CN110678286A - 精加工工具的特征参数的测量 - Google Patents

Abstract

一种用于精加工带齿的工件的机器具有用于夹紧精加工工具(31)的工具主轴(30)。借助于工具主轴驱动器(32)可驱动工具主轴围绕工具主轴轴线(B)旋转。控制装置(70)借助于距离传感器(60)执行相对于精加工工具(31)的至少一个间距测量并且从中确定精加工工具的至少一个特征参数，尤其其外直径。距离传感器尤其能够光学地工作。

Description

精加工工具的特征参数的测量

技术领域

本发明涉及一种用于测量精加工工具的至少一个特征参数，尤其精加工工具的外直径的设备和方法。

背景技术

在齿轮的硬质精加工中，类似于蜗轮传动装置，蜗杆砂轮与待加工的齿轮接合，或者成型砂轮与齿轮接合。

蜗杆砂轮在几何形状上可通过多个特征参数表征。重要的特征参数尤其是外直径、蜗杆宽度、模数、螺距和螺纹线数。成型砂轮可通过不同的特征参数来表征，同样包括外直径和砂轮宽度。

常常使用如下磨削工具，所述磨削工具是可修整的，尤其基于刚玉的磨削工具。这种磨削工具必须不时地修整(再塑型)。这通常直接在机器中，例如在两个加工过程之间，借助于修整工具进行。由于这种修整过程，但是也由于磨削过程本身，磨削工具磨耗。特别地，外直径持续变小。

受磨耗所决定或者因为应当磨削另一尺寸，磨削工具必须不时地更换。磨削工具的特征参数在工具更换时大多手动地由操作者输入到机器控制装置中。然而，在此总是产生如下危险：在机器控制装置中存储错误的特征参数。错误输入的危险尤其在外直径中产生，因为所述外直径如之前已经阐述过的那样会在加工进行时改变。

从DE 199 10 747 A1中已知一种用于借助于修整工具自动地识别外直径的机械接触式方法。为此，在磨削工具转动时，修整工具和磨削工具之间的间距持续减小，直至修整工具在其外环周上接触磨削工具。这种接触通过声音来识别。

因为无法保证在工具更换时磨削工具的外直径是否已经正确地输入，所以所述方法必须极其谨慎地使用，以便避免磨削工具的损伤。接下来的方法途径在此是可行的：首先机器以高的速度减小磨削工具和修整工具之间的间距直至到安全的间距，其中即使在错误输入外直径时也不用担心会碰撞。此后，机器以强烈减小的速度减小磨削工具和修整工具之间的间距，在此期间磨削工具旋转，直至探测到接触。

最后，必要时能够确定磨削工具的其它特征参数。特别地，当磨削工具是蜗杆砂轮时，在下一个步骤中磨削工具能够从一侧起朝向修整工具行进，直至再次探测到接触。由此能够确定蜗杆砂轮的端侧的位置。因为蜗杆砂轮旋转，所以接触周期性地根据蜗杆砂轮的螺纹线的位置来进行。以这种方式识别螺纹线的数量和角度位置。此时，蜗杆砂轮能够相对于修整工具行进，使得修整工具进入到蜗杆砂轮的在前一个步骤中所检测到第一齿隙中。在该处，能够在第一齿深度上通过探测接触来测量齿隙的两个齿面。同一测量过程能够紧接着在第二齿深度上再次执行。对蜗杆砂轮齿面的这种测量能够针对每个蜗杆砂轮螺纹线重复。最后，蜗杆砂轮能够距修整工具更近地运动，以便确定内直径。

成型砂轮也能够借助于这种接触法测量。然而这种接触法为了测量磨削工具需要相对多的时间。

因此产生对如下设备和方法的需求，所述设备和方法实现：可靠、快速并且精确地确定磨削工具的特征参数，尤其其外直径。

DE 100 12 647 A1公开了一种用于相对于工具定位工件的方法，其中使用线激光器。线激光器的射束平面垂直于工件轴线。所述射束平面相对于工件移动的时间长至所述射束平面与工件的端侧中的一个叠合。以这种方式确定工件的端侧的位置。

EP 2 284 484 A1公开了一种方法，其中通过借助于激光器测量齿面来确定待加工的齿轮的加工余量。

发明内容

本发明提供一种精加工机器，借助于所述精加工机器可以简单的方式并且在短暂的时间中确定精加工工具的一个或多个特征参数，尤其外直径。精加工工具尤其能够是磨削工具(蜗杆砂轮或者成型砂轮)。

