一種齒輪漸開線的位置確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種工件、優(yōu)選地具有錐形和/或非對稱漸開線齒的齒輪的漸開線的 位置確定方法，以及一種工件的位置定向的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于對稱的正齒輪，漸開線位置的確定通常是很不復(fù)雜的。左齒側(cè)和右齒側(cè)的位 置在一點(diǎn)處被確定，并且這些點(diǎn)之間的路徑隨后被二等分。該計(jì)算出的點(diǎn)位于齒隙的中心 的等分線上。該方法的目的在于確定最優(yōu)齒隙中心。
[0003] 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)齒側(cè)位置是被無接觸還是有接觸的識別，存在不同的確定齒 側(cè)位置的方法。在接觸感應(yīng)的方法中，使用接觸感應(yīng)設(shè)備或者齒側(cè)與相應(yīng)的加工工具接觸， 并且通過不同的識別機(jī)構(gòu)確定工具和工件之間的接觸。
[0004] 根據(jù)工具是盤形工具還是蝸桿工具，存在多種用于在工具和齒側(cè)之間進(jìn)行收斂的 方法。對于盤形工具，例如如果工件順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)很久直到在工件的齒側(cè)和工具之 間建立接觸便足夠?？商娲?，工具可以平行于其軸線放置。
[0005] 對于蝸桿工具或齒輪形工具，頻繁地轉(zhuǎn)動(dòng)工具很久直到識別出接觸。在此，還可以 額外地使工件轉(zhuǎn)動(dòng)，或者工具可以平行于其軸線放置。由于軸線均有測量系統(tǒng)，在工件和工 具之間的接觸上的軸線位置可以被準(zhǔn)確地確定，并且可以計(jì)算相對于彼此的相應(yīng)位置。
[0006] 對于蝸桿工具，必須考慮工具是具有像磨削蝸桿這樣的封閉生成的切割齒形，還 是例如是其中只有工具邊緣具有與該過程相關(guān)的齒形的滾刀。因而，在這兩個(gè)邊緣之間存 在齒形偏離。如果在工件和工具的這種表面上建立接觸，測量結(jié)果只能在一定限制下進(jìn)行 使用。
[0007] 對于齒側(cè)是對稱的傳統(tǒng)的正齒輪齒，這種位置確定對于常規(guī)的加工操作是足夠 的。如果相反，在左齒側(cè)和右齒側(cè)之間齒側(cè)有顯著不同和/或如果齒側(cè)還被設(shè)計(jì)為在齒寬 上是呈圓錐形，取兩個(gè)測量點(diǎn)的平均值不再足以描述漸開線的位置，或者會因此導(dǎo)致錯(cuò)誤 的位置。
[0008] 然而，這種定位對于能夠進(jìn)一步加工預(yù)齒切工件是必要的。這是一方面當(dāng)工件在 軟狀態(tài)下被預(yù)齒切，并且在硬狀態(tài)下進(jìn)行熱處理后也將被處理的情況，例如齒切磨削處理 和/或齒切搪磨處理便是這種情況。
[0009] 除了在硬狀態(tài)下的后加工中的齒輪的位置，由熱處理工藝造成的在齒寬上的變形 形狀通常也是相關(guān)的。在這種情況下，齒輪的位置必須在與齒寬相關(guān)的多個(gè)平面內(nèi)確定。對 于錐齒輪和/或非對稱齒輪來說，這尤其不簡單。
[0010] 在齒形磨削和齒形搪磨的過程中，首先試圖在軟加工中盡可能小地保持加工余 量。這里，額外重要的是，在熱處理后，除了確定硬變形，還應(yīng)確定在齒輪周邊的余量分布， 使得在齒輪的一些點(diǎn)上不移除過多的材料，齒側(cè)因而在這些區(qū)域再次變軟。這會導(dǎo)致工作 條件下的裝配好的變速器中的傳動(dòng)損害，因此導(dǎo)致變速器工作壽命的提早結(jié)束。
