用於銑削帶齒傳動元件的齒的齒銑削刀具和方法

2023-07-13 13:11:31

專利名稱：用於銑削帶齒傳動元件的齒的齒銑削刀具和方法
技術領域：
本發明關於利用銑削刀具銑削帶齒傳動元件的一排齒的方法，該帶齒傳動元件具有直齒構造，銑削刀具可繞銑削刀具軸線旋轉並且在其周圍具有可互換的切削刀片，所述可互換的切削刀片被布置成使得當銑削刀具靠近帶齒傳動元件時，切削刀片接合到在相鄰齒之間的間隙內或者生成那些間隙。
背景技術：
這樣的銑削刀具從例如DE102008063858已知。已知的銑削刀具的意圖是，在沿著齒接合移動到相應的齒間隙內之後或在沿著齒接合移動到相應的齒間隙內時以線性方式移動，也就是說，平行於齒的背面，其中銑削刀具軸線在這樣的線經過後傾斜，從而沿著呈平行關係中的一條新線移動。這得到平行於齒的背面延伸的齒廓條帶。取決於在這種情況下所包括並且分別由於銑削刀具軸線相對於待銑削的齒更多或更少地顯著傾斜移動所產生的線的數量和密度，這得到略微刻面的齒形。應當指出的是，這種已知銑削刀具的優點在於:與其它傳統銑削方法相比，通過這種方法利用同一個銑削刀具基本上能產生可在很大範圍內變化的齒廓，因此如果要產生另一個齒形狀時，無需更換銑削刀具。特別地，也能利用該銑削刀具和所描述的方法產生弓形齒構造。在那種情況下使用的銑削刀具的切削刃分別為了這個目的延伸相對於銑削刀具軸線明顯不同於90°的角度，也就是說，那些切削刃不在垂直於銑削刀具軸線定向的平面中。帶齒的傳動傳送裝置實際上常常也具有直齒構造，其中，因此齒的背面沿著直線延伸。在某種程度上，帶齒的傳動傳送裝置還包括所謂的螺旋齒構造，其中齒的背面在任何情況下在俯視圖中從上方沿著直線延伸，在該情況下，在側視圖中，其不具有曲率或僅具有微小的曲率，也就是說，例如在具有大直徑和/或小寬度和大量齒的齒輪的情況下。齒寬度或齒輪寬度在這種情況下對應於齒的背面的長度(在螺旋齒構造的情況下，也乘以在齒的背面與齒輪的軸線之間的角度的餘弦)。本發明的目的特別地在於合理地產生這樣的直齒構造，同時也具有聞品質輪廊構造和輪廊表面。此外，還已知銑削帶齒傳動元件的齒的其它方法，使用所謂的刀頭，刀頭通常具有這樣的切削刀，所述切削刀布置在圓弧上並且以基本上軸線平行關係延伸並且接合到相應的齒間隙內，其中，各個切削刀或者多個連續布置的刀的相應輪廓的切削刃構造對應於所期望的齒廓或齒間隙輪廓。另一種齒輪產生方法也是已知的，其被稱為「滾切法」或「滾銑」。但是，如果分別產生不同的齒廓時，這種方法產生效率相對不高，如在刀頭的情況下，針對給定的齒廓，每個切削刀均被特殊地設計或適應，並且必須分別被更換或再調整以產生新輪廓。滾銑刀具也只是曾被設計用於給定的齒廓。相比而言，利用最初提到的銑削方法，其無可否認地能利用同一個銑削刀具產生大量不同的齒廓，但是在此方面總是存在上文所提到的缺點:齒廓或多或少被嚴重地刻面。

發明內容
與現有技術相比，本發明的目的在於提供一種銑削帶齒傳動元件的齒的方法，該方法具有本說明書的開頭段落中所闡述的特徵，這種方法除了具有較高的生產率之外，也允許在沒有刻面的情況下產生很精確的齒廓形狀，甚至在不更換或再調整安裝到銑削刀具上的切削刀片的情況下，能利用這種方法生成相對複雜的齒廓。通過使用銑削刀具實現了這個目的，其中，在切削刀片被安裝到銑削刀具的情況下，該切削刀片具有這樣的至少一個切削刃，該切削刃在徑向上並且相對於銑削刀具軸線垂直地延伸，並且在銑削齒廓時，銑削刀具軸線在垂直於齒的背面的縱向延伸的平面中定向，並且在繞銑削刀具軸線旋轉的切削刀片接合移動到帶齒傳動元件的表面或齒間隙內期間，該銑削刀具軸線在所述平面中樞轉過一定角度，該角度覆蓋所期望的齒廓表面的所有法線的範圍。如已經提到的那樣，根據本發明的方法主要用於並且有利於具有直線齒構造的齒，也就是說，齒的背面沿著直線延伸的齒。這樣的齒常常存在於直齒的齒輪、齒條和其它帶齒傳動元件上。特別地，也能通過根據本發明的方法產生在較大半徑和較大量齒的齒條和齒輪上的某些帶螺旋齒的傳送元件。直齒也存在於所謂的錐齒輪上，錐齒輪的包絡表面為圓錐形表面，更具體地說是相對於圓錐軸線最大限度為90°的錐角。在相對於圓錐軸線最大限度為90°的錐角的情況下，錐齒輪為平級錐齒輪(flat level gear wheel)，它的齒能在徑向上延伸或者也相對於徑向成一定角度。即使在相對較小錐角的情況下，直齒也能在包含圓錐軸線的平面中延伸或者也可相對於這個平面傾斜，但在此情況下，齒的背面位於相同圓錐表面上且齒底表面也全都位於共同的圓錐表面上，但共同圓錐表面具有大體上略微小的錐角，使得齒的背面的假想圓錐表面的錐尖與齒底表面的假想圓錐表面的錐尖重合。