專利名稱：制造直齒錐齒輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及錐齒輪的制造，尤其是直齒錐齒輪的制造。
技術(shù)背景已知通過一對(duì)傾斜的旋轉(zhuǎn)切削工具來生產(chǎn)直齒錐齒輪、以及斜齒錐齒輪、 面連接器以及花鍵部件，所述一對(duì)工具的旋轉(zhuǎn)切削刀片有效地互鎖以在工件上 同時(shí)切削相同的齒距。在授予Wildhaber的美國專利第2，586，451、授予Carlsen 的美國專利第2,567,273和2,775,921、授予Spear的美國專利第2,947,062 或在格里森工廠(Gleason Works)出版的"102號(hào)直齒錐齒輪Coniflex⑧滾 銑器"的公司手冊(cè)中可以看到這種類型加工的實(shí)例?？赏ㄟ^非滾銑工藝來形成直齒錐齒輪，其中傾斜工具插入工件以形成齒 槽，該齒槽的齒廓面與刀片切削刃的形式相同。或者，可這樣滾銑齒面，其中 傾斜刀具承載在機(jī)床托架上，該托架將工具和工件一起滾動(dòng)以在工件上形成所滾銑的廓面。在任一種情況下，工具都可包括相對(duì)于切削工具旋轉(zhuǎn)平面以微小 角度(例如3。)設(shè)置的切削刃。這種傾斜的切削刃與工具的傾斜相結(jié)合，在 齒槽的端部去除更多的材料，由此導(dǎo)致用于齒承載定位的齒面的縱向彎曲(即 縱向松弛(ease-off))。從授予Elbertz的美國專利第2,342,129中還已知提供了用于切削直齒錐 齒輪的機(jī)床和工藝，其中使用單個(gè)工具來切削齒槽的第一部分，隨后將工 具或工件180°再定位并接著使用工具切削齒槽的其余部分。工具相對(duì)于工 件的路徑由主表面和引導(dǎo)件控制。假如工具沒有傾斜，則Elbertz的工藝不 可能有縱向隆起，且切削工具會(huì)由此在齒端切削得較淺從而在齒端部留下多余的金屬。此外對(duì)于Elbertz來說，180°再定位工作臺(tái)或工具頭是耗時(shí) 的，且由于將工作臺(tái)或工具頭移動(dòng)相當(dāng)大的行進(jìn)距離來加工整個(gè)齒槽而自 身導(dǎo)致加工不精確。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種在多軸線計(jì)算機(jī)控制機(jī)床上生產(chǎn)直齒錐齒輪等，其中在加 工過程中使用一個(gè)工具。


圖1示出了互鎖布置的一對(duì)傾斜刀具在工件上切削齒槽。 圖2是實(shí)施本發(fā)明方法的機(jī)床的實(shí)例。 圖3示出了基本錐齒輪滾銑機(jī)床。圖4示出了互鎖刀具裝置的上部刀具從機(jī)械直齒錐齒輪滾銑機(jī)床的總體 參數(shù)項(xiàng)(summary item)到基本機(jī)床設(shè)定的的轉(zhuǎn)換。 圖5示出了以相反方式安裝切削盤。圖6示出了機(jī)械加工機(jī)床和自由型(free form)機(jī)床的滾銑滾動(dòng)范圍的比較。圖7示出了齒面的上部切割和齒面的下部切割之間的過渡旋轉(zhuǎn)。 圖8示出了用于使工件和切削刀具配合的矢量進(jìn)給方法。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)將參照僅示例性的表示本發(fā)明的附圖討論本發(fā)明的細(xì)節(jié)。在附圖中，相 同的部件用相同的標(biāo)號(hào)來表示。盡管將參照直齒錐齒輪對(duì)較佳實(shí)施例進(jìn)行討 論，但本發(fā)明并不限于此，而是想要包括類似類型的有齒構(gòu)件，例如錐齒輪、 面連接器和花鍵軸。圖1示出了具有用于在工件8上切削齒槽的切割刀片6的一對(duì)傾斜旋轉(zhuǎn)盤 刀具2、 4 (通常稱為上部刀具和下部刀具)的現(xiàn)有技術(shù)布置。刀具2可圍繞軸 線12轉(zhuǎn)動(dòng)且刀具4可圍繞軸線10轉(zhuǎn)動(dòng)。