用于加工工件的方法和設(shè)計(jì)用于該方法的加工工具本發(fā)明涉及一種用于加工工件、尤其是具有齒輪齒的工件的方法，該工件繞工件軸線被驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)且該工件的形狀包括周期性結(jié)構(gòu)，其中帶齒切削工具在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線之間的交叉角下與工件滾動(dòng)配合，該帶齒切削工具具有形成在其齒的前端處的切削刃并且繞與工件軸線徑向隔開(kāi)的切削工具軸線被驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，其中切削刃通過(guò)切削運(yùn)動(dòng)從工件削除材料，該切削運(yùn)動(dòng)具有沿平行于工件軸線的方向的分量，并且，為了在期望的軸向范圍內(nèi)加工工件，切削工具附加地制造成執(zhí)行具有平行于工件軸線的分量的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明還涉及一種設(shè)計(jì)用來(lái)執(zhí)行該方法的加工工具。如下一種加工方法已經(jīng)已知了百年以上：其中，所包含的加工軸線的運(yùn)動(dòng)遵循此種運(yùn)動(dòng)學(xué)型式（參見(jiàn)DE243514）。這例如包括借助刮削輪利用外部或內(nèi)部齒對(duì)圓柱形齒輪工件進(jìn)行刮削（skiving）的過(guò)程。下文具體地涉及該示例，但它們也可用于其它應(yīng)用，并且確切地也適用于根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的更一般的過(guò)程。類似于更為公眾所知的滾銑過(guò)程，刮削過(guò)程可歸入使用幾何形狀確定的切削刃的切屑去除生產(chǎn)過(guò)程的類別中。與加工過(guò)程仿效轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域中蝸輪的示例的滾銑過(guò)程不同，刮削過(guò)程可比照斜齒輪傳遞的示例，其特征在于，齒輪工件和刮削輪的相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的偏斜設(shè)置。在本文中，兩個(gè)輪之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)還稱為螺旋型運(yùn)動(dòng)。采用形成在刮削輪的齒側(cè)的前端處、并且由此相對(duì)于與工件軸線正交的平面而位于以兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線之間的交叉角而傾斜的平面中的切削刃，則刮削輪和齒輪工件之間的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)可用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)，而通過(guò)該轉(zhuǎn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)可在工件坯件上產(chǎn)生齒。該過(guò)程中的主切削方向沿著所產(chǎn)生的齒廓的齒間隙行進(jìn)。與滾銑不同，該過(guò)程具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，即，以相同的切削通行速度來(lái) 提供較高的切削速率，因?yàn)檫@些運(yùn)動(dòng)學(xué)特性在相同的時(shí)間量?jī)?nèi)產(chǎn)生更有效的切削配合。此外，刮削證明對(duì)于完成內(nèi)齒輪齒的產(chǎn)生或加工過(guò)程尤其有利，其中滾銑僅僅能用于受限的程度，而刮削在關(guān)于加工時(shí)間的成形方面也提供優(yōu)點(diǎn)。另一方面，刮削過(guò)程在工具幾何形狀的構(gòu)造方面具有缺點(diǎn)，因?yàn)樵诓捎霉蜗鲿r(shí)，并不總是能依賴于基準(zhǔn)齒廓的原理。此外，刮削輪和齒輪工件之間的傳動(dòng)比與滾銑相比明顯較小，而傳動(dòng)比中的微小誤差會(huì)直接影響所產(chǎn)生齒輪的質(zhì)量，從而需要極其精確的加工設(shè)定來(lái)實(shí)現(xiàn)較高的加工質(zhì)量。根據(jù)生產(chǎn)/修整正齒輪的已知技術(shù)狀況，刮削輪構(gòu)造成具有螺旋齒（具有螺旋角β0），而交叉角Σ被選定為等于刮削輪的螺旋角β0。如果所加工的齒輪工件要獲得具有螺旋角β2的螺旋齒，則螺旋角β2疊置在軸線的交叉角Σ上，其中，如果刮削輪和齒輪工件的齒側(cè)扭轉(zhuǎn)具有相同的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，則賦予β2負(fù)號(hào)，而如果齒側(cè)扭轉(zhuǎn)具有相反的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，則賦予正號(hào)。此外，根據(jù)傳統(tǒng)的實(shí)踐，在刮削輪的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)平行于工件軸線Z而行進(jìn)的同時(shí)，工件的作為滾動(dòng)配合的函數(shù)的基本轉(zhuǎn)動(dòng)需要伴隨著附加的疊加轉(zhuǎn)動(dòng)模式，以避免沿軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)切削到工件齒側(cè)中。