CN111097975B - 用于制造正齿轮制齿的工件的方法以及正齿轮制齿的工件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造带有预设的最终的侧部确定尺寸的齿部的正齿轮制齿的工件的方法，包括如下步骤：a)提供工件毛坯，b)借助于切削工具切削加工工件毛坯，用于在工件毛坯的周缘上制造粗齿部，c)借助于挤压工具使粗齿部的端侧的齿部棱边挤压去毛刺，且d)借助于步骤b的切削工具切削加工经挤压去毛刺的粗齿部，用于移除在步骤c的挤压去毛刺的情形中在粗齿部侧部(12;121)的端棱边附近的区域中出现的二次毛刺(16)，用于生成最终确定尺寸的齿部(12)。本发明特征在于，在步骤b中制造的粗齿部的侧部确定尺寸相应于最终的侧部确定尺寸且在步骤d中的切削加工以将切削工具退刀5至20微米来实现。本发明此外涉及一种相应制造的正齿轮制齿的工件。

Description

用于制造正齿轮制齿的工件的方法以及正齿轮制齿的工件

技术领域

本发明涉及一种用于制造带有预设的最终的侧部确定尺寸的齿部的正齿轮制齿的工件的方法，包括如下步骤：

a) 提供优选地旋转对称的、尤其被车削的工件毛坯，

b) 借助于切削工具切削加工工件毛坯，用于在工件毛坯的周缘上制造粗齿部(或称为粗加工齿部，即Rohverzahnung)，

c) 借助于挤压工具使粗齿部的端侧的齿部棱边挤压去毛刺，

d) 借助于步骤b的切削工具切削加工经挤压去毛刺的粗齿部，用于移除在步骤c的挤压去毛刺的情形中在粗齿部侧部的端棱边附近的区域中出现的二次毛刺，用于生成最终确定尺寸的齿部。

本发明另外涉及相应地制成的正齿轮制齿的工件。

背景技术

这样的用于制造正齿轮(或称为圆柱齿轮，即Sitrnräder)的方法以及相应地制成的正齿轮由文件DE 10 2015 013 497以及由参考其的文件EP 2 066 473 B1已知。

正齿轮制齿的工件的概念在本说明书的上下文中可宽泛地理解且包括所有具有至少一个正齿轮齿部的工件，尤其以齿轮或正齿轮制齿的轴的形式，如例如带有一重或多重(ein- oder mehrfacher)齿部的小齿轮或正齿轮轴。

为了制造斜制齿或直制齿的正齿轮齿部，通常盘片或轴形的、通常被车削的工件毛坯尤其借助于所谓的圆磨滚刀起切削作用地加工。在此通常的是，在第一切削加工步骤(所谓的预铣削或二步法的第一步骤)期间，首先制造粗齿部，其侧部确定尺寸、尤其其侧部凸度和硬化变形维持(或称为淬火变形维持，即Härteverzugsvorhaltung)与待制造的齿部的齿侧的预设的最终的确定尺寸不同。尤其，齿侧通常以200至400μm的滚动或球形过量(即，大于针对最终的齿部所专设200至400μm)制成。针对该有针对性的暂时的错误确定尺寸的背景是齿侧和齿部正棱边的挤压去毛刺的随后的步骤的必要性。在这些棱边处，在切削加工的情形中出现毛刺，其随之带有多个缺点。一方面，其干扰端侧的齿部棱边的规律性，从而其在随后的加工步骤中不可作为例如用于工具的取向的可靠的定向标记使用。所述端面即为经常功能决定的平面的夹紧、贴靠或确定面，对于其部分地提出较高的平面平行度要求。此外，相应的毛刺在由这样的齿轮构建的传动机构的运行的情形中可折断，其中断裂件可导致在传动机构内的损伤。该危险在如通常设置的那样正齿轮制齿的工件在其造型后为了达到所需的齿根核芯和表面硬度而硬化(或称为淬火，即gehärtet)时是特别大的。在这样的硬化步骤(或称为淬火步骤，即Härtungsschritt)中，所述毛刺易于脆化，在齿部棱边处专门为所谓的玻璃硬化(Glashärte)，其然后在符合条件的负荷作用下可易于微断裂。另外，在切削过程的情形中保持存在的毛刺在制成的正齿轮的随后的处理的情形中形成受伤危险。此外，在棱边处的出现的毛刺也隐藏了提高的如下可能性，即，在直到准备装配的部件的加工过程路径和运输路径上以及在装配过程期间被损害。