在常規(guī)機(jī)械托架型機(jī)床上的滾銑過程 中，傾斜刀具2， 4通常進(jìn)給到工件內(nèi)預(yù)定深度，并以與工件8的旋轉(zhuǎn)同步的方式開始機(jī)床托架(未示出)的滾銑滾動(dòng)以滾銑出齒廓面14、 16。本發(fā)明考慮了在任何所謂的6軸線CNC齒輪制造機(jī)床(通常稱為"自由 形式"機(jī)床)上切削直齒錐齒輪，這些機(jī)床為諸如美國專利第6,712,566、 4,981,402或5,961,260中所揭示的機(jī)床。圖2示出了美國專利第6,712,566 中揭示的類型的機(jī)床20，其內(nèi)容以參見的方式納入本文。盡管迄今為止揭 示的這些類型的機(jī)床使用面銑或滾銑型刀具(其中切削刀片從刀具頭的前 表面突出)生產(chǎn)螺旋形錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪，但本發(fā)明人現(xiàn)發(fā)現(xiàn)具有徑 向延伸切削刀片的單個(gè)切削盤，諸如圖1中的刀具2或4，可設(shè)置在諸如圖 2的機(jī)床之類的機(jī)床上，并以可生產(chǎn)直齒錐齒輪的方式操作。現(xiàn)將描述圖2的機(jī)床20。為了便于觀察各機(jī)床部件，圖2示出了不帶 門和外部金屬板的本發(fā)明機(jī)床。機(jī)床20包括單個(gè)固定的柱體24，該柱體較 佳地是諸如鑄鐵或礦物鑄件之類的單體結(jié)構(gòu)，但也可用諸如多個(gè)金屬板(例 如鋼或鑄鐵)或多個(gè)單獨(dú)的框架構(gòu)件(諸如角柱和支承構(gòu)件)之類的其它 構(gòu)件裝配而成。柱體24包括以所要求的角度定向的第一側(cè)26和第二側(cè)28， 較佳的是它們相互垂直。第一和第二側(cè)各包括寬度和高度(如圖2所示)。 或者，單體式柱體24可包括具有非平面?zhèn)鹊男问?，諸如大致圓柱形柱體。第一側(cè)26包括可圍繞軸線Q旋轉(zhuǎn)的第一心軸30并較佳地由直接驅(qū)動(dòng) 電動(dòng)機(jī)32驅(qū)動(dòng)，該電動(dòng)機(jī)32較佳的是液體冷卻并較佳地安裝在前部和后 部心軸軸承(未示出)后面。心軸30可樞轉(zhuǎn)地固定到心軸支承件31上， 該心軸支承件31隨著心軸30可沿第一側(cè)26的寬度的方向Z在附連到柱體 24上的導(dǎo)軌34上移動(dòng)。心軸30沿方向Z的運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)36通過直接聯(lián) 接滾珠絲杠(未示出)或通過直接驅(qū)動(dòng)來提供。切削或磨削工具38 (示出為切削刀具)通過安裝裝置39可拆卸地安裝到 心軸30上。切削工具38是單個(gè)刀具，且較佳的是所示的圖1的刀具2或4的 類型，它包括從工具本體的周界徑向(相對(duì)于工具的旋轉(zhuǎn)軸線)突出的多個(gè)切 削刀片。圖7示出了切削刀片80，該刀片80包括切削刃82、前表面84、間隙 刃86、間隙側(cè)表面88、尖端90和背面92。圖8是圖7的后視圖，并示出了背 面92、尖端90、切削刃82和切削側(cè)表面94。工具38的切削刀片還較佳的包 括設(shè)置成相對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)表面成微小角度(例如3。 一4° )的切削刃，因此使刀具略微呈盤形形狀。該角稱為"盤角"且在圖8中由D表示。如上所述，第一心軸30附連到心軸支承件31上，使得可能發(fā)生心軸圍繞 樞轉(zhuǎn)軸線F的任何樞轉(zhuǎn)，以及因此工具38也同樣樞轉(zhuǎn)。心軸支架33通過至少 一個(gè)(較佳的兩個(gè))軸承連接件40和42 (上部軸承連接件40和下部軸承連接 件42)可樞轉(zhuǎn)地附連到支承件31。