CN108723505A - 用于工件的齿轮制造加工的方法 - Google Patents

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CN108723505A CN201810333134.3A CN201810333134A CN108723505A CN 108723505 A CN108723505 A CN 108723505A CN 201810333134 A CN201810333134 A CN 201810333134A CN 108723505 A CN108723505 A CN 108723505A
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Abstract

本发明涉及一种用于工件的齿轮制造加工的方法，其中，进行工件的滚齿加工以产生工件的齿轮几何结构，其中，除了滚齿加工之外，还通过齿轮刮削对所述工件进行齿轮制造加工。

Description

用于工件的齿轮制造加工的方法
技术领域
本发明涉及用于工件的齿轮制造加工的方法，其中，通过滚齿加工来产生工件的齿轮装置。
背景技术
滚齿加工是使用限定的刀片的齿轮切削工艺。滚齿刀具通常具有多个在滚齿刀具上沿圆周方向布置的刀齿。通过旋转滚齿刀具实现在工件上进行加工材料去除的切削运动。
因此，滚齿加工允许大量的材料去除，并且通常用于在工件的有齿或无齿坯件上制造齿轮装置。具有较高公差的滚齿工件的表面几何结构由刀片几何结构和用于制造齿轮装置的刀具的进给运动产生，尤其是在粗加工中。此外，滚齿加工需要齿轮装置良好的可接近性，因为必须有可用于第一切割路径和刀具的超限运行的特定的自由空间。
由于表面几何结构的高公差，滚齿通常用作用于制造齿轮装置的软加工，并且在硬化后与诸如磨削或珩磨的硬精加工相结合，通过硬精加工确保期望的表面质量。如果期望的齿轮装置只需要小的超限，则通常使用成形方法而不是滚齿工艺，成形方法与滚齿工艺相比对超限的要求不同。
除了滚齿加工之外，用于齿轮制造加工的其它方法是已知的。其中一种方法是齿轮刮削。在此过程中，具有轮廓分明限定的刀片的刀具通过刮擦运动在工件上滚动，并沿工件沿宽度方向导引。齿轮刮削一直被称为一种方法，但由于刀具磨损较高，所以至多具有次要的重要性。从DE 103 05 752 A1,DE 10 2015 120 556 A1和DE 10 2015 104 242 A1中已知齿轮刮削工艺与用于再加工齿轮的方法相结合。与齿轮成形类似，齿轮刮削以比滚齿所需要的小得多的第一切削路径和超限进行管理。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于使用滚齿工艺的齿轮制造加工的改进方法。
该目的通过根据权利要求1的方法来实现。本发明的优选实施方式形成从属权利要求的主题。
本发明包括一种用于工件的齿轮制造加工的方法，其中，进行所述工件的滚齿加工以产生所述工件的齿轮几何结构。根据本发明的方法的特征在于，除了所述滚齿加工之外，还通过齿轮刮削对所述工件进行齿轮制造加工。因此，可以通过该方法制造齿形工件。至少两个加工步骤利用滚齿加工和齿轮刮削制造工件的期望的齿轮几何结构。
滚齿加工和齿轮刮削加工的组合使用允许这些工艺各自的优势彼此组合和/或扩展可以至少部分地通过滚齿加工制造的工件几何结构。
优选地，利用同一切齿机进行滚齿加工和齿轮刮削。由此可以节省制造齿形工件的成本和时间。
更优选地，通过使用将工件固定在切齿机的工件支架中的同一固定装置进行滚齿加工和齿轮刮削。由于在两个加工步骤中工件被保持在工件支架中，因此制造所需的周期时间减少。
可替选地或附加地，将用于滚齿加工的滚齿刀具和用于齿轮刮削的齿轮刮削刀具保持在切齿机的同一刀架中，和/或用于滚齿加工的滚齿刀具和用于齿轮刮削的齿轮刮削刀具至少在执行相应的加工步骤时通过所述切齿机的同一加工头的轴线行进。由此减少了所述切齿机的构建工作量和成本。
在第一优选变型中，将所述滚齿刀具和所述齿轮刮削刀具固定在同一刀具心轴上。因为可以在没有任何刀具更换的情况下仅使用一个刀架进行两个加工步骤，所以可以使构建工作量和周期时间最小化。
在第二变型中，切齿机具有两个刀架，使得滚齿刀具和齿轮刮削刀具可以分别保持在一个刀架中。因为省去了换刀的必要性，所以由此也可以缩短周期时间。优选地，两个刀架布置在加工头处并且因此可以在切齿机的同一行进轴线上行进。
在第三变型中，切齿机具有用于在滚齿刀具和齿轮刮削刀具之间更换的自动换刀器。因此只需要一个刀架。由于周期时间的增加，这种工序针对齿轮装置的制造呈现出更长的加工时间和更小的批量尺寸。
在本发明的优选实施方式中，在滚齿加工和/或齿轮刮削中进行相应刀具平行于工件支架的轴线的进给运动。
这尤其可以通过平行于所述工件支架的轴线行进的所述切齿机的所述加工头的滑动件进行。
优选地，工件支架的旋转运动与刀架的进给运动和/或旋转运动联接。
在本发明的优选实施方式中，切齿机的加工头和尤其是保持用于滚齿加工的刀具和用于齿轮刮削加工的刀具的刀架，在两个加工步骤之间相对于工件支架的轴线枢转。由此可以提供两个加工步骤分别需要的不同的轴向交叉角。
优选地，枢转围绕垂直于工件支架的轴线和/或刀架的轴线延伸的加工头的枢转轴线进行。
优选地，以所述刀具和所述工件之间的第一轴向交叉角进行所述滚齿加工，并且以所述刀具和所述工件之间的第二轴向交叉角进行所述齿轮刮削加工，所述第一轴向交叉角和第二轴向交叉角之间的差值大于45°。因此，针对滚齿加工和齿轮刮削加工，考虑非常不同的轴向交叉角。该差值尤其可以达到大于70°。因此，优选地，加工头在两个加工步骤之间围绕相应枢转角枢转。
可替选地或附加地，第一轴向交叉角和第二轴向交叉角之间的差值可以小于135°，优选地小于110°，更优选地小于100°。
由于这种枢转角在已知的滚齿机上是不可用的，因此，优选地，使用具有相应大的枢转区域并且特别适于执行滚齿加工和齿轮刮削加工的切齿机。
优选地，保持用于滚齿加工的刀具和用于齿轮刮削的刀具的所述刀架在两个加工步骤之间相对于所述工件移位，如果两个刀具都固定在同一心轴上，则可以使其它刀具与工件的要加工的区域接合。
优选地，通过支承平行于所述刀架的旋转轴线行进的工件支架的加工头的滑动件和/或通过支承所述工件支架的加工头的固定与枢转轴线垂直的平面的两个运动轴线进行移位。
在本发明的优选实施方式中，在未硬化的工件上进行滚齿加工。替选地或附加地，滚齿加工至少用于对工件的齿轮装置进行粗加工，尤其是对工件的坯件进行粗加工。工件毛坯可以具有旋转对称形状或预先的齿轮装置。
在本发明的优选实施方式中，齿轮刮削加工可以在未硬化的工件上进行。可替选地或附加地，齿轮刮削加工可以至少用于齿轮装置的精加工。根据该实施方式的变型，齿轮刮削加工可以例如用于制造工件的坯件上的齿轮装置，或者可用于精加工滚齿加工产生的齿轮装置。
在本发明的第一变型中，滚齿加工和齿轮刮削加工用于制造同一个齿轮装置。尤其可以执行滚齿加工以对齿轮装置进行粗加工，随后可以在齿形工件上执行齿轮刮削加工以对齿轮装置进行精加工。
术语齿轮装置的粗加工和精加工不是指任何绝对的齿轮装置质量，而是指由滚齿加工和齿轮刮削产生的齿轮几何结构的相对的齿轮装置质量，由滚齿加工产生的齿轮装置质量是相对于由齿轮刮削产生的齿轮装置质量更粗糙或更差。
因此，第一变型结合了滚齿加工和齿轮刮削加工各自的优点并且避免了它们各自的缺点。滚齿加工允许高效的材料去除，然后由于进刀痕迹导致齿线与理想的齿线有大的偏差。由于接合和小进给的不同运动特性，齿轮刮削产生仅具有小偏差的齿线，其中，由于接合的不同运动特性，尤其是对于具有高材料去除率的粗加工，成型切屑与刀具的高磨损相关联。根据本发明，避免了上述问题，因为在滚齿加工之后剩余的坯料必须通过齿轮刮削去除，即由于主切削操作由滚齿加工执行，并且齿轮刮削加工产生齿轮质量，因此由齿轮刮削去除的材料显著减少。
在本发明的第二变型中，根据本发明制造的齿轮装置是蜗杆传动装置。这种蜗杆传动装置先前只能使用复杂和/或昂贵的专用机械来制造。现在，本发明允许实质上更简单的制造并且还提供非常高的齿轮装置质量。
优选地，根据第二变型的蜗杆传动装置的制造通过根据第一变型的方法进行，使得滚齿加工和齿轮刮削加工彼此相继用于制造蜗杆传动装置。
根据第二变型的根据本发明的方法尤其可以用于制造具有车辆的转向驱动装置的蜗杆传动装置的驱动元件。
在本发明的优选实施方式中，尤其是在第一和/或第二变型的优选实施方式中，所述滚齿加工通过盘形成形铣刀进行，优选地，所述盘形成形铣刀独立于所述工件支架的旋转运动而旋转。
优选地，所述成形铣刀在滚齿加工过程中平行于所述工件支架的轴线行进，同时所述工件围绕其轴线旋转，使得成形铣刀产生蜗杆螺纹；所述滚齿加工根据所述蜗杆传动装置的导程角以轴向交叉角进行，其中，优选地，所述轴向交叉角大致对应于螺距角。
在本发明的优选实施方式中，尤其是在第一和/或第二变型的优选实施方式中，通过在所述齿轮刮削刀具和所述工件之间产生联接来进行齿轮刮削，并且优选地，所述齿轮刮削刀具在齿轮刮削期间平行于工件支架的轴线行进。
根据本发明，例如可以以在+/-5°和+/-40°范围内的、尤其是在+/-10°和+/-20°范围内的在所述滚齿刀具和所述工件之间的轴向交叉角进行所述滚齿加工。
例如可以以在90°+/-40°的范围内的在所述滚齿刀具和所述工件之间的轴向交叉角、尤其是在90°+/-20°的范围内的在所述滚齿刀具和所述工件之间的轴向交叉角进行所述齿轮刮削加工。
在本发明的第三变型中，滚齿加工和齿轮刮削加工用于制造工件的两种不同的齿轮布置。
尤其是，执行滚齿加工用于制造第一齿轮装置，并且执行齿轮刮削加工用于制造第二齿轮装置。优选地，所述第一齿轮装置具有比所述第二齿轮装置更大的直径和/或形成用于所述第二齿轮装置的干涉轮廓。可替选地或附加地，靠近待加工的齿轮装置之一的工件轮廓也可以代表干涉轮廓，并且因此可以通过滚齿方法限制齿轮装置的加工能力。
本发明的第三变型利用这样的事实，即可以通过齿轮刮削制造多个齿轮装置将不再能够通过滚齿加工进行制造，因为一个齿轮装置在通过滚齿制造其它齿轮装置时作为干涉轮廓。尤其是，即使第二齿轮装置距离第一齿轮装置仅有小的轴向距离，也可以通过齿轮刮削在工件上制造第二齿轮装置。因此用于第一齿轮装置的滚齿加工具有高切削效率的优势。与能够完全制造这种工件相比，可以接受齿轮刮削的相对较高的磨损，尤其是无需更换机器。
