CN114401808A - 用于加工齿部的机床，用于加工工件的齿面的方法，和用于修整用于借助这种机床加工齿部的刀具的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于加工齿部的机床(1)，所述机床具有：工件主轴(16)，以便驱动工件(18)围绕工件轴线(C1)转动；和刀具主轴(11)，以便驱动刀具(12)围绕刀具轴线(B)转动。轴向滑座(7)用于改变在刀具主轴和工件主轴之间的关于工件轴线的相对的轴向的进给位置。轴向滑座沿着轴向引导方向(Z’)引导，所述轴向引导方向相对于工件轴线以倾角(ψ)倾斜，其中倾角(ψ)为0.1°和30°之间。

Description

用于加工齿部的机床，用于加工工件的齿面的方法，和用于修 整用于借助这种机床加工齿部的刀具的方法

技术领域

本发明涉及一种用于加工齿部的机床，一种用于其运行的方法，一种用于实施所述方法的计算机程序以及一种计算机可读介质，在所述计算机可读介质上存储有所述计算机程序。

背景技术

在制齿技术中通常制造齿线鼓形修型的直齿或斜齿。修型的尺寸通常仅在低于数十微米的范围内。这样修型的齿部具有在负荷性能和噪音生成方面的特别的优点。

为了制成鼓形修型的齿部，在现有技术中已提出一种方法，其中在加工行程期间沿着径向的进刀方向连续地改变在工件和刀具之间的中心距。为此，在现有技术中已提出，在加工行程期间实施沿着径向的进刀方向的运动，所述运动首先增大中心距，在齿部的中部达到静止并且接着再次减小中心距，而刀具连续地平行于工件轴线进给。

就此而言所述方法成问题的是，在加工行程期间发生径向的进刀运动的方向反转。大量部件参与径向的进刀运动，在所述部件之间产生弹性力和摩擦力。在方向反转时尤其在参与的密封装置处发生从滑动摩擦到静摩擦的过渡。这导致，在方向反转之后，在再次开始滑动摩擦之前，首先必须克服静摩擦。由此，径向的进刀运动可以在反转点处不完全地遵循期望预设并且在一定的时间段内完全地达到静止，直至作用的力再次克服静摩擦力。该作用会导致齿面形状与预设的不期望的偏差。

尤其在精整过程中，其中仅去除非常小的加工余量，此外加工力可能相对小。这会导致，在方向反转时沿着径向的进刀方向造成负荷变换，所述负荷变换由于参与的部件的有限刚性而导致附加的不期望的反转作用。

此外，在径向的进刀运动非常慢的情况下，也会与方向反转无关地产生摩擦作用，所述摩擦作用与弹性力一起会导致摩擦感应引起的振荡。这种作用即使在制造作为鼓形修型的其他修型，例如锥形修型时也会出现。

通过不同的措施可以抑制所述作用。尤其，为了减少摩擦作用可以使用特别低摩擦的引导和驱动部件。为了减小反转作用，可以提高引导和驱动部件的刚性或与减振一起优化。最后，也可以在控制技术方面抑制所述作用。然而，所有这些措施仅引起所述问题的减弱，但不能完全消除所述问题。

DE 10 2012 016515 A1公开了一种插齿机，其插削头滑座在倾斜位置中安置在床身上。以这种方式通过沿竖直方向的移动实现插齿刀具沿水平方向的同时移动，以便在回程时将插齿刀具中从工件抬起。没有讨论修型的产生。

US 2016/176010 A1公开了一种具有两个工件主轴和一个刀具主轴的磨齿机。刀具主轴沿着平行于水平的倾斜轴线延伸的线性引导装置可移动地支承。工件主轴处于距水平的倾斜轴线相同的垂直水平间距。刀具旋转轴线在水平投影中与水平的倾斜轴线形成锐角。由此避免了在刀具主轴和工件之间的碰撞。在此也没有讨论修型的产生。

发明内容

本发明的一个目的是，提出一种制齿机，其可实现以更高的精度制造修型的齿面。所述目的通过根据权利要求1的用于加工齿部的机床实现。其他实施方式在从属权利要求中给出。

提出一种用于加工齿部的机床。所述机床具有：

工件主轴，以便驱动工件围绕工件轴线转动；

刀具主轴，以便驱动刀具(加工刀具)围绕刀具轴线转动；和

轴向滑座，借助于所述轴向滑座，在刀具主轴和工件主轴之间的关于工件轴线的相对的轴向的进给位置是可变的。

根据本发明，轴向滑座沿着轴向引导方向引导，所述轴向的引导方向相对于工件轴线以倾角倾斜。倾角具有0.1°和30°之间，优选0.1°和15°之间，特别优选0.1°和3°之间的绝对值。在一些实施方式中，倾角具有0.5°和30°之间，0.5°和15°之间，或0.5°和3°之间的绝对值。

轴向滑座承载工件主轴或刀具主轴。由于轴向滑座的倾斜引导，在轴向滑座沿着轴向引导方向运动时在刀具轴线和工件轴线之间的径向的间距改变。由此可行的是，制成具有齿线修型的齿部，而在加工齿部期间不需要径向的进刀运动的方向反转。由此避免所提到的在方向反转时出现的问题。此外，还可行的是，也制成最小的齿线修型，而不造成干扰的摩擦作用。

