使用去毛刺刷对齿轮去毛刺的方法及一种CNC机器与流程

本发明涉及一种用于对齿轮、特别地锥齿轮去毛刺刷除的方法，以及一种cnc(计算机数字化控制)机器，其配备有用于去毛刺刷除的相应软件。

背景技术：

在锥齿轮的制造中，由于切割加工，可能在齿边缘处出现毛刺(在这里还被称为初级毛刺)。由于存在使人员受伤的风险，而且由于在使锥齿轮硬化时存在完全硬化的风险，这些齿边缘经常被倒角加工/去毛刺的范围内的倒角破坏。

在所提到的去毛刺中，根据构造，由于齿边缘上的倒角加工，在去除初级毛刺时可能产生次级毛刺。若使用去毛刺工具执行初级去毛刺，所述去毛刺工具的切割边缘(一个或多个)被向外引导，从齿间隙中出来(运动方向在图1a中由箭头p1表示)，则因此在齿间隙14外部产生次级毛刺21，如图1a中所示。相反，若去毛刺工具在初级去毛刺期间被引导至齿间隙14中(运动方向由图1b中的箭头p2表示)，则因此在锥齿轮10的功能区域中产生次级毛刺21。

因此，在批量生产中，在大多数情况下，从内到外进行初级去毛刺，如在图1a中通过箭头p1所表示的。

初级毛刺主要出现在凹形侧面16.r的齿边缘11.1处，如在图1a中示意性地示出的，因为该侧面16.r通常在跟部fe的区域中与锥齿轮10的后表面17形成相对地锐角。图1a示出在对齿边缘11.1倒角加工之后的状态。通过倒角加工产生倒角12并且初级毛刺被去除。然而，如示意性地示出的，同时出现次级毛刺21。

在图1b中基于锥齿轮10以示例的方式示出从外到内对齿边缘11.1倒角加工之后的状态。在图1b中可以示意性地看到倒角12的轮廓。如在图1b中还可以看到的，沿着第一倒角12形成次级毛刺21，然而，次级毛刺21在这种情况下处于锥齿轮10的功能区域中。

然而，并不总是出现次级毛刺21。特别地，在这里已经示出与去毛刺工具的切割边缘的质量有关的关系。只要去毛刺工具具有锋利的切割边缘，初级去毛刺就相对可靠地进行。随着切割边缘变钝，锥齿轮10的材料不再被切割，而是被移位。在这种情况下，形成次级毛刺21的趋势增加。由于锥齿轮齿15.r，15.l的齿边缘11.1、11.2通常不具有线性轮廓(例如，在锥齿轮10的跟部fe的区域中)，这会造成在去毛刺期间要去除的碎片的厚度不同。有时也可能由于这个原因而出现次级毛刺21。

有时使用去毛刺刷，其被手动地或者在机器中使用以去除可能的毛刺。用于机器用途的去毛刺刷具有塑料刷毛或金属刷毛。由于机器去毛刺刷除通常以较大的速度进行并且有时在塑料刷毛或金属刷毛上出现较大的力，若去毛刺刷遇到齿，则去毛刺刷倾向于弯曲或折断。因此，必须相对频繁地更换这样的去毛刺刷，以确保可靠地去除毛刺。

目前存在使用刷来可靠地且安全地对锥齿轮去毛刺的需要。特别是在例如汽车构造中的锥齿轮的批量生产中，必须避免与去毛刺刷的使用相关的问题。

另一方面，存在使去毛刺更有效的需要。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供一种用于对锥齿轮去毛刺刷除的方法以及具有相应的软件的cnc控制机器，以使得可以毫不费力地且尽可能有效地进行去毛刺刷除处理，而不破坏去毛刺刷。

根据本发明，通过根据本发明的方法以及根据本发明的cnc控制机器实现所述目的。本发明的主题由有利实施例限定。

根据本发明，通过一种用于对齿轮、特别地锥齿轮去毛刺刷除的方法实现该目的，其中使用去毛刺刷，其包括至少n＝1个刷束。这些至少n＝1个刷束中的每一个跨越小于360°的角度范围。所述方法包括以下步骤：

