MX2014014948A - Metodo para generar un sistema de diente de engranaje, y una maquina cortadora de engranaje que puede ser operado utilizando el metodo. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para generar dientes de engranaje, en donde una pieza de trabajo que va a recibir un perfil dentado y una herramienta cortadora se hacen avanzar uno hacia el otro en un movimiento de alimentación rodante hasta que cada flanco de diente del perfil de engranaje se ha generado después de varias pasadas de la herramienta, en donde en cada pasada se genera una superficie cortada que contiene al menos un corte de flanco sobre la pieza de trabajo, en donde se sobrepone el movimiento auxiliar sobre el movimiento rodante, que tiene el efecto que los cortes de flanco generados en al menos dos pasadas inmediatamente consecutivas se conectaran entre sí. Además, la invención también se refiere a una máquina cortadora de engranaje con las características de control requisito para realizar el método.

Description

i METODO PARA GENERAR UN SISTEMA DE DIENTE DE ENGRANAJE, Y UNA MAQUINA CORTADORA DE ENGRANAJE QUE PUEDE SER OPERADO UTILIZANDO EL METODO 5 DESCRIPCION DE LA INVENCION La invención se refiere a un método para generar dientes de engranaje, en donde una pieza de trabajo que va a recibir un perfil dentado y una herramienta cortadora se hacen avanzar una hacia otra en un movimiento de alimentación 10 rodante hasta que cada flanco de diente del perfil de engranaje ha sido generado después de varias pasadas de la herramienta, en donde en cada pasada se genera una superficie cortada que contiene al menos un corte de flanco sobre la pieza de trabajo. Además, la invención también se refiere a 15 una máquina cortadora de engranaje con las características de control requisito para realizar el método.

Métodos de torneado de este tipo pertenecen al estado de la téenica conocido, incluyendo en particular los métodos de rodamiento/generación en los cuales se emplea una 20 herramienta en forma de engranaje, tal como formación o recortado de engranaje. En estos métodos, los flancos de diente son generados en varias pasadas que difieren entre sí en sus profundidades de alimentación respectivas, en donde » los flancos de diente que están en el proceso de ser 25 generados no se adaptan a la geometría de flanco del perfil Ref.252560 de engranaje final, ya que generalmente se hace una concesión en el torneado para un proceso de acabado posterior. Normalmente, partiendo, por ejemplo, de una pieza bruta de pieza de trabajo, se remueve material en una primera pasada con una primera profundidad de alimentación de manera que se genera una primera superficie cortada cuya forma es simétrica al centro del espacio de diente del perfil de engranaje eventual y que proporciona una indicación de cuanto material se removió en la primera pasada.

Esto se ilustra esquemáticamente en la Figura 3 en una vista transversal en donde el plano de figura es ortogonal al eje de la pieza de trabajo. El símbolo de referencia 10 en esta figura indica el flanco de diente que se va a producir después de la última pasada en lo que es el lado posterior del diente en este proceso, mientras el símbolo de referencia 20 indica el flanco de diente sobre el lado delantero del diente. No mostrada en esta figura está la forma del espacio de diente de la pieza de trabajo terminada después del proceso de terminado posterior, que aún requiere la remoción de una concesión q de los flancos de diente 10, 20.

Esta figura ilustra además que la superficie cortada 30.1 de la primera pasada tiene un corte de flanco (posterior) 31, un corte inferior 33, y un corte de flanco (delantero) 32. La distancia entre el corte inferior 33 y la superficie previa de la pieza bruta de pieza de trabajo (no mostrada en la figura) representa una medida para la profundidad de alimentación de la primera pasada.

En la segunda pasada, aumenta la profundidad de alimentación, de manera que como un resultado de remover más material a través de la acción de corte del movimiento rodante se forme la superficie cortada 30.2 que de forma similar tiene dos cortes de flanco y un corte inferior.

El número de pasadas usualmente es controlado de tal forma que cada pasada remueve la cantidad deseada de material. En el ejemplo esquemáticamente ilustrados de la téenica previa, el torneado toma cinco pasadas de las cuales las primeras cuatro producen las superficies cortadas 30.1, 30.2, 30.3 y 30.4, mientras en la última pasada se forman los flancos 10, 20. La superficie cortada correspondiente de esa forma representa los perfiles de cubierta de los flancos de diente resultantes. En el interés de maximizar la vida de servicio de la herramienta, un prepósito adicional es balancear de manera cercana el desgaste entre los flancos delantero y posterior de la herramienta cortadora de engranaje. Esto se demuestra, por ejemplo, en un diagrama en el cual el grosor acumulativo de los recortes producidos en el corte de un espacio de diente se grafican sobre la longitud del borde cortador de un diente de la herramienta. En tal diagrama los dos lados de flanco serán esencialmente simétricos espejados con relación a la porción de cabeza del borde cortador de la herramienta.

Aunque métodos de estado de la téenica pueden acercarse al lograr exposición de desgaste simétrico de los flancos delantero y posterior y con ello extender la vida de servicio de la herramienta, esta invención tiene el objetivo de proporcionar un método mejorado adicional del tipo genérico descrito en el párrafo introductorio.

Desde un punto de vista orientado a ingeniería de proceso, esta tarea se resuelve a través de un desarrollo adicional del método mencionado anteriormente, en donde la mejora se distingue esencialmente por el hecho de que el movimiento rodante es complementado por un movimiento auxiliar sobrepuesto que tiene el efecto de que los cortes de flanco generados en al menos dos pasadas inmediatamente consecutivas se conectarán entre sí.

En el curso de la invención, se alcanzó la conclusión de que el método inventivo lleva una vida de servicio más prolongada de la herramienta cortadora. Reduce el número de afeitadas de tres flancos (es decir, afeitadas producidas por la remoción simultánea de material desde los dos blancos y el fondo del espacio de diente generado en una pasada dada, también indicados como fragmentos U) que continúan generándose a pesar de la estrategia de corte simétrico explicado anteriormente, tomada en consideración desgaste de herramienta con base en zona de separación de fragmento relevante cerca del borde cortador.

Con el concepto inventivo de sobreponer un movimiento auxiliar sobre el movimiento rodante, uno logra el resultado de que dos cortes de flanco generados en pasadas consecutivas se mantengan juntos, por lo cual la cantidad de fragmentos en forma de U producidos en el proceso se minimizará. La herramienta es guiada a lo largo del corte de flanco que se generó en la pasada precedente y por lo tanto esencialmente ya no cortará un fragmento de esta superficie guía cuando el diente de la herramienta desciende en el espacio en la pieza de trabajo que se va a quitar en la pasada actual. Esto significa que el grosor del fragmento cortado por el borde cortador guiado se está aproximando efectivamente a cero, en cualquier caso que el grosor de fragmento en esta área sea menor que un límite de grosor de fragmento que se define por el radio de redondeo de borde cortador.

En particular se prevé formar tales conexiones entre los cortes de flanco de pasadas sucesivas para varias, en particular para todas, las pasadas sucesivas, de manera que como un resultado se extiende la longitud de la trayectoria guía y, con el número creciente de pasadas, una porción continuamente creciente del borde cortador de la herramienta esencialmente ya no realiza ningún trabajo de corte. No obstante, la vida de servicio de la herramienta se prolonga debido a las ventajas generales de la estrategia de corte más favorable. Los flancos de diente generados en el proceso anterior pueden reelaborarse subsecuentemente en una operación de acabado. Por ejemplo, puede generarse un primer flanco de diente en n=2 pasadas con los cortes de flanco conectados, y en una fase subsecuente de m³l pasadas la pieza de trabajo puede ser torneada sin el movimiento auxiliar sobrepuesto.

Con el fin de limitar la influencia que tiene el movimiento auxiliar requerido sobre la secuencia operativa del proceso de generación, se prefiere si se forman dos conexiones consecutivas entre cortes (es decir, entre los cortes producidos por al menos tres pasadas consecutivas) sobre el lado del mismo flanco.De esa forma, los movimientos tangencialmente dirigidos adicionales que se requieren en una pasada dada no tendrán signos algebraicos opuestos con relación a un punto cero del movimiento auxiliar, únicamente cambiara su magnitud.

Con preferencia, se forman los cortes de flanco conectados sobre los flancos que no están en el lado posterior en el proceso de torneado. Con una rigidez dada del sistema cortador, esto tiene el efecto que especialmente en el torneado de engranajes rectos uno obtiene una fuerza tangencial que mantiene la misma dirección, lo que mejora la calidad del resultado. En el torneado de los flancos delanteros, el grosor de fragmento aumenta por consiguiente por una cantidad significativa. La zona de separación de fragmento se desplaza sobre la superficie de fragmento hacia áreas que están más lejos del borde cortador.

Se prefiere particularmente si los cortes de flanco conectados siguen el perfil de un flanco de diente que es generado (en contraste a cortes que remueven material simétricamente del centro del espacio de diente en ambas direcciones hacia los flancos de diente que se· van a generar). Por consciente, la invención también describe como una descripción independiente un método para generar dientes de engranaje, en donde una pieza de trabajo que se va r un perfil dentado y una herramienta cortadora se hacen avanzar uno hacia el otro en un movimiento de alimentación rodante hasta que se ha generado cada espacio de diente entre los flancos de diente del perfil dentado después de varias pasadas de la herramienta, en donde el método se distingue por la característica que se sobrepone el movimiento auxiliar sobre el movimiento rodante, que tiene el efecto de que la generación del espacio de diente ocurre desde el lado de un flanco de diente hacia el lado del otro flanco de diente.

En una implementación preferida adicional del método, se prevé que el flanco de diente que es, se determina en parte por un corte de flanco de al menos una de las pasadas precedentes a la última pasada. La superficie guía en la forma de los cortes de flanco producidos en las pasadas precedentes de esa forma se coloca en esencia sobre el flanco de diente que se genera. Esto tiene el efecto de que una pluralidad de los cortes de flanco completados, en particular los cortes de flanco de todas las pasadas , contribuyen a determinar el flanco de diente que se genera . Debido al movimiento auxiliar sobrepuesto, cada pasada de una herramienta ahora forma un corte de cubierta de un flanco, en donde el movimiento auxiliar es en el último paso de torneado puede ser, y preferiblemente es , reducido a cero .

De conformidad con lo que se ha dicho anteriormente, el flanco indicado en el párrafo precedente es preferiblemente el flanco que yace sobre el lado posterior durante el proceso de torneado, también denominado el flanco posterior.

El mismo movimiento auxiliar se determina preferiblemente al calcular un desplazamiento entre la posición que ocuparía la pieza de trabajo con base en el movimiento rodante y la posición del flanco de diente. Esto puede lograrse, por ejemplo, al aplicar un desplazamiento con un parámetro de corrección al movimiento rodante puro, en donde el valor de parámetro indica la distancia del flanco de diente que se genera desde el centro del espacio de diente como una función de la profundidad de alimentación de la pasada respectiva . Este desplazamiento se ajusta en cada nueva pasada . Si el proceso de torneado involucra una alimentación que cambia continuamente , El desplazamiento se vuelve una función continua de la profundidad de alimentación, por ejemplo si la alimentación en un proceso de formación de engranaj e ocurre en la forma de un movimiento de alimentación en forma de espiral .

Con respecto a la naturaleza del movimiento auxiliar sobrepuesto, son posibles varias variantes. Antes que nada, la forma preferida para generar el movimiento auxiliar es introducir un cambio en el ángulo de fase relativo entre una rotación rodante de la pieza de trabajo alrededor de un eje de rotación de la pieza de trabajo y una rotación rodante de la herramienta alrededor de un eje de rotación de la herramienta. Este movimiento auxiliar, que se indica en una forma simplificada como "rotación auxiliar" depende de forma similar de la profundidad de alimentación. Si son necesarias modificaciones de flanco, esta rotación auxiliar dependiente de alimentación podría, por ejemplo, complementarse al sobreponer otro desplazamiento en el acoplamiento al movimiento rodante, que varía con respecto a otros parámetros y que es adecuado para lograr las modificaciones de flanco de diente.

Como una alternativa y/o como un componente adicional al generar un movimiento auxiliar, puede utilizarse un movimiento relativo lineal entre la herramienta y la pieza de trabajo que corre tangencial a un movimiento giratorio rodante de la pieza de trabajo alrededor del eje de rotación de pieza de trabajo. Dependiendo de la forma en la cual se está modificando el movimiento de alimentación, este movimiento relativo lineal toma la forma de un desplazamiento tangencial Con respecto a las posiciones relativas de herramienta y pieza de trabajo en donde se selecciona la cantidad del desplazamiento para cada pasada, mientras en el caso de un movimiento de alimentación continua el movimiento relativo lineal toma la forma de un movimiento lineal continuo que depende de la profundidad de alimentación.

Con respecto a las profundidades de alimentación seleccionadas para cada pasada, en principio, uno podría seleccionar un movimiento de alimentación en pasos equidistantes. Sin embargo, se prefiere controlar los movimientos de alimentación mutuos entre la herramienta y la pieza de trabajo dependiendo del índice de volumen/tiempo al cual se generan fragmentos. Por ejemplo, si se prescribe un índice de volumen máximo de remoción de fragmento, la profundidad de alimentación máxima para el la siguiente pasada continúa de la estrategia de proceso deseada, y el siguiente desplazamiento, a su vez, continua de la siguiente profundidad de alimentación que puede seleccionarse igual a menor que la profundidad de alimentación máxima.

Aplicaciones preferidas del método están en las áreas de formación y recortado de engranaje.

