CN102648068A - 以连续成形法使用相应的刀具来生产具有内摆线齿的锥齿轮的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生产具有直或线性内摆线作为齿的齿面纵向线的切入磨削制成的冠状齿轮(32)。通过轴向运动被耦合的成形法来进行所述生产。可使用改良的滚切方法来制成相应的小齿轮(31)。在图9A中以虚线的形式表示相应的锥形产生轮(41)。铣刀(50)的刀盘轴线由附图标记(51)识别。这里，铣刀(50)带有多个刀具(52)。在接合区中通过铣刀(50)的刀具(52)的刀片或刀片侧面表示或复制圆锥形虚产生轮(41)的齿(44)。

Description

以连续成形法使用相应的刀具来生产具有内摆线齿的锥齿轮的方法

技术领域

本发明涉及以连续成形法，具体地说，使用铣削刀盘制成具有内摆线齿的直齿锥齿轮的方法。

背景技术

已有各种类型的锥齿轮，这些类型的锥齿轮，尤其是基于齿面纵向线的轮廓方面是不同的。以下的锥齿轮按照齿面纵向线的轮廓来区别的：

-直齿锥齿轮

-斜齿锥齿轮

-螺旋齿锥齿轮。

通过相关的虚平面齿轮的齿(如果已知节锥角的话)，可以唯一地建立锥齿轮对的齿。也可以将相应的平面齿轮想象成一种极薄型的圆盘。该平面齿轮由锥齿轮的齿形成，其中节锥角被设定为δ_p＝90°。

就螺旋齿锥齿轮而言，相对于齿面纵向线的形状可以进一步细分为：

-圆弧

-外摆线，特别是延长的外摆线

-渐开线

-内摆线，特别是延长的内摆线。

圆弧齿锥齿轮具有作为齿面纵向线的圆弧。圆弧齿锥齿轮用单分度法(也称为间断分度处理、单分度处理或端面铣削)来制造。图1A中示意性地示出了单分度法。刀盘20的刀具21完成圆环运动，同时，将要制造的锥齿轮11支靠在固定位置上。为了制造更多的齿间隙，将刀盘20缩回，并使工件11转动到一个分度角。图1A中用箭头A，B和C标示出逐步向前的转动(在这里是按逆时针方向)。因此，每次只制造一个齿间隙22。

外摆线，特别是扩大的外摆线(也称为延长外摆线)齿轮通过连续分度法(也称为连续滚刀法、连续分度处理或端面滚削法)来制造。在用连续分度法制造外摆线的过程中，锥齿轮的平面齿轮齿数z_p与杆状刀盘的线程数量(number of threads)G_x(即，刀具组的数量)之比例对应于基圆(base circle)GK的半径RG与滚动圆(rolling circle)RK的半径RR之比例。当刀盘的标称半径r_c(其上安置刀具23的刀片)大于滚动圆RK的半径RR(见图1B)时，称为延长的外摆线。在这种连续分度法中，刀盘及工件11两者都以按时间顺序彼此适应的动作次序转动。因此，连续地进行分度，并几乎同时地产生间隙12和相应的齿13。图1B示出了相应的例子。这里，刀盘是按逆时针方向转动，而工件11则按顺时针方向转动(这种转动运动也被称为平面齿轮转动)。在此制作的是外摆线(例如，延长的外摆线)。因此，这里的运动在相反的方向上发生。如果两者都在相同的方向上转动，则制作的是内摆线(如图1C所示)。图1B示出，相应的刀盘的刀具23通常成对(如果每组刀具有两个、三个或更多的刀具，也称为成组)地设置。图1B示出，刀盘的滚动圆RK沿着工件11的基圆GK转动。这里，M表示刀盘的中心点。该中心点M与滚动圆RK的中心点重合。将两个转动运动进行耦合，使得在每种情况下都只有一对刀具或一组刀具移动通过齿间隙12。

按照图2所示的原理可以制造具有“直线”内摆线作为齿面纵向线的锥齿轮。图中所示的数学原理可以从各种教科书中得知，但也可以从专利申请EP 1348509A2得知。基本上，从″Stanki dja obrabotki konitscheskich zubtschatych kolos″，Izdanie 2-e，V.N.Kedrinskij，K.M.Pismanik，Izdatelstvo″Maschinostroenie″Moskva 1967第506-508页也可得知此方法。

