專利名稱：齒輪磨床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種齒輪磨床，其設(shè)置為使用螺紋砂輪進(jìn)行磨削，并且配備有旋轉(zhuǎn)修整裝置。通過(guò)使用數(shù)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(shù)：
迄今已知齒輪磨床，其中齒輪形工件經(jīng)過(guò)熱處理之后，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(huán)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(guò)對(duì)螺紋砂輪在正交坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置(X軸、Y軸和Z軸上的位置)以及螺紋砂輪的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行數(shù)字控制，而進(jìn)行磨削。
隨著磨削的進(jìn)行，螺紋砂輪產(chǎn)生磨損，并且其鋒利程度降低。這樣，在螺紋砂輪連續(xù)磨削許多齒輪之后，就需要通過(guò)修整裝置來(lái)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(zhuǎn)修整裝置，其設(shè)置有受旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的盤狀修整工具。利用該旋轉(zhuǎn)修整裝置，該盤狀修整工具受到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，并且與正在旋轉(zhuǎn)的螺紋砂輪的螺紋的側(cè)面相接觸，從而進(jìn)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(guò)由修整裝置修整螺紋砂輪來(lái)進(jìn)行的。
盡管稍后將對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行說(shuō)明，但是為了修改輪壓力角，轉(zhuǎn)動(dòng)(繞垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)(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于轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)修整裝置的機(jī)構(gòu)的類型的磨床。在齒輪磨床具有此類轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況下，操作者使用塊規(guī)(block gauge)繞Z軸手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)修整裝置(修整工具)，以修改輪壓力角，其中塊規(guī)是一種用于轉(zhuǎn)動(dòng)的工具。
然而，為了修改輪壓力角而必須由操作人員手動(dòng)工作以轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)修整裝置(修整工具)，可能導(dǎo)致低的精度。
此外，不能轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)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(shù)存在的上述問(wèn)題完成了本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供一種齒輪磨床，該齒輪磨床可以通過(guò)移動(dòng)螺紋砂輪的位置至預(yù)定位置同時(shí)固定旋轉(zhuǎn)修整裝置的修整工具的位置，來(lái)修改螺紋砂輪的輪壓力角。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面在于提供一種齒輪磨床，包括移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該移動(dòng)機(jī)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)地安裝有螺紋砂輪，該螺紋砂輪具有螺旋狀地形成于其外周表面上的螺紋；并且設(shè)置為沿著X方向、Z方向和Y方向移動(dòng)該螺紋砂輪并在Y-Z平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)該螺紋砂輪，X方向是其中該螺紋砂輪相對(duì)于工件加工位置前進(jìn)或者后退的方向，Z方向是垂直方向，Y方向是垂直于X方向和Z方向的方向；NC裝置，用于對(duì)該移動(dòng)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)進(jìn)行數(shù)字控制，以控制安裝在該移動(dòng)機(jī)構(gòu)上的螺紋砂輪的位置；以及旋轉(zhuǎn)修整裝置，該旋轉(zhuǎn)修整裝置具有盤狀修整工具；并且設(shè)置為當(dāng)該旋轉(zhuǎn)修整裝置被設(shè)定在工件加工位置時(shí)，該修整工具與該螺紋砂輪的螺紋的側(cè)面接觸同時(shí)受到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，以進(jìn)行修整，并且其中該NC裝置具有數(shù)字控制該移動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制功能，以調(diào)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(zhuǎn)動(dòng)位置，同時(shí)使該修整工具與該螺紋砂輪的螺紋的側(cè)面保持接觸狀態(tài)，從而修改該螺紋砂輪的輪壓力角。
