机床及加工工件的方法 |
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| 申请号 | CN201010123750.X | 申请日 | 2010-02-09 | 公开(公告)号 | CN101811207B | 公开(公告)日 | 2015-04-22 |
| 申请人 | 德克尔马霍普夫龙滕有限公司; | 发明人 | 约瑟夫·纽麦尔; 托马斯·劳切比勒; 尤文卡斯滕·汉森; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种机床和通过由控制数据控制一个或多个刀具来加工 工件 (200；300)的方法，所述机床(100)包括至少五个同时可控轴，所述机床(100)还包括用于夹紧工件(200；300)的夹持装置(120)和具有一个用以 支撑 所述刀具(130)的支撑装置(111)的控制装置(110)，所述控制装置(110)用于控制刀具(130)，设置在所述支撑装置(111)上的所述刀具(130)通过控制数据沿着刀具路径切削被所述夹持装置(120)夹紧的工件(200；300)，所述机床(100)用于加工第一工件(200)以形成具有第一 齿轮 装置(210)的第一工件(200)，所述第一工件(200)相对于一具有第二齿轮装置(310)的第二工件(300)而言是一计数装置，以致于第一齿轮装置(210)的第一齿根面成为第二齿轮装置(310)的第二个齿根面的 啮合 齿面 ，其中，所述机床(100)进一步包括检测系统，所述检测系统用于确定在加工第一工件(200)之后和/或期间第一工件(200)的第一齿轮装置(210)的当前形状，特别是当前的齿根面形状和/或当前的 轮齿 间隙形状是否不同于第一工件(200)的第一齿轮装置(210)的目标齿轮形状，特别是目标齿根面形状和/或目标轮齿间隙形状。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种通过由数据控制的一个或多个刀具(130)加工工件(200，300)的机床，所述机床(100)包括至少五个同时可控轴、用于夹紧工件(200，300)的夹持装置(120)和具有一个支撑所述一个或多个刀具(130)的支撑装置(111)的控制装置(110)，所述控制装置(110)用于控制刀具(130)，设置在所述支撑装置(111)上的所述刀具(130)通过控制数据沿着刀具路径切削被所述夹持装置(120)夹紧的工件(200，300)， |
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| 说明书全文 | 机床及加工工件的方法技术领域[0001] 本发明涉及一种机床以及使用通过控制数据进行控制的一个或者多个工具来加工工件的方法。 [0002] 特别地，本发明涉及到一个程控机床，该程控机床通过控制数据进行控制的一个或者多个工具来加工工件的。该机床包括至少五个同时可控轴、一个夹紧工件的夹持装置和一个支撑机床的一个或者多个工具的控制设备，尤其是，该机床的控制设备适合控制通过控制数据控制的工具沿着刀具路径切削用夹持装置夹紧的工件。 [0003] 特别地，本发明涉及一种机床和程控加工工件的方法，该方法提供了具有第一齿轮装置的第一工件，尤其是把工件从毛坯加工到具有第一齿轮装置的成品，该第一工件相对于该具有第二齿轮装置的第二工件相互而言是一个计数装置以致于第一齿轮装置的齿根面形成该第二齿轮装置的第二齿根面的相啮齿面。 [0004] 特别地，本发明涉及一种机床以及在机床上将一个或多个工件由毛坯制成具有齿轮的成品的加工方法，特别是齿轮，诸如有一个内部齿轮的直齿轮、具有外部齿轮的直齿轮或者伞形齿轮和齿条；特别是一种包括至少通过五轴传动的程控机床，尤其是一种包括至少通过五轴传动的数控机床，尤其是本发明涉及到一种在数控机床上从毛坯加工成具有齿轮的成品全套加工。 背景技术[0005] 前案揭露了一种数控机床，该数控机床包括至少五个轴且可以使刀具在五自由度自由移动以切削工件。五自由度运动包括至少三个空间自由度(传统的3个正交可控空间自由度被称为X轴、Y轴和Z轴)，可以通过至少有三个线性轴和至少两个角或旋转自由度控制该三个空间自由度从而控制刀具的任何方向。 [0006] 如今的数控机床至少有五个轴，它可以同时控制五自由度，这样可以执行相对于被夹持的工件来说是复杂的和有效率的刀具路径。此外，现有技术揭露的数控机床具有六轴，其中有三个线性轴和三个旋转轴可以同时控制。数控机床超过六轴也是有可能的。 [0007] 在效率高和准确性高地加工具有复杂几何形状的成品零件时，使用上述的数控机床是普遍的。