專利名稱：用于銑削螺旋傘齒輪和偏軸傘齒輪的方法、棒形刀片及其使用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用輪廓鋒利的或者輪廓鋒利且另外成形磨削的棒形刀片銑削螺旋傘齒輪和偏軸傘齒輪的方法，其中刀片各有一個(gè)軸并且在軸一端有切割刃輪廓，為制造齒間隙，用切割刃輪廓切削第一齒面、至少一部分齒間隙底部和與所述第一齒面相對(duì)的至少一部分第二齒面。
此外，本發(fā)明涉及用于銑削螺旋傘齒輪和偏軸傘齒輪的輪廓鋒利的或輪廓鋒利且另外成形磨削的棒形刀片，其帶有一個(gè)軸和在軸一端由至少一個(gè)切削面、至少兩個(gè)自由面和至少一個(gè)頂面的交會(huì)形成的切割刃輪廓，為制造齒間隙，切割刃輪廓具有用于第一齒面的第一切割刃、用于與第一齒輪相對(duì)的至少一部分第二齒面的第二切割刃和用于至少一部分齒間隙底部的頂切割刃。
最后，本發(fā)明涉及上述類型的至少一個(gè)輪廓鋒利的或輪廓鋒利且另外成形磨削的棒形刀片的使用。
從DE 694 05 978 T2中已知一種這樣的方法和一種這樣的棒形刀片，在后面對(duì)其更詳細(xì)地描述。但在這里就引用上述出版物，在所謂的“輪廓鋒利”的棒形刀片情況下，磨頂面和兩個(gè)自由面，以修復(fù)刀片并使其重新變鋒利。在這種棒形刀片情況下，在刃磨時(shí)時(shí)不磨切削面。這種輪廓鋒利的棒形刀片可用于從齒間隙的外側(cè)或者凹入齒面(外刀片)、從齒間隙的內(nèi)側(cè)或凸出齒面(內(nèi)刀片)和/或從齒間隙底部(粗切削刀)去除材料。與此相反，在所謂的“輪廓鋒利并且成形磨削的”棒形刀片情況下，在刃磨頂面時(shí)，兩個(gè)自由面和切削面都磨。
從1928年的US 1 667 299獲知所謂的成形切削刀片，為刃磨只重磨切削面。根據(jù)上述定義，在成形切削刀片情況下涉及所謂的“成形磨削的”刀片。這種成形切削刀片或者成形磨削的刀片不是棒形刀片，而具有短的軸，軸在與刀片縱軸垂直的方向上保持盡可能的寬，因?yàn)樵谥啬ミ@種刀片時(shí)，在與刀片縱軸垂直的方向上進(jìn)行磨削。對(duì)重磨有用的輪廓長(zhǎng)度由與刀片縱軸垂直的成形切削刀片的厚度確定。成形切削刀片的輪廓是固定的，并且在重磨時(shí)不能改變。在兩個(gè)側(cè)面的自由面上成形切削刀片被鏟磨為弧形。通過相應(yīng)的粗略分級(jí)的刀片可達(dá)到不同的壓力角。由選定的上刀刃上的后角和所需的鏟磨強(qiáng)迫產(chǎn)生自由面的形狀。從而嚴(yán)重限制了關(guān)于技術(shù)有利的后角和切削角的設(shè)計(jì)方案。
從文章“Spiral-und Hypoidkegelrder nach dem Spiroflex-Verfahren”，Erich Kotthaus，DE-Zeitschrift Werkstatt und Betrieb，1967，S.602-606得到另外的結(jié)果。在成形切削刀片情況下，齒面后角的正切值必須等于法向-壓力角與頂面后角正切值的乘積。為進(jìn)行刃磨，帶有夾緊的成形切削刀片的刀頭安裝在特別的刀片磨床上，在分度頭中單獨(dú)重磨成形切削刀片的每個(gè)切削面，直到刀刃上的磨損標(biāo)記被磨掉為止。為使每個(gè)刀片能夠切削盡可能多的齒，可用的輪廓長(zhǎng)度必須大。刀頭圓周上的刀片對(duì)空間的要求也取決于刀片上的輪廓長(zhǎng)度和兩個(gè)相鄰成形切削刀片之間的間隙，該間隙是保證刃磨所需的砂輪能夠通過所必需的。該空間要求越大，刀頭的效率越低，因?yàn)樵谕瑯拥膱A周上只允許安裝較少的成形切削刀片并從而每時(shí)間單位進(jìn)行的切削也較少。
如1928年的成形切削刀片雖然可通過一次銑削就切削出完整的齒間隙，但由于切削加工技術(shù)和質(zhì)量的原因，在其引入后幾年就被帶有內(nèi)外刀片的成形切削刀片組代替了，這種成形切削刀片在螺旋傘齒輪和偏軸傘齒輪的制造中使用了幾十年(見1935年的US 2 024 494和Gear Handbook，D.W.Dudley，McGraw-Hill，1962，S.20-24和20-25)。US 2 024 494描述了帶有交替內(nèi)外刀片的刀頭，利用該刀頭可以同樣的機(jī)器調(diào)整數(shù)據(jù)一次切削就制造出齒間隙的兩個(gè)傘齒輪齒面。直到1960年以后該從1935年就流行使用的成形切削刀片組才分別被由至少兩個(gè)棒形刀片組成的組代替，其中所述成形切削刀片組由至少一個(gè)切削凹齒面的成形切削刀片和至少一個(gè)切削凸齒面的成形切削刀片組成。其原因和用棒形刀片組獲得的優(yōu)點(diǎn)清楚地描述在上述文章“Spiral-und Hypoidkegelrder nach dem Spiroflex-Verfahren”中。這里每個(gè)棒形刀片組由兩個(gè)精加工刀片組成(一個(gè)用于凹齒面，一個(gè)用于凸齒面)，所述精加工刀片各分配有一個(gè)粗切削刀片作為粗加工刀片。合起來的粗加工刀片和精加工刀片接收在共同的槽內(nèi)。將兩個(gè)刀片夾緊在一個(gè)槽內(nèi)以及棒形刀片的軸橫截面小允許獲得比成形切削刀片密得多的一組刀片。
