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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zahnradbearbeitungsvorrichtung und auf ein Zahnradbearbeitungsverfahren zum Bearbeiten eines Zahnrades durch eine Schneidbearbeitung durch eine Synchronisierung einer Drehung eines Bearbeitungswerkzeuges mit einer Drehung eines zu bearbeitenden Werkstückes.
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BESCHREIBUNG DES ZUGEHÖRIGEN STANDES DER TECHNIK
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Als eine effektive Maßnahme zum Bearbeiten von sowohl Innenzähnen als auch Außenzähnen durch ein Schneidbearbeiten kann als ein Beispiel eine Bearbeitungsvorrichtung herangezogen werden, die in Patentdokument 1 (
JP H01-159126 A ) offenbart ist. Die Bearbeitungsvorrichtung gemäß dieser herkömmlichen Technologie erzeugt Zahnradzähne durch ein Schneiden mit synchronisierten Drehungen eines Werkstückes und eines Bearbeitungswerkzeuges mit hohen Geschwindigkeiten, und ein Zuführen des Bearbeitungswerkzeuges in einer Drehachsenrichtung des Werkstückes. Das Werkstück ist um eine Drehachse drehbar und das Bearbeitungswerkzeug ist beispielsweise ein Schneidwerkzeug mit einer Vielzahl an Schneidklingenabschnitten, das um eine Drehachse drehbar ist, die mit einem vorbestimmten Winkel relativ zu der Drehachse des Werkstücks geneigt ist, d. h. um eine Drehachse drehbar ist, die einen Schnittwinkel relativ zu der Drehachse des Werkstückes hat.
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Jedoch kann gemäß der herkömmlichen Bearbeitungsvorrichtung, da die Vielzahl an Schneidklingenabschnitten mit dem Werkstück zur gleichen Zeit in Kontakt stehen, der Schneidwiderstand hoch werden, was selbst herbeigeführte Schwingungen bei dem Schneidvorgang erzeugen kann. Dies kann die Zahnflankenliniengenauigkeit verschlechtern (Erzeugung einer Welligkeit der Zahnflankenlinie). Als eine Gegenmaßnahme kann der Durchmesser des Bearbeitungswerkzeuges verringert werden, um die Anzahl an Kontakten der Klingenabschnitte mit dem Werkstück zu verringern. Jedoch kann in einem derartigen Fall die Steifigkeit des Bearbeitungswerkzeuges schlechter werden.
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Demgemäß ist zur Überwindung derartiger Probleme ein Bearbeitungsverfahren in einem Patentdokument 2 (
JP 2005-335061 A ) vorgeschlagen worden, bei dem das Bearbeitungswerkzeug relativ zu dem Werkstück mit einer variablen Zuführgeschwindigkeit in einer Zuführroutenrichtung entlang der Zahnfläche (Zahnoberfläche) bewegt wird. Gemäß diesem Bearbeitungsverfahren ist, da das Intervall zwischen feinen Bearbeitungskratzern entlang der Oberfläche jedes Zahnes unregelmäßig wird, es möglich, ein Geräusch zu reduzieren, das beim Aufeinandertreffen zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück erzeugt wird, d. h. selbst herbeigeführte Schwingungen während des Schneidens. Des Weiteren offenbart ein Patentdokument 3 (
JP 44 68632 B ) ein Einstellverfahren des Schneidwinkels durch ein Bestimmen der Position und des Drehwinkels des Bearbeitungswerkzeuges zum Erzeugen der Innenzahnradzähne durch ein Bearbeiten.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
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Jedoch ist es im Fall des in dem Patentdokument 2 offenbarten Bearbeitungsverfahrens erforderlich, die Zuführgeschwindigkeit des Bearbeitungswerkzeugs relativ zu dem Werkstück zu ändern, wobei das Zuführsteuerverfahren kompliziert wird und es demgemäß schwierig wird, ein Zahnprofil des Zahnrades mit einem hohen Grad an Genauigkeit zu erlangen. Außerdem sind die Klingen des Bearbeitungswerkzeuges für das Bearbeiten gemäß dieser Bearbeitungsvorrichtung so ausgebildet, dass sie das gleiche Profil wie das Profil des Zahnes eines zu bearbeitenden Zahnrades an der Endfläche des Bearbeitungswerkzeuges haben. Es ist hierbei zu beachten, dass, wenn die Ränder der Klingen verschlissen sind, derartige Klingen üblicherweise nach dem Entfernen der verschlissenen Ränder, indem die Klingen geschliffen werden, wiederverwendet werden. Wenn jedoch ein Gesamtbetrag, der durch Schleifen entfernt wird, einen zuvor festgelegten Betrag überschreitet, wird das Profil des Klingenabschnittes unförmig oder deformiert, wodurch ein Problem einer Verschlechterung der Bearbeitungsgenauigkeit erzeugt wird.
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Die vorliegende Erfindung hat die folgenden zwei Aufgaben. Die erste Aufgabe ist es, eine Zahnradbearbeitungsvorrichtung und ein Zahnradbearbeitungsverfahren zum Bearbeiten eines Hochgenauigkeitszahnrades zu schaffen durch ein Schneiden (Trennen) mit synchronisierten Drehungen eines Bearbeitungswerkzeuges und eines zu bearbeitenden Werkstückes. Im Hinblick auf das vorstehend dargelegte Problem ist es die zweiten Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zahnradbearbeitungsvorrichtung und ein Zahnradbearbeitungsverfahren zu schaffen, bei denen eine Bearbeitungsgenauigkeit beim Bearbeiten eines Zahnrades durch Schneiden unter Verwendung eines Bearbeitungswerkzeuges, das mit Bearbeitungsklingen an einer Endfläche des Bearbeitungswerkzeuges ausgebildet ist, bei einem hohen Grad an Genauigkeit über eine lange Lebenszeitdauer beibehalten wird.
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LÖSUNG DER AUFGABEN
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Zahnradbearbeitungsvorrichtung geschaffen zum Bearbeiten von Zahnböden und ersten und zweiten Seitenflächen von Zähnen eines Zahnrads unter Verwendung eines Bearbeitungswerkzeuges, das eine Drehachse hat, die relativ zu einer Drehachse eines Werkstückes geneigt ist, und wobei das Bearbeitungswerkzeug relativ in einer Drehachsenrichtung des Werkstücks zugeführt wird, indem das Bearbeitungswerkzeug synchron zu einer Drehung des Werkstücks gedreht wird. Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung weist Folgendes auf: einen Werkzeugzustandspeicherabschnitt zum Speichern von Werkzeugzuständen, die jeweils eine Position oder eine Stellung des Bearbeitungswerkzeugs relativ zu den Werkstück umfassen und die auf der Basis eines Profils des Bearbeitungswerkzeugs erlangt werden, wobei dieser einen Zahnbodenwerkzeugzustandspeicherabschnitt zum Speichern eines Zahnbodenwerkzeugszustands zum Bearbeiten des Zahnbodens zwischen benachbarten Zähnen des Zahnrads, einen ersten Seitenflächenwerkzeugzustandspeicherabschnitt zum Speichern eines ersten Seitenflächenwerkzeugzustands des Bearbeitungswerkzeugs zum Bearbeiten einer ersten Seitenfläche von einem der benachbarten Zähnen, die dem Boden zugewandt ist, und einen zweiten Seitenflächenwerkzeugzustandspeicherabschnitt hat zum Speichern eines zweiten Seitenflächenwerkzeugzustands des Bearbeitungswerkzeugs zum Bearbeiten einer zweiten Seitenfläche des anderen von benachbarten Zähnen, die dem Zahnboden zugewandt ist; und einen Bearbeitungssteuerabschnitt zum Steuern eines Bearbeitens der Zahnböden, der ersten Seitenflächen und der zweiten Seitenflächen unter jeweiligen Werkzeugzuständen des Bearbeitungswerkzeugs, die in dem Zahnbodenwerkzeugzustandspeicherabschnitt, dem ersten Seitenflächenwerkzeugzustandspeicherabschnitten und dem zweiten Seitenflächenwerkzeugzustandspeicherabschnitt gespeichert sind.
