专利名称：：具有刀杆的锥齿轮的切削工具的制作方法
技术领域：
：本发明涉及铣削锥齿轮的锥齿轮切削工具(锥齿轮铣削工具)以及该工具在软质和硬质齿轮切削中的应用。本申请要求于2007年5月16日提交的，申请号为DE202007007063.2，题为"具有刀杆的锥齿轮切削工具"的德国实用新型专利申请的优先权利。
背景技术：
：现有各种切削加工锥齿轮的工具，其中具体推荐使用带所谓面铣削刀具的机械加工，该机设有多片杆切削刀片。这些杆切削刀片在面铣削刀具的轴向方向凸出并且以这样一种方式配置及排列，即可以对锥齿轮的齿隙的侧面进行切削加工。特别是，每一杆切削刀片仅切削齿隙的其中一侧面。对德国的KlingelnbergGmbH的所谓TWINBlade来说，杆切削刀片包括两条相等的刀刃，其可同时地对齿隙的凹和凸侧面进行切削加工。另一方面，现今还可使用设有所谓成形刀片的刀盘。这些成形刀片的形状与杆切刀的不同，其仅仅在工作面上重新磨削。设有成形刀片的刀盘的好处在于其不需要专用的研磨机来重新磨削刀片。例如，已知的克林根(Zyklo-Palloid)铣齿法使用这样的成形刀片来制造螺旋锥齿轮。典型的成形刀片由高速钢(HSS材料)或硬质合金(匿)制成。然而，硬质合金成形刀片具有撞击敏感的缺点。当使用硬质合金成形刀片来制作大模数的锥齿轮时，该成形刀片会相对地大、重并且特别贵。
发明内容因此，本发明的目的是提供一种切削工具，特别是大模数的锥齿轮的铣削工具，其较已知的方案更具成本效益。本发明的另一目的是减小拆卸、重新磨削及重新安装成形刀片所需的时间。本发明的这些目的可透过根据权利要求1的装置以及根据权利要求10的应用来达到。—本发明的这些目的以这样一种方式实现，即使用一种刀盘，其带有多个新型基体架，其上装有多条刀杆而不是单条刀杆或成形刀片。根据本发明，这些刀杆配置在间隙面的区域中，即这些刀杆延伸到基体架的侧面。刀杆优选由硬质合金或涂有立方晶体氮化硼(CBN)的合金制成。本发明的工具的好处在于它们较之前由硬质合金所制成的工具便宜很多。再者，它们仍然提供高精密度以及长工具使用寿命。本发明的工具的好处在于刀杆可在不用任何重新磨削的情况下多次使用。为了这目的，使刀杆反转，以便重新固定在基体架中。从属权利要求中所示为另外一些较佳的实施例。以下将结合附图对本发明的实施例作详细叙述，其中图1为本发明的在硬切削加工用的第一工具的剖视图；图2为本发明的在硬切削加工用的第二工具的剖视图；图3A为设有一刀杆的成形刀片的正视图；图3B为根据图3A的成形刀片的侧视图3C为根据图3A的成形刀片的透视图4A为本发明的设有三条刀杆的第一成形刀片的正视图；图4B为本发明的第一成形刀片的侧视图；图4C为设有刀杆的第一成形刀片的透视图；图5A为设有刀杆的另一成形刀片的正视图5B为根据图5A的另一成形刀片的侧视图；图5C为根据图5A的另一成形刀片的透视图6A为本发明的设有两条刀杆的第二成形刀片的正视图6B为根据图6A的本发明的第二成形刀片的侧视图；图6C为根据图6A的本发明的第二成形刀片的透视图；图7A为本发明的设有两条刀杆的第三成形刀片的正视图；图7B为根据图7A的本发明的第三成形刀片的侧视图7C为根据图7A的本发明的第三成形刀片的透视图7D为根据图7A的本发明的第三成形刀片的俯视图7E为根据图7A的本发明的第三成形刀片的另一透视图8A为本发明接纳设有成形刀片的多个基体架的7组刀盘的透视图8B为根据图8A的本发明的刀盘的俯视图9A为本发明接纳设有成形刀片的多个基体架的7组刀盘的透视图；图9B为根据图9A的本发明的刀盘的俯视图10为本发明的第四成形刀片的透视图；图11为本发明的刀杆的透视图12A为本发明的刀杆的俯视图，该刀杆为基本矩形且前侧面向上；图12B为根据图12A的本发明的刀杆的俯视图，其后侧面向上；图12C为根据图12A的本发明的刀杆的俯视图，其后侧面向上并且围绕轴线R3转动；图12D为根据图12A的本发明的刀杆的俯视图，其前侧面向上并且围绕轴线R3转动；图13A为本发明的刀杆的俯视图，该刀杆为基本菱形且前侧面向上；以及图13B为根据图13A的本发明的刀杆的俯视图，其前侧面向上并且围绕轴线R3转动。