这种精加工机器在权利要求1中说明。其它的实施方式在从属权利要求中说明。

也就是说，提出一种用于精加工带齿的工件的机器，所述机器具有：工具承载件；

安置在工具承载件上的用于夹紧精加工工具的工具主轴；

工具主轴驱动器，以便驱动工具主轴围绕工具主轴轴线旋转；

其特征在于，所述机器具有：

至少一个距离传感器；和

控制装置，所述控制装置构成用于，借助于距离传感器确定精加工工具的至少一个特征参数。

距离传感器尤其能够是无接触地工作的距离传感器。优选地，距离传感器是光学地工作的距离传感器，所述光学地工作的距离传感器产生测量光束。在此，工具主轴和距离传感器尤其能够彼此定向为，使得射束方向与工具主轴轴线相交，以便能够可靠地通过间距测量确定工具外直径。但是也可以考虑的是，距离传感器可定向为，使得射束方向平行于工具主轴轴线伸展。工具外直径于是例如可通过如下方式识别：距离传感器针对径向上相对于工具主轴轴线的多个位置确定间距并且通过如下方式识别工具外直径：如此确定的间距在对应于工具外直径的径向位置处突然改变。

在其它实施方式中，距离传感器例如能够是电感地工作的距离传感器。其它类型的无接触地工作的距离传感器也是可以考虑的。借助于这种无接触地工作的距离传感器能够非常快速且可靠地确定特征参数。

替选于无接触地工作的传感器，也能够使用接触地工作的传感器，示例性的是机械地触摸的位移测量传感器。该位移测量传感器能够具有宽的触摸面，例如沿着工具主轴轴线的宽度大于5mm，优选大于10mm或者甚至大于20mm的触摸面，由此即使在模数最大时也始终接触外直径。所述位移测量传感器可优选有弹性地构成，由此甚至在触摸速度高时也不损伤磨削工具。

借助于距离传感器确定精加工工具的至少一个特征参数。所述特征参数尤其能够是外直径。替代于此或者附加地，根据精加工工具的类型并且根据距离传感器的类型，也能够确定其它特征参数。如果精加工工具是蜗杆砂轮，那么相应的特征参数例如能够包括蜗杆砂轮螺纹线的数量、角度位置和深度，蜗杆砂轮的端侧的位置，蜗杆砂轮宽度，模数，螺距等等。如果精加工工具是成型砂轮，那么相应的特征参数例如能够表征砂轮的齿面的长度和形状，砂轮宽度等等。

为了执行间距测量并且从间距测量中确定特征参数以及必要时执行其他计算，控制装置具有至少一个处理器以及相应的用于在处理器上执行的软件。控制装置不一定必须是单一的单元。因此，精加工机器优选具有CNC控制机构。控制装置的至少一部分例如能够与距离传感器设置在共同的壳体中，和/或控制装置的至少一部分能够与距离传感器分开地在精加工机器的CNC控制机构中构成。

精加工工具尤其能够是可修整的精加工工具。但是，根据本发明的精加工机器结合无修整的工具也是有利的，因为即使在无修整的工具中也能够用于确定该工具的特征参数。

在可修整的工具的情况下，根据本发明的精加工机器实现显著地缩短用于修整的准备时间。特别地，借助于无接触的测量，例如光学的测量，可非常快地确定外直径。即使在外部尺寸较小时，这也适用于非常有弹性的机械的距离传感器。如果一旦外直径是已知的，那么精加工工具和修整工具之间的间距会非常快地减小，直至修整工具近似接触精加工工具。如果附加地也确定蜗杆砂轮螺纹线的位置，如尤其借助于光学的或者电感式的传感器所可行的那样，修整工具能够直接穿入到蜗杆砂轮螺纹线中。

在通过磨削进行精加工时，通常期望高的切削速度。理想地，切削速度在一系列待磨削的齿轮内基本上保持恒定，即使当磨削工具的外直径因磨耗和修整过程逐渐减小时也如此。这以如下为前提：磨削工具的转速随着工具直径的减小而提高。然而，在此产生如下危险：这种调整通过操作人员停止或者无意地设定转速，所述转速高于在所提供的直径中磨削工具最大所允许的转速。在极端情况下这会导致磨削工具爆裂。这是显著的安全问题。

在一个改进形式中，控制装置因此构成用于，操控工具主轴驱动器，使得工具主轴根据所确定的外直径来改变其转速。特别地，控制装置具有相应的软件。以这种方式尤其可行的是，控制转速，使得在精加工工具的外环周上的表面速度基本上保持恒定，即使当精加工工具的外直径随着时间改变时也如此。以这种方式基本上以恒定的切削速度进行工件的加工。由此能够保证不变的质量，甚至当精加工工具已经多次修整时也如此。同时改进安全性，因为转速不会无意地被过高地设定。安全性的改进也能够通过如下方式实现：控制装置构成用于，操控工具主轴驱动器，使得工具主轴不超过根据所确定的外直径可变的最大允许的转速。相应的最大允许的转速为此例如能够针对外直径所选择的值以查找表的形式保存在控制装置中，其中控制装置能够访问该表并且能够从中内插值得出最大允许的转速。

