專利名稱：全點寬度的切削刀片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于切齒的切削刀片以及相關(guān)的切齒的工件。
背景技術(shù)：
在制造錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪中，眾所周知的是使用平面銑刀型的刀具來 展成(generating)和非展成(non —generating)齒輪切削過程。在平面銑刀型 刀具中，切削刀片布置在刀具頭上，這樣，刀具的每一切削循環(huán)(例如，插入 或饋入以及滾動)就可形成一個齒槽。刀具必須退出，而工件變位到下一齒槽 位置，以便形成下一齒槽。利用平面銑刀，在循環(huán)過程中平面銑刀型刀具的所 有切削刀片通過齒槽，直到形成理想的齒槽幾何形狀(以及由此的齒面幾何 形)。
平面銑刀包括多個從刀具頭的前面或周緣突出出來的刀片，其中，切削刀 片布置在圍繞刀具頭的旋轉(zhuǎn)軸線的一個或多個同心圓內(nèi)。切削刀片類型可以是 通常稱之為由一定長度的桿材制成的棒型或桿形刀片(例如，授予Fountain 的US 4,137,001、授予Blakesley的US 4,575,285、授予Stadtfeld等人的US 6,120,217、或授予Kotthaus的US 3,760,476)。切削刀片也可以是鏟齒型的(例 如，授予Whitmore的US 3,192,604或授予Blakesley等人的US 3,268,980)。 這兩種類型可以用合適的材料制成，諸如高速鋼(HSS)或碳化物，刀片可以 有一個或多個表面涂以耐磨損的涂層，例如，TiN、 TiAIN、 AITiN等，它們 均為技術(shù)人員所熟知的。
通常在平面銑刀刀具中， 一組用于切削工作齒輪輪齒的凸出齒面的"內(nèi)側(cè)" 刀片布置在離刀具頭軸線的第一半徑處，而一組用于切削同樣齒空間內(nèi)的凹陷 齒面的"外側(cè)"刀片布置在較大的第二半徑處。這種類型刀具的實例可見授予 Wildhaber的US 2,024,494或授予Fountain的US 4,137,001。在某些刀具中， 包括有單獨的底部刀片來切削齒槽的底部(例如，授予Kotthaus的US
3,760,476)，而在另一些刀具中，內(nèi)側(cè)和外側(cè)切削刀片包括也切削齒槽底部的 切削部分(例如，授予Spear的US 4,278,370)?；蛘?，也可使用切削凹陷側(cè)、 凸出側(cè)和齒槽底部(即，全部齒槽)的切削刀片。授予Gleason的US 1,236,834、 授予Wildhaber的US 1，667，299、或授予Ribbeck的WO 2004/103624中示出了
這種類型刀具的實例。
在使用具有內(nèi)側(cè)切削刀片和外側(cè)切削刀片的刀具生產(chǎn)齒輪時，切削刀片不 均勻的磨損是一顯著的問題，因為刀片的某些區(qū)域經(jīng)受磨損會比其它區(qū)域更早 壞掉。使用具有切削全部齒槽的刀片的刀具，傾向于形成大的切屑，這會造成 切屑流的問題，且不能實現(xiàn)如此刀具的修整，因為重新定位切削刀片來修整切 削刀片的一切削側(cè)也將會影響到其它切削側(cè)的位置，因此，可能造成其它側(cè)偏 移出最佳的切削位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種平面銑削用的切削刀片，其中，切削刀片構(gòu)造成沿著刀 片切削端的一部分(即，主部分)切削齒槽的預(yù)定最后尺寸，并沿著切削端的 其余部分(即，副部分)切削掉比齒槽的預(yù)定最后尺寸少的量的其余齒槽。本 發(fā)明切削刀片的結(jié)構(gòu)提供了在眾刀片切削刃中分配切削載荷，還在齒槽中提供 了足夠的間隙，由此，切削刀片可以重新定位以允許修整刀具，尤其是對于主 部分。


