CN105246631A - 制造具有齿端修缘的非展成锥齿轮的摆动运动 - Google Patents

Abstract

一种产生齿端修缘并集成到非展成锥齿轮的***循环的运动。刀具在非展成齿轮的情况下，在进给到修正齿轮成形位置以后，斜向一边摆动成不与齿槽切削或磨削接触，而不是沿与***路径相同但方向相反的撤回路径。

Description

制造具有齿端修缘的非展成锥齿轮的摆动运动

技术领域

本发明涉及锥齿轮的制造且具体涉及提供作为制造过程的一部分的齿轮齿的齿端修缘的方法。

发明背景

螺旋锥齿轮和准双曲线齿轮的制造可以根据方法进行，该方法包括下列：

A.用圆面刀具进行连续分度端面滚齿，该圆面切削件旋转，同时工件也旋转，使得连续刀片组移动穿过连续齿槽。除了绕其中心的旋转外，切削件旋转也绕非理论展成齿轮的轴线旋转(即，展成滚动)。如果工件也用修正比旋转以保持与理论展成齿轮(展成锥齿轮)啮合，则形成修正齿。

B.用圆面刀具进行连续分度端面滚齿，该圆面切削件旋转，同时工件也旋转而没有任何展成滚动。切削件代表工件(非展成锥齿轮)的负像的一个齿。这个过程通常应用于与使用展成齿轮制造的小齿轮啮合的环形齿轮，展成齿轮与环形齿轮相同。

C.用圆面刀具进行单分度端面铣齿，该圆面切削件旋转，同时工件没有进行任何分度运动。切削件代表展成齿轮的一个齿，除了其绕其轴线的旋转外，该展成齿轮也绕理论展成齿轮轴线旋转(即，展成滚动)。如果工件也用修正比旋转以保持与当量展成齿轮(展成锥齿轮)啮合，则形成修正齿。

D.用圆面刀具进行单分度端面铣齿，该圆面切削件旋转，同时工件没有进行任何分度运动。切削件代表工件(非展成锥齿轮)的负像的一个齿。这个过程通常施加到环形齿轮，该环形齿轮与使用展成齿轮制造的小齿轮匹配，该展成齿轮与环形齿轮相同。

方法B和D因节省展成运动的时间而较快。因此，齿形在轮廓上没有渐开线形状并且也没有绕节锥卷绕。虽然，匹配件的齿形导致非展成锥齿轮的特殊、过分简单化形状，但在齿轮长度方向上的齿侧形状修正已经非常困难，乃至不可能。

允许恰好共轭齿侧中心(通过在齿廓方向和齿长方向上几乎没有或完全没有鼓形实现)所需的一个齿侧形状修正类型是修缘(或齿端修缘)。

在轮廓方向上，常见的是施加凸角到将提供在齿侧和齿根圆角之间的过渡区中的修正带的两个匹配件的切削刀片。这种修正类型可应用于方法A、B、C和D。

在齿宽方向上的齿端修缘优选地平行于小端(内侧)齿缘或大端(外侧)齿缘(或垂直于齿距线或齿根线)开始。展成过程可以仅影响始于平行于展成标记但定向成相对于齿距线成角度的线的齿形(并且因此任何类型的修缘)。这个角度随螺旋角而变化并且在最常见的情况下小于45度。因此，所需齿端修缘不能通过展成过程实现。

在齿长方向(齿宽)上，与专用机床运动有关的专用切削头设计对方法D来说是众所周知的。切削头中的不同刀片组必须用不同刀片伸出杆装配，并且当用于凸齿侧的最后刀片在小端进入齿槽时，刀具主轴必须进行快速轴向运动以在沿齿长方向离小端齿缘3至6mm的区域中比在其余齿槽中去除更多材料。齿槽粗磨必须在单独步骤中通过传统切削头在传统机床上进行。修整在机床上用一个刀具旋转每齿槽(拉削过程)的非常缓慢旋转切削件主轴(具有所述轴向运动)进行。最后修缘刀片和前面刀片之间的间距必须大于齿轮的齿宽以在修正轴向运动发生过程中避开其它刀片的切削动作。

