DE112012006475T5

DE112012006475T5 - Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung und Zahnradherstellungsverfahren

Info

Publication number: DE112012006475T5
Application number: DE112012006475.5T
Authority: DE
Inventors: c/o AI Machine Tech Co. Ltd. Nakagawa Fumio; c/o Aisin AI Co. Ltd. Muramatsu Kazuhiko; c/o AI Machine Tech Co. Ltd. Tanaka Daisuke; c/o AI Machine Tech Co. Ltd. Kato Takaaki; c/o AI Machine Tech Co. Ltd. Okada Futoshi; c/o Aisin AI Co. Ltd. Tsuji Hiromasa
Original assignee: Aisin AI Co Ltd; AI Machine Tech Co Ltd
Current assignee: Aisin Machinetech Corp Anjo Shi Jp; Aisin Corp
Priority date: 2012-06-06
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2015-03-12
Also published as: CN104507613B; WO2013183094A1; CN104507613A

Abstract

Bereitgestellt ist eine Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung und ein Zahnradherstellungsverfahren, das in der Lage ist, einen Bearbeitungsdruck für eine Verbesserung der Oberflächenrauhigkeit z. B. eines Zahnrads hoher Härte anzupassen. Eine Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung 10 hat eine Schrägverzahnungsschleifscheibe 2, eine Positionsanpassungseinheit 3, die in der Lage ist, eine relative Position einer Drehachse C der Schrägverzahnungsschleifscheibe 2 zu einer Drehachse X eines Werkstückzahnrads W zu bewegen, und eine Steuereinheit 7, die eine Relativpositionssteuerung 71 aufweist, die die Positionsanpassungseinheit 3 aktiviert, die relative Position der Drehachse C der Schrägverzahnungsschleifscheibe 2 so zu der Drehachse X des Werkstückzahnrads W anzupassen, dass die Schrägverzahnungsschleifscheibe 2 mit dem Werkstückzahnrad W mit einer Schleifscheibenzahnflanke 21 der Schrägverzahnungsschleifscheibe 2 mit lediglich einer der Werkstückzahnflanken 11, die einen Zahn des Werkstückzahnrads W ausbilden, in einem in Anlage befindlichen Eingriff ist, eine Schleifscheibendreheinheitssteuerung 72, die eine Schleifscheibendreheinheit 4 aktiviert, und eine Momentsteuereinheitssteuerung 73, die eine Drehmomentsteuereinheit 5 aktiviert, ein Drehmoment innerhalb eines vorbestimmten Bereichs anzupassen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Zahnflankenbearbeitungsvorrichtungen und Zahnradherstellungsverfahren und betrifft insbesondere eine Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung und ein Zahnradherstellungsverfahren zum Fertigstellen einer Zahnflanke eines Zahnrads hoher Härte unter Verwendung einer Schrägverzahnungsschleifscheibe.
Stand der Technik
Es ist bekannt, dass eine Zahnradzahnflanke mit einer verbesserten Oberflächenrauhigkeit (niedrigere Oberflächenrauhigkeit) eine bessere Lebensdauer und Übertragungsleistungsfähigkeit aufweist und weniger Geräusch erzeugt.
Das vorangehende Verfahren zum Fertigstellen einer Zahnflanke eines Zahnrads hoher Härte ist ein sehr wirkungsvolles Zahnradschleifverfahren, in dem gegenüberliegende Zahnflanken eines Werkstückzahnrads gleichzeitig fertig bearbeitet werden, während das Arbeitszahnrad gezwungen synchron mit Flankenoberflächen einer mit einem Gewinde versehenen Schleifscheibe gedreht wird, die mit einer hohen Drehzahl dreht. In dem Zahnradschleifverfahren gerät eine Flankenoberfläche einer Schleifscheibe (Schleifscheibenzahnflanke) mit einer Zahnflanke eines Werkstückzahnrads ohne einen Spalt dazwischen (Nullspiel) in Eingriff. Entsprechend kann die Schnittgeschwindigkeit der Schleifscheibe gesteuert werden, während ein Bearbeitungsdruck auf die Werkstückoberfläche schwer zu steuern ist. Als Ergebnis schwankt der Druck auf den Arbeitspunkt an der Zahnflanke abhängig von den Bearbeitungsbedingungen oder den Bearbeitungsumständen (z. B. die Schärfe und ein Verstopfen der Schleifscheibe, eines Bearbeitungsspiels), was manchmal einen hohen Druck über die Grenze des Werkstückzahnrads hinaus erzeugt, was möglicherweise zu einer Verbrennung durch Schleifen und einem Riss an der Zahnflanke des Werkstückzahnrads oder einer Beschädigung der Schleifscheibe führt.
In einem bekannten Zahnradschleifverfahren kann sogar, falls eine Endbearbeitungsschleifscheibe (Weich- oder Feinpolierpulver) verwendet wird, um die Oberflächenrauhigkeit der Zahnflanke zu verringern, da das Verfahren unter einer Bedingung ohne Spiel durchgeführt wird, was es schwierig macht, den Bearbeitungsdruck zu steuern, die Schleifscheiben beschädigt werden, und somit hat das Verfahren Grenzen im Verringern der Oberflächenrauhigkeit. Zum Verringern der Oberflächenrauhigkeit ist es nämlich erwünscht, den Bearbeitungsdruck zu steuern, um eine geeignete Bearbeitungsdrehzahl zu erlangen.
Andere Zahnflankenfertigbearbeitungsverfahren schließen ein Zahnradhonverfahren ein. Wie jedoch in der Patentliteratur 1 beschrieben ist, geraten in dem Verfahren Zahnflanken einer Schleifscheibe mit einem Zahnrad unter Nullspiel ein, um gleichzeitig gegenüberliegende Zahnflanken der Zahnrads fertig zu bearbeiten. Dies macht es schwierig, den Bearbeitungsdruck zwischen den Zahnflanken der Schleifscheibe und den Zahnflanken des Werkstückzahnrads fein zu steuern.
Zitierungsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP 6-126530 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die vorliegende Erfindung wurde unter Betrachtung der voranstehend beschriebenen Umstände gemacht und zielt dahin, eine Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung und ein Zahnradherstellungsverfahren bereitzustellen, in denen ein Bearbeitungsdruck reguliert wird, um die Oberflächenrauhigkeit eines Zahnrads hoher Härte zu verbessern.
Lösung des Problems
Um die voranstehend beschriebenen Probleme zu lösen, hat eine Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung: eine Schrägverzahnungsschleifscheibe, die so gelagert ist, dass sie um eine Drehachse drehbar ist; eine Werkstückzahnradlagereinheit, die ein Werkstückzahnrad so lagert, dass es um eine Drehachse drehbar ist; eine Positionsanpassungseinheit, die in der Lage ist, eine Relativposition der Drehachse der Schrägverzahnungsschleifscheibe zu der Drehachse des Werkstückzahnrads zu bewegen; eine Schleifscheibendreheinheit, die die Schrägverzahnungsschleifscheibe dreht; eine Drehmomentsteuereinheit, die das Drehmoment des Werkstückzahnrads steuert; und eine Steuereinheit, die eine Relativpositionssteuerung aufweist, die die Positionsanpassungseinheit aktiviert, die Relativposition der Drehachse der Schrägverzahnungsschleifscheibe so zu der Drehachse des Werkstückzahnrads anzupassen, dass die Schrägverzahnungsschleifscheibe mit dem Werkstückzahnrad so in Eingriff gerät, dass eine Schleifscheibenzahnflanke der Schrägverzahnungsschleifscheibe gegen lediglich eine der Arbeitszahnflanken in Anlage ist, die einen Zahn des Werkstückzahnrads ausbilden, eine Schleifscheibendreheinheitssteuerung, die die Schleifscheibendreheinheit aktiviert, und eine Momentsteuereinheitsteuerung, die die Drehmomentsteuereinheit aktiviert, um das Drehmoment innerhalb eines vorbestimmten Bereichs anzupassen.
Hier hat die Schrägverzahnungsschleifscheibe eine Schleifscheibe mit Gewinde, die einen größeren Zahnwinkel aufweist. Die Schleifscheibe mit Gewinde weist einen oder zwei oder mehr Gewindegänge auf.
In der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Schrägverzahnungsschleifscheibe aus einem verformbaren elastischen Material hergestellt sein, damit die Schleifscheibenzahnflanke einer Form der Arbeitszahnflanke entspricht.
In der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Schleifscheibendrehsteuerung die Schleifscheibendreheinheit drehen, und die Drehmomentsteuereinheitsteuerung kann die Richtung des Drehmoments umschalten, um das Werkstückzahnrad in eine Richtung und die andere zu drehen, und bearbeitet die eine und die andere Arbeitszahnflanke des Werkstückzahnrads.
In der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung weist die Schrägverzahnungsschleifscheibe bevorzugt eine Zahndicke auf, die kleiner als eine Lückenweite des Werkstückzahnrads ist.
In der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Steuereinheit eine Schwingungssteuerung aufweisen, die die Positionsanpassungseinheit aktiviert, um die Schrägverzahnungsschleifscheibe und/oder das Werkstückzahnrad schwingen zu lassen.
Die Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung hat einen Schleifscheibenabrichter, der eine Form von zumindest einem Paar benachbarter Spitzen aufweist, und die Schleifscheibenzahnflanke ausbildet und abrichtet, während eine Spitze der Schleifscheibe mit einem durch das Paar Spitzen ausgebildeten Tal zurückgehalten bleibt.
In der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung können beide Endoberflächen des Schleifscheibenabrichters darauf ausgebildete Zylinderformabschnitte aufweisen, die gleichwertig zu einem kleinen Durchmesser des Werkstückzahnrads sind.
In der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Werkstückzahnradlagereinheit, die das Werkstückzahnrad drehbar lagert, mit einem Torsionspuffer bereitgestellt sein, der ein Ausmaß einer Torsion erzeugt.
Um die voranstehend beschriebenen Probleme zu lösen, verwendet ein Zahnradherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung ebenfalls eine Bearbeitungsvorrichtung mit einer Schrägverzahnungsschleifscheibe, die so gelagert ist, dass sie um eine Drehachse drehbar ist, und einer Werkstückzahnradlagereinheit, die ein Werkstückzahnrad so lagert, dass es um eine Drehachse drehbar ist, und das Verfahren hat die Schritte: einen Positionsanpassungsschritt, der eine relative Position der Drehachse der Schrägverzahnungsschleifscheibe zu der Drehachse des Werkstückzahnrads so anpasst, dass die Schrägverzahnungsschleifscheibe mit dem Werkstückzahnrad mit einer Schleifscheibenzahnflanke der schräg verzahnten Schleifscheibe an lediglich einer der Arbeitszahnflanken in Anlage ist, die einen Zahn des Werkstückzahnrads ausbildet, in Eingriff ist; einem Schleifscheibendrehschritt, der die Schrägverzahnungsschleifscheibe dreht, und einem Drehmomentsteuerschritt, der ein Drehmoment des Werkstückzahnrads innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in dem Zug des Schleifscheibendrehschritts anpasst.
Der Schleifscheibendrehschritt kann nach der Beendigung von, im Zuge von oder vor dem Beginnen des Positionsanpassungsschritts beginnen.
In dem Zahnradherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann die Schrägverzahnungsschleifscheibe aus einem verformbaren elastischen Material hergestellt sein, damit die Schleifscheibenzahnflanke einer Form der Arbeitszahnflanke entspricht.
