CN113843457A - 用于制造齿轮的方法、机床控制装置和机床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造齿轮的方法，带有下列方法步骤：用制齿刀具(520)在单分度法中对多个齿轮(400)制齿，其中，制齿刀具(520)在所述多个齿轮(400)的每个齿轮(400)处通过切削加工制造了多个齿槽(413)，针对所述多个齿轮(400)预定利用所述补偿参数的齿距补偿；由机床控制装置(540)根据制齿刀具(520)的磨损状态预定补偿参数。此外，本发明还涉及一种机床控制装置和机床。所述机床包括制齿刀具和机床控制装置。

Description

用于制造齿轮的方法、机床控制装置和机床
技术领域
本发明的主题包括一种用于制造齿轮的方法，其具有下列方法步骤：用制齿刀具在单分度法中对多个齿轮制齿，其中，制齿刀具在所述多个齿轮的每个齿轮上通过切削加工制造多个齿槽，针对所述多个齿轮预定利用补偿参数的齿距补偿。此外，本发明还涉及一种机床控制装置和机床。
背景技术
在制造锥齿轮齿部的范畴内，连续分度法和单分度法有所不同。
连续分度法的特征在于，有待加工的齿轮在切削加工期间实施连续分度运动。这种连续分度运动与促成进行切削处理或者说排屑的刀具或者说工具的旋转耦合，使得刀具在有待加工的齿轮上在相继的齿槽(Zahnlücke)处实行逐一切割。有待加工的齿轮因此在连续切削处理或者说连续排屑期间连续地并且多次围绕自身的轴线旋转，直至所述刀具在齿轮上产生了完整的齿高。刀具因此连续地与有待加工的齿轮上于切削式切割接触。
与连续分度法相反的是，在单分度法中，用刀具总是先完整地制造一个齿槽，使齿轮进一步转动一个齿距并且然后以相同的方式铣削下一个齿槽，直至制好所有的齿槽。在单分度法中，齿轮的齿槽因此依次加工到有待加工的齿轮中或者说齿部坯件中。换句话说，这意味着，首先通过进给制齿刀具以及在齿部坯件转动了一个齿距之前紧接着将制齿刀具拉回到齿部坯件处而制好齿轮的第一个齿槽，接着通过进给制齿刀具以及紧接着将制齿刀具拉回到齿部坯件中而制好第二个齿槽。刀具因此没有处于连续的切削式切割接触，而是齿槽接着齿槽地一再重新进给。
无论在单分度法中还是在连续分度法中，经螺旋制齿的锥齿轮均能轧制地、也就是说在轧制方法中制造或者切入式、也就是说在插铣方法(Tauchverfahren)中制造。
在轧制方法中，锥齿轮对的主动齿轮(Ritzel或者说小齿轮)和从动齿轮(Tellerrad或冠状齿轮、大齿轮)的齿槽分别在轧制过程中产生，而在所谓的成型或插铣方法中则仅通过旋转的刀具到没有进行轧制的工件中的插铣过程制造从动齿轮的齿槽，而主动齿轮轮槽则在特定的轧制过程中用倾斜于轧制轴线的刀具产生。而在插铣方法中，刀具的形状传递给了齿面，在刀具和工件按照特定的规律相对彼此运动的轧制过程中，齿面则通过各个刀具切削刃的包络切割形成。
锥齿轮因此能在单分度法中轧制地或插铣地制造或者在连续分度法中轧制地或插铣地制造。
在单分度法中，特别是在干式铣削时，也就是说在没有冷却润滑剂的软制齿时，被加工的齿轮变热到50℃。因此在切削加工期间齿轮从例如20℃的室温起由于与制齿刀具的切割接触而变热了30℃。由于这种变热而出现了分度偏差或者说齿距偏差，因为齿轮基于热量输入而膨胀。圆周分度(或者说齿距或圆周齿距)限定了齿轮的齿的两个相邻的左齿面或右齿面之间的间距、齿距。简而言之，分度偏差或者说齿距偏差因此描述了，齿轮的齿是否相对齿轮的基准齿处在正确的位置。
针对锥齿轮在标准ISO 17485:2006定义了齿距偏差。针对圆柱齿轮则在标准ISO1328-1:2018-03中定义了齿距偏差。当在当前的文本中谈到齿距偏差时，那么尤其使用前述标准中的定义。
为了针对锥齿轮使预定的公差遵守允许的齿距偏差或者说分度偏差，已知的是，实行所谓的齿距补偿或者说分度补偿，以便平衡制造期间由于齿轮的热膨胀造成的齿距偏差。
在此，对于齿轮的各个齿槽例如匹配或者说调整制齿刀具相对有待制造的齿轮的相应的深度位置。倘若齿轮例如具有20个齿槽，那么可以针对每个齿槽规定对制齿刀具的相应的深度位置的单独修正以进行齿距补偿。齿距补偿在这个例子中因此包括二十个修正参数，更确切地说每个齿槽一个修正参数。
此外，可以例如针对每个齿槽匹配或者调整齿轮相对制齿刀具的转动位置。参考前述例子，齿距补偿因此可以—又单独针对每个有待制造的齿槽—具有20个另外的修正参数用于齿轮相对制齿刀具的转动位置。针对偏离原本的额定数据的深度位置和/或转动位置的修正值因此用作用于齿距补偿的补偿参数。
备选可以针对每个齿槽预定单独的参数组，其中，每个参数组可以包含多个参数。所述齿距补偿针对之前的例子因此包括20个参数组，更确切地说每个齿槽一个参数组。
