展成或加工内齿轮齿的方法、运动改变装置以及机床的制作方法
【专利说明】展成或加工内齿轮齿的方法、运动改变装置以及机床
[0001]本发明涉及一种在工件上进行去切肩展成或加工内齿轮齿的方法，该工件可绕其旋转轴线旋转并且径向界定自由空间，该自由空间至少轴向延伸到超过内齿区的一侧，并且其径向宽度在至少一个位置上沿其轴向延伸的方向变窄。本发明还涉及一种设计成用于执行该方法的运动改变装置以及具有执行该方法的能力的机床。
[0002]上述类型的内齿工件例如在汽车工业中被制造成为用于例如八速或九速变速器的自动变速器的组件并且通过齿轮成形的过程生产。自由空间的径向宽度的变窄例如从在内齿后面的工件的内侧上的凹槽产生，该凹槽用于容纳连接套筒。
[0003]本发明所具有的目的是提出上述类型的方法的另一先进版本，该版本特别从制造观点的角度看是有所提尚的。
[0004]从方法导向的观点看，这个任务由通过如下想法的本发明解决，该想法是，被驱动成绕其旋转轴线转动的外齿刀具在轴线以不同于零的角度相互交叉的情况下从相反侧与内齿轮齿滚动啮合，并且通过机械力的施加，使得在工艺过程中产生并经受离心力的切肩在宽度变窄的区域之前的区域中以对准离心力来源的方式而改变其运动。
[0005]通过与外齿刀具的滚动啮合来展成齿轮齿的方法本身上是已知过程，其中轴线以一个角度相互交叉，虽然该工艺过程例如在DE 102011009027A1中主要描述为用于外齿工件的过程，但原则上也可以用于生产简单设计几何形状的内齿工件。在这种运动学概念下运行的切削加工方法之一是借助刮削轮的刮削工艺过程，这代表实践根据本发明的方法的优选方式。在申请人的组织内，表述“动力刮削”是首选的，而不是术语“刮削”。
[0006]本发明基于出人意料的观察内容:借助引入机械力以用对准离心力来源的方式作用在变窄宽度的位置之前的区域中的切肩上的创造性想法，能够实施基于上述运动学原理的方法而没有对工件或刀具造成损坏。由于工件的非常高的转速(根据工件直径和轴线的交叉角)，该转速可达到600rpm以上，优选地1500rpm以上，尤其是2000rpm以上，但不排除速度高达3000rpm或以上，例如3500rpm的可能性，因此，若没有引起作用在切肩上的机械力的创造性想法，则具有对工件和/或刀具造成损坏或破坏的结果的在变窄宽度的区域之前的工件内切肩累积是不可避免的。作用在切肩上的离心力非常强，使得空气射流对去除所有切肩不再有效，该空气射流在简单设计几何形状的内齿工件的制造中用来将切肩从由内齿轮包围的自由空间吹出。
[0007]借助本发明的方法，这种切肩累积可以在任何情况下充分避免，使得工件或刀具将不再被损坏。
[0008]运动的改变优选地以切肩的方位角速度分量减小的形式发生。随着该速度分量减小，离心力以二次方的比例降低。具体地说，方位角速度可以减小一个或多个数量级并且实际上几乎降到零。
[0009]另一实施例可能牵涉到，运动的改变引起切肩的径向向内定向的速度分量。这致使切肩快速移动到自由空间的更加径向中心的区域中，由此又促进切肩去除。
[0010]在特别优选实施例中，机械力的施加因切肩与不参加旋转的更大质量的碰撞配对件碰撞而发生。相对于不参加旋转的参考系统，这个碰撞配对件表示对碰撞切肩的固定屏障。
[0011]宽度本身的变窄可以例如以台阶的形式发生。具体地说，台阶可以是在工件上的凹槽的后径向朝向的壁。
[0012]优选地，大质量碰撞配对件定位成径向靠近自由空间的空间边界并且具体地说与工件没有任何接触。在任何情况下，如果没有额外功能分配给碰撞配对件，则碰撞配对件应不能影响工件及其转动。
