专利名称：用于齿轮的样品及小批量生产的设备和方法
技术领域：
本发明涉及用于齿轮的样品及小批量生产的设备和方法。
背景技术：
在齿轮的生产中，样品或小批量生产近来已变得日趋重要。当制造 非常昂贵并且较大的工件时，应该避免使作为样品进行加工的初始工件 成为不合格品而被丟弃掉。尤其是，由于对于较短的制造时间的需求， 因此需要一种新颖的、非常灵活而且快速的制造过程。
前述用于样品生产的过程可以分成以下的方法步骤
1. 根据轮廓和侧面修正的选择、所选取的精度等，进行轮齿的初始设
计；
2. 确定生产工艺和精加工方法；
3. 通过车削、钻削等制造毛坯；
4. 例如通过滚铣、插削、滚磨或成形磨削对轮齿进行预切削；
5. 进行淬火或热处理；
6. 可选地，通过滚磨或成形磨削来进行精细磨光；
7. 在试验台上或在实际的传动装置中对样品齿轮进行试验操作；以及
8. 改进新设计或初步开始试制生产。
在前述过程中， 一旦在方法步骤3中确定轮廓，就将工具设计成用 于预切削轮齿以及用于精细磨光，并启用该工具。这些工具的制造时间 和交货时间非常长，有可能高达三个月.关于工具的期望的改变或制造 缺陷仅在工具的初次使用的过程中才会显露出来，并因此不可避免地导 致必要的再加工，例如滚刀的去除涂辱、再次研磨或重新涂覆。这样会 导致几天或几星期的生产损失。
至于在前述方法的步骤3和6中，预切削轮齿以及精细磨光应通过 滚磨来实现，而这种滚磨需要具有特殊的轮齿轮廓形状的电镀修整工具。这种修整工具的制造同样需要数星期的交货时间。作为适配于轮廓 的修整工具的可普遍应用的替换物，还可以使用万能修整工具，利用该
万能修整工具可以逐线(line by line)修整蜗杆砂轮。此处，通过对磨 床或修整机床的控制，而由此生产出特殊的轮廓形状。在该方法中，不 存在用于特殊工具的交货时间。然而不利的是，从圆柱形毛坯修整成蜗 杆砂轮需花费数小时。如果在初始工件的滚磨之后必需例如针对齿形 角、尖作圆角或齿冠深度而对齿形进行修正，则当使用万能修整工具时， 就必须重新开始漫长的逐线修整周期。取决于进行修正的程度，这种周 期可能会非常长。但是，在使用特殊设计的轮廓修整器的情况下，由于 必须将修整工具送回到工具供应商处进行修正，因此会造成甚至更严重 的生产延迟，该延迟可能是数星期。
与前述过程的方法步骤3和6相对应，还可以借助于成形磨削方法 通过成形磨削来执行预切削轮齿和精细磨光的步骤。当修整时，在磨削 件上采用相反的轮廓并且随后在磨削过程中将轮廓传递到工件上，其中 筒单类型的运动一一例如在旋转磨削件的同时的非常緩慢的线性运 动一一基本上就已足够。与前述滚磨方法相比，因为成形磨削方法显然 较慢，所以其在加工时间方面具有缺点。特别是在尺宽较大且齿数较多 的情况下，需要明显较长的磨削时间。如果使用成形磨削来预切削轮齿， 则必须形成全齿高。这被称作在固相块中进行磨削，其中加工时间再次 明显长于滚磨的情况。
发明内容
本发明的目的是在工具成本最小化的情况下明显缩短样品或小批 量的制造时间。其应允许对未加工出齿或预先加工出齿、并可能已硬化 的齿轮进行加工。此外，因为在任意的轮廓改型的情况下，所有的轮齿 都可利用一个磨削工具和一个修整工具进行生产，所以该方法应可以得 到普遍应用。
根据本发明，该目的最初是通过具有权利要求1的特征的设备来实现。
