轮廓量规、装备有轮廓量规的测量装置以及测量方法
【专利说明】轮廓量规、装备有轮廓量规的测量装置以及测量方法
[0001]本发明的主要内容是实施为被设计成用来刮削齿状工件的具有齿状轮廓的刀具的测量几何学的轮廓量规，其中，轮廓量规用于确定可以用于待用刀具执行的刮削过程的至少一个测定量，以及其中，在所述加工过程的阶段中，待在工件上展成的齿状轮廓通过与刀具的齿啮合来形成。本发明还包含装备有轮廓量规的测量装置以及基于轮廓量规的测量方法。更一般地说，寻求保护的本发明涉及被设计成通过与工件的滚动啮合来展成和/或精加工齿状轮廓的具有几何学上限定的切削刃的刀具的轮廓量规。
[0002]在用为此目的设计的采用刮削轮的刮削(也被称为“动力刮削”)齿状工件中，如由其各自制造商的特定刮削轮的尺寸直接或间接参与到刮削过程的控制设定。
[0003]通常，制造商会指定刮削轮的外径(在齿尖处测得的)以及刀具高度。
[0004]例如用于插齿过程中的接触测量的、诸如例如用刀具尺寸根据其计算出来的限定辊对展成刀具进行测量的其它测量方法仅限用于刮削轮，因为这种测量的评估极其复杂并且要求大量输入数据。
[0005]在刚提到的插齿过程中，从其轴线的方向上所显示的展成刀轮的切削刃代表在横向剖面上的正齿轮的齿状轮廓的几何形状，其中，所述正齿轮在过程中像一个齿轮与另一个齿轮啮合一样(在直齿刀轮的情形中)与工件啮合。或者在螺旋展成刀轮的情况下，垂直于曲面法线并沿齿线所示的，至少切削刃的轮廓代表在法向剖面上的螺旋齿轮的齿状轮廓的几何形状，其中，所述螺旋齿轮在过程中像一个螺旋齿轮与另一个螺旋齿轮啮合一样与工件啮合。与这些情况相比，刮削轮的切削刃的形状会与待根据指定的齿几何形状来切削的齿隙的形状不同。假设在刮削过程中，工件和刀具的各自旋转轴线会以正常设在10度至30度之间的角度彼此相交，则刮削轮将例如不再符合渐开线齿形，如上述展成刀轮的情况那样。由于动力刮削过程可以被预料为该领域中的从业者所熟知，因此在这点上将不再考虑进一步细节。该过程的清楚的展示可以在EP 2 537 615 Al中找到。
[0006]由于刚刚解释的原因，由刮削轮制造商提供的信息一般会局限于直径和高度。然而，已经发现，即使有了对这些刮削轮尺寸的了解，在尤其是一系列齿状工件的生产运行之初仍有不良品，因为后者可以在几个不同方面上超出公差，例如在基部切向长度上尺寸不足。实际上，工件被带到在其中进行测量的测量室。根据由此得到的测量结果，对动力刮削过程的机床设定作出校正。
[0007]鉴于在前面传统步骤所涉及的问题，本发明的目的是简化关于上述方面的动力刮削过程的实践并改进动力刮削过程，具体地，目标在于优选地已经在生产运行的初加工工件中所制成的齿廓的高质量。
[0008]为了解决这个任务，本发明提供体现如在上文提到的测量几何学的轮廓量规，其特征在于齿状轮廓部分，为了确定测定量，刀具的齿与该齿状轮廓部分啮合，该啮合代表在轮廓形成阶段期间刀具与工件之间的啮合。
[0009]因此，轮廓量规被设计成，使得在进行测量之前，刀具的齿状轮廓与轮廓量规一啮合，齿状轮廓啮合之间的这种一致就存在。
[0010]为了简化起见，即使本发明可以肯定适用于在权利要求书中指定的展成方法，特别是具有螺旋齿的展成刀轮的展成方法，但本发明的下列描述涉及刮削过程，本发明的优点在该刮削过程中最强有力地得到证明。
[0011]由于在一方面刮削轮的齿状轮廓与轮廓量规的齿状轮廓的啮合以及在轮廓形成阶段期间工件的齿状轮廓与刀具的齿状轮廓的啮合之间的一致性，因此创造出复制工件和刮削轮的各自轴线之间的最小距离的情况，因为在轮廓形成阶段中，这个非常相同的最小距离存在于工件和刮削轮的轴线之间。关于该情况的镜像，应将轮廓量规想成具有同样对应于工件轴线的轴线。
[0012]通过允许确定轴线之间的实际最小距离，即在最后轮廓形成步骤中刀具轴线与工件轴线之间的最小距离，这个想法具体地在使得能够确定在刮削过程中必须参与机床设定的正确参数值方面获得成功。迄今，考虑到在刮削过程中的轮廓形成展成运动期间刮削轮和工件之间的复杂接触情况，通常不可能仅根据所测得的且可用的刮削轮外径作出关于这种轴线距离的任何坚实的结论。
[0013]在本发明的特别优选实施例中，轮廓量规的齿状轮廓部分对工件的齿系的齿侧的至少一部分进行。此外，制造这种轮廓量规是明确的，因为工件的轮廓通常例如通过由待制造齿状工件的预期用户设定的规格来预先设定。