在本发明的第四变型中，工件的齿轮装置或齿轮传动装置是一个或多个正齿轮装置。
根据本发明的方法，尤其可以用于制造具有多个齿轮装置的工件，尤其是具有至少两个彼此相邻布置的正齿轮装置的轴，所述正齿轮装置尤其具有不同的直径。替选地或附加地，靠近齿轮装置之一的工件轮廓可以代表干涉轮廓。
优选地，滚齿加工和齿轮刮削加工用于制造工件的两种不同的齿轮装置的根据第三变型的方法根据第四变型用于制造具有多个正齿轮装置的工件。
在本发明的优选实施方式中，尤其是在第三和/或第四变型的优选实施方式中，通过滚刀进行所述滚齿加工，所述滚刀的旋转运动与所述工件支架的旋转运动联接，优选地，在滚齿加工期间所述滚刀平行于所述工件支架的轴线行进。然而，也可以在第一和/或第二变型中使用滚刀。
在本发明的优选实施方式中，尤其是在第三和/或第四变型的优选实施方式中，通过在所述齿轮刮削刀具和所述工件之间产生联接进行齿轮刮削，并且在齿轮刮削期间所述齿轮刮削刀具平行于所述工件支架的轴线行进。
例如可以以在90°+/-45°的范围内、尤其是在90°+/-35°的范围内的在所述滚齿刀具和所述工件之间的轴向交叉角执行所述滚齿加工。
例如可以以在+/-45°范围内、尤其是在90°+/-35°范围内的在所述滚齿刀具和所述工件之间的轴向交叉角执行齿轮刮削加工。
根据本发明的独立方面，还包括一种用于工件的齿轮制造加工的方法，其中，仅进行工件的滚齿加工或齿轮刮削加工，诸如在上述方法的框架内已经提出，尤其是根据至少一个上述变型，仅进行工件的滚齿加工或者齿轮刮削加工。
本发明包括一种用于制造具有蜗杆几何结构的工件的方法，其中，通过对工件的滚齿加工进行蜗杆几何结构的制造。在本发明的一个优选实施方式中，通过成形铣刀进行滚齿加工，优选地，所述成形铣刀独立于工件支架的旋转运动而旋转。优选地，在滚齿加工期间，成形铣刀平行于工件支架的轴线行进，同时，工件围绕其轴线旋转使得成形铣刀产生蜗杆螺纹。
滚齿加工可以根据蜗杆传动装置的导程角以轴向交叉角度进行，优选地，轴向交叉角度大致对应于导程角。
可替选地或附加地，例如可以以在+/-5°和+/-40°范围内的、尤其是在+/-10°和+/-20°范围内的在所述滚齿刀具和所述工件之间的轴向交叉角进行所述滚齿加工。
优选地，通过切齿机的加工头的枢转设置轴向交叉角，尤其是通过诸如将在下文中更详细地描述的切齿机的加工头的枢转设置轴向交叉角。
本发明还包括根据第一方面的用于执行至少一种如上所述的方法的切齿机。优选地，切齿机适合于以运动学和/或技术控制方式执行根据本发明的方法。
切齿机具有工件支架和刀架，优选地，所述刀架能够在所述切齿机的运动轴线上相对于所述工件支架行进。
优选地，所述刀架被布置在加工头处，所述加工头在所述切齿机的运动轴线上是可行进的。
优选地，切齿机的控制器尤其被设计为使得可以执行根据本发明的至少一种方法，优选地，该执行以自动的方式进行。
切齿机尤其可以具有用于控制切齿机的运动轴线的控制器，所述控制器具有执行根据本发明的至少一种方法的功能，尤其是用于自动执行根据本发明的至少一种方法的功能，尤其是用于制造多个相同的齿形工件。
优选地，控制器还可以具有用于执行多个上述替代方法的功能。
优选地，控制器的功能通过代码来实现，所述代码用于控制在控制器的微控制器和/或处理器上运行的运动轴线并且控制切齿机的运动轴线，使得在切齿机上执行根据本发明的方法，优选地，以自动方式运行。优选地，自动化运行不需要用户对控制器的任何干预。可以将代码存储在控制器的存储器中。
在第二独立方面，本发明包括一种切齿机，所述切齿机具有工件支架和刀架，，所述刀架能够经由所述切齿机的运动轴线相对于所述工件支架行进，所述刀架被布置在加工头处，所述加工头经由所述切齿机的运动轴线是可行进的，所述切齿机的所述加工头具有枢转轴线，优选地，所述枢转轴线垂直于所述工件支架的轴线。所述切齿机的特征在于，所述枢转轴线具有大于90°的枢转角范围和/或允许刀架的旋转轴线相对于工件支架的旋转轴线的平行和垂直布置的枢转角范围。
由于大的枢转角范围，根据第二方面的切齿机尤其适于、优选地在运动学上适于执行根据本发明的方法。所述控制器不一定必须具有执行根据本发明的方法的功能。然而，优选地，运动学设计允许控制器被改型并且通过新软件具有相应的功能，并且然后使用切齿机执行根据本发明的方法。
替选地或附加地，根据第二方面的切齿机可以用于执行滚齿加工，诸如以上在根据本发明的方法的框架内更详细描述的滚齿加工，尤其是根据上述第二变型的滚齿加工，即用于制造蜗杆传动装置或蜗杆几何结构的滚齿加工。根据第二方面的切齿机尤其可以具有执行这种方法的功能，尤其是用于自动执行这种方法的功能。
优选地，枢转轴线具有大于110°的枢转角范围，更优选地大于130°的枢转角范围。可替选地或附加地，枢转轴线可以具有枢转角范围，该枢转角度范围包括相对于所述工件支架的轴线从-20°到+90°的范围的枢转角范围，尤其是相对于所述工件支架的轴线从-30°到+100°的范围的枢转角范围。
