制造具有齿端修缘的非展成锥齿轮的摆动运动的制作方法_2

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并不试图在本申请的任 何具体部分、段落、陈述或附图中描述或限制被任何权利要求覆盖的主题。应参照整个说明 书、所有附图和下文的任何权利要求来理解主题。本发明能够呈其它构造,并能够以各种方 式来实践或实施。还有,应理解的是,这里所用的措词和术语是为了说明的目的,而不应被 认作为是限制性的。
[0039] 现将参照仅示例地示出表示本发明的附图对本发明的细节进行讨论。图中,类似 的结构或部件用相同的附图标记来表示。
[0040] 在此使用"包括"、"具有"和"包含"及其变型意味着包含了下文所列的物品及其 等效物以及附加的物件。使用字母来识别方法或过程的元素仅仅为了识别,并不意味着指 示各元素应以特定次序来进行。
[0041] 发明涉及产生齿端修缘并优选地集成到非展成锥齿轮的插入循环的运动。发明人 发现,刀具在非展成齿轮情况下,在进给到校正最终齿轮成形位置之后,可以斜向一边摆动 成不与齿槽切削或磨削接触,而不是沿与插入路径相同但沿相反方向移动的撤回路径。这 种摆动运动优选地绕在三维空间中确定的轴线进行,以获得具有某一宽度(在齿宽方向)、 某一幅值的最大修缘并且具有某一功能(像相对于离修缘起点的距离的建立的一阶、二阶 或更高阶的修缘)的齿端修缘。在侧向摆动之后,刀具可通过任何路径移动,这是快速的并 且避免部件和刀具之间的干涉以准备好下一齿槽加工。由于斜向一边摆动直接连接插入过 程并且出现刀具撤回的第一部分,因此额外时间消耗相对于传统直接刀具撤回最少。
[0042] 此外,发明人发现了,退出摆动需要绕两轴的切削件倾斜变化,同时刀具中心必须 绕展成齿轮轴线旋转并且工件必须旋转某个量。这四个旋转与切削件和展成齿轮中心之间 的距离变化以及刀具在展成齿轮轴线的方向上的线性运动相关。所有四个旋转和两个线性 运动必须在时序关系上配合。齿端修缘的展成的所述旋转和运动优选地通过在非展成插入 之后通过展成循环进行。非展成齿轮的制造数据通常被称为V-H基本设定,其包括四个设 定:
[0043] 1. V...垂直设定一在X4方向上的刀具中心位置
[0044] 2. H...水平设定一在Z4方向上的刀具中心
[0045] 3. MCCP...机床中心至交叉点一沿Z1轴的工件位置
[0046] 4. Γ M...机床齿根角一绕X4轴的工件定向
[0047] 展成基本设定通常包括最少9个设定:
[0048] 1.径向距离
[0049] 2.滑动基部
[0050] 3.机床偏移
[0051] 4.机床中心至交叉点
[0052] 5.刀转角
[0053] 6.倾角
[0054] 7.机床齿根角
[0055] 8.中心滚动位置
[0056] 9.滚动比
[0057] 将两个循环类型(即,展成和非展成)组合通常被认为是不切实际的,因为其导致 复杂和令人困惑的机器总和并且即使在仅小齿侧形状修正的情况下,也干扰两种类型的设 定之间的连接。例如,如果作出了 30分钟的螺旋角修正,则0.15mm(齿宽=50mm)的齿端 修缘将或者消失或者加倍(取决于螺旋角修正的方向)。
[0058] 在本发明之前计算复杂修正运动的V-H坐标系的使用由于某些信息在较简单的 V-H设定中往往会丢失而是不可能的。例如,工件的旋转位置丢失并且作为角度的切削件倾 角在与不同机床齿根角(加上水平调节和机床中心至交叉点调节)相关的改进垂直设定中 表不。
[0059] 在下文中,非展成齿轮的展成基本设定被称为"成形滚动设定"并且过程被称为 "成形滚动"。在后面解释中,非展成齿轮的V-H设定被称为"非展成设定"并且过程被称为 "非展成"。发明方法基于以下原理:基于刀具压力角和进给方向的附加刀具横进给将去除 在一个齿侧或两个齿侧(凸面和凹面)上的材料。为了不破坏在主齿侧部分中的齿侧形 状,发明方法使刀具绕预定空间中的轴线旋转,使得刀具进给到材料中,同时移动远离齿侧 中心并且也提离邻接齿端修缘的齿槽部分,由此避免与未修缘齿侧区域的任何二次齿侧接 触。
