ITTO940392A1 - Procedimento e dispositivo per la microfinitura di ruote dentate. - Google Patents

Abstract

Una ruota di levigatura (28) è in ingranamento con una ruota dentata (16) e viene azionata da un motore (33). Durante una rotazione del mandrino portapezzo (10) la deformazione delle punte del pezzo (8, 9) in funzione dell'angolo di rotazione del pezzo viene rilevata e memorizzata. Alla fine dall'andamento memorizzato viene calcolato un segnale di correzione ed esso viene sovrapposto al dispositivo di alimentazione per le slitte di regolazione (3) sincronicamente rispetto all'angolo di rotazione del mandrino portapezzo (10). In questo modo è possibile eliminare gli errori di dentatura, sfruttare in modo ottimale la durata utile della ruota di levigatura (28) e minimizzare i tempi di lavorazione.

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per Invenzione Industriale,

Per la levigatura di ruote dentate è noto come serrare una ruota dentata su di un mandrino portapezzo ruotabile liberamente. Con la ruota dentata viene ingranata una ruota di levigatura serrata su di un mandrino portautencile montato in posizione sghemba rispetto all'asse del mandrino portapezzo. Il mandrino portautensile viene azionato e la ruota dentata viene premuta con una forza predeterminata contro la ruota di levigatura. In questo modo l'asportazione di trucioli sul tetto avviene in strati approssimativamente equidistanti. Gli errori di suddivisione, gli errori periodici, l'eccentricità, le deviazioni dalle linee dei profili e dei fianchi vengono quindi in linea di massima mantenuti. I cicli di ravvivatura e i valori di regolazione della ravvivatura vengono determinati empiricamente per ogni geometria del pezzo. Il mantenimento di una qualità costante è particolarmente problematico quando le variazioni del sovrametallo del pezzo prelavorato si trovano all'interno di un campo di tolleranza piuttosto grande. Singoli valori aberranti richiederebbero di per se una ravvivatura più precoce o un valore di ravvivatura più alto di quanto non lo facciano i valori determinati empiricamente. Viceversa i tempi determinati empiricamente tra i cicli di ravvivatura possono .essere scelti in modo da risultare troppo brevi o i valori di ravvivatura possono essere troppo alti. In questo modo l’utensile verrà logorato in modo inutilmente rapido. Il tempo di lavorazione in caso normale viene anch'esso determinato empiricamente. Le differenze nella qualità della predentatura possono dunque portare a tempi di levigatura inutilmente lunghi o troppo piccoli.

In base al EP-B-206 9084 è noto un procedimento per la rettifica a rotolamento di ruote dentate, in cui sia il mandrino portapezzo che il mandrino portautensile sono azionati ciascuno da un motore. Entrambi i motori sono accoppiati tra loro attraverso un regolatore elettronico per ottenere un andamento sincronico.

Per il segnale di regolazione per il secondo motore l'andamento memorizzato di una grandezza perturbatrice derivata dallo scostamento di regola nel ritmo viene aggiunto alla rotazione del mandrino portautensile . Tuttavia questo procedimento non è adottabile alla levigatura di ruote dentate in quanto qui manca il secondo motore.

La presente invenzione si prefigge come obiettivo quello di indicare un procedimento e un dispositivo per la microfinitura, in particolare per la levigatura di ruote dentate, con i quali è possibile ridurre gli svantaggi summenzionati dei procedimenti di levigatura noti, migliorando la qualità della ruota dentata microfinita. Questo obiettivo viene raggiunto con la combinazione delle caratteristiche delie rivendicazioni.

Qui di seguito vengono disposti esempi di configurazioni dell'invenzione sulla base dei disegni. In essi:

la figura 1 illustra una vista laterale schematica di una macchina di levigatura,

la figura 2 illustra una sezione lungo la linea II-II della figura 1,

la figùra 3. illustra uno schema di un regolatore ,

la figura 4 illustra un andamento della deformazione delle punte del pezzo in funzione dell'angolo di rotazione, e

la figura 5 illustra una seconda configurazione .