[0013]进一步优选的是，大质量碰撞配对件定位成轴向靠近宽度变窄的位置，但具体地说与工件没有任何接触。这提高机械力施加会达到其目的的可靠性。如果自由空间包括宽度增大的位置，同样优选的是，碰撞配对件定位成靠近宽度增大的位置，但具体地说与工件没有任何接触。换言之，碰撞配对件堵塞由工件上的凹槽形成的空间。
[0014]优选地，碰撞配对件保持在位，以伸进在内齿轮齿的区域中的自由空间，并且保持装置位于该区域中离开刀具一定距离。因此，由内齿轮齿包围的空间被除了外齿刀具外的额外物体占据，而外齿刀具通常占用三分之一至三分之二的可用径向宽度的自由空间。因这种布置而存在的物体和刀具之间的碰撞风险通过允许物体和刀具之间有足够安全距离而降低。
[0015]因此优选的是，只在大质量碰撞配对件已经到达其指定位置之后，促使工件和刀具彼此工作啮合。
[0016]作为实际措施，流体流、具体地说是空气流沿自由空间延伸的方向，具体地说在工件轴线的水平布置中被输送通过自由空间，以赋予切肩轴向速度分量。
[0017]从装置导向的观点看，提出一种用于改变在展成或精加工工件的内齿轮齿的加工过程中产生的切肩的运动的装置被并要求保护该装置，其中，该装置包括轴向延伸以伸进由内齿轮齿径向界定的自由空间的颈部部分、在颈部部分的自由端径向突出并承载为与切肩碰撞而设计的撞击面的头部部分、以及邻接颈部部分的相反端并且设计成将运动改变装置连接到可移动支承装置的底部部分，该可移动支承装置允许运动改变装置的受引导运动，该受引导运动具有在轴向方向上的第一矢量分量以及在径向方向上独立于第一矢量分量的第二矢量分量。
[0018]该装置的颈部部分是保持头部部分的那部分，其代表实际的碰撞配对件，并且在加工过程期间占据在由内齿轮齿包围的自由空间中与刀具平行的位置。在背对头部部分的一侧，运动改变装置邻接设计成联接到可移动支承装置的底部部分，该可移动支承装置允许运动改变装置移动到所需位置上。
[0019]在特别优选实施例中，头部部分的轴向尺寸至少部分符合地径向界定自由空间的轮廓，该轮廓延伸超过工件的内齿区。这又提高机械力施加会达到其目的的可靠性。
[0020]头部部分的撞击面基本上可以是径向定向的。然而，本发明还包括其中撞击面相对于径向方向至少部分倾斜、并且因此用作切肩的斜坡的实例。
[0021]头部部分的方位角尺寸同样仅受刀具的空间要求限制。原则上，由于工件的高转速，因此小角宽度、即与径向尺寸同一数量级的头部部分的方位角尺寸是足够的。然而，头部部分可以沿方位角方向延伸较大角度，诸如30°或以上，甚至60°或以上，尤其是90°或以上，乃至120°或以上。此外，头部部分还可以构造成多个部分。换言之，可以有几个方位角上彼此间隔开的头部部分。
[0022]在特别优选实施例中，头部部分是可移除的，并且尤其是可交换的。这将允许运动改变装置适于不同工件的生产批次而无需断开底部部分。
[0023]本发明还提供一套运动改变装置，其各自头部部分在其轴向尺寸和其径向突起的大小上彼此不同。这使得能够为在几何学上界定各自自由空间的方面可以与其它批次不同的每个不同生产批次的工件提供适当运动改变装置，使得最佳机械力施加可以在各种情况下实现。
[0024]此外，从装置导向的观点看，提出一种机床并要求保护该装置。这是使用外齿刀具展成或精加工在可以被驱动成绕其旋转轴线转动的工件上的内齿轮齿的机床，该外齿刀具可以被驱动成绕其旋转轴线转动，并且被设计用来在轴线以一个角度相互交叉的情况下与内齿轮齿滚动啮合，其中，机床具有:工件主轴，内齿工件可被夹到该工件主轴上；刀具主轴，刀具可被夹到该刀具主轴上；第一线位移轴