本發(fā)明的另一方面在于提供一種齒輪磨床，包括移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該移動(dòng)機(jī)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)地安裝有螺紋砂輪，該螺紋砂輪具有螺旋狀地形成于其外周表面上的螺紋；并且設(shè)置為沿著X方向、Z方向和Y方向移動(dòng)該螺紋砂輪并在Y-Z平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)該螺紋砂輪，X方向是其中該螺紋砂輪相對(duì)于工件加工位置前進(jìn)或者后退的方向，Z方向是垂直方向，Y方向是垂直于X方向和Z方向的方向；NC裝置，用于對(duì)該移動(dòng)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)進(jìn)行數(shù)字控制，以控制安裝在該移動(dòng)機(jī)構(gòu)上的螺紋砂輪的位置；以及旋轉(zhuǎn)修整裝置，該旋轉(zhuǎn)修整裝置具有盤狀修整工具；并且設(shè)置為當(dāng)該旋轉(zhuǎn)修整裝置被設(shè)定在工件加工位置時(shí)，該修整工具與該螺紋砂輪的螺紋的側(cè)面接觸同時(shí)受到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，以進(jìn)行修整，并且其中該NC裝置具有數(shù)字控制該移動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制功能，以調(diào)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(zhuǎn)動(dòng)位置，同時(shí)使該修整工具與該螺紋砂輪的螺紋的側(cè)面保持接觸狀態(tài)；并且具有數(shù)字控制在該螺紋砂輪的每一轉(zhuǎn)中該螺紋砂輪在Y方向上的移動(dòng)距離的控制功能，從而修改該螺紋砂輪的輪壓力角。


通過(guò)下文中給出的詳細(xì)說(shuō)明以及附圖，本發(fā)明將得到更全面的理解，其中附圖僅通過(guò)圖示方式給出，并且從而并非本發(fā)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(duì)立柱(counter column)周圍的平面圖；圖3是示出齒輪磨床中相對(duì)立柱周圍的側(cè)視圖；圖4是示出磨削齒輪的狀態(tài)的透視圖；圖5(a)和5(b)是示出修整的狀態(tài)的示意圖；圖6(a)至6(c)是示出本發(fā)明實(shí)施例的狀態(tài)的說(shuō)明圖；圖7是示出螺紋砂輪和旋轉(zhuǎn)修整裝置之間的位置關(guān)系的說(shuō)明圖；圖8是示出螺紋砂輪和旋轉(zhuǎn)修整裝置之間的位置關(guān)系的說(shuō)明圖；以及圖9是示出螺紋砂輪和旋轉(zhuǎn)修整裝置之間的位置關(guān)系的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
首先，參考圖1至5(a)、5(b)，將說(shuō)明已經(jīng)應(yīng)用了本發(fā)明的齒輪磨床的特征和通常動(dòng)作。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)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(蝸桿砂輪)3。該圖示出一種狀態(tài)，其中螺紋砂輪3由設(shè)置在旋轉(zhuǎn)修整裝置10中的一對(duì)修整工具10a和10b進(jìn)行修整(磨削再生)。環(huán)形螺紋砂輪3具有位于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(jìn)行齒輪磨削。
從上方觀察，圖2(a)至2(c)是相對(duì)立柱5周圍的說(shuō)明圖，該相對(duì)立柱是用于支撐工件一端的尾架。圖2(a)和2(b)示出用于將工件搬入和搬出工作臺(tái)4上一位置的動(dòng)作。圖2(c)示出修整的狀態(tài)。
圖3是相對(duì)立柱(尾架)5的側(cè)視圖。
圖4是示出一種狀態(tài)的透視圖，其中螺紋砂輪3與所述工件W嚙合，以進(jìn)行齒輪磨削。
圖5(a)和5(b)是示出修整的狀態(tài)的示意圖。
圖1中，附圖標(biāo)記1是底座，2是立柱，3是用于磨削工件的螺紋砂輪，4是其上置放并支承工件的工作臺(tái)，5是豎立在底座1上的相對(duì)立柱(尾架)，6是轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)(環(huán)形元件)，其可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在相對(duì)立柱5下部的外周上，7和8是用于搬入和搬出工件的夾具，以及10是用于修整螺紋砂輪3的旋轉(zhuǎn)修整裝置。
工作臺(tái)4設(shè)置于朝向立柱2的位置(即工件加工位置)，并且立柱2在底座1上朝向和遠(yuǎn)離圖2(a)中所示的第一軸C1(工作臺(tái)4)向前和向后移動(dòng)(即，立柱2在X方向上滑動(dòng))。立柱2具有作為用于安裝螺紋砂輪3的砂輪軸的磨削主軸14。工作臺(tái)4繞圖2(a)中所示的第一軸C1在箭頭C的方向上旋轉(zhuǎn)。
相對(duì)立柱5具有從上擠壓置于工作臺(tái)4上的工件的功能，并且具有尾架裝置(未示出)，該尾架裝置在工作臺(tái)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(zhuǎn)動(dòng)環(huán)(環(huán)形元件)6由驅(qū)動(dòng)裝置(未示出)在箭頭B(圖1)的方向上繞第二軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，該轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)設(shè)置于相對(duì)立柱5的外周上。一對(duì)夾具7和8以及旋轉(zhuǎn)修整裝置10設(shè)置于轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6上，所述夾具是工件的支架。
相對(duì)于第二軸O對(duì)稱設(shè)置該對(duì)夾具7和8，以將工件W搬入和搬出工作臺(tái)4上的位置。夾具7和8具有以下機(jī)構(gòu)，即一對(duì)打開和閉合的叉子7a，7a或者8a，8a從兩側(cè)夾持工件W，并且將其支承。
考慮到使夾具7和8易于將工件W搬入和搬出工作臺(tái)4上的位置的高度，將轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6適當(dāng)?shù)卦O(shè)置在相對(duì)立柱5下部的外周上。
將旋轉(zhuǎn)修整裝置10設(shè)置在夾具7和8之間，并且優(yōu)選的是，以第一軸O為中心，設(shè)置在夾具7和8之間的中心(90°)位置。
旋轉(zhuǎn)修整裝置10裝備有一對(duì)盤狀修整工具10a和10b，它們繞修整器軸10c受到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。在以下說(shuō)明中，可以由符號(hào)“1”表示修整器軸10c。
立柱2在其朝向工作臺(tái)4的側(cè)面(前表面)上具有垂直滑板11，其可以平行于第一軸C1(即，沿著Z方向)滑動(dòng)；多刀轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動(dòng)(即，可以繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)并且可以在Y-Z平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng))；以及磨削滑板13，其在多刀轉(zhuǎn)架12的前表面上沿著垂直于第一軸C1的方向(即，沿著Y方向)滑動(dòng)。上述沿著A方向的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)意味著使磨削主軸14整體產(chǎn)生傾斜的運(yùn)動(dòng)。磨削主軸14繞砂輪軸3a旋轉(zhuǎn)，從而使工件W可以受到螺紋砂輪3磨削。在以下說(shuō)明中，可以由符號(hào)“m”表示砂輪軸3a。
底座1、立柱2、垂直滑板11、多刀轉(zhuǎn)架12、磨削滑板13以及磨削主軸14構(gòu)成移動(dòng)機(jī)構(gòu)，并且該移動(dòng)機(jī)構(gòu)各部分的移動(dòng)部分由NC裝置20進(jìn)行數(shù)字控制。
多刀轉(zhuǎn)架12設(shè)置有冷卻液噴嘴9，通過(guò)該冷卻液噴嘴，從在工件W磨削過(guò)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(wěn)性、去除磨削切屑并且冷卻。
由NC裝置20對(duì)上述沿X、Y、Z、A和C方向的移動(dòng)以及由磨削主軸14進(jìn)行的螺紋砂輪3的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行數(shù)字控制，從而螺紋砂輪3磨削工作臺(tái)4上的工件W。
根據(jù)圖2(a)、2(b)和2(c)，將說(shuō)明對(duì)工件W的搬入、搬出和加工動(dòng)作。
圖2(a)是示出一種狀態(tài)的視圖，其中工件W在夾具7一側(cè)被搬入工作臺(tái)4上的位置，并且下一待磨削工件W1在夾具8一側(cè)被夾持。
移動(dòng)裝置(未示出)將夾具7下降預(yù)定距離，以將工件W安裝到工作臺(tái)4上的工件安裝裝置(工作心軸)上。在釋放夾具7的夾持后，工件由夾緊裝置(未示出)固定并且支撐在工作心軸上。然后，對(duì)X、Y、Z、A和C方向的移動(dòng)以及螺紋砂輪3的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行數(shù)字控制，從而螺紋砂輪3磨削工件W以制造齒輪W2。圖4示出在磨削過(guò)程中螺紋砂輪3與工件W彼此相關(guān)的狀態(tài)。
然后，釋放齒輪W2在工作心軸上受到的固定和支撐，并且由夾具7夾持齒輪W2。由移動(dòng)裝置將夾具7提升預(yù)定距離，以從工作心軸分離齒輪W2。然后，將轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6順時(shí)針(沿箭頭D的方向)旋轉(zhuǎn)180°，以到達(dá)圖2(b)所示的狀態(tài)。此時(shí)，夾具8夾持下一待磨削工件W1，并且?jiàn)A具8將工件W1搬入工作臺(tái)4上的位置，夾具7將加工完畢的齒輪W2搬出。
通過(guò)交替重復(fù)圖2(a)和2(b)所示的動(dòng)作，可連續(xù)加工數(shù)十個(gè)齒輪。然后，將轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6沿箭頭F的方向從圖2(b)的狀態(tài)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°，以到達(dá)圖2(c)和圖3所示的狀態(tài)。也就是，使旋轉(zhuǎn)修整裝置10朝向螺紋砂輪3。繞修整器軸10c旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)修整工具10a，10b。此外，按照與用于加工工件W相同的方式，對(duì)X、Y、Z、A和C方向的移動(dòng)以及螺紋砂輪3的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行數(shù)字控制，從而由修整裝置10對(duì)螺紋砂輪3進(jìn)行磨削，以進(jìn)行再生。
在進(jìn)行磨削之前，在齒輪磨床的NC裝置20中預(yù)先設(shè)定由旋轉(zhuǎn)修整裝置10對(duì)螺紋砂輪3進(jìn)行修整的時(shí)間安排，將螺紋砂輪3連續(xù)磨削的工件W的數(shù)量設(shè)定為預(yù)定數(shù)量。這樣，交替重復(fù)圖2(a)和2(b)所示的動(dòng)作，從而螺紋砂輪3連續(xù)加工該預(yù)定數(shù)量的工件W。在連續(xù)加工完成該預(yù)定數(shù)量的工件W之后，轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6受到旋轉(zhuǎn)并使其到達(dá)圖2(c)的狀態(tài)。其結(jié)果是，旋轉(zhuǎn)修整裝置10朝向螺紋砂輪3，使旋轉(zhuǎn)修整裝置10可以修整螺紋砂輪3。
通過(guò)繞修整器軸10c旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)修整工具10a和10b并且對(duì)螺紋砂輪3的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)和在X、Y、Z、A和C方向上的移動(dòng)進(jìn)行數(shù)字控制，而進(jìn)行修整。
以此方式，使正受到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的盤狀修整工具10a和10b接觸正被轉(zhuǎn)動(dòng)的螺紋砂輪3的螺紋的側(cè)面，從而可以完成對(duì)螺紋砂輪3的修整。
圖5(a)示意性示出一種狀態(tài)，其中由修整工具10a，10b對(duì)螺紋砂輪3進(jìn)行修整。
在圖5(a)中，假設(shè)修整工具10a可以繞位置P1轉(zhuǎn)動(dòng)(繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng))，并且修整工具10b可以繞位置P2轉(zhuǎn)動(dòng)(繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng))。在這種情況下，通過(guò)繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)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(guī)的情況下，可以通過(guò)此類技術(shù)修改輪壓力角。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，即使可以繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)修整工具10a，10b，也可以不轉(zhuǎn)動(dòng)修整工具10a，10b，而修改螺紋砂輪3的輪壓力角。此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，即使不能繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)修整工具10a，10b，也可以修改螺紋砂輪3的輪壓力角。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在固定修整裝置10(即修整工具10a，10b)的位置并且使修整工具10a，10b保持與螺紋砂輪3的螺紋的側(cè)面接觸的情況下，螺紋砂輪3位于正交坐標(biāo)系統(tǒng)(沿著X軸和Z軸的方向)中的預(yù)定位置，并且將螺紋砂輪3沿著箭頭A的方向轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)定角度。通過(guò)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(shuō)，“固定修整工具10a，10b的位置，同時(shí)改變螺旋砂輪3的正交坐標(biāo)位置和箭頭A方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)角度”。這個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了等同于“固定螺紋砂輪3的位置，同時(shí)繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)修整工具10a，10b”的狀態(tài)，以改變輪壓力角。
