加工齿轮齿边的方法以及为此设计的加工台的制作方法
【专利说明】加工齿轮齿边的方法以及为此设计的加工台
[0001]本发明涉及加工齿轮的轴向表面与齿面之间的齿边的方法以及设计成实施该方法的加工台和装备有所述加工台的切齿机。
[0002]这种类型的方法属于如例如DE 10 2009 019 433 A1所公开的已知现有技术。实施对齿边的加工作业是因为生成齿轮的切肩过程产生沿邻接轴向表面的齿边的毛刺。存在若干必须去除这种毛刺的理由。例如，齿轮的轴向端面将用作平面夹紧表面或参考面，而其平面度将受到毛刺危害。此外，存在如下的风险，即，在工件已经硬化之后，毛刺可能随后在齿轮在传动装置中运行时折断，由此齿面或传动装置的部件可能被损坏。此外，这种类型的毛刺还可能对处理齿轮或带齿工件的人员造成伤害。如果仅仅去除毛刺而没有对齿边本身进行作业，则所具有的风险是，在硬化处理中，齿边可能因渗碳而变成具有高硬度并在应力下断开。
[0003]为了消除这些缺点，在技术领域中已经开发了几种方法。例如，在EP1 279 127A1中公开的这种方法涉及将齿边塑性重塑成倒角，其中，在齿边区域中的工件材料由与工件滚动啮合的倒角轮推回。然而，在这个过程中产生的次生毛刺也必须随后去除，因为它们在诸如珩磨或研磨的后续齿面精加工过程也会存在问题，其中毛刺会导致相应的齿面精加工刀具过早磨损。这种次生毛刺可以由此去除的方法在DE 10 2009 018 405 A1中有所教寸ο
[0004]作为通过在触点压力下塑性变形来制作倒角的替代实施例，能够通过切削过程展成在齿边处的倒角。根据DE 10 2009 019 433，具有至少一个切削刃的大致圆柱形刀具被夹紧到刀具主轴。在径向横进给运动已经将该倒角刀具与带齿工件的端面加工啮合之后，倒角在齿轮齿的边缘上展成。借助DE 10 2009 019 433中公开的设计构型，倒角刀具在两个端面上的切削运动可以总是指向齿廓的中心。本发明的主题是对齿边的处理，其中，齿边上的倒角通过切削作业来制作。
[0005]本发明具有改进与上述相同的通用类型的方法以便提供也有关于待加工带齿工件的形状的更大灵活性的目的。
[0006]从方法导向的观点上看，本发明通过在上文中提到的方法的更先进版本来解决该任务，其基本上的特征在于，加工刀具具有齿廓，对于材料去除切削作业来说，绕该齿廓的轴线旋转的加工刀具与待加工的带齿工件滚动啮合，其中，加工中的加工刀具和带齿工件的旋转轴线以不等于零的轴线交叉角相对于彼此定位。
[0007]由于加工刀具具有齿廓，并且齿状刀具轮廓的轴线以轴线交叉角相对于其齿边正被加工的带齿工件的齿轮轴线倾斜，因此，与上述现有技术相比，本发明基于所涉及的机器轴线的完全不同运动学布置。在运动学上，这类似于交叉轴螺旋齿轮传动装置，其特征在于，所涉及的旋转轴线相对于彼此的偏斜位置。为了得到通常标记为Σ的轴线交叉角，将从旋转轴线的平行状态开始并接着使旋转轴线之一绕带齿工件和刀具的各自中心之间的连接线(垂直于两条旋转轴线的连接线)旋转。此外，本领域中的技术人员在任何情况下都熟悉轴线交叉角的重要性，例如在动力刮削的背景下。机械轴线、运动学和切削条件的图形描述以及术语的定义例如在ΕΡ 2 537 615 Α1中找到。
[0008]因此，通过使轴线以交叉角相对于彼此旋转产生如下的切削机构，其中，切削速度取决于轴线之间的交叉角以及加工刀具的旋转速率。刀具的切削刃由刀具的齿边形成。
[0009]因此，由于轴线以不等于零的角彼此交叉，切削运动的切削方向可以具有沿邻接被加工齿边的齿面而在齿宽方向上移动的方向分量。
[0010]为了将正交于齿面方向的方向分量加到切削运动的切削方向，特别优选的过程是相对于正交于带齿工件的中心与刀具的中心之间的连接线延伸的平面以不等于零的倾角设定刀具的旋转轴线。因此，刀具沿朝向工件轴线Z的方向倾斜(图2)。这是获得在齿边上引导的轮廓成形接触线的特别简单的方式。倾角也对应于刀具平面相对于接触平面的倾角。
[0011]由此为加工啮合而确定的轴线的相互位置因此可以从轴线的平行位置开始通过绕两条线性的独立旋转轴线的旋转来设定。或者，轴线交叉角也可以通过进行绕仅一条轴线的旋转并将线位移与垂直于中心的连接线(正交于两条轴线的线)的、且垂直于带齿工件和加工刀具的旋转轴线之一的位移分量相加来设定。这种类型的位移的特征在于，轴线的交叉点(在投影中示出)与加工作业的啮合点(接触点)之间的非零偏置。遵循该位移，轴线之间的初始设定交叉角可以被认为是有效交叉角与倾角的合成。
[0012]此外，中心之间的连接方向是纯横向进给或横向切削进给的径向方向，其在本发明方法中也可以用作横向进给轴线方向。
[0013]在优选实施例中，轴线交叉角是至少4°，进一步优选地至少8°，尤其是至少12°。在另一方面，交叉角应不超过45°的合理极限并且应优选地不大于35°，尤其是不大于25°。这允许有足够快的切肩速度，同时不对加工刀具的设计强加过度要求。
[0014]关于倾角，优选倾斜度是至少8%，优选地至少16%，特别是至少24%。在另一方面，倾斜度应不超过80%并且优选地不大于60%，特别是不大于40%。这种倾角设定、尤其是与上面规定的交叉角设定接合，确保轮廓成形接触线遵循合适路径。
[0015]如上所述，加工刀具绕其旋转轴线的旋转速率是确定切削速度的因素之一。借助已经作出的其它运动的轴线的设定，加工刀具的旋转速率优选地设成切削速度是至少10m/min，优选地至少30m/min，尤其是至少50m/min所在的值。作为上限，可设想不大于450m/min，优选地不大于300m/min，尤其是不大于200m/min，但不排除150m/min的切削速度。这允许加工时间的经济性与刀具的充足运行寿命之间有合理的妥协。
[0016]为了确保齿面在任何情况下经受下齿面和上齿面之间的完整加工处理，轮廓成形接触线必须被推到齿隙的整个齿边区域上。根据本发明，主要有几种方式可以来实现它。
[0017]作为第一种可能性，刀具和带齿工件可以经受具有平行于工件的齿廓轴线的方向分量的相对于彼此的运动。这可以是沿齿廓轴线的或沿刀具轴线的运动，类似于动力刮削的过程。特别有利的是，如果倾角大，则使用这个版本。令人信服地，在此情形中，带齿工件的某些齿边、在任何情况下齿边的某些区域可能甚至不与例如布置在加工刀具的齿廓的齿边处的切削刃的某些区域接触。
[0018]在另一方面，即使这代表优选构型，加工刀具的齿廓也不一定沿整个周界延伸。原则上，携带切削刃的单齿将是足够的。在这种情况下，将必须选择适当小的轴向横进给速度。
[0019]或者，产生这种效果的结构也可以包含在加工刀具自身中。这种构思的细节将在装置权利要求的背景下在下面被描述。
[0020]借助这后者的可能性，在某些情况下，完全去掉例如平行于带齿工件轴线或刀具轴线定向的横进给运动可能是可行的。如果携带齿廓的工件也具有在后者附近的肩部，其中该肩部在精加工齿边的过程中必须保持安全不受损坏，则这是特别有利的。在这种情况下，刀具的几个不同齿与每个齿隙啮合，从而在滚动顺序中分段加工每个齿隙的两条齿边。
[0021]从装置导向的观点上看，本发明提供了对带齿工件的每个轴向端面与齿面之间的齿边进行精加工的加工台，其实质上区别特征在于:可以在刀具主轴线与工件主轴线之间设定不等于零的交叉角，并且提供了控制装置，该控制装置控制主轴的旋转运动，以便于带齿工件与刀具齿廓之间以不等于零的轴线交叉角滚动啮合。
[0022]该加工台的优点从本发明的方法的优点得出。因此，在优选实施例中的加工台可以具有用于横进给的直线运动轴线，尤其是具有径向于工件主轴线的方向分量的第一机器轴线。适当地，加工台也具有允许工件主轴与刀具主轴之间的相对运动、具有平行于工件主轴线的方向分量的机器轴线。这使其在一方面能够实现轴向横进给运动。作为另一有利方面，其允许加工刀具的轴向位置改变，这在加工不同