[發(fā)明專利]用于滾剃加工的方法以及相應的具有滾剃刀具的設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280021631.0
• 申請日: 2012-05-03
• 公開（公告）號: CN103501946A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設計）人: O·福格爾
• 申請（專利權）人: 克林格倫貝格股份公司
• 主分類號: B23F5/16
• 分類號: B23F5/16
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 閆娜

技術領域

本發(fā)明的技術方案涉及一種用于滾剃加工齒部或其它周期結構的方法和一種相應的具有滾剃刀具的設備。

背景技術

已有許多用于制造齒輪的方法。切削式軟預加工分為滾削（英文為hobbing）、插齒加工（英文為gear?shaping）、刨削（英文為generating?planing）和滾剃加工（英文為power?skiving）。滾削和滾剃加工是所謂的連續(xù)方法，這在下面還將詳細說明。

齒輪的切削制造被分為單齒分度方法（亦稱為斷續(xù)分度方法，英文為intermitted?indexing?process或single?indexing?process）和連續(xù)方法，該連續(xù)方法有時也稱為連續(xù)分度方法（英文為continuous?indexing?process或face?hobbing）。

在連續(xù)方法中例如使用具有相應刀片的刀具來切削工件外周面。工件在一次裝夾下被連續(xù)地、即在無間斷的方法中切削完成。連續(xù)方法基于復雜、耦合的運動過程，在其中刀具和待加工工件彼此相對進行連續(xù)的分度運動。該分度運動由相應機床的多個軸驅動裝置的協(xié)調或者說耦合的驅動產生。

在單齒分度方法中加工一個齒隙，然后進行例如刀具的相對運動和所謂的分度運動（分度旋轉），在其中工件相對于刀具旋轉，之后加工下一齒隙。如此逐步制出齒輪。

開始提到的插齒加工方法可通過圓柱齒輪傳動來說明或顯示，因為插齒刀具1的旋轉軸線R1和工件2的旋轉軸線R2之間的夾角（也稱為軸夾角）為零度，如圖1示意所示。當軸夾角為零度時，兩個旋轉軸線R1和R2平行延伸。工件2和插齒刀具1連續(xù)圍繞其旋轉軸線R2或R1旋轉。插齒刀具1除了旋轉運動外還附加地進行升降運動（該升降運動在圖1中通過雙向箭頭S_hx來表示）并且在該升降運動中從工件2上去除切屑。

一段時間以前重新采用一種方法，該方法被稱為滾剃加工。其溯源約有100年歷史。第一個關于該主題的申請?zhí)柺荄E243514的專利申請可追溯到1912年。在最初幾年的思考和研究之后不再努力追求繼續(xù)改良滾剃加工。到目前為止，為了找到適合用于滾剃加工方法的刀具幾何形狀，需要復雜的過程，該過程部分地來自于經(jīng)驗。

大約在20世紀80年代中期，重新使用滾剃加工。只有借助當今的仿真方法和現(xiàn)代的CNC機床控制才能將滾剃加工原理轉用為高產、可重復和魯棒的方法。另外還源于當今刀具材料的高耐磨性、現(xiàn)代機床的極高的靜力學和運動學剛性以及同步運行的高品質。

現(xiàn)在在滾剃加工時，如圖2所示，在滾剃刀具10（又稱為滾剃輪）的旋轉軸線R1和工件20的旋轉軸線R2之間預設不等于零的軸夾角Σ。滾剃刀具10和工件20之間所產生的相對運動是螺旋運動，該螺旋運動可分解為旋轉分量（轉動分量）和進給分量（平移分量）。作為驅動技術模擬可觀察展成螺旋式齒輪傳動其中旋轉分量對應于齒面的滾動，進給運動對應于齒面的滑動。軸夾角Σ的數(shù)值越大，加工工件20所需的平移運動分量越大。平移運動分量引起滾剃刀具10的切削刃沿工件20齒面方向的運動分量。因此在滾剃加工時，利用螺旋齒輪等效傳動的相互嚙合的齒輪的嚙合相對運動的滑動分量來實施切削運動。在滾剃加工時僅需要緩慢的軸向進給（也稱為軸向進刀）并且因此省略所謂的插齒運動，該插齒運動對于插齒而言是典型的。因此在滾剃加工時不出現(xiàn)回程運動。

滾剃加工時的切削速度直接受到滾剃刀具10或工件20的轉速和所使用的旋轉軸線R1和R2的軸夾角Σ的影響。因此軸夾角Σ以及進而滑動分量應這樣選擇，即在轉速給定的情況下為材料加工實現(xiàn)最佳的切削速度。

已知滾剃加工方法的運動過程和其它細節(jié)可由已經(jīng)提到的示意性顯示的圖2獲知。圖2示出在圓柱形工件20上滾剃加工外齒部。工件20和刀具10（在此為圓柱形滾剃刀具10）沿相反方向旋轉。

還存在其它的相對運動。為了能夠用刀具10加工工件20的整個齒寬，需要軸向進給S_ax。當希望在工件20上加工斜齒時（即β2≠0），則在軸向進給S_ax上疊加差動進給S_D。徑向進給S_rad可作為進刀運動實施。徑向進給S_rad也可用來例如影響工件20的齒凸度。