TW202216328A

TW202216328A - 滾齒刀配置

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Publication number: TW202216328A
Application number: TW110123050A
Authority: TW
Inventors: 亞歷山德羅皮埃爾埃米爾特雷克塞爾; 尼爾斯威勒米耶; 弗雷德里克馬林
Original assignee: 瑞士商戴米特有限公司
Priority date: 2020-07-08
Filing date: 2021-06-24
Publication date: 2022-05-01
Also published as: EP3936270A1; US20230256529A1; WO2022008094A1; EP3936270B1; KR20230019192A

Abstract

本發明揭示滾齒刀配置，其具有：一刀具主體(2.1)，其具有一連續軸向孔(2.6)；圓錐形孔區段(2.7)，其等形成該軸向孔(2.6)之兩端；一端柄主體(2.2、2.3)，其在該刀具主體(2.1)之各端處分別調適用於與滾齒機耦合；及一圓錐形區段，其配合地插入該圓錐形孔區段(2.7)中。各端柄主體(2.2、2.3)具有：一徑向凸緣(2.19) ，其可抵靠該刀具主體之該端面(2.8)放置；及一軸件區段，其在與該圓錐形區段相對之該凸緣(2.19)之側上以供夾緊於一機器刀具中。一輪軸(2.10)連接該等端柄主體(2.2、2.3)並將其等夾緊在一起。該等端柄主體(2.2、2.3)具備朝向該輪軸(2.10)打開之盲孔(2.14)，並具備與該輪軸(2.10)互補之螺紋。彈性元件(2.20)在該輪軸(2.10)之兩個側上夾緊於該輪軸(2.10)之一中心區段與該端柄主體(2.2、2.3)之前側之間。

Description

滾齒刀配置

本發明係關於一種滾齒刀配置，其具有：一刀具主體，其至少部分由一切削材料形成，且其具有一連續軸向孔；圓錐形孔區段，其等形成該軸向孔兩端；一端柄主體，其在該刀具主體之各端處分別調適用於與滾齒機耦合，且其具有配合地插入該圓錐形孔區段中之一圓錐形區段，且其具有當該區段位於該孔區段中時抵靠該刀具主體之端面放置之一徑向凸緣，且該端柄主體在與該圓錐形區段相對之該凸緣之側上具有一軸件區段以供在一機器刀具中夾緊，其中一輪軸連接該等端柄主體，該輪軸適於將該等端柄主體夾緊在一起且將該等圓錐形區段偏置至該等孔區段中，且該輪軸具備至少部分螺紋式端區段。

眾所周知，滾齒刀首要用於從一胚料(例如一1 mm模組)製造齒形組件，諸如齒輪、磨損齒輪、齒條等。此等滾齒刀之主要構成部分係用於切削小齒輪之一切削部分，及通常兩個切削部分(機器介面)，一個在驅動側上，且一個在自由側或引導側上。介面可採取不同形式，例如圓柱形、圓錐形、具有一個或兩個平面等。一中間元件(例如，一空心軸件錐體(HSK))提供具有驅動介面之一側與滾齒切割機驅動主軸之間的連接。

對於滾齒刀，相對於其等在一滾齒機中之位置，在一孔型設計與一柄型設計之間進行一大體區分。在孔型設計中，刀具主體之貫穿軸向孔具備一縱向槽，用於一正扭矩傳輸。然而，在前端面出使用摩擦傳輸之一孔設計亦係眾所周知的。為了批量生產且降低對工件精度之要求，首要地使用具有孔型設計之滾齒刀。通常，滾齒刀由高速鋼形成。然而，亦已知用燒結碳化物製造滾齒刀。

在柄型設計中，在刀具主體之端處形成柄，以用於一非正扭矩傳輸。柄可在兩個側上呈錐形或在一個側上呈錐形，或可在一個側或兩個側上呈圓柱形。柄可為中空的，且錐形柄亦可設計成陡角錐形。對於對品質要求較高，主要使用柄形設計之滾齒刀，其前提為一較高運行真實性。然而，缺點係其等之製造涉及相對較高費用，尤其在刀具主體由燒結碳化物製成。由燒結碳化物製成之銑刀對衝擊及顛簸極其敏感。若刀損壞，則其經常需要更換。