具体实施例方式本发明所使用的各种术语也在相关的出版物和专利中使用。然而，应当注意的是，使用这些术语仅仅为了更好地理解。本发明的构思和专利权利要求书的保护范围不局限于由术语的特定使用所作的解释。本发明很容易便可应用到其它术语系统和/或专业领域内。这些术语可类似地适用于其它专业领域。图1示出了本发明的第一实施例。图1所示为本发明的优选用于硬切削加工的第一工具100的剖视图。所示的工具100用于在工件上进行齿隙切削加工。工具IOO包括仅仅在图l所示的刀盘40。刀盘40包括工具心轴轴线A，其中工具100围绕该工具心轴轴线转动。刀盘40沿其周围载有多组工具。在这情况中，每组工具包括两片成形刀片30。图l仅仅示出了其中一成形刀片20。每一成形刀片20均包括基体21，该基体装备有或设有用于固定到刀盘40中6的夹体21.1。如图1所示，夹体21.1透过例如夹紧螺钉或透过燕尾夹紧系统22使基体21可在切向调节定位以及紧紧地夹紧基体21。刀盘40既可用于软切削加工也可用于硬切削加工。成形刀片10或20优选调整成相应的加工形状。根据本发明，在软切削加工中优选使用硬质合金的刀杆13.1至13.3，该刀杆的刀刃不可以重新磨削。根据本发明，可避免到现在为止拆卸、重新磨削以及重新固定成形刀片所需要的时间。根据本发明，涂有立方晶体氮化硼的刀杆13.1至13.3优选用于硬切削加工中。它们可以重新磨削。再者，设有第一切削体的第-一接纳区12.1。所述第一切削体为刀杆13.1，在这里称为第一刀杆。本申请使用"刀杆"这术语来描述长方形的扁平切削体。如图11所示，本发明的刀杆13.1的长度L一般大于阔度B及厚度D。这意味着以以下的关系式表示L》B以及L》D，而经常B〉D。具体推荐刀杆13.1的尺寸以以下的方式表示L/B之比在1.5和5之间，优选在1.7和4.7之间；L/HB之比在4和10之间，优选在5和7之间。再者，B/H之比可在1.2和3之间，优选在L25和2.9之间。这些B/H之比随意。刀杆13.2的大小与刀杆13.1的不同。其厚度D和阔度B典型与刀杆13.1的厚度D和阔度B相同，但长度略短。具体推荐刀杆13.2的长度L在1.1和1.5之间并较刀杆13.1的长度短。这样的刀杆13.1、13.2用于所有实施例。如图12A至12D所示，本发明的刀杆13.1优选为矩形或近矩形(以俯视来看)，而相应的矩形由长度为L和B的边限定。如图13A至13B所示，本发明的刀杆还可为菱形，而菱形的侧边由长度L和B限定。具体推荐刀杆13.1、13.2及13.3，其以这样一种方式配置，即它们各自具有四条刀刃。图12A至12D示出了具有四条刀刃18.1至18.4的矩形刀杆13.1。刀杆13.1可围绕轴线R1、R2及R3转动。通过围绕这些轴线转动来使用其它刀刃。在图12A中，刀刃18.l排列成这刀刃将进行切削。如图12B所示，当刀杆13.1从基体11分开并围绕轴线R1转动时，使用刀刃18,2。在刀杆13.1的后侧上，刀刃18.2与刀刃18.1对角地相对。如图12C所示，当刀杆13.1从基体11分开并围绕轴线R3转动时，使用刀刃18.3。在刀杆13.1的后侧上，刀刃18.3与刀刃18.2在一起。如图12D所示，当刀杆13.l从基体11分开并围绕轴线R2转动时，使用刀刃18.4。在刀杆13.l的前侧上，刀刃18.4与刀刃18.l在一起。