螺旋锥齿轮铣齿机倒角功能的干涉检查

齿轮的倒角或去毛刺是在实际应用中中引起人们注意的问题。为了使生产过程尽可能高效，越来越重要的是能够在螺旋锥齿轮铣削后直接在切齿机上完成倒角任务。继续阅读，了解这个看似简单的任务有多复杂，以及一个新的倒角概念是如何提高效率的。

为什么锥齿轮倒角或去毛刺？原因各不相同。在锥齿轮中，凹面（齿槽）与零件的外轮廓之间的边缘区域在每种情况下都必须去掉毛刺。这就是锥齿轮刀具通常离开材料，留下或多或少明显的毛刺的地方。这个区域非常锋利，必须进行倒角以避免受伤的风险。随着锥齿轮切削刀具磨损的增加，凸面(齿槽)与零件的外轮廓之间的切削区域也会产生毛刺。因此，也应考虑到这一领域，并在必要时予以消除。

倒角的任务有多复杂，在很大程度上取决于零件的外部轮廓，以及根据用户要求，确定的倒角的面积。外部轮廓在倒角的边缘区域可以是直的，但它也可以包括许多轮廓元素。一个直倒角通常可以很容易地在一次切削中使用倒角刀具。复杂的倒角边缘通常不允许这样做。在这种情况下，必须考虑几个倒角刀具的位置和切削参数。

在铣齿机上直接倒角

在铣齿机外进行倒角加工时，需要进行第二次夹紧，并且需要第二次为工件设置边缘倒角时，工件的参考坐标系。相反，人工倒角除了一个重要的时间因素外，还涉及到零件损坏的风险，因此在大多数情况下应避免这情况。

因此，当倒角直接发生在切齿机上时，加工效率明显提高。在这种情况下，工件夹紧已经相当稳定，切削后的齿槽位置是已知的，即使在多个设置的情况下也不会改变。

图1倒角刀具及刀条

因此，不需要为重复生产重新分配齿槽位置，这大大减少了调整所涉及的工作。如果为一个极其复杂的零件轮廓定义了几个不同的倒角位置，则它们的分配保持稳定，并且可以在熟悉的夹紧过程中顺序执行。这样可以优化加工次数，从而提高竞争能力。现代锥齿轮切削机使高生产率的切削过程成为可能，可以获得合理的齿轮加工质量。这些机床还允许实现复杂的倒角任务，可以精确地表示这里产生的倒角程序，同时倒角刀具的刀具寿命可以很长。

高度复杂需求的模拟

在锥齿轮生产过程中，越来越多的情况下，要求直接在机床上进行倒角功能，并且频率越来越高。实施可以具有不同程度的复杂性，因此可以适当地加以调整，并采用不同的技术方法，所有这些都必须满足一个条件：避免碰撞。倒角刀具和齿槽之间可能会发生碰撞的危险，在这种情况下，对侧可能会损坏。然而，倒角刀具和夹紧装置之间的碰撞情况，也必须加以考虑。这种碰撞情况通常对被动齿轮倒角不太关键。然而，对于倒角的小齿轮，碰撞分析往往是特别重要的。

图2参与倒角任务的所有零件的3D视图

通过对这一复杂任务的仿真，也可以通过倒角刀具的驱动来分析零件/夹紧装置的相关关系。这样的模拟包括三个不同的要素，这三个要素必须事先与特定切齿机的能力兼容：

1.从倒角刀具几何定义入手。倒角刀具由硬质合金条型刀条组成，夹紧在夹持器中。条形刀具可以有各种各样的齿廓形状，与技术角度特别适应需求。为了最小化机器上的安装成本和降低刀具成本，可以使同一种倒角刀条适应尽可能多倒角任务。

2.第二模拟要素包括从倒角材料中确定倒角刀具刃口的合适出口角。必须选择一个出口角，以防止另一个(下一个)毛刺由于倒角加工而发展，而倒角本身也是一个切削操作。在这里，倒角工具的几何形状和刀具在空间中执行的运动都起着一定的作用。要彻底分析倒角任务，必须进行测试，以确定需要多少不同的切削才能完全捕获倒角的区域。必须检查这些刀具的每个位置刀刃的出口角。

当零件轮廓描述精确到可满足要求时，有利于倒角刀具位置的有针对性的优化。目前零件产品的描述越来越多地以数字格式提供，此零件轮廓可以图形交换文件(DXF)的形式作为等高线元素导入模拟。

