相对于所述齿轮(R)的转动轴线(C)径向的方向(X)从终点位置开始彼此贴靠地进给，从而引起所述齿轮(R)上的材料脱落，其特征在于，在沿着所述齿轮(R)的转动轴线(C)的轴线方向(Z)进行的往复相对运动期间，随着沿着所述径向(X)的进给改变所述齿轮(R)相对于其转动轴线(C)的转动位置，使得在向着终点位置、沿着所述径向(X)从所述齿轮(R)的对应的齿槽(RL)中退出的期间，在所述珩磨工具(O)相应的齿(OZ)和所述齿轮(R)的与所述齿槽(RL)相邻的齿(RZ2)的其中一个齿面(FH)之间存在接触。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述齿轮(R)具有外齿并且所述珩磨工具(O)具有内齿。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述珩磨工具(O)和待珩磨的所述齿轮(R)分别具有斜齿，并且沿着所述齿轮(R)的转动轴线(C)的方向(Z)的往复相对运动与围绕所述齿轮(R)的转动轴线(C)的转动相叠加。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，无论在从径向进行的进给相应的终点位置开始的进入过程中、还是在从所述齿轮(R)相应的齿槽(RL)退出的过程中，在所述齿轮(R)的与所述齿槽(RL)相邻的齿(RZ，RZ1，RZ2)的其中一个齿面(FV，FH)与所述珩磨工具(O)的对应的齿(OZ)之间都存在持续的接触。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述齿轮(R)在珩磨加工时围绕其转动轴线(C)进行至少两周的回转，并且，在一周的回转中，所述珩磨工具(O)相应的齿(OZ)在进入过程中与所述齿轮(R)此时与其对应的齿槽(RL)的此种齿面(FV)保持接触，在所述齿轮(R)的转动方向(CR)观察，此齿面与所述齿槽(RL)靠前的一侧相邻，并且在另一周的回转中，在退出过程中与此时与其对应的齿槽(RL)的此种齿面(FH)保持接触，在所述齿轮(R)的转动方向(CR)观察，此齿面与所述齿槽(RL)靠后的一侧相邻，直至其完全从所述齿槽(RL)中退出。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述齿轮(R)的齿(RZ，RZ1，RZ2)的相应的齿面(FV，FH)与所述珩磨工具(O)的齿(OZ)的对应的齿面之间持续地保持接触，直至所述齿轮(R)到达其沿径向进行的进给的终点位置。
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