CN111468788A - 齿轮磨床 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于实施连续的滚磨过程的齿轮磨床,具有:刀架(1),刀架具有绕蜗杆砂轮轴线旋转的蜗杆砂轮(3);至少一个旋转的工件支架,围绕工件轴线旋转的工件以夹紧在该工件支架中;以及用于修整蜗杆砂轮(3)的修整单元(8),蜗杆砂轮(3)在齿轮磨削步骤中在工件中产生齿部,以及在修整步骤中,修整单元修整与工件相互作用的蜗杆砂轮轮廓(12),蜗杆砂轮是具有至少两个蜗杆砂轮轮廓‑区段的多区域磨具,利用蜗杆砂轮轮廓‑区段可实施不同的过程步骤。根据本发明,修整单元具有至少两个可彼此独立地激活的修整刀具,其中第一修整刀具(17)配属于第一蜗杆砂轮轮廓‑区段以及第二修整刀具配属于第二蜗杆砂轮轮廓‑区段。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的齿轮磨床以及一种根据权利要求10所述的用于实施连续的滚磨过程的方法。
背景技术
从WO 2015/154925 A1中已知了一种用于实施连续的滚磨过程的齿轮磨床。它具有一刀架,该刀架具有围绕蜗杆砂轮轮廓-区段轴线旋转的蜗杆砂轮,两个工件支架和用于修整蜗杆砂轮的修整单元,其中在工件支架中分别一个围绕工件轴线旋转的工件能夹紧在工件主轴上。在齿轮磨削步骤中,借助于旋转的蜗杆砂轮在同样旋转的工件上形成齿部。可以在修整步骤中纠正由于蜗杆砂轮磨损或由于更换刀具/修整器而导致的蜗杆砂轮定位错误,在该步骤中,修整单元修整了与工件相互作用的蜗杆砂轮轮廓。
由DE 10 2013 001 197 A1已知一种常规类型的蜗杆砂轮,该蜗杆砂轮被设计为多区域磨具,其具有至少两个轴向前后相继地布置的蜗杆砂轮轮廓-区段。可以在滚磨过程中借助于两个蜗杆砂轮轮廓-区段进行不同的工作过程。
尤其在齿轮和齿轮轴的大规模生产中,特别是在非常大量件数且没有变型生产的情况下,使用这种蜗杆砂轮是有利的。一旦在大规模生产中需要这种变型生产(例如,在制造齿轮时存在多种不同的齿轮类型和速比变化),则必须在每种新的齿轮类型中都改装蜗杆砂轮和修整单元。为了避免这种费时的改装过程,在滚磨过程中以大批量运行。
每个改装过程都会降低机器的生产率,从而降低生产线的产量。由此会生产更少的部件。大批量生产会产生用于中间存储和控制不同类型的齿轮的物流费用。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于实施连续的滚磨过程的齿轮磨床和方法,其中,尽管制造具有不同齿部几何形状的工件,但是与现有技术相比,可以减少所需的处理时间。
该目的通过权利要求1或10所述的特征实现。在从属权利要求中公开了本发明的优选改进方案。
根据权利要求1的特征部分,该修整单元具有至少两个可以彼此独立地操纵的修整刀具。其中第一修整刀具配属于第一蜗杆砂轮轮廓-区段,而第二修整刀具配属于第二蜗杆砂轮轮廓-区段。与此相反,在由现有技术已知的、恰好仅具有一个修整刀具的修正单元中,需要费时的改装过程,以便利用专门适配的修整刀具来加工第一蜗杆砂轮轮廓-区段或第二蜗杆砂轮轮廓-区段。