如果精加工工具是蜗杆砂轮，那么能够从针对蜗杆砂轮的不同的旋转角的优选无接触的间距测量中尤其确定蜗杆砂轮螺纹线的数量和角度位置。为此，控制装置也能够具有相应的软件。这简化了将修整工具或者一个系列中的第一工件穿入蜗杆砂轮螺纹线中。

如果磨削工具在修整过程期间或者在磨削过程期间受损(所谓的砂轮裂纹)，那么这在现有技术中通常不自动识别。因此，在一开始所描述的借助于修整工具接触式测量蜗杆砂轮关于整个蜗杆宽度通常仅在小的宽度范围中进行。因此，通常无法可靠地识别损伤。磨削工具因此在每个磨削周期之前必须在视觉上由操作人员检查损伤。是否识别到损伤在此与操作人员在视觉检查时的仔细程度相关。

为了能够更容易地识别到蜗杆砂轮裂纹，控制装置在一个改进形式中构成用于，借助于距离传感器针对沿着工具主轴轴线的多个位置并且针对精加工工具的多个旋转角执行间距测量，以便因此获得精加工工具的表面的至少一个区域的图像。控制装置例如能够针对多个旋转角分别检测精加工工具平行于工具主轴轴线的表面的轮廓。通过将如此确定的图像与表面区域的所期望的外观图像比较的方式，能够更容易地识别蜗杆砂轮裂纹。这种比较能够自动地进行，也就是说，控制装置能够具有相应的软件，所述软件自动地执行比较。

为了针对沿着工具主轴轴线的不同位置执行间距测量，能够提出不同的措施。尤其能够提出，出于该目的，工具主轴和距离传感器可沿着工具主轴轴线相对于彼此移动。替选地或者附加地，距离传感器能够构成为所谓的轮廓扫描器，也就是说，所述距离传感器能够构成用于，针对沿着预设的轮廓方向，尤其沿着平行于工具主轴轴线的轮廓方向的多个位置，执行间距测量，以便因此获得沿着轮廓方向的距离轮廓。为此，距离传感器尤其能够包括线激光器(也就是说，具有如下光学仪器的激光器，所述光学仪器在射束平面中产生射束扇面，其中所述射束扇面射到平坦的表面上时显现为线)。工具主轴和距离传感器于是优选可彼此定向为，使得线激光器的射束平面包含工具主轴轴线。在其它实施方式中，线激光器能够定向为，使得包含测量线的射束平面与工具主轴轴线以成任意角度的方式伸展。特别地，也可以考虑的是，射束平面垂直于工具主轴轴线伸展。

替选地，距离传感器也能够构成为点激光器。也可以考虑的是，设有两个或多个距离传感器，其中示例性地，所述传感器中的一个能够是点激光器而另一个能够是线激光器。基于点激光器和线激光器的距离传感器从现有技术中是已知的并且是市售的。

在一个改进形式中，控制装置构成用于，执行一致性检查，即将至少一个所确定的特征参数与一个或多个比较特征参数比较并且识别不一致。所述比较特征参数尤其能够是如下参数，所述参数之前已经存储在控制装置中，例如已经手动地输入机器控制装置或者以其它方式读取的参数。为此，控制装置又能够具有相应的软件。特别地，在识别到不一致时，能够将相应的警报信号输出给机器的CNC控制机构和/或操作人员。以这种方式避免可能严重的结果，一旦在更换磨削工具时无意地使用错误的工具或者由操作人员输入错误的特征参数时会出现所述结果。由此显著改进在运行时的安全性。

为了使距离传感器对于测量而言进入到相对于精加工工具适合的位置中，机器能够具有可运动的，尤其可移动或者可枢转的承载件，所述承载件相对于机床可进入多个位置中，并且距离传感器于是能够设置在可运动的承载件上。可运动的承载件尤其能够是旋转盘或旋转塔。

优选地，可运动的承载件不仅用于使距离传感器相对于精加工工具运动，而且其也执行其它任务。因此，此外能够在可运动的承载件上设置用于夹紧待加工的工件的至少一个工件主轴和/或设置修整装置。在有利的设计方案中，在可运动的承载件上设置至少两个工件主轴，使得工件主轴中的一个能够被加载和卸载，而在另一工件主轴上加工工件。当可运动的承载件可枢转时，距离传感器于是关于可枢转的承载件的环周方向位于这两个工件主轴之间。