例如，可在ThomasBausch等人在專業(yè)出版社（Expertverlag）出版的《創(chuàng)新齒輪生產(chǎn)（InnovativeZahnradfertigung）》中找到刮削的以及還有已硬化的工件的運(yùn)動(dòng)學(xué)上類似的硬刮削的原理的更詳細(xì)描述。原則上，可以采用僅僅一個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)在單次操作中利用刮削過(guò)程來(lái)生產(chǎn)齒輪工件。然而，尤其是當(dāng)需要削除大量材料或者為了減小刮削輪上的應(yīng)力時(shí)，以多次作業(yè)操作中執(zhí)行加工也是常用的，其中在任何兩個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間，刮削輪通過(guò)后推運(yùn)動(dòng)返回至起始位置，且以沿軸線之間徑向距離的方向的較大切削深度來(lái)執(zhí)行下一進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。這例如在DE102008037514A1中進(jìn)行了描述。然而，已發(fā)現(xiàn)采用前述的現(xiàn)有技術(shù)刮削方法，即使以若干次走刀（pass）中來(lái)執(zhí)行該過(guò)程，所產(chǎn)生/修整的工件的質(zhì)量仍無(wú)法完全令人滿意。因此，本發(fā)明的目的是提供一種切屑去除加工方法，該加工方法在基 于刮削運(yùn)動(dòng)學(xué)的同時(shí)在所加工的工件中實(shí)現(xiàn)較高的質(zhì)量水平。從過(guò)程-工程學(xué)的角度來(lái)看，通過(guò)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)

背景技術(shù)：
中描述的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的，其中改進(jìn)點(diǎn)的基本特征在于，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和切削運(yùn)動(dòng)是以如下方式相協(xié)調(diào)的，這些運(yùn)動(dòng)各自平行于工件軸線的分量朝向相反的方向。在產(chǎn)生本發(fā)明的研究中，發(fā)現(xiàn)通過(guò)采用如下進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，可獲得以此方式加工的改進(jìn)質(zhì)量的切削表面，該進(jìn)給運(yùn)動(dòng)平行于工件軸線的分量沿與由刮削輪的滾動(dòng)配合而產(chǎn)生的切削運(yùn)動(dòng)平行于工件軸線的分量相反的方向定向。與傳統(tǒng)的加工技術(shù)不同，尤其是在工具將被剝除的削屑推到其自身之前的本示例的刮削中，本發(fā)明的方法的特征在于工具的拉動(dòng)動(dòng)作。這會(huì)降低削屑變得卡在所加工的齒間隙中的風(fēng)險(xiǎn)，而這會(huì)不利地影響齒輪間隙的切削表面的質(zhì)量。此外，管理軸向進(jìn)給和切削運(yùn)動(dòng)相對(duì)于它們平行于工件軸線的相應(yīng)分量的關(guān)系的有關(guān)構(gòu)造和運(yùn)動(dòng)學(xué)的已知條件也可用作根據(jù)本發(fā)明方法的指導(dǎo)方針。具體地說(shuō)，可使用如下一種刮削輪：該刮削輪的基本本體形狀是錐形的，因此已具有所需的間隙角來(lái)作為其固有的設(shè)計(jì)特征。然而，也可利用基本本體形狀是圓柱形的刮削輪進(jìn)行工作，在此種情形下，通過(guò)加工軸線的運(yùn)動(dòng)、尤其是通過(guò)刮削輪位置的移位（偏心“e”）來(lái)實(shí)現(xiàn)間隙角。此外，該方法可適用于生產(chǎn)同時(shí)具有外齒輪和內(nèi)齒輪的正齒輪以及斜齒輪，該正齒輪和斜齒輪同樣需要工具軸線和工件軸線之間具有足夠大的交叉角Σ，而這也適用于傳統(tǒng)的刮削。切削刃也可構(gòu)造成具有階梯狀的磨削刃。在方法的較佳型式中，如本發(fā)明中所說(shuō)明的沿“拉動(dòng)”方向的進(jìn)給走刀之前的是一次或多次沿相反進(jìn)給方向的加工走刀，即傳統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域已知的“推進(jìn)”的進(jìn)給走刀。因此，在根據(jù)傳統(tǒng)實(shí)踐執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)粗切削走刀的加工過(guò)程中，由被卡住的切屑所產(chǎn)生的可能缺陷能至少部分地由后續(xù)修整走刀來(lái)彌補(bǔ)，該后續(xù)的修整走刀由根據(jù)本發(fā)明的“拉動(dòng)”進(jìn)給運(yùn)動(dòng)結(jié)合由滾動(dòng)所配合產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)相組合來(lái)執(zhí)行，其中不再會(huì)發(fā)生削屑被卡住的問(wèn)題。原則上，可設(shè)想將徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)用于一個(gè)或多個(gè)加工走刀，藉此利用 軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)來(lái)執(zhí)行切削。然而，在一些情形中，尤其是制造在呈承載一個(gè)或多個(gè)齒廓的圓柱形軸的工件的情形中，有利的是還可執(zhí)行徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，該徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可類似地疊加，以與軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)發(fā)生。具體地說(shuō)，這產(chǎn)生在工件的齒間隙中切出期望形狀的軸向漸入（phasein）和漸出（phaseout）部分的可能性。取決于如何控制進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)疊加，可產(chǎn)生切向地行進(jìn)到齒間隙中的弧形漸入或漸出部分。作為替代，也可設(shè)想在各步驟中產(chǎn)生進(jìn)入齒間隙的漸入或漸出部分。這為工具的軸向運(yùn)動(dòng)提供更大自由度。該加工方法也可適用于已被硬化的工件（硬刮削）。然而，較佳地是在硬化過(guò)程之前使用該方法（刮削）。此外，通過(guò)采用刮削過(guò)程，能直接在坯件上執(zhí)行切削，而無(wú)需預(yù)備加工。然而，也可對(duì)經(jīng)受初始步驟的工件進(jìn)行加工，在初始步驟中已形成齒的基本形狀，而僅僅由本發(fā)明的過(guò)程來(lái)產(chǎn)生所期望的最終形狀的齒。取決于所要制造的工件的尺寸、刮削輪的尺寸以及由工件和刮削輪的螺旋角所規(guī)定的軸線交叉角，工具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可平行于工件軸線或者也可平行于工具軸線，其中后一種進(jìn)給運(yùn)動(dòng)相對(duì)于工件軸線表示軸向和切向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的組合。前一種類的運(yùn)動(dòng)尤其有利于生產(chǎn)內(nèi)齒廓。當(dāng)然，基于螺旋角和進(jìn)給速度，工件需以傳統(tǒng)的方式經(jīng)受附加的轉(zhuǎn)動(dòng)，該附加的轉(zhuǎn)動(dòng)需疊加在滾動(dòng)配合所需的基本轉(zhuǎn)動(dòng)上，從而對(duì)于工具在工件軸線上的每個(gè)位置Z都可獲得正確的刮削配合條件。通常，刮削輪能具有螺旋齒結(jié)構(gòu)。另一方面，如果要在工件上產(chǎn)生的齒已具有足夠大的螺旋角，則刮削輪也能較佳地具有正齒輪的齒結(jié)構(gòu)。從設(shè)備定向的角度來(lái)看，需獲得專利保護(hù)的加工工具具有上述加工軸線以執(zhí)行該方法，且該加工工具能夠在計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（CNC）下執(zhí)行加工軸線運(yùn)動(dòng)，并包括控制系統(tǒng)，在該控制系統(tǒng)的指令下，能執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)前述方法的變型所需的加工軸線運(yùn)動(dòng)。此外，保護(hù)范圍還延伸到其基本形式是利用根據(jù)前述描述的方法制造或者根據(jù)本文所示出的又一些方面的一個(gè)或多個(gè)方面制造的工件。在下文參照附圖的描述中，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征結(jié)構(gòu)、細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)變得顯而易見(jiàn)，附圖中：圖1示出在被加工的過(guò)程中刮削輪和齒輪工件之間的滾動(dòng)配合；圖2a、2b是顯示定向的圖，以示出軸線之間的關(guān)系；圖3示出在根據(jù)本發(fā)明方法中發(fā)生的切削和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向分量；以及圖4a、4b示意地示出工件的齒間隙的端部。呈刮削輪0形式的圖1所示工具用于對(duì)所加工的齒輪工件2進(jìn)行刮削，該齒輪工件類似地在圖1中示出。在該過(guò)程中，圖1中的兩個(gè)輪0和2彼此滾動(dòng)配合，且工具軸線Z0和工件軸線Z以交叉角Σ呈一定距離地彼此交叉，在圖1所示的示例中，交叉角Σ與工件2上所生產(chǎn)的齒輪齒的螺旋角相對(duì)應(yīng)。軸線之間的方向關(guān)系再在圖2中以兩個(gè)清楚的附圖示出。刮削輪0的基本本體形狀是圓錐形的，因此，用于切削工件2所需的間隙角已是切削輪0的一體設(shè)計(jì)部分。以正齒輪的方式設(shè)計(jì)刮削輪0的齒，并且在滾動(dòng)配合中，刮削輪0的齒具有與工件2的齒間隙相同的定向。形成在刮削輪0的齒的自由端處的切削刃在轉(zhuǎn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生工件2的齒間隙。為了覆蓋工件2的整個(gè)齒寬，刮削輪0執(zhí)行軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，該軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可平行于工具軸線Z0或也可平行于工件軸線Z。