欧洲专利文献EP1981674B1说明了针对在单分度法中制造的锥齿轮的这种齿距补偿。由欧洲专利文献EP1981674B1可知，以如下方式为锥齿轮的每个齿单独补偿齿距偏差，即，针对基准工件针对每个齿或每个齿槽确定分度误差并且基于此修正所述分度误差。与线性的、也就是说对所有的齿的平均的齿距补偿相比，通过这种做法避免了对那些没有分度误差的齿或者对那些线性补偿会导致分度误差变大的齿进行修正。
已经表明，在批量生产锥齿轮齿部时，尽管预定了齿距补偿，仍可能出现处在所要求的公差范围外的齿距偏差。这在操作实践中可能导致，由机床操作者手动地调整预定的齿距补偿的补偿参数，以便遵守针对分度误差的所需的公差。在此可能造成齿轮加工机床的较长的停机时间并且也可能造成坏件比例升高。
发明内容
在这个背景下，本发明所要解决的技术问题是，说明一种方法，其在批量生产时实现了可靠的齿距补偿或者说分度补偿。前述技术问题用权利要求1的特征解决。本发明的其它的设计方案由从属权利要求和接下来的说明书得出。
按照第一个方面，本发明涉及一种用于制造齿轮的方法，带有下列方法步骤：用制齿刀具在单分度法中对多个齿轮制齿，其中，制齿刀具在所述多个齿轮的每个齿轮上通过切削加工制造多个齿槽，并且其中，针对所述多个齿轮预定利用补偿参数的齿距补偿。所述方法的特征在于，根据制齿刀具的磨损状态由机床控制装置预定所述补偿参数。
本发明基于这样的认识，即，有待补偿的齿距偏差随着制齿刀具的刀具磨损的渐增而发生改变。
倘若在制齿刀具被重新磨锐或修整之前应当用制齿刀具对例如三百个齿轮制齿，那么可能例如从第一百个或者第两百个已制好的齿轮起出现了无法接受的齿距偏差。本申请人的试验表明，随着刀具磨损的加剧，也就是说随着刀具切削刃变得“越来越钝”，到已制好的齿轮中的热量输入也增加了。因此导致齿轮在加工期间加剧的热膨胀，因而有待补偿的齿距偏差也发生了变化。
倘若制齿刀具处在全新状态中或重新修整好的状态中，那么机床控制装置因此选择与在制齿刀具的切削刃已经使用过的情况下不同的补偿参数。制齿刀具例如对预定数量的已切削加工的齿轮而言仍可以被视作“全新的”，因而可以使用针对全新状态的补偿参数，在超过这个数量后则使用其它的补偿参数。
由于按照本发明现在在确定补偿参数时考虑到了刀具磨损，所以可以在批量生产中可靠地补偿齿距误差。不再需要或者可以避免通过机床操作者的手动的干预。
尤其可以规定，根据制齿刀具的磨损状态自动地由机床控制装置预定补偿参数。倘若刀具的由机床控制装置监控的磨损状态例如这样改变，使得对接下来有待制造的齿轮而言齿距偏差预期在预定的公差范围之外，那么可以由机床控制装置自动调整补偿参数，以避免废件。
尤其可以规定，补偿参数针对所述多个齿轮的预定的批量调整至少一次、特别是至少两次、更为特别的是至少三次，针对所述多个齿轮的预定的批量的每个齿轮调整特别是至多一次。
可以例如规定，多个齿轮的批量达500件、特别是达400件、更为特别的是达300件。尤其可以规定，在修整和磨锐制齿刀具之前，预定的批量完全用该单个的制齿刀具加工。批量在当前因此尤其对应所述多个齿轮的预定的件数，应当用制齿刀具在不对刀具进行修整的情况下对其制齿。
当前谈到补偿参数时，在此尤其涉及针对制齿刀具相对齿轮的进给深度或深度位置的修正值和/或齿轮相对制齿刀具的相对转动位置的修正值。在此，针对齿轮的每个齿指定针对进给深度或深度位置的修正值和/或齿轮的相对转动位置的修正值。补偿参数可以针对每个齿槽或每个齿包含各自的修正值或参数或者包括参数组。因此针对每个齿槽可以特别是指定一个单独的参数组，其可以包含多个修正值或参数。
修正值可以通过线性的、平均的修正或者单独针对每个齿确定。因此对有10个齿的一个齿轮而言，补偿参数例如包括20个修正值，就此而言，针对每个齿指定针对制齿刀具相对齿轮的进给深度或深度位置的修正值和齿轮相对制齿刀具的相对转动位置的修正值。
针对每个齿或每个齿槽的补偿参数可以备选具有参数组，其中，每个参数组可以包含多个修正值或参数。在此可以例如针对每个齿涉及到对用来制造齿轮的CNC控制的机床或齿轮加工机床的一个、两个或两个以上的轴的合适的调节。
当在当前谈到已改变的补偿参数或者第二补偿参数时，那么可以例如涉及到对现有的补偿参数的调整。倘若针对第三齿槽的第一补偿参数例如规定将深度位置修正了10微米，那么对深度位置的这种修正例如可以提高了5％，以便考虑到加剧的刀具磨损。所有其它的修正值同样可以提高了5％，以便考虑到加剧的刀具磨损。
可以规定，第二补偿参数由机床控制装置以如下方式自动从第一补偿参数计算得出，即，在机床控制装置储存换算公式，以便将第一补偿参数换算成第二补偿参数。
不言而喻，对齿轮的一个特定的齿或者多个齿而言，修正值中的其中一个修正值可以为零或者两个修正值可以为零，因而对一个或多个齿而言不需要补偿或者仅一个修正值预定为不等于零。
