專(zhuān)利名稱(chēng)：用于制造具有錐形齒輪齒的齒輪構(gòu)件的拉削裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于用于制造具有錐形齒輪齒的齒輪構(gòu)件的一拉削裝置和方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)行星齒輪組在負(fù)載下時(shí)，即使是在通常經(jīng)歷的齒動(dòng)噪聲情況中的輕負(fù)載下時(shí)，行星齒輪支座可能偏斜，并且不是完全剛性的行星小齒輪軸承可能發(fā)生輕微的偏移。結(jié)果，在負(fù)載下該行星齒輪組的齒輪不能保持完全平行。換句話(huà)說(shuō)，在實(shí)際運(yùn)行情況下，完全符合嚙合原理的齒輪可能彼此間在一點(diǎn)接觸，該點(diǎn)并不是齒根面中央的中心。
為了改善材料特性，例如強(qiáng)度或剛度，對(duì)齒輪構(gòu)件進(jìn)行熱處理是熟知的方法。在某種情況下，熱處理過(guò)程可以變化或改變齒根面的幾何形狀，其可以引起嚙合的齒輪構(gòu)件的齒間錯(cuò)位。這個(gè)錯(cuò)位，或來(lái)自于行星齒輪支座偏轉(zhuǎn)或來(lái)自于熱處理過(guò)程，可能改變齒輪的齒上的負(fù)荷分配，從而增加齒輪噪音并且降低了使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一制造內(nèi)齒輪構(gòu)件的拉削機(jī)器。該拉削機(jī)器包括具有一中心軸的一拉刀。該拉刀包括僅用于切削多個(gè)齒輪齒的第一側(cè)面部分的第一套拉削齒；和僅用于切削多個(gè)齒輪齒的第二側(cè)面部分的第二套拉削齒。加工多個(gè)齒輪齒以使得每個(gè)齒輪齒的第一和第二側(cè)面部分在第一端部和第二端部之間形成錐形。該拉削機(jī)器也包括使拉刀以一可選速率和一可選方向繞中心軸旋轉(zhuǎn)的電機(jī)。
該拉刀可能也包括能切削多個(gè)齒輪齒的第一側(cè)面和第二側(cè)面的第三套拉削齒。
本發(fā)明也提供了用于加工具有多個(gè)齒輪齒的內(nèi)齒輪的方法。該方法包括提供具有第一套拉削齒和第二套拉削齒的一拉刀，并且提供具有一內(nèi)孔的齒輪毛坯。該拉刀通過(guò)齒輪毛坯的內(nèi)孔加工齒輪齒。當(dāng)拉刀通過(guò)齒輪毛坯的內(nèi)孔時(shí)，拉刀以第一預(yù)定速率旋轉(zhuǎn)，以便第一套拉削齒僅切削各齒的第一側(cè)面部分。當(dāng)拉刀通過(guò)齒輪毛坯的內(nèi)孔時(shí)，拉刀以第二預(yù)定速率旋轉(zhuǎn)，以便第二套拉削齒僅切削各齒的第二側(cè)面部分。
從用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最優(yōu)方式的下列詳細(xì)說(shuō)明并結(jié)合附圖，顯然容易得到本發(fā)明的上述特色和優(yōu)點(diǎn)及其他特色和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的拉削機(jī)器的示意圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的方法制造的內(nèi)齒輪構(gòu)件的透視圖； 圖3a是在拉削成型的第一階段，與圖1中所示的拉削齒嚙合的圖2中齒輪構(gòu)件的局部剖視圖； 圖3b是在拉削成型的第二階段，與圖1中所示的拉削齒嚙合的圖2中齒輪構(gòu)件的局部剖視圖；及 圖3c是在拉削成型的第三階段，與圖1中所示的拉削齒嚙合的圖2中齒輪構(gòu)件的局部剖視圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明所述的拉削機(jī)器6。如以下詳述中所說(shuō)明的一樣，拉削機(jī)器6包括可選擇性地繞軸18旋轉(zhuǎn)拉刀10的電機(jī)8。拉刀10包括脛12、多個(gè)拉削齒14和端部16。該多個(gè)拉削齒14在圖1中未明確圖示出，而是示意性地用一系列環(huán)形肋條或凸緣表示。該領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該懂得包括一凹口(未示出)序列的每個(gè)環(huán)形肋條形成一單獨(dú)拉削齒14。多個(gè)拉削齒14包括第一部分齒20、第二部分齒22和第三部分齒24。
