CN101870010B - 连接刀具轮与刀具固定装置的装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于无转动连接具有转动轴线的用于机加工的齿腹的端部周边区域的带齿刀具轮与可围绕转动轴线被转动驱动的刀具固定装置的装置。所述装置具有弹性装置，该弹性装置具有恢复力，刀具轮的转动轴线的方向可抵抗该恢复力相对于刀具固定装置的转动轴线的方向移位。

Description

连接刀具轮与刀具固定装置的装置

技术领域

本发明涉及一种无转动连接具有转动轴线的用于机加工带齿工件轮的齿腹端部周边区域的带齿刀具轮与可围绕转动轴线被转动驱动的刀具固定装置的装置。 

背景技术

例如从EP1270127A1可知这样的装置。它们用于例如去除在齿轮机加工(例如滚刀)中形成在齿腹的端部周边区域上的毛刺。必须除去毛刺是由于几个原因。其中一个原因是，在后续的加工步骤中，齿轮的端面往往用作平面状的内凹槽和确定表面，毛刺可能有损于所述平面性。而且，在硬化之后，毛刺会发生之后当齿轮在传动装置里运转时脱落的危险，脱落的毛刺可能损坏齿腹或传动装置的零部件。除此之外，该类型的毛刺还有在搬运工件轮时造成伤害的风险，且仅除去毛刺是不够的，因为剩余的齿边缘可能会在硬化过程中由于过度渗碳而变得脆硬，受到应力就可能破碎。 

为了避免这些缺点，用上述刀具轮机加工齿腹的端部周边区域以将齿边缘形成倒角。为此，将刀具轮牢固地夹持到刀具固定装置内，使刀具轮和刀具固定装置的转动轴线重合，且刀具轮与所要机加工的工件轮可转动地啮合。通过刀具固定装置将所需要的转动致动力从刀具心轴传递到刀具轮。可进行诸如对工件轮的齿腹端部周边区域进行去毛刺、形成倒角或光整之类的机加工工艺。 

例如，适于该目的刀具轮由两个机加工去毛刺轮形成，它们安装成紧凑的刀具轮，在所述去毛刺齿轮之间插有间隔件。除了间隔件，还可使用端部切削的导轮。由于在将齿边缘再加工出倒角时，在齿腹的比倒角宽的周边区域内形成次生毛刺，所以有利的是使导轮在其圆周的一部分上形成作为光整轮来光整次生毛刺，例如在EP1270127A1中的那样。 

刀具轮的装齿形式与工件轮的装齿形式相匹配。具体来说，采用螺旋啮合时，螺旋角相匹配。更具体地说，为了实现优化的机加工结果，刀具轮必须精确地匹配工件的修正值。否则，工件的齿腹上突出的材料在工件随后的硬金属切削期间会导致过早的刀具磨损。 

但是，工件轮的修正值已经由于工件轮滚刀中的工艺误差而根据不同批次改变，因而刀具轮的精确调整对不同批次的否则应相同的工件轮不再是一给定值的。考虑到随后工件轮的硬化由于不同材料或不同硬化炉而必须改变修正值的情况也是如此。 

简言之，即使在工件轮的齿轮切削参数变化非常小时，刀具轮对于工件轮的机加工来说也不再足够精确地配合。当刀具轮形成为单件时，在机加工几个不同批次刀具轮时，就只能重新研磨刀具轮的装齿。 

为了避免该成本高昂的工艺，EP1270127A1提出在中心将刀具轮劈开，使用于机加工工件轮相反端面的两个刀具轮半部可相对彼此扭转并布置成可相对于彼此随意可选择地周向定位。当采用适当的布置时，刀具轮就可对每个批次进行精确的调节。但是，该调节耗时且费力，因为它必须非常精确。 