DE 19860403 A1揭示一種滾齒刀總成，該滾齒刀總成由一刀具主體及一安裝心軸組成，其中刀具主體具備一軸向孔，該軸向孔之端具有經研磨之圓柱形居中表面。延伸穿過孔之心軸具有互補之安座表面。在居中表面與安座表面之間的空間中安置有一套管狀籠，該套管狀籠之厚度小於居中表面與安座表面之間的徑向距離，並且該套管狀籠之一外徑小於居中表面之內徑。在一周向方向上，至少一系列較佳金屬偏置部件支撐在籠中並與相關聯之安座表面及安座表面接觸。偏置部件之承載點或承載線之間的直徑及距離略大於居中表面及安座表面之徑向距離。在一個端處，心軸具有一螺紋部分，一液壓作用之夾緊螺母可螺合於該螺紋部分上，該夾緊螺母經由一環作用在刀具主體之一前端面上，而安裝心軸之一軸環在相對端處承載在刀具主體之另一前端面上。刀具主體如此軸向定位在心軸上。可提供一夾緊套筒來代替套筒狀籠，該夾緊套筒可液壓地徑向膨脹並作用在居中表面與安座表面之間。所描述之總成旨在容許一較高運行真實性，而不需要接受一柄型設計之缺點。然而，所描述之總成涉及相對較大之費用。

EP 2712694B1揭示一種用於一孔設計中之一滾齒刀之刀具固持器，該刀具夾持器具有設置在一主軸與一對置固持器之間的一夾緊裝置，該夾緊裝置具有可特定言之接合在滾齒刀中之一居中夾緊件及可接合在滾齒刀中並夾緊至居中夾緊件上以夾緊滾齒刀之一接納心軸，居中夾緊件及固持心軸各具有一凸緣。凸緣各具有一徑向致動器，其中至少一個致動器可針對主軸或對置固持器進行調整，以用於使夾緊裝置居中。居中夾緊件及/或固持心軸可具有一內圓錐，各自夾緊元件之一外圓錐存在於該內圓錐上。

DE1020181074453A1提供一種具備滾齒刀、一刀軸及一螺母之滾齒刀裝置。該刀軸之一軸件部分具有形成在一個端側上之一頭部分及形成在另一端側上且緊固螺母之一外螺紋部分。滾齒刀之一插入孔具有形成在一個端處並與頭部分接觸之一第一擴徑孔部分及形成在另一端處之一第二擴徑孔部分。頭部分之外徑隨著其接近一個端側而在軸向方向上增大。具有一擴大直徑之滾齒刀之第一孔部分之內徑隨著其接近一個端側而在軸向方向上增大。螺母設計為一球面並具有一接觸面，接觸面與具有一擴大直徑之滾齒刀之第二孔部分接觸。第二擴徑孔部分之內徑隨著其接近另一端側而在軸向方向上增大。

EP1279455 A1揭示兩個圓錐形且可互換型端柄主體，其等插入刀具主體之互補錐形端區段中，該等端柄主體至少部分由一切削材料形成並具有一連續軸向孔。在刀具主體之各端上之端柄主體具有軸向穿孔，並藉由一軸向張緊桿連接，各端柄主體具有可大致配合地插入刀具主體之孔端區段中之一區段。一夾緊桿設置在刀具主體之孔及柄主體中。桿螺紋端與各自母螺紋部分接合，使得當相對旋轉時，容許柄主體拉入刀具主體中並朝向彼此緊固。當將錐形部分插入刀具主體開口中時，各端柄件上之一徑向凸緣鄰接刀主體之前端面。端柄件中之內螺紋區段以距軸向孔之外端之一距離配置，且外螺紋區段配置在張緊桿之端處。刀具主體由硬質金屬一體成型。

