CN101870009A - 用于除去端面切制的工件齿轮上的次生毛刺的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明是用于除去由于工件齿轮的齿腹上由于对所述工件齿轮的齿边缘倒角而形成的次生毛刺的方法和装置，该方法和装置提供一种转动地与工件齿轮啮合的工具齿轮。所述工具齿轮有在其齿腹(5、6)上的切削刃，并且通过啮合产生切削运动，并通过切削除去次生毛刺。

Description

用于除去端面切制的工件齿轮上的次生毛刺的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于除去工件齿轮上的次生毛刺的方法，通过将工件齿轮的齿腹与工具齿轮的齿腹转动地啮合来除去在给工件齿轮的齿端边缘加工出倒角时产生的次生毛刺，该倒角在齿腹的倒角周边的区域连接齿端面与齿腹；本发明还涉及用于实施所述方法的装置。

背景技术

齿轮的切削加工会在端齿边缘上产生毛刺，从各种理由来看都比须除去这些毛刺。其中一个理由是，在后续的加工步骤中，齿轮的端面往往用作平坦的夹持和测量表面，毛刺可能有损于所述表面的平坦性。而且，在齿轮硬化之后，当齿轮在传动装置里运转时，可能出现之后毛刺脱落的危险，脱落的毛刺可能损坏齿腹或传动装置的其它零部件。而且，这种毛刺还有可能伤害工件齿轮搬运人员的危险。并且，仅仅除去毛刺是不够的，因为齿的除去毛刺后的齿边缘由于在硬化过程中过度渗碳可能变得脆硬，受到应力就可能破碎。

因此，在早先(专利文件EP 1 270 127 A1)描述的一种已知方法中，把齿的边缘整形成倒角，其中，通过与其啮合的倒角齿轮来使工件齿轮在齿端边缘区域的材料移位。但是，这种塑性整形会使齿腹与倒角毗邻的周边产生次生毛刺。这种次生毛刺，对于后续的硬加工，例如珩磨或研磨，是严重的问题。它会导致加工工具的过早磨损和崩裂，以致需要频繁地对用于再加工的加工工具进行精确修整。这就是以上提到的已有技术中要让工件齿轮与光整加工的齿轮啮合并用二级压力来光整次生毛刺的原因。但是，那种做法不可能做到令人满意地把次生毛刺完全除去。

本文中所用的术语“有齿的”和“齿圈”是指能够以滚转方式啮合的任何外齿圈或内齿圈。具体地说，齿圈可以是圆柱形的或圆锥形的。

本发明是为解决上述问题提供方法和装置，这种方法和装置可改进次生毛刺的除去。

发明内容

按照本发明，该问题通过一种使形成在工具齿轮齿腹上的切削刃作切削运动的装置和方法来解决，这种切削运动通过啮合而产生并能除去次生毛刺。这意味着，用本发明的方法，不是用光整滚子通过滚压来光整掉次生毛刺，而是用切削刃的切削运动通过机械加工来除去次生毛刺。工件齿轮和工具齿轮之间的啮合可导致主要是在齿腹的已产生了次生毛刺的周边区域上沿齿的深度方向的切削运动。所述切削运动可沿从齿顶到齿根的方向或相反方向进行。而且，工具齿轮的每个齿在其左侧齿腹和右侧齿腹上都可以有这样的切削刃。在这种情况中，可以以直接连续的方式除去工件齿轮的连续各齿的左侧齿腹和右侧齿腹上的次生毛刺。

本发明的其它特点、详细内容和优点将在下面参照附图进行的详细说明中显现出来。

附图说明

各附图中：

图1是端面切制的工具齿轮的实施例的立体图。

图2是图1的工具齿轮的端面视图。

图3是沿着图2中的线A-A的剖视图。

图4是图3中的一部分的放大视图。

具体实施方式

在详细说明本发明的任何特点和至少一种结构之前，应能理解，本发明的应用不限于以下说明书中所提出的或各附图中所图示的部件的结构细节和布置。本发明还可以有其它的结构，可以用各种方式实践或实现本发明。还应能理解，这里采用的短语和术语是为了说明的目的而不应被认为是施加限制。