根據(jù)目前的現(xiàn)有技術(shù)，仍然使用棒形刀片形式的傘齒輪銑削工具。使用的棒形刀片是HSS(高速鋼)或HM(硬質(zhì)合金)規(guī)格的。在一個(gè)銑削操作中加工傘齒輪時(shí)，在一個(gè)刀頭中使用兩個(gè)不同的棒形刀片切割刃輪廓結(jié)構(gòu)。帶有一個(gè)切割刃輪廓結(jié)構(gòu)的棒形刀片用布置在外直徑上的切割刃加工凹齒面(外刀片)。帶有該輪廓結(jié)構(gòu)的棒形刀片具有特別的切割刃形狀，其通常導(dǎo)致正的切削角。例如在DIN 6581，Mai 1966，S.8，Bild 13中有正或負(fù)切削角的定義。帶有第二切割刃輪廓結(jié)構(gòu)的棒形刀片用布置在內(nèi)直徑上的切割刃加工凸齒面(內(nèi)刀片)。帶有該切割刃輪廓結(jié)構(gòu)的棒形刀片同樣具有特別的、但另外的切割刃形狀，其同樣通常導(dǎo)致正的切削角。還可以除上述棒形刀片以外另外使用一個(gè)或兩個(gè)粗加工刀片。
刀頭上能安置的棒形刀片的數(shù)量是受限的。由于在現(xiàn)有技術(shù)中使用的棒形刀片形狀，必須在刀頭中始終交替使用至少兩個(gè)不同的形狀結(jié)構(gòu)。這里始終只有刀片的一半?yún)⑴c制造各齒面最終形狀。
在用于制造傘齒輪的所謂Oerlikon法情況下，刀頭裝備了各由三個(gè)棒形刀片組成的多個(gè)刀片組。每個(gè)組包括一個(gè)外刀片，一個(gè)內(nèi)刀片和一個(gè)粗加工刀片。在每個(gè)Oerlikon棒形刀片上，在切割刃端部再磨出至少一個(gè)切削面和兩個(gè)側(cè)面的自由面。這種刀片稱為3-齒面磨削(Flankenschliff)-刀片或者3FS-刀片或者-根據(jù)上面提到的定義-稱為輪廓鋒利且另外成形磨削棒形刀片。例如在DE 196 24 685 C1的說明書引言中給出了Oerlikon法的詳情。
在根據(jù)EP 0 203 085 B1的方法的情況下使用了棒形刀片，其中輪廓設(shè)計(jì)為可取消粗加工刀片。因此，棒形刀片組僅由兩個(gè)棒形刀片組成，因此在一個(gè)刀頭上可安置比在上述Oerlikon法情況下更多的棒形刀片組。這種棒形刀片僅在軸向上的兩個(gè)側(cè)面重磨，因此該刀片的切削面可帶有磨后不再必須修補(bǔ)的涂層，這延長(zhǎng)了刀片的使用壽命。這種刀片稱為2-齒面磨削-刀片或者2-FS-刀片或者-根據(jù)上面提到的定義-稱為輪廓的棒形刀片。
在所謂的單分度方法是使用這樣的刀片主體，其所有棒形刀片在一個(gè)圓上布置，使得交替地一個(gè)棒形刀片加工凹齒面，下一個(gè)棒形刀片加工同一齒間隙的凹齒面。在這種方法情況下，在一次銑削操作中加工一個(gè)齒間隙，直到產(chǎn)生其最終形狀為止。然后分度移動(dòng)一個(gè)齒間隙，隨后在下一銑削操作中加工下一個(gè)齒間隙。與此相反，在所謂的連續(xù)方法情況下使用其棒形刀片成組布置的刀片主體，其中一個(gè)刀片組在齒間隙中加工凹和凸齒面，隨后下一個(gè)刀片組擠入下一個(gè)齒間隙并在那里加工兩個(gè)齒面。例如在Handbook of Bevel and Hypoid Gears，Hermann J.Stadtfeld，Rocherster Institute of Technology，1993，S.35中可以找到上述內(nèi)容的細(xì)節(jié)。
上述已知方法的共同點(diǎn)是，為加工齒間隙，始終需要至少兩個(gè)棒形刀片，刀片輪廓設(shè)計(jì)為使得刀片一起能在一次銑削操作情況下產(chǎn)生整個(gè)最終形狀。此外，在刀頭中刀片組的單個(gè)棒形刀片的正確定位是關(guān)鍵的且成本高。
從開始所述的DE 694 05 978 T2中已知開始所述類型的方法和棒形刀片。其涉及一種輪廓鋒利的棒形刀片，刀片以其主切割刃或者第一切割刃作為外刀片或者內(nèi)刀片使用，雖然在切削面上在其副切割刃區(qū)域還具有第二切割刃。為取得第二切割刃，在切削面中制造出一個(gè)縫隙，該縫隙構(gòu)成上述第二切割刃，為第二切割刃分配的切削角與第一切割刃的切削角不同。第二切割刃切削齒間隙底部的一部分以及與被第一切割刃切削的齒面相對(duì)的齒面的一部分。從DE 694 05 978 T2無法得知為何精心制作第二切割刃。但該出版物明確參考了US 4 575285。在該美國專利文獻(xiàn)中，以現(xiàn)有技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)，其中刀片組由三個(gè)刀片組成，即一個(gè)內(nèi)刀片，一個(gè)外刀片和一個(gè)作為加工齒間隙底部的粗加工刀片的另外的刀片。通過借助縫隙形成的第二切割刃，使得每個(gè)內(nèi)刀片和外刀片不僅能夠切削分配的齒面，而且還能夠切削相對(duì)齒面的一部分和齒間隙底部的一部分。由此可以省卻粗加工刀片，并且刀片組減少到兩個(gè)刀片。此外，每個(gè)組仍然需要兩個(gè)刀片，以能夠制造具有完整最終形狀的齒間隙。
附圖6示出了由外刀片60和內(nèi)刀片66組成的刀片組嚙合在齒間隙51內(nèi)。外刀片60具有主切割刃61v和與主切割刃61v相對(duì)的副切割刃61x。內(nèi)刀片66具有主切割刃67x和與主切割刃67x相對(duì)的副切割刃67v。外刀片60以其主切割刃61v加工以后的齒間隙51的第一齒面53，以使齒間隙達(dá)到最終的形狀。該刀片同時(shí)以其副切割刃61x加工與第一齒面53相對(duì)的、在圖6中未示出的另一個(gè)齒面。但后者不屬于達(dá)到其最終形狀的齒間隙51，而是一個(gè)中間齒面，用于減輕組中緊接的內(nèi)刀片66的主切割刃67x的工作，所述主切割刃67x將與第一齒面53相對(duì)的齒間隙51第二齒面54加工到其最終形狀。在根據(jù)DE 694 05 978 T2的輪廓鋒利棒形刀片情況下存在的第二切割刃還可在任何情況下稍稍改善副切割刃的切削過程，因?yàn)槠渚哂械那邢鹘桥c副切割刃的切削角不同并且在DE 694 05 978 T2中所述實(shí)施例情況下為0°。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種開始所述類型的方法和棒形刀片，借此簡(jiǎn)化刀片在刀頭中的定位并能夠更加有效地加工傘齒輪。此外，給出了棒形刀片的特別應(yīng)用。
該任務(wù)以開始所述類型的方法為出發(fā)點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明這樣解決，即為銑削傘齒輪至少使用一個(gè)棒形刀片，用該棒形刀片在一個(gè)完整的銑削操作中將每個(gè)齒間隙加工出整個(gè)最終形狀。
該任務(wù)還以開始所述類型的棒形刀片為出發(fā)點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明這樣解決，即第一和第二切割刃設(shè)計(jì)為用于分別完整切削第一或第二齒面，并且頂切割刃設(shè)計(jì)為用于完全切削齒間隙底部，使得用同一棒形刀片一次銑削操作就產(chǎn)生具有完整最終形狀的齒間隙。
關(guān)于應(yīng)用，該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明這樣解決，即在用刀頭銑削螺旋傘齒輪和偏軸傘齒輪的方法情況下，使用至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明輪廓鋒利的或者輪廓鋒利且另外成形磨削的棒形刀片，其中該或者各棒形刀片在刀頭的端面中布置在一個(gè)圓上，并且在使用時(shí)軸的該端部從刀頭的端面伸出。
根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施比已知方法簡(jiǎn)單得多，因?yàn)樵谝粋€(gè)單獨(dú)的完整切削棒形刀片上設(shè)置了切割刃輪廓，其使得刀片能夠在一次銑削操作將齒間隙加工出整個(gè)最終形狀。共同擠入到齒間隙內(nèi)的棒形刀片切割刃輪廓(位于外側(cè)和內(nèi)側(cè)的切割刃和頂切割刃)產(chǎn)生了齒部最終形狀。因此，在同樣刀頭情況下，參與產(chǎn)生齒輪表面的切割刃數(shù)量加倍。每個(gè)根據(jù)本發(fā)明的棒形刀片去除的切屑量同樣明顯提高，因?yàn)槿繑D入齒間隙的輪廓都參與了切削加工。單個(gè)棒形刀片的磨損也降低了，因?yàn)樵诿總€(gè)刀片上的磨損發(fā)生在整個(gè)擠入齒間隙的輪廓上。每個(gè)齒輪要由每個(gè)切割刃去除的切屑量減少了，由此每個(gè)刀片主體裝備的使用壽命提高了。根據(jù)本發(fā)明的單個(gè)刀片在刀頭中的定位比刀片對(duì)或者刀片組更簡(jiǎn)單。
在現(xiàn)有技術(shù)中，棒形刀片僅加工一個(gè)齒面。在相對(duì)的側(cè)面上，在棒形刀片和相鄰的齒面之間存在自由空間。切屑始終飛向該自由空間，從而產(chǎn)生了這樣的趨勢(shì)，即切屑進(jìn)入該自由空間并且在齒輪和棒形刀片之間被擠壓，由此損壞齒面。
根據(jù)本發(fā)明棒形刀片的切割刃形狀導(dǎo)致變化的切屑飛濺，這對(duì)齒面表面有有利的影響。通過用擠入齒間隙的根據(jù)本發(fā)明棒形刀片的切割刃輪廓完整地包圍齒間隙，避免了在齒面和棒形刀片之間的自由空間內(nèi)擠壓切屑。
根據(jù)本發(fā)明的棒形刀片既可用于范成法，也可用于仿形法。
此外，根據(jù)本發(fā)明的棒形刀片既可用于粗加工，也可用于精加工。
根據(jù)本發(fā)明的棒形刀片可具有切割刃輪廓，其中切削面和/或自由面可任意彎曲。
根據(jù)本發(fā)明的棒形刀片的切割刃輪廓結(jié)構(gòu)導(dǎo)致非常小的切割刃切削角，并由此導(dǎo)致高的切削力。因此，根據(jù)本發(fā)明的棒形刀片適合用在現(xiàn)代的數(shù)控滾齒機(jī)中。
根據(jù)本發(fā)明的全切削棒形刀片的應(yīng)用范圍最好是單分度法。
在根據(jù)本發(fā)明的棒形刀片使用中，在刀頭上安裝的全部棒形刀片都參與產(chǎn)生齒間隙的完整最終形狀。其優(yōu)點(diǎn)是可明顯減少加工時(shí)間(可達(dá)50％)。此外，根據(jù)本發(fā)明的單個(gè)棒形刀片的磨損也明顯減少。
由此可使用槽數(shù)為奇數(shù)的新刀頭。換句話說，在現(xiàn)有技術(shù)中，通常使用槽數(shù)為偶數(shù)的刀頭，而使用帶有兩個(gè)不同輪廓結(jié)構(gòu)的棒形刀片的刀片組。
因?yàn)樵谑褂酶鶕?jù)本發(fā)明的棒形刀片情況下，所有的刀片在刀頭上都可具有絕對(duì)相同的切割刃形狀，從而大大簡(jiǎn)化了刀片的后勤管理。同樣可明顯減少刀片的周轉(zhuǎn)量和相關(guān)的成本。
從屬權(quán)利要求的主題給出了根據(jù)本發(fā)明方法和棒形刀片的有利設(shè)計(jì)方案。
當(dāng)在根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，用滾齒法產(chǎn)生最終形狀時(shí)，允許以特別簡(jiǎn)單的方式制造小齒輪。
在根據(jù)本發(fā)明方法的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，用深銑法產(chǎn)生最終形狀時(shí)，允許以特別簡(jiǎn)單的方式制造盤形齒輪。
在根據(jù)本發(fā)明方法的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，該方法用作粗銑過程和/或精銑過程，表明了根據(jù)本發(fā)明棒形刀片的多種應(yīng)用可能性。
在根據(jù)本發(fā)明棒形刀片的一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，切割刃輪廓由同一切削面與至少兩個(gè)自由面和頂面的交會(huì)產(chǎn)生，無論在根據(jù)本發(fā)明棒形刀片情況下涉及輪廓鋒利的棒形刀片還是涉及輪廓鋒利且另外成形磨削的棒形刀片，其切割刃輪廓都能簡(jiǎn)單地制造。
要根據(jù)本發(fā)明棒形刀片的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，切割刃輪廓通過兩個(gè)相對(duì)的成一定角度的切削面與至少兩個(gè)自由面和頂面的交會(huì)形成，允許主切割刃上的切削角相互獨(dú)立地最佳選擇。
在根據(jù)本發(fā)明棒形刀片的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，通過將切削面平行于參考平面布置，其中切削角相對(duì)所述參考平面進(jìn)行測(cè)量，允許以簡(jiǎn)單方式把一個(gè)平面作為切削面來實(shí)現(xiàn)第一和第二切割刃具有0°的切削角。
在根據(jù)本發(fā)明棒形刀片的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，第一和第二切割刃具有＞0°的切削角，當(dāng)棒形刀片不是由硬質(zhì)合金，而是由工具鋼構(gòu)成時(shí)，也產(chǎn)生良好的銑削結(jié)果。
在根據(jù)本發(fā)明棒形刀片的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，通過使用兩個(gè)相對(duì)成一定角度的切削面，所述切削面如凸出彎曲的切削面一樣伸向參考平面，其中切削角相對(duì)該參考平面測(cè)量，允許以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)第一和第二切割刃具有＜0°的切削角。這種棒形刀片最好由硬質(zhì)合金構(gòu)成。
在根據(jù)本發(fā)明棒形刀片的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，第一和第二切割刃一個(gè)具有＞0°，另一個(gè)具有＜0°的切削角，這可通過簡(jiǎn)單地把一個(gè)平面作為切削面實(shí)現(xiàn)，其中切削面相對(duì)參考平面向一個(gè)或另一個(gè)方向彎曲，切削角相對(duì)參考平面測(cè)量。
在根據(jù)本發(fā)明棒形刀片的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，在軸中加工出來的切削面是不變的，切削面在磨的時(shí)候不會(huì)一起被磨。還涉及2-齒面磨削刀片或輪廓鋒利的刀片。
在根據(jù)本發(fā)明棒形刀片的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，第一和第二切割刃之間的切削面彎成凹形，在該兩個(gè)切割刃上產(chǎn)生正的切削角。
在根據(jù)本發(fā)明棒形刀片的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，為成形磨削棒形刀片，切削面是待重磨的切削面，涉及3-齒面磨削-棒形刀片或者輪廓鋒利且成形磨削的棒形刀片，這本身具有特別的優(yōu)點(diǎn)。在這種刀片情況下，即在每次重磨以后，切削面和兩個(gè)側(cè)面的自由面重新涂上涂層。這明顯提高了刀片的使用壽命。
下面參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。其中

