專利名稱：研磨齒輪的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及研磨齒輪，且具體地說(shuō)涉及在齒表面上不同位置處的受控材料去除的方法。
背景技術(shù)：
研磨是用于修整錐齒輪的齒表面的沿用已久的工藝。它是為用于錐齒輪的其它硬修整加工提供經(jīng)濟(jì)的替代方式的一種工藝。
在研磨過(guò)程中，通過(guò)適當(dāng)?shù)墓ぜ３衷O(shè)備將小齒輪和環(huán)形齒輪安裝到研磨機(jī)器內(nèi)的相應(yīng)心軸，該研磨機(jī)器具有與檢驗(yàn)機(jī)器相同的基本設(shè)計(jì)。在齒輪組滾動(dòng)的大部分情況下，小齒輪是驅(qū)動(dòng)件并制動(dòng)環(huán)形齒輪。各齒輪嚙合地滾動(dòng)并將研磨膏(可以是油(或水)和碳化硅或類似磨料的混合物)倒入嚙合區(qū)域內(nèi)。在授予斯坦特費(fèi)爾德(Stadtfeld)等人的美國(guó)專利第6,120,355號(hào)中可發(fā)現(xiàn)研磨和/或檢驗(yàn)機(jī)器的實(shí)例。
大多數(shù)研磨和檢驗(yàn)機(jī)器具有可用于實(shí)現(xiàn)環(huán)形齒輪和小齒輪之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的三個(gè)可用自由度。第一自由度為沿環(huán)形齒輪軸線(齒輪錐距離)方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，應(yīng)當(dāng)稱為方向G或G軸線；第二自由度為沿小齒輪軸線(小齒輪錐距離)方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，應(yīng)當(dāng)稱為方向P或P軸線，以及第三自由度為環(huán)形齒輪和小齒輪軸線之間的距離，應(yīng)當(dāng)稱為方向E或E軸線。方向E還稱為"準(zhǔn)雙曲面偏移"或"小齒輪偏移"。
在研磨或檢驗(yàn)工藝中，沿E、 P和G方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)影響齒輪組構(gòu)件的接觸斑點(diǎn)的位置變化，有效地改變接觸斑點(diǎn)。研磨包含使嚙合的齒輪件轉(zhuǎn)動(dòng)，
5且在齒表面上所要求的位置處接觸。因此，將構(gòu)件定位在特定的E和P位置以 及特定的G-軸線位置以實(shí)現(xiàn)所要求的齒隙。
通常E、 P和G運(yùn)動(dòng)各對(duì)局部齒接觸斑點(diǎn)的長(zhǎng)度方向和深度方向位置都有 影響:E-軸線運(yùn)動(dòng)主要影響接觸斑點(diǎn)的相對(duì)長(zhǎng)度位置，P-軸線運(yùn)動(dòng)主要影響接觸 斑點(diǎn)的相對(duì)深度位置，而G-軸線運(yùn)動(dòng)主要影響齒隙。
當(dāng)研磨齒輪組時(shí)，實(shí)現(xiàn)接觸通常從齒的中心朝向齒表面的外部(踵部)或 內(nèi)部(趾部)之一轉(zhuǎn)移，通過(guò)如所需地改變E和P設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)這種接觸位置的 轉(zhuǎn)移。當(dāng)E和P變化以實(shí)現(xiàn)該轉(zhuǎn)移時(shí)，也必須改變G軸線位置來(lái)保持所要求 的齒隙。當(dāng)達(dá)到所要求的踵部或趾部位置時(shí)，再次改變E和P軸線位置以將接 觸區(qū)域轉(zhuǎn)移到踵部位置或趾部位置中的另一個(gè)，改變E和P位置伴隨有適當(dāng)?shù)?G軸線變化來(lái)保持齒隙。然后該接觸位置返回到齒中心處的開始位置。如上所 述通過(guò)使接觸從踵部-中心-趾部(或趾部-中心-踵部)沿齒長(zhǎng)度轉(zhuǎn)移來(lái)進(jìn)行研 磨可稱為"3點(diǎn)掃描研磨"。
根據(jù)局部滑動(dòng)速度、法向力以及流體動(dòng)力效應(yīng)，在齒腹表面的不同區(qū)域或 "地帶"去除的材料也不同，流體動(dòng)力效應(yīng)支持或防止研磨膏在接觸地帶充分進(jìn) 入齒腹之間。在小齒輪件上去除的材料與在環(huán)形齒輪齒腹表面上去除的材料的 量也不同。其一個(gè)原因是小齒輪上通常較少數(shù)量的齒致使單位時(shí)間內(nèi)小齒輪的 轉(zhuǎn)數(shù)比環(huán)形齒輪轉(zhuǎn)數(shù)更多。另一原因是小齒輪相對(duì)比環(huán)形齒輪的不同表面曲率 和速度方向?qū)е虏煌牟牧先コ厔?shì)。