因此,本发明涉及一种包括修整器和呈蜗杆砂轮形式的磨削刀具的设备,其中通过组合或整合具有不同轮廓的区段的区域来制造刀具,这使得能够制造例如具有不同微校正的、不同模数的、不同螺纹数的、不同轮廓偏移等的齿部。本发明的实质涉及一种新颖的修整方案,其中将用于蜗杆砂轮的不同部件类型和-区域的至少两个不同的修整轮廓集成在设备中。可以例如通过设备中两个或更多个修整刀具的新型布置来实现两个不同的修整轮廓。在此,修整器能够并排地、叠置地或者在可旋转的轴线上对置地或者在由可旋转的修正器描述的圆形轨道上分布以及在两个不同的位置处集成到机器中。
根据本发明的设备方案,包括刀具-和修整器方案,实现了,在两个或更多个部件(即,工件)之间更换,而无需更换刀具和修整器以及随后所需的修整。这样可以节省辅助时间,例如准备时间、修整时间和修整费用。此外,减少了由于操作错误而损坏蜗杆砂轮的风险。
总之,根据本发明的具有自动部件识别的设备方案涉及以下特征:蜗杆砂轮被分成至少两个具有不同几何特征的区域。在至少两个区域之间存在一例如不具有齿部的、不起作用的(也就是说未使用的)区域。
为了获得更长的经济使用寿命,可以优选地使用诸如CBN的高硬度切削材料作为切削材料。
下面,具体说明本发明的其他方面:修整单元可至少在第一修整位置和第二修整位置之间调节。在第一修整位置中,可以使第一修整刀具与第一蜗杆砂轮轮廓-区段进行修整接合,而第二修整刀具则不处于修整接合中,也就是说,不起作用。另一方面,在第二修整位置中,第二修整刀具可与第二蜗杆砂轮轮廓-区段进行修整接合,而第一修整刀具则与蜗杆砂轮不处于修整接合中,也就是说,不起作用。
可以将其上夹持有工件的工件支架在进行齿轮磨削步骤的工作位置和可以进行工件更换的装卸位置之间进行调节。为了进一步提高生产率,有利的是,齿轮磨床具有至少两个工件支架,其中第一工件支架承载第一工件,第二工件支架承载第二工件。
在第一工艺变型中,第一蜗杆砂轮轮廓-区段和第二蜗杆砂轮轮廓-区段都可以为了恰好在一个工件上产生齿部几何形状而实施不同的加工步骤。作为备选,在优选的工艺变型中,可以将第一蜗杆砂轮轮廓-区段专门地分配给第一工件,而将第二蜗杆砂轮轮廓-区段专门分配给第二工件。在该工艺变型中,第一和第二蜗杆砂轮轮廓-区段可以具体不同的轮廓。因此,在第一齿轮磨削步骤中,第一蜗杆砂轮轮廓-区段可以在第一工件中产生第一齿部几何形状,而第二蜗杆砂轮轮廓-区段不与第一工件磨削接合(即不起作用)。相反,在第二齿轮磨削步骤中,第二蜗杆砂轮轮廓-区段可以在第二工件中产生第二齿部几何形状。在这种情况下,无需重新加工即可生产出具有不同齿部几何形状的工件。
关于减少安装空间的以及在控制技术上简单的布置,优选的是,将工件支架和修整单元一起放置在能绕转塔轴线转动的转塔上。在这种情况下,工件支架和修整单元可以在塔周向上彼此间隔一旋转角度,从而在滚磨过程中,工件支架和修整单元可以相对彼此运动耦联地在不同的工作位置之间旋转调节。
为了实施滚磨过程,齿轮磨床可以具有电子控制单元,该电子控制单元与蜗杆砂轮、工件支架和修整单元的所有伺服驱动装置信号连接。可以在电子控制单元中存储软件程序,通过该软件程序可以操控伺服驱动装置用以全自动实施齿轮磨削工艺步骤和修整步骤。电子控制单元可以根据部件识别功能来识别不同的工件,并且相应地使用正确的蜗杆砂轮轮廓-区段和正确的修整刀具。
附图说明
下面参考附图描述本发明的实施例。
附图示出:
图1是从上方观察的齿轮磨床的粗略示意性原理简图;
图2至图5分别是与图1相对应的视图,示出了齿轮磨床的不同运行位置,以及
图6和图7是修整单元的其他变型实施方案。
具体实施方式
在图1中,在对于理解本发明来说必要的程度下,示出了齿轮磨床的粗略示意性原理图。例如从WO 2015/154925 A1中已知了滚磨过程中的基本结构和方法实施,据此可以实施连续的滚磨过程。关于滚磨过程中的过程控制,请参考上述WO 2015/154925 A1。
从图1中可以看出,齿轮磨床具有支承围绕蜗杆砂轮轴线旋转的蜗杆砂轮3的刀架1,以及可围绕转塔-轴线枢转的转塔4。转塔4具有修整单元8和两个工件支架5,在它们的工件主轴分别夹紧了围绕工件轴线旋转的工件9、11。蜗杆砂轮轴线沿机床横向y定向,而转塔轴线和两个工件轴线沿机床竖直方向z定向。
根据本发明,蜗杆砂轮3被实现为多区域磨具,其蜗杆砂轮轮廓12具有两个在轴向上前后相继地布置的蜗杆砂轮轮廓-区段13、15。它们在中间连接了无轮廓的过渡区域14(图1)的情况下彼此间隔开,该过渡区域在滚齿过程中与工件9、11不处于磨削接合中。两个蜗杆砂轮轮廓-区段13、15的轮廓不同。在磨削步骤中,第一蜗杆砂轮轮廓-区段13仅仅分配给第一工件9,而第二蜗杆砂轮轮廓-区段15仅仅分配给第二工件11。以这种方式,第一蜗杆砂轮轮廓-区段13可用于在第一工件9中产生第一齿部几何形状,而第二蜗杆砂轮轮廓-区段15可用于在第二工件11中产生与第一齿部几何形状不同的第二齿部几何形状。
图1中的修整单元8具有旋转体16,该旋转体16可以绕在机床竖直方向z上定向的旋转体轴线枢转。两个功能上独立的修整刀具17、19布置在修整单元8的旋转体16上。它们被实现为修整盘,该修整盘分别位于未示出的修整主轴上,修整主轴绕修整旋转轴线旋转。在图1中,两个修整旋转轴线彼此平行并且垂直于旋转体轴线定向。
像从图1至5进一步看出的,两个刀架5、7分别布置在转塔工作空间10中,并且相对于转塔轴线对角线对置地布置在转塔4上。驱动单元8在转塔4上的两个工件支架5、7之间以90°的位置定位。
根据图1,齿轮磨床具有电子控制单元21,该电子控制单元与蜗杆砂轮3、工件支架5、7和修整单元8的伺服驱动装置(未示出)信号连接。在电子控制单元21中存储有软件程序,借助于该软件程序利用伺服信号来操控伺服驱动装置用于全自动地实施齿轮磨削步骤和修整步骤。借助于伺服信号调节机床组件(也就是说刀架1、转塔4、工件支架5、7和修整单元8)的调节参数,也就是说沿空间方向x,y,z的调节运动,围绕枢转角α的枢转运动和/或主轴转速n。
下面参照图2至图5描述在滚磨过程中齿轮磨削机的机床组件的不同工作位置:
在图2中,第一工件支架5处于第一磨削位置S1,在该第一磨削位置中进行第一齿轮磨削步骤。沿对角线方向对置的第二工件支架7处于装卸位置,在该装卸位置中可以更换工件。第二工件11作为未加工的毛坯被夹紧在第二工件支架7中。在磨削位置S1(图2)上,实施第一齿轮磨削步骤,其中旋转蜗杆砂轮3的第一蜗杆砂轮轮廓-区段13在同样旋转的第一工件9中产生第一齿部几何形状。在图2中,第二蜗杆砂轮轮廓-区段15无功能地随之旋转,也就是说不与第一工件9处于磨削接合中。
在图3所示的修整步骤中,可以恢复第一蜗杆砂轮轮廓-区段13的尺寸精度。为此,将图3中的修整单元8调节到第一修整位置A1,在该第一修整位置中,旋转的第一修整刀具17与旋转的蜗杆砂轮3的第一蜗杆砂轮轮廓-区段13修整接合。第二修整刀具19在图3中脱离接合,也就是说,它不起作用。另外,在图3中,第二蜗杆砂轮轮廓-区段15也保持与第一修整刀具17脱离接合。
在图4中,第二工件支架7与被夹紧的第二工件11一起位于第二磨削位置S2中,在该第二磨削位置中进行第二齿轮磨削步骤。沿对角线对置的第一刀架5与被夹紧的第一工件9一起处于装载和/或卸载位置中。在第二磨削位置S2,实施第二齿轮磨削步骤,其中第二蜗杆砂轮轮廓-区段15在第二工件11中形成第二齿部几何形状。为此,蜗杆砂轮3的第二蜗杆砂轮轮廓-区段15与第二工件11磨削接合。第一蜗杆砂轮轮廓-区段13在图1中无功能地随之旋转,也就是说与第二工件11没有磨削接合。
在图5中示出了另一修整步骤,其中恢复了第二蜗杆砂轮轮廓-区段15的尺寸精度。为此,将图5中的修整单元8调节到第二修整位置A2,在该第二修整位置中,旋转的第二修整刀具19与旋转的蜗杆砂轮3的第二蜗杆砂轮轮廓-区段15修整接合。第一修整刀具17在图5中脱离接合,也就是说,它不起作用。如图5所示,第一蜗杆砂轮轮廓-区段13也保持与起作用的第二修整刀具19脱离接合。
电子控制单元21(图1)的软件程序还具有部件识别功能,通过该部件识别功能识别不同的工件5、7。控制单元21可以在滚磨过程中既使用正确的蜗杆砂轮轮廓-区段13、15也使用正确的修整刀具17、19。
图6示出了根据另一实施例的修整单元8。因此,修整单元8不仅具有两个,而且总共具有三个修整刀具17、19、20,它们以周向上均匀分布的方式布置在旋转体16上。可以将三个修整刀具17、19、20分别专门地分配给第一蜗杆砂轮轮廓-区段13,第二蜗杆砂轮轮廓-区段15和另一个未示出的蜗杆砂轮轮廓-区段。在这种情况下,在修整单元8的额外第三修整位置中,可以专门利用第三定向刀具20对第三蜗杆砂轮轮廓-区段进行修整。
图7示出了另一个修整单元8,在其旋转体16上可旋转地支承了第一和第二修整刀具17、19。两个修整刀具17、19以其两个修整旋转轴线彼此大致同轴地对准。作为所示附图的替代,修整刀具17、19、20可以以任何合适的方式定位在齿轮磨床中。
附图标记列表:
1 刀架
2 刀具主轴
3 蜗杆砂轮
4 转塔
5,7 工件支架
8 修正单元
10 工作空间
9,11 工件
12 蜗杆砂轮轮廓
14 无轮廓的过渡区域
13,15 蜗杆砂轮轮廓-区段
16 旋转体
17,19,20 定向刀具
21 电子控制单元
a 枢转角
n 主轴转速
x,y,z 机床空间方向
A1 第一修整位置
A2 第二修整位置
S1 第一磨削位置
S2 第二磨削位置
Claims (10)
1.一种用于实施连续的滚磨过程的齿轮磨床,具有:刀架(1),该刀架具有绕蜗杆砂轮轴线旋转的蜗杆砂轮(3);至少一个旋转的工件支架(5、7),围绕工件轴线旋转的工件(9、11)能够在该工件支架中夹紧;以及用于修整蜗杆砂轮(3)的修整单元(8),其中,蜗杆砂轮(3)在齿轮磨削步骤中在工件(9、11)中产生齿部,以及在修整步骤中,修整单元(8)修整与工件(9、11)相互作用的蜗杆砂轮轮廓(12),以及其中,蜗杆砂轮(3)是具有至少两个蜗杆砂轮轮廓-区段(13、15)的多区域磨具,利用该蜗杆砂轮轮廓-区段能够实施不同的过程步骤,其特征在于,修整单元(8)具有至少两个能彼此独立地激活的修整刀具(17、19、20),其中第一修整刀具(17)配属于第一蜗杆砂轮轮廓-区段(13)以及第二修整刀具(19)配属于第二蜗杆砂轮轮廓-区段(15)。
2.根据权利要求1所述的齿轮磨床,其特征在于,修整单元(8)能至少在第一修整位置(A1)和第二修整位置(A2)之间调节,以及在第一修整位置(A1)中,第一修整刀具(17)与第一蜗杆砂轮轮廓-区段(13)修整接合,而第二修整刀具(19)则不处于修整接合中,也就是说,不起作用;在第二修整位置(A2)中,第二修整刀具(19)与第二蜗杆砂轮轮廓-区段(15)修整接合,而第一修整刀具(17)则与蜗杆砂轮(3)不处于修整接合中,也就是说,不起作用。
3.根据权利要求1或2所述的齿轮磨床,其特征在于,工件支架(5、7)能在进行齿轮磨削步骤的磨削位置(S1、S2)和进行工件更换的装卸位置之间进行调节。
4.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮磨床,其特征在于,齿轮磨床具有至少两个工件支架(5、7),其中第一工件支架(5)承载第一工件(9),第二工件支架(7)承载第二工件(11)。
5.根据权利要求4所述的齿轮磨床,其特征在于,仅第一蜗杆砂轮轮廓-区段(13)分配给第一工件(9),而仅第二蜗杆砂轮轮廓-区段(15)分配给第二工件(11);以及尤其利用第一蜗杆砂轮轮廓-区段(13)能在第一工件(9)中产生第一齿部几何形状,以及利用第二蜗杆砂轮轮廓-区段(15)能在第二工件(11)中产生第二齿部几何形状。
6.根据权利要求5所述的齿轮磨床,其特征在于,第一蜗杆砂轮轮廓-区段(13)和第二蜗杆砂轮轮廓-区段(15)具有不同的轮廓;和/或在第一齿轮磨削步骤中,第一蜗杆砂轮轮廓-区段(13)在第一工件(9)中产生第一齿部几何形状,而第二蜗杆砂轮轮廓-区段(15)不与第一工件(9)磨削接合;以及在第二齿轮磨削步骤中,第二蜗杆砂轮轮廓-区段(15)在第二工件(11)中产生第二齿部几何形状。
7.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮磨床,其特征在于,两个蜗杆砂轮轮廓-区段(13、15)在轴向上前后相继地布置,更确切地说,尤其在中间布置有无轮廓的过渡区域(14)的情况下,所述过渡区域在滚磨过程中保持不与工件(9、11磨削接合。
8.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮磨床,其特征在于,至少一个工件支架(5、7)和修整单元(8)一起定位在能绕转塔轴线转动的转塔(4)上;以及工件支架(5、7)和修整单元(8)在塔周向上彼此在角度上错开一旋转角度(a),从而工件支架(5、7)和修整单元(8)能够相对彼此运动耦联地在不同的工作位置之间调节。
9.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮磨床,其特征在于,为了实施滚磨过程,机床具有电子控制单元(21),该电子控制单元与蜗杆砂轮(3)的、工件支架(5、7)的和修整单元(8)的所有伺服驱动装置信号连接;以及在电子控制单元(21)中存储有软件程序,通过该软件程序能够操控伺服驱动装置用以全自动实施齿轮磨削步骤和修整步骤;以及尤其是电子控制单元(21)根据部件识别功能来识别不同的工件(9、11),并且相应地既使用正确的蜗杆砂轮轮廓-区段(13、15)也使用正确的修整刀具(17、19、20)。
10.一种用于借助于根据前述权利要求中任一项所述的齿轮磨床实施连续的滚磨过程的方法。
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