齒輪切削工具機、端銑刀和成形銑削的方法
2023-04-25 08:38:11
專利名稱：齒輪切削工具機、端銑刀和成形銑削的方法
技術領域：
本發明涉及一種通過使用端銑刀實施成形銑削來對工件(特別是齒形輪盤)進行切齒的齒輪切削工具機。
背景技術：
端銑刀形式的齒形銑刀被用在齒輪切削工具機上，用來根據形成方法對齒形輪盤進行切齒和對蝸輪進行銑削。這種端銑刀的使用開始於例如模數為10的齒形輪盤並且擴展到最大的切齒尺寸。當對蝸輪進行銑削時，這些端銑刀還以非常小的模數使用，以加工蝸輪 和蝸杆輪盤。端銑刀形式的工具，或者甚至更好的，側面刃銑削刀具也被用來對大型切齒進行預銑削。端銑刀優選地在不能使用其他工具的地方使用，例如因為碰撞的原因，諸如加工封閉的人字形齒輪時，加工具有小的中間空間的雙螺旋齒輪時，或者加工其中不存在合適於蝶形或蝸杆形工具的行進路徑的工件時；尤其是具有很大模數的齒輪。另外，端銑刀工具與這種尺寸範圍的滾銑刀相比非常便宜。因此，對於具有較小批量(batch size)的大齒輪來說，所描述的方法也令人感興趣。對於端銑刀在齒輪切削工具機中的使用，要求使用適當的安裝裝置。為此目的，齒輪切削工具機配備有適當的端銑刀架，該端銑刀架容納端銑刀並使其繞著刀具軸線旋轉。在已知的齒輪切削工具機中，端銑刀的刀具軸線垂直於待加工齒形輪盤的工件軸線延伸，從而，在端銑刀的幫助下，具有較小或者沒有中間空間的真正的人字形齒輪和雙螺旋齒輪的加工成為可能。端銑刀通常具有錐形輪廓，輪廓直徑沿著端部刀具的方向逐漸縮減。已知端銑刀的實例可以從圖I和2兩圖中看出。具體地，圖2示意性地示出用於在齒形輪盤2上加工漸開線齒形的端銑刀I的應用。端銑刀I的縱向軸線垂直於工件軸線排列，並繞著刀具軸線B旋轉，用於對齒面進行一側/兩側加工。端銑刀的形狀具有錐形特徵，其直徑沿著端部刀具3的方向逐漸縮減。因此，端銑刀I在齒頂4的區域的直徑d2相對於在齒根5的區域的直徑Cl1而言相當大。所選擇的端銑刀I的輪廓形式影響在刀具刀片的整個周圍上的可變切削速度V。。箭頭6表示所得到的沿著刀具軸線B的切削速度分布，其中數值最高的切削速度\2應用於齒頂區域，而最高的切削速度Vca應用於齒根區域。因為直徑不同，所以不可能選擇一個理想的切削速度用來旋轉運動。一方面，不能超過刀具尖端處的特定最高速度；另一方面，要求特定最小切削速度。由於存在速度分布6，所以產生各個切削區域沿著刀具軸線B的不規則磨損或變鈍。這便使經常磨利端銑刀刀片成為必要，以能夠確保充分的加工質量。此外，這不利地有損於可能的刀具使用壽命。刀具使用壽命僅能夠通過設置較低的平均切削速度同時考慮具有大直徑的刀片部分來延長。為了避免刀具的局部過載，因此刀具速度必須進行調整，這將導致更長的總加工時間。
發明內容
本發明的目的是克服上述使用端銑刀進行成形切削時的缺點。該目的根據具有權利要求I的特徵的成形切削，通過用於將齒輪切削成工件(特別是齒形輪盤)的齒輪切削工具機來實現。因此，該齒輪切·削工具機包括用於容納至少一個端銑刀的至少一個刀架。根據本發明，刀架或端銑刀和/或工件支架是可調整的，從而端銑刀軸線可排列成近似平行於被夾緊工件的加工齒面。刀具軸線能夠設置於齒面輪廓處，根據本發明，端銑刀具有對應於齒面輪廓的外輪廓。從而可實現在待準備的工件的整個齒面輪廓上具有非常恆定的切削速度。而且，端銑刀繞著它的刀具軸線的適當的旋轉速度的選擇通過根據本發明的齒輪切削工具機而變得相當簡單，因為刀具在整個切削表面上以理想的切削速度範圍進行操作是可能的，並且不必對各個局部區域分別進行考慮。此外，沿著從齒頂直到齒根的整個切削表面產生規則的磨損，這對於可實現的刀具使用壽命具有積極的影響。總而言之，用於工件的加工時間也能夠通過這種方法進行優化。該端銑刀能夠有利地適合於加工具有循環曲線的齒形輪廓，諸如漸開線齒形或者擺形齒形和/或諸如Wildhaber-Novikov齒輪，以及可選地有其組成的輪廓。