不同影響和依賴關(guān)系的合并產(chǎn)生研磨參數(shù)和齒腹表面上去除的材料量之 間復(fù)雜的高階關(guān)系。諸如U.S.6，120,355中所披露類型的現(xiàn)代研磨機(jī)器中的研磨 部分程序通常使用三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)(在踵部、中心和趾部)以在這三個(gè)點(diǎn)之間慢速 移動(dòng)接觸地帶(同時(shí)軸線以高達(dá)2000RPM (轉(zhuǎn)/分鐘)或更大的速度轉(zhuǎn)動(dòng))。 一般而言，小齒輪驅(qū)動(dòng)環(huán)形齒輪，環(huán)形齒輪以通常在3至30Nm之間的相當(dāng)?shù)?的扭矩提供一定阻力。小齒輪改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向來(lái)研磨相對(duì)的齒腹(例如從不工作 齒側(cè)研磨開始，接著是驅(qū)動(dòng)側(cè)研磨)。較佳地重復(fù)幾次不工作齒側(cè)研磨和驅(qū)動(dòng) 側(cè)研磨的序列來(lái)完成研磨循環(huán)。還可將齒輪扭矩從抵抗小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)變化到小齒 輪轉(zhuǎn)動(dòng)的相同方向來(lái)研磨相對(duì)的齒腹。兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向和兩個(gè)扭矩施加方向的組 合能夠進(jìn)行所謂的"四象限"操作。對(duì)某種齒輪設(shè)計(jì)開發(fā)研磨程序需要相當(dāng)多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)辇X腹表面上研 磨工藝的效果復(fù)雜且通常難以控制。沒(méi)有理論來(lái)幫助可靠地預(yù)測(cè)在齒接觸斑點(diǎn) 上的研磨效果、運(yùn)動(dòng)傳遞誤差或齒腹形式。
于是，沒(méi)有在研磨之后進(jìn)行坐標(biāo)測(cè)量來(lái)相對(duì)標(biāo)稱齒腹形式探測(cè)和改進(jìn)齒腹 表面。研磨之后最常規(guī)的測(cè)量是顯示在輕負(fù)載下的齒輪接觸和傳遞品質(zhì)的對(duì)滾 檢驗(yàn)。但是，如果例如傳遞誤差太大或接觸斑點(diǎn)在齒的邊界內(nèi)具有錯(cuò)誤的位置， 則不能計(jì)算對(duì)研磨工藝的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)所要求的結(jié)果。目前，直覺(jué)地和/或通過(guò)試 錯(cuò)法來(lái)修正研磨工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可控制的齒輪研磨工藝，由此可在齒表面上的離散位置修 改研磨工藝，從而選擇性地修改齒腹表面。
研磨具有第一齒輪件和第二齒輪件的齒輪組的本發(fā)明方法包括在第一和 第二齒輪件中的每個(gè)齒輪件的齒腹表面上定義多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)。對(duì)多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)中的 一個(gè)以上、較佳地是所有網(wǎng)格點(diǎn)確定研磨修正，研磨修正定義在多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)中 的一個(gè)以上網(wǎng)格點(diǎn)中的每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的研磨量，由此在多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)中的一個(gè)以上 網(wǎng)格點(diǎn)中的每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)處去除一定量的原材料，且其中在多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)中的一個(gè) 以上網(wǎng)格點(diǎn)中的每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)處去除的原材料的量取決于多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)中一個(gè)以 上網(wǎng)格點(diǎn)中相應(yīng)每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的研磨修正的大小。通過(guò)使與第二齒輪件嚙合的第 一齒輪件轉(zhuǎn)動(dòng)，使得兩齒輪件之間的接觸從至少第一網(wǎng)格點(diǎn)轉(zhuǎn)移到第二網(wǎng)格 點(diǎn)，由此研磨接觸在每個(gè)接觸網(wǎng)格點(diǎn)保持足夠的時(shí)間以在每個(gè)相應(yīng)的接觸網(wǎng)格 點(diǎn)去除預(yù)定量的原材料，從而對(duì)齒輪組進(jìn)行研磨。


圖1示意性地示出已知類型的齒輪研磨機(jī)器。
圖2是具有九個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的環(huán)形齒輪齒腹投影。 圖3是具有九個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的小齒輪齒輪齒腹投影。 圖4示出對(duì)環(huán)形齒輪的研磨去除效率值的實(shí)例。 圖5示出對(duì)小齒輪的研磨去除效率值的實(shí)例。圖6示出對(duì)環(huán)形齒輪和小齒輪的合并的研磨去除效率值的實(shí)例。 圖7示出環(huán)形齒輪的齒腹形式偏差的實(shí)例。
