專利名稱：加工工藝的自適應(yīng)控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在執(zhí)行金屬切削工藝的機(jī)床中作為刀具相對(duì)于工件位置的函數(shù)來(lái)確定可調(diào)自適應(yīng)控制設(shè)定點(diǎn)的方法。
背景技術(shù)：
自適應(yīng)控制通常涉及一種特殊類型控制系統(tǒng)，其能夠修改其算法，以更好地調(diào)整具有時(shí)變或不確定動(dòng)態(tài)的物理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常使用高級(jí)非線性反饋或前饋的方案，并且 常常包括某種技術(shù)學(xué)習(xí)，因此，該控制分析集體反饋，并且隨著時(shí)間流逝而提高系統(tǒng)性能。然而，在機(jī)床行業(yè)中，自適應(yīng)控制涉及一種相對(duì)簡(jiǎn)單的策略，因此為了維持恒定負(fù)載，機(jī)床控制根據(jù)刀具主軸反饋(通常例如為總功率、扭矩或電流)來(lái)調(diào)整加工進(jìn)給速度。自適應(yīng)控制是在工藝過(guò)程中觀察功率水平并且向上或向下設(shè)置地調(diào)整進(jìn)給速度倍率(override)以維持期望的功率水平的人類操作員的自動(dòng)化等效物。當(dāng)然，自適應(yīng)控制系統(tǒng)比人類更可靠并且以更快的反應(yīng)時(shí)間執(zhí)行該功能。在機(jī)床領(lǐng)域已知自適應(yīng)控制幾十年。當(dāng)前，可通過(guò)大多數(shù)計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床(CNC)生產(chǎn)商或許多其他所謂的第三方供應(yīng)商市售獲得自適應(yīng)控制系統(tǒng)。機(jī)床用戶的益處包括在工件材料、刀具條件或其他工藝條件隨時(shí)間變化的情況下，更大的工藝穩(wěn)定性；較少的刀具危險(xiǎn)性和工件損傷；較少需要人類干預(yù)；以及較少的設(shè)置和工藝優(yōu)化方面的努力。在加工工藝過(guò)程中，自適應(yīng)控制系統(tǒng)常常開(kāi)啟或關(guān)閉，并且通常允許用戶在一個(gè)周期內(nèi)對(duì)不同刀具或加工操作編程不同的設(shè)定點(diǎn)數(shù)值，諸如將對(duì)具有自動(dòng)換刀裝置的通用加工中心有利。假設(shè)在加工工藝過(guò)程中，關(guān)鍵工藝條件，諸如接觸工件的刀具的嚙合長(zhǎng)度或面積、冷卻劑應(yīng)用等等都是相對(duì)恒定的，大的刀具主軸功率就產(chǎn)生合理的工藝健康情況測(cè)量值。在該情況下，目前的自適應(yīng)控制系統(tǒng)提供上述益處。圖I示出代表典型自適應(yīng)控制系統(tǒng)的方框圖。設(shè)定點(diǎn)功率為主命令輸入，將其與從該工藝測(cè)量到的功率比較。視需要，計(jì)算、過(guò)濾命令功率和反饋功率之間的差異，并且將其送給至自適應(yīng)控制模塊。自適應(yīng)控制系統(tǒng)的輸出為進(jìn)給速度的倍率，其用于實(shí)時(shí)修改零件的加工進(jìn)給速度，以便盡可能接近經(jīng)編程設(shè)定點(diǎn)地調(diào)節(jié)實(shí)際加工工藝的功率。圖2示出簡(jiǎn)化的自適應(yīng)控制函數(shù)，其能夠在圖I的“自適應(yīng)控制”模塊中實(shí)施該函數(shù)。該函數(shù)將應(yīng)用于至少一種刀具或加工周期的操作。在該圖中，沿水平軸線指出系統(tǒng)測(cè)量的總功率。沿垂直軸線給出進(jìn)給速度倍率輸出值。在經(jīng)編程的設(shè)定點(diǎn)數(shù)值Po，進(jìn)給速度倍率輸出值為100%。隨著加工功率增大，例如由于工件材料中的硬點(diǎn)或刀具鋒利性能降低，系統(tǒng)降低進(jìn)給速度。