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CN102574268B - 螺纹状砂轮的相位对合装置 - Google Patents

螺纹状砂轮的相位对合装置 Download PDF

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CN102574268B CN200980161647.XA CN200980161647A CN102574268B CN 102574268 B CN102574268 B CN 102574268B CN 200980161647 A CN200980161647 A CN 200980161647A CN 102574268 B CN102574268 B CN 102574268B
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Abstract

本发明提供一种能够以简单的结构来精密地进行螺纹状砂轮相对于被加工齿轮或修整器的相位对合的、螺纹状砂轮的相位对合装置。为此，在磨削时或修整时的螺纹状砂轮(14)与工件(W)或盘式修整器(32)的啮合之前，在进行螺纹状砂轮(14)相对于工件(W)或盘式修整器(32)的相位对合之际，通过设置在使螺纹状砂轮(14)支承为能够旋转的砂轮头(11)上的AE流体传感器(42)来检测螺纹状砂轮(14)是否与工件(W)或盘式修整器(32)发生了接触，并根据检测出接触时的螺纹状砂轮(14)的相位，将该螺纹状砂轮(14)定位在能够啮合的相位上。

Description

螺纹状砂轮的相位对合装置
技术领域
本发明涉及一种在磨削时或修整时的螺纹状砂轮与被加工齿轮或修整器啮合之前，进行螺纹状砂轮相对于被加工齿轮或修整器的相位对合的、螺纹状砂轮的相位对合装置。
背景技术
一直以来，对于作为热处理后的被加工齿轮的工件一直采用作为磨削工具的砂轮进行磨削，从而对工件的齿面进行高效率地精加工的齿轮磨床。在这样的齿轮磨床中，在使砂轮与工件啮合的状态下，由于使这些构件同步旋转而进行工件的磨削，因此，当啮合精度变得不充分时，有可能发生在工件的齿面上产生磨削不均、或对砂轮施加过大的负载、或使砂轮寿命变短等情况。
因此，在这种齿轮磨床中，为了高精度地进行砂轮与工件的啮合，而在磨削时的啮合之前，以使砂轮的切削刃(峰谷)与工件的齿槽(峰谷)成为适当的相位关系的方式来进行决定两者的相位位置的相位对合。这样的进行砂轮与工件的相位对合的相位对合装置例如在专利文献1中所公开。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平5-138438号公报
在上述的现有的相位对合装置中，使砂轮在工件上沿其轴向滑动，将砂轮越过工件的螺纹槽时的接触的瞬间及形成非接触的瞬间通过AE传感器来检测，并以与砂轮对置的方式使工件沿其轴向移动到基于该检测结果求出的螺纹槽的中间位置，从而进行砂轮与工件的相位对合。
但是，在这样现有的结构中，通过由AE传感器检测接触时的工件的振动来判定砂轮相对于工件的接触及非接触，因此，在设备上能够修整砂轮的齿轮磨床中，需要用于进行砂轮与修整器的相位对合的其他AE传感器。由此，有可能导致装置的复杂化。
发明内容
因而，本发明就是为了解决上述课题而作出的，其目的在于，提供一种能够以简单的结构来精密地进行螺纹状砂轮相对于被加工齿轮或修整器的相位对合的、螺纹状砂轮的相位对合装置。
在为了解决上述课题的第一发明所涉及的螺纹状砂轮的相位对合装置中，在磨削时或修整时的螺纹状砂轮与被加工齿轮或修整器的啮合之前，进行所述螺纹状砂轮相对于被加工齿轮或所述修整器的相位对合，其特征在于，具有：
检测机构，其设置在将所述螺纹状砂轮支承为能够旋转的砂轮头上，并检测所述螺纹状砂轮是否与被加工齿轮或所述修整器发生了接触；
砂轮相位控制机构，其根据所述检测机构检测到接触时的所述螺纹状砂轮的相位，将所述螺纹状砂轮定位在能够啮合的相位上。
在为了解决上述课题的第二发明所涉及的螺纹状砂轮的相位对合装置中，其特征在于，
所述检测机构是经由向所述螺纹状砂轮的附近喷射的流体来检测由振动或摩擦引起而产生的所述螺纹状砂轮的弹性波的声发射方式的流体传感器，
所述检测机构根据检测到的弹性波来判定所述螺纹状砂轮是否与被加工齿轮或所述修整器发生了接触。
在为了解决上述课题的第三发明所涉及的螺纹状砂轮的相位对合装置中，其特征在于，
所述流体传感器从如下的方向喷射流体：该方向是从所述螺纹状砂轮与被加工齿轮或所述修整器的接触位置沿着所述螺纹状砂轮的周向错开了90°相位的方向。
发明效果
根据本发明所涉及的螺纹状砂轮的相位对合装置，通过设置在将螺纹状砂轮支承为能够旋转的砂轮头上的检测机构来检测螺纹状砂轮是否与被加工齿轮或修整器发生了接触，由此能够以简单的结构精密地进行螺纹状砂轮相对于被加工齿轮或修整器的相位对合。
附图说明
图1是本发明的一实施例所涉及的螺纹状砂轮的相位对合装置的简要结构图，是表示通过盘式修整器对螺纹状砂轮进行修整时的情况的图。
图2是表示通过螺纹状砂轮对工件进行磨削时的情况的图。
图3是表示AE流体传感器的安装结构的图。
图4是表示磨削时的AE流体传感器相对于螺纹状砂轮的设置位置的图。
图5是表示修整时的AE流体传感器相对于螺纹状砂轮的设置位置的图。
图6是表示在AE流体传感器检测到螺纹状砂轮的弹性波时的电压的变化的图。
具体实施方式
以下，使用附图，对本发明所涉及的螺纹状砂轮的相位对合装置进行详细说明。
【实施例】
如图2所示，适用了本发明所涉及的螺纹状砂轮的相位对合装置的齿轮磨床1是通过桶形的螺纹状砂轮14对内齿轮原材料的工件(被加工齿轮)W进行磨削的装置，进而如图1所示，其具有通过盘式修整器32对该螺纹状砂轮14进行修整的修整功能。
如图1至图3所示，在齿轮磨床1上支承有能够移动且能够回旋的砂轮头11。在该砂轮头11上支承有能够旋转的主轴12，在该主轴12的前端形成有砂轮轴13。并且，在砂轮轴13的前端安装有可拆装的螺纹状砂轮14。即，通过对砂轮头11进行驱动，而经由主轴12的砂轮轴13驱动螺纹状砂轮14旋转。
在砂轮头11的正表面支承有能够旋转的旋转工作台21，在该旋转工作台21的上表面经由未图示的安装夹具而安装有可拆装的工件W。即，通过对旋转工作台21进行驱动，而驱动工件W旋转。
在旋转工作台21的侧方支承有能够移动的修整器驱动部31，在该修整器驱动部31上安装有能够旋转且可拆装的盘式修整器32。即，通过对修整器驱动部31进行驱动，而驱动盘式修整器32旋转。
在砂轮头11的前端面经由托架41而支承有声发射方式的AE(Acoustic Emission：声发射)流体传感器(检测机构、流体传感器)42。该AE流体传感器42是经由所喷射的流体对在材料中产生的振动或摩擦等引起的弹性波进行检测并将其作为AE信号来处理的装置，其具有将作为流体的冷却剂C向砂轮轴13的规定的测定位置喷射的喷射孔42a和对从该测定位置经由冷却剂C而传播的弹性波进行检测的检测部42b。进而，在AE流体传感器42的喷射孔42a上连接有冷却剂罐43，而在该检测部42b上连接有AE传感器放大器44。
此外，如图4所示，在磨削前的螺纹状砂轮12相对于工件W的相位对合时，AE流体传感器42被设置在从螺纹状砂轮14与工件W的接触位置沿着该螺纹状砂轮14的周向错开了90°相位的位置，并从该状态开始，朝向砂轮轴13的测定位置喷射冷却剂C。也就是说，螺纹状砂轮14相对于工件W的相位对合时的AE流体传感器42被设置在从螺纹状砂轮14与工件W的接触位置沿着该螺纹状砂轮14的周向错开了90°相位的位置，AE流体传感器42从该错开了90°相位的方向朝向砂轮轴13的测定位置喷射冷却剂C。并且，只要根据工件W是右螺旋还是左螺旋来确定使AE流体传感器42的设置位置偏向哪一个方向即可，在螺纹状砂轮14与工件W啮合之际，即便砂轮头11(螺纹状砂轮14)回旋而倾斜，AE流体传感器42也不会与工件W发生干涉。
另外，如图5所示，在修整前的螺纹状砂轮12相对于盘式修整器32的相位对合时，AE流体传感器42被设置在从螺纹状砂轮14与盘式修整器32的接触位置沿着该螺纹状砂轮14的周向错开了90°相位的位置，并从该状态开始，朝向砂轮轴13的测定位置喷射冷却剂C。也就是说，螺纹状砂轮12相对于盘式修整器32的相位对合时的AE流体传感器42被设置在从螺纹状砂轮14与盘式修整器32的接触位置沿着该螺纹状砂轮14的周向错开了90°相位的位置，该AE流体传感器42从该错开了90°相位的方向朝向砂轮轴13的测定位置喷射冷却剂C。
