本申請涉及采用偏心地移動的磨削工具對錐齒輪進行機加工的裝置。

背景技術：
已知的是，錐齒輪可以利用磨削工具進行機加工。所謂的杯形砂輪經(jīng)常在這種情況下使用。所謂的非連續(xù)成型磨削為根據(jù)單齒分度方法的磨削加工。特別地，非連續(xù)成型磨削被用于加工切入的冠齒輪。在杯形砂輪的插入期間，杯形砂輪的輪廓在待制造的冠齒輪的材料中成形。相應的方法也因此被認定為分度成形方法。在螺旋齒錐齒輪的磨削期間，一齒隙的凹齒面使用杯形砂輪的外圓周表面制造，且該齒隙的凸齒面使用杯形砂輪的內圓周表面制造。如果這是以雙面切割方式，也稱為完全切割方式來執(zhí)行，該方式典型地用于加工冠齒輪的切入式磨削情況中，齒隙的兩齒面被同時磨削。相反地，在單面磨削中，只有齒隙的凹齒面或者只有齒隙的凸齒面被磨削。這種情況下，工件整個齒寬上的大量接觸表面形成了螺旋齒錐齒輪的切入式磨削。冷卻液不能到達此處的磨削區(qū)。由于大量的接觸表面以及不理想的冷卻，所謂的磨削燒傷可能發(fā)生在工件的齒面上。此外，碎屑的移除可能發(fā)生問題，而且杯形砂輪可能被金屬顆粒堵塞。已知的是，砂輪的切入式移動可以使得中心點重疊的砂輪發(fā)生偏心輔助運動，從而因此補救了所提出的問題或者在磨削加工過程中減少它們的影響。由于上述重疊，杯形砂輪中心點在沿著環(huán)繞中心點的軌道上運動。這個軌道的半徑被設定為偏心行程，且相對于杯形砂輪的半徑而言較小。由于這個運動，杯形砂輪從幾何學上考慮將僅僅在一點處接觸工件，然而，事實上，其是因為進給運動而通過接觸所產生的、被局部限定的區(qū)域。偏心速度與杯形砂輪的速度的比值便是所謂的偏心率。偏心輔助運動能夠通過按固定規(guī)范的形式分別設定偏心率或者偏心速度而在磨床中產生。磨削盤和冠齒輪之間的不希望存在的大量表面接觸可以通過偏心運動來避免。周期偏心運動重合的詳細內容可以參考，比如，德國公開申請DE2721164A和DE2445483A。偏心運動的原理顯然源自發(fā)明者瓦古利，其在1967年做出了相應的研究。圖1A顯示了所謂瓦古利方法的示意圖，其中杯形砂輪2繞著輪中心點M1旋轉，該中心點相對于瓦古利輪3的中心點M2偏移小段距離e(其被稱為瓦古利偏心距)。偏心率被限定為偏心速度除以杯形砂輪2的速度之比值。杯形砂輪2以角速度ω1繞著中心點M1旋轉。偏心運動引起了杯形砂輪2的中心點M1繞著M2的圓周運動。這個圓周運動在x方向和y方向上具有運動分量。在其他比率為常量的情況下，具有齒面的杯形砂輪2的接觸頻率、杯形砂輪2上該接觸區(qū)域的位置、以及兩面切割情況下凹齒面和凸齒面的接觸階段及其在杯形砂輪2上可能發(fā)生的平移，都取決于所選擇的偏心率。比如，如果假設偏心旋轉角為0°的情況下(此處0°的位置與y軸線一致)，杯形砂輪2和齒隙5的凹面5.1之間的接觸發(fā)生在區(qū)域4(見圖1A)中，因此，在偏心旋轉了180°之后，杯形砂輪2和齒隙5的凸面(在圖1A中，下一齒隙的凸面用附圖標記5.2表示)之間的接觸會發(fā)生。如果偏心率為1，在杯形砂輪2的一個回轉中偏心旋轉一次。且在每一完整的回轉期間，杯形砂輪2接觸齒隙5的凹面5.1一次(在0°)，杯形砂輪2接觸齒隙5的凸面一次(在180°)。