优选地，机床具有进刀滑座，借助于所述进刀滑座可以附加地改变在刀具轴线和工件轴线之间的中心距。所述进刀可以与沿着轴向引导方向的运动无关地进行。所述进刀叠加由于轴向滑座的倾斜引导引起的中心距的变化。在加工齿面期间与之相应地进行轴向滑座和进刀滑座的同步运动。

进刀方向可以、然而不必垂直于工件轴线伸展。所述进刀方向下面称作为“径向的进刀方向”，即使所述方向不必须精确地径向于工件轴线，即不必须精确地垂直于工件轴线伸展。例如，径向的进刀方向可以与工件轴线形成在60°至120°的范围内的角度。

轴向引导方向优选在与工件轴线和径向的进刀方向共同的平面中伸展。倾角可以在该平面中为正或为负，也就是说，轴向引导方向可以(从床身观察)背离工件轴线或朝向所述工件轴线倾斜。

优选地，刀具主轴直接或间接(即经由另外的滑座和/或枢转体)设置在轴向滑座上，也就是说，刀具主轴实施沿着倾斜的轴向的引导方向相对于机床的床身的运动。轴向滑座在该情况下形成刀架。然而也可设想，在轴向滑座上直接或间接地安装工件主轴，使得工件主轴实施沿着倾斜的轴向的引导方向相对于床身的运动。

尤其能够存在如下轴线设置：进刀滑座可以沿着径向的进刀方向可移动地在床身上引导并且形成刀架，并且轴向滑座可以随后在进刀滑座上沿着轴向引导方向引导地设置。

在有利的实施方式中，刀具主轴可围绕枢转轴线相对于轴向滑座枢转。为此，机床可以具有枢转体。枢转体尤其可以设置在轴向滑座上。如果刀具是磨削刀具，那么枢转体也称作为磨削头。枢转轴线优选平行于径向的进刀方向或垂直于工件轴线伸展。所述枢转轴线然而也可以相对于径向的进刀方向成角度地伸展，所述角度不为0°，其中所述角度的绝对值优选在0°和30°之间。枢转轴线也可以与工件轴线成角度地伸展，所述角度不为90°，其中所述角度优选在60°至120°的范围内。尤其，枢转轴线可以垂直于轴向引导方向伸展。在此有利的是，枢转轴线处于由工件轴线和轴向引导方向展开的平面中。

在尤其适合于连续的磨齿的一个设计方案中，刀具主轴沿着平行于刀具轴线伸展的移位方向相对于轴向滑座可移动。为此，机床可以具有移位滑座。移位滑座尤其可以安装在枢转体上，使得所述移位滑座相对于枢转体沿着移位方向可移动。移位方向优选垂直于枢转轴线伸展，工件主轴可围绕所述枢转轴线枢转。在一些实施方式中，所述移位方向还垂直于径向的进刀方向伸展。

此外，本发明提供一种用于借助于前面提到类型的机床加工工件的齿面的方法。所述方法包括：

实施加工行程，其方式为，实施在刀具主轴和工件主轴之间的沿着倾斜的轴向引导方向的运动，同时在刀具主轴上夹紧的刀具处于与在工件主轴上夹紧的工件的加工接合；并且

与加工行程同步地实施在刀具主轴和工件主轴之间的沿着径向的进刀方向的进刀运动，

其中沿着倾斜的轴向引导方向的运动以轴向引导速度进行并且沿着径向的进刀方向的运动以径向的进刀速度进行。

机床与之相应地优选具有控制装置，所述控制装置构成用于控制机床，使得其执行在刀具主轴和工件主轴之间的沿着倾斜的轴向引导方向和径向的进刀方向的相应的同步运动。

优选地，在加工行程期间的轴向引导速度的符号不变。径向的进刀速度的符号也优选在加工行程期间不变。有利的是，在加工行程期间(并且就此而言在加工每个单个的齿面期间)的径向的进刀速度的绝对值不低于预定的阈值。由此避免在径向的进刀运动中不利的作用。结果可以制成具有与现有技术中相比高得多的精确性的齿线修型。

如果径向的进刀速度和轴向引导速度具有随时间变化的比例，获得特殊的优点。尤其，所述速度可以处于可变的比例，使得径向的进刀速度在加工行程期间(并且就此而言在加工齿面期间)不改变其符号，而所产生的在刀具主轴和工件主轴之间的沿着径向的进刀方向的运动具有以下速度，所述速度在加工齿面期间(或在加工行程期间)改变其符号。由此尤其可以制成鼓形修型的齿部，而不出现在现有技术中的上文所描述的缺点。

所述方法可以包括：

测量沿着径向的进刀方向和倾斜的轴向引导方向的位置变量；和

将测量到的位置变量变换为沿着径向的进刀方向和平行于工件轴线伸展的轴向的进给方向的变换的位置变量。

所述方法也可以包括：

产生用于刀具主轴相对于工件主轴沿着平行于工件轴线伸展的轴向的进给方向的运动的控制指令；和

将所产生的控制指令变换为用于刀具主轴沿着倾斜的轴向引导方向和径向的进刀方向的同步运动的变换的控制指令。

通过这些措施可行的是，借助于控制装置控制机床，所述控制装置设计用于以下机床，所述机床的轴向引导方向平行于工件轴线方向伸展。

机床的控制装置相应地可以包括以下变换装置中的至少一个：

第一变换装置，以便将沿着径向的进刀方向和倾斜的轴向引导方向测量到的位置变量变换为沿着径向的进刀方向和平行于工件轴线伸展的轴向的进给方向的变换的位置变量；和

第二变换装置，以便将用于刀具主轴相对于工件主轴沿着平行于工件轴线伸展的轴向的进给方向的运动的控制指令变换为用于刀具主轴沿着倾斜的轴向引导方向和径向的进刀方向的同步运动的变换的控制指令。

