ITTO20000089A1 - Profilatura topologica di mole a vite per la rettifica continua a rotolamento di dentature. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

L'invenzione riguarda un procedimento e un dispositivo per la profilatura grafica di mole a vite da rettifica corrette topologicamente, del tipo che viene impiegato per la rettifica continua di dentature.

Le dentature corrette topologicamente e relative alle ruote dentate di trasmissioni fortemente sollecitate vengono impiegate con sempre maggiore frequenza nelle trasmissioni che debbono funzionare il più possibile senza sviluppare rumori. In particolare nelle industrie di produzione delle autovetture, ma anche degli aeromobili, sono necessarie in sempre maggior misura ruote dentate corrette in questo modo.

Tali forme dei fianchi dei denti si possono produrre nel modo più efficace e con precisione elevata mediante il procedimento continuo di rettifica tramite lo spostamento continuo dell'utensile durante la lavorazione. Il problema che si riscontra in questo caso è dovuto al fatto che la produzione dell'utensile necessario, o più propriamente del profilo della vite di rettifica richiede in certi casi un tempo molto elevato. Ciò è dovuto al fatto che in condizioni generali si può produrre una forma di questo soltanto con un utensile il quale viene in contatto puntiforme con i fianchi della mola a vite.

La profilatura topologica di rettifica ottenuta mediante spostamento continuo si basa sul fatto che, durante la rettifica della dentatura di un pezzo, a ciascuno punto della superficie del fianco di un dente è abbinato un punto singolo determinato con precisione del profilo della mola a vite di rettifica, il quale punto, durante il processo di rettifica, lavora il punto corrispondente del fianco e quindi lo porta fino alla quota nominale voluta. In altri termini, la forma geometrica voluta delle, superfici dei fianchi di un dente corrette topologicamente è contenuta nella forma distorta situata sulle superfici dei fianchi della mola a vite di rettifica e viene riprodotta nuovamente sul fianco del dente e senza deformazioni per effetto del movimento relativo tra la mola a vite di rettif ica e il pezzo durante il processo di rettifica. Per profilare la mola a vite di rettifica il problema consiste quindi nel generare la topologia richiesta del fianco del dente in una forma distorta sui fianchi della mola a vite.

Per determinare questa forma distorta della topologia, sono stati sviluppati programmi di calcolo i quali richiedono, per i dati di ingresso, i dati geometrici dei fianchi dei denti voluti, ad esempio sotto forma di una tabella, la quale contiene per i punti definiti con'precisione della superficie del fianco di un dente, i valori delle deviazioni rispetto alla superficie teoricamente precisa del fianco del dente. Di conseguenza, questi programmi forniscono a loro volta una tabella la quale descrive le coordinate dei punti della forma geometrica nominale dei fianchi della mola a vite. Questi programmi di calcolo richiedono inoltre, al fine di generare una tabella di dati utilizzabili, ulteriori diversi dati di processo come il rapporto tra la corsa di rettifica e lo spostamento, oppure l’entità dei valori delle modifiche generati a seguito dell’accostamento dell’utensile. In presenza di una tale tabella con i dati nominali della forma geometrica dei fianchi della mola a vite, la generazione di una mola a vite di rettifica si deve fondamentalmente confrontare con la produzione di una qualsiasi superficie di uno stampo libero, quale si verifica ad esempio anche negli stampi impiegati per le lamiere delle carrozzerie: in entrambi i casi è possibile eseguire una lavorazione sullo stampo nominale soltanto con un utensile che agisce in modo puntiforme. Nel caso della produzione di stampi è necessario impiegare a questo scopo una presa per interni, mentre nel caso della profilatura delle mole a vite di rettifica è necessario impiegare ad esempio un utensile di profilatura in diamante rotante e con una forma corrispondente.

Mentre, nel caso della fresatura degli stampi, sono necessarie normalmente macchine fresatrici con almeno tre assi NC lineari, nel caso della profilatura topologica delle .mole a vite per rettifica sono di solito impiegati due assi NC lineari per eseguire lo spostamento dell'utensile rotante in diamante, e un asse rotante NC per eseguire il movimento di rotazione della mola a vite di rettifica.

Come è stato sopra ricordato, la lavorazione di una superficie libera di uno stampo o la profilatura dei fianchi topologici di mole a vite per rettifica ha una durata prolungata, dal momento che l’intera superficie deve essere percorsa riga per riga con un utensile, al fine di portare ciascun singolo punto dello stampo alla sua quota finale.

