监测用于锥齿轮生产的条形刀片刀盘的条形刀片卡夹和/或刀片槽的方法和设备与流程

本发明涉及一种监测用于锥齿轮生产的条形刀片刀盘的条形刀片卡夹(chucking)和/或刀片槽的方法和设备。

背景技术：

条形刀片刀盘用于生产锥齿轮。条形刀片刀盘通常由具有条形刀片的主体组成，其中，主体包括刀片槽，该刀片槽具有用于卡夹条形刀片的夹紧装置。条形刀片用于以限定的切削刃进行切屑去除软加工，并且通常设置为涂覆的硬质金属条。

条形刀片以可拆卸的方式安装在刀盘的主体上，并且通常每个条形刀片都借助于夹紧装置的可移动夹紧元件抵靠刀片槽的接触表面被夹紧在刀片槽中。使用一个或多个螺钉移动夹紧元件，以收缩刀片槽来卡夹条形刀片。可以规定，一个或多个螺钉夹紧条形刀片，使其与刀片槽中的条形刀片轴直接接触。可以规定，所谓的平行板布置在条形刀片与界定刀片槽的壁之间，以设置各个条形刀片的径向位置。各个条形刀片在主体中的可靠安放对于稳定的制造过程和实现所需的工件质量至关重要。

条形刀片在刀片槽中的的条形刀片安放和/或条形刀片在刀片槽中的卡夹质量会受到多种影响因素的影响，其中下文仅列举几个作为示例：

﹣由于机床以及机床的其他部件或其中容纳的工件的不正确操作而导致条形刀片刀盘碰撞，并且因此条形刀片刀盘(包括刀片槽)变形。

﹣成对条形刀片和刀片槽的制造公差不允许可靠地卡夹条形刀片。

﹣条形刀片的伸出长度设置不正确。

﹣刀片槽和/或条形刀片的接触表面由于磨损而超出了规定的公差范围。

﹣夹紧装置的夹紧螺钉的螺纹被弄脏或加工超出预定公差。

﹣在夹紧相应条形刀片期间未正确设置扭矩。

﹣条形刀片的涂层不均匀，从而导致涂层在刀片槽中被部分堵住。

条形刀片在主体刀片槽中的卡夹不足和/或削弱都会导致条形刀片断裂、条形刀片振动、切屑熔接在条形刀片的前刀面上、以及在制造过程中类似的不利影响。

条形刀片的断裂通常使其无法进一步使用。条形刀片的振动会导致齿面的轮廓形貌起伏、不足，并可能在精加工的齿面上出现明显的颤动痕迹，因此工件可能不适合进行硬精加工。切屑熔接在条形刀片前刀面区域中会导致设置在相邻条形刀片之间的中间空间发生堵塞(切屑堵塞)，其中切屑堆积会损害加工质量，进而可导致受影响的条形刀片断裂或损坏。

这些情况中的每一种都具有以下特征：不得不从机床上移除条形刀片刀盘并且部分地或完全地重新装备。除了修理条形刀片刀盘的费用外，在不能轻易获得更换工具的情况下，这还会导致制造过程中停机时间延长。

总之，需要指出的是，存在可损害条形刀片卡夹在刀盘主体上的多种影响因素，其中一个或多个条形刀片的卡夹不足将可能导致高成本。

技术实现要素：

在此背景下，本发明基于说明用于监测条形刀片刀盘的条形刀片卡夹的方法和设备的技术问题。通过根据权利要求1的方法和根据权利要求11的设备来解决上述技术问题。由从属权利要求和以下描述得出本发明的其他实施例。

根据第一方面，本发明涉及一种监测用于锥齿轮生产的条形刀片刀盘的条形刀片卡夹和/或刀片槽的方法，该方法具有以下方法步骤：提供一种条形刀片刀盘的主体，其中，主体包括用于容纳条形刀片的刀片槽，并且其中诸如条形刀片、测试试样等的部件以可拆卸和可替换的方式被卡夹在主体的至少一条刀片槽中；激发振动部件；测量部件的位移和/或速度和/或加速度；分析所述测量。