修正值是加工数据或者说工序数据的偏差，其在设计齿轮时基于齿部的理论上的额定几何形状产生。因此在理论上的加工设计方案中，先是为每个齿槽确定刀具相对齿轮的相同的进给深度或深度位置，因为在此没有考虑到热效应。同样先针对每个齿槽确定在制好齿槽后进行的工件主轴旋转的相同的增量，这对应工件围绕自己的轴线对应额定齿距的量的转动。修正值使这些加工数据适用于每个齿或每个齿槽，以便考虑到通过制齿刀具的热量输入。
当在当前谈到，修整或磨锐制齿刀具时，那么这可能意味着，对制齿刀具的切削部件进行更换和/或磨快和必要时重新涂层。例如可以规定，制齿刀具具有多个能更换的棒形刀，棒形刀的切削刃和切削面由于切削时的缺口或耗损而磨损。这些棒形刀可以在磨床中磨快，以便在棒形刀上产生重新限定的切削刃和切削面。例如可以规定，切削刃装备有限定的切削刃倒圆，以便提高刀具寿命。进一步可以规定，设置或修复对棒形刀的CVD或PVD涂层，以便提高刀具寿命。
制齿刀具可以是棒形刀头，其中，棒形刀头可以具有带刀容纳部(Messerschacht)的基体，并且其中，棒形刀能拆下地保持在所述刀容纳部中。
为了考虑到在生产较大件数期间的刀具磨损，可以规定，针对制齿刀具的第一磨损状态预定用于齿距补偿的第一补偿参数，针对制齿刀具的第二磨损状态预定用于齿距补偿的第二补偿参数，制齿刀具在第一磨损状态中具有比在第二磨损状态中更小的刀具磨损并且第一补偿参数不同于第二补偿参数。因此借助机床控制装置可以使补偿参数根据刀具磨损而适配。因此也可以随着刀具磨损的加剧确保可靠地遵守预定的齿距公差，而不需要用户干预。
因此可以规定，用第一补偿参数执行对所述多个齿轮中的第一部分齿轮的齿距补偿并且用第二补偿参数执行对所述多个齿轮中的第二部分齿轮的齿距补偿。
按照所述方法的另外的设计方案，可以规定，针对制齿刀具的第三、第四或第n磨损状态预定用于齿距补偿的第三、第四或第n补偿参数，其中，“n”至多对应所述多个齿轮的预定的件数或批量。
因此可以规定，用第三补偿参数执行对所述多个齿轮的第三部分齿轮的齿距补偿，用第四补偿参数执行对所述多个齿轮的第四部分齿轮的齿距补偿和用第n补偿参数执行对所述多个齿轮的第n部分齿轮的齿距补偿。因此针对“n”对应所述多个齿轮的件数或批量的情况为每个齿轮预定合适的补偿参数。
有待制造的齿轮可以是锥齿轮。尤其可以规定，所述多个齿轮中的每个齿轮均是锥齿轮、特别是冠状齿轮。
可以测量或者借助试验顺序估计刀具磨损。
当在当前谈到对刀具磨损的考虑时，那么特别是没有直接确定或测量刀具磨损，而是优选间接地通过监控影响刀具磨损或者受到刀具磨损的影响的测量值或过程参量考虑到了刀具磨损。
用制齿刀具切削的齿轮的数量例如影响刀具的磨损。因此可以以此为出发点，即，用来切削10个齿轮的制齿刀具，具有比已经切削了 100个这种齿轮的相同的制齿刀具更小的磨损。磨损状态因此可以例如用单位“经切削的齿轮的数量”进行测量或确定。刀具磨损同样可以用单位“经切削的齿槽的数量”、“经切削的体积”或“经切削的里程”进行测量。
由于制齿刀具的磨损例如影响了刀具主轴驱动器的电流消耗和/ 或功率消耗，因为排屑所需的切屑形成能量和改型能量随着制齿刀具的磨损的加剧而上升。制齿刀具的磨损的加剧因此导致了刀具主轴驱动器的电流消耗和/或功率消耗的可测的上升，因而制齿刀具的磨损可以用单位“刀具主轴驱动器的电流消耗的变化或功率消耗的变化”加以测量。
因此可以规定，确定用制齿刀具制齿的齿轮的数量，其中，用制齿刀具制齿的齿轮的数量代表制齿刀具的磨损状态。换句话说，制齿刀具的磨损状态用单位“制齿刀具制齿的齿轮的数量”确定或测量。
倘若例如已知的是，制齿刀具在预期寿命的三分之一多之后并且再次在预期寿命的三分之二多之后通常会生产其齿距偏差在预定的公差之外的齿轮，那么可以相应地调整补偿参数。若为制齿刀具配设例如300个齿轮的寿命，那么补偿参数例如在第一百个制好的齿轮之后自动通过机床控制装置调整一次并且在第两百个制好的齿轮之后通过机床控制装置自动地再调整一次。用制齿刀具制造的齿轮的数量因此允许了间接地推断或估计制齿刀具的磨损状态。
可以备选或补充地规定，测量用来转动驱动制齿刀具的刀具主轴驱动器的电流消耗和/或功率消耗，电流消耗的和/或功率消耗的变化代表制齿刀具的磨损状态。换句话说，制齿刀具的磨损状态用单位“刀具主轴驱动器的电流消耗的和/或功率消耗的变化”确定或测量。
如之前已经提到的那样，用来转动驱动制齿刀具的刀具主轴驱动器的电流消耗或功率消耗，允许了由于刀具主轴驱动器的电流消耗或功率消耗随着刀具磨损的加剧而上升而推断出制齿刀具的磨损状态。因为制齿刀具磨损得越厉害或者制齿刀具越“钝”，刀具主轴驱动器为了用制齿刀具排屑就必须使用越多的能量来制造齿轮的齿。
因此可以测量电流消耗和/或功率消耗，以便检测磨损状态或刀具磨损的不同的等级，其中，可以为每个磨损等级配设自己的补偿参数数据组。