优选地，根据第二方面的切齿机是根据第一方面设计的，并且优选地具有根据第一方面描述的控制器和/或功能。
本发明还包括用于控制切齿机的软件，尤其是用于控制根据上述第一或第二方面的切齿机的软件，所述软件具有执行根据本发明的至少一种方法的功能。
所述软件尤其可以具有用于自动执行根据本发明的方法的功能，尤其是用于制造多个齿形工件。
优选地，所述软件具有代码，所述代码用于控制在切齿机的控制器的微控制器和/或处理器上运行的运动轴线并且控制切齿机的运动轴线，使得在切齿机上执行根据本发明的方法且优选地以自动方式运行。优选地，自动运行不需要用户对控制器的任何干预。可以将代码存储在控制器的存储器中。
优选地，所述软件存储在存储器和/或存储介质中。
优选地，切齿机具有相应的驱动器，尤其是NC驱动器，用于产生工件支架和刀架围绕其各自的旋转轴线的旋转运动。
优选地，切齿机具有一个或多个线性轴线，尤其是NC线性轴线，用于在刀架中保持的刀具和工件支架中保持的工件之间产生相对运动。
优选地，线性轴线包括用于改变工件支架的旋转轴线和刀架的旋转轴线之间的轴向间距的线性轴线X1。优选地，线性轴线X1垂直于工件支架和/或刀架的旋转轴线。
优选地，线性轴线包括用于使刀架平行于工件支架的旋转轴线行进的线性轴线Z1。优选地，线性轴线Z1垂直于线性轴线X1。
优选地，线性轴线包括用于使刀架平行于其旋转轴线行进的线性轴线V1。可替选地或附加地，可以将线性轴线Y1设置成垂直于线性轴线X1和Z1行进。
优选地，枢转轴线A1垂直于线性轴线X1和Z1，并且优选地允许V1轴线的枢转。
附图说明
现在将参考实施方式和附图更详细地解释本发明。示出了：
图1是根据本发明的具有相关机械轴线的切齿机的实施方式的示意图；
图2是以侧视图示出了根据本发明的方法的第一实施方式中的滚齿加工；
图3是以透视图示出了本发明第一实施方式中的齿轮刮削加工；
图4是以前视图示出了图3所示的第一实施方式的齿轮刮削加工；
图5是以平面图示出了图3和图4所示的第一实施方式的齿轮刮削加工。
图6是以透视图示出了根据本发明的方法的第二实施方式中的齿轮滚齿加工；
图7是以前视图示出了根据图6所示的本发明的方法的第二实施方式的齿轮滚齿加工；
图8是以侧视图示出了图6和图7所示的第二实施方式的齿轮滚齿加工；
图9是以透视图示出了根据本发明的方法的第二实施方式中的齿轮刮削加工；和
图10是以前视图示出了图9所示的第二实施方式的齿轮刮削加工。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的切齿机的一个实施方式。切齿机1具有刀架2，刀架2布置在切齿机的加工头4处并且可通过切齿机的机器轴线相对于工件支架3移动。
刀架2具有刀具主轴，在刀具主轴中可以固定布置在刀具心轴处的一个或多个刀具。刀架2具有旋转轴线B1，可以通过切齿机的相应驱动装置将刀架20设置为旋转。在第一实施方式中，刀具可以单侧地被支承在刀架中。然而，优选地，刀架2具有反向轴承，使得支承刀具的刀具心轴两侧被支承地布置在刀架2中。
工件支架3允许保持工件以通过保持在刀架2中的刀具来加工它们。工件支架3具有旋转轴线B2，可以通过切齿机的驱动装置将工件支架3设置为沿旋转轴线B2旋转。工件支架3布置在旋转轴线B2上方的机台9处。在第一实施方式中，工件支架3允许工件的单侧支承。然而，优选地，工件支架3还具有反向轴承，使得工件在工件支架3的两侧被支撑。
在图2至图10中，除了关于图1描述的部件之外，还示出了图1中未示出的刀架2和工件支架3的各自的反向轴承2'和3'。工件支架3的尾座3'布置在图1中未示出的切齿机的尾座臂12上。尾座臂允许工件支架3的尾座3'平行于旋转轴线B2行进以能够加工不同宽度的工件并且能够快速更换工件。刀架2的反向轴承2'布置在加工头4处，并且可以通过平行于刀具轴线的方向行进而适应于不同宽度的刀具。
具有加工头4的机柱7设置在机床20上。机柱7经由线性轴线X1行进，通过该线性轴线X1，刀架的旋转轴线B1与工件支架3的旋转轴线B2之间的轴向间距是可变的。为此，优选地，线性轴线X1垂直于由旋转轴线B1和B2的方向限定的平面延伸。
引导件8设置在机柱7处，并且加工头4的滑动件6可沿其移动。因此加工头可以沿着线性轴线Z1行进，所述线性轴线Z1平行于工件支架3的旋转轴线B2延伸。
具有刀架2的加工头4经由枢转轴线A1布置在滑动件6处。优选地，枢转轴线A1平行于线性轴线X1延伸和/或垂直于由旋转轴线B1和B2的方向所跨越的平面。优选地，枢转轴线A1尤其与刀架2的旋转轴线B1或工件支架3的旋转轴线B2相交。
根据该实施方式的加工头4还具有滑动件5，该滑动件5提供线性轴线V1，通过该线性轴线V1，刀架2可沿其旋转轴线B1的方向移位。在该实施方式中，枢转轴线A1布置在两个线性轴线Z1和V1之间。
作为示出了具有移位轴线V1的实施方式的替选，可以想到提供轴线Y1，机柱7和/或滑动件6可以通过该轴线Y1沿垂直于线性轴线X1和Z1的方向行进。然后，可以通过轴线Z1和Y1的线性运动的叠加来产生刀架2沿旋转轴线B1的方向的行进运动。