由于现有技术的上述问题，本发明的目的是改进上述装置，特别是刀具轮相对于所要机加工的工件轮的优化地简单调节。 

本发明的目的通过上述装置的改型来实现，其实质特征在于该装置具有弹性装置，刀具轮的转动轴线的方向可抵抗该弹性装置的恢复力而相对于刀具固定装置的转动轴线方向移位。 

发明内容

本发明基于不必改变刀具轮就可机加工各种批次工件轮的理念。更确切地说，由于刀具轮的转动轴线可抵抗弹性装置的恢复力移位，因为所要机加工的工件轮与刀具轮啮合，所以自动地实现工件轮与刀具轮的正确相对定位。假设刀具轮设计成当轴线不移位(刀具轮和刀具固定装置的转动轴线重合)时适配一个批次的具有特定修正值的工件，在机加工一个批次的具有不同修正值的齿轮时，由于工件轮的齿腹的不同形状，在用刀具轮机加工工件轮时，会有力施 加在刀具轮上，且所述力被传递到刀具固定装置。在常规装置中，所述力通过刀具固定装置内刀具轮的牢固夹持来抵消。与之对比，在采用根据本发明的装置时，刀具轮的平面可调节成适合正在机加工的工件轮，这是因为刀具轮的转动轴线是可移位的，且因此该移位也随着工件轮的调节而自动进行。同时，弹性装置的恢复力确保仅在有实际应力时发生才移位，且当不再经受应力时(该装置的静止位置)，刀具轮和刀具固定装置的转动轴线再次重合。具体来说，用于机加工直齿切削工件轮的刀具轮的装齿也是圆柱形的。 

本发明的其它特征、优点和细节体现在附图的以下详细说明中。 

附图说明

图1示出与刀具固定装置无转动连接的刀具轮的轴向纵剖视图。 

具体实施方式

在尤其较佳的实施例中，作用在刀具轮与刀具固定装置之间的恢复力是沿轴向方向的。因此，刀具轮可在所允许的平移运动的范围内沿轴向可靠地被保持。 

因此，设置成刀具轮不能沿刀具固定装置径向移动。这样，在机加工工件轮期间就没有轮间的径向相对运动。 

较佳的是，固定装置具有作为径向引导件的支承件，该支承件在径向部分中是圆柱形的。所述支承件可以可靠地吸收径向支承力。 

该轴承有用地形成在该装置的这样一个区域，在该区域中刀具固定装置的轴向截段穿过刀具轮的轴向孔。因此，刀具轮仍可有利地放置在刀具固定装置的轴向截段上，这确保刀具轮的可靠容纳。 

尤其有利的是，设置成该轴向截段的轴向中心区域径向向外凸出，且该凸出部是支承件的一部分。因此该凸出部提供在刀具轮移位时刀具轮的定位成与该凸出部相对的表面可滚动或倾斜的区域。 

该凸出部有用的是球形表面的一部分，且当刀具轮移位时所述球形的球心与两转动轴线的交点重合。从静态角度看，在穿过该装置的轴向纵剖面中，刀 具轮的平面可围绕垂直于切削平面并穿过刀具固定装置和/或刀具轮的转动轴线的轴线转动。 

尤其较佳的是，实现无转动连接的滑动块以冠状方式形成在面向轴向沟槽壁的其轴向侧面之一处。 

较佳地设在两轴向侧面上的所述冠状设置可提供在接纳滑动块的刀具固定装置和刀具轮的沟槽内两转动轴线X、Y相互移位所需要的游隙。 

在替代实施例中，也可设置成刀具轮孔的毂表面在其轴向中心区域朝向转动轴线径向向内凸出。然后刀具轮的移位又形成两表面在彼此上的滚动或倾斜运动。 

有用的是，定位成与轴向截段/毂表面的凸出部相对的轴向截段的表面的毂表面形成为规则圆柱体的表面。因此，可为该装置的各部件提供易于构造的表面。 

在一尤其较佳的实施例中，弹性装置轴向布置在刀具固定装置与刀具轮之间。 

在较佳实施例中，刀具固定装置具有第一侧向部分，该第一侧向部分连接到轴向截段并径向高出所述轴向截段，且弹性装置至少部分地轴向布置在第一侧向部分面向刀具轮的表面和刀具轮的与所述表面相对的表面之间。这样，可提供适当的恢复力，以及刀具轮适当的轴向安装，至少对于刀具固定装置的基本形式相对于常规刀具固定装置不需要改变。 

这同样适用于轴向截段的另一轴向侧。刀具固定装置可具有第二侧向部分，该第二侧向部分可拆卸地夹持在轴向截段上并径向高出所述轴向截段，且弹性装置至少部分地轴向布置在第二侧向部分面向刀具轮的表面和刀具轮的与所述表面相对的表面之间。因此，能够以简单的方式改变刀具轮，刀具轮被可靠地轴向保持，且其可相对于静止位置沿相反移位方向移位。 