借助于電動(dòng)機(jī)44和直接聯(lián)接滾珠絲杠46 或通過直接驅(qū)動(dòng)，通過軛架50的套管部分48作用來實(shí)現(xiàn)心軸30的樞轉(zhuǎn)。軛 架50較佳地在上部連接件52和下部連接件54處可樞轉(zhuǎn)地附連到心軸30上， 使得軛架50可圍繞軸線V相對(duì)于心軸30傾斜地移動(dòng)。滾珠絲杠46的行進(jìn)， 以及因此產(chǎn)生的軛架50的行進(jìn)有效地推動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)32傾斜地遠(yuǎn)離柱體24， 由此引起圍繞軸線F的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以將工具38朝向機(jī)床柱24傾斜地移動(dòng)。當(dāng)然， 縮回滾珠絲杠46具有相反的效果。或者，為了實(shí)現(xiàn)心軸30的樞轉(zhuǎn)，在沿Z方 向定向并設(shè)置在心軸支承件31上的至少一個(gè)導(dǎo)軌上可移動(dòng)的滑動(dòng)件可通過連 桿機(jī)構(gòu)連接到心軸30或電動(dòng)機(jī)42上。滑動(dòng)件在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)引起心軸30圍 繞軸線F樞轉(zhuǎn)。另一替代形式包括軸承連接件中42、 43的一個(gè)或兩個(gè)處的電 動(dòng)機(jī)以實(shí)現(xiàn)心軸30的樞轉(zhuǎn)。第二側(cè)28包括可圍繞軸線N旋轉(zhuǎn)的第二心軸60并較佳地由直接驅(qū)動(dòng)電 動(dòng)機(jī)62驅(qū)動(dòng)，該電動(dòng)機(jī)62較佳的是液體冷卻，并較佳地安裝在前部和后部心 軸軸承(未示出)的后面。心軸60可沿第二側(cè)28寬度的X方向在附連到滑動(dòng) 件66的導(dǎo)軌64上移動(dòng)。心軸60沿方向X的運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)通過直接聯(lián)接滾珠 絲杠69或通過直接驅(qū)動(dòng)提供。較佳的是，工件(圖2中的小齒輪70或環(huán)齒輪) 通過本領(lǐng)域己知的適當(dāng)?shù)墓ぜ３盅b置61可拆卸地安裝到心軸60上。因?yàn)榛?動(dòng)件66借助于導(dǎo)軌72可沿Y方向移動(dòng)，所以心軸60還可沿第二側(cè)28高度的 Y方向移動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)74通過直接聯(lián)接滾珠絲杠75或通過直接驅(qū)動(dòng)提 供。方向X、 Y和Z較佳地相對(duì)于彼此相互垂直，盡管它們中的一個(gè)或多個(gè)也 可相對(duì)于其垂直方向傾斜。為了說明目的，在所有附圖中，Y方向是垂直的。 第一心軸30沿方向Z的運(yùn)動(dòng)、第二心軸60沿方向X的運(yùn)動(dòng)、第二心軸 60通過滑動(dòng)件66沿方向Y的運(yùn)動(dòng)、第一心軸30圍繞軸線F的樞轉(zhuǎn)、以及第 一心軸30的旋轉(zhuǎn)和第二心軸60的旋轉(zhuǎn)分別通過獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)36、38、74、 44、 32和62來提供。上述部件能夠相對(duì)于彼此獨(dú)立運(yùn)動(dòng)或可彼此同時(shí)移動(dòng)。各電動(dòng)機(jī)較佳的與反饋裝置關(guān)聯(lián)，反饋裝置為諸如線性或旋轉(zhuǎn)編碼器，例如樞轉(zhuǎn)軸線編碼器43 (圖2)，它作為根據(jù)輸入計(jì)算機(jī)控制器(即CNC)的指令 控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行的CNC系統(tǒng)的一部分，CNC系統(tǒng)諸如富士通自動(dòng)數(shù)控 模塊160i或西門子模塊840D (未示出)。實(shí)施例所示出的本發(fā)明的機(jī)床由控制器引導(dǎo)，該控制器較佳地向各驅(qū)動(dòng)電 動(dòng)機(jī)連續(xù)發(fā)出定位和/或速度指令?？蔀閳D2的機(jī)床構(gòu)造開發(fā)出一組公式。但較 佳的是將與常規(guī)機(jī)械托架型齒輪滾銑機(jī)床(圖3所示的"基本型"機(jī)床)相同 的輸入?yún)?shù)用于具有不同數(shù)量和/或構(gòu)造軸線的機(jī)床。換言之，將常規(guī)機(jī)械托架 型錐齒輪滾銑機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)中的工具和工件軸線的位置轉(zhuǎn)換成多軸線機(jī)床 (諸如圖2的機(jī)床)的另一坐標(biāo)系統(tǒng)?？稍谇笆銮夜餐D(zhuǎn)讓的U.S. 6,712,566 或共同轉(zhuǎn)讓的美國專利第4,981,402中發(fā)現(xiàn)這種類型的轉(zhuǎn)換的實(shí)例，其內(nèi)容 以納入本文作為參考。圖3示出了用于生產(chǎn)錐齒輪的常規(guī)機(jī)械托架型錐齒輪滾銑機(jī)床160。該機(jī) 床通常包括機(jī)床框架162、工件支承機(jī)構(gòu)164和托架支承件166，托架支承件 166包括托架機(jī)構(gòu)168。傳統(tǒng)上，常規(guī)機(jī)械托架型錐齒輪滾銑機(jī)床通常裝有一 系列線性和角刻度(即設(shè)定(setting))，這有助于操作員精確地將各機(jī)床部 件定位在其正確位置。以下是諸如圖3所示機(jī)床之類的傾斜裝備常規(guī)機(jī)械托架 型錐齒輪上發(fā)現(xiàn)的設(shè)定的說明 偏心角170控制托架軸線AcR和工具軸線T之間的距離， 工具心軸旋轉(zhuǎn)角172控制托架軸線和工具軸線之間的角度，通常 稱為傾角， 旋角174控制工具軸線相對(duì)于托架188上固定參考系的定向， 托架角176圍繞托架軸線以相同的角度位置定位工具178， 齒根角180相對(duì)于托架軸線定向工件支承件164， 滑動(dòng)基數(shù)182是調(diào)節(jié)工具與工件嚙合的深度的線性尺寸， 頭部設(shè)定184是沿工件軸線W對(duì)工件支承件164的線性調(diào)節(jié)，以 及 工件偏移量186控制工件軸線相對(duì)于托架軸線的偏移量。 最終設(shè)定、滾動(dòng)比控制托架168和工件188之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。應(yīng)當(dāng)注意，必須考慮以下工件和工具設(shè)計(jì)規(guī)格來計(jì)算以上一些機(jī)床設(shè)定 毛坯工件的安裝距離(符號(hào)一Md)， 工件保持裝置的總長度(符號(hào)一Ab)，以及 工具的總高度(符號(hào)一h)。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可通過使用單個(gè)切削盤(例如圖1的刀具2或4中的任意 一個(gè))在如圖2所示的多軸線齒輪滾銑機(jī)床上生產(chǎn)直齒錐齒輪，與上述現(xiàn)有技術(shù)中所示的一對(duì)傾斜互鎖切削盤完全不同。單個(gè)盤型切削工具相對(duì)于工件被定 位，以切削齒槽的第一部分。然后工具和工件相對(duì)于彼此重新定位并使用同一 工具切削齒槽的其余部分。在本發(fā)明中，由于常規(guī)機(jī)械型直齒錐齒輪滾銑機(jī)床包括兩個(gè)斜的刀具軸 線，本發(fā)明的切削循環(huán)較佳地被分成兩次切削循環(huán)。