圖1以正視圖(圖1a)、側(cè)視圖(圖1b)和俯視圖(圖1c)示出了作為根據(jù)本發(fā)明棒形刀片第一實(shí)施例的2-齒面磨削棒形刀片或者輪廓鋒利的棒形刀片，圖2以正視圖(圖2a)、側(cè)視圖(圖2b)和俯視圖(圖2c)示出了作為根據(jù)本發(fā)明棒形刀片第二實(shí)施例、有待重磨的切削面的3-齒面磨削棒形刀片或者輪廓鋒利且成形磨削的棒形刀片，圖3以正視圖(圖3a)和俯視圖(圖3b)示出了作為根據(jù)本發(fā)明棒形刀片第三實(shí)施例的3-齒面磨削棒形刀片或者輪廓鋒利且成形磨削的棒形刀片，其中待重磨的切削面的布置與根據(jù)圖2的實(shí)施形式情況不同，圖4以正視圖(圖4a)和俯視圖(圖4b)示出了作為根據(jù)本發(fā)明棒形刀片第四實(shí)施例、有待重磨的切削面的3-齒面磨削棒形刀片或者輪廓鋒利且成形磨削的棒形刀片，與其它的實(shí)施形式不同，其待重磨的切削面彎成凹形，圖5示出了根據(jù)本發(fā)明棒形刀片的不同實(shí)施形式情況下切削角的大小和位置，并且圖5a對(duì)應(yīng)根據(jù)圖1的實(shí)施例，圖5b對(duì)應(yīng)根據(jù)圖2的實(shí)施例，圖5c對(duì)應(yīng)根據(jù)圖3的實(shí)施例，圖5d對(duì)應(yīng)的實(shí)施例盡管與圖2相應(yīng)，但切削面相對(duì)參考平面反向彎曲，圖5e對(duì)應(yīng)根據(jù)圖4的實(shí)施例，圖5f對(duì)應(yīng)另外未示出的帶有兩相相互成一定角度的切削面的圖1示出了整體用10表示的并且優(yōu)選地由硬質(zhì)合金構(gòu)成的、帶有矩形橫截面的軸12的棒形刀片。棒形刀片10具有端部14和切割刃輪廓，其中所述端部在使用時(shí)從刀頭40的端面42伸出(圖8中所示)，所述切割刃輪廓具有用于凹齒面53的第一切割刃16，用于凸齒面54的第二切割刃18和用于傘齒輪50的齒間隙51的齒間隙底部52的頂切割刃20(圖7中所示)。
切削面22在在第一切割刃16和第二切割刃18之間延伸，其在這里是平面的并且在磨棒形刀片10時(shí)不被重磨。通過切削面22與兩個(gè)自由面17，19以及頂面21的交會(huì)(圖1c)構(gòu)成了切割刃輪廓。例如當(dāng)這些自由面還各有一個(gè)副刀面時(shí)，還可存在兩個(gè)以上的自由面和一個(gè)以上的頂面。第一和第二切割刃16，18設(shè)計(jì)為用于完整切削凹或凸齒面的主切割刃或者成形切割刃，頂切割刃20設(shè)計(jì)為用于完整切削齒間隙底部52，使得用同一個(gè)棒形刀片10在一次銑削操作就能使齒間隙51達(dá)到整個(gè)最終形狀。下面參考圖7和8更詳細(xì)地描述用于銑削螺旋傘齒輪和偏軸傘齒輪的方法。
在圖1中所示的棒形刀片10情況下，涉及所謂的2-齒面磨削-棒形刀片或者輪廓鋒利的棒形刀片，其中在軸12中加工出的切削面22是不變化的，如圖1b中所示。
圖2以和圖1相同的視圖示出了所謂的3-齒面磨削-棒形刀片或者輪廓鋒利且成形磨削的棒形刀片11，其具有要重磨的切削面24，與切削面22不同，該切削面24沒有伸入到軸12內(nèi)。根據(jù)圖2的棒形刀片11的與根據(jù)圖1的棒形刀片10的相應(yīng)部分相符的部分具有相同的附圖標(biāo)記，并且不需要在這里重復(fù)描述。
圖3以正視圖(圖3a)和俯視圖(圖3b)示出了作為根據(jù)本發(fā)明棒形刀片第三實(shí)施例的、帶有要重磨的切削面24的3-齒面磨削棒形刀片或者輪廓鋒利且成形磨削的棒形刀片11。與根據(jù)圖2的實(shí)施例不同，其中圖2為對(duì)齊切削面24示出了一般情況，根據(jù)圖3的實(shí)施例涉及特殊場(chǎng)合，即切削面24定向?yàn)槭沟脙汕懈钊?6和18包括對(duì)稱的比例關(guān)系并產(chǎn)生相同的切削角γs(圖5c中所示)。
與根據(jù)圖2的棒形刀片11相比，在根據(jù)圖3的棒形刀片11的情況下，切削角γs是不同的，根據(jù)下面要更詳細(xì)地描述的圖5，所述切削角γs是在切削面和參考平面B之間在楔形測(cè)量平面內(nèi)測(cè)量的(參看例如圖5a中所示)，其中楔形測(cè)量平面是圖1c，2c，3b，4b和5中的制圖平面。在圖2中，第一和第二切割刃16，18上的切削角γs都不等于0°，而在圖3中都等于0°。
圖4以正視圖(圖4a)和俯視圖(圖4b)示出了作為根據(jù)本發(fā)明棒形刀片第四實(shí)施例、有待重磨的切削面26的3-齒面磨削棒形刀片或者輪廓鋒利且成形磨削的棒形刀片11。與其它的實(shí)施例不同，這里第一和第二切割刃16，18之間的切削面26彎成凹形。在這種情況下，兩個(gè)切割刃16，18產(chǎn)生正的切削角。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明棒形刀片的不同實(shí)施形式情況下切削角γs的大小和位置，并且圖5a對(duì)應(yīng)根據(jù)圖1的棒形刀片10，圖5b對(duì)應(yīng)根據(jù)圖2的棒形刀片11，圖5c對(duì)應(yīng)根據(jù)圖3的棒形刀片11，圖5d對(duì)應(yīng)的棒形刀片11盡管與根據(jù)圖2的相應(yīng)，但切削面24相對(duì)參考平面B反向彎曲，圖5a對(duì)應(yīng)根據(jù)圖4的棒形刀片11，圖5f對(duì)應(yīng)另外未示出的帶有兩相相互成一定角度的切削面24v和24x的棒形刀片11’。
圖5a，5b和5d示出了在圖1或2中對(duì)應(yīng)的棒形刀片10或11的視圖，其中第一和第二切割刃16，18具有的切削角γs中，一個(gè)＞0°，一個(gè)＜0°。
