TWI360458B - Grinder system and method for creating a contoured - Google Patents

Description

1360458· 齒廓上㈣助與所期望的有效齒廓她配， 郭具有-個輸人的並朗此確定的角部半徑。排^ 和它們㈣渡是平㈣纽無棱面的。域刀衫從 5

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20 角至整自個分佈走向中同妓無彎折的 :棱，的。㈣軸向刖角和圓周軸向前角可相互獨 確疋。角切彻具有好的穩^切屑流 槽結構被優化了。 此外，一個相應的磨削裝置可以簡單地編程並且可以 f較短的加u相内完成。這制是由於角_刀、也就 疋角部切削室在-個路徑中被磨削。從不同角度多次橫向 進、’、"，如其以則有幫助的那樣，已經不必要了。在最簡^ 的情況中，端面切削刃、角切削刃和圓周切削刃可以在— 個路徑中被磨削。但是，最好端面排屑槽、角部排屑槽和 圓周排屑槽在單獨的砂輪運動中製成，其中單個的軌ς基 本上連續相切地相互連接。然後，端面排屑槽、角部排屑 軋和圓周排屑槽先後用同一個砂輪生成。以這種方式，可 以實現一個特別合理的加工過程。 【實施方式】 圖1中以一個直角端銑刀的形式示出一個切削工具 1。δ亥切削工具也就是來自圖3和4中的切削工具。其具 $端面切削刃2、3、4、5、6、7，這些切削刀基本上指向 徑向並且設置在同一個平面中，旋轉軸線g (圖4)垂直 位於在該平面上。在這些端面切削刀上2至7連接端面排 屑面，其限定了端面排屑槽8至13。在端面切削刀2至7 7 94004-final 上如角（軸向前角ass，參見圖2)已確定’該前角相對 于軸向例如為5度或者1〇度。通常說來’端面切削刃2 至7和端面排屑槽8至13基本上相同或者也可以不同。 例如也可以採用兩個長的端面齒和四個短的端面齒。結構 相同的還有所連接的角切削刃和圓周切削刃。它們在下文 中示範性地借助於圖4中看到的端面切削刃6、7,與其相 連的角切削刃14、15和再次相連的圓周切削刃16、17來 說明。 圖2示出切削工具1的有效齒廓。第一個本身徑向延 伸的區段18由端面切削刃2至7產生。然後，有效齒廓 具有一個圓弧形的區段19 (半徑為R1)’該區段由角切削 刃14、15以及另外沒有專門示出的角切削刃產生。此外， 有效齒廓可設置一個區段21，該區段具有一個更大的半徑 R2並且本身平滑地與圓弧形區段19相連。該區段21過渡 到一個區段22,該區段在圖2中是線性的並且因此描述了 一個氣缸輪廓。至少區段19由角切削刀14、15產生，同 時區段21、22由圓周切削刃16或者也還可以由角切削刃 14、15的多個部分產生。因此，角切削刃延伸至區段μ 内。如示出的那樣，具有圓弧形的有效齒廓或者還有其他 有效齒廓的角切削刃14、15例如是橢圓形的或者類似形 狀。角切削刃14、15與排屑面23、24相鄰，這兩個面也 稱為輪廓排屑面。其在圖4中用虛線晝出的線25、邡上 過渡到排屬面27、28，該排屑面與端面切削刀6、γ相鄰 並且因此也被稱為端面切削面。在理想的情況下，線25、 8 94004-fmal 1360458 .

10 26沒有標出任何切削刀並且特別是沒有標出任何凸肩。當 線上25、26上形成切削刀，那麼輪廓排屑面23、24和端 面排屑面27、28在這些線上以一個鈍角交會，該鈍角位 於160度至180度之間。因此，分別在相鄰排屑面之 過渡基本上是平滑的。 圓周切削刃16、17與在圖4中在排屑面33、34上用 虛線晝出的線31、32相鄰，該排屑面也被稱為圓周排屑 面。線31、32又沒有描述任何明顯的切削刀和特別是沒 有描述凸肩。相鄰的排屑面在此最好連續相切或者呈一個 純角’§亥純角盡可能大於16〇度。 15