該接觸通常發(fā)生在相同區(qū)域中。如果偏心率為2，在杯形砂輪2的一整個回轉期間杯形砂輪2分別與齒5的凹面5.1(在0°和180°)或者與齒5的凸面(在90°和270°)接觸兩次。在偏心率為0.5的情況下，凹面5.1在0°和720°處接觸，而凸面在360°和1080°處接觸。這些分別限定的角度與杯形砂輪2的固定坐標系統(tǒng)有關，且在所述的三種特殊情況下，沿著砂輪邊緣，從整個回轉到杯形砂輪2的整個回轉都沒有發(fā)生接觸區(qū)偏移。然而，一般來說，杯形砂輪2上的接觸區(qū)偏移發(fā)生在每一完整回轉中，這樣整個砂輪的邊緣被用于工件1的磨削機加工。被預定好的偏心率也可以是有理數(shù)實際的示例中，偏心率為0.7。這種情況下，凹面5.1的接觸可以在0°和514.2857°(對應于砂輪邊緣上的154.2857°)處發(fā)生，且凸面在257.1428°和771.4286°(對應于砂輪邊緣上的51.4286°)處發(fā)生。如果杯形砂輪2執(zhí)行了多個完整的回轉，這些接觸區(qū)平移得越來越遠，且最終輪廓8上的整個砂輪邊緣被用于磨削機加工。圖1B顯示了沿著線X1-X1剖開杯形砂輪2一部分的截面。杯形砂輪2的輪廓8可以在圖1B中辨認出來。由于疊加的偏心運動，杯形砂輪2的輪廓8的外邊緣8.1和工件1的凹面5.1其整個表面之間的、以及杯形砂輪2的輪廓8的內邊緣8.2與凸面的整個表面之間的(過于)大量的表面接觸得以避免。比如，美國《TheGleasonWorks》2008年5月修訂版14-15頁上，H.J.Stadtfeld的文章“現(xiàn)代錐齒輪磨削原則”，記載了具有疊加偏心運動的磨削方法的詳細內容。大體上，此后都涉及砂輪，盡管在一些具體的情況下，它們大部分都為杯形砂輪。研究已經(jīng)表明，磨削燒傷仍然可以在根據(jù)瓦格利方法偏心地安裝的砂輪上形成。此外，這些偏心安裝的砂輪仍然會被金屬碎屑堵塞。此外，這些砂輪會具有較短的使用壽命。

技術實現(xiàn)要素：
因此，本發(fā)明是基于提供一種使得這樣的偏心安裝的砂輪進一步提高使用壽命的方法的目的而進行的。根據(jù)本發(fā)明，通過根據(jù)本專利權利要求1的裝置，以及根據(jù)本專利權利要求12的方法，達到該目的。該目的通過根據(jù)本發(fā)明的裝置達到，所使用的裝置安裝有用于接納錐齒輪工件(優(yōu)選地是螺旋齒錐齒輪工件)的工件主軸、用于接納砂輪的工具主軸、以及用于加工錐齒輪工件的多個驅動器。砂輪執(zhí)行繞著工具主軸旋轉軸線的旋轉，且砂輪接合在錐齒輪工件中，從而在錐齒輪工件加工期間移動材料。繞著工具主軸旋轉軸線的旋轉與偏心運動疊加，這樣砂輪不會沿著整個凸和/或凹面利用其外和/或內磨削表面連續(xù)地移除材料，但是會間歇地接合在錐齒輪工件中并且只在磨削表面的整個圓周的n{其中}個接觸點處接合。本發(fā)明的特點在于，該裝置是為了允許調整該偏心移動的目的而設計的，從而，在第一加工階段之后，在下一個加工階段中限定砂輪磨削表面的整個圓周上的接觸點數(shù)量為m{其中}個，其中m個接觸點與n個接觸點不同之處在于角距離。以下的條件適用于m＝n的情況。