CN114728355A - 对已制齿的工件的齿的齿面进行整平的方法和装置以及用于实施该方法的刀具 - Google Patents

对已制齿的工件的齿的齿面进行整平的方法和装置以及用于实施该方法的刀具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于通过刀具(1)对制齿工件(2)进行精加工的方法和装置，所述刀具设计为滚削轮的形式、由刀具转轴(17)旋转驱动并且具有加工齿(7)，所述加工齿在滚动运动中啮合在工件(2)的齿槽(6)中，所述工件由工件转轴(15)承载，该工件转轴相对于刀具旋转轴线(4)偏斜布置并且同步驱动，使得加工齿(7)的加工边缘(8)沿齿面延伸方向对工件(2)的齿(5)的齿面(9)进行加工。根据本发明如此使用所述刀具，使得加工边缘(8)在不排除切屑的情况下仅对齿面(9)进行平滑加工，为此加工边缘(8)的圆角半径大于切削厚度或切削深度(E)。

Description

对已制齿的工件的齿的齿面进行整平的方法和装置以及用于 实施该方法的刀具
技术领域
本发明涉及一种用于通过刀具对已制齿的工件进行精加工的方法和装置，所述刀具设计为滚削轮的形式并且由刀具转轴围绕刀具旋转轴线旋转驱动并且具有加工齿，所述加工齿在滚动中啮合在工件的齿槽中，所述工件由工件转轴承载，所述工件转轴相对于刀具旋转轴线偏斜地布置并且同步地围绕工件旋转轴线被旋转驱动，所述装置具有控制器，对所述控制器如此编程，使得加工齿的加工边缘沿齿面延伸方向加工工件的齿的齿面。
背景技术
滚削刀具在现有技术中以各种形式已知。例如由专利文献DE 243514、EP 2665574B1、US 5 3,264,940或EP 2520390 B1已知。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是降低已制齿的工件的齿的齿面的表面粗糙度。
所述技术问题通过在权利要求1中给出的加工方法和在权利要求2中特征化的用于实施该方法的装置来解决。从属权利要求是这两项并列独立权利要求的有利的扩展设计。
本发明首先并且主要建议，使用整平刀具作为加工刀具，除了加工成本之外，该整平刀具具有滚削轮的形状。滚削轮的加工齿啮合在已制齿的工作轮的齿槽中。穿透深度、即切削厚度或切削深度如此调节形成，使得刀具的加工齿的加工边缘仅发挥整平作用，在已知的滚削轮中，该加工边缘以切削加工的方式啮合在工作轮的齿的齿面中。为此尤其建议，在根据本发明的刀具中，加工边缘的圆角半径比在已知的滚削轮中更大。加工边缘的圆角半径尤其大于加工边缘进入待加工齿面的表面中的穿透深度。工作轮的材料具有这样的质量，使得加工边缘起到使材料变形的作用。加工边缘将产生粗糙的结构的突伸超出整平平面的区段推到相邻的位于整平平面下方的区域中。加工边缘沿其移动的平面因此位于由产生粗糙结构的尖端限定的第一平面和由产生粗糙结构之间的凹部限定的第二平面之间。在此，所述圆角半径优选地大于整平平面与延伸通过尖端轮廓的第一平面之间的距离。因此，圆角的圆心优选地位于在第一平面和第二平面之间延伸的体积之外。根据本发明的方法特别适合用于对由调质钢或渗氮钢制成的工件进行表面平滑处理。工件的材料的抗拉强度优选小于1350N/mm2。所述方法可以用于内齿部或外齿部。加工刀具的齿可以由内齿部或外齿部构成。加工边缘的圆角半径优选为至少50微米。但该圆角半径也可以是至少100微米或至少150微米。
附图说明
以下借助附图详细阐述本发明。在附图中：
图1示意性地示出围绕刀具轴线3旋转驱动的刀具1相对于围绕工件轴线4旋转驱动的工件2的空间布置方式；
图2示出根据图1中的剖切线II-II的放大图，其示出加工齿7在工作轮2的齿部的齿槽6中的啮合；
图3示出根据图1中的剖切线III-III的示图，其示出加工齿7在齿5的齿面9的表面中的啮合；
图4示意性地示出根据本发明的装置的主要部分，其中工件转轴17承载刀具1，并且工件转轴15承载工作轮2。
具体实施方式
图4示出用于精加工工作轮2的装置的示意图。在根据图4的实施例中，工作轮2具有具备齿5的内齿部，这些齿分别具有齿面9。齿部已在先前的加工过程中例如通过滚齿切削制造。齿面9可以是粗制齿的。但齿面9的表面也可以已经被精加工。
图4所示的根据本发明的装置可以是仅用于对已经预制齿的工作轮2进行精加工的特殊装置。但还规定，该装置不仅具有在图4中示出的带有整平刀具1的刀具转轴18。还规定，该装置可以具有例如制造齿部的第二刀具。通过未示出的制齿刀具，工作轮2的制齿可以通过滚齿切削加工来进行。在这种滚齿切削加工中，工作轮2的轴线3和刀具1的轴线4相对彼此偏斜，从而滚削轮的切削齿的切刃以螺旋滚动运动的方式对齿之间的齿槽进行切削加工。这通过沿齿面延伸方向的进给来实现。在此过程中，工作轮与滚削轮的齿部以螺旋运动的方式相互啮合。