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Gemäß dem vorstehend erläuterten Aufbau wird, da die Zahnböden, die ersten Seitenflächen und die zweiten Seitenflächen von Zähnen eines Zahnrades in Aufeinanderfolge separat bearbeitet werden können, die jeweilige Klinge des Bearbeitungswerkzeuges zum Schneiden von lediglich einem Abschnitt des Zahnes verwendet. Dies kann den Schneidwiderstand verringern und demgemäß die Erzeugung von selbstherbeigeführten Schwingungen reduzieren, um dadurch die Zahnflankenliniengenauigkeit eines Zahnrades zu verbessern (Verringerung der Welligkeit der Zahnflankenlinie).
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung bearbeitet eine Zahnradbearbeitungsvorrichtung Zahnböden und erste und zweite Seitenflächen von Zähnen eines Zahnrads unter Verwendung eines Bearbeitungswerkzeuges, das eine Drehachse hat, die relativ zu einer Drehachse eines Werkstückes geneigt ist, wobei das Bearbeitungswerkzeug relativ in einer Drehachsenrichtung des Werkstücks zugeführt wird, indem das Bearbeitungswerkstück synchron zu einer Drehung des Werkstücks gedreht wird. Ein Profil einer Werkzeugendfläche des Bearbeitungswerkzeugs vor einem Schleifen von Klingen des Bearbeitungswerkzeugs unterscheidet sich von dem Profil der Werkzeugendfläche des Bearbeitungswerkzeugs nach seinem Schleifen. Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung weist Folgendes auf: einen Werkzeugzustandspeicherabschnitt zum Speichern von Werkzeugzuständen, die jeweils eine Position oder eine Stellung des Bearbeitungswerkzeugs relativ zu dem Werkstück umfassen, und die erlangt werden auf der Basis von Profilen der Werkzeugendfläche des Bearbeitungswerkzeugs vor und nach dem Schleifen; und einen Bearbeitungssteuerabschnitt, der ein Bearbeiten der Zahnböden, der ersten Seitenflächen und der zweiten Seitenflächen vor dem Schleifen der Klingen des Bearbeitungswerkzeugs unter jeweiligen Werkzeugzuständen des Bearbeitungswerkzeugs vor dem Schleifen steuert, die in dem Werkzeugzustandspeicherabschnitt gespeichert sind, und das Bearbeiten der Zahnböden, der ersten Seitenflächen und der zweiten Seitenflächen nach dem Schleifen der Klingen des Bearbeitungswerkzeugs unter den Werkzeugzuständen des Bearbeitungswerkzeugs nach dem Schleifen steuert, die in dem Werkzeugzustandspeicherabschnitt gespeichert sind.
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Gemäß dem Aufbau des zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung können optimale Werkzeugzustände des Bearbeitungswerkzeuges vor und nach seinem Schleifen erlangt werden. Daher kann, selbst wenn die Anzahl an Schleifvorgängen zunimmt, die Genauigkeit der Bearbeitung beibehalten werden, und die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeuges kann verbessert werden. Gleichzeitig kann ein hochgradig genaues Zahnrad unter geringen Kosten hergestellt werden.
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Gemäß einem Aspekt des Zahnradbearbeitungsverfahrens der vorliegenden Erfindung ist ein Zahnradbearbeitungsverfahren geschaffen worden zum Bearbeiten von Zahnböden und ersten und zweiten Seitenflächen von Zähnen eines Zahnrads und für Verwendung eines Bearbeitungswerkzeuges, das eine Drehachse hat, die relativ zu einer Drehachse eines Werkstücks geneigt ist, und zum Zuführen des Bearbeitungswerkzeugs relativ in einer Drehachsenrichtung des Werkstücks durch Drehen des Bearbeitungswerkzeugs synchron zu einem Drehen des Werkstücks. Das Zahnradbearbeitungsverfahren weist die folgenden Prozesse auf: einen Zahnbodenwerkzeugzustandsberechnungsprozess zum Berechnen eines Zahnbodenwerkzeugzustandes inklusive einer Position oder einer Stellung des Bearbeitungswerkzeugs relativ zu dem Werkstück für ein Bearbeiten des Zahnbodens zwischen benachbarten Zähnen des Zahnrads; einen ersten Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsprozess zum Berechnen eines ersten Seitenflächenwerkzeugzustands inklusive einer Position oder einer Stellung des Bearbeitungswerkzeugs relativ zu dem Werkstück zum Bearbeiten der ersten Seitenfläche von einem der benachbarten Zähne, die den Zahnboden zugewandt ist; einen zweiten Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsprozess zum Berechnen eines zweiten Seitenflächenwerkzeugzustands inklusive einer Position oder einer Stellung des Bearbeitungswerkzeugs relativ zu dem Werkstück zum Bearbeiten der zweiten Seitenfläche des anderen der benachbarten Zähne, die dem Zahnboden zugewandt ist; und einen Bearbeitungssteuerprozess zum Steuern eines Bearbeitens der Zahnböden, der ersten Seitenflächen und der zweiten Seitenflächen unter den jeweiligen Werkzeugzuständen des Bearbeitungswerkzeugs, die in dem Zahlenbodenwerkzeugzustandberechnungsprozess, dem ersten Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsprozess und dem zweiten Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsprozess jeweils berechnet worden sind.
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Gemäß dem vorstehend erläuterten Verfahren werden, da die Zahnböden, die ersten Seitenflächen und die zweiten Seitenflächen der Zähne des Zahnrades in Aufeinanderfolge separat bearbeitet werden können, die Klingen des Bearbeitungswerkzeuges zum Schneiden von lediglich einem Abschnitt des Zahnes verwendet. Dies kann den Schneidwiderstand verringern und demgemäß die Erzeugung von selbstherbeigeführten Schwingungen reduzieren, um dadurch die Zahnflankenliniengenauigkeit des Zahnrades zu verbessern (Verringerung der Welligkeit der Zahnflankenlinie).
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Zahnradbearbeitungsverfahren geschaffen worden zum Bearbeiten von Zahnböden und erster und zweiter Seitenflächen von Zähnen eines Zahnrades unter Verwendung eines Bearbeitungswerkzeuges, das eine Drehachse hat, die relativ zu einer Drehachse eines Werkstücks geneigt ist, und zum Zuführen des Bearbeitungswerkzeuges relativ in einer Drehachsenrichtung des Werkstückes durch Drehen des Bearbeitungswerkzeuges synchron zu einer Drehung des Werkstücks, wobei ein Profil einer Werkzeugendfläche des Bearbeitungswerkzeugs vor einem Schleifen von Klingen des Bearbeitungswerkzeuges sich von einem Profil der Werkzeugendfläche des Bearbeitungswerkzeugs nach seinem Schleifen unterscheidet. Das Zahnradbearbeitungsverfahren weist die folgenden Prozesse auf: einen Zahnbodenwerkzeugzustandsberechnungsprozess zum Berechnen eines Zahnbodenwerkzeugstandes inklusive einer Position oder einer Stellung des Bearbeitungswerkzeuges relativ zu dem Werkstück zum Bearbeiten des Zahnbodens zwischen benachbarten Zähnen des Zahnrades auf der Basis der jeweiligen Profile der Werkzeugendfläche des Bearbeitungswerkzeuges vor und nach dem Schleifen; einen ersten Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsprozess zum Berechnen eines ersten Seitenflächenwerkzeugzustandes inklusive einer Position oder einer Stellung des Bearbeitungswerkzeuges relativ zu dem Werkstück zum Bearbeiten der ersten Seitenfläche von einem der benachbarten Zähne, die dem Zahnboden zugewandt ist, auf der Basis der jeweiligen Profile der Werkzeugendfläche des Bearbeitungswerkzeuges vor und nach dem Schleifen; einen zweiten Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsprozess zum Berechnen eines zweiten Seitenflächenwerkzeugzustandes inklusive einer Position oder einer Stellung des Bearbeitungswerkzeuges relativ zu dem Werkstück zum Bearbeiten der zweiten Seitenfläche des anderen der benachbarten Zähne, die dem Zahnboden zugewandt ist, auf der Basis der jeweiligen Profile der Werkzeugendfläche des Bearbeitungswerkzeuges vor und nach dem Schleifen; und einen Bearbeitungssteuerprozess zum Steuern eines Bearbeitens der Zahnböden, der ersten Seitenflächen und der zweiten Seitenflächen vor dem Schleifen der Klingen des Bearbeitungswerkzeuges unter den jeweiligen Werkzeugzuständen des Bearbeitungswerkzeuges, die auf der Basis des Profils der Werkzeugendfläche des Bearbeitungswerkzeugs vor dem Schleifen in dem Zahnbodenwerkzeugzustandberechnungsprozess, dem ersten Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsprozess und dem zweiten Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsprozess berechnet worden sind, und zum Steuern eines Bearbeitens der Zahnböden, der ersten Seitenflächen und der zweiten Seitenflächen nach dem Schleifen der Klingen des Bearbeitungswerkzeuges unter den jeweiligen Werkzeugzuständen des Bearbeitungswerkzeuges, die auf der Basis des Profils der Werkzeugendfläche des Bearbeitungswerkzeugs nach dem Schleifen in dem Zahnbodenwerkzeugzustandberechnungsprozess, dem ersten Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsprozess und dem zweiten Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsprozess berechnet worden sind.
