用于加工齿轮齿的方法、具有齿轮齿的工件以及机床技术

本发明专利技术涉及一种用于加工齿轮齿的方法，该齿轮齿的齿面对它们的特定几何形状偏差加工余量，其中通过至少两个进给步骤的进给来去除该加工余量，每个进给步骤都跟随有利用绕刀具轴线旋转的成型刀具的加工行程，对于该操作，在相对于齿轮将刀具设定于根据正交于该刀具轴线的旋转平面与齿轮轴线的倾斜角度的、位置之后，成型刀具与齿轮齿进行配合，且在每次进给步骤之后，刀具的最终配合区域内的材料被去除，并且在最后的进给步骤之后以及由于由该成型刀具的设计角所确定的倾角，刀具配合区域在整个齿面高度上延伸，使得下一个加工行程会去除为获得特定几何形状所需的材料量，其中，在最后的进给步骤之前的至少一个进给步骤中，将成型刀具设定为与为刀具所设计的角度相偏离的倾角，并且，产生与以设计角度设定相比沿齿面高度方向扩大的刀具配合区域。

【技术实现步骤摘要】
用于加工齿轮齿的方法、具有齿轮齿的工件以及机床
本专利技术涉及一种用于加工齿轮齿的方法，该齿轮齿的齿面对它们的规定的几何形状偏差加工余量，其中利用至少两个进给步骤的进给来去除该加工余量，每个进给步骤都跟随有利用绕刀具轴线旋转的成型刀具的加工行程(pass)，对于该操作，成型刀具在已被设定到根据其正交于刀具轴线的旋转平面倾斜于齿轮轴线的角度而相对于齿轮的位置之后与齿轮齿进行配合，且在每次进给步骤之后，在刀具的最终配合区域内的材料被削除，并且在最后的进给步骤之后及由于由成型刀具的设计所确定的成型刀具倾角设定，刀具配合区域在整个齿面高度上延伸，使得接下来的加工行程会去除为获得规定的几何形状所需的材料量。此外，本专利技术涉及一种能够执行该方法的机床，以及根据该方面所生产的齿轮。
技术介绍
此种方法属于现有技术，且例如在ThomasBausch等人在专业公开(ExpertVerlag)第三版发表的“InnovativeZahnradfertigung”(ThomasBausch等人在专业公开(ExpertPublications)第三版发表的“InnovativeGearWheelManufacturing”)中描述，其中在534到537页作为此种非连续成型方法的示例来描述成型磨削的工艺。在534页上的图15.2-1说明了用于对斜齿轮的齿面进行磨削的成型磨削轮的使用。如该处所示，刀具的旋转平面相对于齿轮轴线倾斜。通常，用于此种操作的倾角设定为与齿轮齿的螺旋角匹配，且相应地将该刀具的型面设计成用于以该倾角进行加工。然而，为了覆盖更宽的磨削路径，在与螺旋角不同的倾角下执行加工也是已知的技术，在该情形下将刀具型面设计成用于该加工倾角。具体地说，在536页上的图15.2-5中，使用以三个等距进给步骤所产生的径向进给的示例，以解释在沿赤的高度方向的第一次进给步骤之后，适当成型刀具的配合仅仅覆盖齿面根部处的区域，并且仅仅在进一步的进给步骤的中到达齿面头部处的区域。在轴向方向，刀具的配合区域在整个齿宽上延伸。为了以更均匀的速率在齿面高度上去除材料，磨削轮在每次进给步骤之后重新成型，如所参考的文献的536页中所解释的。作为替代，按序使用若干磨削轮，其中每个磨削轮具有为产生齿面在相应进给步骤中需获得的几何形状所需的型面。然而，这些程序需要更复杂的操作步骤，因此对于加工行程会花费更多的时间，以达到获得齿面的特定几何形状的目的。在本专利权利要求中所使用的术语“特定几何形状”意味着将由加工过程所产生的目标几何形状。这会是完工齿轮的最终几何形状，或者它还可代表中间几何形状，例如由粗加工所得到的几何形状，而最终几何形状是通过一个或多个随后的精加工步骤来产生的。因此，在最后的进给步骤之后由刀具配合区域所覆盖的整个齿面高度与目标几何形状的齿面高度相关，该目标几何形状的齿面高度没必要但可以与齿轮齿的最终几何形状的整个齿面高度相适。
技术实现思路
鉴于上文所述的现有技术所固有的问题，本专利技术的目的在于改进前述过程，使得在花费有限的人力/时间的条件下，在齿面高度上实现更均匀的材料去除率。通过进一步改进引言中所述种类的方法来解决该目标，该方法的显著特征基本在于：在进行最后进给步骤的至少一个进给步骤中，将成型刀具设定为与刀具所设计的角度相偏离的倾角，该倾角产生与以设计角度的设定相比沿齿面高度方向扩大的刀具配合区域。本专利技术基于如下发现：刀具和齿轮彼此相关的定向可用作进给所用的自由度，以在最终进给步骤之前的至少一个进给步骤之后实现改进的刀具配合区域，而无需为此对刀具进行重新成型或者必须使用不同的刀具，该定向通常由倾角来表示，即由刀具轴线相对于齿轮轴线的正交平面所倾斜的角度来表示。通过更均匀地去除材料，减小使刀具过热的风险，且同时不会减缓加工过程。不过，根据本专利技术的方法并不排除在工作过程中还可对刀具重新成型。