La macchina levigatrice 1 secondo le figure 1 e 2 è raffigurata solo schematicamente per offrire una migliore visione di insieme. Su di una incastellatura 2 è montata mobile in senso longitudinale una slitta di regolazione 3. La corsa della slitta viene ad esempio regolata da un servoc i1indro 4 e misurata tramite un sensore 5. Sulla slitta 3 è fissata una contropunta 6 e un supporto 7, ciascuno dei quali porta una punta di pezzo 8, 9. Nelle punto 8, 9 è serrato un mandrino portapezzo 10. Con il mandrino portapezzo 10 sono accoppiati a prova di torsione un trasduttore dell'angolo di rotazione 11 e un freno regolabile 12, il che è illustrato in figura 2 attraverso ruote dentate 13, 14 e una cinghia dentata 15. Sul mandrino 10 è serrata una ruota dentata del pezzo in lavorazione 16. Sui supporti 22 fissi all'alloggiamento è montato un alloggiamento del mandrino portapezzo 23 con perni 24 in modo da essere ruotabile attorno ad un asse perpendicolare all'asse del mandrino portapezzo 17. Nell'alloggiamento il mandrino portapezzo 26 è montato in modo tale da risultare ruotabile attorno ad un asse dell'utensile 27 sghembo rispetto all'asse 17. Il mandrino 26 porta l'utensile di levigatura sottoforma di una ruota di levigatura dentata internamente 28, che si innesta con la ruota dentata 16. L’angolo di incrocio degli assi 29 è regolabile tramite un servocilindro 30 attraverso una leva 31 accoppiata con uno dei perni 24. La corsa del cilindro'-30 viene misurata da un sensore 32. Sull'alloggiamento 23 è fissato un motore 33. Il suo albero primario 34 aziona attraverso un pignone 35 una ruota dentata 36 del mandrino 26. L’angolo di rotazione dell'albero 34 viene misurato con un trasduttore dell'angolo di rotazione 37. Inoltre con l'albero 34 può essere anche accoppiato un tachimetro 38.

Un regolatore 44 per la regolazione dei cilindri 4, 30 e del freno 12 è illustrato in figura 3. Nell'esempio di configurazione illustrato sulle due punte 8, 9 la deformazione da parte delle forze di lavorazione viene misurata attraverso le strisce estensimetriche 45, 46. I due segnali delle strisce estensimetriche 45 vengono addizionati in un organo di somma 47. L'andamento del segnale di uscita dell'organo di somma 47 può essere memorizzato in una unità di memorizzazione 48 su di un segnale esterno attraverso una linea 49 in funzione dell'angolo di rotazione del mandrino portapezzo 10 misurato con il trasduttore dell'angolo di rotazione 11 tenendo conto del rapporto di trasmissione tra le ruote dentate 13, 14 per una intera rotazione del pezzo. L'unità di 'memoria 48 ad esempio può essere configurata analogamente a quella descritta nel brevetto europeo n° 206984 e può contenere un circuito multiplex-demultiplex con un certo numero di circuiti Sample and Hold. Dall'andamento memorizzato in un calcolatore 50 viene determinato un valore di correzione rispetto al valore nominale della posizione della slitta 3, che attraverso un interruttore 51 in un organo addizionatore 52 può essere sovrapposto al valore nominale immesso attraverso la linea di entrata 53. L’uscita dell'addizionatore 52 è allacciata all'ingresso positivo di un servoamplificatore 54. L'amplificatore 54 comanda una servovalvola 55 che aziona il cilindro 4. L'uscita del sensore 5, che misura la posizione della slitta, è collegata come ritorno all'entrata negativa dell'amplificatore 54.

Invece della valvola 55 e dello stantuffo 4 per lo spostamento della ,slitta 3 è possibile anche utilizzare un servomotore con un mandrino filettato. Invece del ritorno di percorso tramite il sensore 5 è possibile utilizzare anche un ritorno di forza ad esempio attraverso la misurazione della pressione dell’olio nel cilindro 4. Nel caso di questa variante attraverso la linea 53 viene immessa la pressione di appoggio media.