如上所述，用本发明的方法，那些用整平滚子通过滚压不能整平的次生毛刺却可通过用切削刃的切削运动进行的机械加工来除去。工件齿轮和工具齿轮之间的啮合可导致主要是在产生次生毛刺的齿腹的周边区域沿齿的深度方向的切削运动。这种切削运动可以沿着从齿顶向齿根的方向进行或沿着相反的方向进行。而且，工具齿轮的每个齿在其左齿腹以及在其右齿腹上都可以有的切削刃。在这种情况中，可以连续地除去工件齿轮的连续各齿的左齿腹和右齿腹上的次生毛刺。

可通过整形或切削来对齿边缘进行倒角，这两种加工方法都会产生次生毛刺。在本发明的方法的一个实施例中，就上述第一种情况而言，借助于与工件齿轮的齿端边缘啮合的倒角齿轮的齿，让所述齿端边缘产生塑性变形，从而再加工工件齿轮的齿端边缘。与工件齿轮啮合的倒角齿轮的齿区域的螺旋角对应于工件齿轮的所要形成的倒角。

就装置而言，本发明的目的是用一种除去工件齿轮上的那些在给其齿的齿端边缘加工出倒角时产生的次生毛刺的装置来达到，这种倒角在齿腹的与倒角毗邻的周边区域连接齿的端面和齿腹，并且工具齿轮有可转动地与工件齿轮的齿腹啮合的齿腹，在工具齿轮的齿腹上，在齿腹的与工件齿轮的齿腹的周边区域相啮合的区域形成沿齿的宽度方向延伸的切削刃。

在本发明的装置中，在啮合过程中切削刃基本上是在工件齿轮的有次生毛刺的齿腹的周边区域上沿齿的深度方向运动，并且就是这样除去次生毛刺。优选的是，工具齿轮的每个齿的左侧齿腹和右侧齿腹具有至少一个这样的切削刃，由于这样的布置，在切削动作中，切削刃连续地与工件齿轮的连续各齿的左侧齿腹和右侧齿腹啮合。

优选的是，工具齿轮的齿腹沿齿的宽度方向是凹陷的。这种凹陷形状可确保工具齿轮的机械加工点仅出现在工件齿轮齿腹的有次生毛刺的周边区域，而工件齿轮的齿腹的从加工点沿着齿的宽度方向朝向齿的中心延伸的区域不与工具齿轮接触因而不会被机械加工。

在本发明的范围内，特别提出，切削刃是由工具齿轮的各齿的凹槽的边缘的一部分形成的，其中所述边缘由齿腹界定，并且所述凹槽朝齿腹开口。这样，齿腹的毗邻于形成切削刃的边缘所述部分的区域就呈现为自由表面，并且凹槽的毗邻于所述部分的壁区域是切削刃的机械加工表面。

优选的是，本发明提出，工具齿轮的齿腹有多个切削刃，这些切削刃沿齿的深度方向互相间隔开。在啮合过程中，这些切削刃可对次生毛刺的沿齿深度方向上的不同的连续各部分起加工作用。通过恰当地选择工具齿轮的齿数和工件齿轮的齿数之比，可确保在任何情况下，在足够的转数之后，可以实现这些切削刃的运动路径和次生毛刺的运动路径的完全重叠，因此可将次生毛刺彻底除掉。

一个有利的实施例还有这样的特征：工具齿轮的每个齿的凹槽向与之毗邻的齿端面开口并且从齿的左侧齿腹延伸到齿的右侧齿腹。这样，可以用简单的方式，通过去掉工具齿轮的前表面上的某些材料，做出那些凹槽。凹槽的在正交于横向剖面的剖视图上的断面形状并不重要，只要其形状能确保形成切削刃以除去次生毛刺即可。

在本文中，已经证明把各凹槽在横向剖面里定位在螺旋线上是有用的。螺旋线可以是多线程的。例如，螺旋线的数目可以是在3到7之间。或者，可将横向剖面里的各凹槽定位在一个或多个圆弧上。在所有这些情况中，用于加工出各凹槽的刀具可以沿着一条相对于工具齿轮的前表面的适当轨迹曲线作轴向进刀运动。