Alla base della presente invenzione sta il problema di indicare un procedimento e un dispositivo oltre ad un utensile di profilatura, per mezzo dei quali sia possibile effettuare in modo molto più rapido la profilatura topologica di mole a vite per rettifica. Questo problema viene risolto mediante la combinazione delle caratteristiche secondo le rivendicazioni.

Il concetto fondamentale è in tal caso quello secondo il quale - entro limiti determinati - è possibile riprodurre una superficie di uno stampo libero in un altro sotto forma distorta e fondamentalmente anche è possibile l'operazione inversa. Se, quindi, un pezzo fosse provvisto di una dentatura la quale contiene la topologia voluta, e si potessero profilare con questo i fianchi di una mola a vite di rettifica, nel corso di un processo che avrebbe un andamento analogo si potrebbe effettuare come prima il processo di rettifica, con una riproduzione in senso contrario come è stato descritto in precedenza. La mola a vite di rettifica verrebbe cosi profilata in un tempo molto breve. Anche una dentatura di uscita molto larga, la quale dovrebbe contenere la topologia nominale con una forma corrispondentemente dilatata, e che a sua volta rappresenta una semplice forma di una distorsione, sarebbe adatta a eseguire una profilatura rapida dopo avere adattato il rapporto tra la corsa di rettifica e quella di spostamento.

Se inoltre si può trovare una superficie di partenza la quale per eseguire la riproduzione sulla superficie da generare permetta un abbinamento definito di punti corrispondenti, e se questa superficie di partenza può venire realizzata nella forma distorta necessaria e con una adatta superficie abrasiva, ad esempio con fini grani di diamante, è allora possibile generare una superficie topologica in un tempo molto breve. Di preferenza vengono impiegate superfici di partenza che presentano una forma di base geometricamente semplice o che possono venire prodotte altrimenti in modo semplice. Ad esempio, la ruota dentata citata in precedenza, la quale di fatto sarebbe adatta soprattutto in modo molto favorevole per la profilatura, si può produrre soltanto con difficoltà con una precisione elevata. Viceversa, i corpi provvisti di superfici praticamente piane o le mole profilate sarebbero notevolmente più adeguati.

Nella forma di esecuzione più semplice della invenzione, per profilare un profilo topologico di una mola a vite di rettifica viene impiegata un'asta rettilinea con una sezione che corrisponde allo spazio vuoto tra i principi della vite, e che presenta una superficie abrasiva, ad esempio rivestita di grani di materiale duro. Per eseguire la profilatura, questa asta viene disposta entro il vano compreso tra i principi della vite, e in modo che essa venga in contatto completamente con un tratto della sua sezione nel profilo di tale vano. Se ora questa asta viene ulteriormente portata in contatto con il profilo della vite in modo tale per cui a ciascuna posizione in senso della lunghezza dell'asta è rigidamente abbinata una determinata posizione del principio della vite, la condizione sopra citata è soddisfatta e la forma distorta della superficie dell'asta può venire trasmessa sul fianco del principio della vite.

A questo scopo, durante la rotazione della mola a vite di rettifica, non è soltanto necessario effettuare uno spostamento dell'asta nella direzione assiale della mola a vite di rettifica in relazione alla inclinazione della vite, bensì è necessario effettuare anche contemporaneamente uno spostamento in senso longitudinale dell’asta nella direzione del suo asse, al fine di portare costantemente una nuova sezione in contatto con i fianchi della vite.

Nel seguito verranno descritti due esempi di esecuzione della invenzione in base ai disegni, nei quali:

la figura 1 mostra una prima forma di esecuzione,

la figura 2 mostra una sezione dell'asta profilata secondo la prima forma di esecuzione, le figure 3 e 4 mostrano rappresentazioni corrispondenti di una seconda forma di esecuzione, e la figura 5 mostra un dispositivo di profilatura .

La mola a vite di rettifica 1 secondo la figura 1, il cui profilo 2 deve venire ravvivato, ruota intorno al suo asse 3. L’asta di profilatura 4 si trova inizialmente nella posizione 5. Le sue superfici attive 6, 7 e 8 sono ricoperte con grani di materiale duro e hanno un completo contatto lineare con il profilo del vano compreso tra i principi 1 della vite. Durante il processo di profilatura, l’asta 4 viene spostata nella direzione 9, ossia nella direzione dell'asse 3 della vite in relazione alla inclinazione del principio della vite e nello stesso tempo viene spostata nella direzione dell'asse 10 dell’asta. Al termine del processo, l’asta 4 si trova nella posizione 11. Se i movimenti 9 e 11 vengono effettuati in sincronismo e secondo un determinato rapporto con l’angolo di rotazione 12 della mola a vite di rettifica, vi è allora un abbinamento preciso di tutti i punti sulla superficie dell’asta di profilatura con i punti che si trovano sulla superficie del fianco della vite. In tal modo, l'intera topologia dei fianchi della vite deve essere contenuta in una forma corrispondentemente distorta sulle superfici 6, 7 e 8 delle aste di profilatura.

