具有多個切削策略的強力刮削加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的主題為一種強力刮削加工齒輪齒的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有許多用于制造齒輪的方法。在切削式軟預機加工中，分為滾齒加工、插齒加 工、創(chuàng)削和強力刮削。如在下面更詳細說明的一樣，滾齒加工和強力刮削加工是所謂的連續(xù) 方法。
[0003] 插齒加工方法可通過圓柱齒輪傳動來說明或顯示，因為插齒刀具1的旋轉(zhuǎn)軸線R1 和工件2的旋轉(zhuǎn)軸線R2之間的夾角（也稱為軸夾角）為0°，如在圖1中示意性所示一樣。當軸 夾角為0°時，兩個旋轉(zhuǎn)軸線R1和R2平行延伸。工件2和插齒刀具1分別連續(xù)圍繞其旋轉(zhuǎn)軸線 R2或R1旋轉(zhuǎn)。運些旋轉(zhuǎn)運動由參考符號ω 1和ω 2顯示出。插齒刀具1除了旋轉(zhuǎn)運動外還附加 地進行升降運動，該升降運動在圖1中通過雙向箭頭Shx來表示，并且在該升降運動中從工件 2上去除切屑。
[0004] -段時間W前，重新采用了一種方法，該方法被稱為強力刮削加工。其溯源約有 100年歷史。
[000引在強力刮削加工的情況下，如圖2A所示，規(guī)定好在強力刮削刀具10(又被稱為刮削 輪)的旋轉(zhuǎn)軸線R1和工件20的旋轉(zhuǎn)軸線R2之間軸夾角Σ，它不等于零。強力刮削刀具10和工 件20之間所產(chǎn)生的相對運動是螺旋運動，該螺旋運動可分解為旋轉(zhuǎn)分量(轉(zhuǎn)動分量)和插入 分量(平移分量）。圓柱形螺旋齒輪傳動可W被當作是驅(qū)動技術(shù)模擬，其中旋轉(zhuǎn)分量對應于 滾動，插入運動對應于齒面的滑動。軸夾角Σ相對于絕對值的數(shù)值越大，加工工件20所需的 平移運動分量增加越大。具體地說，平移運動分量引起強力刮削刀具10的切削刃沿工件20 齒面方向的運動分量。在強力刮削加工的情況下，利用交叉的螺旋齒輪等效傳動的相曬合 齒輪的曬合相對運動的滑動分量來實施切削運動。在強力刮削加工中，僅需要與工件20的 旋轉(zhuǎn)軸線R2平行的緩慢軸向進給Sax(也稱為軸向進給），并且省略所謂的插齒運動，運對于 插齒加工而言是典型的。因此在強力刮削加工中也不會出現(xiàn)任何沖程運動。
[0006] 在強力刮削加工中的切削速度直接受到強力刮削刀具10或工件20的轉(zhuǎn)速和所使 用的旋轉(zhuǎn)軸線R1和R2的軸夾角Σ的影響。因此軸夾角ΣΚ及因此滑動分量應運樣選擇，從 而在轉(zhuǎn)速給定的情況下為材料機加工實現(xiàn)最佳的切削速度。
[0007] W前已知的強力刮削加工方法的運動工序和其它細節(jié)可從已經(jīng)在圖2A中所提及 的示意圖中推導出。圖2A顯示出在圓柱形工件20上強力刮削加工外齒部。工件20和刀具10 (在此為圓柱形強力刮削刀具10)例如W角速度ωι和《2為基礎(chǔ)沿相反方向旋轉(zhuǎn)，如在圖2A 中可W看出的一樣。圓柱形刀具10傾斜離開工件20W產(chǎn)生出動態(tài)間隙角。
[0008] 還存在其它的相對運動。為了能夠用刀具10加工工件20的整個齒寬，需要上述軸 向進給Sax。軸向進給使得刀具10沿著與工件旋轉(zhuǎn)軸向R2平行的方向相對于工件20移動。刀 具10的運個運動的方向在圖2A中用Sax表示。如果希望在工件20上加工斜齒時(的辛0)，則在 軸向進給Sax上疊加差動進給Sd，該差動進給如在圖2A中所示一樣對應于工件20圍繞著工件 旋轉(zhuǎn)軸線R2的附加轉(zhuǎn)動。該差動進給Sd和軸向進給Sax在計算位置AP處通過計算機相互適 應，從而所導致的刀具10相對于工件20的進給沿著要產(chǎn)生出齒隙的方向出現(xiàn)。另外，例如可 W采用徑向進給Srad來影響工件20的齒輪齒的凸度。