-围绕(去毛刺)主轴轴线旋转地驱动所述去毛刺刷，

-围绕工件主轴轴线旋转地驱动齿轮或者锥齿轮，

其中，

-对所述去毛刺刷的旋转驱动以及对所述齿轮或者锥齿轮的旋转驱动分别以指定的耦合传动比以耦合方式发生，

-所述方法为用于去毛刺刷除的连续方法，

-所述去毛刺刷分别相对于所述齿轮或者锥齿轮执行相对飞行运动，

-通过内摆线或外摆线限定所述相对飞行运动，并且其中

-通过所述至少n＝1个刷束与齿边缘的接触至少在齿间隙的一个齿边缘上去除毛刺。

根据本发明，通过一种cnc机器实现该目的，所述cnc机器包括去毛刺装置以及至少四个nc轴线以及工件主轴，所述工件主轴具有工件主轴轴线并用于容置以及旋转地驱动齿轮工件、特别地锥齿轮工件，所述去毛刺装置具有主轴轴线并用于容置以及旋转地驱动去毛刺刷，其中所述工件主轴轴线以及去毛刺刷的所述主轴轴线为可以电子地耦合至彼此的nc轴线。

在至少一部分实施例中，所述去毛刺刷具有n＝1个刷束以及n＝1个中间空间。

在至少一部分实施例中，所述去毛刺刷具有n＝1个刷束以及n＝1个间隔件。

在至少一部分实施例中，所述至少n＝1个刷束的相对飞行运动分别被引导至所述齿轮或者锥齿轮的齿间隙中，亦即通过从外到内的相对飞行运动进行去毛刺。

在至少一部分实施例中，所述至少n＝1个刷束分别相对于所述齿轮或者相对于所述锥齿轮执行相对飞行运动，其具有被引导离开所述齿间隙的运动方向。

在至少一部分实施例中，使用具有反耦合传动比的内摆线耦合。这样的内摆线耦合具有的优点是，所述至少n＝1个刷束的飞行运动具有显著的扭曲。亦即，进行去毛刺，以使得所述至少n＝1个刷束在去毛刺之后分别在陡峭的飞行路径上运动离开齿轮或锥齿轮的(碰撞)区域。

在至少一部分实施例中，使用具有正耦合传动比的外摆线耦合。

使用具有这样的耦合传动比的耦合，该耦合传动比由锥齿轮的齿的数量以及去毛刺刷的刷束的数量n(其中n＝1、2、3、4等等)产生。

在至少一部分实施例中，在分别通过铣削、磨削、拉削、剥离、倒角加工或者另一种去毛刺方法加工齿轮或锥齿轮之后进行去毛刺刷除。

根据本发明，在所有实施例中，优选地将cnc机器(例如，锥齿轮切割机器或专用的去毛刺机器)用于去毛刺刷除，所述cnc机器具有去毛刺装置(具有去毛刺主轴)并且具有被相应地编程的软件模块。

本发明的一个优点是，由于去毛刺刷与分别地齿轮或锥齿轮的耦合旋转运动，所述n个刷束被以定向的且受控的方式引导通过齿间隙，而不会以不受控的方式与分别地齿轮的齿或锥齿轮的齿碰撞。

本发明的另一个优点是，可使用轴线(nc(数字化控制)轴线)通过一个或多个刷束实现齿轮的、特别地锥齿轮的几乎任意形状的轮廓边缘，可通过cnc控制机器(例如，锥齿轮切割机器或专用的去毛刺机器)的软件模块以及cnc控制器数字地控制所述轴线(nc轴线)。因此，即使对于强弯形轮廓边缘，也可以执行去毛刺而不会过于强烈地使去毛刺刷发生机械应变。

