專利名稱：齒輪測試和精磨機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于加工齒輪的裝置，具體地是用于測試和精磨諸如傘齒 輪或圓柱齒輪之類的齒輪的裝置。
背景技術(shù)：
精磨是用于修正傘齒輪的齒表面的沿用已久的工藝。這是為用于傘齒輪的 很多應(yīng)用的其它硬修整加工提供經(jīng)濟(jì)替代方式的一種工藝。測試時， 一對齒輪 一起滾動并確定和分析諸如徑向和/或軸向跳動、嚙合噪聲和接觸斑點位置。
在精磨過程中，通過適當(dāng)?shù)墓ぜA緊設(shè)備將小齒輪和環(huán)形齒輪安裝到精磨 機(jī)器內(nèi)的相應(yīng)心軸。在齒輪組滾動的大部分情況下，小齒輪是驅(qū)動件并制動環(huán) 形齒輪。各齒輪滾動嚙合并將精磨膏或漿(可以是油(或水)和碳化硅或類似 研磨劑的混合物)倒入嚙合區(qū)域內(nèi)。盡管測試機(jī)器不使用研磨材料，但測試機(jī) 器通常具有與精磨機(jī)器相同的構(gòu)型。
大多數(shù)精磨和測試機(jī)器具有可用于實現(xiàn)環(huán)形齒輪和小齒輪之間相對運動 的三個可用自由度。作為沿環(huán)形齒輪軸線方向(應(yīng)當(dāng)稱為方向G)相對運動的 第一自由度、作為沿小齒輪軸線方向(應(yīng)當(dāng)稱為方向H)相對運動的第二自由 度以及作為環(huán)形齒輪和小齒輪軸線之間距離(應(yīng)當(dāng)稱為方向V)的第三自由度。 方向V還稱為"雙曲面偏移"。盡管很多精磨或測試機(jī)器具有彼此設(shè)置成90°的 固定軸間角的環(huán)形齒輪和小齒輪軸線，但也已知有其環(huán)形齒輪和小齒輪之間軸 間角可調(diào)節(jié)的機(jī)器。
在精磨或測試工藝中，沿V和H方向的相對運動會影響齒輪組構(gòu)件的接 觸斑點的位置變化，有效地改變接觸斑點。精磨包含使齒輪件嚙合轉(zhuǎn)動，在齒面上所要求的位置處接觸。因此，將構(gòu)件定位在特定的V和H位置以及特定 的G方向位置以實現(xiàn)所要求的齒隙。
通常V、 H和G運動各對局部齒接觸斑點的長度方向和深度方向位置都 有影響。當(dāng)精磨齒輪組時，在有必要實現(xiàn)這種接觸位置的偏移時，通過改變V 和H設(shè)置來實現(xiàn)接觸朝向齒表面的外部(跟部)或內(nèi)部(趾部)之一偏移。當(dāng) V和H變化以實現(xiàn)該偏移時，也必須改變G方向位置以保持所要求的齒隙。 當(dāng)達(dá)到所要求的跟部或趾部位置時，V和H位置再改變以將接觸偏移到跟部位 置或趾部位置中的另一個，改變V和H位置并伴隨著適當(dāng)?shù)腉方向變化來保 持齒隙。然后該接觸位置返回到開始位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種機(jī)器，例如測試或精磨的機(jī)器，該機(jī)器用于加工齒輪，該 機(jī)器可適應(yīng)寬泛范圍的齒輪對軸間角，同時又可提供更高的機(jī)器剛度和增強的 機(jī)器構(gòu)件設(shè)置。


圖1示出心軸以小于90。定向的本發(fā)明的機(jī)器。
圖2示出心軸以180。定向的本發(fā)明的機(jī)器。
圖3是機(jī)器基部的傾斜床部分內(nèi)溝槽和管道的正視圖。
圖4是示出管道樞轉(zhuǎn)的機(jī)器基底的俯視圖。
圖5是機(jī)器基部的傾斜床部分的側(cè)視圖，示出管道與溝槽連通。
具體實施例方式
現(xiàn)將參照僅示例地表示本發(fā)明的附圖對本發(fā)明的細(xì)節(jié)進(jìn)行討論。本發(fā)明將 對作為較佳實施例的齒輪測試機(jī)器進(jìn)行討論和說明。但是，所討論的細(xì)節(jié)同樣 可應(yīng)用于諸如齒輪精磨、切割和研磨機(jī)器之類的齒輪加工機(jī)器。在所有附圖中， 且為了討論目的，所示的機(jī)器位于水平表面上。
圖i示出具有基部部分4的齒輪測試機(jī)器2，該基部部分4與靜止柱6為 一體。柱6可通過諸如螺栓或通過焊接之類的裝置固定到基部4，或柱6和基部4可諸如通過澆鑄形成單件單元?；?和/或柱6可由諸如鑄鐵或鋼板之類
的金屬制成，或者它們可由諸如澆鑄礦物填充料之類的非金屬材料制成?；?br> 4還包括傾斜床部分8，該傾斜床部分8較佳地為作為基部4的-部分來澆鑄， 但也可以以類似于柱6的方式附連到基部4。較佳的是，柱6還附連到傾斜床 部分8以提高機(jī)器的剛度。
第一滑動件10設(shè)置成通過至少一個引導(dǎo)件(例如軌道)12在柱6上上下 (Y軸線)運動。第一心軸14通過心軸支承托架17設(shè)置在滑動件10上。心 軸14能夠通過至少一個引導(dǎo)件(例如軌道)18在滑動件10上水平(X軸線) 運動。心軸14可圍繞心軸軸線A旋轉(zhuǎn)并可圍繞豎直軸線樞轉(zhuǎn)，盡管較佳的是 心軸14不可樞轉(zhuǎn)。
第二滑動件16設(shè)置成通過至少一個引導(dǎo)件(例如軌道)19在傾斜床部分 8上水平(Z軸線)運動。第二心軸20設(shè)置在位于滑動件16上的心軸支承托 架22內(nèi)。心軸20和托架22較佳地可圍繞樞轉(zhuǎn)軸線B樞轉(zhuǎn)。心軸20可圍繞心 軸軸線C旋轉(zhuǎn)。較佳的是，軸線X、 Y和Z彼此垂直但不是必須垂直。 一個或 多個軸線可與垂直設(shè)置相傾斜。較佳的是，樞轉(zhuǎn)軸線B是豎直的。心軸14和 20可以都是直接驅(qū)動心軸、皮帶傳動心軸或其組合。
心軸20和托架22的非角塔設(shè)計能夠使樞轉(zhuǎn)軸線B在測試和精磨期間靠 近齒輪對的嚙合點。較佳的是，樞轉(zhuǎn)軸線B位于軸線C的心軸14側(cè)上(當(dāng)觀 看彼此成90。設(shè)置的軸線A和C時)。這種設(shè)置使線性軸線行進(jìn)的范圍最小并 提高位置精確性。此外，例如在諸如安裝到差動齒輪箱組件的環(huán)形齒輪需要諸 如附加支承件的情況下，托架22可包括較佳地安裝在平臺23上的外端支承件。 當(dāng)不使用時或裝載和卸載齒輪對構(gòu)件、通常是環(huán)形齒輪時，外端支承件可向下 并遠(yuǎn)離心軸20轉(zhuǎn)動。
通過獨立的驅(qū)動電動機(jī)(未示出)來賦予第-"心軸M沿X軸線方向的運 動、第二心軸20沿Z軸線方向的運動、滑動件IO沿Y軸線方向的運動、心 軸20圍繞樞轉(zhuǎn)軸線B的樞轉(zhuǎn)、以及第--心軸圍繞A軸線的轉(zhuǎn)動和第二心軸圍 繞C軸線的轉(zhuǎn)動。上述部件能夠相對于彼此獨立運動或可彼此同時運動。每個 相應(yīng)的電動機(jī)與諸如線性或旋轉(zhuǎn)編碼器(未示出)之類的反饋裝置關(guān)聯(lián)，反饋 裝置作為根據(jù)輸入到諸如Fanuc model 180i之類的計算機(jī)控制器的指令控制驅(qū)動電動機(jī)的工作的CNC系統(tǒng)的一部分。
盡管用于傘齒輪的很多測試或精磨機(jī)器都構(gòu)造成使得心軸軸線之間的角
度為90° (大部分成對傘齒輪的軸間角)，本發(fā)明提供使心軸20能夠樞轉(zhuǎn)以可 使用較寬泛范圍的軸間角。例如，圖1示出A軸線和C軸線之間的角度小于 90° (例如65°),而圖2示出同一機(jī)器A軸線和C軸線彼此成180。設(shè)置。后 一設(shè)置(即180。)適于測試或精磨其軸線通常彼此成180。設(shè)置的圓柱形齒輪(即 正齒輪或斜齒輪對)。本機(jī)器還考慮A和C軸線之間的角超過180°，例如180° 或更大。
在圖3中，可以看出傾斜床部分8包括其中設(shè)有溝槽或通道28的傾斜表 面26。溝槽28可加工到表面26內(nèi)或可在起初制造傾斜床部分8時通過諸如鑄 造形成。溝槽28包括開口 30，諸如管或槽之類的樞轉(zhuǎn)管道32延伸穿過該開口 30。管道32位于機(jī)器基部4內(nèi)并從靠近機(jī)器基部4的外表面(例如與開口30 相對)的位置延伸到溝槽28內(nèi)的開口 30?？蓪⑿枰c心軸20連通以進(jìn)行操作 (包括樞轉(zhuǎn))的物件36 (導(dǎo)線、管子等)引導(dǎo)通過樞轉(zhuǎn)心軸24內(nèi)的開口穿過 管道，例如到達(dá)心軸20 (圖5)。管道32可在例如附圖標(biāo)記34處如圖所示樞 轉(zhuǎn)，并連接到滑動件16，使得當(dāng)滑動件16沿Z軸線方向運動時，管道32會 在溝槽28的開口 30內(nèi)運動以隨從滑動件16的運動，因此保持物件36與心軸 20連通。由于導(dǎo)線、管子等通過管道32行進(jìn)到心軸20，提高了機(jī)器的工作區(qū) 域的可視性。
本發(fā)明的機(jī)器還較佳地包括將用于使心軸14和托架17沿X方向運動的 滾珠螺桿(未示出)設(shè)置在心軸14和柱6之間但在心軸14的中心下方的位置 處。例如，當(dāng)從心軸14和托架17后面看時，滾珠螺桿可位于5點鐘位置而不 是常規(guī)的3點鐘位置。
此外，上部和下部X方向軌道18較佳地以傾斜方式設(shè)置，使上部軌道比 下部軌道更靠近柱6設(shè)置。由于所述的滾珠螺桿和軌道設(shè)置，就可實現(xiàn)心軸相 對于Y方向軌道懸伸的減少并形成適當(dāng)?shù)目臻g，使得如果需要的話，可將用于 驅(qū)動心軸14的皮帶傳動電動機(jī)設(shè)置成比如果軌道18到柱6距離相等的情況更 靠近柱6?？蓪④壍?8和/或19的頂部表面相對于床部分8和/或滑動件10的 傾斜度大致平行定向(見例如圖5中的附圖標(biāo)記19)，或者可將軌道18和/或19的頂部表面如圖3中由附圖標(biāo)記19示例的那樣水平地定向。
在測試或精磨時，環(huán)形齒輪較佳地定位在心軸20內(nèi)且小齒輪通過常規(guī)工 件夾緊裝備設(shè)置在心軸14內(nèi)。如上所述，研磨或測試的第一運動自由度是沿 環(huán)形齒輪軸線C方向(稱為方向G)的相對運動，齒輪對構(gòu)件具有90。軸間角 時該第一運動自由度會沿Z軸線方向，但當(dāng)存在不同于90。的軸間角時需要沿 X和Z軸線方向的協(xié)調(diào)運動。第二自由度是沿小齒輪軸線A方向(稱為方向H) 的相對運動，該自由度沿X軸線方向。第三自由度是環(huán)形齒輪和小齒輪軸線之 間的距離(稱為方向V)，該自由度沿Y軸線方向。
應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)在所述機(jī)器上精磨齒輪時，必須設(shè)置避免軌道、心軸、平臺 和任何其它部件受到研磨精磨膏不利影響的適當(dāng)屏蔽件或覆蓋件?？衫糜糜?齒輪對構(gòu)件的密封精磨腔。如果需要，第一心軸14和第二心軸20可以固定方 式(即都不可樞轉(zhuǎn))相對于彼此定向成X軸線和Z軸線彼此垂直(即定向成 90度)延伸，由此能夠以固定的90。定向來加工齒輪對構(gòu)件。
盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于 其特定形式。本發(fā)明意在要包括對本主題所述領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的各種 更改，而不背離所附權(quán)利要求書的精神和范圍。
權(quán)利要求
1. 一種齒輪加工機(jī)器，包括基部，所述基部與靜止柱為一體；第一心軸，所述第一心軸可動地安裝到所述靜止柱，所述第一心軸具有轉(zhuǎn)動軸線；傾斜床部分，所述傾斜床部分設(shè)置在所述基部上；第二心軸，所述第二心軸可動地安裝到所述傾斜床部分，所述第二心軸具有轉(zhuǎn)動軸線；所述第一心軸和所述第二心軸可相對于彼此沿多達(dá)三個不同的方向平移。
2. 如權(quán)利要求1所述的齒輪加工機(jī)器，其特征在于，還包括 所述第一心軸和所述第二心軸中的至少一個可相對于彼此成角度地圍繞至少一個樞轉(zhuǎn)軸線運動，由此所述第一心軸軸線和所述第二心軸軸線可相對于彼此定位以實現(xiàn)齒輪對構(gòu)件以彼此成預(yù)定角度進(jìn)行加工，所述角度是小于、等 于或大于90度中的至少一個。
3. 如權(quán)利要求1所述的齒輪加工機(jī)器，其特征在于，還包括設(shè)置在所述柱 和所述第--心軸之間的"T動的第-滑動件。
4. 如權(quán)利要求3所述的齒輪加工機(jī)器，其特征在于，所述第一滑動件可沿 所述三個不同方向中的第一個方向運動。
5. 如權(quán)利要求3所述的齒輪加工機(jī)器，其特征在于，所述第一心軸可沿所 述三個不同方向中的第二個方向運動。
6. 如權(quán)利要求1所述的齒輪加工機(jī)器，其特征在于，還包括設(shè)置在所述傾 斜基部和所述第二心軸之間的可動的第二滑動件。
7. 如權(quán)利要求6所述的齒輪加工機(jī)器，其特征在]:，所述第——心軸位于支 承托架內(nèi)，所述支承托架設(shè)置在所述第二滑動件匕并可相對于所述第二滑動件 成角度地運動。
8. 如權(quán)利要求7所述的齒輪加工機(jī)器，其特征在于，所述托架包括外端支 承件。
9. 如權(quán)利要求6所述的齒輪加工機(jī)器，其特征在于，所述第二滑動件可沿所述三個不同方向中的第三個方向運動。
10. 如權(quán)利要求2所述的齒輪加工機(jī)器，其特征在于，僅所述第二心軸 能夠圍繞樞轉(zhuǎn)軸線成角度地運動。
11. 如權(quán)利要求2所述的齒輪加工機(jī)器，其特征在于，所述至少一個樞 轉(zhuǎn)軸線豎直定向。
12. 如權(quán)利要求1所述的齒輪加工機(jī)器，其特征在于，所述三個不同方 向彼此垂直。
13. 如權(quán)利要求2所述的齒輪加工機(jī)器，其特征在于，所述第二心軸可 圍繞樞轉(zhuǎn)軸線成角度地運動，當(dāng)所述第一和第二心軸的軸線彼此成90度定向 時，所述樞轉(zhuǎn)軸線設(shè)置在所述第一心軸和作為基準(zhǔn)的所述第二心軸的所述軸線 之間。
14. 如權(quán)利要求6所述的齒輪加工機(jī)器，其特征在于，還包括所述傾斜床部分，所述傾斜床部分具有傾斜表面，所述傾斜表面上具有開可樞轉(zhuǎn)管道，所述可樞轉(zhuǎn)管道具有從所述機(jī)器的外表面附近的位置延伸的 第一端和延伸穿過所述開口的第二端，所述管道的所述第二端可沿所述開口運 動，由此所述管道會隨從所述第二滑動件的運動。