此設計之主要目的係能夠確保切削機主軸與滾齒刀之間的一直接耦合。此外，柄型設計之精度應與關於安裝條件之高靈活度組合。

為了達成此目的，根據本發明之該滾齒刀裝置之特徵在於，至少一個端柄主體具備用於插入輪軸之端區段中之盲孔，並且該等盲孔具備與該中心輪軸互補之螺紋，並且彈性元件在該輪軸之兩個側上夾緊於該輪軸之一中心區段與該端柄主體之前側之間。最佳地，如上文解釋般提供兩個端柄件。

該理念係用一種具有由其他材料製成之驅動及引導柄件之一滾齒刀代替實心碳化物滾齒刀。根據本發明之配置可確保該切削機主軸與該滾齒刀之間的一直接耦合。為此，較佳地，在該刀之該驅動側提供用硬化鋼製成之一空心軸件錐體(HSK)型介面，此在一實心碳化物滾齒刀中係不可能的。此一設計之其他優點係切削部分之可互換性。一旦該等介面可用，僅更換該滾齒刀之該切削部分係足夠的。另一方面，同一切削部分可裝配有專用於不同機器之不同介面。該切削部分之安裝可直接由使用者藉助於適當刀具準備且根據其需要使用其可用之該等介面直接完成。進一步優點係製造之標準化及簡化、製造成本之降低、環境影響及滾齒刀之重量降低之可能性。

根據一較佳實施例，該滾齒刀配置之進一步特徵在於，該輪軸具有一中心區段，該中心區段之一外徑頂多對應於該刀具主體之該中心區段之該內徑。

較佳地，該輪軸具有一中心區段，該中心區段之一外徑小於該刀具主體之該中心區段之該內徑。

另一較佳實施例之特徵在於，該輪軸與該刀具主體之間的至少一個周向耦合配置定位於該中心區段中。此意味著該輪軸與該刀具主體之間的一旋轉剛性耦合當該輪軸由滾齒機之該驅動配置旋轉驅動時亦用於旋轉地驅動該刀具主體。

此實施例之一有利替代例之特徵在於，該耦合配置在於一正連接。此連接較佳地憑藉較佳地在該刀具主體之該內表面中之一縱向槽及較佳地在該輪軸之該表面上之一縱向脊來實現。

此外，此替代例可具有由接納在該輪軸之一縱向槽中之一插入件形成之一縱向脊，其較佳地由一鎖定螺絲固定。

本發明之另一較佳實施例之特徵在於，該輪軸具有直徑小於該中心區段並鄰近該中心區段之區段，其中壓力彈簧裝配在該等區段上，以用於作用在該等端柄件上。此等彈簧夾緊在該輪軸之該中心區段與該等端柄件之該等前端之間，用遠離該輪軸之該中心區段作用之一力偏置該等端柄件。

另一較佳實施例之特徵在於，各端柄件具備與該輪軸之該端區段協作之至少一個鎖定螺絲。該端區段可在其總長度上或僅在該長度之部分上係螺紋式的。

最後，根據本發明之另一滾齒刀配置可展示一夾緊環，該夾緊環插入在該端柄主體之該凸緣與該刀具主體之各側上之該刀具主體之該端之間。

雖然本發明可以許多不同形式實施，但本文詳細描述本發明之一特定較佳實施例。此描述係本發明原理之一例示，並不旨在將本發明限制於所繪示之特定實施例。

如圖1中描繪，先前技術之裝置主要由實心碳化物之一切削部分1.1及切削部分(機械介面) 1.2、1.3構成。一個介面1.2經耦合至機器之驅動側，且另一介面1.3用作一引導元件。

根據本發明之混合式滾齒刀主要元件(圖2至圖8所展示之一較佳實施例)係由碳化物切削材料製成之一刀具主體2.1。作為刀具主體(機器介面)之端柄件2.2及2.3由硬化鋼製成。因此，此等元件之各者出於各自目的由最合適材料製成。一個端柄件2.2經耦合至機器之驅動側，並且可(例如)設計為在與刀具主體側相對之外端處具有一個平面。另一端柄件2.3用作一引導元件，並且亦可展示至少一個平面，較佳地兩個平面2.22。端柄件2.2及2.3之軸件區段之形狀取決於滾齒刀配置所使用之機器。