參照?qǐng)D2，圖示了按照本發(fā)明的方法制造的齒輪構(gòu)件26。齒輪構(gòu)件26最好由具有一中心定位孔28的環(huán)形齒輪毛胚加工而成。如以下詳述，拉刀10通過(guò)孔28拉削以加工多個(gè)內(nèi)齒輪齒30。每個(gè)齒輪齒30具有第一端部32、第二端部34、第一側(cè)面36和第二側(cè)面38。該齒輪齒30是錐形的，其意味著第一和第二側(cè)面36、38是不平行的。根據(jù)最優(yōu)方式，第一端部32大致平行于第二端部34，并且第二端部34比第一端部32要寬。第一和第二側(cè)面36、38的錐形結(jié)構(gòu)與平行的第一和第二端部32、34結(jié)合，構(gòu)造成如圖2所示的關(guān)于齒30的梯形橫斷面。
當(dāng)拉刀拉過(guò)孔28切削齒輪齒30時(shí)，齒輪構(gòu)件26最好是被支承的。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，齒輪構(gòu)件26最好是被剛性地支承的，且當(dāng)拉刀10拉過(guò)孔28時(shí)，拉刀10是可選擇性地繞其軸18旋轉(zhuǎn)的。根據(jù)一替換實(shí)施方式，在一非旋轉(zhuǎn)方式中，齒輪構(gòu)件26當(dāng)拉刀10拉過(guò)孔28時(shí)可以旋轉(zhuǎn)。根據(jù)另一個(gè)替換實(shí)施方式，當(dāng)拉刀10拉過(guò)孔28時(shí)，齒輪構(gòu)件26和拉刀10兩者都可以旋轉(zhuǎn)。
圖3a-3c圖解了在齒輪構(gòu)件26加工期間的步驟或階段序列。更確切地說(shuō)，圖3a圖示了第一階段，其中齒輪構(gòu)件26a通過(guò)拉削齒20加工，圖3b圖示了第二階段，其中齒輪構(gòu)件26b通過(guò)拉削齒22加工，和圖3c圖示了第三階段，其中齒輪構(gòu)件26c通過(guò)拉削齒24加工。應(yīng)該意識(shí)到，圖3a-3c的序列的圖示只用于說(shuō)明性的目的，而且這些階段可能按任何順序執(zhí)行。圖3a-3c中所使用的相同的附圖標(biāo)記參見(jiàn)圖1和圖2中的相同元件。例如，被加到附圖標(biāo)記后的后綴“a”是在加工的第一階段期間表示同一類(lèi)元件。同樣地，被加到附圖標(biāo)記后的后綴“b”和“c”是在加工的第二和第三階段期間分別表示同一類(lèi)元件。
參照?qǐng)D3a，圖示了在第一加工階段期間齒輪構(gòu)件26a的一剖面圖。如圖所示，按傳統(tǒng)方式，拉削齒20嚙合第一和第二側(cè)面36a、38a以加工多個(gè)大致成矩形的齒輪齒30a。在第一加工階段期間制造的齒輪齒30a大致是平行的，其意味著每個(gè)齒輪齒30a的第一和第二側(cè)面36a、38a大致是平行的。第一和第二端部32a、34a最好是大致平行的，且基本上具有相同長(zhǎng)度。