圖1是用于生產(chǎn)齒輪的平面銑削過程的視圖。 圖2是齒輪齒槽的代表性圖。
圖3示出在平面銑削過程中現(xiàn)有技術(shù)用于切削齒輪的一種類型切削刀片的
切削位置。
圖4示出在平面銑削過程中現(xiàn)有技術(shù)用于切削齒輪全部齒槽的切削刀片。 圖5示出本發(fā)明切削刀片定位成從一齒槽中去除一部分的原材料。 圖6示出本發(fā)明切削刀片定位成從一齒槽中去除另一部分的原材料。 圖7示出在平面銑削過程中圖5和圖6的用于切削齒輪的切削刀片的切削
位置。
具體實施例方式
現(xiàn)將參照僅以示例方式代表本發(fā)明的優(yōu)選實施例來討論本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi) 容。在附圖中，相同的標(biāo)號將用來表示相同的元件。
圖1示出使用內(nèi)側(cè)切削刀片和外側(cè)切削刀片的平面銑削過程。齒槽2正形
成在工件20 (諸如螺旋形的錐齒輪)的相鄰輪齒8、 10的相對齒表面4、 6之 間。具有圍繞圓心為C的圓布置的交替內(nèi)側(cè)切削刀片24和外側(cè)切削刀片26 的平面銑削刀具22 (僅示出一部分)，沿R方向轉(zhuǎn)動，從而當(dāng)?shù)毒呦鄬τ诠?件饋送到預(yù)定的全深度位置時，刀具上的所有切削刀片都通過齒槽2。內(nèi)側(cè)切 削刀片24切削輪齒10的縱向凸出形狀的齒面6，而外側(cè)切削刀片26切削輪 齒8的縱向凹陷形狀的齒面4。
圖2示出齒輪中的齒槽2的大致的橫截面形，諸如圖1的齒輪20。齒槽2 包括相鄰輪齒8、 10的相對側(cè)4、 6，還包括底部12和半徑部分14和16。
圖3在交疊的視圖中示出現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)側(cè)切削刀片24和外側(cè)切削刀片26 相繼通過齒槽2時的相應(yīng)位置。圖中可見，內(nèi)側(cè)切削刀片24包括壓力角切削 刃30，其用于切削輪齒10的凸出表面6，還包括末端刃32以及壓力半徑刃部 分34，前者用于切削齒槽2的底部12的一部分，后者用于切削對應(yīng)的齒槽半 徑16。內(nèi)側(cè)切削刀片24還包括不切削齒表面的間隙側(cè)36。還可見外側(cè)切削刀 片26包括壓力角切削刃40，其用于切削輪齒8的凹陷表面4，且還包括末端 刃42以及壓力半徑刃部分44，前者用于切削齒槽2的底部12的一部分，后 者用于切削對應(yīng)的齒槽半徑14。外側(cè)切削刀片26還包括間隙側(cè)46。
圖4示出另一用于平面銑削的現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)，其中，每個通過齒槽2的 切削刀片50切削齒槽的兩側(cè)4、 6以及齒槽2的底部12和半徑部分14、 16。 換言之，圖4的切削刀片是全槽刀片，其特征是每個切削刀片50用兩個側(cè)切 削刃52、 54以及用末端切削刃56和半徑切削刃部分58、 59進行切削。
如上所述，釆用具有如圖3所示的內(nèi)側(cè)切削刀片和外側(cè)切削刀片的刀具， 切削刀片不均勻的磨損是顯著的問題，因為刀片的某些區(qū)域，諸如壓力半徑切 削刃部分34、 44由于較高的切削載荷尤其經(jīng)受磨損，且會比其它區(qū)域更早壞
