CN110719823B - 锥齿轮刀具和刀片合并 - Google Patents

Abstract

一种方法涉及齿轮切割工具和齿轮刀具作业合并，从而产生能够切割零件族中的多个不同构件的单一刀具。所述方法包含多步法，所述多步法包含限定临时母版的第一步。第二步创建虚拟母版，所述虚拟母版尤其适合于适应合并多样体中的作业的要求。第三步使用所述虚拟母版确定所有合并作业的切割深度和优化的机器设置。

Description

锥齿轮刀具和刀片合并

技术领域

本发明涉及用于锥齿轮和准双曲面齿轮的切割工具，并且特别地涉及可切割零件族的不同构件的切割工具。

背景技术

锥齿轮和准双曲面齿轮可在单一分度工艺(端面铣削)中或在连续分度工艺(端面滚铣)中予以切割。在本领域中已知的锥齿轮切割工艺将刀头定位在空间中，使得当刀具旋转时，刀具刀片的轮廓代表理论生成齿轮的一个齿。用于锥齿轮切割的常见端面刀具具有多个刀片组，每个刀片组具有一至四个刀片。最常见的是交替(完成)刀具，如图1中所示的刀具2，每个刀片组12具有一个外部刀片10和一个内部刀片11。切割刀片10和11具有杆或棒的一般形式，并且可包含五边形的横截面(例如，US 6,120,217)，但是可替代地，可具有另一种横截面形状，如正方形、矩形、半圆形或圆形。

在许多工业应用中，某些齿轮组设计(作业)属于零件族。术语“零件族”暗示一组齿轮组(即小齿轮和环形齿轮)，它们非常相似，但具有某些小的差异。这些差异可为例如两个配合齿轮构件之间的比率，所述比率用小齿轮齿数和环形齿轮齿数的不同组合来实现。

零件族的构件之间可不同的另一个潜在参数为准双曲面偏置，这继而导致小齿轮螺旋角对于每个不同的偏置是不同的，即使环形齿轮的螺旋角相同也如此。在一些情况下，已经应用某些优化的齿接触几何形状，以便使零件族的特定构件适应于不同的占空比或应用要求。

零件族的构件之间所有提到的差异将导致切割刀片几何形状略有不同。在几乎所有常见情况下，在一个零件族上使用相同的刀头类型。刀头类型指代将刀片径向定位的标称刀具直径。在连续分度端面滚铣工艺中，刀片组的数量和附加刀具设计特定参数也是重要因子，因为它们对所产生的齿侧面形状有影响。在端面滚铣工艺中，如图1所示的右手刀头用于在齿轮组在方向16上旋转时切割齿轮组的右手构件。右手构件的配合件为左手构件，并且因此需要左手刀头，所述左手刀头是右手刀头的镜像(在垂直于刀头旋转轴15的平面上成镜像)。

如果在一个零件族的构件之间使用相同的切割工艺(端面滚铣或端面铣削)，并且如果在此零件族的构件之间，刀具类型和刀具方位也相同，那么每个构件都需要略有不同的刀片几何形状的事实似乎会不必要地增加刀片轮廓磨削和刀头制造的成本，以及在工具室和制造机器之间刀头处理的物流成本。

过去已经完成许多作业的刀片几何形状的合并，在大多数情况下为十个或更少。过去的合并程序存在的问题为齿轮工程师需要大量的手动干预。过去和现在的软件仅将被选择为母版作业的一个作业的刀具数据拷贝到含有机器、刀具几何形状和运动学数据的所有其它合并作业的数据文件中(例如，称为特殊分析文件或缩写为SPA文件)。用于锥齿轮刀具合并的目前先进技术的计算机辅助还对接收新的母版刀具和刀片数据的文件执行一些正式的数据调节，以便确保表面生成软件和其它用于优化和分析的程序将工作，尽管从一个作业中导入刀具数据。