20 軸向前角在圓周切削刀16、π上對應於圖6中看到的 螺旋升角S明顯大於在端面切削刃6或者7上的軸向前 角。螺旋升角S可以例如大於30度。該存在於角部區二 内的排屑面23、24從在端面切削刃6、7上小的軸向前 過渡到在圓周切削刃16、17上大的軸向前角。在^則排 屑面23、24拱^或者扭曲使得端面切肖彳刃6 I —折地 者無凸緣地過渡到角切削刀14,該切削刀又無彎折地= 無凸緣地過渡到圓周切削刃16。同樣的情況適用於^ 中示出的在端面切削刃7、角切削刀15和圓周切削刀口 以及所有其他切削刃之間的組合。因此，角切削刀 者15與分別相鄰的端面切削刃6、7和分別相鄰 :: 削刃16、17連續相⑽接合。同時角切削刃1 決定著按照圖2的有效齒靡在其區段1 Q 又上具有一個破定 的半徑R。另-個在很多情況中有利的、可以被角切削刃 94〇〇4-finai 9 14或者15遵守的條件是最小的曲率。根據這些所述條 件’角切削刃14或者15的齒廓被明確地限定。因此，至 少當考慮把麟制面23、24平滑地連接相鄰的排屑 27、28或者33、34時，它的凸起也被明確地確定。 為了製造出上述的排屑槽和切削37幾何形狀，使用一 個在圖5巾示意示出的磨削裝置.該賴裝置具有一個 用於容納切削工具1或者它的毛定或者夹緊裝置 36。毛喊者糊卫具丨__條軸線G可旋轉地固 對應的轉角以A來表示。此外，磨削裝置奶包括一個磨 削工具37、例如一個砂輪，其可以被旋轉地驅動。對應的 磨削頭被-個定位製置3δ支承，利肢位裝置該磨^頭 =用磨綱該磨削工具37在半徑方向或者說徑向r以 縱向Z、f可购地並且還可以圍繞徑向可擺動地支 =’ ^而可_ _旋升角S。定位裝置38被一個控制裝 控制裝置在圖5中只是示意晝出。控制裝 出。取 私式控制。部分控制程式在圖7中示意示 徑制裝置39由 元件制-個合_1^元件例如—料算機構成，言 行通信並讀败㈣储场輸出裝置3 39 裝置38。圖7示出了部分在控制裝j JL包人二/Γ。該程式包括一個端面排屬槽模組41， 狀面切削刀的形狀（例如線形或者彎曲的开 貝科了㈣-個所存儲的表格中提取 10 94004-final 1360458 . 介面42輸入。-個典型的輪入資料是端面切削刀的轴向 前角<2 SS。 此外，控制程式包含一個圓周排屑槽模組仏，該模 借助於-個輸人或者存儲的資料生成用於磨削圓周排屑 槽和圓周賴77所需的控制命令或者信號。典型的、例如 通過-個輸人介面44以的資料是職升角s、直徑 =/或圓m刀削刃的軸向前角asv。模組4卜43提供^ 貧料給-個座標模組45，賴組通過—個輸出介面4 接或者間接控制定位裝置38。 =外，控_式（錄）包括-個肖部制槽模组^ (二模、、且也被稱為齒廓排屑槽模組）。該模組從端 槽模擴41和圓周排屑槽模組43獲得資料。此外，該 還可以訪問-個此處沒有進—步示出的記憶體 15 20 格的形式存儲了用於設計端面排屑槽和圓2 屑才曰之間的過渡或者典型的過渡所需的邏輯勒 ==47例如由端面切削刃的轴向前角_和圓周切 m轴向前角asu決定角切削刃所用的轴向前角（14 ^排/及其他）的分佈走向，並且在此_内限定的 ^屬面23、24無凸緣地連接到相鄰的切削面27、33 或者28、34。由此肖職屑賴_得㈣f 並且將其按照要求傳輸到座賴纟 1 45上。 旧槽馳47測得磨難置35所_彳如以圓 才轉進傾鼻的控制㈣4按照圖6的圓柱座標中， 。周輪靡按照圖2和4例如通過圓周輪靡R (z)(半徑座 94004-final 11 7關於縱坐標z的函數）和徑向