用于保持尾座的反向柱例如可以安装在工作台框架10上，但是也可以布置用于更换工件的其它自动化设备或连接到自动化系统的其它链接件。
同样可以想到提供上述旋转轴线、线性轴线和枢转轴线的切齿机的其它机械实施方式。
在通常的滚齿工序中，通过围绕枢转轴线A1枢转，在旋转轴线B1和B2之间提供了制造螺旋齿轮装置所需的轴向交叉角。在现有技术中已知的滚齿机中，枢转轴线A1因此通常具有围绕枢转位置的+/-45°的枢转角范围，在该枢转位置中，刀架2的旋转轴线B1垂直于工件支架3的旋转轴线B2。
根据本发明的第一方面，相比之下，根据本发明的切齿机的枢转轴线A1具有枢转角范围，该枢转角范围允许刀架2的旋转轴线B1从垂直于工件支架3的旋转轴线B2的位置枢转至与工件支架3的旋转轴线B2平行的位置。可替选地或附加地，枢转角范围大于90°。例如，相对于垂直于旋转轴线B2的旋转轴线B1的位置，枢转角范围可以包括从-20°到+100°的范围。在该实施方式中，相对于垂直于旋转轴线B2的旋转轴线B1的位置，枢转角范围例如达到-45°至+110°。
通过在保持在工件支架3中的工件处的相同加工头，可以使用A1轴线的较大枢转角范围执行滚齿方法和齿轮刮削方法。为此，用于此目的的滚齿刀具或齿轮刮削刀具可以被保持在刀架2中。优选地，滚齿刀具和齿轮刮削刀具固定在心轴上并且被一起保持在刀架2中。通过枢转轴线A1的大枢转角范围，可以提供滚齿加工和齿轮刮削加工这两者所需的非常不同的轴向交叉角。
根据本发明的第二方面，切齿机的控制器被设计成使得可以在切齿机上执行下文描述的齿轮切削方法之一。为此，优选地，该控制器具有用于自动执行下文描述的齿轮切削方法之一的功能。通过这种功能，优选地，可以以自动的方式在切齿机上制造多个相同的工件。
优选地，根据所述第二方面的切齿机具有根据所述第一方面的枢转角范围。然而，同样可以想到根据本发明第二方面的切齿机的替选结构设计。
下文将更详细地示出根据本发明的方法的第一实施方式和第二实施方式。根据本发明的方法的两个实施方式将参考图1所示的根据本发明的切齿机的实施方式进行描述。然而，根据本发明的方法也可以由切齿机的替选机械设计执行。
根据本发明的方法的两个实施方式的相同之处在于，在切齿机上进行工件的滚齿加工和齿轮刮削加工。在该实施方式中，滚齿加工和齿轮刮削加工都使用将工件相同地固定在工件支架3中来进行。此外，在该实施方式中，使用滚齿刀具和齿轮刮削刀具，所述滚齿刀具和所齿轮刮削刀具被保持在切齿机的刀架2中，通过加工头4的运动轴线行进。根据下文所示的优选实施方式，滚齿刀具和齿轮刮削刀具被固定在同一刀具心轴上并且因此可以被一起保持在刀架2上。可替选地，可以想到使用用于在两个加工步骤之间转换刀具的自动换刀器或使用在加工头4处的两个刀架。
在参考图2至图5所示的根据本发明的方法的第一实施方式中，滚齿加工和齿轮刮削在第一方面用于加工工件15的同一齿形区域。在此借助于滚齿刀具13通过粗加工对齿轮装置进行预加工，同时通过齿轮刮削刀具14进行减小表面几何结构的公差的精加工。
因此，本发明的第一实施方式结合了滚齿加工和齿轮刮削的长处，并且平衡了这些方法各自的缺点。滚齿加工允许具有相对低的刀具磨损的高切削性能，但是具有大刀具进给以及低质量的表面几何结构的劣势。通过齿轮刮削可以实现高质量的表面几何结构，齿轮刮削过程中刀具的高磨损得到补偿，因为作为滚齿加工或粗加工的一部分仍然留下的原材料必须通过齿轮刮削去除，以使齿轮刮削刀具的所需的切割性能以及磨损也相应地降低。
根据第一实施方式，滚齿刀具用于在第一加工步骤中产生齿轮装置。可以通过滚齿加工由未硬化的工件毛坯产生该齿轮装置。在第二步骤中，随后通过齿轮刮削进一步加工该齿轮装置，由此实现高质量的表面几何结构。优选地，齿轮刮削也在未硬化的工件上进行。
加工头4在滚齿加工步骤和齿轮刮削步骤之间与刀架2一起绕轴线A1枢转，以在刀架2的旋转轴线B1和工件支架3的旋转轴线B2之间提供滚齿加工和齿轮刮削加工所需的轴向交叉角。
在参考图2至图5所示的根据本发明的方法的第一实施方式中，在第二方面中，在工件15上产生蜗杆传动装置。例如，工件15可以是车辆的转向驱动装置的驱动元件。这种驱动元件尤其用于线控转向的转向装置，其中，方向盘的转向运动通过传感器被检测并且被用于转向驱动装置的电子控制。
在图2中示出了根据本发明的方法的第一实施方式中的滚齿加工步骤。成形铣刀在其外周具有多个切削齿，这些切削齿分别具有相同的轴向和径向位置并且被布置在圆周方向上，该成形铣刀用作本实施方式的滚齿刀具13。
根据工件15的蜗杆几何结构相对于工件支架3的旋转轴线B2的期望的导程角，夹紧滚齿刀具13的刀架2通过A1轴线枢转。为此目的，在旋转轴线B1和B2之间的轴向交叉角尤其大致对应于期望的导程角，使得由成形铣刀限定的平面大致对应于由滚齿刀具13所产生的螺杆几何结构的螺纹的螺距。
滚齿刀具13围绕轴线B1旋转以产生蜗杆几何结构。此处滚齿刀具13围绕旋转轴线B1的旋转运动仅用于材料去除并且因此不必与工件15围绕轴线B2的旋转运动联接。