因為要求刀具軸線與待加工工件的循環曲線或漸開線的平行性，因此端銑刀的橫斷面輪廓必須沿著刀具軸線具有相當微小的直徑差異。結果，在製造這些齒形裝置時，可在整個齒面上獲得近似恆定的切削速度分布。根據本發明的齒輪切削工具機優選地被設計用於一側齒面加工。端銑刀的刀具軸線能夠在每個情況下被設置成近似平行於待加工的齒面。端銑刀的排列或者通過調節端銑刀或者替代地通過切向於齒形裝置移動工件或加工頭而發生。對端銑刀、加工頭和工件的綜合調整可能性也是可設想的。除了由一個整體(軸工具)製成的整個刀具之外，端銑刀的可能實施例也可以是組裝刀具，諸如一次性的切削插入刀具或者具有可更換刀頭的刀具。此外，本發明針對用於對工件齒形裝置(特別是齒輪齒形或類似輪廓)進行成形切削的端銑刀。根據本發明，該端銑刀在刀具軸線方向上具有幾乎不變的直徑輪廓，從而能夠確保近似平行於待加工齒面或相應的齒面部段的刀具軸線的排列，以便進行工件加工。刀具刀片的具體實施例取決於待加工的側面形狀。例如，對於漸開線齒形或者擺形齒形或者拱形齒形，在端銑刀中，直徑輪廓出現微小波動是可能的。但是，與已知的錐形端銑刀相t匕，它們相當小。僅通過這種方式，可實現沿著刀具軸線的幾乎恆定的切削速度分布。根據本發明的端銑刀的實施例同樣適合於特殊齒形裝置的銑削，諸如組合式輪廓或者非對稱的齒形裝置。這種輪廓在例如W02005/060650中被披露，其內容應當在該描述的本節中被參考。根據本發明的端銑刀特別適合用於根據上述有利實施例之一的齒輪切削工具機中。因此，該端銑刀具有與已經在根據本發明的齒輪切削工具機的描述中指名的一樣的優點和特性。因此對於該點不再進行重複說明。本發明還涉及一種對工件齒形裝置(特別是齒輪齒形裝置)進行成形銑削的方法，該方法在使用端銑刀的齒輪切削工具機上實現。在要求保護的方法中的創造性步驟是，銑削軸線被排列成近似平行於被加工的齒面，以在整個刀具寬度上實現近似恆定的切削速
度。 根據本發明的步驟在所使用的端銑刀上減少磨損現象或者在整個刀片長度上保持不變。因為沿著刀具軸線的直徑差異不再很大，該方法還允許簡單選擇一個理想的切削速度用於操作端銑刀。因此，可以使用更高的切削速度，而不會出現某些刀具區域局部過載的風險。這導致更短的工件加工時間。根據本發明的方法特別追求(pursue)待加工工件的一側齒面加工或者工件齒面的局部區域。因此，在每個被加工齒面完成之後，端銑刀被重新排列，以確保刀具軸線的平行排列用於後續的齒面。根據本發明的方法可有利地在根據權利要求I至5之一所述的齒輪切削工具機上實施。根據權利要求6或7之一所述的端銑刀可特別用於此目的。
本發明更多的優點和細節將參照實施例和對應的附圖更詳細地進行解釋。附圖所示為圖I是從現有技術所知的端銑刀的示意圖；圖2是圖I中的端銑刀處於加工位置的視圖；圖3是根據本發明的端銑刀處於加工位置的視圖；圖4是端銑刀處於加工位置的另一視圖；以及圖5是根據本發明的端銑刀處於加工位置用於加工齒面輪廓的部分區域的視圖。
具體實施例方式圖I和圖2已經在本描述的引言部分中進行了討論，所以所示視圖中的細節將不在本描述的該部分中再次進行討論。圖3示出根據本發明的端銑刀10的示意圖，其在對具有漸開線齒形的齒形輪盤20形式的工件進行切齒。根據本發明，端銑刀10安裝在CNC(計算機數控)齒輪切削工具機的刀架上，並且設置成繞著刀具軸線A進行旋轉。所得到的工具速度指定為n並且以每分鐘的轉數給出。工具機運動學根據齒形輪盤20的齒面加工來排列端銑刀10。在這方面，或者刀具或者工具支架與工件一起能夠運動或者兩者結合在一起。圖4示出了用於排列端銑刀10的加工軸線。銑刀10或者在刀架11中繞著軸線C2在中心軸線之外樞轉並排列成幾乎平行於齒形輪盤20的齒面，或者沿著Vl方向橫向移動並沿Xl方向進給，直到其縱向軸線排列成幾乎平行於齒面。對於螺旋形齒輪工件或者在它們的寬度上對齒面進行修正，Cl軸線必須額外被移動。從圖3中可以詳細看出，刀具軸線A幾乎平行於待加工齒形輪盤20的漸開線30而延伸。與圖I和2中的錐形刀具I不同，端銑刀10的創新形狀顯示出在從齒頂區域沿著軸線A到達齒根區域的整個刀具外周上僅具有微小直徑差異的橫截面輪廓。標記直徑屯、d2的差異相對較小，這樣因此在刀具刀片的整個長度上僅產生微小的切削速度差異。加工期間，存在於齒根區域的切削速度Vca在此方面近似等於齒頂區域的切削速度Vc2。
