加工齿轮工件的方法技术

一种用于在使用切削工具的机器中对齿轮工件进行产生切屑的加工的方法，该切削工具包括至少两个几何结构上限定的切削刃，这些切削刃在产生切屑的加工的范围内在齿轮工件上产生切屑形式的材料，其中通过方法参数定义限定产生切屑的加工，该方法具有以下方法步骤：(1)对在切削工具的多个切削刃上产生的切屑执行计算机辅助分析(V3)，(2)执行相关力的计算机辅助确定，相关力将在产生切屑期间在切削工具的多个切削刃上出现，(3)优化产生切屑的加工，以防止相关力超过预定极限值或达到极限范围，其中通过在优化范围内对方法参数中的至少一个进行调整来提供调整的方法参数，和(4)使用调整的方法参数或多个方法参数对齿轮工件(11)执行产生切屑的加工(V6)。

【技术实现步骤摘要】
加工齿轮工件的方法
本专利技术的主题是一种用于(齿轮切削)加工齿轮工件的方法。
技术介绍
存在很多大大不同的用于锥齿轮的齿轮切削的方法。用于制造锥齿轮的铣削方法的特征可以如下：-分度方法ο单分度方法(也称为间歇分度方法、间歇分度工艺、单分度工艺、或面铣削)，和ο连续分度方法；-滚动ο滚动方法，和ο不滚动的切入(plunging)方法。此外，在完成方法和半完成方法之间进行区分，其中这涉及产生最终几何结构所需的必要步骤的数量。在完成的情况下，工具使用一种机器设置进行切削，在半完成的情况下，工具使用两种单独的机器设置进行切削。在半完成的情况下，一种机器设置用于切削凹齿面，另一种机器设置用于切削凸齿面。此外，存在在单侧上进行切削的方法，其中，具有一种机器设置的一个工具切削凹齿面，而具有其他机器设置的另一种工具切削凸齿面。所提及的方法的这些属性可以彼此组合，并且在工业中的应用也很流行。经常使用单分度完成方法和连续完成方法。图1A中以示例方式显示了单分度方法的基本原理。具体而言，这里是单分度完成方法。该单分度完成方法示意性地显示在图1A中。在这种情况下，为简化起见，在此未示出锥齿轮工件11和刀头20的常见滚动运动，该常见滚动运动比刀头20的旋转ω1慢得多。该图示是滚动过程的准快照。刀头20的外切削刃21.a和内切削刃21.i完成圆弧形式的连续运动。刀头20的旋转运动(这里为逆时针方向)由用ω1标识的箭头表示。工具主轴的旋转点或与附图平面的交点相应地由参考符号102标识。为了制造进一步的齿隙，刀头20缩回，而锥齿轮工件11旋转一分度角(称为分度旋转)。一步接一步的进一步旋转(这里为顺时针方向)在图1A中用箭头a、b和c表示。因此总是一次制造一个齿隙。带扩张外摆线(也称为延伸外摆线)齿的锥齿轮通过连续分度方法(也称为连续齿轮滚齿加工、连续分度工艺或面滚齿加工)来制造。在图1B中示意性地示出了相应的示例。在这里使用棒状刀头30作为工具。在以连续分度法生产外摆线时(参见图1B)，棒状刀头30的齿数与螺纹数之比(刀具组的数量)对应于基圆G的半径与G与节圆R的半径之比。如果棒状刀具的切削刃所在的刀头公称半径大于节圆R的半径，则表示延伸外摆线。在这种连续分度方法中，刀头30和工件11二者以时间顺序彼此适应的运动顺序旋转。因此，分度连续进行，并且所有齿隙几乎同时产生。在此，刀头30的旋转运动用ω2表示，而工件11的旋转运动用ω3表示。这些运动由所需的分度运动和滚动运动组成。图1B显示了滚动工艺的准快照。在图1B中可以看出，棒状刀头30的棒状刀具33.a、33.i通常成对布置(成组，每组具有两个刀具)。棒状刀具33.a、33.i的布置沿标称圆N不是同心的，如在图1A的棒状刀头20中那样。在图1B中可以看出，刀头30的节圆R沿着工件11的基圆G滚动。M在此标识了刀头30的中心点，而Z1标识了飞圆(flightcircle)半径。图1A和图1B所示的方法如果是在不滚动的情况下进行的，则它们也可以用作制造冠状齿轮的切入方法。此外，存在执行上述方法的各种过程的可能性。例如，有单滚动、切入滚动、双滚动等等。通过组合滚动过程和切入过程、起始值和结束值以及速度曲线，可以使用变化很大的变型。在图1A和图1B的基础上，很容易看出这些方法的运动学有时可能非常复杂，因为多个运动顺序相互协调地发生。从图1A和图1B也可以看出，根据快照，多个刀具可以处于切削接合状态。因此，可能会发生动态载荷变化。图1C示出了根据现有技术的示例性单分度半完成方法的第一加工阶段的示意性截面图。在该第一加工阶段期间，锥齿轮工件11的左齿面53f被精切削，同时右齿面54v被粗切削。在第一加工阶段中，棒状刀具的有效区域26位于第一相对位置RP1中。在所示的时刻，外切削刃21.a的一部分、内切削刃21.i的一部分和头部切削刃21.k被用于去除切屑。被用于去除切屑的切削刃21.a、21.i、21.k的部分用点线突出显示。图1D示出了根据现有技术的示例性单分度半完成方法的第二加工阶段的示意性截面图。在该第二加工阶段期间，锥齿轮工件11的右齿面54f和底部平台114的区域被精切削。在所示的时刻，外切削刃21.a的一部分和头部切削刃21.k被用于去除切屑。不使用内切削刃21.i。从图1C和图1D可以看出，根据加工阶段，切削刃的不同区域可以被接合进行切屑去除。因此，由于加工面的变化，也会发生动态载荷变化。图1A至1D的示意图仅在某种程度上能够说明动态变化载荷的复杂性。实际上，这些关系仍然要显然复杂得多。动态变化载荷取决于众多因素。尤其是，切屑厚度、每单位时间切削数量、切削速度、齿轮切削机器和工具的刚度、齿轮切削工具的刀具切削部分的刚度、齿轮切削工具的刀具切削部分的切削刃的形状和方向、以及齿轮工件的材料特性(例如，材料的可加工性)都起着作用，仅提及影响变量中的一些。另外，存在供应商正在努力提高所描述的方法的生产率的事实。这些尤其是旨在提高切削速度。因此，对齿轮切削工具的材料和工具使用寿命的要求增加了。由于刀头系统具有更大的灵活性，因此它们的使用越来越频繁。刀头是最常用的工具形式。取决于刀头类型和方法，可以使用棒状刀具、成形刀具或者具有切削板的刀具作为刀具。例如，棒状刀具被布置在所谓的刀具组中。刀具组可以由例如三个刀具(内刀具、中间或头部刀具、和外刀具)、两个刀具(内刀具和外刀具)、或者一个刀具(完整刀具或者内或外刀具)组成。可以从图2A、2B和2C推断出示例性刀头系统的细节。因为这里是现有技术的刀头20，所以这里仍然使用相同的参考符号。对应的刀头20可以承载例如多个棒状刀具组，每个棒状刀具组均具有至少一个内刀具21.i和至少一个外刀具21.a，已经如图1A所示。图2A、2B和2C的刀头20可以承载例如多个棒状刀具23，每个棒状刀具23均具有一个内切削刃21.i和一个外切削刃21.a，如在图2A中可以看到的那样。与图1C和图1D相反，棒状刀具23的有效区域26在这里具有非对称形状。根据齿轮切削方法，外切削刃21.a去除例如来自齿隙12的右齿面54v(参见图1C)的材料，以粗切削该右齿面54v。同时，根据齿轮切削方法，内切削刃21.i去除例如来自齿隙12的左齿面53f的材料，以精切削该左齿面53f(参见图1C)。在随后的方法步骤中，外切削刃21.a则可以进一步去除来自齿隙12的右齿面54v(参见图1D)的材料，以精切削该右齿面54v。精切削的齿面由附图标记53f和54f标识。为了能够去除来自齿隙12的齿面的材料，如已经提及的，通过其中使用了刀头20的齿轮切削机器来预定对应的机器设置。下文基于图2A-2C解释了作为示例示出的刀头20的更多细节。这些在此仅仅是示例性说明。棒状刀具23可以包括轴25，该轴固定在刀头20的基体22的容置开口中。棒状刀具23的前刀面由参考符号27标识。加工期间切屑在其上逸出的有效区域26的表面被本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在使用切削工具(20)的机器中对齿轮工件(11)进行产生切屑的加工的方法，所述切削工具(20)包括至少两个几何结构上限定的切削刃(21.a，21.i，21.k)，这些切削刃其在产生切屑的加工的范围内在齿轮工件(11)上产生切屑形式的材料，其中产生切屑的加工由方法参数限定，所述方法具有以下步骤：/n(1)对在所述切削工具(20)的多个切削刃(21.a，21.i，21.k)上产生的切屑执行计算机辅助分析(V3)，/n(2)执行相关力的计算机辅助确定，所述相关力将在产生切屑期间在所述切削工具(20)的多个切削刃(21.a，21.i，21.k)上出现，/n(3)优化产生切屑的加工，以防止相关力超过预定极限值或达到极限范围，其中，通过在优化范围内对方法参数中的至少一个方法参数进行调整来提供调整的方法参数，和/n(4)使用调整的方法参数或多个调整的方法参数对齿轮工件(11)执行产生切屑的加工(V6)。/n