机床尤其可以构成用于以下方法：连续磨齿、部分磨齿、不连续或连续成型磨削、珩齿、滚齿或刮齿。为了该目的，尤其在刀具主轴上可以夹紧相应的刀具。控制装置可以构成用于控制机床，使得其实施刀具主轴和工件主轴的分别方法典型的运动。

机床可以具有带有修整刀具的修整装置。控制装置于是可以构成用于，在产生沿着倾斜的轴向引导方向的运动的情况下，借助于修整刀具修整刀具，尤其磨削蜗杆。由此，在修整时，产生在刀具和修整刀具之间的沿着倾斜的轴向引导方向的相对运动，同时刀具与修整刀具处于接合。由此可以在修整时实现与在加工齿部时类似的优点。

尤其，控制装置可以构成用于，将刀具主轴的枢转轴线相对于轴向滑座定向成，使得刀具轴线在由轴向引导方向和径向的进刀方向展开的平面中伸展或平行于所述平面伸展。刀具主轴的所述位置下面也称作为修整位置。修整位置的所给出的选择尤其在刀具是磨削蜗杆时是有利的。在修整过程期间，以这种方式可以使磨削蜗杆容易地沿着其纵轴线，即沿着刀具轴线，沿着倾斜的轴向引导方向相对于修整刀具运动，以便可以将磨削蜗杆在其整个宽度上修整。为此，可以使用轴向滑座。如果刀具主轴安装在移位滑座上，那么根据实施方式可以替选地或附加地也使用移位滑座。

修整装置可以具有修整主轴，所述修整主轴构成用于驱动修整刀具围绕修整主轴轴线转动。修整主轴优选可围绕至少一个枢转轴线枢转，以便当刀具主轴处于前述修整位置中时，将修整刀具与加工刀具接合。为此，修整装置可以具有相应的枢转体。修整主轴的枢转轴线优选横向于轴向进给方向，尤其与轴向进给方向成60°至120°的角度伸展，并且横向于工件轴线，优选与该工件轴线成60°至120°的角度伸展，尤其垂直于该工件轴线。如果工件轴线在空间中竖直地伸展，那么修整主轴的枢转轴线优选水平地伸展。

修整装置可以与至少一个工件主轴共同地安装在可运动的刀架上，或者所述修整装置可以相对于床身静止地设置。

此外，本发明提出一种计算机程序。计算机程序包括指令，所述指令引起控制装置在前面阐述类型的机床中，尤其控制装置的一个或多个处理器中，实施前面阐述的方法。计算机程序可以存储在适合的存储装置中。

此外，本发明提供一种计算机可读的介质，在所述介质上存储计算机程序。所述介质为非易失性介质，例如闪存、CD、硬盘等。

附图说明

下面根据附图描述本发明的优选的实施方式，所述附图仅用于阐述而不理解为限制性的。在附图中示出：

图1示出根据第一实施方式的磨齿机的示意的立体视图；

图2示出图1中的磨齿机的示意的侧视图；

图3示出用于说明在加工圆柱形的正齿轮时的坐标变换的图表；

图4示出具有鼓形修型的齿部的正齿轮的示意的侧视图；

图5示出用于说明在加工根据图4的正齿轮时的坐标变换的图表；

图6示出用于轴向的进给运动的控制的功能单元的示意的方框图；

图7示出根据第二实施方式的磨齿机的示意的侧视图；

图8示出根据第三实施方式的磨齿机的示意的侧视图；以及

图9示出根据第四实施方式的磨齿机的示意的侧视图。

具体实施方式

磨齿机的示例性构造

在图1和2中作为用于加工齿部的机床的实例示例地示出根据第一实施方式的磨齿机1。机床具有床身4，在所述床身上，刀架5借助于线性引导装置6沿着径向的进刀方向X可移动地引导。刀架5承载轴向滑座7，所述轴向滑座沿着轴向引导方向Z’相对于刀架5可移动地引导。在轴向滑座7上安装有磨削头9，所述磨削头为了匹配于要加工的齿部的螺旋角可围绕平行于X方向伸展的枢转轴线A枢转。磨削头9又承载移位滑座，在所述移位滑座上，刀具主轴11可沿着移位方向Y移动。移位方向Y垂直于枢转轴线A伸展从而也垂直于X方向，然而不必须垂直于Z’方向。在刀具主轴11上夹紧有呈蜗杆状砂轮(磨削蜗杆)12形式的精加工刀具。磨削蜗杆12由刀具主轴11驱动，以围绕刀具轴线B转动。刀具轴线B平行于Y方向伸展。

床身4还承载呈转塔形式的可枢转的工件架15，所述转塔可围绕竖直轴线C3在至少两个位置之间枢转。在工件架15上彼此对角相对置地安装有两个相同的工件主轴16、17。在图2中左侧设置的工件主轴16位于加工位置中，在所述加工位置中，可以借助于磨削蜗杆12加工在所述工件主轴上夹紧的工件18。为此，该工件主轴驱动工件18，以围绕竖直的第一工件轴线C1转动。错开180°设置的另一工件主轴17位于工件更换位置中，在所述工件更换位置中，可从该主轴取下完成加工的工件19并且夹紧新的坯件。处于该位置中的工件主轴的轴线称作为第二工件轴线C2。

