[发明专利]用于齿轮切割机上硬精加工噪声优化齿轮的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在齿轮切割机上进行噪声优化齿轮的磨齿和/或珩齿的方法、相关的测量方法以及用于齿轮切割机的相应控制的控制软件。

背景技术

现代变速器对于结构尺寸、噪声特点和可输送功率的要求正日益增加。因此，对于所安装的齿轮的制造精度的要求尤其增加。为了满足这些要求，在许多情况下，以与单纯地渐开的侧面几何形状不同的有针对性地修改的侧面几何形状来制造齿轮。关于这点，变型被设计成，使得它们在负载压力条件下正面影响变速器的运行平滑性和传递特性。

在当前有效负载压力条件下根据齿轮的激发或根据齿轮的振动特性、或者根据相应的齿啮合中的齿力的时间演变在关键点处确定变速器的运行噪声。在负载和加速下的直齿轮副的振动激发呈现出在小齿轮和轮之间的旋转运动的不规则性。该不规则性可结合可变路径传输、旋转距离差异或者旋转距离误差进行描述。旋转距离差异或旋转距离误差是齿轮几何形状以及整个传送系统的弹性行为的函数。齿轮几何形状对于激发特性的影响决定性地通过主要的几何特征(例如，横向接触度或重合度)以及通过齿侧面拓扑形状和通过制造公差来确定。

由于不同的研究方案，现已认识到，除了诸如关于齿轮的重合度、齿距精度、修缘和修根的因素外，以波的形式对齿轮的侧面的周期性校正在负载压力条件下也对齿轮的噪声激发具有积极的影响。

为此目的，在不同的研究方案中制作了计算程序，通过该计算程序的辅助，齿修正和齿校正对于直齿轮副的运行特性和噪声特性的影响能够被模拟。因此，为了执行低噪声齿轮副的计算，需要大量的具体知识以及经验调查。所计算的结果必须被转换成校正值和修正值、或者必须在用于齿轮切割机的CNC加工程序下实施。最终，齿轮切割机必须能够将这些校正结果非常精确地传递到相应的齿侧面上。

如前所述，除了宏观几何学的在几微米范围内的齿侧面校正和齿侧面修正外，这些齿侧面校正和齿侧面修正主要正面影响了齿轮啮合的接合冲击和脱离冲击，在齿侧面上的微观校正(齿侧面波纹)也是必需的，该微观校正具有齿对的低噪声齿啮合的结果。

已经众所周知能够执行齿侧面的校正的齿轮切割机。

例如，在德国专利DE 102004057596中，除了磨削工具和相关的成型(profiling)工具外，还描述了利用三维修正的宽度区来成型蜗杆砂轮的方法。该文献的目的为蜗杆砂轮宽度的增加的使用程度。使用根据该说明的成型齿轮，关于齿侧面的三维校正首先被传递到蜗杆砂轮、然后再次从蜗杆砂轮传递到地面工件上。然而，由于合适的三维校正的成型齿轮必须被首先制造、使得其表面结构可依次通过蜗杆砂轮被传递到精加工的齿轮，故这种类型的成型非常不灵活。对于成型齿轮的修正是密集型劳动，因此不能够在短的时期内以大规模生产工艺实施。

德国专利DE 19706867 A1和DE 3704607分别描述了用于齿轮的对角线切割以根据齿轮宽度对齿侧面进行校正的方法。这样是一种尝试的且可靠的方法，以首先通过球形斜齿轮来直接制造或者减少齿轮的侧面上的交叉。为此，在右/左蜗杆侧面上的蜗杆砂轮的接合角度从工具的一端到工具的另一端持续变化，且在磨削工艺期间工具根据工件宽度位置在该工具的轴向方向上改变。然而，该工艺不足以单独直接地在磨削的齿轮的齿侧面上制造波纹。为此，需要在齿高度范围内的修整工具和/或蜗杆砂轮的表面修正。可选地，甚至需要齿轮切割机的额外的轴向移动。

德国专利DE 19517359涉及锥齿轮副的加工，其中，齿轮副中的一个齿轮被磨削，而另一齿轮被细磨以实现在变速器中的低运行噪声。这在直齿轮变速器中是已知的。磨削后的齿轮的表面结构在齿轮的侧面方向上延伸，细磨的齿轮的表面结构具有逗号形状的结构。在齿侧面上的表面结构的这些不同方向具有这样的特性：当它们彼此滚压时，该锥齿轮副在运行中比使用相同的硬精加工工艺加工的两个齿轮更加平滑。然而，仅仅这两种加工方法的组合不足以满足目前对于变速器中的齿轮的平滑运行的增加的需求。然而，仍需要采取额外的进一步的措施。

在德国专利DE 10 2010 026 412 A1中描述了一种通过周期性的齿侧面调整而局部齿轮磨削齿侧面的方法。在该方法中，在反复的行程移动中沿着齿侧面引导工具，其中，在单次行程期间在工具的每一行程移动和未执行任何滚动移动的工件之间在法线方向上发生传递。在该方法中，对于加工单独的齿侧面所需的行程移动的数目以及相关联的每个工件的高效的劳动强度是不利的。