图3由零件包络和零件齿槽之间的切削区域造成的边缘毛刺

3.第三个模拟要素是特定切齿机的碰撞和运动路径试验。碰撞测试需要参照齿槽中的相对侧面和用于在切齿机中夹紧零件的夹紧装置。在此测试中，倒角工具轨迹以适当的空间扩展表示。当夹紧装置描述精确时，它有助于有针对性地优化无碰撞倒角工具的位置。这个夹紧装置的轮廓是自动生成的Klinelnberg夹紧装置，也可以作为DXF元素导入。对这个倒角任务的测试和碰撞检查可以根据情况定制，例如，机床概念和单个机床类型的机床大小。

机床轴决定柔性

对于螺旋锥齿轮的生产，市场上有不同的机床设计。根据机床设计的不同，可以使用各种倒角选项。就倒角的多功能性而言，可用的机床轴一直起着重要的作用。根据零件大小和夹紧设备的概念，可用的切削路径也会影响倒角任务选项。与旧型号机床比较，新世代的机床显著增加了倒角的功能范围。这一发展反映在这样一个事实中：在现代观念中，彻底实现倒角任务的能力被置于高度重视的基础上。

图4显示为绿色的倒角刀具轨迹

零件倒角的多种方法

倒角面可以不同的方式产生-而且组合也是可能的。这些措施包括：

*对于Klingelnberg的水平铣齿机，只有四个轴可用于倒角操作，采用单切削法，齿根也可以通过在倒角的最后位置转动零件来倒角。

*该方法可应用于Klingelnberg机床上，具有立式机床的概念，可同时使用六个数控轴。在这里，倒角加工是一个连续的过程，通过几个一个又一个的切削过程加工，将大端区域的毛刺去除。图7显示了五个选定位置的结果。这是必要的，因为齿面在轮廓方向上有一个非常明显的曲率，被三个切削点所偏移，而且其中一个零件在背面上有一个特殊的轮廓变化。这需要额外的，非常陡峭的切削过程。最后，间隙根部倒角与最终切削过程中的在每个倒角位置之间都存在一个相互转动过程，刀具从齿槽中移动出来后，通过进给运动重新定位到下一个位置。

图5夹具和零件(红色)的包络轮廓：绿色为倒角位置的碰撞安全范围

*这种多任务切削方法也可以用于Klingelnberg机床上，它具有立式机床的概念，并且能够使用六个同时控制的数控轴。相邻的齿面边缘通过彼此相邻的无数个切口进行倒角。这种方法的特别之处在于倒角刀具不会从一个位置提升到下一个，相反，它沿边缘直接与一个快速的进给运动，执行每一个倒角的位置，切削主要由刀尖圆弧进行。

图6倒角刀刃在齿根处的作用和倒角刀刃的最终形状

新型耦合运动优化碰撞曲线

所提出的所有部件倒角方法都基于连续运动的原理。这具有非常短的辅助时间的优点，因此具备了较短的倒角时间。该连续操作原理需要倒角刀具轴线和部件轴线的旋转的耦合运动。

迄今位置，所使用的用于倒角的所有熟悉的耦合运动都是以这样的方式设置的，即零件侧面朝向倒角刀条移动。这种运动需要相对于倒角叶片的轨迹进行特定的空间扩展。然而，在许多倒角任务中，相对于碰撞情况的轨迹的这种空间扩展是一个关键的挑战。

图7倒角刀具的五个不同位置展成轮廓

图8不同位置倒角刀具展成的齿廓

Klingelnberg因此开发了一种方法来创造这种耦合的运动，使零件的齿面移动远离倒角刀具。这种耦合关系的轨迹的空间扩展有一种明显不同的形式，所需的空间要小得多。因此，使用这种倒角原理可以更好地执行刀具切削过程中的干涉检查工作。

结论

在切齿机上执行倒角任务，看似简单的任务可能是相当复杂的。这一点在切削机上进行倒角的方式的多样性和多样性中很明显，而且在可靠地确定诸如碰撞风险等工艺参数方面也很困难。仿真在这方面提供了宝贵的支持：在模拟过程中确定的机床设置可直接装载到切齿机上，消除制造真正的、无毛刺部件的所有障碍。

图9相同倒角任务的两种可能耦合情况的比较

人们越来越频繁地提供和要求更多通用的解决方案，这反映了直接在铣齿机上执行倒角任务的能力是多么重要。螺旋锥齿轮铣齿后的倒角加工已成为客户的首选。

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