因此通常的是，在第一切削造型后，端侧的齿部棱边借助于挤压去毛刺来去毛刺。在挤压去毛刺的情形中，专门针对应用情况、取决于几何形状设计的制齿的工具在压力下驶入到工件的待去毛刺的粗齿部中。在此时跟随的滚切运动中，在产生的变形过程中，在齿棱边处出现期望的倒棱(或称为倒角，即Fase)。在此，工件材料在齿棱边的区域中通过压力在滚切运动的情形中被塑性地压挤。然而在此在齿侧的端棱边附近的区域中以及在保护倒棱的区域中还得出二次毛刺，即在挤压去毛刺的情形中塑性移动的材料的隆起。

如此挤压去毛刺的粗齿部随后经受另外的切削加工(所谓的完成铣削(或称为精铣削，即Fertigfräsen)或二步法的第二步骤)，尤其以与在第一切削加工的情形中相同的切削工具。同样，工件夹紧(或称为工装，即Werkstückspannung)与在第一切削加工步骤的情形中相同。在此，然而，通常使用的圆磨滚刀以上面已经提及的过量(通常200至400μm)来进给。换而言之，齿部在该第二切削加工步骤中切削“到最终尺寸”，也就是说尤其设定最终的两侧的侧部确定尺寸，连同所需的凸度，以及所需的硬化变形维持，其中同时移除所述二次毛刺。

该方法鉴于材料代表性的结果表明：其产生带有准确地确定尺寸的齿部和无毛刺的倒棱的齿部棱边和端面的正齿轮齿部。然而，所使用的圆磨滚刀经受显著的磨损。此外，在经济的视角下，铣削操作的较短的周期时间是值得期望的。

发明内容

本发明的任务是，如此改进这种类型的方法，使得提高切削工具、尤其圆磨滚刀的使用寿命且加速方法流程。

该任务通过以下方式解决，即，在步骤b中制造的粗齿部的侧部确定尺寸相应于最终的侧部确定尺寸且在步骤d中的切削加工以切削工具退刀5至20微米来实现。

本发明基于如下认识，切削工具、尤其圆磨滚刀设计用于在实心材料上的干滚铣且在加工实心材料的情形中、尤其在200至240微米的最佳的排屑厚度范围(Kopfspandicken-Bereich)中呈现完全可接受的使用寿命。在本发明的范畴中由发明人已知这样的切削工具、尤其圆磨滚刀的刮削使用为非常有磨损倾向的且因此使用寿命苛刻的。在本发明的范畴中，此外由发明人已知，在这种类型的方法的第二切削加工步骤期间，由较小的切削深度决定地，出现非常小地确定尺寸的切屑。方法典型地经由切屑导出在切削加工中生成的热量的大部分，从而切屑在不适宜的情况中可熔化或烙入到齿侧上。在工业上典型地应用的切削速度的情形中，热量的约80%过渡到切屑中，这最终导致，可出现约1000℃或更高的温度。为了避免这样的不利的刮削使用(如其在现有技术中通常在第二切削加工步骤中使用的)，本发明提出了，粗齿部已经在第一切削加工步骤(预铣削)中制成“到最终尺寸上”，也就是说带有相应于最终侧部确定尺寸的侧部确定尺寸，尤其带有相应于最终的规格的侧部凸度和硬化变形维持。

