齒輪磨床的製作方法
2023-05-14 21:34:01
專利名稱：齒輪磨床的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種齒輪磨床，其設置為使用螺紋砂輪進行磨削，並且配備有旋轉修整裝置。通過使用數字控制，所述齒輪磨床可以高精度地修改螺紋砂輪的輪壓力角。
背景技術：
迄今已知齒輪磨床，其中齒輪形工件經過熱處理之後，受「螺紋砂輪(threaded grinding wheel)」(一種齒輪磨削工具)磨削，以加工完成齒輪。螺紋砂輪是環狀砂輪，具有在其外周表面上螺旋狀地形成的螺紋(齒條)。通過對螺紋砂輪在正交坐標系統中的位置(X軸、Y軸和Z軸上的位置)以及螺紋砂輪的旋轉速度進行數字控制，而進行磨削。
隨著磨削的進行，螺紋砂輪產生磨損，並且其鋒利程度降低。這樣，在螺紋砂輪連續磨削許多齒輪之後，就需要通過修整裝置來修整磨損的螺紋砂輪，以再生鋒利的刀刃。
一些齒輪磨床配備有修整裝置。在修整裝置中存在一種旋轉修整裝置，其設置有受旋轉驅動的盤狀修整工具。利用該旋轉修整裝置，該盤狀修整工具受到旋轉驅動，並且與正在旋轉的螺紋砂輪的螺紋的側面相接觸，從而進行修整。
為了修改待磨削齒輪的齒形壓力角，必須修改螺紋砂輪的輪壓力角(wheel pressure angle)。螺紋砂輪的輪壓力角的修改是通過由修整裝置修整螺紋砂輪來進行的。
儘管稍後將對細節進行說明，但是為了修改輪壓力角，轉動(繞垂直軸轉動(Z軸))與螺紋砂輪的螺紋相接觸的盤狀修整工具就足夠了。
因此，齒輪磨床中存在具有用於轉動旋轉修整裝置的機構的類型的磨床。在齒輪磨床具有此類轉動機構的情況下，操作者使用塊規(block gauge)繞Z軸手動轉動旋轉修整裝置(修整工具)，以修改輪壓力角，其中塊規是一種用於轉動的工具。
然而，為了修改輪壓力角而必須由操作人員手動工作以轉動旋轉修整裝置(修整工具)，可能導致低的精度。
此外，不能轉動旋轉修整裝置的此類齒輪磨床至今依然不能修改輪壓力角。
考慮到早期技術存在的上述問題完成了本發明。本發明的目的在於提供一種齒輪磨床，該齒輪磨床可以通過移動螺紋砂輪的位置至預定位置同時固定旋轉修整裝置的修整工具的位置，來修改螺紋砂輪的輪壓力角。
發明內容
本發明的一個方面在於提供一種齒輪磨床，包括移動機構，該移動機構可旋轉地安裝有螺紋砂輪，該螺紋砂輪具有螺旋狀地形成於其外周表面上的螺紋；並且設置為沿著X方向、Z方向和Y方向移動該螺紋砂輪並在Y-Z平面內轉動該螺紋砂輪，X方向是其中該螺紋砂輪相對於工件加工位置前進或者後退的方向，Z方向是垂直方向，Y方向是垂直於X方向和Z方向的方向；NC裝置，用於對該移動機構的移動進行數字控制，以控制安裝在該移動機構上的螺紋砂輪的位置；以及旋轉修整裝置，該旋轉修整裝置具有盤狀修整工具；並且設置為當該旋轉修整裝置被設定在工件加工位置時，該修整工具與該螺紋砂輪的螺紋的側面接觸同時受到旋轉驅動，以進行修整，並且其中該NC裝置具有數字控制該移動機構的控制功能，以調整該螺紋砂輪在X方向上的位置、在Z方向上的位置以及在Y-Z平面上的轉動位置，同時使該修整工具與該螺紋砂輪的螺紋的側面保持接觸狀態，從而修改該螺紋砂輪的輪壓力角。