刀杆13.1也适合于配置成它们各自具有两条刀刃。图13A至13B示出了具有两条刀刃18.1及18.2的菱形刀杆13.1。刀杆13.1可围绕轴线R3转动。在图13A中，刀刃18.1排列成这刀刃将进行切削。如图13B所示，当刀杆13.1从基体11分开并围绕轴线R3转动时，使用刀刃18.2。在刀杆13.l与刀刃18.1同一侧(前侧)上，刀刃18.2与刀刃18.1对角地相对。具有两条或多条刀刃的这样的刀杆用于所有实施例。本发明的工具100进一步包括在基体21上的第二接纳区12.2(例如，见图4A)。所述第二接纳区12.2配置成接纳第二刀杆13.2。本发明的第一接纳区12.1和第二接纳区12.2以空间上偏置的方式配置在基体21上。空间上偏置限定了在切削加工过程中所产生的碎屑的厚度和大小。从而可配置排屑槽16的大小(例如，图7B或图10示出了这样的排屑槽16)。"在空间上偏置"意味着，当从切削方向S观看时(例如，见图7B)，第一刀杆13.1在第二刀杆13.2之前设置在基体11上。第一刀杆13.1优选较第二刀杆13.2长(L较长)，第一刀杆13.1提供主要切刀18.1，而第二刀杆13.2则提供次要切刀18.5(例如，见图7E)。本专利申请使用术语"基体"11、21来限定刀杆13.卜13.4的支撑体。基体ll、21优选具有角锥形或尖形。这样的基体ll、21用于所有实施例。图2示出了本发明的第二实施例。图1所示为本发明的优选用于硬切削加工的第二工具100的剖视图。图中所示的工具IOO用于在尚未淬硬的工件中加工齿隙。工具100包括仅仅在图2所示的刀盘40。刀盘40包括工具心轴轴线A，其中工具100围绕该工具心轴轴线转动。刀盘40沿其周围载有多组工具。在这情况中，每组工具包括两片成形刀片30。图2仅仅示出了其中一成形刀片20。每一成形刀片20均包括基体11，该基体设有用于插入刀盘40的连接区11.1中。连接区11.1优选与基体11为整体。连接区11.1也可用螺丝拧在、焊接在或以其它方式固定在基体11上。再者，设置第一切削体的第一接纳区12.1。所述第一切削体为刀杆13.1，在这里称为第一刀杆。本发明的工具100进一步包括在基体11上的第二接纳区12.2(例如，见图7D)。所述的第二接纳区配置成接纳第二刀杆13.2。本发明的第一接纳区12.1和第二接纳区12.2以在空间上相互偏置的方式配置在基体11上。本发明具体推荐一实施例，其中用作排屑槽16的凹部设置在基体11、21上。图IO所示为一种具体推荐的实施例。这样的排屑槽16在所有的实施例中都有，并且其优点在于在不导致任何工具100过热的情况下金属碎屑易于去除。该凹部为向内的凹槽、空腔或缺口。图3A至3C示出了设有刀杆13.1的成形刀片10。图3A为正视图、图3B为左侧视图以及图3C为成形刀片10的全视图。在所示的实施例中，成形刀片10包括基体ll(金属板固定器1)，该基体配置成可接纳刀杆13.1。基体11和刀杆2—起用作代替传统的成形刀片，因此本文也在称之成形刀片10。在成形刀片10上设有2条刀刃，其为主要切刀和次要切刀，它们通常称之切头刀。在图3A中，这些切刀以标号13.1表示并且在图中以粗线表示。这刀杆13.1配置在基体11的后角面15的区域中，即它延伸到基体11的侧面。刀杆13.1由硬质合金制成并且包括沿纵向侧延伸上到头部区域4的磨削刀刃18.1。刀刃13.1优选包括端加工大模数的锥齿轮用的磨过的切根突角。刀刃18.1的刃长适合于不同的模数，这意味着刀杆13.1可用于配合不同模数的锥齿轮。图4A至4C示出了本发明的第一实施例。图4A为正视图、图4B为左侧视图以及图4C为成形刀片10的全视图。