CN103962654B - 用于磨削具有抵触轮廓的带齿工件的刀具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于磨削(滚磨)齿结构的刀具，其中最大刀具直径受到工件上的抵触轮廓的限制，其中，一可调整的磨具与该刀夹牢固联接，在此尤其是粘结在一起。

Description

用于磨削具有抵触轮廓的带齿工件的刀具
技术领域
本发明涉及一种用多个可调式磨具磨削带齿工件的刀具，这些磨具就最大刀具直径而言通过抵触面如干扰轮廓或粗加工限制条件如刀具惯性运动被优化。
背景技术
已知用于齿结构滚磨的刀具总是具有刀夹芯杆或刀夹凸缘，刀具以此装夹在磨床中。芯杆/凸缘需要一定的最小直径以便具有所需要的稳定性。这个或这些刀具套装在芯杆/凸缘上并且一般通过侧设的紧固件被固定在芯杆/凸缘上。为了在磨削时不出现刀具和装夹芯杆/紧固凸缘之间的碰撞，可用的刀具直径只从该部段起算。由该结构原理和经济磨削工作所需要的金刚石层衬层厚度而得到一定的刀具最小直径。
现代的齿轮传动装置除了典型的带孔齿轮(“带孔工件”)外还包括输入轴、中间轴和从动轴，它们具有一个或多个与所述轴直接相连的或者说源于原材料的齿结构。该构件的特点是具有所谓碰撞齿结构的工件几何形状，即，另一齿结构、轴环、其它干扰轮廓靠近待加工的齿结构，或者该齿结构不是在一端面结束，而是以一半径惯性运动。关于齿结构刀具设计，必须在未淬火时加工(用滚铣刀或成型铣刀的粗铣)中已考虑此问题。于是在淬硬后所需要的淬火后精加工中，刀具直径通常应最大只具有与在未淬火情况下加工时相同的直径。
一般，所述工件在热处理后利用以下淬硬后加工方法来加工：
1.利用带电的CBN滚磨蜗杆砂轮的滚磨，
2.利用带电的CBN成型砂轮的成型磨削，
3.齿结构珩磨，
4.利用可调整的切削材料(刚玉，CBN等类似物)的滚磨，
5.利用可调整的切削材料(刚玉，CBN等类似物)的成型磨削。
如果要采用可调式刀具(方法4和5)，则在砂轮和蜗杆砂轮和常见的刀具结构中因为碰撞情况而缺少用于所需衬层厚度的所需要的结构空间，以便即使在小切削材料层的多次调整时也总是产生新的未用过的分辨切削的磨具表面。由该状况决定，在该应用中无法经济地利用可调式成型蜗杆砂轮和滚磨蜗杆砂轮，尽管切削材料被最成功地应用在“无碰撞”的齿结构中。
因此，所述齿结构迄今经常利用方法1-3被淬硬后加工。但出于经济考虑且因为由可调式切削材料构成的刀具能简单地再成型，故人们期望利用可调式刀具来加工。但为此需要实现某种最小衬层厚度以获得可经济使用的刀具。同时，刀具芯杆需要最小直径以实现所需要的稳定性和刚性。这两个边界条件限制了或者说制约了可用于刀具的径向结构空间。
DE 101 04 410 A1公开一种用于滚磨齿结构的刀具，其中刀具由托环和磨削体组成，磨削体套装在圆锥形安装凸缘上。磨削体由此被无间隙地紧固。此时，托环的变形阻力大于磨削体的变形阻力。通过此实施方式尽量减小蜗杆砂轮的由离心力决定的位移和变形。在此实施方式中不利的是为此所需要的占地要求，以将所有功能件安装在刀具中并同时保证所需的装夹稳定性。
WO 94/19135公开一种包括两个不同部段的一体式电镀的刀具。所述两个部段涂覆有坚硬物质以在淬火后精加工中担负不同的磨削任务。该刀具具有圆锥形夹紧套，刀具借此套装在刀具主芯杆上并被夹紧。此实施方式也要求刀具有一定的最小高度。与稳定的刀具主芯杆相关地，由此得到一定的刀具最小直径。此外，在该刀具实施方式中，刀具直径或衬层厚度不再变化，这是因为不进行金刚石层衬层的调整。当刀具磨损时须先除去表层以便随后新加上衬层。此实施方式的缺点是，磨具轮廓形状的变化只能在其制造时来产生。在淬火后精加工中，这样的变化或再成型因为磨削材料的衬层厚度薄是无法再做到的。只能在可调式磨具中做到。
DE 10 2004 020 364 A1也描述一种用于滚磨齿结构的刀具，它具有由多个部分构成的具有可调式研磨体的磨具。在此描述了一种由多个部分构成的刀具，其中，不同类型的研磨体被夹紧在同一个主芯杆上。