[0011] 還有在其中第二齒輪的加工或制造必須依賴于第一齒輪的應(yīng)用。在這種情況下， 絕對需要對所述第一齒輪的位置的準(zhǔn)確了解。
[0012] 另一個(gè)應(yīng)用在于加工粗鍛坯或燒結(jié)坯。這些坯通常地也被后加工，以增加齒輪精 確度。為此，同樣必須足夠精確地知道待后處理的齒的或齒隙的位置，使得在預(yù)加工中可以 選擇盡可能低的加工余量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的目的在于處理用于確定齒輪的漸開線的位置的現(xiàn)有測量方法的進(jìn)一步 發(fā)展，使得尤其對于具有非對稱和/或圓錐形齒側(cè)形狀的齒輪，該測量方法可以實(shí)現(xiàn)足夠 精確的測量結(jié)果。
[0014] 通過根據(jù)權(quán)利要求1的特征的方法實(shí)現(xiàn)該目的。該方法的有利實(shí)施例是從屬于主 權(quán)利要求的從屬權(quán)利要求的主體。
[0015] 根據(jù)權(quán)利要求1，提出一種使用帶齒工具確定齒切機(jī)器內(nèi)的預(yù)齒切工件的漸開線 的位置的方法。
[0016] 由現(xiàn)有技術(shù)已知的用于對齒輪定中的方法適合于帶有對稱齒的工件。一旦使用具 有非對稱或圓錐形齒側(cè)形狀的工件或工具，這種方法會產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。因此，根據(jù)本發(fā)明 提出一種更為先進(jìn)的方法，該方法考慮到非對稱齒輪和/或錐齒輪的幾何特性并基于此計(jì) 算漸開線的位置確定。
[0017] 在根據(jù)本發(fā)明的方法中，工具和工件形成兩個(gè)外齒輪或一個(gè)外齒輪和一個(gè)內(nèi)齒輪 的螺旋乳制類齒輪傳動(dòng)裝置。工件和/或工具可以具有非對稱圓柱齒輪和錐齒輪（斜面體 齒輪）兩者。工件優(yōu)選地是具有圓錐形和/或非對稱直齒輪輪齒的齒輪，其中，在這些所 有的方法中可以使用圓柱工具和圓錐工具。
[0018] 在其中可以使用根據(jù)本發(fā)明的漸開線位置確定方法的制造方法可以例如是：齒輪 磨削、滾銑、車齒滾銑、刮削、車齒和內(nèi)外側(cè)搪磨。
[0019] 公認(rèn)的，根據(jù)本發(fā)明的方法首先用于非對稱和/或錐齒輪的漸開線的位置確定， 但該方法也可以容易地使用在工件和/或工具的對稱圓柱齒輪上。因此，本發(fā)明的對象不 應(yīng)該局限于使用在非對稱圓柱齒輪和/或錐齒輪上。
[0020] 還應(yīng)該注意，根據(jù)本發(fā)明的方法步驟的實(shí)施基于工具和工件之間的相互作用。使 用該方法，可以在工件處也可以可替代地在工具處確定漸開線的位置。處于簡便的原因，在 后文中只涉及工件處的位置確定。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的核心思想基于兩個(gè)齒輪的相互作用。也存在違背該背景的可能性： 用所謂的主輪替代工件或工具，其中主輪的大小已知并用于齒輪對（工件或工具）的漸開 線的位置確定。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的方法包括如下方法步驟：
[0023] a.生成在工件和工具之間的第一相對運(yùn)動(dòng)；檢測在工具的第一齒側(cè)，優(yōu)選的左齒 側(cè)和工件的第一齒側(cè)，優(yōu)選的左齒側(cè)之間所產(chǎn)生的第一接觸；和檢測用于代表工件和工具 的相對運(yùn)動(dòng)的第一坐標(biāo)系；
