CZ2004958A3 - Způsob a zařízení pro centrování ozubených obrobků - Google Patents

Description

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká způsobu a zařízení pro centrování mezer ozubení hrubě opracovaných obrobků, které se za účelem jemného opracování uchytí na pracovním vřetení obráběcího stroje pro konečné opracování ozubeného kola.

Dosavadní stav techniky

Zvýšené nároky na běžnou kvalitu ozubených kol v ozubených převodech vyžadují stále přesnější konečné opracování ozubení. Ve většině případech se hrubě opracované obrobky cementují a potom se jemně opracují na konečné rozměry na všech funkčních plochách. Při tomto způsobu je jemné opracování boku zubů zvláště komplikovaná, nákladná a proto drahá operace. V zájmu hospodárné výroby, ale také proto, aby se nevytvářely zbytečně silné tvrzené vrstvy, a aby se zrovnoměrnilo a minimalizovalo opotřebení levé a pravé strany nástroje pro jemné opracování, existuje snaha, aby přídavek materiálu pro jemné opracování byl co možná nejmenší. Pro jemné opracování ozubení to v praxi znamená, že tloušťka záběru pro obrábění materiálu je na každém boku pouze několik setin až nanejvýš dvě desetiny milimetru. Jestliže, jak je obecně zvykem, se levý a pravý bok obrábí ve stejné operaci, vyžaduje to velmi přesné centrování hrubě opracovaného ozubení vzhledem k pracovnímu nástroji pro jemné opracování, aby se pracovní nástroj mohl přivést přesně do středu mezer ozubení, které se obrábí, a aby se tím dosáhlo rovnoměrného odstraňování materiálu na levém a pravém boku obrobku.

······ · · ·· · · · • · · ···· · · ·

2· · ···· · ♦ · · ** · ············· ····· · · · · ······ ·· ·· ·· ·

Při způsobu centrování na strojích pro konečné opracování ozubení, který se v praxí nejčastěji vyskytuje, se v pracovním prostoru obráběcího stroje na prostorově vhodném místě umístí bezdoteková měřicí sonda, tzv. centrovací sonda. S výhodou se tato sonda umístí v blízkosti vnějšího průměru hrubě opracovaného ozubení obrobku uchyceného na pracovním vřetenu. Tato centrovací sonda je obvykle založena na induktivním, optickém nebo magnetickém principu. Při centrování se pracovní vřeteno otáčí a centrovací sondou se měří úhlová natočení všech boků ozubení hrubě opracovaného ozubeného kola, které se má obrábět. Následně se vypočítá střední hodnota všech středů mezer ozubení. Tato střední hodnota se porovná s požadovanou hodnotou uloženou v řídícím systému obráběcího stroje. Nyní lze obrobek centrovat tak, že se pracovní vřeteno otočí o úhel, který odpovídá rozdílu mezi naměřenou střední hodnotou a předem definovanou požadovanou hodnotou; to znamená, že střední hodnota a požadovaná hodnota se v řídícím systému stroje přivedou do shody (koincidence).

Požadované hodnota úhlového natočení středu mezery ozubení vzhledem k pracovnímu nástroji se stanoví takzvaným zaškolovacím cyklem během seřizování stroje. K tomuto účelu se provede centrování na obrobku, který již byl právě opracován, a který se ještě nachází na pracovním vřetenu. Pokud jsou oba boky tohoto obrobku na měřeném místě čistě opracovány, například oba boky jsou zcela obrobeny, zejména vybroušeny, představují tyto boky přesně požadovanou polohu středu mezery ozubení vzhledem k obráběcímu nástroji. Požadovanou hodnotou je potom úhel natočení, který se změří tímto centrováním.

Jedním z předpokladů pro dosažení vysoké přesnosti centrování popsaným postupem je, že se podmínky měření při postupu centrování během sériové výroby nemění vzhledem k podmínkám při seřizování stroje nebo během stanovení požadované hodnoty centrování v zaškolovacím cyklu. Praktické zkušenosti však ukazují, že postupem času vznikají v průběhu sériové výroby chyby centrování v důsledku tepelných nebo jiných fyzikálních vlivů.

-3Následkem je rozdílný úbytek materiálu na levém a pravém boku nebo zmetek, jakmile v důsledku malého přídavku pro opracování nejsou již jednotlivé boky ozubení po jemném opracování opracovány na celém povrchu některých boků.

Pod podmínkou komplexní konstrukce stroje a sledu procesů a mnoha fyzikálních veličin ovlivňujících tento proces se mohou příčiny těchto chyb centrování, které se během sériové výroby postupně mění, většinou stanovit a dostat pod kontrolu jen při velkých nákladech. V některých případech existuje pouze možnost přerušení výrobního procesu a opakování zaškolovací operace seřizovačem nebo obsluhou, čímž se výroba výrazně naruší a prodraží. Nezbytnost tohoto postupu se často nerealizuje, dokud se již nevyrobí velké množství zmetků.

Podstata vynálezu

Předmětem předkládaného vynálezu je poskytnout způsob a zařízení, kterým se při centrování ozubení hrubě obrobeného ozubeného kola na stroji pro konečné opracování ozubeného kola může během sériové výroby obrobku a při nízkých nákladech udržet přesnost centrování v úzkém rozmezí tolerance.

Tohoto předmětu se dosáhne způsobem a zařízením, které má znaky uvedené v nároku 1 a nebo v nároku 9.

Podle vynálezu se zaškolovací cyklus v průběhu sériové výroby automaticky opakuje na právě obráběném obrobku podle alespoň jednoho kritéria, které se zakládá na chování vývoje chyb obráběcího stroje.

Užívaná kritéria jsou výhodně měřitelné charakteristiky, které jsou na těchto obráběcích strojích snadno dostupné.

• · · ·

-4• ♦ · · · · · • · · · · · · · · · • · ···· ···· • · * · · ··· · · · ··· ····· · · · · ······ · · · · · · ·

Například jedním kritériem může být to, že od posledního zaškolovacího cyklu uplyne určitý časový úsek. Časové úseky vhodné pro tento účel mohou být například založeny na empirickém sledování obráběcího stroje. Jako kritérium může také sloužit dosažení předem definovaného počtu obrobků nebo pracovních cyklů. Počet obrobků a časový interval lze také použít v kombinaci. Dále lze použít doby klidu obráběcího stroje.

Navíc lze jako kritérium použít požadovanou sílu obrábění, přičemž se například zaznamenává změna točivého momentu, popřípadě jednostranné řezné zatížení obráběcího nástroje.

Jako kritérium mohou také sloužit tepelné změny v obráběcím stroji, které lze například sledovat pomocí teplotního čidla.

Výše uvedená a další kritéria se mohou použít v řídícím systému obráběcího stroje buď jednotlivě nebo v kombinaci se stejnou nebo různou váhou.

Kritérium zvolené pro solitární referenci se musí zvolit tak, aby obrobek, který slouží jako základ pro nový zaškolovací cyklus, měl oba boky čistě opracované. V tomto případě se pro tento obráběcí stroj nebo pro tento typ obráběcího stroje výhodně stanoví empiricky.

Díky způsobu podle vynálezu se jakýkoliv vývoj týkající se chyb centrování vynuluje dříve než se překročí meze tolerance.

-5Popis obrázků na výkresech

Následně je vynález podrobněji objasněn pomocí výhodného provedení, které je zobrazeno v přiloženém výkresu. Výkres obsahuje obr. 1, který schematicky zobrazuje uspořádání obrobku, centrovací sondy a obráběcího nástroje na obráběcím stroji pro konečné opracování ozubených kol s hrubě obrobeným ozubením.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 schematicky zobrazuje půdorys uspořádání obrobku 1., centrovací sondy 3 a obráběcího nástroje 4 na obráběcím stroji ozubených kol pro konečné opracování obrobků s hrubě obrobeným ozubením. Typickými obráběcími nástroji jsou například brusné šneky, brusné kotouče, frézy, honovací nástroje a podobně.