In dem Zahnradherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann die Schrägverzahnungsschleifscheibe in dem Schleifscheibendrehschritt gedreht werden, und die Richtung des Drehmoments kann umgeschaltet werden, um das Werkstückzahnrad in eine Richtung und die andere Richtung zu drehen, und dabei die eine und die andere Arbeitszahnflanke des Werkstückzahnrads in dem Drehmomentsteuerschritt bearbeitet werden.
In dem Zahnradherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung weist die Schrägverzahnungsschleifscheibe bevorzugt eine Zahndicke auf, die kleiner als eine Lückenweite des Werkstückzahnrads ist.
In dem Zahnradherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann in dem Schleifscheibendrehschritt die Schrägverzahnungsschleifscheibe und/oder das Werkstückzahnrad geschwungen werden, und außerdem kann ein Schwingschritt, der die relative Position der Drehachse der Schrägverzahnungsschleifscheibe zu der Drehachse des Werkstückzahnrads ändert, durchgeführt werden.
In dem Zahnradherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung eines Schleifscheibenabrichters, der eine Form von zumindest einem Paar, von benachbarten Spitzen aufweist, ein Schleifscheibenabrichtungsschritt durchgeführt werden, der die Schleifscheibenzahnflanke ausbildet und abrichtet, während eine Spitze der Schleifscheibe mit einem durch das Paar Spitzen ausgebildeten Tal beibehalten bleibt.
In dem Zahnradherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung können beide Endoberflächen des Schleifscheibenabrichters Zylinderformabschnitte darauf ausgebildet aufweisen, die gleichwertig einem kleinen Durchmesser des Werkstückzahnrads sind, und der Schleifscheibenabrichtungsschritt kann Ausbilden und Abrichten der Schleifscheibenzahnflanke unter Verwendung der Zylinderformabschnitte haben.
In dem Zahnradherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann die Werkstückzahnradlagereinheit, die das Werkstückzahnrad drehbar lagert, mit einem Torsionspuffer bereitgestellt sein, der ein Ausmaß einer Torsion erzeugt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
In einer Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung gerät eine Schrägverzahnungsschleifscheibe mit einem Werkstückzahnrad in Eingriff, wobei eine Schleifscheibenzahnflanke der Schrägverzahnungsschleifscheibe an lediglich einer Werkstückzahnflanke in Anlage ist, die einen Zahn des Werkstückzahnrads ausbildet, während die andere Werkstückzahnflanke nicht mit einer Schleifscheibenzahnflanke in Anlage ist, und dann dreht eine Schleifschiebendreheinheit die Schrägverzahnungsschleifscheibe. Da nämlich die andere Werkstückzahnflanke des Werkstückzahnrads nicht mit der Schleifscheibenzahnflanke in Berührung ist, dreht die Schrägverzahnungsschleifscheibe mit einem Spalt zwischen der anderen Werkstückzahnflanke und der Schleifscheibenzahnflanke. Dies macht es einfacher, den Bearbeitungsdruck zwischen der Schleifscheibenzahnflanke und der Werkstückzahnflanke zu steuern. Der Bearbeitungsdruck wird durch eine Drehmomentsteuereinheit gesteuert, die das Drehmoment des Werkstückzahnrads steuert. Dies gestattet eine Verbesserung der Oberflächenrauhigkeit der Werkstückzahnflanke des Werkstückzahnrads, während ein Verbrennen durch Schleifen und ein Riss des Werkstückzahnrads oder eine Beschädigung der Schleifscheibe vermieden ist.
Ein Spalt zwischen der Schleifscheibenzahnflanke und der Werkstückzahnflanke macht es einfacher, die Relativposition einer Drehachse der Schrägverzahnungsschleifscheibe zu einer Drehachse des Werkstückzahnrads zu ändern. Dies gestattet es, die Werkstückzahnflanke unter Berücksichtigung eines Zahnrads zu bearbeiten, mit der das Werkstückzahnrad tatsächlich in Eingriff zu bringen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist als Schrägverzahnungsschleifscheibe ein elastisches Material verwendet, damit die Schleifscheibenzahnflanke der Form der Werkstückzahnflanke entspricht. Dies macht es einfacher, den Bearbeitungsdruck zu steuern, ohne dass die Genauigkeit der vorangehenden Prozesse beeinträchtigt ist, und vermeidet dabei ein Verbrennen durch Schleifen und einen Riss des Werkstückzahnrads oder eine Beschädigung der Schleifscheibe. Die verformbare Schleifscheibe verformt sich entlang einer Unebenheit an der Zahnflanke, die in vorangehenden Prozessen verursacht wurde, was ansonsten den Bearbeitungsdruck variieren könnte, und dabei wir die Genauigkeit der vorangehenden Prozesse kaum beeinträchtigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Drehmoment des Werkstückzahnrads umgeschaltet, während die Schrägverzahnungsschleifscheibe mit einer konstanten Drehzahl dreht, was es gestattet, dass beide Werkstückzahnflanken, die eine Spitze des Werkstückzahnrads ausbilden, nacheinander bearbeitet werden, ohne das Werkstückzahnrad oder die Schrägverzahnungsschleifscheibe mit einer unterschiedlichen Orientierung wieder zu montieren. Allgemein ist ein hohes Moment erforderlich, um die Drehrichtung der Schrägverzahnungsschleifscheibe schnell umzukehren. In der vorliegenden Erfindung ist es jedoch lediglich erforderlich, die Richtung des Drehmoments der Drehmomentsteuereinheit umzukehren, während die Schrägverzahnungsschleifscheibe mit einer konstanten Drehzahl in eine Richtung dreht, da das Umkehren des Moments durch die Drehmomentsteuereinheit mit einem niedrigen Moment erlangt wird, muss die Vorrichtung insgesamt keinen Motor mit hoher Abgabe erfordern, und dabei kann die gesamte Vorrichtung einschließlich eines Motors in ihrer Größe verringert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Schrägverzahnungsschleifscheibe eine Zahndicke auf, die kleiner als eine Lückenweite des Werkstückzahnrads ist. Dies macht es einfacher, die relative Position der Schrägverzahnungsschleifscheibe zu dem Werkstückzahnrad anzupassen, was es ermöglicht, dass die Schleifscheibenzahnflanke mit nur einer der Werkstückzahnflanken in Anlage gerät, wodurch eine Spitze des Werkstückzahnrads zuverlässiger ausgebildet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung aktiviert die Steuereinheit die Positionsanpassungseinheit, um die Schrägverzahnungsschleifscheibe und/oder das Werkstückzahnrad schwingen zu lassen, und ändert dabei die Relativposition des Werkstückzahnrads zu der Schrägverzahnungsschleifscheibe. Dies gestattet es, für die zu bearbeitende Werkstückzahnflanke ein Zahnrad zu berücksichtigen, mit dem das Werkstückzahnrad tatsächlich in Eingriff zu bringen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umgibt ein durch ein Paar benachbarte Spitzen des Schleifscheibenabrichters ausgebildetes Tal eine Spitze der Schleifscheibe, und somit wird die Spitze der Schleifscheibe durch das Ausbilden und Abrichten kaum verformt. Deswegen bildet der Schleifscheibenabrichter die Schleifscheibe insbesondere wirkungsvoll aus und richtet sie ab, wenn die Schleifscheibe aus einem verformbaren elastischen Material hergestellt ist, damit die Schleifscheibenzahnflanke der Form der Werkstückzahnflanke entspricht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weisen beide Endoberflächen des Schleifscheibenabrichters darauf ausgebildet Zylinderformabschnitte auf, die gleichwertig zu einem kleinen Durchmesser des Werkstückzahnrads sind. Dies ermöglicht es dem Schleifscheibenabrichter, die Schleifscheibe weiterhin wirkungsvoll auszubilden und abzurichten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Werkstückzahnradlagereinheit, die das Werkstückzahnrad drehbar lagert, mit einem Torsionspuffer bereitgestellt, der ein Ausmaß einer Torsion erzeugt. Dies stellt Fähigkeiten zum Messen des Moments der Zahnradwelle bereit und zum Speichern des Moments darin bereit, um die Maschinenlast (Moment) an der Zahnflanke zu messen und für eine stabilere Bearbeitungslast (Moment).
In dem Zahnradherstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gerät eine Schleifscheibenzahnflanke der Schrägverzahnungsschleifscheibe an lediglich einer Art der Werkstückzahnflanken in Anlage, die einen Zahn des Werkstückzahnrads in dem Positionsanpassungsschritt ausbildet, und die Schrägverzahnungsschleifscheibe wird in dem Schleifscheibendrehschritt gedreht. Somit ist die andere Werkstückzahnflanke des Werkstückzahnrads nicht mit der Schleifscheibenzahnflanke in Berührung, und dabei ist ein Spalt sichergestellt, während die Werkstückzahnflanke bearbeitet wird. Dies macht es einfacher, den Bearbeitungsdruck zwischen der Schleifscheibenzahnflanke und der Werkstückzahnflanke zu steuern. Der Bearbeitungsdruck wird durch Anpassen des Drehmoments des Werkstückzahnrads innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in dem Drehmomentsteuerschritt gesteuert. Dies gestattet eine Verbesserung der Oberflächenrauhigkeit der Werkstückzahnflanke des Werkstückzahnrads, während ein Verbrennen durch Schleifen und ein Riss des Werkstückzahnrads oder eine Beschädigung der Schleifscheibe vermieden ist.
Ein Spalt zwischen der Schleifscheibenzahnflanke und der Werkstückzahnflanke macht es einfacher, die relative Position der Schrägverzahnungsschleifscheibe zu dem Werkstückzahnrad zu ändern. Dies gestattet es, dass die Werkstückzahnflanke unter Berücksichtigung eines Zahnrads bearbeitet wird, mit dem das Werkstückzahnrad tatsächlich in Eingriff zu bringen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein verformbares elastisches Material für die Schrägverzahnungsschleifscheibe eingesetzt, damit die Schleifscheibenzahnflanke der Form der Werkstückzahnflanke entspricht. Dies macht es einfacher, den Bearbeitungsdruck zu steuern, ohne durch die Genauigkeit in den vorangehenden Prozessen beeinträchtigt zu werden, und dabei ein Verbrennen durch Schleifen und einen Riss des Werkstückzahnrads oder eine Beschädigung der Schleifscheibe zu vermeiden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Schrägverzahnungsschleifscheibe in eine Richtung in dem Schleifscheibendrehschritt gedreht, und das Drehmoment des Werkstückzahnrads wird in dem Drehmomentsteuerschritt umgeschaltet, was es gestattet, dass beide Werkstückzahnflanken, die eine Spitze des Werkstückzahnrads ausbilden, eine Zahnflanke nach der anderen bearbeitet werden, ohne das Werkstückzahnrad oder die Schrägverzahnungsschleifscheibe mit einer unterschiedlichen Orientierung wieder zu montieren. Im Allgemeinen ist ein hohes Moment erforderlich, um die Drehrichtung der Schrägverzahnungsschleifscheibe umzukehren. In der vorliegenden Erfindung ist es jedoch lediglich erforderlich, die Richtung des Drehmoments der Drehmomentsteuereinheit umzukehren, während die Schrägverzahnungsschleifscheibe mit einer konstanten Drehzahl in eine Richtung gedreht wird. Da das Umkehren des Moments durch die Drehmomentsteuereinheit mit einem niedrigen Moment erlangt wird, erfordert die Vorrichtung insgesamt keinen Motor mit hoher Leistung, wodurch die gesamte Vorrichtung einschließlich eines Motors in ihrer Größe verringert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Schrägverzahnungsschleifscheibe eine Zahndicke auf, die kleiner als eine Lückenweite des Werkstückzahnrads ist. Entsprechend gerät die Schleifscheibenzahnflanke an lediglich einer der Werkstückzahnflanken in Anlage, wodurch eine Spitze des Werkstückzahnrads zuverlässiger ausgebildet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die relative Position der Drehachse des Werkstückzahnrads zu der Drehachse der Schrägverzahnungsschleifscheibe in dem Schwingungsschritt geändert werden. Dies gestattet es, dass die Werkstückzahnflanke unter Berücksichtigung eines Zahnrads bearbeitet wird, mit dem das Werkstückzahnrad tatsächlich in Eingriff zu bringen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch Verwendung eines Schleifscheibenabrichters, der eine Form von zumindest einem Paar benachbarter Spitzen aufweist, der Schleifscheibenabrichteschritt durchgeführt, der die Schleifscheibenzahnflanke ausbildet und abrichtet, während eine Spitze der Schleifscheibe mit einem durch das Paar Spitzen ausgebildeten Tal beschränkt bleibt. Deswegen bildet der Schleifscheibenabrichter die Schleifscheibe wirkungsvoll aus und richtet sie ab.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weisen beide Endoberflächen des Schleifscheibenabrichters Zylinderformabschnitte darauf ausgebildet auf, die gleich einem kleinen Durchmesser des Werkstückzahnrads sind, und der Schleifscheibenabrichteschritt hat einen Prozess, die Schleifscheibenzahnflanken unter Verwendung der Zylinderformabschnitte auszubilden und abzurichten. Deswegen bildet der Schleifscheibenabrichter weiter wirkungsvoll die Schleifscheibe aus und richtet sie ab.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Werkstücklagereinheit, die das Werkstückzahnrad drehbar lagert, mit einem Torsionspuffer bereitgestellt, der ein Ausmaß einer Torsion erzeugt. Dies stellt Fähigkeiten zum Messen des Moments der Zahnradwelle und zum Speichern des Moments darin zu messen der Bearbeitungslast (Moment) an der Zahnflanke und für eine stabilere Bearbeitungslast (Moment) bereit.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung 10 einer ersten Ausführungsform erläutert.