在当今锥齿轮的高速切削中，不再使用方法D。硬质合金涂层切削件的表面速度比“拉削”过程快10倍以上，这与拉削过程中的0.5Hz相比将需要5至15Hz之间的轴向切削件运动。这种高频率难以实现并且会引起降低刀具寿命并导致不良部件质量的显著动态过程扰动。而且，具有大于部件齿宽的刀片间距的切削头不会很有生产力。

当拉削过程用于锥齿轮切削时，端面铣齿锥齿轮的硬修整操作通常是研磨。修缘允许将齿侧中心研磨成恰好共轭，而来自软切削操作的齿端修缘在研磨之后仍然存在并且操作上防止在高载荷和偏转下小端边缘接触。当今，所有端面铣齿锥齿轮的大约75％通过磨削硬修整。由于砂轮具有带间隔大约小数毫米距离的切削刃连续体(即，研磨颗粒)的旋转对称研磨面，因此如上所述的齿端修缘的产生物理上是不可能的。

发明内容

本发明涉及产生齿端修缘并集成到非展成锥齿轮的***循环的运动。发明人发现了，刀具在非展成齿轮的情况下，在进给到修正最终齿轮成形位置之后，可以斜向一边摆动成不与齿槽切削或磨削接触，而不是沿与***路径相同但方向相反的撤回路径。

附图说明

图1示出了由两个齿包围的齿槽的三维视图。齿槽具有带某一长度和某一修缘量的齿端修缘部分。

图2示出了齿和部分齿槽的三维视图。示意性切削刀具或磨削刀具在两个不同位置上画出，这两个不同位置通过移动来连接，该移动通过所示联动装置给出。

图3示出了在表示刀具绕锥齿轮的节锥或齿根锥的卷绕的小端滚动位置、中心滚动位置和大端滚动位置上的端面切削刀具的三维视图。

图4示出了形成非展成齿轮的齿槽而没有滚动运动或展成运动的端面切削刀具的三维视图。

图5a示出了形成非展成齿轮的初始设定的刀具和工件定向的二维正视图。

图5b示出了图5a所示的刀具和工件的二维俯视图。

图6a示出了展成(成形滚动)设定的刀具和工件定向的二维正视图，该展成设定将产生与图5a和5b中的设定相同的齿侧形状。

图6b示出了图6a所示的刀具和工件定向的二维俯视图。在该视图中，工件轴线与坐标系的Y4轴相同，Y4轴是展成齿轮的轴线。

图7a示出了具有轮廓切向矢量和对称矢量的非对称齿轮齿槽的二维视图。

图7b示出了为了形成等边三角形而旋转到垂直方向的对称矢量(与齿侧一起)以及一起移动的两个齿侧的二维视图。两个齿端修缘量ΔZ_A和ΔZ_E必须通过摆动平面的定向调整。