并且，从冷却剂罐43向AE流体传感器42供给的冷却剂C例如为磨削油，其冷却剂压力及喷射流量能够根据AE流体传感器42与测定位置之间的距离进行调整。
即，在AE流体传感器42中，将由冷却剂罐43供给的冷却剂C从喷射孔42a向砂轮轴13的测定位置喷射，由此，在经由冷却剂C通过检测部42b检测到产生的螺纹状砂轮14的弹性波之后，将该检测到的弹性波作为AE信号向AE传感器放大器44输入。然后，如图6所示，在AE传感器放大器44中，将输入的AE信号转换为电压V，并将其即时显示。
另外，在齿轮磨床1设有NC装置(砂轮相位控制机构)50。该NC装置50例如与砂轮头11、旋转工作台21、修整器驱动部31、AE传感器放大器44等连接，并基于所输入的工件各种因素或加工条件，来控制由螺纹状砂轮14进行的工件W的磨削或由盘式修整器32进行的螺纹状砂轮14的修整，并且在这些磨削时或修整时的啮合(咬合)之前，基于由AE流体传感器44检测到的弹性波的大小，来判定螺纹状砂轮14与工件W或盘式修整器32的接触及非接触，并进行螺纹状砂轮14的相位调整。
因而，在利用螺纹状砂轮14对工件W进行磨削的情况下，首先，如图2所示，使螺纹状砂轮14向安装在旋转工作台21上的工件W侧移动。接着，在使螺纹状砂轮14与工件W啮合之前，优选以使螺纹状砂轮14的刀尖与工件W的齿尖不干涉的方式来粗略进行这些构件的相位对合(粗相位对合)。然后，在这样的粗相位对合状态下，使螺纹状砂轮14与工件W同步旋转，并且从AE流体传感器42的喷射孔42a朝向砂轮轴13的测定位置喷射冷却剂C，并由该检测部42b开始检测螺纹状砂轮14的弹性波。
这样，当由AE流体传感器42进行的弹性波的检测开始时，如图6所示，在AE传感器放大器44中，将输入的该AE信号转换为电压V，并且随着时间的经过而显示其变化。需要说明的是，在开始由AE流体传感器42进行的弹性波的检测的同时，电压V被测定为螺纹状砂轮14的非接触时的最大电压Vf，且自动设定比该电压Vf大的阈值Vo。该阈值Vo在进行后述的螺纹状砂轮14的接触判定时使用。
接着，通过仅提高工件W的旋转速度(转速)，而使螺纹状砂轮14与工件W的同步旋转错开，并使工件W的一齿面与螺纹状砂轮14的一刃面接触。由此，因接触而产生的螺纹状砂轮14的弹性波向砂轮轴13传递，被传递到该砂轮轴13的弹性波经由冷却剂C而由AE流体传感器42检测。此时，如图6所示，在AE传感器放大器44中，对应于输入的AE信号而电压V的波形发生变化，在该电压V(Vf)超过预先设定的阈值Vo时，通过NC装置50判定为工件W与螺纹状砂轮14发生了接触，且存储此时的螺纹状砂轮14的相位。
另外，通过仅降低工件W的旋转速度(转速)，而使螺纹状砂轮14与工件W的同步旋转错开，并使工件W的另一齿面与螺纹状砂轮14的另一刃面接触。由此，因接触而产生的螺纹状砂轮14的弹性波向砂轮轴13传递，且被传递到该砂轮轴13的弹性波经由冷却剂C而由AE流体传感器42检测。此时，如图6所示，在AE传感器放大器44中，对应于所输入的AE信号而电压V的波形发生变化，在该电压V(Vf)超过预先设定的阈值Vo时，通过NC装置50判定为工件W与螺纹状砂轮14发生了接触，且存储此时的螺纹状砂轮14的相位。
然后，通过NC装置50，根据存储的两个螺纹状砂轮14的相位，求出作为其中间的相位的中间相位，之后，通过将螺纹状砂轮14的相位定位于该中间相位，而精密地进行相位对合(精密相位对合)。接着，在这样的精密相位对合状态下，通过使螺纹状砂轮14与工件W啮合，并使它们同步旋转，而利用螺纹状砂轮14的刃面来对工件W的齿面进行磨削。
此处，当使用螺纹状砂轮14来磨削规定数量的工件W时，其刃面因磨损而锋利度下降，因此，定期地通过盘式修整器32对螺纹状砂轮14进行修整。