在转塔上还安装有仅象征性地表明的具有修整刀具14的修整装置13。所述修整装置用于修整磨削蜗杆12。

磨齿机1的所有被驱动的线性的或旋转的轴线由具有操作面板2和轴线模块3的机床控制装置数字控制。轴线模块3在其输出端处提供用于各一个机床轴线的控制信号(即用于至少一个致动器，例如伺服马达，其用于相关的机床轴线的驱动)。

工件的加工

为了加工还未被加工的、没有预装齿的工件(坯件)19，将工件19由自动的工件更换器夹紧在位于工件更换位置中的工件主轴17上。工件更换与在位于加工位置中的另一工件主轴16上的另一工件18的加工在时间上并行地进行。如果将新的要加工的工件19夹紧并且结束对另一工件18的加工，那么工件架15围绕C3轴线枢转180°，使得主轴连同新的要加工的工件达到加工位置中。在枢转过程之前和/或期间，借助于未图示出的、设置在工件架15上的对心探针执行对心操作。为此，将工件主轴17置于转动中，并且借助于对心探针测量工件19的齿槽的位置。在此基础上确定滚动角。

如果承载要加工的工件19的工件主轴17已达到加工位置，那么通过将刀架5沿着X轴线移动，使工件19与磨削蜗杆12接合。现在由旋转的磨削蜗杆12以滚齿接合的方式加工工件19。在此，机床实施沿着轴线X、Y和Z’的彼此协调的运动。加工可以在一个或多个轴向的加工行程中进行。在此，机床在每个加工行程期间实施沿着Z’轴线的运动，所述运动的速度的符号不改变。

与工件加工在时间上并行地将完成加工的工件18从另一工件主轴16取下，并且将另一坯件夹紧在该主轴上。

轴线方向

除了已经提到的方向X、Y和Z’，定义另一方向Z。该另一方向根据定义平行于工件轴线C1伸展，即平行于位于加工位置中的工件的旋转轴线伸展。通过沿着Z’轴线的加工行程，在加工工件期间使刀具相对于工件的位置沿着Z方向连续地改变，以便在工件的整个宽度上加工齿部。这被称为轴向进给，进而z方向也称作为轴向的进给方向。

在现有技术中，轴向引导方向Z’，即轴向滑座7沿着其可移动地引导的方向，通常与轴向的进给方向Z一致。而在当前的机床中，所述方向彼此不同。具体来说，Z’方向在由X方向和Z方向展开的平面之内伸展并且相对于Z方向倾斜角度ψ。在此，ψ的绝对值在0.1°和30°之间，尤其在0.1°和30°之间，优选在0.1°和15°之间。相对小的角度已经可以是足够的，例如在0.1°和3°之间，尤其在0.5°和3°之间。

因此，针对当前提出的方向X、Y、Z、Z’、A、B和C1的设置总体上适用：

·X⊥Y，X⊥Z，

·A∥X，B∥Y，C1∥Z

·A⊥B，A⊥C1，

·

Z’≮X，Z’处于X-Z或X-C1平面中

在此，符号∥表示“平行于”，符号

表示“不平行于”，符号⊥表示“垂直于”并且符号≮表示“成不等于0°且不等于90°的角度”。

坐标变换

机床控制装置通常针对齿部的期望的齿面形状计算在坐标系X、Y、Z中的相应的控制指令。在当前的机床中，沿着Z方向的纯进给运动要求沿着X方向和Z’方向的同步运动。为了可以运行当前的机床，而不必重新编写全部机床程序，机床控制装置有利地构成为，使得其将用于沿着Z方向的运动的常见的进给指令变换为用于沿着X方向和Z’方向的同步运动的变换的控制指令。

这在下文中根据图3阐述。假设，刀具应当以恒定的速度v_Z沿着Z方向并且以距工件恒定的中心距从具有坐标x＝x₀、z＝z₀的起始位置运动到具有坐标x＝x₀、z＝z₁的终止位置中。相应的运动曲线31在图3的部分(a)中图解说明。在应加工圆柱形正齿轮而不应将其齿面通过附加的轴线运动改型时选择这样的运动曲线。

为了在当前的机床中可以产生这种运动曲线，驱动器必须沿着方向X和Z’同步地运行。这在图3的部分(b)中图解说明。如从所述图表中可见，轴向滑座7连续地沿着正Z’方向运动，而刀架5连续地沿负X方向的方向(即在图2中向右)运动，以便补偿轴向引导方向Z’的倾斜位置。总的来说，刀架5沿着Z’方向以恒定的速度从位置z₀’运动至位置z₁’，而所述刀架沿着X方向以恒定的速度从位置x₀运动至位置x₁。在此，对于起始位置和终止位置适用：

z′₁-z′₀＝(z₁-z₀)/cosψ

x₁-x₀＝-(z₁-z₀)·tanψ

相应地，对于沿着Z’方向的速度v′_Z和沿着X方向的速度v_X适用

v′_Z＝v_Z/cosψ

v_X＝-v_Z·tanψ

沿着X方向和Z’方向的相应的运动曲线31’在图3的部分(b)中图解说明。

基于此可轻易实现，将沿着Z方向的进给指令变换为沿着X方向和Z’方向的变换的进给指令。

如果刀具同步地实施沿着Y轴线的移位运动，那么该运动保持不受变换到坐标系X、Y、Z’中的影响。也保持例如围绕A轴线的枢转运动，只要在加工期间执行所述枢转运动的话，或者用于产生在工件和刀具之间的附加转动运动的滚动耦合角的变化不受此影响。