本發明的另一方面在於提供一種齒輪磨床，包括移動機構，該移動機構可旋轉地安裝有螺紋砂輪，該螺紋砂輪具有螺旋狀地形成於其外周表面上的螺紋；並且設置為沿著X方向、Z方向和Y方向移動該螺紋砂輪並在Y-Z平面內轉動該螺紋砂輪，X方向是其中該螺紋砂輪相對於工件加工位置前進或者後退的方向，Z方向是垂直方向，Y方向是垂直於X方向和Z方向的方向；NC裝置，用於對該移動機構的移動進行數字控制，以控制安裝在該移動機構上的螺紋砂輪的位置；以及旋轉修整裝置，該旋轉修整裝置具有盤狀修整工具；並且設置為當該旋轉修整裝置被設定在工件加工位置時，該修整工具與該螺紋砂輪的螺紋的側面接觸同時受到旋轉驅動，以進行修整，並且其中該NC裝置具有數字控制該移動機構的控制功能，以調整該螺紋砂輪在X方向上的位置、在Z方向上的位置以及在Y-Z平面上的轉動位置，同時使該修整工具與該螺紋砂輪的螺紋的側面保持接觸狀態；並且具有數字控制在該螺紋砂輪的每一轉中該螺紋砂輪在Y方向上的移動距離的控制功能，從而修改該螺紋砂輪的輪壓力角。
通過下文中給出的詳細說明以及附圖，本發明將得到更全面的理解，其中附圖僅通過圖示方式給出，並且從而並非本發明的限制，其中圖1是示出齒輪磨床的透視圖；圖2(a)至2(c)是示出齒輪磨床中相對立柱(counter column)周圍的平面圖；圖3是示出齒輪磨床中相對立柱周圍的側視圖；圖4是示出磨削齒輪的狀態的透視圖；圖5(a)和5(b)是示出修整的狀態的示意圖；圖6(a)至6(c)是示出本發明實施例的狀態的說明圖；圖7是示出螺紋砂輪和旋轉修整裝置之間的位置關係的說明圖；圖8是示出螺紋砂輪和旋轉修整裝置之間的位置關係的說明圖；以及圖9是示出螺紋砂輪和旋轉修整裝置之間的位置關係的說明圖。
具體實施例方式
首先，參考圖1至5(a)、5(b)，將說明已經應用了本發明的齒輪磨床的特徵和通常動作。
圖1是根據本發明實施例的齒輪磨床的透視圖，在該齒輪磨床上安裝了螺紋砂輪(蝸杆砂輪)3。該圖示出一種狀態，其中螺紋砂輪3由設置在旋轉修整裝置10中的一對修整工具10a和10b進行修整(磨削再生)。環形螺紋砂輪3具有位於其外周表面上的齒條(螺旋絲)，這些齒條與工件W(待磨削齒輪)嚙合，以進行齒輪磨削。
從上方觀察，圖2(a)至2(c)是相對立柱5周圍的說明圖，該相對立柱是用於支撐工件一端的尾架。圖2(a)和2(b)示出用於將工件搬入和搬出工作檯4上一位置的動作。圖2(c)示出修整的狀態。
圖3是相對立柱(尾架)5的側視圖。
圖4是示出一種狀態的透視圖，其中螺紋砂輪3與所述工件W嚙合，以進行齒輪磨削。
圖5(a)和5(b)是示出修整的狀態的示意圖。
圖1中，附圖標記1是底座，2是立柱，3是用於磨削工件的螺紋砂輪，4是其上置放並支承工件的工作檯，5是豎立在底座1上的相對立柱(尾架)，6是轉動環(環形元件)，其可旋轉地設置在相對立柱5下部的外周上，7和8是用於搬入和搬出工件的夾具，以及10是用於修整螺紋砂輪3的旋轉修整裝置。
工作檯4設置於朝向立柱2的位置(即工件加工位置)，並且立柱2在底座1上朝向和遠離圖2(a)中所示的第一軸C1(工作檯4)向前和向後移動(即，立柱2在X方向上滑動)。立柱2具有作為用於安裝螺紋砂輪3的砂輪軸的磨削主軸14。工作檯4繞圖2(a)中所示的第一軸C1在箭頭C的方向上旋轉。
相對立柱5具有從上擠壓置於工作檯4上的工件的功能，並且具有尾架裝置(未示出)，該尾架裝置在工作檯4平面上方沿上下方向上升和下降，以從上擠壓工件。
如圖2(a)所示，轉動環(環形元件)6由驅動裝置(未示出)在箭頭B(圖1)的方向上繞第二軸O轉動，該轉動環設置於相對立柱5的外周上。一對夾具7和8以及旋轉修整裝置10設置於轉動環6上，所述夾具是工件的支架。
