專利名稱：用于生成具有人字形齒的齒輪的方法以及生成控制數(shù)據(jù)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生成具有人字形齒的齒輪的方法，在至少包括四軸的數(shù)控機(jī)床上，通過(guò)在控制數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上沿著相對(duì)于工件的加工路徑連續(xù)移動(dòng)機(jī)床銑刀銑削工件的方式生成具有人字形齒的齒輪，具體地，銑刀可以是端銑刀，數(shù)控機(jī)床為銑床、通用機(jī)床或加工中心。該方法包括在一個(gè)齒的齒形的基礎(chǔ)上，生成控制數(shù)據(jù)，該控制數(shù)據(jù)包括路徑數(shù)據(jù)，控制數(shù)據(jù)可用于引導(dǎo)機(jī)床的銑刀沿著加工路徑，以及用于在生成的控制數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上利用銑刀在機(jī)床上銑削工件，其中銑刀可以沿著路徑數(shù)據(jù)表示的加工路徑被連續(xù)地引導(dǎo)。進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及一種用于生成控制數(shù)據(jù)的方法和裝置，根據(jù)前述生成方法， 生成的控制數(shù)據(jù)可用于在工件上形成人字形齒，通過(guò)在生成的控制數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上沿著相對(duì)于工件的加工路徑連續(xù)移動(dòng)機(jī)床銑刀在數(shù)控機(jī)床上銑削工件，從而形成人字形齒。進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及一種數(shù)控機(jī)床，該數(shù)據(jù)機(jī)床至少包括四軸，以用于通過(guò)連續(xù)移動(dòng)機(jī)床的銑刀沿著基于生成的控制數(shù)據(jù)確定的加工路徑(具體地，可以為端銑刀)銑削工件，具體地，機(jī)床為銑床、通用機(jī)床或加工中心，該數(shù)控機(jī)床包括一個(gè)用于生成控制數(shù)據(jù)的裝置，本發(fā)明還涉及一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和存儲(chǔ)在該介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序和指令，其中，該計(jì)算機(jī)程序可以被數(shù)據(jù)處理設(shè)備中的數(shù)據(jù)處理裝置來(lái)執(zhí)行，從而形成一個(gè)用于生成控制數(shù)據(jù)的裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，在特定的齒形成機(jī)床上，也就是在特定的單功能機(jī)床上生成齒輪或其它具有齒的工件是常見(jiàn)的工程實(shí)踐。例如，在特定的滾齒機(jī)上，可以通過(guò)引導(dǎo)一個(gè)齒廓滾刀或齒廓吵輪加工工件在工件形成一個(gè)齒廓，從而使得工件具有齒面或齒。在這里，滾刀或吵輪具有與期望齒面齒廓形狀一樣的截面形狀。通過(guò)沿著通過(guò)工件的路徑引導(dǎo)齒滾刀或齒廓吵輪，可以形成一個(gè)或兩個(gè)相對(duì)的齒面，形成的齒面的齒廓與機(jī)床的形狀相同。如果要在該單功能機(jī)床上通過(guò)齒廓砂輪或齒廓滾刀加工出來(lái)一個(gè)具有人字形齒的齒輪，具體地，具有左旋斜齒或右旋斜齒(即雙螺旋齒)，則在第一加工步驟中首先需要加工一個(gè)螺旋齒的一個(gè)或多個(gè)齒廓，然后在另一個(gè)加工步驟中，對(duì)另一個(gè)具有相對(duì)傾斜面的螺旋齒的一個(gè)或多個(gè)齒廓進(jìn)行加工。這樣在加工具有人字形齒的齒輪過(guò)程中，會(huì)增加加工成本和花費(fèi)更多的時(shí)間。而且，在使用齒廓滾刀或齒廓砂輪的進(jìn)行加工的單功能機(jī)床中， 人字形齒的齒不能連續(xù)地加工至人字形齒的中間，這樣會(huì)切入或碾入另一螺旋齒的齒面中，這樣中心凹槽將人字形齒的兩個(gè)螺旋齒分開(kāi)開(kāi)來(lái)，進(jìn)而具有該凹槽的工件被用于包括通過(guò)齒廓滾刀或齒廓砂輪形成的人字形齒的齒輪的生成。這在圖1中進(jìn)行了描述，圖1示出了具有中心凹槽11的工件10，中心凹槽11圓周地圍繞可轉(zhuǎn)動(dòng)的對(duì)稱工件10。工件10還包括一個(gè)螺旋齒的齒間距12和另一個(gè)螺旋齒的齒間距13。齒間距12的相對(duì)齒面12a和12b和齒間距13的相對(duì)齒面13a和13b被中心凹槽11隔開(kāi)，這防止了當(dāng)加工齒間距12時(shí)，齒廓滾刀或齒廓砂輪切入或碾入另一齒間距的齒面。圖2示例性地、詳細(xì)地示出了圖1中的齒間距12和13，圖3示例性地示出了圖1中的齒間距12和13的俯視圖。在圖3中，人字形齒的兩個(gè)螺旋齒相對(duì)傾斜，并具有相同的螺旋線角，凹槽11的槽寬為NB。這樣，加工完成的齒輪具有兩個(gè)人字形齒的螺旋齒，在人字形齒的末端兩個(gè)螺旋齒被槽寬為NB的凹槽11分開(kāi)，盡管如此，當(dāng)兩個(gè)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒輪材料位于高負(fù)載和高壓力下，特別是在面向凹槽11的齒面12a、12b、13a和13b的邊緣處。這樣， 在負(fù)載情況下具有配對(duì)齒面的齒輪的滾動(dòng)過(guò)程中，齒輪的載荷能力將會(huì)被降低。然而，本發(fā)明提出了一種新的在至少包括四軸的數(shù)控通用機(jī)床上生成具有齒的工件的方法，機(jī)床可以是銑床、萬(wàn)能銑床或加工中心，在該方法中，通過(guò)連續(xù)移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的銑刀沿著加工路徑逐行在工件上進(jìn)行加工，從而在工件上切割出齒面，銑刀可以為帶有或沒(méi)有端半徑的端銑刀。相對(duì)于前述的具有齒的工件的生成、傳統(tǒng)用于齒形成的單功能機(jī)床，本發(fā)明的目的在于在通用機(jī)床上提供一種具有齒的工件，例如，通用機(jī)床可以是銑床、萬(wàn)能銑床或加工中心。這種在通用機(jī)床上生成具有齒的工件的方法已在漢斯-彼得-斯科斯戈 (Hans-Peter Schossig)的名為“一種在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床上高質(zhì)量地獲得好齒-銑削齒輪的簡(jiǎn)單方法(Aufeinfachem Weg zu guten Zahnen - Zahnrader mit hoher Qualitat auf Standardmaschinen frasen)”的文章(在 Carl Hanser Verlag，Munich 出版社出版的《車間和工廠》(WERKSTATT UND BETRIEB)期刊，2007年期刊號(hào)為ISSN 0043-2792的第4/ 號(hào)第觀-32頁(yè))中被描述過(guò)，并進(jìn)一步地在國(guó)際專利申請(qǐng)文件號(hào)為2008/133517A1中提及。 本發(fā)明是在該國(guó)際專利申請(qǐng)?zhí)岢龅姆椒ㄒ约捌渲姓?qǐng)人進(jìn)一步提出的方法(參見(jiàn)申請(qǐng)?zhí)枮?DE102009008124)的基礎(chǔ)上提出的。在本發(fā)明提出的新方法中揭露了，在單功能機(jī)床上通過(guò)齒廓滾刀或齒廓砂輪方式獲得的齒輪存在描述的缺陷，而當(dāng)螺旋齒的齒與螺旋齒的另一個(gè)齒沒(méi)有被中心的凹槽分開(kāi)時(shí)且被連續(xù)地加工時(shí)，具有人字形齒的齒輪的載荷能力可以明顯地提高。