虽然上述用于对工作轮2的制齿的滚削刀具具有具备小圆角半径的切刃，但图4中所示的、滚削轮的形式的刀具1具有这样的加工齿7，这些加工齿的加工边缘8具有数值较大的圆角半径。
在图1和图2中解释滚削运动的运动学，滚削运动用于上述制齿，但也用于根据本发明的对齿面9的精加工。图1以透视图示出刀具1和工作轮2相对彼此的相对空间位置。图2以剖面图的形式示出切削齿或加工齿7在工作轮2的齿部的齿5之间的齿槽6中的啮合。在此，加工边缘8对齿5的齿面9进行加工，方式是加工边缘在齿面9上沿工作轮2或刀具1的周向滚动。由于两个旋转轴线3、4相对彼此的倾斜角，加工边缘8还沿在图1和图3中用附图标记12表示的进给方向移动，该进给方向沿齿延伸方向延伸。
图3示意性地示出根据本发明的方法的作用方式。齿5的粗加工或已经精加工的齿面9具有粗糙深度T的粗糙度。齿面9的粗糙程度在图3中由结构10表示。这些结构可以是先前切削加工的痕迹。刀具1的加工齿7具有加工边缘8，该加工边缘在图3所示的横剖面中在圆弧线上从切削面14延伸至自由面13。加工边缘8因此具有具备围绕中心点的半径R的边缘圆角。
两个旋转轴线3、4具有这样的轴距，使得加工边缘8在刀具1和工作轮2的螺旋的相对运动中仅与齿面9接触，但不以切削加工的方式进入齿面9中。尤其规定，加工边缘8不伸入齿面9的结构10的最深的区域中，即不伸入粗糙部的最深的面区段中。
但加工边缘8较深地啮合在由结构10的尖端构成的相对于齿面的面的平行面e1中，以便在加工过程中对粗糙的齿面9的尖端10整平，同时尖端的材料被压入到相邻的位于尖端10之间的凹部中。
在图3中用e1表示延伸通过齿面9的最高的凸起部10的平面。用e3表示延伸通过齿面9的最深区域的平面，因此粗糙深度T是两个平面e1和e3之间的距离。为了进行根据本发明的加工，该装置被设置为使得倒圆的加工边缘8沿着位于平面e1和平面e3之间的平面e2移动，即，平面e2穿过产生粗糙的结构10的区域。第一平面e1和第二平面e2之间的距离E可以称为切削深度或啮合深度。根据本发明，该切削深度小于加工边缘8的倒圆半径R。由于这种尺寸设计，加工边缘8不是以切削加工而是以变形的方式工作，方式是，加工边缘将齿面9的突伸超出第二平面e2的区段的材料推到位于两个尖端10之间的凹陷部中。
虽然滚削刀具上的切刃具有小于20微米的圆角半径，但加工边缘8的圆角半径具有大于20微米的值。在优选的方法或装置中，加工边缘8的圆角半径为至少50微米或至少100微米或至少150微米。
前述实施方式用于阐述总体包括在本申请中的发明，所述发明至少通过以下特征组合、也分别独立地对现有技术进行扩展设计，其中，两个、多个或者所有这些特征组合也可以相互结合，即：
一种方法，其特征在于，所述加工边缘(8)在没有削去切屑的情况下以整平的方式作用于所述齿面(9)。
一种装置，其特征在于，对所述控制器(20)如此编程，使得两个旋转轴线(3、4)彼此间隔并且所述加工齿(7)如此构造，使得所述加工齿(7)在没有削去切屑的情况下以整平的方式作用于所述齿面(9)。
一种方法或装置，其特征在于，所述加工边缘(8)的圆角半径(R)大于切削厚度或切削深度(E)。
一种方法或装置，其特征在于，所述工件(2)由调质钢或渗氮钢构成。
一种方法或装置，其特征在于，所述工件(2)的材料的抗拉强度为最大1350N/mm2。
一种方法或装置，其特征在于，所述工件(2)具有内齿部或外齿部，所述内齿部或外齿部的齿面(9)由所述加工边缘(8)整平。
一种方法或装置，其特征在于，所述加工齿(7)由内齿部或外齿部构造。
一种用于实施所述方法的刀具，其特征在于，所述加工边缘(8)的圆角半径R大于50微米。
所有公开的特征(本身或者以不同组合方式)都对本发明是重要的。因此，本申请的公开内容也包含相关/所附的优先权文件(在先申请副本)公开的全部内容，为此，优先权文件的特征也一并纳入本申请的权利要求中。从属权利要求以其特征即使在不具有被引用的权利要求的技术特征时也能表征现有技术的独有的创造性的改进方案，尤其用于基于该技术特征采取分案申请。每项权利要求中给出的发明可以另外具有在前述说明中尤其设有附图标记和/或在附图标记列表中给出的一个或多个特征。本发明还涉及多种设计方式，其中，在上述说明中提到的某些特征并未实施，尤其在其被认为对于相应的使用目的无关紧要或能够被其它技术作用相同的手段替换时。
附图标记列表
1 刀具
2 工作轮
3 刀具轴线
4 工件轴线
5 齿
6 齿槽
7 加工齿
8 加工边缘
9 齿面
10 结构
11 被整平的齿面
12 轴向的进给分量
13 自由面
14 切削面
15 工件转轴
16 驱动马达
17 刀具转轴
18 驱动马达
20 控制器
E 切削深度
G 整平深度
R 粗糙深度
R 圆角半径
e1 平面
e2 平面
e3 平面

