CN102416507A - 用于生成具有人字形齿的齿轮的方法以及生成控制数据的方法和装置 - Google Patents

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CN102416507A CN2011102977953A CN201110297795A CN102416507A CN 102416507 A CN102416507 A CN 102416507A CN 2011102977953 A CN2011102977953 A CN 2011102977953A CN 201110297795 A CN201110297795 A CN 201110297795A CN 102416507 A CN102416507 A CN 102416507A
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Abstract

本发明涉及用于生成具有人字形齿的齿轮10的方法，在包括至少四轴的数控机床上通过沿着基于控制数据的加工路径连续移动铣刀铣削工件，包括：生成控制数据，以用于在生成的控制数据的基础上引导铣刀在机床上使用铣刀铣削工件。本发明还涉及用于生成控制数据的方法和装置，其中包括：确定第一齿形12b，该齿形为人字形齿的第一齿面的几何形状；确定第二齿形13b，该齿形为人字形齿的第二齿面的几何形状；确定过渡部分齿形14b，该齿形为第一和第二齿面之间过渡区域的几何形状；确定完全齿形12b、13b和14b，该齿形包括第一齿形12b、过渡部分齿形14b和第二齿形13b；基于确定的完全齿形12b、13b和14b生成控制数据，数控数据中包含加工路径，每条加工路径横向延伸至齿面的齿廓方向，沿着第一齿形12b、过渡部分齿形14b以及第二齿形13b延伸。

Description

用于生成具有人字形齿的齿轮的方法以及生成控制数据的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于生成具有人字形齿的齿轮的方法，在至少包括四轴的数控机床上，通过在控制数据的基础上沿着相对于工件的加工路径连续移动机床铣刀铣削工件的方式生成具有人字形齿的齿轮，具体地，铣刀可以是端铣刀，数控机床为铣床、通用机床或加工中心。该方法包括：在一个齿的齿形的基础上，生成控制数据，该控制数据包括路径数据，控制数据可用于引导机床的铣刀沿着加工路径，以及用于在生成的控制数据基础上利用铣刀在机床上铣削工件，其中铣刀可以沿着路径数据表示的加工路径被连续地引导。 
进一步地，本发明涉及一种用于生成控制数据的方法和装置，根据前述生成方法，生成的控制数据可用于在工件上形成人字形齿，通过在生成的控制数据的基础上沿着相对于工件的加工路径连续移动机床铣刀在数控机床上铣削工件，从而形成人字形齿。 
进一步地，本发明涉及一种数控机床，该数据机床至少包括四轴，以用于通过连续移动机床的铣刀沿着基于生成的控制数据确定的加工路径(具体地，可以为端铣刀)铣削工件，具体地，机床为铣床、通用机床或加工中心，该数控机床包括一个用于生成控制数据的装置，本发明还涉及一种计算机程序产品，该产品包括一个计算机可读介质和存储在该介质上的计算机程序和指令，其中，该计算机程序可以被数据处理设备中的数据处理装置来执行，从而形成一个用于生成控制数据的装置。 
背景技术
在现有技术中，在特定的齿形成机床上，也就是在特定的单功能机床上生成齿轮或其它具有齿的工件是常见的工程实践。例如，在特定的滚齿机上，可 以通过引导一个齿廓滚刀或齿廓吵轮加工工件在工件形成一个齿廓，从而使得工件具有齿面或齿。在这里，滚刀或吵轮具有与期望齿面齿廓形状一样的截面形状。通过沿着通过工件的路径引导齿滚刀或齿廓吵轮，可以形成一个或两个相对的齿面，形成的齿面的齿廓与机床的形状相同。 
如果要在该单功能机床上通过齿廓砂轮或齿廓滚刀加工出来一个具有人字形齿的齿轮，具体地，具有左旋斜齿或右旋斜齿(即双螺旋齿)，则在第一加工步骤中首先需要加工一个螺旋齿的一个或多个齿廓，然后在另一个加工步骤中，对另一个具有相对倾斜面的螺旋齿的一个或多个齿廓进行加工。这样在加工具有人字形齿的齿轮过程中，会增加加工成本和花费更多的时间。而且，在使用齿廓滚刀或齿廓砂轮的进行加工的单功能机床中，人字形齿的齿不能连续地加工至人字形齿的中间，这样会切入或碾入另一螺旋齿的齿面中，这样中心凹槽将人字形齿的两个螺旋齿分开开来，进而具有该凹槽的工件被用于包括通过齿廓滚刀或齿廓砂轮形成的人字形齿的齿轮的生成。 
这在图1中进行了描述，图1示出了具有中心凹槽11的工件10，中心凹槽11圆周地围绕可转动的对称工件10。工件10还包括一个螺旋齿的齿间距12和另一个螺旋齿的齿间距13。齿间距12的相对齿面12a和12b和齿间距13的相对齿面13a和13b被中心凹槽11隔开，这防止了当加工齿间距12时，齿廓滚刀或齿廓砂轮切入或碾入另一齿间距的齿面。图2示例性地、详细地示出了图1中的齿间距12和13，图3示例性地示出了图1中的齿间距12和13的俯视图。在图3中，人字形齿的两个螺旋齿相对倾斜，并具有相同的螺旋线角，凹槽11的槽宽为NB。这样，加工完成的齿轮具有两个人字形齿的螺旋齿，在人字形齿的末端两个螺旋齿被槽宽为NB的凹槽11分开，尽管如此，当两个齿轮转动时，齿轮材料位于高负载和高压力下，特别是在面向凹槽11的齿面12a、12b、13a和13b的边缘处。这样，在负载情况下具有配对齿面的齿轮的滚动过程中，齿轮的载荷能力将会被降低。 
然而，本发明提出了一种新的在至少包括四轴的数控通用机床上生成具有 齿的工件的方法，机床可以是铣床、万能铣床或加工中心，在该方法中，通过连续移动标准的铣刀沿着加工路径逐行在工件上进行加工，从而在工件上切割出齿面，铣刀可以为带有或没有端半径的端铣刀。相对于前述的具有齿的工件的生成、传统用于齿形成的单功能机床，本发明的目的在于在通用机床上提供一种具有齿的工件，例如，通用机床可以是铣床、万能铣床或加工中心。 
这种在通用机床上生成具有齿的工件的方法已在汉斯-彼得-斯科斯戈(Hans-Peter Schossig)的名为“一种在标准机床上高质量地获得好齿-铣削齿轮的简单方法(Aufeinfachem Weg zu guten  
Figure DEST_PATH_GDA0000117049320000031
hoher 
Figure DEST_PATH_GDA0000117049320000032
auf Standardmaschinen 
Figure DEST_PATH_GDA0000117049320000033
)”的文章(在Carl Hanser Verlag，Munich出版社出版的《车间和工厂》(WERKSTATT UND BETRIEB)期刊，2007年期刊号为ISSN 0043-2792的第4/28号第28-32页)中被描述过，并进一步地在国际专利申请文件号为2008/133517A1中提及。本发明是在该国际专利申请提出的方法以及其中请人进一步提出的方法(参见申请号为DE102009008124)的基础上提出的。 
