專利名稱：螺紋磨輪和用它修整和磨削工件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及修整磨輪和用經(jīng)修整的磨輪磨削工件。尤其是，本發(fā)明涉及螺紋磨輪的修整和用所述螺紋磨輪磨削正齒輪和螺旋齒輪。
背景技術(shù)：
用一種螺紋磨輪磨削正齒輪和螺旋齒輪在齒輪加工行業(yè)中是為大家所熟悉的。同樣為大家所熟悉的是需要通常采用一金剛石刀具定期地修整磨輪以去掉鈍的磨粒、清除磨輪的切屑負(fù)荷面或者將磨輪形成為一種特定的輪廓以產(chǎn)生一個(gè)所需要工件齒輪輪齒的齒形。
一個(gè)提供一種特定的磨削齒形的修整螺旋磨輪例子在批準(zhǔn)給里肯曼恩(Richenmann)的美國專利第2,792,824中予以揭示。所揭示的方法采用一對金剛石的修整刀具，所述刀具在平行于螺紋磨輪的一個(gè)方向以多次橫向通過螺紋磨輪寬度加以修整。在每次橫向移動前，刀具沿著磨輪側(cè)面逐漸地被調(diào)整以改變在下一道修整過程中的刀具位置。
在按美國專利第2,792,824號修整用于磨削漸開線齒輪齒形的一個(gè)磨輪時(shí)，直線的側(cè)面輪廓最通常是被修整成可在工件齒輪上產(chǎn)生漸開線齒形的磨輪的磨削螺紋。然而，在磨削一種非漸開線齒輪齒形的那些例子中，對磨輪直線側(cè)面的修正被包括在修整加工中。樣規(guī)被用于使金剛石刀具偏離磨輪上的直線側(cè)面的修整。被修改的螺紋或肋完全是沿著輪寬被修整。因此，同樣的側(cè)面輪廓形狀沿著磨削螺紋的整個(gè)長度出現(xiàn)。
批準(zhǔn)給奧斯帕萊克(Osplack)的美國專利第2,907,314號揭示了沿著螺紋作用線修整螺紋磨輪。修整刀具在沿著一旋轉(zhuǎn)著的磨輪的導(dǎo)軌形式的作用線作多道次的橫向來回移動。在刀具的每一次橫向往返移動前，刀具是在與作用線相垂直的方向上被遞增地調(diào)整以便用于下一個(gè)道次改變刀具位置。
存在這樣一些情形，即要加工具有偏離準(zhǔn)確漸開線的修正齒形的一個(gè)齒輪，例如當(dāng)由于重的工作負(fù)荷必須考慮變位(deflection)時(shí)。根據(jù)齒輪的旋轉(zhuǎn)方向一個(gè)牙齒的一個(gè)或兩個(gè)側(cè)面可以被修正。奧斯帕萊克揭示了磨輪側(cè)面的修正以實(shí)現(xiàn)一工件齒輪的齒側(cè)面的改變，其中一個(gè)滾輪和凸輪表面被用于控制修整刀具偏離一種直線的磨削齒形的量。
如同在美國專利第2,792,824的在先揭示那樣，將美國專利第2,907,314的方法用于磨削螺紋齒形的修正是沿著磨削螺紋的整個(gè)長度延伸。因此，在齒形上形成的任何接著發(fā)生的修正將沿著齒的整個(gè)長度形成。
批準(zhǔn)給迪金等人的美國專利第3,568,655號還揭示了另一種方式，其中將齒側(cè)面的改變用于螺紋磨輪。當(dāng)滑座運(yùn)動以改變用于一個(gè)修整道次的修整刀具的位置時(shí)，具有一凸輪面的一塊板(安裝在一個(gè)或兩個(gè)滑座上)與桿嚙合以控制修整刀具在磨輪軸線的方向上的小量橫向運(yùn)動。所述的小量運(yùn)動代表離開直線的磨削齒形的偏移并產(chǎn)生沿著一工件齒輪的齒側(cè)面的整個(gè)長度方向離開準(zhǔn)確的漸開線的偏移。
然而，所有上述的修整方法介紹了一種沿著磨削螺紋的整個(gè)長度的一種均勻的齒形改變因而產(chǎn)生沿著齒輪齒的整個(gè)長度的均勻修正的齒形。盡管在下述條件，例如負(fù)荷和磨損沿著齒輪牙齒長度不是不變的，但是要沿著齒長有區(qū)別地修正齒形是不可能的。
本發(fā)明的一個(gè)目的是通過控制在沿齒輪齒長度的不同位置上的齒形提供對牙齒的表面外形的良好控制。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供修整一種螺紋磨輪的新穎方法，由此可以采用所述經(jīng)修整的磨輪磨削沿著齒輪的齒長度形成的多個(gè)齒形區(qū)域(段)。發(fā)明概述本發(fā)明涉及修整一種螺紋磨輪的方法，所述螺紋磨輪具有一旋轉(zhuǎn)軸線、在所述旋轉(zhuǎn)軸線方向上延伸的一個(gè)寬度和至少一個(gè)螺紋狀磨削面，所述磨削面有兩個(gè)側(cè)面、一個(gè)頂面和一個(gè)根部。所述螺紋狀磨削面一般是繞磨輪螺旋形地布置并沿著寬度延伸。
所述方法包括沿著磨輪寬度分配預(yù)定數(shù)目的軸向段，所述的多個(gè)軸向段數(shù)目與經(jīng)修整的螺紋磨削的橫越齒輪齒面布置的所需的相同的齒形面數(shù)目是相當(dāng)?shù)摹?br> 磨輪繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)以及使一旋轉(zhuǎn)的修整刀具與磨削螺紋的兩個(gè)側(cè)面之一的側(cè)面上的一點(diǎn)相接觸。在橫向移動過程中修整刀具然后沿著磨輪的寬度橫向移過所述的軸向段，所述修整刀具保持在觸點(diǎn)上的接觸且沿著磨削螺紋長度的側(cè)面的所述點(diǎn)上去掉坯料。