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Gemäß dem Verfahren dieses anderen Aspektes der Erfindung können optimale Werkzeugzustände des Bearbeitungswerkzeuges vor und nach dem Schneiden erlangt werden. Daher kann, selbst wenn die Zahl an Schleifvorgängen zunimmt, die Genauigkeit des Bearbeitens beibehalten werden, und die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeuges kann verbessert werden. Gleichzeitig kann ein hochgradig genaues Zahnrad unter geringen Kosten hergestellt werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN
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1A zeigt eine perspektivische Ansicht des gesamten Aufbaus der Zahnradbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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1B zeigt eine Ansicht eines Umrisses eines Aufbaus der in 1A gezeigten Zahnradbearbeitungsvorrichtung und einer Steuervorrichtung.
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2 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Prozesses in der in 1B gezeigten Steuervorrichtung.
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3A zeigt eine Ansicht eines Umrisses des Aufbaus des Bearbeitungswerkzeugs unter Betrachtung in einer Richtung seiner Drehachse von der Werkzeugendflächenseite.
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3B zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht eines Umrisses des Aufbaus des in 3A gezeigten Bearbeitungswerkzeugs unter Betrachtung in einer radialen Richtung.
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3C zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Klinge des in 3B gezeigten Bearbeitungswerkzeuges.
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3D zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Pfeillinien I-I und II-II in 3C.
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4A zeigt eine Ansicht jedes Werkzeugzustandes (a), (b) und (c) der Klinge des Bearbeitungswerkzeuges, wenn ein Zahnboden, eine linke Seitenfläche und eine rechte Seitenfläche der benachbarten Zähne des Zahnrades jeweils durch die in 1A gezeigte Zahnradbearbeitungsvorrichtung bearbeitet wird.
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4B zeigt eine Ansicht jeder Relativposition (a), (b) und (c) zwischen dem Werkstück und dem Bearbeitungswerkzeug, wenn Zahnböden, linke Seitenflächen und rechte Seitenflächen der Zähne des Zahnrades durch die in 1A gezeigte Zahnradbearbeitungsvorrichtung bearbeitet werden.
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5A zeigt eine Relativposition zwischen dem Werkstück und dem Bearbeitungswerkzeug, wenn eine Werkzeugposition in einer Drehachsenrichtung des Bearbeitungswerkzeugs geändert wird.
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5B zeigt eine erste Ansicht eines Bearbeitungszustandes, wenn die Werkzeugposition in seiner axialen Richtung sich ändert.
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5C zeigt eine zweite Ansicht eines Bearbeitungszustandes, wenn die Werkzeugposition in seiner axialen Richtung sich ändert.
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5D zeigt eine dritte Ansicht eines Bearbeitungszustandes, wenn die Werkzeugposition in seiner axialen Richtung sich ändert.
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6A zeigt eine Relativposition zwischen dem Werkstück und dem Bearbeitungswerkzeug, wenn ein Schnittwinkel, der einen Neigungswinkel der Drehachse des Bearbeitungswerkzeuges relativ zu der Drehachse des Werkstückes zeigt, sich ändert.
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6B zeigt eine erste Ansicht eines Bearbeitungszustandes, wenn der Schnittwinkel sich ändert.
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6C zeigt eine zweite Ansicht eines Bearbeitungszustandes, wenn der Schnittwinkel sich ändert.
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6D zeigt eine dritte Ansicht eines Bearbeitungszustandes, wenn der Schnittwinkel sich ändert.
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7A zeigt eine Relativposition zwischen dem Werkstück und dem Bearbeitungswerkzeug, wenn die Position in der Drehachsenrichtung und der Schnittwinkel des Bearbeitungswerkzeuges sich ändern.
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7B zeigt eine erste Ansicht eines Bearbeitungszustandes, wenn die Position in der axialen Richtung und der Schnittwinkel des Bearbeitungswerkzeuges sich ändern.
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7C zeigt eine zweite Ansicht eines Bearbeitungszustandes, wenn die Position in der axialen Richtung und der Schnittwinkel des Bearbeitungswerkzeuges sich ändern.
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8 zeigt ein Flussdiagramm eines anderen Prozesses der in 1B gezeigten Steuervorrichtung.
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9A zeigt eine Ansicht von verschiedenen Bearbeitungszuständen, bei denen durch ein herkömmliches Bearbeitungswerkzeug in Intervallen seines Schleifens bearbeitet wird.
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9B zeigt eine Ansicht von mehreren Bearbeitungszuständen, bei denen durch ein Bearbeitungswerkzeug des Ausführungsbeispiels der Erfindung in Intervallen seines Schleifens bearbeitet wird.
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10A zeigt eine Ansicht des herkömmlichen Bearbeitungswerkzeuges unter Betrachtung von der Werkzeugendflächenseite in der Richtung seiner Drehachse.
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10B zeigt eine Querschnittsansicht der herkömmlichen Bearbeitungswerkzeuges von der Linie A-A in 10A unter Betrachtung in einer Richtung, die senkrecht zu einer axialen Richtung ist.
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11 zeigt eine Ansicht von Kontaktpositionen einer Vielzahl an Klingen des Bearbeitungswerkzeuges mit dem Werkstück in dem X-Y Koordinatensystem in 11A zu dem Zeitpunkt, bei dem das Werkstück durch die Vielzahl an Klingen des Bearbeitungswerkzeuges von 10A bearbeitet wird, wobei fünf Klingen des Bearbeitungswerkzeuges mit der Werkstück in Kontakt stehen.
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12 zeigt eine Ansicht eines Betrags der Schneidtiefe durch die Vielzahl an Klingen, die mit dem Werkstück, wie in 11 gezeigt, in Kontakt stehen, wobei der Betrag der Schneidtiefe anhand der vertikalen Achse dargestellt ist, wobei die horizontale Achse von 11 mit der horizontalen Achse von 12 übereinstimmt.
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13 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung eines Profilfehlers eines Zahnrades, der einem Zahnflankenlinienfehler des Zahnrades entspricht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
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Mechanischer Aufbau der Zahnradbearbeitungsvorrichtung
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist als eine beispielartige Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 ein Fünfachsen-Bearbeitungszentrum als Beispiel veranschaulicht und unter Bezugnahme auf die 1A und 1B erläutert. Anders ausgedrückt hat die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 drei sich miteinander schneidende lineare Achsen (die Achse X, die Achse Y und die Achse Z) und zwei Drehachsen (die Achse A und die Achse C) als die Antriebsachsen.
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Wie dies in den 1A und 1B gezeigt ist, hat die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 ein Bett 10, eine Säule 20, einen Sattel 30, eine Drehhauptspindel 40, einen Tisch 50, einen Neigungstisch 60, einen Drehtisch 70, einen Werkstückhalter 80 und eine Steuervorrichtung 100, etc. Es ist hierbei zu beachten, dass, obwohl dies in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, normalerweise eine bekannte automatische Bearbeitungswerkzeugwechselvorrichtung an der Längsseite des Bettes 10 angeordnet ist.