[0009] 在強力刮削加工中，切削速度矢量；。基本上是刀具10和工件20的旋轉(zhuǎn)軸線R1、R2 的W有效軸夾角Seff相互傾斜的兩個速度矢量的差。?ι為刀具10圓周上的速度矢 量，為工件20圓周上的速度矢量。可通過軸夾角Σ和交叉螺旋等效齒輪加工中的轉(zhuǎn)速來 改變強力刮削加工過程的切削速度V。的絕對值。如已經(jīng)所提及的一樣，相對緩慢的軸向進 給Sax僅對強力刮削加工中的切削速度V。產(chǎn)生很小的影響，該影響可忽略。因此在圖2Α中的 具有矢量^和的矢量圖中未考慮該軸向進給Sax。
[0010] 圖2B顯示出用非傾斜錐形強力刮削刀具10強力刮削加工工件20的外齒部。在圖2B 中，還顯示出軸夾角Σ、切削速度矢量:；。、刀具10圓周上的速度矢量和工件20圓周上的速 度矢量及刀具10的傾角01和工件20的傾角防。螺旋角防運里不等于零。刀具10的齒頭在 圖2B中用附圖標記4來表示。齒面在圖2B中用附圖標記5來表示。兩個旋轉(zhuǎn)軸線R1和R2不相 交，而是相對于彼此歪斜設(shè)置。在錐形強力刮削刀具10中，計算位置AP目前通常選擇在兩個 旋轉(zhuǎn)軸線R1和R2的公垂線上，運是因為無需使強力刮削刀具10傾斜W形成間隙角。計算位 置AP在此與所謂的接觸點重合。螺旋滾動等效齒輪加工的節(jié)距圓在設(shè)計點AP中接觸。
[0011] 在強力刮削加工中使用刀具10,該刀具具有至少一個幾何形狀確定的切削刃。在 圖2A和圖2B中未顯示出所述切削刃。切削刃的形狀和布置屬于在具體設(shè)計中在實踐中必須 考慮的因素。
[0012] 在圖2A中所示的實施例中，強力刮削刀具10為直齒輪。在圖2A中的主體的外形為 圓柱形。如圖2B所示一樣，它也可W是錐形。
[001引在強力刮削加工中，通常在相對于齒高的多次切削中產(chǎn)生出（齒短隙。因此，運也 被稱為多次切削策略。強力刮削工具的計算機設(shè)計在該情況下基本上是鑒于在期間產(chǎn)生出 最終齒面的最終切削的最佳切削條件來進行的。
[0014] 在不同齒高中的單獨切削通常由強力刮削刀具沿著齒高方向的相應橫向進給來 執(zhí)行。在采用非傾斜強力刮削刀具的強力刮削加工中，橫向進給單獨對應于在軸R1和R2之 間的軸向距離的變化。
[0015] 針對采用多次切削策略的強力刮削加工的幾項研究已經(jīng)表明，不同的切屑或切削 條件得到不同的切削（在不同的進給深度處）。但是，在采用多次切削策略的強力刮削加工 中針對不同的切削采用相同強力刮削刀具的情況下尤其如此。切屑或切削條件不同，因為 尤其是在工件上的相應活動節(jié)距圓相對于最終切削的設(shè)計位置偏移。
[0016] 如精確模擬已經(jīng)表明的一樣，切屑或切削條件在該情況中甚至明顯變化。如果采 用傾斜強力刮削刀具，在極端情況下，針對在大約25%的機加工深度處的最終切削采用優(yōu) 化的強力刮削刀具不能在沒有碰撞的情況下進行刮削加工。
[0017] 在各種不同切削深度處的切屑形成條件的運些差異不僅導致在強力刮削刀具上 的不同程度的磨損，而且它們還會影響所產(chǎn)生出的齒面的質(zhì)量。
[0018] 另外，強力刮削加工的特征在于，從進入齒面eF去除的那部分切屑比從輸出齒面 aF去除的那部分切屑更薄。強力刮削加工的運種方法特性在多次切削策略的情況下也會出 現(xiàn)問題。
[0019] 因此，已經(jīng)想到許多解決方案，它們使得齒面能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的表面質(zhì)量，并且防止 在強力刮削刀具上出現(xiàn)不均勻磨損。