2 ist eine teilweise Querschnittsansicht einer Drehmomentsteuereinheit 5, die in der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform verwendet ist, wobei die Ansicht die Konfiguration der Einheit zeigt.
3 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines Anpassungselements 8, das in der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform verwendet ist, wobei die Ansicht die Konfiguration des Elements zeigt.
4 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A der 3.
5 ist eine Ansicht, die die Konfiguration der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform erläutert.
6 ist ein Flussdiagramm eines Zahnradherstellungsverfahrens, das durch die Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
7 ist ein Flussdiagramm eines Schleifscheibendrehschritts S4 des Zahnradherstellungsverfahrens, der durch die Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
8 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Anpassungselements 9 erläutert, das in einer Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung einer zweiten Ausführungsform verwendet wird.
9(a) bis 9(c) sind Ansichten, die ein Verfahren zum Messen des Drehmoments in der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform erläutern, wo (a) einen Anfangszustand und (b) und (c) Verschiebungen von dem Anfangszustand zeigen.
10 ist eine Ansicht, die die Systemkonfiguration einer Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung eines Beispiels 1 zeigt.
11 ist eine Ansicht, die die Systemkonfiguration einer Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung eines Beispiels 2 zeigt.
12 ist eine Ansicht, die eine beispielhafte Systemkonfiguration einer Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung eines Beispiels 3 zeigt.
13 ist eine Ansicht, die eine beispielhafte Systemkonfiguration einer Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung eines Beispiels 4 zeigt.
14 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Schleifscheibenabrichters 23 erläutert, der in der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung einer ersten modifizierten Ausführungsform verwendet ist.
15 ist eine teilweise Querschnittsansicht von 14.
16(A) und 16(B) sind Ansichten, die bekannte Verfahren zum Ausbilden und Abrichten einer Zahnflanke einer Schleifscheibe erläutern.
17 ist eine Ansicht, die einen Schleifscheibenabrichter einer zweiten modifizierten Ausführungsform beispielhaft darstellt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Typische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf 1 bis 9(c) beschrieben. Eine Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung und ein Zahnradherstellungsverfahren gemäß der Ausführungsform werden verwendet, um Zahnflanken von Stirn- oder schräg verzahnten Zahnrädern als ein Werkstückzahnrad W zu bearbeiten. Das in der Ausführungsform verwendete Bearbeitungsverfahren bearbeitet Zahnflanken eine nach der anderen, wo der Bearbeitungsgrad insignifikant ist. Die Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung und das Zahnradherstellungsverfahren gemäß der Ausführungsform können z. B. auf Schleif-, Hon-, und Superendbearbeitungsverfahren (Superfinishingverfahren) oder auf ein Schabverfahren angewendet werden, wo eine Schleifscheibe anstelle eines Schneiders verwendet wird.
Erste Ausführungsform
Eine Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform hat eine Schleifscheibe (Schrägverzahnungsschleifscheibe) 2, eine Positionsanpassungseinheit 3, einen Schleifscheibendrehmotor (Schleifscheibendreheinheit) 4, eine Drehmomentsteuereinheit 5 und eine Steuereinheit 7, wie aus 1 ersichtlich ist.
Eine Schleifscheibe mit Gewinde, die eine Schrägverzahnungsschleifscheibe mit einem größeren Zahnwinkel ist, wird als die Schleifscheibe 2 verwendet. Die Schleifscheibe 2 ist aus einem verformbaren elastischen Material hergestellt, damit eine Schleifscheibenzahnflanke 21 der Form einer Werkstückzahnflanke 11 eines Werkstückzahnrads W entspricht. Die Zahndicke der Schleifscheibe 2 ist kleiner als die Lückenweite des Werkstückzahnrads W. Die Schleifscheibe 2 ist durch eine Montagebasis (nicht gezeigt) gelagert, damit sie um die Drehachse C drehbar ist.
Der Schleifscheibendrehmotor 4 dreht die Schleifscheibe 2 um die Drehachse C über einen Untersetzungsmechanismus (nicht dargestellt, nicht immer notwendig).
Wie aus 2 ersichtlich ist, hat die Drehmomentsteuereinheit 5 eine Werkstückzahnradlagereinheit 6, ein Halteelement 51 und ein Anpassungselement 52. Die Werkstückzahnradlagereinheit 6 hat eine Welle 61, die ein Ende 611 in das Werkstückzahnrad W eingefügt aufweist, ein Presselement 62, das das Werkstückzahnrad W von beiden Seiten mit einem Flansch 612 der Welle 61 klemmt, und ein Befestigungselement 63, das durch die Mitte des Presselements 62 durchtritt und in das Ende 611 der Welle 61 eingefügt und daran befestigt ist. Das Ende 611, das in den inneren Umfang des Werkstückzahnrads W eingefügt ist, weist eine Schraubbohrung 613 auf, die sich in der axialen Richtung öffnet, und in die das Befestigungselement 63 eingefügt und befestigt wird. Das Presselement 62 weist an der Mitte eine Durchgangsbohrung 621 auf, die mit der Schraubbohrung 613 der Welle 61 in Verbindung ist, wenn das Element 62 mit dem Ende 611 der Welle 61 ausgerichtet ist. Das Befestigungselement 63 hat eine Schraube 631 in die Durchgangsbohrung 621 des Presselements 62 und die Schraubbohrung 613 der Welle 61 eingefügt und befestigt, und eine Scheibe 632 zwischen der Schraube 631 und dem Presselement 62 platziert. Die Welle 61 der Werkstückzahnradlagereinheit 6 ist drehbar durch das Halteelement 51 an einem Abschnitt mit Ausnahme des Endes 611 gehalten, das in das Werkstückzahnrad W eingefügt ist, und eine haltende drehende Welle 615, die an dem anderen Ende 614 der Welle 61 angebracht ist. Das Halteelement 51 hat einen Körper 511 an einem Sitz befestigt (nicht gezeigt) und ein Lager 512. Der Körper 511 weist eine Durchgangsbohrung 511a darin ausgebildet auf, durch die die Welle 61 eingefügt ist, und hält die Welle 61 (Werkstückzahnradlagereinheit 6) über das Lager 512 drehbar. Das Werkstückzahnrad W wird durch das Halteelement 51 drehbar gelagert auf die Welle 61 der Werkstückzahnradlagereinheit 6 gegeben, das Presselement 62 wird mit dem Ende 611 der Welle 61 ausgerichtet und durch das Befestigungselement 63 befestigt, und somit ist das Werkstückzahnrad W derart gelagert, dass das Werkstückzahnrad W in Zusammenhang mit der Werkstückzahnradlagereinheit 6 um eine Drehachse X drehbar ist.
Das Anpassungselement 52 ist an der haltenden drehenden Welle 615 der Werkstückzahnradlagereinheit 6 bereitgestellt, die in das Werkstückzahnrad W eingefügt ist. Ein Drehmoment des Werkstückzahnrads W wird auf einen vorbestimmten Bereich z. B. durch Einfügen der haltenden drehenden Welle 615 durch einige Öldichtungen 521 angepasst.
3 und 4 zeigen ein Anpassungselement 8, das ein Drehmoment des Werkstückzahnrads W unter Verwendung von anderen Elementen als den Öldichtungen 521 anpasst. Eine erste Scheibe 81, die in Zusammenhang mit der Welle 61 dreht, ist um den äußeren Umfang des anderen Endes 614 der Welle 61 gegenüber dem Ende 611 gepasst, das in das Werkstückzahnrad W eingefügt ist. Eine zweite Scheibe 83 ist um den äußeren Umfang einer haltenden drehenden Welle 616 platziert, die an dem anderen Ende 614 derart befestigt ist, dass die zweite Scheibe 83 relativ zu der ersten Scheibe 81 über das Reibmaterial 82 drehbar ist. Das Reibmaterial 82 weist eine Form eines Rings auf und ist zwischen der ersten Scheibe 81 und der zweiten Scheibe 83 in der axialen Richtung der Welle 61 positioniert. Obwohl das Reibmaterial 82 an der Oberfläche der zweiten Scheibe 83 (einer mit der ersten Scheibe 81 in Anlage befindliche Fläche) in der Ausführungsform befestigt ist, kann es an der Oberfläche der ersten Scheibe 81 (einer an der zweiten Scheibe 83 in Anlage befindlichen Fläche) oder sowohl an den ersten und zweiten Scheiben 81 und 83 befestigt sein. Die Form des Reibmaterials 82 ist nicht auf eine Form eines Rings begrenzt, und eine Mehrzahl von Reibmaterialien 82 kann an einem geeigneten Abstand in der Umfangsrichtung (in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen) angeordnet sein.
An einem Abschnitt des äußeren Umfangs der zweiten Scheibe 83 sind zwei stangenartige Anschläge 86 in der Umfangsrichtung Seite an Seite platziert. Die Anschläge 86 sind in die zweite Scheibe 83 an einem der Enden so eingepasst, dass deren Achsen in der axialen Richtung der Welle 61 orientiert sind. Die anderen Ende der Anschläge 86 erstrecken sich in der axialen Richtung von der zweiten Scheibe 83, und ein Messelement 87 eines elastischen Körpers ist zwischen die ausgedehnten Abschnitte der zwei Anschläge 86 eingefügt. Das Messelement 87 ist an einem Gehäuse 80 durch ein Befestigungselement 872 zusammen mit einem Hilfselement 871 an der äußeren Umfangsseite der zweiten Scheibe 83 befestigt. Ein Dehnungsmessinstrument ist an dem Messelement 87 angebracht, und der gemessene Wert wird zu einer später beschriebenen Momentsteuereinheitsteuerung 73 übertragen. Beispiele des Dehnungsmessinstruments schließen eines ein, dass die Größenordnung einer Dehnung wie z. B. mit einem Dehnmessstreifen misst, oder eines, das durch Bestimmen einer Position des Messelements 87 (relativ zu der Position unter keinem Drehmoment) wie z. B. durch ein optisches Verfahren misst, wobei die Messgrundlagen und die Messverfahren nicht irgendwie begrenzt sind.
