[发明专利]采用偏心地移动的磨削工具对锥齿轮进行机加工的装置和方法

说明书

技术领域

本申请涉及采用偏心地移动的磨削工具对锥齿轮进行机加工的装置。

背景技术

已知的是，锥齿轮可以利用磨削工具进行机加工。所谓的杯形砂轮经常在这种情况下使用。

所谓的非连续成型磨削为根据单齿分度方法的磨削加工。特别地，非连续成型磨削被用于加工切入的冠齿轮。在杯形砂轮的插入期间，杯形砂轮的轮廓在待制造的冠齿轮的材料中成形。相应的方法也因此被认定为分度成形方法。

在螺旋齿锥齿轮的磨削期间，一齿隙的凹齿面使用杯形砂轮的外圆周表面制造，且该齿隙的凸齿面使用杯形砂轮的内圆周表面制造。如果这是以双面切割方式，也称为完全切割方式来执行，该方式典型地用于加工冠齿轮的切入式磨削情况中，齿隙的两齿面被同时磨削。相反地，在单面磨削中，只有齿隙的凹齿面或者只有齿隙的凸齿面被磨削。

这种情况下，工件整个齿宽上的大量接触表面形成了螺旋齿锥齿轮的切入式磨削。冷却液不能到达此处的磨削区。由于大量的接触表面以及不理想的冷却，所谓的磨削烧伤可能发生在工件的齿面上。此外，碎屑的移除可能发生问题，而且杯形砂轮可能被金属颗粒堵塞。

已知的是，砂轮的切入式移动可以使得中心点重叠的砂轮发生偏心辅助运动，从而因此补救了所提出的问题或者在磨削加工过程中减少它们的影响。由于上述重叠，杯形砂轮中心点在沿着环绕中心点的轨道上运动。这个轨道的半径被设定为偏心行程，且相对于杯形砂轮的半径而言较小。由于这个运动，杯形砂轮从几何学上考虑将仅仅在一点处接触工件，然而，事实上，其是因为进给运动而通过接触所产生的、被局部限定的区域。偏心速度与杯形砂轮的速度的比值便是所谓的偏心率。

偏心辅助运动能够通过按固定规范的形式分别设定偏心率或者偏心速度而在磨床中产生。

磨削盘和冠齿轮之间的不希望存在的大量表面接触可以通过偏心运动来避免。周期偏心运动重合的详细内容可以参考，比如，德国公开申请DE2721164A和DE2445483A。偏心运动的原理显然源自发明者瓦古利，其在1967年做出了相应的研究。

图1A显示了所谓瓦古利方法的示意图，其中杯形砂轮2绕着轮中心点M1旋转，该中心点相对于瓦古利轮3的中心点M2偏移小段距离e(其被称为瓦古利偏心距)。偏心率被限定为偏心速度除以杯形砂轮2的速度之比值。杯形砂轮2以角速度ω1绕着中心点M1旋转。偏心运动引起了杯形砂轮2的中心点M1绕着M2的圆周运动。这个圆周运动在x方向和y方向上具有运动分量。

在其他比率为常量的情况下，具有齿面的杯形砂轮2的接触频率、杯形砂轮2上该接触区域的位置、以及两面切割情况下凹齿面和凸齿面的接触阶段及其在杯形砂轮2上可能发生的平移，都取决于所选择的偏心率。

比如，如果假设偏心旋转角为0°的情况下(此处0°的位置与y轴线一致)，杯形砂轮2和齿隙5的凹面5.1之间的接触发生在区域4(见图1A)中，因此，在偏心旋转了180°之后，杯形砂轮2和齿隙5的凸面(在图1A中，下一齿隙的凸面用附图标记5.2表示)之间的接触会发生。

如果偏心率为1，在杯形砂轮2的一个回转中偏心旋转一次。且在每一完整的回转期间，杯形砂轮2接触齿隙5的凹面5.1一次(在0°)，杯形砂轮2接触齿隙5的凸面一次(在180°)。该接触通常发生在相同区域中。如果偏心率为2，在杯形砂轮2的一整个回转期间杯形砂轮2分别与齿5的凹面5.1(在0°和180°)或者与齿5的凸面(在90°和270°)接触两次。在偏心率为0.5的情况下，凹面5.1在0°和720°处接触，而凸面在360°和1080°处接触。这些分别限定的角度与杯形砂轮2的固定坐标系统有关，且在所述的三种特殊情况下，沿着砂轮边缘，从整个回转到杯形砂轮2的整个回转都没有发生接触区偏移。

然而，一般来说，杯形砂轮2上的接触区偏移发生在每一完整回转中，这样整个砂轮的边缘被用于工件1的磨削机加工。被预定好的偏心率也可以是有理数实际的示例中，偏心率为0.7。这种情况下，凹面5.1的接触可以在0°和514.2857°(对应于砂轮边缘上的154.2857°)处发生，且凸面在257.1428°和771.4286°(对应于砂轮边缘上的51.4286°)处发生。如果杯形砂轮2执行了多个完整的回转，这些接触区平移得越来越远，且最终轮廓8上的整个砂轮边缘被用于磨削机加工。

图1B显示了沿着线X1-X1剖开杯形砂轮2一部分的截面。杯形砂轮2的轮廓8可以在图1B中辨认出来。