圖8示出小齒輪的齒腹形式偏差的實(shí)例。
圖9示出環(huán)形齒輪和小齒輪的合并的齒腹形式偏差的實(shí)例。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將參照僅示例地示出本發(fā)明的附圖對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)進(jìn)行討論。圖中，類 似的結(jié)構(gòu)或部件用類似的附圖標(biāo)記來(lái)表示。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語(yǔ)"錐"齒 輪理解為包括稱為錐齒輪、"準(zhǔn)雙曲面"齒輪以及稱為"冠狀"或"平面"齒輪的那 些齒輪的那些類型齒輪的足夠大的范圍，并還包括具有縱向延伸的直齒或曲齒 的這種齒輪類型。
圖1中示出前述U.S.6，120,355中的研磨機(jī)器并以總體標(biāo)號(hào)20表示。為了 便于觀察各機(jī)器部件，圖1示出沒(méi)有門和外部金屬板的本發(fā)明機(jī)器。機(jī)器20 包括單個(gè)柱22，也可認(rèn)為單個(gè)柱22是機(jī)器框架。柱22包括至少三個(gè)側(cè)面，較 佳地是四個(gè)側(cè)面，其中至少兩側(cè)——第一側(cè)24和第二側(cè)26相互垂直。第一側(cè) 和第二側(cè)各包括寬度和高度(如圖l所示)。
第一側(cè)24包括可圍繞軸線Acj轉(zhuǎn)動(dòng)且較佳地由直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)30驅(qū)動(dòng)且 較佳地為液體冷卻的第一工件心軸28，該心軸安裝在前部心軸軸承和后部心軸 軸承(未示出)之間。心軸28可沿方向G在直接附連到柱22的軌道32上沿 第一側(cè)24的寬度移動(dòng)。心軸28沿方向G的運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)34通過(guò)直接聯(lián)接的 滾珠絲杠來(lái)提供。較佳的是，錐形環(huán)形齒輪件36通過(guò)本領(lǐng)域已知的適當(dāng)?shù)墓?件保持設(shè)備可拆卸地安裝到心軸28。
第二側(cè)26包括可圍繞軸線Ap轉(zhuǎn)動(dòng)且較佳地由直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)40驅(qū)動(dòng)且 較佳地為液體冷卻的第二工件心軸38，該心軸安裝在前部心軸軸承和后部心軸 軸承(未示出)之間，電動(dòng)機(jī)40能夠達(dá)到約4000RPM的小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)(電動(dòng)機(jī) 30的RPM是小齒輪RPM/齒輪組的傳動(dòng)比)。用于容納研磨膏的儲(chǔ)存器較 佳地放置在第二心軸38下方與第二側(cè)26相鄰的位置，如附圖標(biāo)記54以輪廓 示出的那樣。柱22的挖切區(qū)域56可包括在柱的遠(yuǎn)離心軸的區(qū)域以放置任何需 要的電變壓器。心軸38可沿方向P在附連到滑塊44的軌道42上沿第二側(cè)26的寬度移動(dòng)。 心軸38沿方向P的運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)46通過(guò)直接聯(lián)接的滾珠絲杠來(lái)提供。較佳的 是，小齒輪件48通過(guò)本領(lǐng)域已知的適當(dāng)?shù)墓ぜ３衷O(shè)備可卸除地安裝到心軸 38。工件心軸38也可沿方向V沿第二側(cè)26的高度移動(dòng)，因?yàn)榛瑝K44可通過(guò) 軌道50沿E方向移動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)52通過(guò)直接聯(lián)接的滾珠絲杠來(lái)提供。 方向G、 P和E相對(duì)于彼此相互垂直。為了實(shí)踐以及說(shuō)明的目的，在圖1中， E方向是豎直的。
由獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)34、 46、 52、 30和40分別賦予第一工件心軸28沿 方向G的運(yùn)動(dòng)、第二工件心軸38沿方向P的運(yùn)動(dòng)、滑塊44沿方向E的運(yùn)動(dòng) 以及第一心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和第二心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。上述部件能夠相對(duì)于彼此獨(dú)立運(yùn)動(dòng)或 可彼此同時(shí)運(yùn)動(dòng)。每個(gè)相應(yīng)的電動(dòng)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型18i之類的計(jì)算機(jī)控 制器的指令來(lái)控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的工作的CNC (計(jì)算機(jī)數(shù)控)系統(tǒng)的一部分。