Die zweite Scheibe 83 ist über ein Lager 84 durch die haltende drehende Welle 616 drehbar gelagert, die an dem anderen Ende 614 der Welle 61 an der Seite gegenüber dem Reibmaterial 82 in der axialen Richtung befestigt ist. Eine Spiralfeder 85 und eine Hilfsscheibe 88 sind zwischen der zweiten Scheibe 83 und dem Gehäuse 80 in der axialen Richtung platziert. Die Spiralfeder 85 gerät an einem Ende an der zweiten Scheibe 83 und einem anderen Ende der Hilfsscheibe 88 in Anlage, und kann in der axialen Richtung ausgedehnt oder zusammengedrückt werden. Die Hilfsscheibe 88 wird in der axialen Richtung durch ein Momentanpassungselement 89, das von außerhalb des Gehäuses 80 eingefügt ist, an der Fläche gegenüber der mit der Spiralfeder 85 in Eingriff befindlichen Fläche gedrückt.
Das Momentanpassungselement 89 ist in die axiale Richtung beweglich. Durch das Bewegen in die axiale Richtung passt das Momentanpassungselement 89 die Größenordnung des auf das Werkstückzahnrads W aufgebrachten Drehmoments an, das mit dem zwischen dem Werkstückzahnrad W und der Schleifscheibe 2 wirkenden Druck zusammenhängt. Zum Beispiel wird zum Erhöhen des Drehmoments des Werkstückzahnrads W das Momentanpassungselement 89 in der axialen Richtung zu der Welle 61 bewegt, und dann drückt die Hilfsscheibe 88 die Spiralfeder 85 in die axiale Richtung. Die Spiralfeder 85, die in die Zusammendrück-Richtung belastet ist, drückt die zweite Scheibe 83 in die axiale Richtung, und dann wird das Reibmaterial 82 gegen die erste Scheibe 81 gedrückt. Als Ergebnis ändert die Welle 61, die in Zusammenhang mit dem Werkstückzahnrad W dreht, das um die Drehachse X dreht, das Drehmoment entsprechend der Druckkraft in eine Richtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung, und erhöht dabei das Drehmoment.
Das Momentanpassungselement 89 der Ausführungsform weist ein Gewinde (nicht gezeigt) auf, das an dessen äußeren Umfang ausgebildet ist und mit dem Gehäuse 80 in Gewindeeingriff ist. Das Momentanpassungselement 89 bewegt sich durch die Tätigkeit des Gewindes in die axiale Richtung, wenn das Element 89 sich dreht. Ebenfalls wird das Momentanpassungselement 89 durch die Momentsteuereinheitsteuerung 73 gedreht, die später beschrieben wird. Das das Momentanpassungselement 89 in die axiale Richtung bewegende Mittel ist nicht auf ein Gewinde begrenzt, so lange es relativ zu dem Gehäuse 80 in die axiale Richtung bewegt wird.
Zurück zu 1 hat die Positionsanpassungseinheit 3 eine Zufuhrschraube (nicht gezeigt) und einen Servomotor (nicht gezeigt) der bei einem Ende der Zufuhrschraube in Eingriff ist, und das andere Ende der Zufuhrschraube ist mit der Montagebasis in Eingriff. Die Montagebasis lagert die Schleifscheibe 2 drehbar und ist beweglich an dem Sitz (nicht gezeigt) platziert. Die Positionsanpassungseinheit 3 passt eine relative Position der Drehachse C der Schleifscheibe 2 zu der Drehachse X des Werkstückzahnrads W durch Aktivierung des Servomotors an.
Ein anderer Motor wie z. B. ein Impulsmotor kann als der Servomotor eingesetzt sein.
Die Steuereinheit 7 hat eine relative Positionssteuerung 71, eine Schleifscheibendreheinheitssteuerung 72, eine Momentsteuereinheitssteuerung 73 und eine Schwingungssteuerung 74. Die Relativpositionssteuerung 71 aktiviert die Positionsanpassungseinheit 3, um die relative Position der Drehachse C der Schleifscheibe 2 zu der Drehachse X des Werkstückzahnrads W so anzupassen, dass die Schleifscheibe 2 mit dem Werkstückzahnrad W in Eingriff ist, wobei die Schleifscheibenzahnflanke 21 der Schleifscheibe 2 mit lediglich einer der Werkstückzahnflanken 11 in Anlage ist, die einen Zahn des Werkstückzahnrads bilden. Die Positionsanpassung, in der die Schleifscheibe 2 mit dem Werkstückzahnrad W mit einem Spalt d zwischen der Schleifscheibenzahnflanke 21 und der anderen Werkstückzahnflanke 12 des Werkstückzahnrads W sichergestellt in Eingriff gerät, kann mechanisch oder elektrisch durchgeführt werden. In der ersten Ausführungsform ist z. B. die Zahndicke der Schleifscheibe 2 kleiner als die Lückenweite des Werkstückzahnrads W, so dass die Bewegung der Schleifscheibe 2 und/oder des Werkstückzahnrads W mechanisch anhält, wenn die Zahnspitze des Werkstückzahnrads W die untere Anschlussfläche der Schleifscheibe 2 berührt. Alternativ kann die Positionsanpassung derart vorgesehen sein, dass der Spalt zwischen der Schleifscheibenzahnflanke 21 und der anderen Werkstückzahnflanke 12 des Werkstückzahnrads W unter Verwendung eines optischen Positionssensors, einer Ultraschallabstandmessvorrichtung oder einer optischen Abstandmessvorrichtung gemessen wird, und dann die Positionsanpassungseinheit 3 aktiviert wird, um die relative Position zu einer objektiven relativen Position ausgehend von dem Messergebnis anzupassen. Ebenfalls kann die Positionsanpassung derart sein, dass ein Positionsverhältnis zwischen der Drehachse C der Schleifscheibe 2 und der Drehachse X des Werkstückzahnrads W, die den Spalt d gestattet, zuvor berechnet wird, und dann die Position der Drehachse C der Schleifscheibe 2 und/oder die Drehachse X des Werkstückzahnrads W an die Position angepasst wird.
Die Schleifscheibendreheinheitssteuerung 72 steuert den Schleifscheibendrehmotor 4, um die Drehrichtung der Schleifscheibe 2 umzuschalten. Wenn in 1 die Schleifscheibe 2 in einer Drehrichtung N (Drehrichtung Z) dreht, bewegt sich ein Zahn (Spitze) augenscheinlich in die Richtung eines Kreis G, da das Werkstückzahnrad W in dem in 1 dargestellten Querschnitt sich in die Drehrichtung A dreht. Das Steuern der Drehung der Schleifscheibe 2 ist nicht insbesondere begrenzt, sondern es wird erwünschenswert derart gesteuert, dass die Schleifscheibe eine konstante Umfangsgeschwindigkeit beibehält. Wenn die Schleifscheibe verschließen ist und klein geworden ist, ist des entsprechend erwünscht, eine konstante Umfangsgeschwindigkeit z. B. derart beizubehalten, indem die Winkelgeschwindigkeit der Schleifscheibe 2 erhöht wird.
Die Momentsteuereinheitsteuerung 73 aktiviert die Drehmomentsteuereinheit 5, um das Drehmoment F des Werkstückzahnrads W innerhalb des vorbestimmten Bereichs anzupassen. Die Momentsteuereinheitsteuerung 73 erfasst das Drehmoment F des Werkstückzahnrads W und passt dieses an. Die Momentsteuereinheitsteuerung 73 bestimmt das Drehmoment F des Werkstückzahnrads W ausgehend von der durch das Messelement 87 des Anpassungselements 8 der Drehmomentsteuereinheit 5 gemessenen Dehnung. Dann überträgt die Steuerung 73 ein Steuersignal zum Bewegen des Momentanpassungselements 89 des Anpassungselements 8 in die axiale Richtung, so dass das bestimmte Drehmoment F innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt. Wenn das erfasste Drehmoment F unter dem vorbestimmten Bezugsbereich liegt, wird das Momentanpassungselement 89 in eine Richtung bewegt, um das Drehmoment F zu erhöhen, wenn das erfasste Drehmoment F oberhalb des vorbestimmten Bezugsbereichs liegt, wird das Momentanpassungselement 89 in eine Richtung bewegt, um das Drehmoment F zu verringern, und wenn das erfasste Drehmoment F innerhalb des vorbestimmten Bezugsbereichs liegt, wird die axiale Position des Momentanpassungselements 89 beibehalten. Durch das Steuern des Drehmoments F des Werkstücks W kann der Bearbeitungsdruck P zwischen der Schleifscheibenzahnflanke 21 und der Werkstückzahnflanke 11 angepasst werden.
Die Schwingungssteuerung 74 aktiviert die Positionsanpassungseinheit 3, um die Schleifscheibe 2 und/oder das Werkstückzahnrad W schwingen zu lassen, und ändert dabei die relative Position der Drehachse C der Schleifscheibe 2 zu der Drehachse X des Werkstückzahnrads W. Wie z. B. aus 1 ersichtlich ist, wird die Schleifscheibe 2 in eine Richtung Y entlang der Form der Werkstückzahnflanke 11 bewegt. Die Bewegungsrichtung (Schwingung) ist nicht begrenzt, und kann eine geneigte, parallele oder rechtwinklig zu einer Richtung einer Flächenbreite oder einer Zahntiefe der Werkstückzahnflanke 11 liegende Richtung sein, oder sie können in einem Kreis geschwungen werden, aber insbesondere werden sie bevorzugt in der radialen Richtung geschwungen. Die Größenordnung der Amplitude kann ein beliebiger Wert sein, solange die Schleifscheibenzahnflanke 21 und die Werkstückzahnflanke 11 im Eingriff schwingen, z. B. 1 μm bis 100 μm in der ersten Ausführungsform. Die Schleifscheibenzahnflanke 21 und die Werkstückzahnflanke 11 sind erwünscht miteinander in Berührung, und die Schwingungssteuerung 74 bewegt (schwingt) die erwünschte Schleifscheibe 2 in eine den Druck nicht ändernde Richtung, und außerdem innerhalb eines akzeptablen Bereichs des Druckbereichs.
In einem Fall eines Verleihens einer Schwingung durch die Positionsanpassungseinheit 3 können die Zufuhrschraube und der Servomotor der Einheit 3 selbst sich bewegen und die Schleifscheibe 2 mit einer objektiven Amplitude und Frequenz schwingen. Alternativ kann eine andere Schwingeinheit zusätzlich zu der Positionsanpassungseinheit 3 bereitgestellt sein. Beispiele der anderen Schwingeinheit sind z. B. eine Ultraschallwellenerzeugungseinheit.
Nach dem Bearbeiten der Werkstückzahnflanke 11 schaltet die Steuereinheit 7, um die andere Werkstückzahnflanke 12 des Werkstückzahnrads W zu bearbeiten, die Drehrichtung der Schleifscheibe 2 durch die Schleifscheibendreheinheitsteuerung 72 um. 5 zeigt einen Fall, in dem die Schleifscheibe 2 der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung 10 sich in die umgekehrte Richtung dreht. In 5 bewegt sich ein Zahn (Spitze) augenscheinlich in die Richtung eines Pfeils H, da die Schleifscheibe 2 in die Drehrichtung M (Drehrichtung B) entgegengesetzt zu der Drehrichtung N in dem in 5 gezeigten Querschnitt dreht. Dann gerät die andere Werkstückzahnflanke 12 gegenüber der Werkstückzahnflanke 11 eines Zahns des Werkstückzahnrads W mit der Schleifscheibenzahnflanke 21 in Anlage. Das Werkstückzahnrad W dreht in eine Drehrichtung E entgegengesetzt zu der Drehrichtung A. Zu dieser Zeit betätigt die Momentsteuereinheitsteuerung 73 die Drehmomentsteuereinheit 5, damit sie das Drehmoment J des Werkstückzahnrads W innerhalb des vorbestimmten Bereichs anpasst.