所述修整方法包括在磨輪的各軸向段的接觸點(diǎn)上橫向移動過程中控制由修整刀具去掉的坯料數(shù)量，由此可以在所述點(diǎn)的各軸向段上去掉不同數(shù)量的坯料從而改變在特定點(diǎn)的各段上的磨削齒形。
在修整刀具橫向移過磨輪寬度后，使修整刀具與在磨削側(cè)面上的下一個(gè)接斷點(diǎn)接觸，并且修整刀具再橫向移過所述寬度，同時(shí)修整刀具在各軸向段上受到控制以在其接觸點(diǎn)的各特定段上去掉所要求數(shù)量的坯料。接觸、橫向移動和控制的這些步驟可沿著磨削螺紋的側(cè)面的各相斷接觸點(diǎn)重復(fù)地進(jìn)行，由此在磨輪的每個(gè)軸向段上形成一特定的磨削側(cè)的齒形面。
在完成修整磨輪的一側(cè)面時(shí)，這些接觸、橫向移動和控制的步驟對其它的磨削側(cè)面重復(fù)進(jìn)行。
或者，修整刀具可以在磨削側(cè)面之一上的一個(gè)接觸點(diǎn)橫向旋轉(zhuǎn)磨輪的寬度，然后改變磨輪的轉(zhuǎn)向以及在另一磨削側(cè)面上的一個(gè)接觸點(diǎn)上的修整可以通過在與第一側(cè)面的方向相反的方向上橫向移動修整刀具來進(jìn)行。然后改變磨輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向，并且該工序的重得次數(shù)與在磨輪的側(cè)面上存在的接觸點(diǎn)數(shù)一樣多。
本發(fā)明還包括按上述磨輪齒形加工方法用修整或加工的一個(gè)磨輪來磨削正齒輪和螺旋齒輪的方法。
所述磨輪包括多個(gè)磨削段，它們沿著具有所述各段的寬度布置，在各自段的磨削螺紋面的側(cè)面上形成有一特定的磨削齒形。除了磨輪是由上述修整方法形成的一種修整型式外，磨輪還可以是具有采用本發(fā)明的磨削螺紋的非修整的形式。
所述磨輪和工件齒輪以一種同步的方式旋轉(zhuǎn)而工件齒輪以相對磨輪旋轉(zhuǎn)軸線的一個(gè)角度切向地橫向移過磨輪的寬度，由此，在橫向移動過程中，在所述磨削面與工件齒輪的齒面間的接觸沿著齒面的長度移動。
接觸的移動允許沿著齒面的相繼部分當(dāng)工件齒輪橫向移過磨輪的各軸向段時(shí)按分別磨削出一種不同的磨削齒形。因此形成的齒面包括沿著齒面長度布置的多個(gè)側(cè)面齒形面。在工件齒輪齒面上的側(cè)面齒形面的數(shù)目等于在磨輪的軸向段的數(shù)目。
附圖簡要說明

圖1示出具有用本發(fā)明的磨削方法形成的不同側(cè)面齒形的一個(gè)工件齒輪；圖2示出用于圖1的側(cè)面齒形的齒形檢查圖表；圖3示出螺紋磨輪的一個(gè)橫截面和按本發(fā)明的一種修整磨輪的方法；
圖4示出本發(fā)明的一個(gè)磨輪的橫截面，它包括在磨削段之間的過渡區(qū)；圖5示出在一磨削段上的多個(gè)點(diǎn)與其相鄰磨削段的多個(gè)對應(yīng)點(diǎn)之間的過渡情況；圖6示出使一工件齒輪橫向移過本發(fā)明的一個(gè)磨輪；圖7a、7b和7c示出用圖6的方法磨削的在一工件齒輪上的不同的側(cè)面齒形區(qū)域；圖8示意地圖示出一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的修整和磨削方法的機(jī)床。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明下面將參照附圖來說明本發(fā)明。
圖1示出具有齒4的一個(gè)齒輪2的部分視圖。每個(gè)齒4有一對齒面(其中的一個(gè)以標(biāo)號6示出)和一個(gè)頂面8。在相繼齒4之間的是一個(gè)根部10。
本發(fā)明提供沿著一加工的正齒輪或螺旋齒輪的齒面長度布置的多個(gè)齒形偏離的結(jié)構(gòu)。在圖1中的齒輪包括三個(gè)以P1、P2和P3表示的這種齒形偏離。應(yīng)予以理解的是齒形偏離的數(shù)目并不限于3而是沿著齒面長度可以布置任何數(shù)目的所要求的齒形偏離(在磨輪修整機(jī)構(gòu)的實(shí)際限制范圍內(nèi))。
圖2用圖示方法表示出沿著一個(gè)如圖1所示的工件齒輪齒的長度布置的三個(gè)齒形偏離的齒形檢查圖表的一個(gè)例子。以“O”表示的垂直線代表準(zhǔn)確的漸開線齒側(cè)面齒形形式而字母A至J代表沿齒4的從根部10至頂部8的側(cè)面齒形設(shè)置的10個(gè)點(diǎn)。雖然已選定沿著齒側(cè)面的10個(gè)點(diǎn)，但本發(fā)明并不限于這樣?？梢赃x擇任何數(shù)目的點(diǎn)以說明所需要的側(cè)面齒形面。