隨著測(cè)量到的功率變大，系統(tǒng)提高倍率百分比。圖2中所示的自適應(yīng)控制函數(shù)為直線，但是其不必如此。如圖中所示，典型的自適應(yīng)控制系統(tǒng)允許用戶指定進(jìn)給速度倍率的上限和下限。自適應(yīng)控制在齒輪制造工藝中(諸如錐齒輪磨削、錐齒輪切削以及桿刃(stickblade)磨削)還未被廣泛接受。主要原因在于，在錐齒輪制造工藝中，工件中的刀具嚙合度連續(xù)地變化。將總功率控制為恒定水平將在磨削輪中產(chǎn)生每一粒度的動(dòng)態(tài)變化負(fù)載(或在切削刀具中的每一單位切削刃長(zhǎng)度的負(fù)載)，因此，工藝最優(yōu)化尋求發(fā)現(xiàn)每一粒度的最高恒定負(fù)載(或切削刀具中的每一單位切削刃長(zhǎng)度)。因此，為有效起見(jiàn)，測(cè)量刀具主軸功率的自適應(yīng)控制系統(tǒng)將另外要求刀具嚙合的信息。然而，已知的自適應(yīng)控制系統(tǒng)不能直接測(cè)量和處理該另外的信息，所以不能在錐齒輪應(yīng)用中提供正常期待的益處。 在錐齒輪制造的應(yīng)用中，一種在已知自適應(yīng)控制系統(tǒng)的限制值附近作業(yè)的方法將把加工周期分為具有不同自適應(yīng)控制設(shè)定點(diǎn)數(shù)值的若干個(gè)小段。該方法將對(duì)錐齒輪有效， 但是除了反復(fù)試驗(yàn)以計(jì)算不同的設(shè)定點(diǎn)數(shù)值外，不存在已知方法。因而，自適應(yīng)控制系統(tǒng)將對(duì)每一零件外形都要求耗時(shí)和冗長(zhǎng)的微調(diào)，并且要求操作者有高度的專業(yè)技術(shù)，因而不利于自適應(yīng)控制的目的。在本領(lǐng)域中也已知模擬軟件系統(tǒng)，其最優(yōu)化刀具路徑，力圖穩(wěn)定刀具負(fù)載。該系統(tǒng)知道工件中的刀具嚙合的信息，所以能夠在零件加工程序中做出刀具路徑(切削的深度和角度)以及進(jìn)給速度調(diào)整，以便維持恒定負(fù)載。該模擬系統(tǒng)的限制在于，它們不實(shí)時(shí)工作，因而不能補(bǔ)償?shù)湫偷闹圃飙h(huán)境的變化，諸如刀具磨損、刀具或工件的材料和外形變化，以及由于人員變化的機(jī)床設(shè)置改變。另一問(wèn)題在于，已知模擬系統(tǒng)僅能夠?qū)κ褂镁哂邢薅ㄇ邢魅械墓に噥?lái)最優(yōu)化刀具路徑，即該軟件缺乏處理未限定刀具刃的材料切除工藝諸如磨削的能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及作為刀具相對(duì)于工件位置的函數(shù)來(lái)確定期望的功率水平，因此使得自適應(yīng)控制能夠具有先前諸如磨削錐齒輪之類的從固體加工難以達(dá)到的優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)選地，設(shè)定點(diǎn)功率(set point power)表達(dá)為比功率和展成齒輪的滾動(dòng)位置的函數(shù),或者表達(dá)為比功率和非展成(例如，成型)齒輪的切入位置(plunge position)。限定比功率，并且優(yōu)選將其在加工過(guò)程中按所限定的保持，即使在加工過(guò)程中工藝條件變化也是如此。


圖I示出傳統(tǒng)的自適應(yīng)控制系統(tǒng)。圖2示出典型的自適應(yīng)控制功能。圖3示出預(yù)切錐齒輪的硬精加工磨削的滾動(dòng)速度圖的例子。圖4示出錐齒輪的從固體磨削的滾動(dòng)速度圖的例子。圖5示出錐齒輪的從固體磨削中的工件小端處的初始刀具-工件嚙合。圖6示出錐齒輪的從固體磨削中約30%完成滾動(dòng)路徑的刀具工件嚙合。圖7示出錐齒輪的從固體磨削中約60%完成滾動(dòng)路徑的刀具工件嚙合。圖8示出錐齒輪的從固體磨削中約90%完成滾動(dòng)路徑的刀具工件嚙合。圖9示出根據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)控制系統(tǒng)。
圖10的圖形表示指定功率P’、指定金屬切除率Z’以及各種工藝條件之間的關(guān)系。圖11的圖形表示刀具接觸寬度的計(jì)算。圖12的圖形表示設(shè)定點(diǎn)功率的計(jì)算。
具體實(shí)施例方式在詳細(xì)解釋本發(fā)明的任何特征和至少一種構(gòu)造之前，應(yīng)理解，本發(fā)明的應(yīng)用不限于在以下說(shuō)明中提出或在附圖中示出的結(jié)構(gòu)和組件布置的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠?yàn)槠渌Y(jié)構(gòu)，并且能夠以各種方式實(shí)踐或執(zhí)行。同樣地，應(yīng)理解，本文使用的措辭和術(shù)語(yǔ)是為了說(shuō)明，不因?qū)⑵湟暈橄拗?。通常通過(guò)在計(jì)算機(jī)控制的機(jī)床上執(zhí)行的非展成和/或展成加工工藝制造錐齒輪，諸如US 6，669，415或US 6，712，566中公開(kāi)的那些機(jī)床，其全部公開(kāi)內(nèi)容包含在此以供參 考。在非展成工藝(例如，利用圓盤(pán)端面銑削刀具或杯型磨削輪)中，通過(guò)以下方式形成齒槽，即，將旋轉(zhuǎn)刀具進(jìn)給至工件中預(yù)定深度，抽出刀具，以及將工件分度至另一(通常是下一)齒槽位置。重復(fù)進(jìn)給、抽出和分度的步驟，直到形成所有齒槽。直接由刀具上的輪廓形狀產(chǎn)生工件上的齒的輪廓形狀?？蓤?zhí)行展成工藝，其中一旦將刀具(例如，圓盤(pán)端面銑刀或杯型磨削輪)進(jìn)給至預(yù)定深度，就能在稱為展成滾動(dòng)或搖臺(tái)滾動(dòng)(cradle roll)的預(yù)定相對(duì)滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)中，使刀具和工件一起滾動(dòng)，仿佛工件嚙合一個(gè)理論上的展成齒輪而滾動(dòng)一樣，理論上的展成齒輪的齒由刀具的切削表面來(lái)表現(xiàn)。齒輪齒的輪廓表面通過(guò)展成滾動(dòng)過(guò)程中的刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成。對(duì)每個(gè)齒槽重復(fù)進(jìn)給、滾動(dòng)、抽出和分度步驟，直到形成所有齒槽。從固體磨削錐齒輪正變得日益普遍。對(duì)于小批量生產(chǎn)，設(shè)置時(shí)間對(duì)制造經(jīng)濟(jì)性是非常關(guān)鍵的。與傳統(tǒng)的圓盤(pán)錐齒輪切削刀具不同，易于以短引導(dǎo)時(shí)間獲得磨削輪，并且可使其輪廓快速形成期望的外形。因而，相對(duì)于設(shè)置經(jīng)濟(jì)性而言，磨削非常有利。由于研磨技術(shù)的新發(fā)展，現(xiàn)在可通過(guò)磨削實(shí)現(xiàn)接近于用切削實(shí)現(xiàn)的材料切除率。這兩種因素的凈效應(yīng)是，在更多種情況下，與傳統(tǒng)切削工藝相比，從固體磨削更經(jīng)濟(jì)。除了短運(yùn)行工藝的經(jīng)濟(jì)性外，針對(duì)生產(chǎn)少量磨齒齒輪組的許多齒輪制造商還發(fā)現(xiàn)切削和磨削機(jī)床的所有權(quán)昂貴得驚人。對(duì)于這些制造商，從固體磨削可提供有吸引力的手段，不需要大規(guī)模的投資就能執(zhí)行半精加工和硬精加工操作。對(duì)于精磨削硬化的齒輪更是如此，在從固體磨削錐齒輪的過(guò)程中，刀具嚙合條件徑向地變化。在本文中，刀具嚙合的意思是部分刀具橫截面輪廓嚙合工件，以及在刀具旋轉(zhuǎn)方向上的刀具-工件接觸長(zhǎng)度。由于該原因，難以設(shè)置工藝條件，以獲得盡可能最激進(jìn)的材料切除而不導(dǎo)致刀具磨損、燒刃或其他問(wèn)題?，F(xiàn)有技術(shù)用于展成齒輪的從固體磨削的周期通常布置在兩個(gè)或三個(gè)旋轉(zhuǎn)中，其中在每個(gè)旋轉(zhuǎn)中，都通過(guò)相對(duì)于搖臺(tái)滾動(dòng)位置曲線的非標(biāo)準(zhǔn)搖臺(tái)滾動(dòng)速度來(lái)磨削齒槽。為了處理徑向變化的刀具嚙合條件，進(jìn)給速度曲線通常包括幾個(gè)坡段。對(duì)于每個(gè)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)給速度曲線通常都不同。應(yīng)理解，在本發(fā)明的背景下，當(dāng)已從每個(gè)齒槽切除特定量的原材料時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了工件的“一個(gè)旋轉(zhuǎn)”。例如，第一磨削旋轉(zhuǎn)可能從每個(gè)齒槽切除80%的期望原材料，而后來(lái)的第二磨削旋轉(zhuǎn)可能從每個(gè)齒槽切除20%的期望原材料。例如，三個(gè)旋轉(zhuǎn)磨削周期可能以相繼的60%、30%和10%的量從所有齒槽切除原材料。
圖3中的點(diǎn)線示出適合硬精加工展成齒輪的典型進(jìn)給速度曲線的例子。將不會(huì)在實(shí)際加工的過(guò)程中發(fā)生以(I)和(3)表示的加速和減速部段。在磨削輪接觸工件時(shí)，搖臺(tái)滾動(dòng)速度曲線為恒定函數(shù)，即部段(2)。也在圖3中繪出代表性的齒輪齒面，以示出搖臺(tái)滾動(dòng)位置與齒輪齒面的關(guān)系。為了表述相對(duì)復(fù)雜性，圖4示出與圖3中相同的齒輪的從固體磨削周期的一個(gè)旋轉(zhuǎn)的典型滾動(dòng)速度曲線的例子。由于在從固體磨削的情況下缺乏半精加工齒槽(至少第一旋轉(zhuǎn))，所以要求另外的搖臺(tái)滾動(dòng)行程，這是因?yàn)橛捎谌狈Π刖庸X槽，在從固體磨削工藝中較早發(fā)生刀具-工件接觸。這就解釋了為什么相對(duì)硬精加工的例子(圖3)，從固體磨削的例子(圖4)存在約大于20°的小端滾動(dòng)。分別以(I)和(5)表示加速和減速部段。加工材料，以在部段(2)- (4)中形成錐齒輪槽。這些部段以這樣的方式傾斜，即，使每一磨削輪粒度都產(chǎn)生合理的恒定負(fù)載。目前，可能稍微優(yōu)化從固體磨削的應(yīng)用，諸如通過(guò)確定合理成功的搖臺(tái)速度曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。然而，優(yōu)化工藝是手動(dòng)工藝，其極大程度上取決于操作者的知識(shí)，并且非常耗時(shí)。此外，周期條件是與工作相關(guān)的，所以實(shí)際上，對(duì)于每一不同齒輪外形，都需要執(zhí)行冗長(zhǎng) 的優(yōu)化工藝。除了麻煩的初始設(shè)置外，制造環(huán)境變化可能要求對(duì)較早時(shí)間優(yōu)化的循環(huán)重新作微調(diào)。在具有小批量和大量工作的生產(chǎn)環(huán)境中，所有這些因素都非常有問(wèn)題的，確切地說(shuō)對(duì)從固體磨削有優(yōu)勢(shì)的那一類齒輪生產(chǎn)商尤其如此。如上所述，直接應(yīng)用自適應(yīng)控制將不能改善從固體磨削錐齒輪的情況。原因在于，自適應(yīng)控制不具有動(dòng)態(tài)變化的刀具嚙合條件的信息。對(duì)于從固體磨削工藝而言，非常期望有一種更耐用、較少操作者知識(shí)密集型設(shè)置、優(yōu)化和監(jiān)控的方法。如上所述，本發(fā)明涉及作為刀具相對(duì)工件位置的函數(shù)來(lái)確定期望的功率水平，因此使得自適應(yīng)控制有以前對(duì)加工諸如從固體磨削錐齒輪應(yīng)用難以達(dá)到的優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)選地，將設(shè)定點(diǎn)函數(shù)表達(dá)為展成齒輪的滾動(dòng)位置的函數(shù)，或者非展成(成型法)齒輪的切入位置(plunge position)的函數(shù)?？山Y(jié)合自適應(yīng)控制系統(tǒng)使用該函數(shù)，以便可提高傳統(tǒng)的從固體磨削工藝，以特別提供·更簡(jiǎn)單和更快的工藝優(yōu)化·更短設(shè)置時(shí)間·較少需要操作者知識(shí) 較少需要人類干預(yù)·對(duì)具有大量工作的小批量生產(chǎn)尤其有利的更大耐用性和/或穩(wěn)定性。在從固體磨削的應(yīng)用中，工件中的刀具嚙合度隨著加工齒槽變化。能夠根據(jù)接觸寬度的變化來(lái)量化該嚙合變化，其中接觸寬度定義為在給定時(shí)間點(diǎn)，接觸錐齒輪槽表面的刀具橫截面的有效寬度。圖5-8示出典型的從固體磨削情況下的刀具嚙合的變化，其中從齒槽的小端到齒槽的大端磨削齒輪槽。在圖5中示出接近機(jī)床搖臺(tái)滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)開(kāi)始的杯型輪相對(duì)工件的位置。為了清晰起見(jiàn)，未在圖6-8的連續(xù)滾動(dòng)位置中示出該輪。在每幅圖中，都示出刀具輪廓的橫截面，其示出此刻刀具輪廓的嚙合工件的有效部分。將橫截面圖中的刀具輪廓嚙合長(zhǎng)度視為接觸寬度。雖然刀具和工件的瞬時(shí)接觸通常發(fā)生在繞刀具軸線變化的位置，但是可將該接觸視為就像發(fā)生在單一橫截面平面中。這是不影響物理意義的通?？山邮芎?jiǎn)化。
能夠作為刀具相對(duì)工件位置的函數(shù)來(lái)計(jì)算接觸寬度。在展成錐齒輪的情況下，相對(duì)的刀具/工件位置等于搖臺(tái)滾動(dòng)位置。因此，能夠概括地將該函數(shù)表達(dá)為Wzf1(Q)⑴其中W=有效接觸寬度Q=搖臺(tái)滾動(dòng)位置實(shí)踐中，可通過(guò)能計(jì)算錐齒輪機(jī)床設(shè)置的相同或類似的程序獲得該函數(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員已知并且易于獲得該程序。本發(fā)明的主要目標(biāo)是作為刀具相對(duì)于工件位置的函數(shù)來(lái)確定自適應(yīng)控制設(shè)定點(diǎn)的功率，以便能夠?qū)⒌毒呱系臉?biāo)準(zhǔn)化負(fù)載保持在恒定、最大水平。另一目標(biāo)在于，提供一種不取決于復(fù)雜、多變工藝模型的可靠的磨削工藝的改進(jìn)。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，本發(fā)明優(yōu)選利用特定功率或稱比功率(specific power),其為通常用于評(píng)價(jià)磨削工藝健康情況和最優(yōu)化·工藝的磨削特性。將以P’表示的比功率定義為由磨削輪至工件的接觸寬度來(lái)加以標(biāo)準(zhǔn)化的功率。其為磨削工藝性能的量度，并且其可用于構(gòu)造磨削工藝，以盡可能激進(jìn)地切除材料，同時(shí)避免諸如熱損害或過(guò)度輪磨損這樣的問(wèn)題?？蓪⒐β屎捅裙β实年P(guān)系表達(dá)為P=f2(P，，W)(2)可以選擇比功率值P’以獲得高性能磨削工藝，并且可作為搖臺(tái)滾動(dòng)位置的函數(shù)來(lái)確定接觸寬度。組合這些事實(shí)允許函數(shù)派生，于是獲得作為滾動(dòng)位置的函數(shù)的期望的功率水平。換句話說(shuō)，p=f2 (P，，w)，并且ff=f! (Q)，所以P=f2 (P，，(Q)) =f2 (P，，Q)⑶圖9示出如何將該函數(shù)與自適應(yīng)控制系統(tǒng)相聯(lián)系，以提供從固體磨削的有效解決方案。