於是，各個齒具有不同的齒高，該齒高從進一步徑向向外安置的部分向徑向內部連續減小，根據在兩個圓錐表面之間的減小的間隙寬度，兩個圓錐表面的錐尖重合但其涉及不同的錐角。但在原則上，也能設想到其中齒底表面限定與齒的背面相同錐角的錐齒輪。在此情況下，齒將具有恆定的高度，即，全都相同的高度。由於在給定錐齒輪上的齒數是恆定的，所以齒廓從徑向向外安置的區域到徑向向內安置的區域變得更窄。取決於銑削刀具的直徑並且取決於相應齒的長度(平行於齒的背面測量)，能通過一道或也可能兩道或更多道工序或銑削操作產生齒廓。在此方面，銑削刀具軸線相對於帶齒傳動元件的樞轉移動未必表示銑削刀具軸線在空間的樞轉移動，而是也可能帶齒傳動元件合適地樞轉，而銑削刀具軸線保持其在空間中的方位，以便實現銑削刀具軸線相對於齒傳動元件或其齒廓的相對樞轉移動。這特別地用於產生齒輪，在齒布置的產生期間，齒輪例如能簡單地繞其輪軸線旋轉，而銑削刀具僅平移移動且銑削刀具軸線保持其方位。因此，根據本發明的表達「銑削刀具軸線的樞轉移動」涵蓋了在帶齒傳動元件和銑削刀具之間的所有相對的樞轉移動，無論是這些元件中的哪一個元件實際上在空間上或者在相對應的工具機上或相對應的工具機中樞轉。
在此方面，銑削刀具的平移移動通常在垂直於齒的背面的平面中並且相對於銑削刀具軸線具有可獨立控制的軸向和徑向分量。根據本發明的方法的進一步優選的構造、相關聯的銑削刀具和相對應的切削刀片在從屬權利要求中陳述。因此，根據變型，提出:在旋轉銑削刀具和切削刀片接合移動和樞轉移動期間，帶齒傳動元件在一排齒的方向上平移地移位或者在帶齒傳動元件為齒輪的情況下，該帶齒傳動元件繞帶齒傳動元件的軸線旋轉，如上文中已經描述的那樣。在另一變型中，提出:切削刀片從銑削刀具主體的外周圍在徑向上突出且在彼此相對的側上具有垂直於銑削刀具軸線的平行切削刃，其中彼此相對的切削刃分別用於連續地生成相鄰齒的齒側面，該齒側面與齒間隙呈相對關係。在另一變型中還提出，切削刀片額外地具有這樣的切削刃(9)，該切削刃(9)被設置在繞銑削刀具軸線(21)的圓柱形表面中並且具有平行於銑削刀具軸線(21)的分量，其中通過使銑削刀具徑向地並且與由兩個相鄰齒的背面所限定的平面垂直地靠近齒元件，所述額外切削刃用於生成齒間隙的底部，其中銑削刀具軸線分別被設置成與齒面當前生成的平面區段垂直。具體而言，根據本發明用於產生界定齒間隙的齒廓的方法包括以下步驟:a)通過使銑削刀具利用由切削刀片所限定的切削圓，與齒輪(20)軸線(15)平行地切開齒輪坯(20)的圓柱形表面一個與齒高相對應的深度，在齒輪坯(20)的圓柱形表面中產生凹槽，b)將銑削刀具從凹槽拉出並且將該銑削刀具進給到齒的背面的軸向位置，沿著該軸向位置，在界定凹槽或相對應的齒間隙的齒尖處產生輪廓，其中齒輪旋轉就位且銑削刀具相對應地跟蹤該齒輪，使得銑削刀具的切削刃(8)垂直於輪廓的徑向外端部的法線，以及c)旋轉齒輪並且同時通過軸向和徑向平移來跟蹤銑削刀具，其中銑削刀具軸線保持其在空間中的方位並且持續地產生齒廓。在合適齒寬度或關於銑削刀具直徑與齒寬度的合適比例的情況下，在平行於第一平面的至少一個另外的平面中重複接合移動和樞轉移動的過程。在用於產生錐齒輪的變型中提出，齒的背面在一圓錐形表面上延伸，該圓錐形表面相對於圓錐形表面的軸線傾斜。在這種情況下，相對於圓錐軸線測量到的圓錐形表面的角度在0°與90°之間，優選地在10°與80°之間。具體而言，一種用於產生錐齒輪的方法可包括以下步驟:a)通過使銑削刀具利用由銑削刀片所限定的切削圓，以相對於齒輪坯(20)的圓錐形表面的圓錐軸線一定的傾斜角度，切開所述圓錐形表面一個與齒高相對應的深度，在齒輪坯(20)的圓錐形表面中產生凹槽，該傾斜角度對應於待產生的錐齒輪的齒底部的錐角，b)將銑削刀具從凹槽拉出並且將銑削刀具的切削圓進給到齒的背面的軸向位置，在齒的背面的該軸向位置，在界定凹槽或相對應的齒間隙的齒尖處產生輪廓，其中齒輪繞圓錐軸線旋轉且銑削刀具相對應地跟蹤該齒輪，使得銑削刀具的切削刃(8)垂直於齒廓的徑向外端部的法線，以及c)相對於銑削刀具軸線，旋轉齒輪並且同時通過軸向和徑向平移來跟蹤銑削刀具，其中銑削刀具軸線保持其在空間中的方位並且持續地產生輪廓。在這種情況下，銑削刀具相對於銑削刀具軸線的軸向和徑向平移對應於相對於待產生的錐齒輪的圓錐表面的在圓錐軸線上的錐尖近似恆定間隔的移動，其中銑削刀具軸線分別平行於圓錐表面的切線延伸。此處也要指出的是，銑削刀具能實際上在空間中僅執行平移、軸向和徑向移動，同時，錐齒輪或錐齒輪坯也旋轉。用於產生齒廓的相對應的銑削刀具具有可旋轉的、旋轉對稱的主體和位於主體周圍的凹部，切削刀片被接納在凹部中，其中切削刀片具有這樣的切削刃，該切削刃被設置在徑向平面中並且在徑向上延伸且在徑向延伸超過主體的具有凹部的部分的周圍表面至少6mm ο因此，由在垂直於銑削刀具軸線的平面中的切削刃生成齒廓。用於上文所描述的方法中的銑削刀具的相對應切削刀片呈切向可反轉的切削刀片的形式，該切削刀片在退切面上的平面圖中具有伸長的平行四邊形，該伸長的平行四邊形的長度超過寬度至少兩倍並且具有中心固定內孔，其中固定內孔的邊緣在離平行四邊形的縱向上的端部至少12mm的間隔的位置。在這種情況下，切削刀片在其設置於平行四邊形的縱向端部的切削部的至少8_的範圍上具有切向前刀面和與前刀面鄰接的退切面，所述切向前刀面帶兩個平行切削刃，退切面與前刀面成小於90度的角度。總而言之，一種銑削帶齒傳動元件的一排齒的方法，所述帶齒傳動元件具有直齒構造，其中，帶齒傳動元件為錐齒輪，利用銑削刀具，銑削刀具可繞銑削刀具軸線旋轉並且在銑削刀具的周圍具有可互換的切削刀片，所述切削刀片被布置成使得當銑削刀具靠近帶齒傳動元件時，切削刀片接合到相鄰齒之間的間隙內或者生成這些間隙，該方法的特徵可在於，使用銑削刀具，其中在切削刀片被安裝到銑削刀具上的情況下，該切削刀片具有這樣的至少一個切削刃，所述切削刃在徑向上並且相對於銑削刀具軸線垂直地延伸，其中在銑削齒廓時，銑削刀具軸線在垂直於齒的背面的邊緣的平面中定向，齒的背面界定所期望的輪廓表面，且在繞銑削刀具軸線旋轉的切削刀片接合移動到帶齒傳動元件的表面或帶齒傳動元件的齒間隙內期間，銑削刀具軸線在所述平面中樞轉過一定角度範圍，該角度範圍覆蓋待產生的齒的齒廓表面的所有法線的範圍。由於在銑削刀具上的切削刀片在一圓(其直逕取決於具體使用的銑削刀具)上移動並且由於利用根據本發明的方法，在銑削刀具軸線的樞轉移動期間，由切削刀片的相應徑向外切削刃部分僅在齒間隙中的一點到達齒間隙的最深點，其取決於銑削刀具的直徑和相應齒的長度，所以無論銑削刀具的切削刀片的自由端所沿的圓弧是否充分靠近齒間隙的底部以在齒的兩端，也就是說在整個齒寬度上形成完整的齒廓。若需要，則當切削刀片在齒間隙中具有其最深接合位置時，銑削刀具軸線也可平行於齒的背面的縱向延伸移位，以便生成齒間隙的底部和在齒間隙的底部的任何突起，其中，其精確地生成底切構造的突起，在這兩個或更多個銑削操作之間，銑削刀具軸線能更多或更少地傾斜(與齒的背面成平行關係)。特別地，能通過這樣的銑削操作，在帶齒傳動元件的(最初仍平滑或未結構化的)表面中生成第一空隙或第一間隙，且然後從第一空隙或第一間隙開始，通過根據本發明的方法，生成鄰接齒廓。
雖然，以銑削刀具軸線相對於齒的背面的縱向延伸的固定位置來產生實際齒廓，然而在此情況下，也可在兩個或更多個位置重複銑削操作，相對於銑削刀具軸線沿著齒的背面移位，銑削刀具軸線進行樞轉移動並且生成齒間隙或者接合到齒間隙內，如果相對於由銑削刀具的切削刀片所限定的切削圓相對應較大的齒寬度需要那樣的話。在這樣的情況下，實現了銑削刀具軸線繞例如在銑削刀具軸線的延長線上在銑削刀具外側的一點的樞轉移動，其中該樞轉移動能同時也與相應齒的相對於糹先削刀具的平移移動疊加。雖然在本發明的優選構造中，帶齒傳動元件繞平行於齒的背面延伸的軸線旋轉，而銑削刀具保持其在空間中的方位，但同時，以平行於和垂直於其軸線(且也垂直於齒的背面的縱向延伸)的平移而移位以遵循帶齒傳動元件的移動並且在這種情況下銑削齒廓。特別地，在齒輪具有直齒構造的情況下，樞轉軸線為齒輪的軸線。雖然在螺旋齒輪的情況下，齒輪的旋轉軸線不同於齒的背面的方向，在此情況下，仍然實現齒輪繞其旋轉軸線的旋轉，但銑削刀具軸線在垂直於齒的背面的平面中做平移移動。已經提到了能在齒寬度上的各個位置重複對於齒廓的銑削操作，特別是在該情形涉及相對較寬齒的情況下，在此情況下，關於銑削刀具的半徑或直徑，將分別產生這種關係。例如，在許多實際情況下，可通過根據本發明的方法，以單道工序，就能易於銑削具有多達銑削刀具半徑最多30%的寬度的齒，如果這樣，這時在相應齒的端部處不再與銑削刀具接合的區域足夠靠近齒間隙的底部，並且當齒在相對安置的帶齒傳動元件上滾動時，該區域並不接合。如果齒寬度明顯大於銑削刀具半徑的30%，那麼將必須分別沿著齒寬度以銑削刀具半徑例如30%或更小的間隔重複。(在每種情況下平行於齒的背面來測量齒寬度)。理想地，相對應的銑削刀具的構造使得切削刀片從銑削刀具主體的外側周圍在徑向上突出足夠遠，例如，突出至少齒根高度，並且在其兩個彼此相對側具有垂直於銑削刀具軸線的平行切削刃，使得相對安置的切削刃能分別連續地用於生成在相鄰齒的齒間隙成相對關係的齒側面。