附图说明

以下将参考附图更详细地描述本发明的示例性实施例。

图1a示出示例性锥齿轮(在这里，冠状轮)的立体示意图，其中示出单个齿间隙，在其齿边缘处根据现有技术通过从内到外倒角加工生成倒角，其中在倒角的区域中形成次级毛刺；

图1b示出示例性锥齿轮(在这里，冠状轮)的立体示意图，其中示出单个齿间隙，在其齿边缘处根据现有技术通过从外到内倒角加工生成倒角，其中在倒角的区域中形成次级毛刺；

图2a示出cnc控制机器的区域的立体示意图，所述cnc控制机器以示例的方式在这里配备有n＝4式去毛刺刷；

图2b以示例的方式示出n＝4式去毛刺刷的示意图；

图3a示出n＝6式去毛刺刷的示意图；

图3b示出另一个实施例的刷束的示意图；

图4示出n＝3式去毛刺刷的示意图；

图5示出示例性齿轮切割机器的局部立体图，所述齿轮切割机器配备有本发明的去毛刺装置以及去毛刺刷。

具体实施方式

本申请开始部分就已经描述的图1a和1b示出锥齿轮10的立体示意图，其中已经基于这两个图解释说明了两种传统的去毛刺方法的示例性步骤。本文中所使用的元件以及术语也是基于图1a和1b限定的。

图2a示出cnc控制机器200的一部分的立体示意图，所述cnc控制机器200包括本发明的去毛刺装置50的实施例。所示去毛刺装置50以悬挂构造布置于机器200的可运动的部件42上。去毛刺装置50包括(去毛刺)主轴43，其(去毛刺)主轴轴线设有附图标记q1。该(去毛刺)主轴轴线q1在所示示例中水平地延伸。具有n＝4个刷束41.1、41.2、41.3、41.4的去毛刺刷40紧固于(去毛刺)主轴43上。

去毛刺刷40在至少一部分实施例中包括中心板形或盘形主体44。主体44可具有例如中心通道钻孔45，其被设计成将去毛刺刷40插接至(去毛刺)主轴43的轴上。在图2a中示出通道钻孔45，然而，省略了实际的紧固装置，因为存在可以在这里使用的许多不同的紧固选项。

在图2b中示出示例性实施例，其中可以看到螺钉46和垫圈47，其中螺钉46被拧紧至(去毛刺)主轴43的轴的内螺纹中。

在至少一部分实施例中，主体44具有旋转对称形状(在这里，薄圆柱体的形状)，在其径向面向外的包络面上，刷毛成组或者成束布置。在这里使用数字n来限定去毛刺刷40的刷束41.n的数量。n为大于或等于1的整数，亦即，n＝1、2、3、4、等等。

在图2b的实施例中，n＝4个刷束41.n中的每一个跨越小于360°的角度范围δ1。在所示示例中，可以按如下方式计算角度范围δ1：δ1＝[360°–(n*δ2)]/n

特别地，在图2b的实施例中，δ2≈70°并且δ1≈20°。

刷束41.n的特征在于，它们沿着主体44的圆周彼此等距地布置。若单个刷束41.1覆盖例如10°的角度范围δ1，则其它刷束41.2、41.3、以及41.4也各自覆盖10°的相同的角度范围。分别地，两个相继的刷束的相互的角度间隔δ2为80°。

由于本发明的用于去毛刺刷除的方法为连续方法，因此维持角度分配(例如，如基于图2b和3a所示出的)是重要的。这是因为在本发明的连续方法中，以耦合方式旋转地驱动去毛刺刷40以及待去毛刺的锥齿轮工件10。该耦合分别由锥齿轮工件10的齿的数量或者齿间隙14的数量以及刷束41.n的数量n产生。

优选地在所有实施例中使用电子耦合。

也可以由滚动圆的半径与基圆的半径之比限定耦合。

若去毛刺刷40包括例如n＝1个刷束41.1并且具有十个齿间隙14的锥齿轮工件10围绕工件主轴轴线b以角速度ω2旋转，则在刷束41.n要被直接地相继地引导通过第一、第二、第三齿间隙14等等的情况下，去毛刺刷40的角速度ω1必须为角速度ω2的十倍。耦合传动比在这种情况下为