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Das Bett 10 hat ungefähr eine rechteckige Form und ist am Boden angeordnet. Es ist hierbei zu beachten, dass die Form des Bettes nicht auf die rechtwinklige Form beschränkt ist und eine beliebige Form für dieses angewendet werden kann. Ein Paar an X-Achsen-Führungsschienen 11a und 11b ist an einer oberen Fläche des Bettes 10 angeordnet und erstreckt sich in einer Richtung der Achse X (horizontale Richtung) parallel zueinander, und die Säule 20 ist entlang der Führungsschienen 11a und 11b gleitfähig. Des Weiteren ist eine (nicht gezeigte) X-Achsen-Kugelspindel (Kugelumlaufspindel) an dem Bett 10 (auf dem Bett 10) zwischen dem Paar an X-Achsen-Führungsschienen 11a und 11b angeordnet zum Antreiben der Säule 20 in der Richtung der Achse X. Ein X-Achsen-Motor 11c (sh. 1B) ist zum drehenden Antreiben der X-Achsen-Kugelspindel vorgesehen.
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Ein Paar an X-Achsen-Führungsnuten 21a und 21b ist an der Bodenfläche der Säule 20 so vorgesehen, dass sich diese in der Richtung der Achse X erstrecken und zueinander parallel sind. Das Paar an X-Achsen-Führungsschienen 11a und 11b ist in das Paar an X-Achsen-Nuten 21a und 21b durch Kugelführungen 22a und 22b so eingeführt, dass die Säule 20 in der Richtung der Achse X relativ zu dem Bett 10 bewegbar ist. Die Bodenfläche der Säule 20 steht im engen Kontakt mit der oberen Fläche des Bettes 10.
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Des Weiteren ist ein Paar an Y-Achsen-Führungsschienen 23a und 23b an einer Seitenfläche (Gleitfläche) der Säule 20, die parallel zu der Achse X ist, angeordnet und erstreckt sich in einer Richtung der Achse Y (vertikale Richtung) parallel zueinander, und der Sattel 30 ist entlang der Y-Achsen-Führungsschienen 23a und 23b angeordnet und gleitfähig. Des Weiteren ist eine (nicht gezeigte) Y-Achsen-Kugelspindel an der Säule 20 zwischen dem Paar an Y-Achsen-Führungsschienen 23a und 23b angeordnet zum Antreiben des Sattels 30 in der Richtung der Achse Y. Ein Y-Achsen-Motor 23c ist vorgesehen, um die Y-Achsen-Kugelspindel drehend anzutreiben.
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Ein Paar an Y-Achsen-Führungsnuten 31a und 31b ist an der Seitenfläche 30a des Sattels 30 so vorgesehen, dass sie der Gleitfläche 20a der Säule 20 zugewandt sind, sich in der Richtung der Achse Y erstrecken und zueinander parallel sind. Das Paar an Y-Achsen-Führungsschienen 23a und 23b ist in das Paar an Y-Achsen-Führungsnuten 31a und 31b so eingeführt, dass der Sattel 30 in der Richtung der Achse Y relativ zu der Säule 20 bewegbar ist. Die Seitenfläche 30a des Sattels 30 steht in engem Kontakt mit der Gleitfläche 20a der Säule 20.
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Die Drehhauptspindel 40 ist in dem Sattel 30 drehbar gestützt und wird durch den Hauptspindelmotor 41 angetrieben, der in dem Sattel 30 untergebracht ist, und stützt auf diesem das Bearbeitungswerkzeug 42. Das Bearbeitungswerkzeug 42 wird durch den Werkzeughalter 43 gestützt und ist an dem Endstückende der Drehhauptspindel 40 fixiert. Das Bearbeitungswerkzeug 42 wird im Ansprechen auf die Drehung der Drehhauptspindel 40 gedreht. Des Weiteren ist das Bearbeitungswerkzeug 42 in der Richtung der Achse X und in der Richtung der Achse Y relativ zu dem Bett 10 im Ansprechen auf die jeweiligen Bewegungen der Säule 20 und des Sattels 30 bewegbar. Die Details des Aufbaus des Bearbeitungswerkzeugs 42 sind nachstehend erläutert.
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Des Weiteren ist ein Paar an Z-Achsen-Führungsschienen 12a und 12b an einer oberen Fläche des Bettes 10 angeordnet und zwar in einer Richtung in einer Achse Z (horizontale Richtung) senkrecht zu der Richtung der Achse X und parallel zueinander, und der Tisch 50 ist gleitfähig entlang der Führungsschienen 12a und 12b. Des Weiteren ist eine (nicht gezeigte) Z-Achsen-Kugelspindel an dem Tisch 50 zwischen dem Paar an Z-Achsen-Führungsschienen 12a und 12b angeordnet, um den Tisch 50 in der Richtung der Achse Z anzutreiben. Ein Z-Achsen-Motor 12c ist vorgesehen, um die Z-Achsen-Kugelspindel drehend anzutreiben.
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Der Tisch 50 ist an dem Paar an Z-Achsen-Führungsschienen 12a und 12b so vorgesehen, dass er sich in der Richtung der Achse Z relativ zu dem Bett 10 bewegen kann. Ein Paar an Neigungstischstützabschnitten 63 ist an der oberen Fläche des Tisches 50 vorgesehen zum Stützen des Neigungstisches 60, und der Neigungstisch 60 ist an den Neigungstischstützabschnitten 63 so vorgesehen, dass er um eine Achse A drehen (schwenken) kann (horizontale Richtung). Der Neigungstisch 60 wird durch einen A-Achsen-Motor 61 angetrieben (gedreht), der in dem Tisch 50 untergebracht ist.
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Der Drehtisch 70 ist an dem Neigungstisch 60 um eine Achse C, die unter rechten Winkeln zur Achse A steht, drehend vorgesehen. Ein Werkstückhalter 80 zum Halten des Werkstückes W ist an dem Drehtisch 70 vorgesehen, und der Drehtisch 70 wird durch einen C-Achsenmotor 62 zusammen mit dem Werkstück W und dem Werkstückhalter 80 gedreht.
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Die Steuervorrichtung 100 hat einen Werkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101, einen Werkzeugzustandsspeicherabschnitt 103 und einen Bearbeitungssteuerabschnitt 102, etc. Es ist hierbei zu beachten, dass der Werkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101 und der Bearbeitungssteuerabschnitt 102 separat durch individuelle Hardware jeweils ausgebildet sein kann oder so aufgebaut sein kann, dass die jeweiligen Funktionen unter Verwendung von Software ausgeführt werden.
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Obgleich die Einzelheiten des Werkzeugzustandsberechnungsabschnittes 101 nachstehend erläutert sind, ist hierbei zu beachten, dass der Werkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101 grundsätzlich einen Zahnbodenwerkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101a, der einen Werkzeugzustand inkl. einer Position oder einer Stellung des Bearbeitungswerkzeuges 240 relativ zu dem Werkstück W zum Bearbeiten von Zahnböden von Zähnen eines zu bearbeitenden Zahnrades berechnet, und einen Seitenflächenwerkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101b hat, der den Werkzeugzustand inkl. einer Position oder einer Stellung des Bearbeitungswerkzeuges 42 relativ zu dem Werkstück W zum Bearbeiten von ersten und zweiten Seitenflächen der Zähne des zu bearbeitenden Zahnrades berechnet.