因此，该方法能够评估安装在条形刀片刀盘的主体上的完成状态下诸如条形刀片、测试试样等部件的卡夹情况，使得无论开始提及的影响变量中的哪一个损害部件的安放，都可以检测到部件在刀片槽中的卡夹不足。

如果将一个或多个条形刀片紧固在条形刀片刀盘的主体上，则条形刀片刀盘可以构造成用于切屑去除工件加工，以生产锥齿轮。在这种情况下，该方法能够检查相应条形刀片在相关刀片槽中的安放。因此可以检查为锥齿轮制造所提供的刀具系统。

如果将一个或多个测试试样紧固在条形刀片刀盘的主体上，则可以检查条形刀片刀盘的主体的刀片槽的制造质量和/或磨损状态。因此，特别地可以借助于标准化的测试试样检查刀盘的主体，该标准化的测试试样也可以与测量系统的接触元件进行标准化的接触。

如果例如卡在主体上的条形刀片的分析结果是由于激发振动而测得的条形刀片的偏转和/或速度和/或加速度超过了预定最大允许偏转和/或速度和/或加速度，则检查受影响的条形刀片的安放。可以重新卡夹条形刀片，可以清洁在夹紧状态下彼此抵接的条形刀片和刀片槽的面，可以测量条形刀片和刀片槽，或者可以采取其他措施来识别并纠正卡夹不足的原因。决定性的是，在释放刀盘以用于制造、并且在刀盘可能导致出现开始描述的问题之前，可以识别出受影响的条形刀片的不正确卡夹。

可以类似地在没有达到制造中所需的加工质量的条形刀片刀盘上执行上述方法，以确定其原因并收集针对结构等效的条形刀片刀盘或结构等效的刀盘主体的数据。

可以类似地在已经在制造中达到所要求的加工质量的条形刀片刀盘上执行上述方法，以收集针对结构等效的条形刀片刀盘或结构等效的刀盘主体的参考数据。

如果分析表明例如对于卡在主体上的测试试样来说，由于激发振动而导致测试试样的测得偏转和/或速度和/或加速度超过了预定的最大允许偏转和/或速度和/或加速度，则检查放置测试试样的刀片槽。为此，例如，可以再次确定制造偏差和/或外观磨损和/或清洁，以识别和纠正卡夹不足的原因。决定的是，在释放刀盘进行制造之前可以识别出受影响的刀片槽的质量不高。

可以类似地在没有达到制造中所要求的加工质量的条形刀片刀盘上执行上文借助于测试试样实施的方法，以确定其原因。

可以类似地在已经达到制造中所要求的加工质量的条形刀片刀盘上执行借助于测试试样实施的上述方法，以收集针对结构等效的条形刀片刀盘或结构等效的刀盘主体的参考数据。

为了实现简单可重复的测量设置，根据该方法的另一实施例可以规定，提供主体包括以下步骤：将条形刀片刀盘的主体水平放置在水平定向的平坦平面上。因此，待检查的主体平坦地放置在平坦平面上，从而主体在固有重量作用下所发生的变形不会损害测量结果。

根据替代实施例，可以规定，依照测试设置中在机床内的定向容纳条形刀片刀盘的相应主体，以尽可能还原模拟机床上的安装状态。

此外，可以规定，借助于根据本发明的方法，在安装在机床上的完成状态下检查条形刀片刀盘的主体或完全配备有条形刀片的主体。因此例如，可以为各个刀片槽或条形刀片识别齿面上的颤动痕迹或波纹的原因，并且能够更换和/或改进其安放，而无需分别从机床上取下刀盘或主体。

原则上，可以对主体本身和/或对诸如条形刀片、测试试样等的单个部件进行激发振动。根据本发明的一种变型，可以规定的是，部件的激发振动包括以下步骤：借助于支撑在部件和止动件之间的力元件来预夹紧该部件；借助激振器激发振动部件。特别地，可以规定的是，仅在待检查的部件(例如条形刀片、测试试样等)上进行激发振动。如果例如卡夹条形刀片，则可以例如在轴上或在待检查的条形刀片的切削刃轮廓的区域中进行有针对性的力导入。