人们期望给本领域技术人员提供一种新型刀具用于对具有靠近待加工齿结构的干扰轮廓的工件进行经济的淬火后精加工。
因抵触缘故而无法在这样的齿结构中再使用具有根据现有技术的尺寸的磨具。如果现在使用外径缩小但具有传统结构的刀具，则可调整的金刚石层衬层的剩余壁厚会缩小至不会再有经济使用的程度。
发明内容
现在，本发明的任务在于如此设计磨具的结构，即，保证所需要的装夹芯杆刚性以产生所要求的磨削质量，并且同时提供所需要的衬层厚度供多次经济调整周期使用。
该任务将通过下述刀具来完成。
一种用于磨削齿结构的刀具，其中，最大刀具直径受到工件上的抵触轮廓限制，该刀具包括具有外径且在至少一个末端具有装夹面的刀具芯杆，和装夹在该刀具芯杆上的磨具，
其特征是，所述磨具为可调式磨具且具有多个单独的部段，所述部段通过粘结与该刀具芯杆的外径牢固联接。
本发明的核心是一种滚磨刀具，包括可调整的蜗杆砂轮，蜗杆砂轮的外径小且具有多次调整周期所需要的衬层厚度。这不同于传统刀具结构是如此实现的，即，金刚石层衬层不再被安装并夹紧在由刀具芯杆或夹紧套构成的刀夹上，而是金刚石层衬层被直接粘结到刀夹尤其是刀具芯杆或夹紧套上。
通过此结构，省掉了侧设于刀具旁的用于刀具止挡和早期所需要的紧固和固定机构。而且，尤其当磨具由多个砂轮部段构成时，省掉了在传统刀具设计中通常粘结该蜗杆砂轮的蜗杆砂轮套。
通过此改进，可以实现用于可调式刀具的小许多的刀具直径，因此允许经济灵活地加工具有抵触轮廓的工件，即使在采用可调式磨具的情况下。通过磨具的分段结构，也可实现在一体式刀具结构中无法再实现的刀具宽度。蜗杆坯件的最大宽度已知受到其制造方法的限制。从蜗杆宽度与材料厚度的某个比例起，无法再按照所需要的均匀一致性压制蜗杆坯件。因而该刀具具有缺点，例如因为在其宽度范围内的不同磨削性能或对于冷却剂的不同吸收能力，这又将在刀具平衡中引发问题。
所述方法的其它有利实施方式是：上述刀具
该可调式磨具由粘结在该刀具芯杆上的至少一个一体式套筒构成。
该可调式磨具由沿径向被粘结到该刀具芯杆上的至少两个圆弧段构成。
该可调式磨具由衬层规格彼此不同的至少两个部段构成，所述衬层规格是粒度和/或粘合剂的至少一种物理性能或化学性能，并且就用作粗磨刀具或精磨刀具而言，该可调式磨具被设计用于至少一个齿结构。
该可调式磨具由螺旋形状彼此不同的至少两个部段构成，其中，每个所述部段被分为粗磨区和精磨区，并且其中，所述部段具有彼此不同的衬层规格，所述衬底规格是粒度和/或粘合剂的至少一种物理性能或化学性能，以磨削两个或更多个彼此不同的齿结构。
该刀具芯杆具有至少两个部段，可调式磨具能被粘结在其中的至少一个部段中，而一个可调式或不可调式磨具能被夹紧或固定在另一个部段中。
该刀具芯杆具有至少两个部段，其中，至少一个磨具是可调式蜗杆砂轮，并且至少另一个磨具是呈砂轮、砂轮组或蜗杆砂轮形式的可调式或不可调式磨具。
该刀具芯杆具有至少两个部段，其中，至少一个磨具是可调式砂轮或砂轮组，并且至少另一个磨具是呈砂轮、砂轮组或蜗杆砂轮形式的可调式或不可调式磨具。
该刀具芯杆具有用于齿结构磨削的至少一个磨具，其中，至少一个磨具是可调式蜗杆砂轮、砂轮或砂轮组，并且至少另一个磨具是呈砂轮、砂轮组形式的可调式或不可调式磨具，用于借此加工不带齿的形状。
该刀具芯杆具有用于在加工头中装夹刀具芯杆的一个或两个接口。
粘结的刀具又可以与其它刀具组合，只要应在一个工件上先后加工多个齿结构，只要是用不同的磨削方法如滚磨或成型磨削来加工齿结构。而且，也可以利用本发明的刀具来完成不同的磨削作业，例如齿结构磨削和外径、面、槽或缝的磨削。由可调式刀具和不可调式刀具构成的组合方式也是可行的，用于加工一个或多个齿结构或面。
也可以想到可调式磨具与不可调式刀具的组合用于加工与碰撞有关的轮廓。由此一来，可以加工更小的与碰撞有关的轮廓，此时利用可调式刀具进行加工不再是经济的。根据本发明，这例如实现了迄今无法被经济地滚磨的齿结构的加工。
该刀具进一步应用在这样的工件中，其中齿结构未结束于端面处，而是规定在刀具惯性运动中。在此，磨具直径应不大于粗加工后的直径。
附图说明
结合如图示意所示的实施例来描述本发明的其它特征、细节和优点，其中：