Začátek automatického obráběcího cyklu odpovídá výše uvedenému postupu, který je popsán v části dosavadní stav techniky. Nejdříve se hrubě opracovaný obrobek 1_ nezobrazeným podávácím zařízením známým způsobem přiloží a upne na pracovní vřeteno 2 obráběcího stroje. Po upevnění se vřeteno 2 uvede do rotace a známým způsobem se pomocí centrovací sondy 3 měří úhlové natočení boků ozubení obrobku vzhledem k nepohyblivé centrovací sondě 3. Ze změřených údajů řídící systém obráběcího stroje vypočítá střední hodnotu úhlových natočení všech mezer ozubení. Potom se obrobek 1_ otočí o velikost úhlu odchylky mezi touto střední hodnotou a požadovanou hodnotou a následně se přivede do záběru obráběcího nástroje 4. Uvedená požadovaná hodnota se získala předem známým způsobem při seřizování obráběcího stroje, přičemž se v zaškolovacím cyklu na již obrobeným nebo předem umístěným seřizovacím obrobku změří úhlová natočení mezer ozubení, které reprezentují

-6• · · · · · · · 9 9 4 4 4 9 9

4 ···· · · · · • ··· · 999 9 9 4944

4 4 4 4 9 4 4 9

9994 44 44 44 44 9 požadovanou hodnotu, a získaná naměřená hodnota se uloží jako požadovaná hodnota pro použití řídícím systém obráběcího stroje. Po opracování se obrobek 1_ oddálí od záběru, uvolní a odejme ze vřetena pomocí podávacího zařízení, načež může začít nový cyklus.

U postupu známého z praxe podle stavu techniky uvedeného ve vynálezu se tento postup opakuje od obrobku k obrobku, dokud všechny součásti série nejsou obrobeny. Postup podle vynálezu na druhé straně umožňuje řídícímu systému obráběcího stroje automaticky vyvolat nový zaškolovací cyklus podle alespoň jednoho uvedeného kritéria dříve než se právě obráběný obrobek 1_ uvolní. V tomto zaškolovacím cyklu se měří úhlové natočení středu mezer ozubení právě obráběného obrobku. Toto měření poskytuje novou požadovanou hodnotu, která podle vynálezu automaticky nahradí předchozí platnou požadovanou hodnotu. Teprve potom se měřený obrobek 1 uvolní a odejme z pracovního vřetena 2. Postup obrábění následně pokračuje známým způsobem, dokud řídící systém obráběcího stroje opět nevyvolá automatický zaškolovací cyklus na právě obráběném obrobku 1_.

Předem definovaným kritériem pro solitérní referenci je například dosažení předem definovaného počtu provedených obráběcích cyklů. Počet může být závislý například na době obrábění. Tento počet obráběcích cyklů se do příštího následného vyvolání zaškolovacího cyklu s výhodou řídí empiricky stanoveným vývojem chování obráběcího stroje. Stanovení nebo výpočet intervalů mezi dvěma po sobě následujícími zaškolovacími cykly může být založeno na čase, na teplotě měřené na obráběcím stroji nebo na jiných rozhodujících kritériích. V případě konečného opracování obráběcím nástrojem, který lze opět upravit nebo opět nabrousit na obráběcím stroji, se doporučuje automatický zaškolovací cyklus, například po každé opakované úpravě nebo nabroušení. Je také možné použít několik těchto rozhodujících kritérií. Je dále možné zvolit stejné nebo různé intervaly mezi jednotlivými zaškolovacími cykly.

φφ φφφφ φφ φφ φφ φ φφ φ φφφφ φφφ φ φ φφφφ φφφφ φ φφφ φ φφφφφ φφφφ φφφφφ φφφφ φφφφφφ φφ φφ φφ φ

Samozřejmě může seřizovač nebo obsluha podle potřeby manuálně vyvolat zaškolovací cyklus, přičemž zaškolovací cyklus následně probíhá automaticky samostatně.

