用于预制齿的工件的硬精加工的滚剃齿刀具和方法与流程

本发明涉及一种用于对预制齿的、旋转的且尤其硬化的或高强度的工件进行滚剃齿加工的刀具，一种用于制造这种刀具的方法以及用于通过利用这种刀具进行滚剃齿来硬精加工的方法。

背景技术：

在所述文献中，与标准din6580:1985-10和din6581:1985-10一致，使用术语，如切削刃、主切削刃、副切削刃、前刀面、前刀面倒棱、后刀面、后刀面倒棱、切削楔、前角、倒棱前角等。同样，与这些标准一致，使用运动，如切削运动、进刀运动和有效运动，以及参考平面，如刀具参考平面、切削平面、楔测量平面和工作平面。

滚剃齿作为齿加工方法至少自从1910年已知，进而是非常老的方法。所述方法的第一次说明在de243514c中得到。滚剃齿法是用于制造轴对称的周期性结构的连续的切削加工法，其中使用齿轮状的刀具。这些刀具的齿在端面具有切削刃。刀具和工件容纳到旋转主轴上。刀具和工件的转动轴线在此歪斜地设置。通过将刀具和工件围绕转动轴线的转动运动耦合实现方法典型的滚动运动。通过刀具或工件沿着工件轴线的进刀运动和这种滚动运动，在滚剃齿时产生反向运转以及同向运转的切削运动。借助于该切削加工法，可以加工外齿部以及内齿部。

滚剃齿的一个缺点在于复杂的、工件特殊的刀具的耗费的制造和快速的磨损。为了使刀具的精加工变得容易，在us8,950,301b2中提出一种具有可替换的刀杆的滚剃齿刀具。刀杆通过可松开的紧固机构保持在基体中并且可以单独地精加工。

也从de102012011956b3中已知一种具有可替换的切削元件的滚剃齿刀具。切削元件单独地与刀架连接。在us2015/0063927a1中公开了另一种具有可替换的切削元件的滚剃齿刀具。齿状的切削元件单独地与基体旋拧。

在所提到的刀具中，切削刃的位置的准确性通过各个切削元件的独立装入来限定。此外，所提到的刀具分别在其制造及其构造方面是非常复杂的。

在us2015/0314382a1中还已知，在滚剃齿时由于刀具相对于工件的轨迹运动在每个作用时间点产生不同的前角和不同的后角。根据该文献，前角根据工艺在切削作用期间不断变化并且甚至可以具有直至-50°的高负值。为了避免不利的切屑情况，所述文献提出一种用于确定后刀面轮廓的方法，然而不涉及前刀面的位置和设计。

christophkühlewein的博士论文：“untersuchungundoptimierungdesmithilfevon3d-fem-simulation”(借助于3d有限元模拟的滚剃齿方法检验和优化)，研究报告第174卷，卡尔斯鲁厄大学生产技术研究所，2013年，第8-51页，第109-112页，第149-146页，第155-176页，讨论包括在形成切屑时的工艺典型的情况和由此产生的在滚剃齿技术中的缺点。

在滚剃齿时，切屑相关联地由进入的齿面、齿顶和退出的齿面构成进而形成在齿加工技术中已知的三面切屑，所述三面切屑的特征附加地还在于，在产生切屑时方法典型的干扰。切削刃在切削过程期间与工件表面线接触。借助于多个切削刃上的点，切削刃可以被划分为各个区域并且随后逐点地考虑。针对所述切削刃上的点中的每个点可以示出相应的运动轨迹。在每个切削刃上的点中，切削运动的方向矢量和切削刃的前刀面形成另一前角，所述前角此外在切削运动过程中改变。因此，前角一方面在空间上沿着切削刃变化并且另一方面在时间上在切削刃穿过齿槽的运动期间变化。

因此，在切削过程期间的切屑形成例如在车削时不是保持不变的，而是每个切削刃部段受到不同的且随时间改变的应力。尤其，在具有相对高的加工力的硬精加工中，不同切削刃部段的该极其不同的应力是不利的。

技术实现要素：

在第一方面，本发明的目的是，提出一种滚剃齿刀具，所述滚剃齿刀具适合于对预制齿的工件进行高精度的硬精加工并且能简单地且仍以高的精度制造。

所述目的通过根据权利要求1的滚剃齿刀具实现。其他实施方式在从属权利要求中给出。

因此，本发明提供一种用于对预制齿的工件进行滚剃齿的刀具。刀具具有：齿轮状的基体，所述基体限定刀具轴线并且所述基体在端侧限定齿顶圆；以及一个或多个刀片，所述刀片在端侧在齿顶圆的区域中设置在基体上。刀片分别具有至少一个切削齿。切削齿形成切削刃，所述切削刃至少沿着切削齿的齿面伸展。相应地，切削齿具有与切削刃相关联的前刀面和与切削刃相关联的后刀面。关于术语：切削刃、前刀面和后刀面参照所提到的din标准。刀片尤其由硬的且耐磨损的材料制造。

根据本发明，切削齿的前刀面设有前刀面倒棱，所述前刀面倒棱沿着切削刃伸展并且以倒棱角度倾斜于前刀面，其中所述倒棱角度在切削刃的伸展中变化(也就是说，倒棱角度在切削刃的整个伸展上不是恒定的，而是在切削刃的至少一个部段中变化)。尤其，所述倒棱角度沿着切削齿的至少一个齿面变化。所述变化优选是连续的，也就是说不具有突变。

在此，如果倒棱角度在切削刃的伸展中，并且尤其在切削齿的齿面的伸展中变化至少1°，那么倒棱角度被视为可变的。在一些实施方式中，倒棱角度可以在切削刃的伸展中或沿着齿面以多于2°或甚至以多于5°变化。

通过在切削刃上设置具有可变的倒棱角度的前刀面倒棱，在每个切削刃上的点处通过选择适当的倒棱角度有针对性地影响排屑情况是可行的。，与不存在前刀面倒棱的情况相比，沿着切削刃实现更一致的切削条件尤其是可行的。对此详细的构思下面结合图3至5来探讨。

前刀面倒棱优选足够宽地构成，以至于所产生的切屑仅可以在前刀面倒棱上排出并且不在根据din定义的前刀面上排出。前刀面由此失去其由din标准分配的特性并且仅作为用于在前刀面上的倒棱的设计和制造的基准面变得重要。因此，对于切削过程重要的不再主要是前刀面在空间中的定向，而是前刀面倒棱的定向。相应地，前角(所述前角根据din相对于前刀面测量)也不再是重要的，而倒棱前角(即相对于前刀面倒棱测量到的前角)是重要的。所述倒棱前角在下文中也称作为实际前角。

为了确保在硬精加工中切屑仅经由前刀面倒棱排出，有利的是，前刀面倒棱具有至少50微米的宽度(在刀具-切削刃法平面中测量)，优选至少100微米或计算上待期望的切屑厚度的至少两倍。

优选地，切削刃沿着左齿面以及沿着右齿面具有部段。由此，在同一工序中能够实现对工件齿部的两个齿面的加工。在此优选的是，在切削刃上沿着左齿面以及沿着右齿面构成前刀面倒棱。前刀面倒棱的倒棱角度于是沿着所述齿面中的至少一个变化，而其在另一齿面上可能也可以是恒定的。然而也可考虑如下实施方式，其中借助于刀具仅进行单齿面加工。在此情况下足够的是，沿着所述齿面设有前刀面倒棱。此外，切削齿在齿顶上具有切削刃区域并且必要时在齿根上具有其他切削刃区域，并且也可以在这些区域中设有前刀面倒棱。优选地，在切削齿上构成连续的切削刃，所述切削刃无中断地从齿根沿着左齿面经过齿顶和右齿面伸展至齿根。优选地，前刀面倒棱于是连续地至少沿着左齿面、齿顶和右齿面伸展。

根据工件几何形状、刀具几何形状和机床的运动学设定尤其可以有利的是，倒棱角度在切削刃的伸展中沿着至少一个齿面从齿顶至齿根连续增加或连续减少，例如以至少20％增加或减少。如果切削刃也延伸经过另一齿面，那么倒棱角度沿着第二齿面可以是恒定的，其能够以与在第一齿面上相同的方式变化(即同样连续地增加或减少)，其能够以相反的方式变化，或者其能够以任意其他方式变化。在单别情况下倒棱角度的哪种变化方式是最优的，如已经描述的那样，与不同参数如工件几何形状、刀具几何形状和运动学设定相关。

前刀面倒棱的宽度也可以在切削刃的伸展中变化。这通常已经出于制造方面的原因取决于前刀面倒棱的倒棱角度在切削刃的伸展中变化。因此，从使用者角度可能期望的是，切削刃至少沿着一个齿面总是处于唯一的切削刃平面中，所述切削刃平面以固定的间距平行于前刀面伸展。然而在这种情况下，相对于前刀面的倒棱角度越小，前刀面倒棱沿着所述齿面的宽度必然越大。然而也可考虑的是，设有前刀面倒棱的固定的倒棱宽度并且仅能改变前刀面倒棱的倒棱角度。然而在此情况下，切削刃不处于唯一的平面中，而是具有在空间中的弯曲的伸展。

根据工件几何形状、刀具几何形状和机床的运动学设定，尤其可以有利的是，前刀面倒棱的宽度在切削刃的伸展中沿着至少一个齿面从齿顶至齿根连续地增加或减少。前刀面倒棱在其他齿面上的宽度可以是恒定的或者可以以任意方式变化。

为了简化切削刃的制造和局部地(直接在切削刃附近)增大楔角，切削齿的后刀面可以沿着切削刃设有后刀面倒棱。后刀面倒棱在此可以仅沿着切削刃的一个部段或沿着整个切削刃设置。后刀面倒棱可以具有恒定的倒棱角度(在切削刃法平面中作为在后刀面和后刀面倒棱之间的角度被测量)，或者相应的倒棱角度可以沿着切削刃变化。

切削齿的切削刃能够以半径倒圆。在此情况下有利的是，半径对应于待期望的切屑厚度的10％和40％之间。以绝对数表示，半径有利地至少为15微米，实践中通常为15微米至50微米。所述半径可以沿着切削刃变化并且尤其从齿根至齿顶增加。

优选地，刀具的所有切削齿的前刀面设置在一个共同的刀具固定的平面中，其中共同的平面正交于刀具轴线伸展。因为切屑基本上仅经由前刀面倒棱排出并且前刀面不再参与切屑形成，所以前刀面变为纯基准面，如这在上文中已经描述。由此可以自由地选择所述基准面在空间中的定向。所述正交于刀具轴线的定向的选择能够实现刀片的极其简单的制造和装配。所有刀片可以设置在一个共同的平面中，相对于所述平面非常简单地定向并且共同装配，并且多个切削齿可以构成在唯一的刀片上。

在此，刀具尤其可以是斜齿加工的，也就是说齿轮状的基体的齿和刀片的切削齿不平行于刀具轴线伸展，而是倾斜于刀具轴线伸展。不同于这在用于斜齿加工的刀具的现有技术中常见的，在此情况下所有切削齿的前刀面仍然优选在一个共同的平面中，而在现有技术中前刀面通常阶梯式地彼此错开地设置。

硬的和耐磨损的刀片优选在构成有连接层情况下材料配合地与较软的基体连接，例如通过粘接或焊接或其他现代的和未来的连接技术。这能够实现，牢固地固定刀片。优选地，在所述刀片材料配合地与基体连接之后并且在所述刀片用于工件加工之前，将所述刀片在刀具上进行最终加工。

为了衰减由于变化的加工力引起的振动，有利的是，连接层在切削齿的齿顶的区域中比在齿根的区域中更厚地构成，尤其厚10微米至200微米，尤其20微米至100微米，特别优选30微米至50微米。在此情况下，连接层在齿顶的区域中形成阻隔层，其有助于直接在产生位置减小振动。

为了简单地构成阻隔层，基体可以在其齿顶圆的区域中具有例如呈车削部形式的端侧凹部，其中凹部具有10微米至200微米的相应的深度，尤其20微米至100微米，特别优选30微米至50微米并且优选延伸直至基体的最外边缘。连接层随后延伸到凹部的区域中并且在那构成阻隔层。

为了将切削元件简单地定位在基体上，刀具可以可选地具有定位盘，在所述定位盘的外环周上构成有定位元件。刀片于是设置在定位盘的外环周上并且在内侧设有保持元件，所述保持元件与定位元件互补地构成并且关于径向方向和/或切向方向优选形成在所述定位盘和刀片之间的形状配合或也仅形成在所述定位盘和刀片之间的简单的定位。以这种方式，在形成材料配合的连接之前，可以非常简单地预先定位刀片。替选地，这种定位元件也可以在基体上构成；从而可以取消附加的定位盘。然而，借助于当前的制造法可以非常地低成本地制造附加的盘从而也能够实现滚剃齿刀具的更低成本的制造。

就此而言，本发明也提出一种用于对预制齿的、旋转的工件进行滚剃齿的刀具，所述刀具具有：

齿轮状的基体，所述基体限定刀具轴线并且所述基体在端侧处限定齿顶圆，以及

一个或多个刀片，所述刀片在端侧在齿顶圆的区域中设置在基体上，其中刀片分别具有至少一个切削齿，

其中刀片材料配合地与基体连接，优选粘接，

其中刀具具有定位元件，所述定位元件设置在附加的定位盘的外环周上或在齿轮状的基体上，

其中刀片设置在刀具的外环周上，并且

其中刀片在内侧设有保持元件，所述保持元件与定位元件互补地构成并且关于径向方向和/或切向方向形成在定位盘和刀片之间的定位或形状配合。

定位盘的厚度沿轴向方向优选(即沿着刀具轴线测量)小于或最大等于刀片的厚度。

为了改善刀片的固定，刀具可以具有齿轮状的辅助盘，其中刀片轴向地设置在基体和辅助盘之间并且与基体以及与辅助盘材料配合地连接，优选粘接或焊接。

在有利的实施方式中，刀片分别具有多个齿，例如2、3、4、5、6、7个或更多个齿。所述刀片优选具有圆环弧形的形状，其中切削齿在外环周沿着圆弧设置在刀片上。刀片于是在基体上总体形成圆环。

在另一有利的设计方案中，刀具具有唯一的圆环形的刀片，其中切削齿在外环周设置在刀片上。

硬的且耐磨损的刀片优选由下述硬材料之一制成：具有或不具有覆层的硬金属、立方氮化硼(cbn)、多晶立方氮化硼(pcbn)或多晶金刚石(pkd)。于是，本发明也可在如下情况应用，未来使用用于对预制齿的工件滚剃齿的刀具的其他硬质材料或者借助于3d打印技术将相应的硬质材料施加在基体上。

在滚剃齿刀具的基体中或在所述基体上可以设置有rfid模块。有识别码可以存储在所述模块的存储器中并且可被无接触地读取，以便明确地识别滚剃齿刀具。这能够实现，从数据库中调取或者在所述数据库中改变关于刀具几何形状的刀具专用的数据，包含关于前刀面倒棱的几何形状的数据。替选地，这种数据也可以直接保存在存储器中并且可从存储器中无接触地读取并且必要时可在存储器中改变。所述几何数据对于机床控制是非常重要的。由此可以取消耗费的和易于出错的手动输入和/或几何数据的手动改变或由易丢失或搞混的独立的数据载体的传输。

在rfid模块中还可以设置有至少一个传感器，其用于检测运行参数，如温度、振动或固体声音，其中所述传感器于是同样可以无接触地读取并且必要时可操控。

对于适合的rfid模块的设计和安装以及可靠的无接触的信号传输参照wo2015/036519a1。

在一个用于制造前述类型的刀具的有利的方法中，刀片关于其制成轮廓以优选100微米至500微米的加工余量制造。所述刀片在端侧材料配合地与基体连接并且接着被最终加工。最终加工尤其可以参照用于在基体上的径跳和端跳的基准面或基面以及参照具有前刀面倒棱的前刀面、具有后刀面倒棱的后刀面和在刀片上的半径。优选地，尤其加工前刀面倒棱，同样加工半径，只要其存在的话，并且可选地加工具有后刀面倒棱的后刀面。

在用于对预制齿的工件进行精加工的根据本发明的方法中，借助于前述类型的刀具执行滚剃齿操作。为此，将工件围绕工件轴线旋转，将与工件滚动接合的刀具围绕相对于工件轴线歪斜地定向的刀具轴线旋转，并且将刀具平行或反向平行于工件轴向进刀。如已经在上文中描述那样，每个切削齿的前刀面沿着切削刃设有前刀面倒棱，所述前刀面倒棱以倒棱角度倾斜于前刀面伸展，其中倒棱角度沿着切削刃变化。工件和刀具在切削齿的切削刃穿过工件期间接合，其中在切削齿的切削刃穿过工件的齿槽期间构成的切屑仅经由前刀面倒棱排出。

在切削齿的切削刃穿过工件的齿槽期间，在切削刃的每个点关于前刀面倒棱构成随着时间变化的倒棱前角。所述倒棱前角用作为实际前角。在此，倒棱前角沿着切削刃变化地构成为，使得如果不存在前刀面倒棱并且切屑直接经由前刀面排出，那么与用于前角的相应的基准值变化相比，在切削刃穿过齿槽的过程中在切削刃的各固定点确定的基准值，例如倒棱前角的(必要时加权的)平均值或数值最大值，沿着切削刃较小程度地变化。

在此，倒棱角度的变化可以选择为，使得基准值是甚至近似恒定的。作为基准值可以使用未加权的平均值或加权的平均值，其中例如切削刃到要切削的材料中的进入比退出更强地加权。此外，前刀面倒棱的宽度也可以设计为，使得这种基准值在切削刃的伸展中尽可能少地变化。

优选地，倒棱角度沿着切削刃变化地构成为，使得倒棱前角的数值最大值在切削刃的整个伸展中是负的并且位于-5°至-40°，优选-20°至-35°的范围内。

前刀面倒棱优选在切削刃的整个伸展中具有如下宽度，所述宽度大于在切削刃穿过工件的齿槽期间构成的切屑的最大厚度。优选地，前刀面倒棱的宽度在切削刃的整个伸展中至少为最大切屑厚度的至少两倍。由此确保，切屑仅经由前刀面倒棱排出而不经由原本的前刀面排出。

前述类型的刀具尤其适合于通过滚剃齿对预制齿的工件进行硬精加工，也就是说适合于对如下预制齿的工件进行加工，所述工件事先已被硬化或已由高强度的材料例如调质钢制造。根据本发明的刀具可以使用在同向运转加工以及反向运转加工中，也就是说工件相对于刀具的轴向进刀可以沿对应于基于滚动运动的切削速度的轴向分量的方向进行，，或者沿与之相反的方向进行。

附图说明

下面根据附图描述本发明的优选的实施方式，所述附图仅用于阐述而不理解为限制性的。在附图中示出：

图1示出现有技术中的滚剃齿的示意的原理草图(从de243514c中获取)；

图2示出具有相关联工件和刀具的滚剃齿法的示意的原理图；

图3在部分(a)中示出不具有前刀面倒棱的切削齿，在所述切削齿上标记有多个切削刃上的点，以及在部分(b)至(d)中分别示出前角γ与在所述切削刃上的点中每个点处的滚动角ξ相关的示例性的变化曲线；

图4示出在对预制齿的外齿部滚剃齿时数值最大的前角沿着切削刃的典型的变化曲线的示意图；

图5在部分(a)中示出具有变化的前刀面倒棱的切削齿，在所述切削齿上标记有与图3中相同的切削刃上的点；在部分(b)至(d)中示出原始的前角γ以及倒棱前角的与滚动角ξ相关的变化曲线；在部分(e)中示出数值最大的原始的前角以及数值最大的倒棱前角的变化曲线；

图6示出用于滚剃齿的刀具的立体部分视图；

图7示出图6的区域a中的放大的细节图；

图8示出图6的刀具的分解图；

图9示出具有附加的辅助盘和第二连接层的完整的刀具的立体部分视图；

图10示出图9的区域b中的放大的细节图；

图11示出图9的区域c中的放大的细节图；

图12示出图9的刀具的分解图；

图13示出具有单个齿的刀片坯件的立体图，其中前刀面位于上方而其平行面位于下方；

图14示出具有三个切削齿的圆环弧形的刀片区段坯件的立体图，其中前刀面位于上方；

图15示出具有所有切削齿的完整的圆环弧形的刀片坯件的立体图，其中前刀面位于上方；

图16示出具有单个齿的刀片的立体图，其中沿着一个齿面构成具有增加的宽度的前刀面倒棱并且沿着另一齿面构成具有减少的宽度的前刀面倒棱，以及构成后刀面倒棱；

图17示出根据图16的刀片的前刀面的俯视图；

图18示出刀片在图17的平面e-e中的放大的剖视图，所述剖面图尤其可更好地看到前刀面倒棱和后刀面倒棱；

图19示出具有单个齿的刀片的立体图，其中沿着两个齿面构成具有增加的宽度的前刀面倒棱以及后刀面倒棱；

图20示出具有单个齿的刀片的立体图，其中沿着两个齿面构成具有减少的宽度的前刀面倒棱以及后刀面倒棱；

图21示出具有单个齿的刀片的立体图，其中沿着一个齿面构成具有增加的宽度的前刀面倒棱并且沿着另一齿面构成具有减少的宽度的前刀面倒棱并且不构成后刀面倒棱；

图22示出根据图21的刀片的前刀面的俯视图；以及

图23示出刀片在图22的平面f-f中的放大的剖视图，所述剖视图尤其可更好地看到前刀面倒棱。

具体实施方式

下面，如上文已经描述的那样，类似于din6580和din6581进行切削刃几何形状的标记。所述标准在切削运动(不考虑进刀)和有效运动(考虑进刀)之间进行区分。所述标准原始发展用于描述简单的排屑情况，如其例如在车削或铣削时出现。在这种方法中，通常可以无问题地区分切削运动和有效运动。与之相反，滚剃齿法是极其复杂的方法，所述方法除了滚动运动以外还包括刀具或工件平行于或反向平行于工件轴线的轴向进刀。在此，在滚剃齿时轴向进刀通常具有对排屑过程的相对大的影响。因此，不应脱离于轴向进刀运动考虑滚动运动。下面，出于所述原因使用如下约定，即所述轴向进刀不视为提到的din标准的意义上的进刀，而是属于din标准的意义上的切削运动。因此，下面将由滚动运动与轴向进刀运动的叠加得到的那个运动视为din标准意义上的切削运动。相反，刀具或工件沿径向方向垂直于工件轴线的可能的径向进给不属于切削运动。

在所有附图中，针对相同的或同类型的面、切削刃、倒棱或其他元件使用一致的附图标记。

图1示出带有内齿的工件的滚剃齿法的示意原理略图，其引自de243514c。所述文件追溯到1910年的申请。所述文件说明滚剃齿的基本原理：带有内齿的工件a以可转动的主轴在床身b上围绕工件轴线旋转。刀具c在主轴d中围绕刀具轴线旋转，其中所述刀具轴线相对于工件轴线歪斜(在此成45°角)。刀具同时沿着工件轴线进刀。刀具的齿具有螺旋角，所述螺旋角选择为，使得刀具的和工件的齿彼此接合。在本实例中，工件在内部具有直齿，并且在刀具上的螺旋角相应为45°。在其端面上，刀具的齿分别形成连续的切削刃，所述切削刃沿着两个齿面和齿顶延伸。

图2示出用于滚剃齿的另一原理图，在此具有带有外齿的工件。工件2围绕工件轴线c1旋转(转速n-c1)。刀具1围绕刀具轴线b1旋转(转速n-b1)。刀具轴线b1相对于工件轴线c1翻转。所述翻转可以通过至少一个角度σ1描述。首先设想，工件轴线和刀具轴线彼此平行。工件参考平面cx和刀具参考平面bx在所述设想的情况下包含工件轴线c1以及刀具轴线b1。与第一平面cx垂直的第二工件参考平面cy包含工件轴线c1。第二刀具参考平面by包含刀具轴线b1并且垂直于第一刀具参考平面bx。在初始情况下，平面cx和bx重合，并且平面cy和by平行。现在，刀具轴线b1在参考平面cx中至少以翻转角度σ1翻转。平面cx和bx随后还重合，而平面cy和by相对于彼此翻转σ1。通过翻转，在滚动时产生沿着工件轴线的相对速度，即从一开始就能够实现切削的速度分量。接着，在需要时，刀具轴线b1可以在参考平面by中以另外的翻转角度翻转。第二次翻转的效果等效于所谓的前刀面错位，其中然而平面cx和bx间隔开。这用于增大或减小后角情况。部分地，这种翻转也是必要的，以便防止刀具或刀架与工件、设备或其他元件相撞。刀具1和工件2的转动借助于cnc控制装置3同步。附加地，进行平行或反向平行于工件轴线c1的轴向进刀z1。为此的设定由操作人员在控制面板4上进行。未示出的是具有其他轴线和配件的相应的滚剃齿机床。

图3在部分(a)中说明下面还详细阐述的滚剃齿刀具的单个的切削齿1.2.1。所述切削齿限定前刀面5.5和后刀面5.3，在所述前刀面和后刀面之间构成切削刃6。在此，切削刃6连续地从齿左侧上的齿根经过左齿面、齿顶和右齿面延伸直至齿右侧上的齿根。在切削刃6上，沿着左齿面标记三个切削刃上的点s1、s2、s3。

图3的部分(b)至(d)以极其示意的方式示例性地说明在切削齿穿过预制齿的工件的齿槽时前角变化曲线。在此假定，其中标记有点s1至s3的左齿面形成进入的齿面。那么典型地，点s1在点s2之前与工件接合；随后才跟随有点s3。

部分(b)以定性的方式示出在点s1处的前角变化曲线。在滚动角ξ1a时，点s1首次与工件接合并且直至滚动角ξ1b保持接合。前角γ始终为负；其在滚动角ξ1a时具有值γ1a，在所述滚动角ξ1a的情况下点s1首次接合，随着滚动角增大，前角变得越来越负并且在如下滚动角时达到其数值最大值γ1b，在所述滚动角处点s1再次与工件脱离接合。准确的变化曲线与具体情况(刀具几何形状和工件几何形状、机床运动学等)极其相关。

点s2在滚动角ξ2a时才接合并且直至滚动角ξ2b保持接合。在此适用：ξ2a＞ξ1a并且ξ2b＞ξ1b。前角在该范围中从γ2a向γ2b改变。在此适用：∣γ2a∣＞∣γ1a∣并且∣γ2b∣＞∣γ1b∣。图解说明的是，在点s2处的前角变化曲线“向右”(朝向较大的滚动角)并且“向下”(朝向更负的前角)移动。

相应地，在点s3处的前角变化曲线再次继续朝向较大的滚动角和更负的前角移动(即在此适用：ξ3a＞ξ2a＞ξ1a，ξ3b＞ξ2b＞ξ1b，∣γ3a∣＞∣γ2a∣＞∣γ1a∣并且∣γ3b∣＞∣γ2b∣＞∣γ1b∣)。

因此，前角一方面与在切削刃6上的点s1、s2、s3相关，并且另一方面前角在所述点中的每个点处与滚动角相关地改变。在此，前角在所述点中的每个点处达到不同的数值最大值γb，即在点s1处达到数值最大值γ1b，在点s2处达到数值最大值γ2b并且在点s3处达到数值最大值γ3b。

图4说明对于实际排屑情况的所述数值最大值的变化曲线。可看出，在进入的齿面处的数值最大值首先近似是恒定的，随后在齿顶区域中变得更负，在至退出的齿面的过渡部处几乎降至零并且在退出的齿面处重新明显地变化。精确的前角变化曲线针对具体的生产情况与不同的参数，尤其刀具几何形状、工件几何形状、齿部关系(内齿部/外齿部，螺旋角)和机床运动学极其相关。所述前角变化曲线可借助于数学方法或3d模拟计算。在kühlewein的博士论文中总结了适当的计算方法。因此，前角的具体的变化曲线与不同因素极其相关，而大多数变化曲线具有共性，即前角的数值最大值沿着切削刃强烈地变化。

前角γ的这种在切削刃的伸展中强烈波动的数值最大值是不利的，因为所述数值最大值会造成刀具的不均匀的磨损，不均匀的加工结果和过强的交变应力。因此，本发明提出，使所述变化曲线在一定程度上平滑。在图5中说明这可以如何实现。如在图5的部分(a)中可见，现在在前刀面5.5和切削刃6之间设有前刀面倒棱7。所述前刀面倒棱的特征在于倒棱角度γf，即在于在所谓的刀具-切削刃法平面或根据din的楔形测量平面中，也就是说在切削刃的所观察的点处垂直于切削刃的平面中，在前刀面5.5和前刀面倒棱7之间的角度。在此，倒棱角度γf沿着切削刃的伸展变化。在附图中，在切削齿上的倒棱在此总体上示意地且放大地示出。倒棱在实践中具有最大几百微米的典型宽度进而在附图中无法实际地示出。

在此情况下，倒棱角度γf在点s1和s3之间持续地减小，以至于适用：γf1＞γf2＞γf3。前刀面倒棱7在各处宽到使得切屑仅经由前刀面倒棱排出。为此，前刀面倒棱7至少为切屑厚度的两倍宽。由此，前刀面倒棱7实际上在排屑时如同之前前刀面5.5所实现的那样作用。因此，在加工成前刀面倒棱时构成的倒棱前角实际上如同前角一样作用。因此，在下文中，所述倒棱前角也称作为实际前角γ0。较早的前刀面5.5成为纯基准面，所述基准面对排屑过程不具有直接影响。此外，设有后刀面倒棱8，并且切削刃6以半径倒圆；然而在此刻可以不考虑这些方面。

在图5的部分(b)至(d)中说明，前刀面倒棱7现在对实际前角的变化曲线具有何种影响。在所述点s1、s2和s3中的每个点处构成实际前角，与不存在前刀面倒棱的情况相比，所述前角更负，其再减少相应的倒棱角度γf。因此，在图5(b)至5(d)中的实际前角变化曲线(点虚线示出)相对于图3(b)至3(d)的原始的前角变化曲线(实线示出)“向下”移动相应的倒棱角度γf1、γf2或γf3(参见在图5(b)至5(d)中的箭头)。

在此，倒棱角度γf1、γf2和γf3在本实例中选择为，使得在所有三个点s1、s2和s3处的实际前角的数值最大值变得相同。这在图5(e)中说明。用实线在此示出用于图3的情况的前角的数值最大值γb的变化曲线。以虚线说明针对图5的情况的实际前角的数值最大值的变化曲线。可见的是，实际前角的数值最大值现在在所有三个切削刃上的点s1、s2和s3处是相同的并且具有值γbmod。这已通过相应地改变前角倒棱7的倒棱角度γf实现，因此在此以适合的方式从切削齿的根部朝顶部减小。

以这种方式，数值最大值的变化曲线能够以期望的方式保持“平滑”并且甚至尽可能恒定。

代替“平滑”或甚至恒定地保持数值最大值的变化曲线，对于每个切削刃上的点也能够形成前角的适合的平均值，并且前刀面倒棱能够选择为，使得实际前角的所述平均值与不具有前刀面倒棱相比较小程度地改变或甚至变得恒定。对此，在图3(b)至3(d)和5(b)至5(d)中示例性地针对每个切削刃上的点s1、s2、s3标出平均值γ1m、γ2m或γ3m，所述平均值分别在滚动角ξ1m、ξ2m或ξ3m处得到。不言而喻，倒棱角度的所示出的选择造成，在所有三个切削刃上的点s1、s2、s3处的这些平均值也是尽可能相同的。

在形成平均值时，在此可以进行适当的加权。例如，在相关的切削刃上的点首次接合的滚动角下，前角可以比在其他滚动角处的前角更大地被加权。在极端情况下，加权为针对滚动角的特定值为前角分配权重1，而针对所有其他值分配权重零(因此权重在一定程度上是δ函数)。如果例如仅为前角的数值最大值分配权重1并且为所有其他前角分配权重为零，那么形成平均值等效于前角的数值最大值的选择。就此而言，在此所描述的加权的平均值形成可以视为数值最大值的选择的归纳。

在上述实例中，仅选择了三个切削刃上的点。当然，所述想法可以套用到任意数量的切削刃上的点。

图6和7示出具有多个切削齿的滚剃齿刀具1。在图8中示出刀具1的分解图，其可更好地看到刀具构造。刀具具有齿轮状的基体1.1以及多个固定在其上的刀片1.2，所述刀片下面还将详细描述。基体1.1具有在基体1.1中的中央孔，所述中央孔具有基准面或基面f1、f2，在所述基准面或基面处刀具固定地夹紧在滚剃齿机床的本身已知的主轴轴头上，以围绕刀具轴线b1旋转。刀片1.2以其切削齿相对于基体1.1的齿居中地定位和固定。为了定位刀片，使用定位盘1.5。具有厚度ds的定位盘在其外环周上具有定位元件1.5.1，所述定位元件与刀片的相应的、下面还将详细描述的保持元件互补地构成。刀片1.2借助于定位元件1.5.1和保持元件设置在定位盘1.5的外环周上并且限定齿顶圆直径dk。在此，沿径向方向和沿环周方向，在每个保持元件和定位盘1.5之间构成形状配合。刀片1.2具有比定位盘的厚度ds略微更大的厚度，以便使刀片的有针对性地精加工变得容易。所述刀片经由连接层1.7持久地且固定地与基体1.1连接。连接层1.7可以借助于粘接、焊接或其他接合技术实现。所述连接层具有厚度dd。

在基体1.1的齿顶区域中，可选地可以实现呈优选大约0.03毫米至0.05毫米的深度的车削部形式的凹部。由此连接层1.7的厚度dd在该区域中以相同的数值提高。所述更厚的部分作为材料减振器和接缝减振器对切屑形成产生有利影响。

优选地，连接层是能导电的且能导热的。由此，在借助于刀具1进行切削加工时可以尽可能避免热量积聚和干扰的切屑积累。对于这种现象的原因是在切削刃上的强烈摩擦和由此产生的静电电荷。用于所述目的适合的粘结剂和焊料可在市场上得到。

刀具的最终加工在粘接或焊接之后才进行。在此，首先在基体上精加工用于径跳和端跳的基准面f1、f2。随后，使刀片1.2达到最终形状。

在图7中还指明具有传感器10的rfid模块9。rfid模块9载有关于刀具几何形状的数据，尤其关于切削齿1.2的倒棱几何形状的数据，或编码(例如序列号)，所述rfid模块能够实现，从数据库调取相应的数据。传感器10测量温度、振动和固体声音。所述传感器与rfid模块及其天线系统有效连接并且能无接触地读取。

图9至12与图6至8类似地示出具有附加的齿轮状的辅助盘1.6的刀具1的构造。所述辅助盘借助于第二连接层1.8施加在定位盘1.5和刀片1.2上并且在此尤其也覆盖刀片1.2的切削齿的至少一个根部区域。辅助盘1.6附加地借助于连接元件1.9与基体1.1连接进而提高刀具的稳定性。

图13示出用于刀片1.2的坯件。所述刀片具有唯一的切削齿1.2.1。切削齿的下述区域被标记：齿顶xk、齿根xf、左齿面zli、右齿面zre、前刀面5.5、顶部后刀面5.1、左侧顶角后刀面5.2l、左侧主后刀面5.3l和左侧根部后刀面5.4l。在坯件的内环周上已经设置有所提到的保持元件5.9，所述保持元件5.9与定位盘1.5的定位元件1.5.1共同作用。在保持元件5.9之间存在弧形区域5.10。

图13的刀片仅具有一个唯一的切削齿，而也可考虑在唯一的共同的刀片上构成多个切削齿。图14示出用于刀片1.3的坯件，所述刀片具有圆环区段的形状并且具有三个切削齿。在坯件的内环周上又设置有保持元件5.9，在所述保持元件之间存在圆区段5.11。

图15示出用于刀片1.4的坯件，所述刀片是完整圆环形的并且具有刀具的所有切削齿。附加示出内环周5.12、定位辅助装置5.13、齿顶圆直径dk以及下述后刀面：右侧顶角后刀面5.2r、右侧主后刀面5.3r和右侧根部后刀面5.4r。刀片的所述形状优选用于相对小的刀具，例如具有齿顶圆直径dk＜60mm。而对于dk＞60mm的刀具而言，具有根据图12的单个齿的刀片或具有根据图13的有限齿数的区段式的刀片是优选的。

与每个刀片的齿数无关，刀片优选由超硬材料例如具有或不具有覆层的硬金属pcbn、cbn或pkd构成。所述材料以相对于制成轮廓的最小加工余量从半成品中切割出。刀片的厚度优选为0.5mm至2mm并且出于成本原因应当不超过5mm。

图16至18示出刀片1.2，所述刀片具有根据本发明的一个实施方式的单个切削齿。切削齿沿着整个切削刃6具有可变的前刀面倒棱7、后刀面倒棱8以及可变的半径r。

前刀面5.5，前刀面倒棱7，后刀面5.1、5.2l、5.2r、5.3l、5.3r、5.4l、5.4r，后刀面倒棱8以及半径r能针对在切削刃6上的每个点最好在相应的刀具-切削刃法平面中表征，也就是说在刀具固定的截面平面中，所述截面平面在其与切削刃6的交点处垂直于切削刃6。在图17中示例性地示出八个这样的平面。第一截面平面e0与切削刃6在齿顶处相交。其他截面平面由左右半平面组成，其中半平面在齿中心连接并且通常围成角度。在图16的实例中，这是左侧的半平面e1l、e2l、e3l、e4l、e5l、e6l、e7l和右侧的半平面e1r、e2r、e3r、e4r、e5r、e6r、e7r。每个半平面正交地与切削刃6相交。在实践中，当然可以使用更多数量的截面平面。

在图18中示出在截面平面e-e(对应于半平面e2l、e2r)中贯穿刀片的横截面。切削齿以其上侧限定前刀面5.5。所述前刀面正交于刀具轴线b1伸展。切削齿还限定左侧的主后刀面5.3l和右侧的主后刀面5.3r。这些面关于刀具轴线b1向内倾斜，使得切削齿向下楔形地逐渐变细。在下侧上，切削齿具有基面5.6，所述基面平行于前刀面5.5伸展并且用作为用于与基体1.1连接的接合面。

在前刀面5.5上，沿着左侧的齿面作为前刀面倒棱7的部分构成左侧的前刀面倒棱7.3l。所述左侧的前刀面倒棱具有宽度bli(在所述标准中所述宽度也称作为bfγ)并且相对于前刀面5.5倾斜倒棱角度γ1。宽度bli选择为，使得在硬精加工时切屑厚度总是小于宽度bli，以至于切屑仅经由前刀面倒棱7排出。优选地，宽度bli至少为切屑厚度的两倍或至少为100微米。沿着右侧的齿面，在前刀面5.5上作为前刀面倒棱7的部分构成右侧的前刀面倒棱7.3r。所述右侧的前刀面倒棱具有宽度bre，所述宽度可以与宽度bli不同，并且具有右侧的倒棱角度γ2，所述右侧的倒棱角度可以与左侧的倒棱角度γ1不同。

此外，在左侧的主后刀面5.3l上作为后刀面倒棱8的部分构成左侧的后刀面倒棱8.3l。所述左侧的后刀面倒棱具有宽度bli(在所述标准中也称作为bfα)并且相对于左侧的主后刀面5.3l倾斜角度α1。相应地，在右侧的主后刀面5.3r上作为后刀面倒棱8的部分构成右侧的后刀面倒棱8.3r。所述右侧的后刀面倒棱具有宽度bre并且相对于右侧的主后刀面5.3r倾斜角度α2。两个主后刀面相对于刀具轴线b1倾斜角度α。

切削刃6在前刀面倒棱7和后刀面倒棱8之间构成。尤其，在左侧的前刀面倒棱7.3l和左侧的后刀面倒棱8.3l之间形成左侧的主切削刃6.3l。相应地，在右侧的前刀面倒棱7.3r和右侧的后刀面倒棱8.3r之间形成右侧的主切削刃6.3r。前刀面倒棱的倒棱角度γ1、γ2和宽度bli、bre在切削刃6的伸展中连续地改变。切削刃6在此位于平面es中，所述平面在前刀面5.5下方并且平行于所述前刀面伸展。