可以规定，在相对于刀盘中心孔的纵向轴线的径向方向上进行诸如条形刀片、测试试样等部件的激发振动；和/或沿着相对于由主体的腔跨越的孔圆观察到的切向方向进行诸如条形刀片、测试试样等部件的激发振动。相对于径向和切向方向，相应地将力引入到诸如条形刀片、测试试样等部件上的方向可以是径向、切向或倾斜方向。

例如，如果确定刀具系统容易受到径向激发检测到的卡夹误差的影响，则这种安放和/或这种夹紧的测试可局限于使用径向激发进行的测试类型。

替代地，如果确定刀具系统容易受到切向激发检测到的卡夹误差的影响，则这种安放和/或这种卡夹的测试可局限于使用切向激发进行的测试类型。

替代地，如果确定刀具系统容易受到切向和/或径向和/或相对于径向和切向方向倾斜的方向发生的激发检测到的卡夹误差的影响，则可以针对这些负载和/或激发情况中的每一种执行这种安放和/或者这种卡夹的测试。

因此，根据本发明的方法可以适合于相应刀具系统的需要，其中在当前情况下，术语刀具系统与条形刀片刀盘同义地使用。

根据本发明的另一实施例，可以规定，以光学方式(特别是借助于激光)对诸如条形刀片、测试试样等部件的位移和/或速度和/或加速度进行测量。以这种方式，由于激发振动可以可靠精确地获取部件的位移和/或速度和/或加速度。

原则上，可以规定，以触觉方式借助于用于确定物体点的行程、速度或加速度的距离传感器或其它适当传感器，对诸如条形刀片、测试试样等的部件的位移和/或速度和/或加速度进行测量，这些传感器例如以感应方式运行。

根据该方法的另一实施例，可以规定，分析测量包括以下步骤：确定诸如条形刀片、测试试样等部件的频率响应方式的动态回弹，将激发振动的力信号作为输入信号、并且将部件运动作为输出信号。以这种方式，特别地可以描述作为力激发结果的部件位移。例如，可以基于位移的绝对值确定部件的卡夹是否正确，或者如果超过极限值则必须进行检查。

替代地或附加地，可以基于确定的固有频率和相关的振幅执行模态分析以检测不正确的卡夹。因此，例如，固有频率的位移可以表示不正确卡夹，或者可以针对特定频率检测异常强烈的偏转、速度或加速度。

因此可以规定，分析测量包括以下步骤：比较一个或多个测量的测量值与参考值、和/或由测量的测量值计算参数并与参考参数进行比较。

根据该方法的另一实施例，可以规定，在为了确定参考值和/或参考参数进行分析之前进行一个或多个参考测量，其中，在其它结构等效的条形刀片刀盘的参考腔中测量测试试样或测试条形刀片。因此，可以使用表示刀片槽中的部件(例如，条形刀片、测试试样等)的尽可能最佳卡夹状态的系统，来形成作为待测试条形刀片刀盘和/或其主体的比较变量的参考。可以关于对主体中诸如条形刀片、测试试样等之类的部件的安放产生影响的所有开始提及的影响变量优化所述参考，以实现尽可能最佳的卡夹状态。随后，可以定义相对于该参考的位移和/或速度和/或加速度的最大允许偏差，以检查待用于制造和/或已经使用的新条形刀片刀盘的部件的卡夹情况。

替代地或附加地，可以规定，在为了确定参考值和/或参考参数进行分析之前，测量其他结构等效的条形刀片刀盘或多个其他结构等效的条形刀片刀盘中的一个或多个条形刀片。为此，特别是可以在新的状态下和在各种磨损状态下测量一个或多个结构等效的条形刀片刀盘中的多个条形刀片，以确定具有可靠卡夹状态的条形刀片卡夹的测量数据以及导致操作中出现问题的条形刀片卡夹的测量数据。可以规定，所有测量数据都收集在数据库中，以确定相关刀片槽中条形刀片的无害化(innocuous)状态和临界卡夹状态的特征值。