图7c示出了在ΔZ_A＝0且ΔZ_E≠0以及ΔZ_A≠0且ΔZ_E＝0的两个极端情况下的修正矢量的定向。

图8示出了具有修正量Δh、修正半径R_END和摆角的齿槽的投影侧视图。其还示出了具有在两个齿侧上的对称压力角和相等齿端修缘量的实例的齿槽的正视图。

图9示出了具有齿端修缘摆动运动所涉及的所有矢量的三维示意图。

图10a示出了在齿端修缘摆动之后的最终成形滚动设定的刀具和工件定向的二维正视图。

图10b示出了图10a所示的刀具和工件的二维俯视图。

图11a示出了在齿端修缘摆动之后的最终非展成设定的刀具和工件定向的二维正视图。

图11b示出了图11a所示的刀具和工件的二维俯视图。

图12a示出了范例计算的不工作齿侧和驱动侧的初始修正。

图12b示出了具有在不工作齿侧上的0.05mm大端齿端修缘的不工作齿侧和驱动侧的修正。

图12c示出了具有在驱动侧上的0.1mm大端齿端修缘的不工作齿侧和驱动侧的修正。

图12d示出了具有在不工作齿侧上的0.1mm大端齿端修缘和在驱动侧上的0.05mm大端齿端修缘的不工作齿侧和驱动侧的修正。

图13示出了影响齿端修缘摆动的附加总和项目的实例。

具体实施方式

此说明书中使用的术语“发明”、“该发明”和“本发明”意在宽泛地涉及此说明书和下述任何专利权利要求的所有主题。包含这些术语的陈述不应理解为限制文中所述的主题，或者限制下面任何专利权利要求的含义或范围。此外，此说明书并不试图在本申请的任何具体部分、段落、陈述或附图中描述或限制被任何权利要求覆盖的主题。应参照整个说明书、所有附图和下文的任何权利要求来理解主题。本发明能够呈其它构造，并能够以各种方式来实践或实施。还有，应理解的是，这里所用的措词和术语是为了说明的目的，而不应被认作为是限制性的。

现将参照仅示例地示出表示本发明的附图对本发明的细节进行讨论。图中，类似的结构或部件用相同的附图标记来表示。

在此使用“包括”、“具有”和“包含”及其变型意味着包含了下文所列的物品及其等效物以及附加的物件。使用字母来识别方法或过程的元素仅仅为了识别，并不意味着指示各元素应以特定次序来进行。

发明涉及产生齿端修缘并优选地集成到非展成锥齿轮的***循环的运动。发明人发现，刀具在非展成齿轮情况下，在进给到校正最终齿轮成形位置之后，可以斜向一边摆动成不与齿槽切削或磨削接触，而不是沿与***路径相同但沿相反方向移动的撤回路径。这种摆动运动优选地绕在三维空间中确定的轴线进行，以获得具有某一宽度(在齿宽方向)、某一幅值的最大修缘并且具有某一功能(像相对于离修缘起点的距离的建立的一阶、二阶或更高阶的修缘)的齿端修缘。在侧向摆动之后，刀具可通过任何路径移动，这是快速的并且避免部件和刀具之间的干涉以准备好下一齿槽加工。由于斜向一边摆动直接连接***过程并且出现刀具撤回的第一部分，因此额外时间消耗相对于传统直接刀具撤回最少。

此外，发明人发现了，退出摆动需要绕两轴的切削件倾斜变化，同时刀具中心必须绕展成齿轮轴线旋转并且工件必须旋转某个量。这四个旋转与切削件和展成齿轮中心之间的距离变化以及刀具在展成齿轮轴线的方向上的线性运动相关。所有四个旋转和两个线性运动必须在时序关系上配合。齿端修缘的展成的所述旋转和运动优选地通过在非展成***之后通过展成循环进行。非展成齿轮的制造数据通常被称为V-H基本设定，其包括四个设定：

1.V...垂直设定→在X4方向上的刀具中心位置

2.H...水平设定→在Z4方向上的刀具中心

3.MCCP...机床中心至交叉点→沿Z1轴的工件位置

4.Γ_M...机床齿根角→绕X4轴的工件定向

展成基本设定通常包括最少9个设定：

1.径向距离

2.滑动基部

3.机床偏移

4.机床中心至交叉点

5.刀转角

6.倾角

7.机床齿根角

8.中心滚动位置

9.滚动比

将两个循环类型(即，展成和非展成)组合通常被认为是不切实际的，因为其导致复杂和令人困惑的机器总和并且即使在仅小齿侧形状修正的情况下，也干扰两种类型的设定之间的连接。例如，如果作出了30分钟的螺旋角修正，则0.15mm(齿宽＝50mm)的齿端修缘将或者消失或者加倍(取决于螺旋角修正的方向)。

在本发明之前计算复杂修正运动的V-H坐标系的使用由于某些信息在较简单的V-H设定中往往会丢失而是不可能的。例如，工件的旋转位置丢失并且作为角度的切削件倾角在与不同机床齿根角(加上水平调节和机床中心至交叉点调节)相关的改进垂直设定中表示。

在下文中，非展成齿轮的展成基本设定被称为“成形滚动设定”并且过程被称为“成形滚动”。在后面解释中，非展成齿轮的V-H设定被称为“非展成设定”并且过程被称为“非展成”。发明方法基于以下原理：基于刀具压力角和进给方向的附加刀具横进给将去除在一个齿侧或两个齿侧(凸面和凹面)上的材料。为了不破坏在主齿侧部分中的齿侧形状，发明方法使刀具绕预定空间中的轴线旋转，使得刀具进给到材料中，同时移动远离齿侧中心并且也提离邻接齿端修缘的齿槽部分，由此避免与未修缘齿侧区域的任何二次齿侧接触。

图1示出了由两个齿4、6包围的齿槽2的三维视图。齿槽具有齿端修缘部分8，齿端修缘部分8具有长度和修缘量。齿端修缘部分通过将刀具定位在齿槽端部更深处的刀具运动(摆动)产生。

图2示出了齿和部分齿槽的三维视图。示意性切削刀具或磨削刀具在第一位置被抽出，在第一位置，在非展成成形过程中，该刀具加工并形成基本齿侧几何形状。刀具象征性地通过联动装置连接到表示摆动旋转轴线的摆动支座。摆动运动使刀具旋转使得该刀具提离主齿侧区域并制造具有某一长度和某一修缘量的齿端修缘部分。替代联动装置连接，三个线性运动和两个旋转运动可以在机床中配合以获得在刀具和齿轮齿槽之间的相同摆动运动。

图3示出了在表示刀具10绕锥齿轮18的节锥或齿根锥的卷绕的小端滚动位置12、中心滚动位置14和大端滚动位置16上的端面切削刀具10的三维视图。

图4示出了形成非展成齿轮22的齿槽而没有滚动运动或展成运动的端面切削刀具20的三维视图。

图5a示出了初始非展成设定的刀具30和工件32定向的二维正视图。坐标系X4、Z4是表示展成平面的展成坐标系。Y4轴位于X4和Z4的交叉点并且垂直于图平面、指向观察者。刀具中心位于轴X8和Z8的交叉点。刀具顶端轨迹在展成平面上并且因此可视为未扭曲圆。刀具和工件之间的接合区在X4-Z4坐标系的中心上方。

图5b示出了图5a所示的刀具30和工件32的非展成设定的二维俯视图。Z1是工件的旋转轴线。Z1轴和Z4轴之间的角是所谓的机床齿根角。非展成设定不能展成齿轮，但其可以使刀具轴线处于相对于工件轴线的任何可能构型来定位刀具，使刀具轴线严格垂直于展成平面X4-Z4。这种构型使用最少量参数(设定)来表示在单个有价值领地中的机床设定。这种设定可以仅用于非展成锥齿轮制造。任何滚动运动(刀具中心X8-Z8绕展成平面轴线(在X4和Z4之间相交)旋转)会损坏齿轮齿侧并形成不可用齿。

图6a示出了展成(成形滚动)设定的刀具40和工件42定向的二维正视图，该展成设定将产生与图5a和5b中的设定相同的齿侧形状。为了建立成形滚动构型，工件和刀具绕X4轴旋转直到工件轴线Z1匹配展成平面轴线Y4。在这个第一旋转之后，需要绕工件轴线Z1的第二旋转以使刀具顶端轨迹在齿轮齿的齿宽的中心跨越Z4轴。刀具的顶端轨迹现在不再在与X4-Z4平面等距的平面上，这是为什么其在图6a的视图中呈现椭圆形。刀具和工件之间的接合区随之从“在中心上放”(Z4轴)变成“在中心”位置。

图6b示出了图6a所示的刀具40和工件42定向的二维俯视图。在该视图中，工件轴线Z1与坐标系的Y4轴相同，Y4轴是展成齿轮的轴线。在该视图中，刀具顶端轨迹也呈现椭圆形，其中，在齿宽内的椭圆部分接近齿根线的方向和位置。