根據(jù)本發(fā)明，角距離總是與砂輪有關，即，角距離建立在砂輪的坐標系中。砂輪的坐標系被固定連接到砂輪，且繞著砂輪旋轉軸線隨其旋轉而旋轉。n和m個接觸點的建立也與砂輪有關。當所謂的接觸點在此處提及之時，要考慮到接觸點是幾何值，是從理論計算觀察而得。實際上，砂輪和工件之間的接觸發(fā)生在所謂的接觸區(qū)中，然而其通過相應的接觸點來限定。根據(jù)本發(fā)明，角距離被選擇為，所有接觸區(qū)上的角(均勻)分布連續(xù)地發(fā)生在砂輪磨削內表面和外表面的整個圓周上，也即，所有接觸區(qū)的(均勻)分布是固定地連接到砂輪的。為了能夠執(zhí)行對均勻角分布的監(jiān)控，在不同角度(沖程角)處，砂輪接觸錐齒輪工件的材料，這些不同的角度必須相對于砂輪固定。換句話說，在第一機加工階段中，而不是在進一步的機加工階段中，不同的沖程點都相對于砂輪而建立。進一步的有利實施方式可以通過本專利從屬權利要求得知。附圖說明本發(fā)明的示例性實施方式將參考附圖做更為詳細的說明。圖1A顯示了杯形砂輪的示意圖，其偏心地以已知方式安裝在瓦古利輪上，且對冠齒輪工件的齒隙進行加工；圖1B顯示了根據(jù)圖1A的杯形砂輪一部分沿著線X1-X1剖開的示意截面圖；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明具有杯形砂輪的磨床的部分示意圖，其被安裝從而可以在工具主軸上旋轉，且具有待加工的錐形齒輪工件，其可旋轉地安裝在工件主軸上，其中杯形砂輪和錐齒輪工件在圖示這一時刻并不接合；圖3為根據(jù)本發(fā)明具有杯形砂輪的磨床一部分的部分示意性細節(jié)圖，其被安裝從而可在工具主軸上旋轉，且具有錐齒輪工件(此處為螺旋齒錐齒輪)，其可旋轉地安裝在工件主軸上，其中杯形砂輪和錐齒輪工件在圖示時刻接合；圖4A顯示了砂輪的示意圖，其偏心地安裝，且根據(jù)本發(fā)明處在單面切割的第一加工階段中，與待加工的工件材料在每一完整的回轉中在兩個固定(沖程)點處接觸；圖4B顯示了根據(jù)圖4A的砂輪的示意圖，在單面切割的第二加工階段中，其與待加工的工件材料在每一完整的回轉中在兩個其他的固定(沖程)點處接觸；圖5顯示了砂輪的杯側的示意圖，該輪偏心地安裝且根據(jù)本發(fā)明被細分為多個圓弧段，其中每一圓弧段具有(沖程)點；圖6顯示了進一步的砂輪的杯側的示意圖，該輪偏心地安裝，且根據(jù)本發(fā)明被分為六個圓弧段，每個圓弧段具有一(沖程)點，其中圓弧段相互間隔分開；圖7顯示了砂輪杯側的示意圖，該輪偏心地安裝且根據(jù)本發(fā)明被分為用于粗加工和精加工的多個圓弧段；圖8顯示了示意砂輪的一系列瞬時示意視圖A1-A7，該輪偏心地安裝且根據(jù)本發(fā)明具有兩個接觸點，并用于單面切割中(此處圓弧偏心運動被簡單的上下運動替代)；圖9顯示了杯形砂輪的示意側視圖，其偏心地安裝，用于單面切割中，且根據(jù)本發(fā)明其在輪廓的外邊緣上具有多個接觸點，其中有兩個接觸點是可見的；圖10顯示了具有本發(fā)明杯形砂輪的示例性工具其主軸的示意性截面圖，其可以通過兩條皮帶和皮帶輪驅動。具體實施方式本說明書內容中所使用的術語同樣使用在相關的出版物和專利中。