在替选的设计方案中，工具承载件能够是可运动的，尤其可移动的或者是可围绕轴线枢转的，以便使工具主轴相对于距离传感器定向。也就是说，替代于距离传感器相对于精加工工具运动，几乎可以说精加工工具相对于距离传感器运动。

距离传感器能够容纳在壳体中，以便保护距离传感器免受环境影响。壳体能够具有窗口，为了免受环境影响，所述窗口可通过封闭设备(例如盖或者滑块)封闭。替选地或者附加地，壳体的内部可加载密封空气，也就是说，加载相对于环境压力处于略微的过压下的空气。密封空气防止污物例如油滴沉淀在距离传感器上。

本发明此外提供一种用于借助于距离传感器测量精加工工具的方法。用于测量夹紧在精加工机器的工具主轴上以围绕工具主轴轴线旋转的精加工工具的相应的方法具有：

借助于距离传感器执行距精加工工具的至少一个间距测量；以及

从至少一个间距测量中确定精加工工具的至少一个特征参数。

如之前已经详细解释的那样，作为特征参数尤其能够确定精加工工具的外直径的尺寸。如已经说明的那样，距离传感器尤其能够是光学地工作的距离传感器。所述方法能够包括将光学的距离传感器的测量光束对准精加工工具。这种定向尤其能够如下进行：通过测量光束限定的射束方向与工具主轴轴线相交，以便因此能够通过简单的间距测量确定外直径。根据所确定的外直径，能够改变工具主轴轴线的转速。如果精加工工具是蜗杆砂轮，那么间距测量能够针对蜗杆砂轮的多个旋转角执行，并且从所述间距测量中能够确定蜗杆砂轮螺纹线的螺纹线数和角位置。间距测量能够针对沿着工具主轴轴线的多个位置并且针对精加工工具的多个旋转角执行，以便获得精加工工具的表面的至少一个区域的图像。在此能够确定在表面区域的所确定的图像和表面区域的所期望的外观图像之间的偏差。为了执行针对沿着工具主轴轴线的多个位置的间距测量，工具主轴和距离传感器能够沿着工具主轴轴线相对于彼此移动。在这种情况下，例如能够确定精加工工具，尤其蜗杆砂轮或者成型砂轮的起始端和末端，以及其在工具主轴轴线上的一个或多个位置。所确定的特征参数能够与之前存储在控制机构中的对比特征参数比较，以便识别不一致。有利地，特征参数也能够通过学习的方式在加工过程中确定，所述特征参数于是同样可提供给控制机构。

附图说明

本发明的优选的实施方式在下文中根据附图描述，所述附图仅用于阐述并且不理解为是限制性的。在附图中示出：

图1示出根据第一实施方式的精加工机器的示意性视图；

图2示出图1的机器的放大的细节视图，其中旋转塔相对于图1已经枢转了90°；

图3示出图2的细节视图的部分剖面；

图4示出用于说明距离传感器和CNC控制机构的共同作用的示意性简图；

图5示出用于说明距离传感器相对于工件主轴轴线的射束方向的示意性简图；

图6示出用于说明借助于单一的距离传感器测量蜗杆砂轮的示意性简图；

图7示出用于说明借助于两个彼此成角度地设置的距离传感器测量蜗杆砂轮的示意性简图；

图8示出根据第二实施方式的精加工机器的示意性视图；

图9示出图8中的放大的局部；

图10示出根据第三实施方式的精加工机器的示意性视图；

图11示出图10的在如下位置中的精加工机器，在所述位置中工具承载件已枢转到测量位置中。

具体实施方式

在图1中示出用于通过磨齿加工硬质精加工齿轮的精加工机器。所述机器具有机床10，在所述机床上设置有沿着水平的进给方向X可移动的工具承载件20。Z滑块21沿着竖直的方向Z可移动地设置在工具承载件20上。在Z滑块21上设置有Y滑块22，所述Y滑块相对于Z滑块21一方面围绕平行于X轴线的枢转轴线A是可枢转的而另一方面沿着移位方向Y是可移动的。Y滑块22承载工具主轴30，在所述工具主轴上夹紧呈蜗杆砂轮31形式的精加工工具。工具主轴30包括工具主轴驱动器32，以便驱动蜗杆砂轮31围绕工具主轴轴线B旋转。

在机床10上设置有呈旋转塔40形式的可枢转的承载件。旋转塔40可围绕竖直的轴线C3在多个旋转位置之间枢转。所述旋转塔承载两个工件主轴50，在所述工件主轴上分别可夹紧工件51。工件主轴50的每一个都可被驱动以围绕工件主轴轴线旋转。这两个工件主轴在旋转塔上位于在对角线上相对置的(也就是说，关于旋转塔的枢转轴线错开180°的)位置中。以这种方式能够给这两个工件主轴中的一个加载和卸载，而在另一工件主轴上的工件通过蜗杆砂轮31来加工。由此尽可能避免所不期望的附加时间。这种机器设计方案例如从WO 00/035621A1中已知。