El alcance de protección que se busca para esta invención también se extiende un programa de computadora para el control de una máquina cortadora de engranaje, en donde el programa, cuando se ejecuta en un dispositivo controlador de la máquina cortadora de engranaje, controla la última al llevar a cabo un método de conformidad con uno de los aspectos del método que se han discutido aquí anteriormente.

Con respecto a aspectos téenicos de diseño de máquina, el alcance de protección se extiende además a una máquina cortadora de engranaje, en particular una máquina formadora de engranaje o una máquina recortadora cuyo dispositivo controlador está diseñado y es operable para controlar la máquina en la ejecución de un método de conformidad con los aspectos discutidos aquí anteriormente. Los términos "máquina formadora de engranaje" y "máquina recortadora" como se utilizan aquí no están limitados a máquinas equipadas exclusivamente para formación y recortado de engranaje, sino que también incluyen máquinas que pueden, entre otras capacidades, realizar procesos de formación y recortado de engranaje.

Se explicarán atributos, detalles y ventajas distintivos adicionales de la invención en la siguiente descripción de las figuras adjuntas, en donde las Figuras la a lf ilustran esquemáticamente una secuencia de tiempo de las posiciones de torneado discretas utilizadas en el método de conformidad con la invención, la Figura 2 ilustra esquemáticamente las superficies cortadas y espacios de diente que resultan de cada pasada, específicamente en comparación con la Figura 3, y la Figura 3, en una forma análoga a la Figura 2, representa las superficies cortadas y espacios de diente generados por un proceso de la téenica previa.

Las Figuras 1 a lf representan esquemáticamente la herramienta 40 y la secuencia de posiciones de rollo distintas 50a 50f de un diente de un engranaje que se va a generar, ya que típicamente pueden ocurrir en un proceso de formación de engranaje realizado con el método de conformidad con la invención. Cada una de las Figuras Ib a lf también muestra las posiciones de rollo discretas de todas las pasadas precedentes. Con base en el cambio las posiciones de rollo de una pasada comparadas con las posiciones de la trayectoria precedente, es evidente que las pasadas difieren entre sí como un resultado de un desplazamiento que es causado por un movimiento auxiliar que es sobrepuesto sobre el movimiento rodante puro. Los ejes de simetría respectivos (no mostrados en las figuras) de los haces de curva 50a 50f que pertenecen a las posiciones de rollo discretas están tangencialmente espaciados entre sí. Este desplazamiento se selecciona de manera que los cortes de flanco generados por el acoplamiento de herramienta cada vez más profundo en pasadas sucesivas se mantengan juntos sobre el flanco de frente posterior.

El trabajo de remoción de fragmento de la herramienta cortadora por lo tanto se realiza en esencia, únicamente mediante el borde cortador que genera el flanco de diente delantero, el borde cortador de la cabeza de diente de la herramienta cortadora, y una porción al lado de la cabeza del borde cortador que genera el flanco de diente posterior . En otras palabras , en un diagrama en el cual se gráfica el grosor acumulativo de los afectados producidos en el corte de un espacio de diente sobre la longitud del borde cortador de un diente de la herramienta, habrá una asimetría pronunciada al menos entre las áreas que están distantes de la sección de cabeza de diente del borde cortador . Esta asimetría puede equivaler a un porcentaj e de 100 o más , en particular tanto como porcentaj e de varios cientos .

La última pasada de torneado en este ejemplo se realiza como una pasada de acabado en donde el movimiento auxiliar sobrepuesto se modifica con relación a la pasada de torneado precedente y puede reducirse a cero con relación al movimiento rodante puro.

Como se puede verificar en un experimento al inspeccionar los fragmentos que salen de un proceso de torneado de conformidad con este metodo, sólo resta un pequeño número de fragmentos en forma de U que se generan. En la distribución estadística de los fragmentos que se generan, la máxima es representada por los fragmentos en forma de L. El resultado general es una cantidad reducida de desgaste sobre la herramienta y de esa forma un aumento en los períodos de tiempo durante los cuales las herramientas pueden permanecer en servicio.

La Figura 2 ilustra de nuevo en una vista esquemática las etapas sucesivas de formar los espacios de diente en una secuencia de pasadas (cinco pasadas en el ejemplo de la Figura 2) con el fin de visualizar la diferencia en el progreso de superficies cortadas, especialmente los cortes de flanco 11, 12, 13, 14 en comparación con los cortes de flanco 31 respectivos de las superficies cortadas 30.1, 30.2,... de la Figura 3. Aunque en el caso de la Figura 3 la superficie cortada de una última pasada abarca la superficie cortada de la pasada precedente en esencia de manera simétrica y a una distancia, en la Figura 1 esta separación de los rastros de corte está ausente a lo largo de un flanco, a medida que se mantienen juntos los cortes de flanco de dos pasadas sucesivas. Como es evidente adicionalmente a partir de la Figura 2, en el lado en donde se mantienen juntos los cortes de flanco 11, 12, 13, 14,... siguen el perfil del flanco de diente 10 que se va a generar, de manera que el espacio de diente que se está torneando no se quita simétricamente del centro hacia los flancos, sino desde un flanco hacia el otro flanco. El corte alejado de material sobre toda la longitud del borde cortador se lleva a cabo únicamente en el flanco delantero, con un grosor de fragmento marcadamente aumentado en comparación con la Figura 3. Esto caracteriza el concepto de torneado diferente de conformidad con las enseñanzas descritas en esta invención.

En la última pasada, las propiedades de máquina para que los movimientos de eje generen los flancos de diente son idénticas para los dos métodos ilustrados en la Figura 2 y Figura 3; sin embargo, debido a las diferentes superficies cortadas de las pasadas precedentes, existirá una diferencia en la forma y dimensiones de los fragmentos cortados en la última pasada de la Figura 2 comparado con la última pasada de la Figura 3.

Además, se debe observar que la invención no está limitada al proceso de formación de engranaje ilustrado como un ejemplo en las Figuras la a lf. De hecho, también se puede utilizar para otros procesos de torneado de remoción de fragmento, en particular para recortado, en donde las características individuales descritas en la descripción anterior así como en las siguientes reivindicaciones pueden ser relevantes individualmente así como colectivamente en cualquier combinación para llevar a cabo la invención en sus diferentes modalidades.

Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (14)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1.- Un método para generar dientes de engranaje, en donde una pieza de trabajo que va a recibir un perfil dentado y una herramienta cortadora se hacen uno hacia el otro en un movimiento de alimentación rodante hasta que cada flanco de diente del perfil de engranaje se ha generado después de varias pasadas de la herramienta, en donde cada pasada se genera a una superficie cortada que contiene al menos un corte de flanco sobre la pieza de trabajo, caracterizado porque se sobrepone un movimiento auxiliar sobre el movimiento rodante, que tiene el efecto de que los cortes de franco generados en al menos dos pasadas inmediatamente consecutivas se conectan entre sí.

2.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos dos conexiones entre cortes de flanco que se producen por al menos tres pasadas inmediatamente consecutivas se forman sobre el lado del mismo flanco.

3.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los cortes de flanco conectados se forman sobre los flancos que están sobre el lado posterior en el proceso de torneado.

4.- El método de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los cortes de flanco conectado siguen el perfil de un flanco de diente de engranaje que se está generando, y en donde, en particular, el flanco de diente que se genera se determina en parte por un corte de flanco de al menos una de las pasadas precedentes a la última pasada.

5.- El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el por lo menos un flanco de diente que se genera se determina por los cortes de flanco de todas las pasadas.

6.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado porque el flanco de diente de que se genera es un flanco que yace sobre el lado posterior en el proceso de torneado.

7.- El método de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el movimiento auxiliar se determina a partir de un cálculo de un desplazamiento entre una posición que ocuparía la pieza de trabajo con base en el movimiento rodante y la posición del flanco de diente.

8.- El método de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque para la generación del movimiento auxiliar, se introduce un cambio en el ángulo de fase relativo entre una rotación rodante de la pieza de trabajo alrededor de un eje de rotación de pieza de trabajo y una rotación rodante de la herramienta alrededor de un eje de rotación de herramienta.

9.- El método de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque para la generación de movimiento auxiliar, se introduce un movimiento relativo lineal entre la herramienta y la pieza de trabajo que corre tangencial a la rotación rodante de la pieza de trabajo alrededor del eje de rotación de pieza trabajo.

10.- El método de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los movimientos de alimentación mutuos dentro de la herramienta y la pieza de trabajo se controlan dependiendo del índice de volumen/tiempo al cual se generan fragmentos.

11.- El método de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque es un método de formación de engranaje.

12.- El método de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque es un método de recortado.

13.- Un programa de software de computadora para el control de una máquina cortadora de engranaje, caracterizado porque, cuando se ejecuta en un dispositivo controlador de la máquina cortadora de engranaje, controla la máquina cortadora de engranaje al llevar a cabo un método de conformidad con una de las reivindicaciones precedentes.

14.- Una máquina cortadora de engranaje, en particular una máquina formadora de engranaje o una máquina recortadora, caracterizada porque su dispositivo controlador está diseñado y es operable para controlar la máquina en la ejecución de un método de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 12.