Claims (9)

1.一种通过刀具(1)对已制齿的工件(2)进行精加工的方法，所述刀具设计为滚削轮的形式并且由刀具转轴(17)旋转驱动并且具有加工齿(7)，所述加工齿在滚动中啮合在工件(2)的齿槽(6)中，所述工件由工件转轴(15)承载，所述工件转轴相对于刀具旋转轴线(4)偏斜地布置并且被同步驱动，使得加工齿(7)的加工边缘(8)沿齿面延伸方向对工件(2)的齿(5)的齿面(9)进行加工，其特征在于，所述加工边缘(8)在没有削去切屑的情况下以整平的方式作用于所述齿面(9)。
2.一种用于通过刀具(1)对已制齿的工件(2)进行精加工的装置，所述刀具设计为滚削轮的形式并且由刀具转轴(17)围绕刀具旋转轴线(4)旋转驱动并且具有加工齿(7)，所述加工齿在滚动中啮合在工件(2)的齿槽(6)中，所述工件由工件转轴(15)承载，所述工件转轴相对于刀具旋转轴线(4)偏斜地布置并且同步地围绕工件旋转轴线(3)被旋转驱动，所述装置具有控制器(20)，对所述控制器如此编程，使得加工齿(7)的加工边缘(8)沿齿面延伸方向加工工件(2)的齿(5)的齿面(9)，其特征在于，对所述控制器(20)如此编程，使得两个旋转轴线(3、4)彼此间隔并且所述加工齿(7)如此构造，使得所述加工齿(7)在没有削去切屑的情况下以整平的方式作用于所述齿面(9)。
3.根据权利要求1所述的方法或根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述加工边缘(8)的圆角半径(R)大于切削厚度或切削深度(E)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法或装置，其特征在于，所述工件(2)由调质钢或渗氮钢构成。
5.根据权利要求4所述的方法或装置，其特征在于，所述工件(2)的材料的抗拉强度为最大1350N/mm2。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法或装置，其特征在于，所述工件(2)具有内齿部或外齿部，所述内齿部或外齿部的齿面(9)由所述加工边缘(8)整平。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法或装置，其特征在于，所述加工齿(7)由内齿部或外齿部构造。
8.一种用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法的刀具，所述刀具围绕刀具旋转轴线(4)能够被旋转驱动并且具有具备加工边缘(8)的加工齿(7)并且设计为滚削轮的形式，所述加工边缘具有边棱倒圆(R)，其特征在于，所述加工边缘(8)的圆角半径(R)大于50微米。
9.一种装置、方法或刀具(1)，其特征在于，具有前述权利要求中任一项的一个或多个特征。
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