可以在圖2中看到，段P1描述了一個(gè)表面，該表面在根部10附近的A點(diǎn)離開漸開線一個(gè)-0.0003英寸(-0.00762毫米)的數(shù)量。在P1段上，所需要表面的齒形漸漸地逼近一根漸開線，直至點(diǎn)H，在此點(diǎn)上齒形與漸開線面相一致。從點(diǎn)H側(cè)面齒形再離開一漸開線達(dá)到在頂部8上的J點(diǎn)，在此點(diǎn)上齒形離開漸開線表面-0.0008英寸(-0.2032毫米)。
圖2的P2段描述在圖1齒輪的齒長度的中央部分上的所需要的側(cè)面齒形表面。在根部10附近的點(diǎn)A上，側(cè)面齒形的表面離開漸開線-0.0005英寸(-0.01270毫米)的一個(gè)數(shù)量。然而，在C點(diǎn)至G點(diǎn)上，遵循著漸開線的曲線而從G點(diǎn)至在齒形的頂部上的J點(diǎn)，所需要的齒側(cè)面再漸漸地離開一漸開線，在點(diǎn)J上被去掉的坯料數(shù)量是-0.0004英寸(-0.01016毫米)，該數(shù)量大于形成漸開線面所需要加以去掉的坯料量。
請看第三個(gè)所需要的齒形側(cè)表面P3，可以看出齒形的兩個(gè)極值點(diǎn)(端點(diǎn))，即點(diǎn)A和J都離開一漸開線-0.0006英寸(-0.01524毫米)的數(shù)量。所需要的表面在D和F點(diǎn)上接近一漸開線的表面，并且與在點(diǎn)D和F之間的一條漸開線相一致。
在圖2中所示的所有點(diǎn)是處在代表一準(zhǔn)確漸開線的零“0”直線1上，或者是負(fù)值，所述負(fù)值表示要去掉比準(zhǔn)確的漸開線所需去掉的材料多的材料量。然而，本發(fā)明還考慮到為沿著齒側(cè)面的點(diǎn)需要正的位置的那些齒面，這些點(diǎn)指示出被留在齒面上的附加材料。在例如這種情形時(shí)，從齒面去掉的材料要比形成一準(zhǔn)確的漸開線齒面所需要去掉的材料的要少。
一旦已知側(cè)面齒形段的數(shù)目并且與一特定的工件齒輪相一致，例如如在圖2中所示，則修整一個(gè)螺紋磨輪以在工件齒輪的齒上加工出所需要的側(cè)面齒形段。
圖3示出一個(gè)螺紋磨輪20的部分剖面，所述螺紋磨輪20包括一根旋轉(zhuǎn)軸線22和至少一個(gè)磨削螺紋或肋24，它們基本螺旋形地繞著磨削輪20布置并且使磨輪的寬度擴(kuò)展在兩端26和28之間。所述磨削螺紋24包括兩個(gè)磨削側(cè)面30和32、頂面34和根部36。頂面34和根部36也可以是磨削面。磨輪20可以是用任何合適的可修整的材料，例如通常用的氧化鋁、日膠(seeded-gel)或陶瓷結(jié)合劑(粘土燒結(jié))立方晶一氮化硼(CBN)(Vitrified-bond cubic boronnitride)。
所述磨輪20被分配成具有與在工件齒輪的齒上的所需要的側(cè)面齒形偏離數(shù)目相對應(yīng)的一個(gè)軸向磨削段的數(shù)目。在圖3的磨輪的例子中，三個(gè)段Q1、Q2和Q3被分配并分別對應(yīng)于圖1的齒輪的P1、P2和P3段。較為理想是，沿著磨輪寬度的各磨削段的寬度與沿著齒輪齒長的各側(cè)面齒形段的寬度成正比。然而，各磨削段的寬度可以以任何合適的方式被確定。各磨削段的磨削面齒形與一相鄰磨削段的磨削面齒形相比是不同的。
所述磨輪20是通過使它繞旋轉(zhuǎn)軸線22旋轉(zhuǎn)并用一個(gè)與磨削螺紋24的一側(cè)表面30、32接觸的旋轉(zhuǎn)的修整刀具40進(jìn)行修整的，所述修整刀具40具有一個(gè)最好敷涂金剛石的倒成圓弧的刃面42。修整刀具40的位置被控制在各磨削輪段上，由此形成所需要的側(cè)面齒形段的那一段通過修整過的磨輪沿著一工件齒輪的齒面長度而進(jìn)行磨削。
使所述的旋轉(zhuǎn)刃面42與在磨輪一端的磨削側(cè)面之一上的第一點(diǎn)A接觸。在圖3中，為說明起見選擇在端26上開始的側(cè)面32的修整。修整刀具40在箭頭44的方向上橫向移過磨輪20的寬度，而同時(shí)沿著整個(gè)寬度在A點(diǎn)保持與磨輪的接觸。
在磨輪的Q1段上，在接著的磨削加工過程中足夠的坯料被去離A點(diǎn)處的磨削面以便可以形成工件齒輪的齒長段P1的A點(diǎn)。在圖2中可以看出在齒段P1上，在A點(diǎn)齒面從一漸開線面中去除0.0003英寸(-0.00762毫米)。這意味著由于額外的坯料從這點(diǎn)的齒面中去掉，額外的坯料狀就必須留在磨輪段Q1的A點(diǎn)的磨削面上。
當(dāng)修整刀具在A點(diǎn)處沿著磨輪寬度橫向移動并從Q1段行進(jìn)到Q2段中時(shí)，在A點(diǎn)改變由修整刀具去掉的坯料量以便當(dāng)工件齒輪被磨削時(shí)，在齒長段P2(圖2)上的A點(diǎn)就可以形成。
在A點(diǎn)繼續(xù)修整從而沿著寬度從磨輪的Q2段進(jìn)入Q3段。在A點(diǎn)處再次改變?nèi)コハ髅娴呐髁蠑?shù)量，由此，在磨削工件齒輪時(shí)形成齒長段P3(圖3)的A點(diǎn)。