[0020] 尤其是，運設(shè)及改善強力刮削刀具的使用壽命。由于磨損減少，所W該強力刮削刀 具變得更加節(jié)約成本，因為在工件的齒輪切削加工中的生產(chǎn)成本基本上受到刀具使用壽命 的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021] 因此，本發(fā)明的目的在于為強力刮削加工齒輪的齒面或其它周期性結(jié)構(gòu)提供相應 的強力刮削加工方法。
[0022] 該目的根據(jù)本發(fā)明是通過運樣一種方法來實現(xiàn)的，該方法在運里被稱為具有多次 切削策略和刀具樞轉(zhuǎn)的強力刮削加工方法。在該情況下，在切削過程更確切地說切屑形成 條件的設(shè)計中的自由度是根據(jù)本發(fā)明的解決方案的關(guān)鍵。
[0023] 也就是說，該目的根據(jù)本發(fā)明是通過一種強力刮削加工方法來實現(xiàn)的，該方法建 立在多次切削策略的原理上，其中在刀具上的切屑形成得到改善，并且通過逐步調(diào)節(jié)有效 軸夾角來延長刀具的使用壽命。
[0024] 本發(fā)明的強力刮削加工方法可W用于生產(chǎn)旋轉(zhuǎn)對稱的周期性結(jié)構(gòu)例如齒輪齒等。
[0025] 該刀具的旋轉(zhuǎn)軸線在根據(jù)本發(fā)明的強力刮削加工中總是相對于工件的旋轉(zhuǎn)軸線 歪斜，即軸夾角Σ總是不等于零。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，采用了相應設(shè)計的強力刮削刀具，它已經(jīng)針對最終切削進行設(shè)計和 優(yōu)化。但是，為了在最終切削之前發(fā)生的多個方法步驟期間在多次切削策略的范圍內(nèi)也實 現(xiàn)更好的切削條件，逐步調(diào)整有效軸夾角。
[0027] 在包括第一次強力刮削加工工件之后最終第二次強力刮削加工工件的多次切削 策略中，針對第一次強力刮削加工規(guī)定與最終第二次強力刮削加工不同的有效軸夾角。也 就是說，在進行最終第二次強力刮削加工之前調(diào)整有效軸夾角。
[0028] 如果多次切削策略包括二次W上的不同有效軸夾角，則因此也可W規(guī)定兩個W上 的軸夾角。
[0029] 調(diào)整優(yōu)選通過計算機例如緊接著在執(zhí)行本發(fā)明的強力刮削加工方法之前來確認。 之后，對于非傾斜強力刮削刀具而言，確認節(jié)距圓直徑、軸夾角和軸向間距之間的數(shù)學關(guān) 系。如果軸向間距變化并且固定，運在多次切削策略中是運樣，因此可W通過改變軸夾角來 改變節(jié)距圓位置。
[0030] 本發(fā)明設(shè)及用于采用強力刮削刀具強力刮削加工至少一個具有旋轉(zhuǎn)對稱周期性 結(jié)構(gòu)的方法W及經(jīng)相應調(diào)整/編程的機器。執(zhí)行下面的步驟，其中運些步驟的順序也可W是 不同的：
[0031] 提供工件(例如，巧料）；
[0032] 提供所述強力刮削刀具，該刀具具有多個切削齒，
[0033] 規(guī)定所述強力刮削刀具相對于所述工件的第一有效軸夾角；
[0034] 對工件進行第一次強力刮削加工，其中在所述第一次強力刮削加工期間，所述 強力刮削刀具進入工件至第一進給深度，并且對所述工件的周期性結(jié)構(gòu)的齒面進行預加 工；
[0035] 規(guī)定所述強力刮削刀具相對于所述工件的第二有效軸夾角；
[0036] 對所述工件進行第二次強力刮削加工，其中在所述第二次強力刮削加工期間， 所述強力刮削刀具進入刀工件至最終進給深度，并且所述工件的周期性結(jié)構(gòu)的齒面受到進 一步加工，并且
[0037] 其中所述第一有效軸夾角預所述第二有效軸夾角不同。<