在本发明提出的新方法中揭露了，在单功能机床上通过齿廓滚刀或齿廓砂轮方式获得的齿轮存在描述的缺陷，而当螺旋齿的齿与螺旋齿的另一个齿没有被中心的凹槽分开时且被连续地加工时，具有人字形齿的齿轮的载荷能力可以明显地提高。另外，与具有齿廓滚刀或齿廓砂轮的单功能机床加工方法相对应，在本发明提出的新方法中还揭露了在通用机床上通过铣刀的方式生成出齿面，其中铣刀可以为端铣刀，通用机床可以为铣床、万能铣床或加工中心。图4示出了具有人字形齿的齿轮的示意图，该齿轮为根据新提出的方法通过端铣刀方式在通用机床上生成的具有人字形齿的工件的第一次尝试。图5示出了图4中齿轮的细节示意图。 
图4和图5中的齿轮不再包括一个中心凹槽，人字形齿的两个螺旋齿横跨人字形齿的完全齿宽连续形成，并跨过齿的全部深度在人字形齿的中心末端彼此连接，这样，相对于具有人字形齿和中心凹槽的齿轮，可以大大提高人字形 齿的载荷能力。尽管如此，两个螺旋齿的齿间距12和13的齿面12a和13a或12b和13b会被中心铣削的凹槽11’分开，这样在人字形齿的中心末端，配对齿轮的配对齿面不会存在滚动面，使得齿面与另一个齿面在中心区域不会成锐角地聚合或合并在一起，这可能会影响到齿轮的滚动性能。 
在汉斯-彼得-斯科斯戈(Hans-Peter Schossig)的名为“一种在标准机床上高质量地获得好齿-铣削齿轮的简单方法(Aufeinfachem Weg zu guten 
Figure DEST_PATH_GDA0000117049320000041
Figure DEST_PATH_GDA0000117049320000042
mit hoher auf Standardmaschinen 
Figure DEST_PATH_GDA0000117049320000044
)”的文章中，齿面12a、12b、13a和13b独立地被加工，这样，通过连续移动端铣刀沿着加工路径在齿面线方向上的不同齿廓深度，齿面12a、12b、13a和13b独立地被加工。对应地，图5示出了在齿面12a和13a或12b和13b之间的齿基区域沿齿面线方向上的铣削轨迹。从图5中可以看出，可通过在凹槽11’区域铣削轨迹，引导端铣刀沿着加工路径在齿廓方向上延伸，对中心凹槽11’进行切削。尽管如此，由于这种方法中齿面是独立加工的，其成本也比较高且需要较长的加工时间，接下来使用尺寸较小的铣刀加工凹槽，获得的切削容积也较少。另外，由于在人字形齿的中心末端处没有滚动区域可用，齿面12a、12b、13a和13b的靠近凹槽11’的边界区域负载会提高。 
发明内容
考虑到上述的现有技术中用于具有人字形齿的齿轮的生成过程，本发明的目的在于进一步简化具有人字形齿的齿轮的加工和/或生成，从而减少加工时间，本发明的目的还在于改进了数控通用机床上具有人字形齿的齿轮的加工和/或生成，以使得生成的具有人字形齿的齿轮更加有力度，在转动时具有更好的工作特性。 
为了完成本发明的目的，根据权利要求1本发明提出了一个用于生成具有人字形齿的齿轮的方法，根据权利要求17本发明提出了一个用于生成控制数据的方法，该控制数据可用于在工件上形成一个人字形齿，根据权利要求18本发 明提出了一个用于生成控制数据的装置，该控制数据可用于在工件上形成一个人字形齿，根据权利要求19本发明提出了一个至少包括四轴的数控机床，根据权利要求20本发明提出了一个计算机程序产品。本发明优选实施例的特征在其它从属权利要求中进行了描述。 
本发明提出了一个用于在至少包括四轴的数控机床上，通过在控制数据的基础上沿着相对于工件的加工路径连续移动机床铣刀铣削工件的方式生成具有人字形齿的齿轮，具体地，铣刀可以是端铣刀，数控机床为铣床、通用机床或加工中心。该生成方法包括生成用于在机床上引导铣刀相对于工件移动以及通过铣刀铣削工件的控制数据。 
生成控制数据的步骤包括：确定第一齿形，具体地，在预先确定的齿轮信息的基础上确定第一齿形，该第一齿形为人字形齿第一部分齿的第一齿面的几何形状；确定第二齿形具体地，在输入齿信息数据的基础上确定第二齿形，该第二齿形为人字形齿第二部分齿的第二齿面的几何形状；确定过渡部分齿形，该过渡部分齿形与第一和第二齿面之间的过渡部分的几何形状相对应；确定完全齿形，该完全齿形包括第一齿形、过渡部分齿形以及第二齿形；在完全齿形的基础上，生成控制数据，该控制数据指出了用于引导机床的铣刀沿着加工路径的路径数据，每个加工路径横向延伸至齿面齿廓方向，具体地，在不同齿廓高度沿着第一齿形、过渡部分齿形以及第二齿形延伸。 
铣削操作是在生成的控制数据的基础上执行的，使得铣刀沿着由路径数据指出的加工路径连接地移动。 
本发明提出的该方法具有以下优点：由于铣刀可以一直沿着加工路径被引导，而加工路径沿着第一齿面的第一齿形、过渡部分的过渡部分齿形以及第二齿面的第二齿形进行延伸而不会中断，从而使得人字形齿中第一部分齿的第一齿面，具体地，人字形齿中螺旋齿的第一齿面，人字形齿中另一部分齿的第二齿面，具体地，人字形齿中另一螺旋齿的第二齿面，以及位于第一齿面和第二齿面之间的过渡区域可以在一个加工步骤中被生成。这样工件加工可以更有效 地被执行，从而减少了工件加工时间。 
进一步地，作为加工路径的结果，加工路径沿着第一齿面的第一齿形、过渡部分的过渡部分齿形以及第二齿面的第二齿形进行延伸而不会中断，从而在中心过渡部分和齿面的边界区域之间的过渡部分实现平滑的、逐渐地过渡，减少齿面边界区域在负载情况下滚动时的负载，并增加齿的力度。另外，沿着第一齿面的第一齿形、过渡部分的过渡部分齿形以及第二齿面的第二齿形进行加工路径的不中断方向的引导，使得能够通过机床轴的连续移动实现工件的加工，提高了加工的精度以及获得更好表面抛光。 
进一步地，人字形齿中部分齿的齿间距之间的区域能够使用更大的工件进行切削，使得切削处的容积更大，从而进一步减少了加工时间。总之，用于齿轮生成的加工步骤可以通过使用具有高切削容积的大加工工具来提高效率。 
由于过渡部分，使得人字形齿的一部分齿能够与人字形齿的另一个部分齿连接在一起，而不会被凹槽分开，具有中心凹槽的人字形齿的齿轮其齿的载荷能力以及力度也可以被明显地增加。 
优选地，过渡部分齿形被生成，使得在第一齿形的多个边界点处，第一齿形相切地并入过渡部分齿形，以及在第二齿形的边界点处，过渡部分齿形相切地并入第二齿形。这样，相切的齿面在中心过渡区域和齿面之间被形成，使得可以确定加工的路径，甚至确定更连续和更有效的加工路径，从而进一步减少齿面边界区域负载情形下齿轮滚动过程中的负载。另外，过渡部分的相切过渡使得当铣刀被引导沿着加工路径时，机床的圆轴可以逐渐地、连续地移动，从而可以获得更高的加工精度以及更好的表面抛光。进一步地，由于过渡部分的相切过渡，齿的高负载而引起的材料应力峰可以很大程度地被减少。 
优选地，将第一齿形的边界点确定在第一齿形和垂直于齿轮轴的粗切削面之间的第一切削路径上，优选地，将第二齿形的边界点确定在第二齿形和垂直于齿轮轴的粗切削面之间的第二切削路径上。这样，可以容易地确定齿面过渡到中心过渡部分的边界区域。 