在通过轴线X1将滚齿刀具13相应地传送到工件15之后，加工头进行平行于工件支架3的旋转轴线B2的行进运动，尤其是通过轴线Z1。工件15围绕工件支架3的轴线B2的旋转运动与上述行进运动联接，从而通过平行于轴线B2的运动和围绕轴线B2的旋转运动的叠加产生蜗杆螺纹。因此，与旋转轴线B2平行的行进运动的长度对应于待产生的蜗杆几何结构的宽度。如果蜗杆几何结构具有多个螺纹，则需要具有在Z1方向或旋转方向上移位的起点的多个加工步骤。
通过滚齿加工制造蜗杆几何结构的螺纹可以在一个或多个工作行程中进行。如果使用多个工作行程，则可以在各个工作行程之间减小轴向间距，尤其是通过经由轴线X1进一步传送刀具，由此从而将总的所需去除的材料分布在多个工作行程。
根据本发明的一个方面，工件的蜗杆几何结构通过滚齿加工来制造。在这种情况下，轴线A1的枢转角范围仅需要能够提供滚齿加工所需的大的轴向交叉角，例如通过轴线A1的至少包括围绕90°的轴向交叉角的+/-15°的范围的枢转角范围。
然而，根据第一实施方式，由滚齿刀具产生的齿轮装置，尤其是蜗杆几何结构，优选地在第二加工步骤中借助齿轮刮削刀具14进行再加工。该第二加工步骤如图3至图5所示。
为了执行齿轮刮削，加工头的枢转围绕轴线A1进行，以在旋转轴线B1和B2之间提供齿轮刮削所需的轴向交叉角。此外，现在为了使保持在刀架2中的齿轮刮削刀具14从滚齿刀具13轴向偏移至与蜗杆几何结构接合，刀架2进行移位运动尤其是通过轴线V1进行移位运动。
通过与工件15围绕旋转轴线B2的旋转相联接的齿轮刮削刀具围绕旋转轴线B1的旋转进行齿轮刮削加工。加工头还沿着蜗杆几何结构的宽度经由平行于工件支架3的轴线B2的轴线Z1行进。
优选地，蜗杆几何结构的导程角在5°和40°之间，更优选地，在10°和20°之间。在滚齿加工步骤和齿轮刮削步骤之间，轴线B1和B2之间的轴向交叉角的变化以及因此枢转轴线A1的枢转运动的变化优选地大于50°并且可以例如在50°与130°之间的范围内，尤其是在60°和120°之间的范围内。
由于产生了蜗杆几何结构，所以齿轮刮削中的轴向交叉角大致对应于滚齿正齿轮装置所需的轴向交叉角。因此，适于滚齿加工的切齿机可以用于蜗杆几何结构的齿轮刮削。如上所述，由于根据本发明的一方面可用的较大的枢转角，切齿机也可以用于滚铣蜗杆传动装置。
然而，根据本发明的方法的第一实施方式也可以用于产生正齿轮装置，其中，滚齿加工用于产生齿轮，然后通过齿轮刮削精加工齿轮。该方法步骤与参考已经描述的实施方式所示出的方法步骤相同。只有轴向交叉角与所描述的实施方式不同，并且相对于所描述的实施方式移位大约90°。
代替成形铣刀，在可能的替代实施方式中，根据本发明的第一实施方式的的方法使用滚刀来执行。在这种情况下，该方法与所示方法仅有不同之处在于，在该滚刀中，刀具围绕轴线B1的旋转运动也与工件围绕轴线B2的旋转运动联接。在正齿轮装置的制造中尤其推荐使用滚刀。
现在将参照图6至图10更详细地描述本发明的第二实施方式。
在根据第一方面的该实施方式中，滚齿加工和齿轮刮削加工用于制造相同工件16的不同的齿轮装置17和18。本发明的第二实施方式的这个方面利用如下事实：齿轮装置也可以由齿轮刮削产生，而由于干涉轮廓，齿轮装置不能在滚铣框架内制造。
该第二实施方式尤其可以用于通过滚齿加工制造具有较大直径的第一齿轮装置17以及通过齿轮刮削加工制造具有较小直径或具有与齿轮加工相关的干涉轮廓的第二齿轮装置18。在这种情况下，为了仅在一台机器上实现工件的制造能力，接受齿轮刮削刀具的较高磨损。相比之下，根据现有技术，如果通过滚齿加工制造较大的齿轮装置17，则工件将不得不改变到另外的机器，以通过成型工艺来制造较小的齿轮装置18。
相比之下，本发明允许通过滚齿加工和齿轮刮削加工的组合在一台机器中并且优选地在一个固定装置中制造这样的工件。
在该实施方式中，工件16上的两个齿轮装置17和18被布置为在工件16处轴向偏移。两个齿轮装置17和18布置得如此紧密靠近，使得通过滚齿加工不可能制造具有较小直径的齿轮装置18，因为用于制造齿轮装置18的滚刀会损坏具有较大直径的齿轮装置17。
相比之下，单侧或两侧的轴向干涉轮廓可以被布置为非常靠近用于齿轮刮削的齿轮装置，如同被滚齿的齿轮装置一样，因为齿轮刮削方法需要相当小的超限来制造齿轮装置以使其可以用于制造齿轮装置18。
在第二方面，根据本发明的方法的第二实施方式被用于制造正齿轮装置17和18。正齿轮装置可以是直齿轮装置或螺旋齿轮装置。
图6至图8中示出了根据本发明的方法的第二实施方式的滚齿加工步骤。
在该实施方式中，滚刀13'用于滚齿加工以制造具有较大直径的第一齿轮装置17。滚刀13'围绕刀架2的旋转轴线B1旋转，以与工件16围绕工件支架3的旋转轴线B2的旋转产生联接。加工头4还尤其在宽度方向上经由与工件的旋转轴线B2平行的线性轴线Z1沿着工件16与滚刀13'一起被引导。
如第一实施方式中所述，滚齿加工可以发生在一个或多个工作行程中。优选地，加工在多个工作行程中进行，尤其是通过粗加工和精加工进行。
除了使用滚刀之外，也可以使用成形铣刀。然而，在这种情况下，每个齿隙必须通过至少一个工作行程制造。