在假设Z方向和Z’方向的坐标零点重合的情况下，在坐标系X、Y、Z中的位置坐标x、y、z由此会如下变换为在坐标系X、Y、Z’中的位置坐标x’、y’、z’：

x′＝x-z·tanψ

y′＝y

z′＝z/cosψ

如果借助于沿着X方向和Z’方向设置的测量系统进行测量并且应基于这样的测量确定刀架5的X坐标和Z坐标，那么应用逆变换T^-1，。该逆变换能够是必要的，以便为机床控制提供所要求的形式的经测量的坐标。在这种情况下，坐标系X、Y、Z中的坐标x、y、z由坐标系X、Y、Z’中的坐标x’、y’、z’如下算出：

x＝x′+z′·sinψ

y＝y′

z＝z′·cosψ

鼓形修型的产生

下面根据图4和图5阐述在圆柱形正齿轮上的鼓形修型的产生。

在图4中象征性地示出鼓形修型的正齿轮32。正齿轮的齿沿着宽度方向(在加工期间所述宽度方向是Z方向)在中间比在端部处更厚，并且相应地齿面的齿线弯曲地伸展。有时，由于生产原因，齿顶直径在正齿轮的中心处也比在边缘处更大，使得正齿轮附加地获得桶形的外轮廓。在图4中，为了便于阐述原理，将桶形的外轮廓描绘得极其夸张。实际上，这种修型通常只在几微米的范围内，裸眼是看不到的。

从现有技术已知，通过在沿着Z方向的进给运动期间叠加沿X方向的缓慢的径向的进刀运动产生鼓形修型的正齿轮。这样的运动曲线33在图5的部分(a)中示出。沿着X方向的进刀运动与沿着Z方向以恒定速度的均匀的轴向的进给运动叠加。该进刀运动最初具有正速度(坐标x增加)，该正速度越来越小，直到在齿部的宽度中心处的进刀速度变为零并改变其符号(即坐标x再次减小)。

由于不可避免的摩擦作用，非常低的径向的进刀速度是成问题的。进刀运动的方向反转也是成问题的，因为参与沿着X方向的引导的元件显示出不可避免的反转效果。

在当前的机床中，在产生修型时避免了进刀运动的方向反转，并且在加工齿部期间进刀速度绝不会低于一定的最小速度，只要所需的鼓形度的绝对值不是太大的话。这在图5的部分(b)中图解说明，其中图解说明所产生的运动曲线33’。刀架5沿着负X方向连续地运动，以补偿Z’方向的倾斜位置。用于产生修型的运动与这种连续的基本运动叠加。然而，经叠加的运动的速度的绝对值总是小于基本运动的速度，使得在加工齿部期间绝不会发生方向反转，并且绝不会低于一定的最小速度。

用于控制轴向的进给运动和径向的进刀运动的功能单元

图6示意性地图解说明各种功能单元，其在产生沿着Z方向的轴向的进给运动和沿着X方向的径向的进刀运动的范围内使用。位置传感器41、42检测刀架7沿着X方向和Z’方向的位置x’、z’。第一变换装置43通过应用逆变换T^-1将坐标系X、Y、Z’中的这些位置变换为坐标系X、Y、Z中的位置x和z，并将这些实际值转发给机床控制装置的控制计算机44。控制计算机44产生控制信号Ax、Az，其对应于刀架7在坐标系X、Y、Z中的位置的期望值。第二变换装置45将这些控制信号变换为在坐标系X、Y、Z’中的变换的控制信号Ax’、Az’，并将这些变换的控制信号转发给机床控制装置的轴线模块3。

修整时的应用

从现有技术已知，在修整时通过相应的轴线运动在磨削蜗杆齿面上产生修型，以便在随后的以对角法的加工中将这些修型传递到工件齿面上。为此已知，具有旋转的修整盘的空间固定的修整装置形成与磨削蜗杆的接合并产生具有机床轴线X和Y的所需的运动。

借助于当前的机床，不同的修整策略是可行的。对于这些修整策略，磨削蜗杆围绕A轴线转动，直到移位轴线Y和刀具轴线B垂直，即沿着Z方向伸展。修整装置也相应地被定向。

在图2中表明虚线表示地仅由象征性地示出的修整装置13。修整装置安装在工件架(转塔)15上。所述修整装置通过转塔枢转运动90°可以置于与磨削蜗杆12相对置的位置中。修整装置13包括修整主轴，修整主轴具有安装在其上的修整盘14，所述修整盘被驱动以进行转动。修整主轴安置在枢转体21上。该枢转体可枢转地与工件架连接，使得修整盘14可以朝蜗杆螺距的方向并且相对于磨削蜗杆型廓定向。相应的枢转轴线垂直于工件轴线C1、C2并在空间中水平地伸展。在图2中，相应的枢转轴线垂直于绘图平面伸展。附加地，修整主轴可以围绕同样在空间中水平地伸展并且垂直于前述枢转轴线的另一枢转轴线枢转。在图2中，该附加的枢转轴线在绘图平面中水平地伸展。借助于该附加的枢转轴线例如可以在修整时改变齿廓角。

沿着刀具轴线B的所需的修整运动现在不像通常那样借助沿着Y轴线的移位滑座产生，而是借助于轴向滑座7产生。在此，与上述在工件加工中的考虑类似的考虑也适用。尤其，当在磨削蜗杆齿面上产生修型时，可以以这种方式避免沿着X方向发生方向反转。

同样，在借助夹紧在工件主轴上的齿轮状的修整轮进行修整时，本发明是有利的。

进一步的应用

本发明的优点已在上文中借助于产生鼓形修型的正齿轮的实例阐述。然而，本发明不限于这些应用，而是也可以在制造其他齿部或齿轮时有利地使用。尤其，本发明也在产生以其他方式修型的齿部，例如锥形修型的齿部时具有优点，因为在那里借助本发明可以避免干扰的摩擦作用。

第二实施方式

图7示意性地示出根据第二实施方式的磨齿机。本第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于，A轴线不垂直于Z方向且不平行于X方向，而是垂直于Z’方向进而与X方向成角度ψ。因此，一旦围绕A轴线的枢转角度偏离图7中所示的位置，Y轴线和刀具轴线B就不再垂直于X方向。然而，借助于该设置方式也可以实现上述优点。该实施方式特别适用于0.1°和3°之间的小倾角。

综上所述，在本实施方式中对于方向X、Y、Z、Z’、A、B和C1的设置适用：

·X≮Y，X⊥Z，

·A≮X，B∥Y，

C1∥Z

·A⊥B，A⊥Y，A≮C1，A≮Z，A处于X-C1平面中

·

Z’≮X，Z’处于X-C1平面中

由于处于倾斜的A轴线，相对于第一实施方式，需要进一步的坐标变换，以便从由机床轴线X、Y、Z’、A、B、C1限定的坐标系达到机床控制装置的正交坐标系或常规坐标系，反之亦然。然而，通过简单的三角学考虑，可以毫无问题地得出相应的变换。

第三实施方式

图8示意地示出根据第三实施方式的磨齿机。在该实施方式中，整个刀架5连同轴向滑座7、移位滑座和磨削头9常规地构造。尤其，轴向引导方向Z’垂直于进刀方向X伸展。替代的是，在此工件架(转塔)15相对于竖直线倾斜。因此，尤其工件轴线C1从而根据定义平行于工件轴线C1伸展的轴向的进给方向Z不再垂直于X方向。

相对于第一实施方式，对于该实施方式也需要进一步的坐标变换，以便从由机床轴线X、Y、Z’、A、B、C1限定的坐标系达到机器控制装置的正交坐标系或常规坐标系，反之亦然。然而，通过简单的三角学考虑，可以毫无问题地得出相应的变换。

第四实施方式

图9示意地示出根据第四实施方式的磨齿机。如在第一实施方式和第二实施方式中，具有轴线C1和C3的转塔在空间中处于竖直，并且轴向滑座7相对于刀架5沿着轴向引导方向Z’引导，所述轴向引导方向相对于在空间中竖直地伸展的工件轴线C1关于竖直线以倾角ψ倾斜地伸展。然而，与在第一和第二实施方式中不同，整个刀架5连同轴向滑座7、移位滑座和磨削头9并非精确水平地在床身4上引导，而是沿着关于水平线以倾角ψ倾斜地伸展的方向引导。如在上文讨论的实施方式中，该引导方向又再称作为X方向。由此，X方向在此不垂直于Z方向，而是垂直于Z’方向。然而如在第一实施方式中，A轴线在空间中水平地从而垂直于Z方向伸展。而由于处于倾斜的X引导，A轴线不平行于X方向伸展。

综上所述，在本实施方式中对于方向X、Y、Z、Z’、A、B和C1的设置适用：

·X≮Y，X≮Z，

·A≮X，B∥Y，

C1∥Z

·A⊥B，A⊥Y，A⊥C1，A≮Z’，A处于X-C1平面中

·

Z’⊥X，Z’处于X-C1平面中

相对于第一实施方式，对于该实施方式也需要进一步的坐标变换，以便从由机床轴线X、Y、Z’、A、B、C1限定的坐标系达到机器控制装置的正交坐标系或常规坐标系，反之亦然。然而，通过简单的三角学考虑，可以毫无问题地得出相应的变换。

变型形式

在上面描述的实例中，倾角ψ为正，即Z’轴线朝向正X方向倾斜或背离工件轴线C1倾斜。然而，该角度也可以是负的。在这种情况下，上述转换也仍然有效。如果最后的精加工行程沿着负Z方向(即图2中从上向下)进行，那么负的倾角ψ尤其能够是有利的，因为随后刀架5沿负X方向运动，即朝向工件运动，以产生补偿运动。这是有利的，因为以这种方式，径向的加工力抵消补偿运动，这引起在参与产生X运动的部件中的限定的力关系。

本发明不限于具体的加工方法。上面借助连续的磨齿已阐述本发明的优点。但是，本发明在用于制造齿部的其他方法中也显示出其优点，其中包含借助于几何形状不确定的切削刃的方法和借助于几何形状确定的切削刃的方法。示例地提到，部分磨齿、不连续地或连续地成型磨削、珩齿、滚齿或刮齿。本发明可以用于制造外部装齿的工件以及内部装齿的工件。尤其有利地，本发明用在精加工预装齿的工件中，尤其在硬精加工中。

本发明不限于具体的轴线顺序。根据机床的类型例如有利的是，将轴向滑座直接设置在床身上并且将工件主轴设置在径向滑座上，以便通过工件主轴的运动实现径向的进刀。

本发明也不限于径向的进刀方向X垂直于工件轴线C1伸展。因此在第三和第四实施方式中，径向的进刀方向X与工件轴线C1的夹角不等于90°。然而，在这种情况下有利的是，轴向引导方向Z’与径向的进刀方向X和工件轴线C1在共同的平面中伸展。

代替两个工件主轴，也可以存在三个或更多工件主轴或只存在唯一的工件主轴。至少一个工件主轴不需要设置在可移动的工件架上，而是可以直接设置在床身上。在其他实施方式中，至少一个工件主轴设置在可移动的工件架上，该工件架实现沿着X方向的径向的进刀运动。A轴线也可以在工件侧而不是在刀具侧实现。

修整设备13可以安装在床身上而不安装在可移动的工件架上。在这种情况下，刀架5相对于床身是可枢转的，以便使加工刀具运动至修整刀具，如其本身例如从US5857894B中已知。

从上述内容中可见，参与的轴线的非常大量的相对设置是可能的。本发明不限于具体设置。

此外，本发明不限于用于不同的直线引导装置的特定驱动器类型。可以以现有技术中已知的任何方式进行驱动，例如通过滚珠丝杠传动装置或线性马达。

Claims (27)

1.一种用于加工齿部的机床(1)，所述机床具有：

工件主轴(16)，以便驱动工件(18)围绕工件轴线(C1)转动；

刀具主轴(11)，以便驱动刀具(12)围绕刀具轴线(B)转动；

轴向滑座(7)，借助于所述轴向滑座，在所述刀具主轴(11)和所述工件主轴(16)之间的关于所述工件轴线(C1)的相对的轴向的进给位置是可变的；

其特征在于，

所述轴向滑座(7)沿着轴向引导方向(Z’)引导，所述轴向引导方向相对于所述工件轴线(C1)以倾角(ψ)倾斜，其中所述倾角(ψ)的具有0.1°和30°之间，尤其0.5°和30°之间的绝对值。

2.根据权利要求1所述的机床(1)，所述机床具有进刀滑座(5)，借助于所述进刀滑座，在所述刀具轴线(B)和所述工件轴线(C1)之间的径向的中心距沿着径向的进刀方向(X)是可变的，其中所述轴向引导方向(Z’)在与所述工件轴线(C1)和所述径向的进刀方向(X)共同的平面中伸展。

3.根据权利要求2所述的机床，其中所述径向的进刀方向(X)与所述工件轴线(C1)成60°至120°的角度伸展，尤其垂直于所述工件轴线(C1)。

4.根据权利要求2或3所述的机床(1)，所述机床具有：

床身(4)；

其中所述进刀滑座(5)沿着所述径向的进刀方向(X)可移动地在所述床身(4)上引导并且形成刀架；

其中所述轴向滑座(7)在所述进刀滑座(5)上沿着所述轴向引导方向(Z’)引导。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的机床(1)，其中所述刀具主轴(11)能够围绕枢转轴线(A)相对于所述轴向滑座(7)枢转，并且其中所述枢转轴线(A)在与所述工件轴线(C1)和所述径向的进刀方向(X)共同的平面中伸展，与所述径向的进刀方向(X)成角度，所述角度具有0°和30°之间的绝对值，尤其平行于所述径向的进刀方向(X)。

6.根据权利要求5所述的机床(1)，其中所述刀具主轴(11)能够沿着平行于所述刀具轴线(B)的移位方向(Y)相对于所述轴向滑座(7)移动，其中所述移位方向(Y)垂直于所述枢转轴线(A)伸展。

7.根据上述权利要求中任一项所述的机床(1)，所述机床具有控制装置(2、3)，所述控制装置构成用于控制所述机床(1)，使得所述机床实施在所述刀具主轴(11)和所述工件主轴(16)之间的沿着倾斜的轴向引导方向(Z’)和所述径向的进刀方向(X)的同步运动。

8.根据权利要求7所述的机床，其中所述控制装置(2、3)构成用于实施以下方法：

实施在所述刀具主轴(11)和所述工件主轴(16)之间的沿着所述倾斜的轴向引导方向(Z’)和径向的进刀方向(X)的同步运动，同时在所述刀具主轴(11)上夹紧的刀具(12)处于与在所述工件主轴上夹紧的工件(18)的加工接合，

其中以轴向引导速度进行沿着所述倾斜的轴向引导方向(Z’)的运动并且以径向的进刀速度进行沿着所述径向的进刀方向(X)的运动，

其中在加工每个单个齿面期间，所述径向的进刀速度不低于预定的阈值。

9.根据权利要求8所述的机床(1)，其中所述控制装置(2、3)构成用于控制所述径向的进刀速度和所述轴向引导速度，使得所述径向的进刀速度和所述轴向引导速度彼此成比例，所述比例在加工齿面期间改变。

10.根据权利要求8或9所述的机床(1)，其中所述控制装置(2、3)构成用于控制所述径向的进刀速度和所述轴向引导速度，使得所述径向的进刀速度在加工齿面期间不改变其符号，而在所述刀具主轴(11)和所述工件主轴(16)之间产生的沿着所述径向的进刀方向(X)的运动具有速度(v_X)，所述速度在加工所述齿面期间改变其符号。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的机床(1)，其中所述控制装置(2、3)包括如下变换装置中的至少一个：

第一变换装置(43)，以便将沿着所述径向的进刀方向(X)和所述倾斜的轴向引导方向(Z’)测量到的位置变量(x’、z’)变换为沿着所述径向的进刀方向(X)和平行于所述工件轴线(C1)伸展的轴向的进给方向(Z)的变换的位置变量(x、z)；和

