制齿机的制作方法

本发明涉及一种具有工件夹具和刀架的制齿机，所述工件夹具和刀架能够分别通过驱动器置于旋转中，其中刀架设置在加工头上，所述加工头能够经由制齿机的一个或多个运动轴线相对于工件夹具移动，以便通过容纳在刀架中的刀具对容纳在工件夹具中的工件进行齿加工，其中刀架具有托架。

背景技术：

托架的应用尤其在铣削加工中由于作用到刀具上的大的力而在大多数情况下是必要的，以便保证所需的稳定。

从相同申请人的没有在先公开的文件de102017003648中已知，在相同的刀架中夹紧铣削刀具和滚剃刀具。滚剃刀具在此可以用于对通过铣削刀具产生的齿部进行精加工或用于产生在相同工件处通过铣削刀具不可制造的另一齿部。为了避免干扰轮廓，使用特别细长的托架。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供一种改进的制齿机。

所述目的通过根据本发明的制齿机实现。

本发明的优选的设计方案在下文描述。

本发明包括具有工件夹具和刀架的制齿机，所述工件夹具和刀架能够分别通过驱动器置于旋转中，其中刀架设置在加工头上，所述加工头能够经由制齿机的一个或多个运动轴线相对于工件夹具移动，以便通过容纳在刀架中的刀具对容纳在工件夹具中的工件进行齿加工，其中刀架具有托架。根据本发明提出，托架经由运动轴线可从其工作位置运动到非作用位置中和/或以可松开地连接的方式设置在制齿机的加工头上。

在本发明的第一变型形式中，托架以可经由运动轴线从其工作位置运动到非作用位置中的方式设置在加工头上。由此，托架可以在不需要其的加工步骤和/或加工模式中运动到其非作用位置中，以便增大可支配的工作空间和/或减小由托架形成的干扰轮廓。

在一个可能的设计方案中，加工头具有驱动器，通过驱动器可使托架从其工作位置运动到非作用位置中。然而替选地，托架也可以是可手动运动的。

在本发明的第二变型形式中，托架以可松开地连接的方式设置在制齿机的加工头上。由此，可以将托架在不需要其的加工步骤和/或加工模式中拆卸，以便增大可支配的工作空间和/或减小由托架形成的干扰轮廓。

在本发明的一个可能的设计方案中，托架可运动地和/或以可松开地连接的方式设置在线性轴的滑块上，经由所述线性轴所述滑块可沿刀架的轴线方向相对于所述刀架滑动。这种线性轴通常设计为，用于能够夹紧和松开刀具和/或用于使托架的位置匹配于不同长的刀具。

因此，优选地，托架到其非作用位置中的运动不经由所述线性轴进行，而是通过附加的轴线进行，托架经由所述附加的轴线设置在滑块上。

在本发明的一个可能的实施方式中，托架可枢转地设置在制齿机的加工头上。尤其，所述托架可枢转地设置在上述线性轴的滑块上。

优选地，托架通过枢转可从其工作位置折起或翻离到非作用位置中。

在本发明的一个可能的实施方式中，托架可经由在垂直于刀架的轴线方向的平面中伸展的枢转轴线枢转。由此得出特别紧凑且稳定的设置方式。

优选地，托架可朝刀架的方向折起。这引起所述托架在工作位置中可以支撑在止挡件上，所述止挡件阻止背离刀架的枢转运动。

在本发明的第二可能的实施方式中，托架可经由平行于刀架的轴线方向伸展的枢转轴线枢转。由此，当托架不是必要时，其可以侧向地翻离。

在本发明的一个可能的实施方式中，托架的所有元件及其在托架的非作用位置中的支承部具有距刀架的轴线的预设的净间距。因此，在刀架的轴向延长部上，托架在非作用位置中不再形成干扰轮廓。

优选地，在托架的非作用位置中，在加工头处的所有干扰轮廓从刀架起沿轴线方向具有距刀架的轴线的预设的净间距。因此，所述在刀架的轴向延长部上在加工头处完全不再存在干扰轮廓。

优选地，净间距至少对应于如下最大允许的半径，刀具以该半径仍可夹紧在刀架中。

在本发明的一个可能的实施方式中，托架在其非作用位置中容纳在加工头的容纳开口中。由此，托架在非作用位置中受到保护以防损坏和/或污染。

尤其，托架可以是可折起到加工头的容纳开口中的。

优选地，托架在其非作用位置中封闭容纳开口。托架可以为此具有封闭板。

在一个可能的设计方案中，托架支承在容纳开口中。

优选地，托架设置在加工头上和/或与所述加工头连接，使得其在从非作用位置运动到工作位置中时或在安装在加工头上时无需重新校准。

在本发明的一个可能的设计方案中，托架在其工作位置中支撑在止挡元件上。尤其托架可以抵靠这种止挡元件枢转。所述止挡元件因此限定工作位置。

在本发明的一个可能的实施方式中，止挡元件具有锥形螺栓和/或锥形螺栓容纳部。尤其，所述锥形螺栓和/或锥形螺栓容纳部与在托架处的相应的锥形螺栓容纳部和/或锥形螺栓共同作用。由此提高在托架定位时的准确性。

在本发明的一个可能的实施方式中，托架可在其工作位置中液压地张紧。由此提高在托架定位时的准确性。

在本发明的一个可能的实施方式中，托架经由快速张紧系统能够以可松开的方式与加工头连接。

尤其，快速张紧系统是零点张紧系统。由此托架的位置可以在没有校准工作的情况下精确地复现。

在本发明的一个可能的实施方式中，快速张紧系统具有锥形螺栓和/或锥形螺栓容纳部。由此提高在托架定位时的准确性。

在本发明的一个可能的实施方式中，制齿机包括自动的刀具转换器。所述刀具转换器允许快速地转换所使用的刀具。

在本发明的一个可能的实施方式中，制齿机包括铣削刀具和滚剃刀具。所述铣削刀具和滚剃刀具可以在不同的加工步骤和/或加工模式中使用。

在本发明的一个可能的实施方式中，制齿机包括控制装置，所述控制装置具有用于执行如下所描述的方法的功能。优选地，控制装置在此自动地执行所述方法。

本发明包括用于制造至少一个有齿的工件的方法，其中在第一加工步骤和/或加工模式中借助于夹紧在刀架和托架之间的第一刀具加工工件，并且其中在第二加工步骤和/或加工模式中借助于在一侧夹紧在刀架中的第二刀具加工工件，其中托架在第二加工步骤期间位于非作用位置中或从加工头拆卸。

尤其，通过使用制齿机实现上文已详细描述的方法。

在本发明的一个可能的实施方式中，在加工步骤和/或加工模式之一中通过铣削加工工件。在另外的加工步骤和/或加工模式中，通过滚剃加工工件。在这两个加工方法中通常会发生，一个加工方法所需的托架，在另外的加工方法中是干扰的。

尤其，在第一变型形式中，在第一加工步骤和/或加工模式中通过铣削加工工件。替选地，在第二变型形式中，可以在第一加工步骤和/或加工模式中通过滚剃加工工件。

在本发明的一个可能的实施方式中，第一加工步骤和/或加工模式以在刀具和工件之间的第一轴交叉角进行，而第二加工步骤和/或加工模式以在刀具和工件之间的第二轴交叉角进行，其中第一和第二轴交叉角之间的差为大约45°。由此，托架通常在加工步骤或加工模式中的至少一个中形成干扰轮廓。

尤其在第一和第二轴交叉角之间的差可以为大于70°。

优选地，第一和第二轴交叉角之间的差为小于135°，优选小于110°，更优选小于100°。

在本发明的一个可能的实施方式中，第一和第二加工步骤和/或加工模式用于加工相同的工件。尤其，相同的工件可以在两个相继的加工步骤中通过不同的刀具加工。

而在本发明的一个可能的实施方式中，第一和第二加工步骤和/或加工模式用于加工不同的工件。在此，根据本发明的制齿机提高在通过不同的刀具制造不同工件时的灵活性。

在本发明的一个可能的实施方式中，第一和第二加工步骤用于加工工件的两种不同的齿部。优选地，在此执行用于加工第一齿部的铣削加工和用于加工第二齿部的滚剃加工。

在本发明的一个可能的实施方式中，第一齿部具有比第二齿部更大的直径和/或形成对于第二齿部的干扰轮廓。

在本发明的一个可能的实施方式中，齿部是正齿轮齿部。

在本发明的一个可能的实施方式中，第一和第二加工步骤依次用于加工工件的相同的齿部。

尤其，首先执行粗加工并且随后执行精加工。优选地，在此执行用于粗加工的铣削加工和用于精加工的滚剃加工。

在本发明的一个可能的实施方式中，齿部是蜗杆齿部，尤其是车辆的转向驱动器的驱动元件的蜗杆齿部。

在通过本发明执行的加工步骤和/或加工模式中，可以执行工件的软加工或硬精细加工。

加工步骤和/或加工模式可以用于加工坯件或经淬火的工件。

尤其，在第一和/或第二加工步骤和/或加工模式的范围内可以进行在坯件上的齿部的产生。因此，根据本发明，术语“齿部的加工”也包括在之前没有齿的工件上的齿部的产生。

附图说明

现在根据实施例和附图详细描述本发明。

附图示出：

图1示出在第一加工步骤和/或加工模式中的根据本发明的制齿机的第一实施例，其中托架处于其工作位置中并且刀具夹紧在刀架和托架之间；

图2示出在图1中示出的实施例，其中托架已背离刀具移动；

图3示出在图1和2示出的实施例，其中托架运动到其非作用位置中并且尤其折起到其非作用位置中；

图4示出在图1至3中示出的实施例，其中托架位于非作用位置中并且尤其折起到非作用位置中；

图5示出在图1至4中示出的实施例，其中托架位于非作用位置中并且刀具在一侧夹紧在刀架上；

图6示出根据本发明的方法的第一实施例的第一步骤，其中经由在两侧夹紧的刀具加工工件的第一齿部；

图7示出根据本发明的方法的第一实施例的第二步骤，其中经由在一侧夹紧的刀具加工相同工件的第二齿部，其中托架位于非作用位置中；

图8示出根据本发明的方法的第二实施例，其中在第二加工模式中通过在一侧夹紧的刀具加工工件，其中托架位于非作用位置中；

图9示出根据本发明的方法的第三实施例的第一步骤，其中经由在一侧夹紧的第一刀具加工工件的齿部，其中托架位于非作用位置中；

图10示出根据本发明的方法的第三实施例的第二步骤，其中经由同样在一侧夹紧的第二刀具加工工件的相同的齿部，其中托架位于非作用位置中；以及

图11示出根据本发明的方法的第三实施例的替选的第二步骤，其中由在两侧夹紧的一个或多个第二刀具加工相同的齿部。

具体实施方式

图1示出根据本发明的制齿机的一个实施例，其具有工件夹具1和刀架3，所述工件夹具和刀架分别由仅示意地示出的驱动器5和5’能够围绕相应的转动轴线b2和b1置于旋转中。刀架3设置在制齿机的加工头6上，所述加工头可经由多个运动轴线相对于工件夹具1移动，以便由容纳在刀架3中的刀具14对容纳在工件夹具中的工件进行齿加工。

刀架3具有托架4，所述托架根据本发明经由运动轴线设置在加工头上，使得所述托架可从如其在图1中示出的工作位置运动到如其在图4中示出的非作用位置中，其中在所述工作位置中托架与刀架3对准，而在所述非作用位置中托架不再与刀架3对准，而是侧向地位于转动轴线b1旁边。

在实施例中，托架4为此以可围绕枢转轴线枢转的方式设置在加工头6上进而以可折起和翻开的方式构成。

托架从工作位置到非作用位置中的运动，也就是说在图1中示出的实施例中托架的折起和翻开可以要么通过制齿机的驱动器进行，要么通过手进行。

在本实施例中，托架4在此可围绕枢转轴线9枢转，所述枢转轴线在垂直于刀架3的转动轴线b1的平面中伸展。图1示出在此在翻开位置中的托架4，其中刀具14在刀架3和翻开的托架4之间夹紧。

托架4在此以可枢转的方式设置在滑块8上，所述滑块在线性轴7上引导，经由所述线性轴托架4距刀架3的间距是可变的。为此，滑块8沿着线性轴7可平行于刀架3的转动轴线b1滑动。在本实施例中，设有螺杆13，通过所述螺杆的转动位置在刀架3和托架4之间的间距是可变的。

滑块8具有容纳部9，在所述容纳部中托架4围绕枢转轴线9支承并且托架在折起时枢转到所述容纳部中。

为了使托架4从图1中示出的工作位置运动到非作用位置中，所述托架首先借助图2所示经由线性轴7沿轴向方向背离刀架3移动。接着，如在图3中所示，托架4——必要时在移除刀具14之后——朝刀架3的方向折起。托架4的非作用位置随后在图4中示出。如从图4中可见，托架在非作用位置中完全位于滑块8的容纳部9之内。

托架4包括托架臂10，所述托架经由所述托架臂支承在容纳部9中。由此，在翻开的位置中，托架4的旋转轴线与刀架3的旋转轴线b1对准。而在折起的位置中，托架具有距托架的旋转轴线b1的净间距，进而不成为对于在一侧夹紧的刀具的干扰轮廓。折起的托架的净间距优选大于可容纳在刀架3中的刀具的最大半径，更优选大于可容纳在刀架中的刀具的最大半径的1.2倍的值。

托架4还具有封闭板12，通过所述封闭板在折起的位置中封闭滑块8中的开口9。由此，托架在折起的位置中受到保护以防污染。

如在图5中所示，在托架的非作用位置中刀具15可以在一侧夹紧在刀架3中，而托架将不会成为对于借助于在一侧夹紧的刀具对工件进行加工的干扰轮廓。尤其，由此在轴向方向上在刀具的延长部中不存在在加工头处的干扰轮廓。如在图5中所示，托架或滑块8在折起的托架情况下可以附加地朝刀架3的方向移动，使得得到再次更加紧凑的设置方式。

在托架的工作位置中，所述托架优选支撑到止挡件上，所述止挡件设置在滑块8上，并且尤其设置在留空部9之内。止挡件构成为，使得托架4的工作位置在没有校准的情况下可精确地复现。例如，止挡件为此可以具有锥形螺栓和/或锥形螺栓容纳部，所述锥形螺栓和/或锥形螺栓容纳部与在托架的托架臂10的相应的配合件共同作用。由此，在非作用位置和工作位置之间变换时可以弃用托架的位置的校准。

在一个可能的设计方案中，托架液压地张紧在工作位置中，以便精确地复现所述工作位置。

在一个替选的未示出的实施方式中，托架也可以围绕平行于刀架3的转动轴线b1的枢转轴线枢转。如果不需要托架，那么其可以侧向地从工作区域翻出。在此情况下，托架也优选可枢转地设置在滑块8上，如其在本实施例中所示。

在另一未示出的替选的实施例中，托架4能够经由快速张紧系统以可松开的方式与滑块8连接。如果不需要托架，那么由此可以简单地拆卸托架。如果又需要所述托架，那么将其经由快速张紧系统安装。快速张紧系统在此是零点张紧系统，其允许托架相对于滑块8的位置的精确的可复现性，而在滑块8处托架的校准不是必要的。即使在这种设计方案中，制齿机也能够以两种不同的运行模式一方面具有用于刀架的托架运行并且一方面不具有用于刀架的托架运行。

现在，在下文中描述根据本发明的制齿机的在图1至5中示出的实施例的特征，所述特征能够以单独形式或以组合形式在每个根据本发明的制齿机中实现，而且与托架的任何根据本发明的设计方式组合。

其上设置有刀架3和托架4的加工头6可经由枢转轴线a枢转，经由所述枢转轴线可设定在刀架3的转动轴线b1和工件夹具1的转动轴线b2之间的轴交叉角。枢转轴线a优选垂直于两个转动轴线b1和b2伸展。