[0014]作为优选实施例，可以设想，至少部分的复制包括工件的齿状轮廓的至少一个左齿面和一个右齿面。为了方便测量(具体地图4中的尺寸“B”)，如果至少部分的复制包括具体地横穿间隙的彼此面对的两个齿侧，或者也包括彼此背对并属于单独齿的两个齿侧，则是有利的。如果至少部分的复制包括两个连续齿的全部四个齿侧，具体地不多不少正好这四个齿侧，则是进一步优选的。然而，至少部分的复制还可具有非对称分布齿侧，只要后者位于展成运动的轮廓形成区域中。例如，也可以使用彼此间隔开一个或多个齿位置的两个齿。如果至少部分的复制包括一个齿的齿侧或两个、三个或三个以上齿侧，其中，有至少一个右齿侧和一个左齿侧，则已经能够获得有利结果。在这点上，没有对本发明的进一步限制。
[0015]在有利实施例中，轮廓量规可以具有基部，该基部在一侧上支撑有齿状轮廓部分。对于另一侧(背面)，平面表面构型对将轮廓量规安置在测量装置中的方便方式来说是优选的，而且对限定轮廓量规的测量基准位置来说也是优选的。具体地，基部和齿状轮廓部分可以实质上连续(整体)构造。
[0016]在本发明的特别优选实施例中，可以设想，测定量包含关于刀具(刮削轮)的旋转轴线与第一基准之间的距离的信息，第一基准与轮廓量规相关联，其中，第一基准可以例如是基部的背面。轴线距离可以通过该第一基准与工件轴线的距离的额外的、容易得到的知识直接从这个信息中确定，这可以在概念中作为如上所述的轮廓量规的替代，并且随后在段落中支持方法权利要求。
[0017]轮廓量规的特别优选实施例包括定位件，该定位件在齿状轮廓部分的侧面上突出并且其空间尺寸之一沿齿状轮廓部分的齿高方向延伸。定位件具体地以柱的形状构造，并可以优选地定向成具有垂直于基部的背面的柱轴线。该定位件在齿的啮合中为刀具的齿顶的切削刃提供接触面，具体地在其外径。基于由此建立在定位件与刮削轮的切削刃之间的接触，进一步有利测量信息变成可用。
[0018]因此，可以设想，一个测定量包括定位件的接触区域与第二基准之间的高度距离，第二基准与刀具相关联。第二基准可以例如是刮削轮的背面或也可以例如是刀具所位于的刀夹的、例如刮削轮的夹盘的背面。具体选择哪个地方来布置刀具的基准是次要的，只要测量结果可以转换成机床设定所需的高度信息即可。在这方面之下，第二基准位置的上述实例肯定建议其本身。
[0019]重点是认识到，从切削刃在刮削轮的外径处的点到其背面的刀具高度可以在很多情况下并不直接被测量，因为在齿顶与切削刃相交的齿中心线不能容易地通过光学或机械测量设备来确定和限定。在没有根据本发明的测量的情况下，刮削过程因此缺少关于刮削轮到其背面的高度所应该基于的在齿顶的精确点的基准，而且特别由于在当前情况下，使用刮削机上的刮削轮的客户没有关于如何确定齿高的背景信息。
[0020]此外，在本发明范围内，还发现了，迄今被测量并提供给如上文所述的刀具高度的值不足以作出关于指定实际与设定机床相关的刀具高度，即例如从位于切削刃上和刮削轮的外径上的点到刮削轮背面的轴向距离的清晰结论。关于这个问题，将定位柱相对于齿宽的方向布置在轮廓量规的齿状轮廓部分的两齿之间的中间也是实用的。在这点上，最重要的又是建立与切削刃接触的明确限定点，机床设定所需的信息可以从该明确限定点确定。从业者将立即明白，这也可以通过步进研磨式刮削轮实现。定位件在横截面上应该优选地具有弯曲轮廓。具体地说，可以选择圆形横截面的柱状定位件。
[0021]在本发明中进一步设想，测定量包含关于定位件的接触区域相对于与刀具相关联的第三方位角基准的角位置的信息，该信息可以例如由打断后者的旋转对称的刀具几何特征、例如刮削轮背面上的凹槽来构成。如果齿状轮廓要以与工件的另一齿状轮廓或几何特征的指定位置关系展成/定位，则这可以与动力刮削相关。例如，在根据传统信息执行的刮削过程中，可能的是，如果在相对于已经存在于工件上的另一轮廓的位置的通过刮削过程展成的齿状轮廓的位置上发现误差，则生产零件可能必须报废，尽管它们相对于齿质量和齿宽在公差范围内。这个问题可以基于根据本发明确定的角位置解决。方位角基准的具体选择又与测量本身无关，只要最终所需相对角位置可以从其中导出即可。例如，在刮削轮安装在其上的刮削轮夹具背面上的几何特征可以用作方位角基准并为此测量。
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