此外，刀具主體2.1具有：一切削部分2.5，切削齒設置在切削部分2.5上；以及一軸向孔2.6，該孔2.6之內表面可保持未加工及原始狀態，但亦可研磨。在一較佳實施例中，至少一個軸向槽2.12設置在孔2.6中(用於藉由一插入件2.11與輪軸耦合，見圖6至圖8)。

刀具主體2.1中之孔2.6之兩個端區段2.7為錐形的，較佳地以5°與25°之間的一角度，最佳地以14°之一角度，如圖5中最佳可見。此等範圍容許藉由端柄件2.2及2.3及其等對應圓錐體2.25(如下文解釋)居中性質及固定之最佳組合。

刀具主體2.1之兩個承載面2.8垂直於刀具主體2.1之軸及兩個錐形端區段2.7整流。測試軸環2.9設置為鄰近刀具主體2.1之切削部分2.5。

一硬化鋼銷作為滾齒刀切削配置之輪軸2.10，其中至少部分螺紋式部分2.13在兩個端處。較佳地係具有端區段2.13之一實施例，端區段2.13較佳地在其等整個長度上螺合。此外，至少一個軸向槽2.24 (在圖6及圖7中更佳可見)設置在輪軸2.10之外表面上，以用於藉由一插入件2.11與刀具主體2.1耦合，插入件2.11與槽2.12及2.24兩者接合且藉此將輪軸2.10與刀具主體2.1耦合。插入件2.11藉由一螺絲2.27緊固且固定在槽2.24中。即使刀具主體2.1之內表面不接觸輪軸2.10之外表面，輪軸2.10之旋轉亦使刀具主體2.1旋轉，因為最大外徑較佳地小於刀具主體2.1之最小內徑，並且可頂多對應於刀具主體2.1之最小內徑，以容許藉由將鋼銷插入軸向孔2.6中而容易地組裝刀具主體2.1及作為輪軸2.10之鋼銷。

端柄件2.2經建構用於將滾齒刀配置與滾齒切割機之驅動區段耦合。端柄件2.2之一個端具有一居中圓錐體2.25，其與刀具主體2.1之孔2.6之錐形區段2.7之角度具有互補之一角度。圓錐形區段之角度較佳地在5°與25°之間，並且最佳地為14°。圓錐形區段2.25進一步具備一盲孔2.14，盲孔2.14具有擁有經設計為朝向輪軸2.10打開且經定位連接至輪軸2.10之螺紋端區段2.13之一內螺紋之一區段。因此，此藉由將端柄件2.2及2.3螺合於端區段2.13上或沿另一方向螺合端柄件2.2及2.3來調節端柄件2.2及2.3在輪軸2.10上之距離而容許刀具主體2.1之一調節及夾緊動作。

相對側上之端柄件2.3之結構與端柄件2.2相同，其內側用於與刀具主體2.1及輪軸2.10之螺紋端區段2.13耦合。與圓錐體2.25相對之端柄件2.3之部分適於此端柄件2.3在滾齒機中作為一引導件之功能。

在組裝之前，由於兩個中心孔2.15 (見圖3)及2.16，端柄件2.2及2.3在其等外端點之間完全經機械加工，以使配置之一外部幾何形狀具有一理論上為零之偏轉，並保證最佳同心度。刀具主體2.1及其端柄件2.2、2.3之緊固藉由螺合進行。此為一圓錐體-表面夾緊。居中由孔2.6之圓錐形表面2.7及端柄件2.2及2.3之圓錐形區段2.25來保證。