在今天的刀具合并的自动化部分后，齿轮工程师将必须检查每个合并作业的齿厚度、切割深度和齿接触。在最现实的合并情况下，那些几何特性将远离所需值。术语“远离”指代那些几何特性对齿轮组物理特性的影响，这可引起包括以下的缺陷：

·不可接受的齿接触，这将导致边缘接触并且表面和根弯曲应力增加；

·操作噪音增加；

·效率降低。

齿接触模式、齿厚度和齿切割深度可通过采用多种机器设置和机器运动学在合并的每个单独作业的限制范围内进行校正。

根据分析软件的结果，必须评估和改变刀片参数，如突起、刃口半径和切割边缘曲率半径。那些与刀片几何形状相关的参数仅可在所有作业中同时改变，因为所有作业的刀具和刀片数据必须相同。常见的程序是改变对其有最大消极影响的作业的一个参数，并且然后将此改变应用于其余作业的所有刀具和刀片数据。在那些改变后，必须重复所有分析，然后通常精确地查出展现由刚刚改变的参数或其余参数中的一个引起的缺陷的不同作业。这种由人类直觉控制的手动迭代工艺非常耗时并且效率低下。数百种不同并且不断改变的结果难以用记忆和直觉来处理。

由于当今效率低下并且昂贵的合并程序，所以齿轮工程师试图避免现有零件族的作业合并。

发明内容

本发明方法涉及齿轮切割工具和齿轮刀具作业合并，从而产生能够切割零件族的多个不同构件的单一刀具。所述方法包含多步法，所述多步法包含限定临时母版的第一步。第二步创建虚拟母版，所述虚拟母版尤其适合于适应合并多样体中的作业的要求。第三步使用虚拟母版确定所有合并作业的切割深度和优化的机器设置。

附图说明

图1示出端面刀头在用于锥齿轮切割时的三维视图。

图2(a)示出10个不同作业(作业1至作业10)的10个小齿轮刀头20和10个齿轮刀头21的概图。10个不同的小齿轮刀具20被合并为一个单一刀具22，并且10个不同的齿轮刀具21被合并为一个单一刀具23。

图2(b)示出主要刀具合并步骤。

图3示出为了完成本发明合并任务所需的不同步骤的流程图。

图4左侧示出合并多样体的部分刀头的俯视图，并且下方示出在具有两个连续刀片的区段上的展开的侧视图。右侧的图4示出部分母版刀具的俯视图，并且下方示出两个前述刀片的对应展开的侧视图区段。

图5示出用于在端面滚铣中锥齿轮切割的实例生成齿轮的矢量图。所述图解释在端面滚铣工艺的情况下，刀片间距误差如何引起齿厚度改变。

图6示出锥齿轮参考轮廓的二维视图。轮廓比较解释在使用合并刀具时为了适应给定的槽孔宽度而进行较深或较浅切割的原理。

图7示出小齿轮作业的合并输出。

图8示出齿轮作业的合并输出。

图9示出在刀具合并前的刀片磨削概述和在刀具合并后的刀片磨削概述。

图10示出在刀具合并前的切割概述和在刀具合并后的切割概述。

图11示出在刀具合并前的修正和齿接触模式以及在刀具合并后的修正和齿接触模式。

具体实施方式

本说明书中使用的术语“发明”、“所述发明”和“本发明”旨在广泛地指代本说明书的所有主题以及以下任何专利权利要求。含有这些术语的陈述不应被理解为限制本文所述的主题或限制以下任何专利权利要求的含义或范围。此外，本说明书并不设法描述或限制由本申请的任何特定部分、段落、陈述或附图中的任何权利要求所涵盖的主题。主题应参考整个说明书、所有附图和以下任何权利要求来理解。本发明能够具有其它构造，并且能够以各种方式实践或实施。另外，应理解，本文使用的措辞和术语是出于描述的目的，并且不应视为限制。

现在将参考附图来讨论本发明的细节，所述附图仅以实例的方式说明本发明。在附图中，相似的特征或组件将由类似的附图标记指代。

本文中“包括”、“具有”和“包含”以及其变体的使用意指涵盖其后所列出的项目以及其等效物以及附加项目。使用字母或编号来标识方法或工艺的要素仅仅是用于识别，并不意味着指示要素应该以特定顺序执行。