在磨輪的A點(diǎn)上的橫向修整的終點(diǎn)，修整刀具可以退離磨輪，并通過返回行程移回到末端26，在此末端上，修整刀具的改變位置是在Q1段的B點(diǎn)上以便在工件齒輪齒長表面的P1段產(chǎn)生B點(diǎn)所必需形成的所要求的磨削面。修整刀具在B點(diǎn)上橫向通過磨輪的寬度，從而當(dāng)修整刀具穿過磨輪的Q2段和Q3段時(shí)，改變被去掉的坯料量以形成各自的工件齒輪的P2段和P3段的B點(diǎn)處的所需要的表面。
上面有關(guān)A點(diǎn)和B點(diǎn)所概括的步驟對在磨輪齒形面上的各剩下點(diǎn)C-J重復(fù)進(jìn)行。在修整刀具橫向移動結(jié)束后，磨削螺紋側(cè)面32便完全地形成帶有各具有特定齒形廓的磨削段Q1、Q2和Q3的磨削面以使所要求的齒面偏移P1、P2和P3可以沿著工件齒輪2的齒面長度形成。
較理想是，從一磨削段至一相繼段的過渡可以不是突然驟變的。這就是，例如，在從磨輪Q1段進(jìn)入Q2段時(shí)，修整刀具可以不是立刻從在Q1段上的點(diǎn)A移向在Q2段上的點(diǎn)A。而是，從在一段上修整點(diǎn)向在下一段上同樣點(diǎn)的位置漸次過渡，較理想是線性地過渡的。在下一個(gè)磨削段上的該點(diǎn)位置應(yīng)是在修整刀具進(jìn)入下一段時(shí)剛好到達(dá)的過渡。當(dāng)然，如果在一段上的一點(diǎn)位置和在下一相鄰段(例如在圖2的P2和P3上的點(diǎn)D、E或F)上的點(diǎn)位置未加以改變則對這些特定點(diǎn)點(diǎn)就無需任何過渡。
從一磨削段向下一磨削段的上述的過渡在圖4和圖5中示出。在圖4中可以看出，過渡區(qū)T1和T2分別位于磨削段Q1與Q2之間和磨削段Q2與Q3之間。在這些區(qū)域內(nèi)，從在一磨削段上修整點(diǎn)向在下一磨削段上的待修整點(diǎn)是以線性過渡方式產(chǎn)生。一過渡區(qū)的寬度可程序控制并可以按應(yīng)用的要求變化。
圖5示出通過過渡區(qū)T1從磨削段Q1向磨削段Q2的過渡。為圖示的目的雖選定三個(gè)點(diǎn)(A、C和J)，但是過渡適用于所有點(diǎn)。在圖5中，左垂線代表齒長部P1的漸開線偏移而右垂線代表齒長部P2的漸開線偏移。水平線代表在磨削段Q1的終點(diǎn)和磨削段Q2的始點(diǎn)之間的沿磨輪的寬度延伸的過渡區(qū)T1。
在工件齒輪的P1段(見圖2)，點(diǎn)A是從一準(zhǔn)確的漸開線去掉-0.0003英寸(-0.00762毫米)而在工件齒輪齒部P2上的A點(diǎn)是從一準(zhǔn)確的漸開線去掉-0.0005英寸(-0.01270毫米)。為了使在各自磨輪段Q1和Q2上的點(diǎn)A形成在P1和P2上的對應(yīng)點(diǎn)A，接著就要產(chǎn)生一個(gè)從在Q1的點(diǎn)A處的修整刀具位置向在Q2的A點(diǎn)處的修整刀具位置的過渡。圖5示出較理想的過渡，在此，在過渡區(qū)T2內(nèi)，修整刀具從形成P1內(nèi)的A點(diǎn)的Q1內(nèi)的A點(diǎn)向形成P2內(nèi)A點(diǎn)的Q2內(nèi)的A點(diǎn)線性地改變位置。
用這種方法在過渡區(qū)內(nèi)改變修整刀具的位置實(shí)現(xiàn)在磨輪上的磨削段，Q1、Q2等之間的光滑過渡，因此沿著工件齒輪齒的長度在側(cè)面偏移，P1、P2等之間形成光滑過渡。雖然一種線性過渡較為理想，由于任何所需要的過渡路徑都可以遵循，因此本發(fā)明并不限于線性的過渡。
有關(guān)A點(diǎn)的上述同樣方式中，修整刀具可在所有剩下的點(diǎn)(其中圖示點(diǎn)C和J)的過渡區(qū)T1內(nèi)改變位置。修整刀具從在Q1內(nèi)的C點(diǎn)向在Q2內(nèi)的C點(diǎn)線性地改變位置，所述的Q1內(nèi)的C點(diǎn)形成在P1內(nèi)位于偏移準(zhǔn)確漸開線面一0.000214英寸(-0.00544毫米)處的C點(diǎn)，而所述在Q2內(nèi)的C點(diǎn)形成在P2內(nèi)位于準(zhǔn)確漸開線面上的C點(diǎn)(見圖2)。對于J點(diǎn)，修整刀具是從在Q1內(nèi)的J點(diǎn)向在Q2內(nèi)的J點(diǎn)線性地改變位置，所述的在Q1內(nèi)的J點(diǎn)形成在P1內(nèi)位于偏移準(zhǔn)確漸開線-0.0008英寸(-0.02032毫米)處的J點(diǎn)，而所述在Q2內(nèi)的J點(diǎn)形成在P2內(nèi)位于偏移準(zhǔn)確漸開線-0.0004英寸(-0.01016毫米)的J點(diǎn)。
另一個(gè)磨削面30的修整也可以按上述本發(fā)明方法用沿著在修整磨削齒形面30中所采用的表面輪廓的相同或不同數(shù)目的點(diǎn)來完成。
