用于精加工带齿的且硬化的工件轮的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种加工带齿的且硬化的工件轮(1)的方法，所述方法具有以下步骤：将带有加工余量地被预制齿的且被硬化的工件轮(1)夹紧在工件轴(4)上；借助由刀具轴(7)旋转驱动的切削轮(5)通过滚切去除加工余量的至少50％；借助珩磨轮(6)在不变的夹紧状态下对工件轮(1)进行精加工。在滚切时的进刀(VS)沿齿部(2)的延伸方向进行。在珩磨时对沿齿部(2)的延伸方向振荡运动的工件(1)的横向进给(VH)沿径向进行。所述切削轮(5)和珩磨轮(6)由共同的刀具轴(7)驱动。此外，本发明专利技术还涉及一种用于实施所述方法的设备。

Method and equipment for hardened workpiece wheels for finishing teeth

The invention relates to a wheel workpiece machining toothed and hardening (1) method, the method has the following steps: with the machining allowance is prefabricated and tooth hardening of the workpiece wheel (1) clamping the workpiece axis (4); by using the tool axis (7) rotatably driven the cutting wheel (5) through at least 50% removal of hobbing machining allowance; with the help of the honing wheel (6) in the same state of the workpiece clamping wheel (1) for finishing. The feed (VS) at the roll cutting (2) is carried out along the extension direction of the tooth part (2). The transverse feed (VH) of the workpiece (1) that oscillates in the direction of the extension of the tooth (2) in the honing is carried out along the radial direction. The cutting wheel (5) and the honing wheel (6) are driven by a common tool shaft (7). In addition, the invention also relates to a device for implementing the method described.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于精加工带齿的且硬化的工件轮的方法和设备
本专利技术涉及一种用于加工带齿的、硬化的工件轮的方法和设备以及可在此方面使用的刀具。
技术介绍
硬化的齿轮通过多个相继的工序制成。首先将由未硬化的钢制成的坯件通过多种现有技术已知的方法设置内齿部和外齿部。这可以通过插削、滚铣，然而也通过滚切完成。随后将预制齿的工件轮硬化。在硬化之后通过珩磨/磨削进行精加工。精加工通过多个彼此不同的机床实施，其中，每次都使工件轮波变换夹紧位置。由于工件轮的夹紧附带转动偏差，这使得例如珩磨轮卡进带齿的工件轮的齿槽中。在精加工时，将之前预留的加工余量从代加工的齿部的齿中去除。基于不可避免的夹紧误差和不可避免的硬化变形，加工余量不均匀地分布在工件轮的圆周上。由文献DE3533064A1已知一种用于通过滚切加工齿轮的齿面的方法及其适用的设备。未硬化的、然而以及已硬化的飞边齿轮或斜齿齿轮的齿面通过滚切被加工。通过对已硬化的齿面的滚切，应该可以取代磨削或硬刮削，然而以及珩磨或精制。