起初，進(jìn)行從常規(guī)機(jī)械型 直齒錐齒輪滾銑機(jī)床的斜刀具之一的機(jī)床軸線設(shè)定(機(jī)械機(jī)床"總體參數(shù)")到被稱為"基本"機(jī)床(圖3)的理論托架型錐齒輪滾銑機(jī)床的軸線設(shè)定的第 一轉(zhuǎn)換。然后將這種基本設(shè)定轉(zhuǎn)換成多軸線機(jī)床(如以上U.S. 6,712,566或美 國專利第4,981 ，402中所述)的軸線布置，以切削直齒錐齒輪的齒槽的第一 部分。根據(jù)機(jī)械機(jī)床的另一斜軸線刀具，類似地對(duì)多軸線機(jī)床進(jìn)行第二組轉(zhuǎn)換， 以切削直齒錐齒輪的齒槽的其余部分。使用互鎖刀具的過程的直齒錐齒輪切削總體參數(shù)包含以下齒輪幾何參數(shù) 相關(guān)設(shè)定。第1組的設(shè)定最初對(duì)于上部和下部刀具來說是相同的，但在機(jī)械機(jī) 床上接觸優(yōu)化過程中可能發(fā)生改變。第2組的設(shè)定對(duì)于機(jī)械機(jī)床的上部和下部 刀具來說總是相同。在自由型機(jī)床中，為了優(yōu)化小齒輪或環(huán)形齒輪，第l組和 第2組的所有設(shè)定都可變化。第1組空間角刀具偏移量刀具圓錐距離刀具旋角第2組托架測(cè)試滾動(dòng)量(roll)工件測(cè)試滾動(dòng)量(roll)開始滾動(dòng)位置終止?jié)L動(dòng)位置機(jī)加工齒根角滑動(dòng)基數(shù)為了將刀具正確地定位在機(jī)械機(jī)床中，需要與工具相關(guān)的第3組尺寸 第3組實(shí)際刀具直徑 刀具參考高度為了將機(jī)械機(jī)床的大體參數(shù)轉(zhuǎn)化成基本設(shè)定，還需要第4組機(jī)床常數(shù)第4組 刀具傾角 回轉(zhuǎn)軸線常數(shù) 刀具計(jì)量參考半徑圖4示出了互鎖刀具布置的上部刀具從機(jī)械直齒錐齒輪滾銑機(jī)床的總體 參數(shù)項(xiàng)到基本機(jī)床設(shè)定的轉(zhuǎn)換。參見圖4和以下方程，將描述從常規(guī)機(jī)械型直 齒錐齒輪滾銑機(jī)床(上部刀具)到基本錐齒輪滾銑機(jī)床的轉(zhuǎn)換。需要對(duì)下部刀 具進(jìn)行模擬求解，這會(huì)產(chǎn)生不同的基本設(shè)定。在上部位置用自由型機(jī)床切削的 每個(gè)齒槽(齒面l)的部分是用圖4中產(chǎn)生的基本設(shè)定進(jìn)行切削的。在下部位 置用自由形式機(jī)床切削的每個(gè)齒槽(齒面2)的部分是用由總體參數(shù)項(xiàng)的模擬 轉(zhuǎn)換得到的基本設(shè)定進(jìn)行切削的。工件中心的初始矢量<formula>formula see original document page 9</formula>其中Af刀具圓錐距離。(1)加上刀具偏移量其中E產(chǎn)刀具偏移]<formula>formula see original document page 9</formula>(2)繞空間角旋轉(zhuǎn)<formula>formula see original document page 10</formula>
其中05=空間角(3)加上滑動(dòng)基數(shù)位置: 「0<formula>formula see original document page 10</formula>其中Xb=滑動(dòng)基數(shù)(4)初始刀具半徑矢量: 0 R<formula>formula see original document page 10</formula>其中R^二刀具半徑(5)圍繞切削傾角旋轉(zhuǎn):<formula>formula see original document page 10</formula>(6)其中(p=刀具傾角(機(jī)械機(jī)床中刀具的傾斜]計(jì)算初始刀具位置矢量<formula>formula see