掉。使用具有切削全部齒槽的刀片的刀具，例如如圖4所示，傾向于形成大的 切屑，這會造成切屑流的問題。還有不能實現(xiàn)這種刀具的修整，因為重新定位 切削刀片來修整切削刀片的一切削側(cè)刃也將會造成其它切削側(cè)偏移出最佳的 切削位置。此外，具有兩側(cè)上的切削刃的切削刀片通常包括零前傾面角，它對 于切削不是最佳的。
本發(fā)明人業(yè)已發(fā)現(xiàn)，通過在切削刀片上包括更多包圍的切削區(qū)域，其在尺 寸上接近一全齒槽的切削刀片，但在切削刀片的一側(cè)上提供了某些間隙，由此 可以減小不均勻的刀片磨損，切削刀片保持能夠被修整，且可包括前傾角和/ 或鉤形角。
圖5-7中示出了本發(fā)明的切削刀片。在圖5中，示出內(nèi)側(cè)切削刀片60，其 包括壓力角切削刃62、壓力半徑切削刃部分64和末端切削刃部分66 (合在一 起，是"主"的切削刃部分)，它們一起分別地將齒槽2的側(cè)面6、半徑16 和全部的底部12切削成預(yù)定形狀或幾何形狀，例如，符合要求的粗糙形狀(留 下的原材料容差作其后的研磨)或符合要求的完工形狀，這兩種形狀中的任何 一種可以理解為圖2中示例的齒槽2形狀。也應(yīng)理解到本發(fā)明并不局限于該種 齒槽2的形狀，而是也可適用于通過展成的或非展成的平面銑削而形成的任何 的齒槽形狀或幾何形狀。
本發(fā)明的切削刀片還包括另一半徑切削部分68 (即，間隙半徑切削刃)， 它的尺寸小于形成預(yù)定半徑14所需要的尺寸。因此，間隙半徑切削刃68"粗 糙地"將其它齒槽半徑14切削成接近于預(yù)定形狀的形狀，但在預(yù)定齒槽半徑 部分14和間隙半徑切削刃68之間留下一段距離67，其包括多余的原材料。 切削刀片60還包括也是切削刃的間隙側(cè)69，沿著其全長或部分長度，粗糙地 切削出齒槽2的其它齒面4。間隙半徑切削刃68和間隙側(cè)69上的任何切削刃 限定了 "副"切削刃部分。
當(dāng)然，以上討論同樣適用于圖6中所示的外側(cè)切削刀片70，其中切削刀片 包括壓力角切削刃72、半徑切削刃74和末端切削刃76 (合在一起，是"主" 的切削刃部分)，它們一起分別地將齒槽2的側(cè)面4、半徑14和整個底部12 切削成一預(yù)定形狀或尺寸，例如符合要求的粗草形狀(留下的原材料容差作其 后的研磨)或符合要求的完工形狀，這兩種形狀中的任何一種也可以理解為圖2中實例的齒槽2形狀。
本發(fā)明的切削刀片70還包括其它的半徑切削刃部分78 (即，間隙半徑切 削刃)，它的尺寸小于形成預(yù)定半徑16所需要的尺寸。因此，間隙半徑切削 刃78 "粗糙地"將其它齒槽半徑16切削成接近于預(yù)定形狀的形狀，但在預(yù)定 齒槽半徑部分16和間隙半徑切削刃78之間留下一段距離77，其包括多余的 原材料。切削刀片60還包括也是切削刃的間隙側(cè)69，沿著其全長或部分長度， 粗糙地切削出齒槽2的其它齒面4。間隙半徑切削刃78和間隙側(cè)79上的任何 切削刃定義了 "副"切削刃部分。
在粗糙切削出的齒槽半徑處(例如，圖5中的67或圖6中的77)進行切 削之后留下的原材料量(即，距離)，根據(jù)諸如齒輪和/或切削刀片設(shè)計的參 數(shù)可以是任何的數(shù)量，這樣的參數(shù)包括足夠的刀片強度和/或切削刃支承、切 削刀片的磨損趨勢，齒輪是否將經(jīng)受精整工序、修整所需要的槽公差量等。然 而，切削后保持在粗糙切肖ij出的齒槽半徑內(nèi)的原材料量較佳地約為 0.002-0.0002英寸(0.051-0.0051mm)。