具体来说，如果弹性装置具有弹性O形环是有用的，特别是弹性装置包括两个弹性O形环。O形环可有利地以简单方式整合到刀具固定装置与刀具轮之间的连接，且它们也可提供足够的恢复力。 

可设置成在刀具固定装置处形成凹槽，以至少部分容纳弹性装置，特别是 一个或两个O形环。 

替代的或此外，可设置成在刀具轮处形成凹槽，以至少部分容纳弹性装置，特别是一个或两个O形环。 

具体来说，较佳的是弹性装置的恢复力的强度是可调的。为此，可将间隔装置，例如间隔件夹在刀具固定装置的两部分之间。因此，恢复力也可通过在静止位置对弹性装置预施加应力来选择间隔件的轴向尺寸而调节。 

从动态角度看，刀具轮的移位导致刀具轮的摆动。为此，较佳的是设置成，与刀具轮在该装置的静止位置的相应位置相比，摆动路径的范围，即从刀具轮在用于机加工直齿切削工件轮的齿腹的端部周边区域的机加工范围内的位置的有效偏离，为5至50μm，较佳的是10至40μm，尤其是20至30μm。 

附图中纵向剖视图所示的刀具固定装置2以常规方式用其主构件3夹持在刀具心轴9内，使其在转动中围绕刀具固定装置2的转动轴线Y从刀具心轴9偏离。在孔28内，刀具固定装置2的沿纵向部分呈U形的夹持构件4可夹持在主构件3上，该孔28在刀具固定装置2的与刀具心轴9相反的一侧上有螺纹28.1，环形间隔件5布置在夹持构件4与主构件3之间。间隔件5的轴向长度确定主构件3与夹持构件4的相对环表面23.1与24.1之间的轴向距离。 

在该轴向区域内，即在刀具固定装置2的侧向区域23与24之间，它们的轴向截段22与具有侧向部分23形成为单件，当移除具有侧向部分24的夹持构件4时，可将具有轴向孔12的刀具轮1放置在所述其上。在图中所示的刀具轮1相对于刀具固定装置2的位置中，刀具轮1的转动轴线X与刀具固定装置2的转动轴线Y重合。 

如迄今为止所描述的，图中所示的装置类似于无转动连接刀具固定装置2与刀具轮1的常规装置，其通过在转动方向上固定刀具固定装置2和刀具轮1位置的滑动块7得到的抗扭强度。 

但是，刀具固定装置2的轴向截段22的径向外表面仅在其轴向端部区域22.2处形成规则圆柱状，而径向外表面的轴向中心区域相对于规则圆柱表面22.2以球形表面22.1的形式向外凸出。刀具轮1的轴向孔12的直径与由球形表面22.1限定的球形的直径相等，球形表面22.1的球心Z在轴线Y上。因此， 当刀具轮1定位在刀具固定装置2的轴向截段22上时，刀具固定装置2的球形表面22.1和刀具轮1的毂表面12.1的与所述球形表面相对的区域彼此抵靠；在对称的静止位置，在图1所示的球形表面12.1和22.2之间形成环形间隙。 

因为同时，夹持构件4在主构件3上的夹持选择成使表面23.1和24.1之间的距离在夹持区域比刀具轮1的轴向尺寸稍大，即比刀具轮1的面向表面23.1和24.1的表面13和14之间的距离稍大，在表面23.1和13以及表面24.1和14之间沿轴向还有一些游隙。将刀具轮1在刀具固定装置2内的安装，或更具体地说，在由表面23.1、22.1、22.2和24.1限定的空间内界定毂表面12.1的刀具轮1的区域11内的安装，因此并不固定。而是，在图中所示的情况中，可能有刀具轮1围绕垂直于转动轴线Y并穿过球形表面22.1的球心Z延伸的轴线摇摆或移位。在这种摆动中，刀具轮1的转动轴线X的方向相对于刀具固定装置2的转动轴线Y的方向移位，因为转动轴线X垂直于刀具轮1的转动平面定位。 