本發(fā)明提供一種可控制的研磨工藝，由此可修改研磨工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)所要求的 齒表面。較佳的是，本發(fā)明的方法通過(guò)以下步驟確定
1. 提供研磨去除效率矩陣；
2. 較佳地根據(jù)以下情況中的一種研磨齒輪組
a. 用標(biāo)準(zhǔn)研磨循環(huán)(例如3點(diǎn)掃描研磨)研磨；或者
b. 用縮短時(shí)間的研磨循環(huán)(例如3點(diǎn)掃描研磨)研磨；或 者
c. 研磨齒表面網(wǎng)格(較佳地3x3)的離散位置，每個(gè)點(diǎn)的時(shí) 間量由研磨去除效率矩陣計(jì)算得出(例如，在每個(gè)網(wǎng)格 點(diǎn)去除10微米材料所需要的時(shí)間量)。離散研磨之后是 縮短時(shí)間的例如3點(diǎn)掃描研磨。
3. 測(cè)量研磨齒輪組的小齒輪和環(huán)形齒輪與諸如從切割或研磨模擬生成的 理論網(wǎng)格對(duì)比；
4. 將小齒輪和環(huán)形齒輪齒腹的平均齒腹形式偏差合并與標(biāo)稱齒腹形式對(duì)
比；
5. (從研磨去除效率矩陣)計(jì)算離散接觸位置處的增量研磨時(shí)間作為研磨
9修正矩陣；
6. 在2a或2b的情況下，通過(guò)在離散網(wǎng)格位置研磨修正，接著進(jìn)行初始研 磨循環(huán)來(lái)修正齒輪組；或者
在2c的情況下，將修正矩陣(作為每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的附加研磨駐留時(shí)間)與 現(xiàn)有增量研磨駐留時(shí)間疊加。首先研磨離散矩陣點(diǎn)，接著進(jìn)行縮短時(shí)間的3點(diǎn) 掃描研磨；
7. 測(cè)量生產(chǎn)出的齒輪組并使用合并的齒腹形式偏差來(lái)計(jì)算在離散網(wǎng)格位 置的附加增量研磨時(shí)間；
8. 將增量研磨時(shí)間疊加在生產(chǎn)研磨循環(huán)的相應(yīng)網(wǎng)格點(diǎn)處的現(xiàn)有駐留時(shí)間 上(只要所得時(shí)間增量大于零，也可使用負(fù)的時(shí)間)。
在熱處理后進(jìn)行第一齒輪組的坐標(biāo)測(cè)量。齒腹表面的網(wǎng)格較佳地定義為具 有三(3)行和三(3)列(即3x3網(wǎng)格)，網(wǎng)格在踵部區(qū)域具有三(3)個(gè)點(diǎn)
(根部、中心、頂部)，在中值表面具有三(3)個(gè)點(diǎn)(根部、中心、頂部) 且在趾部區(qū)域具有三(3)個(gè)點(diǎn)(根部、中心、頂部)。計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)地找到(例 如在對(duì)滾檢驗(yàn)機(jī)器上)九個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)作為將齒接觸移動(dòng)到不同的3x3齒腹位置所 需要的偏移量E、小齒輪錐P和齒輪錐G的值(相對(duì)軸線位置，小齒輪對(duì)比齒 輪)。如果通過(guò)齒輪設(shè)計(jì)，不能得到理論上要求的位置之一 (例如齒腹驅(qū)動(dòng)側(cè) 上的踵部根部)，則代而使用可能的最接近的位置。九個(gè)E、 P和G軸線位置 組對(duì)應(yīng)于可表達(dá)為齒腹投影定向的局部坐標(biāo)系(XG， YG)或小齒輪或環(huán)形齒 輪整體坐標(biāo)系(X， Y， Z)的齒腹表面點(diǎn)，在整體坐標(biāo)系(X， Y， Z)中Z軸 線是轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，且原點(diǎn)是小齒輪和環(huán)形齒輪軸線的理論交點(diǎn)。當(dāng)然也可考慮除 了 3x3以外的網(wǎng)格。
在環(huán)形齒輪和小齒輪中的每一個(gè)上測(cè)量一個(gè)或多個(gè)齒腹，較佳的是至少三 個(gè)齒腹，且更佳地是至少四個(gè)齒腹，將結(jié)果平均成對(duì)于環(huán)形齒輪和小齒輪中的 每一個(gè)的單個(gè)代表性測(cè)量的齒腹表面。無(wú)論所測(cè)量的齒表面的數(shù)量是多少，較
佳的是所選擇的齒表面圍繞特定齒輪件的軸線等距間隔開。
圖2和3分別示出各包括九個(gè)點(diǎn)的環(huán)形齒輪和小齒輪齒腹投影。對(duì)每根軸 線E、 P和G，相應(yīng)的軸線位置矩陣定義如下<formula>formula see original document page 11</formula>小齒輪的整體坐標(biāo)系齒腹表面點(diǎn)矩陣定義如下:
々微
(Y)小齒輪二