[0024] b.生成在工件和工具之間的第二相對運(yùn)動(dòng)；檢測在工具的第二齒側(cè)，優(yōu)選的右齒 側(cè)和工件的第二齒側(cè)，優(yōu)選的右齒側(cè)之間所產(chǎn)生的第二接觸；檢測用于代表工件和工具的 相對運(yùn)動(dòng)的第二坐標(biāo)系；
[0025] c.基于第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系確定工具和工件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度、進(jìn)刀、軸向距離和 交叉軸線角度；并基于轉(zhuǎn)動(dòng)角度、進(jìn)刀、軸向距離和交叉軸線角度計(jì)算漸開線的位置。
[0026] 可以使用由現(xiàn)有技術(shù)已知的不同方法檢測兩個(gè)齒側(cè)對之間的接觸。例如可以通過 測量齒切機(jī)器的致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的至少一個(gè)電機(jī)值進(jìn)行接觸的識別。齒切機(jī)器的致動(dòng)驅(qū)動(dòng)的一 個(gè)的電機(jī)電流、電機(jī)電壓、電機(jī)轉(zhuǎn)矩、電機(jī)速度或有效電機(jī)功率已經(jīng)證明是合適的電機(jī)值。 例如，可以在至少一個(gè)所提及的電機(jī)值的測量信號的進(jìn)程處確定接觸。
[0027] 對于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法，工具和/或工件的哪個(gè)機(jī)器軸線產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)以實(shí) 現(xiàn)兩個(gè)齒輪之間的接觸并不重要。理論上可以一起使用所有可用的機(jī)器軸線，或者只使用 一些可用軸線，或這只使用一個(gè)可用軸線。只對于實(shí)施本方法重要的是，工件和工具的兩 個(gè)齒輪在其漸開線表面處接觸。
[0028] 如果兩個(gè)齒輪彼此嚙合，可以在螺旋乳制類齒輪傳動(dòng)裝置與滾軸聯(lián)軸器一起轉(zhuǎn)動(dòng) 的同時(shí)容易發(fā)生該接觸，并且可以通過以任何適合于該目的的所希望的軸線打開聯(lián)軸器而 實(shí)現(xiàn)該接觸。
[0029] 然而，優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法還可以在工件和工具的齒輪均不彼此嚙合時(shí)實(shí) 施。在這種情況下，傳動(dòng)裝置的滾動(dòng)聯(lián)結(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)只有在小角度是可能的，因?yàn)榉駝t會存在與 其他輪齒的碰撞的危險(xiǎn)。因此，接觸可以說是必須在靜止?fàn)顟B(tài)下發(fā)生。
[0030] 借助于左和右齒側(cè)對的接觸的所記錄的坐標(biāo)系，可以確定用于描述工件和工具在 接觸時(shí)的相對位置的位置值。優(yōu)選地，該位置值形成夾持在機(jī)器中的工具和工件的所有自 由度。工件和工具的轉(zhuǎn)動(dòng)角度、工件和工具的進(jìn)刀（例如軸向進(jìn)刀）、以及其軸向距離和其 交叉軸線角度被視為位置值。這些位置值被確定用于左齒側(cè)對和右齒側(cè)對的接觸。利用這 些值的信息，可以計(jì)算右齒側(cè)和左齒側(cè)上的漸開線的位置，即在規(guī)定的參考方向上的用于 右齒側(cè)和左齒側(cè)的基隙半角。