間隙刃69和79顯示為具有不同的構(gòu)造，但本發(fā)明并不局限于這樣的構(gòu)造。 間隙刃可以是如圖5所示的直的、弧形的，或可以如圖6所示地沿著齒面輪廓 的全部或僅一部分，更加緊密地跟從齒形表面的輪廓。如果需要的話，間隙切 削刃可以在某一距離處與齒側(cè)腹外形間隔開與距離67或77相同或大致相同的 距離，或到齒面外形表面的距離可變。間隙半徑切削刃(例如，68、 78)以及 任何間隙側(cè)切削刃(例如，69、 79)不形成最后要求的齒輪幾何形狀。
利用本發(fā)明的構(gòu)造，壓力角切削刃和壓力半徑切削刃以現(xiàn)有技術(shù)中公知的 同樣方式切削齒槽。然而，擴展的末端刃以及間隙半徑切削刃和可供選擇地間 隙切削刃本身在切削刀片上提供平衡的載荷。例如，看一下現(xiàn)有技術(shù)的圖3， 由于內(nèi)側(cè)切削刀片或外側(cè)切削刀片通過齒槽，所以，幾乎所有切削都發(fā)生在切 削刀片的壓力角刃、半徑刃部分和末端部分處。然而，相應(yīng)間隙刃和齒槽相對 側(cè)之間的區(qū)域不與切削刀片接觸。通過齒槽的下一切削刀片遇到相同的狀況， 但只在槽的另一側(cè)上。在任一情況中，壓力側(cè)半徑刃附近的切削載荷很高，刀 片在此區(qū)域內(nèi)的磨損更加普遍。根據(jù)本發(fā)明，通過齒槽的每個切削刀片沿著切 削刀片的較大部分去除大約相同量的原材料。因此，切削載荷更加均勻和總體
地減小。
如上所述，由于副切削刃部分不切削到齒槽的最終要求的幾何形狀，提供 足夠的刀片間隙(例如，距離67或77)，以使本發(fā)明的切削刀片可以修整。 壓力角切削刃可以調(diào)整到合適的位置，由于切削刀片的尺寸在間隙半徑切削刃
68、 78處減小，所以不會不利地影響到間隙切削刃或間隙半徑切削刃的功能 或用途(這采用全槽切削刀片是不可能的)。實際切削部位和齒槽的預(yù)定的或 要求的部位之間的距離67、 77允許切削刀片運動，因此提供修整的機會。
盡管參照優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)該理解到本發(fā)明不局限于其細(xì) 節(jié)。本發(fā)明意圖包括與本發(fā)明主題相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所認(rèn)識到的、 不背離附后權(quán)利要求書的精祌和范圍的各種修改。
權(quán)利要求
1.一種在平面銑削過程中用來在工件上的相鄰齒之間形成齒槽的切削刀片，所述齒槽具有預(yù)定的形狀，所述切削刀片包括切削端，具有壓力角切削刃、壓力半徑切削刃、末端切削刃、間隙半徑切削刃以及間隙側(cè)，所述壓力角切削刃、壓力半徑切削刃和末端切削刃形成主切削刃，且尺寸設(shè)置成將所述齒槽的對應(yīng)的各側(cè)、半徑和底部切削成預(yù)定的形狀，至少所述間隙半徑切削刃形成副切削刃，且尺寸設(shè)置成小于將所述齒槽的對應(yīng)半徑部分切削成所述預(yù)定形狀所需的尺寸，其中，在用所述副切削刃進行切削過程中，所述間隙半徑切削刃和所述預(yù)定形狀的齒槽的所述對應(yīng)半徑部分之間存在距離。
2. 如權(quán)利要求1所述的切削刀片，其特征在于，還包括沿著所述間隙側(cè)的 至少一部分長度的切削刃，所述間隙側(cè)切削刃形成所述副切削刃的一部分。
3. 如權(quán)利要求1所述的切削刀片，其特征在于，是內(nèi)側(cè)切削刀片。
4. 如權(quán)利要求1所述的切削刀片，其特征在于，是外側(cè)切削刀片。
5. 如權(quán)利要求2所述的切削刀片，其特征在于，所述間隙側(cè)切削刃的尺寸 設(shè)置成小于將所述齒槽的對應(yīng)側(cè)部分切削成預(yù)定形狀所需的尺寸，其中，在用 所述副切削刃進行切削過程中，所述間隙側(cè)切削刃和所述預(yù)定形狀的齒槽的所 述對應(yīng)側(cè)部分之間存在距離。