6 ist ein Flussdiagramm eines typischen Steuerverfahrens des Zahnradherstellungsverfahrens, das durch die Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung 10 durchgeführt wird. Das Steuerverfahren in dem Flussdiagramm ist lediglich ein Beispiel und ist nicht darauf begrenzt.
Das Zahnradherstellungsverfahren hat einen Positionsanpassungsschritt S3 und einen Schleifscheibendrehschritt S4. In den Positionsanpassungsschritt S3 passt die relative Positionssteuerung 71 die relative Position der Drehachse C der Schleifscheibe 2 und der Drehachse X des Werkstückzahnrads W so an, dass die Schleifscheibe 2 mit dem Werkstückzahnrad W in Eingriff gerät, wobei die Schleifscheibenzahnflanke 21 lediglich mit der Werkstückzahnflanke 11 in Anlage ist. In dem Schleifscheibendrehschritt S4 dreht die Schleifscheibendreheinheitsteuerung 72 die Schleifscheibe 2. Der Schleifscheibendrehschritt S4 kann in dem Zug von oder vor dem Beginn des Positionsanpassungsschritts S3 beginnen. In dem Zahnradherstellungsverfahren der ersten Ausführungsform können der Positionsanpassungsschritt S3 und der Schleifscheibendrehschritt S4 wiederholt werden, bis eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist. Die vorbestimmte Bedingung schließt ein, dass eine feste Zeit verstrichen ist, dass die relative Position der Drehachse C der Schleifscheibe 2 zu der Drehachse X des Werkstückzahnrads W in einem vorbestimmten Bereich gefallen sind, und dass ein Bearbeitungsgrad der Werkstückzahnflanke 11 zu einem vorbestimmten Bereich fortgeschritten ist.
Wie aus 7 ersichtlich ist, wird der Drehmomentsteuerschritt S5 in dem Zug des Schleifscheibendrehschritts S4 durchgeführt. In dem Drehmomentsteuerschritt S5 steuert die Drehmomentsteuerung 73 die Betätigung der Drehmomentsteuereinheit 5 so, dass das Drehmoment des Werkstückzahnrads W in einem vorbestimmten Bereich angepasst wird. Ein Schwingschritt S6 kann in dem Schleifscheibendrehschritt S4 durchgeführt werden. In dem Schwingschritt S6 bewegt die Positionsanpassungseinheit 3 die Schleifscheibe 2 ausgehend von einer Betriebsanweisung von der Schwingungssteuerung 74. Die relative Position der Drehachse C der Schleifscheibe 2 zu der Drehachse X des Werkstücks W ändert sich, wenn die Schleifscheibe 2 sich bewegt.
In dem Zahnradherstellungsverfahren wird die Schleifscheibe 2 gedreht, und der Drehmomentsteuerschritt S5 wird in dem Schleifscheibendrehschritt S4 durchgeführt. In dem Drehmomentsteuerschritt S5 wird das Drehmoment des Werkstückzahnrads W gesteuert, und dabei der Bearbeitungsdruck P zwischen der Schleifscheibenzahnflanke 21 und der Werkstückzahnflanke 11 gesteuert. Der Schwingungsschritt S6 kann optional durchgeführt werden, während der Drehmomentsteuerschritt S5 in dem Zug des Schleifscheibendrehschritts S4 durchgeführt wird. Die Form der Werkstückzahnflanke 11 kann genauer oder sehr wirkungsvoll durch das Durchführen des Schwingungsschritt S6 bearbeitet werden.
Gemäß dem Zahnradherstellungsverfahren, das durch die Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform durchgeführt wird, wird die Drehrichtung der Schleifscheibe 2 umgeschaltet, nachdem eine der Zahnflanken des Werkstückzahnrad W bearbeitet wurde, und dabei die andere Werkstückzahnflanke bearbeitet. In einem Fall, in dem die Drehmomentsteuereinheit 5 des Drehmoments ebenfalls in die Richtung des Beschleunigens des Werkstückzahnrads W aufbringen kann (z. B. ist ein Motor bereitgestellt, der das Anpassungselement 52 oder 8 dreht), kann die andere Werkstückzahnflanke des Werkstückzahnrads W durch das Steuern des Drehmoments des Werkstückzahnrads W bearbeitet werden, das Drehmoment in die Richtung des Anstiegs der Drehzahl des Werkstückzahnrads W über das der Schleifscheibe 2 in dem Drehmomentsteuerschritt S5 zu vermitteln.
Gemäß der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung 10 und dem Zahnradherstellungsverfahren der ersten Ausführungsform gerät die Schleifscheibe 2 mit dem Werkstückzahnrad W derart in Eingriff, dass die Schleifscheibenzahnflanke 21 an der Werkstückzahnflanke 11 in Anlage ist, während sie einen Spalt d zwischen sich selbst und der anderen Werkstückzahnflanke 12 aufweist, und somit kann der Bearbeitungsdruck P zwischen der Schleifscheibenzahnflanke 21 und der Werkstückzahnflanke 11 einfach gesteuert werden. Der Bearbeitungsdruck P wird z. B. durch Durchführen des Drehmomentsteuerschritts S5 und Steuern des Drehmoments des Werkstückzahnrads W mit dem Schleifscheibendrehmotor 4 gesteuert. Eine einfache Steuerung des Bearbeitungsdrucks P gestattet eine Verbesserung der Oberflächenrauhigkeit der Werkstückzahnflanke 11 des Werkstückzahnrads W, während ein Verbrennen durch Schleifen und ein Riss des Werkstückzahnrads W oder eine Beschädigung der Schleifscheibe 2 vermieden wird.
Die Relativposition der Schleifscheibe 2 zu dem Werkstückzahnrad W kann auf Grund des Spalts d einfach geändert werden. Zum Beispiel wird die Schleifscheibe 2 mit der Positionsanpassungseinheit 3 durch Durchführen des Schwingschritts S6 bewegt. Somit wird die Form der Werkstückzahnflanke unter Berücksichtigung eines Zahnrads bearbeitet, mit dem das Werkstückzahnrad W tatsächlich in Eingriff zu bringen ist, da die Schleifscheibe 2 bewegt wird, um während des Drehens zu schwingen. Die Zahnflanke, die unter Berücksichtigung eines Zahnrads bearbeitet ist, mit dem sie in Eingriff zu bringen ist, unterdrückt tatsächlich ein Geräusch.
Da die Drehrichtung des Schleifscheibendrehmotors 4 umgeschaltet werden kann, kann die andere Werkstückzahnflanke 12 des Werkstückzahnrads W bearbeitet werden, ohne das Werkstückzahnrad W mit einer unterschiedlichen Orientierung neu montieren zu müssen.
Darüber hinaus kann durch das Einsetzen eines verformbaren Materials als Schleifscheibe 2 die Werkstückzahnflanke 11 entlang der verformten Zahnflanke geschliffen werden, damit die Schleifscheibenzahnflanke 12 der Form der Werkstückzahnflanke 11 entspricht.
Zweite Ausführungsform
Die Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung einer zweiten Ausführungsform weist grundsätzlich die gleichen Konfigurationen und Betriebe und Wirkungen wie die der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform auf. Unterschiedliche Konfigurationen und Betrieb und Wirkung werden im Folgenden hauptsächlich beschrieben.
Die Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform weist ein Anpassungselement 9 auf, das in der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform verwendeten Elementen 52 und 8 unterschiedlich ist. Wie aus 8 ersichtlich ist, ist eine Welle 61, die in ein Werkstückzahnrad W an einem Ende eingeführt ist, an dem anderen Ende 614 an dem Anpassungselement 9 installiert, das in der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform verwendet wird, da das Ende 614 gegen ein nicht dargestelltes Lager drehbar ist. Das Anpassungselement 9 hat einen Momenterzeugungsmotor 91, der an dem anderen Ende ein Moment erzeugt, und erste und zweite Messelemente 92 und 93 und einen Torsionspuffer 94, der zwischen dem Momenterzeugungsmotor 91 und der Welle 61 positioniert ist. Die ersten und zweiten Messelemente 92 und 93 sind scheibenförmige Elemente, die koaxial drehbar an eine Motorwelle 90 des Momenterzeugungsmotors 91 montiert sind. Die ersten und zweiten Messelemente 92 und 93 können zylindrische Elemente sein, die in der axialen Richtung eine Dicke aufweisen. Der Torsionspuffer 94 ist eine Torsionsfeder, die zwischen den ersten und zweiten Messelementen 92 und 93 in der axialen Richtung positioniert ist. Der Torsionspuffer 94 ist jedoch nicht auf die Torsionsfeder begrenzt, sondern kann ein beliebiges anderes Element sein, solange es eine Elastizität aufweist, wie z. B. ein Kautschuk oder eine Spiralfeder.
Die ersten und zweiten Messelemente 92 und 93 weisen in der Umfangsrichtung jeweils einen Bezugspunkt 921 oder 931 auf. Das auf die Werkstückzahnflanke 11 des Werkstückzahnrads W aufgebrachte Drehmoment kann durch Verwenden eines Werts einer erfassten Verschiebung der zwei Bezugspunkte 921 und 931 angepasst werden. Die Bezugspunkte 921 und 931 werden unter Verwendung von Positionserfassungssensoren 95 und 96 wie z. B. einem optischen Sensor, einem magnetischen Sensor und einen Bildverarbeitungssensor erfasst. In 8 sind die Bezugspunkte 921 und 931 durch vorspringen Lassen von dem scheibenförmigen Körper in der radialen Richtung geformt, aber ihre Formen sind nicht auf Vorsprünge begrenzt. Die Bezugspunkte 921 und 931 können lediglich Farben sein, die durch Bilder erkannt werden, wenn sie durchtreten, oder können eingebettete Magnete sein, die in der Erscheinung nicht erkannt werden können.
Die Verfahren zum Anpassen des Drehmoments unter Verwendung der Bezugspunkte 921 und 931 beinhalten z. B. ein im Folgenden Beschriebenes. Es ist anzumerken, dass dies lediglich ein Beispiel ist, und dass die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt ist. Zuerst wird jede Position der Bezugspunkte 921 und 931 in einem Zustand überprüft, in dem ein Werkstückzahnrad W nicht mit einer Schleifscheibe 2 in Eingriff ist und ein Momenterzeugungsmotor 91 nicht angetrieben ist. Die Bezugspunkte sind an der axial gleichen Position ausgerichtet, wie notwendig ist (siehe 9(a)). Als Nächstes wird in dem Zustand außer Eingriff der Momenterzeugungsmotor 91 so angetrieben, dass das Werkstückzahnrad W mit einer Drehzahl dreht, mit der es synchron mit der Schleifscheibe 2 dreht. Wenn die Drehzahl der Schleifscheibe 2 N2 beträgt, beträgt die Anzahl der Zähne des Werkstückzahnrads WZ und die Anzahl der Gewinde der Schleifscheibe 2 beträgt J, das Werkstückzahnrad W dreht synchron mit der Schleifscheibe 2 mit einer Drehzahl N3 = N2/Z·J. Der Zustand, in dem die Bezugspunkte 921 und 931 in Umfangsrichtung verschoben werden, wenn der Momenterzeugungsmotor 91 das Werkstückzahnrad W zu einer Drehzahl N3 antreibt, wird als Anfangszustand definiert (auf die Werkstückzahnflanke 11 des Werkstückzahnrads W wird kein Moment aufgebracht). Nachdem das Werkstückzahnrad W mit der Schleifscheibe 2 in Eingriff geraten ist, indem die relative Position durch die Positionsanpassungseinheit 3 angepasst wurde, und die Schleifscheibe 2 durch die Schleifscheibendreheinheitsteuerung 72 gedreht wird, wird eine Verschiebungsgröße des Bezugspunkts 931 von dem Anfangszustand erfasst (9(b) und 9(c)), und das Antreiben des Momenterzeugungsmotors 91 anzupassen. Der Anfangszustand kann geeignet z. B. jedes Mal, wenn das Werkstückzahnrad W ersetzt wird, jede feste Zeit oder abhängig von dem Fortschritt der Bearbeitung eingestellt werden.