另外，與具有齒廓滾刀或齒廓砂輪的單功能機(jī)床加工方法相對(duì)應(yīng)，在本發(fā)明提出的新方法中還揭露了在通用機(jī)床上通過(guò)銑刀的方式生成出齒面，其中銑刀可以為端銑刀，通用機(jī)床可以為銑床、萬(wàn)能銑床或加工中心。圖4示出了具有人字形齒的齒輪的示意圖，該齒輪為根據(jù)新提出的方法通過(guò)端銑刀方式在通用機(jī)床上生成的具有人字形齒的工件的第一次嘗試。圖5示出了圖4中齒輪的細(xì)節(jié)示意圖。圖4和圖5中的齒輪不再包括一個(gè)中心凹槽，人字形齒的兩個(gè)螺旋齒橫跨人字形齒的完全齒寬連續(xù)形成，并跨過(guò)齒的全部深度在人字形齒的中心末端彼此連接，這樣，相對(duì)于具有人字形齒和中心凹槽的齒輪，可以大大提高人字形齒的載荷能力。盡管如此，兩個(gè)螺旋齒的齒間距12和13的齒面12a和13a或12b和13b會(huì)被中心銑削的凹槽11，分開(kāi)， 這樣在人字形齒的中心末端，配對(duì)齒輪的配對(duì)齒面不會(huì)存在滾動(dòng)面，使得齒面與另一個(gè)齒面在中心區(qū)域不會(huì)成銳角地聚合或合并在一起，這可能會(huì)影響到齒輪的滾動(dòng)性能。在漢斯-彼得-斯科斯戈(Hans-Peter Schossig)的名為“一種在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床上高質(zhì)量地獲得好齒-銑削齒輪的簡(jiǎn)單方法(Aufeinfachem Weg zu guten Zahnen -Zahnrader mit hoher Qualitatauf Standardmaschinen frasen) ”的文章中，齒面 12a、12b、13a和 13b 獨(dú)立地被加工，這樣，通過(guò)連續(xù)移動(dòng)端銑刀沿著加工路徑在齒面線方向上的不同齒廓深度， 齒面12a、12b、13a和1 獨(dú)立地被加工。對(duì)應(yīng)地，圖5示出了在齒面1 和13a或1 和13b之間的齒基區(qū)域沿齒面線方向上的銑削軌跡。從圖5中可以看出，可通過(guò)在凹槽11’區(qū)域銑削軌跡，引導(dǎo)端銑刀沿著加工路徑在齒廓方向上延伸，對(duì)中心凹槽11’進(jìn)行切削。盡管如此，由于這種方法中齒面是獨(dú)立加工的，其成本也比較高且需要較長(zhǎng)的加工時(shí)間，接下來(lái)使用尺寸較小的銑刀加工凹槽，獲得的切削容積也較少。另外，由于在人字形齒的中心末端處沒(méi)有滾動(dòng)區(qū)域可用，齒面12a、12b、13a和13b的靠近凹槽11’的邊界區(qū)域負(fù)載會(huì)提高。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述的現(xiàn)有技術(shù)中用于具有人字形齒的齒輪的生成過(guò)程，本發(fā)明的目的在于進(jìn)一步簡(jiǎn)化具有人字形齒的齒輪的加工和/或生成，從而減少加工時(shí)間，本發(fā)明的目的還在于改進(jìn)了數(shù)控通用機(jī)床上具有人字形齒的齒輪的加工和/或生成，以使得生成的具有人字形齒的齒輪更加有力度，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)具有更好的工作特性。為了完成本發(fā)明的目的，根據(jù)權(quán)利要求1本發(fā)明提出了一個(gè)用于生成具有人字形齒的齒輪的方法，根據(jù)權(quán)利要求17本發(fā)明提出了一個(gè)用于生成控制數(shù)據(jù)的方法，該控制數(shù)據(jù)可用于在工件上形成一個(gè)人字形齒，根據(jù)權(quán)利要求18本發(fā)明提出了一個(gè)用于生成控制數(shù)據(jù)的裝置，該控制數(shù)據(jù)可用于在工件上形成一個(gè)人字形齒，根據(jù)權(quán)利要求19本發(fā)明提出了一個(gè)至少包括四軸的數(shù)控機(jī)床，根據(jù)權(quán)利要求20本發(fā)明提出了一個(gè)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的特征在其它從屬權(quán)利要求中進(jìn)行了描述。本發(fā)明提出了一個(gè)用于在至少包括四軸的數(shù)控機(jī)床上，通過(guò)在控制數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上沿著相對(duì)于工件的加工路徑連續(xù)移動(dòng)機(jī)床銑刀銑削工件的方式生成具有人字形齒的齒輪， 具體地，銑刀可以是端銑刀，數(shù)控機(jī)床為銑床、通用機(jī)床或加工中心。該生成方法包括生成用于在機(jī)床上引導(dǎo)銑刀相對(duì)于工件移動(dòng)以及通過(guò)銑刀銑削工件的控制數(shù)據(jù)。生成控制數(shù)據(jù)的步驟包括確定第一齒形，具體地，在預(yù)先確定的齒輪信息的基礎(chǔ)上確定第一齒形，該第一齒形為人字形齒第一部分齒的第一齒面的幾何形狀；確定第二齒形具體地，在輸入齒信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上確定第二齒形，該第二齒形為人字形齒第二部分齒的第二齒面的幾何形狀；確定過(guò)渡部分齒形，該過(guò)渡部分齒形與第一和第二齒面之間的過(guò)渡部分的幾何形狀相對(duì)應(yīng)；確定完全齒形，該完全齒形包括第一齒形、過(guò)渡部分齒形以及第二齒形；在完全齒形的基礎(chǔ)上，生成控制數(shù)據(jù)，該控制數(shù)據(jù)指出了用于引導(dǎo)機(jī)床的銑刀沿著加工路徑的路徑數(shù)據(jù)，每個(gè)加工路徑橫向延伸至齒面齒廓方向，具體地，在不同齒廓高度沿著第一齒形、過(guò)渡部分齒形以及第二齒形延伸。銑削操作是在生成的控制數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上執(zhí)行的，使得銑刀沿著由路徑數(shù)據(jù)指出的加工路徑連接地移動(dòng)。本發(fā)明提出的該方法具有以下優(yōu)點(diǎn)由于銑刀可以一直沿著加工路徑被引導(dǎo)，而加工路徑沿著第一齒面的第一齒形、過(guò)渡部分的過(guò)渡部分齒形以及第二齒面的第二齒形進(jìn)行延伸而不會(huì)中斷，從而使得人字形齒中第一部分齒的第一齒面，具體地，人字形齒中螺旋齒的第一齒面，人字形齒中另一部分齒的第二齒面，具體地，人字形齒中另一螺旋齒的第二齒面，以及位于第一齒面和第二齒面之間的過(guò)渡區(qū)域可以在一個(gè)加工步驟中被生成。這樣工件加工可以更有效地被執(zhí)行，從而減少了工件加工時(shí)間。進(jìn)一步地，作為加工路徑的結(jié)果，加工路徑沿著第一齒面的第一齒形、過(guò)渡部分的過(guò)渡部分齒形以及第二齒面的第二齒形進(jìn)行延伸而不會(huì)中斷，從而在中心過(guò)渡部分和齒面的邊界區(qū)域之間的過(guò)渡部分實(shí)現(xiàn)平滑的、逐漸地過(guò)渡，減少齒面邊界區(qū)域在負(fù)載情況下滾動(dòng)時(shí)的負(fù)載，并增加齒的力度。另外，沿著第一齒面的第一齒形、過(guò)渡部分的過(guò)渡部分齒形以及第二齒面的第二齒形進(jìn)行加工路徑的不中斷方向的引導(dǎo)，使得能夠通過(guò)機(jī)床軸的連續(xù)移動(dòng)實(shí)現(xiàn)工件的加工，提高了加工的精度以及獲得更好表面拋光。進(jìn)一步地，人字形齒中部分齒的齒間距之間的區(qū)域能夠使用更大的工件進(jìn)行切削，使得切削處的容積更大，從而進(jìn)一步減少了加工時(shí)間?？傊?，用于齒輪生成的加工步驟可以通過(guò)使用具有高切削容積的大加工工具來(lái)提高效率。由于過(guò)渡部分，使得人字形齒的一部分齒能夠與人字形齒的另一個(gè)部分齒連接在一起，而不會(huì)被凹槽分開(kāi)，具有中心凹槽的人字形齒的齒輪其齒的載荷能力以及力度也可以被明顯地增加。