除了工件2為了進(jìn)行滾動(dòng)配合所需的基本轉(zhuǎn)動(dòng)以外，會(huì)需要基于刮削輪0的軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)來(lái)疊加附加的轉(zhuǎn)動(dòng)模式，以在刮削輪0的每個(gè)位置Z都為所要產(chǎn)生的齒廓保持正確的刮削配合條件。在任何情形下，軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)會(huì)具有平行于工件軸線Z的分量fZ。在刮削過(guò)程中產(chǎn)生的在圖1中示作vc的主切削方向（切削速度）是由于在切削刃和待切削工件材料之間切削配合位置處的相應(yīng)切向速度矢量v0和v2而獲得的。切削方向vc的平行于工件軸線Z行進(jìn)且在圖3中示作vc,||的分量在圖1中從左至右。到現(xiàn)在為止，前述描述與現(xiàn)有技術(shù)的刮削過(guò)程相對(duì)應(yīng)，其中軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)類似地具有在圖1中從左至右平行于工件軸線的分量。如果以一個(gè)以 上的走刀執(zhí)行切削，則通過(guò)在各次走刀之間將刮削輪0拉回并通過(guò)調(diào)節(jié)軸線之間的距離來(lái)增加每次走刀時(shí)的切削深度，那么可將對(duì)材料的削除分散到若干次走刀之中。與前文描述的現(xiàn)有技術(shù)刮削方法相反，本發(fā)明中提出的概念是以如下方式執(zhí)行切削輪0的軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其使得該軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)平行于工件軸線的分量具有與切削運(yùn)動(dòng)的相對(duì)于同一工件軸線的分量相反的方向，即，軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)平行于工件軸線的分量在圖1中從左至右，因此，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)代表“拉動(dòng)”運(yùn)動(dòng)，這會(huì)降低切屑被卡住的風(fēng)險(xiǎn)。在圖3中示意示出的示例中，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的方法，在n次切削走刀中的最后那次走刀的中、即在修整走刀中執(zhí)行此種“反向”進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，而以傳統(tǒng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)來(lái)執(zhí)行之前的n-1次走刀、例如粗加工走刀，其中，平行于工件軸線的進(jìn)給分量沿與切削運(yùn)動(dòng)平行于同一軸線的分量（在圖3的頂部示作vc,||）相同的方向定向，該切削運(yùn)動(dòng)是由于以兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線彼此交叉的滾動(dòng)配合而產(chǎn)生。圖3示出矢量分量vc,||和平行于工件軸線的軸向進(jìn)給分量，其中fz(i)指代在第i次加工走刀中的相應(yīng)軸向進(jìn)給分量。這些軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)fz(i)能伴隨有沿徑向方向的附加疊加進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、即軸線之間的距離變化，以例如在齒間隙的軸向端部處產(chǎn)生期望的幾何形狀。在圖4中示出利用疊加徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的具有漸入或漸出部分的齒間隙的示例，其中圖4a示出弧形漸出部分，而圖4b示出齒間隙的階梯狀漸入部分。圖4中的虛線表示對(duì)于相繼的切削走刀的相應(yīng)切削深度，這些切削深度通過(guò)將徑向行進(jìn)或徑向橫切疊加在軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)上來(lái)實(shí)現(xiàn)。此種齒廓變型在齒間隙的端部處的較佳應(yīng)用在圓柱形軸的加工中發(fā)生，該圓柱形軸承載在與齒寬相對(duì)應(yīng)的軸向長(zhǎng)度上延伸的齒廓，并且另外構(gòu)造成限制切削工具的許可運(yùn)動(dòng)范圍。這尤其適用于具有承載不同齒廓的不同部段的圓柱形軸。對(duì)于前述粗切削走刀和修整走刀，可選擇不同的設(shè)定參數(shù)，尤其是關(guān)于刮削輪和工件的絕對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速率和/或關(guān)于進(jìn)給速度。本發(fā)明并不局限于在所示出實(shí)施例中討論的細(xì)節(jié)。相反，在說(shuō)明書(shū)和 權(quán)利要求中單獨(dú)地或以任何組合地描述的特征能證明基本上可在不同實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。