尽管下文可在描述附图时参考如上部、下部、向上、向下、向后、底部、顶部、前部、后部等的方向，但为了方便起见而相对于附图(如正常所观察)作出这些参考。这些方向并不旨在被视为字面意思或以任何形式限制本发明。另外，如“第一”、“第二”、“第三”等的术语在本文中用于描述的目的，并且不旨在指示或暗示重要性或显著性。

本发明方法的齿轮刀具作业合并包含多步法，所述多步法包含限定临时母版的第一步。第二步创建虚拟母版，所述虚拟母版尤其适合于适应合并多样体中的作业的要求。第三步使用虚拟母版确定所有合并作业的切割深度和优化的机器设置。

图1示出包含用于在连续分度端面滚铣工艺中锥齿轮切割的刀头14的端面刀具2的三维视图。图1中的刀头包括以刀片组例如圆形刀片组12取向的切割刀片。每个刀片组12由以下两个切割刀片组成：用于切割和形成小齿轮或环形齿轮的凹面的一个外部刀片10，以及用于切割和形成小齿轮或环形齿轮的凸面的一个内部刀片11。刀头被附接到锥齿轮切割机(例如由US 6,120,217所公开的机器)并且在方向16上绕其轴15在切割工艺期间旋转。为了适应由待制造的齿轮组的单独参数引起的某些齿侧面表面修改，刀片10和11的刀片切割边缘的角度、形状和径向位置将因作业而异。即使是作业之间的小差异，例如齿轮上的一个或多个齿或螺旋角的一度差异也将影响切割刀片几何形状，以便为一个特定作业实现最佳条件。

在进行一个特定齿轮组的设计计算时，所利用的计算算法和程序不知道其它类似的齿轮组设计，并且甚至可属于一个零件族。其它齿轮组设计可为在过去已经创建的，或计划在将来进行。然而，在进行一个单独齿轮组设计和优化时，齿轮工程师和齿轮计算软件不可以将此单独设计与其它过去和将来的设计相关，以便将新设计的切割刀片与其它设计中的一个或更多共有。

图2(a)示出用于整体解释十个不同作业的刀头合并任务的框图，每个作业具有十个小齿轮刀头20和十个齿轮刀头21。在合并任务后，作业1至作业10的所有十个小齿轮刀具20(其具有不同的刀片几何形状规格)产生具有合并刀片几何形状的一个单一小齿轮刀头22。此合并刀片几何形状能够切割槽孔并且形成十个单独作业的侧面表面，其中每个作业具有不同的齿轮设计参数。另外，在合并任务后，作业1至作业10的所有十个环形齿轮刀具21(其具有不同的刀片几何形状规格)产生具有合并刀片几何形状的一个单一环形齿轮刀头23。需要交叉信息24和25以确保用合并刀具切割的齿轮组的啮合条件等于或至少接近用原始刀具和刀片规格切割的齿轮组的啮合条件。

图2(b)示出本发明的主要合并步骤。步骤1将最适合合并多样体的作业限定为临时母版。步骤2根据步骤1的结果计算虚拟母版，以使所有单个偏差降到最低。步骤3使用虚拟母版计算所有合并作业的切割深度和优化的机器设置。

在第一步中，分析合并多样体的所有作业，并且将第一临时母版作业(刀具)限定为合并多样体的现有作业中的一个，优选切割观察到的所有作业中最小根槽孔宽度的作业。然后，将所有其它作业的刀具更具体地与临时母版进行比较。具体地，参考图4，在相同的刀片齿根78和79处比较法向刀片半径R_W1-j和R_W1合并以及R_W1-j和R_W1合并以及在外部刀片74和75与内部刀片76和77之间的间距。结果是，如果将临时母版刀具与每个作业的原始基本设置结合使用，那么将在每个单独作业中导致的特定槽孔宽度或齿厚度变化。

本领域技术人员充分意识到，工件与理论生成齿轮之间的关系可由称为基本设置的一组参数来限定。这些基本设置传达关于理论生成齿轮和工件的尺寸和比例的感测，并且为齿轮设计提供共同起始点，从而使许多型号的机器之间的设计程序成一体。基本设置完全描述在工具和工件之间在任何时刻的相对定位。举例来说，参见Goldrich的“《螺旋锥齿轮和准双曲面齿轮的CNC生成：理论与实践(CNC Generation of Spiral Bevel andHypoid Gears:Theory and Practice)》”,格里森公司(The Gleason Works),罗契斯特(Rochester),纽约(NY),1990。

修改除临时母版作业以外的每个作业的基本设置，以便消除齿厚度变化。优选地，这是通过轴向刀头矢量移位(图6中示出的原理)来完成的。将每个单独构件的外部和内部刀片之间的对称矢量与临时母版作业的同一构件的刀片对称矢量进行比较。对称矢量方向的差别用于计算每个作业的每个单独构件的基本设置改变，以便使原始作业和同一作业的合并版本之间的接触位置改变降到最低。本发明合并程序对小齿轮和环形齿轮刀具合并使用不同的临时母版。不同的母版对合并结果的质量有显著的积极影响。

本发明合并方法的第二步创建虚拟母版作业。虚拟母版作业利用与合并多样体的作业相同的刀头类型，但使用刀头和刀片几何形状参数，所述参数是对于合并所考虑的所有作业的分析结果。除刀片组的数量以外，这类虚拟刀具的所有参数可与合并作业中的每一个不同。由于虚拟母版不受限于一个特定合并作业的刀具和刀片参数的事实，因此可以设计具有其虚拟刀片的虚拟刀具，使得虚拟刀具的每个参数和合并作业的每个刀具之间的变化范围降到最低。

本发明刀具合并的第三步将虚拟刀头应用于合并多样体的所有作业，并且为每个作业确定新的机器设置，以确保与原始作业相比正确的齿厚度和最小的压力角偏差并且考虑到小齿轮与齿轮之间的相互作用。

本发明的刀头合并工艺基于几个关键要素，所述要素使虚拟刀头在其合并成功时成为锥齿轮刀头技术中的显著进步。关键要素包括：

·临时母版的第一参数分析和选择。

·使所有刀具参考高度共有(关联到母版刀片齿根)。

·计算所需的轴向刀具校正量，以在准备虚拟刀具定义时实现校正的齿厚度。

·小齿轮内部和外部刀片以及齿轮内部和外部刀片的虚拟刀具刀片压力角使所有合并刀具的相应刀片上的相应角平均。替代的可能性为使用最接近平均值的刀具的刀片角。

·小齿轮内部和外部刀片的刀片半径是根据合并多样体的刀片半径通过更改它们来计算的，以便存档半平衡量的较深或较浅切割。在这种情况下，半平衡意味着80％的较深切割和20％的较浅切割的变化范围对于轧制条件和强度为最佳的：

Rw_1合并＝Rw_1WP最小-D_槽孔/2*F_spp (1)

Rw_2合并＝Rw_2WP最小+D_槽孔/2*F_spp (2)

其中：

Rw_1合并…合并刀具的内部刀片的半径

Rw_2合并…合并刀具的外部刀片的半径

Rw_1WP最小…具有最小小齿轮槽孔宽度的作业的内部刀片的半径

Rw_2WP最小…具有最小小齿轮槽孔宽度的作业的外部刀片的半径

D_槽孔…最宽和最小槽孔宽度之间的差异

F_spp…用于半平衡的因子，例如0.80

·如果将来自一个特定刀具的刀片压力角用于虚拟母版，那么小齿轮和齿轮的刀片角必须来自同一作业，即使没有使用此特定作业的任何其它刀具数据也如此。

·每个单独构件的外部和内部刀片之间的对称矢量与临时母版作业进行比较，并且将机器设置校正用于使原始作业与这些作业的合并版本的齿轮廓的差异降到最低。

如果例如在某些齿轮构件上需要使用导致较大(或较小)侧面导程曲率的有效点半径，那么合并策略认为配合小齿轮也将接收较大(或较小)导程曲率，以便将原始修正和齿接触模式维持在物理可能性的限制内。

