CN1102368A - 精加工齿轮的方法和加工机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一个在加工机上精加工齿轮的方法， 同时，待加工的齿轮围绕自己转轴旋转，并与一个绕 自己转轴旋转的珩磨刀具相啮合，由此，涉及待加工 齿轮之齿面上的切削量；而且，齿轮转轴的转动运动 和珩磨刀具转轴的转动运动是电动连接的。在加工 前，在机器中对齿轮存在的啮合误差进行测量，一个 转轴被驱动，则另一个转轴是无载被拖动。在工件轴 和刀具轴为电动连接转动情况下，误差值被“相反制 约”。由此，啮合的总分度误差就特别被限制了。

Description

本发明涉及一个在加工机上精加工齿轮的方法和一个加工机，其中将加工齿轮围绕其转轴旋转并和一个绕自己轴转动的珩磨刀具相啮合，因此，涉及待加工齿轮之齿面上的切削量，而且，齿轮轴的转动运动和珩磨刀具轴的转动运动是电动连接。一般地，切削量是如此实现的，即一方面工件的转轴和另一方面珩磨刀具的转轴相互是在一个所谓的轴线交叉角下配置的。在例外情况下，还可以在刀具和工件平行时，基于在刀具和工件齿面的滚动情况下所谓的高度滑移来实现一个切削量。

对于齿轮的硬性加工，可以应用不同的加工方法。通常，滚铣和淬火的齿轮通过一个磨削加工完成一个精确的型廓（渐开线）。有些情况，在磨削加工过程之后，续接一个齿轮珩磨工艺，以便将磨损以后仍存留的啮合误差减至最小。珩磨的优点是，该工艺过程只要求相对少的时间，因此特别适于大批量生产。

在齿轮珩磨时，待加工的齿轮绕其转轴旋转。同时，与一个珩磨刀具啮合，它在待加工外齿轮情况下为一个内齿环的结构;该珩磨刀具同样围绕自己转轴旋转。该珩磨刀具的内齿结构几何形状是从希望的工件齿轮结构导出的。为实现将材料从硬的待加工齿轮上磨削掉，该珩磨刀具也由珩磨颗粒组成。加工时，例如该工件被驱动和刀具用一个适宜的拖拉力矩带动。通过改变转动方向、两个齿面（推和拉）得到加工。

珩磨过程的目标是，将其中在磨削后保留的啮合误差减至最小。这些误差包括同心度误差和型面（渐开线包括希望的校正）以及齿面线的误差。此外，单个和总分度误差，对于密轮能否无噪声运转是有特别意义的。

对待加工齿轮的高质量要求会导致必需高功率的硬性加工方法。就齿轮珩磨工艺而言，现有的解决方案是，刀具和工件的两个转轴不再相互独立地工作和只通过对不驱动部件的拖拉力矩来连接，而是，这两个转轴通过一个限定的连接相配合。这一点最好借助NC技术实施电动方案（“电动轴”）。

这个措施的目标是，通过珩磨过程，不仅是“探索”啮合误差，亦即用无误差的珩磨刀具在滚切的范围内将啮合误差减至最小，而是通过转轴的强制连接，按规定消除这些啮合误差。

无数的实验表明，用公知的珩磨方法，实际上可以将主要的啮合误差减至最小，特别指同心度误差，齿型误差和齿轮的单个分度误差。

但是也表明，特别是齿轮的总分度误差在应用“电动轴”情况下即使在珩磨工艺以后仍是过大的并通常超出所允许的公差范围。

公知的是，现有可用的控制装置（“电动轴”）由于工件和珩磨轮很高的转动速度而不能将转动误差，也就是说，将相对理想转动的并仅在微米范围内变化的偏差及时地检测出来和导入一个必要的反向运动，所以，也就不能在珩磨过程中进行一个相应的校正。

由此本发明任务在于设置一个新型的齿轮精加工方法，它能将关键的总分度误差相应地减小和提供一个高级质量的齿轮结构。但是本发明目标还能在附加条件下实现，亦即在尽可能最短的时间内完成硬性加工，原因是基于珩磨工艺。

这一任务的解决是通过本发明特征部分的内容实现的，即，该加工具有下列的工作步骤：

a）使齿轮（1）围绕其转轴至少旋转一个完整的回转;同时其与珩磨刀具（3）处于啮合;该珩磨刀具（3）无载随动而且和齿轮（1）的齿面接触;通过齿轮（1）完整的回转，就可测得在齿轮（1）和珩磨刀具（3）之间由于存在啮合误差而引起的并相对理想转动的转动偏差和被储存起来;

b）用珩磨刀具（3）加工齿轮（1），同时齿轮（1）的转轴（2）之转动运动和珩磨刀具（3）转轴（4）的转动运动，现在起是电动连接的;和在两个转轴（2，4）连接时，电动的控制应如此对在工作步骤a）中测得和贮存的转动偏差加以考虑，即将这些偏差，分别相应地置以相反的符号，再叠加到与待调节转轴的转角位置对应的额定规定值上。

在工作步骤a）中确定的工件和理想转动的转动偏差（人们可以将其称为一个对于存在误差的“专题讨论”“Teach-in”）可如此应用在工作步骤b）中，即，将所测知的误差用另外的符号“相反制约”（gegengehalten），以便刚好在那些必须将最多的材料磨削去的位置上安置一个特别高的材料珩磨。此外，关于控制技术上的装置选用是所谓的“电动曲线盘”，它作为电动的轴连接系统已被应用在印刷、造纸和纺织机械制造业中。

通过本发明特征方案可以实现，仍用现有可用的控制系统，就能对啮合误差，首先是总分度误差达到一个决定性的减小，因为，该控制装置目前可以及时地“知道”，何时会出现一个误差引起的偏差，而其必须被“相反调制”。在珩磨程序后的结果就是一个毫无疑问的齿轮，即它的所有误差规范都处于允许的公差内。

当大多数关键的误差位置（在齿轮的圆周上看）已被磨削时，可以完全有意义的是，用不修正的转角位置（亦即用精确地，未修正的转动连接）继续珩磨过程;否则也会存在危险，即在那些以前最好必须磨削的位置上，校正措施可能从现在起就处于“穷尽”（Loecher）了。按本发明另一个特征内容是，在按独立权利要求的加工程序中连接实施一个重新的工件测量。

如果表明，最大的误差已被磨削掉，则珩磨过程以不修正的转角位置继续进行;此处，可以进一步用校正值加工，但同时现在最好将新检测出的值为基础。

顺序为加工-测量-加工，按有利方式可以用修正的转角位置继续进行，直到所测知的转角偏差下降到低于一个规定值为止。然后，可以用不修正的转角位置（理想的转动连接）继续加工。

不是绝对必要的是，一定要对齿轮全部圆圈上按权利要求1工作步骤α）确定的偏差加以考虑，由于此时例如只在圆周的一个或几个很少位置上要求特别高的加工量，正如在齿轮总分度误差情况下典型发生的一样。由此，作为本发明变型方案规定，待调节转轴转角位置的校正被限定在这些转角区域，此时，测得的相对理想转动的偏差超过一个确定的值。

还可以表明，在按工作步骤α）检测误差时代替齿轮（1）而转动珩磨刀具（3）;齿轮（1）无载但与珩磨刀具（3）的齿面接触和随动。这一点还是本发明构思的一个变型方案。

为提高本方法的精确度，可以很有意义的是，消除这即使很小但总是存在的刀具误差。这一点本发明如此实现的，即，将刀具误差，例如在一个单独的测量机上进行检测。在计算修正的转角位置，但也可在无校正转动连接时，将检测出的刀具误差施以“相反制约”，因此消降刀具误差的影响。

在附图中描述了一个实施例，借此可以说明本发明方法。它表示：

图1为加工过程中啮合的工件和刀具。

图2为在齿轮转角范围内总分度误差F_P的曲线。

图1中可以看出，待中工的齿轮1具有一个转轴2，在珩磨加工过程中，齿轮1围绕轴2转动（旋转方向为A）。齿轮1与珩磨刀具3相啮合，刀具3可以围绕其转轴4转动（转动方向B）。所描述的是一个简单加工情况，即加工一个具有与转轴平行布置的齿（直齿）的正齿轮（圆柱齿轮）。但是，本发明还同样地适用于斜齿轮和待加工的内齿轮。这样，该刀具自然具有外齿的正齿轮形状（在图1中，编号1将变为刀具，编号3变为工件）。这在图1中为了简化而将相互平行布置和描述的转轴2和4、一般方式是配置成一个相互倾斜尖角的，亦即所谓的轴线交叉角，为的是产生希望的切削量。

这种珩磨刀具（珩磨轮）3包含工件1的相反轮廓;在刀具3和工件1滚动情况下，该刀具3在工件1上精确地制造希望的型面结构。材料磨削（珩磨）的形成是因为在工件和刀具之间的接触表面上并在刀具一方设有珩磨材料。可以应用这样一个刀具，它完全由可整形的磨料构成并在其中，借助例如一个具有金刚石的样板齿轮置入所希望的轮廓结构。但是，这个刀具也可以由一个金属的基体构成，它已经被精确地加工成一个等量较小的形状，然后置有一个单层的由超硬的材料构成的层料（如，CBN），通过它，就可获得精确必需的刀具形状。

轴2和4的转动运动（转动方向A和B）是电动连接的（“电动轴”）;也就是说，对于工件轴的每个转角位置，对应一个刀具轴的相关转角位置，其是按照调节技术精确配置和定位的。

按照发明要求，待加工的齿轮1，在真正的加工之前先旋转一个完整的回转，这可通过（未描述）机器控制自动地实现。同时，该刀具3按照图1处在与工件1相啮合;这样，刀具3一起进行无载转动，但是，还要通过一个微小的制动力矩来确保，在工件的齿面5和刀具齿面6之间存在接触（这当然可能在具体情况下很简单的是，刀具3被驱动，而工件1随着运行;理所当然，这种情况也是本发明组成部分）。

在齿轮1回转期间，在随动的刀具3上的运动就被测得，特别是由于工件1存在的啮合误差而产生的并相对理想转动的转动偏差被获得，和贮存起来。在图2中，将这些结果以简图方式描绘出来。

通过一个完整回转（2Pi），相应测得的总分度误差F_P就被确定了。现在，对于每个转角位置都可以给定一个转动连接的修正值（△F_P），因此，刚好在这相应的位置上存在增大的材料加工量，其也必须被最强烈地磨削掉。

接着，开始珩磨加工过程。工件1和刀具3的转动，现在是电动连接的（“电动轴”）。但是，在两个转轴连接情况下，所测得的转动偏差（△F_P）是被电动控制装置“相反制约”的，也就是说，机器控制装置对于每个具体的转角位置额定值都规定一个对先前测得并贮存的误差进行修正的值且解释为希望的目标值。

Claims (7)

1、一种用于在一个加工机器上精加工齿轮的方法，其中，待加工齿轮(1)围绕其转轴(2)转动并与一个围绕自己转轴(4)转动的珩磨刀具(3)相啮合，依此，涉及在待加工齿轮(1)之齿面上的切削量，同时，齿轮(1)转轴(2)的转动运动和珩磨刀具(3)转轴(4)的转动运动是电动连接的；

其特征在于：

该加工具有下面工作步骤：

a)(1)使齿轮(1)围绕其转轴至少旋转一个完整的回转；

(2)同时其与珩磨刀具(3)处于啮合；

(3)该珩磨刀具(3)无载随动，而且和齿轮(1)的齿面接触；和

(4)通过齿轮(1)的完整的回转，就可测得在齿轮(1)和珩磨刀具(3)之间由于存在啮合误差而引起的并相对理想转动的转动偏差和被储存起来；

b)(1)用珩磨刀具(3)加工齿轮(1)，

(2)同时，齿轮(1)的转轴(2)之转动运动和珩磨刀具(3)转轴(4)的转动运动，现在起是电动连接的；和

(3)在两个转轴(2，4)连接时，电动的控制应如此考虑在工作步骤a)中测得和贮存的转动偏差，即，将这些偏差，分别相应地用相反的符号叠加到和待调节转轴的转角位置对应的额定规定值上。

2、按权利要求1所述的方法，其特征在于：

该加工可这样改进，即，在权利要求1工作步骤b）之后，连接并重新进行一个如权利要求1工作步骤a）的测量;然后，当测得的相对理想转动的转动偏差低于一个规定的最大值时，就不用校正转角位置而继续进行加工;否则的话，该加工而要按照权利要求1工作步骤b）继续进行，同时，最好，该新测得的转动偏差作为基础。

3、按权利要求2所述的方法，其特征在于：

测得的转动偏差不低于规定的最大值时，则要重复权利要求2的方法，直到低于规定最大值的情况止。

4、按权利要求1，2或3所述的方法，其特征在于：

对待调节转轴的转角位置的校正，限定在这样的转角范围内，此时，所测得的相对理想转动的偏差超过一个确定的值。

5、按权利要求1至4至少之一所述的方法，其特征在于：

为了实施权利要求1的工作步骤a），将珩磨刀具（3）转动，同时，其与齿轮（1）处于啮合，而且，齿轮（1）无载随动，但是与珩磨刀具（3）的齿面相接触。

6、按权利要求1至5至少之一所述的方法，其特征在于：

这在珩磨刀具（3）中存在的啮合误差，其最好单独在一个测量机上检测出，并且在计算校正的转角位置时和在无校正值的转动连接情况下就权利要求1）的工作步骤b）3）而言加以考虑。

7、实施权利要求1-6至少之一方法的加工机。

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