替代地或附加地，可以规定，在为了确定参考值和/或参考参数进行分析之前，在另一条形刀片刀盘的结构等效的主体中或在该条形刀片刀盘的多个结构等效主体中测量测试试样。为此目的，特别地，可以在新状态下和在各种磨损状态下在结构等效的主体中测量测试试样，以确定具有可靠卡夹状态的卡夹的测量数据以及导致操作出现问题的卡夹。可以规定，所有测量数据都收集在数据库中，以确定无害化状态和关键卡夹状态的特征值。

可以规定，通过与基于云的数据库的数据比较进行分析测量。因此，可以以简单的方式收集多个测量数据和参数并使它们可用。

根据该方法的另一实施例，可以规定，所提供的条形刀片刀盘的主体在不同情况下在两条或更多条刀片槽中或所有刀片槽中配备有条形刀片，其中对每个条形刀片执行激发振动、测量和分析。因此，针对每个单独的条形刀片在相关的刀片槽中的正确安放，可以检查配备有条形刀片的成品主体。在这种情况下，针对刀具在相应刀片槽内的卡夹，可以依次检查各个刀具或者可以同时检查两个或多个刀具。

在当前情况下提及用于容纳条形刀片的刀片槽时，其由此在这种情况下可以是设置在主体上的袋状孔(pockethole)或设置在主体上的通孔。

根据另一方面，本发明涉及一种用于监测条形刀片刀盘的条形刀片卡夹和/或刀片槽的设备，其被构造成用于执行根据本发明的方法，该设备具有用于布置条形刀片刀盘的主体的容纳部，具有用于部件的激发振动的单元；具有用于测量部件的位移和/或速度和/或加速度的测量装置。

用于布置条形刀片刀盘的主体的容纳部可以是水平定向的平坦平面。替代地，条形刀片刀盘的主体可以根据其在机床内部的定向被夹紧，以接近操作状态。替代地，可以在容纳在机床上的完成状态下分别测试条形刀片刀盘或条形刀片刀盘的主体。

可以规定，用于激发振动的单元被构造成用于精确地激发一个部件，例如条形刀片、测试试样等。为了加速测量方法，可以规定同时测试两个或更多个部件，例如条形刀片、测试试样等。特别地可以规定，同时检查沿直径方向布置的部件(例如条形刀片、测试试样或类似物)在相关刀片槽中的安放和/或卡夹。替代地，可以规定同时检查两对或更多对沿直径方向布置的部件，例如条形刀片、测试试样或类似物。在这种情况下，根据测试设置，可以使用单个或两个或更多个激振器。

该设备的另一实施例的特征在于，用于激发振动的单元具有止动件、力元件、激振器、力传感器和接触元件，其中，该接触元件被构造成用于接触在部件上，例如，条形刀片、测试试样等，并且其中在完成安装状态中，力元件、激振器和力传感器成阵列布置在止动件和接触元件之间，特别地同轴布置在止动件和接触元件之间。因此，可以指定用于测试条形刀片安放和/或刀片槽的简单测试设置。

在完成安装状态下止动件可以容纳在条形刀片刀盘主体的刀盘中心孔中，以实现用于支撑力元件和激振器的限定的可再现的止动点。

该设备的另一实施例的特征在于控制和分析单元，其被构造成用于全自动执行和分析根据本发明的方法。因此，尤其可以规定，该设备被构造成用于全自动地为主体配备条形刀片和/或测试试样，并且随后全自动检测每个单个条形刀片和/或测试试样的安放和/或卡夹状态。

附图说明

在下文中，基于示出示例性实施例的附图将更详细地描述本发明。

在相应的示意图中：

图1a以横截面示出了用于执行根据本发明的方法的根据本发明的设备；

图1b以俯视图示出了图1a的设备；

图2a以横截面示出了用于执行根据本发明的方法的根据本发明的另一设备；

图2b以俯视图示出了图2a的设备；

图3示出了根据本发明的方法的流程图。

具体实施方式

图1a示出了用于监测条形刀片刀盘4的条形刀片卡夹的设备2。该设备2具有用于布置条形刀片刀盘4的主体26的容纳部6。当前情况中容纳部6形成为水平平坦平面6。

设备2具有用于激发振动部件10的单元8，该部件10在这里为条形刀片10的形式。设备2具有测量装置12，用于测量条形刀片10的位移和/或速度以及/或加速度。

用于激发振动的单元8具有止动件14、力元件16、激振器18、力传感器20和接触元件22。在当前情况下，接触元件22抵接条形刀片10并且适应条形刀片10的切削刃轮廓。