在专利申请EP 1348509 A2中所描述的方法较多用于传动比较小的情况。

为了获得内摆线，半径为RR的滚动圆RK在半径为RG的固定基圆GK内部转动。滚动圆RK围绕其轴线(中心点M)转动，如箭头P1所示。如箭头P2所示，滚动圆RK在基圆GK的内部沿逆时针方向转动(此转动方向也可以倒转)。指针Z1被定向成径向向外地固定在滚动圆RK内的一个位置上，并与滚动圆RK的圆周上的产生点U相关。此点U被固定在滚动圆RK的坐标系内的适当位置上，即，此点U被固定地连接到滚动圆RK上。通过点U的滚切运动，即，通过其围绕中心点M的自身转动，这与围绕基圆GK的中心点的卫星运动相耦合，点U在基圆GK的x-y坐标系内产生内摆线HY，或者是在图示的特定情况下产生直线。因此，当滚动圆RK在基圆GK中转动时，点U将限定或描绘一条线性的内摆线(HY)。这里，刀盘的半径r_c为r_c＝RR。这里的两个圆RK和GK示于图中的迪卡尔x-y坐标系内。

在此x-y坐标系内的参数表达式如下：

$x=(\mathrm{RG}-\mathrm{RR})\cos \mathrm{\λ}-\mathrm{RR}\cos \frac{\mathrm{RG}-\mathrm{RR}}{\mathrm{RR}}\mathrm{\λ}---\left(1\right)$

$y=(\mathrm{RG}-\mathrm{RR})\sin \mathrm{\λ}-\mathrm{RR}\sin \frac{\mathrm{RG}-\mathrm{RR}}{\mathrm{RR}}\mathrm{\λ}---\left(2\right)$

在这些等式(1)和(2)中，λ表示滚动圆RK的中心点M的、与基圆GK的中心点MG相关的转动角。在图2所示的瞬态图中，λ＝0，x＝RG，y＝0。U的坐标位置为[RG，0]。

图3A至3H示出，基于序列，将会出现内摆线HY变成直线的特殊情况。在这些图中，故意省略了参照和附图标记，以使附图清晰。然而，可以一对一地取用图2的参照和附图标记。当符合RR＝RG/2，或RG/RR＝2的条件时，将会出现直线的结果。基于图3A至3H可以见到，产生点U从图3A所示的位置(λ＝0°)开始，沿着x轴从坐标位置[RG，0]向左朝向坐标位置[-RG，0]转移。在图3E(λ＝180°)中，到达了此坐标位置[-RG，0]。滚动圆RK现在转动通过x-y坐标系的两个下部象限(lower quadrants)，以及点U从坐标位置[-RG，0]移动返回到坐标位置[RG，0]。直线HY是在图中沿x轴从[RG，0]延伸到[-RG，0]的距离。

也可以基于附图所示来说明内摆线的特定形状。此特定形状的产生如下文所述。如果产生点U在滚动圆RK内或外，则称为缩短的内摆线或者相应地称为延长的内摆线。滚动圆RK的中心点M(见图2)和产生点U的位置之间的距离用参数c来描述。因此，当c＜RR时，产生缩短的内摆线，而当c＞RR时，则产生延长的内摆线。图4A示出c＝1.5RR时的延长的内摆线。因此，指针Z2具有c＝1.5RR的长度(变量c对应于图1B中的刀盘的标称半径r_c)。因此，刀盘的标称半径r_c在这里为r_c＝1.5RR。图4B示出具有c＝0.5RR时的缩短的内摆线。指针Z3因而具有c＝0.5RR的长度。这里，刀盘的标称半径r_c因此为r_c＝0.5RR。在每种情况下，产生的椭圆作为内摆线HY，其在x-y坐标系内作为角度λ的函数的参数表达式如下：

$x=(\frac{\mathrm{RG}}{2}+c)\cos \left(\frac{\mathrm{\λ}}{2}\right)---\left(3\right)$

$y=(\frac{\mathrm{RG}}{2}-c)\sin \left(\frac{\mathrm{\λ}}{2}\right)---\left(4\right)$

如果c＝RR以及RR＝RG/2，则可获得特定情况下的线性内摆线，如上所述。

在用于制造锥齿轮的端面铣削刀盘中，所谓的杆状刀盘(bar cutter heads)有别于成形刀盘(profile cutter heads)。杆状刀盘配置有大量的杆状刀具(例如，40个)，每个杆状刀具(bar cutter)都具有轴杆和头部区。通过磨削杆状刀具，可以给所述头部区赋予想要的形状和位置。杆状刀盘的产量比含有较少刀具的成形刀盘的产量大，而且可以将杆状刀具重新成形。相反，成形刀盘配置有铲磨滚刀具(relief-ground cutter)。这些外形刀具(也称为成形刀具)在再次磨削后在加工表面上保持它们的轮廓形状。使用成形刀具铣削锥齿轮的好处在于，不需要用专门的磨削机器来再次磨削这些外形刀具。例如，公知的Zyklo-Palloid