当然，由此未避免在挤压去毛刺的范畴中的二次毛刺的出现。同样，本发明保有该二次毛刺的切削移除的构想。然而，本发明针对第二切削加工步骤相对于现有技术不设置工具以数100微米的进给，而是设置其若干微米的退刀。该退刀极其小地确定尺寸且为仅5至20μm、优选地约8至12μm、尤其10μm。这样的退刀足够使在第二切削加工步骤期间避免在切削工具、尤其圆磨滚刀和在大部分情况中齿侧之间的接触。刮削加工(其如上面阐释的那样将负面地影响圆磨滚刀的使用寿命)尽可能地取消。仅在端棱边附近的侧部区域中、即在存在二次毛刺的那里，实现机械的、主要刮削的相互作用，在其中二次毛刺切削地移除。对于本领域的技术人员而言理解的是，二次毛刺在此未精确地以其余的齿侧的水平去除。而是，相应于根据本发明的工具退刀的座(Sockel)保持存在。若干微米高的这样小地确定尺寸的座但是甚至对于精确正齿轮而言证实为不重要的。尤其，其在铣削的情形中处于方法典型的进刀标记的尺寸范围中，其针对若有可能随后的硬化和精细加工方法、如例如齿部搪磨(或称为齿部珩磨，即Verzahnungshonen)甚至可有利地使用。搪磨过程的质量此外强烈地由齿部侧部的初始质量影响，其在铣削的情形中出现。较小地确定尺寸的切屑(如其在传统的二步法的情形中在第二步骤中出现且其附着在齿侧面上，但是在根据本发明的方法的范畴中未出现)，在此可强烈地过程干扰地起作用。

由于在切削工具、尤其圆磨滚刀和齿侧之间的刮削相互作用的尽可能的避免，显著降低切削工具的磨损，也就是说其使用寿命显著延长。此外，出于上面描述的原因通过根据本发明的方法未出现烙上到齿部侧部上的较小地确定尺寸的铣削切屑。

本发明的另一优点在于，切削工具、尤其圆磨滚刀，在第二切削加工步骤中可非常快速地沿端棱边至端棱边的轴向方向移动，因为在这端棱边之间确实不进行机械相互作用。相应地，可实现带有最大的进刀速度的移动，这尤其显著加速第二切削加工步骤且因此总体上降低方法持续时间。

此外，另一优点在于，结构上决定地仅具有单侧的齿部出口(或齿槽，即Verzahnungsauslauf)的正齿轮齿部在根据本发明的方法的范畴中还仅须单侧去毛刺。相应地，针对第二切削加工步骤的加工时间可明显地降低，因为二次毛刺去除仅必须在单侧且仅在二次毛刺宽度的范围中执行。

且最终，本发明示出了如下优点，在挤压去毛刺的情形中不必“过压”之前出现的侧部过量，而是仅“过压”已经在第一切削加工步骤中得到的最终的侧部过量。由此产生在保护倒棱中的二次毛刺的减少。

本发明的另外的特征和优点从随后的专门的描述和图纸中得出。

附图说明

其中：

图1：示出了根据本发明的正齿轮制齿的工件在其制造期间的三个中间阶段的示意图，

图2：示出了根据现有技术的正齿轮制齿的工件在其制造期间的三个中间阶段的示意图。

在图中的相同的参考符号意味着相同的或类似的元件。

参考符号列表

10 齿

12 齿侧(最终确定尺寸的)

121 齿侧(过量的)

14 端棱边

141 倒棱的端棱边

15 端面

16 二次毛刺

161 二次毛刺座

17 保护倒棱。

具体实施方式

图1以强烈示意性的视图示出了在其制造期间在三个不同的阶段中的根据本发明的正齿轮齿部的齿10。图1a示出了直接在第一切削加工步骤结束后的齿10，在其中粗齿部借助于切削工具、尤其借助于圆磨滚刀在盘片或轴形的工件毛坯的周缘处成型。齿侧鉴于其凸度和硬化变形维持已经设有其最终的尺寸。换而言之，齿侧12已经制成到最终尺寸上。轴向上，其通过锋利的端棱边14限制。这些端棱边具有在图1的示意性视图中未特别地呈现的毛刺。