圖10示出可如何對(duì)從固體磨削的工藝選擇目標(biāo)比功率值。在圖10中，結(jié)合代表不同工藝條件(例如，磨削輪、輪速、修整參數(shù)、刀具-工件接觸長(zhǎng)度、刀具-工件接觸寬度、刀具-工件接觸面積、等效切屑厚度、其他刀具-工件接觸條件、冷卻劑施加條件等等)的特性曲線(A、B、C)，相對(duì)特定金屬切除率Z’示出比功率值Pc/、P/、P2’，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明白上述這些工藝條件。Pc/代表用于保持可靠的從固體磨削工藝的特定目標(biāo)值P/，而比功率水平P/以上的面積表示過(guò)量的輪磨損，而比功率水平P2’以上的面積表示對(duì)磨削輪和/或被磨削零件的熱損傷。能夠看出，隨著工藝條件的變化(即，從A至B至C)，特定的金屬切除率V能夠增大，同時(shí)能保持期望的比功率值Pc/。圖11示出對(duì)特定齒輪計(jì)算的接觸寬度函數(shù)的例子。圖12示出可用于進(jìn)給自適應(yīng)控制的結(jié)果功率函數(shù)的例子。圖12也示出本發(fā)明方法產(chǎn)生的實(shí)際功率曲線的例子。表示通過(guò)自適應(yīng)控制和函數(shù)P=f2(Pc/，W)進(jìn)行從固體磨削過(guò)程中所保持的實(shí)際功率。雖然上述本發(fā)明的方法使用比功率和接觸寬度以提供最優(yōu)化自適應(yīng)控制系統(tǒng)，但是也可以可替換地通過(guò)接觸面積來(lái)使比功率的度量標(biāo)準(zhǔn)化。在該情況下，由面積標(biāo)準(zhǔn)化的比功率度量由P”和面積A表示。該功率函數(shù)是以類似于上述根據(jù)接觸寬度確定功率函數(shù)的方式來(lái)確定的。因而，在從固體展成磨削應(yīng)用的上述例子中，方程式(I)、(2)和(3)分別變?yōu)锳=f3 (Q)(4)p=f4(p”，A)(5)
P=f4 (P ”，f3 (Q)) =f (P ”，Q) (6)由面積標(biāo)準(zhǔn)化的功率度量包括對(duì)有效接觸長(zhǎng)度的考慮，因而可對(duì)一些應(yīng)用提供有利條件。本發(fā)明的上述說(shuō)明建議了一種方法，其選擇單一的P’或P”值來(lái)用于功率計(jì)算函數(shù)。雖然這可能在許多應(yīng)用中實(shí)用并且充分，但是本發(fā)明也包括在刀具路徑上改變目標(biāo)比功率的可能性。這可能具有優(yōu)點(diǎn)，例如在困難的展成齒輪磨削的情況下，其中作為展成滾動(dòng)位置的函數(shù)，冷卻劑應(yīng)用的有效性明顯不同。也可將上述說(shuō)明應(yīng)用于成形磨削(非展成)齒輪。在成形磨削的情況下(參見(jiàn)圖3-4和11-12)，切入速度和切入深度位置代替搖臺(tái)滾動(dòng)速度和搖臺(tái)位置(搖臺(tái)角度)。雖然與相應(yīng)的硬精加工和從固體磨削情況的滾動(dòng)速度曲線相比，切入速度曲線具有不同的形狀，但是可應(yīng)用相同的改變工藝條件的原理。
本發(fā)明的優(yōu)選應(yīng)用是從固體磨削錐齒輪。應(yīng)理解，術(shù)語(yǔ)“錐齒輪”包括橫跨非平行軸傳遞旋轉(zhuǎn)能量的所有已知類型的小齒輪和齒輪，包括螺旋錐齒輪、準(zhǔn)雙曲面齒輪、零度角螺旋錐齒輪(例如，零度錐齒輪)和直齒錐齒輪設(shè)計(jì)。從固體磨削涉及這樣的工藝，利用該工藝，通過(guò)磨削在軟的齒輪坯中形成全部齒槽。最普通的是在熱處理前，作為半精加工工藝來(lái)執(zhí)行從固體磨削。在涉及小批量的情況下，或者不易獲得切削刀具和/或切削機(jī)床的情況下，從固體磨削能夠比傳統(tǒng)切削工藝更經(jīng)濟(jì)。雖然從固體(例如，齒輪坯)磨削是本發(fā)明的優(yōu)選應(yīng)用，但是本發(fā)明也考慮磨削預(yù)先切槽的硬齒輪。此外，本發(fā)明也適用于其它與齒輪相關(guān)的工藝，諸如切削刃和切削刃坯(例如桿刃磨削)和錐齒輪切削。雖然已參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)理解，本發(fā)明不限于其細(xì)節(jié)。本發(fā)明有意包括對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的、屬于本主題、不偏離附加權(quán)利要求的精神和保護(hù)范圍的更改。
