輪廓量規(guī)、裝備有輪廓量規(guī)的測量裝置以及測量方法
【專利說明】輪廓量規(guī)、裝備有輪廓量規(guī)的測量裝置以及測量方法
[0001]本發(fā)明的主要內(nèi)容是實施為被設(shè)計成用來刮削齒狀工件的具有齒狀輪廓的刀具的測量幾何學(xué)的輪廓量規(guī)，其中，輪廓量規(guī)用于確定可以用于待用刀具執(zhí)行的刮削過程的至少一個測定量，以及其中，在所述加工過程的階段中，待在工件上展成的齒狀輪廓通過與刀具的齒嚙合來形成。本發(fā)明還包含裝備有輪廓量規(guī)的測量裝置以及基于輪廓量規(guī)的測量方法。更一般地說，尋求保護(hù)的本發(fā)明涉及被設(shè)計成通過與工件的滾動嚙合來展成和/或精加工齒狀輪廓的具有幾何學(xué)上限定的切削刃的刀具的輪廓量規(guī)。
[0002]在用為此目的設(shè)計的采用刮削輪的刮削(也被稱為“動力刮削”)齒狀工件中，如由其各自制造商的特定刮削輪的尺寸直接或間接參與到刮削過程的控制設(shè)定。
[0003]通常，制造商會指定刮削輪的外徑(在齒尖處測得的)以及刀具高度。
[0004]例如用于插齒過程中的接觸測量的、諸如例如用刀具尺寸根據(jù)其計算出來的限定輥對展成刀具進(jìn)行測量的其它測量方法僅限用于刮削輪，因為這種測量的評估極其復(fù)雜并且要求大量輸入數(shù)據(jù)。
[0005]在剛提到的插齒過程中，從其軸線的方向上所顯示的展成刀輪的切削刃代表在橫向剖面上的正齒輪的齒狀輪廓的幾何形狀，其中，所述正齒輪在過程中像一個齒輪與另一個齒輪嚙合一樣(在直齒刀輪的情形中)與工件嚙合?；蛘咴诼菪钩傻遁喌那闆r下，垂直于曲面法線并沿齒線所示的，至少切削刃的輪廓代表在法向剖面上的螺旋齒輪的齒狀輪廓的幾何形狀，其中，所述螺旋齒輪在過程中像一個螺旋齒輪與另一個螺旋齒輪嚙合一樣與工件嚙合。與這些情況相比，刮削輪的切削刃的形狀會與待根據(jù)指定的齒幾何形狀來切削的齒隙的形狀不同。假設(shè)在刮削過程中，工件和刀具的各自旋轉(zhuǎn)軸線會以正常設(shè)在10度至30度之間的角度彼此相交，則刮削輪將例如不再符合漸開線齒形，如上述展成刀輪的情況那樣。由于動力刮削過程可以被預(yù)料為該領(lǐng)域中的從業(yè)者所熟知，因此在這點上將不再考慮進(jìn)一步細(xì)節(jié)。該過程的清楚的展示可以在EP 2 537 615 Al中找到。
[0006]由于剛剛解釋的原因，由刮削輪制造商提供的信息一般會局限于直徑和高度。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，即使有了對這些刮削輪尺寸的了解，在尤其是一系列齒狀工件的生產(chǎn)運(yùn)行之初仍有不良品，因為后者可以在幾個不同方面上超出公差，例如在基部切向長度上尺寸不足。實際上，工件被帶到在其中進(jìn)行測量的測量室。根據(jù)由此得到的測量結(jié)果，對動力刮削過程的機(jī)床設(shè)定作出校正。
[0007]鑒于在前面?zhèn)鹘y(tǒng)步驟所涉及的問題，本發(fā)明的目的是簡化關(guān)于上述方面的動力刮削過程的實踐并改進(jìn)動力刮削過程，具體地，目標(biāo)在于優(yōu)選地已經(jīng)在生產(chǎn)運(yùn)行的初加工工件中所制成的齒廓的高質(zhì)量。
[0008]為了解決這個任務(wù)，本發(fā)明提供體現(xiàn)如在上文提到的測量幾何學(xué)的輪廓量規(guī)，其特征在于齒狀輪廓部分，為了確定測定量，刀具的齒與該齒狀輪廓部分嚙合，該嚙合代表在輪廓形成階段期間刀具與工件之間的嚙合。