但是，转动轴线X的所述摇摆或移位不会发生而没有任何力。而是，弹性O形环6.1和第二弹性O形环6.2确保刀具轮1由该两个O形环弹性地保持在图中所示的位置，该位置对应于该装置的静止位置，且在该位置中转动轴线X和Y重合，其中弹性O形环6.1在刀具固定装置2的表面23.1处与转动轴线Y同轴地从环形凹槽26轴向突出，第二弹性O形环6.2从表面24.1的相应凹槽轴向突出。但是，如果有力抵抗弹性环6.1或6.2之一的弹性恢复力作用在刀具轮1上，就会发生上述移位运动，且转动轴线X相对于转动轴线Y移位。如果刀具轮必须机加工稍微不同的工件轮，例如由于先前所述不同批次的工件轮的修正值不同，则刀具轮1相对于刀具固定装置2的柔性安装与固定安装相比是有利的。对于下文，假设图中所示的静止位置对应于对一批工件轮进行机加工的情况，其中刀具轮1的装齿18完全调节成用于机加工工件轮齿腹的端部周边区域，且假设所述工件轮的机加工在无移位的静止位置中进行，因而其不在刀具轮1上施加(不对称的)应力地进行。 

如果保持刀具轮1在刀具固定装置2内的固定安装，且然后更换不同批次的工件轮，例如由于工件轮先前滚刀时的制造公差而造成的不同批次的工件 轮，并将这种工件轮放置在机器的工件心轴9上，则由于改变的齿腹轮廓而不能令人满意地对工件轮的齿腹的端部周边区域进行机加工。例如，在去除毛刺和形成倒角期间，会在一端去除过多材料，而在该齿腹的另一端完全没有去除材料，不能充分转变成倒角。此外，如果所述刀具轮1与光整轮组合，则不能确保所述光整轮的光整功能。 

由于刀具轮1的转动轴线方向可移位而可避免这种情况。例如，当与刀具轮1的装齿18啮合时，齿腹的周边区域在第一侧压抵刀具轮1的当前工作的表面，其中根据上述解释，必定会担心去除过量的材料，且因此有力施加在刀具轮1上。在固定安装时，所述力会传递到刀具固定装置2并由于刀具轮1与刀具固定装置2之间的刚性连接而被容易地补偿。 

但是，当刀具轮1柔性安装时，所述力实现刀具轮1相对于刀具固定装置2抵抗相应加载的O形环6.1或6.2的弹性恢复力的移位运动，该运动对应于转动轴线X相对于转动轴线Y的移位。 

由于所述移位，刀具轮1的位置调节成适应上述不同批次的的被机加工的工件轮的改变了的齿腹轮廓。刀具轮1的机加工表面被强制更靠近工件轮的另一侧上的工件轮齿腹的周边区域，并可充分机加工该周边区域，即其可去除材料、形成倒角并光整次级毛刺(如果必要)。因此，齿腹的周边区域在两侧将自动被机加工，即使其轮廓相对于特定的修正值稍稍偏离也是如此。 

刀具轮1可形成单件或多件(16，17，18)。但是，如EP1270127A1中所述那样将其分成两半并非绝对必要，以及两半部相对于彼此的适当调节也非绝对必要。 

该图中所示的装置形成为使刀具轮围绕垂直于刀具轴线的轴线机加工区域内的摆动在20至30μm范围内，该摆动形成机加工工艺的动态图。为了确保上述可靠调节，刀具轮1的速度不能太高，即约30至200rpm，特别是100至150rpm。 

附图标记列表 

1    刀具轮 

2    刀具固定装置 

3    主构件 

4    夹持构件 

5    间隔件 

6.1，6.2    弹性O形环 

7    滑动块 

8    螺钉 

9    刀具心轴 

11   安装区域 

12   轴向孔 

12.1 沟槽表面 

13   轴向边缘区域 

14   轴向边缘区域 

16   第一轮 

17   第二轮 

18   装齿 

19   导轮 

22   轴向截段 

22.1 球形表面 

22.2 圆柱形表面 

24   第二周边表面 

24.1 环形表面 

26   凹槽 

28   攻丝孔 

28.1 螺钉螺纹 

X    转动轴线(刀具轮) 

Y    转动轴线(工件固定装置) 

