圓錐齒輪制造過程中的進(jìn)刀方法技術(shù)

一種使刀具進(jìn)給到工件的預(yù)定深度的方法，它應(yīng)用于機(jī)加工過程中，以在所述工件上制造出至少一個齒面，所述刀具可繞一刀具軸線轉(zhuǎn)動并至少具有一個切削表面，所述工件可繞一加工軸線轉(zhuǎn)動，并與一理論范成齒輪嚙合，所述理論范成齒輪可繞一產(chǎn)形齒輪軸線轉(zhuǎn)動，所述方法包括： 使所述刀具繞所述刀具軸線轉(zhuǎn)動， 所述轉(zhuǎn)動的刀具與所述工件接觸， 使所述刀具沿一條進(jìn)給跡線相對于所述工件進(jìn)給到所述預(yù)定深度， 其特征在于，至少所述進(jìn)給跡線的一部分由一進(jìn)給矢量限定，該進(jìn)給矢量至少包括第一和第二進(jìn)給矢量分量，所述第一和第二進(jìn)給矢量分量位于一軸平面內(nèi)，而該軸平面由所述的產(chǎn)形齒輪軸線和所述的加工軸線限定，所述第一進(jìn)給矢量分量基本上在所述的產(chǎn)形齒輪軸線方向上，而所述第二進(jìn)給矢量分量基本上垂直于所述的產(chǎn)形齒輪軸線。（*該技術(shù)在2014年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及圓錐齒輪和類似齒輪的成形。本專利技術(shù)特別涉及向工件的預(yù)定深度進(jìn)刀的方法，其中，進(jìn)給跡線受到控制。專利技術(shù)背景在制造圓錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪時，普遍使用范成(滾切)法和非范成法這兩種類型的加工方法。在范成法中，使旋轉(zhuǎn)的刀具進(jìn)入該工件直到一預(yù)定深度。一旦到達(dá)該深度，刀具和工件就以一種預(yù)定的相對滾動運(yùn)動(叫做范成滾動)繞著一理論范成齒輪(產(chǎn)形齒輪)的軸線一起滾動，就好象工件正與該理論范成齒輪嚙合著轉(zhuǎn)動，理論范成齒輪的輪齒由刀具的切削表面代替。在范成滾動中刀具和工件的相對運(yùn)動形成輪齒的外形。范成法可分成兩種類型，端面銑削和端面滾削。在范成端面銑削中，工件的各齒槽(連續(xù)輪齒的相鄰齒面)是一個一個單獨(dú)形成的。在刀具進(jìn)入到它的預(yù)定深度后，開始進(jìn)行范成滾動。在這范成滾動中，可用幾種已知的循環(huán)周期中的任何一種來形成齒面。一條齒槽中的一個齒面可以通過正向的范成滾動來成形，而相鄰的一個齒面則可通過反向的范成滾動來成形。另一方面，齒槽的兩個側(cè)面也可通過一次正向的范成滾動切削出來，如果還需要第二次切削或精加工，那么也可以通過反向滾動制造出所需的齒面來完成。一旦加工好齒面，刀具就相對于工件退出，然后將工件分度到下一個齒槽位置。這種間歇的分度是不斷進(jìn)行的，直到工件上的所有齒面成形為止。范成端面滾削是一種連續(xù)的分度加工方法，其中，范成滾動時，在刀具和工件之間有一預(yù)定的定時轉(zhuǎn)動。這樣，通過一次范成滾動就可使工件上的所有齒槽(也即是所有齒面)成形。刀具和工件定時轉(zhuǎn)動，然后使刀具進(jìn)入工件，這樣，當(dāng)它進(jìn)入后就從所有的槽里切削材料。一旦到達(dá)全齒高，所需要的范成加工周期就開始，在工件上形成所有輪齒。非范成法，不管是間歇的分度或連續(xù)的分度都是這樣的，即工件上的輪齒外形是直接通過刀具的外形制成的。使這種刀具進(jìn)入工件，將刀具上的外形傳遞給工件。由于不使用范成滾動，叫做“冠輪”的理論范成齒輪的概念可用于非范成法中。這種冠輪是假想的齒輪，其齒面與工件的齒面是互補(bǔ)的。因此，在非范成的工件上形成齒面時，刀具上的切削刀片代替冠輪的輪齒。在非范成法和范成法中，第一步是使切削或磨削刀具與工件嚙合，然后使刀具進(jìn)給到工件中的預(yù)定深度。可使刀具向工件移動，也可使工件向刀具移動，或者使刀具和工件相對移動。無論使刀具和/或工件中的那一個移動，在切削完成和刀具退出(非范成法)或范成滾動開始(范成法)之前，刀具必須到達(dá)在工件上的預(yù)定的插入深度。刀具從與工件的初始接觸到預(yù)定的或“全齒高”的深度的移動是沿著一條跡線，而該跡線可以變化的。如Goldrich在“螺旋錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪的CNC范成理論和實(shí)線”(紐約，羅切斯特，格里森工場，1990)中所說的，在通常的齒輪機(jī)械切削和/或磨削機(jī)床中包括一個搖臺，它模似理論范成齒輪，而進(jìn)給跡線是沿著搖臺(產(chǎn)形齒輪)的軸線方向。雖然這種類型的刀具進(jìn)給可較好地實(shí)現(xiàn)，但已發(fā)現(xiàn)有不均勻的刀具負(fù)載或應(yīng)力。同一本Goldrich出版物還公開了一種CNC多軸線齒輪范成機(jī)床，其中刀具進(jìn)入工件的進(jìn)給跡線可沿著刀具軸線的方向。在沿著刀具軸線的進(jìn)給中，進(jìn)給跡線位于由刀具軸線和在設(shè)計點(diǎn)(圍繞著該點(diǎn)計算齒輪的幾何形狀)的輪齒法向矢量限定的平面上。這個平面可稱作法向平面。設(shè)計點(diǎn)通常是輪齒的中點(diǎn)，該中點(diǎn)是在輪齒上從齒根到齒頂和從小端到大端的中間的一點(diǎn)。這種類型的進(jìn)給是有好處的，因?yàn)楫?dāng)進(jìn)給跡線是沿著搖臺軸線時，刀具有可能被夾住。由于它特有的形式和相對于工件的運(yùn)動，故刀具夾住會使刀具過度切削材料。沿刀具軸線進(jìn)給表示刀具以這樣一種方式移向工件。在這種方式里可防止出現(xiàn)刀具夾住的現(xiàn)象。然而，沿刀具軸線進(jìn)給已呈現(xiàn)出過分的不均勻刀具負(fù)載，特別是在范成端面滾削加工方法里。Goldrich還說，刀具的進(jìn)給可在相對刀具軸線成一角度的方向上進(jìn)行，以便平衡具有不等壓力角的切削刀片的切削載荷。當(dāng)使用具有不等壓力角的切削刀片時，刀片的一側(cè)會比另一側(cè)切削掉更多的材料，由此使一組刀片比另一組刀片更快地磨損。當(dāng)沿著刀具軸線使刀具進(jìn)給時，使用具有不等壓力角的刀具會使不均勻刀具負(fù)載的狀況進(jìn)一步惡化。在這種情況下，進(jìn)給跡線可改變到與刀具軸線成一角度的方向上，但是，該進(jìn)給跡線仍在法向平面內(nèi)。這種在法向平面內(nèi)的有角度的進(jìn)給跡線允許刀具以一種方式接觸工件，這樣在刀具兩側(cè)之間的切削得到平衡，由于不對稱的切削引起的刀片磨損也得到緩解。然而，應(yīng)該明白，雖然在法向平面沿與刀具軸線成一個角度的方向進(jìn)給可減少磨損和與不等的刀具壓力角有關(guān)的振動問題，但還沒有發(fā)現(xiàn)這種類型的刀具進(jìn)給可糾正與沿刀具軸線進(jìn)給有關(guān)的過度的和不均勻的刀具負(fù)載，如上指出，特別是發(fā)生在范成端面滾削加工中。本專利技術(shù)的目的是提供一種使刀具相對于工件進(jìn)給的方法，其中，與現(xiàn)有技術(shù)中的進(jìn)給跡線有關(guān)的不均勻的刀具負(fù)載得以減輕或被消除。專利技術(shù)的簡介本專利技術(shù)包括在一種諸如圓錐齒輪的工件上制造出至少一個齒面的機(jī)加工過程中，使刀具向該工件進(jìn)給到一個預(yù)定深度的方法。該刀具可繞著一刀具軸線旋轉(zhuǎn)，并且有至少一個切削表面。該工件可繞著一加工軸線旋轉(zhuǎn)，并與一可繞著一產(chǎn)形齒輪軸線旋轉(zhuǎn)的理論范成齒輪嚙合。該方法包括刀具和工件的接觸，以及使刀具沿著一進(jìn)給跡線、相對于工件進(jìn)給到預(yù)定深度。該方法包括至少該進(jìn)給跡線一部分由一進(jìn)給矢量限定，而該進(jìn)給矢量至少包括第一和第二進(jìn)給矢量分量。進(jìn)給矢量分量位于一由產(chǎn)形齒輪軸線和加工軸線限定的軸平面上。第一進(jìn)給矢量分量基本上在產(chǎn)形齒輪軸線方向上，而第二進(jìn)給矢量分量基本上垂直于產(chǎn)形齒輪軸線。進(jìn)給矢量還可包括第三進(jìn)給矢量分量。第三進(jìn)給矢量分量位于一法向平面內(nèi)，而該法向平面由刀具軸線和從輪齒的設(shè)計點(diǎn)引出的法向矢量所限定。本專利技術(shù)中的相對于加工齒輪進(jìn)給一刀具的方法最好在一計算機(jī)控制的機(jī)床上進(jìn)行。該計算機(jī)控制的機(jī)床包括許多計算機(jī)控制的軸，以便使刀具和加工齒輪定位，并使刀具與加工齒輪有效地嚙合。在計算機(jī)控制的機(jī)床上使用本專利技術(shù)的方法時，初始的軸線設(shè)置位置是按照輸入給機(jī)床的設(shè)置參數(shù)計算出來的。然后將計算機(jī)控制的軸移向初始設(shè)置位置，以便使刀具和加工齒輪互相定位。所述刀具相對于所述加工齒輪的進(jìn)給跡線是根據(jù)輸給機(jī)床的進(jìn)給參數(shù)計算出來的。然后，刀具繞著刀具軸線轉(zhuǎn)動，而計算機(jī)控制的軸移動，以使轉(zhuǎn)動的刀具沿著該進(jìn)給跡線向加工齒輪進(jìn)給，并到達(dá)加工齒輪中的預(yù)定深度。至少該進(jìn)給跡線的一部分是由一進(jìn)給矢量限定，而該進(jìn)給矢量至少包括上述第一和第二進(jìn)給矢量分量。附圖的簡單說明附圖說明圖1是用來實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)的方法的一計算機(jī)控制的機(jī)床的簡圖；圖2描繪了一與工件嚙合的錐形的、理論范成齒輪；圖3a，3b，3c和3d分別表示從軸平面、沿產(chǎn)形齒輪軸線、節(jié)平面和法向平面觀察的、沿理論范成齒輪軸線方向的進(jìn)給跡線；圖4表示當(dāng)進(jìn)給跡線沿著理論范成齒輪軸線方向時，在一齒槽里的一刀具從初始接觸到最終深度的位置變化；圖5a，5b，5c和5d分別表示在軸平面、沿產(chǎn)形齒輪軸線、在節(jié)平面和在法向平面上的沿刀具軸線方向的進(jìn)給跡線；圖6表示當(dāng)進(jìn)給跡線沿著刀具軸線方向時，在一齒槽里的一刀具從初始接觸到最終深度的位置變化；圖7a，7b，7c和7d分別表示在軸平面、沿產(chǎn)形齒輪軸線、在節(jié)平面和在法向平面觀察的按照本專利技術(shù)的一進(jìn)給跡線；圖8表示當(dāng)具有按照本專利技術(shù)的一進(jìn)給跡線時，在一齒槽里的一刀具從初始接觸到最終深度的位置變化；圖9表示在與一刀本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：小唐納德·W·帕爾馬地，馬克·J·博赫，西奧多·J·克倫茨，
申請(專利權(quán))人：格里森工場，
類型：發(fā)明
國別省市：