15. 如權(quán)利要求1所述的齒輪加工機(jī)器，其特征在于，所述第一心軸可 通過設(shè)置在所述第一'1>軸和所述柱之間且所述第一't、軸的中心下方的滾珠螺 桿沿水平方向X相對于所述柱運動。
16. 如權(quán)利要求3所述的齒輪加工機(jī)器，其特征在于，所述第一心軸通 過上部軌道和下部軌道可動地設(shè)置在所述第一滑動件上，所述上部軌道比所述 下部軌道設(shè)置成更靠近所述柱。
17. —種齒輪測試或精磨機(jī)器，包括 基部，所述基部與靜止柱為一體；第一滑動件，所述第一滑動件設(shè)置在所述柱上并可沿第-一豎直方向Y運動；第一心軸，所述第一心軸可動地設(shè)置在所述第一滑動件上，所述第一心軸 可沿第一水平方向X運動并具有轉(zhuǎn)動軸線A;傾斜床部分，所述傾斜床部分定位在所述基部上；第二滑動件，所述第二滑動件設(shè)置在所述傾斜床部分上并可沿第二水平方 向Z運動；第二心軸，所述第二心軸可動地安裝到所述第二滑動件，所述第二心軸具 有轉(zhuǎn)動軸線B;所述第二心軸可圍繞樞轉(zhuǎn)軸線成角度地運動，由此所述第一心軸軸線A 和所述第二心軸軸線B可相對于彼此定位成實現(xiàn)齒輪對構(gòu)件彼此成預(yù)定角度的測試或研磨，所述角度是彼此成小于、等于或大于90度中的至少一個。
18. 如權(quán)利要求17所述的齒輪測試或精磨機(jī)器，其特征在于，所述方 向X、 Y和Z彼此垂直。
19. 如權(quán)利要求17所述的齒輪測試或精磨機(jī)器，其特征在于，當(dāng)所述 第一和第二心軸的軸線彼此成90度定向時，所述樞轉(zhuǎn)軸線設(shè)置在所述第一心 軸和作為基準(zhǔn)的所述第二心軸的所述軸線之間。
20. 如權(quán)利要求17所述的齒輪測試或精磨機(jī)器，其特征在于，還包括 所述傾斜床部分，所述傾斜床部分具有傾斜表面，所述傾斜表面上具有開可樞轉(zhuǎn)管道，所述可樞轉(zhuǎn)管道具有從所述機(jī)器的外表面附近的位置延伸的 第一端和延伸穿過所述開口的第二端，所述管道的所述第二端可沿所述開口運 動，由此所述管道會隨從所述第二滑動件的運動。
21. 如權(quán)利要求17所述的齒輪測試或精磨機(jī)器，其特征在于，所述第一心軸可通過設(shè)置在所述第一心軸和所述柱之間且在所述第 一心軸的中心下方的滾珠螺桿沿水平方向x相對于所述柱運動。
22. 如權(quán)利要求17所述的齒輪測試或精磨機(jī)器，其特征在于，所述第 一心軸通過上部軌道和下部軌道可動地設(shè)置在所述第一滑動件上，所述上部軌 道比所述下部軌道設(shè)置成更靠近所述柱。
全文摘要
一種用于諸如通過測試和精磨來加工齒輪的機(jī)器，該機(jī)器可適應(yīng)寬范圍的齒輪對軸間角(小于、等于和大于90度)，同時又可提供更高的機(jī)器剛度和增強的機(jī)器構(gòu)件設(shè)置。該機(jī)器具有與靜止柱(6)一體的基部(4)。傾斜床部分(8)也設(shè)置在基部(4)上。第二心軸(20)可動地安裝到傾斜床部分(8)并可圍繞豎直樞轉(zhuǎn)軸線B樞轉(zhuǎn)。
文檔編號B23F19/02GK101511520SQ200780032489
公開日2009年8月19日 申請日期2007年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月6日
發(fā)明者D·D·伍德, D·E·羅森, W·D·麥格拉森 申請人:格里森工場