用于磨削工件的齿形或轮廓的方法与流程

1.本发明涉及一种用于磨削工件(特别是齿轮)的齿形(verzahnung)或轮廓的方法，其中，工件具有旋转轴线，并且其中，从齿形或轮廓的齿面的表面磨削掉余量。


背景技术：

2.在通用型的磨削工序中，特别是在齿轮磨削中，在每个行程中以预定的恒定进给率在连续生产中对工件进行机加工。然而，在不同的行程中，进给率可以不同(尤其是在粗加工和精加工期间)。
3.为磨削工序规定的机器参数是基于预定义的或规定的值，由此齿面上的余量(每行程)是特别重要的并且决定如何选择机器参数，并且特别是进给率。对于给定的原料余量，在工件与工具之间的规定进给率和(径向)横进给量导致单位时间的原料去除量(即，材料去除率)，其在磨削工序期间从齿面去除。
4.然而，实践中，待磨削的工件上的实际余量可以不同于规定的余量，不论是在齿形的整个宽度上连续地不同，还是在齿面的轴向区段上局部地不同。
5.为了解决这个问题，已知适应性地设计磨削工序，并且使用磨削马达的功率或磨削马达的电流消耗作为待控制的变量。如果功耗或电流增加，则相应地降低进给率。
6.因此，磨床在磨削行程内以可变的材料去除率操作。然而，从工具磨损和齿轮宽度上的热齿面损坏的观点来看，可变条件在此是不利的。
7.这种解决方案的另一个缺点是以这种方式操作的工序太不精确并且因此不总是导致令人满意的磨削结果。