对此，在通过盘式修整器32对螺纹状砂轮14进行修整的情况下，首先，如图1所示，在使螺纹状砂轮14向盘式修整器32侧移动之后且它们啮合之前，优选以使螺纹状砂轮14的刀尖与盘式修整器32的刀尖不干涉的方式来粗略进行这些构件的相位对合(粗相位对合)。接着，在这样的粗相位对合状态下，在保持使螺纹状砂轮14的旋转停止的状态下，使盘式修整器32旋转，并且从AE流体传感器42的喷射孔42a朝向砂轮轴13的测定位置喷射冷却剂C，并由该检测部42b开始检测螺纹状砂轮14的弹性波。
这样，当由AE流体传感器42进行的弹性波的检测开始时，如图6所示，在AE传感器放大器44中，将输入的该AE信号转换为电压V，并且随着时间的经过而显示其变化。需要说明的是，在由AE流体传感器42进行的弹性波的检测开始的同时，电压V被测定为螺纹状砂轮14的非接触时的最大电压Vf，且自动设定比该电压Vf大的阈值Vo。该阈值Vo在进行后述的螺纹状砂轮14的接触判定时使用。
然后，使螺纹状砂轮14正转，并使其一刃面与盘式修整器32的一刃面接触。由此，由接触产生的螺纹状砂轮14的弹性波向砂轮轴13传递，且被传递到该砂轮轴13的弹性波经由冷却剂C而由AE流体传感器42检测。此时，如图6所示，在AE传感器放大器44中，对应于输入的AE信号而电压V的波形发生变化，在该电压V(Vf)超过预先设定的阈值Vo时，通过NC装置50判定为螺纹状砂轮14与盘式修整器32发生了接触，且存储此时的螺纹状砂轮14的相位。
接着，使螺纹状砂轮14反转，并使其另一刃面与盘式修整器32的另一刃面接触。由此，由接触产生的螺纹状砂轮14的弹性波向砂轮轴13传递，且被传递到该砂轮轴13的弹性波经由冷却剂C而由AE流体传感器42检测。此时，如图6所示，在AE传感器放大器44中，对应于输入的AE信号而电压V的波形发生变化，在该电压V(Vf)超过预先设定的阈值Vo时，通过NC装置50判定为螺纹状砂轮14与盘式修整器32发生了接触，且存储此时的螺纹状砂轮14的相位。
然后，通过NC装置50，根据存储的两个螺纹状砂轮14的相位，求出作为其中间的相位的中间相位，之后，通过将螺纹状砂轮14的相位定位于该中间相位，从而精密地进行相位对合(精密相位对合)。接着，在这样的精密相位对合状态下，通过使螺纹状砂轮14与盘式修整器32啮合，并使盘式修整器32旋转，由此利用盘式修整器32的刃面来对螺纹状砂轮14的刃面进行修整。
需要说明的是，在本实施例中，采用了内齿轮原材料的工件W，不过，也可以采用外齿轮原材料的工件。另外，将在螺纹状砂轮14与工件W或与盘式修整器32的接触判定中使用的电压的阈值设为通用的阈值Vo，不过，也可以采用各自不同值的阈值，且这些阈值可以基于各材质或加工条件等来设定。
因而，根据本发明所涉及的螺纹状砂轮的相位对合装置，在磨削时或修整时的螺纹状砂轮14与工件W或盘式修整器32啮合之前，在进行螺纹状砂轮14相对于工件W或盘式修整器32的相位对合之际，通过设置在将螺纹状砂轮14支承为能够旋转的砂轮头11上的AE流体传感器42，来检测螺纹状砂轮14是否与工件W或盘式修整器32发生了接触，并根据检测到接触时的螺纹状砂轮14的相位，将该螺纹状砂轮14定位在能够啮合的相位上。由此，能够以简单的结构来精密地进行螺纹状砂轮14相对于工件W或盘式修整器32的相位对合。
工业方面可利用性
本发明能够应用在实现非加工时间的缩短化的齿轮磨床中。

Claims (1)

1.一种螺纹状砂轮的相位对合装置，在磨削时或修整时的螺纹状砂轮与被加工齿轮或修整器啮合之前，进行所述螺纹状砂轮相对于被加工齿轮或所述修整器的相位对合，其特征在于，具有：
检测机构，其设置在将所述螺纹状砂轮支承为能够旋转的砂轮头上，并检测所述螺纹状砂轮是否与被加工齿轮或所述修整器发生了接触；
砂轮相位控制机构，其根据所述检测机构检测到接触时的所述螺纹状砂轮的相位，将所述螺纹状砂轮定位在能够啮合的相位上，
所述检测机构是经由向所述螺纹状砂轮的附近喷射的流体来检测由振动或摩擦引起而产生的所述螺纹状砂轮的弹性波的声发射方式的流体传感器，
所述检测机构根据检测到的弹性波来判定所述螺纹状砂轮是否与被加工齿轮或所述修整器发生了接触，
所述流体传感器从如下的方向喷射流体：该方向是从所述螺纹状砂轮与被加工齿轮或所述修整器的接触位置沿着所述螺纹状砂轮的周向错开了90°相位的方向。
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