然而，在最终进给步骤之前的至少一个进给步骤和最终的进给步骤之间不发生重新成型，这意味着在至少一个之前进给步骤之后的工作行程，该成型刀具具有为最终进给步骤中倾角所设计的型面。较佳地，至少一个之前的进给步骤包括加工过程中的第一进给步骤。与第一加工行程中的刀具配合区域比随后行程相对较小的现有技术的方法相比，根据本专利技术的这一方法在加工过程的一开始就给出了最大的收益(gainright)。作为推荐的操作规程，在若干进给步骤上调整偏差倾角并使其以单调序列、具体来说是以严格单调序列接近设计角。因此，不仅在加工过程的一开始、而且在整个过程或过程的至少一部分上实现本专利技术所带来的优点。根据本专利技术的方法证明尤其有利于具有不同于零的螺旋角的标准斜齿轮。然而，对于正齿轮来说也可实现至少一部分益处。较佳的是，根据设计角和/或螺旋角的量值来选择偏差倾角。待考虑的其它参数可包括齿轮的齿数、节距和压力角以及成型刀具的直径。由于刀具在其外边界处必须不能变得过窄或过锐，因而设计角与对螺旋角的最大偏差极限取决于刀具直径。在本专利技术的较佳形式中，将设计角选定为具有比螺旋角大的绝对值。与为螺旋角而设计的刀具相比，例如与成型磨削轮相比，根据该选择的刀具在其对最接近齿根的齿面部分进行磨削的外边界区域处较窄，而在对最接近齿顶的齿面部分进行进行磨削的区域中较宽。设想在上述情形中，将偏差倾角的量值选定为比设计角的量值小。与传统方法相比，对于刮擦接触来说这引起更小的轴线距离，并且更小的进给和相应的更短加工时间成为可能。在本专利技术的又一形式中，将设计角选定为具有比螺旋角小的绝对值。在该情形中，偏差倾角的量值应比设计角的量值大。本专利技术可用于切向进给。然而径向进给是较佳的，径向进给还简化双齿面工艺的应用。原则上，可基于经验来确定偏差倾角。然而较佳的是用数学方法来确定偏差倾角。尤其较佳的是，为每个进给步骤选择与该步骤所选定的倾角一起工作最佳的进给量。通过使进给量与倾角以此方式进行匹配，可影响并优化配合区域扩大的程度。当使进给与倾角匹配时，另一个推荐操作规程是可考虑在已选择设计角之后确定的关系，藉此齿面几何形状的参量、尤其是两个参量取决于与刀具和/或工件的可控运动轴线相关联的参量、尤其是两个参量。与齿面几何形状相关联参量的较佳选择是加工余量和/或齿形角偏差，而对于与运动轴线相关联参量，较佳选择是与倾角相关的参量和/或与进给参数相关的参量，即例如偏差倾角和设计角之间的差值和/或进给参数对最大可能进给的偏差。在德国工业标准DIN3960中定义了齿形角偏差fHα。例如在齿宽中心中的节圆处测量加工余量。当使进给与倾角匹配时，尤其较佳的是依赖于这样一个标准，即达到位于特定第一阈值之下的齿形角偏差，具体地说，齿形角偏差已完全消失。齿形角偏差越小，则材料去除得更均匀。因此，在齿形角偏差消失的条件下，配合区域达到最大。在本专利技术的一个尤其较佳的实施例中，用于确定、即调整进给的数学程序包含迭代数学运算。这使得使用上述类型的非线性相关性成为可能。用于由数学方法确定第k次进给步骤的输入量例如是在第k次刀具行程之后所希望的加工余量。接下去的部分步骤较佳地用于迭代循环中：根据加工余量取决于进给参数的关系，确定与由之前迭代循环而获得的加工余量相关联的进给量，其中，对于在迭代开始时的第一次循环来说，将对应的加工行程之后所要实现的加工余量用作起始点；根据齿本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于加工齿轮齿（２）的方法，所述齿轮齿的齿面对它们的特定几何形状偏差加工余量，其中，通过至少两个进给步骤（ｊ）的进给来去除所述加工余量，每个进给步骤都跟随有利用绕刀具轴线（Ｙ）旋转的成型刀具（０）的加工行程，对于此种操作，所述成型刀具（０）在相对于所述齿轮（２）而被设定到根据其正交于所述刀具轴线（Ｙ）的旋转平面倾斜于所述齿轮（２）的轴线（Ｚ）的角度（Ａ）的位置之后，使所述成型刀具与所述齿轮齿配合，且在每次进给步骤之后，所述刀具的最终配合区域内的材料被去除，并且在最后的进给步骤（ｎ）之后以及由于由成型刀具（０）的设计角（Ａ０）所确定的成型刀具（０）倾角设定（Ａｎ＝Ａ０），所述刀具配合区域在整个齿面高度上延伸，使得下一个加工行程会去除为获得特定几何形状所需的材料量，其特征在于，在所述最后的进给步骤（ｎ）之前的至少一个进给步骤（ｋ）中，将所述成型刀具（０）设定为与为所述刀具所设计的角度（Ａ０）相偏离的倾角（Ａｋ），并产生刀具配合区域，所述刀具配合区域与以所述设计角度（Ａ０）的设定相比，沿所述齿面高度方向扩大。

【技术特征摘要】
2010.06.15 DE 102010023830.91.一种用于加工齿轮齿的方法，所述齿轮齿的齿面对它们的特定几何形状偏差加工余量，其中，通过至少两个进给步骤(j)的进给来去除所述加工余量，每个进给步骤都跟随有利用绕刀具轴线旋转的成型刀具(0)的加工行程，对于此种操作，所述成型刀具(0)在相对于所述齿轮(2)而被设定到根据其正交于所述刀具轴线的旋转平面倾斜于所述齿轮(2)的轴线(Z)的角度(A)的位置之后，使所述成型刀具与所述齿轮齿配合，且在每次进给步骤之后，所述刀具的最终配合区域内的材料被去除，并且在最后的进给步骤(n)之后以及由于由成型刀具(0)的设计角(A0)所确定的成型刀具(0)倾角设定(An＝A0)，所述刀具配合区域在整个齿面高度上延伸，使得下一个加工行程会去除为获得特定几何形状所需的材料量，其特征在于，在所述最后的进给步骤(n)之前的至少一个进给步骤(k)中，将所述成型刀具(0)设定为与为所述刀具所设计的角度(A0)相偏离的倾角(Ak)，并产生刀具配合区域，所述刀具配合区域与以所述设计角度(A0)的设定相比，沿所述齿面高度方向扩大。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个之前的进给步骤(k)包括所述加工方法的第一个进给步骤。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在多个进给步骤(j)中设定偏差倾角(A)，所述偏差倾角(A)以单调序列接近设计角。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在多个进给步骤(j)中设定偏差倾角(A)，所述偏差倾角(A)以严格单调序列接近设计角。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述齿轮是螺旋角(β)不等于零的纯粹斜齿轮，或者是正齿轮(β＝0)。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据设计角(A0)和/或螺旋角(β)的量值来选择偏差倾角(Ak)。7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，将所述设计角(A0)选定成在绝对值上比螺旋角(β)的绝对值大。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，将偏差倾角(Ak)的绝对值选定成比设计角(A0)的绝对值小。9.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，将所述设计角(A0)选定成在所述角度的绝对值方面比螺旋角(β)小。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，将偏差倾角(Ak)的绝对值选定成比设计角(A0)的绝对值大。11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进给步骤沿切向方向(Y)发生。12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进给步骤沿径向方向(X)发生。13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，借助数学计算来确定偏差倾角(Ak)。14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用在相对应的进给步骤(k)中的进给量(dXk；Yk)与用在所述进给步骤(k)中的偏差倾角(Ak)匹配。15.如权利要求13或14所述的方法，其特征在于，为了进行数学确定/匹配而考虑一种关系，藉此所述齿面几何形状的参量取决于与所述刀具和/或工件的可控的运动轴线相关联的参量。16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，为了进行数学确定/匹配而考虑一种关系，藉此所述齿面几何形状的两个参量取决于与所述刀具和/或工件的可控运动轴线相关联的两个参量。17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，考虑为所述齿面几何形状参量的参量是进给量(q)和/或齿形角偏差(fHα)，且考虑为进给参量的参量是所述偏差倾角(Ak)和所述设计角(...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·海德尔曼，D·弗瑟蒂克，
申请(专利权)人：格里森普法特机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：DE