如圖5所示，齒面的局部加工也是可能的。因此，也能夠在整個齒高上加工具有不同輪廓外形(見WO 2005/060650)的輪廓，或者如果在切削之間的每個情況中更換刀具10，則加工非對稱的輪廓。 輪廓修正，諸如使用不正確的刀具進行頂部回縮，同樣是可能的。用於本目的所需的CNC軟體對於這種類型的加工而言無論如何是必需的。通常適用的切削速度V。的計算利用如下公式進行
其中d代表工具直徑，並且n代表繞著刀具軸線A的工具速度。根據本發明，在完成漸開線齒面30之後，端銑刀10通過齒輪切削工具機重新排列，使得刀具軸線A平行於其餘的齒面40延伸。必須另外指出的是，根據本發明的端銑刀或者齒輪切削工具機以及根據本發明的方法可以容易地用於蝸輪、蝸杆輪盤、錐形輪盤或齒形輪盤狀輪廓的切齒。
權利要求
1.一種齒輪切削工具機，用於通過具有用於安裝至少一個端銑刀的至少一個刀架的成形銑削來對工件進行切齒，特別是對齒形輪盤進行切齒， 其特徵在於， 所述刀架或所述端銑刀和/或工件支架能夠調整，並且所述端銑刀的軸線能夠排列成近似平行於被夾緊工件的加工齒面，刀具軸線能夠適用於齒面輪廓，並且所述端銑刀具有對應於所述齒面輪廓的外輪廓。
2.根據權利要求I所述的齒輪切削工具機，其特徵在於，所述端銑刀適合於加工漸開線齒形和/或擺線齒形和/或拱形齒形和/或適合於加工類似於齒形裝置的輪廓。
3.根據前述權利要求中任一項所述的齒輪切削工具機，其特徵在於，所述工件的一側齒面加工能夠在所述齒輪切削工具機中實施。
4.一種端銑刀，用於通過成形銑削對工件進行切齒，特別是對齒形輪盤進行切齒， 其特徵在於， 所述端銑刀在沿著它的刀具軸線的刀具軸線方向上具有幾乎不變的直徑輪廓，從而所述刀具軸線能夠排列成近似平行於所加工工件的齒面。
5.根據權利要求4所述的端銑刀，其特徵在於，它是一種軸工具。
6.根據權利要求4或5所述的端銑刀，其特徵在於，它是一種模塊化設計。
7.根據權利要求6所述的端銑刀，其特徵在於，所述刀具具有外輪廓，其適合於加工/處理漸開線齒形和/或擺線齒形和/或拱形齒形和/或非對稱輪廓或者齒形裝置的局部輪廓或者類似於齒的輪廓。
8.根據權利要求6或7所述的端銑刀，其用於根據權利要求I至5之一所述的齒輪切削工具機中。
9.一種用於在具有端銑刀的齒輪切削工具機上對工件齒形裝置進行成形銑削的方法，特別是對齒形輪盤進行成形銑削， 其特徵在於， 所述端銑刀的軸線近似平行於所述工件的加工齒面而延伸，以允許在刀具寬度上具有近似均勻的切削速度。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，對所述工件的齒面進行一側切削加工。
11.根據權利要求9或10中的任一項所述的方法，用來在根據權利要求I至5之一所述的齒輪切削工具機上實施，特別使用根據權利要求4至8之一所述的端銑刀。
全文摘要
本發明涉及齒輪切削工具機、端銑刀和成形銑削的方法。該齒輪切削工具機通過具有用於安裝至少一個端銑刀的至少一個刀架的成型銑削來對工件進行切齒，特別是對齒形輪盤進行切齒，其中刀架或端銑刀和/或工件支架可調整，並且端銑刀軸線可排列成近似平行於被夾緊工件的加工齒面，並且其中，刀具軸線可適用於齒面輪廓，並且端銑刀具有對應於齒面輪廓的外輪廓。
文檔編號B23F21/12GK102744468SQ20121011341
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月17日 優先權日2011年4月18日
發明者阿洛伊斯·蒙特 申請人:利勃海爾-齒輪技術有限責任公司