具有多个切削策略的强力刮削加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明的主题为一种强力刮削加工齿轮齿的方法。
【背景技术】
[0002] 现有许多用于制造齿轮的方法。在切削式软预机加工中，分为滚齿加工、插齿加 工、创削和强力刮削。如在下面更详细说明的一样，滚齿加工和强力刮削加工是所谓的连续 方法。
[0003] 插齿加工方法可通过圆柱齿轮传动来说明或显示，因为插齿刀具1的旋转轴线R1 和工件2的旋转轴线R2之间的夹角（也称为轴夹角）为0°，如在图1中示意性所示一样。当轴 夹角为0°时，两个旋转轴线R1和R2平行延伸。工件2和插齿刀具1分别连续围绕其旋转轴线 R2或R1旋转。运些旋转运动由参考符号ω 1和ω 2显示出。插齿刀具1除了旋转运动外还附加 地进行升降运动，该升降运动在图1中通过双向箭头Shx来表示，并且在该升降运动中从工件 2上去除切屑。
[0004] -段时间W前，重新采用了一种方法，该方法被称为强力刮削加工。其溯源约有 100年历史。
[000引在强力刮削加工的情况下，如图2A所示，规定好在强力刮削刀具10(又被称为刮削 轮)的旋转轴线R1和工件20的旋转轴线R2之间轴夹角Σ，它不等于零。强力刮削刀具10和工 件20之间所产生的相对运动是螺旋运动，该螺旋运动可分解为旋转分量(转动分量)和插入 分量(平移分量）。圆柱形螺旋齿轮传动可W被当作是驱动技术模拟，其中旋转分量对应于 滚动，插入运动对应于齿面的滑动。轴夹角Σ相对于绝对值的数值越大，加工工件20所需的 平移运动分量增加越大。具体地说，平移运动分量引起强力刮削刀具10的切削刃沿工件20 齿面方向的运动分量。在强力刮削加工的情况下，利用交叉的螺旋齿轮等效传动的相晒合 齿轮的晒合相对运动的滑动分量来实施切削运动。在强力刮削加工中，仅需要与工件20的 旋转轴线R2平行的缓慢轴向进给Sax(也称为轴向进给），并且省略所谓的插齿运动，运对于 插齿加工而言是典型的。因此在强力刮削加工中也不会出现任何冲程运动。
[0006] 在强力刮削加工中的切削速度直接受到强力刮削刀具10或工件20的转速和所使 用的旋转轴线R1和R2的轴夹角Σ的影响。因此轴夹角ΣΚ及因此滑动分量应运样选择，从 而在转速给定的情况下为材料机加工实现最佳的切削速度。
[0007] W前已知的强力刮削加工方法的运动工序和其它细节可从已经在图2A中所提及 的示意图中推导出。图2A显示出在圆柱形工件20上强力刮削加工外齿部。工件20和刀具10 (在此为圆柱形强力刮削刀具10)例如W角速度ωι和《2为基础沿相反方向旋转，如在图2A 中可W看出的一样。圆柱形刀具10倾斜离开工件20W产生出动态间隙角。
[0008] 还存在其它的相对运动。为了能够用刀具10加工工件20的整个齿宽，需要上述轴 向进给Sax。轴向进给使得刀具10沿着与工件旋转轴向R2平行的方向相对于工件20移动。刀 具10的运个运动的方向在图2A中用Sax表示。如果希望在工件20上加工斜齿时(的辛0)，则在 轴向进给Sax上叠加差动进给Sd，该差动进给如在图2A中所示一样对应于工件20围绕着工件 旋转轴线R2的附加转动。该差动进给Sd和轴向进给Sax在计算位置AP处通过计算机相互适 应，从而所导致的刀具10相对于工件20的进给沿着要产生出齿隙的方向出现。另外，例如可 W采用径向进给Srad来影响工件20的齿轮齿的凸度。
[0009] 在强力刮削加工中，切削速度矢量；。基本上是刀具10和工件20的旋转轴线R1、R2 的W有效轴夹角Seff相互倾斜的两个速度矢量的差。?ι为刀具10圆周上的速度矢 量，为工件20圆周上的速度矢量。可通过轴夹角Σ和交叉螺旋等效齿轮加工中的转速来 改变强力刮削加工过程的切削速度V。的绝对值。如已经所提及的一样，相对缓慢的轴向进 给Sax仅对强力刮削加工中的切削速度V。产生很小的影响，该影响可忽略。因此在图2Α中的 具有矢量^和的矢量图中未考虑该轴向进给Sax。
[0010] 图2B显示出用非倾斜锥形强力刮削刀具10强力刮削加工工件20的外齿部。在图2B 中，还显示出轴夹角Σ、切削速度矢量:；。、刀具10圆周上的速度矢量和工件20圆周上的速 度矢量及刀具10的倾角01和工件20的倾角防。螺旋角防运里不等于零。刀具10的齿头在 图2B中用附图标记4来表示。齿面在图2B中用附图标记5来表示。两个旋转轴线R1和R2不相 交，而是相对于彼此歪斜设置。在锥形强力刮削刀具10中，计算位置AP目前通常选择在两个 旋转轴线R1和R2的公垂线上，运是因为无需使强力刮削刀具10倾斜W形成间隙角。计算位 置AP在此与所谓的接触点重合。螺旋滚动等效齿轮加工的节距圆在设计点AP中接触。
[0011] 在强力刮削加工中使用刀具10,该刀具具有至少一个几何形状确定的切削刃。在 图2A和图2B中未显示出所述切削刃。切削刃的形状和布置属于在具体设计中在实践中必须 考虑的因素。