图7a示出了具有在凸齿侧(齿侧_A)上的轮廓切向矢量P_RTA和在凹齿侧(齿侧_E)上的轮廓切向矢量P_RTE以及在齿槽中部绘制的对称矢量V_SYM的非对称齿轮齿槽50的二维示意图，对称矢量V_SYM作为两个轮廓切向矢量的平均的矢量。凸齿侧的压力角是α_A而凹齿侧的压力角是α_E。计算为两个轮廓切向矢量的叉积的齿侧线切向矢量V_TAN用小圆圈和中心点表示，这是垂直于指向观察者的图平面的矢量的数学惯例。

图7b示出了为了形成等边三角形而旋转到垂直方向的对称矢量(与齿侧一起)以及一起移动的两个齿侧的二维视图。相对于对称矢量的压力角是在两个齿侧上的α_S。两个齿端修缘量ΔZ_A和ΔZ_E在该实例中相等并且通过使刀具沿Δh方向降低的摆动运动来实现。这通过在垂直于图平面并沿V_COR方向定向的平面上的摆动运动来实现。在这种情况下，V_COR与V_SYM相同，使得在所述平面上的摆动运动将展成在两个齿侧上的相等齿端修缘量。

图7c示出了在ΔZ_A＝0且ΔZ_E≠0以及ΔZ_A≠0且ΔZ_E＝0的两个极端情况下的修正矢量的定向。矢量V_COR从对称矢量V_SYM的位置旋转α_S到不应被修缘的齿侧。这为给向应被修缘的齿侧的斜向一边运动提供2倍α_S的效果。

图8在左部中示出了具有修正(齿端修缘)长度量Δl、深度量Δh、修正半径IR_ENDI(其是矢量IR_END的标量幅值)和摆角的齿槽52的投影侧视图。IR_ENDI计算为：

IR_ENDI＝(Δh²+Δl²)/2Δh

用如下等式计算：

＝arcsin[IR_ENDI/Δl]

图8的右部示出了具有在两个齿侧上的对称压力角和相等齿端修缘量的实例的齿槽的正视图。

图9示出了齿端修缘摆动运动所涉及的矢量的三维示意图。X4、Y4、Z4坐标系是展成坐标系，Y4为展成齿轮轴线。矢量E_X1将切削刀具的中心定位在图6a和6b中通过图画限定的位置上。R_W1是从刀具中心到顶圆(在齿轮齿槽的端面中央位置)的半径矢量。矢量P_RTA和P_RTE首先在端面中央位置使其顶端指向R_W1的顶端计算出。V_SYM和V_COR如前述计算出并也使其顶端放置在R_W1的顶端位置。齿侧线切向矢量的计算也在前面描述了；其使其端部放置在R_W1的顶端位置。摆动运动轴线(矢量V_ROT)计算为：

V_ROT＝V_TANxV_COR

在以上计算之后，V_ROT和V_COR必须绕刀具轴线Y_CUT旋转(端面中央和修缘部分的中心之间的角度)并变成V*_ROT和V*_COR。刀具半径矢量R_W1也绕刀具轴线旋转将刀具顶端定位在修缘部分起点的角度(R_W1变成R_W2)接着，摆动矢量R_END计算为：

R_END＝IR_ENDI*V_COR

修缘摆动旋转的位置由下式计算：

PV_END＝E_X1+R_W2+R_END

摆动旋转矢量V*_ROT现在位于PV_END的顶端并且连接矢量R_END和R_W2以及切削件轴线矢量V_CUT从开始摆动位置到结束摆动位置绕V*_ROT轴线一起旋转大约V*_ROT轴线固定在矢量PV_END的顶端。这个旋转数学上用旋转矩阵表示。结果是最终矢量R*_END、R_W3和V*_CUT。基本机床设定用在齿端修缘摆动之后的刀具中心位置E_X3和刀具轴线方向矢量Y*_CUT充分定义：