Il ramo mediano del regolatore 44 ha componenti analoghi a quanto esposto sopra. Quindi questi sono provvisti dello stesso contrassegno di riferimento, per ,cui è possibile evitare una descrizione dettagliata di queste componenti. Invece dell'organo di somma 47 nel ramo mediano viene utilizzata un'opera di sottrazione 56, che determina la differenza dei segnali delle due strisce estensimet riche. Il valore nominale dell'angolo di incrocio degli assi 29 viene alimentato all'organo addizionatore 52 attraverso la linea 57.

Durante il. funzionamento il dispositivo' descritto funziona come segue: sul mandrino 10 viene serrata una.ruota dentata 16 prelavorata, ad esempio rettificata e sul mandrino 26 viene serrata la ruota di levigatura 28. Entrambe le ruote vengono fatte ingranare tra loro e vengono regolate attraverso segnali corrispondenti sulle linee 53, 57 tramite il cilindro 4 alla distanza degli assi nominale (oppure alla forza di appoggio nominale) e tramite il cilindro 30 all’angolo di incrocio degli assi nominali. Gli interruttori 51, 51' vengono aperti. Ora il motore 33 viene messo in moto, cosicché inizia .la lavora-zione. Attraverso i segnali sulle linee 49, 49' viene ora memorizzato l'andamento delle deformazioni delle punte del pezzo 8, 9 attraverso una rotazione del mandrino 10 nelle unità di memorizzazione 48, 48' in funzione dell’angolo di rotazione del mandrino 10. Infine gli interruttori 51, 51' vengono chiusi e i valori di correzione corrispondenti vengono sovrapposti attraverso gli organi addizionatori 52, 52' ai valori nominali sulle linee 53, 57. I cilindri 4, 30 durante la seguente lavorazione eseguono movimenti di correzione periodici corrispondenti all'andamento misurato nelle deformazioni delle pu/nte, cosicché nei punti in cui sono necessarie forze di appoggio superiori, esse vengono anche effettivamente esercitate. L’asportazione di materiale sui fianchi dei denti della ruota del pezzo 16 avviene quindi in modo maggiore nei punti con l’eccedenza maggiore. In questo modo si ottiene una alta precisione della ruota dentata 16 a lavorazione ultimata.

Dopo un numero predeterminato di rotazioni oppure dopo un periodo di tempo predeterminato gli interruttori 51, 51’ vengono aperti e attraverso un segnale alle entrate 49, 49' viene di nuovo memorizzato l’andamento misurato delle deformazioni delle punte in una seconda memoria delle unità di memoria 48, 48' sempre in funzione dell’angolo di rotazione del pezzo. Nella figura 4 è illustrato un esempio del primo andamento 62 e del secondo andamento 63 memorizzati nell'unità di memoria 48 per il caso di un errore di rotazione concentrica o di un errore periodico. Paragonando i due andamenti 62, 63 tra loro e con un valore di tolleranza predeterminato 64.è possibile determinare se ruòta di levigatura 28 deve essere ravvivata oppure se la lavorazione può essere terminata. Se la distanza dei due andamenti 62, 63, va al di sotto di un valore limite predeterminato, questo è un indizio del fatto che l’utensile è spuntato e quindi necessita di ravvivatura. Se il secondo andamento misurato 63 o gli altri andamenti misurati più tardi in modo corrispondente vanno al di sotto del valore di tolleranza 64 in entrambe le unità di memoria 48, 48', è possibile terminare la lavorazione.

La soluzione secondo l'invenzione permette dunque uno sfruttamento ottimale della durata degli utensili e una minimizzazione dei tempi di lavorazione con un contemporaneo aumento della qualità del prodotto finito.