因此，提供一种用于齿轮的样品及小批量生产的设备，它包括盘状修 整工具，才艮据优选实施例，该盘状修整工具一方面具有不对称的侧面形状， 并且具有限定的头部半径。修整工具在其右侧和左侧的锥形侧面上具有 相同或不同的侧面角度，并具有限定的头部半径。利用这种修整工具，既可修整蜗杆砂轮又可修整成形磨盘。这种可普遍应用的修整工具可无 关于各轮齿的模数和压力角而进行使用。这里，可以实现磨削工具中所 有的轮廓改型。在蜗杆砂轮中，例如可从圆柱形毛坯生产出不同数量的 螺紋。于是能够完全省略定购预成形的蜗杆砂轮，如上所述，定购预成 形的蜗杆砂轮需要较长的交货时间。
在已知的用于样品的制造方法中，用户也已尝试去完全消除不希望 的蜗杆砂轮的交货时间。但是，在借助于滚磨方法的样品生产中，必需 形成不同的预成形蜗杆砂轮的库存，以便能够对特定的齿加工数据灵活 地做出反应。由于螺紋的压力角、模数和数量的多种组合，因此当生成 相应的库存时产生了非常大量的蜗杆砂轮，这样导致较高的成本负担。 利用根据本发明的设备，现在可以仅将少量的一一例如两至三个一一圆 柱形毛坯放入库存中，然后可以根据具体规格灵活地进行修整。在独立权利要求后的从属权利要求中提供了根据本发明的设备的 有利方面。
因此，盘状修整工具的一个侧面可包括15°到25°、优选地为20。的 角度，而另一侧面包括10。到14°、优选地为12。的角度。
根据本发明的另一个有利的方面，头部半径可以是0.3 mm至0.7 mm， 优选地为0.5 mm。
最后，有利地，盘状修整工具在其表面上借助于硬质材料进行增强。
根据其表面的进一步有利的构造，盘状修整工具可覆以不同的颗 粒。例如，在侧面上，可在表面上选用粗颗粒，当成形蜗杆时其例如可 用于预磨削。另一方面，在圓角部的区域覆以细颗粒。这样，例如，可 成形盘，并且此处利用相应的轮廓修正可以在盘上产生高质量的表面。
本发明的设备可用于传统的CNC (计算机数值控制)滚磨和成形磨 削机床中的蜗杆砂轮或磨盘的修整。由于根据本发明的超过CNC滚磨 和成形磨削机床的摆动角范围的不同侧面角度，因此可获得具有多个度 数的压力角范围，例如压力角的范围ct=12°至25° 。
根据本发明，上述目的通过一种用于齿轮的样品及小批量生产的方 法来实现，该方法利用在权利要求7中所述的方法步骤并使用上述的设 备。在该方法中，可修整的磨盘和可修整的蜗杆砂轮以本身已知的方式 进行使用。将磨盘和蜗杆砂轮安装在工具轴上。在齿轮的样品或小批量 生产中，将蜗杆砂轮用于所谓的粗加工，其提供较高的去除率并由此提 供较短的加工时间。另一方面，安装在工具轴上的磨盘用于修光，由此， 获得具有良好表面质量的齿轮样品，并且可生产所有的轮廓改型。
与根据本发明的过程相对应，首先借助于盘状修整工具对设置在工 具轴上的蜗杆砂轮进行预成形，并随后进行精成形。另外，可以利用盘 状修整工具对连同蜗杆砂轮一起设置在工具轴上的磨盘进行成形，其
中，可以通过CNC滚磨和成形磨削机床的CNC控制而自由并灵活地 对成形磨盘进行成形，由此获得非常高的成形质量。
根据该方法的具体方面，预成形可借助于所谓的牺牲盘(sacrificial disk)对圓柱形蜗杆毛坯或盘毛坯进行冲压。此处，将牺牲盘理解成用 于快速且粗略地去除材料、并能够在相应的预成形步骤后丢弃的工具。
借助于上述盘状修整工具，现在可以在无需更换修整工具的情况下 对两种工具 一 一 即蜗杆砂轮和磨盘 一 一 进行成形以及磨利。
利用相应地成形的蜗杆砂轮或磨盘，可借助于滚磨和成形磨削的结 合来磨削要被制造的齿轮的轮齿。
将参照附图中所示的实施例来详细地描述本发明的其它特征、细节 和优点。
唯一的附图示出了在本发明优选实施例的构造中的盘状修整工具。
具体实施例方式
在唯一的附图中示出了盘状修整工具，该盘状修整工具可安装在未 示出的CNC滚磨和成形磨削机床中并可由所迷机床驱动。
如从图中得知，盘状修整工具10具有两个倾斜的侧面12和14，它 们在头部区域16中会聚。