图3示出刀头合并30的优选流程图。被选择为合并对象的不同作业如经由用户界面屏幕31被输入到合并程序中。另外的输入包括合并任务的说明32。

优选包括以下选项：

·使用给定作业中的一个作为临时母版，但允许程序选择此母版。

·如果需要更好的结果，那么程序将为小齿轮和环形齿轮临时母版选择不同作业。

·强制程序将一个特定作业用作临时母版。

·允许程序创建最佳虚拟母版作业。

·计算来自临时母版的压力角或平均压力角。

·计算来自临时母版的切割边缘曲率或平均曲率半径。

·计算来自临时母版的突起或平均突起，或使用一定百分比的最大突起。

·计算来自临时母版的刃口半径或平均刃口半径，或者使用一定百分比的最大刃口半径。

计算程序开始读取指定作业的基本设置数据文件，并且将所有需要的关键数据存储在数据阵列中。第一计算步骤33为合并多样体的每个小齿轮和环形齿轮在齿尖处的槽孔宽度的计算。最小槽孔宽度将确定可使用哪种合并多样体的刀具以便在无需刀片干扰和齿表面损伤的情况下切割所有合并作业。

下一计算步骤34为确定以下的平均值以及最大值和最小值：

·螺旋角

·全齿高

·端面宽度

·刀片压力角

·槽孔宽度

·刀具半径刀片齿根

·刀片偏置

·刀片间距角

·刀片刃口半径

·刀片曲率

·突起

如果最小值和最大值之间的范围大于合并所建议的范围，那么程序部分35提示警告。如果值的范围为可接受的，那么程序在36中将临时母版作业限定为在齿尖处具有最小槽孔宽度的小齿轮和环形齿轮作业，或使用由输入强制的临时母版作业。

下一步骤38为刀具半径、刀片偏置和刀片压力角的计算。在输入强制小齿轮和齿轮母版的情况下，在无需任何计算的情况下使用来自所选母版的刀具半径、刀片偏置和压力角。

合并程序中的以下区段39限定合并小齿轮和环形齿轮刀头的刀片刃口半径、主要切割边缘曲率半径和突起参数。临时母版作业的某些特征被改变为合并多样体中所有作业的平均值(如果输入允许的话)，或相对于最大值通过选定因子进行调节。举例来说，如果最小刃口半径为0.2mm，并且最大刃口半径为1.0mm，那么在刃口半径开关设置为“0”的情况下，将0.6mm的平均值用于临时母版作业。在刃口半径开关设置为“1”的情况下，然后为母版刀具维持选作为临时母版的作业的值。如果刃口半径开关设置为“2”，那么可输入附加因子(例如0.75)，其将与最大刃口半径相乘，从而产生作为合并多样体的最大值的75％的刃口半径。

举例来说，如果合并多样体的突起角在2度和4度之间并且突起深度在1mm和3mm之间，那么用户可选择3度突起角和2mm突起深度的平均值(将开关设置为“0”)，或将开关设置为“1”，这维持被选作为临时母版的作业的值。如果开关设置为“2”，那么可输入附加因子(例如0.6)，其将与最大突起角和深度相乘，从而产生2.4度的突起角和1.8mm的突起深度(最大值的60％)。

合并的一个关键部分为计算每个单独作业40的轴向刀具位置，以便适应临时母版刀具的不同刀片参考高度(刀片齿根)，并且确保切割校正的齿厚度。首先在40中，将单独刀具的刀片与临时母版刀具的刀片之间的齿根差异计算为轴向刀具校正值DH1_j：

DH1_j＝-[(HF_2合并+HF_1合并)-(HF_2-j+HF_1-j)]/2 (3)

其中：

DH1_j…单独刀片齿根校正

HF_1合并…合并刀具的内部刀片的刀片齿根

HF_2合并…合并刀具的外部刀片的刀片齿根

HF_1-i…单独合并作业的内部刀片的刀片齿根

HF_2-i…单独合并作业的外部刀片的刀片齿根

在40中的第二步中，本发明方法将参考高度56的临时母版刀具中的刀片与单独作业的刀片(等于79的相同参考高度78)进行比较。单独作业与合并刀具的刀片(图4)之间的径向差异在切割平面(垂直于图4的绘图平面并且在方向51、52、53和54上取向的平面)上计算，所述切割平面垂直于在切割时在刀具与工件之间的相对运动方向。因为临时母版刀具的刀具半径必须适应单独合并作业的校正槽孔宽度，所以轴向刀具校正DH2_j(68或69)用下式计算：

DH2_j＝-[(R_W2合并-R_W1合并)-(R_W2-j-R_W1-j)]/[tan(α_2合并)-tan(α_1合并)] (4)

其中：

DH2_j…单独刀片点半径校正

Rw_1合并…合并内部刀片半径

Rw_2合并…合并外部刀片半径

α_1合并…合并刀片的内部压力角

α_2合并…合并刀片的外部压力角

在40中齿厚度校正的第三要素是在图4中单独合并刀具和临时母版刀具之间的刀片间距差异

引起的。在连续分度端面滚铣工艺中，刀片间距误差仅对齿厚度产生影响。图5示出

导致齿厚度误差Ne。

其中：

Rc…刀具的刀片半径

δ_w…运动刀片偏置角

消除与刀片位置相关的齿厚度误差Ne的等效轴向刀具校正DH3_i用下式计算：

DH3_j＝-Ne/[tan(α_2合并)+tan(α_1合并)] (6)

其中：

DH3_j…单独刀片间距校正

为了实现校正齿厚度，DH_j的轴向刀头校正计算如下：

DH_j＝DH1_j+DH2_j+DH3_j (7)

在41中对于合并作业j中的每一个，临时母版刀头现在沿其轴矢量轴向移位量DH_j。图6给出轴向刀具和刀片轮廓移动的简化图形解释。

此时，在42中合并程序拆分为以下两种可能性中的任一种：

1.在强制母版(或虚拟母版和第二运行)的情况下，程序在43中写入所有基本设置和刀具定义，并且在步骤46中将每个合并作业j存档到新名称作业jC下。

2.在选择(并且第一运行)虚拟母版的情况下，在42处程序在致力于创建理想虚拟母版的子例程44中继续。

对于本发明的虚拟母版，刀具半径和刀片齿根基于在齿尖处具有最小根槽孔的小齿轮和齿轮几何形状。现在，使用等式(4)中使用的单独刀片参考点处的精确半径值来修改刀具半径和刀片齿根。此时，计算精确的较深切割量，并且定义刀片点半径和刀片齿根。根据用户输入来计算较深切割和较浅切割之间的平衡。如果允许用户输入20％的浅切割，那么程序将布置在20％的较浅切割和80％的较深切割之间的作业范围。每种刀片类型(小齿轮内部和外部刀片、齿轮内部和外部刀片)的压力角均被计算为所有单独刀片类型的平均值(例如，虚拟小齿轮母版内部刀片压力角为所有小齿轮内部刀片压力角的平均值)。

在45中已经限定虚拟母版后，合并工艺在37处继续，其中工艺重复步骤38、39、40和41。与基于临时母版的第一运行相比，现在使用虚拟母版执行所有计算，这将引起合并成功率的显著改进。用本发明的合并方法进行的测试示出，许多过去不可以成功合并的作业变化现在可在不牺牲单独作业的物理特性的情况下合并。工艺现在经过42至43和46，并且结束合并任务。

