[发明专利]机加工内锥齿轮的方法

说明书

本发明涉及一种机加工内锥齿轮(22)的方法，该方法包括提供可绕刀具轴线旋转的至少一个刀具(42、44)，其中，刀具包括具有周缘(49)的盘状刀体(43)和绕周界布置的至少一个材料去除表面(45,47)。刀具相对于齿轮旋转和进给以实现至少一个齿面的加工，其中，加工以非展成的方式进行。所述内锥齿轮根据用于展成匹配的外齿轮的互补的加工设定来制造，并且所述内锥齿轮具有大于90度的节锥角，由此其具有朝向齿轮轴线指向内的各齿。

本申请要求2013年9月12日提交的美国临时专利申请第61/876,859号的权益，在此以参见的方式引入该专利申请的全文内容。

技术领域

本发明涉及锥齿轮，并且尤其是涉及内锥齿轮。

背景技术

高减速变速器可以用以不等于180°的轴间角彼此面对的锥环齿轮实现(例如，授予Lemanski的US 7,147,583)。被称为周环式变速器的这种变速器包括包含高减速比、高齿重合度以及章动/旋转齿轮机构的系统，该章动/旋转齿轮机构包含啮合共轭锥环齿轮或端面齿轮副。例如，图1所示的周环式变速器2具有输入轴4，输入轴4连接到以章动角倾斜的轴承6。轴承的外环连接到在两端面上具有齿的周环运动转换器8。周环运动转换器8上的齿数与刚性连接到壳体12的反作用控制构件10的齿数相差1至4之间。输入轴4的每次旋转将引起周环运动转换器8的章动运动，周环运动转换器8在左侧与反作用控制构件10啮合，而在右侧与输出齿轮14啮合。输出齿轮14具有与反作用控制构件10相同的齿数。

如果周环运动转换器8上的齿数比反作用控制构件10(和输出齿轮14)的齿数多例如2个，则输入轴4的每次旋转将使输出轴16(其刚性连接到输出齿轮)旋转2个齿距(即，2个齿)。如果输出齿轮上的齿数例如是54，则传动比是i＝360°/[(360°/54)*2]＝27(或27x1)。这表明，章动周环运动转换器的原理可以在具有数量少的转动件的非常紧凑布置中实现非常高的减速。周环运动转换器8的齿与反作用控制构件10以及输出齿轮14的齿之间的重合度非常高。可能的是，5个或5个以上的齿参与运动传动，这使相当小的齿轮能够用于高转矩传动。周环运动转换器8的低旋转运动将使齿啮合过程中因摩擦引起的能量损耗降到最小并因此导致高传动效率。

能够引入在刚性连接到反作用控制构件10的壳体部件12与输入轴4之间的额外旋转。这种运动可以通过具有由电子电路控制的变速控制装置的电动机18致动。这种添加有效地将高减速传动转换成无级变速传动。

如上所述的变速器还没有实现为实际工业应用中的生产单元。仅原型已经使用具有球头端铣刀的加工中心加工出来，这需要非常长的加工时间并适合验证该传动原理的想法的需求。还作出了解释齿轮、尤其是周环运动转换器8的工业化、成本有效加工的障碍的下列观察报告。

反作用控制构件10和周环运动转换器8的节锥顶点在两个齿轮构件的轴线交点处重合，这由物理定律给出。这种类型的布置用图2(a)和2(b)的齿轮20、22表示。如果两个面对的环形齿轮组合的齿数不同(如在周环变速器2中)，则这也是正确的。如果两个面对的锥环齿轮具有在178°与175°之间的轴间角，则节锥可以如图2(b)所示画出，这意味着反作用控制构件10(和输出齿轮14)是外环形齿轮，而周环运动转换器8在两端面上具有内锥齿轮。为了讨论的目的，外锥齿轮被认为是那些具有小于90度的节锥角、由此具有远离齿轮轴线指向外的各齿的齿轮。内锥齿轮被认为是那些具有大于90度的节锥角、由此具有向齿轮轴线指向内指的各齿的齿轮。

因为刀具必须从齿轮的背面(图2c和2d)接近齿并将展成齿而不是槽，因此不能按常规加工内螺旋锥齿轮。结果将是内齿轮的完全损坏。即使能够(根据锥齿轮展成原理)从正面(图2c)切削内齿轮，但圆形刀具轨迹将导致二次切口并引起切断，这将损坏在切削区的相反侧处的齿(例如，图6，干涉区域)。