【技术特征摘要】
20190205 DE 102019102870.11.一种用于在使用切削工具(20)的机器中对齿轮工件(11)进行产生切屑的加工的方法，所述切削工具(20)包括至少两个几何结构上限定的切削刃(21.a，21.i，21.k)，这些切削刃其在产生切屑的加工的范围内在齿轮工件(11)上产生切屑形式的材料，其中产生切屑的加工由方法参数限定，所述方法具有以下步骤：
(1)对在所述切削工具(20)的多个切削刃(21.a，21.i，21.k)上产生的切屑执行计算机辅助分析(V3)，
(2)执行相关力的计算机辅助确定，所述相关力将在产生切屑期间在所述切削工具(20)的多个切削刃(21.a，21.i，21.k)上出现，
(3)优化产生切屑的加工，以防止相关力超过预定极限值或达到极限范围，其中，通过在优化范围内对方法参数中的至少一个方法参数进行调整来提供调整的方法参数，和
(4)使用调整的方法参数或多个调整的方法参数对齿轮工件(11)执行产生切屑的加工(V6)。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)至(3)的范围内，针对切削加工的一部分或全部(时间)部分确定在所述切削工具(20)的多个切削刃(21.a，21.i，21.k)上的预期载荷。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)之前执行的或者作为步骤(1)的一部分执行的一方法步骤中进行分段。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过所述分段将所述切削刃(21.a，21.i，21.k)分割成多个时间点、多个时间部分或多个长度部分，其中接着在步骤(2)的范围内确定这些段中的每个段的相关力。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)的范围内，进行计算机辅助的切屑分析(V3)，所述切屑分析包括确定切屑形成的过程(V3.1)和/或确定切屑的几何结构(V3.2)。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：KM·里贝克，
申请(专利权)人：克林格伦贝格股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH