磨削齒輪的方法與流程
2023-05-28 00:36:36
本發明涉及齒輪的製造且具體涉及用於錐齒輪的精加工過程。
背景技術：
在通過端面銑削過程的齒輪生產中，通過將旋轉刀具進給入工件至預定的深度、退出刀具並將工件分度至下一齒槽位置(間歇分度)而單獨地接連形成齒槽。重複進給、退刀並分度的步驟，直至形成所有齒槽。端面銑削過程可作為非展成過程(其中，工件上的齒的輪廓形狀直接從刀具上的輪廓形狀產生)或展成過程(其中，刀具和工件以預定的被稱為展成滾動的相對滾切運動一起滾動，以「展成」齒的輪廓形狀)進行。
在諸如磨削之類的精加工過程中，圓形(例如杯形)的磨削輪適合於精加工工件的已通過非展成或展成的端面銑削切削過程形成的齒。磨削過程也可為非展成或展成的。用於進行這種切削和磨削過程的機器對本領域技術人員是眾所周知的，如US 6,712,566中公開的CNC機器就是這種商業上可購得的機器中的一個示例。
通過使用，磨削輪變得磨損至其不再適合於生產精密的齒表面的程度。因而，對於可打磨(可修整)的磨削輪，為了恢復磨削輪的原始切削狀況，習慣的是在已磨削了特定數量的齒輪後定期地打磨(更新)磨削輪。
為了在加工期間補償磨削輪的法向連續磨損，已知的是，為了保持均勻的齒高和齒厚，將磨削機器編程為以小的增量有效地進給尺寸上縮小的磨削輪逐漸地更深入齒輪工件的相繼各齒槽。
已觀察到，在新打磨的磨削輪的情形下，在磨削工件的開始幾個(例如1、2、3或更多個)齒槽期間，磨削輪呈現高於正常量的磨損量。這被認為是由於由打磨過程所導致的、接著一旦磨削開始就被快速地磨掉的鬆散磨料顆粒和/或粘合劑材料的某些殘餘量(所導致)。在某些示例中，新打磨的磨削輪實際上比所意圖的更鋒利，這是由於在打磨期間粘合劑材料的去除導致了某些磨料顆粒從剩餘的粘合劑材料中突出一多餘的量。
在US 7,974,730提出了針對以上磨損狀況的一個方案，其中公開了：當用新打磨的磨削輪磨削時，為了克服磨削輪的初始的快速磨損，初始數量(例如1、2或3個)的齒槽被預加工至顯著小於齒全高(全齒深)的深度，其餘的齒槽被普通地磨削，且接著預加工的齒槽被後加工(例如再磨削)，以獲得合適的深度。然而，為了磨削一定數量的齒槽兩次，該過程需要附加的循環時間。
技術實現要素：
本發明提供一種用新打磨的磨削輪磨削工件的齒槽的方法，其中，消除了對齒槽的兩次加工。該方法包括以修正的齒高量(深度大小)磨削齒輪的開始幾個槽，修正的齒高量(深度大小)是針對新打磨的磨削輪的快速磨損和其它狀況的，其中，對於開始幾個(例如1、2、3或更多個)齒槽，磨削輪相對於工件進給修正的齒高量(深度大小)。
附圖說明
附圖示出了現有技術的磨削輪磨損補償方法和本發明的方法的比較。
具體實施方式
本說明書中所使用的術語「發明」、「該發明」、「本發明」意在寬泛地指代本說明書和以下的任何專利的權利要求的所有主題。包含這些術語的陳述不應被理解為限制本文所描述的主題或限制以下任何專利的權利要求的意義或範圍。此外，本說明書不試圖在本申請的任何特定的部分、段落、陳述或附圖中描述或限制由任何權利要求所覆蓋的主題。主題應參考說明書整體、所有附圖和以下任何權利要求來理解。本發明能夠有其它構建方式，且以各種方式實踐或實施。此外，應理解，本文所用的詞語或術語是為了說明的目的而不應看作為限制。
將參考僅以示例的方式示出本發明的附圖對本發明的細節進行論述。本文中「包括」、「具有」和「包含」及其變型的使用意味著包含了下文所列的物品及其等效物以及附加的物件。
在本發明的上下文中，術語「錐形」齒輪要理解成具有足夠的範圍以包括被稱為錐形齒輪、「準雙曲面」齒輪的那些齒輪類型，以及被稱為「冠狀」或「端面」齒輪的那些齒輪。
在圖中，虛線和點線示出了處理磨削齒輪時磨削輪的磨損的兩個已知的現有技術方法。在這兩個方法中，帶有齒槽數量N的齒輪的第一齒槽(槽序號1)根據齒輪的設計被磨削至規定的齒槽深度，而不帶(帶有「0」或零)修正，由於在磨削過程的該階段磨削輪未經歷磨損，故而這是所期望的。
對於隨後的齒槽2－N，為了解決磨削輪的連續磨損，包括了修正，該修正呈磨削輪的進給深度上的增量的形式。現有技術1的修正方法包括第一部分(例如齒槽1－4)，第一部分具有線性的第一修正量(例如0.005mm/槽)，接著是第二部分(例如齒槽5－N)，第二部分具有線性的第二修正量(例如0.0025mm/槽)，其中，每槽的第一量大於每槽的第二量。
現有技術2的修正方法示出了在整個磨削循環期間對於每個齒槽2－N施加的均勻的修正量(例如0.003mm/槽)。然而，兩個現有技術的方法以在齒槽#1處沒有修正動作而開始，並因而，沒有考慮新打磨的磨削輪的快速磨損方面。
本發明從現有技術的方法出發，並從第一磨削齒槽(即齒槽#1)開始考慮新打磨的磨削輪的快速磨損方面，且本發明的方式消除對齒槽的任何二次加工的需求，該需求在以上論述的現有技術中是必需的。
在本發明中，確定了新打磨的磨削輪的磨損狀況。這可通過用新打磨的磨削輪磨削工件並將磨削輪對於工件上的每個齒槽進給相同的齒深(即相同的機器軸線深度設置)來實現。這示出了對於工件的每個齒的磨削輪的磨損特徵。有效地，該做法產生了對於特定的磨削輪類型的磨損(例如，尺寸、粘合劑材料、磨料尺寸和類型等)和工件類型的(尺寸、槽數、材料等)的「基準」工件。一旦已知新打磨的磨削輪的磨損型式，則可確定對於每個齒槽的修正，該修正使得磨削輪可正確地進給入每個工件齒槽，從而齒槽的磨削可通過考慮快速磨損而不需再磨削特定數量的齒槽來實現。
附圖中示出了本發明的磨削方法的示例。在該示例中，齒槽1、2和3各自被磨削至更大的深度設置(例如0.005mm)，這解決了新打磨的磨削輪的快速磨損。在槽#3的磨削之後，磨削輪被認為是「已調節的」，且槽#4可以零修正來磨削。為了解決磨削輪的連續磨損，齒槽5－N接著根據由現有技術1呈現的雙部分方法的類型被磨削。替代地，如由現有技術2所示的均勻的磨損補償可用於齒槽5－N。然而，應理解到，相對於基準磨削工件的磨損型式將指示磨削輪的槽至槽的深度(高度)設置(即、修正)。
如上所述，可能的是，新打磨的磨削輪實際上比所意圖或所期望的更鋒利，使得當準備基準磨削工件時，某些初始的槽(例如槽1，或槽1和2)可能比所規定的更深。在這種情形下，這種齒槽的修正會是磨削一定量(例如0.002mm)更小的深度(例如在圖中「0」上方的點D處)，從而補償新打磨的磨削輪的過度的鋒利。已注意到，過度的鋒利通常在初始的1－2個齒槽的磨削之後補償，由此，在槽#3處，可獲得零修正值。
應理解到，對於在刮削輪的內部相對於外部具有非均勻的加工狀況(例如，由內部與外部的輪壓力角、接觸長度、輪形、冷卻劑的施加等的差異所導致)的磨削方法，當磨削輪沿深度(軸向)方向被進給至齒槽時，可包括工件的角度(即轉動)調整。可用這種轉動調整來保持磨削輪表面相對於齒槽的相應表面的適當定向，和/或平衡影響磨削輪的加工狀況。甚至對於用具有相等角度的側面的磨削輪來磨削具有相等壓力角的齒槽，可根據任何非均勻的加工狀況而包括角度調整。
雖然獲得對於每個齒槽修正量的優選的方式是如上所述生產基準磨削工件，但本發明不限於此。可根據磨削輪材料的(已知的或了解的)磨損特徵而從數學上確定修正量，磨損特徵諸如是粘合劑和磨料以及工件幾何形狀和材料。對於某些磨削輪和工件的所獲得的磨損數據可被存儲並用於隨後對相同的刀具和工件的加工中，或這種數據可用作建立相似的刀具或工件類型的基準數據的開始點。
可理解到，儘管附圖示出了本發明的磨削輪磨損補償過程的一個示例，但圖線的特定形式不應被看作限制。代表本發明的線可為描述解決新打磨的磨削輪的快速磨損方面所需的修正的任何形狀。
雖然已相對於錐形齒輪的磨削論述了本發明，但本發明不限於此。還可根據本發明的方法進行特別是用盤形(即輪廓)磨削輪磨削圓柱齒輪。
儘管已參考優選實施例描述了本發明，但應理解，本發明不限制於其細節。本發明意在包括對主題所屬領域技術人員顯而易見的修改。