第一切割刃16切削凹齒面53，第二切割刃18切削凸齒面54，因此在兩個(gè)切割刃上的切削角根據(jù)圖5中的視圖用γsv和γsx表示。在根據(jù)圖5a的棒形刀片情況下，切削角γsv＜0°且切削角γsx＞0°。對(duì)于根據(jù)圖5b的棒形刀片11也是同樣。在根據(jù)圖5d的棒形刀片情況下，切削角γsv＞0°且切削角γsx＜0°。
在根據(jù)圖5c的棒形刀片11情況下，第一切割刃16和第二切割刃18的切削角γsv和γsx都為0°。
在根據(jù)圖5e的棒形刀片11情況下，其中切削面24是彎曲的，第一切割刃16和第二切割刃18的切削角γsv和γsx都＞0°。
在根據(jù)圖5f的棒形刀片11’情況下，其中切削面24由兩個(gè)相互成一定角度的切削面24v，24x組成，第一切割刃16由自由面17與切削面24v的交會(huì)構(gòu)成，第二切割刃18由自由面19與切削面24x的交會(huì)構(gòu)成，它們具有的切削角γsv和γsx都＜0°。
所有圖5中示出的實(shí)施例都有共同的特征，即產(chǎn)生非常小的切削角，切削角位于從0°到±10°的范圍內(nèi)。在正切削角情況下，根據(jù)本發(fā)明的棒形刀片可由工具鋼構(gòu)成。在0°或負(fù)切削角情況下，棒形刀片應(yīng)由硬質(zhì)合金構(gòu)成，因?yàn)樵谶@種切削角情況下工具鋼的磨損特征不是特別有利的。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明、與齒間隙51嚙合的棒形刀片10。在切削齒間隙51時(shí)，用同一棒形刀片10的切割刃輪廓一次銑削操作就將齒間隙51加工出整個(gè)最終形狀。通過比較圖7和6能夠立即看出，棒形刀片10代替了由外刀片60和內(nèi)刀片66組成的已知刀片組。已知刀片組的主切割刃61v和67x被同一刀片10的相應(yīng)成形切割刃16或18代替。
圖8a以俯視圖示出了刀頭40，和外刀片60及內(nèi)刀片66，其中已知棒形刀片從刀頭的端面42伸出。刀片60和66設(shè)置在環(huán)49上。刀頭40的旋轉(zhuǎn)方向通過箭頭44給出。刀頭42圍繞軸46旋轉(zhuǎn)。傘齒輪50是盤形齒輪，其圍繞軸56旋轉(zhuǎn)。
圖8b示出了帶有根據(jù)本發(fā)明的棒形刀片10的刀頭40以進(jìn)行比較。除了棒形刀片60，66以外，棒形刀片10還可設(shè)置在根據(jù)圖8a的刀片環(huán)上。在圖8a中，外刀片60加工凹齒面53，內(nèi)刀片66加工齒間隙53的凸齒面54。圖6為圖8a中示圖的細(xì)節(jié)，并示出了刀片60，66還加工齒間隙51的齒間隙底部52。在圖8a和8b中，用單分度法加工傘齒輪50。這意味著，在一次銑削操作中加工齒間隙51，直到齒間隙達(dá)到其希望的最終形狀為止。隨后分度，即傘齒輪50轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距。然后在下一次銑削操作中加工下一個(gè)齒間隙51，直到其完成為止，等等。在圖8b中，用同一個(gè)棒形刀片10加工齒間隙51，根據(jù)圖7，棒形刀片10的第一和第二切割刃16或18貼靠在凹或凸齒面53或54上，頂切割刃20貼靠在齒間隙底部52上。第一和第二切割刃16，18是用于完整切削凹或凸齒面53或54的主切割刃或者成形切割刃，使得用同一個(gè)棒形刀片10在一次銑削操作中加工齒間隙51，直到產(chǎn)生其最終形狀為止。然后分度，并在下一次銑削操作中將下一個(gè)齒間隙51加工出其整個(gè)最終形狀，等等。在此棒形刀片10同樣布置在環(huán)49中，并且從刀頭40的端面42伸出。
可用根據(jù)圖8b的刀頭40和棒形刀片10的布置實(shí)施的根據(jù)本發(fā)明的方法，與根據(jù)圖8a實(shí)施的已知方法的區(qū)別在于，在用切割刃輪廓切削齒間隙51時(shí)，用同一個(gè)棒形刀片10一次銑削操作就將齒間隙51加工出其整個(gè)最終形狀。在根據(jù)本發(fā)明方法的情況下，在刀頭相同的情況下，參與制造傘齒輪50齒部的切割刃數(shù)量比已知方法情況下加倍。每個(gè)棒形刀片10去除的切削量明顯高于每個(gè)已知刀片60或66去除的切削量，因?yàn)樵诟鶕?jù)本發(fā)明的棒形刀片10情況下，所有伸入到齒間隙51內(nèi)的輪廓都參與了切削加工。根據(jù)本發(fā)明的棒形刀片輪廓設(shè)計(jì)方案導(dǎo)致成形切割刃16，16的切削角非常小，并由此導(dǎo)致非常高的切削力，但仍可沒有任何問題地用于目前使用的數(shù)控滾齒機(jī)。
在圖8a和8b中作為傘齒輪分別示出了一個(gè)盤形齒輪。在圖5中選擇的布置方案中，左側(cè)的切割刃16分配給凹齒面，右側(cè)的切割刃18分配給凸齒面，但分配方式可根據(jù)要銑削的工件顛倒過來，如圖8中的視圖所示。
根據(jù)本發(fā)明的全切削棒形刀片的應(yīng)用領(lǐng)域雖然主要是單分度法或圓弧法，但根據(jù)本發(fā)明的棒形刀片還可用于連續(xù)的方法。
因?yàn)樗性诘额^40上安裝的根據(jù)本發(fā)明的棒形刀片10都參與產(chǎn)生傘齒輪齒部的最終形狀，所以與根據(jù)圖8a的已知方法相比，根據(jù)本發(fā)明的方法具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即可明顯減少加工時(shí)間(可達(dá)50％)，同時(shí)單個(gè)棒形刀片的磨損也明顯減少。
附圖標(biāo)記10棒形刀片11棒形刀片11’ 棒形刀片14端部16第一切割刃17自由面18第二切割刃19自由面20頂切割刃21頂面22切削面24切削面24v 切削面24x 切削面26切削面40刀頭42端面44刀頭旋轉(zhuǎn)方向46軸49環(huán)50傘齒輪51齒間隙52齒間隙底部53凹齒面54凸齒面55齒面56軸60外刀片61v 主切割刃
61x副切割刃66 內(nèi)刀片67v副切割刃67x主切割刃B 參考平面γs切削角γsv相對(duì)凹齒面的切削角γsx相對(duì)凸齒面的切削角權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.用輪廓鋒利的或者輪廓鋒利且成形磨削的棒形刀片銑削螺旋傘齒輪和偏軸傘齒輪的方法，其中棒形刀片各有一個(gè)軸并且在軸端部具有切割刃輪廓，用所述切割刃輪廓在齒間隙內(nèi)切削第一齒面，至少一部分齒間隙底部和與第一齒面相對(duì)的第二齒面的至少一部分，其特征在于，用棒形刀片的切割刃輪廓在一次銑削操作中完整地，即不是僅部分地，切削待銑削傘齒輪的每個(gè)齒間隙的第一齒面、齒間隙底部和與第一齒面相對(duì)的第二齒面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，用滾齒法做出最終形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，用深銑法做出最終形狀。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，其作為粗加工過程和/或作為精加工過程實(shí)施。
5.用于銑削螺旋傘齒輪和偏軸傘齒輪的輪廓鋒利的或者輪廓鋒利且成形磨削的棒形刀片，帶有軸和在軸端部通過至少一個(gè)切削面、至少兩個(gè)自由面和至少一個(gè)頂面的交會(huì)形成的切割刃輪廓，為制造齒間隙，切割刃輪廓具有用于第一齒面的第一切割刃，用于與第一齒面相對(duì)的第二齒面的至少一部分的第二切割刃和用于至少一部分齒間隙底部的頂切割刃，其特征在于，第一和第二切割刃(16，18)設(shè)計(jì)為用于完整切削第一或第二齒面(53，54)的切割刃，頂切割刃(20)設(shè)計(jì)為用于完整切削齒間隙底部(52)的切割刃，使得用同一個(gè)棒形刀片(10，11，11’)一次銑削操作就將齒間隙(51)加工出整個(gè)最終形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的棒形刀片，其特征在于，切割刃輪廓由同一切削面(22，24，26)與至少兩個(gè)自由面(17，19)和頂面(21)的交會(huì)形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的棒形刀片，其特征在于，切割刃輪廓由互成一定角度的兩個(gè)切削面(24v，24x)與至少兩個(gè)自由面(17，19)和頂面(21)的交會(huì)形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6的棒形刀片，其特征在于，第一和第二切割刃(16，18)具有的切削角(γsv，γsx)都為0°。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6的棒形刀片，其特征在于，第一和第二切割刃(16，18)具有的切削角(γsv，γsx)都＞0°。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6的棒形刀片，其特征在于，第一和第二切割刃(16，18)具有的切削角(γsv，γsx)都＜0°。
11.根據(jù)權(quán)利要求5至7之一的棒形刀片，其特征在于，第一和第二切割刃(16，18)具有的切削角(γsv，γsx)中，一個(gè)＞0°，一個(gè)＜0°。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的棒形刀片，其特征在于，在軸(12)中不變地加工出來切削面(22)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的棒形刀片，其特征在于，在第一和第二切割刃(16，18)之間的切削面(26)彎成凹形。
14.根據(jù)權(quán)利要求5至11或13之一的棒形刀片，其特征在于，為成形磨削棒形刀片(10)，切削面或者各個(gè)切削面(24，26；24v，24x)是要重磨的切削面。
15.在用刀頭(40)銑削螺旋傘齒輪和偏軸傘齒輪的方法中，根據(jù)權(quán)利要求5至14之一的輪廓鋒利的或者輪廓鋒利且另外成形磨削的至少一個(gè)棒形刀片(10，11，11’)的使用，其中棒形刀片(10，11，11’)在刀頭(40)的端面(42)中布置在一個(gè)環(huán)上，在使用時(shí)軸(12)的端部從刀頭(40)的端面(42)伸出。
權(quán)利要求