优选地，生成控制数据的步骤还包括：确定人字形齿的中心区域，该中心区域垂直于齿轮轴，优选地，第一切削面和第二切削面到人字形齿的中心区域的距离相等，优选地，中心区域设置在第一切削面和第二切削面之间，从而进一步简化了过渡到中心过渡区域的齿面边界区域的确定过程，其中，该边界区域关于人字形齿对称分布。 
优选地，在过渡部分齿形的齿面直线方向上设置有一凹形或凸形，这样，人字形齿的齿凸侧面以及人字形齿的齿凹侧面可以根据本发明中加工方式进行生成，其中齿凸侧面和齿凹侧面相对设置。 
优选地，过渡部分齿形为一个环绕成圆的表面，具体地，为一个带状面，并位于第一齿形和第二齿形之间，从而为位于人字形齿中部分齿的齿面之间的过渡部分生成了一个连续的几何形状，使得可以在圆弧扇形体以较为简单的方式定义和形成一个过渡部分齿形。 
优选地，过渡部分齿形由多个圆弧扇形体来确定，圆弧扇形体与第一齿形和第二齿形连接在一起，从而绕成一个圆形过渡部分，而这可以通过一简单的方式(例如，通过CAD***)在位于人字形齿中部分齿的齿面之间的过渡部分容易地形成出来。进一步地，位于齿面之间的过渡部分的圆弧扇形体使得当铣刀沿着加工路径被引导时，机床的圆轴可以被逐渐地、连续地移动，从而提高加工的精确度、获得更好的表面抛光。 
优选地，过渡部分的圆弧扇形体在不同的齿廓高度进行延伸，优选地，每个圆弧扇形体两端分别与第一齿形的第一边界点以及第二齿形的第二边界点连接，优选地，第一齿形的第一边界点以及第二齿形的第二边界点位于相同的齿廓高度。具体地，这时提到的相同齿廓高度是指到对称齿面到齿基的距离相同，具体地，所有边界点到工件轴或齿轮轴的距离相同。 
优选地，在每个齿形的对应边界点，圆弧扇形体相切地与对应的齿形连接，使得齿面与中心过渡区域之间能够相切地完成过渡，从而更连续、有效地确定加工路径，负载下的齿面边界区域在滚动过程中的负载也可以进一步减少，以 产生一个更大的齿力。另外，到过渡部分和圆弧扇形体的相切过渡，使得当铣刀沿着加工路径被引导时，机床的圆轴能够被平滑、连续地移动，进而获得更优的加工精确度以及最佳的表面抛光。还有，由于到过渡部分和圆弧扇形体的相切过渡，位于齿高负载下的材料应力峰可以有效地得到减少。 
优选地，生成过渡部分齿形步骤包括：确定第一齿形的至少一个边界点；确定第二齿形的至少一个边界点，其中，第一边界点和第二边界点在齿面的相同齿廓高度被确定；在第一齿形上第一边界点确定第一法向量；在第二齿形上第二边界点确定第二法向量；在第一直线和第二直线之间确定交叉点，其中，第一直线由第一法向量的方向预先确定，第二直线由第二法向量的方向预先确定；以及确定从第一边界点到第二边界点的圆弧扇形体，其中，位于第一直线和第二直线之间的交叉点为圆弧扇形体的中心，生成的过渡部分齿形可用于组成圆弧扇形体。具体地，生成过渡部分齿形的步骤包括：确定第一齿形的第一组边界点，第一组边界点中的每个边界点被确定在第一齿形的不同齿廓高度；确定第二齿形的第二组边界点，第二组边界点中的每个边界点被确定在与第一齿形中边界点对应的相同齿廓高度；在第一齿形上确定第一组法向量，第一组法向量中每个法向量被确定在第一组边界点对应的一个边界点上；在第二齿形上确定第二组法向量，第二组法向量中每个法向量被确定在第二组边界点对应的一个边界点上；确定一组交叉点，其中，每个交叉点为第一组直线中的直线与第二组直线中的直线的交叉点，第一组直线中的每条直线由第一组法向量中一条法向量方向预先确定，第二组直线中的每条直线由第二组法向量中一条法向量方向预先确定；确定一组圆弧扇形体，每个圆弧扇形体将第一组边界点中的一个边界点与第二组边界点中的一个边界点连接在一起，并位于相同齿廓高度，第一直线和第二直线的交叉点为圆弧扇形体的中心，从而最终生成一个过渡部分齿形，以组成圆弧扇形体组。 
通过该优选方法，以一种特征简单的方式获得了一个或多个圆弧扇形体，以用于在人字形齿中的部分齿的齿面之间形成一个过渡部分齿形，由于圆弧扇 形体是基于通过齿形中边界点的法向量的交叉点而设计的，因此，圆弧扇形体在齿面的各个边界点相切地并入齿面区域，并位于相同的齿廓高度。考虑到圆弧扇形体的齿廓形状，例如，渐开线形，每个具有不同圆弧半径(带状半径)的扇形体任意地形成在不同齿廓高度。 
当第一齿面和第二齿面具有相同齿廓形状和相同螺旋线角时，第一和第二齿形的成对边界点的相同齿廓高度保证了曲面法线成对通过对应的边界点并相交在交叉点。尽管如此，若第一和第二具齿面的齿廓形状不同和/或第一齿面的螺旋线角与第二齿面的螺旋线角不同，第一和第二齿面的成对边界点可以被确定在不同齿廓高度，这样通过第一和第二齿面的成对边界点对应的成对曲面法线的交叉点需要重新形成。不考虑齿面的齿廓形状的精确度以及相对于人字形齿末端的边界点位置的精确性，每个圆弧扇形体在第一和第二齿面之间确定了一个具有相切过渡区域的圆弧扇形体，该圆弧扇形体的中心被确定为通过第一和第二齿面成对边界点的曲面法线之间的交叉点。 
优选地，第一部分齿为人字形齿的第一螺旋齿，第二部分齿为人字形齿的第二螺旋齿。优选地，第一螺旋齿为左旋斜齿或右旋斜齿，相对第一螺旋齿的倾斜度，第二螺旋齿也设置成相对的倾斜度，具体地，相对设置的倾斜度优选地具有相同的螺旋线角。尽管如此，本发明并不限制于包括两个螺旋齿的人字形齿，本发明沿着齿面线方向上设置有一条直线路径，本发明也可以用于其部分齿在齿面线方向上的路径不是直线路径的人字形齿，例如，齿面线方向的圆弧、渐开线或其它弯曲曲线路径。 
优选地，第一齿形和第二齿形具有相同的齿廓形状，具体地，优选地为相同的渐开线形齿廓形状。这样，可以保证在第一齿面和第二齿面的边界点位于离人字形齿中心区域的相同距离处，其中，人字形齿垂直于具有人字形齿的齿轮的轴，并位于第一和第二齿面的成对边界点的相同齿廓高度处，通过成对边界点的曲面法线具有共同的交叉点。 
优选地，完全齿形为第一完全齿形，第一完全齿形沿齿面线方向上设置有 一个凹形，优选地，生成控制数据的步骤包括：确定第三齿形，该第三齿形为人字形齿中第一部分齿的第三齿面的几何形状，并与第一齿形相对；确定第四齿形，第四齿形为人字形齿中第二部分齿的第四齿面的几何形状，并与第二齿形相对；确定第二过渡部分齿形，该第二过渡部分齿形为位于第三齿面和第四齿面之间的过渡部分的几何形状，第二过渡部分齿形在齿面线方向上有一凸形；以及确定至少一个第二完全齿形，第二完全齿形包括第三齿形、第二过渡部分齿形和第四齿形，其中，控制数据仍然在第二完全齿形上生成，该控制数据进一步指出了用于引导机床铣刀的路径数据，每条加工路径横向延伸至第三和第四齿面的齿廓方向，并沿着第三齿面、第二过渡部分齿形和第四齿形延伸。这样，人字形齿的齿凸侧面以及人字形齿的齿凹侧面可以通过根据本明中的方法进行加工。 
优选地，生成第一过渡部分齿形，从而使得在第一齿形的多个边界点处，第一齿形完全相切地并入到第一过渡部分齿形，在第二齿形的多个边界点处，第一过渡部分齿形完全相切地并入到第二齿形，优选地，生成第二过渡部分齿形，从而使得在第三齿形的多个边界点处，第三齿形完全相切地并入到第二过渡部分齿形，在第四齿形的多个边界点处，第二过渡部分齿形完全相切地并入到第四齿形。优选地，将第一齿形的边界点确定在第一齿形和垂直于齿轮轴的第一切削面之间的第一切削路径上，将第二齿形的边界点确定在第二齿形和垂直于齿轮轴的第二切削面之间的第二切削路径上。另外，优选地，将第三齿形的边界点确定在第三齿形和垂直于齿轮轴的第三切削面之间的第一切削路径上，将第四齿形的边界点确定在第四齿形和垂直于齿轮轴的第四切削面之间的第四切削路径上。 