當使用背對銑削刀具前端的切削刃時，銑削刀具軸線相應地進一步樞轉，與利用相對安置的切削刃來產生齒廓不同，因為切削刀片的後切削刃(其遠離前端)必須各垂直於即將產生的輪廓表面區域的法線定向。應了解齒根高度能在較寬限度內波動，在這方面，在實際中相關的範圍在Imm齒根高度與150mm齒根高度之間。替代地，也能使切削刃突出超過銑削刀具的外側周圍的徑向距離與銑削刀具軸線相關，因為所用銑削刀具的大小或半徑或直徑通常適應齒輪大小的特定範圍和相對應的齒根高度。這樣表達的上文所提到的切削刃的徑向突出距離應在銑削刀具半徑的2%與20%之間，優選地在5%與16%之間且通常大於8%。理想地，切削刀片在其自由端還具有端部切削刃，端部切削刃位於圍繞銑削刀具軸線的圓柱形表面中並且相對應地具有平行於該軸線的分量，其中，該額外的端部切削刃用於生成齒間隙的底部，通過使銑削刀具徑向地並且與由兩個相鄰齒的背面所限定的平面垂直地靠近該帶齒傳動元件並且也可能平行於齒的背面的方向移動穿過齒間隙。用於產生齒廓的相對應的銑削刀具實現了本發明的目的，這種銑削刀具具有可旋轉、旋轉對稱的主體和位於主體周圍的凹部，切削刀片被接納在凹部中，其中，切削刀片位於徑向平面中並且具有這樣的切削刃，該切削刃在徑向上延伸並且還在徑向以至少齒根高度延伸超過具有凹部的主體部分的周圍表面。已經在上文中更詳細地描述了可能的齒根高度和與銑削刀具半徑有關的徑向突出距離。需要這樣的徑向突出尺寸，因為在徑向突出的切削刀片的端部必須接合到齒間隙內，並且此外，在銑削刀具主體不觸碰相鄰齒中的一個的情況下，在銑削刀具主體的側部上的銑削刀具軸線朝向帶齒傳動元件傾斜，這種觸碰將防止齒進一步接合移動到齒間隙內或者銑削刀具軸線所必需的傾斜移動。在優選實施例中，在前刀面的平面圖中，相關聯的切削刀片具有窄矩形的形狀，其中窄側最大對應於帶齒傳動元件底部的齒間隙寬度並且其中矩形前刀面的縱向側具有兩個平行切削刃，其中切削刀片足夠得長，使得在該切削刀片被安裝於銑削刀具主體上的情況下，切削刀片分別以至少齒根高度mm突出超過銑削刀具的周圍。優選地，突出距離為齒根高度的1.1倍並且因此匹配用它來產生的齒的高度。在較大齒根高度的情況下，超過銑削刀具主體的突出尺寸分別超過齒根高度至少10%，優選地至少15%。


從下文優選實施例的描述和附圖，本發明的另外的優點、特點和可能的用途將會顯而易見，在附圖中:圖1A、圖1B和圖1C示出了根據本發明的銑削刀具的三個不同視圖，其中，在圖1B和圖1C中還可看到所裝配的切削刀片，圖2A和圖2B示出了根據本發明的切削刀片的俯視圖和側視圖，圖3至圖5示意性地示出了根據第一方法的通過使銑削刀具軸線在相對於齒輪軸線進行樞轉移動的同時進行徑向移動的齒廓產生過程，圖6和圖7示出了根據第二方法的在不使工具機中的銑削刀具軸線傾斜的情況下，通過使齒輪繞其軸線旋轉的同時使銑削刀具在軸向和徑向進行平移移動來產生齒輪的優選圖，圖8和圖9不意性地不出了直齒維齒輪，在圖8中為透視圖，並且在圖9中為截面圖，以及圖1Oa至圖1Oc示出了根據本發明的替代銑削工具的各種視圖。
具體實施例圖1A示出了銑削刀具主體10的前端平面圖，而圖1B和圖1C示出了以相對於彼此轉動了 90°的兩個側視圖示出了銑削刀具主體10。總體上以10標示的銑削刀具主體包括截頭圓錐主體部分1、後圓柱形固定突出部2和前圓柱形擴大部3，用於切削刀片5的接納槽4被設置在銑削刀具主體10的前端的外圍，在該情況下一共有十二個切削刀片5。切肖IJ刀片的數量可在較寬限度內變化，例如在4與40個之間。在圖1A的平面圖中示出了切削刀片5，切削刀片5裝配到接納槽4中的兩個接納槽內且其在退切面的側視平面圖中具有平行四邊形的形狀，且每個切削刀片均具有至少一個固定內孔22，在該情況下該固定內孔22處在中心，且通過接合到設置在刀座表面內的相對應的內孔7內的螺釘來固定該固定內孔22。箭頭P示出了在操作中銑削刀具的預期旋轉方向。切削刀片呈可反轉的切削刀片的形式，每個切削刀片具有兩對平行輪廓切削刃8和一個端部切削刃9。儘管這僅可在圖1中由本領域技術人員看出，但是在任何情況下，在接納刀座的徑向內端具有相應的退切凹部(relief recess),切削刀片5的相應的未作用的、向內設置的切削刃8、9自由地設置在退切凹部中且因此受到保護避免磨損，而切削刀片的作用的端部分別以至少齒根高度，例如在齒根高度5mm的情況下以6mm突出超過圓柱形擴大部3的外周。而且也如圖2所示，每個切削刀片5具有平行切削刃8和端部切削刃9，平行切削刃8沿著前刀面11呈相對關係,用於產生齒廓表面12a、12b ;13a、13b ;端部切削刃9平行於銑削刀具軸線20延伸，利用端部切削刃9來銑削齒間隙的底部16，其中相同的切削刃8、9和前刀面11被設置在平行四邊形切削刀片5的直徑相對的端部。