可以采用圖5(b)中所示的單一修整工具10d。在與螺紋砂輪3的右側(cè)面和左側(cè)面RF和LF接觸時(shí)，修整工具10d可以進(jìn)行修整，如同一對(duì)修整工具10a，10b一樣。
實(shí)施例1參照?qǐng)D6(a)至6(c)，將對(duì)應(yīng)用于圖1至圖5(a)、5(b)所示齒輪磨床的本發(fā)明的實(shí)施例1進(jìn)行說(shuō)明。
在進(jìn)行常規(guī)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(diǎn))和修整工具10a，10b的中心O2(修整器軸10c(l)的中心點(diǎn))的直線是水平的。此時(shí)，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，并且將作為中心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(cè)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，并且也改變螺紋砂輪3在A方向上的位置(其繞X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，即其在Y-Z平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)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(cè)面RF(參見(jiàn)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(cè)面LF(參見(jiàn)圖5(a))上的輪壓力角小，雖然這部分地取決于在螺紋砂輪3中形成的螺紋的傾斜方向。
此時(shí)，右側(cè)面RF上輪壓力角的增大(數(shù)值)等于左側(cè)面LF上輪壓力角的減小(數(shù)值)。
稍后將說(shuō)明對(duì)以下情況進(jìn)行分析的結(jié)果，即為了使輪壓力角產(chǎn)生預(yù)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(dòng)多少距離。
當(dāng)然，通過(guò)移動(dòng)立柱2、垂直滑板11以及多刀轉(zhuǎn)架12，同時(shí)通過(guò)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(dòng)。
在進(jìn)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(tài)下，并且進(jìn)行接觸調(diào)整，直到修整工具10a，10b與螺紋砂輪3的螺紋的側(cè)面相接觸(即在Y方向上移動(dòng)螺紋砂輪3)。然后，根據(jù)在螺紋砂輪3中形成的螺紋的導(dǎo)程，在Y方向上對(duì)螺紋砂輪3進(jìn)行連續(xù)地導(dǎo)程進(jìn)給(lead-fed)。
為了在與圖6(b)所示方向相對(duì)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，并且將作為中心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，并且也改變螺紋砂輪3在A方向上的位置(其繞X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，即其在Y-Z平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)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(cè)面RF(參見(jiàn)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(cè)面LF(參見(jiàn)圖5(a))上的輪壓力角大，雖然這部分地取決于在螺紋砂輪3中形成的螺紋的傾斜方向。
此時(shí)，右側(cè)面RF上輪壓力角的減小(數(shù)值)等于左側(cè)面LF上的輪壓力角的增大(數(shù)值)。
稍后將說(shuō)明對(duì)以下情況進(jìn)行分析的結(jié)構(gòu)，即為了使輪壓力角產(chǎn)生預(yù)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(dòng)多少距離。
當(dāng)然，通過(guò)移動(dòng)立柱2、垂直滑板11以及多刀轉(zhuǎn)架12，同時(shí)通過(guò)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(dòng)。