優(yōu)選地，過(guò)渡部分齒形被生成，使得在第一齒形的多個(gè)邊界點(diǎn)處，第一齒形相切地并入過(guò)渡部分齒形，以及在第二齒形的邊界點(diǎn)處，過(guò)渡部分齒形相切地并入第二齒形。這樣，相切的齒面在中心過(guò)渡區(qū)域和齒面之間被形成，使得可以確定加工的路徑，甚至確定更連續(xù)和更有效的加工路徑，從而進(jìn)一步減少齒面邊界區(qū)域負(fù)載情形下齒輪滾動(dòng)過(guò)程中的負(fù)載。另外，過(guò)渡部分的相切過(guò)渡使得當(dāng)銑刀被引導(dǎo)沿著加工路徑時(shí)，機(jī)床的圓軸可以逐漸地、連續(xù)地移動(dòng)，從而可以獲得更高的加工精度以及更好的表面拋光。進(jìn)一步地，由于過(guò)渡部分的相切過(guò)渡，齒的高負(fù)載而引起的材料應(yīng)力峰可以很大程度地被減少。優(yōu)選地，將第一齒形的邊界點(diǎn)確定在第一齒形和垂直于齒輪軸的粗切削面之間的第一切削路徑上，優(yōu)選地，將第二齒形的邊界點(diǎn)確定在第二齒形和垂直于齒輪軸的粗切削面之間的第二切削路徑上。這樣，可以容易地確定齒面過(guò)渡到中心過(guò)渡部分的邊界區(qū)域。優(yōu)選地，生成控制數(shù)據(jù)的步驟還包括確定人字形齒的中心區(qū)域，該中心區(qū)域垂直于齒輪軸，優(yōu)選地，第一切削面和第二切削面到人字形齒的中心區(qū)域的距離相等，優(yōu)選地， 中心區(qū)域設(shè)置在第一切削面和第二切削面之間，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化了過(guò)渡到中心過(guò)渡區(qū)域的齒面邊界區(qū)域的確定過(guò)程，其中，該邊界區(qū)域關(guān)于人字形齒對(duì)稱分布。優(yōu)選地，在過(guò)渡部分齒形的齒面直線方向上設(shè)置有一凹形或凸形，這樣，人字形齒的齒凸側(cè)面以及人字形齒的齒凹側(cè)面可以根據(jù)本發(fā)明中加工方式進(jìn)行生成，其中齒凸側(cè)面和齒凹側(cè)面相對(duì)設(shè)置。優(yōu)選地，過(guò)渡部分齒形為一個(gè)環(huán)繞成圓的表面，具體地，為一個(gè)帶狀面，并位于第一齒形和第二齒形之間，從而為位于人字形齒中部分齒的齒面之間的過(guò)渡部分生成了一個(gè)連續(xù)的幾何形狀，使得可以在圓弧扇形體以較為簡(jiǎn)單的方式定義和形成一個(gè)過(guò)渡部分齒形。優(yōu)選地，過(guò)渡部分齒形由多個(gè)圓弧扇形體來(lái)確定，圓弧扇形體與第一齒形和第二齒形連接在一起，從而繞成一個(gè)圓形過(guò)渡部分，而這可以通過(guò)一簡(jiǎn)單的方式(例如，通過(guò) CAD系統(tǒng))在位于人字形齒中部分齒的齒面之間的過(guò)渡部分容易地形成出來(lái)。進(jìn)一步地，位于齒面之間的過(guò)渡部分的圓弧扇形體使得當(dāng)銑刀沿著加工路徑被引導(dǎo)時(shí)，機(jī)床的圓軸可以被逐漸地、連續(xù)地移動(dòng)，從而提高加工的精確度、獲得更好的表面拋光。優(yōu)選地，過(guò)渡部分的圓弧扇形體在不同的齒廓高度進(jìn)行延伸，優(yōu)選地，每個(gè)圓弧扇形體兩端分別與第一齒形的第一邊界點(diǎn)以及第二齒形的第二邊界點(diǎn)連接，優(yōu)選地，第一齒形的第一邊界點(diǎn)以及第二齒形的第二邊界點(diǎn)位于相同的齒廓高度。具體地，這時(shí)提到的相同齒廓高度是指到對(duì)稱齒面到齒基的距離相同，具體地，所有邊界點(diǎn)到工件軸或齒輪軸的距離相同。優(yōu)選地，在每個(gè)齒形的對(duì)應(yīng)邊界點(diǎn)，圓弧扇形體相切地與對(duì)應(yīng)的齒形連接，使得齒面與中心過(guò)渡區(qū)域之間能夠相切地完成過(guò)渡，從而更連續(xù)、有效地確定加工路徑，負(fù)載下的齒面邊界區(qū)域在滾動(dòng)過(guò)程中的負(fù)載也可以進(jìn)一步減少，以產(chǎn)生一個(gè)更大的齒力。另外，到過(guò)渡部分和圓弧扇形體的相切過(guò)渡，使得當(dāng)銑刀沿著加工路徑被引導(dǎo)時(shí)，機(jī)床的圓軸能夠被平滑、連續(xù)地移動(dòng)，進(jìn)而獲得更優(yōu)的加工精確度以及最佳的表面拋光。還有，由于到過(guò)渡部分和圓弧扇形體的相切過(guò)渡，位于齒高負(fù)載下的材料應(yīng)力峰可以有效地得到減少。優(yōu)選地，生成過(guò)渡部分齒形步驟包括確定第一齒形的至少一個(gè)邊界點(diǎn)；確定第二齒形的至少一個(gè)邊界點(diǎn)，其中，第一邊界點(diǎn)和第二邊界點(diǎn)在齒面的相同齒廓高度被確定； 在第一齒形上第一邊界點(diǎn)確定第一法向量；在第二齒形上第二邊界點(diǎn)確定第二法向量；在第一直線和第二直線之間確定交叉點(diǎn)，其中，第一直線由第一法向量的方向預(yù)先確定，第二直線由第二法向量的方向預(yù)先確定；以及確定從第一邊界點(diǎn)到第二邊界點(diǎn)的圓弧扇形體， 其中，位于第一直線和第二直線之間的交叉點(diǎn)為圓弧扇形體的中心，生成的過(guò)渡部分齒形可用于組成圓弧扇形體。具體地，生成過(guò)渡部分齒形的步驟包括確定第一齒形的第一組邊界點(diǎn)，第一組邊界點(diǎn)中的每個(gè)邊界點(diǎn)被確定在第一齒形的不同齒廓高度；確定第二齒形的第二組邊界點(diǎn)，第二組邊界點(diǎn)中的每個(gè)邊界點(diǎn)被確定在與第一齒形中邊界點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相同齒廓高度；在第一齒形上確定第一組法向量，第一組法向量中每個(gè)法向量被確定在第一組邊界點(diǎn)對(duì)應(yīng)的一個(gè)邊界點(diǎn)上；在第二齒形上確定第二組法向量，第二組法向量中每個(gè)法向量被確定在第二組邊界點(diǎn)對(duì)應(yīng)的一個(gè)邊界點(diǎn)上；確定一組交叉點(diǎn)，其中，每個(gè)交叉點(diǎn)為第一組直線中的直線與第二組直線中的直線的交叉點(diǎn)，第一組直線中的每條直線由第一組法向量中一條法向量方向預(yù)先確定，第二組直線中的每條直線由第二組法向量中一條法向量方向預(yù)先確定；確定一組圓弧扇形體，每個(gè)圓弧扇形體將第一組邊界點(diǎn)中的一個(gè)邊界點(diǎn)與第二組邊界點(diǎn)中的一個(gè)邊界點(diǎn)連接在一起，并位于相同齒廓高度，第一直線和第二直線的交叉點(diǎn)為圓弧扇形體的中心，從而最終生成一個(gè)過(guò)渡部分齒形，以組成圓弧扇形體組。通過(guò)該優(yōu)選方法，以一種特征簡(jiǎn)單的方式獲得了一個(gè)或多個(gè)圓弧扇形體，以用于在人字形齒中的部分齒的齒面之間形成一個(gè)過(guò)渡部分齒形，由于圓弧扇形體是基于通過(guò)齒形中邊界點(diǎn)的法向量的交叉點(diǎn)而設(shè)計(jì)的，因此，圓弧扇形體在齒面的各個(gè)邊界點(diǎn)相切地并入齒面區(qū)域，并位于相同的齒廓高度?？紤]到圓弧扇形體的齒廓形狀，例如，漸開(kāi)線形，每個(gè)具有不同圓弧半徑(帶狀半徑)的扇形體任意地形成在不同齒廓高度。當(dāng)?shù)谝积X面和第二齒面具有相同齒廓形狀和相同螺旋線角時(shí)，第一和第二齒形的成對(duì)邊界點(diǎn)的相同齒廓高度保證了曲面法線成對(duì)通過(guò)對(duì)應(yīng)的邊界點(diǎn)并相交在交叉點(diǎn)。盡管如此，若第一和第二具齒面的齒廓形狀不同和/或第一齒面的螺旋線角與第二齒面的螺旋線角不同，第一和第二齒面的成對(duì)邊界點(diǎn)可以被確定在不同齒廓高度，這樣通過(guò)第一和第二齒面的成對(duì)邊界點(diǎn)對(duì)應(yīng)的成對(duì)曲面法線的交叉點(diǎn)需要重新形成。