图4示出合并多样体70的一个刀头和合并临时母版刀头71的正视图。刀片偏置标记为55、57、56和58。刀片74具有从基圆72的切点到刀片74的参考点的法向半径R_W2-j。刀片76具有从基圆72的切点到刀片76的参考点的法向半径R_W1-j。刀片75具有从基圆73的切点到刀片75的参考点的法向半径R_W2合并。刀片77具有从基圆73的切点到刀片77的参考点的法向半径R_W1合并。50为含有两个连续刀片74和76的刀具70的刀头区段的展开的侧视图。59为含有两个连续刀片75和77的刀具71的刀头区段的展开的侧视图。在区段50中的刀片齿根78处，一个单独作业j的刀片间距为S_j。

对于深度调节计算(值DH3_j)，合并刀具71的刀片间距必须在距尖端的等于刀片齿根78的距离处确定。区段59示出距合并刀具的尖端的等于刀片齿根78的距离79。F_d＝S_合并S_j(其中

还参见等式(5))被用于计算深度校正，这将补偿由单独刀具(和刀片)与带有刀片的合并母版刀具之间的刀片间距的差异造成的齿厚度差别。区段50和59还示出，可以在合并多样体内使用不同的刀头和刀片几何形状，其条件是某些基本条件，例如刀具开始的数量和刀头的方位彼此相等。

图5示出端面滚铣作业的生成齿轮的二维视图。滚圈代表刀具并且在基圆上滚动，而刀头半径矢量R_C和R_W以及其尖端81追踪原始侧面线。刀片间距误差

将半径矢量的位置改变为R_C'和R_W'，其公共尖端位置82追踪等距侧面。原始侧面和等距侧面之间的法向差异为N_e(参见等式(5))。误差N_e将引起齿厚度误差，并且必须用轴向刀具移位来校正，如等式(6)所示。

图6示出临时母版轮廓63(64、65和66)和合并作业60、61和62的样本轮廓的二维图。轮廓63为母版作业的合并轮廓。轮廓63等于虚线轮廓64、65和66。虚线轮廓显现实现合并多样体的单独作业的校正齿厚度所需的轴向刀头校正。

轮廓60和轮廓64为一致的，并且所需的轴向刀具校正67等于零。轮廓65被绘制在来自合并多样体的另一个作业的轮廓61中。为了匹配两个轮廓，需要轴向刀头校正68。刀具校正68将使用轮廓61切割单独作业的浅槽孔深度。绘制在轮廓62内部的轮廓66需要轴向刀头校正69。校正69产生带有轮廓62的单独作业的较深切割槽孔。

图7示出小齿轮作业的合并输出。八个合并作业彼此相邻示出。以下几行以表格形式概述：

·齿数

·准双曲面偏置和与平均值的偏差

·切割方法

·刀头类型

·小齿轮螺旋角和与平均值的偏差

·全齿高和与平均值的偏差

·小齿轮端面宽度和与平均值的偏差

·包括小齿轮刀片压力角和与平均值的偏差

·小齿轮点宽度和与平均值的偏差

·相对于原始作业所需的小齿轮深度校正

图8示出环形齿轮作业的合并输出。八个合并作业彼此相邻示出。以下几行以表格形式概述：

·齿数

·准双曲面偏置和与平均值的偏差

·切割方法

·刀头类型

·齿轮螺旋角和与平均值的偏差

·全齿高和与平均值的偏差

·齿轮端面宽度和与平均值的偏差

·包括齿轮刀片压力角和与平均值的偏差

·齿轮点宽度和与平均值的偏差

·相对于原始作业所需的齿轮深度校正

图9(左侧)示出在刀具合并前的刀片磨削概述，接着为在刀具合并后的刀片概述(图9，右侧)。在刀具合并后的刀片概述对于所有合并作业均相同。合并刀片概述不同于每个作业的每个单独未合并概述。举例来说，箭头指向影响不同的设置的几何形状。虽然图9示出小齿轮的原始和合并刀片概述磨削数据，但是本发明也产生用于在相同零件族中的配合环形齿轮构件的合并刀片磨削概述。