端棱边14的毛刺在随后的挤压去毛刺步骤中移除。在此，专门针对应用情况、取决于几何形状设计的制齿的工具在压力下驶入到工件的待去毛刺的粗齿部中，从而得出在图1b中呈现的中间状态。在此时跟随的滚切运动中在产生的变形过程中在齿棱边14处出现期望的倒棱。在此，工件材料在齿棱边14的区域中通过滚切运动的压力被塑性地压挤且出现被倒棱的棱边141。端棱边14/141的塑性变形和与其相联系的去毛刺然而导致材料移动。尤其，在齿侧12的端棱边附近的区域中，以平行于棱边的隆起部的形式的二次毛刺16翻起。同样在端面15上且在保护倒棱17的区域中出现这样的二次毛刺，其在图中然而由于清晰性的原因未呈现。

该二次毛刺16在随后的第二切削加工步骤中几乎完全地移除，如在图1c中呈现的。对此，粗制齿的且挤压去毛刺的工件在维持工件应力的情况下且利用已经在第一切削加工步骤中使用的切削工具、尤其圆磨滚刀再次经受切削加工。然而，在此工具相对于工件的相对调节轻微地改变。尤其，切削工具、尤其圆磨滚刀从已经鉴于其凸度和硬化变形维持最终确定尺寸的齿侧12退刀以若干微米。切削相互作用因此仅在二次毛刺16的区域中实现。二次毛刺被移除直到座161，该座具有所述退刀的高度。产生最终确定尺寸的端制齿的工件，该工件带有在实践中、尤其在通常随后的另外的加工步骤、如硬化和/或齿部搪磨中可忽略的二次毛刺座161，该二次毛刺座处在由铣削操作的进刀标记的尺寸范围中。

对此相反，图2示出了在制造根据现有技术的端齿部的情形中的相应的中间阶段。在此，如在图2a中呈现的，粗齿部在第一切削加工步骤中制成为过量(或称为过尺寸，即Übermaß)。最终的齿确定尺寸在图2a中虚线地呈现。呈现为第一切削加工步骤的结果的相应的过量的齿侧在图2中以参考符号121标记。在第一切削加工步骤中还未实现的、最终确定尺寸的齿侧如在图1中那样具有参考符号12。

在随后的挤压去毛刺步骤中出现倒棱的端棱边141以及二次隆起部16，如已经在图1的上下文中阐释的。

在随后的步骤中，粗略制齿的且去毛刺的正齿轮重新经受切削加工步骤。尤其，其重新经受通过上面提到的切削工具、尤其通过圆磨滚刀的加工。相对于本发明，工具和工件的相对取向在此在相反的方向上改变。工具相应于在第一切削加工步骤中的过量来进给，也就是说更近地驶向工件处。进给或最初的过量通常为数100μm。与齿侧121的过量的材料共同地，二次隆起部16通过在切削工具和工件之间的起刮削作用的相互作用移除。结果在图2c中呈现。区别于根据本发明的正齿轮，产生的、最终确定尺寸的齿侧12不具有端棱边附近的二次毛刺座。

自然地，在专门的描述中讨论的且在图中示出的实施方式仅为本发明的说明性的实施例。根据这里的公开为本领域技术人员提供了宽泛范围的变型可行性方案供使用。

Claims (5)

1.一种用于制造带有预设的最终的侧部确定尺寸的齿部的正齿轮制齿的工件的方法，包括如下步骤：

a) 提供工件毛坯，

b) 借助于切削工具切削加工所述工件毛坯，用于在所述工件毛坯的周缘上制造粗齿部，

c) 借助于挤压工具使所述粗齿部的端侧的齿部棱边挤压去毛刺，以及

d) 借助于步骤b的所述切削工具切削加工经挤压去毛刺的粗齿部，用于移除在步骤c的挤压去毛刺的情形中在粗齿部侧部(12;121)的端棱边附近的区域中出现的二次毛刺(16)，用于生成最终确定尺寸的齿部(12)，

其特征在于，

在步骤b中制造的粗齿部的所述侧部确定尺寸相应于所述最终的侧部确定尺寸且在步骤d中的切削加工以将切削工具退刀5至20微米来实现。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤d中的切削加工以所述切削工具退刀8至12微米来实现。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述切削工具构造为圆磨滚刀。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据步骤a至d制造的正齿轮的表面经受硬化步骤。

5.一种正齿轮制齿的工件，通过根据前述权利要求中任一项所述的方法来获得。

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