不考慮齒面的齒廓形狀的精確度以及相對(duì)于人字形齒末端的邊界點(diǎn)位置的精確性，每個(gè)圓弧扇形體在第一和第二齒面之間確定了一個(gè)具有相切過(guò)渡區(qū)域的圓弧扇形體，該圓弧扇形體的中心被確定為通過(guò)第一和第二齒面成對(duì)邊界點(diǎn)的曲面法線之間的交叉點(diǎn)。優(yōu)選地，第一部分齒為人字形齒的第一螺旋齒，第二部分齒為人字形齒的第二螺旋齒。優(yōu)選地，第一螺旋齒為左旋斜齒或右旋斜齒，相對(duì)第一螺旋齒的傾斜度，第二螺旋齒也設(shè)置成相對(duì)的傾斜度，具體地，相對(duì)設(shè)置的傾斜度優(yōu)選地具有相同的螺旋線角。盡管如此，本發(fā)明并不限制于包括兩個(gè)螺旋齒的人字形齒，本發(fā)明沿著齒面線方向上設(shè)置有一條直線路徑，本發(fā)明也可以用于其部分齒在齒面線方向上的路徑不是直線路徑的人字形齒， 例如，齒面線方向的圓弧、漸開(kāi)線或其它彎曲曲線路徑。優(yōu)選地，第一齒形和第二齒形具有相同的齒廓形狀，具體地，優(yōu)選地為相同的漸開(kāi)線形齒廓形狀。這樣，可以保證在第一齒面和第二齒面的邊界點(diǎn)位于離人字形齒中心區(qū)域的相同距離處，其中，人字形齒垂直于具有人字形齒的齒輪的軸，并位于第一和第二齒面的成對(duì)邊界點(diǎn)的相同齒廓高度處，通過(guò)成對(duì)邊界點(diǎn)的曲面法線具有共同的交叉點(diǎn)。優(yōu)選地，完全齒形為第一完全齒形，第一完全齒形沿齒面線方向上設(shè)置有一個(gè)凹形，優(yōu)選地，生成控制數(shù)據(jù)的步驟包括確定第三齒形，該第三齒形為人字形齒中第一部分齒的第三齒面的幾何形狀，并與第一齒形相對(duì)；確定第四齒形，第四齒形為人字形齒中第二部分齒的第四齒面的幾何形狀，并與第二齒形相對(duì)；確定第二過(guò)渡部分齒形，該第二過(guò)渡部分齒形為位于第三齒面和第四齒面之間的過(guò)渡部分的幾何形狀，第二過(guò)渡部分齒形在齒面線方向上有一凸形；以及確定至少一個(gè)第二完全齒形，第二完全齒形包括第三齒形、第二過(guò)渡部分齒形和第四齒形，其中，控制數(shù)據(jù)仍然在第二完全齒形上生成，該控制數(shù)據(jù)進(jìn)一步指出了用于引導(dǎo)機(jī)床銑刀的路徑數(shù)據(jù)，每條加工路徑橫向延伸至第三和第四齒面的齒廓方向，并沿著第三齒面、第二過(guò)渡部分齒形和第四齒形延伸。這樣，人字形齒的齒凸側(cè)面以及人字形齒的齒凹側(cè)面可以通過(guò)根據(jù)本明中的方法進(jìn)行加工。優(yōu)選地，生成第一過(guò)渡部分齒形，從而使得在第一齒形的多個(gè)邊界點(diǎn)處，第一齒形完全相切地并入到第一過(guò)渡部分齒形，在第二齒形的多個(gè)邊界點(diǎn)處，第一過(guò)渡部分齒形完全相切地并入到第二齒形，優(yōu)選地，生成第二過(guò)渡部分齒形，從而使得在第三齒形的多個(gè)邊界點(diǎn)處，第三齒形完全相切地并入到第二過(guò)渡部分齒形，在第四齒形的多個(gè)邊界點(diǎn)處，第二過(guò)渡部分齒形完全相切地并入到第四齒形。優(yōu)選地，將第一齒形的邊界點(diǎn)確定在第一齒形和垂直于齒輪軸的第一切削面之間的第一切削路徑上，將第二齒形的邊界點(diǎn)確定在第二齒形和垂直于齒輪軸的第二切削面之間的第二切削路徑上。另外，優(yōu)選地，將第三齒形的邊界點(diǎn)確定在第三齒形和垂直于齒輪軸的第三切削面之間的第一切削路徑上，將第四齒形的邊界點(diǎn)確定在第四齒形和垂直于齒輪軸的第四切削面之間的第四切削路徑上。優(yōu)選地，第一切削面和第二切削面之間的距離少于第三切削面和第四切削面之間的距離，這具有以下優(yōu)點(diǎn)在圓弧扇形體處，人字形齒的凹形過(guò)渡部分齒形的半徑小于人字形齒的凸形過(guò)渡部分齒形的半徑，從而獲得人字形齒的完全齒形，其中，從相切過(guò)渡處的齒面的邊界區(qū)域開(kāi)始到人字形齒的中心或末端，齒側(cè)間隙不斷增加，從而可以調(diào)整人字形齒的齒中心區(qū)域的大小，通過(guò)合適地選擇第一切削面和第二切削面之間的距離以及第三切削面和第四切削面之間的距離，可以使得凸形齒側(cè)面不會(huì)隨著凹形齒側(cè)面進(jìn)行滾動(dòng)。通過(guò)合適地調(diào)整第一切削面和第二切削面之間的距離以及第三切削面和第四切削面之間的距離， 可以對(duì)齒面的滾動(dòng)區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化，從而可以產(chǎn)生一個(gè)直到人字形齒中心或接近中心的起支撐作用的滾動(dòng)面，進(jìn)一步優(yōu)化了人字形齒的轉(zhuǎn)動(dòng)工作特性，由于在滾動(dòng)過(guò)程中負(fù)載可以更均勻地分布，可以進(jìn)一步增加人字形齒的載荷能力。優(yōu)選地，確定過(guò)渡到凹形過(guò)渡部分齒形的過(guò)渡區(qū)域的齒面邊界點(diǎn)以及與前述齒面相對(duì)的齒面的邊界點(diǎn)，該相對(duì)的齒面位于過(guò)渡到凸形過(guò)渡部分齒形的過(guò)渡區(qū)域，這樣，過(guò)渡到凹形過(guò)渡部分齒形的過(guò)渡區(qū)域的齒面邊界點(diǎn)以及與前述齒面相對(duì)的齒面的邊界點(diǎn)中成對(duì)的邊界點(diǎn)到工件或齒輪的中心軸的距離相同，從而使得邊界點(diǎn)被成對(duì)地設(shè)置在圓弧上， 該圓弧位于一個(gè)垂直于工件或齒輪中心軸的平面上，而圓弧的中心位于中心軸上。進(jìn)一步地，本發(fā)明的另一方面提出了一種用于生成控制數(shù)據(jù)的方法，生成的控制數(shù)據(jù)可用于根據(jù)前述加工方法通過(guò)在至少包括4軸的數(shù)控機(jī)床上，沿著根據(jù)生成的控制數(shù)據(jù)確定在工件上的加工路徑連續(xù)移動(dòng)機(jī)床的銑刀銑削工件在工件上形成一個(gè)人字形齒，具體地，數(shù)控機(jī)床可以為銑床、通用機(jī)床或加工中心，銑刀為端銑刀。根據(jù)本發(fā)明，控制數(shù)據(jù)的生成包括確定第一齒形，該第一齒形為人字形齒中第一部分齒的第一齒面的幾何形狀； 確定第二齒形，該第二齒形為人字形齒中第二部分齒的第二齒面的幾何形狀；確定過(guò)渡部分齒形，該過(guò)渡部分齒形為第一和第二部分齒面之間的過(guò)渡部分的幾何形狀；確定完全齒形，該完全齒形包括第一齒形、過(guò)渡部分齒形和第二齒形；以及基于確定的完全齒形生成控制數(shù)據(jù)，該控制數(shù)據(jù)包括用于引導(dǎo)機(jī)床銑刀沿著加工路徑的路徑數(shù)據(jù)，其中每個(gè)加工路徑橫向延伸至齒面的齒廓方向，具體地，在不同齒廓高度，并沿著第一齒形、過(guò)渡部分齒形和第二齒形進(jìn)行延伸。進(jìn)一步地，本發(fā)明的另一方面提出了一種用于生成控制數(shù)據(jù)的裝置，生成的控制數(shù)據(jù)用于根據(jù)前述的加工方法在工件上形成人字形齒，具體地，生成的控制數(shù)據(jù)可用于根據(jù)前述加工方法通過(guò)在至少包括4軸的數(shù)控機(jī)床上，沿著根據(jù)生成的控制數(shù)據(jù)確定在工件上的加工路徑連續(xù)移動(dòng)機(jī)床的銑刀銑削工件在工件上形成一個(gè)人字形齒，具體地，數(shù)控機(jī)床可以為銑床、通用機(jī)床或加工中心，銑刀為端銑刀。根據(jù)本發(fā)明，該裝置包括一個(gè)齒形形成裝置和控制數(shù)據(jù)生成裝置，其中，齒形形成裝置可用于確定第一齒形，該第一齒形為人字形齒中第一部分齒的第一齒面的幾何形狀；確定第二齒形，該第二齒形為人字形齒中第二部分齒的第二齒面的幾何形狀；確定過(guò)渡部分齒形，該過(guò)渡部分齒形為第一和第二齒面之間的過(guò)渡部分的幾何形狀；確定完全齒形，該完全齒形包括第一齒形、過(guò)渡部分齒形以及第二齒形?？