在附加地不得不考虑刀具的导程角的情况下，旋转轴线B1和旋转轴线B2之间的轴向交叉角在齿轮滚齿加工中基本对应于第一齿轮装置17的导程角或者对应于90°减去第一齿轮装置17的螺旋角。
图9和图10示出了根据本发明的第二实施方式的齿轮刮削加工。如参照第一实施方式已经描述的，在齿轮刮削中，齿轮刮削刀具14'围绕刀架2的轴线B1的旋转以与工件16围绕工件支架3的旋转轴线B2的旋转产生联接的方式进行。此外，加工头的进给通过与刀架的旋转轴线B2平行的线性轴线Z1沿着第二齿轮装置18的宽度进行。
尽管该实施方式中的第二齿轮装置18是直齿轮装置，但以轴向交叉角使用滚齿刀具14'，所述轴向交叉角不同于轴线B1和B2之间的平行排列，并且在该实施方式中滚齿刀具14'具有螺旋齿轮装置。由此产生齿轮刮削所需的运动。优选地，轴向交叉角还不对应于齿轮装置的螺旋角，和/或优选地，齿轮刮削刀具14'具有与待制造的齿轮装置不同的螺旋角，以产生和/或增加用于在制造螺旋齿轮装置时的齿轮刮削的相应的相对运动。
在根据本发明的方法的第二实施方式中，两个加工步骤，即滚齿加工和齿轮刮削加工没有优选的顺序，因为它们用于加工不同的齿轮装置。
然而，为了能够从一个加工步骤转变到另一个加工步骤，这里加工头也必须围绕枢转轴线A1枢转。所需的枢转运动的确切幅度尤其取决于齿轮装置17和18各自的螺旋角和刀具构造。
所需的枢转角范围通常大于50°并且例如可以在50°至130°的范围内，优选地在60°至120°的范围内。
在根据本发明的方法的第二实施方式中，除了围绕轴线A1的枢转运动之外，为了在两个加工步骤之间转变还执行移位运动，以使相应的其它刀具接合各自的待加工齿轮装置。
如针对相应的方法的附图所示，优选地，工件支架和刀架分别具有反向轴承，使得工件和刀具在两侧被夹紧。这在滚铣框架内产生高切削力的情况下是很重要的。
优选地，反向轴承以尽可能窄的方式设计，从而为齿轮刮削工序在轴向方向上提供相应的运动自由度。

Claims (15)

1.一种用于工件的齿轮制造加工的方法，其中进行所述工件的滚齿加工以产生所述工件的齿轮几何结构，
其特征在于：
除了所述滚齿加工之外，还通过齿轮刮削对所述工件进行齿轮制造加工。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，利用同一切齿机进行所述滚齿加工和所述齿轮刮削，优选地，通过使用将所述工件固定在所述切齿机的工件支架中的同一固定装置进行所述滚齿加工和所述齿轮刮削，和/或，优选地，将用于所述滚齿加工的滚齿刀具和用于所述齿轮刮削的齿轮刮削刀具保持在所述切齿机的同一刀架中和/或用于所述滚齿加工的滚齿刀具和用于所述齿轮刮削的齿轮刮削刀具至少在执行相应的加工步骤时通过所述切齿机的同一加工头的轴线行进。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述滚齿刀具和所述齿轮刮削刀具固定在同一刀具心轴上，和/或，优选地，所述切齿机具有布置在所述加工头处的两个刀架和/或用于在所述滚齿刀具和所述齿轮刮削刀具之间进行更换的自动换刀器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述滚齿加工中和/或所述齿轮刮削中的相应刀具的进给运动平行于所述工件支架的轴线进行，尤其是通过平行于所述工件支架的轴线行进的所述切齿机的所述加工头的滑动件进行所述进给运动，所述工件支架的旋转运动与所述进给运动和/或所述刀架的旋转运动联接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述切齿机的所述加工头、尤其是保持用于所述滚齿加工的刀具和用于所述齿轮刮削的刀具的刀架，在两个加工步骤之间相对于所述工件支架的轴线枢转，优选地，围绕垂直于所述工件支架的轴线和/或所述刀架的轴线延伸的加工头的枢转轴线枢转；
和/或，以所述刀具和所述工件之间的第一轴向交叉角进行所述滚齿加工，并且以所述刀具和所述工件之间的第二轴向交叉角进行所述齿轮刮削加工，所述第一轴向交叉角和所述第二轴向交叉角之间的差值大于45°，优选地大于70°，和/或所述第一轴向交叉角和所述第二轴向交叉角之间的差值小于135°，优选地小于110°，更优选地小于100°；
以及，保持用于所述滚齿加工的刀具和用于所述齿轮刮削的刀具的所述刀架在两个加工步骤之间相对于所述工件移位，优选地，通过平行于所述刀架的旋转轴线行进的支承所述工件支架的加工头的滑动件和/或通过支承所述工件支架的所述加工头的固定与所述枢转轴线垂直的平面的两个运动轴线移位。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述滚齿加工在未硬化的工件上进行和/或至少用于对所述工件的坯件的齿轮装置进行粗加工，和/或，所述齿轮刮削加工在未硬化的工件上进行和/或至少用于齿轮装置的精加工。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述滚齿加工和所述齿轮刮削加工用于制造同一个齿轮装置，优选地，首先执行用于制造所述齿轮装置的粗加工并且接着在齿形工件上执行用于精加工所述齿轮装置的齿轮刮削加工。