Con il procedimento sopra descritto è possibile eliminare soprattutto errori di- onda lunga come errori di rotazione concentrica e periodici. Per eliminare anche errori' di onda corta, ad esempio errori di suddivisione, secondo la figura 3 vengono correlati i valori di misurazione d'angolo dei trasduttori 37, 11. Il valore di misurazione del trasduttore 37 viene moltiplicato in :un moltiplicatore 70 con il rapporto del numero di denti della ruota dentata 35 e della ruota dentata 16 nonché della ruota dentata 13 e della ruota dentata 14 e viene sottratto in un organo di sottrazione 71 dal valore di misurazione del trasduttore 11. L'andamento della differenza viene memorizzato in un'altra unita di memoria 48'* nello stesso modo che nell'unità di memoria 48. L'uscita dell'unità di memoria 48'1 viene trasformata in valore di correzione e viene sovrapposta in un servoamplificatore 72 al valore nominale immesso attraverso una entrata 73 del momento di frenatura del freno 12. Con questa configurazione la lavorazione avviene essenzialmente su di un fianco del dente, appena questo è terminato, la direzione di rotazione del motore 33 viene invertita e viene levigato l'altro fianco del dente allo stesso modo.

Nella figura 5 è illustrata un'altra configurazione dell'invenzione, in cui la macchina I è disegnata con grande semplificazione. Essa in realtà comprende tutti gli elementi della configurazione secondo le figure 1 e 2, eventualmente senza le strisce estensimetriche 45, 46 e il freno 12.

Nella configurazione secondo la figura 5, una ruota di misurazione 80 ingrana la ruota dentata 16. La ruota di misurazione 80 è montata in modo da risultare ruotabile liberamente su un braccio 81. II braccio/ 81 è ruotabile attorno ad un asse 82 collegato in modo fisso con la slitta 3. Una molla 83 spinge la ruota 80 per un ingranamento a due fianchi privo di gioco con la ruota dentata 16. Un sensore 84 misura l'angolo di inclinazione 85 del braccio 81. Il segnale del sensore 84 può essere tratto in modo uguale a quello della striscia estensimetrica 85 per la regolazione del cilindro 4, per cui il segnale dell'unità di memoria 48 viene sfasato di 180°. In questo modo è possibile rilevare ed eliminare errori di dentatura sia di onda corta che di onda lunga.

Da parte della ruota di misurazione 80 sarebbe anche possibile misurare in aggiunta o invece l'angolo di rotazione. In questo modo possono essere eliminati allo stesso modo gli errori di suddivisione come sono il ramo inferiore del regolatore 44 in base alla figura 3. A questo scopo è possibile scegliere anche una posizione degli assi della ruota di misurazione 80 fissa rispetto alla slitta 3 e quindi un contatto di un fianco tra la ruota di misurazione 80 e la ruota dentata 16.

Comò grandezze di misurazione possono essere rilevate anche grandezze fisiche diverse o aggiuntive, ad esempio le forze di levigatura, la corrente assorbita dal motore, il momento di torsione dell'utensile, il numero di giri del pezzo, la vibrazione meccanica. Attraverso la misurazione del numero di giri del pezzo vengono rilevate le quote di errore a onde, corte (scostamenti singoli di suddivisione) della dentatura. La misurazione della vibrazione meccanica serve all'ottimizzazione della durata dell'utensile di levigatura e all'avviamento automatico del procedimento di ravvivatura nonché comunque alla minimizzazione dei valori di regolazione della ravvivatura.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la microfinitura di una ruota dentata (16) su di una macchina di lavorazione (1) con un mandrino portautensile (26), un mandrino portapezzo (10) , ·un motore di azionamento (33) ·con uno dei mandrini (26) un organo di alimentazione (4) per la modifica della distanza tra gli assi dei due mandrini (10, 26) e un organo di spostamento (30) per la regolazione dell'angolo di incrocio (29) dei due’ assi del mandrino (17, 27) in cui la ruota dentata (16) viene serrata sul mandrino portapezzo (10) e una ruota utensile (28) sul mandrino portautensile (26) e la ruota dentata e la ruota utensile vengono portate in presa di ingranamento , caratterizzato dal fatto che durante la lavorazione, tramite un primo sensore (11) viene misurato l'angolo di rotazione di uno dei mandrini (10, 26), e tramite almeno un secondo sensore (45, 46) viene rilevata e memorizzata almeno una grandezza fisica di almeno uno degli elementi del sistema costituito da macchina di lavorazione, ruota utensile e ruota dentata durante almeno una rotazione del mandrino portapezzo (10) , e che infine un elemento mobile della macchina' di lavorazione (1) durante la successiva lavorazione viene spostato analogamente all'andamento memorizzato ralla grandezza fisica in funzione dell'angolo di rotazione del mandrino portapezzo (10) .
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1,. in cui dopo un tempo regolabile o dopo un numero regolabile di rotazioni di uno dei mandrini (10, 26) viene interrotto lo spostamento dipendente dall’angolo di rotazione dell'elemento, viene nuovamente rilevata e memorizzata la grandezza fisica in funzione dell'angolo di rotazione almeno durante una rotazione del mandrino portapezzo (10) e in cui infine durante la successiva lavorazione l'elemento mobile viene spostato analogamente ad uno degli andamenti memorizzati della grandezza fisica in funzione dell'angolo di rotazione del mandrino portapezzo (10) .
3. 3- Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui il processo del nuovo rilevamento dell'andamento della grandezza fisica viene ripetuto, fino a quando l'ultimo andamento misurato va al di sotto di un valore limite (64) prèdeterminato .
4. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 2 o 3 in cui l'andamento (63) misurato per ultimo della grandezza fisica viene paragonato all'andamento (62) misurato precedentemente, e in cui il processo di lavorazione viene interrotto se la differenza dei due andamenti è al di sotto di un valore limite predeterminato e in cui infine la ruota utensile (28) viene ravvivata.
5. 5. Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui contemporaneamente con più secondi sensori (45, 46, 37) vengono rilevate e memorizzate più grandezze fisiche in funzione dell'angolo di rotazione di uno dei mandrini e in cui infine uno o più elementi mobili della macchina di lavorazione (1) vengono spostati contemporaneamente analogamente agli andamenti memorizzati delle grandezze fisiche in funzione dell'angolo di rotazione del mandrino portapezzo (10) .
6. 6 Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui .l'elemento mobile della macchina di lavorazione è l'organo di alimentazione (4) e/o un freno (12) e/o l'organo di spostamento (30).
7. 7. Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, in cui come grandezza fisica viene misurata la tensione, l'estensione, il cambiamento di posizione o la deformazione di un elemento che si trova nel flusso di forze delle forze di lavorazione e/o l'angolo di rotazione dell'altro mandrino e/o la velocità angolare di almeno uno dei mandrini e/o la posizione dell'asse di una ruota di misurazione ruotabile liberamente e che ingrana con la ruota dentata con il contatto di uno o due fianchi e/o una emissione acustica e/o la corrente oppure il momento torcente del motore di azionamento {33).
8. 8. Macchina di lavorazione per l'esecuzione del procedimento secondo la rivendicazione 1, comprendente un mandrino portautensile (26) un mandrino portapezzo (10), un motore di azionamento (33) accoppiato con uno dei mandrini, un organo di alimentazione (4) per modificare la distanza degli assi dei due mandrini (10, 26) nonché un organo di spostamento (30) per regolare l'angolo di incrocio (29) dei due assi del mandrino (17, 27), in cui il mandrino portapezzo (10) è configurato per il serraggio di una ruota dentata (16) e il mandrino portautensile (28) per il serraggio di una ruota utensile (28), caratterizzata dal fatto che con uno dei. mandrini (10) è accoppiato un sensore dell'angolo di rotazione (11), che sulla macchina è disposto almeno un altro sensore (45, 46) per la misurazione di almeno una grandezza fisica di almeno uno degli elementi del sistema costituito da macchina per lavorazione (1), ruota utensile (28) e ruota dentata (16), che i due sensori (11; 45, 46) sono connessi ad una unità di comando (44) che contiene un dispositivo (48, 48') per memorizzare i valori di misurazione dell'altro sensore (45, 46) in funzione dell’angolo di rotazione misurato dal trasduttore dell'angolo· di rotazione {11} durante almeno una rotazione del mandrino portapezzo (10), e che l'unità di comando è connessa con un elemento regolabile (4, 30) della macchina di lavorazione (1) .