權(quán)利要求
1.一種利用刀具通過(guò)機(jī)加工從工件切除原材料的方法，所述方法包括 限定所述方法的比功率； 使所述工件和所述刀具嚙合； 從所述工件切除原材料，因此雖然加工工藝條件在所述加工過(guò)程中變化，但是所述比功率在所述加工過(guò)程中本質(zhì)上按所限定的保持。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中變化的加工工藝條件是刀具與工件的接觸寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中變化的加工工藝條件是刀具與工件的接觸面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述工件包括齒輪坯或預(yù)切槽齒輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述加工方法為展成法。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述加工方法為非展成法。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述加工方法包括磨削。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述加工方法包括切削。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述比功率在所述加工過(guò)程中是恒定的。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述比功率在所述加工過(guò)程中是變化的。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述工件包括切削刀片或切削刀片坯。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中對(duì)展成加工方法而言，將所述加工的功率水平(P)定義為 P=f(P，，W)=f(P，，Q) 其中P’ =比功率 W=接觸寬度 Q=搖臺(tái)滾動(dòng)位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中對(duì)展成加工方法而言，將所述加工的功率水平(P)P=f(P，，，A) =f(P，，，Q) 其中P”=比功率 A=接觸面積 Q=搖臺(tái)滾動(dòng)位置。
全文摘要
一種作為刀具相對(duì)工件位置的函數(shù)來(lái)確定期望功率水平(P)的方法，因此使得自適應(yīng)控制具有先前諸如磨削錐齒輪之類的從固體加工所難以達(dá)到的優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)選地，將設(shè)定點(diǎn)功率表達(dá)為比功率(P’、P”)和展成齒輪的滾動(dòng)位置(Q)的函數(shù)，或者表達(dá)為比功率和非展成(即成型)齒輪的切入位置的函數(shù)。限定比功率，并且優(yōu)選將其在加工過(guò)程中按所限定的保持，即使加工過(guò)程中的工藝條件變化也是如此。
文檔編號(hào)G05B19/416GK102905847SQ201180026197
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者E·G·穆恩特, R·F·小卡伯特 申請(qǐng)人:格里森工場(chǎng)