刂茢?shù)據(jù)生成裝置用于在完全齒形的基礎(chǔ)上生成控制數(shù)據(jù)，該包括路徑數(shù)據(jù)的控制數(shù)據(jù)用于引導(dǎo)機(jī)床的銑刀沿著加工路徑進(jìn)行移動(dòng)，每個(gè)加工路徑橫向地延伸至齒面的齒廓方向，具體地，在不同齒廓高度沿著第一齒形、過(guò)渡幾何形狀與第二齒形的進(jìn)行延伸。這樣，控制數(shù)據(jù)在上述生成控制數(shù)據(jù)的方法中被生成，以及在生成控制數(shù)據(jù)的裝置中以相同的方式被生成，并具有相同優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)選地，控制數(shù)據(jù)具體地可以根據(jù)前述加工方法中一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選的發(fā)明的各個(gè)方面進(jìn)行生成。進(jìn)一步地，在本發(fā)明的另一方面提出了一種數(shù)控機(jī)床，該數(shù)據(jù)機(jī)床至少包括四軸， 以用于通過(guò)連續(xù)移動(dòng)機(jī)床的銑刀沿著基于生成的控制數(shù)據(jù)確定的加工路徑(具體地，可以為端銑刀)銑削工件，具體地，機(jī)床為銑床、通用機(jī)床或加工中心，提出的數(shù)據(jù)機(jī)床包括一個(gè)根據(jù)本發(fā)明前述描述的各個(gè)方面用于生成控制數(shù)據(jù)的裝置。進(jìn)一步地，在本發(fā)明的另一方面提出了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和存儲(chǔ)在該介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序以狀態(tài)序列的方式進(jìn)行存儲(chǔ)， 該計(jì)算機(jī)程序可以被數(shù)據(jù)處理設(shè)備中的數(shù)據(jù)處理裝置作為命令來(lái)執(zhí)行，從而根據(jù)本發(fā)明前述各個(gè)方面形成一個(gè)用于生成控制數(shù)據(jù)的裝置。


圖1示出了包括中心凹槽和人字形齒兩個(gè)齒間距的工件的立體示意圖；圖2示出了圖1中工件的詳細(xì)示意圖；圖3示出了圖1中人字形齒的齒間距的俯視圖；圖4示出了沒(méi)有中心凹槽的包括人字形齒的齒輪的示意圖；圖5示出了圖4中沒(méi)有中心凹槽的包括人字形齒的齒輪的詳細(xì)示意圖；圖6示出了本發(fā)明實(shí)施例中齒間距的齒形設(shè)計(jì)俯視圖，所述齒間距為具有第一和第二齒面完全齒形的齒輪設(shè)計(jì)的齒間距；圖7示出了圖6中齒間距的齒形模型的詳細(xì)立體示意圖；圖8帶有輔助線地示出了圖6中齒間距的齒形模型的立體示意圖；圖9帶有輔助線地示出了圖6中齒間距的齒形模型的詳細(xì)立體示意圖；圖10帶有輔助線地示出了圖6中齒間距的齒形模型的立體示意圖；圖11帶有輔助線地示出了圖6中齒間距的齒形模型的詳細(xì)立體示意圖；圖12示出了本發(fā)明實(shí)施例中用于生成控制數(shù)據(jù)的裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述，盡管如此，此處所描述的實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明由權(quán)利要求來(lái)定義。實(shí)施例中等同的和/或相似的特征在圖中由相同的引用數(shù)字進(jìn)行表示。在現(xiàn)有技術(shù)中，為了分別計(jì)算具有齒輪的工件、齒輪以及齒面的幾何模型，例如， 通過(guò)CAD系統(tǒng)，必要的齒輪信息數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行預(yù)定義和/或確定。因此，具體地，下述數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算齒面數(shù)學(xué)的或數(shù)字的模型是必需的 表示加工之前和/或之后的整個(gè)工件形狀和尺寸的數(shù)據(jù)(例如，分別用于計(jì)算未加工部分幾何形狀和/或加工完成部分幾何形狀的數(shù)據(jù)，以及未加工部分幾何形狀和/或加工完成部分幾何形狀的模型的數(shù)據(jù))·表示齒輪設(shè)計(jì)的類型的數(shù)據(jù)，具體地，可以是來(lái)自可能設(shè)計(jì)的一種設(shè)計(jì)，例如正齒輪中的人字形齒 表示齒輪類型的數(shù)據(jù)，具體地，例如，包括壓力角和螺旋線角的人字形齒·表示齒廓的數(shù)據(jù)，具體地，例如，齒廓形狀中的齒面形狀，可以是漸開(kāi)線形齒廓， 擺線形齒廓以及圓弧葉形齒廓以及其它形狀齒廓·表示齒輪的齒的尺寸和/或幾何形狀的數(shù)據(jù)，具體地，例如，齒的深度、齒的厚度，齒的寬度或其它類似參數(shù)數(shù)據(jù)，和/或·表示齒輪法向模數(shù)和/或齒輪包含的齒的數(shù)量的數(shù)據(jù)?；谝陨蠑?shù)據(jù)，可以容易地計(jì)算出具有齒輪的工件數(shù)字上的精確模型，包括齒面模型，該齒面模型對(duì)應(yīng)于精確的數(shù)字齒形，具體地，該齒面包括預(yù)設(shè)的齒面齒廓形狀，例如， 漸開(kāi)線形齒廓?；谠撚?jì)算出的模型，例如，通過(guò)CAD系統(tǒng)計(jì)算出的模型，可以計(jì)算出路徑數(shù)據(jù)， 該路徑數(shù)據(jù)可以用于生成一個(gè)NC程序，例如，通過(guò)CAM或CAD/CAM系統(tǒng)生成一個(gè)NC程序。 路徑數(shù)據(jù)包括在控制數(shù)據(jù)中，通過(guò)該控制數(shù)據(jù)，一個(gè)工具(例如，端銑刀或其它工具)可以在至少包括四軸的數(shù)控機(jī)床上被控制，通過(guò)連續(xù)移動(dòng)銑刀以及以連續(xù)和/或逐行的方式沿著加工路徑移動(dòng)銑刀，以用于在工件上生成一個(gè)齒面，數(shù)控機(jī)床可以是銑床、萬(wàn)能銑床或通用加工中心。關(guān)于這一點(diǎn)，具體地，可以參見(jiàn)DE 102009008124，其中描述了優(yōu)選地如何基于預(yù)先確定的齒面生成加工路徑。圖6示出了本發(fā)明實(shí)施例中的一個(gè)幾何模型的俯視圖，該幾何模型為帶有第一和第二齒面完全齒形幾何形狀的齒輪齒間距模型。圖7示出圖6中齒間距幾何模型的立體圖。圖6中齒間距的幾何模型為人字形齒的齒間距幾何模型，該人字形齒包括左旋斜齒和右旋斜齒，其中包括第一齒形12a，該第一齒形12a為第一螺旋齒的第一齒面的幾何形狀，還包括第二齒形13a，第二齒形13a為第二螺旋齒的第二齒面的幾何形狀，第一齒形1 以及第二齒形13a通過(guò)帶有凹形的過(guò)渡部分齒形Ha進(jìn)行連接。第一齒形12a、過(guò)渡部分齒形1 與第二齒形13a形成一個(gè)完全齒形，在該完全齒形的基礎(chǔ)上可以生成對(duì)應(yīng)的控制數(shù)據(jù)，例如，根據(jù)DE1020090081M文獻(xiàn)，生成表示路徑數(shù)據(jù)的控制數(shù)據(jù)，每個(gè)路徑數(shù)據(jù)為橫向地?cái)U(kuò)展到齒形1 和13a齒廓方向的路徑數(shù)據(jù)，具體地，包括不同的齒廓高度，以及沿著第一齒形12a、過(guò)渡部分齒形1 與二齒形13a的路徑數(shù)據(jù)。在該實(shí)施例中，人字形齒的兩個(gè)螺旋齒輪設(shè)置有相同的螺旋線角。齒間距的幾何模型包括第三齒形12b以及第四齒形13b，第三齒形12b以及第四齒形1 通過(guò)帶有凹形的過(guò)渡部分齒形14b進(jìn)行連接。