例如可以规定，为了制造齿槽，针对制齿刀具的新状态的电流消耗和/或功率消耗的曲线是已知的或者在制齿刀具的新状态中测量。因此用于制造齿槽所做的功例如可以确定为是加工持续时间内功率曲线的积分。倘若制造齿槽所需的功例如上升了10％以上或者20％以上，那么调整补偿参数。这种做法同样可以针对电流消耗进行。
可以备选或补充地规定，一旦刀具主轴驱动器的平均的或者求平均值的电流消耗和/或功率消耗在制造齿轮期间超过平均的电流消耗和/或功率消耗的预定的额定值超过了10％以上、特别是超过了20％以上，就通过机床控制装置调整补偿参数。倘若在制造锥齿轮期间预定了30kW的平均的功率消耗作为额定值，那么一旦所测得的平均的功率消耗超过了33kW(10％)或者超过了36kW(20％)，就通过机床控制装置调整补偿参数。
可以备选或补充地规定，借助接下来列出的运行参数或特征参量中的至少一项推断出制齿刀具的磨损状态：由制齿刀具的切割接触引起的震荡激发或噪声激发、有待制齿的齿轮的温度、掉落的切屑的变色、掉落的切屑的形状。
因此可以测量运行参数或特征参量，以便估计磨损状态或刀具磨损的不同的等级，其中，可以为每个磨损等级配设自己的补偿参数数据组或者可以在机床控制装置内为每个磨损等级计算自己的补偿参数数据组。
由制齿刀具的切割接触引发的震荡激发或噪声激发例如可以随着刀具磨损的加剧而上升。这种震荡激发或噪声激发可以例如用固体声传感器、麦克风等检测。
各经制齿的齿轮的温度可以在切削加工之后或切削加工期间测量，以便检测制齿刀具的磨损状态。
掉落的切屑的形状和颜色同样允许了推断出切削过程，因为特别是切屑的颜色，可以表明排屑期间在切割接触中出现的温度。
按照所述方法的另一种设计方案可以备选或补充性地规定，确定所述多个齿轮中的至少一个齿轮的齿距偏差，在其上测量齿距偏差的至少一个齿轮尤其是所述多个齿轮的一部分齿轮中的5个最后制好的齿轮中的其中一个，并且所述多个齿轮的这部分齿轮尤其包括20个或 20个以上的齿轮，其中，齿距偏差代表制齿刀具的磨损状态。换句话说，制齿刀具的磨损状态用单位“齿距偏差的变化”确定或测量。基于此可以由机床控制装置计算出新的补偿参数或者对现有的补偿参数进行换算。
按照所述方法的另一种设计方案可以规定，在机床内执行齿距测量，用该机床也借助制齿刀具对所述多个齿轮制齿。因此可以直接在这种也执行对齿轮的切削的机床中推断出制齿刀具的磨损状态。以这种方式可以有效地检测制齿刀具的磨损状态并且在机床内调整补偿参数。
可以借助触觉的测量方法进行齿距测量或对齿距偏差的测量。因此测量头可以挨个触及所有的右齿面和/或左齿面，以便确定齿距偏差。触觉的齿距测量是鲁棒的并且比光学的测量方法更不易出错。
可以备选或补充地光学地测量齿距偏差。借助光学测量的齿距偏差仅持续几秒钟。
齿距测量可以以如下方式夹紧地进行，即，无论是用制齿刀具对有待测量的齿轮的制齿还是对齿轮的测量均在齿轮夹紧在机床的工件主轴处期间进行，并且齿轮在制齿之后和测量之前不从工件主轴脱离。因此可以流畅地检测齿距偏差。
可以规定，在每二十个、每十个、每五个、每四个、每三个、每两个或者每个单独的齿轮上执行对齿距偏差的测量，以便检测齿距偏差随刀具磨损的加剧的变化曲线并且据此调整齿距补偿，倘若齿距偏差变得过大并且面临生产废件的话。
可以备选或补充地规定，通过在制齿刀具的刀刃上的磨损测量确定制齿刀具的磨损状态。在此，可以例如检测在制齿刀具的切削刃和/ 或切削面上的缺口或耗损。尤其可以在制齿刀具的刀刃和/或切削面上光学地进行磨损测量。
预定补偿参数可以包括下列方法步骤：从机床控制装置的数据存储器读取所储存的补偿参数。在数据存储器中可以为制齿刀具储存补偿参数的不同的数据组，其中，针对每个数据组配设制齿刀具的磨损状态。
补偿参数例如可以借助测量和/或模拟求出。
可以规定，为了确定补偿参数，在储存在机床控制装置的数据存储器中的所储存的补偿参数之间进行内插。
可以规定，为相似的齿轮-制齿刀具对使用相似的补偿策略。倘若用于由特定的材料制成的齿轮的制齿刀具的磨损特性例如是已知的，那么由此可以推断出同样应当用来对用这种材料制成的齿轮进行切削的相似的制齿刀具的磨损特性。
按照本发明的第二方面，涉及一种用于制造齿轮的机床控制装置，其特征在于，所述机床控制装置能够获取制齿刀具的磨损状态；
所述机床控制装置能够根据制齿刀具的磨损状态来预定补偿参数，以便针对所述多个齿轮预定利用所述补偿参数的齿距补偿。
在一些实施例中，所述机床控制装置能够获取制齿刀具的第一磨损状态，并且针对所述制齿刀具的第一磨损状态能够预定用于齿距补偿的第一补偿参数。
在一些实施例中，所述机床控制装置能够获取制齿刀具的第二磨损状态，并且针对所述制齿刀具的第二磨损状态能够预定用于齿距补偿的第二补偿参数。
在一些实施例中，所述制齿刀具在第一磨损状态下具有比在第二磨损状态下更小的刀具磨损。第一补偿参数不同于第二补偿参数。
在一些实施例中，所述机床控制装置能从所述第一补偿参数自动地计算得出第二补偿参数，其中，在所述机床控制装置中储存有换算公式，以便将所述第一补偿参数换算成所述第二补偿参数。
按照本发明的第三方面，涉及一种用于制造齿轮的机床，包括：
制齿刀具，其构成为用于在单分度法中对多个齿轮制齿，其中，所述制齿刀具在所述多个齿轮的每个齿轮上能通过切削加工制造多个齿槽，
机床控制装置、尤其是根据一些实施例所述的机床控制装置，其构成为用于根据制齿刀具的磨损状态来预定补偿参数，以便针对所述多个齿轮预定利用所述补偿参数的齿距补偿。
在一些实施例中，所述机床还包括：
第一传感装置，其构成为用于确定用所述制齿刀具制齿后的齿轮的数量，其中，用所述制齿刀具制齿后的齿轮的数量代表所述制齿刀具的磨损状态；和/或
第二传感装置，其构成为用于测量用来转动驱动所述制齿刀具的刀具主轴驱动器的电流消耗和/或功率消耗，其中，电流消耗和/或功率消耗的变化代表所述制齿刀具的磨损状态；和/或
第三传感装置，其构成为用于确定所述多个齿轮中的至少一个齿轮的齿距偏差，其中，齿距偏差代表所述制齿刀具的磨损状态；和/ 或
第四传感装置，其构成为用于测量在所述制齿刀具的刀刃上的磨损，以确定所述制齿刀具的磨损状态。
在一些实施例中，在机床内执行齿距测量，利用所述机床也进行用所述制齿刀具对所述多个齿轮的制齿。
附图说明
接下来借助示出了实施例的附图更为详细地阐释本发明。图中：
图1示意性地在横向切面中示出了齿轮，其带有用于测量齿距的测量装置；
图2示意性地示出了具有和没有齿距补偿的齿距偏差的测量结果；
图3A在从上方的立体视图中示意性地示出了冠状齿轮；
图3B示意性地示出了图3A的冠状齿轮的局部放大图；
图4示意性地示出了齿轮加工机床；
图5示意性地示出了制齿刀具和冠状齿轮；
图6示意性地示出了棒形刀和齿槽；
图7A示意性地示出了全新状态下的棒形刀；
图7B示意性地示出了磨损状态下图7A的棒形刀；
图8示意性地示出了按本发明的方法的流程图。
具体实施方式
在图1中示出齿轮100，该齿轮的齿用数字1-12编号。齿轮100 的几何形状借助光学测量系统200和触觉测量系统300加以检测。在此，示例性地示出了对齿轮100的右齿面110的齿距单偏差fpt的测量。
额定齿距(或者说额定分度)PSOLL是在直径D的大小上两个相邻的右齿面110或两个相邻的左齿面120的理论上预定的间距。齿距单偏差fpt针对每个齿分别由实际测得的齿距PIST减去额定齿距PSOLL的差得出。
齿距单偏差fpt针对齿6是正的，因为所测得的齿距PIST大于额定齿距PSOLL。齿距单偏差fpt针对齿8则是负的，因为所测得的齿距PIST小于额定齿距PSOLL。理论上有待产生的齿面分别通过虚线示出。当然，在此是强烈示意性的图示，以便阐明微米范围内出现的偏差。
在图2中示出了针对右齿面的这种齿距测量的结果的一个示例。累积齿距误差F一方面阐明了齿距总偏差FP并且同样表明了齿到齿的齿距单偏差fpt。在所述图表中，为此对应齿的编号将齿距单偏差fpt依次相加。因此针对齿7的总偏差F在所述图表中代表直至齿7的所有齿距单偏差fpt的总和。
在针对齿轮100执行齿距补偿后，阴影柱在图2中示例性地表示齿距偏差。因此通过齿距补偿可以决定性地减小齿距偏差。
接下来借助从动齿轮或者说冠状齿轮400的制造针对锥齿轮连续制齿说明按本发明的方法。当在当前谈到锥齿轮连续制齿时，在此涉及由主动齿轮(或者说小齿轮)和所配设的从动齿轮(或者说冠状齿轮)构成的齿轮对，该齿轮对设置用于通过各个齿在相互的齿啮合中的滚动在相交的或相错的轴线之间改变转速和转矩。
图3A示例性地在从上方的立体视图中示出了冠状齿轮400。图 3B示出了冠状齿轮400的局部放大图，其中，放大部分在图3A中用 III-B标注。
冠状齿轮400具有齿410，其中，每个齿具有凹陷的齿面411和凸出的齿面412并且在齿410之间形成了齿槽413。在按图3B的放大图中，示例性地针对两个相邻的凸出的齿面412示出了实际齿距PIST。
图4示出了用于制造锥齿轮、例如按图3A的冠状齿轮400的齿轮加工机床500。齿轮加工机床500具有用于容纳棒形刀头520的刀具主轴510。棒形刀头520是一种制齿刀具520并且设置用于单分度地制造相应的冠状齿轮400的齿410。
齿轮加工机床500具有机床控制装置540。刀具主轴驱动器550 用于围绕自身的轴线转动驱动制齿刀具520。
有待加工的冠状齿轮400保持在齿轮加工机床500的工件主轴 530处。
刀头520相对冠状齿轮400的相对运动或进给运动通过三条线性轴线X、Y和Z、一条枢转轴线C和一条工件转动轴线B促成。枢转轴线C基本上引起工件主轴530围绕Z轴线的旋转或枢转。B轴线引起冠状齿轮400围绕自身的轴线L的旋转。用于产生刀具旋转或切削速度的刀具主轴驱动器550引起围绕X轴线的旋转，其中，这种旋转用A标注。