在進(jìn)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(tài)下，并且進(jìn)行接觸調(diào)整，直到修整工具10a，10b與螺紋砂輪3的螺紋的側(cè)面相接觸(即在Y方向上移動(dòng)螺紋砂輪3)。然后，根據(jù)在螺紋砂輪3中形成的螺紋的導(dǎo)程，在Y方向上對(duì)螺紋砂輪3進(jìn)行連續(xù)地導(dǎo)程進(jìn)給。
以此方式，螺紋砂輪3在右側(cè)面上的輪壓力角和在左側(cè)面上的輪壓力角可以對(duì)于右側(cè)面和左側(cè)面之一增大，而對(duì)于另一個(gè)減小。此外，可以使輪壓力角的增大和減小(數(shù)值)彼此相等。
實(shí)施例2
在實(shí)施例1中，使在右側(cè)面RF上的輪壓力角(數(shù)值)的增大(減小)和在左側(cè)面上LF上的輪壓力角(數(shù)值)的減小(增大)相等。另一方面，在實(shí)施例2中，使在右側(cè)面和左側(cè)面上的輪壓力角(數(shù)值)的增大和減小不相等。
從而，在實(shí)施例1中，在修整過(guò)程中螺紋砂輪3在Y方向上連續(xù)移動(dòng)的距離(每一轉(zhuǎn)在Y方向上的移動(dòng)距離)等于在螺紋砂輪3中形成的螺紋的導(dǎo)程。相反地，在實(shí)施例2中，在修整過(guò)程中螺紋砂輪3在Y方向上連續(xù)移動(dòng)的距離(每一轉(zhuǎn)在Y方向上的移動(dòng)距離)比在螺紋砂輪3中形成的螺紋的導(dǎo)程稍長(zhǎng)或稍短。
迄今眾所周知的，例如，如果螺紋砂輪3每一轉(zhuǎn)在Y方向上的移動(dòng)距離比螺紋砂輪3的螺紋的導(dǎo)程更長(zhǎng)，則由修整工具10a，10b修整的螺紋砂輪3的右側(cè)面和左側(cè)面RF和LF上的輪壓力角均減小相同角度(數(shù)值)，雖然這也取決于在螺紋砂輪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(zhuǎn)在Y方向上的移動(dòng)距離比螺紋砂輪3的螺紋的導(dǎo)程更短，則由修整工具10a，10b修整的螺紋砂輪3的右側(cè)面和左側(cè)面RF和LF上的輪壓力角均增大相同角度(數(shù)值)，雖然這也取決于在螺紋砂輪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)中相同的位置并且將作為中心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，并且也將改變螺紋砂輪3在A方向上的位置(其繞X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，即其在Y-Z平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置)。由此，如前面所述，可以增大在右側(cè)面和左側(cè)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(diào)整螺紋砂輪3每一轉(zhuǎn)在Y方向上的移動(dòng)距離；并且(2)在將修整工具10a，10b的位置固定在與圖6(a)中相同的位置并且將作為中心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(guò)采用這些措施，可以將右側(cè)面和左側(cè)面RF和LF上的輪壓力角增大或者減小到任意角度。
接下來(lái)，將分析說(shuō)明，為了使螺紋砂輪3的輪壓力角產(chǎn)生預(yù)定角度的改變，而應(yīng)該使螺紋砂輪3沿X、Z和A方向移動(dòng)多少距離。
通常，通過(guò)在相關(guān)符號(hào)上顯示箭頭(→)來(lái)表示矢量。然而，在日本專利局的電子申請(qǐng)系統(tǒng)下不允許這樣的標(biāo)記方法。因此，在相關(guān)符號(hào)下提供的下劃線用于表示矢量。
圖7示出螺紋砂輪3和旋轉(zhuǎn)修整裝置10的修整工具10a，10b之間的位置關(guān)系。更詳細(xì)地，如圖6(a)中所示，這是當(dāng)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(shí)的位置關(guān)系。
在圖7中，m表示砂輪軸，l表示修整器軸，并且平面π1和平面π2各自為y-z平面。此時(shí)，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(dāng)為修改輪壓力角而繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)修整工具10a，10b(轉(zhuǎn)動(dòng)角度α)的時(shí)候，螺紋砂輪3和旋轉(zhuǎn)修整裝置10的修整工具10a，10b之間的位置關(guān)系。
這種模式是一種使用至今的技術(shù)，并且將該模式稱作模式1。
圖9示出當(dāng)如圖6(b)或圖6(c)中所示，在固定修整工具10a，10b的位置并且保持中心距離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(shí)候，螺紋砂輪3和旋轉(zhuǎn)修整裝置10的修整工具10a，10b之間的位置關(guān)系。
圖9示出一種模式，其中砂輪軸在y-z平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)動(dòng))，并且也受到平移。將這種模式稱作模式2。在模式2中，上述“在y-z平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)動(dòng))并且平移”的動(dòng)作被看作為映射T。
