CN101808771A - 桶状蜗杆形刀具 - Google Patents

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Abstract

提供一种桶状蜗杆形工具，所述桶状蜗杆形工具能够以高精度进行齿轮加工，这通过减小工作负载和抵消磨损实现。所述桶状蜗杆形工具是一种桶状蜗杆形砂轮(12)，其被形成为从其轴向两个端部到其轴向中部，其直径逐渐增大，从而其被用于内齿轮的齿轮加工。砂轮(12)的齿形(31)被形成为：根据内齿轮(11)的加工余量，从轴向中部到轴向两个端部，齿形(31)逐渐变小。

Description

桶状蜗杆形刀具
技术领域
本发明涉及一种桶状蜗杆形工具，该桶状蜗杆形工具用于对热处理后的内齿轮的齿面进行精度良好的精加工的磨削处理中。
技术领域
在常见的齿轮加工方法中，首先由预定齿轮材料通过切齿处理来定形出齿轮形状。然后对由此形成的齿轮进行热处理，在此之后，对经热处理的齿轮进行精加工(通过磨削处理)，以去除热处理所产生的变形等。使用诸如WA磨轮和超硬磨轮(例如，金刚石磨轮和CBN磨轮)的工具的各种常规类型的齿廓磨削方法已经被用于对经热处理的齿轮齿面进行高效精加工的目的。用于此目的的工具具有对应于待磨削的齿轮形状的各种形状。刀具这些形状的一些实例包括外齿轮形状、内齿轮形状和蜗杆形状。
在各种类型的齿轮中，内齿轮通常用于诸如汽车传动系统的设备中。对改善精度的需求在日益增长。在此情形下，非专利文献1中公开了一种齿廓磨削方法，该方法用于使用桶状蜗杆形工具在内齿轮的齿面上进行磨削精加工的目的。非专利文献1中所提出的是一种用于桶状蜗杆形工具的刃的轮廓的计算方法。所计算出的工具的刃轮廓与经磨削的内齿轮齿廓的最终状态匹配。
[非专利文献1]穗屋下  茂的“内歯車歯形に共役な切れ刃形状をもつバレル形ウオ一ム状工具”，1996年1月，日本機械学会論文集(C編)，62卷，593号，第284-290页
发明内容
本发明所要解决的问题
将参照图8和图9使用上述非专利文献所提出的桶状蜗杆形工具(下文称为磨轮12)来执行内齿轮(下文称为内齿轮11)的磨削的情形，来给出描述。
图8示出了上述非专利文献中所提出的刃形31形成在磨轮12中。当磨轮12用于磨削内齿轮11时，形成在内齿轮11中的加工余量齿形(加工余量)21防止刃形31与加工余量齿形21适当啮合。
利用上述构造，内齿轮11的齿和磨轮12的刃的配合导致了磨轮12与内齿轮11的内周表面接触。只有位于磨轮12轴向两个端部的刃形31才与内齿轮11的加工余量齿形21相接触。换言之，如图9所示，刃面31b切入了加工余量齿形21中。刃面31b的位置在位于磨轮12轴向两个端部的刃形31的外侧上。
在此刃-齿配合状态下进行的磨削处理可能在磨削处理开始时产生局部地施加在磨轮12的轴向两个端部的重负载。局部施加的重负载可能产生的一些结果是磨削负载和局部磨损的不规则性。
如至此已经描述的那样，对于桶形磨轮12而言，不期望的是，桶形磨轮12的轴向两个端部与内齿轮11的接触先于磨轮12的轴向中部与内齿轮11的接触。相反，所期望的是，内齿轮11与磨轮12的轴向整个面积均匀地接触，或内齿轮11与磨轮12的轴向中部接触。
因此，本发明的目标在于实现上述目的。更具体而言，本发明的目的在于提供一种桶状蜗杆形工具，所述桶状蜗杆形工具能够减小加工负载和局部磨损，且有助于高精度的齿轮加工。
解决问题的技术方案
为实现上述目的，根据本发明第一方面的桶状蜗杆形工具为一种用于内齿轮的齿轮加工的桶状蜗杆形工具，且被形成为：从桶状蜗杆形工具的轴向两个端部朝桶状蜗杆形工具的轴向中部，其直径逐渐增大。在桶状蜗杆形工具中，该桶状蜗杆形工具被形成：根据内齿轮的加工余量，从位于桶状蜗杆形工具轴向中部的刃形朝位于桶状蜗杆形工具轴向两个端部的刃形，刃形逐渐变小。
为实现上述目的，根据本发明第二方面的桶状蜗杆形工具的特征如下。在根据本发明第一方面的桶状蜗杆形工具中，位于轴向中部的刃形被设计成：具有能够与加工之后的内齿轮的对应的齿形啮合的形状。此外，位于轴向两个端部的刃形被设计成：具有能够与内齿轮的对应的加工余量齿形啮合的形状。
为实现上述目的，根据本发明第三方面的桶状蜗杆形工具的特征如下。在根据本发明第一方面的桶状蜗杆形工具中，该桶状蜗杆形工具被形成为：刃形的厚度逐渐减小。
为实现上述目的，根据本发明第四方面的桶状蜗杆形工具的特征如下。在根据本发明第一方面的桶状蜗杆形工具中，该桶状蜗杆形工具被形成为：刃形的高度逐渐减小。
为实现上述目的，根据本发明第五方面的桶状蜗杆形工具的特征如下。在根据本发明第一方面的桶状蜗杆形工具中，该桶状蜗杆形工具被形成为：刃形的底面高度逐渐减小。
发明效果
本发明的桶状蜗杆形工具被形成为：根据内齿轮加工余量，从位于轴向中部的刃形朝位于轴向两个端部的刃形，其刃形的尺寸能够逐渐变小。因此，可减小加工负载和局部磨损，且因此可以进行高精度的磨削处理。
附图说明
图1为示出内齿轮磨削机器内的内齿轮和磨轮的支承结构的视图；
图2为示出根据本发明第一实施例的磨轮的形状的视图；
图3为示出根据本发明第一实施例的磨轮用于磨削内齿轮的视图；
图4为示出根据本发明第二实施例的磨轮用于磨削内齿轮的视图；
图5为示出根据本发明第三实施例的磨轮用于磨削内齿轮的视图；
图6为示出根据本发明第四实施例的磨轮用于磨削内齿轮的视图；
图7为示出根据本发明第五实施例的磨轮用于磨削内齿轮的视图；
图8为示出常规类型的磨轮用于磨削内齿轮的视图；
图9为图8的主要部分的放大视图。
具体实施方式
下文将参照附图来详细描述根据本发明的桶状蜗杆形工具。在所有实施例中，将对结构和功能类似的构件给予相同的参考标号。重复的描述将会被省略。
图1为示出内齿轮磨削机器内的内齿轮和磨轮的支承结构的视图；图2为示出根据本发明第一实施例的磨轮的形状的视图；图3为示出根据本发明第一实施例的磨轮用于磨削内齿轮的视图；图4为示出根据本发明第二实施例的磨轮用于磨削内齿轮的视图；图5为示出根据本发明第三实施例的磨轮用于磨削内齿轮的视图；图6为示出根据本发明第四实施例的磨轮用于磨削内齿轮的视图；图7为示出根据本发明第五实施例的磨轮用于磨削内齿轮的视图。
图1示出了为内斜齿轮(下文称为内齿轮)11的工件和为磨轮12的桶状蜗杆形工具。内齿轮11和磨轮12可拆卸地支承在未示出的内齿轮磨削机器内。驱动内齿轮磨削机器，使磨轮12磨削内齿轮11。随后将描述磨削处理的细节。
内齿轮11被附接成可围绕竖直工件旋转轴C1旋转。磨轮12被附接成可围绕磨轮旋转轴B旋转，该磨轮旋转轴B相对于工件旋转轴C1成预定的轴角(轴交叉角)A1。同时，支承磨轮12的是：沿X轴方向(机器进给方向)水平延伸的径向轴X1；沿Z轴方向竖直延伸的工件旋转轴方向进给轴Z1；以及沿Y轴方向(机器宽度方向)水平延伸的水平轴Y1，Y轴方向正交于X轴方向和Z轴方向。由此，受到支承的磨轮12可沿X轴、Y轴和Z轴方向移动。