original document page 10</formula> (7)圍繞空間角旋轉(zhuǎn)<formula>formula see original document page 10</formula>(8)從圍繞Y軸線的j旋轉(zhuǎn)和圍繞X軸線的i旋轉(zhuǎn)得到刀具軸線矩陣:<formula>formula see original document page 10</formula>(9)1=傾角=90° —cpx』=旋角=與上部刀具呈卯° (與下部刀具呈-90° )包括圍繞空間角^的旋轉(zhuǎn)<formula>formula see original document page 10</formula>(10)基本設(shè)定計(jì)算_徑向距離<formula>formula see original document page 11</formula>(11)中心滾動(dòng)位置<formula>formula see original document page 11</formula>(12)旋角 <formula>formula see original document page 11</formula>13)傾角 <formula>formula see original document page 11</formula> (14)機(jī)加工齒根角 <formula>formula see original document page 11</formula> (15)滾動(dòng)比 <formula>formula see original document page 11</formula> (16)<formula>formula see original document page 11</formula>其中 WTSTR二工件測(cè)試滾動(dòng)量(roll)(作業(yè)規(guī)范)CTSTR-托架測(cè)試滾動(dòng)量(roll)(作業(yè)規(guī)范) 根據(jù)前述U.S.6,712，566或U.S.4，981,402所揭示的方法來完成基本機(jī)床設(shè)置到多軸線自由型機(jī)床的軸線位置的轉(zhuǎn)換。較佳的是，切削盤在自由型機(jī)床上的安裝位置相對(duì)于在機(jī)械型直齒錐齒輪 滾銑機(jī)床上的安裝位置是相反的。例如，在圖2的自由型機(jī)床中，切削盤2(如 圖l所示)在工具心軸上的安裝位置較佳地翻轉(zhuǎn)180度(即，反向安裝)，使 得圖1中所示切削盤2的可見頂部被定位成與自由型機(jī)床的工具心軸相鄰。圖 5示出了以這種反向方式90安裝切削盤，不再需要在切削盤以與安裝到機(jī)械機(jī) 床心軸上的相同方式92安裝到自由型心軸上時(shí)所需要的負(fù)加工齒根角。很多 機(jī)床在關(guān)于負(fù)齒根角方向行進(jìn)量方面都受到限制(例如最大負(fù)3-4度)，因此 降低或消除對(duì)負(fù)齒根角的需要是有利的。圖6顯示，對(duì)于機(jī)械機(jī)床中的上部刀具，滾銑齒面1的完整漸開線需要在 位置2U和3U之間進(jìn)行滾銑滾動(dòng)，在該實(shí)例中，該滾銑滾動(dòng)是40。。要求機(jī) 械機(jī)床中的下部刀具從位置2L滾動(dòng)到位置1L，在該實(shí)例中，該滾動(dòng)也是40 ° 。因此，為了用常規(guī)機(jī)械機(jī)床的一對(duì)互鎖型刀具完全滾銑圖6中的齒面1和 2，要求從位置1L到位置3U進(jìn)行滾銑滾動(dòng)，總的滾動(dòng)范圍是80。。在自由型機(jī)床中，對(duì)特定的齒面只需要任一刀具滾動(dòng)(滾銑)經(jīng)過所要求 的范圍。機(jī)械機(jī)床中的附加滾動(dòng)會(huì)引起底切和切斷，這在自由型機(jī)床中是可以 避免的。圖6中的圖表部分示出了滾動(dòng)范圍的不同可能性自由型機(jī)床-下部位置的-40°至0°和上部位置的0。