或者，在一個(gè)修整的橫向移動后，不是一個(gè)返回行程和在沿著磨削面齒形的下一點(diǎn)上改變修整刀具位置，磨輪旋轉(zhuǎn)的方向可以改變以及另一磨削面?zhèn)让娴男拚梢栽谂c前述橫向移動方向相反的方向上進(jìn)行。
例如，當(dāng)修整刀具在側(cè)面32的A點(diǎn)上通過磨輪的寬度(在箭頭44的方向上)橫向移動后，不是在一向端26的返回行程和對在側(cè)面32的B點(diǎn)改變位置，磨輪的旋轉(zhuǎn)方向可以加以改變并且在另一側(cè)面30上的一點(diǎn)可以按與箭頭44方向相反的橫移方向予以修整。當(dāng)然可以看出對于這種方法，用于修整在側(cè)面30的一點(diǎn)的橫向移動的軸向段的順序也可以與修整側(cè)面32的順序相反。即磨削段Q3可以首先被修整，接著是Q2和Q1。
一旦在磨削齒形面30上的該點(diǎn)沿著磨輪寬度被修整，修整刀具就被置于端26上以及修整磨輪旋轉(zhuǎn)方向可以再次加以改變并且修整刀具在磨削面32的B點(diǎn)的位置上按箭頭44的方向進(jìn)行修整。來回地或雙向修整磨削齒形面32和30兩個(gè)面去掉了伴隨單向修整的返回行程并可以完全地減少修整磨輪所必需的時(shí)間。雙向修整在采用約50至250轉(zhuǎn)/(分(RPM)的修整轉(zhuǎn)速時(shí)可能是有利的。如果采用利用顯地高于250轉(zhuǎn)/分(RPM)的修整轉(zhuǎn)速，使磨輪停止旋轉(zhuǎn)、改變其旋轉(zhuǎn)方向以及使磨輪回到合適的修整轉(zhuǎn)速要費(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間。在這種情況時(shí)，單向修整可能具有優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橥瓿梢粋€(gè)返回行程可以比改變磨輪旋轉(zhuǎn)方向花費(fèi)的時(shí)間較少。
應(yīng)看到，本發(fā)明的修整方法可以在螺紋磨輪的一個(gè)或兩個(gè)磨削側(cè)面上進(jìn)行。如果被磨削的齒輪只要有在一個(gè)齒側(cè)面上的齒廓偏移，可能就必需只對螺紋磨輪的一側(cè)面修整。這種情況下的一個(gè)例子，是當(dāng)齒輪將始終以同樣的方向旋轉(zhuǎn)時(shí)因而齒側(cè)之一將始終是齒的驅(qū)動側(cè)，而另一齒側(cè)將始終是不工作側(cè)。所述不工作齒側(cè)的磨削側(cè)面可以沿著磨輪寬度用一直線壓力角的齒形修整以提供在不工作側(cè)的工件齒輪的齒側(cè)面上的漸開線面。當(dāng)然，在一磨削段上的磨削面的兩側(cè)面還可以用同樣的齒形形狀加以修整。
本發(fā)明還考慮到在磨削螺紋的一側(cè)面上修整所需要數(shù)目的磨削段和在磨削螺紋的另一側(cè)面上修整的不同數(shù)目的磨削段。當(dāng)用于一工件齒輪齒的每一側(cè)面要求不同數(shù)目的齒長的齒形偏移或如果在相對側(cè)面上需要不同長度的偏移，則以這種方式修整一螺紋磨輪就是必需的。
如果磨削螺紋的兩側(cè)面的磨削段數(shù)目和寬度是相同的，則不管修整方向如何可以采用相同的過渡區(qū)域。然而，如果磨削螺紋側(cè)面采用不同數(shù)目或?qū)挾鹊哪ハ鞫?，則每個(gè)磨削螺紋側(cè)面需要建立不同的過渡區(qū)。
應(yīng)理解到，如果工件齒輪的齒根和/或齒頂要進(jìn)行磨削，則磨輪20的頂面34和根部36可以按已確定的已有技術(shù)的通常方法用修整刀具40沿著磨輪的寬度予均勻地修整。
然而，本發(fā)明的方法的原理以與關(guān)于齒形面32和30所說明的同樣方式可應(yīng)用于頂部34和根部36。例如，頂面34可以被修整以沿著工件齒輪的齒長提供不同的齒根圓角半徑，或者，根部36可以被修整以沿著工件齒輪的齒長度提供齒端修圓或在工件齒輪的齒的各端上提供不同的齒尖寬度。沿著磨削螺紋的根部或頂部的多個(gè)相繼的點(diǎn)各自在被限定的磨輪軸向段上加以修整(如上所述)以在工件齒輪中加工產(chǎn)生所需要的頂面和根面從而提供所需的磨削面。
圖6示出用如上述經(jīng)修整的一個(gè)螺紋磨輪20磨削一個(gè)齒輪2的情況。所述磨輪20和工件齒輪2以同步方式繞著它們的各自軸線旋轉(zhuǎn)。工件齒輪2然后以相對于磨輪的軸線22成一個(gè)θ角度沿著路徑46切向地橫向移過磨輪的寬度。所述θ取決于磨輪導(dǎo)角、工件齒輪螺旋角、工件齒輪面寬和磨輪的寬度。
盡管本發(fā)明的磨輪是按它作為可以修整的磨輪予以了討論，但是在不需修整的那些型式的磨輪上也可以形成本發(fā)明的軸向磨削段。一種形式的不可修整磨輪是鍍有立方晶氮化硼(鍍CBN)，其中一種鋼形式所需要的磨輪，包含鍍有一種CBN晶粒的任何數(shù)目的軸向磨削段。
圖7a、7b和7c示出當(dāng)工件齒輪通過在圖6中所示的磨輪20的Q1、Q2和Q3段橫向移過其寬度時(shí)沿著工件齒輪的齒長度的接觸點(diǎn)的進(jìn)展情況。各工件齒輪可以一次或一次以上的橫向移過-磨輪的寬度。圖7a顯示，在磨削段Q1內(nèi)，磨削齒長度P1的第一部分。在P1內(nèi)形成的面是與在上述的修整過程中的Q1段內(nèi)的修整面互補(bǔ)的。