Nelle ruote dentate fortemente sollecitate, oltre ad una determinata topologia dei fianchi dei denti viene spesso anche richiesto che venga anche rettificato il fondo dei vani tra i denti, poiché in questo modo si possono produrre in modo mirato sulla base del dente i passaggi importanti per motivi di resistenza. In certi casi, devono anche venire rettificati gli smussi o gli arrotondamenti sulla testa del dente. Tutte queste superfici aggiuntive si possono lavorare nella medesima operazione insieme ai fianchi dei denti, se il profilo della mola a vite di rettifica è stato realizzato in modo corrispondente. Ciò significa a sua volta che anche l'utensile di profilatura deve contenere queste parti in una forma corrispondentemente deformata.

La figura 2 mostra un profilo di un utensile in sezione e a forma piatta, realizzato a questo scopo.

In esso, 4 si riferisce all'asta profilata illustrata in figura 1 con le superfici attive 6, 7 e 8 per profilare le superfici dei fianchi e il fondo dei vani tra i denti, 13 è la parte impiegata per la profilatura delle zone con le quali viene rettificato l’arrotondamento di base, e 14 è la parte per profilare quelle zone con le quali vengono rettificate le zone delle teste della dentatura.

Le figure 3 e 4 mostrano un'altra forma dell'utensile di profilatura.

In questo caso, l’utensile di profilatura 15 è realizzato a forma di disco, e sulla sua superficie esterna esso porta le superfici attive 16, 17 e 18 (vedere figura 4). All'inizio della profilatura, esso viene posizionato intorno al suo asse di rotazione, in modo tale per cui esso si trova con la sua posizione di partenza 19 sull'inizio del principio 20 della vite, e che il suo profilo esterno viene a coincidere con precisione all'interno del vano tra i principi della vite. Durante la vera e propria operazione di profilatura, la mola a vite di rettifica e l’utensile di profilatura ruotano reciprocamente secondo un determinato rapporto, per cui quest’ultimo utensile si sposta contemporaneamente anche nella direzione dell’asse della mola, in relazione alla inclinazione dei suoi principi. Il rapporto tra gli angoli di rotazione viene rigidamente stabilito in precedenza e determina la corretta eliminazione della distorsione della topologia contenuta sull’utensile quando viene trasferita ai fianchi della mola a vite. Il rapporto tra gli angoli di rotazione potrebbe ad esempio essere tale, per cui durante un giro della mola a vite di rettifica l'utensile di profilatura continua a ruotare secondo il valore dell’angolo 21, e compie poi un intero giro secondo l’intera larghezza della mola a vite di rettifica. Questo rapporto tra gli angoli di rotazione non deve essere un valore costante, bensì è conveniente che esso sia variabile in funzione della topologia da generare: nelle posizioni con elevata variazione del profilo della mola a vite è possibilmente più conveniente una rapida rotazione dell'utensile di profilatura; dove vi sono variazioni ridotte o nulle dei profili, può essere conveniente un ridotto angolo di rotazione o addirittura un arresto. Il rapporto tra gli angoli di rotazione comunque determina sempre l’eliminazione della distorsione della topologia applicata sulla superficie esterna dell’utensile di profilatura.

Al fine di ricavare una maggiore velocità relativa media tra l’utensile di profilatura e il fianco da ravvivare della mola a vite di rettifica, al movimento principale dell’utensile di profilatura si può sovrapporre un ulteriore movimento di oscillazione nella direzione del principio della mola a vite di rettifica, il che viene evidenziato in figura 1 con il numero di riferimento. 22. In relazione all'ampiezza e alla frequenza, in questo caso non vengono portati in contatto reciproco punti rigidamente abbinati bensì, piuttosto, zone di superficie più o meno grandi. Grazie alle deviazioni che . in generale sono molto ridotte della forma topològica della superficie rispetto alla geometria di base, questo metodo si può impiegare nella maggior parte dei casi senza perdere di precisione in entità rilevante.

Si può anche pensare ad altre forme di utensili di profilatura, ad esempio un settore circolare provvisto di superfici attive disposte internamente o esternamente oppure, ad esempio, anche, ad un utensile a forma di una mola a tazza o di una spirale, nel quale il bordo esterno porta le superfici attive. Si possono anche impiegare utensili separati, ciascuno per ogni fianco della mola a vite di rettifica. Ciò apre nuove possibilità per influenzare il profilo, quando questi due utensili durante la profilatura possono essere modificati nella loro posizione e nella loro disposizione angolare reciproca in modo indipendente l 'uno dall'altro.