图5示例性地示出了冠状齿轮400连同刀头520。刀头520具有多个设置用于产生凹陷的和凸出的齿面411、412的棒形刀521。
按照本发明，说明了一种用于制造齿轮400的方法，其具有下列方法步骤：用制齿刀具520在单分度方法中对多个齿轮400制齿，其中，制齿刀具520在多个齿轮400的每个齿轮400上通过切削加工制造了多个齿槽413，并且其中，针对所述多个齿轮400用补偿参数预定了齿距补偿。由机床或齿轮加工机床500的机床控制装置540根据制齿刀具520的磨损状态来预定补偿参数。
例如针对每个齿410或针对每个齿槽413将刀具520沿X方向的理论上的深度位置修正了一个值Kx并且将冠状齿轮400的理论上的转动位置修正了一个值Kb，如在图6中示意性示出的那样。在此，在图6中的虚线示出了齿槽的未被补偿的位置，实线则示出了齿槽的已被补偿的位置。
机床控制装置540在此考虑到了制齿刀具520的磨损状态。
可以规定，针对制齿刀具520的第一磨损状态预定齿距补偿的第一补偿参数，针对制齿刀具520的第二磨损状态预定齿距补偿的第二补偿参数，制齿刀具520在第一磨损状态中具有比在第二磨损状态中更小的刀具磨损并且第一补偿参数不同于第二补偿参数。
图7A示出了制齿刀具520在全新状态下的棒形刀521。按图7A 的全新状态对应前述的第一磨损状态。图7B则示出在制好一些冠状齿轮400后在局部磨损的状态下的制齿刀具520的棒形刀521。按图7B的局部磨损的状态对应前述的第二磨损状态。
在图7B中示例性地示出，在棒形刀的头部刀刃522、主刀刃523 和切削面524的区域中形成了缺口525。由于这些缺口525，在切削时的摩擦和改型做功提高。
倘若制齿刀具520的棒形刀521处在局部磨损的状态中，那么在制造冠状齿轮400期间的热量输入因此相比用全新状态下的制齿刀具 520的制造有所提高。冠状齿轮400的材料的膨胀率在制造期间也与此对应地提高，因而用第一补偿参数的齿距补偿(其针对制齿刀具520 的全新状态使得能可靠地遵循预定的公差)，不再对制齿刀具520的磨损的状态有效。因此针对制齿刀具520的磨损的状态，由机床控制装置540预定了用第二补偿参数的相比全新状态有所不同的齿距补偿。
因此按照本发明的当前的设计方案规定，用第一补偿参数执行针对所述多个齿轮400中的第一部分齿轮的齿距补偿并且用第二补偿参数执行针对多个齿轮400中的第二部分齿轮的齿距补偿。
在此，所述多个齿轮400可以具有预定的件数，所述预定的件数设置用于在修整制齿刀具之前用该制齿刀具520进行制造。例如可以规定，在修整制齿刀具520之前，用制齿刀具520制造件数为300的齿轮400。在此，用第一补偿参数执行齿距补偿的第一部分齿轮，可以例如为200件，因而用第二补偿参数执行齿距补偿的第二部分齿轮，可以是100件。
为了选择合适的补偿参数，确定制齿刀具520的磨损状态。在此尤其考虑到了允许间接地推断出制齿刀具的磨损状态的影响参量或参数。在一些实施例中，这例如可以借助于适宜的传感装置或者说检测装置实现。
按照按本发明的方法的第一个变型方案规定，借助用制齿刀具 520制齿的齿轮400的数量推断出制齿刀具520的磨损状态。倘若例如对齿轮400而言已知的是，齿距补偿从约200个已制好的齿轮400 的件数起不再能实现所要求的公差，那么机床控制装置540就可以从第两百个或者第一百八十个已制好的构件起自动取代第一补偿参数地使用考虑到了预期的刀具磨损的第二补偿参数。因此可以在机床控制装置的数据库中储存针对制齿刀具520的不同的磨损状态的补偿参数。
因此按图8的第一方法变型方案的流程如下：在步骤a中，用第一补偿参数制造齿轮400。在步骤b中检查，已制好的齿轮的数量是否小于或等于例如180。倘若在步骤b中的检查表明，已制好的齿轮的数量小于或等于180，那么再次用第一补偿参数制造齿轮400。倘若在步骤b中的检查表明，已制好的齿轮的数量大于180，则按照步骤c 用第二补偿参数制造下一个齿轮400以及其它的后续的齿轮400。
按照按本发明的方法的第二变型方案规定，借助刀具主轴510的用来转动驱动制齿刀具520的刀具主轴驱动器550的电流消耗和/或功率消耗推断出制齿刀具520的磨损状态。在一些实施例中，这例如可以借助于适宜的传感装置或者说检测装置实现。当前，在制造齿轮400 期间连续地检测并且借助机床控制装置540评估刀具主轴510的用来转动驱动制齿刀具520的刀具主轴驱动器550的电流消耗和/或功率消耗。倘若在机床控制装置540内确认，在切削齿轮400期间的平均的功率消耗相比之前制好的齿轮或预定的额定值上升了20％以上，那么可以通过机床控制装置540为接下来的构件调整补偿参数。因为提高的功率消耗暗示了制齿刀具520的变钝或磨损。
因此第二方法变型方案的流程按照图8例如如下：在步骤a中用第一补偿参数制造齿轮400。紧接着在步骤b中检查，刀具主轴510 的刀具主轴驱动器550的平均的电流消耗和/或功率消耗相比预定的额定值是否上升了20％以上。若刀具主轴510的刀具主轴驱动器550的平均的电流消耗和/或功率消耗相比预定的额定值没有上升或者上升了20％以下，那么用第一补偿参数制造下一个齿轮400。倘若刀具主轴510的刀具主轴驱动器550的平均的电流消耗和/或功率消耗相比预定的额定值上升了20％以上，那么按照步骤c用第二补偿参数制造下一个齿轮400和其它后续的齿轮400。
按照按本发明的方法的第三种变型方案规定，借助对所述多个齿轮400的至少一个齿轮400的齿距偏差的测量推断出制齿刀具520的磨损状态。在一些实施例中，这例如可以借助于适宜的传感装置或者说检测装置实现。在其上测量齿距偏差的所述至少一个齿轮400尤其是所述多个齿轮400的一部分齿轮的五个最后制好的齿轮中的其中一个齿轮，并且所述多个齿轮400的这一部分齿轮尤其包括20个或20 个以上的齿轮。因此可以以预定的间隔检查：当前使用的补偿参数能有效补偿齿距偏差到何种程度，或者刀具磨损是否已经加剧成使得机床控制装置540必须调整补偿参数以可靠地遵守预定的公差。
齿距测量在此在机床或齿轮加工机床500中执行。齿距测量因此以如下方式在夹具中进行，即，无论是用制齿刀具520对所述多个齿轮400的齿轮的制齿还是对齿轮400的测量，均在齿轮400夹紧在机床500的工件主轴530上期间进行，并且齿轮400在制齿之后和测量之前不从工件主轴530脱离。在当前触觉地测量齿距偏差。
因此第三种方法变型方案的流程按照图8例如如下：在步骤a中用第一补偿参数制造齿轮400。紧接着在步骤b中检查，有待测量的齿轮400的齿距偏差是否处在预定的公差内。倘若齿距偏差处在公差内，那么用第一补偿参数制造进一步的齿轮400，直至在步骤b中重新测量另一个齿轮。倘若齿距偏差处在公差外，那么按照步骤c用第二补偿参数制造接下来的另外的齿轮400。
按照按本发明的方法的第四种变型方案规定，通过在制齿刀具 520的刀刃521、522、523处的磨损测量确定制齿刀具520的磨损状态。磨损测量可以光学地进行。在一些实施例中，这例如可以借助于适宜的传感装置或者说检测装置实现。
因此第四种方法变型方案的流程按照图8例如如下：在步骤a中用第一补偿参数制造齿轮400。紧接着在步骤b中检查，制齿刀具520 的刀具磨损是否处在预定的公差内。若刀具磨损处在公差内，那么用第一补偿参数制造进一步的齿轮400，直至在步骤b中重新测量刀具磨损。倘若刀具磨损处在公差外，那么按照步骤c用第二补偿参数制造接下来的另外的齿轮400。
预定补偿参数在当前包括从机床控制装置的数据存储器读取所储存的补偿参数。
前述方法变型方案可以相互组合。
从步骤c起，可以与图8类似地继续监控刀具磨损，以便使用第三或第四补偿参数，倘若需要的话。

Claims (17)

1.一种用于制造齿轮的方法，带有下列方法步骤：
-用制齿刀具(520)在单分度法中对多个齿轮(400)制齿，
-其中，制齿刀具(520)在所述多个齿轮(400)的每个齿轮(400)上通过切削加工制造多个齿槽(413)，并且
-其中，针对所述多个齿轮(400)预定利用补偿参数的齿距补偿；
其特征在于，
-由机床控制装置(540)根据制齿刀具(520)的磨损状态来预定所述补偿参数。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，
-针对所述制齿刀具(520)的第一磨损状态预定用于齿距补偿的第一补偿参数，
-针对所述制齿刀具(520)的第二磨损状态预定用于齿距补偿的第二补偿参数，
-所述制齿刀具(520)在第一磨损状态下具有比在第二磨损状态下更小的刀具磨损，并且
-第一补偿参数不同于第二补偿参数。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，
-用所述第一补偿参数执行对所述多个齿轮(400)的第一部分齿轮的齿距补偿，并且
-用所述第二补偿参数执行对所述多个齿轮(400)的第二部分齿轮的齿距补偿。
4.按照权利要求2或3所述的方法，其特征在于，
-所述第二补偿参数由所述机床控制装置(540)自动地从所述第一补偿参数计算得出，
-其中，在所述机床控制装置(540)中储存有换算公式，以便将所述第一补偿参数换算成所述第二补偿参数。
5.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-确定用所述制齿刀具(520)制齿后的齿轮(400)的数量，
-其中，用所述制齿刀具(520)制齿后的齿轮(400)的数量代表所述制齿刀具(520)的磨损状态。
6.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-测量用来转动驱动所述制齿刀具(520)的刀具主轴驱动器(550)的电流消耗和/或功率消耗，
-其中，电流消耗和/或功率消耗的变化代表所述制齿刀具(520)的磨损状态。
7.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-确定所述多个齿轮(400)中的至少一个齿轮(400)的齿距偏差，
-特别是，在其上测量齿距偏差的所述至少一个齿轮(400)，所述多个齿轮(400)中的一部分齿轮的五个最后制好的齿轮(400)中的其中一个齿轮，并且
-所述多个齿轮(400)中的这一部分齿轮特别是包括二十个或二十个以上的齿轮(400)，
-其中，齿距偏差代表所述制齿刀具(520)的磨损状态。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，
-在机床(500)内执行齿距测量，利用所述机床也进行用所述制齿刀具(520)对所述多个齿轮(400)的制齿。
9.按照权利要求7或8所述的方法，其特征在于，
-以如下方式在夹具中进行齿距测量，即，无论是用所述制齿刀具(520)对有待测量的齿轮(400)制齿还是测量有待测量的齿轮(400)，均在有待测量的齿轮夹紧在所述机床(500)的工件主轴(530)上期间进行，并且有待测量的齿轮(400)在制齿之后和测量之前不从工件主轴(530)脱离。
10.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-通过在所述制齿刀具(520)的刀刃(522、523)上的磨损测量确定所述制齿刀具(520)的磨损状态。
11.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-预定所述补偿参数包括下列方法步骤：
-从所述机床控制装置(540)的数据存储器读取所储存的补偿参数。
12.一种用于制造齿轮的机床控制装置，其特征在于，
所述机床控制装置能够获取制齿刀具的磨损状态；
所述机床控制装置能够根据制齿刀具(520)的磨损状态来预定补偿参数，以便针对所述多个齿轮(400)预定利用所述补偿参数的齿距补偿。
13.根据权利要求12所述的机床控制装置，其特征在于，
所述机床控制装置能够获取制齿刀具的第一磨损状态，并且针对所述制齿刀具(520)的第一磨损状态能够预定用于齿距补偿的第一补偿参数，
所述机床控制装置能够获取制齿刀具的第二磨损状态，并且针对所述制齿刀具(520)的第二磨损状态能够预定用于齿距补偿的第二补偿参数，
所述制齿刀具(520)在第一磨损状态下具有比在第二磨损状态下更小的刀具磨损，并且
第一补偿参数不同于第二补偿参数。
14.根据权利要求12或13所述的机床控制装置，其特征在于，
所述机床控制装置(540)能从所述第一补偿参数自动地计算得出第二补偿参数，其中，在所述机床控制装置(540)中储存有换算公式，以便将所述第一补偿参数换算成所述第二补偿参数。
15.一种用于制造齿轮的机床，包括：
制齿刀具(520)，其构成为用于在单分度法中对多个齿轮(400)制齿，其中，所述制齿刀具(520)在所述多个齿轮(400)的每个齿轮(400)上能通过切削加工制造多个齿槽(413)，
机床控制装置、尤其是根据权利要求12、13或14所述的机床控制装置，其构成为用于根据制齿刀具(520)的磨损状态来预定补偿参数，以便针对所述多个齿轮(400)预定利用所述补偿参数的齿距补偿。
16.根据权利要求15所述的机床，还包括：
第一传感装置，其构成为用于确定用所述制齿刀具(520)制齿后的齿轮(400)的数量，其中，用所述制齿刀具(520)制齿后的齿轮(400)的数量代表所述制齿刀具(520)的磨损状态；和/或
第二传感装置，其构成为用于测量用来转动驱动所述制齿刀具(520)的刀具主轴驱动器(550)的电流消耗和/或功率消耗，其中，电流消耗和/或功率消耗的变化代表所述制齿刀具(520)的磨损状态；和/或
第三传感装置，其构成为用于确定所述多个齿轮(400)中的至少一个齿轮(400)的齿距偏差，其中，齿距偏差代表所述制齿刀具(520)的磨损状态；和/或
第四传感装置，其构成为用于测量在所述制齿刀具(520)的刀刃(522、523)上的磨损，以确定所述制齿刀具(520)的磨损状态。
17.根据权利要求15或16所述的机床，其特征在于，在机床(500)内执行齿距测量，利用所述机床也进行用所述制齿刀具(520)对所述多个齿轮(400)的制齿。
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