在机械工程，特别是在造船，例如，在环保技术(例如在风力发电厂)，在航空和机床制造中，可能需要提供具有不同功率的变速箱，就其齿轮而言，尤其是直齿轮和斜齿轮，必须根据表面光洁度、齿面接触模式和运行特点和/或滚动特点上不同要求来生产。在这里，往往没有绝对必要生产大量物品，但类型范围广泛和高度的灵活性是相当必要的，特别是复杂的几何形状，包括复杂的齿侧面几何形状和复杂的齿根面几何形状。 [0008] 就生产具有一个齿轮传动的成品零件而言，特别是齿轮，诸如正齿轮或伞齿轮和齿条，现有技术的几个不同实施例揭露了一种装备有特殊刀具的特殊机床来加工齿轮的齿廓，例如正齿轮或伞齿轮。作为加工齿轮或齿条的齿轮装置的特殊机器，现有技术特别揭露了滚齿机，该滚齿机通过滚铣刀具用滚切方法加工具有齿轮装置的工件。 [0009] 这些特殊的机器，尤其是上面描述的滚齿机，具有采购和维护成本高，各个齿侧加工受到专用刀具形状的限制，例如，滚齿机上用作滚齿的滚刀形状已经预定义了一个可以实现的或可生产的轮齿和齿侧面的几何形状刀的特殊形状的工具。此外，用上面描述的专用机器加工各个齿廓要受到自由度的限制，该自由度受到工件和刀具之间可能的相对运动的限制。 [0010] 为了获得高的表面光洁度，在上述专用机器加工工件之后，还可以选用其它的专用机器再加工或修饰工件。 [0011] 为了解决上述专用设备的问题，特别是滚齿机，用于生产齿轮，尤其是正齿轮或伞齿轮，或齿条，用包括至少五轴的数控机床来加工这种齿轮特别是正齿轮或伞齿轮是非常有用的。 [0012] 至少在五自由度可控的机床具有高灵活性和广阔的应用领域，这使得用标准工具加工这些成品件、具有最复杂几何形状的工件，尤其是最复杂齿廓的工件，这超出已知的专用机器加工生产至今正在使用的齿轮诸如正齿轮或伞齿轮的应用范围。 [0013] 由汉斯·彼得·斯科斯格在《修理与操作》杂志上发表的题为“用简单的方法加工轮齿——用标准机器加工高品质的齿轮”(卡尔泽尔出版社，慕尼黑，2007年版，第4/28，28-32页，ISSN 0043-2792)的论文里描述了在至少五轴的机床上加工预定齿轮的加工方法。 [0014] 上述论文介绍了用五轴机床加工齿轮的方法，特别是在加工一个具有传动品质为6级(按照DIN 3965)的表面光洁度的伞齿轮副的测试运行。在此方法中，按照DIN标准，最初输入所有必要的齿轮参数。这些参数与成品零件的基本几何参数一致。为此目的，在预定的轮齿形状或者需要轮齿形状条件下，可以输入轮齿接触斑点的量化数据或者输入所要凸面的进一步数据或者输入在个别区域的曲率或整个齿根面或整个齿根面侧轮廓的进一步数据。在实际加工操作之前，给出了或者确定了齿轮装置的几何形状，例如，尤其是所需的齿根面几何形状和/或所需的轮齿间隙形状。 [0015] 这些基本几何参数输入计算机，然后通过数学和/或数值计算在计算机里生成对所需的轮齿形状的数学描述。通过一个CAD/CAM系统，基于计算机的数控程序就能生成按照该五轴机床使用标准工具才能加工的所需成品的结果，尤其是公知的立铣床。专利为WO2008/133517A1的技术内容介绍了类似的方法。 [0016] 在计算机上包括在具有至少五轴的机床上加工具有齿轮装置的成品的上述加工方法，特别是用于加工齿轮，这里涉及一个问题就在用机床加工操作之后，我们首先要确定预定传动质量，所需的表面光洁度，所需的齿根面几何形状，所需的轮齿间隙几何形状，特别是所需的齿根面轮廓，和/或进一步预定的质量要求是否已经达到或者可能与在数控机床上加工操作一致。 [0017] 为了达到这个目的，在数控机床用夹紧方式夹紧工件并加工工件之后，以及随后在检测系统中检查是否达到或者符合上述提到的给定质量要求，这样可以选择是否要松开被加工的工件。如果用数控机床进行机加工操作的所需的齿轮形状没有达到要求，这个工件必须要在另一台机器上重新加工或者修饰，在数控机床上重新夹紧之后再一次加工。 发明内容[0018] 本发明的目的是提供一种具有至少五轴的机床，该机床通过控制数据控制一个或多个的刀具加工工件，避免了上述工艺中加工具有齿轮装置的成品所遇到的问题。 [0019] 本发明的另一目的是提供一种使用通过控制数据控制一个或多个的刀具加工具有齿轮装置的工件的机床和加工方法。与上述的现有加工方法相比，本发明的加工方法通过在具有至少五轴的机床上加工具有齿轮装置的成品上得到了优化，特别是生产工艺中的有关质量检验，从而避免在额外的机器上进行质量检查，尤其是避免在重新加工或者修饰工件时需要夹紧和松开工件的操作上浪费时间。 [0021] 本发明涉及的一种加工机床，特别是程控加工机床，该机床通过控制数据控制一个或多个刀具以加工工件，该机床包括至少五个可同时可控轴以及夹紧工件的夹持装置以及一个控制装置，该控制装置通过控制数据沿着刀具路径用以控制被支撑装置支撑的刀具从而切削被夹持装置夹紧的工件。 [0022] 根据本发明，该机床适合加工一第一工件以提供具有第一齿轮装置的第一工件，该第一工件相对于具有第二齿轮装置的第二工件而言作为一个计数装置，以致于该具有第一齿轮装置的第一齿根面与第二齿轮装置的第二齿根面相互配合。 [0023] 根据本发明的机床，其特征在于该机床包括一个检测系统，该检测系统适合确定在机床上加工第一工件之后或者期间第一工件的第一齿轮装置的当前几何形状，特别是当前齿根面形状和/或当前的轮齿间隙形状是否不同于目标齿轮装置的形状，特别地是否不同于第一工件的第一齿轮装置的目标齿根面形状和/或目标轮齿间隙形状。 [0024] 本发明具有一个优点就是：在加工第一工件期间或者之后，在检测系统检查期间，所述机床用于测定第一工件的第一齿轮装置当前形状，即在当前的加工条件下存在的形状，特别是当前的齿根面形状和/或当前的属于这种操作状态的轮齿间隙形状，在至少一个齿根面或至少两个齿根之间是否不同于在加工操作之前预先确定的所要目标齿轮形状。 [0025] 在这里，预定目标齿轮形状最好是指定的齿轮，如直齿轮，螺旋齿轮，双螺旋齿轮或人字齿轮，圆弧齿轮，螺旋齿轮，渐开线齿轮或其他齿轮形状。此外，预定的目标齿轮形状最好显示参数值，例如，提供成品的预定齿根面齿廓，特别是有关的参数如齿宽，齿高，凸性和/或轮齿两侧预定曲率，例如：渐开线齿形，摆线齿形或其他形状。 [0026] 在具有至少五轴的数控机床，由于在至少五自由度有利地提供了刀具控制的灵活性这样可以加工几乎所有的自由面。因此，可以加工具有任何齿根面的齿轮，但在预定的目标齿轮形状也有可能包含齿根面的数学描述这种目的。 [0027] 本发明提供了一种机床进一步包括检测系统，运用该检测系统，最好用该机床的夹持装置在夹紧位置夹紧工件，在用机床上加工工件之后和/或期间该工件和/或该工件的当前形状可被确定。因此，本发明可以提供一种机床，这种机床除了工件加工之外还能进行质量检验或者偏离预定目标形状的偏离检查，以便没有必要采用更多的机器来检查齿轮形状的质量。 [0028] 以上描述的具有第一齿轮装置的第一工件的目标齿轮形状，特别是目标齿根面形状和/或目标轮齿间隙形状，和选择具有第二齿轮装置的第二工件的相应目标齿轮形状最好由给定的第一和/或第二工件的齿轮质量来确定，特别是给定的表面光洁度。 [0029] 本发明具有一个优点就是在加工工件中要达到的预定的目标齿轮形状，尤其齿轮，通过一个预定的齿轮质量，尤其是齿根面的预定表面光洁度，该机床自身确定方向，从而通过侦测第一工件的当前的齿轮形状偏离预定的目标齿轮形状来确定被该机床的夹持装置夹紧的第一工件是否符合所要求要达的齿轮形状，特别是齿轮质量或表面光洁度的加工状态，或者是否有必要用机床重新加工工件，或者选择用程控方式加工工件，以获得所需的齿轮质量或表面光洁度。 [0030] 在该机床上加工之后，特别是在第一工件被加工完成状态后，所得的成品最好是一个具有内部齿轮装置的正齿轮，一个具有外部齿轮装置的正齿轮，一个齿条或锥齿轮，并且，在该机床上加工之后，特别是在第二工件被加工完成状态后，所得的成品最好是一个具有内部齿轮装置的正齿轮，一个具有外部齿轮装置的正齿轮，一个齿条或锥齿轮，最好是这样的，加工后的第二个工件是加工后的第一件工件的计数装置。 [0031] 本发明具有一个优点在于用机床加工的具有内部齿轮装置的正齿轮，具有外部齿轮装置的正齿轮，齿条或锥齿轮与第二工件一起形成一齿轮装置副，例如齿轮副，该第二工件也是用机床加工成的具有内部齿轮装置的正齿轮，具有外部齿轮装置的正齿轮，齿条或锥齿轮，该第二工件可以选择在第一工件加工之前加工，第一工件加工期间加工或在第一工件加工之后加工。 [0033] 本发明具有一个优点在于，该机床的检测系可以通过传感器机械扫描第一工件的第一齿轮装置的齿侧面，以确定第一齿轮装置的当前存在的齿轮形状，然后与第一齿轮装置的目标齿轮形状相比较。这样，可以确定和侦测可能出现的偏移量。为此，该传感器最好在不同角度位置扫描第一工件的表面以致于第一齿轮装置的一个或多个齿侧面当前形状可以通过机械扫描测定。类似于机床上的工件，这里的传感器最好通过机床的控制装置的支撑装置来支撑以致于该传感器可由控制装置来控制以机械扫描该第一齿轮装置的齿根面。因此，类似于机床上的刀具，有可能通过机床上的至少5个轴相对于被夹紧的工件在5自由度上控制该传感器。 [0034] 以上描述机床检测系统最好包括一第二传感器，所述第二传感器通过光学扫描和/或感应扫描第一工件的第一齿轮装置的齿侧面来确定或者侦测当前的第一工件的第一齿轮装置的齿轮形状是否不同于第一工件的第一齿轮装置的目标齿轮形状，特别是第一工件的第一齿轮装置的齿根面形状和/或轮齿间隙形状是否不同于第一工件的第一齿轮装置的目标齿根面形状和/或目标轮齿间隙形状。 [0035] 本发明具有一个优点在于，代替以上描述的机械扫描第一工件的第一齿轮装置的齿侧面，可以通过提供一第二传感器光学扫描和/或感应扫描第一工件的第一齿轮装置的齿侧面来确定当前的第一工件的第一齿轮装置的齿轮形状是否不同于第一工件的第一齿轮装置的目标齿轮形状。最好在几个角度位置通过该机床上的光学扫描装置发出一个或多个激光束来光学扫描齿根面，其中，这里的光学扫描不要被理解为局限在可见光范围扫描。 [0036] 所述机床的支撑装置最好用于支撑所述第二个工件。 [0037] 本发明具有一个优点在于提供一种机床，所述机床包括一个设置在所述机床上的控制装置上的支撑装置，该支撑装置能够支撑所述第二工件，该支撑装置也能支撑所述机床上的一个或者多个刀具或支撑上述的传感器或支撑其他刀具，所述第二工件最好是如上所述的具有外部齿轮装置的正齿轮，具有内部齿轮装置的正齿轮，齿条或锥齿轮。因此，在所述机床上，不仅夹持装置可以支撑工件，而且控制装置上的支撑装置也可支撑工件，并且可以通过机床上至少五轴由控制装置控制工件。 [0038] 该机床最好用于控制被所述支撑装置支撑的第二工件和被所述夹持装置夹紧的且与所述第二工件紧彼此相对的第一工件，以致于第一工件的第一齿轮装置与第二工件的第二齿轮装置相互啮合，且第一齿轮装置的至少一个第一齿面与第二齿轮装置的至少一个第一相啮齿面相互配合。 [0039] 本发明具有一个优点在于：所述机床特别用于控制彼此形成为一齿轮副的第一和第二工件以使得按照各自选择的形状相互啮合第一工件的第一齿轮装置的轮齿与第二工件的第二齿轮装置的轮齿，以致于第一齿轮装置的第一齿面与第二齿轮装置的至少一个第一相啮齿面相互配合。作为一个齿轮副，在后来的运行中，所述第一工件与所述第二工件相互连接。 [0040] 所述机床的检测系统最好包括一个齿面接触斑点检测装置，所述齿面接触斑点检测装置通过涂上颜料测定在第一齿轮装置的第一齿面和第二齿轮装置的相啮齿面之间的齿面接触斑点。 [0041] 本发明具有一个优点在于：分别被所述夹持装置和支撑装置夹紧的第一工件和第二工件相互啮合是为了通过涂上颜料检测在第一齿轮装置的第一齿面和第二齿轮装置的相啮齿面之间的齿面接触斑点。该齿面接触斑点检测装置最好包括一个能将颜料涂到第一齿轮装置或第二齿轮装置的轮齿上以致于当第一齿轮装置的第一齿面和第二齿轮装置的相啮齿面配合时，所述颜料从该第一齿面传递到该第一相啮齿面或者从该第一相啮齿面传递到该第一齿面，该齿面接触斑点检测装置最好进一步包括一个通过光学侦测以确定齿面接触斑点的装置，特别是当该第一齿面与该第一相啮齿面相互配合时，通过光学侦测该第一齿面上的颜料或该第一相啮齿面上的颜料以确定齿面接触斑点的装置。 [0042] 本发明具有一个优点在于：所述机床特别设有该齿面接触斑点检测装置，该齿面接触斑点检测装置可以自动侦测齿面接触斑点，特别是根据第一工件的第一齿轮装置的当前齿轮形状，在机床上加工第一工件之后和/或期间侦测齿面接触斑点。为了侦测当前形状的接触斑点，没有必要将第一工件从夹持装置上松开进行人工测定齿面接触斑点或者用外部机器测定齿面接触斑点。 [0043] 在第一工件或者第二工件是齿条的情况下，所述机床最好用于控制一个或多个线性轴从而控制被支撑装置支撑的第二工件和被夹持装置夹紧的第一工件。 [0044] 本发明具有一个优点在于：当该第一工件和第二工件的轮齿相互啮合时，该第一工件和第二工件可以相互控制，该机床的一个或多个线性轴和一个或多个旋转轴影响到该第一工件和第二工件的实际运动。如果第一工件或者第二工件是齿条，所述计数装置是具有外部齿轮装置的正齿轮、锥齿轮或者尤其是小齿轮，优选地，该小齿轮被所述机床的转轴旋转驱动以使得小齿轮围绕其中心轴转动。 [0045] 在所述第一工件和第二工件是齿轮的情况下，特别是锥齿轮或正齿轮的情况下，该机床最好用于控制一个或者多个旋转轴从而控制被支撑装置支撑的第二工件和被夹持装置夹紧的第一工件。 [0046] 本发明具有一个优点在于：当该第一工件和第二工件的轮齿相互啮合时，该第一工件和第二工件可以相互控制，如果第一工件或者第二工件是齿轮的情况下，该机床通过至少一个转轴驱动该齿轮使该齿轮围绕其中心轴转动。如果第一工件和第二工件均为齿轮的情况下，这样所述第一工件和第二工件形成一齿轮副，该机床驱动方便地驱动形成为齿轮副的第一工件和第二工件，该第一工件和第二工件分别围绕各自的中心轴转动。 [0047] 在所述第一工件是齿轮的情况下，特别是锥齿轮或正齿轮的情况下，所述第二工件也是齿轮的情况下，特别是锥齿轮或正齿轮的情况下，该机床通过第一转动轴驱动第一工件使该第一工件围绕其中心轴转动，所述第一转动轴用于旋转驱动该机床上的夹持装置，该机床通过第二转动轴驱动第二工件使该第二工件围绕其中心轴转动，所述第二转动轴用于旋转驱动该机床上的支撑装置。 [0048] 本发明具有一个优点在于：当齿轮副的轮齿相互啮合作为预定的或者所需的齿轮副运动时，该机床驱动该齿轮副。这样，每个齿轮都被机床的旋转轴驱动使每个齿轮围绕其中心轴转动，通过机床上的数控功能，该机床上的至少五轴能够控制齿轮副准确定位以致于能够调整齿轮间的旋转张力，特别是齿轮和对应小齿轮的旋转张力。经机床上的5个数控轴，可以调整齿轮副的齿轮位置，特别是齿轮相对于小齿轮的位置。可选择数控旋转台、局部数控装置或者完全集成数控夹持装置驱动齿轮。该机床的工作主轴，特别是机床控制装置上的工作主轴可以驱动别的齿轮，特别是小齿轮。 [0049] 而且，优选地，该机床的测试系统包括一个运行特征测试装置，当第一工件和第二工件彼此相互控制以致所述第一工件的第一齿轮装置和第二工件的第二齿轮装置相互啮合，且第一齿轮装置的至少一个第一齿面与第二齿轮装置的第一相啮齿面滚动配合时，所述运行特征测试装置用以确定所述第一工件和第二工件的共同运行特征是否不同于第一工件和第二工件目标运行特征。 [0050] 本发明具有一个优点在于：当第一工件和第二工件被驱动而且所述齿轮副的轮齿相互啮合时，可以测定或者检测所述齿轮副的运行特征。因此，当该第一工件被该夹持装置夹紧和该第二工件被该支撑装置支撑时，在机床上可以测定或者检测所述齿轮副的运行特征，不需要松开被该夹紧装置夹紧的要加工的第一工件。 [0051] 优选地，所述运行特征测试装置包括一个或多个声波传感器，当第一工件和第二工件彼此相互控制以致所述第一工件的第一齿轮装置和第二工件的第二齿轮装置相互啮合，且第一齿轮装置的至少一个第一齿面与第二齿轮装置的第一相啮齿面滚动配合时，所述运行特征测试装置通过所述一个或多个声波传感器以侦测所述第一工件和第二工件被驱动时产生的噪音来确定所述第一工件和第二工件的共同运行特征是否不同于第一工件和第二工件的目标运行特征。 [0052] 本发明具有一个优点在于：所述机床包括一个运行特征测试装置，所述运行特征测试装置具有一个或多个声波传感器，最好具有至少一个设置在工作主轴和/或控制装置的支撑装置上的声波传感器以致于当第一工件被固定在机床上，可以测定齿轮副的运行特征，特别是测定或记录所述第一工件和第二工件相互啮合时所述第一工件的第一齿轮装置上的第一齿面与所述第二工件的第一相啮齿面滚动配合产生的运行噪音。发明具有又一个优点是：在所述机床上可以实现所述运行特征的检测或所述运行噪音的测定。 [0053] 优选地，所述运行特征测试装置包括一个或多个振动传感器，当第一工件和第二工件彼此相互控制以致所述第一工件的第一齿轮装置和第二工件的第二齿轮装置相互啮合，且第一齿轮装置的至少一个第一齿面与第二齿轮装置的第一相啮齿面滚动配合时，所述运行特征测试装置通过所述一个或多个振动传感器以侦测所述第一工件和第二工件被驱动时产生的振动来确定所述第一工件和第二工件的共同运行特征是否不同于第一工件和第二工件的目标运行特征。 [0054] 本发明具有一个优点在于：可以用一个或者多个振动传感器侦测齿轮副的运行特征来替换用声波传感器测定齿轮副的运行特征，特别地，当该第一工件和第二工件的轮齿相互啮合时，可以用一个或者多个振动传感器侦测所述第一齿面在所述相啮齿面上滚动或者运动产生的振动。 [0055] 当运行特征的噪音标准或运行噪音有时在对应于目标齿轮形状的噪音标准之上时，或者当所测定的振动显示出齿面形状与目标齿轮形状不一致时，以上描述的第一工件和第二工件的运行特征的测定基本上可以通过检测目标齿轮形状的偏移量来实现的。 [0056] 当检测系统在加工第一工件的期间或之后侦测第一工件的第一齿轮装置的当前齿轮形状是否不同于第一工件的第一齿轮装置的目标齿轮形状，特别是第一工件的第一齿轮装置的当前齿根面形状和/或当前轮齿间隙形状是否不同于第一工件的第一齿轮装置的目标齿根面形状和/或目标轮齿间隙形状时，所述机床用通过支撑装置支撑在该控制装置上的刀具来重新加工被所述夹持装置夹紧的第一工件。 [0057] 本发明具有一个优点在于：当检测到当前齿轮形状偏移预定目标齿轮形状时，无需夹紧和松开第一工件，所述机床可重新加工被所述夹持装置夹紧的第一工件。 [0058] 因此，从毛坯到成品所述机床可以完成具有齿轮装置的工件的全套加工操作。所述全套加工操作包括预加工具有轮齿形状的第一工件的准备，在加工第一工件期间或者之后，通过目标齿轮形状无需夹紧和松开第一工件，所述机床可测定轮齿的形状和重新加工所述工件以达到所期望的表面光洁度、齿轮质量，特别是目标齿轮形状。如果发现第一工件的第一齿轮装置的当前齿轮形状对应于所期望的目标齿轮形状，或者如果侦测到当前齿轮形状与所期望的目标齿轮形状之间的偏移量小于预定的最大偏移量，这表明第一工件或者第一工件的第一齿轮装置对应于所要求的目标齿轮形状。 [0059] 根据本发明的一种加工工件的方法，所述加工方法在所述机床上通过由控制数据控制的一个或多个刀具来加工件，包括以下步骤： [0060] 确定第一工件的第一齿轮装置的目标齿轮形状，特别是第一齿轮装置的目标齿根面形状和/或目标轮齿间隙形状；以及 [0061] 按照确定的目标齿轮形状加工被所述机床上的夹持装置夹紧的第一工件以形成具有第一齿轮装置的第一工件，所述第一工件相对于一具有第二齿轮装置的第二工件而言是一计数装置，以致于第一齿轮装置的第一齿根面成为第二齿轮装置的第二个齿根面的相啮齿面。 [0062] 按照本发明的加工方法，其特征在于，所述方法进一步包括方法步骤：在机床上加工第一工件期间和/或之后确定第一工件的第一齿轮装置的当前形状，特别是当前的齿根面形状和/或当前的轮齿间隙形状是否不同于第一工件的第一齿轮装置的确定的目标齿轮形状，特别是目标齿根面形状和/或目标轮齿间隙形状。 [0063] 按照本发明的加工方法，优选地，还包括以下一种或几种步骤： [0064] 用传感器机械扫描第一工件的第一齿轮装置的齿侧面以确定第一工件的第一齿轮装置的当前齿轮形状是否不同于第一工件的第一齿轮装置的目标齿轮形状，[0065] 光学扫描第一工件的第一齿轮装置的齿侧面以确定第一工件的第一齿轮装置的当前齿轮形状是否不同于第一工件的第一齿轮装置的目标齿轮形状，及 [0066] 感应扫描第一工件的第一齿轮装置的齿侧面以确定第一工件的第一齿轮装置的当前齿轮形状是否不同于第一工件的第一齿轮装置的目标齿轮形状。 [0067] 此外，优选地，所述加工方法还包括以下步骤： [0068] 通过所述机床上的支撑装置以支撑所述第二工件， [0069] 相互控制支撑在所述支撑装置上的第二工件和被所述夹持装置夹紧的第一工件以致于第一工件的第一齿轮装置与所述第二工件的第二齿轮装置相互啮合，且第一齿轮装置的至少一个第一齿面与第二齿轮装置的至少一个第一相啮齿面相互滚动啮合，及[0070] 当第一工件和第二工件彼此相互控制以致所述第一工件的第一齿轮装置和第二工件的第二齿轮装置相互啮合，且第一齿轮装置的至少一个第一齿面与第二齿轮装置的第一相啮齿面滚动配合时，确定所述第一工件和第二工件的共同运行特征是否不同于第一工件和第二工件的目标运行特征。 [0071] 此外，优选地，所述加工方法还包括以下步骤： [0072] 当在所述机床上加工第一工件期间或者之后，测定第一工件的第一齿轮装置的当前齿轮形状是否不同于第一工件的第一齿轮装置的目标齿轮形状，特别是第一工件的第一齿轮装置的当前齿根面形状和/或当前轮齿间隙形状是否不同于第一工件的第一齿轮装置的目标齿根面形状和/或目标轮齿间隙形状时，重新加工或修饰被所述机床上的夹持装置夹紧的第一工件。 [0073] 因此，根据本发明的机床，所述机床提供了用以加工工件的全套加工方法，其中，特别是在所述机床上将第一工件进行加工成具有第一齿轮装置的第一工件，所述方法包括无必要夹紧或松开所述第一工件就能检验当前齿轮形状的质量，并且还包括当检测到当前的齿轮装置形状不同于预定目标齿轮形状时有可能重新加工该第一工件。附图说明 [0074] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中： [0075] 图1是本发明一个实施例用以加工第一工件的机床； [0076] 图2是本发明另一个实施例用以加工第一工件的机床； [0077] 图3是本发明又一个实施例用以加工第一工件的机床。 具体实施方式[0078] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 [0079] 以下通过多个实施例来详细描述和说明本发明，本发明的机床是利用通过控制数据控制的一个或者多个刀具来加工工件，该机床包括至少五轴。通过附图的解释说明，本发明还描述了用该机床加工工件的方法。 [0080] 如图1所示，本发明第一个实施例的机床100包括至少五轴。该机床100包括一个具有支撑装置111的控制装置110。该控制装置110的支撑装置111用于收容该机床100上的刀具130。该具有支撑装置111的控制装置110在此特别用于驱动该机床100上的刀具130以使得该刀具130围绕其轴线旋转，从而在该机床100上切削加工该工件200。为此，该机床100是沿着预定的刀具路径通过移动受该控制装置110控制的刀具130来切削该工件200。 [0081] 此外，该机床100包括一个夹持装置120，该夹持装置120用于夹紧在该机床100上加工的工件200，以便可以通过控制装置110控制控制刀具130以加工该工件200。为此，按照本发明的实施例的夹持装置120至少是用于旋转驱动由该夹持装置120夹紧的工件200使其围绕该工件200的中轴线M1转动。 [0082] 总之，按照本发明实施例，该机床100具有至少五轴，该机床100用于同时控制刀具130在至少五轴上的五自由度运动。在此，该驱动是通过机床100上的至少五轴来实现的，尤其是在至少三个直线轴和至少二个旋转轴。 [0083] 如图1所示，第一工件200是由夹持装置120夹持，本发明实施例的第一工件是即将在机床100上从毛坯加工到成品的工件。根据本发明实施例的机床100(和相应的描述方法)来加工，在机床100上经过修饰步骤之后得到所要的成品是锥齿轮，如图1所示，被夹持装置120夹住的第一工件200为当前修饰状态或加工状态，在此状态下这只是一个基本结构，它对应于锥齿轮的顶部。在图1中，第一工件200可以选择用机床100从毛坯开始加工。 [0084] 在机床100上自动改变或通过程序控制改变刀具之后，然后在该机床上100加工第一工件200，以便该第一工件200通过受控制装置110控制的刀具130或者其他刀具按照预定目标齿轮形状加工形成有一个齿轮装置，特别是第一齿轮装置。 [0085] 由于在刀具130和第一工件200之间存在5自由度可控的相对运动，该机床100有可能将该第一工件200加工成任何复杂的齿轮形状，尤其是复杂的齿根面形状。 [0086] 尤其是，在该控制数控机床100上，相对于该工件200对该刀具的控制具有高度灵活性，这样通过自动、程控地选择改变刀具，和/或自动、地程控地改变工件可以自动、程控地加工成具有齿轮装置的工件，尤其是具有内部和/或外部齿轮装置的正齿轮、齿条或锥齿轮。 [0087] 如图2所示，本发明另一个实施例的机床100包括一个具有支撑装置111的控制装置110，机床100进一步包括类似于图1中的机床100的夹持装置120，该夹持装置120夹紧具有第一齿轮装置210的第一工件200。例如，用刀具130加工图1中的工件200之后就是图2中的第一工件200。该夹持装置120用于旋转驱动该具有第一齿轮装置210的第一工件200，使得第一工件200围绕第一工件200的中心轴M1转动，该第一工件200的中心轴M1与将第一工件200加工之后形成图2中的锥齿轮的旋转轴对应，例如，当锥齿轮的轮齿与对应齿轮的轮齿啮合时，该成品的齿轮装置与该第一齿轮装置相互配合，该第一工件200与一个成品共同旋转，例如，一个配合的齿轮对应该锥齿轮。 [0088] 在图2中，传感器140设置在该机床100的支撑装置111上。该传感器140通过选择在第一工件200的不同角度位置的表面的几个点进行机械扫描以测量第一工件200的表面。特别地，在不同的角度位置通过该控制装置110控制该传感器140在目前的加工状态下机械扫描第一工件200的第一齿轮装置210的一个或多个齿面或齿侧面，以确定是否当前的第一齿轮装置的齿轮形状，特别是齿根面的形状或者轮齿间隙与预定目标齿轮形状(如所要求的凸度或与所要求的齿根面曲率或所需的径向齿根面路线)一致，或者确定是否当前的齿轮形状与预定的目标齿轮形状不同。为此，经过该机床100上的至少五轴，尤其是至少3根直线轴和至少2个旋转轴，通过驱动该控制装置110和/或夹持装置120以控制第一工件200相对于该传感器140的位置，该传感器140可以在不同角度位置扫描第一工件200的表面。 [0089] 因此，该机床100包括一检测系统用以确定第一工件200的第一齿轮装置210的当前形状是否与预定目标齿轮形状有所不同，在机床100上加工第一工件200之后或期间用传感器140机械扫描来检查或确定当前加工工件的状态下的齿轮形状是否与预定目标齿轮形状相对应或者不同，这是有可能的。 [0090] 然而，本发明不限于使用传感器140机械扫描当前的齿轮形状，根据本发明提供的具有检测系统的机床100也是可以的，该检测系统包括传感器，该传感器通过光学或感应扫描工件的第一齿轮装置的齿根面形状以确定是否当前的第一工件的第一齿轮装置的齿轮形状不同于第一工件200的第一齿轮装置210的目标齿轮形状。此外，可以提供一种具有传感器的机床100，该传感器可以通过组合机械扫描、光学扫描和/或感应扫描方式来扫描第一齿轮装置210的齿根面以检测相对于预定目标齿轮形状的偏差。例如，在相对于工件的不同角度位置，可以通过激光束来实施光学扫描。 [0091] 特别是，当确定或检测到第一齿轮装置210目前的齿轮形状不同与目标齿轮形状时，可以实现自动更换刀具，例如，在图2中，设置在支撑装置111上的传感器140更换成图1所示的刀具130或其他的刀具以进一步加工或修饰该被夹持装置120夹紧的第一工件200，从而使第一工件200的齿轮形状接近目标齿轮形状，直到第一工件200的齿轮形状对应于目标齿轮形状或者至少不超过预定的最大偏差。特别地，这涉及到当前齿根面的光洁度与目标光洁度的偏差或者当前确定的齿轮质量与目标齿轮质量的偏差。 [0092] 在本发明的又一个实施例中，该第一工件200可在该机床100移动，不用夹持装置120夹紧该第一工件200就可以确定或者检查该第一工件200。在图3显示的是锥齿轮作为具有第一齿轮装置210的第一工件200，该夹持装置120用于旋转地驱动该锥齿轮200绕中心轴M1转动，该中心轴M1与锥齿轮200的旋转轴相对应。 [0093] 根据本发明的又一实施例，图3中上的机床100用于收容具有齿轮装置310的第二工件300，控制装置110上的支撑装置111支撑该第二工件300，该控制装置110旋转驱动该第二工件300使该第二工件300围绕该第二工件300的中轴线M2转动。举例来说，在图3中的第二个工件300是锥齿轮或小齿轮和锥齿轮200共同形成了齿轮副，或者在假定为是实施例的情况下至少是要形成一齿轮副。该锥齿轮200的第一齿轮装置210大体上相当于预定目标齿轮形状。该锥齿轮300，以下简称小齿轮300，在这里是一个测试齿轮或者工件，如果需要，也可先用机床100通过程序控制方式生产或加工出来。 [0094] 通过自由移动和/或在5自由度移动的可控性，该控制设备110和机床100的夹持装置120使小齿轮300和锥齿轮200彼此相互连接，该可控性是通过同时控制机床100的至少五轴在五自由度运动，以致于锥齿轮200的第一齿轮装置210与小齿轮300的第二个齿轮装置310相互啮合或者相互连接，以致于该第一齿轮装置210的第一次齿面与第二齿轮装置310对应的齿面协同运行。 [0095] 根据本发明的实施例，该机床100还包括至少在第二齿轮装置310的第一配合齿面上或至少在第一齿轮装置210的第一齿面上应用颜料的方式，以确定轮齿接触斑点，当该控制装置110连接该小齿轮300和锥齿轮200时，该第二齿轮装置310的第一配合齿面和第一齿轮装置210的第一齿面共同作用从而将颜料从第一配合齿面传递到第一齿面或者从第一齿面传递到第一配合齿面，该机床100上的光学检测装置通过光学检测在第一齿面或者第一配合齿面上的颜料形状来确定齿面接触斑点。 [0096] 按照本发明的又一个实施例，如图3中的机床100还可通过其至少五轴同时控制该小齿轮300和锥齿轮200，从而使该小齿轮300的轮齿与该锥齿轮的轮齿相互啮合，该控制装置110的转动轴驱动该小齿轮300使该小齿轮300围绕其中心轴M2转动，该夹持装置120的转动轴驱动该锥齿轮200使该锥齿轮200围绕其中心轴M1转动，以致于在随后的运动中，该小齿轮300和锥齿轮200被看作为齿轮副。当达到目标齿轮形状时(如最佳齿根面齿廓的曲率)，当运动是滚动运动时，在每一种情况下，该锥齿轮200的第一齿轮装置210的至少一个第一齿面与该小齿轮300的第二齿轮装置310的第一相啮齿面共同滚动，或者基本上与该小齿轮300的第二齿轮装置310的第一相啮齿面一起共同滚动。 [0097] 根据本发明的实施例，机床100或机床100的检测系统还包括至少一个声波传感器和振动传感器，特别地，该控制装置110上设有至少一个声波传感器和一个振动传感器，这样，当小齿轮300和锥齿轮200相互驱动时，由该锥齿轮200与该小齿轮300形成的齿轮副的运行特征可以经检测系统的声波传感器和振动传感器检查或确定运行噪音，将该运行噪音和预定的目标运行噪音相比较后可以确定齿轮副的运行特征。此外，当由锥齿轮200和小齿轮300组成的齿轮副受到驱动时，在第一配合齿面于第一齿面上滚动期间该振动传感器用于测量振动，所述的振动用于测定当前存在的表面光洁度和齿轮质量或者当前齿轮形状与目标齿轮形状的偏移量。 [0098] 在本发明的这个实施例中，当通过运行特征的检查和以上描述的轮齿接触斑点的测定表明当前第一齿轮装置210的齿轮形状不同于目标齿轮形状时，在该机床100中，该刀具130自动替换小齿轮300以重新加工和修饰锥齿轮200或者锥齿轮200的第一齿轮装置210。 [0099] 然而，本发明不局限于上述的实施例。相反，以上描述的实施例中的个别方面或个别特征相互结合构成本发明的另一个实施例，特别是本发明机床100的实施例或本发明的加工方法。 [0100] 如上所述，本发明特别提供了一种机床和用机床100加工工件200的方法，该机床和加工方法为工件从毛坯加工成具有齿轮装置的成品提供整套加工，在加工工件期间或者之后该机床可以检测该工件的当前齿轮形状是否不同于预定目标的齿轮形状，如果检测到有偏移，那么就选择自动加工或者程控加工的方式去重新加工该工件。这种方式具有一个优点就是这里没有必要松开被夹持装置120夹紧的工件拿到外部检测系统去检查齿轮质量或者表面光洁度或者当前的齿轮形状。 |
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