6. 如權(quán)利要求5所述的切削刀片，其特征在于，所述間隙側(cè)切削刃距離的 尺寸是變化的。
7. 如權(quán)利要求5所述的切削刀片，其特征在于，所述間隙側(cè)切削刃距離和 所述間隙半徑切削刃距離相等。
8. 如權(quán)利要求1所述的切削刀片，其特征在于，所述距離在0.002-0.0002英寸范圍內(nèi)。
9. 一種在平面銑削過程中用來在工件上的相鄰齒之間形成齒槽的切削刀 片，所述齒槽具有預(yù)定的形狀，所述切削刀片包括切削端，具有壓力角切削刃、壓力半徑切削刃、末端切削刃、間隙半徑 切削刃以及間隙側(cè)切削刃，所述壓力角切削刃、壓力半徑切削刃和末端切削刃形成主切削刃，且尺 寸設(shè)置成將所述齒槽的對應(yīng)的各側(cè)、半徑和底部切削成預(yù)定的形狀，所述間隙半徑切削刃和所述間隙側(cè)切削刃形成副切削刃，且尺寸設(shè)置成 小于將所述齒槽的對應(yīng)半徑部分切削成所述預(yù)定形狀所需的尺寸，其中，在用 所述副切削刃進行切削過程中，所述間隙半徑切削刃和間隙側(cè)切削刃與所述預(yù) 定形狀的齒槽的所述對應(yīng)的相應(yīng)半徑部分和齒面表面之間存在距離。
10. 如權(quán)利要求9所述的切削刀片，其特征在于，所述間隙側(cè)切削刃距離的 尺寸是變化的。
11. 如權(quán)利要求9所述的切削刀片，其特征在于，所述間隙側(cè)切削刃距離和 所述間隙半徑切削刃距離相等。
12. 如權(quán)利要求9所述的切削刀片，其特征在于，所述距離在0.002-0.0002英寸范圍內(nèi)。
13. —種在平面銑削過程中用來在工件上的相鄰齒之間形成齒槽的切削刀 片，所述齒槽具有預(yù)定的形狀，所述切削刀片包括切削端，具有壓力角切削刃、壓力半徑切削刃、末端切削刃、間隙半徑 切削刃以及間隙側(cè)切削刃，所述壓力角切削刃、壓力半徑切削刃和末端切削刃形成主切削刃，且尺 寸設(shè)置成將所述齒槽的對應(yīng)的各側(cè)、半徑和底部切削成預(yù)定的形狀，所述間隙半徑切削刃和所述間隙側(cè)切削刃形成副切削刃，且尺寸設(shè)置成 小于將所述齒槽的對應(yīng)半徑部分切削成所述預(yù)定形狀所需的尺寸，其中，在用 所述副切削刃進行切削過程中，所述間隙半徑切削刃和間隙側(cè)切削刃與所述預(yù) 定形狀的齒槽的所述對應(yīng)的各半徑部分和齒面表面之間存在距離，其中，所述 間隙側(cè)切肖U刃距離和所述間隙半徑切削刃距離相等。
全文摘要
一種平面銑削用的切削刀片(60、70)，其中，切削刀片構(gòu)造成沿著刀片(62、64、66；72、74、76)切削端的一部分(即，主切削刃部分)切削齒槽(2)的預(yù)定最后尺寸，并沿著切削端(68、69；78、79)的其余部分(即，副切削刃部分)切削掉比齒槽的預(yù)定最后尺寸少的量的齒槽其余部分。本發(fā)明切削刀片的結(jié)構(gòu)提供了在眾刀片切削刃中分配切削載荷，還在齒槽中提供了足夠的間隙(67；77)，由此，切削刀片可以重新定位以允許修整刀具，尤其是對于主部分。
文檔編號B23F21/22GK101208170SQ200680022764
公開日2008年6月25日 申請日期2006年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月27日
發(fā)明者E·D·厄維, R·瑞特, U·蓋瑟 申請人:格里森工場