在端柄件2.2、2.3之前表面2.19與刀具主體2.1之前表面2.8之間插入可變形墊圈2.17，其等藉由變形確保刀具主體2.1與端柄件2.2、2.3之一最佳緊固及耦合。總成由至少一個螺絲緊固，較佳地由具有黃銅端蓋之三個埋頭螺絲2.18緊固。後者端蓋具備一螺紋前部分，以用於接合輪軸2.10之螺紋端區段2.13。螺絲2.18均勻地分佈在端柄件2.2、2.3之圓周周圍。

總成藉由先前安裝在輪軸2.10上(較佳地安裝在最大直徑之其中心區段2.26鄰近之兩個側)之彈簧2.20保持張力。在此實施例中，彈簧2.20夾緊在輪軸之中心區段2.26之前側與端柄件2.2和2.3之圓錐形區段2.25之最前側之間(如圖5中更佳可見)。彈簧2.20或具有相同特性之任何其他彈性元件作用在端柄件2.2、2.3，用遠離輪軸2.10之中心區段2.26作用之一力偏置其等，並且端柄件2.2、2.3定位於鄰近中心區段2.26之輪軸之直徑稍小之區段上，其中亦具有較小直徑之螺紋區段2.13鄰近於具有彈簧2.20之輪軸2.10之區段。

端柄件2.2、2.3可根據機器採取不同形式。例如，驅動側上之端柄件2.2可為如圖4中展示之一HSK圓錐體2.4，具有用於與機器耦合之一圓柱形區段及類似於上文解釋之端柄件2.2建構之一圓錐體區段2.25。其他變體為(例如)一SK圓錐體(未描繪)、一簡單的短或長圓錐體(未描繪)、具有一個或兩個驅動平面2.21之一單一或階梯式圓柱(見圖2，右側)或一圓錐體或圓柱(未描繪)。在滾齒刀配置之引導側上，引導側上之端柄件2.3可為一簡單或階梯狀圓柱，其具有或不具有一平面2.22 (見圖2，左側)、一簡單的短或長圓錐體(未描繪)或一圓錐體或圓柱(未描繪)。

以上實例及揭示內容旨在為繪示性且非窮舉性的。此等實例及描述將建議一般技術者許多變化及替代例。所有此等替代例及變化旨在包含在隨附發明申請專利範圍之範疇內。熟習此項技術者可認識到本文描述之特定實施例之其他等效物，該等等效物亦旨在由隨附之發明申請專利範圍所涵蓋。

1.1:先前技術刀具主體 1.2:先前技術驅動側刀具主體(機器介面) 1.3:先前技術引導側刀具主體(機器介面) 1.4:平面 2.1:刀具主體 2.2:驅動側端柄件 2.3:引導側端柄件 2.4:HSK圓錐體 2.5:切削部分 2.6:軸向孔 2.7:孔端區段 2.8:承載面 2.9:測試軸環 2.10:輪軸 2.11:插入件 2.12:軸向槽刀具主體 2.13:螺紋區段 2.14:盲孔 2.15:驅動側中心孔 2.16:引導側中心孔 2.17:可變形墊圈 2.18:鎖定螺絲 2.19:端柄件之前表面 2.20:彈簧 2.21:驅動側平面 2.22:引導側平面 2.23:鎖定螺絲之端蓋 2.24:軸向槽輪軸 2.25:居中圓錐體 2.26:輪軸之中心區段 2.27:插入件之螺絲