當(dāng)工件齒輪沿著路徑46前進(jìn)時(shí)，齒輪進(jìn)入磨削段Q2，在此處使先前在中Q2段中修整過的磨削面磨削部分P2(圖7b)。最后，工件齒輪進(jìn)入磨削段Q3，在此處使用在Q3段中的經(jīng)修整的磨削面磨削齒總長度部分P3(圖7c)。
可以看到，采用本發(fā)明的磨削方法，在磨削面和齒面之間的觸點(diǎn)在齒輪切向地沿著路徑46橫向運(yùn)動時(shí)沿著工件齒輪齒面的長度移動。當(dāng)工件齒輪沿路徑46橫向移動時(shí)，這就可使在磨輪的軸和段內(nèi)經(jīng)修整的不同表面分別磨削齒長表面的各分開部分。磨削段Q1、Q2和Q3的每一段都可用合適表面予以修整以便沿著工件齒輪齒長度產(chǎn)生所需要的齒面齒形偏移。當(dāng)工件齒輪切向地橫通過磨輪的寬度時(shí)，齒長度的P1、P2和P3段與相應(yīng)的Q1、Q2和Q3段嚙合以形成沿著齒長的所需要的齒形偏移。
本發(fā)明的方法不可與稱為縱向鼓形齒修形的方法相混淆。在縱向鼓形齒加工中，工件齒輪的齒通常是通過在齒的兩端去掉更多的坯料以產(chǎn)生沿著輪齒長度的弧度由此使接觸點(diǎn)移離齒邊來予以修正的。然而，縱向鼓形齒修形(凸面修形)不產(chǎn)生齒面的齒形形狀。輪齒廓形的漸開線形狀沿著已經(jīng)過縱向凸面修形的齒的整個(gè)長度存在。本發(fā)明的齒形偏離加工可以在經(jīng)過給作凸面加工的齒面上進(jìn)行，或者可以結(jié)合為產(chǎn)生在工件齒輪的齒上的縱向凸面加工所必需的那些機(jī)床運(yùn)動來完成。
圖8示出用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的修整和磨削方法的一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的機(jī)床50。這種形式的機(jī)床是在技術(shù)中為大家所熟悉并且是容易獲得的。
該機(jī)床包括一底座52和一加工立柱54。一工作臺滑座56布置在所述加工立柱54上用于沿著一軸線(Z一軸線)方向直線運(yùn)動。相對于工作臺滑座56而轉(zhuǎn)動設(shè)置的是工件支座58，所述支座可以使一軸線(A-軸線)旋轉(zhuǎn)以便調(diào)整為磨削一特定齒輪所需的螺旋角。一工件齒輪2通過合適的工件夾持設(shè)備安裝在工件支座58上以便繞工件齒輪軸線(C-軸線)旋轉(zhuǎn)。
也設(shè)置在底座52上的是一對刀具滑臺60和62。刀具滑臺60可實(shí)現(xiàn)刀具沿底座的長度(X-軸線)方向運(yùn)動，而刀具滑臺62可實(shí)現(xiàn)刀具橫向通過底座寬度(Y-軸線)的運(yùn)動。機(jī)床軸線X、Y和Z相互垂直。安裝在刀具滑臺62上的是刀具支架64，刀具20安裝在所述刀具支架上以繞一刀具軸線(S-軸線)旋轉(zhuǎn)。
一修整磨輪臺66設(shè)在刀具滑臺62上并可沿垂直的修整軸線(U軸線和V軸線)運(yùn)動。一修整刀具支架68安裝在修整磨輪臺66上，而一旋轉(zhuǎn)的修整刀具40相對于修整刀具支架68而旋轉(zhuǎn)安裝的，修整刀具支架68在臺66上可作角度調(diào)整以將修整刀具40設(shè)置成磨輪20的導(dǎo)角。V-軸線向運(yùn)動用于使修整刀具40沿著磨輪20的寬度橫向運(yùn)動而U軸線向運(yùn)動用于修整刀具的橫向進(jìn)給以將修整刀具40定位在沿著磨削螺紋面的齒形的各接觸點(diǎn)上(例如，圖3中的A至J點(diǎn))定位。
環(huán)繞著或沿著所述軸線的運(yùn)動是由分開的驅(qū)動電動機(jī)(未圖示)傳動的。上面命名的可運(yùn)動的機(jī)床零件可以彼此相對獨(dú)立運(yùn)動并可以相互同時(shí)地運(yùn)動。每一個(gè)相應(yīng)的電動機(jī)與作為計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC)系統(tǒng)的一部分的一線性的或旋轉(zhuǎn)的編碼器(未圖示)有關(guān)，所述計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)輸入一計(jì)算機(jī)(未圖示)的指令控制驅(qū)動電動機(jī)的運(yùn)行。所述的編碼器將有關(guān)各運(yùn)動軸線實(shí)際位置的反饋信息提供給計(jì)算機(jī)。
本發(fā)明通過提供一修整螺紋磨輪的方法且通過沿磨輪的寬度控制磨削面齒形形狀實(shí)現(xiàn)一工件齒輪的齒面的加強(qiáng)控制，由此可在磨削過程中沿著工件齒輪的齒長方向形成任何數(shù)目的所需要的齒側(cè)面的齒形偏離。