相對於第二軸O對稱設置該對夾具7和8，以將工件W搬入和搬出工作檯4上的位置。夾具7和8具有以下機構，即一對打開和閉合的叉子7a，7a或者8a，8a從兩側夾持工件W，並且將其支承。
考慮到使夾具7和8易於將工件W搬入和搬出工作檯4上的位置的高度，將轉動環6適當地設置在相對立柱5下部的外周上。
將旋轉修整裝置10設置在夾具7和8之間，並且優選的是，以第一軸O為中心，設置在夾具7和8之間的中心(90°)位置。
旋轉修整裝置10裝備有一對盤狀修整工具10a和10b，它們繞修整器軸10c受到旋轉驅動。在以下說明中，可以由符號「1」表示修整器軸10c。
立柱2在其朝向工作檯4的側面(前表面)上具有垂直滑板11，其可以平行於第一軸C1(即，沿著Z方向)滑動；多刀轉架12，其可在垂直滑板11的前表面上沿著箭頭A的方向軸向轉動(即，可以繞X軸轉動並且可以在Y-Z平面內轉動)；以及磨削滑板13，其在多刀轉架12的前表面上沿著垂直於第一軸C1的方向(即，沿著Y方向)滑動。上述沿著A方向的軸向轉動意味著使磨削主軸14整體產生傾斜的運動。磨削主軸14繞砂輪軸3a旋轉，從而使工件W可以受到螺紋砂輪3磨削。在以下說明中，可以由符號「m」表示砂輪軸3a。
底座1、立柱2、垂直滑板11、多刀轉架12、磨削滑板13以及磨削主軸14構成移動機構，並且該移動機構各部分的移動部分由NC裝置20進行數字控制。
多刀轉架12設置有冷卻液噴嘴9，通過該冷卻液噴嘴，從在工件W磨削過程中的磨削位置和螺紋砂輪3的上方噴出磨削液，以保證磨削的平穩性、去除磨削切屑並且冷卻。
由NC裝置20對上述沿X、Y、Z、A和C方向的移動以及由磨削主軸14進行的螺紋砂輪3的旋轉驅動進行數字控制，從而螺紋砂輪3磨削工作檯4上的工件W。
根據圖2(a)、2(b)和2(c)，將說明對工件W的搬入、搬出和加工動作。
圖2(a)是示出一種狀態的視圖，其中工件W在夾具7一側被搬入工作檯4上的位置，並且下一待磨削工件W1在夾具8一側被夾持。
移動裝置(未示出)將夾具7下降預定距離，以將工件W安裝到工作檯4上的工件安裝裝置(工作心軸)上。在釋放夾具7的夾持後，工件由夾緊裝置(未示出)固定並且支撐在工作心軸上。然後，對X、Y、Z、A和C方向的移動以及螺紋砂輪3的旋轉驅動進行數字控制，從而螺紋砂輪3磨削工件W以製造齒輪W2。圖4示出在磨削過程中螺紋砂輪3與工件W彼此相關的狀態。
然後，釋放齒輪W2在工作心軸上受到的固定和支撐，並且由夾具7夾持齒輪W2。由移動裝置將夾具7提升預定距離，以從工作心軸分離齒輪W2。然後，將轉動環6順時針(沿箭頭D的方向)旋轉180°，以到達圖2(b)所示的狀態。此時，夾具8夾持下一待磨削工件W1，並且夾具8將工件W1搬入工作檯4上的位置，夾具7將加工完畢的齒輪W2搬出。
通過交替重複圖2(a)和2(b)所示的動作，可連續加工數十個齒輪。然後，將轉動環6沿箭頭F的方向從圖2(b)的狀態順時針轉動90°，以到達圖2(c)和圖3所示的狀態。也就是，使旋轉修整裝置10朝向螺紋砂輪3。繞修整器軸10c旋轉驅動修整工具10a，10b。此外，按照與用於加工工件W相同的方式，對X、Y、Z、A和C方向的移動以及螺紋砂輪3的旋轉驅動進行數字控制，從而由修整裝置10對螺紋砂輪3進行磨削，以進行再生。