Die Werkstückzahnflanke 11 wird bearbeitet, wenn der Momenterzeugungsmotor 91 in die Beschleunigungsrichtung angetrieben wird, um den Bezugspunkt 931 in die normale Richtung zu verschieben (9(b)). Die andere Werkstückzahnflanke 12 gegenüber der Werkstückzahnflanke 11 wird bearbeitet, wenn der Momenterzeugungsmotor 91 in die Verzögerungsrichtung angetrieben wird, um den Bezugspunkt 931 in die umgekehrte Richtung entgegengesetzt zu der normalen Richtung zu verschieben (9(c)). Die Momentsteuereinheitsteuerung 73 erhöht oder verringert die elektrische Leistung oder die Drehzahl des Momenterzeugungsmotors, um den Wert von ±S von dem Anfangszustand zu ändern und dabei den Maschinendruck P anzupassen.
Gemäß der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform wird die andere Werkstückzahnflanke 12 des Werkstückzahnrads W durch Anpassen des Momenterzeugungsmotors 91 des Anpassungselements 9 als Drehmomentsteuereinheit 5 anstelle durch Umschalten der Drehrichtung des Schleifscheibendrehmotors 4 bearbeitet. Dies beseitigt die Notwendigkeit, das Werkstückzahnrad W mit einer unterschiedlichen Orientierung wieder zu montieren oder die Drehrichtung der Schleifscheibe zu ändern, und somit werden die beiden Zahnflanken des Werkstückzahnrads W wirkungsvoll bearbeitet.
Die ersten und die zweiten Ausführungsformen, die grundlegende Konfiguration der folgenden Erfindung wurden voranstehend mit Bezug auf 1 bis 9(c) beschrieben. Es ist anzumerken, dass die ersten und zweiten Ausführungsformen lediglich das grundlegende Konzept der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und das Zahnradherstellungsverfahren, das unter Verwendung der Vorrichtung ausgeführt wird, beschrieben haben. So werden nun Beispiele von bestimmten Systemkonfigurationen der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung mit Bezug auf 10 bis 13 beschrieben.
Beispiel 1
Hier ist 10 eine Ansicht, die die Systemkonfiguration der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung des Beispiels 1 zeigt. Die Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung des Beispiels 1, die in 10 dargestellt ist, setzt eine Betriebsart ein, in der die Schleifscheibe 2 synchron mit dem Werkstückzahnrad W dreht.
In der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung des Beispiels 1 ist die Schleifscheibe 2 mit dem Schleifscheibendrehmotor 4 als Spindelmotor gekoppelt, und der Spindelmotor 4 treibt die Schrägverzahnungsschleifscheibe 2 drehend an. Der Spindelmotor 4 ist mit einem eingebauten Detektor 4a bereitgestellt und überwacht die Drehgröße der Schleifscheibe 2. Andererseits ist das Werkstückzahnrad W über eine C-Achse 16 und einen Zeitgurt 17 mit dem antreibenden Servomotor 18 verbunden, wodurch das Werkstückzahnrad W ebenfalls drehend angetrieben wird. Die Schleifscheibe 2, die mit dem Spindelmotor 4 gekoppelt ist, ist elektrisch und steuerbar mit dem Werkstückzahnrad W gekoppelt, das mit dem antreibenden Servomotor 18 gekoppelt ist, über ein Elektronikgetriebegehäuse 19. Die Schleifscheibe 2 und das Werkstückzahnrad W können synchron miteinander in dem Eingriffzustand drehen.
Ebenfalls greift in bekannten Mechanismen unter Verwendung einer bekannten numerischen Steuerung zum Schleifen eine ”Schrägverzahnungsschleifscheibe”, die mit einem Spindelmotor verbunden ist, mit einem ”Werkstückzahnrad”, das mit einem antreibenden Servomotor gekoppelt ist, über ein Elektronikgetriebegehäuse für eine synchrone Drehung. Mit den bekannten Techniken werden jedoch gegenüberliegende Zahnflanken des Werkstückzahnrads in dem Schneiden durch die Schrägverzahnungsschleifscheibe gleichzeitig durch Schneiden des Werkstückzahnrads unter Verwendung eines anderen Servomotors zu einer radialen Richtung des Werkstückzahnrads geschliffen. Jedoch benötigt die Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung des Beispiels 1, die in 10 dargestellt ist, einen anderen Servomotor in dem Schneiden durch die Schleifscheibe 2 in das Werkstückzahnrad W in der radialen Richtung nicht. Gemäß der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung des Beispiels 1 werden nämlich Synchronisierung ”Führung” und ”Verzögerung” unabhängig von dem unter der Schleifscheibe 2 und dem Werkstückzahnrad W mit dem Werkstückzahnrad W gekoppelten antreibenden Servomotor 18 angewiesen, die zusammen in synchroner Drehung über das Elektronikgetriebegehäuse 19 in Eingriff sind, und ”Schneiden” (Positionssteuerung/Strombegrenzung) wird in der Zahnradeingriffabstandrichtung durchgeführt, und dabei die Zahnflanken des Zahnrads eine nach dem anderen zum Schleifen mit Druck beaufschlagt.
Wie voranstehend beschrieben wurde, werden in der Systemkonfiguration der synchron drehenden Betriebsart unter Verwendung des Elektronikgetriebegehäuses 19 die Schrägverzahnungsschleifscheibe 2 und das Werkstückzahnrad W durch ihr eigenes Moment gedreht, was es ermöglicht, eine kleine stabile Last auf die Werkstückzahnflanke aufzubringen, ohne z. B. durch die Trägheit oder den Drehwiderstand der C-Welle 16 beeinträchtig zu sein. Die relativen Bearbeitungsrichtungen der Schleifscheibe 2 und des Werkstückzahnrads W sind die gleichen, nämlich rechte und linke Zahnflanken werden unter der gleichen Bedingung bearbeitet und dabei vorteilhaft die Oberflächenqualität oder die Oberflächenrauhigkeit gleichförmig gemacht. Darüber hinaus erfordert die Vorrichtung des Beispiels 1 kein Anhalten der Drehung oder einen Beginn einer umgekehrten Drehung. der Schrägverzahnungsschleifscheibe 2, was Energie und Ressourcen spart oder die Bearbeitungszeit reduziert.
Beispiel 2
Die Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung des Beispiels 1 wurde unter Verwendung von 10 beschrieben. Jedoch weist in der Struktur des Beispiels 1, obwohl das Moment in die ”Führung” Richtung einfach gesteuert wird, durch Steuern des Moments in die ”Verzögerung/Brems” Richtung Raum für Verbesserung auf. So wird nun als Beispiel 2 eine beispielhafte Systemkonfiguration beschrieben, in der das Moment einfach unabhängig von der ”Führung/Verzögerung” Richtung gesteuert werden kann. Hier ist 11 eine Ansicht, die die Systemkonfiguration einer Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung des Beispiels 2 zeigt. Die Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung des Beispiels 2, die in 11 dargestellt ist, setzt ebenfalls eine Betriebsart ein, in der die Schleifscheibe 2 synchron mit dem Werkstückzahnrad W dreht. Die Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung des Beispiels 2 weisen die gleichen oder ähnliche Konfigurationen und Betrieb und Wirkung wie die der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung des Beispiels 1 auf, und somit werden im Folgenden hauptsächlich unterschiedliche Konfigurationen und Betrieb und Wirkung beschrieben.
In der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung des Beispiels 2 ist ein Torsionspuffer 16a an einer C-Welle 16' bereitgestellt, die zwischen einem Werkstückzahnrad W und einem antreibenden Servomotor 18 bereitgestellt ist, und ein Positionsimpulsgeber 16b oder 16c ist an jedem Ende des Torsionspuffers 16a bereitgestellt. Das Paar von Positionsimpulsgebern 16b und 16c misst das Ausmaß der Torsion des Torsionspuffers 16a, um das auf das Werkstückzahnrad W aufgebrachte Bearbeitungsmoment zu erfassen, und eine Positionssteuerung und eine Stromsteuerung für den antreibenden Servomotor 18 durchzuführen. Die voranstehend beschriebene Konfiguration ermöglicht eine Anpassung des Bearbeitungsdrucks, der auf das Werkstückzahnrad W aufgebracht wird. Als der Torsionspuffer 16a wird bevorzugt ein Material verwendet, das mit einer kleinen Kraft verformt wird und kaum schwingt, wie z. B. eine Feder oder ein Kautschuk. Jedoch ist der in dem Beispiel 2 verwendete Torsionspuffer 16a nicht auf diese begrenzt, sondern kann z. B. auch ein elektrischer Puffer sein.
Obwohl dies in 11 nicht dargestellt ist, kann ein drehender Abrichter zum Ausbilden der Schleifscheibe an der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung des Beispiels 2 an der Drehachse des Werkstückzahnrads W bereitgestellt sein. Die Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung des Beispiels 2 mit dem die Schleifscheibe ausbildenden drehenden Abrichter, der daran bereitgestellt ist, kann einfach eine Schleifscheibe ausbilden.
Die Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung des Beispiels 2 kann zusätzlich eine Kupplungsfunktion zum Ausbilden einer Funktion des Torsionspuffers 16a zum Ein-/Ausschalten der Funktion des Torsionspuffers 16a haben. Das Einschalten der Kupplungsfunktion und das Verursachen, dass der Torsionspuffer 16a als steifer Körper funktioniert, sorgt bevorzugt dafür, dass die C-Welle 16' sowohl als Schleif- wie auch als Abrichtewelle dient.
In dem voranstehend beschriebenen Beispiel 2 haben das Paar Positionsimpulsgeber 16b und 16c das Ausmaß des Torsionspuffers 16a gemessen. Jedoch kann das Maschinenmoment durch direktes Erfassen des Ausmaßes der Ablenkung von einer Dehnmessvorrichtung gemessen werden, die an dem Torsionspuffer 16a angebracht ist.
Beispiel 3
In dem voranstehend beschriebenen Beispiel 2 kann das Elektronikgetriebegehäuse 19 entfernt werden, um eine Konfiguration mit reduzierten Kosten zu erlangen. Eine solche Niedrigkosten-Konfiguration wird in 12 dargestellt. Hier ist 12 eine Ansicht, die eine beispielhafte Systemkonfiguration einer Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung des Beispiels 3 zeigt.