加工头6经由线性轴z可沿平行于工件夹具1的转动轴线b2的方向移动。由此，容纳在刀架3中的刀具可以沿着工件宽度移动。

加工头可经由线性轴x移动，以便设定转动轴线b1和b2之间的轴间距。线性轴x优选垂直于两个转动轴线b1和b2和/或平行于枢转轴线a伸展。

加工头具有线性轴v，经由所述线性轴刀架3与托架4一起可沿平行于刀架3的转动轴线b1的方向移动。线性轴v也称作为变换轴，并且可经由枢转轴线a枢转。

在本实施例中，线性轴v经由线性轴7提供，借助于所述线性轴也可改变刀架3和托架4之间的间距。为此，刀架3也安装在滑块9上，所述滑块可沿着线性轴7移动。在此设有未示出的驱动器，经由所述驱动器滑块9与滑块8一起可沿着轴7移动。刀架3在滑块9的承载臂25上与线性轴7间隔开地设置。

制齿机的运动轴线优选是nc轴线。尤其，两个转动轴线b1和b2是nc轴线，使得这两个轴线的滚动耦合可以经由制齿机的控制装置实现。

工件夹具1同样具有托架2，所述托架经由另一线性轴可沿转动轴线b2的轴线方向移动，以便改变托架2和刀架1之间的间距。

根据本发明的制齿机的使用可能性以及根据本发明的方法的实施例在下文中根据图6至11详细描述。

图6和7示出根据本发明的方法的第一实施例的第一和第二加工步骤。在图6中示出的第一加工步骤中，刀具14在两侧夹紧在刀架3和托架4之间，为此托架4位于工作位置中。而在所述方法的在图7中示出的第二加工步骤中，第二刀具15在一侧夹紧在刀架3上，并且托架4位于非作用位置中，以便不形成干扰轮廓。

在所述方法的在图6和7中示出的第一实施例中，两个刀具14和15用于加工同一工件16。然而，这两个刀具加工工件16的两个不同的齿部17和18。本发明的意义上的加工在此也理解为由坯件产生齿部。所述方法用于在工件16上产生正齿部17和18。这可以是直齿部或斜齿部。

在本实施例中，通过使用铣刀14进行图6中的第一加工步骤，经由所述铣刀产生工件16的第一齿部17。在本实施例中使用滚铣刀14，进而通过滚铣产生齿部17。托架4位于工作位置中，使得铣刀可以在两侧夹紧。由于相对大的轴交叉角，托架不成为相关的干扰轮廓。

而在图7中示出的第二加工步骤中使用滚剃刀具15，进而通过滚剃产生工件16的第二齿部18。滚剃具有如下优点：由此也可以产生难接近的位于干扰轮廓旁边的齿部。

在本实施例中示出的工件16中，第一齿部17由于其较大的直径形成对于第二齿部18的这种干扰轮廓。但是，通过使用铣刀14以及滚剃刀具15可以产生两种齿部。

然而，由于在滚剃所示出的正齿轮齿部时相对小的轴交叉角，托架4会形成干扰轮廓，因为其在加工工件时会与工件夹具碰撞。到非作用位置中的枢转允许进行滚剃。

由于相对于滚铣在滚剃时较小的力，滚剃刀具在一侧夹紧是足够的。

因此，通过在第二加工步骤中折起托架4避免所述托架对于滚剃而形成干扰轮廓。由此，可以在相同的机床上以相继的加工步骤产生两种齿部。

在图6中示出的第一加工步骤中，工件16在两侧夹紧在工件夹具1和工件夹具的托架2之间。针对在图7中示出的第二加工步骤，工件可以要么在两侧保持夹紧，要么托架2向上从工作空间离开以避免干扰轮廓。

加工步骤的顺序在第一实施例中是不重要的。因此，第一和第二加工步骤的名称仅用于在加工步骤之间进行区分，进而不表示时间顺序。

图8示出根据本发明的制齿机的另一使用可能性。在此，制齿机在如下加工模式中使用，其中工件14仅在一侧夹紧在刀架3中并且托架4位于非作用位置中。在图8中示出的实施例中，加工内齿部19并且尤其由坯件产生。在此也使用滚剃法。

具有内齿部19的工件在本实施例中经由工件夹具1处的夹紧卡盘20夹紧。为此，刀架1的托架已向上从工作空间离开和/或移除。

因此，通过根据本发明的托架4，铣床也能够以第二加工模式用于滚剃内齿部，所述铣床在第一加工模式中用于通过在两侧夹紧的刀具铣削外齿部，尤其滚铣外齿部。

在图9至11中示出根据本发明的方法的第三实施例。所述方法用于产生夹紧在工件夹具1中的工件的蜗杆齿部22。工件在本实施例中在两侧夹紧在工件夹具1和托架2之间。

图9示出第一加工步骤，其中蜗杆齿部22通过铣削刀具21产生。由于用于在铣削时产生蜗杆齿部所需的相对小的轴交叉角，铣削刀具21仅在一侧夹紧在刀架3中并且托架4折起，以便不形成与工件夹具1的干扰轮廓。

铣削刀具21在本实施例中是具有沿着环周设置的铣齿的铣盘。因此，刀架的转动运动不必与工件夹具的转动运动同步，因为不进行滚动加工。

在图10和11中示出第二加工步骤的两个替选的设计方案，其中在第一加工步骤中产生的齿部通过另一刀具继续加工。尤其，在此使用一个或多个滚剃刀具23，使得第二加工步骤通过滚剃进行。这能够实现在第一加工步骤中铣削的蜗杆齿部的表面质量的明显改进。

在图10中示出的实施例中，滚剃刀具23仅在一侧夹紧在刀架3上进而托架4折起。

而在第二加工步骤的在图11中示出的替选的设计方案中，滚剃刀具23在两侧夹紧在刀架3和翻开的托架4之间。由此获得的稳定性例如能够实现多个刀具23共同地沿轴向方向彼此并排地夹紧在刀架中。刀具23可以相同地构成并且仅出于磨损原因设有多个，或者可以不同地构成并且用于相同的齿部的相继的加工步骤或用于不同齿部的加工。托架用于夹紧刀具是可行的，因为在滚剃时对于蜗杆螺纹得到大的轴交叉角。

根据本发明的方法的所有实施例的特征在于，在这两个加工步骤或加工模式之间经由枢转轴线a改变轴交叉角。在具有较小轴交叉角的加工步骤中，托架4运动到非作用位置中，以便不形成与工件夹具1的干扰轮廓。而在具有较大轴交叉角的加工步骤中，托架4运动到工作位置中并且用于夹紧刀具，因为其本来就不与工件夹具1冲突。

根据本发明的制齿机可以如在根据本发明的方法的第一和第三实施例中所示用于在相继的加工步骤中加工唯一的工件，所述唯一的工件在加工步骤之间保持夹紧在工件夹具中。

然而，根据本发明制齿机也可以用于在相应不同的加工模式中加工不同的工件。在第一加工模式中，可以借助于翻开的托架和在两侧夹紧的刀具加工第一工件，而第二加工模式用于借助于折起的托架和在一侧夹紧的刀具加工一个或多个工件。

根据本发明的制齿机能通过折起和翻开或安装和拆卸托架对于两个运行模式容易地改装。加工模式在此能够以相同的方式执行，如这已在上文中针对加工步骤所描述。

加工步骤和/或加工模式的所有上文所描述的特征也可以用于托架的可运动性的和/或托架的可拆卸性的其他运动学设计方案中。

在本发明的一个可能的设计方案中，工件夹具的托架2可以构成为，以与刀架的托架4相同的方式从工作位置运动到非作用位置中或可松开地连接。在此，可以选择与针对工件夹具的托架4的情况相同的结构上的设计方案。

然而，对于大多数应用足够的是，将托架2沿着本来存在的线性轴从工作空间中移出，以便避免在加工时的干扰轮廓，经由所述线性轴可以改变在工件夹具2和托架4之间的轴向间距。