修整装置80与工件主轴例如错开90°设置在旋转塔上，所述修整装置在图1中位于旋转塔40的背侧上从而在图1的视图中不可见。

距离传感器60在对角线上与修整装置相对置地从而同样例如与工件主轴错开90°地设置在旋转塔40上。在当前的实例中，其是光学的距离传感器。该光学的距离传感器通过包覆部41保护以防污物。为了实现借助于距离传感器60的测量，包覆部41具有窗口42，所述窗口能够可选地通过滑块或者盖封闭。为了保护距离传感器60以防污物，有利的是，给包覆部41的内部加载密封空气(即加载相对于环境压力处于一定过压下的空气)，使得产生穿过窗口42的空气流。空气流扫过距离传感器60并且防止污物例如油滴附着在距离传感器60上。

所述机器具有CNC控制机构70，所述CNC控制机构包括多个控制模块71以及操作面板72。控制模块71中的每一个操控机器轴和/或接收相关的传感器的信号。在当前的实例中，控制模块71中的一个设置用于，与距离传感器60共同作用。该模块与距离传感器60的内部的控制机构通信并且处理距离传感器60的测量结果。距离传感器60的内部的控制机构和与其共同作用的控制模块71一起形成就本文而言的控制装置。

在图2中示出图1的机器的放大的部分。图3在部分剖面中示出同一部分，其中包覆部41的一部分被切掉，以便可看到包覆部41的内部中的距离传感器60。旋转塔在该视图中相对于图1的取向例如围绕其竖直的枢转轴线C3枢转90°，使得距离传感器60此时与蜗杆砂轮31相对置。距离传感器60在此定向为，使得从其处发出的测量光束的射束方向与工具主轴轴线B垂直相交。

图4再次说明距离传感器60与相应的控制模块71的共同作用。

在图5和6中图解说明距离传感器60相对于蜗杆砂轮31的设置。可以看到，测量光束31水平地伸展并且垂直于蜗杆砂轮的旋转轴线，即垂直于工具主轴轴线B定向。但是也可以考虑距离传感器的下述替选设置：

-测量光束61不需要在水平方向上对准轴线B。

-测量光束61不需要直接对准轴线B。

-测量光束61不需要垂直于轴线B伸展。

-特别地，测量光束61可以近似平行于B轴线定向从而在侧面上射到工具上；工具的直径于是可通过如下方式确定：确定在距离传感器的哪个径向位置中突然地测量到间距改变。

-测量光束61能够射到反射器上，所述反射器设置在工具后方。

-测量也能够借助于两个传感器进行，所述传感器作为发送器和接收器工作。

光学的距离传感器的测量原理如下：由距离传感器60产生的测量光束61射到测量对象(在此即蜗杆砂轮31)的表面上并且从该处漫射地反射回距离传感器。被反射的射束由距离传感器60检测，并且通过距离传感器60的内部的控制机构从被反射的射束的特性中计算出距离传感器60和测量对象的表面之间的间距。

从现有技术中已知这种距离传感器的不同的工作方式。

根据第一已知的工作方式进行运行时间测量。为此，高频地调制测量光束的激发光，并且测量借助于距离传感器所探测到的被反射的光相对于激发光的相位移动，所述相位移动由光的运行时间引起。从相位移动中得出运行时间并且由此得出距离传感器距测量对象的距离。

根据第二已知的工作方式，间距测量基于三角测量法。在该方法中，测量光束聚焦到测量对象上，并且所产生的光点借助于在距离传感器中与光源横向错开设置的相机(例如具有线传感器的相机)来观察。根据测量对象的距离改变观察光点的角度，并且相应地改变光点在相机的传感器上的成像的位置。借助于角函数计算测量对象与距离传感器的距离。

同一测量原理也能够用于确定测量对象沿着轴线的表面上的距离轮廓。距离传感器于是也称为轮廓扫描器。为了测量，激光射束通过专用的光学仪器扩展为扇形，所述扇形在测量对象上产生发光的线。该激光线的被反射的光成像到传感器矩阵上。从在传感器矩阵上所产生的图像中针对激光线的每个点一方面计算间距而另一方面计算沿着激光线的位置。以这种方式确定沿着激光线的距离轮廓。