文献DE10305752A1描述了一种用于对筒状部件制齿的组合刀具，其中，在一个共同的轴上布置用于滚切的切削轮和至少一个用于刮削的刮削轮，从而可以在没有工件更换的情况下在机器中通过两个先后依次的工序首先实施滚切并且随后实施刮削。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，改进对已硬化的工件轮制齿的制造方法，并且提供相应的设备以及为此可使用的刀具。所述技术问题通过在权利要求中给出的专利技术解决。从属权利要求不仅是独立权利要求的有利改进方式，而且还是所述技术问题的独立的解决方案。首先并且主要规定，预制齿的、已硬化的工件轮的齿部具有加工余量，该工件轮夹紧在工件轴上。在夹紧件中，加工余量的大部分、也就是说加工余量的至少50％、优选大于80％或大于90％借助旋转驱动的切削轮的刀具轴通过滚切被去除。该加工余量大于硬度误差或夹紧误差，从而在滚切时不实施空切(Luftschnitt)。这不会产生由方法所致的始终不均匀分布的加工余量。在紧接着的精加工步骤中，其中工件轮通过夹紧件保持在工件轴上，借助珩磨轮精细地加工齿面。由于通过滚切预处理已经消除了所有转动偏差和硬度误差，珩磨轮不必卡进工件轮的齿部中。在所述方法的优选的实施方式中，切削加工不通过多个相继的步骤，而是通过唯一一个步骤完成，其中，横向进给(或切深进给)一次性地、也就是说在工件外部沿横剖面方向，也即沿径向完成。然而切削加工也可以通过由多个相继的步骤组成。进刀(或纵向进刀)在切削中不沿横剖面方向进行。在加工中，进刀沿齿延伸方向、例如在直齿中沿轴线方向进行。这立即切割整个材料。尽管如此，还是在该切削加工中克服了硬度误差和转动偏差、尤其通过夹紧造成的转动偏差，这是通过去除大部分的加工余量实现的。然而齿部准确度不够。此外，仅滚切硬化的工件轮的齿面还具有尚不完善的表面质量。所需的表面质量或齿部准确度通过珩磨加工步骤实现。根据本专利技术的方法由此由去除加工余量的大部分的硬粗加工步骤和随后进行的硬精加工步骤组成，其中，粗加工步骤通过滚切并且精加工步骤通过珩磨实施，并且两个加工步骤通过对工件的同一夹紧件进行。粗加工步骤优选利用硬质金属切削轮进行，精加工步骤优选通过陶瓷复合的珩磨轮进行。珩磨轮优选在同一机床中校准。为此，机床具有校准工具。安装在刀具轴上的珩磨轮被校准。校准工具优选被工件轴容纳并且通过工件轴以相对于刀具轴的同步运行旋转。校准工具可以是具有配备金刚石的齿部的校准标准轮(Abricht-Meisterring)。珩磨轮可以是CBN(立方氮化硼)刀具。这有利的是，根据本专利技术的方法能够实现最高的准确度和最高的表面质量。通过对机器本身中的珩磨轮的校准，消除了通过转动偏差、夹紧误差和制造误差对刀具的不利影响。在滚切时的进刀沿齿部的延伸方向、也即在直齿中沿工件轴的轴线方向进行，同时在珩磨时的横向进给沿横剖面方向、也即沿径向进行。在此，工件沿齿延伸方向、也即在直齿中沿工件轴的轴向振荡。珩磨轮和滚切轮能够构成组合刀具。珩磨轮和滚切轮轴向相继地布置并且由共同的刀具轴旋转驱动。然而还可行的是，使用两个相互不同的刀具轴，其中，第一刀具轴承载珩磨轮并且第二刀具轴承载滚切轮。当出于碰撞原因不能使用组合刀具时，尤其选择该方案。两个加工方法，也即对硬化的工件轮的切削和利用珩磨轮对获得轮廓的齿部的珩磨基本上按照相同的原理或者说通过相同的机器运动实现。由此可以在同一个机器中以合适的进给量和切削速度运行这两个加工步骤。两个方法步骤中的每一个都分别使用了该方法既有的优点。根据本专利技术的设备具有可旋转驱动的工件轴和可旋转驱动的刀具轴。两个主轴通过同步化的电机驱动。设有电子控制装置，该电子控制装置按照加工程序工作。该电子控制装置控制主轴的旋转运动、横向进给运动和进刀运动。根据本专利技术，电子控制装置设计为、也即编程为，上述方法步骤通过预定的顺序实施。根据本专利技术的刀具是组合刀具。在该刀具中，滚切轮和珩磨轮在共轴位置中相互连接。滚切轮可以沿轴向布置在珩磨轮之前。滚切轮可以具有比珩磨轮更小的直径。珩磨轮涉及可校准的珩磨轮、尤其CBN珩磨轮。用于校准珩磨轮所使用的校准工具是设备的一部分。工件轮优选涉及硬化的预制齿的齿轮。预制齿部具有加工余量，并且优选在工件轮硬化之前例如通过滚切、然而也通过其他在说明书开头所述的方法制成。