方法，就是使用这种成形刀具来制造螺旋齿锥齿轮。

已知的是，不仅可以通过滚切来制成冠状齿轮，但当然还可以通过切入磨削(plunge cutting)(也称为切入法)来制成冠状齿轮。在这种情况下，可以称为成形法或也可以称为FORMATE

齿轮切削(FORMATE

为美国纽约罗切斯特市的The Gleason Works的商标)。这种方法在制造冠状齿轮期间能够节省时间。由于没有发生滚切运动，刀具轮廓被复制在冠状齿轮间隙中。所制造的冠状齿轮因而具有刀具的轮廓，即直接由第一刀具的刀具轮廓形状产生齿面的轮廓曲率(profile curvature)。然而，锥齿轮对的相应共轭小齿轮然后必须以改良的滚切方法产生，以使滚切小齿轮与切入磨削制成的冠状齿轮可以相对于彼此正确地运行。例如，从“

Grundlagen，Anwendungen[Bevel Gears；Fundamentals，Applications]”(锥齿轮：基础和应用)J.Klingelnberg着，Springer Verlag出版社，2008第16-17页可以得知详情。从美国专利US 1,982,036可得知切入磨削制成的冠状齿轮和匹配的滚切小齿轮的生产方法，两个锥齿轮均具有锥形斜(“斜”)齿。从美国专利US 2,105,104和US 2,310,484可得知上述方法的详情。这些美国专利分别涉及斜齿或螺旋齿锥齿轮的生产。

发明内容

本发明涉及具有内摆线齿的锥齿轮的铣削方法，具体地说，涉及直齿锥齿轮的铣削方法。

目前用于铣削直齿锥齿轮的方法是滚切方法(公知的滚切方法有：Coniflex

Konvoid，和Sferoid^TM)以及拉削方法(公知的为Revacycle

方法)。在滚切的情况下使用两个大小相等的圆盘形刀盘，其中，外圆周上的刀具径向地指向外。这两个刀盘的轴线彼此相互倾斜，以致于一个刀盘的刀具的最窄的点可以在另一个刀盘的刀具之间啮合。因此，一个刀盘用于左侧齿面，而另一个刀盘则用于右侧齿面。这种直齿锥齿轮的滚切方法为单分度法，其中，冠状齿轮和锥齿小齿轮是以滚切方法形成。拉削方法也是单分度法，然而其中，冠状齿轮和锥齿小齿轮的齿面不是像滚切方法那样以包络切削来产生。相反，在拉削方法中的刀具轮廓对应于锥齿轮的最后间隙的轮廓。在单分度法中，拉削方法的产量比滚切方法的产量大，但其缺点是，几乎需要为每个锥齿轮(传动比)，在特定的圆盘形拉削刀盘的圆周上设置多个不同的模切刀具。

用于滚切生产锥齿轮的时间支出有时会比较大。这发现也适用于具有内摆线齿的锥齿轮。

因此，本发明的目的在于提供一种解决方案，其允许迅速地和有成效地制造直齿锥齿轮。具体地说，它还涉及制造由直齿小齿轮和直齿冠状齿轮构成的锥齿轮对。

因此，本发明尤其基于以下发现：在冠状齿轮的传统滚切期间，可以设有加工阶段，在所述加工阶段期间，铣刀难以在冠状齿轮坯上退料。在这加工阶段期间，铣刀没有有成效地工作。业已显示当只限使用切入磨削时可以缩短冠状齿轮的加工时间。然而，这样会导致冠状齿轮的齿的齿轮廓稍为不同。因此，必须使用相应地适应的滚切方法来制成相关的小齿轮，以致于切入磨削制成的冠状齿轮和滚切小齿轮可以彼此一起正确地运行，或者形成功能性的锥齿轮对。这里，所述适应的滚切方法也称为改良的滚切方法。

按照本发明，用权利要求1的方法来达到上述的目的。本发明的有利实施方案构成从属权利要求的主题。

按照本发明的方法，只有冠状齿轮是以切入磨削方法形成，而小齿轮则以滚切形成。小齿轮的滚切方法是相对于以前已知的小齿轮与滚切冠状齿轮成对改良而成。因此，本文涉及改良的滚切方法。

业已证明，一种单独切入磨削制成的冠状齿轮和以改良滚切方式加工相关联的小齿轮的方法是特别有效和快速。

使用本发明的方法可以在多轴线锥齿轮切削机上迅速地和有效地制成直齿齿轮被认为是本发明的一个优点。因此，没有需要使用特殊的机器来生产所述直齿。

本发明的另一个优点在于，如有需要，有可能使用根据本发明的成形方法来制成具有恒定齿高的共轭齿。

可以在同一齿轮切削机上生产螺旋锥齿轮对以及滚切直齿锥齿轮对。所述方法结合高灵活性与高生产率。

附图标记目录是本公开文本的一部分。

附图说明

在上下文中详尽地描述了附图。下文将参照附图对本发明的示意性的实施方案作详细描述。在附图中：

图1A示出单分度法的示意图；

图1B示出连续分度法的示意图，这里产生外摆线；

图1C示出连续分度法的示意图，这里产生内摆线；

图2示出产生内摆线的示意图；

图3A-3H示出产生线性内摆线的分步示意图；

图4A示出产生椭圆形内摆线(延长的内摆线)的示意图；

图4B示出产生椭圆形内摆线(缩短的内摆线)的示意图；

图5示出具有直齿的锥齿轮的示意图，图中只示出齿的一部分；

图6示出具有直齿的锥齿小齿轮的示意性立体图；

图7示出锥齿轮切削机的立体图；

图8示出具有直齿小齿轮和具有直齿冠状齿轮的锥齿轮对的示意图；

图9A示出根据本发明的具有切入磨削制成的冠状齿轮的成形方法的示意图，其中所述切入磨削制成的冠状齿轮由锥形产生轮限定；

图9B示出根据本发明的具有滚切小齿轮的成形方法的示意图，其中所述滚切小齿轮由锥形产生轮限定；

图10A示出传统滚切小齿轮的不同轮廓截面的示意图；

图10B示出传统滚切冠状齿轮的不同轮廓截面的示意图；

图11A示出根据本发明的改良的滚切小齿轮的不同轮廓截面的示意图；

图11B示出根据本发明的切入磨削制成的冠状齿轮的不同轮廓截面的示意图；

图12示出切入磨削制成的冠状齿轮，改良的滚切小齿轮，以及相应的锥形产生轮的示意性立体图。

具体实施方式

使用与本文描述相关的术语，这些术语也用于相关的公布和专利中。然而，应注意到，使用这些术语仅仅是为了更好地理解。本发明的构思以及专利权利要求的保护范围不应被特定的术语选择而限制在它们的解释上。可以很容易地将本发明转换到其它术语系统和/或技术领域。因而可将这些术语应用于其它的技术领域。

本发明涉及具有内摆线直齿的锥齿轮31，32(见图8)的制造。在此情况下，内摆线齿应理解为由内摆线限定的具有齿面纵向线的齿。根据本发明，“内摆线直齿”应理解为具有对应于直线或非常近似直线的齿面纵向线的齿。这里，近似直线应理解为曲率半径大于齿宽的15倍(即它们的曲率是相对地小)的延长的或缩短的内摆线。在典型的齿宽方面，很难认识或察觉到这样一种曲率半径，因此它被认为是与本发明相关的内摆线直齿。

根据本发明，冠状齿轮32以切入磨削的方式制成，即通过与冠状齿轮坯相关的第一铣刀50的切入运动40。详情在示意图图9A中示出。在图9A中，锥形产生轮41以虚线的形式示出。滚切支架轴线43相应于产生轮41的平面齿轮轴线。铣刀50的刀盘轴线由附图标记51识别。铣刀50带有多个刀具52(例如，杆状刀具)。在接合区中通过第一切削铣盘50的刀具52的刀片或刀片侧面示出或复制锥形虚产生轮41的齿44。

如图9A所示，相应的切入磨削加工的区别在于，例如，深度位置被用作用于切入运动40的进刀轴线。所述滚切支架轴线是不变的，因为这是没有滚切运动的加工。在所述切入磨削加工期间，于切削铣盘50与所述冠状齿轮坯之间产生参照(reference)的其它变量可以是恒定的。如果希望修改冠状齿轮齿面的几何形状，也可变化地预定其它的值。

切入磨削(也称为切入法)为一种成形方法。切入磨削可以在制造冠状齿轮32期间节省时间。由于没有发生滚切运动，第一铣刀50的刀具轮廓被复制在冠状齿轮间隙中。如此被制成的冠状齿轮32因而具有刀具50的轮廓。即，冠状齿轮32的齿面的轮廓曲率直接从所述刀具50的刀具轮廓形状产生。所述轮廓曲率较佳为从轮廓方向来看具有小的曲率。

在特别优选的实施方案中，所述齿面从轮廓方向来看具有较平均法向模数大20倍的曲率半径。

比较通过滚切制成的传统冠状齿轮和通过根据本发明的切入磨削制成的冠状齿轮32，可以得出以下陈述。当滚切冠状齿轮的轮廓越弯曲时，只经切入磨削制成的冠状齿轮32与该冠状齿轮轮廓越偏离，且必须对所述相应的小齿轮31的修改越多，以便能够与切入磨削制成的冠状齿轮32一起形成良好功能的锥齿轮对30。就此大约得出传动比，由此可见，只使用根据本发明的方法切入磨削制成的冠状齿轮32是最可取的。在图11A和图11B中的例子示出了13∶47的齿，即传动比为i＝3.61538。本发明可特别有利地应用于具有切入磨削制成的冠状齿轮32和经改良滚切小齿轮31的锥齿轮对30，其传动比为i＞2，特别优选的传动比为i＞2.5。

根据本发明，以如下的方式通过铣削齿间隙来制造冠状齿轮32。第一铣刀盘50(这里更通常也称为第一刀具)用于铣削冠状齿轮32的齿间隙，所述第一刀具被设置成围绕刀具轴线(称为刀盘轴线51)转动R1。第一刀具50只在待加工的冠状齿轮坯32上铣削齿间隙期间执行切入磨削运动40，而冠状齿轮坯32不断地围绕工件轴线(也称为冠状齿轮的锥齿轮轴线33)转动(在图9A中的转动R2)。如前所述，第一刀具50由圆锥形虚产生轮41限定，所述圆锥形虚产生轮相应于待制造的冠状齿轮32的倒锥形状。

切入磨削进刀限定了速度，在该速度下第一铣刀50以它的刀盘轴线51的方向槽切入冠状齿轮坯32。

为了将具有齿面的齿间隙铣削在冠状齿轮坯32上，其中所述齿面在齿的纵向方向(即，在齿面纵向线的方向)来看没有弯曲或只有轻微的弯曲，根据图3A至图3H所示的原理并结合这些附图的叙述，本发明使用了内摆线直齿的生产。所述内摆线在齿的纵向方向是曲线(在虚产生轮41上)，因此在齿的纵向方向得到直线或具有轻微弯曲的曲线。在特定传动比(＜2.5)的滚切锥齿轮对的冠状齿轮中，如果使用直或只稍为弯曲的刀具轮廓，得到的轮廓曲率很小。这允许仅形成冠状齿轮32，而且不必对相关联的小齿轮31作过多修改。在使用上述的刀具轮廓进行切入磨削的情况下，则导致轮廓没有弯曲或只有轻微的弯曲。

根据本发明，以如下的方式通过铣削齿间隙来制造小齿轮31(还有见图9B)。使用第二铣刀盘60进行小齿轮31的齿间隙的铣削(这里更通常也称为第二刀具)，所述第二刀具被设置成围绕刀具轴线61转动并根据改良的滚切方法执行滚切运动。在铣削期间，小齿轮坯31不断地围绕它的工件轴线34(小齿轮轴线)转动。在所述改良的滚切方法中，滚切支架和小齿轮坯32执行耦合运动，从所述耦合运动导致出现小齿轮32的弯曲齿面轮廓。所述滚切支架是计算机模型或虚齿轮切削机的唯一的轴线。这实际上不在机器100上存在。

第二铣刀盘60由锥形虚产生轮41限定，以致于在小齿轮坯31上铣削具有齿面的齿间隙，以便与具有较小轮廓曲率的切入磨削制成的冠状齿轮32正确地运行，所述齿面在轮廓的方向来看具有较大的曲率。