在所示的实施例中，成形刀片10包括基体ll，该基体设计成可接纳三个刀杆13.1、13.2和13.3。由于刀杆13.1、13.2和13.3的特别配置，因此在铣削锥齿轮的齿隙的期间出现所谓切削分割。切削分割以这样的一种方式形成，例如，其中一刀杆13.1提供主要切刀18.1，而第二刀杆13.2提供次要切刀18.5。这实施例特别适合于大模数的锥齿轮上的粗切工作。在这实施例中，具体推荐硬质合金刀杆13.1、13.2和13.3为烧结配置，因为它们便宜。如图12A至12D所示，刀杆13.1、13.2和13.3以这样一种方式设计，即它们各自均包括四条刀刃。为了跨接不同的节距圆半径，后刀杆3.3必须具有切向可调性。从刀杆13.1、13.2和13.3相对于刀盘40的轴线A的距离分别9获得节距圆半径。如图4B和4C所示，在所示的实施例中，切向可调性以这样的一种方式获得，即纵向凹槽5设置在基体11中。图5A至5C示出了另一成形刀片10。图5A为正视图、图5B为左侧视图以及图5C为成形刀片10的全视图。在所示的实施例中，成形刀片10包括基体ll，该基体设置成可接纳刀杆13.1。与图3A至3C及图4A至4C所示的成形刀片10大不相同，图5中使用了设置在刀杆13.1之下的区域的偏心件6。如图5B所示，偏心件6包括螺丝6.1。偏心臂6.2(见图5A)可透过转动这螺丝6.l来移动。如图5C中以双箭头H所表示，所述的偏心臂6.2与刀杆13.1的底端互相配合并可在它的高度位置中位移。因为通过偏心件6可作高度调整而使调整简单，这成形刀片10特别适合于粗或精加工。偏心件6可用于所有其它类似的实施例中。不是其中一刀杆13.1、13.2、13.3包括多个偏心件6，便是所有的刀杆13.1、13.2、13.3均包括一个作单一高度调整的偏心件6。图6A至6C示出了本发明的另一实施例。图6A为正视图、图6B为左侧视图以及图6C为成形刀片10的全视图。在所示的实施例中，成形刀片10包括基体ll，该基体设置成可接纳刀杆13.1。与其它的实施例相反，图6中使用了设置在刀杆13.1之下的区域的支撑板17。这支撑板17的优点在于它较偏心件6更稳定。因为通过支撑板17可作高度调整而使调整刀杆13.1的位置简单，这成形刀片IO特别适合于粗或精加工。支撑板17可用于所有其它类似的实施例中。除仅仅作支撑功能之外，支撑板17还可具有刀刃。如图6A至6C所示的实施例中，如果支撑板17包括刀刃时，在刀杆13.1与支撑板17之间也出现切削分割。在本发明的实施例中，具体推荐刀杆13.1、13.2、13.3为切向夹紧在基体ll上(在这情况中，"切向"大致上相应于切削速度的方向；换句话说，切向在这里相应于与工具直径或刀盘直径相切)。这种切向夹紧是非常稳定的，因为在切入相应的接纳区12.1、12.2、12.3期间，才对刀杆13.1、13.2、13.3加压。再者，在基体11的自由表面3上的切向夹紧导致刀杆13.1、13.2、13.3在相应的接纳区12.1、12.2、12.3中有大的接触面。由于有大的接触面，在铣削锥齿轮期间所出现的力能够较好地引入及分配到基体11上。刀杆13.1、13.2、13.3优选用螺丝固定在基体11上。图3C示出了相应的螺丝孔并以标号19表示。图4B、4C、5B、5C、6B、6C、7B、7C、7D、7E和11示出了类似的螺丝孔。为了有更清楚的图标，这些螺丝孔没有用标号表示。图7A至7E示出了特别为软切削加工而设的具体推荐实施例。所有将会插入到刀盘40中的成形刀片10均包括设有插入到刀盘40中的连接区11.1的基体11(也见图2)。用作第一切削体的第一刀杆13.1固定到基体ll。在基体ll上的第二接纳区12.2用于接纳和固定第二刀杆13.2。用作排屑槽16的凹部优选在两个刀杆13.1、13.2之间设置。