图10a示出了在齿端修缘摆动之后的最终成形滚动设定的刀具60和工件62定向的二维正视图。用于展成该图的修缘量沿斜齿齿轮端面的25％的修缘部分在凸齿轮齿侧(不工作齿侧)上是0.2mm。与图6a相比，在该视图中，即使0.2mm的大修缘也没有引起明显变化。

图10b示出了在齿端修缘摆动之后的最终成形滚动设定的刀具60和工件62定向的二维俯视图。用于展成该图的修缘量沿斜齿齿轮端面的25％的修缘部分在凸齿轮齿侧(不工作齿侧)上是0.2mm。刀具轴线Y8(投影矢量)和Z1轴(工件轴线)之间的指示角是34.5°，而在图6b中齿端修缘摆动之前是31.9°(刀具轴线相对于工件绕轴线X4的变化是2.6°)。

图11a示出了在齿端修缘摆动之后的最终非展成设定的刀具70和工件72定向的二维正视图。在非展成设定中，刀具顶端轨迹位于X4-Z4平面上并且表示为圆。相对于图6a的变化视觉上不明显。

图11b示出了图11a所示的刀具70和工件72的二维俯视图。刀具轴线Y8(其在非展成设定中位于图平面Y4-Z4上并因此与刀具轴线矢量V*_CUT相同)和Z1轴线(在平面Y4-Z4上的工件轴线)之间的指示角是36°，而在图5b中齿端修缘摆动之前是34.1°(刀具轴线相对于工件绕轴线X4的变化是1.9°)有视觉上不明显的额外变化。相当大齿端修缘量的机床设定的极小变化表明本发明修缘方法的高有效性。还表明了这种小机床运动仅需要少量的额外加工时间。例如，40度/秒的真实机床齿根角运动将需要48毫秒的额外加工时间。

图12a示出了试样计算的不工作齿侧和驱动侧的初始修正。在演示平面的三度投影上面的弯曲表面表示在长度和轮廓方向上的鼓形。在长度和轮廓方向上的一个增量等于9mm。在垂直方向(修正方向)上的一个增量等于0.1mm。

图12b示出了具有在不工作齿侧上的0.05mm大端齿端修缘的不工作齿侧和驱动侧的修正。随着在具有齿的投影长度的25％的长度的部分上(在不工作齿侧修正图中的左边)的修正增加，这个修缘可看见。与图12a相比，可以在驱动侧修正上注意到在0.005mm范围内的小副作用。副作用可以通过图9中的旋转角小增加量Δα来消除。

图12c示出了具有在驱动侧上的0.1mm大端齿端修缘的不工作齿侧和驱动侧的修正。随着在具有齿的投影长度的25％的长度的部分上(在驱动侧修正图中的左边)的修正增加，这个修缘可看见。在未修正的不工作齿侧的修正上没有副作用(与图12a中的初始不工作齿侧修正相比)。

图12d示出了具有在不工作齿侧上的0.1mm大端齿端修缘和在驱动侧上的0.05mm大端齿端修缘的不工作齿侧和驱动侧的修正。随着在具有齿的投影长度的25％的长度的部分上(在不工作齿侧和驱动侧修正图中的左边)的修正增加，这个修缘可看见。齿端修缘的幅值和长度可以用参数ΔZ_A、ΔZ_E和Δl来控制。

图13示出了具有用于切削机或磨削机的附加项目以实现齿端修缘摆动的总和(summary)部分，该齿端修缘摆动使驱动侧齿侧在大端处修缘0.1mm(如图12c所示)。图13中的总和仅包含二阶系数。二阶齿端修缘连接基部齿侧表面并且修缘部分平滑而没有台阶或刻痕。一阶和高阶及其组合也是可能的。

总和项目56是在开始摆动位置处的当量刀具径矢位置(图9中的R_W2)。项目58是在摆动运动结束的当量刀具径矢位置。这个位置可以等于或大于在大端齿缘的位置。项目59是当量刀具径向矢量旋转通过修缘部分的角速度。