下文將參考附圖中展示之一實施例更詳細地解釋本發明。

圖1展示根據先前技術之一單件式滾齒刀，

圖2展示根據本發明之一滾齒刀配置之一例示性實施例之一分解視圖。

圖3展示圖2之滾齒刀配置之一軸向前視圖，

圖4展示用於一滾齒刀之一端柄件之另一實施例之一側視圖，例如用於圖2之滾齒刀配置之實施例，

圖5展示根據圖2之滾齒刀配置之一縱向剖面，

圖6展示在箭頭之方向上可見之沿著圖5中之線VI-VI之一橫截面，

圖7展示在箭頭之方向上可見之沿著圖5中之線VII-VII之一橫截面，及

圖8展示在箭頭之方向上可見之沿著圖5中之線VIII-VIII之一橫截面。

2.1:刀具主體

2.2:驅動側端柄件

2.3:引導側端柄件

2.5:切削部分

2.6:軸向孔

2.8:承載面

2.9:測試軸環

2.10:輪軸

2.11:插入件

2.13:螺紋區段

2.14:盲孔

2.15:驅動側中心孔

2.16:引導側中心孔

2.17:可變形墊圈

2.18:鎖定螺絲

2.19:端柄件之前表面

2.20:彈簧

2.21:驅動側平面

2.22:引導側平面

2.23:鎖定螺絲之端蓋

2.27:插入件之螺絲

2.24:軸向槽輪軸

2.25:居中圓錐體

2.26:輪軸之中心區段

Claims

滾齒刀配置，其具有：一刀具主體(2.1)，其至少部分由一切削材料形成，且其具有一連續軸向孔(2.6)；圓錐形孔區段(2.7)，其等形成該軸向孔(2.6)之兩端；一端柄主體(2.2、2.3)，其在該刀具主體(2.1)之各端處分別調適用於與滾齒機耦合，且其具有配合地插入該圓錐形孔區段(2.7)中之一圓錐形區段(2.25)，且其具有當該區段(2.25)位於該孔區段(2.7)中時抵靠該刀具主體(2.1)之端面(2.8)放置之一徑向凸緣(2.19)，且該端柄主體(2.2、2.3)在與該圓錐形區段(2.25)相對之該凸緣(2.19)之側上具有一軸件區段以供在一機器刀具中夾緊，其中一輪軸(2.10)連接該等端柄主體(2.2、2.3)，該輪軸適於將該等端柄主體(2.2、2.3)夾緊在一起且將該等圓錐形區段(2.25)偏置至該等孔區段(2.7)中，且該輪軸具備至少部分螺紋式端區段(2.13)，其特徵在於該等端柄主體(2.2、2.3)之至少一者具備用於插入該輪軸(2.10)之該等端區段(2.13)之軸向盲孔(2.14)且其等具備與該輪軸(2.10)互補之螺紋，且彈性元件(2.20)在該輪軸(2.10)之兩個側上夾緊於該輪軸(2.10)與該端柄主體(2.2、2.3)之前側之間。
如請求項1之滾齒刀配置，其中該輪軸(2.10)具有一中心區段(2.26)，該中心區段之一外徑頂多對應於該刀具主體(2.1)之該中心區段之該內徑。
如請求項2之滾齒刀配置，其中該輪軸(2.10)具有一中心區段(2.26)，該中心區段之一外徑小於該刀具主體(2.1)之該中心區段之該內徑。
如請求項1至3中任一者之滾齒刀配置，其中該輪軸(2.10)與該刀具主體(2.1)之間的至少一個周向耦合配置定位於該中心區段(2.26)中。
如請求項4之滾齒刀配置，其中該耦合配置在於一正連接，其較佳地具有較佳地在該刀具主體(2.1)之該內表面中之一縱向槽(2.12)及較佳地在該輪軸(2.10)之該表面上之一縱向脊。
如請求項5之滾齒刀配置，其中該縱向脊由接納在該輪軸(2.10)之一縱向槽(2.24)中之一插入件(2.11)形成，該插入件較佳地由一鎖定螺絲(2.27)固定。
如請求項1至3中任一者之滾齒刀配置，其中該輪軸(2.10)具有直徑小於該中心區段並鄰近該中心區段之區段，其中壓力彈簧(2.20)裝配在該等區段上，以用於作用在該等端柄件(2.2、2.3)上。
如請求項1至3中任一者之滾齒刀配置，其中各端柄件(2.2、2.3)具備與該輪軸(2.10)之該端區段之一非螺紋部分協作之至少一個鎖定螺絲(2.18)。
如請求項1至3中任一者之滾齒刀配置，其中一夾緊環(2.17)插入該端柄主體(2.2、2.3)之該凸緣(2.19)與該刀具主體(2.1)之各側上之該刀具主體(2.1)之該端之間。