關於縱坐標z的函數）表示出來。 ⑴（偏振角A 的走向最好減為下文巾取決於縱坐標z tan S(z) = R(z) 由此對於偏振角：办 A(z)= \^Eldz _ ^ J m 由化鱗式可以通過職升肖和半㈣者半徑分佈走 二的預，值計算得出切削刃的分佈走向。在此’選擇積分 3使得如此設定的切削刃的過渡區域内的端點（最大Z 座仏）位於圓周排屑槽上。因此實現角切削刃無縫隙地過 &到®周切肖彳57上’如同其通過圓周排屑槽確定的那樣。 通過沿如此設定的切削刀驅動砂輪必然形成輪廓排屑 面。在此，砂輪在端面侧接觸到角切削刃。可能保留的自 由度通過一個芯部齒廓（Kernpr〇fil)以及一個前角的參 數在切削刃的每個點上被確定。但是，這種確定如上文提 及的那樣並且通過所述的形式表示出來’也可以通過把在 &面排屑面和圓周排屑面之間的間隙以一個最小曲率面 進行插值來實現。 切削刃由排屑槽面和切削表面形成。就此所述的連續 地也即無凸緣地並且無彎折地生成切削刃（切削刀本身從 端面切削刃6出發經過角切削刃14延伸到圓周切削刃16 94004-fmal 12 内）使得在切削工具1上可以簡單並且精巧地製造出切削 表面’類似於前述方法。端面切削表面在圖3中以2a至 7a示出。一個相應的角部切削表面在圖3中以角部切削表 面14a的形式示例性的表示出所有其他的角部切削表面。 所有圓周切削表面的示例為在圖3和4所示的圓周切削表 面16a。屬於角部排屑面23的角部切削表面14a無凸緣並 且最好也〉又有棱邊地連接到相鄰的切削表面6a、16a。圓 周切削表面例如利用砂輪的一個圓整後的棱邊製成。該表 面與切削刃相鄰並且製成所期望的後角。連續的切削刀的 分佈走向為此所需的前提條件由切削刃6、14、16來滿足。 這特別是在位於角部排屑面和圓周排屑面之間的過渡位 置上以及在位於端部排屑面和角部排屑面之間的過渡位 置上得以確保。 螺旋升角在端面區域内、也即在端面排屑槽8至13區 域内例如是10度。在角切削刃或者排屑面23、24區域内 該角度增大至一個值，該值略微小於圓周排屑槽的螺旋升 角。螺旋升角如果在圓周排屑槽内是⑼度，那麼螺旋升 角在角部排屑槽内例如增大到58度。由此可以一方面實 現在端面區域内的穩定性並且另一方面避免在兩個由圖2 所示半彳k Rl、R2的過渡點上分佈走向的切肖彳刃的任意棱 角。因此，在輪廓排屑面的端部（排屑面23)上，螺旋升 角略大於圓周排屑槽的螺旋升角，從而輪廓排屑面（排屑 面23)沒有侧切圓周排屑槽。 螺旋升角在Z座標上的分佈走向，對於角部排屬面23 94004-fmal 13 1360458 可以通過表格來描述並且存儲。另外一種方案或者附加的 是，輪廓切削面（切削面23)的前角通過一個函數定義。 匕可以以最小的曲率與相鄰的排屑面相連。此外，排屑面 23的前角可以自由定義。為此例如採用相應的輸入工具、 例如輸入遮罩、輸入表等，在輸入工具中與z座標有關的 則角手動輸入。輸入襴可以由具有建議值的相應角部排屑 槽模組來填充。 利用所介紹的磨削方法和磨削裝置，以至今未知的品 質製造銑削工具，該銑削工具特別是在角部區域内沒有斜 削的排屑面和/或沒有斜削的排屑表面。特別是切削刀從 端面直到圓周無彎折並且無棱角。此外，這種切削工具由 於其優化的角部幾何尺寸使用壽命更久。 一個磨削裝置以及一個相應的磨削方法基於一個最好 没計為程式或者程式段的模組，該模組借助於給定的邊界 條件最好自動確定一個切削工具的角切削刀和角部排屑 面的幾何尺寸。給定的邊界條件可以是端面切削 刃的軸向 前角和圓周切削刀的軸向前角以及一個所期望的有效齒 靡。另外的邊界條件可以是端面排屑面、角部排屑面和圓 周排屑面之間的排屑面平滑過渡。工具獲得更長的使用壽 命’同時利用這些工具可以實現更好的加工品質。 【圖式簡單說明】 本發明的有利實施方式的其他細節從附圖、下文中的說 明書或者申請專利範圍中得出。 14 94004-fmal ^00458 附圖中示出了本發明的一個實施例。圖中示出： 圖】疋一個側視圖，其以簡化的斷面圖的形式示出了利 用按照本發明的磨削方法或者磨削裝置製成的切削工具， 圖2示出圖1中切削工具在其角切削刀的範圍内的有效 > 齒廓， 圖3以立體圖的形式從切削工具的端面看去示出圖1的 切削工具， "/圖4以斷面立體圖的形式示出另一個比例關係下基本 從k向看去圖1和3中的切削工具’ 圖5以非常簡化的方式示出一個磨削裝置， 圖6以非常簡化的方式示出一個切削工具和它的座標， 圖7示出圖5中一個用於控制磨削裝置的控制裂置的方 框電路圖。 、 15【主要元件符號說明】 1 切削工具 _ 2〜7 端面切削刃 8〜13 端面排屑槽 14、15角切削刃 16、17圓周切削刃 18 區段 19 區段 21 區段 22 區段 15 94004-final 1360458