在图16至18的实施方式中，左侧的前刀面倒棱7.3l的宽度bli沿着左侧的齿面从齿顶xk至齿根xf连续地增加。在左侧的前刀面倒棱7.3l和前刀面5.5之间的倒棱角度γ1从齿顶xk至齿根xf连续地减少。而沿着右侧的齿面，关系刚好是相反的：右侧的前刀面倒棱7.3l的宽度bre沿着右侧的齿面从齿顶xk至齿根xf略微地，然而连续地减少。而在右侧的前刀面倒棱7.3l和前刀面5.5之间的倒棱角度γ2从齿顶xk至齿根xf略微增加。切削刃6以半径r倒圆，其中所述半径优选设计为具有在计算上待期望的切屑厚度的10％和40％之间的值。

在齿顶上，位于那里的前刀面倒棱7.2l、7.2r和7.1沿着齿面连续地继续前刀面倒棱7.3l或7.3r，在齿根上，在那里的前刀面倒棱7.4l、7.4r同样如此。此外示出前刀面倒棱7的边界曲线7.5。所述边界曲线朝向不同的前刀面倒棱对将前刀面或基准面限界。

在图19和20中示例性地示出其他变型形式。因此，在图19的实施方式中，前刀面倒棱7的宽度bli、bre沿着左侧的以及沿着右侧的齿面从齿顶xk至齿根xf连续地增加，而其在图20中沿着两个齿面连续地减少。相应地，在图19中，前刀面倒棱7的倒棱角度γ1和γ2从齿顶xk至齿根xf连续地减少，而其在图20中连续地增加。

图21至23以不同的示图示例地示出变型形式，其中不存在后刀面倒棱8。否则，所述变型形式对应于图16至18的实施方式。在此，切削刃6在前刀面倒棱和后刀面之间构成。

在上文中已根据实施例阐述本发明。不言而喻，可以进行多种变型，而不脱离本发明的保护范围。

因此，保持元件和与其互补的用于定位刀片的定位元件例如可以不同地构成。代替在定位盘上，也可以直接在基体上构成定位元件。保持元件不需要与定位元件形成形状配合；也足够的是，保持元件用作为纯定位辅助装置。

附图标记列表

1滚剃齿刀具

1.1基体

1.2具有单个齿的刀片

1.2.1切削齿

1.3呈圆环区段形式的刀片

1.4作为具有所有切削齿的完整的圆环的刀片

1.5定位盘

1.5.1定位元件

1.6辅助盘

1.7具有阻隔层的连接层

1.8连接层

1.9连接元件

2具有齿部的工件

3cnc控制装置

4控制面板

5.1顶部后刀面

5.2l、5.2r左侧顶角后刀面、右侧顶角后刀面

5.3l、5.3r左侧主后刀面、右侧主后刀面

5.4l、5.4r左侧根部后刀面、右侧根部后刀面

5.5前刀面

5.6基面

5.9保持元件

5.10弧形区域

5.11圆区段

5.12内环周

5.13定位辅助装置

6切削刃

6.3l左侧主切削刃

6.3r右侧主切削刃

7前刀面倒棱

7.1前刀面倒棱、顶部切削刃

7.2l、7.2r左侧顶角前刀面倒棱、右侧顶角前刀面倒棱

7.3l、7.3r左侧主切削刃前刀面倒棱、右侧主切削刃前刀面倒棱

7.4l、7.4r左侧根部切削刃前刀面倒棱、右侧根部切削刃前刀面倒棱

7.5相对于前刀面的前刀面倒棱边界曲线

8后刀面倒棱

8.1后刀面倒棱，顶部切削刃

8.2l、8.2r左侧顶角后刀面倒棱、右侧顶角后刀面倒棱

8.3l、8.3r左侧主切削刃后刀面倒棱、右侧主切削刃后刀面倒棱

8.4l、8.4r左侧根部切削刃后刀面倒棱、右侧根部切削刃后刀面倒棱

9具有天线的rfid模块

10用于温度、振动和固体声音的传感器

a…f图中的细节或截面或断面

bli前刀面倒棱的宽度，左侧的齿面

bre前刀面倒棱的宽度，右侧的齿面

bli后刀面倒棱的宽度，左侧的齿面

bre后刀面倒棱的宽度，右侧的齿面

b1刀具主轴(刀具轴线)的旋转轴线

bx沿x方向的刀具参考平面

by沿y方向的刀具参考平面

cx沿x方向的工件参考平面

cy沿y方向的工件参考平面

c1工件主轴(工件轴线)的旋转轴线

ds刀片的厚度

dd连接层和阻隔层的提高的厚度

dk刀具的齿顶圆直径

el1…e7l、e0截面平面，左侧和中间以及垂直于切边

e1r…e7r截面平面，右侧并且垂直于切边

es相对于前刀面的平行平面，切削刃位于其中

f1、f2、f3在刀具上的基准面

r半径

s1、s2、s3切削刃上的点

xk齿顶区域

xf齿根区域

z1轴向进刀

zli左侧的齿面

zre右侧的齿面

α后角

α1倒棱后角，左侧的齿面

α2倒棱后角，右侧的齿面

β楔角

γ前角

γ0实际前角

γ1倒棱角度，左侧的齿面

γ2倒棱角度，右侧的齿面

γ1a、γ2a、γ3a在首次接合时的前角

γ1b、γ2b、γ3b在接合结束时的前角

γ1m、γ2m、γ3m前角的加权平均值

γf倒棱角度

γf1、γf2、γf3倒棱角度

γbmod倒棱前角的数值最大值

σ1相对于平面cx的刀具主偏角

ξ滚动角

ξ1a、ξ2a、ξ3a在首次接合时的滚动角

ξ1b、ξ2b、ξ3b在接合结束时的滚动角

ξ1m、ξ2m、ξ3m滚动角，在所述滚动角处达到加权平均值