位于盘状修整工具10的螺栓连接侧上的侧面12包括20。的角度， 而相对的侧面包括12。的角度。头部区域16具有限定的头部半径R=0.5 mm。在侧面和头部圆角部一带，借助于硬质材料对盘状修整工具进行
增强。这种硬质材料的增强材料可以例如是所谓的PCD增强材料，即 聚晶金刚石增强材料。通过在本身已知的例如利勃海尔公司 (Liebherr)的LCS系列的CNC絲和成形磨削机床上使用上述修 整盘，可以实现如下的用于齿轮的样品及小批量生产的方法，该方法 可以分成以下方法步骤
1. 通过装配工具、使工具平衡等来设立机床；
2. 输入加工参数、轮齿和工具数据；
3. 借助于上述盘状修整工具，例如从圃柱形固相磨削件预成形蜗杆砂 轮；
4. 借助于上述盘状修整工具对蜗杆妙-轮进行精成形；
5. 借助于上述盘状修整工具对磨盘进行成形；
6. 通过使用前述已成形的蜗杆砂轮和磨盘，借助于相结合的滚磨和成形 磨削来磨削轮齿；
7. 测量轮齿；并且
8. 成形磨削到一定尺寸，当所测量的轮齿与特定的数据相对应时，便可 对应于测量结果采用所输入的相同的机床设定数据，或者在轮齿与特 定的数据不对应的情况下，可通过调整CNC滚磨和成形磨削机床、 或通过借助于可普遍应用的盘状修整工具再次修整工具来进行修正。
权利要求
1.一种用于齿轮的样品及小批量生产的设备，所述设备具有盘状修整工具，其特征在于，所述盘状修整工具具有预定的侧面形状和限定的头部半径。
2. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述盘状修整工具具有不 对称的侧面形状。
3. 如权利要求1或2所述的设备，其特征在于， 一个侧面包括15。到 25°、优选地为20。的角度，而另一侧面包括10。到14°、优选地为12。的角 度。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述头部半 径为0.3 mm至1.5 mm,优选地为0.5 mm。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述盘状修 整工具由硬质材料增强。
6. 如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述盘状修整 工具在其侧面上覆以粗颗粒，并在其圓角部上覆以细颗粒。
7. —种用于齿轮的样品及小批量生产的方法，所述方法利用如前i^5L 利要求中任一项所述的设备，所述方法包括以下步骤预成形蜗杆妙、轮，精成形所述蜗杆砂'轮，成形与所述蜗杆砂-轮一起设置在工具轴上的磨盘， 通过滚磨和/或成形磨削来磨削要被制造的齿轮的轮齿。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预成形是借助于牺牲 盘对圆柱形蜗杆毛坯或盘毛坯进行冲压。
9.如前a利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法通过 借助于计算机的控制来执行。
全文摘要
本发明涉及一种具有修整盘的用于齿轮的样品及小批量生产的设备。根据本发明，修整盘具有不对称的侧面形状和限定的头部半径。此外，本发明涉及一种通过使用这种修整盘而用于齿轮的样品及小批量生产的方法。
文档编号B23F1/00GK101513682SQ20091000767
公开日2009年8月26日 申请日期2009年2月20日 优先权日2008年2月21日
发明者威利·德姆勒, 曼弗雷德·灿克尔 申请人:利勃海尔-齿轮技术有限责任公司