雖然本發(fā)明已參照較佳實(shí)施例予以了說明，但要理解到，本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例的細(xì)節(jié)。本發(fā)明的目的是包括不違背所附權(quán)利要求的精神和范圍的、對熟悉本主題有關(guān)的技術(shù)的人顯而易見的修改。
權(quán)利要求
1.一種修整螺紋磨輪的方法，所述磨輪包括一轉(zhuǎn)動軸線，在所述轉(zhuǎn)動軸線方向上延伸的一個(gè)寬度和至少一個(gè)螺紋狀的磨削面，所述螺紋狀磨削面具有兩個(gè)側(cè)面、一個(gè)頂面和一個(gè)根部，所述螺紋狀磨削面基本螺旋形地繞所述磨輪布置并沿著所述寬度延伸，所述方法包括沿著所述磨輪的寬度分配多個(gè)軸向段；使所述磨輪繞所述轉(zhuǎn)動軸線旋轉(zhuǎn)；使在所述至少一根磨削螺紋的一側(cè)面上的一點(diǎn)與一旋轉(zhuǎn)的修整刀具相接觸；使所述修整刀具沿所述磨輪的寬度橫向通過所述軸向段，在所述橫向運(yùn)動過程中，所述修整刀具保持與所述點(diǎn)的接觸且沿著磨輪寬度的所述側(cè)面的所述點(diǎn)上的去掉坯料；控制在所述橫向運(yùn)動過程中在各所述軸向段的所述點(diǎn)上被去掉的坯料的量，由此，可以在所述點(diǎn)的各所述軸向段內(nèi)去掉不同數(shù)量的坯料。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括對沿著所述磨削螺紋的所述側(cè)面的相繼點(diǎn)重復(fù)進(jìn)行所述的接觸、橫向運(yùn)動和控制的步驟，由此，在各所述軸向段內(nèi)形成一特定的磨削側(cè)面的齒形面。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，它還包括，對所述磨削面的兩側(cè)面的另一個(gè)進(jìn)行接觸、橫向運(yùn)動、控制和重復(fù)步驟。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在一軸向段內(nèi)的磨削面的兩個(gè)側(cè)面齒形是相同的。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在一軸向段內(nèi)的磨削面的側(cè)面齒形是不同的。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，它還包括改變所述磨輪的轉(zhuǎn)動方向；對在另一個(gè)磨削面的側(cè)面上的一點(diǎn)完成接觸、橫向運(yùn)動和控制的步驟，其中用于所述另一側(cè)面的橫向運(yùn)動方向是與所述一側(cè)面的運(yùn)動方向相反的。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，沿所述一磨削側(cè)面和所有另一磨削側(cè)面的所有相繼點(diǎn)是通過接觸、橫向運(yùn)動和控制的步驟而予以修整的，而所述磨輪的旋轉(zhuǎn)方向和所述修整刀具的橫向運(yùn)動的方向相對于所述修整刀具沿著所述磨輪的寬度的每一次橫向運(yùn)動是反向的。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在一軸向段內(nèi)的磨削面的兩個(gè)側(cè)面齒形是相同的。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在一軸向段內(nèi)的磨削面的側(cè)面齒形是不同的。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的修整刀具是帶有預(yù)定刃邊半徑的基本盤形的刀具。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的刀具鍍有金剛石。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述軸向段的數(shù)目與通過已修整螺紋磨輪磨削的橫過齒輪齒面布置的所需要的齒形面的相同數(shù)目對應(yīng)。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，隨著在相鄰的軸向段內(nèi)的所述點(diǎn)上去掉不同數(shù)量的坯料，改變所述修整刀具的位置以在各相鄰軸向段內(nèi)的所述點(diǎn)上去掉預(yù)定數(shù)量的坯料，所述的改變位置是在位于相鄰軸向段間的一個(gè)過渡區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)，由此在所述修整刀具橫穿所述過渡區(qū)時(shí)改變修整刀具從一軸向段內(nèi)所述點(diǎn)移到下一軸向段內(nèi)的所述點(diǎn)的位置。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述的改變位置在所述過渡區(qū)域內(nèi)以一種線性方式實(shí)現(xiàn)。