然而，需要注意的是，這些術語的使用僅是為了更好的理解。本發(fā)明的構思以及專利權利要求的保護范圍不因為術語的特定選擇而被限置到其解釋中。本發(fā)明可輕易地轉換為其他術語體系和/或技術領域。該術語可相應地應用于其他技術領域。本發(fā)明的裝置20包括，如圖2和3示意所示，工件主軸21，其設計為容納錐齒輪工件31(此處為標志性的冠齒輪31.1形式)。此外，其包括用于容納砂輪24(此處為杯形砂輪形式)的工具主軸42，以及用于對錐齒輪工件31機加工的多個驅動器(如B1，B2，B3和未在圖中示出的進一步的驅動器)。在錐齒輪工件31機加工期間，砂輪24繞著工作主軸42的旋轉軸線R1進行旋轉(相應角速度用ω表示)。砂輪24接合在錐齒輪工件31中，也即如圖3所示的螺旋齒齒輪31.2的基部上，從而移除材料。繞著旋轉軸線R1的旋轉與偏心運動疊加，這樣砂輪24不會不間斷地利用其磨削外表面和/或內表面來移除材料。根據(jù)本發(fā)明，砂輪24僅僅在砂輪24的磨削外表面和/或內表面的整個圓周上的n個接觸點(被稱為沖程點)處接合到錐齒輪工件31中，從而在接觸區(qū)中移除其中的材料。在圖3中，偏心運動E示意地由雙箭頭表示。大體上，旋轉軸線R1在杯形砂輪24軸向部分中借由疊加的圓弧偏心運動E稍稍地上下移動。在三維上考慮，杯形砂輪24沿著小型軌道完成了偏心運動，比如如圖1A所示和結合這個附圖所進行的說明。圖2和3顯示了杯形的砂輪24(被稱為杯形砂輪)，在其輪廓28上有環(huán)狀邊緣外表面28.1以及環(huán)狀邊緣內表面28.2。在圖3中，環(huán)狀邊緣外表面28.1對齒33的凹齒面機加工，而環(huán)狀邊緣內表面28.2對齒輪工件31.2的齒32的凸齒面機加工。為了簡潔起見，本發(fā)明的原理基于砂輪24在下面的附圖中說明，該砂輪用于凹齒面單面切割或者凸齒面的單面切割。接觸點或者相應的接觸區(qū)位于砂輪24的環(huán)狀邊緣外表面28.1或環(huán)狀邊緣內表面28.2上。也即，接觸點或接觸區(qū)位于輪廓28的外側或者內側。圖9顯示了接觸點或接觸區(qū)位于環(huán)狀邊緣外表面28.1的情況。在根據(jù)本發(fā)明的用于兩面切割的砂輪24的情況下，接觸區(qū)位于外表面28.1上并且同時位于內表面28.2上，其中外表面28.1的接觸區(qū)以與內表面28.2的接觸區(qū)有關的方式成角度地扭轉。下面的規(guī)則適用于這種情況：-偏心率EV為1之時，在單面切割的情況下，在外表面28.1或內表面28.2上僅有一個接觸點；-偏心率EV為1之時，在雙面切割的情況下，在外表面28.1和內表面28.2上僅有一個接觸點，其中接觸點之間成角度地以180°扭轉；-偏心率EV為2之時，在單面切割的情況下，在外表面28.1或內表面28.2上僅有兩個接觸點；-偏心率EV為2之時，在雙面切割的情況下，在外表面28.1上有兩個接觸點并且在內表面28.2上有兩個接觸點，其中接觸點之間成角度地以90°扭轉。外表面28.1的接觸點比如在0°和180°處，內表面28.2的接觸點在比如90°和270°處。這個規(guī)則可以總結如下：-單面切割的情況下，偏心率EV...