在前刀面11的平面圖中，切削刀片具有窄矩形切削刃輪廓。從圖1A和圖1C明顯看出切削刀片5以其自由端突出超過銑削刀具主體10的圓柱形擴大部3的邊緣。在此情況下，切削刃8、9分別在與銑削刀具軸線垂直的平面中延伸且其假想延長線近似延伸穿過銑削刀具軸線，而輔助切削刃或端部切削刃9平行於銑削刀具軸線延伸。提供這些輔助切削刃9用以產生齒間隙的底部。圖4至圖7示出了用於在例如齒輪的相鄰齒之間產生齒廓或齒間隙的兩種替代方法，其中這將同樣適用於齒條和齒輪區段。在這方面，圖4示出了與實心輪的外周部的徑向接合，從而產生齒間隙16和齒間隙的底部16a。通過使銑削刀具軸線在徑向進給的同時傾斜來產生齒廓，如下文所描述。圖3至圖7總是基本上示出將產生的齒輪部的相同部分且銑削刀具10也總是相同，在此方面，在所有相同的部分中也使用相同的附圖標記，但另一方面為了更加簡便，並未在附圖的所有部分中示出全部附圖標記，而是將所有附圖標記分配到圖的各個部分。在圖3所示的方法的第一部分，如圖3 (a)所示的銑削刀具10從原始圓柱形齒輪坯的表面前方行進到齒間隙16的區域內，切削刃8相對於齒輪與徑向平行定向。在步驟3(b)中，旋轉銑削刀具10，利用其切削刀片5在徑向移動到對應於所謂齒根高度的深度且因此生成齒間隙16和齒間隙的底部16a的一部分。以小於前刀面寬度(或輔助切削刃9的長度)的特定間隔重複步驟3 (c)和(d)中的操作。這導致具有基本上平行側面的凹槽，凹槽的深度近似對應於齒高，並且凹槽的寬度在切削刀片厚度或前刀面的一倍與兩倍之間。由於所必需的后角，前刀面的寬度也限定切削刀片的在切削刃8a、8b後方的最大厚度。然後，銑削刀具遠離齒輪在徑向上移動並且沿著齒的背面移動到開始仿形切削操作的位置。圖4以六個單獨步驟4 (a)至4 (f)示出了產生與齒13相鄰的齒12的下廓12b。在銑削刀具軸線20傾斜移動期間，銑削刀具同時繞該軸線20旋轉且同時從齒輪的外側周圍接合到齒間隙16內，如圖3所示部分地產生齒間隙16，從而以那種方式產生齒12的下廓12b。同時，也完成了齒間隙16的上部。在完成了齒12的齒廓12b後，將銑削刀具10從齒間隙16拉出且使銑削刀具10樞轉回到起始位置，在產生齒間隙的底部期間，銑削刀具軸線在起始位置相對於中立位置向右樞轉大約相同角度(參看圖5 (a))，就像在產生齒廓12b時，銑削刀具軸線在起始位置4 (a)向左樞轉。根據步驟圖5 (a)至圖5 (f)，同樣通過使銑削刀具軸線20返回樞轉移動到豎直方位，同時接合到齒間隙16內(並且完成齒間隙16)而與齒間隙16 —起產生齒廓13a。在這種情況下，每個切削刃8均垂直於剛剛產生的齒廓的部分的法線，如在每種情況下由在齒廓與切削刃8之間的接觸點的線示出(也參看圖4 (d)和圖5 (C))。可通過銑削刀具軸線的連續樞轉移動和同時接合到齒間隙16內而以完全沒有刻面的情況下並且以均勻的方式產生齒廓12b/13a。使得相應切削刀片的兩個平行切削刃8能以上文所述的方式產生齒廓12b、13a，切削刀片必須突出超過銑削刀具主體的周圍足夠得遠，使得在分別產生齒廓12b和13a時，銑削刀具主體並不撞擊到齒輪的齒上，在圖3至圖5中，齒輪齒的齒被進一步向上布置。在產生齒條上的齒構造時，關於該方法能否用於所有齒或者是否僅在前部的切削刃8能分別用於在中心的齒，齒條長度為重要考慮因素。在圖6和圖7中以齒輪20為例子，示出了產生帶齒傳動元件的齒廓的優選系統，其中該系統也可類似地至少適用於齒條的部分，通過使相應齒條部分繞齒廓的後側上的假想軸線旋轉，該假想軸線對應於假想的齒輪軸線，其中在產生齒時，假想軸線和齒一起沿齒條移動。對於齒輪18，示出了例如兩個相鄰的齒12、13和在這兩個相鄰齒12、13之間的齒間隙16，(在圖6和圖7中)分別由附圖標記12a和13a表示兩個相鄰齒12、13的相應上廓，而齒12、13的相應下廓分別由附圖標記12b和13b表示。首先，該方法還涉及根據步驟3Ca)至3 (d)來產生齒間隙16的第一部分。在步驟6 Ca)中，齒輪繞其軸線略微向上旋轉，並且在齒13的外部區域中利用由切削刀片徑向所限定的切削圓來進給銑削刀具，以便首先始於銑削齒廓13a的徑向外部的操作，在這樣的情況下，齒輪再次向下旋轉且同時銑削刀具向下移動並且同時水平向右(但因此，具有在齒輪軸線15的方向上在徑向向內的分量)以便在彼此相互連續銜接的步驟6(b)至6 Cf)中銑削齒廓13a的徑向內部，而銑削刀具軸線保持其在空間中的方位(豎直方位)。銑削刀具相對於旋轉的齒輪的持續旋轉和同時持續向下和向內移動得到平滑輪廓，而沒有刻面。