(z)小齒輪二
Y:
Z Z
z
1.1
Y2.2
Y2,2
z2.2 z2,2
Z，，
1,3
乂小齒裕
Y, Y2 Y
丄3J乂小齒輪
Z'.:、 Z2,:
"3.3乂小齒輪
(11)
(12)
(13)
然后對(duì)齒輪組進(jìn)行研磨，其中研磨可通過(guò)例如如下的不同的研磨循環(huán)來(lái)完
成
1. 標(biāo)準(zhǔn)研磨循環(huán)(例如3點(diǎn)掃描研磨)；
2. 用縮短時(shí)間的研磨循環(huán)(例如3點(diǎn)掃描研磨)研磨齒輪組；或者
3. 研磨3x3網(wǎng)格的離散位置(每個(gè)研磨位置的研磨時(shí)間由研磨去除效 率矩陣計(jì)算得出以去除所要求的材料的量(例如IO微米))，接著 是縮短時(shí)間的3點(diǎn)掃描研磨循環(huán)。
較佳的是，進(jìn)行以上研磨循環(huán)約，因?yàn)檫@形成包含兩個(gè)研磨模式(離散點(diǎn) 研磨和3點(diǎn)掃描研磨)的研磨循環(huán)。這還提供用于離散點(diǎn)研磨的"基本負(fù)荷"， 這意味著在稍后的修正中，不能僅加上A值修正值而且還可能將其減到一定程 度。研磨機(jī)器控制編制成將軸線相繼移動(dòng)到九個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)。機(jī)器在每個(gè)點(diǎn)駐留特 定的時(shí)間量(例如一秒)，同時(shí)心軸以前述模式之一轉(zhuǎn)動(dòng)(例如，小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng) 并用一定的制動(dòng)扭矩抵抗環(huán)形齒輪)。從一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)到下一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)需 要研磨機(jī)器軸線的再定位，這必須足夠快以避免在再定位期間有太多的研磨去 除，但必須不能太快以免引起會(huì)導(dǎo)致增加的、不想要的材料去除的脈沖和加速 力。
在所有網(wǎng)格點(diǎn)(在不工作齒側(cè)和驅(qū)動(dòng)側(cè)齒腹對(duì)上)研磨之后，將齒輪組從 研磨機(jī)器卸除，進(jìn)行清洗，并在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)器上重新測(cè)量。熱處理后的測(cè)量和 網(wǎng)格點(diǎn)的增量研磨(垂直于表面)后的測(cè)量之間的差是環(huán)形齒輪(圖4)和小 齒輪(圖5)的研磨去除效率值。如果用相應(yīng)的標(biāo)號(hào)在小齒輪和環(huán)形齒輪之間 一致地對(duì)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，如較佳的那樣(注意，小齒輪根部與環(huán)形齒輪頂部嚙合)，則小齒輪和環(huán)形齒輪的去除效率值可通過(guò)以正確的符號(hào)將具有相同下標(biāo)的點(diǎn)
相加而產(chǎn)生研磨效率矩陣(Le)，從而可如圖6 (圖4+圖5=圖6)所示合并
小齒輪和環(huán)形齒輪的去除效率值，其中矩陣(Le)中每個(gè)元素通過(guò)合并的去除
量(在點(diǎn)i， j)除以駐留時(shí)間(在點(diǎn)i， j)來(lái)計(jì)算。研磨效率矩陣的元素的單 位是微米/秒。
因而，研磨效率矩陣定義為
<formula>formula see original document page 13</formula>
每個(gè)研磨效率元素定義為:
Le" j、一(合并的去除),j「微米] . (駐留時(shí)間)，，
(15)
然后通過(guò)縮短時(shí)間的研磨循環(huán)(例如3點(diǎn)掃描研磨)來(lái)研磨第二齒輪組(與 第一齒輪組的規(guī)格相同)。在齒輪組初始研磨之后，還測(cè)量小齒輪和環(huán)形齒輪 來(lái)與較佳地由切削或研磨工藝模擬產(chǎn)生的理論表面坐標(biāo)比較。較佳地在用于確 定研磨效率值和用于離散、增量研磨點(diǎn)矩陣的相同局部齒腹坐標(biāo)系上計(jì)算理論
產(chǎn)生的表面坐標(biāo)(即參考表面)。這簡(jiǎn)化以下小齒輪和環(huán)形齒輪偏差的合并以 及對(duì)初始研磨循環(huán)的修正值的計(jì)算。
如果像以上提出的那樣用相應(yīng)的標(biāo)號(hào)在小齒輪和齒輪之間進(jìn)行一致的點(diǎn) 編號(hào)，則可僅通過(guò)以正確的符號(hào)將具有相同下標(biāo)編號(hào)的點(diǎn)相加，產(chǎn)生如下定義 的合并的齒腹形式偏差表面和相應(yīng)的矩陣，從而如圖9所示將環(huán)形齒輪(圖7) 和小齒輪(圖8)的齒腹形式偏差(垂直于表面)合并
￡)3
D3
(16)
u乂
還可從不同于根據(jù)表面銑削或表面磨削方法的切削或根據(jù)表面磨削方法 的研磨的工藝得到理論齒腹坐標(biāo)(參考表面)。參考表面也可由實(shí)際齒輪件， 諸如切割、研磨或研磨齒輪件的表面坐標(biāo)來(lái)定義。對(duì)常規(guī)齒腹形式或甚至完全 非常規(guī)齒腹形式的操控還可用作研磨工藝之后的標(biāo)定目標(biāo)參考表面。