[0009]因此，輪廓量規(guī)被設(shè)計成，使得在進(jìn)行測量之前，刀具的齒狀輪廓與輪廓量規(guī)一嚙合，齒狀輪廓嚙合之間的這種一致就存在。
[0010]為了簡化起見，即使本發(fā)明可以肯定適用于在權(quán)利要求書中指定的展成方法，特別是具有螺旋齒的展成刀輪的展成方法，但本發(fā)明的下列描述涉及刮削過程，本發(fā)明的優(yōu)點在該刮削過程中最強(qiáng)有力地得到證明。
[0011]由于在一方面刮削輪的齒狀輪廓與輪廓量規(guī)的齒狀輪廓的嚙合以及在輪廓形成階段期間工件的齒狀輪廓與刀具的齒狀輪廓的嚙合之間的一致性，因此創(chuàng)造出復(fù)制工件和刮削輪的各自軸線之間的最小距離的情況，因為在輪廓形成階段中，這個非常相同的最小距離存在于工件和刮削輪的軸線之間。關(guān)于該情況的鏡像，應(yīng)將輪廓量規(guī)想成具有同樣對應(yīng)于工件軸線的軸線。
[0012]通過允許確定軸線之間的實際最小距離，即在最后輪廓形成步驟中刀具軸線與工件軸線之間的最小距離，這個想法具體地在使得能夠確定在刮削過程中必須參與機(jī)床設(shè)定的正確參數(shù)值方面獲得成功。迄今，考慮到在刮削過程中的輪廓形成展成運(yùn)動期間刮削輪和工件之間的復(fù)雜接觸情況，通常不可能僅根據(jù)所測得的且可用的刮削輪外徑作出關(guān)于這種軸線距離的任何堅實的結(jié)論。
[0013]在本發(fā)明的特別優(yōu)選實施例中，輪廓量規(guī)的齒狀輪廓部分對工件的齒系的齒側(cè)的至少一部分進(jìn)行。此外，制造這種輪廓量規(guī)是明確的，因為工件的輪廓通常例如通過由待制造齒狀工件的預(yù)期用戶設(shè)定的規(guī)格來預(yù)先設(shè)定。
[0014]作為優(yōu)選實施例，可以設(shè)想，至少部分的復(fù)制包括工件的齒狀輪廓的至少一個左齒面和一個右齒面。為了方便測量(具體地圖4中的尺寸“B”)，如果至少部分的復(fù)制包括具體地橫穿間隙的彼此面對的兩個齒側(cè)，或者也包括彼此背對并屬于單獨齒的兩個齒側(cè)，則是有利的。如果至少部分的復(fù)制包括兩個連續(xù)齒的全部四個齒側(cè)，具體地不多不少正好這四個齒側(cè)，則是進(jìn)一步優(yōu)選的。然而，至少部分的復(fù)制還可具有非對稱分布齒側(cè)，只要后者位于展成運(yùn)動的輪廓形成區(qū)域中。例如，也可以使用彼此間隔開一個或多個齒位置的兩個齒。如果至少部分的復(fù)制包括一個齒的齒側(cè)或兩個、三個或三個以上齒側(cè)，其中，有至少一個右齒側(cè)和一個左齒側(cè)，則已經(jīng)能夠獲得有利結(jié)果。在這點上，沒有對本發(fā)明的進(jìn)一步限制。
[0015]在有利實施例中，輪廓量規(guī)可以具有基部，該基部在一側(cè)上支撐有齒狀輪廓部分。對于另一側(cè)(背面)，平面表面構(gòu)型對將輪廓量規(guī)安置在測量裝置中的方便方式來說是優(yōu)選的，而且對限定輪廓量規(guī)的測量基準(zhǔn)位置來說也是優(yōu)選的。具體地，基部和齒狀輪廓部分可以實質(zhì)上連續(xù)(整體)構(gòu)造。
[0016]在本發(fā)明的特別優(yōu)選實施例中，可以設(shè)想，測定量包含關(guān)于刀具(刮削輪)的旋轉(zhuǎn)軸線與第一基準(zhǔn)之間的距離的信息，第一基準(zhǔn)與輪廓量規(guī)相關(guān)聯(lián)，其中，第一基準(zhǔn)可以例如是基部的背面。軸線距離可以通過該第一基準(zhǔn)與工件軸線的距離的額外的、容易得到的知識直接從這個信息中確定，這可以在概念中作為如上所述的輪廓量規(guī)的替代，并且隨后在段落中支持方法權(quán)利要求。