替选地，所述工具的轮廓也能够借助于点激光器和工具沿着轴线方向相对于传感器的相对运动来确定。

根据上述原理中的一个工作的适合的距离传感器是市售的。关于可使用的距离传感器的更详尽的说明因此是多余的。对于所测量的间距可达到在10微米的范围中或者更好的测量精度。

如果附加地发生工具围绕工具主轴轴线的旋转，那么能够获得整个工具表面的图像。

如果距离传感器60相对于工具主轴轴线B的位置是已知的，并且如果蜗杆砂轮转动，那么可从在一个转动周期上所测量的最小间距中确定蜗杆砂轮31的外直径d。此外，可确定其它特征参数，例如蜗杆砂轮螺纹线的螺纹线数、角度位置和深度。该角度位置能够用于将修整工具或者工件正确地穿入蜗杆砂轮螺纹线中。

针对所确定的特征参数，能够执行一致性检查或重合检查。为此，将所确定的特征参数与对照特征参数比较，所述对照特征参数之前已经存储在机器的CNC控制机构中。如果存在偏差，那么能够通过适当的信号引起操作人员的注意。

借助于距离传感器60能够在需要时创建蜗杆砂轮31的整个表面的图像或者所述表面的特定区域的图像。为此，例如能够针对蜗杆砂轮31围绕工具主轴轴线B的多个旋转角沿着蜗杆宽度b创建平行于工具主轴轴线B的距离轮廓。为了创建这种距离轮廓，距离传感器能够构成为轮廓扫描器，如在上文中已经阐述过的，和/或蜗杆砂轮31能够借助于Y滑块沿着工具主轴轴线B相对于距离传感器60移动。

从表面区域的这种图像中可确定其它特征参数，例如描述蜗杆砂轮螺纹线的齿形的特征参数。

但是，借助于蜗杆砂轮的表面的图像或者表面区域的图像尤其也能够检查蜗杆砂轮是否受损，例如检查是否存在所谓的蜗杆砂轮裂纹。在无瑕疵的蜗杆砂轮中预期表面区域的图像具有完全特定的特性。因此例如预期：砂轮的外直径沿着每个蜗杆砂轮螺纹线不突然改变，而是作为旋转角的恒定的或者仅缓慢地变化的连续函数。而在蜗杆螺纹线处存在裂纹时，发生外直径的突然改变。表面区域的图像与所预期的外观图像的这种偏差可容易地自动识别；用于图案识别的相应的算法本身是已知的。以这种方式能够自动地识别诸如蜗杆砂轮裂纹的损伤。在存在这种损伤时，能够相应地向操作人员发出警报，例如通过输出声音的和/或视觉上的警报信号。此外，也能够借助于专门的软件使CNC控制机构70自动地产生用于自动化的进程的开始信号，所述自动化的进程用于在磨削和修整时限制损伤。如果例如仅在边缘区域中识别到小的砂轮裂纹，那么可能能够通过重新进行的自动修整来继续质量不下降的磨削加工。

图7图解说明：替代于唯一的距离传感器也能够使用两个或更多个距离传感器60，60’。特别地，这些距离传感器的测量光束能够彼此成角度地射到精加工工具上，如在图7中所示出的那样。在该图中，这两个距离传感器60，60’的测量光束61，61’对准工具主轴轴线B，然而不垂直于工具主轴轴线伸展，而是与其法平面成例如±1-20°的角度。由此，与仅使用唯一的测量光束时相比，尤其能够更精确地测量蜗杆砂轮螺纹线的齿面，所述唯一的测量光束垂直于工具主轴轴线射到工具上。

在图8和9中图解说明精加工机器的第二实施方式。该精加工机器具有接触式的传感器60。在当前的实例中，传感器60测量蜗杆砂轮31的外直径。传感器60为此限定宽的支承面，所述支承面比相邻的蜗杆砂轮螺纹线的间距宽。由此保证：传感器60总是置于蜗杆砂轮的外直径上。所述构造尽可能对应于图1的机器的构造。然而，与图1的机器的不同之处是，距离传感器60从包覆部41的窗口42中伸出，以便能够与精加工工具的表面接触。可选地，传感器在该实施方案变型形式中以可自动化移入和移出的方式设计，使得其在需要时能够向前从窗口42中移出。为了保护距离传感器，在此也能够设有用于窗口的封闭部，和/或能够提出，包覆部41的内部被加载有密封空气。