技术实现要素：

8.本发明是基于进一步改进一种通用工序的目的，使得磨削工序被优化。特别地，相关的磨削参数应被调整使得获得良好的磨削结果和经济节约的工序。
9.本发明针对这个问题的解决方案提供的方法包括以下步骤：
10.a)测量齿形或轮廓的齿面的表面的位置，其中，在工件的至少两个位置执行测量，上述至少两个位置在旋转轴线的方向上偏移布置；
11.b)基于在步骤a)中确定的测量值来确定尚未磨削的工件的实际存在的余量；
12.c)确定至少一个磨削参数，使得在磨削期间，单位时间的材料去除量具有预定值或不超过预定值；
13.d)用根据步骤c)构建的磨削参数来磨削工件。
14.根据以上步骤c)确定的磨削参数优选地是磨削工具在齿形或轮廓的磨削期间移动的进给率。以此方式，材料去除率(单位时间的材料去除量)可以根据实际原料余量保持恒定(不改变进给量，并且因此具有恒定数量的磨削行程，并且进而具有有利的每个工件的加工时间)。在机器控制系统中，每转的进给量有时用作用于该目的的输入，即进给率作为螺纹数量和工件速度的函数。
15.可替代地，通常还有可能的是，所定义的磨削参数是磨削工具相对于工件的横进给量。两种可能性也可以组合。
16.根据本发明的一个实施例，上述至少一个磨削参数可以基于工件的最大确定余量来确定。然后，对于磨削特定工件，磨削参数的这个值可以保持恒定。
17.然而，一个有利的替代方案是上述至少一个磨削参数是以在旋转轴线的方向上改变的路线(verlaufs)的形式来限定的，并且考虑了对应的局部存在的余量。
18.可以用至少两个传感器执行根据上述步骤a)的齿形或轮廓的齿面的表面的位置的测量，该至少两个传感器在旋转轴线的方向上偏移，但位于工件的相同周向位置处。
19.可替代地，可以提供的是，用至少两个传感器执行根据以上步骤a)的齿形或轮廓的齿面的表面的位置的测量，该至少两个传感器在旋转轴线的方向上偏移，并且布置在齿轮的不同周向位置处。由于可用的安装空间的原因，这可以证明是非常有利的。
20.另一个替代方案提供了用单个传感器执行根据以上步骤a)的齿面的表面的位置的测量，该单个传感器在旋转轴线的方向上能移动地布置。
21.可以使用光学作用传感器作为传感器，由此可特别地使用激光器。电感或电容传感器同样适用。利用涡电流的传感器通常也是合适的。
22.磨削蜗杆优选用作磨削工具。然而，使用砂轮也是可行的。
23.待加工的工件优选地是具有外齿的齿轮。
24.因此，实现了特别是在磨削期间的进给率的适应控制，从而使得磨削工序可以始终保持在最佳范围内。可以有效地补偿余量中的波动。
25.本发明因此基于以下概念：在磨削工序之前，在齿形或轮廓的至少两个、并且优选地在甚至更多数量的轴向位置处，测量原料余量，并且然后基于该测量来确定用于后续磨削的进给率。
26.进给率可以基于原料余量的最大测量值来规定。
27.然而，还有可能的是，用于进给率的路线被限定在齿形的轴向延伸部分上，并且然后被用作磨削工序的基础。
28.因此，在加工之前在齿轮宽度或轮廓宽度上测量工件，并且在此基础上调整进给率(恒定或可变)。
附图说明
29.在附图中示出了本发明的实施例的示例。
30.图1示意性地示出了根据本发明第一实施例的对齿轮余量的测量，
31.图2示意性地示出了根据本发明第二实施例的对齿轮余量的测量，
32.图3示出了根据本发明第三实施例的对齿轮余量的测量的示意图，
33.图4示意性地示出了齿轮，对于该齿轮的齿形，余量a在轴向延伸部分上(即，在旋转轴线a的方向上)确定，由此导出在磨削期间恒定进给率v的路线，以及
34.图5示意性地示出了齿轮，对于该齿轮的齿形，余量a再次在轴向延伸部分上确定，由此导出在磨削期间可变进给率v的路线。
具体实施方式
35.图1示出了具有旋转轴线a和待磨削的齿形1的齿轮2。
36.齿轮2在其硬精加工之前在齿面上具有余量，余量通过磨削工序被磨削掉以生产成品零件。尚未被加工的齿轮2的余量通常是不规则的，即余量在一定范围内波动。
37.这遵循以下事实：在硬化之后，轮齿经常变形，并且因此在轮齿齿廓、轮齿线以及轮齿尺寸方面展现出非系统性误差。此外，可能存在相对于夹紧孔的摆动。
38.在磨削期间，这可能导致待磨削材料在齿轮宽度上的差异并且导致行程上的工具负载的相应差异。
39.因此，本发明提供了根据实际过大尺寸、基于所测量的余量对特别是在磨削行程之前的进给率的适应性设定。
40.对于标称或理论余量，初始可根据设计图纸为齿轮提供数据，这导致相应的磨削操作(磨削行程的数量、横进给等)的顺序。然而，这些标称值未考虑待磨削的齿面上的实际余量。因此，加工参数(特别是进给率或在每个行程中每转的进给量)首先用恒定的标称值来定义。