然而，其它耦合传动比也是可能的，其中锥齿轮工件10必须进行两次或多于两次完整的旋转，直至已经使用n＝1个刷束41.1对所有齿间隙14的齿边缘去毛刺。传动比不一定是整数，并且它可以大于零(正耦合)或小于零(反耦合)。

若去毛刺刷40包括多于仅仅一个刷束41.1，亦即，若n>1，则可以因此减小去毛刺刷40的角速度ω1。例如，若使用n＝2个刷束41.1、41.2并且若第一刷束41.1将被引导通过第一齿间隙，则第二刷束41.2将被引导通过紧邻的第二齿间隙14，第一刷束41.1将被引导通过紧邻的第三齿间隙14等等，在这种情况下，耦合传动比因此为

在至少一部分实施例中，使用反耦合传动比，并且去毛刺刷40的刷束41.n在三维空间中相对于锥齿轮工件10所形成的轨迹(在这里，还被称为飞行路径)沿内摆线。

在至少一部分实施例中，使用正耦合传动比，并且去毛刺刷40的刷束41.n在三维空间中相对于锥齿轮工件10所形成的飞行路径沿外摆线。

在一部分实施例中，选择反耦合传动比，以使得去毛刺刷40的第一刷束41.1例如从外到内运动通过锥齿轮10的第一齿间隙14。去毛刺刷40的第二刷束41.2例如从外到内运动通过锥齿轮10的下一个齿间隙14，等等。

在至少一部分实施例中，刷束41.n处于去毛刺刷40的外周上的圆上。

为了能够更好地示例说明运动顺序以及关系，由弯曲的箭头ω1和ω2表示去毛刺刷40的以及锥齿轮10的旋转方向。

若旋转方向ω2相对于旋转方向ω1被引导离开，则两个旋转方向ω1和ω2的相对取向在这里被称为反耦合。

例如若在图1b中使用两个旋转方向ω1和ω2的反耦合执行去毛刺刷除，则刷束41.n沿箭头p2的方向运动，而锥齿轮10逆时针旋转离开，如在图1b中通过弯曲的箭头ω2所表示的。

反耦合的优点在于，在去毛刺刷40落后的情况下，去毛刺刷40的刷毛不会过于强烈地与锥齿轮10的材料/齿碰撞。换句话说，如果在齿间隙14的方向上沿箭头p2的方向运动的刷束41.n太晚到达，因为耦合传动比应该已经被转变(例如，由于驱动装置中的一个的力作用)，则锥齿轮10的边缘11.1已经轻微地旋转离开。

若选择用于从内到外去毛刺刷除的、具有反耦合的程序，则刷束41.n被沿着内摆线飞行路径向外引导离开齿间隙14。若在图1a中还维持图1b的运动方向ω2，则必须逆转运动方向ω1，以仍然实现反耦合。在这种情况下，箭头p1因此从齿间隙14指向外。

若需要正耦合，则在附图1a中或附图1b中必须逆转例如运动方向ω2。

由于在本发明的方法中使用固定的耦合传动比因此重要的是，使去毛刺刷40的刷束41.n在尺寸方面尽可能地稳定。若刷束41.n的刷毛由于过强的应变而弯曲，则可以说可能发生刷束41.n的落后。

在反耦合的情况下，(去毛刺)主轴轴线q1相对于工件主轴轴线b落后并不代表大问题，因为待去毛刺的齿边缘(例如，图1b中的齿边缘11.1)被引导离开。在刷束41.n由于刷毛的弯曲而落后的情况下，具有反耦合的方法相应地是有利的，因为待去毛刺的齿边缘(例如，图1b中的齿边缘11.1)在这里也被引导离开，并且因此避免过于强烈的碰撞。

相反，在正耦合的情况下，由于待去毛刺的齿边缘进入刷束41.n中(在图1b的图示中，若需要正耦合，则必须逆转运动方向ω2)，在(去毛刺)主轴轴线q1落后时和/或在刷束41.n落后时发生刷束41.n与锥齿轮工件10的齿的更显著的碰撞。