优选地，第一切削面和第二切削面之间的距离少于第三切削面和第四切削面之间的距离，这具有以下优点：在圆弧扇形体处，人字形齿的凹形过渡部分齿形的半径小于人字形齿的凸形过渡部分齿形的半径，从而获得人字形齿的完全齿形，其中，从相切过渡处的齿面的边界区域开始到人字形齿的中心或末端， 齿侧间隙不断增加，从而可以调整人字形齿的齿中心区域的大小，通过合适地选择第一切削面和第二切削面之间的距离以及第三切削面和第四切削面之间的距离，可以使得凸形齿侧面不会随着凹形齿侧面进行滚动。通过合适地调整第一切削面和第二切削面之间的距离以及第三切削面和第四切削面之间的距离，可以对齿面的滚动区域进行优化，从而可以产生一个直到人字形齿中心或接近中心的起支撑作用的滚动面，进一步优化了人字形齿的转动工作特性，由于在滚动过程中负载可以更均匀地分布，可以进一步增加人字形齿的载荷能力。 
优选地，确定过渡到凹形过渡部分齿形的过渡区域的齿面边界点以及与前述齿面相对的齿面的边界点，该相对的齿面位于过渡到凸形过渡部分齿形的过渡区域，这样，过渡到凹形过渡部分齿形的过渡区域的齿面边界点以及与前述齿面相对的齿面的边界点中成对的边界点到工件或齿轮的中心轴的距离相同，从而使得边界点被成对地设置在圆弧上，该圆弧位于一个垂直于工件或齿轮中心轴的平面上，而圆弧的中心位于中心轴上。 
进一步地，本发明的另一方面提出了一种用于生成控制数据的方法，生成的控制数据可用于根据前述加工方法通过在至少包括4轴的数控机床上，沿着根据生成的控制数据确定在工件上的加工路径连续移动机床的铣刀铣削工件在工件上形成一个人字形齿，具体地，数控机床可以为铣床、通用机床或加工中心，铣刀为端铣刀。根据本发明，控制数据的生成包括：确定第一齿形，该第一齿形为人字形齿中第一部分齿的第一齿面的几何形状；确定第二齿形，该第二齿形为人字形齿中第二部分齿的第二齿面的几何形状；确定过渡部分齿形，该过渡部分齿形为第一和第二部分齿面之间的过渡部分的几何形状；确定完全齿形，该完全齿形包括第一齿形、过渡部分齿形和第二齿形；以及基于确定的完全齿形生成控制数据，该控制数据包括用于引导机床铣刀沿着加工路径的路径数据，其中每个加工路径横向延伸至齿面的齿廓方向，具体地，在不同齿廓高度，并沿着第一齿形、过渡部分齿形和第二齿形进行延伸。 
进一步地，本发明的另一方面提出了一种用于生成控制数据的装置，生成 的控制数据用于根据前述的加工方法在工件上形成人字形齿，具体地，生成的控制数据可用于根据前述加工方法通过在至少包括4轴的数控机床上，沿着根据生成的控制数据确定在工件上的加工路径连续移动机床的铣刀铣削工件在工件上形成一个人字形齿，具体地，数控机床可以为铣床、通用机床或加工中心，铣刀为端铣刀。根据本发明，该装置包括一个齿形形成装置和控制数据生成装置，其中，齿形形成装置可用于：确定第一齿形，该第一齿形为人字形齿中第一部分齿的第一齿面的几何形状；确定第二齿形，该第二齿形为人字形齿中第二部分齿的第二齿面的几何形状；确定过渡部分齿形，该过渡部分齿形为第一和第二齿面之间的过渡部分的几何形状；确定完全齿形，该完全齿形包括第一齿形、过渡部分齿形以及第二齿形。控制数据生成装置用于：在完全齿形的基础上生成控制数据，该包括路径数据的控制数据用于引导机床的铣刀沿着加工路径进行移动，每个加工路径横向地延伸至齿面的齿廓方向，具体地，在不同齿廓高度沿着第一齿形、过渡几何形状与第二齿形的进行延伸。 
这样，控制数据在上述生成控制数据的方法中被生成，以及在生成控制数据的装置中以相同的方式被生成，并具有相同优点。优选地，控制数据具体地可以根据前述加工方法中一个或多个优选的发明的各个方面进行生成。 
进一步地，在本发明的另一方面提出了一种数控机床，该数据机床至少包括四轴，以用于通过连续移动机床的铣刀沿着基于生成的控制数据确定的加工路径(具体地，可以为端铣刀)铣削工件，具体地，机床为铣床、通用机床或加工中心，提出的数据机床包括一个根据本发明前述描述的各个方面用于生成控制数据的装置。 
进一步地，在本发明的另一方面提出了一种计算机程序产品，该产品包括一个计算机可读介质和存储在该介质上的计算机程序，计算机程序以状态序列的方式进行存储，该计算机程序可以被数据处理设备中的数据处理装置作为命令来执行，从而根据本发明前述各个方面形成一个用于生成控制数据的装置。 
附图说明
图1示出了包括中心凹槽和人字形齿两个齿间距的工件的立体示意图； 
图2示出了图1中工件的详细示意图； 
图3示出了图1中人字形齿的齿间距的俯视图； 
图4示出了没有中心凹槽的包括人字形齿的齿轮的示意图； 
图5示出了图4中没有中心凹槽的包括人字形齿的齿轮的详细示意图； 
图6示出了本发明实施例中齿间距的齿形设计俯视图，所述齿间距为具有第一和第二齿面完全齿形的齿轮设计的齿间距； 
图7示出了图6中齿间距的齿形模型的详细立体示意图； 
图8带有辅助线地示出了图6中齿间距的齿形模型的立体示意图； 
图9带有辅助线地示出了图6中齿间距的齿形模型的详细立体示意图； 
图10带有辅助线地示出了图6中齿间距的齿形模型的立体示意图； 
图11带有辅助线地示出了图6中齿间距的齿形模型的详细立体示意图； 
图12示出了本发明实施例中用于生成控制数据的装置的示意图。 
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行描述，尽管如此，此处所描述的实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明由权利要求来定义。实施例中等同的和/或相似的特征在图中由相同的引用数字进行表示。 
在现有技术中，为了分别计算具有齿轮的工件、齿轮以及齿面的几何模型，例如，通过CAD***，必要的齿轮信息数据应进行预定义和/或确定。因此，具体地，下述数据对计算齿面数学的或数字的模型是必需的： 
·表示加工之前和/或之后的整个工件形状和尺寸的数据(例如，分别用于计算未加工部分几何形状和/或加工完成部分几何形状的数据，以及未加工部分几何形状和/或加工完成部分几何形状的模型的数据) 
·表示齿轮设计的类型的数据，具体地，可以是来自可能设计的一种设计， 例如正齿轮中的人字形齿 
·表示齿轮类型的数据，具体地，例如，包括压力角和螺旋线角的人字形齿 
·表示齿廓的数据，具体地，例如，齿廓形状中的齿面形状，可以是渐开线形齿廓，摆线形齿廓以及圆弧叶形齿廓以及其它形状齿廓 
·表示齿轮的齿的尺寸和/或几何形状的数据，具体地，例如，齿的深度、齿的厚度，齿的宽度或其它类似参数数据，和/或 
·表示齿轮法向模数和/或齿轮包含的齿的数量的数据。 
基于以上数据，可以容易地计算出具有齿轮的工件数字上的精确模型，包括齿面模型，该齿面模型对应于精确的数字齿形，具体地，该齿面包括预设的齿面齿廓形状，例如，渐开线形齿廓。 