合并的齒腹形式偏差矩陣中的元素除以研磨去除效率值矩陣中的相應(yīng)元素得到修正矩陣(矩陣中元素的單位二秒)
(c)
<formula>formula see original document page 14</formula>(17)
如果想要通過(guò)以上討論的齒輪研磨循環(huán)(a)和(b)之一進(jìn)行生產(chǎn)研磨
(a) 用標(biāo)準(zhǔn)研磨循環(huán)(例如3點(diǎn)掃描研磨)研磨；或者
(b) 用縮短時(shí)間的研磨循環(huán)(例如3點(diǎn)掃描研磨)研磨；
根據(jù)由修正矩陣得到的駐留時(shí)間，較佳地在相應(yīng)的離散網(wǎng)格位置應(yīng)用以上
(C)中的修正，接著是初始研磨循環(huán)(a)或(b)。應(yīng)當(dāng)注意，(C)中任何 負(fù)的駐留時(shí)間必須設(shè)置成零。還可將常量加到矩陣的每個(gè)元素上以消除負(fù)值。 至于以上討論的根據(jù)循環(huán)(C)的生產(chǎn)研磨，艮P: (c)研磨齒表面網(wǎng)格的離散位置(較佳地3x3)，每個(gè)點(diǎn)的時(shí)間量由研 磨去除效率矩陣計(jì)算得出(例如，在每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)去除10微米的材料所需要的 時(shí)間量)，接著是縮短時(shí)間的3點(diǎn)掃描研磨。
將修正矩陣(C)(作為每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的附加研磨駐留時(shí)間)與現(xiàn)有增量研 磨駐留時(shí)間疊加。首先較佳地研磨離散網(wǎng)格點(diǎn)，接著進(jìn)行縮短時(shí)間的掃描研磨 (例如3點(diǎn)掃描研磨)。
生產(chǎn)中，較佳地根據(jù)所要求的初始研磨循環(huán)(諸如以上(a)、 (b)或(c)) 和由上述修正矩陣(C)所確定的修正來(lái)研磨齒輪組。但是，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行所研磨 齒輪組的定期測(cè)量(例如每20個(gè)或50個(gè)齒輪組)來(lái)確定是否有必要對(duì)修正矩 陣進(jìn)行任何調(diào)整。根據(jù)任何測(cè)得的誤差，建立修訂的合并的齒腹形式偏差(D) 并用它來(lái)計(jì)算離散網(wǎng)格位置處的附加增量研磨時(shí)間(根據(jù)研磨去除效率矩陣 (Le))來(lái)作為修訂的研磨修正矩陣(C)。只要齒輪規(guī)格、材料和加工保持 不變，不需要在每次這種周期性測(cè)量時(shí)確定新的研磨去除效率矩陣。
較佳地將修正矩陣(C)的元素加到生產(chǎn)研磨循環(huán)的相應(yīng)網(wǎng)格點(diǎn)的駐留時(shí) 間的現(xiàn)有研磨矩陣來(lái)改進(jìn)生產(chǎn)穩(wěn)定性。只要得到的時(shí)間增量都大于等于零，也 可使用負(fù)的時(shí)間。
盡管較佳的是在任何掃描研磨(標(biāo)準(zhǔn)或縮短時(shí)間的循環(huán))之前在離散點(diǎn)引 入修正，但本發(fā)明并不限于此?？稍趻呙柩心ブ筮M(jìn)行修正。還應(yīng)當(dāng)注意到本 發(fā)明同樣考慮由不是三個(gè)點(diǎn)的多個(gè)點(diǎn)定義的掃描研磨(標(biāo)準(zhǔn)或縮短的)。此外，盡管較佳的是將離散點(diǎn)修正加到現(xiàn)有的相應(yīng)離散點(diǎn)研磨時(shí)間上，但也可在單獨(dú) 的循環(huán)中引入修正(僅正值或零值)。還應(yīng)當(dāng)注意到，盡管較佳的是在所有網(wǎng) 格點(diǎn)(可能除了合并的網(wǎng)格點(diǎn)值為零或負(fù)的網(wǎng)格點(diǎn))進(jìn)行研磨，但本發(fā)明還考 慮僅在選定的網(wǎng)格點(diǎn)進(jìn)行研磨。例如，可僅在齒的趾部區(qū)域的三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行研磨 或者可在齒的根部區(qū)域的兩個(gè)點(diǎn)進(jìn)行研磨。也可實(shí)現(xiàn)根據(jù)選定的網(wǎng)格點(diǎn)的非線 性圖形進(jìn)行研磨。
此外，本發(fā)明還考慮僅利用相應(yīng)網(wǎng)格點(diǎn)的修正研磨量進(jìn)行研磨(即，在生
產(chǎn)研磨時(shí)不利用前述研磨循環(huán)(a) 、 (b)或(c))。在該情況下，在對(duì)齒
輪組建立初始修正矩陣時(shí)就無(wú)需在與理論表面坐標(biāo)對(duì)比地測(cè)量小齒輪和環(huán)形 齒輪之前進(jìn)行研磨。
盡管本發(fā)明參照錐齒輪進(jìn)行了討論，但本發(fā)明工藝也可應(yīng)用于研磨圓柱齒 輪(例如，直齒輪或斜齒輪)。
盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)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)明意在包括對(duì)本主題所述領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)而不偏差 所附權(quán)利要求書的精神和范圍的各種更改。
權(quán)利要求
1. 一種研磨包括第一齒輪件和第二齒輪件的齒輪組的方法，所述方法包括在所述第一齒輪件和第二齒輪件中的每個(gè)齒輪件的齒腹表面上定義多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)，對(duì)所述多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)中的一個(gè)以上網(wǎng)格點(diǎn)確定研磨修正，所述研磨修正定義在所述多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)中的所述一個(gè)以上網(wǎng)格點(diǎn)中的每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的研磨量，由此在所述多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)中的所述一個(gè)以上網(wǎng)格點(diǎn)中的所述每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)處去除一定量的原材料，其中在所述多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)中的所述一個(gè)以上網(wǎng)格點(diǎn)中的所述每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)處去除的原材料的所述量取決于所述多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)中的所述一個(gè)以上網(wǎng)格點(diǎn)中的相應(yīng)每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)處的所述研磨修正的大小，通過(guò)使與所述第二齒輪件嚙合的所述第一齒輪件轉(zhuǎn)動(dòng)，使得所述兩齒輪件之間的接觸從至少第一網(wǎng)格點(diǎn)轉(zhuǎn)移到第二網(wǎng)格點(diǎn)，由此研磨接觸在每個(gè)接觸網(wǎng)格點(diǎn)保持足夠的時(shí)間以在所述每個(gè)接觸網(wǎng)格點(diǎn)去除所述量的原材料，從而對(duì)所述齒輪組進(jìn)行研磨。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)所述多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)中的每個(gè)網(wǎng) 格點(diǎn)確定研磨修正。 '
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，對(duì)所述多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)中的每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)進(jìn)行研磨。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括與之依次地進(jìn)行的另一 研磨循環(huán)。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述另一研磨循環(huán)包括在所述 齒腹表面上預(yù)定數(shù)量的點(diǎn)處的掃描研磨。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述另一研磨循環(huán)包括在所述 齒腹表面上預(yù)定數(shù)量的點(diǎn)處的縮短的掃描研磨。
7. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述另一研磨循環(huán)包括在所述 齒腹表面上并由齒表面網(wǎng)格定義的離散位置的研磨。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)中的一個(gè)以上網(wǎng)格點(diǎn)的所述研磨修正定義如下(a)測(cè)得的所述多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)中的所述一個(gè) 以上網(wǎng)格點(diǎn)與所述多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)中的所述一個(gè)以上網(wǎng)格點(diǎn)的相應(yīng)參考位置的位 置偏差除以(b)所述多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)中的相應(yīng)所述一個(gè)以上網(wǎng)格點(diǎn)的研磨效率去 除值。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，嚙合時(shí)所述第一和第二齒輪件 中每個(gè)齒輪件的所述齒腹表面上的所述多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)對(duì)應(yīng)；且所述研磨修正表示為合并的網(wǎng)格表面。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在研磨預(yù)定數(shù)量的齒輪組 后，再次測(cè)量所述位置偏差并建立新的研磨修正。