m′表示砂輪軸，θ是在y-z平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。砂輪軸m′在平面π1′上，修整器軸l′在平面π2′上，并且平面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(dāng)平面π2′被平移而與平面π1′相重疊時(shí)l′和m′彼此產(chǎn)生角度)通過(guò)下列計(jì)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(shù))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(shù))D＝(D，0，0)通過(guò)下面的等式(1)示出直線l′的方向矢量dl′d1′‾=cosα-sinα0sinαcosα0001010-sinαcosα0...(1)]]>通過(guò)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)令垂直于直線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。然后，根據(jù)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(zhuǎn)動(dòng)角度θ。
從等式(3)和等式(5)，對(duì)法向矢量n′進(jìn)行如下標(biāo)準(zhǔn)化n′＝(1/|sinγ|)(cosα·sin(γ+θ)，sinα·sin(γ+θ)，-sinα·cos(γ+θ)) ...(7)令沿著-n′方向?qū)⒅本€l′上的點(diǎn)O2平移距離D所得到的點(diǎn)為O1′。穿過(guò)點(diǎn)O1′并且具有方向矢量m′的直線m′滿足條件A′和B′。
O2O1′‾=-D·n′‾]]>=(-D/|sinγ|)(cosα·sin(γ+θ),sinα·sin(γ+θ),-sinα·cos(γ+θ))...(8)]]>O1O1′‾=O1O2‾+O2O1′‾]]>=D(1-cosα·sin(γ+θ)/|sinγ|,-sinα·sin(γ+θ)/|sinγ|,sinα·cos(γ+θ)/|sinγ|)...(9)]]>基于以上所述，映射T確定如下直線m→直線m′
m＝sdm→m′＝O1O2+sdm′當(dāng)修整工具10a，10b的位置被固定的時(shí)候，從反演映射T-1獲得螺紋砂輪3各軸的修正量。
T=100xh0cosθ-sinθyh0sinθcosθzh0001...(10)]]>O1O1′‾=(xh,yh,zh)]]>在這種情況下，給出如下反演映射T-1。
T-1=100-xh0cosθsinθ-yh·cosθ-zh·sinθ0-sinθcosθyh·sinθ-zh·cosθ0001...(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＝y(tǒng)h·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)小于軸間角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(zhuǎn)過(guò)-θ角度。由此，可以按照與當(dāng)在固定螺紋砂輪3的情況下繞Z軸使修整工具10a，10b轉(zhuǎn)動(dòng)α角度之時(shí)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(dòng)之前砂輪軸和修整器軸彼此產(chǎn)生的角度。矢量O1O1′是(xh，yh，zh)。
在修整動(dòng)作開始之前，通過(guò)手動(dòng)操作螺紋砂輪3在Y方向上的位置進(jìn)行“接觸調(diào)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(fā)明可以應(yīng)用于齒輪磨床，該齒輪磨床允許螺紋砂輪進(jìn)行磨削，并且具有用于修整螺紋砂輪的修整裝置。本發(fā)明可以用于通過(guò)數(shù)字控制而高精確地修改輪壓力角。
此外，根據(jù)本發(fā)明，在固定修整裝置(修整工具)的位置并且使修整工具保持與螺紋砂輪的螺紋的側(cè)面相接觸的情況下，對(duì)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(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置進(jìn)行控制，從而修改通過(guò)修整形成的輪壓力角。由于可以通過(guò)數(shù)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(dòng)進(jìn)行輪壓力角的修改。