在進行磨削之前，在齒輪磨床的NC裝置20中預先設定由旋轉修整裝置10對螺紋砂輪3進行修整的時間安排，將螺紋砂輪3連續磨削的工件W的數量設定為預定數量。這樣，交替重複圖2(a)和2(b)所示的動作，從而螺紋砂輪3連續加工該預定數量的工件W。在連續加工完成該預定數量的工件W之後，轉動環6受到旋轉並使其到達圖2(c)的狀態。其結果是，旋轉修整裝置10朝向螺紋砂輪3，使旋轉修整裝置10可以修整螺紋砂輪3。
通過繞修整器軸10c旋轉驅動修整工具10a和10b並且對螺紋砂輪3的旋轉驅動和在X、Y、Z、A和C方向上的移動進行數字控制，而進行修整。
以此方式，使正受到旋轉驅動的盤狀修整工具10a和10b接觸正被轉動的螺紋砂輪3的螺紋的側面，從而可以完成對螺紋砂輪3的修整。
圖5(a)示意性示出一種狀態，其中由修整工具10a，10b對螺紋砂輪3進行修整。
在圖5(a)中，假設修整工具10a可以繞位置P1轉動(繞Z軸轉動)，並且修整工具10b可以繞位置P2轉動(繞Z軸轉動)。在這種情況下，通過繞Z軸轉動修整工具10a，10b，可以修改螺紋砂輪3的輪壓力角。
上述齒輪磨床具有塊規的情況下，可以通過此類技術修改輪壓力角。
在本發明的實施例中，即使可以繞Z軸轉動修整工具10a，10b，也可以不轉動修整工具10a，10b，而修改螺紋砂輪3的輪壓力角。此外，根據本發明的實施例，即使不能繞Z軸轉動修整工具10a，10b，也可以修改螺紋砂輪3的輪壓力角。
根據本發明的實施例，在固定修整裝置10(即修整工具10a，10b)的位置並且使修整工具10a，10b保持與螺紋砂輪3的螺紋的側面接觸的情況下，螺紋砂輪3位於正交坐標系統(沿著X軸和Z軸的方向)中的預定位置，並且將螺紋砂輪3沿著箭頭A的方向轉動預定角度。通過這些措施，可以改變將由修整工具10a，10b修整的螺紋砂輪3的輪壓力角。
換句話說，「固定修整工具10a，10b的位置，同時改變螺旋砂輪3的正交坐標位置和箭頭A方向上的轉動角度」。這個過程實現了等同於「固定螺紋砂輪3的位置，同時繞Z軸轉動修整工具10a，10b」的狀態，以改變輪壓力角。
可以採用圖5(b)中所示的單一修整工具10d。在與螺紋砂輪3的右側面和左側面RF和LF接觸時，修整工具10d可以進行修整，如同一對修整工具10a，10b一樣。
實施例1參照圖6(a)至6(c)，將對應用於圖1至圖5(a)、5(b)所示齒輪磨床的本發明的實施例1進行說明。
在進行常規修整中，如圖6(a)中所示，連接螺紋砂輪3的中心O1(砂輪軸3a(m)的中心點)和修整工具10a，10b的中心O2(修整器軸10c(l)的中心點)的直線是水平的。此時，中心距離，即中心O1和O2之間的距離為D。
為了改變螺紋砂輪3的輪壓力角，將修整工具10a，10b的位置固定在與圖6(a)中相同的位置，並且將作為中心O1和O2之間距離的中心距離保持為D(也就是，使修整工具10a，10b與螺紋砂輪3的螺紋的側面保持接觸)。在這些情況下，改變螺紋砂輪3在X方向上的位置和在Z方向上的位置，並且也改變螺紋砂輪3在A方向上的位置(其繞X軸的轉動位置，即其在Y-Z平面內的轉動位置)，例如，如圖6(b)中所示。在圖6(b)的示例中，螺紋砂輪3與修整工具10a，10b在螺紋砂輪3的下半部分相接觸。
從而，例如，由修整工具10a修整的螺紋砂輪3的右側面RF(參見圖5(a))上的輪壓力角大，而由修整工具10b修整的螺紋砂輪3的左側面LF(參見圖5(a))上的輪壓力角小，雖然這部分地取決於在螺紋砂輪3中形成的螺紋的傾斜方向。
此時，右側面RF上輪壓力角的增大(數值)等於左側面LF上輪壓力角的減小(數值)。