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Der Werkzeugzustandsspeicherabschnitt 103 speichert die Werkzeugzustände, die durch den Werkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101 berechnet worden sind, das heißt der Werkzeugzustandsspeicherabschnitt 103 hat einen Zahnbodenwerkzeugzustandsspeicherabschnitt 103a, der einen Zahnbodenwerkzeugzustand speichert, der durch den Zahnbodenwerkzeugzustandberechnungsabschnitt 101a berechnet wird zum Bearbeiten des Zahnbodens zwischen benachbarten Zähnen des zu bearbeitenden Zahnrades, und einen Seitenflächenwerkzeugzustandsspeicherabschnitt 103b, der Seitenflächenwerkzeugzustände speichert, die durch den Seitenflächenwerkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101b berechnet werden zum Bearbeiten der jeweiligen Seitenflächen, die einander zugewandt sind, von den benachbarten Zähnen des zu bearbeitenden Zahnrades. Die jeweiligen Seitenflächen sind nachstehend als erste und zweite Seitenflächen bezeichnet. Es ist hierbei zu beachten, dass der Seitenflächenwerkzeugzustandspeicherabschnitt 103b einen ersten Seitenflächenwerkzeugzustandspeicherabschnitt, der einen ersten Seitenflächenwerkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeuges 42 relativ zu dem Werkstück B zum Bearbeiten der ersten Seitenfläche von einem der benachbarten Zähne, die dem Zahnboden zugewandt sind, und einen zweiten Seitenflächenwerkzeugzustandspeicherabschnitt hat, der einen zweiten Seitenflächenwerkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeugs 42 relativ zu dem Werkstück W speichert zum Bearbeiten der zweiten Seitenfläche von dem Anderen der benachbarten Zähne, die dem Zahnboden zugewandt sind.
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Der Bearbeitungssteuerabschnitt 102 steuert den Hauptspindelmotor 41 so, dass das Bearbeitungswerkzeug 42 sich dreht, und steuert den X-Achsen-Motor 11c, den Z-Achsen-Motor 12c, den Y-Achsen-Motor 23c, den A-Achsen-Motor 61 und den C-Achsen-Motor 62, um das Werkstück W und das Bearbeitungswerkzeug 42 entlang der Achse X und der Achse Z, der Achse Y und um die Achse A und die Achse C jeweils relativ zu bewegen, wodurch die Schneidtätigkeit des Werkstückes W ausgeführt wird. Anders ausgedrückt, wenn ein Schrägzahnrad an einer Außenumfangsfläche eines zylindrischen Werkstückes W ausgebildet wird, steuert der Bearbeitungssteuerabschnitt 102 so, dass das Bearbeitungswerkzeug 42 und das Werkstück W sich synchron zueinander in der gleichen Richtung im Ansprechen auf ein Verhältnis der Zähnezahl eines Zahnrades drehen, wobei jeder Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeuges 42 relativ zu dem Werkstück W beibehalten wird, der durch den Zahnbodenwerkzeugzustandspeicherabschnitt 103a und den Seitenflächenwerkzeugzustandspeicherabschnitt 103b gespeichert wird. Dann wird, indem das Bearbeitungswerkzeug 42 in einer Drehrichtung um Achse C (die Achse, die anhand Lb in 4b etc. gezeigt ist) des Werkstückes W zugeführt wird und indem eine Drehung erfolgt im Ansprechen auf den Schrägwinkel (Helixwinkel) des Schrägzahnrades bei dem Zuführen in der Drehrichtung der Achse C, der Axialmittenabstand zwischen der Drehachse Lb des Werkstückes W und der Drehachse L der Endfläche 42a des Bearbeitungswerkzeuges 42 (siehe 4B, wobei die Drehachse L der Endfläche 42A des Bearbeitungswerkzeuges 42 nachstehend als „Bearbeitungswerkzeugachse L” bezeichnet ist) allmählich verkürzt, um das Bearbeiten des Bearbeitungswerkstücks 42 auszuführen. Gemäß diesem Schneiden (Bearbeiten) werden zuerst die Zahnböden zwischen den Zähnen des Zahnrades bearbeitet, werden dann die ersten Seitenflächen der Zähne des Zahnrades bearbeitet und werden schließlich die zweiten Seitenflächen der Zähne des Zahnrades bearbeitet. Dieses Bearbeiten kann bei dem Bearbeiten von Innenzähnen an einer Innenumfangsfläche des zylindrischen Werkstückes W ebenfalls angewendet werden.
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Bearbeitungswerkzeug
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Gemäß der vorstehend erläuterten Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 werden Zahnradzähne ausgebildet, indem das Bearbeitungswerkzeug 42 und das Werkstück W mit einer hohen Geschwindigkeit synchron zueinander gedreht werden, wobei das Bearbeitungswerkzeug 42 in der Drehachsenrichtung des Werkstückes W zugeführt wird, um die Schneidtätigkeit auszuführen. Wie dies in 10a gezeigt ist, wird gemäß einem herkömmlichen Schneidverfahren durch die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 bei der Schneidtätigkeit ein Bearbeitungswerkstück 420 verwendet, das eine Vielzahl an Klingen 420a hat, die einen gleichen Abstand separat voneinander haben und das gleiche Profil wie der Zahn „g” eines zu bearbeitenden Zahnrades G haben (wie dies in 13 gezeigt ist). Wie dies in 11 gezeigt ist, sind Abschnitte jeder Klinge 420a in zwei Arten eingeteilt im Hinblick auf die Kontaktposition mit dem Werkstück W, wobei eine Art an Abschnitt der Klinge 420a mit dem Werkstück W bei annähernd der gesamten Länge der Klinge 420a in Kontakt steht (eine Fläche „A”, die durch eine Strichpunktlinie mit einem Punkt umschlossen ist), und eine andere Art an Abschnitt, der mit dem Werkstück W an einem Rand der Klinge 420a in Kontakt steht (eine Fläche „B”, die durch eine Strichpunktlinie mit zwei Punkten umschlossen ist).
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Des Weiteren ist, wie dies in 12 gezeigt ist, der Betrag der Schneidtiefe relativ zu dem Werkstück W, der der Klinge 420a des Bearbeitungswerkzeuges 420 verliehen wird, größer in dem Fall eines Kontaktes mit dem Werkstück W an dem Rand der Klinge 420a als in dem Fall eines Kontaktes mit dem Werkstück W an annähernd der gesamten Länge der Klinge 420a. Anders ausgedrückt wird der Schneidwiderstand, der durch den Kontakt mit dem Werkstück W an den Rand der Klinge 420a erzeugt wird, größer als der Schneidwiderstand, der durch den Kontakt mit dem Werkstück W an annähernd der gesamten Länge der Klinge 420a erzeugt wird. Demgemäß wird eine selbstherbeigeführte Schwingung mit Leichtigkeit bei der Schneidtätigkeit erzeugt und die Zahnflankenliniengenauigkeit (Zahnwelligkeit) das heißt wie in 13 gezeigt der Durchschnittswert der Oberflächenrauhigkeit (Zahnradfeder) an beiden Seitenflächen „sr” und „sl” in einer Umfangsrichtung d1 des Zahnes „g” des Zahnrades, gemittelt in einer axialen Richtung, kann sich verschlechtern.
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Des Weiteren ist, wie dies in 10B gezeigt ist, der Außendurchmesser der Klingenendstückfläche jeder Klinge 420a des Bearbeitungswerkzeuges 420 an der Basisendseite des Bearbeitungswerkzeuges 420 kleiner. Anders ausgedrückt hat die Klingenendstückfläche jeder Klinge 420a einen Frontfreiwinkel (sog. Hinterschleifwinkel oder Entlastungswinkel) b, und des Weiteren ist die Klingenbreite zwischen den Seitenflächen 420b jeder Klinge 420a des Bearbeitungswerkzeuges 420 an der Basisendseite des Bearbeitungswerkzeuges 420 kleiner. Anders ausgedrückt haben die Seitenflächen 420b jeder Klinge 420a einen Seitenfreiwinkel (nicht gezeigt). Es ist jedoch zu beachten, dass, da der Seitenfreiwinkel im Vergleich zu dem vorderen Freiwinkel (Frontfreiwinkel) sehr gering ist, das heißt, da die Seitenflächen 420b der Klinge 420a eine Form mit geringem Neigungswinkel relativ zu der Bearbeitungswerkzeugachse L haben, der Abstand zwischen den Seitenflächen 420b und dem Werkstück B während des Schneides des Werkstückes gering wird, und wenn sich die Klinge 420a aufgrund des Schneidwiderstandes verformt, können die Seitenflächen mit Leichtigkeit mit dem Werkstück W in Beeinträchtigung gelangen. Somit kann sich die Genauigkeit der Zahnflankenlinie noch weiter verschlechtern.