[0012] 在图2A中所示的实施例中，强力刮削刀具10为直齿轮。在图2A中的主体的外形为 圆柱形。如图2B所示一样，它也可W是锥形。
[001引在强力刮削加工中，通常在相对于齿高的多次切削中产生出（齿短隙。因此，运也 被称为多次切削策略。强力刮削工具的计算机设计在该情况下基本上是鉴于在期间产生出 最终齿面的最终切削的最佳切削条件来进行的。
[0014] 在不同齿高中的单独切削通常由强力刮削刀具沿着齿高方向的相应横向进给来 执行。在采用非倾斜强力刮削刀具的强力刮削加工中，横向进给单独对应于在轴R1和R2之 间的轴向距离的变化。
[0015] 针对采用多次切削策略的强力刮削加工的几项研究已经表明，不同的切屑或切削 条件得到不同的切削（在不同的进给深度处）。但是，在采用多次切削策略的强力刮削加工 中针对不同的切削采用相同强力刮削刀具的情况下尤其如此。切屑或切削条件不同，因为 尤其是在工件上的相应活动节距圆相对于最终切削的设计位置偏移。
[0016] 如精确模拟已经表明的一样，切屑或切削条件在该情况中甚至明显变化。如果采 用倾斜强力刮削刀具，在极端情况下，针对在大约25%的机加工深度处的最终切削采用优 化的强力刮削刀具不能在没有碰撞的情况下进行刮削加工。
[0017] 在各种不同切削深度处的切屑形成条件的运些差异不仅导致在强力刮削刀具上 的不同程度的磨损，而且它们还会影响所产生出的齿面的质量。
[0018] 另外，强力刮削加工的特征在于，从进入齿面eF去除的那部分切屑比从输出齿面 aF去除的那部分切屑更薄。强力刮削加工的运种方法特性在多次切削策略的情况下也会出 现问题。
[0019] 因此，已经想到许多解决方案，它们使得齿面能够实现最优的表面质量，并且防止 在强力刮削刀具上出现不均匀磨损。
[0020] 尤其是，运设及改善强力刮削刀具的使用寿命。由于磨损减少，所W该强力刮削刀 具变得更加节约成本，因为在工件的齿轮切削加工中的生产成本基本上受到刀具使用寿命 的影响。
【发明内容】
[0021] 因此，本发明的目的在于为强力刮削加工齿轮的齿面或其它周期性结构提供相应 的强力刮削加工方法。
[0022] 该目的根据本发明是通过运样一种方法来实现的，该方法在运里被称为具有多次 切削策略和刀具枢转的强力刮削加工方法。在该情况下，在切削过程更确切地说切屑形成 条件的设计中的自由度是根据本发明的解决方案的关键。
[0023] 也就是说，该目的根据本发明是通过一种强力刮削加工方法来实现的，该方法建 立在多次切削策略的原理上，其中在刀具上的切屑形成得到改善，并且通过逐步调节有效 轴夹角来延长刀具的使用寿命。
[0024] 本发明的强力刮削加工方法可W用于生产旋转对称的周期性结构例如齿轮齿等。
[0025] 该刀具的旋转轴线在根据本发明的强力刮削加工中总是相对于工件的旋转轴线 歪斜，即轴夹角Σ总是不等于零。
[0026] 根据本发明，采用了相应设计的强力刮削刀具，它已经针对最终切削进行设计和 优化。但是，为了在最终切削之前发生的多个方法步骤期间在多次切削策略的范围内也实 现更好的切削条件，逐步调整有效轴夹角。
[0027] 在包括第一次强力刮削加工工件之后最终第二次强力刮削加工工件的多次切削 策略中，针对第一次强力刮削加工规定与最终第二次强力刮削加工不同的有效轴夹角。也 就是说，在进行最终第二次强力刮削加工之前调整有效轴夹角。
[0028] 如果多次切削策略包括二次W上的不同有效轴夹角，则因此也可W规定两个W上 的轴夹角。
[0029] 调整优选通过计算机例如紧接着在执行本发明的强力刮削加工方法之前来确认。 之后，对于非倾斜强力刮削刀具而言，确认节距圆直径、轴夹角和轴向间距之间的数学关 系。如果轴向间距变化并且固定，运在多次切削策略中是运样，因此可W通过改变轴夹角来 改变节距圆位置。
[0030] 本发明设及用于采用强力刮削刀具强力刮削加工至少一个具有旋转对称周期性 结构的方法W及经相应调整/编程的机器。执行下面的步骤，其中运些步骤的顺序也可W是 不同的：
[0031] 提供工件(例如，巧料）；
[0032] 提供所述强力刮削刀具，该刀具具有多个切削齿，
[0033] 规定所述强力刮削刀具相对于所述工件的第一有效轴夹角；
[0034] 对工件进行第一次强力刮削加工，其中在所述第一次强力刮削加工期间，所述 强力刮削刀具进入工件至第一进给深度，并且对所述工件的周期性结构的齿面进行预加 工；
[0035] 规定所述强力刮削刀具相对于所述工件的第二有效轴夹角；
[0036] 对所述工件进行第二次强力刮削加工，其中在所述第二次强力刮削加工期间， 所述强力刮削刀具进入刀工件至最终进给深度，并且所述工件的周期性结构的齿面受到进 一步加工，并且
[0037] 其中所述第一有效轴夹角预所述第二有效轴夹角不同。<