稍後將說明對以下情況進行分析的結果，即為了使輪壓力角產生預定角度的改變而使螺紋砂輪3沿著其在X、Z和A方向上的位置移動多少距離。
當然，通過移動立柱2、垂直滑板11以及多刀轉架12，同時通過NC裝置20在NC模式中控制它們的位置，螺紋砂輪3沿著其在X、Z和A方向上的位置被移動。
在進行修整中，螺紋砂輪3在X、Z和A方向上的位置被維持在圖6(b)中所示的狀態下，並且進行接觸調整，直到修整工具10a，10b與螺紋砂輪3的螺紋的側面相接觸(即在Y方向上移動螺紋砂輪3)。然後，根據在螺紋砂輪3中形成的螺紋的導程，在Y方向上對螺紋砂輪3進行連續地導程進給(lead-fed)。
為了在與圖6(b)所示方向相對的方向上改變螺紋砂輪3的輪壓力角，將修整工具10a，10b的位置固定在與圖6(a)中相同的位置，並且將作為中心O1和O2之間距離的中心距離保持為D。在這些情況下，改變螺紋砂輪3在X方向上的位置和在Z方向上的位置，並且也改變螺紋砂輪3在A方向上的位置(其繞X軸的轉動位置，即其在Y-Z平面內的轉動位置)，例如，如圖6(c)中所示。在圖6(c)的示例中，螺紋砂輪3與修整工具10a，10b在螺紋砂輪3的上半部分相接觸。
從而，例如，由修整工具10a修整的螺紋砂輪3的右側面RF(參見圖5(a))上的輪壓力角小，而由修整工具10b修整的螺紋砂輪3的左側面LF(參見圖5(a))上的輪壓力角大，雖然這部分地取決於在螺紋砂輪3中形成的螺紋的傾斜方向。
此時，右側面RF上輪壓力角的減小(數值)等於左側面LF上的輪壓力角的增大(數值)。
稍後將說明對以下情況進行分析的結構，即為了使輪壓力角產生預定角度的改變而使螺紋砂輪3沿著其在X、Z和A方向上的位置移動多少距離。
當然，通過移動立柱2、垂直滑板11以及多刀轉架12，同時通過NC裝置20在NC模式中控制它們的位置，螺紋砂輪3沿著其在X、Z和A方向上的位置被移動。
在進行修整中，螺紋砂輪3在X、Z和A方向上的位置被維持在圖6(c)中所示的狀態下，並且進行接觸調整，直到修整工具10a，10b與螺紋砂輪3的螺紋的側面相接觸(即在Y方向上移動螺紋砂輪3)。然後，根據在螺紋砂輪3中形成的螺紋的導程，在Y方向上對螺紋砂輪3進行連續地導程進給。
以此方式，螺紋砂輪3在右側面上的輪壓力角和在左側面上的輪壓力角可以對於右側面和左側面之一增大，而對於另一個減小。此外，可以使輪壓力角的增大和減小(數值)彼此相等。
實施例2
在實施例1中，使在右側面RF上的輪壓力角(數值)的增大(減小)和在左側面上LF上的輪壓力角(數值)的減小(增大)相等。另一方面，在實施例2中，使在右側面和左側面上的輪壓力角(數值)的增大和減小不相等。
從而，在實施例1中，在修整過程中螺紋砂輪3在Y方向上連續移動的距離(每一轉在Y方向上的移動距離)等於在螺紋砂輪3中形成的螺紋的導程。相反地，在實施例2中，在修整過程中螺紋砂輪3在Y方向上連續移動的距離(每一轉在Y方向上的移動距離)比在螺紋砂輪3中形成的螺紋的導程稍長或稍短。
迄今眾所周知的，例如，如果螺紋砂輪3每一轉在Y方向上的移動距離比螺紋砂輪3的螺紋的導程更長，則由修整工具10a，10b修整的螺紋砂輪3的右側面和左側面RF和LF上的輪壓力角均減小相同角度(數值)，雖然這也取決於在螺紋砂輪3中形成的螺紋的傾斜方向。另一方面，例如，如果螺紋砂輪3每一轉在Y方向上的移動距離比螺紋砂輪3的螺紋的導程更短，則由修整工具10a，10b修整的螺紋砂輪3的右側面和左側面RF和LF上的輪壓力角均增大相同角度(數值)，雖然這也取決於在螺紋砂輪3中形成的螺紋的傾斜方向。
