用於快速和靈活修整蝸杆磨削輪的方法和設備與流程

2023-05-15 17:45:32 2

本發明涉及一種用於修整蝸杆磨削輪、尤其用於連續的展成磨削的蝸杆磨削輪的方法，一種對此專門構成的修整設備，一種相應配置的工具機以及一種相應的修整工具。

背景技術：

蝸杆磨削輪用於高度精確的齒部的精加工和最後加工、尤其在例如大量使用於汽車工業的功率傳動裝置的齒輪中用於高度精確的齒部的精加工和最後加工。在此所應用的磨削方法是連續的展成磨削，即如下方法，所述方法在有效功率和精度高的情況下關於工件上的待產生的側壁形狀也允許大的靈活性。該靈活性一方面通過在加工工件期間在多個軸上的各個機器運動的共同作用來提供而另一方面通過如下可行性提供：已經在蝸杆磨削輪上設有極其不同的側壁形狀並且將該側壁形狀繪製到工件上。

通常，蝸杆磨削輪由可修整的體部構成，所述體部可藉助適當的工具、例如金剛石工具精確地加工。為了對該蝸杆磨削輪進行修整，以往已研發了各種類型的方法，所述方法根據需要一方面或多或少是複雜的而另一方面或多或少是靈活的。

在大多數情況下，如今應當藉助盤狀的修整工具、例如覆有金剛石的盤來進行修整，其中修整工具的側壁(下面也稱作為有效面)在蝸杆磨削輪上示出所期望的輪廓形狀的負像(即輪廓高度方向上的側壁形狀)。這實現相對快速的修整。修整根據運動、如螺紋銑削或螺旋磨削來進行，其方式是：修整工具快速地圍繞近似平行於蝸杆磨削輪軸線的軸線旋轉並且以其有效面軸線平行地引導經過進行旋轉的蝸杆磨削輪。在此，修整工具與蝸杆磨削輪在整個輪廓高度上線接觸。由此，修整工具的有效面的輪廓形狀直接地傳遞到蝸杆磨削輪側壁上。通常，需要多個回合，以便剝離整個修整量。在多頭的蝸杆磨削輪中，對於所有的頭相應地需要所述程序。一旦在蝸杆磨削輪側壁上需要不同的輪廓，那麼就需要具有不同的側壁輪廓的修整工具。因為修整工具上的有效面的輪廓形狀在修整期間1:1地傳遞到蝸杆磨削輪側壁上，所以此外不會改變蝸杆磨削輪側壁在蝸杆寬度上的形狀。因此，更複雜的側壁形狀，原本的自由曲面、如需要用於拓撲磨削的自由曲面不可根據該方法來修整。在修整時也強烈地限制蝸杆磨削輪的轉速，因為修整工具必須一定得對應於螺距而持續往復移動。

真正通用的僅是按行製作輪廓(Zeilenprofilieren)。在運動學方面與上述修整類似地起作用的該方法中，同樣使用盤狀的工具。但是該工具僅在其外邊緣處具有(通常環面形的)有效面。該面的半徑在工具的軸剖面中觀察相對於待修整的輪廓高度較小，並且所述面在修整時與蝸杆磨削輪側壁因此非常近似於點接觸。在軸向地經過蝸杆牙時，因此僅一條線，或者恰好一行在蝸杆側壁上被修整。為了修整蝸杆側壁上的整個輪廓高度，相應地需要多個行或多個回合，其中每個行位於蝸杆側壁上的不同的直徑上並且能夠在其軸向伸展中與相鄰的行略微不同，所述軸向伸展通過NC程序來控制。行與行的間距在此必須選擇得這樣小，使得在已修整的側壁上產生的波度足夠小。在多線的製作輪廓的蝸杆磨削輪中，對於每個線需要一個完整的過程。這必然導致極其高的修整時間；即使在最適宜的情況下所述修整時間也為工件的磨削時間的數倍。因此，在許多情況下修整時間過高以至於是不經濟的。

在DE 197 06 867B4中公開上述修整方法的改進形式。DE 196 24 842A1公開如下方法，其中蝸杆牙輪廓的一部分以線接觸的方式被休整而另一部分以點接觸的方式被修整。在WO 95/24989中公開一種按行製作輪廓的方法。

極其迅速已知的、但是同時也極其不靈活的修整方法使用所謂的修整技師(Abrichtmeister)作為工具；所述工具是柱形的修整齒輪或者是在裝齒部幾何形狀方面相同的修整蝸杆。修整技師的裝齒部形狀精確地對應於進行磨削的工件裝齒部，所述裝齒部形狀涉及模件和改型。所述修整技師在其外面上覆有硬質材料顆粒，例如金剛石。所述休整通過如下方式進行：修整技師代替工件與蝸杆磨削輪進入接合併且如工件那樣在進行磨削時平行於蝸杆軸線移位經過蝸杆磨削輪。由此，技師的側壁形狀繪製到蝸杆磨削輪的側壁上。如果蝸杆牙的輪廓形狀在蝸杆磨削輪的寬度上是可變的，這對於磨削拓撲的裝齒部是所必需的，那麼修整技師必須本身也具有這種拓撲，並且修整技師必須同時藉助於移位運動沿其軸線方向移動，使得整體上形成如在對角線刮削時的運動。

當修整技師構成為使得其在工件的位置處夾緊並且能夠與蝸杆磨削輪進入接合時，在其上僅根據該方法進行休整的機器不需要專門的修整裝置；因此，所有對於修整所必要的運動與在磨削工件時相同。所需要的修整時間大致對應於用於工件的磨削時間。藉助覆有金剛石的修整技師進行的修整方法的實例在US 3,602.209中公開。

即使該方法是如此快速的，但是其是完全不靈活的。如果也想對該改型形式進行少量改變，通常需要對修整技師進行至少一次改裝，但是通常是重新製造。這兩者都結合有大的耗費和高的成本。此外，技師的製造通常是極其昂貴的，因為其的確必須在全部方面都精確地包含待磨削的裝齒部的形狀，也就是說總是定製的單一實施方案。

也就是說，至今為止整體上不存在可用的方法，所述方法能夠將蝸杆磨削輪有效地且靈活地修整為可通過NC程序描述的形狀。這是因為：所謂的「拓撲磨削」至今為止無法在批量生產中貫徹執行，儘管從技術觀點萊卡對此存在切實的需要。如果這種修整方法是可用的，那麼由此也可經濟地製造極其複雜的裝齒部。因此，對於設計工程師而言公開了如下新的可行性，其中傳動器是低噪聲的並且優化了功率吞吐量。

技術實現要素：

本發明的目的是：提出一種用於修整單線的或多線的蝸杆磨削輪的方法，所述方法能夠藉助簡單的標準工具工作，所述標準工具實現快速的修整，但是儘管如此所述標準工具關於可產生的側壁改型是高度靈活的。

該目的通過根據權利要求1的方法實現。在權利要求12中說明一種為執行該方法專門構成的附加驅動器。權利要求13限定一種工具機，所述工具機專門配置用於實施所提出的方法。在權利要求14中，說明一種專門構成用於執行該方法的修整工具。其他的實施方式在從屬權利要求中說明。

首先，根據本發明的用於修整單線的或多線的蝸杆磨削輪的方法首先具有如下特徵：在蝸杆磨削輪和齒輪狀的修整工具、即在其外環周上具有一個或多個齒的修整工具之間產生基本展成運動。為此，蝸杆磨削輪通常被驅動以進行圍繞蝸杆磨削輪軸線的基本轉動運動；修整工具被驅動以進行圍繞修整工具軸線的基本轉動運動，其中修整工具軸線相對於蝸杆磨削輪軸線交叉地(橫向地)伸展，並且在修整工具和蝸杆磨削輪之間，此外產生沿著蝸杆磨削輪軸線的移位運動(例如其方式是：蝸杆磨削輪沿著其軸線相對於修整工具運動，或者其方式是：修整工具相對於蝸杆磨削輪沿著其軸線運動)。因此，蝸杆磨削輪的基本轉動運動、修整工具的基本轉動運動和移位運動耦聯為，使得蝸杆磨削輪和修整工具在修整過程期間在任何時刻都正確地展成接合。由於基本展成運動，僅僅使修整工具相對於蝸杆磨削輪側壁的如下區域總是處於相同的軸向位置處，也就是說，修整工具在任何時刻都從蝸杆磨削輪側壁剝離相同的修整量，其中修整工具在修整過程的任意時間點都與所述區域接合。

就此而言，根據本發明的方法基本上對應於藉助修整技師進行的通常的修整方法，並且就此而言，在該方法中首先將修整工具的齒的側壁形狀繪製到蝸杆磨削輪側壁上。

根據本發明，將附加的相對運動與修整工具和蝸杆磨削輪之間的基本展成運動疊加。該附加的相對運動能夠以不同的方式產生。優選地，附加的相對運動通過修整工具圍繞修整工具軸線的附加轉動運動來產生，所述附加轉動運動與修整工具的基本轉動運動疊加。由此，直接改變修整量，所述修整量通過修整工具從蝸杆磨削輪側壁剝離。但是作為替選方案也可以考慮：將附加轉動運動與蝸杆磨削輪的基本轉動運動疊加。由此，蝸杆磨削輪一定程度上向著修整工具的側壁旋擰或者遠離所述側壁旋擰，由此同樣改變修整量，所述修整量通過修整工具從蝸杆磨削輪側壁剝離。也可以考慮的是：將蝸杆磨削輪和修整工具之間的沿著蝸杆磨削輪軸線的軸向的附加運動與移位運動疊加，其中能夠通過如下方式產生該軸向的附加運動：修整工具相對於蝸杆磨削輪附加地移動，或者蝸杆磨削輪相對於修整工具附加地移動。類似的其他可行性在於：沿所謂的X軸線實現附加運動。在此，在修整工具和蝸杆磨削輪之間進行小的相對運動，其方式是：修整工具和蝸杆磨削輪關於如下方向朝向彼此和遠離彼此運動，所述方向垂直於修整工具的轉動軸線並且垂直於蝸杆磨削輪軸線。也可以考慮沿著所謂的Z軸的相對運動。用於實現附加的相對運動的這些可行性也能夠組合。

通過附加的相對運動，在蝸杆磨削輪側壁上產生改型，也就是說，蝸杆磨削輪獲得如下輪廓形狀，所述輪廓形狀不同於與如下形狀，所述形狀可能單獨地通過由於展成耦聯而繪製修整工具的齒的側壁形狀產生。

也就是說，根據本發明的方法將蝸杆磨削輪和修整工具之間的整個相對運動劃分成基本展成運動和附加運動，其中附加運動代表蝸杆磨削輪側壁的期望的改型。當附加運動例如通過修整工具的附加轉動運動產生時，修整工具的整個轉動運動被劃分成具有基本轉速ng的基本轉動運動和疊加的附加轉動運動，所述附加轉動運動代表期望的改型。

修整工具的基本轉動運動的角速度ωg僅僅與修整工具和蝸杆磨削輪的幾何特性相關(具體地，與修整工具的設計齒數z和蝸杆磨削輪的螺牙數g之間的比值i＝z/g相關)，與蝸杆磨削輪的基本轉動運動的角速度ωs相關以及與移位運動的速度vy相關。如接下來還將描述的那樣，在修整工具能夠移除齒。因此，將如下數量的齒稱作為「設計齒數」，當沒有齒被移除時，所述數量具有直徑相同並且傾角相同的相同的裝齒部。換言之，設計齒數是如下數量的齒，當在展成運動期間分別將剛好一個齒沉入到蝸杆磨削輪的配對側壁(Gegenflanken)之間的每個間隙中時，存在於修整工具的環周上的數量。修整工具的基本轉動運動的角速度在整個移位運動上具有固定的符號。在蝸杆磨削輪的基本轉動運動的角速度ωs恆定且移位運動的速度vy恆定的情況下，修整工具的基本轉動運動的角速度也是恆定的。當蝸杆磨削輪的角速度和/或移位速度改變時，才改變基本轉動運動的角速度。因此，修整工具的基本轉動運動對應於工件轉動運動，如其在已知的展成磨削機器上標準地所產生的那樣。

附加的相對運動與蝸杆磨削輪的旋轉角相關。也就是說，所述相對運動的量值根據蝸杆磨削輪的旋轉角改變。在此，在修整過程期間，附加的相對運動多次改變其方向。如接下來還將詳細闡述的那樣，該方向變化通常關於蝸杆磨削輪的旋轉角近似周期地進行。特別地，如果最後在工件上應產生在工件寬度上恆定的簡單的輪廓改型(例如沒有所謂的拓撲改型的簡單的輪廓鼓度(Proilballigkeit))，那麼在整個移位區域上周期性地重複相同的附加運動模式。修整結果因此對應於能夠藉助已知的修整盤實現的修整結果。如果期望在工件側壁上進行通常的「拓撲」改型，那麼附加運行模式附加地在移位區域之上改變以作為轉移路徑的函數。在蝸杆磨削輪側壁上所產生的改型因此在每個移位位置處或在在蝸杆寬度上的每個部位處是不同的。在整個修整過程上，附加的相對運動的速度通常近似平均成零。

附加的相對運動優選以NC控制的方式產生。改型因此能夠在NC控制裝置的NC程序中預設並且在需要時可快速改變。NC程序因此將改型轉換成修整工具和/或蝸杆磨削輪的相應的附加運動。類似於藉助緩慢得多的已知的逐行製造輪廓，也可以這種方式通過NC程序修整複雜的3D自由形狀面。與逐行製作輪廓相反，根據本發明的方法是極其有效的。

根據本發明的方法利用兩個在交叉的軸線下嚙合的柱形的齒輪的接合特性，即在側壁之間通常僅形成點接觸。蝸杆磨削輪在裝齒部幾何形狀方面是強烈傾斜裝齒的柱形輪。現在，根據本發明的方法利用：在嚙合時在蝸杆磨削輪上形成的接觸軌跡幾乎與柱形輪的裝齒部的幾何形狀無關。無論直齒部或斜齒部是否具有更大或更小的鼓度、是否具有或疊加的拓撲：蝸杆側壁上的接觸軌跡總是大約具有相同的造型，即螺線形地在通常大致兩個螺牙之上從根部至頂部或從頂部至根部在側壁上伸展。由此得出：例如當已經磨削了在拓撲上改型的斜齒部時，在對未改型的直齒部以連續的展成方法進行磨削時，在蝸杆磨削輪側壁上產生幾乎相同的接觸軌跡。由於接合角在改型部的區域中略微改變，所以接觸軌跡不是精確相同的。然而因為改型部通常比相應的輪廓高度小兩個數量級，所以偏差整體上是極其小的。

如果現在設想齒數為z的未改型的、理論上精確的漸開線直齒部與螺牙數為g的、並非蝸杆磨削輪而是傳動蝸杆的蝸杆形成接合，那麼雖然近似在所提及的接觸軌跡上進行側壁接觸，但是可能引起齒輪的不規則的運轉，但是其中所述傳動蝸杆的側壁剛好具有如下形狀，用於磨削鼓形的齒部的蝸杆磨削輪必須具有所述形狀。可能不再滿足嚙合定律，也就是說，對於蝸杆磨削輪的每個旋轉角，傳遞比i＝z/g不再是恆定的。甚至可能有效的是：直齒部的幾乎始終僅一個唯一側壁可能具有接觸部，即使覆蓋度大約為二是也如此，這在正常的裝齒部中幾乎總是這種情況，或者換言之，在接觸軌跡的整個長度之上可能不再產生與蝸杆側壁的接觸。這是因為：總是僅如下齒輪側壁在展成區域中可能與蝸杆接觸，所述齒輪側壁距具有當前最大的正的改型量的區域最近。相應的超前的側壁或滯後的側壁在該時間點可能不與蝸杆側壁接觸。

當直齒部的僅一個唯一的側壁展成經過蝸杆時，可能是不同的，可以說是如下齒部，其中從z個齒中移除z-1個齒。在這種情況下，接合可能不再受超前的或滯後的側壁幹擾。因此，在接合的持續時間內，自然總是還存在不規則的運轉，但是蝸杆側壁上的接觸軌跡分別在其整個長度之上使用。直齒部的轉動運動的不規則性現在可能是存在於蝸杆上的改型的複製圖像。

更確切地說：具有一個齒的該齒輪的轉動運動在展成經過蝸杆期間可能由基本轉動運動和相當小的附加轉動運動(下面還稱作為「微運動」)的疊加的部分組成，其中所述基本轉動運動通過齒數/螺牙數的比值i＝z/g、蝸杆的轉動運動和移位運動vy提供，其中所述附加轉動運動可能由於在蝸杆側壁上的改型而產生。小的轉動運動的量值和方向在此可能與蝸杆的旋轉角相關。

不言而喻：在這種考慮中，各個齒的配對面(Gegenflanke)不應接觸；更確切地說，在直齒部的齒上必須將後側回置得這樣遠，使得相對於蝸杆配對側壁可能總是存在充足的間隙。

如果將該概念模型反映到拓撲改型的蝸杆上，那麼在「單齒的」齒輪在蝸杆寬度上移位時，在每個如下移位位置處可能產生另一疊加的微運動，在所述移位位置處，齒面可能展成經過蝸杆螺牙。這些微運動的每個單一的微運動的量值和方向在這種情況下不僅與蝸杆的旋轉角相關聯，而且也與相應的移位位置相關聯。所有這些疊加的微運動的整體因此代表整個拓撲形狀。

如果現在作為下一步驟再次通過蝸杆磨削輪取代上述蝸杆並且通過覆有金剛石的或覆有其他適當硬質材料顆粒的修整工具取代設有空出的齒的直齒部，那麼由此可將蝸杆磨削輪修整為所期望的形狀，其中所述修整工具通過適當的機構來驅動，以便隨著剛剛所描述的不規則的運轉來轉動。修整工具在連續運轉期間在蝸杆寬度上移位，因此所述蝸杆完整地被修整；在此，疊加的微運動的模式持續地根據與移位位置相關的量值和方向變化。類似地，製作蝸杆配對側壁的輪廓在第二回合中藉助修整工具上的齒的配對面來實現。

在上述考慮中，以具有唯一的齒的修整工具為出發點。但是，修整工具也完全能夠具有比在環周上的僅一個齒更多的齒。條件僅是：齒彼此遠離至使得兩個或更多個位於同側的(即左側或右側)的側壁絕不同時接合；也就是說，與沿著接合路線相比，兩個彼此跟隨的齒的間距應當是越來越大的。由此確保：在實施微運動時齒不相互幹擾。在絕大多數情況下，僅當每三個齒中存在一個齒時是這種情況。也就是說，示例的修整工具可以視作為，好似從具有z個齒的直線裝齒的齒輪中分別總是從三個齒中移除兩個齒。在停止的齒處應當將齒厚度降低至，使得絕不會產生與蝸杆磨削輪的雙側壁接觸。

此外，在上面的考慮中，以修整工具上的直齒部為出發點。然而，所述考慮也還可轉用於斜齒部。

一般而言，優選的修整工具在其外環周上具有直齒部或斜齒部的一個或多個優選相同構成的齒。每個齒具有沿著徑向方向的齒高度和沿著環周方向的齒厚度。在兩個齒之間分別設有沿著環周方向的齒間距。齒厚度和齒間距寬度因此被選擇成，使得修整工具和蝸杆磨削輪在修整期間的每個時間點至多接觸唯一的接觸點。

修整工具優選來源於設計齒數為z的直線裝齒或傾斜裝齒的齒輪，其中在所述齒輪上存在相對於設計齒數z數量降低的齒，並且其中分別在兩個現有的齒之間空出至少一個齒。優選地，分別空出兩個或三個齒。

通過根據本發明的方法，在蝸杆磨削輪側壁上產生彼此緊挨的修整軌跡，所述修整軌跡整體上產生可預設的蝸杆磨削輪側壁形狀。這些修整軌跡原則上對應於接觸軌跡，所述接觸軌跡在隨後的磨削中也與工件側壁形成接觸。

如已經提及的那樣：通過將附加轉動運動與修整工具的基礎轉動運動疊加的方式，優選在修整工具和蝸杆磨削輪之間產生附加的相對運動。因此，這還是優選的，因為修整工具的慣性力矩與蝸杆磨削輪的慣性力矩相比通常明顯更小，使得與在蝸杆磨削輪上相比，能夠更簡單地在修整工具上產生快速的附加轉動運動。與沿著蝸杆磨削輪軸線在蝸杆磨削輪和修整工具之間的快速的、小的軸向的附加運動相比，通常也可更簡單地且更精確地產生修整工具的快速的附加轉動運動。修整工具的附加轉動運動能夠以不同的方式產生。第一可能性在於：通過共同的驅動器產生修整工具的基本轉動運動還有附加轉動運動。第二可能性在於：對此設有單獨的驅動器。

特別地，可以考慮如下實施方式，其中修整工具代替工件夾緊在具有工件主軸驅動器的工件主軸上，並且其中工件主軸驅動器產生修整工具的基本轉動運動和附加轉動運動。換言之，在這種實施方式中，工件主軸用作為修整主軸。也就是說，原則上，所述方法在齒面磨削機器上為了進行修整僅需要一個特別的修整工具，其中所述齒面磨削機器能夠在連續的展成方法中進行磨削，所述修整工具取代工件夾緊在工件主軸上。理論上不需要分開的修整設備。然而，前提是：工件主軸能夠充分精確且快速地實施所需要的附加轉動運動。

然而實際上通常是：工件主軸或其驅動器並非最佳地適合於產生所需要的小的附加轉動運動。連續的展成磨削機器的工件主軸出於剛性原因通常極其魯棒地構成，由此所述工件主軸也具有相對大的慣性力矩。該慣性力矩對於磨削而言是絕對期望的，因為其濾除幹擾力，但是使得有針對性地施加的、小的且快速的附加轉動運動的實施變難。驅動器調節也首要針對良好的幹擾行為來優化，而引導行為主要不是決定性的。對於應產生小的單快速的轉動運動的系統的要求剛好相反：儘可能小的質量和具有極其良好的引導行為的驅動器調節。因此有利的是：設有專門的修整裝置。

與之相應地，如下實施方式是可行的，在所述實施方式中，修整工夾緊在具有修整主軸驅動器的單獨的修整主軸上，其中修整主軸驅動器不僅產生修整工具的基本轉動運動而且產生修整工具附加轉動運動。

但是，如下實施方式也是可行的，其中附加轉動運動單獨地通過附加驅動器產生。在這種情況下，修整工具的基本轉動運動能夠通過工件驅動器提供。但是，修整工具的基本轉動運動也能夠通過單獨的、針對修整優化的修整主軸來產生。儘管這意味著不可忽視的耗費，但是這在許多情況下是更為適當的解決方案。何種結構類型是更適宜的，與機器設計相關，並且與應當如何且針對何種目的使用機器相關。

修整工具的附加轉動運動在這兩種情況下由專門的、與特定的需求相配合的附加驅動器產生，所述附加驅動器安裝在工件或修整主軸上。該附加驅動器的特點是：所述附加驅動器本身坐落於轉動的主軸上。也就是說，修整工具在這種情況下夾緊在附加驅動器上，其中附加驅動器本身安裝到具有工件或修整主軸驅動器的工件或修整主軸上。工件或修整主軸驅動器因此產生修整工具的基本轉動運動，並且附加驅動器產生附加轉動運動。

相應地，本發明也涉及一種用於驅動齒輪狀的修整工具的附加驅動器，所述附加驅動器通過在於如下特性來表徵：附加驅動器構成用於安置在工具機的工件或修整主軸上，所述工件或修整主軸產生圍繞工件或修整主軸軸線的基本轉動運動，並且所述附加驅動器可由NC控制裝置控制，使得附加驅動器能夠將圍繞工件或修整主軸軸線的附加轉動運動與基本轉動運動疊加。

為了設計附加驅動器，可以考慮多種不同的實施方案，例如具有正常的伺服馬達或力矩馬達的實施方案或具有壓電執行器的實施方案。為了藉助旋轉的修整裝置交換能量和數據，同樣可以考慮多種不同的可行性。其包括：具有磨削環和無接觸地進行工作的系統的實施方案。在無接觸地進行工作的系統中，能藉助於變壓器尤其感應性地傳遞能量和/或數據，所述變壓器的一個繞組停止並且所述變壓器的另一繞組與修整裝置一起旋轉。數據也能夠以光學的方式傳遞。

本發明也涉及一種工具機，所述工具機專門配置用於執行根據本發明的方法。這種工具機具有：

蝸杆磨削輪主軸，所述蝸杆磨削輪主軸具有蝸杆磨削輪主軸驅動器，所述蝸杆磨削輪主軸驅動器用於產生圍繞蝸杆磨削輪主軸軸線的轉動運動；

蝸杆磨削輪，所述蝸杆磨削輪夾緊在蝸杆磨削輪主軸上；

齒輪狀的修整工具；

工件或修整主軸，工件或修整主軸具有工件修整主軸驅動器，所述工件修整主軸驅動器用於產生修整工具的圍繞工件或修整主軸軸線的基本轉動運動，其中工件或修整主軸軸線相對於蝸杆磨削輪主軸軸線交叉地伸展；

移位驅動器，以便使蝸杆磨削輪主軸或者工件或修整主軸沿著蝸杆磨削輪軸線相對彼此移動(移位)；

水平的進給裝置，以便使蝸杆磨削輪和修整工具朝向彼此和遠離彼此運動；和

NC控制裝置，所述NC控制裝置將蝸杆磨削輪主軸驅動器、工件或修整主軸和移位驅動器電子耦聯，以便在修整過程期間產生蝸杆磨削輪和修整工具之間的基本展成運動。

為了能夠實施根據本發明的方法，能夠提出：NC控制裝置附加地控制工件或修整主軸驅動器、蝸杆磨削輪主軸驅動器、移位驅動器和/或水平的進給裝置，使得附加的相對運動與基本展成運動疊加，以便產生蝸杆磨削輪側壁的附加的改型。作為替選方案，能夠提出：工具機具有上述類型的附加驅動器，其中NC控制裝置控制該附加驅動器，使得所述附加驅動器將圍繞工件或修整主軸軸線的附加轉動運動與修整工具的基本轉動運動疊加，以便產生蝸杆磨削輪側壁的附加的改型。在這兩種情況下，NC控制裝置能夠具有處理器和存儲器，其中在存儲器中存儲有軟體程序，所述軟體程序在處理器上執行時產生NC控制裝置的輸出信號，所述輸出信號代表附加的相對運動(微運動)。

此外，本發明提供一種修整工具，所述修整工具用於在上述類型的修整方法中使用。修整工具覆有有硬質材料顆粒，並且來源於設計齒數為z的(直線或傾斜裝齒的)齒輪，其中在齒輪上存在相對於設計齒數z數量降低的齒，並且其中分別在兩個現有的齒之間空出至少一個齒。

為了也能夠同時藉助側壁修整蝸杆磨削輪的外徑和/或螺牙底部，修整工具能夠具有覆有硬質材料顆粒的區，所述區用於車削蝸杆磨削輪外徑(überdrehen)和/或用於刺入蝸杆磨削輪螺牙底部。在為兩個修整區適當地選擇直徑時，得到該方法的不可低估的優點：蝸杆磨削輪的外徑和蝸杆磨削輪螺牙的輪廓高度在一定限度中可與全部其餘的輪廓特徵無關地自由選擇或設定。

在兩個現有的齒之間能夠分別空出相同數量的齒。在多種情況下，數量為兩個或三個的所空出的齒是有意義的。但是也可以考慮的是：空出更大數量的齒、例如四個、五個或六個齒。然而，總是分別空出兩個齒的修整工具對於修整可被三整除的蝸杆磨削輪螺牙數而言出於簡單可理解的理由僅能夠可受限地使用，因為由此能夠在每個回合中僅可能修整一個蝸杆螺牙。但是，代替於此，也能夠不同地來選擇停止的齒輪在環周上的分布。這種規則的節距(Teilung)在此不是前提條件，即例如可行的是：分別在兩個停止的齒之間空出兩個齒、隨後空出三個齒、隨後再次空出兩個齒等等。用於控制微運動的軟體因此相應地匹配於有效齒的齒牙。

現有的齒能具有如下側壁形狀，所述側壁形狀在設計齒數為z的情況下對應於預設的裝齒部類型的未改型的或改型的側壁形狀。如果例如待製造的裝齒部為改型的漸開線裝齒部，那麼優選現有的齒具有漸開線形狀。當現有的齒的側壁形狀在修整工具本身處已經被改型，那麼可能能夠顯著更快地修整用於磨削具有類似改型的側壁的齒輪的蝸杆磨削輪，因為隨後所需要的附加轉動運動可能會小得多。

附圖說明

下面，根據附圖描述本發明的優選的實施方式，所述附圖僅用於闡述並且不被理解為是限制性的。在附圖中示出：

圖1示出用於圖解說明漸開線齒面與已改型的蝸杆側壁的接合的草圖；

圖2示出蝸杆磨削輪側壁上的接觸軌跡的視圖；

圖3示出微運動的示意的路徑時間圖；

圖4示出圖3的微運動的示意的速度時間圖；

圖5示出用於進行連續的展成磨削的工具機的結構；

圖6示出貫穿用於產生微轉動運動的修整設備的示意剖視圖；

圖7示出用於夾緊到工件主軸上的修整設備的一個實例；

圖8示出具有規則分布的有效齒的修整工具的第一實例；

圖9示出具有不規則分布的有效齒的修整工具的第二實例。

具體實施方式

在圖1中在蝸杆的軸剖面中示出在展成時齒輪狀的修整工具的單個的、未改型的齒面8與已改型的蝸杆磨削輪側壁6的接合，其中為了磨削縱向上為鼓形的齒部而修整蝸杆。對於該實例而言，採用任意形式的在縱向上的鼓形部；然而對於每個其他類型的改型，所述關係原則上是類型的。修整工具的齒面8在不同的展成位置1、2、3、4和5中以與改型的蝸杆側壁6接合的方式示出。以細虛線示出的線為了進比較而示出未改型的蝸杆側壁7。同樣以細虛線表示的線9說明如下相應的位置，假如齒面8與未改型的蝸杆會合，所述齒面可能佔據所述位置。也就是說，線9表明齒面的根據嚙合規律相應理論正確的位置。為了使該過程更好地可見，極其過度地示出蝸杆側壁的改型。當蝸杆轉動時，蝸杆側壁6從左向右運動；具有單一的齒的用於嚙合的修整工具因此順時針從展成位置1轉動至展成位置5，並且在此佔據展成角和

在當前的實例中，齒面8的旋轉角在以展成角度開始接合時以旋轉角偏差ε1落後於理論上正確的位置。這也能夠稱作為「滯後」。在繼續展成的情況下(在展成角度為的第二位置中)，這種滯後下降到ε2，並且例如在下的展成點P中(精確的位置與蝸杆側壁上的改型相關)，所述拖後完全消失。在繼續移動至時，旋轉角偏差再次上升至ε3並且甚至在以展成角結束接合時上升到ε4。也就是說，這種滯後或一般而言即旋轉角偏差(ε值)在展成路徑上的移動是在所觀察的轉移位置處對蝸杆側壁上的改型的反映。也可容易地看到：這種類型的展成僅當不存在緊隨的或超前的側壁時才是可行的，因為這些緊隨的或超前的側壁可能會妨礙在展成點P附近的區域中進行側壁接觸。

如從圖1中可見的那樣，在蝸杆磨削輪側壁和修整工具的齒部之間通常僅存在點接觸。由此，通過展成運動在蝸杆側壁6上產生修整工具的接觸軌跡。圖2示出這種接觸軌跡21的一部分。接觸軌跡21在大約兩個螺牙節距(Gangteilung)上螺旋狀地從頂部經由側壁伸展至底部。在圖2中，僅示出第一螺牙節距。接觸軌跡21的該螺線形狀幾乎與修整工具的齒部的幾何形狀無關。

在圖3中畫出修整工具在展成角上的旋轉角偏差ε的變化。在上文提出的展成角至同樣繪製在圖表中。以如下內容為出發點：基本轉速ng是恆定的，於是，也能夠將時間軸t用作為橫坐標。在這種情況下，參數至表示如下時間點，在所述時間點中採用相應的展成角。對於純幾何的觀察而言，展成角的相關性是更適當的，然而對於運動學分析而言，時間t是更適合的。由此，圖表示出修整工具的附加轉動運動(「微運動」)的變化，所述附加轉動運動與基本轉動運動疊加。

在圖表中，將對於展成經過一個齒牙所需的時間繪製為tz。實線10是微運動函數的一段，該段通過在接合的持續期間蝸杆側壁改型的幾何形狀來提供。接合持續時間和展成經過一個齒牙的時間tz之間的比較示出：在該實例中，覆蓋度大約為2。僅在點P中，即在展成點附近，旋轉角偏差為零；在所有其餘的部位處，修整工具的旋轉角落後於修整工具在藉助未改型的蝸杆展成時可能所具有的位置。

在所觀察的側壁在下減速停止之後，確保：將下一個即將展成經過的側壁被定位成，使得所述側壁在下以偏差ε1再次正確進入。對此使用在圖2中以虛線示出的傳遞函數。如果在有效齒之間分別空出兩個齒，那麼傳遞函數11是適合的。相反，當空出三個齒時，傳遞函數12是適合的。原則上，傳遞函數在和之間的精確的變化是不重要的，因為齒面確實是脫離接合的。但是適當地，將所述傳遞函數確定為，使得加速度保持最小；即傳遞函數對時間的二階導數(數學上表達為d2ε/dt2)應當在數值方面保持儘可能地小。為此，傳遞函數應當以可連續微分的方式選擇。在空出三個齒的位置處，傳遞函數在大約兩個齒牙上伸展；其伸展因此自然能夠是更溫和一些的。

圖4示出「微運動函數」的速度變化，當對圖3的路程變化以時間t求導時，得到所述速度變化。實線13是展成區中速度變化，以虛線示出的線14和15表示兩個傳遞函數，其又分別針對於空出兩個或三個齒的情況。

如果共同考慮展成運動的基本轉動，那麼以基本轉動的角速度ωg向上移動該函數，其中從蝸杆的角速度ωg、蝸杆的螺牙數g、修整齒輪的設計齒數z和轉移速度νy中得出該角速度。但是如果僅觀察疊加的微運動，那麼t軸和縱坐標在ω＝0處相交。

將在上文中已經提及的相應的傳遞函數確定為，使得在下一側壁在中進入到展成區中時，速度與微運動的在那裡所需的、因幾何形狀產生的角速度一致。

如從圖3和4中可見，針對微運動的路程和速度得到近似周期性的變化，所述變化在當前的實例中類似於正弦函數。微運動在一個周期上的速度的時間平均值(進而還有在整個修整過程上的時間平均值)幾乎為零。自然，蝸杆磨削輪側壁處的其他類型的改型得出略有不同的變化；然而，函數的基本特徵總是大致相同的。在此，微運動的基本頻率與修整工具處的所空出的齒的相應的數量相關；如果每三個齒中存在一個空出的齒，那麼所述基本頻率是齒頻率fz＝1/tz的三分之一；如果僅每四個齒中存在一個空出的齒，那麼所述基本頻率為fz的四分之一，等等。在此，在數值上對於以Hz為單位的齒頻率適用的是：fz[Hz]＝ns[1/min]·g/60，其中ns是以每分鐘轉數為單位的蝸杆磨削輪轉速並且g稱作蝸杆螺牙數。

基本轉動運動和疊加的微運動能夠通過共同的驅動單元或分別通過單獨的驅動單元來產生。這接下來參考圖5至7詳細闡述。

圖5示例地示出展成磨削機器，所述展成磨削機器專門設計用於實施在上文中闡述的方法。

機器具有工具機31，所述工具機具有可水平(沿X方向)移動的工具承載件32。此外，在該工具承載件32上安裝有可豎直(沿Z方向)移動的滑塊，在所述滑塊上安置有磨削頭33與可沿Y方向移動的移位滑塊36和可轉動地安置在其上的蝸杆磨削輪34。蝸杆磨削輪34由電驅動馬達35驅動以進行轉動。蝸杆磨削輪34能夠藉助於移位滑塊36沿著其軸線在運行中移位。為此，移位滑塊具有以電馬達驅動的移位驅動器37。磨削頭33相對於工具承載件32可圍繞平行於X方向的軸線樞轉。在此，坐標系X-Y-Z不是正交的，因為Y軸不與Z軸垂直，而是以傾斜角傾斜於Z軸(可單獨設定的)；但是也能夠使用具有正交的坐標系的展成磨削機器。

此外，將轉塔形式的工件承載件38安置在工具機31上。工件承載件承載兩個電馬達驅動的工件主軸39、40，在當前的實例中將呈正齒輪軸形式的工件41分別夾緊在所述工件主軸上以進行加工。一個工件主軸40在當前的實例中處於加工位置中，在所述加工位置中，所分配的工件能夠由蝸杆磨削輪34加工。另一工件主軸39處於裝載和卸載位置中，完成加工的工件在所述裝載和卸載位置中被取出並且能夠夾緊新的待加工的工件。修整單元42以與工件主軸錯開一定角度(在此為90°)的方式設置在工件承載件38上。由於工件承載件38的轉動，使該修整單元進入加工位置中，以便修整蝸杆磨削輪34。

修整單元42包括兩個驅動器：(在圖5中僅部分可見的)一個是基本驅動器43而一個是附加驅動器44，所述附加驅動器安裝在基本驅動器43的主軸上，以便將快速的附加轉動運動(微運動)與由基本驅動器43產生的基本轉動運動疊加。將齒輪狀的修整工具90夾緊在附加驅動器44的主軸上。

展成磨削機器的不同的驅動器由NC控制單元45控制。CNC操作單元46用於操作NC控制單元。在當前的實例中，僅示出NC控制單元45中的四個NC模塊。前兩個模塊驅動修整單元42的基本驅動器43和附加驅動器44。另兩個模塊驅動蝸杆磨削輪34的驅動馬達35和用於移動滑塊36的移位驅動器37。其他的、未示出的NC模塊用於控制其他的驅動器。輸送線路47將NC模塊與不同的驅動器連接。NC控制單元45執行用於控制驅動器的軟體。

在修整時，基本驅動器43根據對於修整過程而言決定性的參數、例如蝸杆磨削輪轉速ns、蝸杆螺牙數g、修整工具的設計齒數z和移位速度vy產生修整工具90的基本轉速。附加驅動器44以由軟體控制的方式將快速的附加轉動運動與該基本轉速疊加。

在圖6中示出附加驅動器44和基本驅動器43的一個可行的實施方式的軸剖面圖。基本驅動器43以已知的方式構造並且包括殼體51、主軸52、主軸軸承53和驅動馬達54。在上部的主軸端部55附近設置有旋轉角測量系統，所述旋轉角測量系統具有測量盤56和讀取頭57。在上部的主軸端部55上放置有附加驅動器44。該附加驅動器包括如下對於高精度NC(數控)軸所必需的全部元件：殼體61、(在此環形的)主軸62、(在此同樣環形的)驅動馬達63和測量系統，所述測量系統具有測量盤64和讀取頭65。為了能夠對測量系統的隨主軸旋轉的馬達63和讀取頭65供應電流，設有具有定子71和轉子72的轉動引入裝置70，所述轉動引入裝置處於主軸的下端部處。來自NC控制單元和到NC控制單元的輸送線路與轉動引入裝置72的定子71連接。經由滑環或者以感應的方式(藉助於定子71和轉子72中的兩個同心的線圈)並且必要時以光學的方式進行能量和數據在定子71和轉子72之間的傳遞。從轉子72到附加驅動器44，電流引導穿過主軸52經由功率線纜73和測量線路74進行。

圖7示出修整設備的一個實例，所述修整設備適合於夾緊在展成磨削機器的工件主軸上，所述展成磨削機器在機械方面並非專門針對在此描述的新型的修整方法。該修整設備提供用於工件主軸的附加驅動器，以便相對於工件主軸的基本轉動運動產生快速的附加轉動運動。修整設備80為了進行修整藉助於夾緊鑽孔81在工件主軸上定心和並且夾在工件主軸上。經由用於供電和數據測量的連接線纜82(僅示意地示出)並且經由轉動引入裝置83進行能量輸送還有與NC控制裝置的數據交換。所述設備包含上述類型的附加驅動器和測量系統。修整工具90夾緊在修整設備上。例如在使用時間結束之後或當應當改裝時，所述修整工具能夠容易地更換到具有其他的齒部數據的工件上。

圖7的修整設備相對於圖6中示出的變型形式也可使用在如下機器上，所述機器在機械方面主要針對其他的修整方法構造從而在工件主軸上不具有單獨的修整主軸或不具有轉動引入裝置。

圖8示出根據本發明的修整工具90的一個實例，其中在兩個停止的齒91之間分別空出兩個齒。停止的齒覆有由硬質材料、例如金剛石顆粒顆粒構成的層；此外，將其齒厚度略微降低，以便在修整時不能夠產生與蝸杆磨削輪側壁的雙側壁接觸。除了齒面之外，在用於車削(überdrehen)蝸杆磨削輪外徑的齒底上的部分92覆有硬質材料並且在用於刺入螺牙底部的齒頂93上也覆有硬質材料。

該實例示出裝有直齒的修整工具；然而，該修整工具就也能夠以傾斜裝齒的方式在左側或右側上升，只要遵循兩個側壁絕不同時與蝸杆側壁接觸的條件。

在對所述方法的描述中，對於修整工具而言採用未改型的漸開線齒輪。但是，這並不是前提條件；修整工具上的鼓形的或其他任意改型的齒部同樣良好地起作用。

藉助圖8中的修整工具，在沒有子操作的情況下無法修整蝸杆磨削輪，所述蝸杆磨削輪的螺牙數可被三整除。對於這種情況，要麼需要分別空出三個齒的工具，或者需要有效齒在環周之上不規則分布的工具。因此，例如能夠露出兩個、隨後三個、隨後再次兩個的齒等等。於是，用於控制微運動的軟體與不規則的齒距相協調。特別地，根據軟體，將不同的傳遞函數正確地與工具的轉動位置相關聯。可以考慮這種不規則的齒距中的許多，並且分別檢查：特定的分布樣式如何良好地適合於待修整的螺牙數。原則上適用的是：有效齒佔設計齒數z的百分比越高，修整就越有效率。

圖9示出修整工具90'的一個實例，所述修整工具具有不規則分布的有效齒。在區域94中，空出兩個齒，在區域95中隨後空出三個齒，隨後再次空出兩個齒等等。也就是說，基本齒距是七個齒；因此，該版本不適合於7線、14線、21線的蝸杆磨削輪。對於該實例而言為了將用於有效齒的位置的樣式規則地分布在環周上，設計齒數z必須可被七整除。

在說說方法和修整工具的上述描述中，以如下內容為出發點：修整工具的齒部為漸開線齒部。這首先是因為：這種類型的齒部在傳動技術中分布最廣泛並且最經常使用，但是也是因為在此可尤其良好地展現所述關係並且是明白易懂的。但是原則上，所述方法可在如下全部情況中使用，在所述情況中，用於連續的展成磨削蝸杆磨削輪是需修整的，以及用於任何其他可展成的齒部。

此外，如已經在上文中所提及的那樣，例如在修整工具具有漸開線齒部的情況下，其齒面為純的漸開線、即，是完全未改型的，並非是前提條件。因為大多數如今被磨削的齒部通常具有微小的輪廓鼓度，所以能夠有意義的是：在修整工具上同樣安置這種改型部。在所述作用下，這引起：在修整蝸杆磨削輪時修整工具的微運動整體上顯得較小，其中所述蝸杆磨削輪設置用於磨削具有鼓度的齒部。這根據修整設備中的驅動器可能過會允許更高的修整速度。對於使用這種改型的修整工具的情況而言，由軟體相應地考慮修整齒部的實際形狀。於是，為了計算用於在蝸杆磨削輪側壁上產生所要求的改型的微運動而不考慮其與理論齒面形狀的區別，而是考慮與改型的工具側壁的區別。

當在上文中所討論的實例中分別產生修整工具的附加轉動運動時，作為替選方案或除此之外，也可以考慮：代替於此，產生蝸杆磨削輪的附加轉動運動。這能夠通過相應地控制蝸杆磨削輪驅動器來實現，或者對此能夠設有附加驅動器，其類似於在上文中所討論的用於修整工具的附加驅動器。作為替選方案或除此之外，也能夠將線性的附加運動與移位運動和/或X運動疊加。這能夠通過相應地控制用於移位滑塊或X軸的驅動器來實現，或者對此能夠設有相應的附加驅動器，所述附加驅動器能夠以高的精度產生蝸杆磨削輪或修整工具的小的、快速的軸向移動。