在图10和11中图解说明精加工机器的第三实施方式。在该实施方式中仅存在唯一的工件主轴50，所述工件主轴地点固定地设置在机床10上。整个工具承载件20可围绕竖直的轴线(所谓的C1轴线)相对于机床10枢转到不同的位置中并且如在第一实施方式中那样可沿着所谓的X轴线径向地相对于工件主轴50移动。工具主轴30如在第一实施方式中那样可沿着竖直的Z轴线并且沿着在Y方向上的工件主轴轴线相对于工具承载件20移动以及可围绕水平的轴线(所谓的A轴线)枢转。在图10的加工位置中，蜗杆砂轮能够与工件接合。工具承载件20相对于该加工位置例如能够围绕C1轴线枢转180°。在该(未以绘图方式示出的)修整位置中，蜗杆砂轮能够通过修整设备80修整。具有这种机器设计方案的机器从DE 19625 370 C1中是已知的，并且对于其它细节而言参照该文献。

距离传感器60在该实施方式中借助于支架62地点固定地安置在机床10上。在图11的位置中，工具承载件20枢转直至距离传感器60与蜗杆砂轮31相对置。在该位置中，能够通过距离传感器60测量蜗杆砂轮31。

本发明不受限于之前的实施例。更确切地说，从之前的描述中变得明确的是，多种变型是可行的，而不脱离本发明的范围。特别地，在所有实施方式中，替代于蜗杆砂轮也能够使用成型砂轮、蜗杆砂轮和成型砂轮的组合或者其它类型的精加工工具。距离传感器也能够设置在可移动的滑块上而不是如第一和第二实施方式这种情况那样设置在可枢转的旋转塔上，其中该滑块能够承载一个或两个工件主轴。也可以考虑的是，工件承载件不朝向距离传感器枢转，如在第三实施方式中是这种情况，而是工具承载件朝向距离传感器移动。

附图标记列表

10 机床

20 工具承载件

21 Z滑块

22 Y滑块

30 工具主轴

31 蜗杆砂轮

32 工具主轴驱动器

40 旋转塔

41 包覆部

42 窗口

50 工件主轴

51 工件

60 距离传感器

61 测量光束

62 传感器支架

70 CNC控制机构

71 控制模块

72 操作面板

80 修整设备

X，Y，Z 机器轴线

A 工具的枢转轴线

B 工具主轴轴线

C1 工具承载件的枢转轴线

C3 旋转塔的枢转轴线

b 蜗杆宽度

d 外直径

Claims (32)

1.一种用于精加工带齿的工件的机器，具有：

工具承载件(20)；

安置在所述工具承载件上的工具主轴(30)，所述工具主轴用于夹紧精加工工具(31)；

工具主轴驱动器(32)，以便驱动所述工具主轴(31)围绕工具主轴轴线(B)旋转；

其特征在于，所述机器具有：

至少一个距离传感器(60)；和

控制装置(71)，所述控制装置构成用于，借助于所述距离传感器(60)执行距夹紧在所述工具主轴(30)上的精加工工具(31)的至少一个间距测量并且由此确定所述精加工工具(31)的至少一个特征参数。

2.根据权利要求1所述的机器，其中所述距离传感器是无接触地进行工作的距离传感器。

3.根据权利要求2所述的机器，其中所述距离传感器是光学地工作的距离传感器，所述光学地工作的距离传感器构成用于产生测量光束。

4.根据权利要求3所述的机器，其中所述工具主轴和所述距离传感器能够彼此定向为，使得射束方向与所述工具主轴轴线相交。

5.根据权利要求1所述的机器，其中所述距离传感器是接触地进行工作的传感器。

6.根据权利要求5所述的机器，其中所述距离传感器有弹性地构成。

7.根据上述权利要求中任一项所述的机器，其中所述控制装置(71)构成用于，从所述至少一个间距测量中确定所述精加工工具(31)的外直径(d)的尺寸。

8.根据权利要求7所述的机器，其中所述控制装置(71)构成用于，操控所述工具主轴驱动器(32)，使得所述工具主轴(30)根据所确定的外直径(d)以可变的转速旋转。

9.根据权利要求7或8所述的机器，其中所述控制装置(71)构成用于，操控所述工具主轴驱动器(32)，使得所述工具主轴(30)维持与所确定的外直径(d)相关的、可变的最大所允许的转速。

10.根据上述权利要求中任一项所述的机器，其中所述工具主轴(30)构成用于夹紧蜗杆砂轮，并且其中所述控制装置(71)构成用于，针对所述工具主轴(30)的多个旋转角执行间距测量并且从所述间距测量中确定蜗杆砂轮螺纹线的螺纹线数和/或角位置。

11.根据上述权利要求中任一项所述的机器，其中所述控制装置(71)构成用于，借助于所述距离传感器(60)针对沿着所述工具主轴轴线(B)的多个位置并且针对所述精加工工具(31)的多个旋转角执行间距测量，以便因此获得所述精加工工具(31)的表面区域的图像。