如果在第一刀具50上切入磨削冠状齿轮32期间使用直刀具轮廓，可以得到直齿垂直轮廓。然而，还可以在根据本发明的第一刀具50上使用稍为弯曲的刀具轮廓以在切入磨削制成的冠状齿轮32上产生冠状轮廓(profile crowning)。以这样产生的冠状齿轮的齿轮廓因而也是稍为弯曲的。如果需要的话，第一刀具50的刀具轮廓也可以是非常弯曲并且因而可以在切入磨削制成的冠状齿轮32上得到类似于传统滚切冠状齿轮的曲率。小齿轮31的第二刀具60的轮廓因而以其它的方向(凹)弯曲以确保所需的适应。

然而，根据另一个实施例，还可以使用第一刀具50的直线轮廓。在这种情况下，可以通过机器100的铣削运动产生想得到的冠状轮廓。齿轮廓也可以具有轻微的曲率以产生所述齿面的冠状轮廓。在这两种情况下，冠状齿轮的垂直轮廓的曲率半径较齿高大20倍。

如上所述，必须用改良的滚切方法生产锥齿轮对30的相对应的小齿轮31(见图8)，以使滚切小齿轮与切入磨削制成的冠状齿轮32可以彼此正确地运行。例如，从“

Grundlagen，Anwendungen[Bevel Gears；Fundamentals，Applications]”(锥齿轮：基础和应用)J.Klingelnberg着，Springer Verlag出版社，2008第16-17页可以得知详情。

图5示出具有内摆线直齿的平面齿轮14的示意图，图中只示出以阴影表示的齿13的一部分(在此情况中有5个齿)。下面的等式(1)应用于这样一种平面齿轮14：

${\mathrm{\τ}}_p=\frac{m_p\·\mathrm{\π}}{R_p}=\frac{2\·\mathrm{\π}}{z_p}---\left(1\right)$

如果知道(平面齿轮)模数m_p和平面齿轮的半径R_p，或者如果知道平面齿轮的齿数z_p，则可以基于该等式(1)算出平面齿轮的节面角τ_p。图5示出，在直齿锥齿轮14的情况下，参照齿面线15(齿面线)为直线，它通常是径向地穿过平面齿轮的中心M_p。已知道相应的关联公式。例如，从″

Grundlagen，Anwendungen[Bevel Gears；Foundations，Applications]″(锥齿轮：基础和应用)，Jan Klingelnberg著，Springer Verlag出版社，2008可得知详情，其中相应的公式示于第39页及以下的页。

基于这些数据可以计算和得出第一和第二的铣刀盘50，60，可以使用所述第一和第二的铣刀盘制成具有直准双曲面齿的锥齿轮。

图6示出了根据本发明的具有直齿的小齿轮31的例子的示意性立体图。可以在这附图中看到齿13和齿间隙12。

图7示出用于锥齿轮的齿轮切削的相应的CNC(计算机数控)机100(也被称为锥齿轮切削机)的基本结构的立体图，按照本发明，这里的锥齿小齿轮(例如小齿轮31)具有准双曲面齿，以及冠状齿轮32具有直或准直的准双曲面齿。

可将CNC机100如下文所述构造。沿着机床106上的线性坐标轴X(第一轴线)水平和线性地导引机壳110。使用导向件105上的主轴驱动件101，可使第一运载滑架103沿着线性坐标轴Z(第二轴线)垂直地移动，导向件105被附着到机壳110的侧面上。在机床104上，沿着线性坐标轴Y(第三轴线)，在导向件107上水平和线性地导引具有第二运载滑架108的工件主轴支架(workpiece spindlecarrier)，所述坐标轴Y与图7所示的CNC机100中的X轴垂直。具有垂直轴线C(第四轴线)的第一枢轴装置109位于运载滑架108上。在图7所示的CNC机100中，第一运载滑架103的导向件105和Z轴倾向于垂直。

第一运载滑架103带有刀具主轴111，它被安装成这样以致于它可以围绕刀具主轴轴线102(第五轴线)转动。刀具主轴111带有(铣削)刀具。在所述改良的滚切中，这里刀具主轴111带有第二铣刀60(例如，具有多个杆状刀具62的刀盘60)。在切入磨削期间，这里刀具主轴111带有第一铣刀50(例如，具有多个刀具52的刀盘50)。在机床106上，通过第二运载滑架108以及通过第一枢轴装置109，水平地导引及线性地移动或转动工件主轴112。第一枢轴装置109带有工件主轴112，所述工件主轴可以围绕工件主轴轴线113(第六轴线)转动。工件主轴112带有毛坯31(或32)。在本实施例中，直齿小齿轮坯31在机器100中进行加工。可以导引第一枢轴装置109围绕C轴水平转动，以便使毛坯31(或32)转动到加工位置。工件主轴112可以配置用于夹住毛坯31(或32)的卡盘。

本发明因而涉及一种铣削方法，所述铣削方法用于以连续成形法制成具有直内摆线齿的锥齿轮31和32。使用了铣刀(例如，刀盘50或60)，所述铣刀与锥齿轮31，32进行同步运动(类似于图1C)。铣刀50或60具有刀盘标称半径r_c。

在所述的实施例中，使用了这样的铣刀50或60产生具有齿的锥齿轮31，32，所述齿都具有内摆线齿面纵向线。

根据本发明，在冠状齿轮32的铣削期间产生了作为齿面纵向线的内摆线，其中第一刀具50围绕其刀具轴线51的转动与冠状齿轮32围绕其工件轴线33的转动耦合。机器100确保了运动序列所需的耦合。优选提供控制器作为机器100的一部分，所述控制器用于耦合相应的轴向运动。

图7所示的所述轴线是所谓的虚齿轮切削机的轴线，如果它们不是直接与锥齿轮切削机100相关的话。通常将齿轮切削机构成它使刀具50或60和毛坯31或32作精确的相对运动，藉此虚锥形产生轮41与待加工的锥齿轮31，32接合。产生轮41的一个齿44由刀具50，60的轮廓或刀具50，60的刀片取代。

较佳为产生具有内摆线齿的直齿锥齿轮31，32，其中根据本发明，基圆GK的基圆半径RG与被选择的滚动圆半径RR之比例为RG/RR＝2。在这种情况下，产生具有直齿内摆线的锥齿轮。在每种情况下，铣刀的刀盘半径r_c为r_c＝RR。

然而，如果RG/RR≠2，并且RG/RR之比例仅稍为从2偏离，那么会得到内摆线齿面纵向线。这里，如果所述齿面纵向线的曲率半径大于齿宽的15倍，所述齿面纵向线被认为是接近直线(即，它具有轻微的曲率)。在这种情况下，基圆GK的基圆半径RG大约为滚动圆半径RR的两倍。优选地，RG/RR＝2±5％。这里，铣刀的刀盘半径r_c分别较滚动圆半径RR稍为大或稍为小(又见图4A和图4B)。

图10A示出了传统的滚切小齿轮的齿的示意图，而图10B示出了传统的滚切冠状齿轮的齿的示意图。图11A示出了根据本发明的改良的滚切小齿轮31的相应的齿的示意图，而图11B示出了根据本发明的切入磨削制成的冠状齿轮32的齿的示意图。在每个这些附图中，齿在齿跟部上，在齿中间上和在齿尖上的轮廓是彼此覆盖。滚切冠状齿轮的轮廓是微为弯曲的，而相反，切入磨削制成的冠状齿轮32的轮廓是直的。滚切的与切入磨削制成的冠状齿轮32之间的区别很小的，因为传动比i＝3.615，即，如上述要求，传动比i大于2。用于切入磨削制成的冠状齿轮32的小齿轮31的轮廓较用于滚切冠状齿轮的小齿轮的轮廓更加弯曲。因此，用于切入磨削制成的冠状齿轮32的小齿轮31的轮廓具有稍为小的齿基厚度和齿头厚度。

最后，请参照用于进一步解释本发明的图12。使用了锥形产生轮41，其对应于冠状齿轮32。小齿轮31滚压经过锥形产生轮41(相应于冠状齿轮32)而制成。第二刀盘60(第二刀具)表示在锥形产生轮41与小齿轮32接触的区中的锥形产生轮41。冠状齿轮32以这样的方式制成，即将锥形产生轮41(作为冠状齿轮32的负形式(negative form))切入冠状齿轮32。第一刀盘50(第一刀具)表示了在锥形产生轮41与冠状齿轮32接触的区中的锥形产生轮41(作为冠状齿轮32的负形式)。产生轮41为无限薄的膜，所述薄膜用于所述滚切/切入磨削成对，所述薄膜的一边与小齿轮31接触而所述薄膜的另一边与冠状齿轮32接触。表示所述锥形产生轮41的所述薄膜在图12中以灰色示出。

根据本发明的切削方法(铣削)可以是双齿面切削或单齿面切削。在双齿面切削中，使用一个刀具50，60和一种机器设置同时地产生右侧和左侧齿面。在单齿面切削中，使用不同的机器设置个别地产生所述右侧和左侧齿面。在后者的情况下，有可能使用同一刀盘50，60或者使用两种不同的刀盘来进行。

附图标记目录：

Claims (18)

1.一种以成形法制造冠状齿轮(32)的方法，所述成形法具有以下步骤：

-提供冠状齿轮坯(32)，

-通过使用第一刀具(50)加工所述冠状齿轮坯(32)来铣削所述冠状齿轮(32)的齿间隙，所述第一刀具被设置成围绕刀具轴线(51，102)转动(R1)，且在铣削所述齿间隙期间，所述第一刀具只是在所述冠状齿轮坯(32)上执行切入磨削运动(40)，而所述冠状齿轮坯(32)不断地围绕工件轴线(33)转动，

i.其中，所述第一刀具(50)由圆锥形虚产生轮(41)限定，所述圆锥形虚产生轮与待制造的所述冠状齿轮(32)的倒锥形状相对应，

ii.在铣削所述冠状齿轮(32)期间，产生作为齿面纵向线的内摆线(HY)，在所述内摆线中，所述第一刀具(50)围绕其刀具轴线(51，102)的转动与所述冠状齿轮坯(32)围绕其工件轴线(33)的转动耦合，以及

iii.所述内摆线(HY)为直内摆线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述齿面纵向线为直内摆线或线性内摆线。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，预先确定用于限定所述内摆线(HY)的以下两个条件中的其中一个：

-基圆(GK)的基圆半径(RG)为滚动圆半径(RR)的两倍，或者

-基圆(GK)的基圆半径(RG)为滚动圆半径(RR)的大约两倍，即基圆半径/滚动圆半径＝2±5％。

4.根据前述权利要求中的其中一项所述的方法，其特征在于，所述第一刀具(50)为切削工具，较佳为端面铣削刀盘。

5.根据前述权利要求中的其中一项所述的方法，其特征在于，在预备的方法步骤中所述冠状齿轮(32)的设计由所述圆锥形虚产生轮(41)进行。

6.根据前述权利要求中的其中一项所述的方法，其特征在于，通过所述第一刀具(50)复制所述圆锥形虚产生轮(41)。

7.根据前述权利要求中的其中一项所述的方法，其特征在于，在所述第一刀具(50)的接合区中，所述第一刀具(50)的刀片表示所述圆锥形虚产生轮(41)的齿(44)。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述冠状齿轮坯(32)上铣削具有齿面的齿间隙，所述齿面的轮廓曲率直接来自于从所述第一刀具(50)的刀具轮廓形状，所述齿面较佳从轮廓方向来看具有轻微的曲率。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，从轮廓方向来看，所述齿面具有较平均法向模数大20倍的曲率半径。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，建立与未改良的齿面相关的曲率半径。

11.根据前述权利要求中的其中一项所述的方法，其特征在于，除了所述冠状齿轮(32)之外，还使用第二刀具(60)从小齿轮坯(31)制造相应的小齿轮(31)。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，使用所述第二刀具(60)铣削所述小齿轮(31)的齿间隙，所述第二刀具被设置成围绕刀具轴线(61，102)转动并根据用于铣削生产待加工的所述小齿轮坯(31)的齿间隙的改良的滚切方法执行滚切运动，而所述小齿轮坯(31)不断地围绕工件轴线(34)转动，所述第二刀具(60)由所述圆锥形虚产生轮(41)限定。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述滚切运动为围绕滚切支架轴线(43)的枢轴运动，所述滚切支架轴线由滚切开始位置和滚切最后位置建立。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述冠状齿轮(32)和所述小齿轮(31)形成具有传动比(i)大于2的锥齿轮对(30)。

15.根据权利要求1-12所述的方法，其特征在于，所述滚切运动为围绕滚切支架轴线(43)的枢轴运动，所述滚切支架轴线由滚切支架角度建立，所述滚切支架轴线(43)与所述圆锥形虚产生轮(41)的平面齿轮轴线相对应。

16.根据前述权利要求中的其中一项所述的方法，其特征在于，通过所述切入磨削运动(40)使用所述第一刀具(50)进行切入磨削铣削来产生所述齿间隙。

17.根据前述权利要求中的其中一项所述的方法，其特征在于，在所述冠状齿轮坯(32)中以所述成形法通过所述第一刀具(50)的切入磨削将所述第一刀具(50)的齿轮廓准确地复制作为在所述冠状齿轮坯(32)上的齿间隙。

18.根据前述权利要求中的其中一项所述的方法，其特征在于，在所述切入磨削期间，仅仅深度位置被用作线性切入运动(40)的进刀轴线。

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