Z    球心 

参照唯一的附图所描述的特征并非意在限制本发明。而是，说明书和权利 要求书中所揭示的特征可以实质上单独地或组合地以在其各实施例中实现本发明。 

Claims (24)

1.一种用于在刀具轮(1)和刀具固定装置(2)之间进行无转动连接的装置，所述刀具轮(1)用于机加工带齿工件轮的齿腹的端部周边区域，所述刀具轮具有转动轴线X，所述刀具固定装置(2)能围绕转动轴线Y被转动地驱动，其特征在于，所述装置具有弹性装置(6)，且所述刀具轮(1)的转动轴线X的方向能抵抗所述弹性装置的恢复力而相对于所述刀具固定装置的转动轴线Y的方向移位，所述刀具轮(1)在所述刀具固定装置(2)内被径向固定不动地引导。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述刀具轮(1)与所述刀具固定装置(2)之间的恢复力沿轴向作用。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置具有用于轴向引导的径向圆柱形支承件。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述支承件形成在所述装置的被所述刀具固定装置(2)的轴向截段(22)穿过的所述刀具轮(1)的轴向孔(12)的区域(12，22)内。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述轴向截段(22)在其轴向中心区域中径向凸出，且所述凸出部(22.1)是所述支承件的一部分。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述凸出部(22.1)是球形表面的一部分，且所述球形的球心(Z)对应于当所述刀具轮(1)移位时所述两转动轴线X，Y的交点。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，实现无转动连接的滑动块以冠状方式形成在面向沟槽壁的其轴向侧壁上。

8.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述刀具轮的所述孔的毂表面处在其轴向中心区域朝向所述转动轴线向内径向凸出，且所述凸出部是所述支承件的一部分。

9.如权利要求5所述的装置，其特征在于，与所述轴向截段的所述凸出部(22.1)相对的所述刀具轮的所述孔的毂表面(12.1)形成为规则圆柱表面。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弹性装置(6)轴向布置在所述刀具固定装置(2)与所述刀具轮(1)之间。

11.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述刀具固定装置(2)具有第一侧向部分(23)，所述第一侧向部分(23)连接到所述轴向截段(22)并径向高出所述轴向截段，且所述弹性装置(6.1)至少部分地轴向布置在所述第一侧向部分(23)的面向所述刀具轮(1)的表面(23.1)和所述刀具轮(1)的与所述表面(23.1)相对的表面(13)之间。

12.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述刀具固定装置(2)具有第二侧向部分(24)，所述第二侧向部分(24)可拆卸地夹持到所述轴向截段(22)上并径向高出所述轴向截段，且所述弹性装置(6.2)至少部分地轴向布置在所述第二侧向部分(24)的面向所述刀具轮(1)的表面(24.1)和所述刀具轮(1)的与所述表面(24.1)相对布置的表面(14)之间。

13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弹性装置(6)具有弹性O形环(6.1)。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述弹性O形环包括两个弹性O形环(6.1、6.2)。

15.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述刀具固定装置(2)具有凹槽，以容纳所述弹性装置(6)的至少一部分。

16.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述刀具轮具有凹槽，以容纳所述弹性装置的至少一部分。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述弹性装置的至少一部分是一个或两个O形环。

18.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弹性装置的所述恢复力的强度是可调的。

19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述恢复力的强度用能夹在所述刀具固定装置的两构件之间的间隔件(5)来调节。

20.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述刀具轮的转动轴线的移位的形成为：当所述刀具轮转动的同时所述转动轴线移位时发生的所述刀具轮在所述机加工区域内的摆动具有为5至50μm的范围的扩展。

21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述刀具轮的转动轴线的移位的形成为：当所述刀具轮转动的同时所述转动轴线移位时发生的所述刀具轮在所述机加工区域内的摆动具有为10至40μm的范围的扩展。

22.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述刀具轮的转动轴线的移位的形成为：当所述刀具轮转动的同时所述转动轴线移位时发生的所述刀具轮在所述机加工区域内的摆动具有为20至30μm的范围的扩展。

23.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述弹性装置的至少一部分是一个或两个O形环(6.1、6.2)。

24.如权利要求8所述的装置，其特征在于，与所述毂表面的所述凸出部相对的轴向截段的表面形成为规则圆柱表面。