基于该计算出的模型，例如，通过CAD***计算出的模型，可以计算出路径数据，该路径数据可以用于生成一个NC程序，例如，通过CAM或CAD/CAM***生成一个NC程序。路径数据包括在控制数据中，通过该控制数据，一个工具(例如，端铣刀或其它工具)可以在至少包括四轴的数控机床上被控制，通过连续移动铣刀以及以连续和/或逐行的方式沿着加工路径移动铣刀，以用于在工件上生成一个齿面，数控机床可以是铣床、万能铣床或通用加工中心。关于这一点，具体地，可以参见DE 102009008124，其中描述了优选地如何基于预先确定的齿面生成加工路径。 
图6示出了本发明实施例中的一个几何模型的俯视图，该几何模型为带有第一和第二齿面完全齿形几何形状的齿轮齿间距模型。图7示出图6中齿间距几何模型的立体图。 
图6中齿间距的几何模型为人字形齿的齿间距几何模型，该人字形齿包括左旋斜齿和右旋斜齿，其中包括第一齿形12a，该第一齿形12a为第一螺旋齿的第一齿面的几何形状，还包括第二齿形13a，第二齿形13a为第二螺旋齿的第二齿面的几何形状，第一齿形12a以及第二齿形13a通过带有凹形的过渡部 分齿形14a进行连接。第一齿形12a、过渡部分齿形14a与第二齿形13a形成一个完全齿形，在该完全齿形的基础上可以生成对应的控制数据，例如，根据DE102009008124文献，生成表示路径数据的控制数据，每个路径数据为横向地扩展到齿形12a和13a齿廓方向的路径数据，具体地，包括不同的齿廓高度，以及沿着第一齿形12a、过渡部分齿形14a与二齿形13a的路径数据。在该实施例中，人字形齿的两个螺旋齿轮设置有相同的螺旋线角。 
齿间距的几何模型包括第三齿形12b以及第四齿形13b，第三齿形12b以及第四齿形13b通过带有凹形的过渡部分齿形14b进行连接。齿形12a和12b面对面设置，齿面13a和13b也是面对面设置。第三齿形12b、过渡部分齿形14b以及第四齿形13b进一步形成完全齿形，在该形成的完全齿形基础上，同样生成对应的控制数据，例如，根据DE 102009008124，生成表示路径数据的控制数据，每个路径数据为横向地扩展到齿形12b和13b齿廓方向的路径数据，具体地，包括不同的齿廓高度，以及沿着第三齿形12b、过渡部分齿形14b与第四齿形13b的路径数据。总而言之，在生成的控制数据的基础上，可以铣切的方式在工件上切出齿间距。 
在本实施例中，过渡部分齿形14a和14b各自形成带状面，对应地，该带状面将齿形12a和13a连接、将齿形12b和13b连接，从而可以设计用来形成多个圆弧扇形体，在齿形的边界点，该扇形体并入了齿形。下面结合涉及到过渡部分齿形14b的图8至11，对用于包括过渡部分齿形的圆弧扇形体的设计方法进行描述。图8带有辅助线条地示出了图6中齿间距几何模型上的立体图。图9示出了图6中齿间距几何模型的详细立体图。图10带有辅助线条地示出了图6中齿间距几何模型的立体图。图11带有辅助线条地示出了图6中齿间距几何模型的详细立体图。 
边界点在齿面12a和13b的边界区域确定，此处在齿形12b边界处的不同齿廓高度确定有边界点1a、1b、1c、1d和1e，这些点都分布在带有切削面的齿形12b的切削路径上，该切削面垂直于齿轮中心轴。进一步地，在齿形13b 边界处的不同齿廓高度确定有边界点2a、2b、2c、2d和2e，这些点都分布在带有切削面的齿形13b的切削路径上，该切削面垂直于齿轮中心轴。该两个切削面到人字形齿中心的距离相同，该距离是由人字形齿的对称轴预先确定的(图6示出的俯视图)。从图6中可以看出，凹形过渡部分齿形14b和/或齿形12b和13b的边界点到人字形齿的中心的距离大于凹形过渡部分齿形14a和/或齿形12a和13a的边界点到人字形齿的中心的距离。因此，凹形过渡部分齿形14b大于凹形过渡部分齿形14a。 
齿形12b的所有边界点1a到1e与齿形13b的所有边界点2a到2e成对地位于齿面12b和13b的相同齿廓高度处(即：边界点1a与边界点2a位于相同齿廓高度以及边界点1b与边界点2b位于相同齿廓高度等等)，在各种情况下，齿形12b以及13b也具有相同齿廓形状。 
下一步中，齿形12b和13b的曲面法线在边界点1a至1e以及2a至2e处被确定，以用于确定曲面法线(直线)3a至3e以及曲面法线(直线)4a至4e。曲面法线3a垂直于齿形12b进行延伸并穿过边界点1a，曲面法线3b垂直于齿形12b进行延伸并穿过边界点1b，曲面法线3c垂直于齿形12b进行延伸并穿过边界点1c，曲面法线3d垂直于齿形12b进行延伸并穿过边界点1d，以及曲面法线3e垂直于齿形12b进行延伸并穿过边界点1e。类推地，曲面法线4a垂直于齿形13b进行延伸并穿过边界点2a，曲面法线4b垂直于齿形13b进行延伸并穿过边界点2b，曲面法线4c垂直于齿形13b进行延伸并穿过边界点2c，曲面法线4d垂直于齿形13b进行延伸并穿过边界点2d，以及曲面法线4e垂直于齿形13b进行延伸并穿过边界点2e。 
由于实施例中，齿形12b和13b的齿廓形状是相同的，因此，成对排列在齿形12b和13b相同齿廓高度和螺旋线角的边界点也是相同的。曲面法线3a至3e和4a至4e在交叉点5a至5e(具体参见图11)相互交叉。交叉点5a至5e可以作为圆弧扇形体6a至6e的中心被确定，圆弧扇形体6a包括交叉点5a以作为其中心，并与边界点1a和2a连接，圆弧扇形体6b包括交叉点5b以作 为其中心，并与边界点1b和2b连接，圆弧扇形体6c包括交叉点5c以作为其中心，并与边界点1c和2c连接，圆弧扇形体6d包括交叉点5d以作为其中心，并与边界点1d和2d连接，以及圆弧扇形体6e包括交叉点5e以作为其中心，并与边界点1e和2e连接(具体参见图11)。通过在边界点1a至1e和2a至2e分别设置曲面法线3a至3e和4a至4e，圆弧扇形体6a至6e相切地与齿形12b的1a至1e、齿形13b的2a至2e连接在一起。 
现有，可以通过圆弧扇形体6a至6e来确定过渡部分齿形14b，过渡部分齿形14b包括在不同齿廓高度延伸的圆弧扇形体6a至6e。 
这样，用于引导铣刀相对于工件做移动的控制数据可以通过执行下述步骤被生成：确定齿形12b，该齿形12b为人字形齿的第一部分齿齿面的几何形状；确定齿形13b，齿形13b为人字形齿的第二部分齿齿面的几何形状；确定过渡部分齿形14b，过渡部分齿形14b为两个齿面之间的过渡部分的几何形状；确定完全齿形，完全齿形包括齿形12b、过渡部分齿形14b以及齿形13b，最后基于完全齿形控制数据被生成，该控制数据包括表示用于控制机床铣刀沿着加工路径移动的路径数据，该加工路径横向地延伸至齿面的齿廓方向，具体地，在齿廓的不同高度，沿着齿形12b、过渡部分齿形14b以及齿形13b进行延伸。 
图12以图表的方式示出了本发明实施例用于生成控制数据的装置200。装置200可以用于生成控制数据，以用于通过在至少包括四轴的数控机床上铣削工件在控制数据的机床上，通过基于控制数据沿着相对于工件的加工路径连续移动机床的铣刀在工件形成一个人字形齿，具体地，铣刀可以是端铣刀，数控机床可以是铣床、通用机床或加工中心。 
装置200包括用于输入齿轮信息数据的齿轮信息数据输入装置210，例如键盘和/或计算机鼠标。装置200还包括显示装置220，以用于显示数字生成的工件几何形状、齿轮形状、一个或多个齿形、一个或多个过渡部分齿形以及一个或多个完全齿形。 
进一步地，装置200还包括一个齿形形成装置230，用于：确定第一齿形 (具体地，在输入齿轮信息数据的基础上进行)，该第一齿形为人字形齿第一部分齿的第一齿面的几何形状；确定第二齿形(具体地，在输入齿轮信息数据的基础上进行)，该第二齿形为人字形齿第二部分齿的第二齿面的几何形状；确定过渡部分齿形，过渡部分齿形为第一和第二齿面之间的过渡部分的几何形状相对应，以及用于确定完全齿形，该几何形状包括第一齿形、过渡部分齿形以及第二齿形。具体地，齿形形成装置230用于确定齿面的边界点、确定边界点上的法向量和/或齿形边界点上的曲面法线、确定曲面法线的交叉点和/或确定圆弧扇形体，该圆弧扇形体确定或定义了一个过渡部分齿形。 
装置200还包括一个控制数据生成装置240，以用于在完全齿形的基础上生成控制数据，该表示路径数据的控制数据用于引导机床的铣刀沿着加工路径进行移动，每个加工路径横向地延伸至齿面的齿廓方向，具体地，在不同齿廓高度沿着第一齿形、过渡几何形状与第二齿形的进行延伸。 
装置200还包括一个界面250用于将生成的控制数据存储到一个数据携带装置中，以用于将控制数据传输到机床和/或用于与机床连接(通过无线或线缆连接)以用于将控制数据传输到机床。 
综上所述，本发明进一步简化了具有人字形齿的齿轮的加工和/或生成，改进了数控通用机床上具有人字形齿的齿轮的加工和/或生成，以使得生成的具有人字形齿的齿轮更加有力度，在转动时具有更好的工作特性。 

Claims (20)

1.一种用于生成具有人字形齿的齿轮的方法，其特征在于，通过在至少包括四轴的数控机床上，通过在控制数据的基础上沿着相对于工件的加工路径连续移动机床铣刀铣削工件的方式生成具有人字形齿的齿轮，具体地，铣刀为端铣刀，数控机床为铣床、通用机床或加工中心，该方法包括：
-生成控制数据，所述控制数据用于对涉及工件的铣刀进行引导，该步骤包括：
-确定第一齿形，所述第一齿形为所述人字形齿第一部分齿的第一齿面的几何形状；
-确定第二齿形，所述第二齿形为所述人字形齿第二部分齿的第二齿面的几何形状；
-确定过渡部分齿形，所述过渡部分齿形为所述第一和第二齿面之间的过渡部分的几何形状；
-确定完全齿形，所述完全齿形包括所述第一齿形、过渡部分齿形以及第二齿形；
-在所述完全齿形的基础上，生成控制数据，所述控制数据包含路径数据，所述路径数据用于引导机床的铣刀沿着加工路径，每个加工路径横向延伸至齿面齿廓方向，具体地，在不同齿廓高度沿着所述第一齿形、过渡部分齿形以及第二齿形延伸；以及
-在生成的数控数据的基础上，使用铣刀在机床上铣削工件，所述铣刀沿着由路径数据表示的加工路径被连续地引导。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在生成所述过渡部分齿形后，在所述第一齿形的多个边界点处，所述第一齿形相切地并入所述过渡部分齿形，在所述第二齿面的多个边界点处，所述过渡部分齿形相切地并入第二齿形。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在位于所述第一齿形和第一切削面之间的第一切削路径上，确定所述第一齿形的边界点，所述第一切削面垂直于齿轮轴，以及在位于所述第二齿形和第二切削面之间的第二切削路径上，确定所述第二齿形的边界点，所述第二切削面垂直于齿轮轴。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定所述人字形齿的中心区域，所述中心区域垂直于齿轮轴，所述第一切削面和第二切削面到所述人字形齿中心区域的距离相同，所述中心区域位于所述第一和第二切削面之间。
5.如权利要求1至4至少一项所述的方法，其特征在于，在所述齿面线方向上所述过渡部分齿形具有一个凹形和一个凸形。
6.如权利要求1至5至少一项所述的方法，其特征在于，位于所述第一齿形和第二齿形的所述过渡部分齿形为圆环面，具体为带状面。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，通过连接所述第一和第二齿形的多个圆弧扇形体确定所述过渡部分齿形。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述过渡部分齿形的多个圆弧扇形体在不同齿廓高度进行延伸，每个圆弧扇形体将所述第一齿形的第一边界点与所述第二齿形中的对应第二边界点连接在一起，所述第一边界点与第二边界点具有相同的齿廓高度。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在各个齿形的边界点处，所述对应的各个圆弧扇形体相切地并入对应的齿面。
10.如权利要求1至9至少一项所述的方法，其特征在于，生成过渡部分齿形的步骤包括：
-确定所述第一齿形的至少一个第一边界点；
-确定所述第二齿形的至少一个第二边界点，所述第一边界点与所述第二边界点位于齿面相同的齿廓高度；
-在所述齿形的第一边界点确定第一法向量；
-在所述齿形的第二边界点确定第二法向量；
-在第一直线和第二直线之间确定一个交叉点，所述第一直线由所述第一法向量的方向预先确定，所述第二直线由所述第二法向量的方向预先确定；以及
-从所述第一边界点到所述第二边界点确定一个圆弧扇形体，位于所述第一直线和第二直线的所述交叉点为所述圆弧扇形体的中心，使得所述过渡部分齿形被生成，以用于组成所述圆弧扇形体。
11.如权利要求1至10任一所述的方法，其特征在于，所述第一部分齿为所述人字形齿的第一螺旋齿，所述第二部分齿为所述人字形齿的第二螺旋齿。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一螺旋齿为左旋斜齿或右旋斜齿，所述第二螺旋齿具有一斜度，并与所述第一螺旋齿具有的斜度相对设置，具体地，所述第一螺旋齿与所述第二螺旋齿具有相同的螺旋线角。
13.如权利要求1至12至少一项所述的方法，其特征在于，所述第一齿形和第二齿形具有相同的齿廓形状，具体地为渐开线形齿廓。
14.如权利要求1至13任一所述的方法，其特征在于，所述完全齿形为第一完全齿形，在齿面线方向，所述第一完全齿形具有一个凹形，所述生成控制数据的步骤包括：
-确定第三齿形，所述第三齿形为所述人字形齿第一部分齿的第三齿面的几何形状，并与所述第一齿形相对；
-确定第四齿形，所述第四齿形为所述人字形齿第二部分齿的第四齿面的几何形状，并与所述第二齿形相对；
-确定第二过渡部分齿形，所述第二过渡部分齿形为所述第三和第四齿面之间的过渡部分的几何形状，并在齿面线方向具有一凸形；以及
-确定至少一个第二完全齿形，所述完全齿形包括所述第三齿形、第二过渡部分齿形以及第四齿形；
-在所述第二完全齿形的基础上，生成控制数据，所述控制数据包含路径数据，所述路径数据用于引导机床的铣刀沿着加工路径，每个加工路径横向延伸至所述第三和第四齿面的齿廓方向，并沿着所述第三齿形、第二过渡部分齿形以及第四齿形延伸。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，