參照?qǐng)D3b，圖示了在第二加工階段期間齒輪構(gòu)件26b的一剖面圖。在這階段，拉刀10(如圖1所示)是關(guān)于它的中心軸18(圖1所示)按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的，以便拉削齒22開(kāi)始與每個(gè)齒30b的第二側(cè)面38b嚙合。如圖所示，當(dāng)利用拉削齒22對(duì)第二側(cè)面38b進(jìn)行切削時(shí)，每個(gè)齒30b的第二側(cè)面38b相對(duì)于第一側(cè)面36b變成“錐形”或非平行的形狀。拉刀10旋轉(zhuǎn)速率是可選擇的以控制第二側(cè)面38b的錐度。第一和第二端部32b、34b最好大致平行，并且端部之一(例如，第一端部32b)比另一端部(例如，第二端部34b)更窄。
參照?qǐng)D3c，圖示了在第三加工階段期間齒輪構(gòu)件26c的一剖面圖。在這階段，拉刀10(如圖1所示)是關(guān)于其中心軸18(圖1所示)按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的，以便拉削齒24開(kāi)始與每個(gè)齒30c的第一側(cè)面36c嚙合。如圖所示，當(dāng)利用拉削齒24對(duì)第一側(cè)面36c進(jìn)行切削時(shí)，每個(gè)齒30c的第一側(cè)面36c相對(duì)于第二側(cè)面38c變成“錐形”或非平行的形狀。拉刀10旋轉(zhuǎn)速率是可選擇的以控制第一側(cè)面36c的錐度。第一和第二端部32c、34c最好大致平行，并且端部之一(例如，第一端部32c)比另一端部(例如，第二端部34c)更窄。
除了如圖2所示制造具有矩形齒輪齒的齒輪構(gòu)件外，本發(fā)明的方法也可以應(yīng)用于生產(chǎn)螺旋齒輪構(gòu)件(未圖示)，比如那被用于行星齒輪組的齒輪構(gòu)件。為了生產(chǎn)螺旋齒輪構(gòu)件，螺旋狀的拉刀(未示出)通常僅按一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，而其旋轉(zhuǎn)速率是變化的。
有利的是，按照本發(fā)明制造的齒輪構(gòu)件的錐形幾何形狀能適合于適應(yīng)負(fù)載下的行星齒輪組(未示出)支座的偏轉(zhuǎn)。因此，利用錐形齒輪齒能改進(jìn)行星齒輪組中齒輪構(gòu)件的對(duì)準(zhǔn)性，以便降低齒輪噪聲和增加壽命。同樣地，已經(jīng)很明顯，錐形齒輪齒的幾何形狀適合于適應(yīng)因熱處理過(guò)程產(chǎn)生的齒根面變形。換句話(huà)說(shuō)，齒輪齒可能通過(guò)成一定的錐形以補(bǔ)償熱處理導(dǎo)致的齒根面變形，并改善嚙合的齒輪構(gòu)件的齒的對(duì)準(zhǔn)性。
當(dāng)已經(jīng)對(duì)實(shí)施本發(fā)明的最佳方式進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明時(shí)，那些熟悉本發(fā)明相關(guān)技術(shù)的人員用于實(shí)施本發(fā)明的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施方式均在附加的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于加工具有多個(gè)齒輪齒的內(nèi)齒輪的方法，包括提供一拉刀，具有第一套拉削齒和第二套拉削齒；提供一具有一內(nèi)孔的齒輪毛坯；使所述拉刀通過(guò)所述齒輪毛坯的所述內(nèi)孔；當(dāng)所述拉刀通過(guò)所述齒輪毛坯的所述內(nèi)孔時(shí)，以第一預(yù)定速率旋轉(zhuǎn)所述拉刀，以便第一套拉削齒僅切削多個(gè)齒輪齒的第一側(cè)面部分；及當(dāng)所述拉刀通過(guò)所述齒輪毛坯的所述內(nèi)孔時(shí)，以第二預(yù)定速率旋轉(zhuǎn)所述拉刀，以便第二套拉削齒僅切削多個(gè)齒輪齒的第二側(cè)面部分；其中，所述拉刀旋轉(zhuǎn)充分，以便各齒輪齒的第一和第二側(cè)面部分在第一端部和第二端部之間形成錐形，以致所述端部之一比所述端部的另一個(gè)更窄。