實現齒輪旋轉和銑削刀具的相對應跟蹤移動直到在步驟6 (f)中銑削輪廓到齒間隙16的所期望的深度，如果實現超過圖6 (f)所示位置的旋轉而切削刀片5的徑向外部保持與齒13接合，則可能產生突起，突起也可能呈微小底切構造的形式。然後，在銑削刀具從齒間隙移出之後，齒輪接著繞其軸線15向下旋轉移動，進給銑削刀具，將現在背對銑削刀具前端的上切削刃8進給到齒12的徑向外部，以產生齒廓12b，然後在彼此連續銜接的步驟7 (a)至7 (f)中，以類似方式通過銑削刀具的向上旋轉移動和相對應的軸向和徑向跟蹤移動來產生齒廓13a。然後，通過在齒13與下一緊接著的齒14之間生成對應於步驟3 (a)至3 Cd)的下一凹槽來繼續該方法，其中以相同方式來產生齒廓14a和13b，且以此類推，直到得出結論只要產生齒廓12a就完成了齒輪。如果齒的寬度(=齒的背面長度)與銑削刀具的切削圓直徑相比過大，從而不能通過一次銑削操作來產生，那麼相對於齒的背面的縱向延伸在一個或多個不同的位置重複上述程序。
根據本發明的方法能利用同一個銑削刀具來產生明顯不同的齒廓，其中，為了產生所期望的輪廓，僅需要將銑削刀具軸線的樞轉移動或平移移動和齒輪和/或銑削刀具主體的平移移動彼此配合，然而這形成了本領域技術人員利用現代多軸工具機和合適編程完成的日常工作的一部分。因此，不再適用將不同銑削刀具和/或銑削刀具用於不同齒廓的要求，這使得帶齒傳動元件的產生更加合理和簡化。圖8和圖9示意性地以圖8的透視圖和圖9的截面圖示出了直齒錐齒輪。如特別地從圖9可以看出的那樣，錐齒輪具有圓錐形包絡表面K1，所有的齒的背面23聯合地位於圓錐形包絡表面K1上，並且齒的背面的表面24也位於共同圓錐形表面K2上，共同圓錐形表面K2具有更小的錐角，使得假想圓錐表面K1和K2具有在錐齒輪的軸線15上的共同錐尖S。在圖9中還可看出齒25中的每一個的齒高從徑向外部區域或從離錐尖S更遠的區域減小。總之，齒25的齒廓從遠離錐尖S的區域開始到靠近錐頭S的區域變窄，在相同位置具有與相對應圓錐表面的截面相同的比例。圖9還以兩個虛線F示意性地示出了由銑削刀具的切削齒所限定的切削圓，該銑削刀具銑削齒廓。切削圓被示出在齒的兩個極點，即在齒的背面23和在齒底部，在齒的背面23處，由P1表示切削圓的相對於齒廓最低的點,在齒底部處，由P2表示切削圓的相對於齒廓最低的點。切削圓的該最低點在銑削操作期間沿著箭頭從P1到P2移動。在此方面，同時，錐齒輪繞其軸線15旋轉，此外，與此同時，在此處所採用的垂直於紙平面延伸的視圖中，銑削刀具的軸線21從點A1移位到A2。應了解這種移位在這裡只是示意性地示出的並且能分別根據銑削刀具半徑和切削圓輪廓的相應最低點P1和P2來確定點A1和A2的精確位置。應了解的是，原本以關於圖6和圖7已經示出的完全相同的方式來產生齒廓，在此方面，替代地，也能類似於圖3至圖5的視圖來實施銑削刀具軸線在空間中的樞轉移動。在錐齒輪的情況下，僅軸線相對於相應齒輪坯的定位不同於圓柱形齒輪所涉及的定位，而齒輪和銑削刀具或銑削刀具軸線的實際銑削操作和移動基本上相似。圖10示出了替代性的銑削刀具100的各種視圖。此處，銑削刀具100也具有主體1』，主體I』在該情況下為圓柱形，其中，相對於圖1的基本差別在於:在主體I』中的銑削刀具較小，而且主要差別在於:不是在切向上而是在徑向上安裝切削刀片。但在該情況下，切削刀片5』具有這樣的至少一個切削刃8』，該切削刃8，垂直於銑削刀具的軸線35延伸。此處切削刀片5』或其切削刃8，也突出超過銑削刀具主體I』的周圍，更具體而言，至少以與齒底部與齒間隙之間的齒高對應的尺寸超出。但是，由於切削刀片在徑向上裝配，這種布置額外地具有支承指件30，該支承指件30也在徑向上延伸超過銑削刀具主體I』並且支撐切削刀片5』的後側。各個支承指件30』由排屑空間31分開並且在其前側各具有相應接納槽，以用於接納切削刀片5』。但是，在該情況下，支承指件30的輪廓比相應切削刀片5』的輪廓窄，如特別地在圖1Ob的側視圖的上部區域和下部區域中看出的那樣。在圖1Oa中的端視圖中，最佳地看出在相對應接納槽中被安裝在支承指件前側的切削刀片5』和在支承指件之間和切削刀片5』前方的排屑空間。圖1Oc示出了銑削刀具100的透視圖。在這種銑削刀具的情況下，僅使用切削刀片5』的垂直於軸線35延伸的相應端部切削刃8』。菱形切削刀片的尖端可能也具有平坦的或傾斜的構造，其也不對稱地延伸，也就是說，垂直於所描述的切削刃8』，以便能在相鄰齒之間更容易地產生齒底部。應了解的是，利用這種銑削刀具產生的齒構造的齒間隙必須足夠得寬，以便能接納包括支承指件30的菱形切削刀片5』，如果由垂直於軸線35延伸的切削刃8，來機械加工齒廓的側部的話。
出於原始公開的目的，應當指出的是，本領域技術人員能從本說明書、附圖和所附權利要求書了解到所有的特徵，即使它們僅關於某些其它特徵具體地描述，它們也能各個地組合以及與本文所公開的特徵中的其它特徵或特徵的集合任意地組合，只要未明確地排除這樣的組合或者在技術方面使得這樣的組合不可能或沒有意義。此處為了簡便和易於閱讀說明書起見，省去了特徵的所有可行的組合的全面明確表示和各個特徵的彼此獨立性的強調。
權利要求
1.一種利用銑削刀具銑削帶齒傳動元件的一排齒(2，13)的方法，所述帶齒傳動元件具有直齒構造，所述銑削刀具(10)能繞銑削刀具軸線(21)旋轉並且在所述銑削刀具(10)的周圍具有可互換的切削刀片(5)，所述可互換的切削刀片(5)被布置成使得當銑削刀具(10)靠近所述帶齒傳動元件時，所述切削刀片接合到相鄰齒(12，13)之間的間隙(16)內，或者產生這些間隙，其特徵在於，使用銑削刀具，其中在所述切削刀片被安裝到所述銑削刀具的情況下，所述切削刀片具有在徑向上並且相對於所述銑削刀具軸線垂直地延伸的至少一個切削刃(8a，8b)，其中在銑削齒廓時，所述銑削刀具軸線在垂直於所述齒的背面的縱向延伸的平面中定向，並且在所述切削刀片(5)繞所述銑削刀具軸線旋轉的接合移動到帶齒傳動元件的表面或齒間隙內期間，所述銑削刀具軸線在所述平面內樞轉過一定角度範圍，所述角度範圍覆蓋待產生的齒(12，13)的輪廓表面(12a，b; 13a，b)的所有法線的範圍。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在旋轉的所述銑削刀具和所述切削刀片接合移動和樞轉移動期間，所述帶齒傳動元件在所述一排齒的方向上平移地移位，或者在所述帶齒傳動元件為齒輪的情況下，所述帶齒傳動元件繞所述帶齒傳動元件的軸線旋轉。
3.根據權利要求1和2中任一項所述的方法，其特徵在於，所述切削刀片從所述銑削刀具的主體的外周圍在徑向上突出且在彼此相對的側上具有垂直於所述銑削刀具軸線的平行切削刃(8a，8b)，其中所述彼此相對的切削刃分別用於連續地生成相鄰齒(12，13)的齒側面，所述齒側面在齒間隙處呈相對關係。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述切削刀片額外地具有被設置在繞所述銑削刀具軸線的圓柱形表面中並且具有平行於所述銑削刀具軸線(21)的分量的切削刃(9)，其中通過使所述銑削刀具徑向地並且與由兩個相鄰齒的背面所限定的平面垂直地靠近所述帶齒傳動元件，額外的所述切削刃用於生成齒間隙的底部，其中所述銑削刀具軸線分別被設置成與所述齒廓當前生成的表面區段垂直。
5.根據權利要求1至4所述的方法，其特徵在於，通過以下步驟產生界定齒間隙的所述齒廓: a)通過使所述銑削刀具利用所述切削刀片所限定的切削圓，平行於所述齒輪(20)的軸線(15)地切開齒輪坯的圓柱形表面一個與齒高相對應的深度，在所述圓柱形表面中產生凹槽， b)將所述銑削刀具從所述凹槽拉出並且將所述銑削刀具進給到所述齒的背面的軸向位置，其中沿著所述軸向位置，在界定所述凹槽或相對應的齒間隙的齒尖處將產生所述齒廓，其中所述齒輪旋轉就位且所述銑削刀具相對應地跟蹤所述齒輪，使得所述銑削刀具的所述切削刃(8)垂直於所述齒廓的徑向外端部的法線，以及 c)旋轉所述齒輪並且同時通過軸向和徑向平移來跟蹤所述銑削刀具，其中所述銑削刀具軸線保持其在空間中的方位，並且持續地產生所述齒廓。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其特徵在於，在平行於所述第一平面的至少一個另一平面中重複所述接合移動和樞轉移動的過程。
7.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其特徵在於，所述齒的背面在一圓錐形表面上延伸，所述圓錐形表面相對於所述圓錐形表面的軸線傾斜。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，相對於所述圓錐的軸線測量到的所述圓錐形表面的角度在0°與90°之間，優選地在10°與80°之間。
9.根據權利要求7或8所述的方法，包括以下步驟: a)通過使所述銑削刀具利用所述銑削刀片所限定的切削圓，以相對於齒輪坯(20)的圓錐形表面的圓錐軸線一定的傾斜角度，切開所述圓錐形表面一個與齒高相對應的深度，在所述齒輪坯(20)的圓錐形表面中產生凹槽，所述傾斜角度對應於待產生的錐齒輪的齒底部的錐角， b)將所述銑削刀具從所述凹槽拉出並且將所述銑削刀具的切削圓進給到所述齒的背面的軸向位置，在所述齒的背面的軸向位置，在界定所述凹槽或相對應的齒間隙的齒尖處將產生所述齒廓，其中所述齒輪繞所述圓錐的軸線旋轉且所述銑削刀具相對應地跟蹤所述齒輪，使得所述銑削刀具的切削刃(8)垂直於所述齒廓的徑向外端部的法線，以及 c)旋轉所述齒輪並且同時通過軸向和徑向平移來跟蹤所述銑削刀具，其中所述銑削刀具軸線保持其在空間中的方位，並且持續地產生所述齒廓。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述銑削刀具的與所述銑削刀具軸線相關的所述軸向和徑向平移與圍繞所述待產生的錐齒輪的所述圓錐表面的圓錐尖進行的圓周移動對應，所述圓錐尖位於圓錐軸線上，其中所述銑削刀具軸線分別平行於所述圓錐表面的切線延伸。
11.一種銑削刀具，所述銑削刀具用於通過根據權利要求1至10中任一項所述的方法來產生齒廓，其包括可旋轉、旋轉對稱的主體和位於所述主體的周圍的凹部，切削刀片被接納在所述凹部中，其特徵在於所述切削刀片具有這樣的切削刃，所述切削刃設置在徑向平面中並且在徑向上延伸而且在所述徑向上延伸超過所述主體的具有所述凹部的部分的周圍表面至少6mm。
12.—種切削刀片，所述切削刀片用於根據權利要求11所述的銑削刀具，以用於根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其特徵在於，所述切削刀片呈切向可反轉的切削刀片的形式，所述切削刀片在退切面上的平面圖中具有伸長的平行四邊形，所述伸長的平行四邊形的長度超過寬度至少兩倍並且具有中心固定內孔，其中所述固定內孔的邊緣在離所述平行四邊形的縱向上的端部至少12mm的距離的位置。
13.根據權利要求12所述的切削刀片，其特徵在於，所述切削刀片在其設置於所述平行四邊形的縱向端部處的切削部的至少8mm的範圍上具有切向前刀面和與所述前刀面鄰接的退切面，所述 切向前刀面具有兩個平行切削刃，所述退切面與所述前刀面成小於90度的角度。
14.一種銑削帶齒傳動元件的一排齒(2，13)的方法，所述帶齒傳動元件具有直齒構造，其中，所述帶齒傳動元件為錐齒輪，包括銑削刀具(10)，所述銑削刀具(10)能夠繞銑削刀具軸線(21)旋轉並且在所述銑削刀具的周圍具有可互換的切削刀片(5)，所述切削刀片(5)被布置成使得當所述銑削刀具(10)靠近所述帶齒傳動元件時，所述切削刀片接合到相鄰齒(12，13)之間的間隙(16)內或者生成這些間隙，其特徵在於，使用銑削刀具，其中在所述切削刀片被安裝到所述銑削刀具的情況下，所述切削刀片具有這樣的至少一個切削刃(8a, 8b)，所述切削刃在徑向上並且相對於所述銑削刀具軸線垂直地延伸，其中在銑削齒廓時，所述銑削刀具軸線在垂直於齒的背面(2，13)的邊緣的平面中定向，所述齒的背面界定所期望的齒廓表面，且在繞所述銑削刀具軸線旋轉的所述切削刀片(5)接合移動到帶齒傳動元件的表面或齒間隙內期間，所述銑削刀具軸線在所述平面內樞轉過一定角度範圍，所述角度範圍覆蓋待產生的齒(12，13)的 齒廓表面(12a，b; 13a，b)的所有法線的範圍。
全文摘要
本發明涉及銑削帶齒傳動元件的一系列齒(2,13)的方法，該帶齒傳動元件具有沿直線的齒，所述方法包括銑削刀具(10)，該銑削刀具(10)能繞銑削刀具軸線(21)旋轉並且在其周圍具有可互換的切削刀片(5)，該切削刀片(5)被布置成使得在將銑削刀具(10)放到所述帶齒傳動元件時，所述切削刀片到達相鄰齒(12,13)之間的間隙(16)內或者產生這些間隙，並且本發明還涉及相應的銑削刀具。為了提供具有前述特徵的、用於銑削帶齒傳動元件的齒的方法，其中該方法除了高生產率外還允許在沒有進行刻面的情況下形成非常精確的齒廓，且利用該方法，甚至能在不更換或再調整安裝於銑削刀具上的切削刀片的情況下生成相對複雜的齒廓，根據本發明提出了使用一種銑削刀具，在切削刀片安裝於該銑削刀具上的狀態下，切削刀片具有在徑向並且相對於銑削刀具軸線垂直延伸的至少一個切削刃(8a,8b)，其中，在銑削齒廓期間，所述銑削刀具軸線在與齒的背面的縱向延伸垂直的平面中對準，並且在切削刀片(5)繞所述銑削刀具軸線旋轉並且進入到帶齒傳動元件的齒之間的表面或間隙內期間，所述銑削刀具軸線在該平面中樞轉過一定角度範圍，該角度範圍覆蓋所將產生的齒(12,13)的齒廓表面(12a,b;13a,b)的所有法線的範圍。
文檔編號B23F1/06GK103180078SQ201180050933
公開日2013年6月26日 申請日期2011年10月14日 優先權日2010年10月22日
發明者斯特凡·謝爾巴特 申請人:山特維克智慧財產權股份有限公司