按照本发明的另一个想法，把工具齿轮与同轴线的倒角齿轮非可转动地连接，并且所述倒角齿轮的与工件齿轮的齿边缘啮合的齿有对应于倒角的螺旋角。由于工件齿轮在与把工具齿轮和倒角的齿轮组合起来的装置啮合时的转动，可以在同一加工过程中，加工出倒角并除去因加工倒角而产生的次生毛刺。具体地说，可以把倒角齿轮的齿仅设置其圆周的一部分上。此外，只要工具齿轮的齿仅在其圆周的不同于上述部分的另一部分上有切削刃，就足够了。在这种情况中，恰当的转动转数和用于加工倒角的轮子的齿数与工件齿轮的齿数之比的恰当选择同样总是能确保工件齿轮的所有各齿都能被加工出倒角。

各附图中的各视图表示出的直齿工具齿轮有：相对于其转动轴线同轴线的圆柱形毂表面1，以容纳其可以转动安装的轴或心轴；相对于其转动轴线的有多个齿2的齿圈；以及两个垂直于其转动轴线的端面3和4，这两个端面从毂表面1延伸到齿圈的齿顶。每个齿2有左侧齿腹5和右侧齿腹6，如图3和4所示，这两个图都是垂直于转动轴线的视图。

端面3的延伸于毂表面1和齿圈的齿根圆之间的区域是完全平坦的。另一方面，在齿圈的齿根圆和齿顶之间的构成各齿2的端面的区域，各齿2设有多个沟槽形状的凹槽7。从横向剖面图上来看，这些凹槽7在每个齿2上从左侧齿腹5延伸到右侧齿腹6。这样，各凹槽7在相应齿腹5和6上界定了边缘8。所述边缘8的部分9、10沿齿的宽度方向延伸并形成相应的切削刃。这样做，齿腹5和6的毗邻于切削刃9、10的区域呈现为与切削刃关联的自由表面，并且各凹槽7的毗邻于切削刃9、10的壁区域是相关的机械加工表面。

各图的图示还示出，所有各齿2的各凹槽7位于以转动轴线为圆心的弧形曲线段上。具体地说，它们可以是弧形的线段或螺旋线的线段。在它们的垂直于横向剖面的平面的剖面图上，例如，如图4所示，各凹槽7的形状基本上是任意的。唯一的要求是由各凹槽7定义的边缘8应有沿与端面3相反相应齿2的端面的方向延伸的至少一个切削刃段9、10。

各图中图示的工具齿轮可用于为具有被再加工出连接相应齿腹与齿端面的倒角的齿端边缘的直齿工件齿轮进行机械加工。所述再加工在齿腹的毗邻于倒角的周边区域产生相应的次生毛刺。为此，把各附图所示的工具齿轮与所要加工的工件齿轮可转动地啮合。工件齿轮和工具齿轮之间的第一轴向位置选择成让工具齿轮的有切削刃9、10的齿腹区域与工件齿轮的有次生毛刺的齿腹的周边区域啮合。这样，切削刃9、10基本上在工件齿轮上的次生毛刺上以机械加工的方式沿着工件齿轮的齿的深度方向作切削运动的，在几次转动之后，就可基本上除去次生毛刺。

各附图所示的工具齿轮有各凹槽7，它们只在工具齿轮的一端面3上形成切削刃9、10，而另一端面4是完全平坦的。对所述平坦的端面4，可把按照图示形成的另一个工具齿轮以镜面对称的方式与其所述平坦端面4连接。在这一情况中，可以同时除去工件齿轮齿的两齿腹端部区域形成的次生毛刺。但是，这要求两个连接起来的工具齿轮的轴向厚度之和对应于有次生毛刺的工件齿轮的齿腹的周边区域的轴向距离。不言而喻，可以用夹在两个工具齿轮的互相面对的端面4之间的间隔盘来进行恰当的调试。在轴向尺寸合适的情况下，该实施例也可通过在两端面3，4上都设置凹槽7而形成一件工具齿轮。