23、24 排屑面 25、26 線 27、28 排屑面 31 > 32 線 33、34 排屑面 35 磨削裝置 36 夾緊裝置 37 磨削工具 38 定位裝置 39 控制裝置 41 端面排屑槽模組 42 輸入介面 43 圓周排屑槽模組 44 介面 45 座標模組 46 輸出介面 47 角部棑屑槽模組 A 轉角 C 旋轉軸線 C 軸線 D 直徑 R 半徑、徑向 R1 半徑 S 螺旋升角 94004-final 16 1360458 z 縱向 a ss 軸向前角 a su 軸向前角 a sv 軸向前角

94004-final 17

Claims (1)

1. 請案第941076$號

   、申請專利範圍·· 無劃件⑶ (Submitted on November 11, 2011) ‘種磨削切削工具（1)的磨削裝置（35)， x、有至；一個磨削工具（37)，該工具借助於一個定位裝置（38) ^於-個用作▲工件的、待磨削的切削工具⑴*可移動的，從而在 J工具（1)裏設計或者加工排屑面(cuttingface) (8，23，33)， 具有—個用於控制定位裝置（38)的控制裝置（39)，其中控制 裝置包括： a.個端面排屑槽模組（们，引導用於加工預定的端面排屑槽 的磨削工具（37)， b·個圓周排肩概組（43)，引導用於加工預定的圓周排屑槽 的磨削工具（37)，以及 c.個角部排屑’概組（47) ’該模組借助於預定的端面排屑刃 ⑻和預定的圓周切削刃〇6)奴—個角部排脑（23)，並且定 位裝置（38)為了借助於磨削工具㈤製造出該角部排屑面相應地 15 進行控制，其中， ,角。P排屑槽模組（43)借助於一個角部切屑刃（14)確定角部排 屑面(23)，該角切削刀平滑地連接端部切削刃⑻和圓周切削刃（16)， 且角部排屑槽模組（43)確定角切削刃（⑷作為在端部切削刃⑻ 和圓周切削刃（16)之間曲率最小的連接曲線。 20 2·依申請專利範圍第i項的磨削裝置，其特徵在於，角部排屑 面（23)平滑地連接端面排屑面。 3 .依申請專利細第！項的賴裝置，其特徵在於，角部排屑 面（23)平滑地連接圓周排屑面（33)。 100年丨丨月丨η日修正 备切1:二二專，園第1項的磨削裝置’其特徵在於，為了確定 的有(Rn槽模組⑹把—個預定的角切削刃（14) 的有效齒廓（R1)作物加的設定參數。 5 ·依申請專利範園第1項的磨削裝置，其特徵在於，為了破定 角部切削面（23)，角部排屑、為了確疋 的設定參數。 徘細吴組（43)把預定的角部前角作為附加 ^工具（37) 於碰裝置（38)的控制信號，定位裝置引導磨 銳角向著圓周排屑面（33)的導程角（S1)過渡_ 周排屑面（33)上，從而避免產生側切。 