图10(左侧)示出在刀具合并前的切割概述，接着为在刀具合并后的切割概述(图10，右侧)。在刀具合并后的切割概述对于不同作业中的每一个都不同，并且也与原始未合并切割概述中的每一个都不同。举例来说，箭头指向在合并作业后不同的基本设置。

因此，本发明方法提供单一合并刀具，以用于切割在合并刀具的设计中考虑的零件族的所有构件(例如，图7和8的作业1-8)。合并刀具不同于单独地切割零件族的每个相应构件(作业)将为必需的特定单独刀具中的每一个。注意图9中的比较箭头。对于待用合并刀具切割的每个作业，相应基本机器设置针对所述特定作业进行修改，由此产生与用非合并刀具切割的同一零件相同或几乎相同的切割零件，所述非合并刀具被设计成和致力于仅切割所述特定零件。然而，用合并刀具，对于切割零件族中的多个零件仅需要一个刀具。可看出，通过利用本发明的合并刀具，可显著节省工具成本、工程时间和机器停机时间。

用合并后的刀片磨削概述中的信息(例如，图9，右侧)，将概述数据编程到磨床中，如可商购自格里森公司的Blade Profile Grinder(BPG)机器，以用于生产用于小齿轮的合并切割刀片。可以理解的是，还将用于环形齿轮的适当的合并刀片磨削概述编程到磨床中，以用于生产用于配合环形齿轮的合并切割刀片。然后，这些切割刀片可用于切割零件族中被考虑用于确定合并刀具的所有构件(例如，图7和8的作业1-8)。

对于待用合并刀具切割的每个作业，将相应合并切割概述设置输入到齿轮切割机中(例如，US 6,712,566，可商购自格里森公司)，由此产生与用非合并刀具切割的同一零件相同或几乎相同的切割零件，所述非合并刀具被设计成和致力于仅切割所述特定零件。图10的比较箭头示出作业102的原始切割概述(图7中的3号小齿轮)的基本设置与合并后的切割概述的基本设置之间小的差异。为了切割零件族的另一个构件，将相应合并切割概述输入到齿轮切割机中，但刀具(合并)保持不变。

图11示出在刀具合并前的修正和齿接触模式，接着为在刀具合并后的修正和齿接触模式。修正和接触模式的左右顺序似乎与人眼几乎相同。箭头指出齿接触模式中非常小并且可忽略的差异。

虽然已参考优选实施例描述本发明，但应理解，本发明并不限于其细节。本发明旨在包括对于主题所属领域的技术人员来说将显而易见的修改。

Claims (6)

1.一种制造齿轮切割工具的方法，所述齿轮切割工具包含一个或多个切割刀片，其中所述切割刀片被配置成使得所述齿轮切割工具可操作以用于机械加工多个齿轮设计作业，以用于生产具有不同齿几何形状的齿轮，所述方法包含：

限定临时母版刀具，所述临时母版刀具由所述多个齿轮设计作业的所述作业中的一个限定，其中所述作业中的所述一个是切割所有所述多个齿轮设计作业的最小根槽孔宽度的作业，

限定虚拟母版刀具，所述虚拟母版刀具代表所述多个齿轮设计作业中的所述作业的要求的合并，

提供代表所述多个齿轮设计作业中的每一个的数据，所述数据取决于所述虚拟母版刀具，

基于所述数据机械加工所述齿轮切割工具的所述一个或多个切割刀片，由此所述切割工具能够产生所述多个齿轮设计作业，

所述机械加工的一个或多个切割刀片具有与单独地切割所述多个齿轮设计作业的每个相应构件所必需的特定单独切割工具的切割刀片不同的刀片几何形状。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个齿轮设计作业是小齿轮。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个齿轮设计作业是环形齿轮。

4.根据权利要求1所述的方法，其中用于小齿轮的临时母版刀具与用于环形齿轮的临时母版刀具不同。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述虚拟母版刀具包含与单独地切割所述多个齿轮设计作业的每个相应构件所必需的特定单独切割工具不同的参数。

6.一种齿轮切割工具，其具有通过权利要求1所述的方法制造的一个或多个切割刀片。

Images