在所示的实施例中，用作排屑槽16的凹部以这样的一种方式形成，即两个刀杆13.1、13.2的上端略为凸出到基体11的区域之外。因而，在凸出的刀杆13.1、13.2之间存在用作排屑槽16的中间空间。排屑槽16还(或又)可以这样的一种方式形成，即凹槽设置在基体中(即在基体ll的材料中)(例如，见图IO)。刀杆13.1、13.2、13.3的接纳区以这样的一种方式设置在所述基体11上，即第一刀杆13.1和第二刀杆13.2配置成在空间上偏置，以及排屑槽16设置在第一刀杆13.1和第二刀杆13.2之间的区域。图7E示出了轴线R1、R2和R3。为了使用相应的其它刀刃18.1、18.2、18.3或18.4，刀杆13.1可围绕这些轴线转动或折叠。图7E没有示出刀刃18.3，因为它位于相反的侧。刀刃18.1、18.2和18.4以粗黑线表示。轴线R1大致与切削方向S—致。图8A和8B示出了可容纳七组成形刀片10的第一刀盘40。在这情况中，每组包括两片成形刀片10。在刀盘40上设有十四条径向导向槽41，该导向槽通向外圆柱面42上。基体11或21的连接区11.1或21.1可从外圆柱面42插入导向槽41中。基体ll、21可径向设置并且单个地及连续地固定在径向导向槽41中。图9A和9B示出了根据图8A和8B的刀盘40，其中该刀盘完整地装设有成形刀片10。该七组的每一组均包括内切刀和外切刀(用于待制作齿隙的内和外齿侧面)。图7示出了用作内切刀的相应成形刀片10。附图(见图3B、3C、4B、4C、5B、5C、6B、6C、7B、7C、7E)进一步示出11了基体11可包括例如在刀杆13.1、13.2、13.3的底端圆孔9状的凹槽。这凹槽用于接纳相应的刀杆13.1、13.2、13.3的尖刀刃。由于这一措施，基体ll的接纳区12.1、12.2、12.3的精确度不需太精确。相应凹槽的应用是任选的。图3C、4C和6C示出了另一任选的特征。从刀杆13.1、13.2、13.3的底端可见，刀杆13.1、13.2、13.3禾口/或支撑板17可包括凹的或向后偏置的后侧面。这些方案可确保刀杆13.1、13.2、13.3较好地固定在基体11上。如果后侧面是凹的或向后偏置，相应的刀杆不再转动或扭转，以便使用其它刀刃。刀杆13.1、13.2、13.3的磨削的质量以及几何精密度对于锥齿轮工件可达到的生产质量是非常重要。如上所述，本发明的刀杆13.1、13.2、13.3由硬质合金制成。具体推荐刀杆13.1、13.2、13.3至少部分涂有涂层。本发明的刀杆13.1、13.2、13.3还可由高速钢(HSS)制成。本工具10特别适合于软切削加工或大模数的锥齿轮。该工具还适合用于例如汽车工业，虽然典型的汽车工业会使用小模数的锥齿轮。本发明的工具10特别适合于制造克林根(Zyklo-Palloid)螺旋锥齿轮。本工具IO还可设计成用作锥齿轮的干切削加工。本发明的刀杆13.1、13.2、13.3优选由硬质合金制成，并且包括至少一磨削刀刃18.1，其从主要切削刀片集中到切头刀片中。对于软切削加工具体推荐是烧结硬质合金刀杆13.1、13.2、13.3。本发明的基体11和21优选由淬火的表面硬化钢制成。图标和所述的刀盘40的特征在于，由于调整和装配灵活性，刀盘40可适应性很强地设有相应的成形刀片10，并且一个及同一个刀盘40可用于不同模数的齿轮。本发明提供了可非常灵活地使用的标准工具系统。本发明提供了一种可用于齿轮的软和硬切削加工的新工具系统，取决于基体和刀杆的配置用工具IOO可显著地提升生产力。再者，与其它相当的方案相比，其成本可大大降低。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>权利要求1.