CN105008078B - 展成或加工齿轮齿的方法以及切齿机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种切削或加工工件的齿轮齿的方法,其使用被驱动成绕其旋转轴线转动的齿状刀具来切削或加工该工件的齿轮齿，该工件的齿轮齿被驱动成以非常高的转速绕其旋转轴线转动。刀具和工件以不等于零的交叉轴线角像螺旋锥齿轮传动一样在其旋转轴线之间滚动啮合，工件和/或其齿轮齿在所述齿啮合期间被进一步加工。

Description

展成或加工齿轮齿的方法以及切齿机
技术领域
本发明涉及一种通过被驱动成绕其旋转轴线转动的齿状刀具在工件上的齿轮齿的去切屑展成或加工方法，该工件被驱动成以非常高的转速绕其旋转轴线转动，其中，刀具和工件在其旋转轴线以不同于零的角度相互交叉的情况下以螺旋齿轮传动的方式进行滚动齿啮合。本发明的范围还延伸到执行该方法的控制程序以及能够实施该方法的切齿机。
背景技术
具有这种运动学构型的参与加工轴线的去切屑加工方法已经众所周知超过一百年((DE 243 514)。这类加工方法包括例如用刮削轮刮削外齿或内齿筒形轮的过程。刮削方法的运动学及其例如与滚切方法的不同的更广泛描述还可在DE 10 2011 009 027 A1中找到，其关于加工轴线的运动学的公开内容(段落[0003]到[0008])以参见方式列入本文。此外，在申请人的组织内也被称为“动力刮削”的刮削过程当作本发明方法的优选应用领域之一。
发明内容
虽然加工轴线的运动学构型已经允许相对较短工艺过程时间来实现对工件上的齿轮齿的加工，但本发明具有改进具体地关于加工工件的总处理时间的上述类型的方法的目的。
从方法导向的观点看，这个任务通过对上述类型的方法进一步开发由本发明解决，其特征本质上在于如下区别特征：在刀具的齿和工件的齿之间的工作啮合期间，对工件和/或对其齿轮进行另一操作。由此，齿的加工和另一操作在时间上相互重叠。
本发明基于如下出人意料的观察内容：除了用齿状刀具进行的操作外，无论是1200rpm或更高、优选地1600rpm或更高、甚至2000rpm或更高以及尤其2400rpm或更高的工件的非常高的转速，都能够对工件进行另一平行操作。该另一操作在其他情况下将必须在另一位置和/或在另一时间进行，这将增加制作工件所需的总时间量。
在本发明概念的特别优选实现中，该另一操作是车削过程。这允许形成另外的工件轮廓，例如除了工件的齿轮外的凹槽。在这种情况下，该车削过程甚至专门使用高转速的工件。
可替代地或者附加地，还可想到去除已经存在或正在形成在工件的齿轮的齿边缘处的毛刺。
优选地，用于另一操作的刀具可相对于工件轴线移动径向位移分量。因此，例如凹槽的深度可通过用于另一操作的刀具的相对运动变化。
在另一优选构型中，用于另一操作的刀具也可相对于工件轴线移动轴向位移分量。这允许例如凹槽的轴向定位有更多自由。
原则上，该方法适用于外齿轮齿以及内齿轮齿，并且适用于外部加工操作以及内部加工操作。
在本发明的特别优选的进一步开发中，该另一操作涉及内齿工件的加工，具体地也呈内加工过程的形式。
根据本发明的具体实施例，用于另一操作的刀具和/或其保持器优选地布置成，紧邻齿状刀具至少延伸穿过由内齿轮齿径向包围的空间的一部分。这开启如下额外的可能性，即形成在工件的内表面上的凹槽，并且还去除在背对正由齿状刀具加工的侧面的侧面上的内齿轮齿的齿边缘处的毛刺。
原则上，该方法适用于相对较宽范围内的轴线的交叉角。良好的切削特性例如通过大于15°至45°的交叉角实现，并且大进给运动在齿轮齿的加工中是可能的。在方法的特别优选实现形式中，齿轮齿的加工在15°或更小的轴线交叉角下进行。这允许有足够高转速，以获得令人满意的切削速度，但仅小进给运动也是可能的且切屑切削路径较短。关于齿的几何形状，这相当接近齿轮成形的区域。但在另一方面，优选地用至少5°并且优选地至少8°的交叉角工作。这防止材料被推到刀具之前并且切屑不再被干净地切削的问题。
本发明还要求保护一种控制程序，当在切齿机的控制装置上执行时，该控制程序控制切齿机实施如上述方法导向的方面之一的方法。