项目ER1至ER19是在修缘运动过程中改变非展成设定的系数，该系数具有优选地像泰勒级数展开一样书写的多项式。例如，系数ER17至ER19根据在机床控制计算机中执行的下列计算改变机床齿根角：

其中：Γ_M...机床齿根角

Γ_M0...基本机床齿根角

VM1...总和的项目ER17

VM2...总和的项目ER18

VM3...总和的项目ER19

总和的项目56

当量刀具径矢的实际摆动位置

诸如工件旋转相位角刀具中心的垂直位置V、刀具中心的水平位置H和轴向工件位置MCCP的所有其它机床设定的变化类似于机床齿根角Γ_M来计算。

在齿端修缘摆动总和中编号为69和70的两个项目是在齿端修缘摆动之后限定相对撤回方向的刀具坐标系中的两个角度。因为从齿槽取出刀具的错误路径会导致精加工齿侧的二次切割或损坏，因此沿修正方向撤回是关键的。

发明人发现了使用具有其自由度的成形滚动设定以计算一组运动的方法，这一组运动在非展成齿轮的制造过程期间叠加在成形滚动设定上以实现非展成主齿侧与齿端修缘的平滑连接。发明人已经发现将展成运动转换成V-H运动而没有丢失工件相位角关系的解决方案，该方案包括下列步骤：

-从初始非展成设定用矢量和矩阵符号建立成形滚动设定。

-在辅助计算中将新成形滚动设定反向转换成非展成设定并计算参考工件相位角。

-确定摆动轴线和定位旋转轴线的位置矢量，使得刀具(切削件或砂轮)当其绕该轴线摆动(旋转)时会在一个或两个齿侧表面(从在齿侧中的起始线到齿缘)上形成所需修缘，去除所需修缘量并且也为了避免在重新进行旋转过程中二次(齿侧损坏)材料去除。

-将刀具从初始成形滚动位置摆动到最终齿端修缘位置。

-用矢量和矩阵符号计算在最终齿端修缘位置上的成形滚动设定。

-成形滚动设定到非展成设定的转换。

-在最终齿端修缘位置上的工件相位角的计算。

-变量增量(Δ)设定的计算(在齿端修缘移动之后的非展成设定减去在齿端修缘移动之前的非展成设定)。工件相位角的变量增量(Δ)值从在齿端摆动位置上的工件相位角减去来自辅助计算的工件相位角(在非展成设定已经转换成成形滚动设定之后)计算出。

-计算连接“之前”设和“之后”设定的运动系数(优选地，二阶系数)。这些系数应用于四设定的V-H基本设定和附加工件旋转。导程函数可以是时间。

发明人还发现了，如果摆动轴线从位于修缘部分的中心的轮廓切向矢量计算出，则可以获得与避免二次齿侧损坏接触有关的在凸齿侧和凹齿侧上的独立齿端修缘的所需条件。齿侧轮廓切向矢量的各单分量的算术平均导致齿槽对称矢量。轮廓切向矢量的叉积得到齿导程切向矢量。如果齿侧修缘不同量，则齿槽对称矢量必须绕齿侧导程切线旋转。旋转可以确定成在一个齿侧上没有产生修缘而在相反齿侧上产生所需修缘。为了阻断对不应被修缘的齿侧的任何齿侧接触，能够使齿槽对称矢量旋转超过零修缘的角度。对称矢量旋转的结果是修正矢量。修正矢量乘以产生齿端修缘半径矢量的半径值(其产生于在所选修缘部分长度内的所需修缘)。在当量刀具顶端(在非展成和成形滚动的基本设定中，定向在平均端面位置)绕刀具轴线旋转到齿端修缘的起始位置之后，齿端修缘半径矢量接着用其端部连接到当量刀具顶端。摆动轴线通过修正矢量与齿侧线切向矢量(基于修缘部分的中心)之间的叉积来计算出并位于齿端修缘矢量的顶端。

在从修缘部分起点到修缘部分末端的当量刀具旋转(具有可能过调量)过程中，摆动轴线使齿端修缘半径矢量与在不同位置上的当量刀具径向矢量一起旋转。刀具中心的新位置和新切削件轴线矢量允许计算新成形滚动基本设定。在摆动旋转过程中，工件空间上保持在固定位置而没有平移运动或旋转运动。整个修缘运动基于固定齿轮。矢量和矩阵转换成非展成(V-H)设定的前后将减少移动设定的数量，但这些设定将包括绕工件旋转相位角的修正工件旋转。

摆角可以计算出使得刀具不与工件接触，或者其可以确定成使得在摆动结束，在齿缘的某些小接触仍存在。在任一种情况下，刀具沿限定路径撤回以避免刀具的额外齿侧接触。该直的或圆形的撤回路径应指向在R_END*的相反方向上的起点。在将刀具顶端放置在齿槽外面的少量最初移动之后，在***下个齿槽之前需要最快可能移动到初始位置。

非展成***在***结束使用驻留时间以允许在刀具撤回之前“自由切削”或“无火花”。撤回方向通常是沿同一矢量(或圆形路径)但方向上与***方向相反。在所需齿端修缘的情况下，摆动运动可以在驻留时间之后开始(甚至可以允许驻留时间减少)并且无缝终止于快速撤回(第一部分在R_END*方向上而第二部分在***下一个齿槽所需的起始位置的方向上)。在齿端修缘摆动之后不需要额外驻留时间。如果产生齿端修缘，则额外加工时间是原始***和驻留时间的大约25％或更少。

虽然已经就端面铣齿讨论了本发明，但本发明不限于此。端面滚齿(连续分度)方法可同样实现本发明的优点。此外，发明方法可以实践成在齿端产生倒角和/或去除毛刺。本发明由于摆动运动集成在非展成***和撤回之间而能够缩短加工时间。

本发明提供了由于转换成成形滚动并反向转换成非展成设定而利用所有展成自由度的能力。因此，在主齿面形成和齿端修缘过程中，发明方法能够连续表示成具有V-H设定的非展成过程。虽然工件相位角在与V-H设定的来回转换中丢失，但具有其辅助计算的方法产生修正工件相位角。而且，二次切割和干涉通过为在修缘部分的中心中的修正矢量和旋转矢量选择参考横截面来避免。

虽然本发明已经根据齿端修缘加工的非展成设定转换成成形滚动设定以及接着反向转换成非展成设定进行了描述，但本发明不限于此。方法可以完全通过非展成齿轮的成形滚动(展成)设定来实施，或者可以完全通过V-H设定来实施而没有上述的转换和反向转换。如上所述，方法还可用于对工件实施倒角和/或去毛刺操作。

尽管参照较佳实施例对本发明进行了描述，但应当理解，本发明并不限于其特定形式。本发明旨在包括对本发明所属领域的技术人员显而易见的、不偏离所附权利要求书的精神和范围的各种改型。

Claims (10)

1.一种用刀具加工锥齿轮工件以在所述工件上形成多个齿面的方法，其中，所述齿面中的每个具有预定长度，所述方法包括：

将所述工件与所述刀具接合，

将所述刀具相对于所述工件进给到所述工件中的预定深度，由此形成齿槽并限定相邻齿面，

使所述刀具相对于所述工件移动，由此齿端修缘部分通过所述刀具形成在所述相邻齿面中的至少一个的一端处，所述刀具的所述移动是通过使所述刀具绕摆动枢转轴枢转来限定的角摆动运动所述摆动枢转轴的位置取决于所述齿端修缘部分的长度(△l)和深度(△h)，

从所述齿槽撤回所述刀具。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动和所述撤回基本上彼此同时进行。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法根据非展成V-H基本设定定义。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动根据展成基本设定定义并接着转换成非展成V-H基本设定。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刀具是切削刀具。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刀具是磨削刀具。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动还包括所述工件绕工件旋转相位角的旋转。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加工是端面铣齿。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加工是端面滚齿。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在沿所述角摆动运动的所述移动过程中，用所述刀具对所述工件进行倒角和/或去毛刺。