[发明专利]工具进给方法

说明书

发明领域

本发明涉及锥齿轮之类的形成。具体来说，本发明涉及一种使工具在一工件中进给到一预定深度的方法，其中，进给的轨迹是被控制的。

发明背景

在锥齿轮和准双曲面齿轮生产中通常采用两种类型的加工方法，即展成法和非展成法。

在展成法中，将一旋转工具进给到工件内一预定深度。一旦达到该深度，工具和工件即一起沿一轨迹进行一滚动运动(即展成滚动)，其轨迹模仿工件与理论齿轮啮合，并绕展成齿轮轴线转动，理论齿轮的轮齿表面由去除余量的工具表面表示。轮齿的轮廓形状系通过工具和工件在展成滚动过程中的相对运动形成。

展成法可以分成两类，即端面铣和端面滚。在展成法端面铣中，工件的每条槽(二个相邻轮齿的二个相近齿侧)系单独形成的。在形成一个齿槽后，将刀具从工件相对退出，将工件分度到下一齿槽位置，并使刀具和工件啮合以形成齿槽。重复该过程，直至形成所有齿槽。这种一个个地形成齿槽并需刀具退出和工件分度的加工方法一般称为间歇加工法或逐齿分度法。当工具在齿槽中被进给到一预定深度后，即开始展成滚动。

在展成滚动中，可以通过若干已知的循环形成轮齿表面。一个齿槽的一个轮齿表面可以通过一向前的展成滚动形成，而相邻的轮齿表面则通过一相反方向的展成滚动形成。此外，齿槽的两侧面可以一单一的向前展成滚动加以切削，并且，如果需要一辅助切削或精切削，则可通过一反向滚动实现，以产生所需的轮齿表面。一旦轮齿侧面完成，工具即相对于工件退出，然后将工件分度到下一齿槽位置。继续该逐齿分度直至形成工件上所有轮齿表面。

展成端面滚系一连续分度加工过程，其中，刀具与工件之间的一预定的同步旋转被叠加在展成滚动上。在这种方式中，工件上的所有齿槽(从而是所有轮齿表面)系通过一单一展成滚动形成。工具和工件以一同步关系旋转，然后将工具进给到工件内，从而在进给至深度时从所有齿槽中去除余量。一旦达到全部深度，即开始所需展成循环，以在工件上完全形成所有轮齿。

非展成加工方法无论是逐齿分度或连续分度，都是由工具上的轮廓形状直接在工件上产生轮齿的轮廓形状。将工具进给到工件内并将工具上的轮廓形状给予工件。尽管不采用展成滚动，但作为“冠轮”为人所知的理论展成齿轮任适用于非展成加工方法。冠轮就是其轮齿表面与工件轮齿表面互补的理论齿轮。因此在非展成工件上形成轮齿表面时，工具上的切削刀片即代表冠轮的轮齿。

在端面铣中，工具通常包括一具有多个从其表面凸出的条状切削刀片的圆形刀具。切削刀片可以是其侧切削刃沿轮齿的长度方向产生凹面的外侧切削刀片，或者，切削刀片可以是其侧切削刃沿轮齿的长度方向产生凸面的内侧切削刀片。端面铣工具也可包括交错的外侧刀片和内侧刀片，这些刀片形成齿槽的两侧面。由于端面铣中每个齿槽是一个个地形成的，故刀具的所有刀片在每个齿槽形成过程中经过每个齿槽。

在端面滚中，系将外侧刀片和内侧刀片(在一些情况下还包括一称为“底切”刀片的第三刀片)按组配置在刀具头中。将刀片组的位置设置为当工具和工件在切削过程中以同步关系旋转时，每组刀片切削一连续的轮齿齿槽。在这种方式中，所有轮齿齿槽是通过切削工具的一单一切入基本同时地形成的。

在非展成和展成方法中，第一步都是使切削或磨削工具与工件啮合，然后将工具在工件中进给到预定深度。可以使工具朝工件移动，工件朝工具移动，或者是工具和工件彼此相对移动。无论工具和/或工件采取什么移动方式，工件必须在余量去除完成并开始工具退出(非展成方法)或展成滚动(展成方法)之前在工件中到达其预定切入深度。

工具从其与工件开始接触到其预定或“全”深度的轨迹可加以改变。如Goldrich在“螺旋锥齿轮和准双曲线齿轮的CNC展成：理论和实践”(格里森工场，罗彻斯特，纽约，1990)中所描述，在包括有一模拟理论展成齿轮的摇台的传统机械式切齿机或磨齿机中，进给轨迹是在一沿摇台(展成齿轮)轴线方向。尽管这种形式的工具进给建立得很好，但已注意到存在不均匀的工具负载或应力。