此外，如圖6(b)或者6(c)中所示，在將修整工具10a，10b的位置固定在與圖6(a)中相同的位置並且將作為中心O1和O2之間距離的中心距離保持為D的情況下，改變螺紋砂輪3在X方向上的位置和在Z方向上的位置，並且也將改變螺紋砂輪3在A方向上的位置(其繞X軸的轉動位置，即其在Y-Z平面內的轉動位置)。由此，如前面所述，可以增大在右側面和左側面RF和LF上的輪壓力角之一，而可以減小另一輪壓力角。
從而，(1)調整螺紋砂輪3每一轉在Y方向上的移動距離；並且(2)在將修整工具10a，10b的位置固定在與圖6(a)中相同的位置並且將作為中心O1和O2之間距離的中心距離保持為D的情況下，改變螺紋砂輪3在X方向上的位置、在Z方向上的位置以及在A方向上的位置。
通過採用這些措施，可以將右側面和左側面RF和LF上的輪壓力角增大或者減小到任意角度。
接下來，將分析說明，為了使螺紋砂輪3的輪壓力角產生預定角度的改變，而應該使螺紋砂輪3沿X、Z和A方向移動多少距離。
通常，通過在相關符號上顯示箭頭(→)來表示矢量。然而，在日本專利局的電子申請系統下不允許這樣的標記方法。因此，在相關符號下提供的下劃線用於表示矢量。
圖7示出螺紋砂輪3和旋轉修整裝置10的修整工具10a，10b之間的位置關係。更詳細地，如圖6(a)中所示，這是當連接螺紋砂輪3的中心O1和修整工具10a，10b的中心O2的直線水平時的位置關係。
在圖7中，m表示砂輪軸，l表示修整器軸，並且平面π1和平面π2各自為y-z平面。此時，下列條件A和B成立條件A中心距離D(最短距離上的矢量O1，O2＝D，|D|＝D)條件B修整器軸l和砂輪軸m之間的角度為γ(γ軸間角)。
如果沿著D平移平面π2，則平面π2與平面π1重疊。
D是π1和π2的法向矢量。
圖8示出當為修改輪壓力角而繞Z軸轉動修整工具10a，10b(轉動角度α)的時候，螺紋砂輪3和旋轉修整裝置10的修整工具10a，10b之間的位置關係。
這種模式是一種使用至今的技術，並且將該模式稱作模式1。
圖9示出當如圖6(b)或圖6(c)中所示，在固定修整工具10a，10b的位置並且保持中心距離D的情況下，改變螺紋砂輪3在X方向上的位置、在Z方向上的位置以及在A方向上的位置的時候，螺紋砂輪3和旋轉修整裝置10的修整工具10a，10b之間的位置關係。
圖9示出一種模式，其中砂輪軸在y-z平面內旋轉(轉動)，並且也受到平移。將這種模式稱作模式2。在模式2中，上述「在y-z平面內旋轉(轉動)並且平移」的動作被看作為映射T。
m′表示砂輪軸，θ是在y-z平面內的轉動角度。砂輪軸m′在平面π1′上，修整器軸l′在平面π2′上，並且平面π1′和平面π2′相互平行(即它們具有相同的法向矢量)。
如果映射T滿足下列條件A′和B′，則模式1和模式2相互等效條件A′中心距離D(l′和m′之間的最短距離＝D)條件B′修整器軸l′和砂輪軸m′之間的角度為γ(γ軸間角)。
(軸間角γ是當平面π2′被平移而與平面π1′相重疊時l′和m′彼此產生角度)通過下列計算示出上述映射T是否存在直線m的方向矢量dm＝(0，cosγ，sinγ)直線m的位置矢量m＝s·dm(s為參數)直線l的方向矢量dl＝(0，1，0)直線l的位置矢量l＝D+tdl(t為參數)D＝(D，0，0)通過下面的等式(1)示出直線l′的方向矢量dl′d1=cos-sin0sincos0001010-sincos0...(1)]]>通過下面的等式(2)示出直線m′的方向矢量dm′dm′＝(0，cos(γ+θ)，sin(γ+θ)) ...(2)令垂直於直線l′和直線m′的矢量為n′，n′是平面π1′和π2′的法向矢量。