所述第一过渡部分齿形被生成后，在所述第一齿形的多个边界点处，所述第一齿形相切地并入所述第一过渡部分齿形，在所述第二齿形的多个边界点处，所述第一过渡部分齿形相切地并入所述第二齿形；以及
所述第二过渡部分齿形被生成后，在所述第三齿形的多个边界点处，所述第三齿形相切地并入所述第二过渡部分齿形，在所述第四齿形的多个边界点处，所述第二过渡部分齿形相切地并入所述第四齿形，其中：
所述第一齿形的边界点被确定在所述第一齿形和第一切削面之间的第一切削路径上，所述第一切削面垂直于齿轮轴，所述第二齿形的边界点被确定在所述第二齿形和第二切削面之间的第二切削路径上，所述第二切削面垂直于齿轮轴；以及
所述第三齿形的边界点被确定在所述第三齿形和第三切削面之间的第三切削路径上，所述第三切削面垂直于齿轮轴，所述第四齿形的边界点被确定在所述第四齿形和第四切削面之间的第四切削路径上，所述第四切削面垂直于齿轮轴。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一切削面与所述第二切削面之间的距离小于所述第三切削面与所述第四切削面之间的距离。
17.一种用于生成控制数据的方法，所述控制数据用于根据所述权利要求1至16至少一项所述的生成方法，在至少包括四轴的数控机床上，通过在所述控制数据的基础上沿着涉及工件的加工路径连续移动机床铣刀铣削工件的方式生成人字形齿，具体地，铣刀为端铣刀，数控机床为铣床、通用机床或加工中心，该方法包括：
-确定第一齿形，所述第一齿形为所述人字形齿第一部分齿的第一齿面的几何形状；
-确定第二齿形，所述第二齿形为所述人字形齿第二部分齿的第二齿面的几何形状；
-确定一个过渡部分齿形，所述过渡部分齿形为所述第一和第二齿面之间的过渡部分的几何形状；
-确定一个完全齿形，所述完全齿形包括所述第一齿形、所述过渡部分齿形以及所述第二齿形；以及
-在所述完全齿形的基础上，生成控制数据，所述控制数据包含路径数据，所述路径数据用于引导机床的铣刀沿着加工路径，每个加工路径横向延伸至齿面齿廓方向，具体地，在不同齿廓高度沿着所述第一齿形、所述过渡部分齿形以及所述第二齿形延伸。
18.一种用于生成控制数据的装置，所述控制数据用于所述权利要求1至16至少一项所述的方法，在至少包括四轴的数控机床上，通过在所述控制数据的基础上沿着涉及工件的加工路径连续移动机床铣刀铣削工件的方式生成人字形齿，具体地，铣刀为端铣刀，数控机床为铣床、通用机床或加工中心，所述装置包括：
-齿形形成装置，所述齿形形成装置用于确定第一齿形，所述第一齿形为所述人字形齿中第一部分齿的第一齿面的几何形状；确定第二齿形，所述第二齿形为所述人字形齿中第二部分齿的第一齿面的几何形状；确定过渡部分齿形，所述过渡部分齿形为所述第一和第二齿面之间的过渡部分的几何形状；确定完全齿形，所述完全齿形包括所述第一齿形、过渡部分齿形以及第二齿形；
-控制数据生成装置，用于在所述完全齿形的基础上生成控制数据，所述控制数据包括路径数据，所述控制数据用于引导机床的铣刀沿着加工路径进行移动，每个加工路径横向地延伸至齿面的齿廓方向，具体地，在不同齿廓高度沿着第一齿形、过渡几何形状与第二齿形的进行延伸。
19.一种数控机床，其特征在于，所述数控机床至少包括四轴，具体地，所述数控机床为铣床、通用机床或加工中心，所述数控机床用于通过连续移动所述机床的铣刀沿着基于生成的控制数据确定的加工路径铣削工件，具体地，所述铣刀为端铣刀，所述数控机床包括所述权利要求18所述的用于生成控制数据的装置。
20.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括一个计算机可读介质和存储在该介质上的计算机程序，其中，所述计算机程序以状态序列的方式进行存储，所述状态序列为指令，所述指令被数据处理设备中的数据处理装置作为命令来执行，以形成如所述权利要求18所述的用于生成控制数据的装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104819266A (zh) * 2015-05-12 2015-08-05 西安工业大学 无退刀槽圆弧螺旋线混合型人字齿轮及其加工方法
CN107642592A (zh) * 2016-07-20 2018-01-30 瑟提马麦肯尼加有限公司 用于液压齿轮装置的具有可变螺旋角和非封装齿廓的双螺旋齿轮
CN107755991A (zh) * 2017-11-06 2018-03-06 北京航空航天大学 一种无空刀槽双螺旋齿轮的磨削加工方法
CN111185638A (zh) * 2018-11-14 2020-05-22 普拉威玛驱动技术有限公司 用于切削制造具有双斜齿部的齿轮的方法
CN111687495A (zh) * 2020-05-25 2020-09-22 西安交通大学 一种窄空刀槽人字齿轮阶梯进刀粗切方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6191161B2 (ja) * 2013-02-27 2017-09-06 日本精工株式会社 エンコーダ
US9597743B2 (en) 2014-01-17 2017-03-21 Sikorsky Aircraft Corporation Machine for machining gear teeth and gear teeth machining method
DE102014109914B4 (de) 2014-07-15 2017-02-09 Universität Stuttgart Zahnrad, Stirnradstufe sowie Verfahren zur Herstellung eines Zahnrads
WO2017136263A1 (en) 2016-02-03 2017-08-10 Sikorsky Aircraft Corporation Advanced herringbone gear design
DE102017011276A1 (de) 2017-12-07 2019-06-13 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren zum Herstellen eines Zahnrads
DE102021204220B3 (de) 2021-04-22 2022-09-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Verfahren zur Herstellung von Zahnrädern mit einer Pfeilverzahnung

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2227491A (en) * 1937-06-14 1941-01-07 Robert S Drummond Machine for cutting gears