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述提供拉刀的步驟包括提供具有第三套拉削齒的拉刀。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，當(dāng)所述拉刀通過(guò)所述齒輪毛坯的所述內(nèi)孔時(shí)，以第三預(yù)定速率旋轉(zhuǎn)所述拉刀，以便第三套拉削齒切削多個(gè)齒輪齒的第一側(cè)面部分和第二側(cè)面部分。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括當(dāng)所述多個(gè)齒輪齒的第一側(cè)面部分被切削時(shí)，在一方向上旋轉(zhuǎn)拉刀，并當(dāng)所述多個(gè)齒輪齒的第二側(cè)面部分被切削時(shí)，在一相反的方向上旋轉(zhuǎn)拉刀。
5.一種構(gòu)制成加工內(nèi)齒輪構(gòu)件的拉刀，包括構(gòu)制成僅切削多個(gè)齒輪齒的第一側(cè)面部分的第一套拉削齒；及構(gòu)制成僅切削多個(gè)齒輪齒的第二側(cè)面部分的第二套拉削齒；其中，所述拉刀加工所述多個(gè)齒輪齒，以便各齒輪齒的第一和第二側(cè)面部分在第一端部和第二端部之間形成錐形，以致所述端部之一比所述端部的另一個(gè)更窄。
6.如權(quán)利要求5所述的拉刀，還包括構(gòu)制成切削多個(gè)齒輪齒的第一側(cè)面部分和第二側(cè)面部分的第三套拉削齒。
7.如權(quán)利要求6所述的拉刀，還包括一脛。
8.如權(quán)利要求7所述的拉刀，還包括一端部。
9.一種制造內(nèi)齒輪構(gòu)件的拉削機(jī)器，包括一限定中心軸的拉刀，包括構(gòu)制成僅切削多個(gè)齒輪齒的第一側(cè)面部分的第一套拉削齒；及構(gòu)制成僅切削多個(gè)齒輪齒的第二側(cè)面部分的第二套拉削齒；其中，所述拉刀加工所述多個(gè)齒輪齒，以便各齒輪齒的第一和第二側(cè)面部分在第一端部和第二端部之間形成錐形，以致所述端部之一比所述端部的另一個(gè)更窄；及一電機(jī)，構(gòu)制成以一可選擇速率和按一可選擇的方向繞著所述中心軸旋轉(zhuǎn)所述拉刀以加工所述錐形側(cè)面部分。
10.如權(quán)利要求9所述的拉削機(jī)器，其中所述拉刀包括構(gòu)制成切削所述多個(gè)齒輪齒的第一側(cè)面和第二側(cè)面部分的第三套拉削齒。
11.如權(quán)利要求10所述的拉削機(jī)器，其中所述拉刀包括一脛。
12.如權(quán)利要求11所述的拉削機(jī)器，其中所述拉刀包括一端部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造內(nèi)齒輪構(gòu)件的拉削機(jī)器。該拉削機(jī)器包括具有中心軸的一拉刀。該拉刀包括僅用于切削多個(gè)齒輪齒的第一側(cè)面部分的第一套拉削齒；和僅用于切削多個(gè)齒輪齒的第二側(cè)面部分的第二套拉削齒。加工該多個(gè)齒輪齒以使得每個(gè)齒輪齒的第一和第二側(cè)面部分在第一端部和第二端部之間形成錐形。該拉削機(jī)器也包括以一可選速率和一可選方向繞中心軸旋轉(zhuǎn)所述拉刀的電機(jī)。還提供了一種用于制造內(nèi)齒輪構(gòu)件的相應(yīng)方法。
文檔編號(hào)B23F21/26GK101085482SQ20071010992
公開(kāi)日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2007年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月6日
發(fā)明者L·施洛特 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作公司