至+40°之間的無縫滾動(dòng)-下部和上部滾動(dòng)范圍之間的間隙-下部和上部滾動(dòng)范圍之間的交疊。機(jī)械機(jī)床-互鎖刀具的從-40°至+40°的僅一個(gè)滾動(dòng)范圍圖7示出了設(shè)置在機(jī)械機(jī)床中并由基本設(shè)定表示的上部刀具的正視圖以 及俯視圖。第一旋轉(zhuǎn)是圍繞所指示坐標(biāo)系的X-軸線旋轉(zhuǎn)約加工齒根角Ym，該 第一旋轉(zhuǎn)將工件軸線與坐標(biāo)系的Y-軸線對(duì)直。第二旋轉(zhuǎn)是圍繞Y-軸線旋轉(zhuǎn)直 到刀具軸線矢量水平且不包含X-軸線方向的分量，該第二旋轉(zhuǎn)對(duì)于確定角 AWZu是有必要的。這是刀具和工件在自由型機(jī)床中所具有的相對(duì)于當(dāng)?shù)毒咻S 線水平時(shí)工件和刀具之間關(guān)系的位置。在切削第一 (上部)齒面時(shí)，這不是很 重要。在切削第二 (下部)齒面時(shí)，為了得到正確的齒槽寬度以將工件旋轉(zhuǎn)約 -厶 21;而回到空置位置并然后它必須與圖7所示的轉(zhuǎn)動(dòng)反向地轉(zhuǎn)動(dòng)約AWZ^ 而回到下部位置，這是很重要的。以上可表示成(TK3)=△WZIT = arctan1 0 0 0 consi — sini 0 sini cosi(TK2)其中(TK3),,2(TK3)2,2(TK3)3，2(TK3)表示刀具軸線矢:(17)(18)AWZL是使用機(jī)械機(jī)床的下部刀具的基本設(shè)定刀具軸線矢量模擬計(jì)算得到的。因此，為了在正確位置切削出正確的齒槽寬度而進(jìn)行的齒面1的上部切削 和齒面2的下部切削之間過渡旋轉(zhuǎn)表達(dá)為△WZ = AWZu+AWZL (19) 應(yīng)當(dāng)理解，自由型機(jī)床中的一個(gè)刀具可代表機(jī)械機(jī)床中的兩個(gè)刀具。刀具的下 部代表上部刀具，且刀具的上部代表下部刀具。這就是單個(gè)刀具在自由形式機(jī) 床上(在轉(zhuǎn)化成基本設(shè)定并將基本設(shè)定轉(zhuǎn)換成自由形式坐標(biāo)之后)在上部位置 運(yùn)動(dòng)時(shí)使用機(jī)械機(jī)床中用于上部刀具的總體參數(shù)、而在下部位置運(yùn)動(dòng)時(shí)使用機(jī) 械機(jī)床中用于下部刀具的總體參數(shù)的原因。同樣，通過相位角旋轉(zhuǎn)AWZ來形 成正確的工件旋轉(zhuǎn)位置。在如上所述首先切削上部齒槽時(shí)，以防止由刀具刀片的間隙側(cè)進(jìn)行切削的 方式使工件接近刀具是很重要的。圖8顯示刀具在開始滾動(dòng)位置。在開始滾動(dòng) 位置處的最終插入位置產(chǎn)生進(jìn)給矢量，從而在尚未嚙合的齒面2上留下足夠的 材料(stock)，該開始滾動(dòng)位置附屬于刀具的位于中心面寬度處的間隙拐角。 該進(jìn)給矢量較佳地在平均面寬度處垂直于齒根。盡管關(guān)于切削進(jìn)行了討論，但本發(fā)明還可應(yīng)用于磨削，因?yàn)樗鼘⑹褂没ユi 刀具的方法轉(zhuǎn)換成用單個(gè)刀具切削的方法。在磨削機(jī)床中，砂輪可修正成復(fù)制 切削刃的包絡(luò)面，因此這能夠進(jìn)行保留相同齒面形式的支持錐齒輪的所限定的 硬精加工。應(yīng)當(dāng)理解，切削步驟的順序要求并不嚴(yán)格。例如，盡管在以上實(shí)例中通過 在頂部位置的第一切削和在底部位置的第二切削形成齒槽，但也可在底部位置 首先切削然后在頂部位置進(jìn)行最后切削來形成齒槽。或者，可在頂部或底部位 置之-一上切削工件上的所有齒槽，然后在頂部或底部位置中的另一位置切削所 有齒槽的其余部分。本方法使相對(duì)于工具重置刀具而進(jìn)行的加工行進(jìn)量最小(且因此時(shí)間最短)。