/.i'. QMoo

W - 0S7

-8···· 99

9 9

9999

Claims (9)

Patentové nároky

1. Způsob centrování mezer ozubení obrobků (1) s hrubě opracovaným ozubením, které se při sériové výrobě při jemném obrábění jeden po druhém upevní na pracovní vřeteno (2) obráběcího stroje pro konečné opracování ozubených kol, přičemž se během seřizování obráběcího stroje pomocí předem centrovaného nebo již broušeného seřizovacího obrobku provede zaškolovací cyklus pro stanovení požadované hodnoty středu mezer ozubení seřizovacího obrobku, přičemž se před cyklem obrábění obrobku upevněného na obráběcím stroji měří úhlové natočení jeho boků ozubení a obrobek určený k obrábění se centruje podle údaje požadované hodnoty, vyznačující se t í m, že se podle údaje alespoň jednoho kritéria, založeného na chování vývoje chyb obráběcího stroje, automaticky provede nový zaškolovací cyklus, při kterém právě obrobený obrobek zůstává po obráběcím cyklu upevněn a použije se jako nový seřizovači obrobek, přičemž se tyto nové zaškolovací cykly opakují v intervalech.

2. Způsob podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se t í m, že se použije alespoň jedno z následujících kritérií; dosažení předem definovaného počtu cyklů obrábění, dosažení předem definovaného časového intervalu, změna řezné síly, změna teploty obráběcího stroje.

3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že některá z těchto kritérií jsou vážená nebo nevážená.

4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že intervaly jsou konstantní nebo variabilní.

•9 9999

-99 9 9

9 9

9 9

9 9 9 ·99· 99

99 99 99 9

9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9

9 999 9 9 99999

9 9 9 9 9 9

99 99 99 9

5. Způsob podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že se trvání intervalů stanoví automaticky řídícím systémem obráběcího stroje podle měření provedených obráběcím strojem automaticky.

6. Způsob podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že doba trvání intervalů od jednoho k dalšímu automatickému zaškolovacímu cyklu závisí na teplotní charakteristice obráběcího stroje.

7. Způsob podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že nový zaškolovací cyklus se vyvolá automaticky po každé nové úpravě nebo novém nabroušení obráběcího nástroje.

8. Způsob podle nároků 1 až 7, v y z n a č u j í c í se t í m, že nový zaškolovací cyklus lze vyvolat manuálně operátorem, přičemž nový zaškolovací cyklus probíhá po spuštění automaticky.

9. Zařízení pro centrování mezer ozubení obrobků s hrubě opracovaným ozubením, které se při sériové výrobě jeden po druhém podrobí jemnému opracování, přičemž toto zařízení má pracovní vřeteno (2) pro upevnění některého z těchto obrobků (1), centrovací sondu (3) pro stanovení středu mezer ozubení upevněného obrobku a vyhodnocovací a řídící jednotku pro porovnání stanovené hodnoty středu mezer ozubení s uloženou požadovanou hodnotou a pro centrování obrobku určeného pro obrábění podle údaje požadované hodnoty, přičemž se uvedená hodnota získala z prvního zaškolovacího cyklu, vyznačující se tím, že řídící jednotka má podle údaje alespoň jednoho kritéria, založeného na chování vývoje chyb obráběcího stroje, po skončení obrábění možnost provést nový zaškolovací cyklus s ještě upevněným obrobkem v nezměněné poloze a uložit novou požadovanou

- 10···· ·· ·· *

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

9 9999 999 99 9 9999

9 9 9 9 9 9 9 9 9

999999 99 99 9 9 · hodnotu, získanou z tohoto nového zaškolovacího cyklu, za účelem jejího použití pro centrování následně uchyceného obrobku stejných sérií.