[0017]輪廓量規(guī)的特別優(yōu)選實施例包括定位件，該定位件在齒狀輪廓部分的側(cè)面上突出并且其空間尺寸之一沿齒狀輪廓部分的齒高方向延伸。定位件具體地以柱的形狀構(gòu)造，并可以優(yōu)選地定向成具有垂直于基部的背面的柱軸線。該定位件在齒的嚙合中為刀具的齒頂?shù)那邢魅刑峁┙佑|面，具體地在其外徑?；谟纱私⒃诙ㄎ患c刮削輪的切削刃之間的接觸，進(jìn)一步有利測量信息變成可用。
[0018]因此，可以設(shè)想，一個測定量包括定位件的接觸區(qū)域與第二基準(zhǔn)之間的高度距離，第二基準(zhǔn)與刀具相關(guān)聯(lián)。第二基準(zhǔn)可以例如是刮削輪的背面或也可以例如是刀具所位于的刀夾的、例如刮削輪的夾盤的背面。具體選擇哪個地方來布置刀具的基準(zhǔn)是次要的，只要測量結(jié)果可以轉(zhuǎn)換成機(jī)床設(shè)定所需的高度信息即可。在這方面之下，第二基準(zhǔn)位置的上述實例肯定建議其本身。
[0019]重點是認(rèn)識到，從切削刃在刮削輪的外徑處的點到其背面的刀具高度可以在很多情況下并不直接被測量，因為在齒頂與切削刃相交的齒中心線不能容易地通過光學(xué)或機(jī)械測量設(shè)備來確定和限定。在沒有根據(jù)本發(fā)明的測量的情況下，刮削過程因此缺少關(guān)于刮削輪到其背面的高度所應(yīng)該基于的在齒頂?shù)木_點的基準(zhǔn)，而且特別由于在當(dāng)前情況下，使用刮削機(jī)上的刮削輪的客戶沒有關(guān)于如何確定齒高的背景信息。
[0020]此外，在本發(fā)明范圍內(nèi)，還發(fā)現(xiàn)了，迄今被測量并提供給如上文所述的刀具高度的值不足以作出關(guān)于指定實際與設(shè)定機(jī)床相關(guān)的刀具高度，即例如從位于切削刃上和刮削輪的外徑上的點到刮削輪背面的軸向距離的清晰結(jié)論。關(guān)于這個問題，將定位柱相對于齒寬的方向布置在輪廓量規(guī)的齒狀輪廓部分的兩齒之間的中間也是實用的。在這點上，最重要的又是建立與切削刃接觸的明確限定點，機(jī)床設(shè)定所需的信息可以從該明確限定點確定。從業(yè)者將立即明白，這也可以通過步進(jìn)研磨式刮削輪實現(xiàn)。定位件在橫截面上應(yīng)該優(yōu)選地具有彎曲輪廓。具體地說，可以選擇圓形橫截面的柱狀定位件。
[0021]在本發(fā)明中進(jìn)一步設(shè)想，測定量包含關(guān)于定位件的接觸區(qū)域相對于與刀具相關(guān)聯(lián)的第三方位角基準(zhǔn)的角位置的信息，該信息可以例如由打斷后者的旋轉(zhuǎn)對稱的刀具幾何特征、例如刮削輪背面上的凹槽來構(gòu)成。如果齒狀輪廓要以與工件的另一齒狀輪廓或幾何特征的指定位置關(guān)系展成/定位，則這可以與動力刮削相關(guān)。例如，在根據(jù)傳統(tǒng)信息執(zhí)行的刮削過程中，可能的是，如果在相對于已經(jīng)存在于工件上的另一輪廓的位置的通過刮削過程展成的齒狀輪廓的位置上發(fā)現(xiàn)誤差，則生產(chǎn)零件可能必須報廢，盡管它們相對于齒質(zhì)量和齒寬在公差范圍內(nèi)。這個問題可以基于根據(jù)本發(fā)明確定的角位置解決。方位角基準(zhǔn)的具體選擇又與測量本身無關(guān)，只要最終所需相對角位置可以從其中導(dǎo)出即可。例如，在刮削輪安裝在其上的刮削輪夾具背面上的幾何特征可以用作方位角基準(zhǔn)并為此測量。
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