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Demgemäß wird bei der Schneidtätigkeit durch die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie dies in 3A gezeigt ist, ein Bearbeitungswerkzeug 42 angewendet, das eine Vielzahl an Klingen 42a hat, die jeweils eine Zahnbreite haben, die geringer als die Zahnbreite des zu bearbeitenden Zahnrades ist, und die jeweils mit einem gleichen Abstand (gleiche Teilung) getrennt voneinander angeordnet sind. Das Profil des Bearbeitungswerkzeuges 42 unter Betrachtung von der Bearbeitungswerkzeugachse L ist so ausgebildet, dass es das gleiche Profil wie der Zahn ist, um mit dem zu bearbeitenden Zahnrad überein zu stimmen, und in diesem Ausführungsbeispiel ist es so ausgebildet, dass es das gleiche gekrümmte Evolventenprofil hat. In 3B ist die Klinge 42a des Bearbeitungswerkzeuges 42 an der Seite der Werkzeugendfläche 42A so vorgesehen, dass ein Neigungswinkel „a” relativ zu einer Ebene geneigt ist, die senkrecht zu der Bearbeitungswerkzeugachse L ist, und sie ist an der Seite der Werkzeugumfangsfläche 42B so vorgesehen, dass ein vorderer (normaler) Freiwinkel (Frontfreiwinkel) „b” relativ zu der geraden Linie geneigt ist, die parallel zu der Bearbeitungswerkzeugachse L ist. Des Weiteren ist, wie dies in 3 gezeigt ist, ein Seitenfreiwinkel „α” der relativ zu der geraden Linie geneigt ist, die zu der Bearbeitungswerkzeugachse L parallel ist, an der Seite der Seitenfläche der Klinge 42a vorgesehen. Anders ausgedrückt ist die Zahnbreite der Klinge 42a so ausgebildet, dass sie zu der Basisendseite des Bearbeitungswerkzeuges 42 hin kleiner wird.
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Anders ausgedrückt ist, wie dies in 3D gezeigt ist, das Profil der Zahnendfläche (das Profil unter Betrachtung einer Richtung einer Pfeillinie I-I in 3C), das durch die durchgehende Linie gezeigt ist, die die Klinge 42a des Bearbeitungswerkzeuges 42 unter Betrachtung von der Seite der Endfläche 42A in der Richtung der Bearbeitungswerkzeugachse L zeigt, derart ausgebildet, dass ein gekrümmtes Evolventenprofil und die Höhe (H) des Zahnes fixiert sind und die Klingenendstückbreite Wea schmaler als die Breite Web an einer Position „h” ist und die Klingenbodenbreite Wba breiter als die Breite Wbb an einer Position „h” ist im Vergleich zu dem Querschnittsprofil (unter Betrachtung aus einer Richtung einer Pfeillinie B-B in 3C), das durch eine Strichpunktlinie mit einem Punkt gezeigt ist, die die Klinge 42a des Verarbeitungswerkzeuges 42 beispielsweise unter Betrachtung aus einer Richtung, die senkrecht zu der Werkzeugachsenlinie L ist, zeigt, an einer Position „h” von der Endfläche 42A in der Bearbeitungswerkzeugachsenlinie L. Das Profil der Klinge 42a des Bearbeitungswerkzeuges 42 hat eine ähnliche Form wie das Profil der Klinge 420a des Bearbeitungswerkzeuges 420, das wie vorstehend erläutert bei einer herkömmlichen Schneidtätigkeit verwendet wird. Jedoch ist der Unterschied gegenüber der herkömmlichen Klinge 420a, dass die Klingenendstückbreiten Wea und Web und die Klingenbodenbreiten Wba und Wbb der Klinge 41a des Bearbeitungswerkzeuges 42 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das bei der Schneidtätigkeit angewendet wird, so ausgebildet sind, dass sie kleiner als die entsprechenden Zahnbreiten des zu bearbeitenden Zahnrades sind.
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Des Weiteren steuert, wie dies in 4A gezeigt ist, die Steuervorrichtung 100 zum Bearbeiten unterschiedlicher Abschnitte des Zahnes „g” des Zahnrades G in Aufeinanderfolge. Anders ausgedrückt wird bei der Steuerung der Steuervorrichtung 100 der Zahnboden „gb” des Zahnes „g” des Zahnrades G bearbeitet, wie dies bei dem Schritt (a) von 4A gezeigt ist, wird als nächstes die erste Seitenfläche „sl” (in der Zeichnung die linke Seitenfläche) des Zahnes „g” bearbeitet, wie dies bei dem Schritt (e) wie dies in 4A gezeigt ist, und wird schließlich die zweite Seitenfläche „sr” (in der Zeichnung die rechte Seitenfläche) des Zahnrades „g” bearbeitet, wie dies bei dem Schritt (c) in 4A gezeigt ist. Es ist hierbei zu beachten, dass die Aufeinanderfolge geändert werden kann, beispielsweise derart, dass die erste Seitenfläche „sl” nach dem Bearbeiten der zweiten Seitenfläche „sr” bearbeitet werden kann. Gemäß dieser Steuerung zum Bearbeiten schneidet die Klinge 42a des Bearbeitungswerkzeuges 42 einen Abschnitt des Zahnes „g” des Zahnrades G, und dadurch kann der Schneidwiderstand reduziert werden, was die Erzeugung von selbst herbeigeführten Schwingungen unterdrückt, so dass die Genauigkeit (die Verringerung der Welligkeit) der Zahnflankenlinie des Zahnrades G verbessert werden kann.
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Die Steuervorrichtung 100 steuert das Einstellen der Position oder dergleichen des Bearbeitungswerkzeugs 42 zu den jeweiligen Werkzeugzuständen, die zuvor für das jeweilige Bearbeiten des Zahnbodens, der linken Seitenfläche und der rechten Seitenfläche des Zahnes „g” gespeichert worden sind, das heißt, zu der Werkzeugposition in der axialen Richtung der Werkzeugachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 (nachstehend ist diese als „Axialrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeug 42” bezeichnet) und des Schnittwinkels, der eine Winkeldifferenz zwischen dem Helixwinkel (Schrägwinkel) des Zahnes „g” des zu bearbeitenden Zahnrades G und dem Helixwinkel (Schrägwinkel) der Klinge 42h des Bearbeitungswerkzeuges 42 ist (nachstehend ist dieser „Schnittwinkel” des Bearbeitungswerkzeugs 42” bezeichnet). Es ist hierbei zu beachten, dass zusätzlich zu den vorstehend erläuterten Werkzeugzuständen eine Umfangsposition des Bearbeitungswerkzeuges relativ zu dem Werkstück W um die Drehachse Lw des Werkstückes W Gegenstand des Werkzeugzustandes sein kann. Die Steuervorrichtung 100 ändert bei der Bearbeitung eines Zahnrades zumindest eine Position von der Axialrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeuges 42 und der Umfangsposition des Bearbeitungswerkzeuges 42 relativ zu dem Werkstück W um die Drehachse Lw des Werkstückes W.
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Anders ausgedrückt ändert bei der Zahnbodenbearbeitung die Steuervorrichtung 100 die Position oder dergleichen des Bearbeitungswerkzeuges 42, wie dies bei dem Schritt (a) von 4B gezeigt ist, so, dass die Axialrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeuges 42 nicht versetzt ist, das heißt sozusagen, dass der Schnittpunkt P zwischen der Werkzeugendfläche 42A des Bearbeitungswerkzeugs 42 und der Werkzeugachse L sich an der Drehachse Lb des Werkstückes W befindet (ein Versetzbetrag von 0), und dass der Schnittwinkel des Bearbeitungswerkzeuges 42 zu dem Winkel θp wird. Bei der Flächenbearbeitung der linken Seite (erste Seite) ändert die Steuervorrichtung 100 die Position oder dergleichen des Bearbeitungswerkzeugs 42, wie dies bei dem Schritt (b) von 4B gezeigt ist, so, dass die Axialrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeuges 42 um einen Abstand „+c” in der Richtung der Werkzeugachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 versetzt ist (Versetzbetrag „+c”) und dass der Schnittwinkel des Bearbeitungswerkzeugs 42 zu dem Winkel θq wird.