为了避免由刷毛弯曲所引起的问题，在至少一部分实施例中，使用这样的去毛刺刷40，在该些去毛刺刷40中，刷束41.n之间的中间空间或角度段例如被短的、显著地更稳定的刷毛、叶状突起、板或其它间隔件49占据，如基于示例在图3a中所示出的。图3a的去毛刺刷40包括n＝6个刷束41.1、41.2、41.3、41.4、41.5、41.6，其具有大约40°的相互角度间隔δ2。刷束41.n中的每一个在这里覆盖大约10°的角度范围δ1。中间空间或角度段各自具有大约40°的角度δ2，亦即，间隔件49大约覆盖大约40°的角度范围。

与图2b相反，在图3a中使用垫圈47和螺母48，其中螺母被拧紧至螺纹销52的外螺纹上。

为了避免由刷毛弯曲所引起的问题，在至少一部分实施例中，使用这样的去毛刺刷40，在这些去毛刺刷40中，刷束41.n设置有轴环或护套53，如基于单个刷束41.n在图3b中所示出的。轴环或护套53防止刷毛过早弯曲。

为了避免由刷毛弯曲所引起的问题，在至少一部分实施例中，使用这样的去毛刺刷40，这些去毛刺刷40的刷束41.n具有相对短的刷毛，如基于示例在图4中所示出的。图4的去毛刺刷40包括n＝3个刷束41.1、41.2、41.3，其具有大约110°的相互角度间隔δ2。刷束41.n中的每一个在这里覆盖大约10°的角度范围δ1。

在cnc齿轮切割机器200中，如图5中所示，例如，由于滚动圆的中心点在空间中是固定的，而基圆旋转，由此生成所需的相对运动。滚动圆在基圆的内部中滚动以相对于旋转的锥齿轮10生成内摆线。若滚动圆在基圆的外部滚动，则因此相对于旋转的锥齿轮10生成外摆线。

在至少一部分实施例中，通过软件sm设计或编程cnc机器200，以使得可以为去毛刺刷指定反耦合或正(非反)耦合。

耦合传动比被选择成使得在每种情况下仅仅在待去毛刺的齿边缘(11.1或11.2)的区域中在去毛刺刷40与锥齿轮10之间发生短暂接触。由基圆与滚动圆的两个半径之比限定耦合传动比

图5示出cnc齿轮切割机器200的基本结构的立体图，所述cnc齿轮切割机器200被设计成用于齿轮切割以及对锥齿轮10的去毛刺刷除。根据本发明设计或改装这样的机器200，以使得可以通过去毛刺装置50执行对锥齿轮10的去毛刺刷除，所述去毛刺装置50在去毛刺主轴51上带有去毛刺刷40。在这里使用具有n＝4个刷束41.n的去毛刺刷40(类似地，如图2a或2b中所示)。

然而，本发明的原理也可以应用于其它cnc齿轮切割机器200中或者配备有例如如图2a中或图5中所示的去毛刺装置50的去毛刺机器中。

可以按如下方式构造cnc齿轮切割机器200。机器200可以包括机器壳体201，其使机器200能够沿着坐标轴线x(第一轴线)线性地竖直地、沿着坐标轴线y(第二轴线)线性地水平地、以及沿着坐标轴线z(第三轴线)线性地水平地引导工具主轴204。例如，所提到的工具主轴204可以被布置成悬置于机器200上，其中相对应的工具主轴轴线a(第四轴线)竖直地悬置于空间中。工具主轴204承载工具，例如在这里具有多个杆式切割器的刀盘202(杆式切割器为不可见的)。

第一枢转装置203可以设置于机器200上，例如，第一枢转装置203承载具有工件主轴轴线b(第五轴线)的工件主轴205。包含有工件主轴轴线b的工件主轴205可以围绕第一枢转装置203的枢转轴线(c轴线；第六轴线)枢转。枢转轴线c垂直于工具主轴轴线a并且在这里在空间中水平地延伸。若从前面沿枢转轴线c的方向朝向图5的机器200观看，则工件主轴205在所示时刻对角地位于2点钟位置。在该位置中，例如，可以使去毛刺装置50的去毛刺刷40与锥齿轮工件10相互作用。