[0031] 對于非對稱齒輪，只有左齒側(cè)和右齒側(cè)的兩個(gè)基隙半角之和是非歧義的。對于相 應(yīng)角度的值取決于在可以根據(jù)希望進(jìn)行選擇的參考橫截面平面內(nèi)的可以根據(jù)希望進(jìn)行選 擇的間隙的參考方向。
[0032] 對于直接計(jì)算左基隙半角和/或右基隙半角，需要已知工具的左漸開線和右漸開 線的位置。
[0033] 對于直接計(jì)算基隙半角的差值（Δ qb)，需要已知工具的基隙半角的差值。
[0034] 優(yōu)選地，可以基于產(chǎn)生上述位置值的所謂的運(yùn)動(dòng)鏈，描述兩個(gè)齒輪相對于彼此的 相對位置。根據(jù)工件和/或工具的齒輪類型，存在不同的運(yùn)動(dòng)鏈。特別地，這種運(yùn)動(dòng)鏈形成 工件和/或工具的所有六個(gè)空間自由度。
[0035] 描述單獨(dú)機(jī)器軸線的位置（location)和方位（position)的值用作第一坐標(biāo)系和 /或第二坐標(biāo)系。在每次接觸后儲存相應(yīng)的測量值。然而，運(yùn)動(dòng)鏈的自由度不需要包括齒 切機(jī)器的物理機(jī)器軸線。在所有自由度不能夠由機(jī)器軸線映射的情況下，如果能夠通過使 相匹配的運(yùn)動(dòng)鏈與所檢測到的機(jī)器坐標(biāo)的變換相等確定所希望的位置值，則是有利的。在 這種聯(lián)系中尤其可以想象的是，通過使運(yùn)動(dòng)鏈與所記錄的坐標(biāo)系的變換相等來確定轉(zhuǎn)動(dòng)角 度、進(jìn)刀或軸向進(jìn)刀、軸向距離和交叉軸線角度。
[0036] 對于直接計(jì)算左基隙半角和/或右基隙半角，需要已知齒輪對、即工具的左漸開 線和右漸開線的位置。而對于工具的測量的相反情況，必須已知工件的左漸開線和右漸開 線的位置。
[0037] 如果已知工具的左基隙半角和右基隙半角之和、即已知工具輪齒的齒厚，對于計(jì) 算工具的左齒側(cè)和右齒側(cè)的相對位置是足夠的。該信息足以用于計(jì)算工件的基隙半角之 和、即工件輪齒的齒厚。
[0038] 存在當(dāng)工件或工具的齒輪中的一個(gè)或兩個(gè)發(fā)生改變時(shí)漸開線位置確定的結(jié)果是 錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。這種改變例如通過預(yù)齒切過程、通過由于硬化產(chǎn)生的變形和/或通過使用改 變的工具的在先加工步驟/加工沖程出現(xiàn)在工件上。例如由于磨損缺陷或生產(chǎn)缺陷在工具 中出現(xiàn)這種改變，和/或被蓄意地放置于工具中以直接在工件上生成改變。如果已知這些 改變，可以在漸開線的位置確定中將其考慮在內(nèi)。例如，可以對兩個(gè)齒輪和僅對一個(gè)齒輪應(yīng) 用修正。
[0039] 在本發(fā)明的一個(gè)有利實(shí)施例中存在這種可能性：為后續(xù)齒切過程，所計(jì)算的漸開 線位置被用于相對于工件對工具進(jìn)行定中。該過程在之前僅在用于對稱圓柱齒輪的自動(dòng)方 式中是可能的。對于非對稱圓柱齒輪和/或錐齒輪，基于根據(jù)本發(fā)明的方法，也可以在全自 動(dòng)的齒切機(jī)器中實(shí)施該定中過程。
[0040] 在根據(jù)本發(fā)明的方法中，認(rèn)為接觸恰好一個(gè)左齒側(cè)和一個(gè)右齒側(cè)是足夠的。在一 次測量終止后，已經(jīng)可以直接計(jì)算出漸開線的位置。為了降低由于測量的不準(zhǔn)確性或齒形 差異所帶來的影響，在相同接觸點(diǎn)和/或不同接觸點(diǎn)、即不同的軸向位置處和/或在工具和 /或工件的不同齒隙/輪齒/齒距處進(jìn)行重復(fù)的測量并且用統(tǒng)計(jì)的方法評估測量值以降低 測量的