已硬化的、预制齿的工件轮可以由碳含量不高于0.2％的表面硬化钢制成。根据本专利技术的另一种实施方式，钢具有高于0.2％的碳含量。在硬化中，工件轮被热处理并且在其表面上及其表面以下的结构中获得更高的硬度。在本专利技术的优选的变形方案中，预制齿的工件具有在52HRC与63HRC之间的表面硬度(利用钻石圆锥测得的洛氏硬度)。在另一种实施方案中，表面硬度然而可以低于52HRC甚至低于45HRC或高于63HRC。该硬度通过在热处理过程中铁与碳之间的结构转换达到。这实现了马氏体形成和碳化物的去除。根据本专利技术，硬化的预制齿部在热处理和滚切之后通过硬精加工形成最终需要的质量。齿面上的表面硬度可以根据热处理过程和材料在确定的厚度内具有恒定值。本专利技术涉及的实施方式在于，材料的硬度向齿的内部下降。那么芯部硬度或芯部强度则小于表面硬度或表面强度。淬火深度可以在本专利技术的该方案中改变。在对工件轮的精加工中，实现了10μm至100μm之间或10μm至150μm之间的材料去除。在本专利技术的一种变型方案中规定，加工余量的厚度内的材料硬度不改变，其中，加工余量可以在20μm至300μm之间的范围内。待切削去除的材料应该至少具有45HRC的硬度。根据本专利技术的一种变形方案，预制齿的硬化的坯件具有Rm＝1430N/min2的抗拉强度。根据本专利技术的一种变形方案，预制齿的且硬化的工件至少在加工余量的材料厚度内硬化。齿面在一定程度上可以由具有相同硬度的表面构成，所述硬度为至少大于45HRC，其中，该表面区具有垂直于齿面延伸平面测得的深度，该深度大于加工余量并且尤其大于100μm、优选大于200μm。由此，无论是滚切加工还是随后的精加工都在硬化的表面的区域中进行，从而使齿面的经过精加工的表面具有至少45HRC的硬度，其中，然而该硬度可以在52HRC至63HRC的范围内。该方法优选利用组合刀具实施，其中，切削轮和珩磨轮安装在共同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加工带齿的且硬化的工件轮(1)的方法，所述方法具有以下步骤：‑将带有加工余量地被预制齿的且被硬化的工件轮(1)夹紧在工件轴(4)上；‑借助由刀具轴(7)旋转驱动的切削轮(5)通过滚切去除加工余量的至少50％；‑借助珩磨轮(6)在不变的夹紧状态下对工件轮(1)进行精加工。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.24 DE 102015104404.8;2015.11.02 DE 10201511.一种加工带齿的且硬化的工件轮(1)的方法，所述方法具有以下步骤：-将带有加工余量地被预制齿的且被硬化的工件轮(1)夹紧在工件轴(4)上；-借助由刀具轴(7)旋转驱动的切削轮(5)通过滚切去除加工余量的至少50％；-借助珩磨轮(6)在不变的夹紧状态下对工件轮(1)进行精加工。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在滚切时的进刀(VS)沿齿部(2)的延伸方向进行。3.根据上述权利要求中任一项或多项所述的方法，其特征在于，在珩磨时对沿齿部(2)的延伸方向振荡运动的工件(1)的横向进给(VH)沿径向进行。4.根据上述权利要求中任一项或多项所述的方法，其特征在于，所述切削轮(5)和珩磨轮(6)由共同的刀具轴(7)驱动。5.根据上述权利要求中任一项或多项所述的方法，其特征在于，所述切削轮(5)是陶瓷切削轮或硬质金属切削轮或由其他硬质材料构成。6.根据上述权利要求中任一项或多项所述的方法，其特征在于，所述珩磨轮(6)是陶瓷复合的、可校准的刀具、尤其是CBN刀具。7.根据上述权利要求中任一项或多项所述的方法，其特征在于，滚切加工在唯一一个步骤中进行。8.根据上述权利要求中任一项或多项所述的方法，其特征在于，由所述刀具轴(7)承载的所述珩磨轮(6)借助配属于设备的校准工具被校准，所述校准工具尤其由所述工件轴(4)承载。9.一种用于实施所述方法的设备，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：E普罗克，
申请(专利权)人：普罗费雷特两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE