專利名稱：用于齒輪的樣品及小批量生產(chǎn)的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于齒輪的樣品及小批量生產(chǎn)的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
在齒輪的生產(chǎn)中，樣品或小批量生產(chǎn)近來已變得日趨重要。當制造 非常昂貴并且較大的工件時，應(yīng)該避免使作為樣品進行加工的初始工件 成為不合格品而被丟棄掉。尤其是，由于對于較短的制造時間的需求， 因此需要一種新穎的、非常靈活而且快速的制造過程。
前述用于樣品生產(chǎn)的過程可以分成以下的方法步驟
1. 根據(jù)輪廓和側(cè)面修正的選擇、所選取的精度等，進行輪齒的初始設(shè)
計；
2. 確定生產(chǎn)工藝和精加工方法；
3. 通過車削、鉆削等制造毛坯；
4. 例如通過滾銑、插削、滾磨或成形磨削對輪齒進行預(yù)切削；
5. 進行淬火或熱處理；
6. 可選地，通過滾磨或成形磨削來進行精細磨光；
7. 在試驗臺上或在實際的傳動裝置中對樣品齒輪進行試驗操作；以及
8. 改進新設(shè)計或初步開始試制生產(chǎn)。
在前述過程中， 一旦在方法步驟3中確定輪廓，就將工具設(shè)計成用 于預(yù)切削輪齒以及用于精細磨光，并啟用該工具。這些工具的制造時間 和交貨時間非常長，有可能高達三個月.關(guān)于工具的期望的改變或制造 缺陷僅在工具的初次使用的過程中才會顯露出來，并因此不可避免地導(dǎo) 致必要的再加工，例如滾刀的去除涂辱、再次研磨或重新涂覆。這樣會 導(dǎo)致幾天或幾星期的生產(chǎn)損失。
至于在前述方法的步驟3和6中，預(yù)切削輪齒以及精細磨光應(yīng)通過 滾磨來實現(xiàn)，而這種滾磨需要具有特殊的輪齒輪廓形狀的電鍍修整工具。這種修整工具的制造同樣需要數(shù)星期的交貨時間。作為適配于輪廓 的修整工具的可普遍應(yīng)用的替換物，還可以使用萬能修整工具，利用該
萬能修整工具可以逐線(line by line)修整蝸桿砂輪。此處，通過對磨 床或修整機床的控制，而由此生產(chǎn)出特殊的輪廓形狀。在該方法中，不 存在用于特殊工具的交貨時間。然而不利的是，從圓柱形毛坯修整成蝸 桿砂輪需花費數(shù)小時。如果在初始工件的滾磨之后必需例如針對齒形 角、尖作圓角或齒冠深度而對齒形進行修正，則當使用萬能修整工具時， 就必須重新開始漫長的逐線修整周期。取決于進行修正的程度，這種周 期可能會非常長。但是，在使用特殊設(shè)計的輪廓修整器的情況下，由于 必須將修整工具送回到工具供應(yīng)商處進行修正，因此會造成甚至更嚴重 的生產(chǎn)延遲，該延遲可能是數(shù)星期。
與前述過程的方法步驟3和6相對應(yīng)，還可以借助于成形磨削方法 通過成形磨削來執(zhí)行預(yù)切削輪齒和精細磨光的步驟。當修整時，在磨削 件上采用相反的輪廓并且隨后在磨削過程中將輪廓傳遞到工件上，其中 筒單類型的運動一一例如在旋轉(zhuǎn)磨削件的同時的非常緩慢的線性運 動一一基本上就已足夠。與前述滾磨方法相比，因為成形磨削方法顯然 較慢，所以其在加工時間方面具有缺點。特別是在尺寬較大且齒數(shù)較多 的情況下，需要明顯較長的磨削時間。如果使用成形磨削來預(yù)切削輪齒， 則必須形成全齒高。這被稱作在固相塊中進行磨削，其中加工時間再次 明顯長于滾磨的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在工具成本最小化的情況下明顯縮短樣品或小批 量的制造時間。其應(yīng)允許對未加工出齒或預(yù)先加工出齒、并可能已硬化 的齒輪進行加工。此外，因為在任意的輪廓改型的情況下，所有的輪齒 都可利用一個磨削工具和一個修整工具進行生產(chǎn)，所以該方法應(yīng)可以得 到普遍應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明，該目的最初是通過具有權(quán)利要求1的特征的設(shè)備來實現(xiàn)。
因此，提供一種用于齒輪的樣品及小批量生產(chǎn)的設(shè)備，它包括盤狀修 整工具，才艮據(jù)優(yōu)選實施例，該盤狀修整工具一方面具有不對稱的側(cè)面形狀， 并且具有限定的頭部半徑。修整工具在其右側(cè)和左側(cè)的錐形側(cè)面上具有 相同或不同的側(cè)面角度，并具有限定的頭部半徑。利用這種修整工具，既可修整蝸桿砂輪又可修整成形磨盤。這種可普遍應(yīng)用的修整工具可無 關(guān)于各輪齒的模數(shù)和壓力角而進行使用。這里，可以實現(xiàn)磨削工具中所 有的輪廓改型。在蝸桿砂輪中，例如可從圓柱形毛坯生產(chǎn)出不同數(shù)量的 螺紋。于是能夠完全省略定購預(yù)成形的蝸桿砂輪，如上所述，定購預(yù)成 形的蝸桿砂輪需要較長的交貨時間。
在已知的用于樣品的制造方法中，用戶也已嘗試去完全消除不希望 的蝸桿砂輪的交貨時間。但是，在借助于滾磨方法的樣品生產(chǎn)中，必需 形成不同的預(yù)成形蝸桿砂輪的庫存，以便能夠?qū)μ囟ǖ凝X加工數(shù)據(jù)靈活 地做出反應(yīng)。由于螺紋的壓力角、模數(shù)和數(shù)量的多種組合，因此當生成 相應(yīng)的庫存時產(chǎn)生了非常大量的蝸桿砂輪，這樣導(dǎo)致較高的成本負擔。 利用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，現(xiàn)在可以僅將少量的一一例如兩至三個一一圓 柱形毛坯放入庫存中，然后可以根據(jù)具體規(guī)格靈活地進行修整。在獨立權(quán)利要求后的從屬權(quán)利要求中提供了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的 有利方面。
因此，盤狀修整工具的一個側(cè)面可包括15°到25°、優(yōu)選地為20。的 角度，而另一側(cè)面包括10。到14°、優(yōu)選地為12。的角度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的方面，頭部半徑可以是0.3 mm至0.7 mm， 優(yōu)選地為0.5 mm。
最后，有利地，盤狀修整工具在其表面上借助于硬質(zhì)材料進行增強。
根據(jù)其表面的進一步有利的構(gòu)造，盤狀修整工具可覆以不同的顆 粒。例如，在側(cè)面上，可在表面上選用粗顆粒，當成形蝸桿時其例如可 用于預(yù)磨削。另一方面，在圓角部的區(qū)域覆以細顆粒。這樣，例如，可 成形盤，并且此處利用相應(yīng)的輪廓修正可以在盤上產(chǎn)生高質(zhì)量的表面。
本發(fā)明的設(shè)備可用于傳統(tǒng)的CNC (計算機數(shù)值控制)滾磨和成形磨 削機床中的蝸桿砂輪或磨盤的修整。由于根據(jù)本發(fā)明的超過CNC滾磨 和成形磨削機床的擺動角范圍的不同側(cè)面角度，因此可獲得具有多個度 數(shù)的壓力角范圍，例如壓力角的范圍ct=12°至25° 。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的通過一種用于齒輪的樣品及小批量生產(chǎn)的方 法來實現(xiàn)，該方法利用在權(quán)利要求7中所述的方法步驟并使用上述的設(shè) 備。在該方法中，可修整的磨盤和可修整的蝸桿砂輪以本身已知的方式 進行使用。將磨盤和蝸桿砂輪安裝在工具軸上。在齒輪的樣品或小批量 生產(chǎn)中，將蝸桿砂輪用于所謂的粗加工，其提供較高的去除率并由此提 供較短的加工時間。另一方面，安裝在工具軸上的磨盤用于修光，由此， 獲得具有良好表面質(zhì)量的齒輪樣品，并且可生產(chǎn)所有的輪廓改型。
與根據(jù)本發(fā)明的過程相對應(yīng)，首先借助于盤狀修整工具對設(shè)置在工 具軸上的蝸桿砂輪進行預(yù)成形，并隨后進行精成形。另外，可以利用盤 狀修整工具對連同蝸桿砂輪一起設(shè)置在工具軸上的磨盤進行成形，其
中，可以通過CNC滾磨和成形磨削機床的CNC控制而自由并靈活地 對成形磨盤進行成形，由此獲得非常高的成形質(zhì)量。
根據(jù)該方法的具體方面，預(yù)成形可借助于所謂的犧牲盤(sacrificial disk)對圓柱形蝸桿毛坯或盤毛坯進行沖壓。此處，將犧牲盤理解成用 于快速且粗略地去除材料、并能夠在相應(yīng)的預(yù)成形步驟后丟棄的工具。
借助于上述盤狀修整工具，現(xiàn)在可以在無需更換修整工具的情況下 對兩種工具 一 一 即蝸桿砂輪和磨盤 一 一 進行成形以及磨利。
利用相應(yīng)地成形的蝸桿砂輪或磨盤，可借助于滾磨和成形磨削的結(jié) 合來磨削要被制造的齒輪的輪齒。


將參照附圖中所示的實施例來詳細地描述本發(fā)明的其它特征、細節(jié) 和優(yōu)點。
唯一的附圖示出了在本發(fā)明優(yōu)選實施例的構(gòu)造中的盤狀修整工具。
具體實施例方式
在唯一的附圖中示出了盤狀修整工具，該盤狀修整工具可安裝在未 示出的CNC滾磨和成形磨削機床中并可由所迷機床驅(qū)動。