齒形1 和12b面對(duì)面設(shè)置，齒面13a和1 也是面對(duì)面設(shè)置。第三齒形12b、過(guò)渡部分齒形14b以及第四齒形1 進(jìn)一步形成完全齒形，在該形成的完全齒形基礎(chǔ)上，同樣生成對(duì)應(yīng)的控制數(shù)據(jù)，例如，根據(jù)DE 102009008124，生成表示路徑數(shù)據(jù)的控制數(shù)據(jù)，每個(gè)路徑數(shù)據(jù)為橫向地?cái)U(kuò)展到齒形12b和 13b齒廓方向的路徑數(shù)據(jù)，具體地，包括不同的齒廓高度，以及沿著第三齒形12b、過(guò)渡部分齒形14b與第四齒形13b的路徑數(shù)據(jù)?？偠灾?，在生成的控制數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，可以銑切的方式在工件上切出齒間距。在本實(shí)施例中，過(guò)渡部分齒形1 和14b各自形成帶狀面，對(duì)應(yīng)地，該帶狀面將齒形1 和13a連接、將齒形12b和1 連接，從而可以設(shè)計(jì)用來(lái)形成多個(gè)圓弧扇形體，在齒形的邊界點(diǎn)，該扇形體并入了齒形。下面結(jié)合涉及到過(guò)渡部分齒形14b的圖8至11，對(duì)用于包括過(guò)渡部分齒形的圓弧扇形體的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行描述。圖8帶有輔助線條地示出了圖6中齒間距幾何模型上的立體圖。圖9示出了圖6中齒間距幾何模型的詳細(xì)立體圖。圖10帶有輔助線條地示出了圖6中齒間距幾何模型的立體圖。圖11帶有輔助線條地示出了圖6 中齒間距幾何模型的詳細(xì)立體圖。邊界點(diǎn)在齒面1 和13b的邊界區(qū)域確定，此處在齒形12b邊界處的不同齒廓高度確定有邊界點(diǎn)la、lb、lc、ld和le，這些點(diǎn)都分布在帶有切削面的齒形12b的切削路徑上， 該切削面垂直于齒輪中心軸。進(jìn)一步地，在齒形13b邊界處的不同齒廓高度確定有邊界點(diǎn) 23、213、2(3、2(1和加，這些點(diǎn)都分布在帶有切削面的齒形1北的切削路徑上，該切削面垂直于齒輪中心軸。該兩個(gè)切削面到人字形齒中心的距離相同，該距離是由人字形齒的對(duì)稱軸預(yù)先確定的(圖6示出的俯視圖)。從圖6中可以看出，凹形過(guò)渡部分齒形14b和/或齒形 12b和13b的邊界點(diǎn)到人字形齒的中心的距離大于凹形過(guò)渡部分齒形1 和/或齒形1 和13a的邊界點(diǎn)到人字形齒的中心的距離。因此，凹形過(guò)渡部分齒形14b大于凹形過(guò)渡部分齒形14a。齒形12b的所有邊界點(diǎn)Ia到Ie與齒形13b的所有邊界點(diǎn)加到2e成對(duì)地位于齒面12b和13b的相同齒廓高度處(即邊界點(diǎn)Ia與邊界點(diǎn)加位于相同齒廓高度以及邊界點(diǎn)Ib與邊界點(diǎn)2b位于相同齒廓高度等等)，在各種情況下，齒形12b以及13b也具有相同齒廓形狀。下一步中，齒形12b和13b的曲面法線在邊界點(diǎn)Ia至Ie以及加至加處被確定， 以用于確定曲面法線(直線)3a至!Be以及曲面法線(直線) 至如。曲面法線3a垂直于齒形12b進(jìn)行延伸并穿過(guò)邊界點(diǎn)la，曲面法線北垂直于齒形12b進(jìn)行延伸并穿過(guò)邊界點(diǎn) lb,曲面法線3c垂直于齒形12b進(jìn)行延伸并穿過(guò)邊界點(diǎn)lc，曲面法線3d垂直于齒形12b進(jìn)行延伸并穿過(guò)邊界點(diǎn)ld，以及曲面法線3e垂直于齒形12b進(jìn)行延伸并穿過(guò)邊界點(diǎn)le。類推地，曲面法線如垂直于齒形1 進(jìn)行延伸并穿過(guò)邊界點(diǎn)2a，曲面法線4b垂直于齒形1 進(jìn)行延伸并穿過(guò)邊界點(diǎn)2b，曲面法線如垂直于齒形1 進(jìn)行延伸并穿過(guò)邊界點(diǎn)2c，曲面法線4d垂直于齒形1 進(jìn)行延伸并穿過(guò)邊界點(diǎn)2d，以及曲面法線如垂直于齒形1 進(jìn)行延伸并穿過(guò)邊界點(diǎn)2e。由于實(shí)施例中，齒形12b和13b的齒廓形狀是相同的，因此，成對(duì)排列在齒形12b 和1 相同齒廓高度和螺旋線角的邊界點(diǎn)也是相同的。曲面法線3a至!Be和如至如在交叉點(diǎn)如至^5(具體參見(jiàn)圖11)相互交叉。交叉點(diǎn)如至^5可以作為圓弧扇形體6a至6e 的中心被確定，圓弧扇形體6a包括交叉點(diǎn)fe以作為其中心，并與邊界點(diǎn)Ia和加連接，圓弧扇形體6b包括交叉點(diǎn)恥以作為其中心，并與邊界點(diǎn)Ib和2b連接，圓弧扇形體6c包括交叉點(diǎn)5c以作為其中心，并與邊界點(diǎn)Ic和2c連接，圓弧扇形體6d包括交叉點(diǎn)5d以作為其中心，并與邊界點(diǎn)Id和2d連接，以及圓弧扇形體6e包括交叉點(diǎn)k以作為其中心，并與邊界點(diǎn)Ie和2e連接(具體參見(jiàn)圖11)。通過(guò)在邊界點(diǎn)Ia至Ie和加至2e分別設(shè)置曲面法線3a至!Be和如至4e，圓弧扇形體6a至6e相切地與齒形12b的Ia至le、齒形13b的加至加連接在一起?，F(xiàn)有，可以通過(guò)圓弧扇形體6a至6e來(lái)確定過(guò)渡部分齒形14b，過(guò)渡部分齒形14b 包括在不同齒廓高度延伸的圓弧扇形體6a至6e。這樣，用于引導(dǎo)銑刀相對(duì)于工件做移動(dòng)的控制數(shù)據(jù)可以通過(guò)執(zhí)行下述步驟被生成確定齒形12b，該齒形12b為人字形齒的第一部分齒齒面的幾何形狀；確定齒形13b，齒形13b為人字形齒的第二部分齒齒面的幾何形狀；確定過(guò)渡部分齒形14b，過(guò)渡部分齒形 14b為兩個(gè)齒面之間的過(guò)渡部分的幾何形狀；確定完全齒形，完全齒形包括齒形12b、過(guò)渡部分齒形14b以及齒形13b，最后基于完全齒形控制數(shù)據(jù)被生成，該控制數(shù)據(jù)包括表示用于控制機(jī)床銑刀沿著加工路徑移動(dòng)的路徑數(shù)據(jù)，該加工路徑橫向地延伸至齒面的齒廓方向， 具體地，在齒廓的不同高度，沿著齒形12b、過(guò)渡部分齒形14b以及齒形1 進(jìn)行延伸。圖12以圖表的方式示出了本發(fā)明實(shí)施例用于生成控制數(shù)據(jù)的裝置200。裝置200 可以用于生成控制數(shù)據(jù)，以用于通過(guò)在至少包括四軸的數(shù)控機(jī)床上銑削工件在控制數(shù)據(jù)的機(jī)床上，通過(guò)基于控制數(shù)據(jù)沿著相對(duì)于工件的加工路徑連續(xù)移動(dòng)機(jī)床的銑刀在工件形成一個(gè)人字形齒，具體地，銑刀可以是端銑刀，數(shù)控機(jī)床可以是銑床、通用機(jī)床或加工中心。裝置200包括用于輸入齒輪信息數(shù)據(jù)的齒輪信息數(shù)據(jù)輸入裝置210，例如鍵盤(pán)和/ 或計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)。裝置200還包括顯示裝置220，以用于顯示數(shù)字生成的工件幾何形狀、齒輪形狀、一個(gè)或多個(gè)齒形、一個(gè)或多個(gè)過(guò)渡部分齒形以及一個(gè)或多個(gè)完全齒形。進(jìn)一步地，裝置200還包括一個(gè)齒形形成裝置230，用于確定第一齒形(具體地， 在輸入齒輪信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行)，該第一齒形為人字形齒第一部分齒的第一齒面的幾何形狀；確定第二齒形(具體地，在輸入齒輪信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行)，該第二齒形為人字形齒第二部分齒的第二齒面的幾何形狀；確定過(guò)渡部分齒形，過(guò)渡部分齒形為第一和第二齒面之間的過(guò)渡部分的幾何形狀相對(duì)應(yīng)，以及用于確定完全齒形，該幾何形狀包括第一齒形、過(guò)渡部分齒形以及第二齒形。具體地，齒形形成裝置230用于確定齒面的邊界點(diǎn)、確定邊界點(diǎn)上的法向量和/或齒形邊界點(diǎn)上的曲面法線、確定曲面法線的交叉點(diǎn)和/或確定圓弧扇形體，該圓弧扇形體確定或定義了一個(gè)過(guò)渡部分齒形。裝置200還包括一個(gè)控制數(shù)據(jù)生成裝置M0，以用于在完全齒形的基礎(chǔ)上生成控制數(shù)據(jù)，該表示路徑數(shù)據(jù)的控制數(shù)據(jù)用于引導(dǎo)機(jī)床的銑刀沿著加工路徑進(jìn)行移動(dòng)，每個(gè)加工路徑橫向地延伸至齒面的齒廓方向，具體地，在不同齒廓高度沿著第一齒形、過(guò)渡幾何形狀與第二齒形的進(jìn)行延伸。裝置200還包括一個(gè)界面250用于將生成的控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到一個(gè)數(shù)據(jù)攜帶裝置中，以用于將控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C(jī)床和/或用于與機(jī)床連接(通過(guò)無(wú)線或線纜連接)以用于將控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C(jī)床。綜上所述，本發(fā)明進(jìn)一步簡(jiǎn)化了具有人字形齒的齒輪的加工和/或生成，改進(jìn)了數(shù)控通用機(jī)床上具有人字形齒的齒輪的加工和/或生成，以使得生成的具有人字形齒的齒輪更加有力度，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)具有更好的工作特性。
權(quán)利要求
1.一種用于生成具有人字形齒的齒輪的方法，其特征在于，通過(guò)在至少包括四軸的數(shù)控機(jī)床上，通過(guò)在控制數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上沿著相對(duì)于工件的加工路徑連續(xù)移動(dòng)機(jī)床銑刀銑削工件的方式生成具有人字形齒的齒輪，具體地，銑刀為端銑刀，數(shù)控機(jī)床為銑床、通用機(jī)床或加工中心，該方法包括-生成控制數(shù)據(jù)，所述控制數(shù)據(jù)用于對(duì)涉及工件的銑刀進(jìn)行引導(dǎo)，該步驟包括-確定第一齒形，所述第一齒形為所述人字形齒第一部分齒的第一齒面的幾何形狀；-確定第二齒形，所述第二齒形為所述人字形齒第二部分齒的第二齒面的幾何形狀；-確定過(guò)渡部分齒形，所述過(guò)渡部分齒形為所述第一和第二齒面之間的過(guò)渡部分的幾何形狀；-確定完全齒形，所述完全齒形包括所述第一齒形、過(guò)渡部分齒形以及第二齒形；-在所述完全齒形的基礎(chǔ)上，生成控制數(shù)據(jù)，所述控制數(shù)據(jù)包含路徑數(shù)據(jù)，所述路徑數(shù)據(jù)用于引導(dǎo)機(jī)床的銑刀沿著加工路徑，每個(gè)加工路徑橫向延伸至齒面齒廓方向，具體地，在不同齒廓高度沿著所述第一齒形、過(guò)渡部分齒形以及第二齒形延伸；以及-在生成的數(shù)控?cái)?shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，使用銑刀在機(jī)床上銑削工件，所述銑刀沿著由路徑數(shù)據(jù)表示的加工路徑被連續(xù)地弓I導(dǎo)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在生成所述過(guò)渡部分齒形后，在所述第一齒形的多個(gè)邊界點(diǎn)處，所述第一齒形相切地并入所述過(guò)渡部分齒形，在所述第二齒面的多個(gè)邊界點(diǎn)處，所述過(guò)渡部分齒形相切地并入第二齒形。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在位于所述第一齒形和第一切削面之間的第一切削路徑上，確定所述第一齒形的邊界點(diǎn)，所述第一切削面垂直于齒輪軸，以及在位于所述第二齒形和第二切削面之間的第二切削路徑上，確定所述第二齒形的邊界點(diǎn)，所述第二切削面垂直于齒輪軸。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括確定所述人字形齒的中心區(qū)域，所述中心區(qū)域垂直于齒輪軸，所述第一切削面和第二切削面到所述人字形齒中心區(qū)域的距離相同，所述中心區(qū)域位于所述第一和第二切削面之間。
5.如權(quán)利要求1至4至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述齒面線方向上所述過(guò)渡部分齒形具有一個(gè)凹形和一個(gè)凸形。
6.如權(quán)利要求1至5至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，位于所述第一齒形和第二齒形的所述過(guò)渡部分齒形為圓環(huán)面，具體為帶狀面。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過(guò)連接所述第一和第二齒形的多個(gè)圓弧扇形體確定所述過(guò)渡部分齒形。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述過(guò)渡部分齒形的多個(gè)圓弧扇形體在不同齒廓高度進(jìn)行延伸，每個(gè)圓弧扇形體將所述第一齒形的第一邊界點(diǎn)與所述第二齒形中的對(duì)應(yīng)第二邊界點(diǎn)連接在一起，所述第一邊界點(diǎn)與第二邊界點(diǎn)具有相同的齒廓高度。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在各個(gè)齒形的邊界點(diǎn)處，所述對(duì)應(yīng)的各個(gè)圓弧扇形體相切地并入對(duì)應(yīng)的齒面。
10.如權(quán)利要求1至9至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，生成過(guò)渡部分齒形的步驟包括-確定所述第一齒形的至少一個(gè)第一邊界點(diǎn)；-確定所述第二齒形的至少一個(gè)第二邊界點(diǎn)，所述第一邊界點(diǎn)與所述第二邊界點(diǎn)位于齒面相同的齒廓高度；-在所述齒形的第一邊界點(diǎn)確定第一法向量； -在所述齒形的第二邊界點(diǎn)確定第二法向量；-在第一直線和第二直線之間確定一個(gè)交叉點(diǎn)，所述第一直線由所述第一法向量的方向預(yù)先確定，所述第二直線由所述第二法向量的方向預(yù)先確定；以及-從所述第一邊界點(diǎn)到所述第二邊界點(diǎn)確定一個(gè)圓弧扇形體，位于所述第一直線和第二直線的所述交叉點(diǎn)為所述圓弧扇形體的中心，使得所述過(guò)渡部分齒形被生成，以用于組成所述圓弧扇形體。
11.如權(quán)利要求1至10任一所述的方法，其特征在于，所述第一部分齒為所述人字形齒的第一螺旋齒，所述第二部分齒為所述人字形齒的第二螺旋齒。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一螺旋齒為左旋斜齒或右旋斜齒， 所述第二螺旋齒具有一斜度，并與所述第一螺旋齒具有的斜度相對(duì)設(shè)置，具體地，所述第一螺旋齒與所述第二螺旋齒具有相同的螺旋線角。
13.如權(quán)利要求1至12至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一齒形和第二齒形具有相同的齒廓形狀，具體地為漸開(kāi)線形齒廓。