n′＝dl′×dm′＝(cosα·sin(γ+θ)，sinα·sin(γ+θ)，-sinα·cos(γ+θ)) ...(3)|n′|2＝cos2α·sin2(γ+θ)+sin2α·sin2(γ+θ)+sin2α·cos2(γ+θ)＝cos2α·sin2(γ+θ)+sin2α...(4)令直線l′和直線m′之間的角度為γ。然後，根據外積定理，|n′|＝|dl′|·|dm′|·sinγ＝sinγ ...(5)(∵|dl′|＝|dm′|＝1)從等式(4)和等式(5)，cos2α·sin2(γ+θ)+sin2α＝sin2γ ...(6)從等式(6)，獲得滿足條件B′的轉動角度θ。
從等式(3)和等式(5)，對法向矢量n′進行如下標準化n′＝(1/|sinγ|)(cosα·sin(γ+θ)，sinα·sin(γ+θ)，-sinα·cos(γ+θ)) ...(7)令沿著-n′方向將直線l′上的點O2平移距離D所得到的點為O1′。穿過點O1′並且具有方向矢量m′的直線m′滿足條件A′和B′。
O2O1=-Dn]]>=(-D/|sin|)(cossin(+),sinsin(+),-sincos(+))...(8)]]>O1O1=O1O2+O2O1]]>=D(1-cossin(+)/|sin|,-sinsin(+)/|sin|,sincos(+)/|sin|)...(9)]]>基於以上所述，映射T確定如下直線m→直線m′
m＝sdm→m′＝O1O2+sdm′當修整工具10a，10b的位置被固定的時候，從反演映射T-1獲得螺紋砂輪3各軸的修正量。
T=100xh0cos-sinyh0sincoszh0001...(10)]]>O1O1=(xh,yh,zh)]]>在這種情況下，給出如下反演映射T-1。
T-1=100-xh0cossin-yhcos-zhsin0-sincosyhsin-zhcos0001...(11)]]>從等式(11)，螺紋砂輪3各軸的修正量如下X＝-xh...(12)Y＝-yh·cosθ-zh·sinθ...(13)Z＝yh·sinθ-zh·cosθ ...(14)A＝-θ ...(15)這些修正量的前提是輪壓力角的修改量(角度)小於軸間角γ。
如從等式(12)、(14)和(15)中所理解的，在固定修整工具10a，10b的位置的情況下，螺紋砂輪3的X軸位置被-xh所代替，螺紋砂輪3的Z軸位置被yh·sinθ-zh·cosθ所代替，而螺紋砂輪3在A方向上的位置轉過-θ角度。由此，可以按照與當在固定螺紋砂輪3的情況下繞Z軸使修整工具10a，10b轉動α角度之時相同的方式，修整輪壓力角。
θ是滿足等式(6)的值。在等式(6)中，γ是在螺紋砂輪3的位置被移動之前砂輪軸和修整器軸彼此產生的角度。矢量O1O1′是(xh，yh，zh)。
在修整動作開始之前，通過手動操作螺紋砂輪3在Y方向上的位置進行「接觸調整」操作，直到螺紋砂輪3與修整工具10a，10b彼此接觸。
如上所述，本發明可以應用於齒輪磨床，該齒輪磨床允許螺紋砂輪進行磨削，並且具有用於修整螺紋砂輪的修整裝置。本發明可以用於通過數字控制而高精確地修改輪壓力角。
此外，根據本發明，在固定修整裝置(修整工具)的位置並且使修整工具保持與螺紋砂輪的螺紋的側面相接觸的情況下，對螺紋砂輪在X方向上的位置、在Z方向上的位置以及在Y-Z平面內的轉動位置進行控制，從而修改通過修整形成的輪壓力角。由於可以通過數字控制如此修改輪壓力角，所以在NC程序控制下，可以高精度地自動進行輪壓力角的修改。
由此對本發明進行了說明，顯而易見，可以按照多種方式對本發明進行改變。此類改變不被認為是脫離本發明的精神和範圍，並且對本領域的技術人員顯而易見的所有此類改變將涵蓋於以下權利要求的範圍之內。
權利要求
1.一種齒輪磨床，包括移動機構，該移動機構可旋轉地安裝有螺紋砂輪，該螺紋砂輪具有螺旋狀地形成於其外周表面上的螺紋；並且設置為沿著X方向、Z方向和Y方向移動該螺紋砂輪並在Y-Z平面內轉動該螺紋砂輪，X方向是其中該螺紋砂輪相對於工件加工位置前進或者後退的方向，Z方向是垂直方向，Y方向是垂直於X方向和Z方向的方向；NC裝置，用於對該移動機構的移動進行數字控制，以控制安裝在該移動機構上的螺紋砂輪的位置；以及旋轉修整裝置，該旋轉修整裝置具有盤狀修整工具；並且設置為當該旋轉修整裝置被設定在工件加工位置時，該修整工具與該螺紋砂輪的螺紋的側面接觸同時受到旋轉驅動，以進行修整，並且其特徵在於，該NC裝置具有數字控制該移動機構的控制功能，以調整該螺紋砂輪在X方向上的位置、在Z方向上的位置以及在Y-Z平面上的轉動位置，同時使該修整工具與該螺紋砂輪的螺紋的側面保持接觸狀態，從而修改該螺紋砂輪的輪壓力角。
2.一種齒輪磨床，包括移動機構，該移動機構可旋轉地安裝有螺紋砂輪，該螺紋砂輪具有螺旋狀地形成於其外周表面上的螺紋；並且設置為沿著X方向、Z方向和Y方向移動該螺紋砂輪並在Y-Z平面內轉動該螺紋砂輪，X方向是其中該螺紋砂輪相對於工件加工位置前進或者後退的方向，Z方向是垂直方向，Y方向是垂直於X方向和Z方向的方向；NC裝置，用於對該移動機構的移動進行數字控制，以控制安裝在該移動機構上的螺紋砂輪的位置；以及旋轉修整裝置，該旋轉修整裝置具有盤狀修整工具；並且設置為當該旋轉修整裝置被設定在工件加工位置時，該修整工具與該螺紋砂輪的螺紋的側面接觸同時受到旋轉驅動，以進行修整，並且其特徵在於，該NC裝置具有數字控制該移動機構的控制功能，以調整該螺紋砂輪在X方向上的位置、在Z方向上的位置以及在Y-Z平面上的轉動位置，同時使該修整工具與該螺紋砂輪的螺紋的側面保持接觸狀態；並且具有數字控制在該螺紋砂輪的每一轉中該螺紋砂輪在Y方向上的移動距離的控制功能，從而修改該螺紋砂輪的輪壓力角。
全文摘要
本發明公開了一種齒輪磨床，其包括移動機構(1，2，11，12，13，14)，其可旋轉地安裝有螺紋砂輪並且設置為沿X、Z和Y方向移動螺紋砂輪並在Y－Z平面內轉動螺紋砂輪；用於控制螺紋砂輪位置的NC裝置(20)；以及旋轉修整裝置(10)，其具有與螺紋砂輪的螺紋的側面接觸同時受旋轉驅動以進行修整的修整工具(10a，10b，10d)；並且其中NC裝置數字控制移動機構，以調整螺紋砂輪在X、Z方向上的位置以及在Y－Z平面上的轉動位置，同時使修整工具與螺紋砂輪的螺紋的側面保持接觸，從而修改螺紋砂輪的輪壓力角。
文檔編號B23F19/05GK1721114SQ20051008465
公開日2006年1月18日 申請日期2005年7月15日 優先權日2004年7月15日
發明者柳瀬吉言, 增尾光一 申請人:三菱重工業株式會社