一种设有刀盘(40)以及多组工具的工具(100)，每组工具均具有基体(11；21)，所述基体设有第一切削体的第一接纳区(12.1)、插入到所述刀盘(40)中的连接区(11.1)，以及第一切削体，所述的工具(100)的特征在于其包括-用作第一切削体的第一刀杆(13.1)；-在所述基体(11；21)上用于第二刀杆(13.2)的第二接纳区(12.2)；-第二刀杆(13.2)；以及-用作排屑槽(16)的凹部，其中，所述第一接纳区(12.1)和所述第二接纳区(12.2)以这样一种方式设置在所述基体(11；21)上，即所述第一刀杆(13.1)和所述第二刀杆(13.2)配置成在空间上相互偏置，以及所述排屑槽(16)设置在所述第一刀杆(13.1)和所述第二刀杆(13.2)之间的区域。2.如权利要求I所述的工具(IOO)，其特征在于，所述基体(ll;21)包括钢，优选软钢，以及所述刀杆(13.1至13.3)包括高速钢(HSS)或硬质合金(HM)。3.如权利要求1或2所述的工具(IOO)，其特征在于，所述每一接纳区(12.1、12.2)均包括支撑表面、止动表面以及紧固件(17;19)。4.如权利要求l、2或3所述的工具(100)，其特征在于，所述刀杆(13.l至13.3)设置成可旋转并且包至少两条刀刃(18.1、18.2)。5.如权利要求4所述的工具(100)，其特征在于，所述所述刀杆(13.1至13.3)包括四条刀刃(18.1至18.4)并且优选具有基本矩形。6.如上述权利要求中任一项所述的工具(IOO)，其特征在于，所述第一刀杆(13.1)较所述第二刀杆(13.2)长；当从切削方向(S)观看时，所述第一刀杆(13.1)在所述第二刀杆(13.2)之前设置在所述基体(11;21)上，并且提供主要切刀(IS.1),而所述第二刀杆(13.2)则提供次要切刀(18.5)。7.如上述权利要求中任一项所述的工具(100)，其特征在于，在所述刀盘(40)上设有径向导向槽(41)，并通向外圆柱面(42)上，基体(11;21)的连接区(11.1;21.1)可从所述外圆柱面(42)插入所述导向槽(41)中。8.如上述权利要求中任一项所述的工具(IOO)，其特征在于，所述刀杆(13.1至13.3)包括用作主要切刀的第一刀刃(18.l)以及用作切头刀的第二刀刃。9.如上述权利要求中任一项所述的工具(IOO)，其特征在于，所述基体(ll;21)包括后角面(15)以及所述刀杆(13.1)设置在所述的后角面(15)的区域中。10.如上述权利要求1至9中任一项所述的工具(100)在齿轮毛坯，优选为锥齿轮毛坯的软切削加工中的应用，其中，所述的工具(100)用作成形刀片以及所述的刀杆(13.1、13.2、13.3)包括硬质合金(HM)。11.如权利要求IO所述的应用，其特征在于，锥齿轮毛坯与生产大模数的锥齿轮有关。12.如权利要求IO所述的应用，其特征在于，所述的成形刀片为铲磨的或根切的。13.如上述权利要求1至9中任一项所述的工具(100)在淬火之后，齿轮毛坯，优选为锥齿轮毛坯的硬切削加工中的应用，其中，所述的刀杆(13.1、13.2、13.3)包括高速钢(HSS)并且优选为涂有立方晶体氮化硼(CBN)的高速钢。全文摘要本发明涉及一种铣削锥齿轮用的成形刀片(10)，其包括具有接纳区的基体(11)以及包括至少两个具有刀刃(18.1)的刀杆(13.1、13.2)。刀杆(13.1、13.2)可折卸地固定在基体(11)的相应接纳区(12.1、12.2)中。文档编号B23C5/24GK101687261SQ200880023819公开日2010年3月31日申请日期2008年4月23日优先权日2007年5月16日发明者K·M·李贝克,T·赖特尔申请人:科林基恩伯格股份公司