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Bei dem Flächenbearbeiten an der rechten Seite (zweite Seite) ändert die Steuervorrichtung 100 die Position oder dergleichen des Bearbeitungswerkzeugs 42, wie dies bei dem Schritt (c) wie dies in 4B gezeigt ist, so, dass die Axialrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeuges 42 um einen Abstand „–c” in der Richtung der Werkzeugachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 versetzt wird (Versetzbetrag „–c”) und dass der Schnittwinkel des Bearbeitungswerkzeuges 42 zu dem Winkel θr wird. Da jedoch das Profil der Klinge 42a des Bearbeitungswerkzeuges 42 einen Profilfehler relativ zu dem Gestaltungswert hat, ist es möglich, dass der Bearbeitungszustand sich verschlechtern kann, das heißt ein Profilfehler des bearbeiteten Zahnes wird groß, selbst wenn der Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeugs 42 relativ zu dem Werkstück W auf den Werkzeugzustand gesetzt ist, der zuvor erlangt und gespeichert worden ist. Demgemäß haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung untersucht, wie sich der Bearbeitungszustand ändert, wenn sich der Werkzeugzustand ändert.
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Beispielsweise wurde, wie dies in 5A gezeigt ist, das Werkstück W in drei Fällen bearbeitet, das heißt in einem Fall, bei dem die Axialrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeuges 42 an der Drehachse Lg des Werkstücks W angeordnet ist (Versetzbetrag „0”), in einem Fall, bei dem die Axialrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeuges 42 um einen Abstand „+d” in der Richtung der Werkzeugachse L des Bearbeitungswerkzeuges 42 versetzt ist (Versetzbetrag +d”), und in einem Fall, bei dem die Axialrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeuges 42 um einen Abstand „–d” in der Richtung der Werkzeugachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 versetzt ist. Die Ergebnisse des Bearbeitungszustandes des Werkstückes W in den drei Fällen sind in 5B, 5C und 5D jeweils aufgezeigt. Es ist hierbei zu beachten, dass die durchgehende Linie E in den Zeichnungen eine gerade Linie repräsentiert, die aus der Evolventenkurve des Zahnes „g” des Zahnrades bei der Gestaltung umgewandelt ist. Der gepunktete Abschnitt „D” zeigt den abgeschnittenen und entfernten Bereich des Werkstückes W.
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Wie dies in 5B gezeigt ist, wird der Zahn des Zahnrades, der mit dem Versatzbetrag „0” bearbeitet wird, so bearbeitet, dass er ein Profil hat, das ähnlich der Evolventenkurve bei der Gestaltung ist. Jedoch wird, wie dies in 5C gezeigt ist, der Zahn, der mit dem Versetzbetrag „+d” bearbeitet wird, so bearbeitet, dass er ein Profil hat, das von dem Profil der Evolventenkurve bei der Gestaltung in einer nach rechts weisenden Richtung in der Zeichnung (Pfeilrichtung der gestrichelten Linie) abweicht, das heißt in der Richtung des Uhrzeigersinns in einem Teilkreis abweicht. Wie dies in 5D gezeigt ist, wird der Zahn, der mit dem Versetzbetrag „–d” bearbeitet wird, so bearbeitet, dass er ein Profil hat, das von dem Profil der Evolventenkurve bei der Gestaltung in einer nach links weisenden Richtung in der Zeichnung (Pfeilrichtung mit gestrichelter Linie) abweicht, das heißt in einer Richtung des Gegenuhrzeigersinns in einem Teilkreis abweicht. Somit kann das Profil des Zahns des Zahnrades in einer Teilkreisrichtung versetzt werden, indem die Position der Richtung der Werkzeugachse L des Bearbeitungswerkzeuges 42 geändert wird.
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Des Weiteren wurde, wie dies in 6A gezeigt ist, das Werkstück W in drei Fällen bearbeitet, in denen die Schnittwinkel des Bearbeitungswerkzeuges 42 den Winkel θa, θb und θc jeweils betrugen, wobei die Beziehung zwischen den Werten so festgelegt ist, dass gilt: θa > θb > θc. Die Ergebnisse des Bearbeitungszustandes des Werkstückes W in diesen drei Fällen sind in den 6B, 6C und 6D gezeigt. Jedoch wurde, wie dies in 6B gezeigt ist, der Zahn, der mit dem Schnittwinkel „θa” bearbeitet wurde, so bearbeitet, dass er ein Profil hat, das ähnlich dem Profil der Evolventenkurve bei der Gestaltung ist. Andererseits wurde, wie dies in 6C gezeigt ist, bei dem Zahn des Zahnrades, der mit dem Schnittwinkel „θb” bearbeitet wurde, die Breite des Zahnendstückes in einer Teilkreisrichtung (Richtung des durchgehenden Pfeiles) relativ zu der Evolventenkurve bei der Gestaltung verschmälert (schmal gestaltet), und die Breite des Zahnfußes wurde in der Teilkreisrichtung (Richtung mit durchgehenden Pfeil) vergrößert. Des Weiteren wurde, wie dies in 6D gezeigt ist, bei dem Zahn des Zahnrades, das mit dem Schnittwinkel „θc” bearbeitet wurde, die Breite des Zahnendstückes in einer Teilkreisrichtung (Richtung mit durchgehendem Pfeil) relativ zu der Evolventenkurve bei der Gestaltung schmaler gestaltet (verengt), und die Breite des Zahnfußes wurde in der Teilkreisrichtung (Richtung mit durchgehendem Pfeil) weiter vergrößert. Somit kann das Profil des Zahnes des Zahnrades im Hinblick auf die Breite des Zahnendstückes (Zahnspitze) in der Teilkreisrichtung und die Breite des Zahnfußes in der Teilkreisrichtung geändert werden, indem der Schnittwinkel des Bearbeitungswerkzeuges 42 geändert wird.
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Des Weiteren wurde, wie dies in 7A gezeigt ist, das Werkstück W in einem Fall bearbeitet, bei dem die Axialrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeuges 42 nicht versetzt ist, des heißt sozusagen dass der Schnittpunkt P zwischen der Werkzeugendfläche 42A des Bearbeitungswerkzeugs 42 und der Werkzeugachse L sich an der Drehachse Lw des Werkstückes W befindet (Versetzbetrag „0”) und der Schnittwinkel des Bearbeitungswerkzeuges 42 wird zu dem Winkel θa, und in einem Fall bearbeitet, bei dem der Schnittpunkt P in einer Richtung der Werkzeugachse L um einen Abstand +d versetzt ist (Versetzbetrag „+d”), und der Schnittwinkel des Bearbeitungswerkzeuges 42 den Winkel „θb” hat. Die Ergebnisse des Bearbeitungszustandes des Werkstückes W in diesen Fällen sind in 7B und 7C gezeigt.
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Wie dies in 7B gezeigt ist, wurde der Zahn des Zahnrades, der mit dem Versetzbetrag „0” und mit dem Schnittwinkel „θa” bearbeitet wurde, so bearbeitet, dass er ein Profil hat, das ähnlich der Evolventenkurve bei der Gestaltung ist. Jedoch wurde, wie dies in 7C gezeigt ist, der Zahn, der mit dem Versetzbetrag „+d” und mit dem Schnittwinkel „θb” bearbeitet wurde, so bearbeitet, dass er ein Profil hat, das von dem Profil in der Evolventenkurve bei der Gestaltung in einer nach rechts weisenden Richtung der Zeichnung abweicht (in Richtung des Pfeils mit gestrichelter Linie), das heißt in einer Richtung des Uhrzeigersinns in einem Teilkreis abweicht, und er wurde so bearbeitet, dass die Breite der Zahnspitze (Zahnendstück) in der Teilkreisrichtung (Richtung mit durchgehendem Pfeil) eng (schmal) gestaltet ist und die Breite des Zahnfußes in der Teilkreisrichtung (Richtung mit durchgehendem Pfeil) vergrößert gestaltet ist. Demgemäß können das Profil des Zahnes des Zahnrads im Hinblick auf seinen Versatz in der Teilkreisrichtung, die Breite der Zahnspitze (Zahnendstück) in der Teilkreisrichtung und die Breite des Zahnfußes und der Teilkreisrichtung geändert werden, indem die Achsenrichtung des Bearbeitungswerkzeuges 42 und der Schnittwinkel des Bearbeitungswerkzeuges 42 geändert werden. Wie dies vorstehend erläutert ist, führt die Steuervorrichtung 100 die Bearbeitung aus zum Erlangen des optimalen Werkzeugzustandes des Bearbeitungswerkzeuges 42, um einen ausgezeichneten Bearbeitungszustand für sowohl den Zahnboden, die linke Seitenfläche als auch die rechte Seitenfläche bei der Bearbeitung des Zahnes „g” zu erlangen. Der Prozess der Steuervorrichtung 100 ist nachstehend erläutert.