參照?qǐng)D2，可以看出重置基本上僅需要在Y方向移動(dòng)，且移動(dòng)距離大約等于工具和工件的直徑之和。重置不需要將很大的質(zhì)量回轉(zhuǎn)一定弧度而到達(dá)新 的位置。滾銑齒槽不需要主表面和引導(dǎo)件。此外，由于盤形工具和機(jī)床軸線運(yùn) 動(dòng)的組合，可產(chǎn)生長度方向的隆起。本發(fā)明還考慮到在單次轉(zhuǎn)化步驟中將機(jī)械機(jī)床的設(shè)定直接轉(zhuǎn)化成自由型 機(jī)床的軸線位置。盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并不限于這 些具體形式。本發(fā)明包括對(duì)本主題所屬領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的更改。
權(quán)利要求
1.一種在多軸線自由型齒輪滾銑機(jī)床上加工錐齒輪的方法，所述方法包括從第一機(jī)床提供軸線設(shè)定，所述第一機(jī)床包括第一和第二工具，所述第一和第二工具各具有材料去除表面，所述第一和第二工具各以傾斜方式定位于所述第一機(jī)床內(nèi)，由此在加工過程中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，形成第一和第二工具的材料去除表面的互鎖布置來加工齒槽，將所述第一機(jī)床的所述第一傾斜工具的軸線設(shè)置轉(zhuǎn)換成基本齒輪滾銑機(jī)床的軸線設(shè)置，將所述基本齒輪滾銑機(jī)床的軸線設(shè)置轉(zhuǎn)換成所述多軸線自由型齒輪滾銑機(jī)床的軸線設(shè)置，在所述多軸線自由型機(jī)床上在工件內(nèi)加工齒槽的第一部分，用具有所述第一和第二工具之一的形式的工具進(jìn)行所述加工。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括將所述第一機(jī)床的所述第二傾斜工具的軸線設(shè)置轉(zhuǎn)換成基本齒輪滾銑機(jī) 床的軸線設(shè)置，將所述基本齒輪滾銑機(jī)床的所述軸線設(shè)置轉(zhuǎn)換成所述多軸線自由型齒輪 滾銑機(jī)床的軸線設(shè)置，在工件上加工所述齒槽的其余部分，用具有所述第一和第二工具之一的形 式的所述工具進(jìn)行所述其余部分的所述加工。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在加工所述工件上所有齒槽的所述第一部分之后加工所述工件的所有齒槽的所述其余部分。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述工具和所述工件以所述工 具沿矢量進(jìn)給路徑進(jìn)給到所述工件內(nèi)的方式相對(duì)彼此移動(dòng)。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，具有所述第一和第二工具之一 的形式的所述工具是切削工具。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，具有所述第一和第二工具 之一的形式的所述工具是砂輪。
全文摘要
本文揭示了一種在多軸線計(jì)算機(jī)控制機(jī)床上生產(chǎn)直齒錐齒輪等的方法和工具設(shè)置，其中在加工過程中使用一個(gè)工具。
文檔編號(hào)B23F5/20GK101282810SQ200680037059
公開日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2006年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月4日
發(fā)明者E·D·厄維, H·J·斯塔特費(fèi)爾德, T·J·克倫澤, U·蓋瑟 申請(qǐng)人:格里森工場(chǎng)