或者，也可以把按照图示形成的两个工具齿轮相互同轴线地定位成有足够的用于两侧除去次生毛刺的间距，使它们的有各凹槽7的端面3互相面对。

因为要求和希望工具齿轮和工件齿轮之间的齿腹啮合只发生在有次生毛刺的齿腹的周边区域，所以可将工具齿轮的齿2制成为它们的齿厚沿着齿的宽度方向向齿的中心逐渐减小。这可实现成例如工具齿轮的齿2是双面凹陷的。

各附图所示的工具齿轮的齿圈是直齿齿圈。其适用于对直齿的工件齿轮进行机械加工。对于螺旋齿的工件齿轮，可以开发有对应螺旋角的工具齿轮。

还有，可将与工件齿轮同轴线的倒角齿轮与有凹槽7的端面3连接。所述倒角齿轮的结构设计和功能对应于专利文件EP 1 270 127 A1中所揭示的除毛刺齿轮。所述倒角齿轮(未示)有遍布于其整个圆周或一部分圆周的齿，并且所述齿的螺旋角对应于工件齿轮上所要形成的倒角。由于工具齿轮和倒角齿轮的这种组合能够通过与齿边缘的啮合实现工件齿轮的齿边缘的整形，可以在同一加工循环中既能给齿的边缘加工出倒角又能除去在加工倒角过程中产生的次生毛刺。

附图标记列表

1     毂表面

2     齿

3、4  端面

5、6  齿腹

7     凹槽

8     边缘

9、10 切削刃

尽管已经参照优选实施例描述了本发明，但是应能理解，本发明不限于这里描述的具体结构。本发明意在涵盖对本技术领域的人员显而易见的不偏离本发明的权利要求书的精神和范围而做出的属于本发明的主题的所有变型。

Claims (14)

1.一种用于除去工件齿轮上的次生毛刺的方法，所述方法包括：

将所述工件齿轮的齿腹与工具齿轮的齿腹转动地啮合，其特征在于，通过形成在所述工具齿轮的齿腹(5、6)上的切削刃(9、10)的切削运动除去所述次生毛刺，所述切削运动通过所述工件齿轮的齿腹与所述工具齿轮的齿腹的啮合产生。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工件齿轮的齿边缘借助于与其啮合的倒角齿轮的齿通过对所述齿边缘进行塑性整形而进行再加工。

3.一种用于除去工件齿轮上的次生毛刺的装置，所述装置包括：

工具齿轮，所述工具齿轮具有能够转动地与所述工件齿轮的齿腹啮合的齿腹(5、6)，其特征在于，在所述工具齿轮的齿腹(5、6)上与所述工件齿轮齿腹的周边区域啮合的齿腹区域，形成沿齿面宽度方向延伸的切削刃(9、10)。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述工具齿轮的所述齿腹(5、6)沿所述齿面的宽度方向是凹陷的。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述切削刃(9、10)是通过所述工具齿轮的所述齿(2)上的凹槽(7)的边缘(8)的一部分形成的，所述凹槽由所述齿腹(5、6)界定并朝向所述齿腹开口。

6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述工件齿轮的所述齿腹(5、6)有沿所述齿的深度方向间隔开的多个切削刃(9、10)。

7.如权利要求3所述的装置，其特征在于，每个凹槽(7)朝向所述工具齿轮的毗邻的齿(2)的端面(3)开口并从所述齿(2)的左侧齿腹(5)延伸到所述齿(2)的右侧齿腹(6)。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述凹槽(7)横向地定位在螺旋线上。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述螺旋线是多线程的。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述工具齿轮的齿圈是由所述工具齿轮的两个径向端面(3、4)界定的直齿外齿齿圈。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述凹槽(7)仅设置在所述两个端面中的一个端面(3)上，而另一端面(4)是平的。

12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述凹槽(7)设置在两个端面(3、4)上。

13.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述工具齿轮与同轴线的倒角齿轮非可转动地连接，所述倒角齿轮的齿与所述工件齿轮的所述齿边缘啮合并有对应于所述倒角的螺旋角。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述倒角齿轮的的齿仅设置在所述倒角齿轮圆周的一部分上。

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