此外，从装置导向的观点看，要求保护切齿机，该切齿机用于使用被驱动成绕其旋转轴线转动的齿状刀具来去切屑展成或加工在被驱动成以非常高的转速绕其旋转轴线转动的工件上的齿轮齿，其具有用于设定轴线的交叉角以及工件的轴线和刀具的轴线之间的距离的加工轴线，并且具有用于在工件轴线的方向上改变工件和刀具之间的相对位置的至少一个加工轴线。根据本发明的切齿机本质上通过存在至少一根额外运动轴线来区别，另一加工刀具可以沿该运动轴线与工件加工啮合，具有正交于工件轴线的运动分量。
根据本发明的切齿机优点是根据本发明的方法的优点的结果。
具体地说，为了允许方法实施，有至少一个额外位移轴线，用于另一操作的刀具通过该位移轴线可以移动，具有平行于工件轴线的位移分量。
用于另一操作的刀具自身还可以是切齿机的部分。作为在上下文中设想到的特别有利特征，用于另一操作的刀具和/或其保持器以如下的方式设计并布置在机器上，即，使得它们可以至少部分占据由待加工的工件的内齿轮齿所包围的空间，而齿状刀具同时存在于该空间中。
切齿机的控制装置可以配备根据本发明的控制程序。
控制器的优选选择是控制所有加工轴线和容许位移轴线的电脑数字控制***(CNC)。加工轴线的各自驱动源优选地是直接驱动，具体地说是用于刀具主轴线和工件主轴线的旋转的驱动机构。
附图说明
本发明的另外优点、区别特征和细节将从下列参照附图的描述中变得明显，其中，
图1示出包括可用运动轴线的切齿机部分的俯视立体图；
图2示出用于另一操作的刀具如何联接到切齿机；以及
图3示出另一操作的刀具的另一布置。
具体实施方式
在俯视立体图中，图1示出了切齿机的一部分，在图1中，可以看见机器的运动轴线。切齿机设计成加工工件，其中，齿轮齿通过刀具和工件之间的操作啮合而在工件上被展成，其中，工件和刀具的各自轴线以一个角度相互交叉。在这里所示的实例中，机器用于内齿轮齿的刮削并且被称为刮削机。
刮削机100具有可旋转地支承在刮削机的机床上的固定位置的工件主轴2，其中，用于工件旋转的旋转轴线被标示为C。与刀具相关联的是水平滑架4，该水平滑架4可沿平行于工件主轴的轴线延伸的线位移轴线Z相对于机床移动。
水平滑架4承载另一水平滑架6，该水平滑架6可沿正交于滑架4的线位移轴线Z延伸的第二线位移轴线X移动。滑架4和6因此形成交叉滑动布置。
保持刀具主轴10的另一线性滑架8布置成具有绕平行于第二线位移轴线X延伸的旋转轴线A旋转的能力。可旋转滑架8的线位移轴线Y因此由绕A的转动的旋转位置确定。刀具绕平行于线位移轴线Y延伸的轴线B旋转。因此，借助绕轴线A旋转的能力，轴线的交叉角被设置用来展成和加工工件的内齿轮齿。
在所示实例中，为工件主轴和刀具主轴的各自旋转C和B提供直接驱动。根据常例，沿X、Y、Z和绕A、B、C的运动在未在图中示出的电脑数字控制(CNC)下进行。如到目前所述的刮削机100的构型属于已知技术现状。除了内齿轮齿或外齿轮齿的刮削外，机器还适合硬精加工操作以及剃刮(软剃)操作，在硬精加工操作中轴线以一个角度交叉。
然而，刮削机100包括相对于平面的另一运动装置，该平面由工件主轴和刀具主轴的各自轴线C和B限定，与刀具滑架装置4、6、8相对。该另一运动装置实现为交叉滑动装置，其中滑架14沿平行于第一线位移轴线Z延伸的第四线位移轴线Z4被可移动地约束在机床上。水平滑架14进而承载另一水平滑架12，另一水平滑架12的线位移轴线X2平行于第二线位移轴线X延伸，作为刮削机100的第五线位移轴线。虽然未严格要求，但轴线Z4和Z的平行以及X2和X的平行是有利的。在该实施例，重要的是，滑架12、14之一可以进行具有平行于第一线位移轴线Z的矢量分量的运动，而滑架12、14的另一个可以进行具有在第二线位移轴线X的方向上的矢量分量的运动。滑架12和14的驱动机构类似地在刮削机100的CNC控制下运行。
图2在水平剖视详图中示出了由未在图中另外示出的工件的内齿轮齿20包围的空间如何同时被去毛刺刀具30和被刮削轮50占据，去毛刺刀具30安装在从水平滑架12突出并附连到水平滑架12的臂16上。在刮削轮50展成内齿轮齿20的同时，去毛刺刀具30已经将在齿的左端(相对于图2所述的齿的宽度)的齿边缘去毛刺。去毛刺刀具30和刮削轮50间隔开安全距离以防止它们彼此接触。显然，如所示或呈修改的形式的去毛刺刀具30还可以用于车削在内齿工件区域中的内凹槽，该内凹槽位于内齿轮齿20后面并且未另外在图中示出。
关于加工刀具移动到其工作位置的时序，如果去毛刺刀具首先被引入以及如果刮削轮50移动到位并且仅在去毛刺刀具就位之后开始内齿的展成或加工，则是有利的。
图3表示另一实施例，其中外齿轮齿21通过刮削轮51在工件上展成。刮削的另外运动轴线未在该图中示出，但从刮削轮轴线相对于工件轴线的倾斜位置中显而易见的是，轴线以一个角度相互交叉。在图3的下部分示出的是具有另一加工刀具31的液压操作滑架，另一加工刀具31可沿外齿工件的径向方向移动并且与刮削轮51的动作行进行并地进行在工件上展成凹槽的操作。另一加工刀具31还可以用于在外齿轮齿21已经被切割之后直接对其进行去毛刺操作。
本发明不限于附图说明所提出的细节。相反地，下列权利要求书中以及前面描述中阐述的、单独使用或组合使用的特征可以是本发明在其不同实施例中的实现必需的。

Claims (11)

1.用齿状刀具(50；51)通过动力刮削对工件上的内齿轮齿(20；21)进行去切屑展成的方法，所述齿状刀具(50；51)被驱动成以1200rpm或更高的非常高的转速绕其旋转轴线转动，该工件被驱动成绕其旋转轴线转动，其中，所述刀具和所述工件在其旋转轴线以不同于零的角度相互交叉的情况下，以螺旋齿轮传动的方式进行滚动齿啮合，
其特征在于，在所述刀具的齿和所述工件的齿之间的工作啮合期间，对所述工件和/或对其内齿轮齿进行另一内加工操作；
其中，用于所述另一内加工操作的刀具(30；31)和/或其保持器被布置成，紧邻所述齿状刀具至少延伸穿过由所述内齿轮齿(20)径向包围的空间的一部分。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述另一内加工操作包括车削操作。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述另一内加工操作包括去毛刺操作。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：用于所述另一内加工操作的所述刀具(30；31)可移动，具有正交于所述工件轴线的运动分量(X2)。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：用于所述另一内加工操作的所述刀具(30；31)可移动，具有平行于所述工件轴线的位移分量。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述轴线相互交叉的所述角度是15°或更小，以及5°或更大。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述轴线相互交叉的所述角度是13°或更小。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述轴线相互交叉的所述角度是12°或更小。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述轴线相互交叉的所述角度是8°或更大。
10.动力刮削机(100)，所述动力刮削机使用被驱动成绕其旋转轴线转动的齿状刀具(50)来去切屑展成工件上的内齿轮齿(20)，该工件被驱动成以1200rpm或更高的非常高的转速绕其旋转轴线转动，具有用于设定所述轴线的交叉角以及所述工件和所述刀具的所述轴线之间的距离的加工轴线(A、X)，并且具有用于在所述工件轴线的方向上改变工件和工具之间的相对位置的至少一个加工轴线(Z)，
其特征在于：至少一个额外运动轴线(X2)，另一加工刀具(30)能够沿所述额外运动轴线与所述工件加工啮合，具有正交于所述工件轴线的运动分量；
其中，所述动力刮削机包括所述另一加工刀具(30)，所述另一加工刀具(30)和/或其保持器以如下的方式设计，即，使得它们可以至少部分地占据由待加工的所述工件的所述内齿轮包围的空间，而所述齿状刀具(50)同时存在于所述空间中。
11.如权利要求10所述的动力刮削机，包括额外位移轴线，所述另一加工刀具能够借助于所述额外位移轴线移动，具有平行于所述工件轴线的位移分量。
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