7 · -翻於_1具⑴細的磨削程式， 借助於至少-個磨削工具⑻，該工具借助於一個定位裝置⑻ 相對於-細肛件的、待磨__玉具⑴是可鑛的，以便在 切削工具（1)裏加工排屑面， 可在-個用於控制定位裝置（38)的控制裝置（39)上執行，苴 中磨削程式包括： 〃 a· -個端面湖槽模組⑹，引導用於加工預定的端面排屑槽 的磨削工具（37)， b· -侧周排屑瀬組⑹，引導用於加工預定的圓周排屑槽 的磨削工具（37)，以及 α -個角部排職模、組⑹，職組借助於預定的端面排屑刃 和預定的圓周切削刃確定一個角部排屑面（23)，並且定位裝置 為了借助於磨削工具（37)製造出該角部排屑面相應地進行控制，其 1360458 . 100年11月曰修正 中， 角部排屑槽模組（43)借助於一個角部切屑刃（14)確定角部排 屑面（23)，該角切削刃平滑地連接端部切削刃（8)和圓周切削刃（16)， 且角部排屑槽模組（43)確定角切削刀（14)作為在端部切削刃⑻ 5和圓周切削刃（16)之間曲率最小的連接曲線。 8. 依申請專利範圍第7項的磨削程式，其特徵在於，角部排屑 面（23)可以平滑地連接端面排屑面。 9. 依申請專利範圍第7項的磨削程式，其特徵在於，角部排屬 面（23)可以平滑地連接圓周排屑面（33)。 10 1〇 .依申請專利範圍第7項的磨削程式，其特徵在於，為了確定 角切削刃（14)，角部排肩槽模組（43)把一個預定的角切削刀（⑷ 的有效齒廓（R1)作為附加的設定參數。 11 ·依申請專利範圍第7項的細程式，其特徵在於，為了確定 角:削面⑽，角部排屑機組⑹把預定的角部前角作為附加 12 ·依申請專利範圍第7項的磨削程式，其特徵在於， 槽模組（43)產生用於定位裝置（38)的控制信號，定位裝置 削工具（37)以一個正的銳角向著圓周排屑面（33)的導^ 過渡到圓周排屑面（33)上，從而避免產生側切。 20 13 .依中請專利範圍第7項的磨削程式，其特徵在於 相連’利用該模組可•入角部_面 14 ·依ΐ請專利細第7項的磨削程式，其特徵在於 才曰模組(43)與-個輸人模組相連，利·模組可以輸人角切肖 20 1360458 的預定參數（RI)。 m料記憶體，具有一依申請專利範_項_ 16 ·-翻於在-個域刀具⑴上生成或者加王。 幾何形狀的方法，其中 固排屬槽 5 a•規定用於生成一個端面排屑面的控制資料， b.用於生成一個圓周排屑面的控制資料， ^從這歸料t確定生成-細部顯面（23) 料，這些資料然後用於磨削工具⑶）的定位，其中， 二4資 一平滑地連接端部切削刀（8)和圓周切削刀（16)之角切屑刃 10 (14)之運作的分佈走向用以確定角部排屬面⑽的形狀且角切^ 刀（14)是作為在端部切削刃（8)和圓周切削刃（π)之間曲率最小 的連接曲、線。 17·依申請專利範圍第16項的方法，其特徵在於，角切削刃（⑷ 的分佈走向按照角切削刃（14)的有效齒廓r (z)的規定和按照螺旋 15升角S (z)的規定來確定’方法是從中確定所屬偏振角a (z)。 21