41.然而，如果通过本发明中提供的测量检测到在齿轮的轴向范围上(即，在旋转轴线a的方向上)的余量的波动，这些发现特别被用于调整进给率或每转进给量。
42.用于测量尚未磨削的齿轮的齿面的表面的位置(即实际余量)的可行的解决方案如图1至图3所示：
43.根据本发明，在至少两个轴向偏移位置p1和p2处进行测量，如图1所示。两个传感器3和4大致位于齿形1的两个轴向端部区域中，并且测量齿面上的有效余量。
44.来自传感器3和4的信号由机器控制器(未示出)接收，在工件2旋转时，考虑了来自传感器3和4的关联信号，该机器控制器可以确定在两个测量点p1和p2处的实际原料余量。当然，也可以提供更多的测量点以获得关于实际原料余量的更精确信息。
45.从齿面的表面的位置的测量值，余量可以容易地被确定为齿面在磨削工序之后的实际尺寸与标称形状之间的差值。
46.这意味着现在可以获得关于齿宽上余量分布的信息(这可以通过使用适当数量的传感器以足够的精度完成)。
47.因此必要的是，余量a的路线通常是在齿形1的轴向范围上确定的。
48.图2示出了用若干个传感器(在此用三个传感器3、4和5)来执行测量，该若干个传感器在旋转轴线a的方向上偏移并且同时也在圆周方向上偏移。三个传感器3、4、5布置在不同的周向位置u1、u2和u3处。以此方式，可以以节省空间的方式容纳所有需要的传感器，尤其是在安装空间受限的情况下。这特别适用于小齿宽的情况。
49.图3示出了变体，其中，可以仅用单个传感器3在若干平面中进行测量。为此目的，传感器3沿双箭头方向轴向地移动，并且同时记录所测量的信号。因此，然后在此记录螺旋形信号，该螺旋形信号可被机器控制器转换成齿面处的有效余量。当然，还可以在传感器静止的情况下执行测量，然后将其接连沿轴向移动以在若干平面中测量。
50.传感器3、4、5可单独地定位、或定位在壳体中。
51.对于所有测量，机器控制器可从传感器的(当前)位置以及被测量的齿面的表面所在的齿形1的旋转位置确定，使得可获得关于有效可用余量的所需信息。
52.也就是说，如果传感器相对于彼此的相对定位是已知的，考虑到齿轮的几何形状(特别是在螺旋齿形的情况下的螺旋角)，就可以通过相应地转换传感器的信号来确定齿形的余量分布。
53.图4再次展示了所提出的工序：
54.齿轮2的齿形1是由传感器沿着轴向方向测量的，即沿旋转轴线a的方向。在图4中，在所描绘的齿轮上方示出以这种方式确定的余量a在轴向方向(方向a)上的路线。在图4所示的实施例中，余量a
max
的最大值从记录的余量a的路线确定。基于此，确定余量a的值。基于此，确定用于磨削的进给率v的值(这可以通过存储在机器控制器中的相关列表来完成，其中，对于以毫米计的余量的给定值，存储以mm/min计的进给率的对应(最佳)值)。进给率在此被规定为在整个齿宽上的恒定值。
55.以通过这种方式确定的进给率的磨削，确保了齿轮2的高质量。
56.图5示出了替代性程序。再次测量齿轮2的齿形，并且在轴向路线上确定余量a(见图5中示出的齿轮上方的曲线图)。然而，与图4中的程序相反，在齿形1的轴向位置处为每个确定的余量值确定进给率的相应值(再次，例如，使用所提及的相关列表)。这导致了在轴向方向(方向a)上的进给率的可变的路线，如以上图5中的图所示。
57.现在用确定的进给率曲线执行磨削，因此确保在齿形的宽度上恒定的磨削条件。
58.关于图5中示出和描述的程序，应当注意以下内容：此类程序在机器控制方面可以是相对复杂的。因此，作为图5所示程序的变体，使所确定的余量路线或由此导致的进给率的路线平滑或近似是有利的。在这种情况下，避免了进给率的“成角度的”路线，取而代之的是在轴向方向a上使用进给率的等同路线，进给率的等同路线是平滑的并且因此允许更平滑的操作。在此方面，通过补偿函数来调整针对余量或针对进给率的所测量或确定的值，也可以认为是进一步的变体。
59.通过将加工参数(特别是进给率)适配于在磨削期间的当前原料余量，可以确保最佳的磨削条件，从而产生具有最佳可能材料特性的高质量的齿形。
60.附图标记列表：
61.1齿形
62.2工件(齿轮)
63.3传感器
64.4传感器
65.5传感器
66.a工件的旋转轴线
67.p1第一轴向位置
68.p2第二轴向位置
69.u1第一周向位置
70.u2第二周向位置
71.u3第三周向位置
72.a余量
73.a
max
最大余量
74.v磨削参数(进给率vf)