US2257989A (en) * 1939-02-07 1941-10-07 Sykes William Edwin Gear lapping machine
CN1860421A (zh) * 2003-10-17 2006-11-08 特林纳瑞设备制造有限公司 用于制造具有螺旋壳面的工件的机床的中性数据－计算机控制***和配合的机床
CN1876300A (zh) * 2006-03-30 2006-12-13 中国第一重型机械集团公司 双人字齿轮同相位的加工方法
CN101108430A (zh) * 2007-07-23 2008-01-23 重庆齿轮箱有限责任公司 无退刀槽硬齿面高精度人字齿轮的加工方法
CN101811206A (zh) * 2009-02-09 2010-08-25 德克尔马霍普夫龙滕有限公司 范成加工夹持在机床上的工件的设备以及制造具有齿轮的工件的方法
CN101813930A (zh) * 2009-02-09 2010-08-25 德克尔马霍普夫龙滕有限公司 生成用于控制包含至少五轴的机床上的刀具的控制数据的方法和设备

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08263122A (ja) * 1995-03-20 1996-10-11 Honda Motor Co Ltd 段状加工面の加工方法
JP2000084794A (ja) * 1998-09-14 2000-03-28 Makino Milling Mach Co Ltd 加工処理装置
US6386060B1 (en) * 1998-11-04 2002-05-14 Iosif Epshteyn Gearing with duplex floating toothed portions
JP2000259218A (ja) * 1999-03-04 2000-09-22 Nissan Motor Co Ltd 高速加工用工具経路の作成方法
US6682456B2 (en) * 2001-12-10 2004-01-27 Axicon Technologies, Inc. Multi-mesh gear system
CA2495574C (en) * 2002-08-08 2008-11-18 Lufkin Industries, Inc. Herringbone gear teeth and method for manufacturing same
US20050028626A1 (en) * 2003-08-04 2005-02-10 Yakov Fleytman Gear reduction unit
US7415907B2 (en) * 2003-08-04 2008-08-26 Enplas Corporation Resin double helical gear and gear train using same
JP4381769B2 (ja) * 2003-10-15 2009-12-09 株式会社エンプラス ギヤトレイン及び画像形成装置
DE502005008454D1 (de) * 2005-12-03 2009-12-17 Maag Pump Systems Ag Zahnradradpumpe mit Pfeilverzahnung
NL2000617C2 (nl) 2007-04-26 2008-10-28 Hpg Nederland B V Werkwijze voor het ontwerpen en het vervaardigen van een tandwiel.
DE102009008120A1 (de) * 2009-02-09 2010-08-12 Deckel Maho Pfronten Gmbh Werkzeugmaschine und Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2227491A (en) * 1937-06-14 1941-01-07 Robert S Drummond Machine for cutting gears
US2257989A (en) * 1939-02-07 1941-10-07 Sykes William Edwin Gear lapping machine
CN1860421A (zh) * 2003-10-17 2006-11-08 特林纳瑞设备制造有限公司 用于制造具有螺旋壳面的工件的机床的中性数据－计算机控制***和配合的机床
CN1876300A (zh) * 2006-03-30 2006-12-13 中国第一重型机械集团公司 双人字齿轮同相位的加工方法
CN101108430A (zh) * 2007-07-23 2008-01-23 重庆齿轮箱有限责任公司 无退刀槽硬齿面高精度人字齿轮的加工方法
CN101811206A (zh) * 2009-02-09 2010-08-25 德克尔马霍普夫龙滕有限公司 范成加工夹持在机床上的工件的设备以及制造具有齿轮的工件的方法
CN101813930A (zh) * 2009-02-09 2010-08-25 德克尔马霍普夫龙滕有限公司 生成用于控制包含至少五轴的机床上的刀具的控制数据的方法和设备

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104819266A (zh) * 2015-05-12 2015-08-05 西安工业大学 无退刀槽圆弧螺旋线混合型人字齿轮及其加工方法
CN104819266B (zh) * 2015-05-12 2019-01-01 西安工业大学 无退刀槽圆弧螺旋线混合型人字齿轮及其加工方法
CN107642592A (zh) * 2016-07-20 2018-01-30 瑟提马麦肯尼加有限公司 用于液压齿轮装置的具有可变螺旋角和非封装齿廓的双螺旋齿轮
CN107642592B (zh) * 2016-07-20 2023-11-07 瑟提马麦肯尼加有限公司 用于液压齿轮装置的具有可变螺旋角和非封装齿廓的双螺旋齿轮
CN107755991A (zh) * 2017-11-06 2018-03-06 北京航空航天大学 一种无空刀槽双螺旋齿轮的磨削加工方法
CN111185638A (zh) * 2018-11-14 2020-05-22 普拉威玛驱动技术有限公司 用于切削制造具有双斜齿部的齿轮的方法
CN111185638B (zh) * 2018-11-14 2023-06-23 普拉威玛驱动技术有限公司 用于切削制造具有双斜齿部的齿轮的方法
CN111687495A (zh) * 2020-05-25 2020-09-22 西安交通大学 一种窄空刀槽人字齿轮阶梯进刀粗切方法

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