第二变换装置(45)，以便将用于所述刀具主轴(11)相对于所述工件主轴(16)沿着平行于所述工件轴线(C1)伸展的轴向的进给方向(Z)的运动的控制指令变换为用于所述刀具主轴(11)沿着所述倾斜的轴向引导方向(Z’)和所述径向的进刀方向(X)的同步运动的变换的控制指令(Ax’、Az’)。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的机床(1)，所述机床具有带有修整刀具(14)的修整装置(13)，其中所述控制装置(2、3)构成用于，在产生沿着所述倾斜的轴向引导方向(Z’)的运动的情况下，借助于所述修整刀具(14)修整所述刀具(12)。

13.根据权利要求12所述的机床(1)，其中所述控制装置(2、3)构成用于将所述刀具主轴(11)置于修整位置，在所述修整位置中，所述刀具轴线(B)在由所述轴向引导方向(Z’)和所述径向的进刀方向(X)展开的平面中伸展或平行于该平面伸展。

14.根据权利要求13所述的机床(1)，其中所述修整装置(13)具有修整主轴，所述修整主轴构成用于驱动所述修整刀具(14)围绕修整主轴轴线转动，并且其中所述修整主轴能够围绕至少一个修整枢转轴线枢转，以便当所述刀具主轴(11)处于修整位置中时，将所述修整刀具(14)与所述刀具(12)接合，其中所述修整枢转轴线优选横向于所述轴向进给方向(Z’)，尤其与所述轴向进给方向成60°至120°的角度伸展。

15.根据上述权利要求中任一项所述的机床(1)，其中所述机床构成用于以下方法：连续磨齿、部分磨齿、不连续或连续成型磨削、珩齿、滚齿或刮齿。

16.一种用于借助于根据上述权利要求中任一项所述的机床(1)加工工件(18)的齿面的方法，所述方法包括：

实施在所述刀具主轴(11)和所述工件主轴(16)之间沿着倾斜的轴向引导方向(Z’)和所述径向的进刀方向(X)的同步运动，同时在所述刀具主轴(11)上夹紧的刀具(12)处于与在所述工件主轴上夹紧的工件(18)的加工接合，其中以轴向引导速度进行沿着所述倾斜的轴向引导方向(Z’)的运动并且以径向的进刀速度进行沿着所述径向的进刀方向(X)的运动。

17.根据权利要求16所述的方法，其中在加工每个单个齿面期间，所述径向的进刀速度的绝对值不低于预定的阈值。

18.根据权利要求16或17所述的方法，其中所述径向的进刀速度和所述轴向引导速度彼此成比例，所述比例在加工齿面期间改变。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述径向的进刀速度和所述轴向引导速度具有随时间变化的比例，使得在加工齿面期间，所述径向的进刀速度不改变其符号，而在所述刀具主轴(11)和所述工件主轴(16)之间产生的沿着所述径向的进刀方向(X)的运动具有速度(v_X)，所述速度在加工所述齿面期间改变其符号。

20.一种用于修整用于借助于根据权利要求1至15中任一项所述的机床加工齿部的刀具(12)的方法，所述方法包括：

借助于修整刀具(14)沿着倾斜的轴向引导方向(Z’)产生在所述刀具(12)和修整装置(13)之间的相对运动，同时所述刀具(12)与所述修整刀具(14)处于接合，以便修整所述刀具(12)。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述刀具主轴(11)在修整之前达到修整位置中，在所述修整位置中，所述刀具轴线(B)在由所述轴向引导方向(Z’)和所述径向的进刀方向(X)展开的平面中伸展或平行于该平面伸展。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述修整装置(13)具有修整主轴，所述修整主轴构成用于驱动所述修整刀具(14)围绕修整主轴轴线转动，并且其中所述方法包括：

使所述修整主轴围绕至少一个修整枢转轴线枢转，以便当所述刀具主轴(11)处于修整位置中时，将所述修整刀具(14)与所述刀具(12)接合，其中所述修整枢转轴线优选横向于所述轴向进给方向(Z’)，尤其与所述轴向进给方向成60°至120°的角度伸展。

23.根据权利要求16至22中任一项所述的方法，所述方法包括：

沿着所述径向的进刀方向(X)和所述倾斜的轴向引导方向(Z’)测量位置变量(x’、z’)；和

将测量到的位置变量(x’、z’)变换为沿着所述径向的进刀方向(X)和平行于所述工件轴线(C1)伸展的轴向的进给方向(Z)的变换的位置变量(x、z)。

24.根据权利要求16至23中任一项所述的方法，所述方法包括：

产生用于所述刀具主轴(11)相对于所述工件主轴(16)沿着平行于所述工件轴线(C1)伸展的轴向的进给方向(Z)的运动的控制指令；和

将所产生的控制指令变换为用于所述刀具主轴(11)沿着所述倾斜的轴向引导方向(Z’)和所述径向的进刀方向(X)的同步运动的变换的控制指令(Ax’、Az’)。

25.根据权利要求16至24中任一项所述的方法，其中所述方法是以下方法：连续磨齿、部分磨齿、不连续或连续成型磨削、珩齿、滚齿或刮齿。

26.一种计算机程序，包括引起根据权利要求1至15中任一项所述的机床(1)的控制装置(2、3)实施根据权利要求16至25中任一项所述的方法的指令。

27.一种计算机可读的介质，在所述介质上存储根据权利要求26所述的计算机程序。

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