In dem Fall der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung des Beispiels 3, die in 12 gezeigt ist, ist das Elektronikgetriebegehäuse 19 entfernt, der in den Beispielen 1 und 2 beschrieben wurde. So werden in der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung des Beispiels 3 ”Führung” und ”Verzögerung” in der Drehrichtung unabhängig an den antreibenden Servomotor 18 für das Werkstückzahnrad W angewiesen, das synchron durch die Antriebskraft des Schleifscheibendrehmotors 4, eines Spindelmotors, gedreht wird, und eine Strombegrenzung (Bearbeitungsmoment) wird angewiesen, während das Schneiden in der Zahnradeingriffabstandrichtung durchgeführt wird, und dabei die Zahnflanken des Zahnrads eine nach dem anderen zum Schleifen mit Druck beaufschlagt. Dieses Steuersystem beseitigt die Notwendigkeit für das Elektronikgetriebegehäuse 19, und erlangt dabei einen Herstellungskostenreduktionseffekt.
Beispiel 4
In dem voranstehend beschriebenen Beispielen 1 bis 3 waren die Antriebsquellen sowohl and der Schleifscheibe 2 wie auch dem Werkstückzahnrad W bereitgestellt, die zum Bearbeiten der Zahnflanken synchron drehen. Jedoch werden in einer Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung des Beispiels 4, die als Nächstes unter Verwendung von 13 verwendet wird, der antreibende Servomotor 18 für das Werkstückzahnrad W und das Elektronikgetriebegehäuse 19 entfernt, was lediglich den Schleifscheibendrehmotor 4, einen Spindelmotor, der mit der Schleifscheibe 2 als Antriebsquelle gekoppelt ist, übrig lässt. Hier an der Seite des Werkstückzahnrads W ist eine Bremsausstattung 18' bereitgestellt, die gegen die drehende Antriebskraft des Spindelmotors 4 bremst, und dabei das Bearbeiten der Zahnflanken steuert.
Noch genauer greift in der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung des Beispiels 4 eine Schrägverzahnungsschleifscheibe 2 mit einem Werkstückzahnrad W mit einem Spiel dazwischen ein, die Schleifscheibe 2 wird gedreht, um das Werkstückzahnrad W mit der Drehkraft zu drehen, die Bremsausstattung 18', die an der Achsenseite des Werkstückzahnrads W bereitgestellt ist, wird gegen das Drehmoment ausgehend von der Zugdrehung zum Bremsen des Werkstückzahnrads W aktiviert, und dabei die Zahnflanken des Zahnrads zum Schleifen mit Druck beaufschlagt. In der Konfiguration der Vorrichtung wird das Werkstückzahnrad W entlang der Schleifscheibe 2 gezogen und dabei die Zahnflanken bearbeitet. In der Konfiguration des Beispiels 4 muss die Drehrichtung der Schrägverzahnungsschleifscheibe 2 zum Schleifen einer gegenüberliegenden Zahnflanke umgeschaltet werden. Der Bearbeitungsdruck zu den Zahnradzahnflanken kann durch ein Verfahren angepasst werden, in dem die Bremsausstattung 18' das Moment erfasst, oder ein Verfahren in dem ein Torsionspuffer 16a, der an einer C-Welle 16' bereitgestellt ist, die mit dem Werkstückzahnrad W verbunden ist, das Moment erfasst. In dem Beispiel 4 wird der Bearbeitungsdruck genauer angepasst, indem die Festigkeit des Torsionspuffers 16a (Federkonstante in einer Analogie zu Spiralfedern) ausgewählt wird. Die Bereitstellung des Torsionspuffers 16a gestattet eine direkte Steuerung eines minimalen Moments und erlangt somit eine geschliffene Oberfläche mit hoher Genauigkeit. Für den Torsionspuffer 16a können Kautschuk, verschiedene Arten von Federn oder Harz verwendet werden, das Ausmaß einer Ablenkung davon wird direkt durch z. B. eine Dehnmessvorrichtung gemessen, und dabei die Last gemessen. Ein elektrischer Puffer kann als Torsionspuffer 16a eingesetzt sein.
Bevorzugte Ausführungsformen und verschiedene Beispiele wurden voranstehend beschrieben. Jedoch ist der technische Bereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die Ausführungsformen und Ähnliches voranstehend beschriebene begrenzt, was mit verschiedenen Modifikationen und Verbesserungen ausgeführt sein kann. Zum Beispiel können die Konfigurationen in einer ersten modifizierten Ausführungsform und Ähnliches aufgenommen werden, die im Folgenden beschrieben ist.
Erste modifizierte Ausführungsform
Ein Schleifscheibenabrichter 23 der ersten modifizierten Ausführungsform wird zum Ausbilden und Abrichten der Schleifscheibe 2 verwendet, die das Werkstückzahnrad W in der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung der ersten und zweiten Ausführungsformen bearbeitet.
Wie aus 14 und 15 ersichtlich ist, ist ein Schleifscheibenabrichter 23 der ersten modifizierten Ausführungsform ein drehender Abrichter mit Diamantoberfläche. Der Schleifscheibenabrichter 23 weist eine Form von zwei Seite an Seite angeordneten Scheiben auf. Eine Spitze der Schleifscheibe 2 wird von rechten und linken Seiten durch Talflanken zwischen zwei benachbarten Spitzen des Schleifscheibenabrichters 23 mit einem vorbestimmten Druckwinkel dazwischen genommen. Wie aus 14 ersichtlich ist, ist der Schleifscheibenabrichter 23 als Konfiguration zum Ausbilden und Abrichten der Schleifscheibe 2 entlang der Zahnspur der Schleifscheibe 2 positioniert. Die Schleifscheibe 2 wird um die Drehachse C durch einen Motor 4 gedreht. Der Schleifscheibenabrichter 23 ist so gelagert, dass er um die Achse des Schleifscheibenabrichters 23 dreht, der drehend der Schleifscheibe 2 folgt und sich in die axiale Richtung bewegt. Obwohl dies nicht dargestellt ist, hat die Konfiguration ebenfalls ein Mittel zum Anpassen der Position des Schleifscheibenabrichters 23 in die Richtung zum Eingreifen mit der Schleifscheibe 2.
Wie aus 16(A) und 16(B) ersichtlich ist, wurde ein drehender Abrichter, der wie Schleifscheibenabrichter 24 und 25 geformt ist, bekannterweise im Ausbilden und Abrichten einer Schleifscheibe verwendet. In dem Schleifscheibenabrichter 24 mit lediglich einer Spitze presst die Spitze eine von Schleifscheibenzahnflanken 21 von zwei Spitzen einer Schleifscheibe in eine Richtung. In dem Schleifscheibenabrichter 25, der zwei benachbarte Spitzen einer abzurichtenden Schleifscheibe zwischen sich einfügt, um Schleifscheibenzahnflanken 21 auszubilden und abzurichten, presst der Schleifscheibenabrichter 25 zwei benachbarte Spitzen in eine Richtung, um die Spitzen näher aneinander zu bringen. Wenn die Schleifscheibe aus einem verformbaren elastischen Material hergestellt ist, um der Form einer Werkstückzahnflanke zu entsprechen, verformen die Schleifscheibenabrichter 24 und 25 die Spitzen der Schleifscheibe in Richtungen, die in der Figur durch Pfeile angezeigt sind, was es schwierig macht, die Schleifscheibe auszubilden und abzurichten.
Jedoch bilden gemäß der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung der ersten modifizierten Ausführungsform die zwei Spitzen des Schleifscheibenabrichters 23 eine Spitze der Schleifscheibe 2 und richten diese ab, was die Berührungsfläche und den Widerstand verringert. Entsprechend kann die Schleifscheibe 2 mit keiner Leistung ausgebildet und abgerichtet werden (wie z. B. elektrische Leistung). Der Schleifscheibenabrichter 23 der ersten modifizierten Ausführungsform ist insbesondere wirkungsvoll, wenn die Schleifscheibe aus einem verformbaren elastischen Material hergestellt ist, in der Form einer Werkstückzahnflanke zu entsprechen, wo die Schleifscheibe mit einer Spitze davon durch die zwei Spitzen des Schleifscheibenabrichters 23 eingefügt und zurückgehalten ausgebildet und abgerichtet wird.
Zweite modifizierte Ausführungsform
Eine beispielhafte Form des drehenden Abrichters als Schleifscheibenabrichter 23 der ersten modifizierten Ausführungsform wurde unter Verwendung von 14 und 15 beschrieben. Jedoch können verschiedene weitere Modifikationen als auch die vorliegende Erfindung anwendbarer Schleifscheibenabrichter eingesetzt werden. Zum Beispiel ist 17 eine Ansicht, die einen Schleifscheibenabrichter 26 der zweiten modifizierten Ausführungsform beispielhaft zeigt, und in einem drehenden Abrichter, der in 17 dargestellt ist, weisen beide Endoberflächen des Schleifscheibenabrichters 26 Zylinder formende Abschnitte 26a darauf ausgebildet auf, die gleich einem kleinen Durchmesser eines Werkstückzahnrads W sind. Der drehende Abrichter als Schleifscheibenabrichter 26 der zweiten modifizierten Ausführungsform ist als eine zahnförmiger drehender Abrichter mit zwei Gewindegängen ausgebildet.
Der Schleifscheibenabrichter 26 der zweiten modifizierten Ausführungsform, der als zahnförmiger drehender Abrichter mit zwei Gewindegängern ausgebildet ist, bildet eine Schleifscheibe 2 sehr wirkungsvoll im Vergleich zu den bekannten Techniken aus und richtet sie ab, ähnlich zu dem Schleifscheibenabrichter 23, der voranstehend beschriebenen ersten modifizierten Ausführungsform. Der Schleifscheibenabrichter 26 der zweiten modifizierten Ausführungsform weist die Zylinderformabschnitte 26a an beiden Endoberflächen auf, durch Ausführen einer Betätigung, die Vorteil von der Form der Zylinderformabschnitte 26a nimmt, wie in 17 dargestellt ist, bildet er die Schleifscheibe 2 sehr wirkungsvoll sogar im Vergleich mit dem Schleifscheibenabrichter 23 der ersten modifizierten Ausführungsform aus und richtet diese ab.
Obwohl der Schleifscheibenabrichter 26 der zweiten modifizierten Ausführungsform, der in 17 dargestellt ist, eine Konfiguration mit zwei Gewindegängen aufweist, ist die Anzahl der Gewindegänge nicht auf zwei begrenzt, sondern es können drei davon bereitgestellt sein.
Andere Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen, Beispiele und modifizierte Ausführungsformen wurden voranstehend beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese begrenzt. Zum Beispiel misst das Momentanpassungselement 89 die Dehnung des Messelements 87, das aus einem elastischen Körper hergestellt ist, um das Drehmoment des Werkstückzahnrads W abzuleiten, aber es kann eine Konfiguration annehmen, die das Drehmoment des Werkstückzahnrads W durch Änderungen der Position des Messelements 87 zugeordnet mit seiner Verformung ableitet oder durch Messen der Bewegungsgröße (Drehwinkel) der zweiten Scheibe 83 anstelle des Messelements 87.
Ebenfalls kann die Schwingungseinheit, die in dem Schwingschritt S6 betätigt ist, eine sein, die das Werkstückzahnrad W bewegt, um es zu schwingen, oder eine, die sowohl die Schleifscheibe 2 wie auch das Werkstückzahnrad W bewegt, um diese schwingen zu lassen.
Ebenfalls kann als Drehmomentsteuereinheit 5 anstelle der Verwendung eines Mittels zum Steuern der Drehung des Werkstückzahnrads W die Positionsanpassungseinheit 3 verwendet werden, um lediglich die relative Position der Drehachse C der Schleifscheibe 2 zu der Drehachse X des Werkstückzahnrads W zu ändern. Der Grad des in Anlagegeratens der Schleifscheibe 2 und des Werkstückzahnrads W kann nämlich durch Ändern der relativen Position der Drehachse C der Schleifscheibe 2 zu der Drehachse X des Werkstückzahnrads W variiert werden. Da das Bearbeiten mit der Schleifscheibe 2 lediglich mit einer der Werkstückzahnflanken in Anlage, die einen Zahn des Werkstückzahnrads W in der vorliegenden Ausführungsform ausbilden, durchgeführt wird, kann der Bearbeitungsdruck geeignet durch lediglich die Positionsanpassungseinheit 3 gesteuert werden.
Zusätzliche Bemerkung
Eine andere Konfigurationscharakteristik der Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung ist der Schleifscheibenabrichter, der eine Flächenbreite größer als die der Schrägverzahnungsschleifscheibe aufweist, und der Drehung der Schrägverzahnungsschleifscheibe folgend dreht, und der axialen Bewegung der Schrägverzahnungsschleifscheibe folgt. Da die Flächenbreite des Schleifscheibenabrichters, der die Schleifscheibenzahnflanke abrichtet, größer als die der Schleifscheibenzahnflanke ist, dreht und bewegt der Schleifscheibenabrichter sich der Schrägverzahnungsschleifscheibe folgend in die axiale Richtung. Entsprechend kann die Schleifscheibenzahnflanke abgerichtet werden, ohne ein Mittel zum Drehen und axialen Bewegen des Schleifscheibenabrichters hinzuzufügen. Die vorliegende Erfindung kann ein Verbrennen durch Schleifen, einen Riss oder eine Beschädigung der Schleifscheibe vermeiden, und richtet somit die Schleifscheibenzahnflanke ab, während das Werkstückzahnrad mit der Schrägverzahnungsschleifscheibe bearbeitet wird, und erlangt somit einen hohen Bearbeitungswirkungsgrad.
Eine andere Charakteristik des Zahnradherstellungsverfahrens ist, dass die Bearbeitungsvorrichtung den Schleifscheibenabrichter hat, der eine Flächenbreite aufweist, die größer als die der Schrägverzahnungsschleifscheibe ist, der der Drehung der Schrägverzahnungsschleifscheibe folgend dreht, und der axialen Bewegung der Schrägverzahnungsschleifscheibe folgt. Entsprechend diesem Verfahren, da die Flächenbreite des Schleifscheibenabrichters, der die Schleifscheibenzahnflanke abrichtet, größer als die der Schleifscheibenzahnflanke ist, dreht und bewegt sich der Schleifscheibenabrichter der Schrägverzahnungsschleifscheibe folgend in die axiale Richtung. Entsprechend kann die Schleifscheibenzahnflanke ohne Hinzufügen eines Mittels zum Drehen und axialen Bewegen des Schleifscheibenabrichters abgerichtet werden. Die vorliegende Erfindung kann ein Verbrennen durch Schleifen, einen Riss oder eine Beschädigung der Schleifscheibe vermeiden, und somit richtet sie die Schleifscheibenzahnflanke ab, während das Werkstückzahnrad mit der Schrägverzahnungsschleifscheibe bearbeitet wird, und dabei wird ein hoher Bearbeitungswirkungsgrad erlangt.
Bezugszeichenliste

10: Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung, W: Werkstückzahnrad, 11: Werkstückzahnflanke, 12: andere Werkstückzahnflanke, 16, 16': C-Welle, 16a: Torsionspuffer, 16b, 16c: Positionsimpulsgeber, 17: Zeitgurt, 18: Antriebsservomotor, 18': Bremsausstattung, 19: Elektronikgetriebegehäuse, 2: Schleifscheibe (Schrägverzahnungsschleifscheibe), 21: Schleifscheibenzahnflanke, 23, 26: Schleifscheibenabrichter, 24, 25: Schleifscheibenabrichter (bekannt), 3: Positionsanpassungseinheit, 4: Schleifscheibendreheinheit (Spindelmotor), 4a: eingebauter Detektor, 5: Drehmomentsteuereinheit, 51: Halteelement, 511: Körper, 512: Lager, 52: Anpassungselement, 521: Öldichtung, 6: Werkstückzahnradlagereinheit, 61: Welle, 611: Ende, 612: Flansch, 613: Schraubbohrung, 614: anderes Ende, 615, 616: haltende drehende Welle, 62: Presselement, 621: Durchgangsbohrung, 63: Befestigungselement, 631: Schraube, 632: Scheibe, 7: Steuereinheit, 71: relative Positionssteuerung, 72: Schleifscheibendreheinheitssteuerung, 73: Momentsteuereinheitsteuerung, 74: Schwingungssteuerung, 8: Anpassungselement, 80: Gehäuse, 81: erste Scheibe, 82: Reibmaterial, 83: zweite Scheibe, 84: Lager, 85: Spiralfeder, 85, 86: Anschlag, 87: Messelement, 871: Hilfselement, 872: Befestigungselement, 88: Hilfsscheibe, 89: Momentanpassungselement, 9: Anpassungselement, 90: Motorwelle, 91: Momenterzeugungsmotor, 92: erstes Messelement, 921, 931: Bezugspunkt, 93: zweites Messelement, 94: Torsionspuffer, 95, 96: Positionserfassungssensor

Claims

Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung mit: einer Schrägverzahnungsschleifscheibe, die so gelagert ist, dass sie um eine Drehachse drehbar ist; einer Werkstückzahnradlagereinheit, die ein Werkstückzahnrad so lagert, dass es um eine Drehachse drehbar ist; einer Positionsanpassungseinheit, die in der Lage ist, eine Relativposition der Drehachse der Schrägverzahnungsschleifscheibe zu der Drehachse des Werkstückzahnrads zu bewegen; einer Schleifscheibendreheinheit, die die Schrägverzahnungsschleifscheibe dreht; einer Drehmomentsteuereinheit, die ein Drehmoment des Werkstückzahnrads steuert; und einer Steuereinheit, die eine Relativpositionssteuerung aufweist, die die Positionsanpassungseinheit aktiviert, die Relativposition der Drehachse der Schrägverzahnungsschleifscheibe so zu der Drehachse des Werkstückzahnrads anzupassen, dass die Schrägverzahnungsschleifscheibe mit dem Werkstückzahnrad mit einer Schleifscheibenzahnflanke der Schrägverzahnungsschleifscheibe lediglich an einer der einen Zahn des Werkstückzahnrads ausbildenden Werkstückzahnflanken in Anlage befindlich in Eingriff ist, einer Schleifscheibendreheinheitssteuerung, die die Schleifscheibendreheinheit aktiviert, und einer Momentsteuereinheitssteuerung, die die Drehmomentsteuereinheit aktiviert, um das Drehmoment innerhalb eines vorbestimmten Bereichs anzupassen.
Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schrägverzahnungsschleifscheibe aus einem verformbaren elastischen Material hergestellt ist, damit die Schleifscheibenzahnflanke einer Form der Werkstückzahnflanke entspricht.
Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schleifscheibendreheinheitssteuerung die Schleifscheibendreheinheit dreht, und die Drehmomentsteuereinheitssteuerung die Richtung des Drehmoments umschaltet, um das Werkstückzahnrad in eine Richtung und die andere Richtung zu drehen, und die eine und die andere Werkstückzahnflanke des Werkstückzahnrads bearbeitet.
Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schrägverzahnungsschleifscheibe eine Zahndicke aufweist, die kleiner als eine Lückenweite des Werkstückzahnrads ist.
Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuereinheit eine Schwingungssteuerung hat, die die Positionsanpassungseinheit aktiviert, zumindest eines aus Schrägverzahnungsschleifscheibe und Werkstückzahnrad schwingen zu lassen.
Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, außerdem mit einem Schleifscheibenabrichter, der eine Form von zumindest einem Paar benachbarter Spitzen aufweist und die Schleifscheibenzahnflanke ausbildet und abrichtet, während eine Spitze der Schleifscheibe mit einem zwischen dem Paar Spitzen ausgebildeten Tal erhalten bleibt.
Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei beide Endoberflächen des Schleifscheibenabrichters darauf ausgebildet Zylinderformabschnitte aufweisen, die gleich einem kleinen Durchmesser des Werkstückzahnrads sind.
Zahnflankenbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Werkstückzahnradlagereinheit, die das Werkstückzahnrad drehbar lagert, mit einem eine Torsionsgröße erzeugenden Torsionspuffer bereitgestellt ist.
Zahnradherstellungsverfahren unter Verwendung einer Bearbeitungsvorrichtung mit einer Schrägverzahnungsschleifscheibe, die so gelagert ist, dass sie um eine Drehachse drehbar ist, und einer Werkstückzahnradlagereinheit, die ein Werkstückzahnrad so lagert, dass es um eine Drehachse drehbar ist, wobei das Verfahren umfasst: einen Positionsanpassungsschritt, der eine relative Position der Drehachse der Schrägverzahnungsschleifscheibe zu der Drehachse des Werkstückzahnrads so anpasst, dass die Schrägverzahnungsschleifscheibe mit dem Werkstückzahnrad mit einer Schleifscheibenzahnflanke der Schrägverzahnungsschleifscheibe lediglich mit einer der einen Zahn des Werkstückzahnrads ausbildenden Werkstückzahnflanken in Anlage befindlich in Eingriff ist; einem Schleifscheibendrehschritt, der die Schrägverzahnungsschleifscheibe dreht; und einem Drehmomentsteuerschritt, der in dem Zug des Schleifscheibendrehschritts ein Drehmoment des Werkstückzahnrads innerhalb eines vorbestimmten Bereichs anpasst.
Zahnradherstellungsverfahren nach Anspruch 9, wobei die Schrägverzahnungsschleifscheibe aus einem verformbaren elastischen Material hergestellt ist, damit die Schleifscheibenzahnflanke einer Form der Werkstückzahnflanke entspricht.
Zahnradherstellungsverfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Schrägverzahnungsschleifscheibe in dem Schleifscheibendrehschritt gedreht wird, und die Richtung des Drehmoments umgeschaltet wird, um das Werkstückzahnrad in die eine Richtung und die andere Richtung zu drehen, und in dem Drehmomentsteuerschritt die eine und die andere Werkstückzahnflanke des Werkstückzahnrads bearbeitet wird.
Zahnradherstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Schrägverzahnungsschleifscheibe eine Zahndicke aufweist, die kleiner als eine Lückenweite des Werkstückzahnrads ist.
Zahnradherstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei in dem Schleifscheibendrehschritt zumindest eines aus Schrägverzahnungsschleifscheibe und Werkstückzahnrad geschwungen wird, und außerdem ein Schwingschritt durchgeführt wird, der die relative Position der Drehachse der Schrägverzahnungsschleifscheibe zu der Drehachse des Werkstückzahnrads ändert.
Zahnradherstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei ein Schleifscheibenabrichteschritt unter Verwendung eines Schleifscheibenabrichters durchgeführt wird, der einen Form von zumindest einem Paar benachbarter Spitzen aufweist, wobei der Schritt die Schleifscheibenzahnflanke ausbildet und abrichtet, während eine Spitze der Schleifscheibe mit einem zwischen dem Paar Spitzen ausgebildeten Tal erhalten bleibt.
Zahnradherstellungsverfahren nach Anspruch 14, wobei beide Endoberflächen des Schleifscheibenabrichters darauf ausgebildet Zylinderformabschnitte ausweisen, die gleich einem kleinen Durchmesser des Werkstückzahnrads sind, und der Schleifscheibenabrichteschritt Ausbilden und Abrichten der Schleifscheibenzahnflanken unter Verwendung der Zylinderformabschnitte beinhaltet.
Zahnradherstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei die Werkstückzahnradlagereinheit, die das Werkstückzahnrad drehbar lagert, mit einem Torsionspuffer bereitgestellt ist, der eine Torsionsgröße erzeugt.