[發明專利]具有共用工作軸線的多操作齒輪制造裝置

無效

• 申請號: 200680003996.5
• 申請日: 2006-01-30
• 公開（公告）號: CN101175601A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 布賴恩·M·菲茨杰拉德;杰弗里·A·林德斯
• 申請（專利權）人: 美國麥格納傳動系公司
• 主分類號: B23P23/00
• 分類號: B23P23/00;B23F17/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 王艷江;張文

技術領域

本發明總體上涉及部件制造方法、機械及加工，更具體地，涉及改進的齒輪制造方法、加工和機械。

背景技術

例如齒輪等部件的大規模生產通常包括在生產線上整體聯接的一系列機器。這些機器可包括切削機、研磨機、剃齒刀和熱處理設備等。一般地，在生產線的開始處裝載部件原材料，每個機器對部件原材料執行特定的制造操作，最終制造出加工完成的產品。該操作的每個步驟包括相關的周期時間。該周期時間是具體的機器執行其操作所花費的時間，包括裝載和卸載部件的時間。該周期時間直接轉化成制造成本，從而轉化為部件價格。

除了周期時間，每個機器還具有相關的成本。初始成本是購買機械所需的資金總額。其它成本是在機械的整個使用壽命期間帶來的成本。這些運行成本包括維護、替換部件、一般的運行成本(電、潤滑劑等)等。

滾齒工藝是多種用于制造齒輪的方法中的一種，并且一般在大規模生產中使用，用于粗切削齒輪毛坯中的齒。在滾齒中，切削工具被稱為“滾刀”。一般地，滾刀形狀為圓柱形的并且長度比直徑大。滾刀的切削齒從該圓柱體徑向地延伸，并且沿著滾刀的長度繞著滾刀形成螺旋路徑。滾齒是一個連續的過程，其中滾刀和齒輪毛坯彼此相對地以一定的時間關系轉動。切削動作在一個方向上是連續的，直到齒輪加工完成。

滾刀橫越齒輪毛坯的圓周面以均勻的速率進給。隨著滾刀橫越齒輪毛坯的圓周面移動，滾刀和齒輪毛坯都繞著它們各自的軸線轉動。隨著滾刀切削齒輪毛坯時，在所述毛坯的圓周面內逐漸地形成齒廓，并且齒在橫越齒輪面上逐漸成形。

精度和生產要求確定所采用滾刀的類型。滾刀類型從單螺紋滾刀到雙螺紋滾刀或者更多螺紋的滾刀。隨著正被切削的齒輪轉動一個齒和一個齒隙的角度距離時，單螺紋滾刀轉動一圈。例如，為了制造具有49個齒的正齒輪，齒輪毛坯每轉動一圈，單螺紋滾刀轉動49次。類似地，當使用雙螺紋滾刀時，齒輪毛坯每轉動兩圈，滾刀轉動49次。因此，多螺紋提高了齒輪毛坯的轉動速度。然而，在使用多螺紋滾刀時，具有某些內在的限制。

螺紋數隨著預期目的而變化。盡管對于大規模生產而言不太有效，單螺紋滾刀還是可以既用于粗加工又用于精加工。多螺紋滾刀通常用于粗加工。由于多螺紋滾刀的倍增效應，速度增加，從而縮短了周期時間。然而，與單螺紋滾刀相比，多螺紋滾刀在齒輪齒的齒廓上留下大得多的進給標記。例如，通過使用單螺紋滾刀，滾刀的每個齒切削齒輪毛坯中的每個齒隙。在齒輪毛坯的任何單周轉動期間，雙螺紋滾刀每隔一個齒隙才接觸一個齒隙。

滾刀相對于齒輪毛坯可采用不同的進給方向，并且取決于待切削齒輪的類型。滾刀進給方向包括軸向、傾斜方向、橫切(或插入)方向以及切向。一般地，滾刀進給到與齒輪毛坯接觸，而不是齒輪毛坯進給到與滾刀接觸。軸向滾刀進給包括滾刀沿著與齒輪毛坯的轉動軸線平行的路徑進給到齒輪毛坯中。在傾斜滾削中，滾刀路徑相對于齒輪毛坯的轉動軸線成一個角度。這樣，隨著滾刀橫越齒輪毛坯被進給，切削動作沿著滾刀分布在增加的長度上。在橫切滾削中，滾刀徑向向內地進給到齒輪毛坯中。在切向滾削中，滾刀沿著齒輪毛坯的切向進給。

除了齒輪齒的粗加工，對于具體的齒輪結構可能需要其它成形操作。例如，通常的齒輪結構規定在各個齒輪齒的每一側上必須形成倒角。為此，需要使用額外的工具和機器進行第二粗加工操作。一般地，使用成形切刀，所述成形切刀包括圓周面，該圓周面具有一組在倒角成形面之間凹入的匹配的齒輪齒。粗加工的齒輪和所述切刀受壓而彼此接合，其中粗加工的齒輪毛坯與成形切刀的匹配的齒輪齒嚙合，并且工具和粗加工的齒輪一致地轉動。隨著粗加工的齒輪和成形切刀轉動，倒角成形面在各個齒輪齒的每一側上去除材料，從而在各個齒輪齒的每一側上形成倒角。

這樣地形成倒角后，所移位的材料必須在稱為去毛刺的工藝中從粗加工的齒輪上移走。粗加工的齒輪的去毛刺通常通過采用第三工具的第三操作而實現，用于將所去除的材料切掉。然而，在現有技術中，將倒角成形工具和去毛刺工具結合起來是公知的。單個倒角/去毛刺工具類似于如上對成形切刀所述地構造，然而，還包括與倒角成形面相關的刀具或切盤。切盤在相應的成形面形成倒角后立即去除所移位的材料。

為了精加工齒輪，執行精加工操作。齒輪精加工操作用于提高齒輪齒的精度和一致性。精確度以及所需要的精加工操作取決于齒輪的功能需求。

剃齒是硬化之前最常用的齒輪精加工方法。剃齒是切削操作，由此由切削刀具從每個齒輪齒的輪廓上去除材料。切削刀具的形式可以變化，通常類似于齒輪或齒條，這取決于是使用轉動剃齒方法還是使用齒條剃齒方法。