在图1a所示的完成安装状态下，力元件16、激振器18和力传感器20同轴成阵列布置在止动件14和接触元件22之间。条形刀片刀盘4具有刀片槽30，在所述刀片槽30中条形刀片10以可拆卸和可更换的方式被夹紧在主体26上。

在当前情况下描述的附图应被理解为示意性的。可以规定，尽管是示意性地示出，但是条形刀片10和刀片槽30以已知的方式布置成在空间上倾斜或枢转。在这种情况下，接触元件适于与待研究的条形刀片接触。

止动件14容纳在条形刀片刀盘4的主体26的刀盘中心孔24中。设备2还具有控制和分析单元28，该控制和分析单元28构造成全自动执行和分析下文描述的方法。

控制和分析单元28在当前情况下无线连接到测量装置12、力元件16、激振器18和力传感器20。根据替代示例性实施例，可以规定，控制和分析单元28以有线方式连接到上述元件中的一个或多个。

以下基于图1a和1b通过示例的方式更详细地描述根据本发明的方法。

在方法步骤a中，首先提供条形刀片刀盘4并放置成其主体26位于水平平面6上。条形刀片刀盘4构造成用于切屑去除工件加工，以生产锥齿轮，其中条形刀片10被设计用于生产待制造的锥齿轮的齿隙。条形刀片10以可拆卸和可替换的方式安装在主体26上。

在方法步骤b中，借助于用于激发振动的单元8来执行条形刀片10的激发振动。

在此期间，在方法步骤c中，借助于测量装置12获取条形刀片10的位移和/或速度和/或加速度。

通过分析单元28，随后在方法步骤d中进行分析测量，以评估待测试的条形刀片10的条形刀片卡夹质量。

方法步骤b中的条形刀片10的激发振动包括以下方法步骤：借助于力元件16预夹紧条形刀片10，该力元件16被支撑在条形刀片10和止动件14之间；借助于激振器18来激发条形刀片10的振动。

在相对于沿着z轴定向的刀盘中心孔24的纵向轴线观察的径向方向、并且因此平行于y轴的方向上激发振动条形刀片10。

根据替代实施例，可以规定，相对于孔圆观察的切向方向激发振动条形刀片10，所述孔圆由主体26的腔28跨越，即所述孔圆平行于x轴接合在条形刀片10上。

在当前情况下，借助于激光12以光学方式执行条形刀片10的位移和/或速度和/或加速度的测量。

方法步骤d中分析测量包括以下步骤：确定条形刀片10的频率响应形式的动态回弹，其中，借助于力传感器20测量所获得的激发振动的力信号作为输入变量，借助于激光12获取的刀具运动作为输出变量。

在当前情况下，例如检查条形刀片平行于y方向的最大偏转是否超过预定极限值，其中，在超过该极限值的情况下，必须检查条形刀片安放，并且在低于极限值的情况下，将刀片安放或将刀片10卡夹在主体26中的卡夹状态归类为良好。

在当前情况下，条形刀片刀盘4在每个腔28中配备有一个条形刀片10，其中，针对每个条形刀片10根据方法步骤b、c和d相继进行激发振动、测量和分析。

为了加速该方法，根据图2a和2b示出了根据本发明的设备的变型，其中，沿直径方向相对的条形刀片10可以分别联接至单独的测试装置，并且可以关于其在主体6上的卡夹同时进行检查。

附图标记列表

2：设备

4：条形刀片刀盘

6：容纳部

8：激振单元

10：条形刀片

12：测量单元

14：止动件

16：力元件

18：激振器

20：力传感器

22：接触元件

24：刀盘中心孔

26：主体

28：控制和分析单元

30：刀片槽

a：方法步骤

b：方法步骤

c：方法步骤

d：方法步骤