如從圖中得知，盤狀修整工具10具有兩個傾斜的側(cè)面12和14，它 們在頭部區(qū)域16中會聚。
位于盤狀修整工具10的螺栓連接側(cè)上的側(cè)面12包括20。的角度， 而相對的側(cè)面包括12。的角度。頭部區(qū)域16具有限定的頭部半徑R=0.5 mm。在側(cè)面和頭部圓角部一帶，借助于硬質(zhì)材料對盤狀修整工具進行
增強。這種硬質(zhì)材料的增強材料可以例如是所謂的PCD增強材料，即 聚晶金剛石增強材料。通過在本身已知的例如利勃海爾公司 (Liebherr)的LCS系列的CNC絲和成形磨削機床上使用上述修 整盤，可以實現(xiàn)如下的用于齒輪的樣品及小批量生產(chǎn)的方法，該方法 可以分成以下方法步驟
1. 通過裝配工具、使工具平衡等來設(shè)立機床；
2. 輸入加工參數(shù)、輪齒和工具數(shù)據(jù)；
3. 借助于上述盤狀修整工具，例如從圃柱形固相磨削件預(yù)成形蝸桿砂 輪；
4. 借助于上述盤狀修整工具對蝸桿妙-輪進行精成形；
5. 借助于上述盤狀修整工具對磨盤進行成形；
6. 通過使用前述已成形的蝸桿砂輪和磨盤，借助于相結(jié)合的滾磨和成形 磨削來磨削輪齒；
7. 測量輪齒；并且
8. 成形磨削到一定尺寸，當所測量的輪齒與特定的數(shù)據(jù)相對應(yīng)時，便可 對應(yīng)于測量結(jié)果采用所輸入的相同的機床設(shè)定數(shù)據(jù)，或者在輪齒與特 定的數(shù)據(jù)不對應(yīng)的情況下，可通過調(diào)整CNC滾磨和成形磨削機床、 或通過借助于可普遍應(yīng)用的盤狀修整工具再次修整工具來進行修正。
權(quán)利要求
1.一種用于齒輪的樣品及小批量生產(chǎn)的設(shè)備，所述設(shè)備具有盤狀修整工具，其特征在于，所述盤狀修整工具具有預(yù)定的側(cè)面形狀和限定的頭部半徑。
2. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，所述盤狀修整工具具有不 對稱的側(cè)面形狀。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于， 一個側(cè)面包括15。到 25°、優(yōu)選地為20。的角度，而另一側(cè)面包括10。到14°、優(yōu)選地為12。的角 度。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述頭部半 徑為0.3 mm至1.5 mm,優(yōu)選地為0.5 mm。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述盤狀修 整工具由硬質(zhì)材料增強。
6. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述盤狀修整 工具在其側(cè)面上覆以粗顆粒，并在其圓角部上覆以細顆粒。
7. —種用于齒輪的樣品及小批量生產(chǎn)的方法，所述方法利用如前i^5L 利要求中任一項所述的設(shè)備，所述方法包括以下步驟預(yù)成形蝸桿妙、輪，精成形所述蝸桿砂'輪，成形與所述蝸桿砂-輪一起設(shè)置在工具軸上的磨盤， 通過滾磨和/或成形磨削來磨削要被制造的齒輪的輪齒。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述預(yù)成形是借助于犧牲 盤對圓柱形蝸桿毛坯或盤毛坯進行沖壓。
9.如前a利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法通過 借助于計算機的控制來執(zhí)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有修整盤的用于齒輪的樣品及小批量生產(chǎn)的設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，修整盤具有不對稱的側(cè)面形狀和限定的頭部半徑。此外，本發(fā)明涉及一種通過使用這種修整盤而用于齒輪的樣品及小批量生產(chǎn)的方法。
文檔編號B23F1/00GK101513682SQ20091000767
公開日2009年8月26日 申請日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月21日
發(fā)明者威利·德姆勒, 曼弗雷德·燦克爾 申請人:利勃海爾-齒輪技術(shù)有限責(zé)任公司