12.根据权利要求11所述的机器，其中所述控制装置(71)构成用于，识别所述表面区域的所确定的图像与所述表面区域的所预期的外观图像的偏差。

13.根据上述权利要求中任一项所述的机器，其中所述工具主轴(30)和所述距离传感器(60)沿着所述工具主轴轴线(B)能够相对于彼此移动，以便针对沿着所述工具主轴轴线(B)的不同位置执行间距测量。

14.根据权利要求9至12中任一项所述的机器，其中所述距离传感器(60)包括线激光器，所述线激光器限定射束平面。

15.根据权利要求14所述的机器，其中所述工具主轴(30)和所述距离传感器(60)能够彼此定向为，使得所述射束平面包含所述工具主轴轴线(B)，以便针对沿着所述工具主轴轴线(B)的多个位置执行同时的间距测量。

16.根据上述权利要求中任一项所述的机器，其中所述控制装置(70)构成用于，将至少一个所确定的特征参数与一个或多个对照特征参数比较并且识别不一致。

17.根据上述权利要求中任一项所述的机器，其中所述机器具有能运动的承载件(40)，所述承载件相对于机床(10)能够在多个位置之间运动，并且其中所述距离传感器(60)设置在能运动的所述承载件(40)上。

18.根据权利要求17所述的机器，其中在能运动的所述承载件(40)上还设置有至少一个工件主轴(50)和/或修整设备(80)，所述工件主轴用于夹紧待加工的工件(51)。

19.根据上述权利要求中任一项所述的机器，其中所述工具承载件(20)是能运动的，尤其能围绕轴线枢转，以便相对于所述距离传感器(60)定向所述工具主轴(30)。

20.根据上述权利要求中任一项所述的机器，

其中所述机器具有壳体(41)，在所述壳体中容纳有所述距离传感器(60)，

其中所述壳体(41)具有用于所述距离传感器(60)的窗口(42)，并且

其中为了保护所述距离传感器(60)免受环境影响，所述窗口(42)能够通过封闭设备封闭，和/或所述壳体(41)的内部能够加载密封空气。

21.一种用于测量精加工工具(31)的方法，所述精加工工具夹紧在精加工机器的工具主轴(30)上，使得所述精加工工具(31)能够围绕工具主轴轴线(B)旋转，其中所述方法具有：

借助于距离传感器(60)执行距所述精加工工具(31)的至少一个间距测量；并且

从所述至少一个间距测量中确定所述精加工工具(31)的至少一个特征参数。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述距离传感器(60)是光学地工作的距离传感器，所述光学地工作的距离传感器产生测量光束(61)，并且其中所述方法包括：将所述测量光束(61)对准所述精加工工具(30)。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述测量光束(61)定向为，使得通过所述测量光束(61)限定的射束方向与所述工具主轴轴线(B)相交。

24.根据权利要求21至23中任一项所述的方法，其中将所述精加工工具(31)的外直径(d)的尺寸确定为特征参数。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述方法还包括：

以如下转速驱动所述工具主轴(30)，所述转速根据所确定的外直径(d)改变。

26.根据权利要求24或25所述的方法，其中所述方法还包括：

监控所述工具主轴(30)以如下转速来驱动，所述转速小于根据所确定的外直径(d)可变的最大所允许的转速。

27.根据权利要求21至26中任一项所述的方法，其中所述精加工工具(31)是蜗杆砂轮，其中针对所述蜗杆砂轮的多个旋转角执行所述间距测量，并且其中从所述间距测量中确定所述蜗杆砂轮螺纹线的螺纹线数和/或角位置。

28.根据权利要求21至27中任一项所述的方法，其中针对沿着所述工具主轴轴线(B)的多个位置并且针对所述精加工工具(31)的多个旋转角执行间距测量，以便获得所述精加工工具(31)的表面的至少一个区域的图像。

29.根据权利要求28所述的方法，其中确定所述表面区域的所确定的图像和所述表面区域的所预期的外观图像之间的偏差。

30.根据权利要求21至29中任一项所述的方法，所述方法包括：

使所述工具主轴(30)和所述距离传感器(60)沿着所述工具主轴轴线(B)相对于彼此移动，并且

针对沿着所述工具主轴轴线(B)的多个位置执行间距测量。

31.根据权利要求21至30中任一项所述的方法，其中所述距离传感器(60)包括线激光器，所述线激光器限定射束平面，并且其中所述方法包括：

将所述工具主轴(30)和所述距离传感器(60)彼此定向为，使得所述射束平面包含所述工具主轴轴线(B)，并且

针对沿着所述工具主轴轴线(B)的多个位置执行间距测量。

32.根据权利要求21至31中任一项所述的方法，其中所述方法包括：

将至少一个所确定的特征参数与一个或多个对照特征参数比较，以便识别不一致。

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