图1示出根据现有技术的磨具,
图2示出在带有抵触轮廓的工件中咬合的磨具，
图3示出用于本发明的磨具的实施例，
图4示出本发明的示例性工件。
具体实施方式
图1示出根据现有技术的磨具。在具有用于在此未示出的齿结构磨床的加工头中装夹刀具的两侧的装夹面21的刀具芯杆20上，装夹一个或多个磨具10并且通过利用夹紧盖或者说夹具30的固定被固定在刀具芯杆上。
现在，图2示出根据本发明的磨具60的透视图。根据所示的复齿结构50，人们发现了导致磨具直径有限的问题。因为是斜齿结构且由此决定了磨具咬合时的斜设姿态，故刀具直径不会超过规定直径，这是因为否则会出现刀具抵触下侧齿结构。
也可以看到蜗杆砂轮结构，其由多个单独部段65组成，这些部段在径向上被粘结在刀具芯杆的外周面上。
图3a至图3e举例示出了具有一个或多个磨具的刀具组件的不同实施方式，所述磨具与具有抵触轮廓的工件在此是根据图2的复齿结构50示例咬合。所述视图是从加工头方向朝向待加工工件来示出的。
图3a示出了可调式蜗杆砂轮60，其由在径向上被粘结在刀具芯杆40的外周面上的多个圆弧段65构成。刀具斜设姿态尤其由倾斜角度和刀具设计来定。
图3b也示出了可调式蜗杆砂轮，其在此由也还是被粘结在刀具芯杆40上的多个环形部段66构成。
如图3c所示的组合刀具包括粘结在刀具芯杆41上且由若干部段构成的可调式蜗杆砂轮62和安装就位的砂轮63，该砂轮以可调整或不可调整的方式构成。
如图3d所示的包括两个蜗杆砂轮的刀具组件也由粘结的蜗杆砂轮61和可调整或不可调整地构成的套装的蜗杆砂轮64构成，蜗杆砂轮64在此情况下通过夹紧盖44被固定在刀具芯杆42上。
图3e示出了具有在刀夹中的刀具的单侧装夹锥柄的刀具组件。
图4示例性示出可利用本发明的磨具来加工的工件。

Claims (10)

1.一种用于磨削齿结构的刀具，其中，最大刀具直径受到工件上的抵触轮廓限制，该刀具包括具有外径且在至少一个末端具有装夹面的刀具芯杆，和装夹在该刀具芯杆上的磨具，
其特征是，
所述磨具为可调式磨具且具有多个单独的部段，所述部段通过粘结与该刀具芯杆的外径牢固联接。
2.根据权利要求1所述的刀具，其特征是，该可调式磨具由粘结在该刀具芯杆上的至少一个一体式套筒构成。
3.根据权利要求1所述的刀具，其特征是，该可调式磨具由沿径向被粘结到该刀具芯杆上的至少两个圆弧段构成。
4.根据权利要求1所述的刀具，其特征是，该可调式磨具由衬层规格彼此不同的至少两个部段构成，所述衬层规格是粒度和/或粘合剂的至少一种物理性能或化学性能，并且
就用作粗磨刀具或精磨刀具而言，该可调式磨具被设计用于至少一个齿结构。
5.根据权利要求1所述的刀具，其特征是，该可调式磨具由螺旋形状彼此不同的至少两个部段构成，其中，每个所述部段被分为粗磨区和精磨区，并且其中，所述部段具有彼此不同的衬层规格，所述衬层规格是粒度和/或粘合剂的至少一种物理性能或化学性能，以磨削两个或更多个彼此不同的齿结构。
6.根据权利要求1所述的刀具，其特征是，该刀具芯杆具有至少两个部段，可调式磨具能被粘结在其中的至少一个部段中，而一个可调式或不可调式磨具能被夹紧或固定在另一个部段中。
7.根据权利要求1所述的刀具，其特征是，该刀具芯杆具有至少两个部段，其中，至少一个磨具是可调式蜗杆砂轮，并且至少另一个磨具是呈砂轮、砂轮组或蜗杆砂轮形式的可调式或不可调式磨具。
8.根据权利要求1所述的刀具，其特征是，该刀具芯杆具有至少两个部段，其中，至少一个磨具是可调式砂轮或砂轮组，并且至少另一个磨具是呈砂轮、砂轮组或蜗杆砂轮形式的可调式或不可调式磨具。
9.根据权利要求1所述的刀具，其特征是，该刀具芯杆具有用于齿结构磨削的至少一个磨具，其中，至少一个磨具是可调式蜗杆砂轮、砂轮或砂轮组，并且至少另一个磨具是呈砂轮、砂轮组形式的可调式或不可调式磨具，用于借此加工不带齿的形状。
10.根据权利要求1所述的刀具，其特征是，该刀具芯杆具有用于在加工头中装夹刀具芯杆的一个或两个接口。
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