由此對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，顯而易見(jiàn)，可以按照多種方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行改變。此類改變不被認(rèn)為是脫離本發(fā)明的精神和范圍，并且對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的所有此類改變將涵蓋于以下權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種齒輪磨床，包括移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該移動(dòng)機(jī)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)地安裝有螺紋砂輪，該螺紋砂輪具有螺旋狀地形成于其外周表面上的螺紋；并且設(shè)置為沿著X方向、Z方向和Y方向移動(dòng)該螺紋砂輪并在Y-Z平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)該螺紋砂輪，X方向是其中該螺紋砂輪相對(duì)于工件加工位置前進(jìn)或者后退的方向，Z方向是垂直方向，Y方向是垂直于X方向和Z方向的方向；NC裝置，用于對(duì)該移動(dòng)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)進(jìn)行數(shù)字控制，以控制安裝在該移動(dòng)機(jī)構(gòu)上的螺紋砂輪的位置；以及旋轉(zhuǎn)修整裝置，該旋轉(zhuǎn)修整裝置具有盤狀修整工具；并且設(shè)置為當(dāng)該旋轉(zhuǎn)修整裝置被設(shè)定在工件加工位置時(shí)，該修整工具與該螺紋砂輪的螺紋的側(cè)面接觸同時(shí)受到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，以進(jìn)行修整，并且其特征在于，該NC裝置具有數(shù)字控制該移動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制功能，以調(diào)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(zhuǎn)動(dòng)位置，同時(shí)使該修整工具與該螺紋砂輪的螺紋的側(cè)面保持接觸狀態(tài)，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(dòng)機(jī)構(gòu)，該移動(dòng)機(jī)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)地安裝有螺紋砂輪，該螺紋砂輪具有螺旋狀地形成于其外周表面上的螺紋；并且設(shè)置為沿著X方向、Z方向和Y方向移動(dòng)該螺紋砂輪并在Y-Z平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)該螺紋砂輪，X方向是其中該螺紋砂輪相對(duì)于工件加工位置前進(jìn)或者后退的方向，Z方向是垂直方向，Y方向是垂直于X方向和Z方向的方向；NC裝置，用于對(duì)該移動(dòng)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)進(jìn)行數(shù)字控制，以控制安裝在該移動(dòng)機(jī)構(gòu)上的螺紋砂輪的位置；以及旋轉(zhuǎn)修整裝置，該旋轉(zhuǎn)修整裝置具有盤狀修整工具；并且設(shè)置為當(dāng)該旋轉(zhuǎn)修整裝置被設(shè)定在工件加工位置時(shí)，該修整工具與該螺紋砂輪的螺紋的側(cè)面接觸同時(shí)受到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，以進(jìn)行修整，并且其特征在于，該NC裝置具有數(shù)字控制該移動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制功能，以調(diào)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(zhuǎn)動(dòng)位置，同時(shí)使該修整工具與該螺紋砂輪的螺紋的側(cè)面保持接觸狀態(tài)；并且具有數(shù)字控制在該螺紋砂輪的每一轉(zhuǎn)中該螺紋砂輪在Y方向上的移動(dòng)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(fā)明公開了一種齒輪磨床，其包括移動(dòng)機(jī)構(gòu)(1，2，11，12，13，14)，其可旋轉(zhuǎn)地安裝有螺紋砂輪并且設(shè)置為沿X、Z和Y方向移動(dòng)螺紋砂輪并在Y－Z平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)螺紋砂輪；用于控制螺紋砂輪位置的NC裝置(20)；以及旋轉(zhuǎn)修整裝置(10)，其具有與螺紋砂輪的螺紋的側(cè)面接觸同時(shí)受旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)以進(jìn)行修整的修整工具(10a，10b，10d)；并且其中NC裝置數(shù)字控制移動(dòng)機(jī)構(gòu)，以調(diào)整螺紋砂輪在X、Z方向上的位置以及在Y－Z平面上的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，同時(shí)使修整工具與螺紋砂輪的螺紋的側(cè)面保持接觸，從而修改螺紋砂輪的輪壓力角。
文檔編號(hào)B23F19/05GK1721114SQ20051008465
公開日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2005年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月15日
發(fā)明者柳瀬吉言, 增尾光一 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社