15.一種用螺紋磨輪磨削正齒輪和螺旋齒輪的方法，所述螺紋磨輪有一轉(zhuǎn)動軸線、在所述軸線的方向上延伸的一個(gè)寬度，和至少一個(gè)螺紋狀磨削面，所述磨削面有兩側(cè)面、一頂面和一根部，所述螺紋狀磨削基本螺旋形地繞著所述磨輪布置并沿所述寬度延伸，所述方法包括提供給所述磨輪多個(gè)沿著所述寬度布置的磨削段，每個(gè)所述磨削段包括在各自段內(nèi)的磨削面的兩側(cè)面上形成的一特定的磨削齒形；以一種同步方式使所述磨輪和工件齒輪旋轉(zhuǎn)；以相對于所述磨輪的旋轉(zhuǎn)軸線的一個(gè)角度使所述工件齒輪切向地橫向移過所述磨輪的寬度，由此，在所述橫向運(yùn)動過程中，使所述磨削面與工件齒輪的齒面之間的接觸點(diǎn)沿著所述齒面長度移動，從而當(dāng)所述工件齒輪橫向移動過磨輪的各磨削段時(shí)通過不同磨削齒形分別提供沿著所述齒面長度磨削的相繼部分，從而產(chǎn)生包括有多個(gè)沿著所述齒面的長度布置的側(cè)面齒形面的齒面。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，至少所述多個(gè)側(cè)面齒形面中的一些偏離一漸開線齒形。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述工件齒輪橫向通過所述磨輪一次或一次以上。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，在一軸向段內(nèi)的所述磨削側(cè)面具有相同的表面齒形。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，在一軸向段內(nèi)的所述磨削側(cè)面有不同的表面齒形。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述磨削段的數(shù)目與橫越所述工件齒輪的齒面長度布置的所述需要的齒形面的同樣數(shù)目相對應(yīng)。
21.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，它包括使所述工件齒輪橫向通過位于所述磨削度之間的過渡區(qū)域。
22.一種用權(quán)利要求15所述的方法加工的齒輪。
23.一種螺紋磨輪，它包括一轉(zhuǎn)動軸線和沿著所述轉(zhuǎn)動軸線延伸的一個(gè)寬度，所述磨輪包括至少一個(gè)具有兩側(cè)面的螺紋狀磨削面，一頂面和一根部，所述螺紋狀磨削面基本螺旋形地繞所述磨輪布置并沿所述寬度延伸，所述磨輪包括沿所述磨輪的寬度設(shè)置的多個(gè)軸向段，每個(gè)所述軸向段包括用于沿著一工件齒輪齒面長度磨削一個(gè)所需齒形面的特定磨削面齒形。
24.如權(quán)利要求23所述的磨輪，其特征在于，在一軸向段內(nèi)的所述磨削側(cè)面具有相同的表面齒形。
25.如權(quán)利要求23所述的磨輪，其特征在于，在一軸向段內(nèi)的磨削側(cè)面具有不同的表面齒形。
26.如權(quán)利要求23所述的磨輪，其特征在于，它還包括位于各所述軸向段之間的一個(gè)過渡區(qū)域，由此提供在所述軸向段之間的一個(gè)光滑過渡。
27.如權(quán)利要求23所述的磨輪，其特征在于，所述的磨輪是不可修整的。
28.一種包括多個(gè)齒的齒輪，每個(gè)所述齒有一對齒側(cè)面，所述齒輪包括至少所述一對齒側(cè)面之一，它具有沿至少一個(gè)側(cè)表面的長度布置的多個(gè)齒形偏離部分；沿著在所述至少一部分上的至少部分齒形偏離一漸開線的至少一個(gè)所述部分。
全文摘要
一種修整螺紋磨輪的方法，包括使磨輪和修整修刀具繞它們各自軸線旋轉(zhuǎn)和使所述刀具與在磨削螺紋一側(cè)面上的一點(diǎn)接觸。所述修整刀具沿所述磨輪的寬度橫向運(yùn)動，而在所述橫向運(yùn)動過程中，所述修整刀具保持與所述點(diǎn)接觸以去掉沿磨輪寬度的側(cè)面上的所述點(diǎn)上的坯料。所述方法包括控制在此點(diǎn)上的橫向運(yùn)動過程中被修整刀具去掉的坯料量，由此可以在所述點(diǎn)沿磨輪寬度的不同軸向段上去掉不同數(shù)量的坯料，因而使在此接觸點(diǎn)的各段的磨削齒形改變。所述刀具沿磨削螺紋齒形在相繼點(diǎn)上作橫向運(yùn)動以在磨輪的各段上產(chǎn)生不同的磨削齒形。還揭示一種磨削正齒輪和螺旋齒輪的方法。
文檔編號B24B53/06GK1143341SQ95191957
公開日1997年2月19日 申請日期1995年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月16日
發(fā)明者羅曼麥科伍斯基 申請人:格里森工場