[0060] 图1示出了由两个齿4、6包围的齿槽2的三维视图。齿槽具有齿端修缘部分8,齿 端修缘部分8具有长度和修缘量。齿端修缘部分通过将刀具定位在齿槽端部更深处的刀具 运动(摆动)产生。
[0061] 图2示出了齿和部分齿槽的三维视图。示意性切削刀具或磨削刀具在第一位置被 抽出,在第一位置,在非展成成形过程中,该刀具加工并形成基本齿侧几何形状。刀具象征 性地通过联动装置连接到表示摆动旋转轴线的摆动支座。摆动运动使刀具旋转使得该刀具 提离主齿侧区域并制造具有某一长度和某一修缘量的齿端修缘部分。替代联动装置连接, 三个线性运动和两个旋转运动可以在机床中配合以获得在刀具和齿轮齿槽之间的相同摆 动运动。
[0062] 图3示出了在表示刀具10绕锥齿轮18的节锥或齿根锥的卷绕的小端滚动位置 12、中心滚动位置14和大端滚动位置16上的端面切削刀具10的三维视图。
[0063] 图4示出了形成非展成齿轮22的齿槽而没有滚动运动或展成运动的端面切削刀 具20的三维视图。
[0064] 图5a示出了初始非展成设定的刀具30和工件32定向的二维正视图。坐标系X4、 Z4是表示展成平面的展成坐标系。Y4轴位于X4和Z4的交叉点并且垂直于图平面、指向观 察者。刀具中心位于轴X8和Z8的交叉点。刀具顶端轨迹在展成平面上并且因此可视为未 扭曲圆。刀具和工件之间的接合区在X4-Z4坐标系的中心上方。
[0065] 图5b示出了图5a所示的刀具30和工件32的非展成设定的二维俯视图。Z1是工 件的旋转轴线。Z1轴和Z4轴之间的角是所谓的机床齿根角。非展成设定不能展成齿轮,但 其可以使刀具轴线处于相对于工件轴线的任何可能构型来定位刀具,使刀具轴线严格垂直 于展成平面X4-Z4。这种构型使用最少量参数(设定)来表示在单个有价值领地中的机床 设定。这种设定可以仅用于非展成锥齿轮制造。任何滚动运动(刀具中心X8-Z8绕展成平 面轴线(在X4和Z4之间相交)旋转)会损坏齿轮齿侧并形成不可用齿。
[0066] 图6a示出了展成(成形滚动)设定的刀具40和工件42定向的二维正视图,该展 成设定将产生与图5a和5b中的设定相同的齿侧形状。为了建立成形滚动构型,工件和刀 具绕X4轴旋转直到工件轴线Z1匹配展成平面轴线Y4。在这个第一旋转之后,需要绕工件 轴线Z1的第二旋转以使刀具顶端轨迹在齿轮齿的齿宽的中心跨越Z4轴。刀具的顶端轨迹 现在不再在与X4-Z4平面等距的平面上,这是为什么其在图6a的视图中呈现椭圆形。刀具 和工件之间的接合区随之从"在中心上放"(Z4轴)变成"在中心"位置。
[0067] 图6b示出了图6a所示的刀具40和工件42定向的二维俯视图。在该视图中,工 件轴线Z1与坐标系的Y4轴相同,Y4轴是展成齿轮的轴线。在该视图中,刀具顶端轨迹也 呈现椭圆形,其中,在齿宽内的椭圆部分接近齿根线的方向和位置。
[0068] 图7a示出了具有在凸齿侧(齿侧A)上的轮廓切向矢量PRTA和在凹齿侧(齿侧 E) 上的轮廓切向矢量PRTE以及在齿槽中部绘制的对称矢量VSYM的非对称齿轮齿槽50的二维示 意图,对称矢量V SYM作为两个轮廓切向矢量的平均的矢量。凸齿侧的压力角是a a而凹齿侧 的压力角是αΕ。计算为两个轮廓切向矢量的叉积的齿侧线切向矢量VTAN用小圆圈和中心 点表示,这是垂直于指向观察者的图平面的矢量的数学惯例。
[0069] 图7b示出了为了形成等边三角形而旋转到垂直方向的对称矢量(与齿侧一起) 以及一起移动的两个齿侧的二维视图。相对于对称矢量的压力角是在两个齿侧上的a s。两 个齿端修缘量A ZJP ΔΖΕ在该实例中相等并且通过使刀具沿Ah方向降低的
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