1.用輪廓鋒利的或者輪廓鋒利且成形磨削的棒形刀片銑削螺旋傘齒輪和偏軸傘齒輪的方法，其中棒形刀片各有一個(gè)軸并且在軸端部具有切割刃輪廓，用所述棒形刀片在齒間隙內(nèi)切削第一齒面，齒間隙底部的至少一部分和與第一齒面相對(duì)的第二齒面的至少一部分，其特征在于，為銑削傘齒輪使用至少一個(gè)棒形刀片，用該棒形刀片通過一次完整的銑削操作將各齒間隙加工出整個(gè)最終形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，用滾齒法做出最終形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，用深銑法做出最終形狀。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，其作為粗加工過程和/或作為精加工過程實(shí)施。
5.用于銑削螺旋傘齒輪和偏軸傘齒輪的輪廓鋒利的或者輪廓鋒利且成形磨削的棒形刀片，帶有軸和在軸端部通過至少一個(gè)切削面、至少兩個(gè)自由面和至少一個(gè)頂面的交會(huì)形成的切割刃輪廓，為制造齒間隙，切割刃輪廓具有用于第一齒面的第一切割刃，用于與第一齒面相對(duì)的第二齒面的至少一部分的第二切割刃和用于至少一部分齒間隙底部的頂切割刃，其特征在于，第一和第二切割刃(16，18)設(shè)計(jì)為用于完整切削第一或第二齒面(53，54)的切割刃，頂切割刃(20)設(shè)計(jì)為用于完整切削齒間隙底部(52)的切割刃，使得用同一個(gè)棒形刀片(10，11，11’)一次銑削操作就將齒間隙(51)加工出整個(gè)最終形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的棒形刀片，其特征在于，切割刃輪廓由同一切削面(22，24，26)與至少兩個(gè)自由面(17，19)和頂面(21)的交會(huì)形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的棒形刀片，其特征在于，切割刃輪廓由互成一定角度的兩個(gè)切削面(24v，24x)與至少兩個(gè)自由面(17，19)和頂面(21)的交會(huì)形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6的棒形刀片，其特征在于，第一和第二切割刃(16，18)具有的切削角(γsv，γsx)都為0°。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6的棒形刀片，其特征在于，第一和第二切割刃(16，18)具有的切削角(γsv，γsx)都＞0°。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6的棒形刀片，其特征在于，第一和第二切割(16，18)具有的切削角(γsv，γsx)都＜0°。
11.根據(jù)權(quán)利要求5至7之一的棒形刀片，其特征在于，第一和第二切割(16，18)具有的切削角(γsv，γsx)中，一個(gè)＞0°，一個(gè)＜0°。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的棒形刀片，其特征在于，在軸(12)中不變地加工出來切削面(22)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的棒形刀片，其特征在于，在第一和第二切割刃(16，18)之間的切削面(26)彎成凹形。
14.根據(jù)權(quán)利要求5至11或13之一的棒形刀片，其特征在于，為成形磨削棒形刀片(10)，切削面或者各個(gè)切削面(24，26；24v，24x)是要重磨的切削面。
15.在用刀頭(40)銑削螺旋傘齒輪和偏軸傘齒輪的方法中，根據(jù)權(quán)利要求5至14之一的輪廓鋒利的或者輪廓鋒利且另外成形磨削的至少一個(gè)棒形刀片(10，11，11’)的使用，其中棒形刀片(10，11，11’)在刀頭(40)的端面(42)中布置在一個(gè)環(huán)上，在使用時(shí)軸(12)的端部從刀頭(40)的端面(42)伸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于銑削螺旋傘齒輪和偏軸傘齒輪的方法和棒形刀片(10)。棒形刀片(10)在軸(12)的端部(14)具有由至少一個(gè)切削面(24)、至少兩個(gè)自由面(17，19)和至少一個(gè)頂面(21)的交會(huì)形成的切割刃輪廓，為制造齒間隙，切割刃輪廓具有用于第一齒面的第一切割刃(16)，用于與第一齒面相對(duì)的第二齒面的第二切割刃(18)和用于齒間隙底部的頂切割刃。第一和第二切割刃(16，18)設(shè)計(jì)為完整切削第一或第二齒面的主切割刃。頂切割刃(20)設(shè)計(jì)為用于完整切削齒間隙的底部，使得用同一個(gè)棒形刀片(10)一次銑削操作就將齒間隙加工出整個(gè)最終形狀。因?yàn)榘粜蔚镀?10)實(shí)現(xiàn)的外刀片和內(nèi)刀片的功能，所以由此在同樣刀頭情況下，參與制造齒間隙的切割刃數(shù)量加倍。
文檔編號(hào)B23F21/22GK1758980SQ200480006249
公開日2006年4月12日 申請(qǐng)日期2004年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月22日
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