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，尤其是根据权利要求7所述的方法，其中，所述齿轮装置是蜗杆传动装置，尤其用于制造具有车辆的转向驱动装置的蜗杆传动装置的驱动元件。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，通过盘形成形铣刀进行所述滚齿加工，优选地，所述盘形成形铣刀独立于所述工件支架的旋转运动而旋转，优选地，所述成形铣刀在所述滚齿加工过程中平行于所述工件支架的轴线行进，同时所述工件围绕其轴线旋转，使得所述成形铣刀产生蜗杆螺纹；和/或，所述滚齿加工根据所述蜗杆传动装置的导程角以轴向交叉角进行，优选地，所述轴向交叉角大致对应于所述导程角；
和/或，通过在齿轮刮削刀具和所述工件之间产生联接来进行所述齿轮刮削，并且所述齿轮刮削刀具在所述齿轮刮削期间平行于所述工件支架的轴线行进，优选地，所述齿轮刮削刀具具有刨台阶，和/或，以不同于90°的轴向交叉角进行所述齿轮刮削，优选地，所述轴向交叉角与90°之差和/或所述刨台阶的角度大致对应于所述导程角；
和/或，以在+/-5°和+/-40°范围内的、尤其是在+/-10°和+/-20°范围内的在所述滚齿刀具和所述工件之间的轴向交叉角进行所述滚齿加工，并且以在90°+/-40°的范围内的在所述滚齿刀具和所述工件之间的轴向交叉角、尤其是在90°+/-20°的范围内的在所述滚齿刀具和所述工件之间的轴向交叉角进行所述齿轮刮削加工。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述滚齿加工和所述齿轮刮削加工用于制造所述工件的两种不同齿轮装置，优选地，执行用于制造第一齿轮装置的滚齿加工，并且执行用于制造第二齿轮装置的齿轮刮削加工，优选地，所述第一齿轮装置具有比所述第二齿轮装置更大的直径，和/或存在用于所述第二齿轮装置的干涉轮廓。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，尤其是根据权利要求10所述的方法，其中，所述齿轮装置或齿轮传动装置是正齿轮装置，该方法尤其是用于制造具有多个齿轮装置的工件，尤其是具有至少两个彼此相邻布置的正齿轮装置的轴，尤其是具有带有不同的直径和/或带有靠近所述齿轮装置之一的端侧的干涉轮廓的至少两个正齿轮装置的轴。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，尤其是根据权利要求11所述的方法，其中，通过所述滚刀进行所述滚齿加工，所述滚刀的旋转运动与所述工件支架的旋转运动联接，优选地，在所述滚齿加工期间所述滚刀平行于所述工件支架的轴线行进；
和/或，通过在所述齿轮刮削刀具和所述工件之间产生联接进行所述齿轮刮削，并且在所述齿轮刮削期间所述齿轮刮削刀具平行于所述工件支架的轴线行进；
和/或，以在90°+/-45°的范围内、尤其是在90°+/-35°的范围内的在所述滚齿刀具和所述工件之间的轴向交叉角执行所述滚齿加工，并且以在+/-45°范围内、尤其是在+/-35°范围内的在所述滚齿刀具和所述工件之间的轴向交叉角执行所述齿轮刮削加工。
13.一种用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的切齿机，所述切齿机具有工件支架和刀架，所述刀架能够经由所述切齿机的运动轴线相对于所述工件支架行进，优选地，所述刀架被布置在加工头处，所述加工头在所述切齿机的运动轴线上是可行进的，优选地，所述切齿机具有用于控制切齿机的运动轴线的控制器，所述控制器具有用于执行根据前述权利要求中任一项的方法的功能，尤其是用于自动执行用于制造多个齿形工件的根据前述权利要求中任一项所述的方法的功能。
14.一种切齿机，尤其是根据权利要求13所述的切齿机，所述切齿机具有工件支架和刀架，所述刀架能够经由所述切齿机的运动轴线相对于所述工件支架行进，所述刀架被布置在加工头处，所述加工头经由所述切齿机的运动轴线是可行进的，
其特征在于：
所述切齿机的具有所述刀架的所述加工头具有枢转轴线，优选地，所述枢转轴线垂直于所述工件支架的轴线，所述枢转轴线具有大于90°的枢转角范围，优选地大于110°的枢转角范围，更优选地大于130°的枢转角范围，特别是包括相对于所述工件支架的轴线从-20°到+90°的范围的枢转角范围，特别是相对于所述工件支架的轴线从-30°到+100°的范围的枢转角范围。
15.一种用于控制切齿机的软件，尤其是用于控制根据权利要求13或14中任一项所述的切齿机的软件，所述软件具有执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的功能，尤其是用于自动执行用于制造多个齿形工件的根据前述权利要求中任一项的方法的功能。
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