14.如權(quán)利要求1至13任一所述的方法，其特征在于，所述完全齒形為第一完全齒形， 在齒面線方向，所述第一完全齒形具有一個(gè)凹形，所述生成控制數(shù)據(jù)的步驟包括-確定第三齒形，所述第三齒形為所述人字形齒第一部分齒的第三齒面的幾何形狀，并與所述第一齒形相對(duì)；-確定第四齒形，所述第四齒形為所述人字形齒第二部分齒的第四齒面的幾何形狀，并與所述第二齒形相對(duì)；-確定第二過(guò)渡部分齒形，所述第二過(guò)渡部分齒形為所述第三和第四齒面之間的過(guò)渡部分的幾何形狀，并在齒面線方向具有一凸形；以及-確定至少一個(gè)第二完全齒形，所述完全齒形包括所述第三齒形、第二過(guò)渡部分齒形以及第四齒形；-在所述第二完全齒形的基礎(chǔ)上，生成控制數(shù)據(jù)，所述控制數(shù)據(jù)包含路徑數(shù)據(jù)，所述路徑數(shù)據(jù)用于引導(dǎo)機(jī)床的銑刀沿著加工路徑，每個(gè)加工路徑橫向延伸至所述第三和第四齒面的齒廓方向，并沿著所述第三齒形、第二過(guò)渡部分齒形以及第四齒形延伸。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一過(guò)渡部分齒形被生成后，在所述第一齒形的多個(gè)邊界點(diǎn)處，所述第一齒形相切地并入所述第一過(guò)渡部分齒形，在所述第二齒形的多個(gè)邊界點(diǎn)處，所述第一過(guò)渡部分齒形相切地并入所述第二齒形；以及所述第二過(guò)渡部分齒形被生成后，在所述第三齒形的多個(gè)邊界點(diǎn)處，所述第三齒形相切地并入所述第二過(guò)渡部分齒形，在所述第四齒形的多個(gè)邊界點(diǎn)處，所述第二過(guò)渡部分齒形相切地并入所述第四齒形，其中所述第一齒形的邊界點(diǎn)被確定在所述第一齒形和第一切削面之間的第一切削路徑上， 所述第一切削面垂直于齒輪軸，所述第二齒形的邊界點(diǎn)被確定在所述第二齒形和第二切削面之間的第二切削路徑上，所述第二切削面垂直于齒輪軸；以及所述第三齒形的邊界點(diǎn)被確定在所述第三齒形和第三切削面之間的第三切削路徑上， 所述第三切削面垂直于齒輪軸，所述第四齒形的邊界點(diǎn)被確定在所述第四齒形和第四切削面之間的第四切削路徑上，所述第四切削面垂直于齒輪軸。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一切削面與所述第二切削面之間的距離小于所述第三切削面與所述第四切削面之間的距離。
17.一種用于生成控制數(shù)據(jù)的方法，所述控制數(shù)據(jù)用于根據(jù)所述權(quán)利要求1至16至少一項(xiàng)所述的生成方法，在至少包括四軸的數(shù)控機(jī)床上，通過(guò)在所述控制數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上沿著涉及工件的加工路徑連續(xù)移動(dòng)機(jī)床銑刀銑削工件的方式生成人字形齒，具體地，銑刀為端銑刀，數(shù)控機(jī)床為銑床、通用機(jī)床或加工中心，該方法包括-確定第一齒形，所述第一齒形為所述人字形齒第一部分齒的第一齒面的幾何形狀；-確定第二齒形，所述第二齒形為所述人字形齒第二部分齒的第二齒面的幾何形狀；-確定一個(gè)過(guò)渡部分齒形，所述過(guò)渡部分齒形為所述第一和第二齒面之間的過(guò)渡部分的幾何形狀；-確定一個(gè)完全齒形，所述完全齒形包括所述第一齒形、所述過(guò)渡部分齒形以及所述第二齒形；以及-在所述完全齒形的基礎(chǔ)上，生成控制數(shù)據(jù)，所述控制數(shù)據(jù)包含路徑數(shù)據(jù)，所述路徑數(shù)據(jù)用于引導(dǎo)機(jī)床的銑刀沿著加工路徑，每個(gè)加工路徑橫向延伸至齒面齒廓方向，具體地，在不同齒廓高度沿著所述第一齒形、所述過(guò)渡部分齒形以及所述第二齒形延伸。
18.一種用于生成控制數(shù)據(jù)的裝置，所述控制數(shù)據(jù)用于所述權(quán)利要求1至16至少一項(xiàng)所述的方法，在至少包括四軸的數(shù)控機(jī)床上，通過(guò)在所述控制數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上沿著涉及工件的加工路徑連續(xù)移動(dòng)機(jī)床銑刀銑削工件的方式生成人字形齒，具體地，銑刀為端銑刀，數(shù)控機(jī)床為銑床、通用機(jī)床或加工中心，所述裝置包括-齒形形成裝置，所述齒形形成裝置用于確定第一齒形，所述第一齒形為所述人字形齒中第一部分齒的第一齒面的幾何形狀；確定第二齒形，所述第二齒形為所述人字形齒中第二部分齒的第一齒面的幾何形狀；確定過(guò)渡部分齒形，所述過(guò)渡部分齒形為所述第一和第二齒面之間的過(guò)渡部分的幾何形狀；確定完全齒形，所述完全齒形包括所述第一齒形、過(guò)渡部分齒形以及第二齒形；-控制數(shù)據(jù)生成裝置，用于在所述完全齒形的基礎(chǔ)上生成控制數(shù)據(jù)，所述控制數(shù)據(jù)包括路徑數(shù)據(jù)，所述控制數(shù)據(jù)用于引導(dǎo)機(jī)床的銑刀沿著加工路徑進(jìn)行移動(dòng)，每個(gè)加工路徑橫向地延伸至齒面的齒廓方向，具體地，在不同齒廓高度沿著第一齒形、過(guò)渡幾何形狀與第二齒形的進(jìn)行延伸。
19.一種數(shù)控機(jī)床，其特征在于，所述數(shù)控機(jī)床至少包括四軸，具體地，所述數(shù)控機(jī)床為銑床、通用機(jī)床或加工中心，所述數(shù)控機(jī)床用于通過(guò)連續(xù)移動(dòng)所述機(jī)床的銑刀沿著基于生成的控制數(shù)據(jù)確定的加工路徑銑削工件，具體地，所述銑刀為端銑刀，所述數(shù)控機(jī)床包括所述權(quán)利要求18所述的用于生成控制數(shù)據(jù)的裝置。
20.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和存儲(chǔ)在該介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序，其中，所述計(jì)算機(jī)程序以狀態(tài)序列的方式進(jìn)行存儲(chǔ)，所述狀態(tài)序列為指令，所述指令被數(shù)據(jù)處理設(shè)備中的數(shù)據(jù)處理裝置作為命令來(lái)執(zhí)行，以形成如所述權(quán)利要求18所述的用于生成控制數(shù)據(jù)的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于生成具有人字形齒的齒輪10的方法，在包括至少四軸的數(shù)控機(jī)床上通過(guò)沿著基于控制數(shù)據(jù)的加工路徑連續(xù)移動(dòng)銑刀銑削工件，包括生成控制數(shù)據(jù)，以用于在生成的控制數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上引導(dǎo)銑刀在機(jī)床上使用銑刀銑削工件。本發(fā)明還涉及用于生成控制數(shù)據(jù)的方法和裝置，其中包括確定第一齒形12b，該齒形為人字形齒的第一齒面的幾何形狀；確定第二齒形13b，該齒形為人字形齒的第二齒面的幾何形狀；確定過(guò)渡部分齒形14b，該齒形為第一和第二齒面之間過(guò)渡區(qū)域的幾何形狀；確定完全齒形12b、13b和14b，該齒形包括第一齒形12b、過(guò)渡部分齒形14b和第二齒形13b；基于確定的完全齒形12b、13b和14b生成控制數(shù)據(jù)，數(shù)控?cái)?shù)據(jù)中包含加工路徑，每條加工路徑橫向延伸至齒面的齒廓方向，沿著第一齒形12b、過(guò)渡部分齒形14b以及第二齒形13b延伸。
文檔編號(hào)B23F7/00GK102416507SQ20111029779
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者尤文卡斯滕·漢森, 托馬斯·勞切比勒, 約瑟夫·紐麥爾 申請(qǐng)人:德克爾馬霍普夫龍滕有限公司