随后，将参照图2描述内齿轮11和磨轮12的形状。在由磨轮12磨削之前，通过包括在用于齿轮的预定材料上的钻孔处理和在其上的切齿处理(刨齿机处理)的处理来形成内齿轮11。由此形成的内齿轮然后被热处理，且变成内齿轮11。在磨削处理之前，内齿轮11的内周表面具有形成于其中作为加工余量的加工余量齿形21。加工余量齿形21包括齿顶面21a、齿面21b和底面21c。齿顶面21a和齿面21b形成了加工余量齿形21的齿部。使用磨轮12，磨削加工余量齿形21产生了最终加工后的齿形22，所述齿形22包括齿顶面22a、齿面22b和底面22c。齿顶面22a和齿面22b形成了齿形22的齿部。这里，齿形21的余量可具有任意确定的值。
磨轮12为桶形蜗杆，其中，从轴向两个端部的每个端部朝轴向中部，其直径逐渐增大。螺旋刃形31形成在磨轮12的外周表面中。尽管内齿轮11的加工余量齿形21和其齿形22的齿具有其相应的内齿轮规格，但刃形31的蜗杆规格(外齿轮规格)容许刃形31与加工余量齿形21和齿形22两者适当地啮合。此外，刃形31被形成为：从位于磨轮12轴向中部的刃形到位于磨轮12轴向两个端部的刃形，刃形的尺寸可逐渐变小。刃形31包括刃顶面31a、刃面31b和底面31c。刃顶面31a和刃面31b形成了刃形31的刃部。
换言之，磨轮12的刃形31被设计如下。在磨轮12的轴向中部，刃形31能与内齿轮11的对应齿形22啮合。同时，在磨轮12的轴向两个端部，刃形31能与内齿轮11的加工余量齿形21啮合。从位于磨轮12轴向中部的刃形31朝位于磨轮12轴向两个端部的刃形31，刃形31的厚度和高度两者都逐渐减小。为了逐渐减小刃厚度，从位于磨轮12轴向中部的基准刃形31的刃面31b的对应位置起，每个刃形两侧上的刃面31b的位置必须逐渐向内移位。
利用磨轮12磨削内齿轮11从使磨轮12移动至加工位置开始，同时磨轮12以轴角A1成角度。径向轴X1、水平轴Y1和工件旋转轴方向进给轴Z1用于使磨轮12移动的目的。如图1所示，使由此移动的磨轮12的刃形与内齿轮11的对应齿形配合。然后，在使内齿轮11围绕工件旋转轴C1旋转、而使磨轮12围绕磨轮旋转轴B旋转的同时，使磨轮12借助于工件旋转轴方向进给轴Z1在Z轴方向振荡。
磨削处理以此方式开始。容许磨轮12的刃形31磨削加工余量齿形21在内齿轮11宽度方向上的整个面积。这里，彼此啮合的内齿轮11和磨轮12彼此同时旋转，同时内齿轮11的轴和磨轮12的轴共同形成轴角A1。因此，内齿轮11的齿面与磨轮12的刃面之间的相对滑动速度增大，而相对滑动速度增大又增大磨削速度。
进行刃形和齿形的配合，以便位于磨轮12轴向中部的基准刃形31能与内齿轮11的对应的加工余量齿形21配合。因此，虽然位于轴向中部的基准刃形31具有能够与内齿轮11的对应的齿形22啮合的形状，但基准刃形31也能与内齿轮11的加工余量齿形21啮合。此外，如上文所述，位于磨轮12轴向两个端部的刃形31能与内齿轮11的对应的加工余量齿形21啮合。而且，磨轮12的刃形31被形成为：从位于磨轮12轴向中部的刃形31至位于磨轮12轴向两个端部的刃形，刃形31的厚度和高度都能逐渐减小。因此，刃形31能在磨轮12轴向的整个面积上与内齿轮11的加工余量齿形21适当地啮合。
随后，当磨轮12借助于径向轴X1沿X轴方向移动、朝内齿轮11的进给量增大时，磨轮12的刃形31逐渐磨削内齿轮11的加工余量齿形21。此外，关于磨轮12轴向的刃形31的所有区域，由于进给量增大，从磨轮12的轴向两个端部朝其轴向中部，实际涉及磨削加工余量齿形21的区域逐渐变窄。
一旦磨轮12已经沿X轴方向进给了预定的量，则已经磨削所有加工余量齿形21。结果，形成了齿形22，并完成磨削处理。位于磨轮12轴向中部的刃形31执行齿形22形成的最后阶段。
这里，刃形31的刃顶面31a逐渐磨削加工余量齿形21的底面21c，以便形成齿形22的底面22c。此外，刃形31的刃面31b逐渐磨削加工余量齿形21的齿面21b，以便形成齿形22的齿面22b。此外，刃形31的底面31c逐渐磨削加工余量齿形21的齿顶面21a，以便形成齿形22的齿顶面。
存在以下可能的可选构造情况，刃形31被形成为：从位于磨轮12轴向中部的刃形31至位于磨轮12轴向两个端部的刃形31，刃形31的厚度和高度能逐渐减小。在可选构造中，为了逐渐减小刃厚度，如图4所示，只有刃形31外侧上的刃面31b的位置可从位于磨轮12轴向中部的基准刃形31的刃面31b的对应位置逐渐向内移位。
在另一可选构造中，刃形31可被形成为：从位于磨轮12轴向中部内的刃形31朝位于磨轮12轴向两个端部的刃形31，只有刃形31的厚度能逐渐减小。在此情况下，为了逐渐减小刃厚度，如图5所示，只有刃形31外侧上的刃面31b的位置可从位于磨轮12轴向中部的基准刃形31的刃面31b的对应位置逐渐向内移位。在又一可选构造中，为了逐渐减小刃厚度，如图6所示，刃形31的两侧的刃面31b的位置可从位于磨轮12轴向中部的基准刃形31的刃面31b的对应位置逐渐向内移位。
存在以下再一个可能可选构造情况，刃形31被形成为：从位于磨轮12轴向中部的刃形31至位于磨轮12轴向两个端部的刃形31，刃形31的厚度和高度能逐渐减小。在再一个可选构造中，如图7所示，底面31c的高度也可逐渐减小。尽管齿形21的齿顶面21a与底面31c碰撞，但上述构造有助于减轻啮合时所发生的碰撞。
如至此已经描述的那样，在根据本发明的桶状蜗杆形工具中，磨轮12的刃形31被形成为：根据内齿轮11的加工余量，从位于磨轮12轴向中部的刃形至位于磨轮12轴向两个端部的刃形，刃形的尺寸能逐渐变小。因此，在刃形和齿形配合时，为位于磨轮12轴向中部的刃形31外侧的刃形31、位于磨轮12轴向两个端部的每个刃形31的外侧刃面31b与加工余量齿形21的对应齿面21b适当地接触。因此，刃形31能在刃形31轴向的整个面积上与加工余量齿形21啮合。结果，能减小加工负载和局部磨损，因此可以进行高精度的磨削处理。
工业实用性
本发明适合用于在内齿轮中切齿的桶状蜗杆形工具。

Claims (5)

1.一种桶状蜗杆形工具，所述桶状蜗杆形工具用于内齿轮的齿轮加工中，且其被形成为：从其轴向两个端部到其轴向中部，其直径逐渐增大，其特征在于，
所述桶状蜗杆形工具被形成为：根据所述内齿轮的加工余量，从位于所述桶状蜗杆形工具轴向中部的刃形朝着位于所述桶状蜗杆形工具轴向两个端部的刃形，所述刃形逐渐变小。
2.根据权利要求1所述的桶状蜗杆形工具，其特征在于，
位于所述轴向中部的所述刃形被设计成：具有能够与加工之后的所述内齿轮的对应的齿形啮合的形状，以及
位于所述轴向两个端部的所述刃形被设计成：具有能够与所述内齿轮的对应的加工余量齿形啮合的形状。
3.根据权利要求1所述的桶状蜗杆形工具，其特征在于，所述桶状蜗杆形工具被形成为：所述刃形的厚度逐渐减小。
4.根据权利要求1所述的桶状蜗杆形工具，其特征在于，所述桶状蜗杆形工具被形成为：所述刃形的高度逐渐减小。
5.根据权利要求1所述的桶状蜗杆形工具，其特征在于，所述桶状蜗杆形工具被形成为：所述刃形的底面高度逐渐减小。
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