11. 一種研磨包括第一齒輪件和第二齒輪件的齒輪組的方法，所述方法包括在所述第一齒輪件和第二齒輪件中的每個(gè)齒輪件的齒腹表面上定義多個(gè) 網(wǎng)格點(diǎn)，其中嚙合時(shí)所述第一齒輪件和第二齒輪件中的每個(gè)齒輪件的所述齒腹表面上的所述網(wǎng)格點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，對(duì)所述多個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)中的每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)確定研磨修正，其中所述研磨修正表示 為合并的第一齒輪件和第二齒輪件網(wǎng)格表面，所述研磨修正定義所述網(wǎng)格點(diǎn)中 的每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)處的研磨量，由此在所述網(wǎng)格點(diǎn)中的每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)處去除一定量的 原材料，其中在所述網(wǎng)格點(diǎn)中的每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)處去除的原材料的所述量取決于所 述網(wǎng)格點(diǎn)中的相應(yīng)的每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)處所述研磨修正的大小，通過(guò)使與所述第二齒輪件嚙合的所述第一齒輪件轉(zhuǎn)動(dòng)，使得所述兩齒輪件 之間的接觸從至少第一對(duì)相應(yīng)網(wǎng)格點(diǎn)轉(zhuǎn)移到第二對(duì)相應(yīng)網(wǎng)格點(diǎn)，由此研磨接觸 在每對(duì)接觸網(wǎng)格點(diǎn)處保持足夠的時(shí)間以在所述每對(duì)接觸網(wǎng)格點(diǎn)處去除所述量 的原材料，從而對(duì)所述齒輪組進(jìn)行研磨。
12. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，所述研磨修正定義如下 (a)測(cè)得的網(wǎng)格點(diǎn)與所述網(wǎng)格點(diǎn)的相應(yīng)參考位置的位置偏差除以(b)所述相應(yīng)網(wǎng)格點(diǎn)的研磨效率去除值，其中測(cè)得的網(wǎng)格點(diǎn)的所述位置偏差和所述研磨效 率去除值各表示為合并的網(wǎng)格表面。
13. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括與之依次進(jìn)行的 另一研磨循環(huán)。
14. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述另一研磨循環(huán)包括 在所述齒腹表面上預(yù)定數(shù)量的點(diǎn)處的掃描研磨。
15. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述另一研磨循環(huán)包括 在所述齒腹表面上預(yù)定數(shù)量的點(diǎn)處的縮短的掃描研磨。
16. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述另一研磨循環(huán)包括在所述齒腹表面上并由所述網(wǎng)格點(diǎn)定義的離散位置的研磨。
17. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在研磨預(yù)定數(shù)量的齒輪 組后，再次測(cè)量所述位置偏差并建立新的研磨修正。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可控制的齒輪研磨工藝，由此可在齒表面上的離散位置修改研磨工藝，從而選擇性地修改齒腹表面。
文檔編號(hào)B23F19/02GK101522353SQ200780037858
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2007年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月12日
發(fā)明者H·J·斯塔特費(fèi)爾德 申請(qǐng)人:格里森工場(chǎng)