Come mostra la figura 5, la profilatura è particolarmente semplice -con l’asta di profilatura 4 citata in precedenza. A questo scopo essa può venire bloccata per mezzo di un adattatore 25 e al posto di un pezzo su di una macchina 26 per la rettifica dei fianchi dei denti tra le punte 27 e 28 e senza possibilità di rotazione reciproca. Per realizzare la profilatura, la mola a vite di rettifica deve essere spostata' solamente con la corrispondente rotazione e per mezzo degli assi 29 della macchina (corsa di rettifica) e 30 (spostamento) lungo l'asta di profilatura e, precisamente, in modo tale per cui è garantito il corretto abbinamento tra i corrispondenti punti dei fianchi della mola a vite di rettifica 1 e dell’asta di profilatura 4. Per mezzo del dispositivo di accostamento 31 viene stabilito il valore della profilatura sull’utensile 1.

Questo metodo, dal lato della macchina, non richiede al di là della corrispondente programmazione del comando NC, nessun dispositivo particolare per la profilatura della mola a vite di rettifica, il che permette di avere strutture particolarmente semplici per la macchina.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. - Procedimento per profilare mole a vite di rettifica corrette topologicamente per la rettifica continua di rotolamento di dentature, in particolare di ruote dentate, caratterizzato dal fatto che viene impiegato un utensile di profilatura (4, 15), il quale presenta una forma geometrica semplice di base e contiene sulla sua superficie attiva e- abrasiva (6, 7, 8; 16, 17, 18) la topologia sotto forma deformata voluta per la mole a vite di rettifica (1) e, durante la profilatura, viene accostato al profilo (2) della mola a vite di rettifica, in modo tale per cui i punti che si trovano sulla superficie attiva dell'utensile di profilatura vengono portati in contatto con i corrispondenti punti che si trovano sui fianchi della mola a vite di rettifica, secondo un abbinamento stabilito in precedenza. 2. - Procedimento secondo la rivendicazione 1, nel quale al movimento principale relativo dell'utensile di profilatura (4, 15), rispetto alla mola a vite di rettifica (1) nella direzione del principio (2) della vite, viene sovrapposto un movimento di oscillazione con ampiezza e frequenza regolabili. 3. - Utensile dì profilatura per l'esecuzione del procedimento secondo le rivendicazioni 1 o 2, che comprende un corpo di base (4, 15); il quale è fissato su di un tratto della sua superficie (6, 7, 8; 16, 17, 18) attiva e abrasiva con granuli di materiale duro, caratterizzato dal fatto, che la sezione della superficie attiva (6, 7, 8; 16, 17, 18) varia lungo questo percorso. 4. - Utensile di profilatura secondo la rivendicazione 3, nel quale esso è realizzato a forma di una asta. 5. - Utensile di profilatura secondo la rivendicazione 4, nel quale esso è fissato ad un adattatore (25), il quale viene impiegato per realizzare il bloccaggio in un mandrino porta-pezzo di una macchina per la rettifica delle ruote dentate . 6. - Utensile di profilatura secondo la rivendicazione 3, nel quale esso è realizzato a forma di disco e la superficie attiva (16, 17, 18) si sviluppa per un massimo di 360". 7. - Utensile di profilatura secondo una delle rivendicazione da 3 a 6, caratterizzato dal fatto, che esso comprende oltre alle superfici attive (6, 8; 16, 18) per la profilatura delle superfici dei fianchi del profilo della mola a vite di rettifica, anche zone (7, 13, 14, 17) per la profilatura di quelle parti della mola a vite di rettifica con le quali successivamente vengono rettificate le zone di piede e/o di testa della dentatura del pezzo. 8. - Dispositivo per l’esecuzione del procedimento secondo la rivendicazione l o 2, comprendente un mandrino di rettifica per bloccare una mola a vite di rettifica (1), e un dispositivo (27, 28} per bloccare un utensile di profilatura (4, 15) secondo una delle rivendicazioni da 3 a 7, per cui esso presenta mezzi (29, 30), al fine di spostare durante la profilatura della mola a vite di rettifica (1) l’utensile di profilatura (4, 15) rispetto alla mola a vite di rettifica (1), in modo tale per cui i punti che si trovano sulla superficie attiva (6, 7, 8; 16, 17, 18) dell’utensile di profilatura vengono portati in contatto con punti corrispondenti situati sui fianchi della mola a vite di rettifica, con un abbinamento definito in precedenza .