[发明专利]齿轮加工设备及加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于对齿轮的端部边缘进行适当倒角的齿轮加工设备及加工方法。

背景技术

近来机动车辆要求静音、耐用性以及高动力。因此，传递动力(例如，齿轮箱)所用的齿轮要求比以前更精确的齿面，从而在可靠传递动力的同时不会产生噪音。

这样的高精密齿轮通常如以下制造：利用滚刀进行粗切削；倒角；通过剃齿刀成形齿面；通过热处理进行渗碳并硬化；以及磨齿和珩齿以进一步提高精度。

在上述过程中，在刚完成通过滚刀进行的粗切削之后，齿面的端部边缘保持尖锐，尖锐的端部边缘在热处理期间会被过度渗碳并且会在硬化时被不期望地“玻璃化”(脆化)。因此，对齿轮进行倒角过程以防止过度渗碳并提高齿轮强度。

在倒角期间，广泛使用倒角刀，倒角刀压溃工件齿轮的齿面的端部边缘。倒角刀无轴交叉角地与工件齿轮啮合以压溃齿轮边缘。例如在日本特开专利公报No.54-015596以及日本特开专利公报No.61-284318中公开了这样的加工方法。在日本特开专利公报No.54-015596中，公开了倒角刀以0°轴交叉角与工件齿轮啮合。日本特开专利公报No.61-284318中教导了以预定轴角叉角与工件齿轮啮合。

此外，日本特开专利公报No.2006-224228公开了一种齿轮加工设备，该齿轮加工设备在单个设备中依次进行切齿和端部加工。

如以上所述，通常进行粗切削、用倒角刀倒角、利用剃齿刀成形齿面、热处理、磨齿和珩齿，以制造要求高动力输出、静音和耐用性的高精密齿轮。

利用倒角刀进行倒角处理允许对齿面的端部边缘适当倒角。然而，由于端部边缘在倒角过程中基本被压溃，过多的材料被横向推出而形成鼓出部。

这样的鼓出部可通过后继的磨削过程去除。然而，由于齿轮在磨削过程之前已经过热处理，鼓出部相当坚硬。因此，在磨削工具上施加很大的载荷并且需要很长的时间磨削。而且，由于需要额外成本，就制造效率而言优选的是跳过磨削过程。

然而，若不进行磨削过程，在后继的珩齿期间会在研磨石上施加过大的载荷，这不是优选的。这是因为热处理之后工件齿轮的硬度增大并且在珩齿过程中珩齿研磨石和工件齿轮在相同部位接触，使得仅与鼓出部接触的部分过度磨损。

在上述日本特开专利公报No.61-284318中公开的刀具使倒角刀以预定轴交叉角与工件齿轮啮合。然而，如果不慎重地设置这样的轴交叉角，倒角刀的齿端会与工件齿轮的齿面干涉。而且，由于在刀具的齿面上设置作为切削刃的锯齿，难以制造该刀具。

此外，尽管在倒角之后进行的剃齿过程会约束鼓出部，然而与倒角过程相比剃齿过程需要相当长的时间。相应地，所谓的节拍时间延长并且在完成倒角之后直至后继剃齿过程可能需要额外的等待时间。

另一方面，即使在精加工(例如，剃齿)需要相对较低的精度并且不进行热处理的齿轮时，若在精加工齿(例如，剃齿)之前不对由倒角刀倒角产生的鼓出部采取措施，鼓出部也会在刀具上产生载荷，从而不必要地缩短刀具寿命，这会导致更频繁地暂停机床以更换刀具，导致更频繁地维护和检查作业并增大刀具成本。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能够适当地对齿面的端部边缘进行倒角并限制与该端部边缘邻近的鼓出部形成的齿轮加工设备和加工方法。

本发明的另一目的是提供一种能够有效加工的齿轮加工设备和加工方法。

第一特征：根据本发明一个方面的齿轮加工设备包括：枢转地支撑工件齿轮的工件支撑件；以及刀具支撑件，该刀具支撑件枢转地支撑倒角刀，使得该倒角刀与安装至所述工件支撑件的所述工件齿轮啮合；所述刀具支撑件成角度，使得所述倒角刀以轴交叉角ψ(ψ≠0)与所述工件齿轮啮合并且所述倒角刀的齿不与所述工件齿轮的齿面干涉。

由于倒角刀以轴交叉角ψ与工件齿轮啮合，倒角刀不仅会压溃工件齿轮的端部边缘从而对所述端部边缘进行倒角，而且会限制因所述压溃产生的过多材料而形成鼓出部。而且，倒角刀的齿不与工件齿轮的齿面干涉，从而可以进行适当的倒角过程。

第二特征：所述轴交叉角(ψ)由以下公式表示：