CN1106330A - 采用一种保留在精加工机器中的用于精整的内齿工具进行精加工齿轮的方法 - Google Patents

采用一种保留在精加工机器中的用于精整的内齿工具进行精加工齿轮的方法 Download PDF

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Abstract

利用一种内齿研磨工具对齿轮形工件的齿面进 行精加工的方法，对装在同一支架上的一个或多个工 件进行加工以后，都要利用一个精整轮对工具进行精 整。精整轮的齿与工件的齿相对应，而且精整轮的齿 面上涂有极坚硬的研磨颗粒。为了改进工具的几何 形状，在精整轮和工具之间，内齿工具以单侧面或双 侧面接触的方式受到精整加工，精整轮与工具之间的 滚动及相对运动以电气的方式受到限制。该精加工 件随着工具与工件之间的自由啮合，或瞬时受限制的 双侧面啮合。

Description

本发明涉及一种对齿轮形工件的齿侧面进行精加工的方法，它采用一种磨料的内齿工具，在对同一支架上的一个或多个工件进行每次加工以后，都要使用一种精整轮对上述工具进行精整。所述精整轮的齿与齿轮形工件的齿是相对应的，精整轮的齿侧面涂有极坚硬的研磨颗粒。
本发明是以工具和加工件的旋转轴线的机器驱动运动学为基础，其原理在德国专利申请P4323935.8，英国申请GB-A-94079407中所涉及的机器中实现了。
经验表明，当采用一种表面涂有坚硬材料的精整轮对内齿工具进行精整，而且接触区比工具的宽度小时，在这种“空转啮合”的接触区，使工具的螺旋角达到理想的改变是很成问题的。为了使空转啮合时的接触力维持平衡，作为具有精整状态功能的螺旋角的改变，以及工具与工件或精整轮之间在外形上的偏移所造成的变化是人们所期望达到的，正如德国专利申请P4216329.3-14，英国申请GB-A-9309200.5中所描述的那样。
如果精整轮与工具之间的接触区沿齿侧面宽度的方向偏移，则附加的旋转结果，即造成接触区的路径将会偏离由工具倾斜角度所预定的路径。此外，在空转啮合中，精整轮力图跟随现有的工具螺旋角。对于工具中现有的螺旋角来说，就不可能必然发生一种特定的改变。
然而，工件与内齿工具之间的空转啮合又具有许多优点，因为仅有一定量的材料从工件的侧面除去，除去的量对于达到工件的满意功效来说是必须的。这样导致了缩短机加工时间，并延长了工具寿命。
因此，本发明的目的在于提供一种方法，该方法是：当对一工具进行精整时，利用一个精整轮可以使该工具产生连续变化的、确定的螺旋角，而且在机加工过程中，在确保被加工的部件具有所需的功能的前提下，仅需极少量的材料从工件的侧面被除去。
上述发明目的通过限制的精整加工以及瞬时限制或空转机加工方法予以实现，该方法表述于权利要求1的特征部分。在权利要求2中对该方法作了进一步的发展，其中，一种附加的转动被叠加到基本转动及接触区的轴向位置上，基本转动作为产生工具螺旋角的功能，接触区是在精整轮与工具之间。
限制的精整工艺还提供了额外的优点，即工具可以保持一种非常精确的节距几何形状。当对工件进行加工时，节距几何形状在复盖工件的接触表面与工具区域之内进行转移。这样工件就产生一种相应的节距几何形状，使之具有一种基本的功效。另一方面，对于工件的空转运行或瞬时限制机加工来说，累积节距偏差或者是没有影响，或者仅仅在有限的程度上产生影响，这一点还是可以允许的，然而这些偏差对于工件的功能来说仅有很小的影响，但对于机加工而言，它却意味着大量的材料，它可能是实际齿面公差的若干倍。
为了根据螺旋角来确定上述附加转动，必须确切地知道精整轮侧面与工具侧面间瞬时接触区域的位置，为此，采用一种数学模型来确定预定的工具与精整轮侧面间的相对接触位置的轴向位置必须在何处。按照工具侧面上接触区的轴向位置的连续变化，在由于精整轮工具之间的齿数比而造成的基本旋转运动上再叠加一附加旋转运动。
通过单面接触或双面接触可实现限制的精整工艺，虽然对于单面接触精整时间比较长，但对工具左、右侧面的校正可以相互独立地进行。由于精整轮上涂复的坚硬材料，通过双面接触来达到工具齿的确切宽度是极其复杂的。但它可以依靠运动学来达到，即通过精整轮相对于工具的转动达到。
下面将借助于附图对电子限制精整加工进行描述，并对机加工过程中的空转啮合进行解释。
图中表示在精整以前内齿工具的一个齿Z，以及在精整以后的齿Z′。从Z到Z′工具头部半径的增量为R。侧面线在精整前后分别是（L1-L2）和（L1′-L2′）。工个螺旋角的可预定的变化则依照齿轮切削几何形状的规律性在上述二条侧面线之间产生。
在精整以前，接触区（A，B，C，D）1移至（A，B，C，D）2，沿工具侧面的位移为S12。这就是空转啮合机加工过程中工具侧面与工件侧面间的相互关系。借助双侧啮合时接触区复盖住几个工件齿，即使接触区小于工件的宽度，也可能使工件达到预定的螺旋角，工具齿的啮合区是以与工件齿的啮合区共轭的方式形成的。工具与工件之间的非导引自由旋转度仅允许左、右侧双侧面啮合的不平衡转矩，由于附加转动，它将变得更为显著，而这一点通过适当的工具设计应极力避免。
这种平衡转矩状态并不能由精整过程中螺旋角的同时变化而产生，接触区从（A，B，C，D）1位移至（A，B，C，D）1′，从（A，B，C，D）2至（A，B，C，D）2′。可以想象，由于接触区沿工具宽度方向的相对位移，非控制的附加转动就会产生，伴随着机加工过程，它将会防止一条预定的变更侧面线（L1-L2）′的产生。接触区从（A，B，C，D）1至（A，B，C，D）1′的导引，以及（A，B，C，D）2至（A，B，C，D）2′的导引，只有通过工具与工件之间的限制才有可能实现。接触区从（A，B，C，D）1至（A，B，C，D）1′的位移以及从（A，B，C，D）2至（A，B，C，D）2′的位移可通过在三条相互垂直轴中沿着产生的新的侧面线的一种相对位移来实现，或者通过相对位移和相对旋转相结合而实现。接触区（A，B，C，D）1，2，1′2′是与四个瞬时接触状态相对应的，在实际精整过程中，在工具宽度方向上被多个精整行程的连续复盖是必须的。
在选择行程时应考虑到接触区部分能盖住工具的宽度，在这些接触条件中将会产生顺时针及逆时针方向的接触力的极大不平衡，只有通过限制精整才能对它进行控制。
在每次精整操作以后，齿侧面的位置都与精整以前不同，由于精整而去除了一些材料，工具轴线与精整轮之间的距离发生了变化。然而齿间宽度及齿厚必须维持不变，为此，螺旋角要稍有变化。这一点可从附图中看出，其中L1L2并不与线L-1 L-2相平行，齿侧面右端的轮廓Z-与初始轮廓Z的间隙要大于工具齿左端的间隙。
这些效果都是已知的，可参注GB2153271及2266852。
精整前后在齿的一端，工具齿的端部X，X′保持相同的长度，在另一齿端，齿的端部Y，Y′也是如此。虽然附图中所示的端部X，Y缩短了，这仅仅是为了表明从齿侧面不同部位去除掉的材料量是不同的，事实上，在精整过程中这些边缘的长度并未缩小。
为了对工具与精整轮的相结运动进行控制，以便从齿侧面将材料根据需要进行不均匀的去除，并且实现螺旋角的相应改变，在精整过程中必须对工具及精整轮进行限制。根据工具及精整轮的相互参照来对其运动进行限制的方式，对于本领域的普通技术人员来说是众所周知的，在此将不再赘述。可以采用一些机械限制的方式，但是最好采用电气方式对工具及精整轮进行限制，即在精整过程中采用电子的手段对其位置及旋转进行传感和控制。在这方面我们参照了GB2153271。
当精整工具被用来精加工齿轮时，工具及工件齿轮可不受限制的运行，以自由啮合的方式运行，或者为了更好的控制，也可以对其进行瞬时的限制。例如，可采用单独的驱动电机对他们分别进行控制，在操作中对电机进行控制，因此根据预定的标准对每台电机的旋转或制动力矩进行控制，在这方面我们参照了GB1565035。

Claims (3)

1、一种利用磨粒内齿工具对齿轮形工件的齿侧面进行精加工的方法，在对同一支架上的一个或多个工件进行每次加工以后，都要利用一个精整轮对内齿工具进行精整，精整轮的齿与齿轮形工件的齿是相对应的，而且精整轮的齿侧面被涂以极坚硬的研磨颗粒，其特征在于，内齿工具被精整时，精整轮与内齿工具之间存在单侧或双侧接触，而且精整轮与内齿工具之间的滚动及相对运动受到限制，在精机加工时，伴随着内齿工具与工件之间的自由啮合或瞬时限制的双侧面啮合。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在精整过程中对受限制的滚动中的转动部件叠加以附加转动，以致精整轮的工具与精整轮齿侧面之间的接触区中产生一个预定的螺旋角。
3、一种对工件齿轮的齿侧面进行精加工以及对该机加工工具进行精整的方法，它基本上如同上文并参照附图所描述的那样。
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