在所示示例中，工件主轴205承载螺旋齿小锥齿轮作为工件10。夹持装置13可以被用于将锥齿轮10连接至工件主轴205。

第一枢转装置203可以被安装成使得它可围绕c轴线枢转，例如，以使得锥齿轮10可枢转至齿轮切割工具202下方的加工位置中。而且，为了进行去毛刺刷除处理，可以通过第一枢转装置203将锥齿轮10转移至相对于去毛刺装置50的去毛刺刷40的合适的位置中。

而且，去毛刺装置50例如可以设置有一个或多个进给装置，以便能够使去毛刺刷40相对于锥齿轮10运动并且能够使去毛刺刷40与锥齿轮10相互作用。

本发明的去毛刺装置50(其包括去毛刺刷40)可以包括例如线性轴线x2(第七轴线)以及去毛刺主轴轴线q1(第八轴线)，如图5中所示。重要的是，至少将去毛刺主轴轴线q1设计为nc轴线，其旋转运动ω1可以与工件主轴轴线b的旋转运动ω2电子地耦合。

在所有实施例中，机器200被设计成：锥齿轮10与去毛刺刷40可以正耦合地或反耦合地被旋转驱动，其中该耦合由耦合传动比限定。

在至少一部分实施例中，机器200被设计成使得可以选择正耦合或反耦合。在这种情况下，机器200被设计成支持两种形式的耦合。

使用所提到的轴线中的一个或多个，可以使去毛刺刷40相对于锥齿轮10运动至适合于进行去毛刺刷除处理的起始位置中。

然后，围绕工件主轴轴线b旋转地驱动锥齿轮10并且以耦合方式围绕去毛刺主轴轴线q1旋转地驱动去毛刺刷40，并且使它们相对于彼此运动。在连续方法中，去毛刺刷40的刷毛在锥齿轮10的预定边缘11.1和/或11.2处从外到内或者从内到外执行相对应的去毛刺运动。

为了能够在连续方法中实施去毛刺刷，具有至少六个数控轴线的用于锥齿轮切割的机器200为优选的，如以示例的方式在图5中所示出的。

然而，也可以根据本发明改装或配备其它用于锥齿轮切割的cnc机器200，其中具有七个、八个或九个数控轴线的机器200是优选的，如已经基于图5所解释说明的。

在所有实施例中，去毛刺装置50优选地包括具有上述去毛刺主轴轴线q1的去毛刺主轴51，所述去毛刺主轴轴线q1在这里所示的示例中具有水平取向。去毛刺刷40可以紧固于去毛刺主轴51上，如图5中所示。图5中所示的去毛刺刷40具体地为这样的去毛刺刷40，该去毛刺刷40配备有n＝4个刷束41.n，以使得它们从去毛刺刷40的圆周径向地向外突出。

在上下文中，可数控轴线为可经由可编程控制器控制的轴线。可数控轴线被设计和布置成使得通过调节所述轴线中的至少一个，包含有锥齿轮10的工件主轴205可相对于去毛刺刷40运动，以使得在工件主轴205的围绕工件主轴轴线b以及去毛刺刷40的围绕去毛刺主轴轴线q1的同时的耦合的旋转期间，刷束41.n相对于锥齿轮10的指定的齿边缘11.1、11.2相继地执行去毛刺运动。

如图5中所示，去毛刺装置50的去毛刺主轴轴线q1可以例如平行于y轴线延伸。然而，其它轴线构造为可能的。

根据本发明，优选地在所有实施例中使用所述数控轴线中的一个或多个来使去毛刺刷40的刷束41.n相对于工件10运动。

由于锥齿轮10围绕工件轴线b以指定的第一角速度ω2旋转并且去毛刺刷40围绕去毛刺主轴轴线q1以第二角速度ω1旋转，并且由于这两个旋转运动以(电子地)耦合方式沿相同的或相反的方向发生，由此在三维空间中产生刷束41.n的复杂的螺旋形飞行路径。

附图标记