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Prozess durch den Werkzeugzustandsberechnungsabschnitt der Steuervorrichtung
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Nachstehend ist der Simulationsprozess der Steuerungsvorrichtung 100 zum Erlangen des optimalen Werkzeugzustandes des Bearbeitungswerkzeugs 42 für das Bearbeiten von sowohl den Zahnböden, den linken Seitenflächen als auch den rechten Seitenflächen der Zähne „g” jeweils unter Bezugnahme auf 2 erläutert. Diese Simulation wird auf der Basis einer bekannten Zahnradausbildungstheorie ausgeführt durch Berechnen des geometrischen Ortes bzw. der Ortskurve der Klinge 42a. Anders ausgedrückt simuliert die Simulation den Betrieb beim Bearbeiten des Zahnes des Zahnrades unter Verwendung des Bearbeitungswerkzeuges 42, dessen Drehachse L relativ zu der Drehachse Lw des Werkstückes W geneigt ist, und ein Zuführen des Bearbeitungswerkzeuges 42 in der Richtung der Drehachse relativ zu dem Werkstück W, mit einem Drehen des Bearbeitungswerkzeuges 42 relativ synchron zu dem Werkstück W.
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Der Zahnbodenwerkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101a der Steuervorrichtung 100 liest den Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeugs 42, der zuvor für das Zahnbodenbearbeiten gespeichert ist (Schritt S1 in 2), speichert, dass die Simulationsanzahl (n) das erste Mal „1” ist S2 in 2) und setzt den Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeuges 42 in den Herauslesewerkzeugzustand (S2 in 2). Dann berechnet der Zahnbodenwerkzeugzustandberechnungsabschnitt 101a der geometrische Ort bzw. die Ortskurve des Werkzeugs, wenn das Werkstück W bearbeitet wird, auf der Basis des Profils des Bearbeitungswerkzeuges 42, das zuvor gespeichert worden ist (Schritt S4 in 2) und berechnet dann das Profil des Zahnes des Zahnrades nach dem Bearbeiten (Schritt S5 in 2). Des Weiteren vergleicht der Zahnbodenwerkzeugzustandberechnungsabschnitt 101a das Profil des Zahnes nach dem Bearbeiten mit dem Profil des Zahnes des Zahnrades bei der Gestaltung, und berechnet den Profilfehler und speichert denselben (Schritt S6 in 2), und addiert dann eins (1) zu der Simulationsanzahl „n” als „n + 1” (Schritt S7 in 2).
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Der Zahnbodenwerkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101a beurteilt, ob die Simulationsanzahl „n” die Zahl „nn” erreicht hat oder nicht, die zuvor festgelegt worden ist (Schritt S8 in 2), und wenn der Zahnbodenwerkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101a beurteilt, dass die Simulationszahl „n” die festgelegte Zahl „nn” nicht überschritten hat, ändert der Zahnbodenwerkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101h den Schnittwinkel des Bearbeitungswerkzeugs 42, der einer der Werkzeugzustände des Bearbeitungswerkzeugs 42 ist (Schritt S9 in 2), und das Programm kehrt zu dem Schritt S4 zurück, um den vorstehend erläuterten Prozess zu wiederholen. Wenn andererseits der Zahnbodenwerkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101a beurteilt, dass die Simulationszahl „n” die festgelegte Zahl „nn” überschritten hat, wählt der Zahnbodenwerkzeugzustansberechnungsabschnitt 101a den Schnittwinkel mit dem minimalen Fehler unter der Vielzahl an gespeicherten Schnittwinkeln mit verschiedenen Profilfehlern (Schritt S10 in 2). Somit umfasst durch den vorstehend erläuterten Prozess der Werkzeugzustand den Schnittwinkel des Bearbeitungswerkzeugs 42, der der optimale Schnittwinkel für das Zahnbodenbearbeiten ist. Dann speichert der Zahnbodenwerkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101a den Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeugs 42 für das Zahnbodenbearbeiten in dem Zahnbodenwerkzeugzustandspeicherabschnitt 103a.
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Der Seitenflächenwerkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101b beurteilt, ob der optimale Schnittwinkel (Werkzeugzustand) des Bearbeitungswerkzeugs 42 für das Bearbeiten der linken Seitenfläche entschieden ist oder nicht (Schritt S11 in 2), und wenn der Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsabschnitt 101b beurteilt, dass der Werkzeugzustand für das Bearbeiten der linken Seitefläche nicht entschieden ist, liest der Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsabschnitt 101b den Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeugs 42, der zuvor gespeichert worden ist, für das Bearbeiten der linken Seitenfläche (Schritt S12 in 2), und das Programm kehrt zu dem Schritt S2 zurück, um den vorstehend erläuterten Prozess zu wiederholen. Dann speichert der Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsabschnitt 101b den Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeugs 42 für das Bearbeiten der linken Seitenfläche in dem Seitenflächenwerkzeugzustandspeicherabschnitt 103b.
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Wenn andererseits bei dem Schritt S11 der Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsabschnitt 101b beurteilt, dass der Werkzeugzustand für das Bearbeiten der linken Seitenfläche entschieden worden ist, beurteilt der Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsabschnitt 101b, ob der optimale Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeugs 42 für das Bearbeiten der rechten Seitenfläche entschieden ist oder nicht (Schritt S13 wie in 2), und wenn der Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsabschnitt 101b beurteilt, dass der Werkzeugzustand für das Bearbeiten der rechten Seitenfläche nicht entschieden worden ist, liest der Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsabschnitt 101b den Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeugs 42, der zuvor gespeichert worden ist, für das Bearbeiten der rechten Seitenfläche (Schritt S14 in 2), und das Programm kehrt zu dem Schritt S2 zurück, um den vorstehend erläuterten Prozess zu wiederholen. Dann speichert der Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsabschnitt 101b den Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeugs 42 für das Bearbeiten der rechten Seitenfläche in dem Seitenflächenwerkzeugzustandspeicherabschnitt 103b. Wenn andererseits der Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsabschnitt 101b beurteilt, dass der Werkzeugzustand für das Bearbeiten der rechten Seitenfläche entschieden worden ist, endet der gesamte Prozess.
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Es ist hierbei zu beachten, dass anstelle eines Änderns des Schnittwinkels des Bearbeitungswerkzeugs 42 bei dem Schritt S9 ein Ändern der Axialrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42, ein Ändern der Umfangsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42 relativ zu dem Werkzeug W um die Drehachse des Werkstücks W, oder eine beliebige Kombination aus dem Ändern des Schnittwinkels, der Axialrichtungsposition und der Umfangsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42 akzeptabel sein kann zum Ausführen der vorliegenden Erfindung. Gemäß dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel wird der minimale Fehlerschnittwinkel gewählt durch Ausführen einer Vielzahl an Simulationen. Jedoch kann, indem zuvor der zulässige Profilfehler festgelegt wird, der Schnittwinkel gewählt werden, wenn der bei dem Schritt S6 berechnete Profilfehler gleich wie oder geringer als der festgelegte zulässige Profilfehler wird.
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Gemäß der Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels wird, da die Zahnböden, die ersten Seitenflächen und die zweiten Seitenflächen der Zähne „g” des Zahnrades „G” in Aufeinanderfolge separat bearbeitet werden können, die Klinge 42a des Bearbeitungswerkzeuges 42 zum Schneiden eines Abschnittes des Zahnes an „g” verwendet. Dies kann den Schneidwiderstand verringern und demgemäß das Erzeugen von selbst herbeigeführten Schwingungen reduzieren, wodurch die Zahnflankenliniengenauigkeit verbessert wird (Reduktion der Welligkeit der Zahnflankenlinie).
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Des Weiteren kann ein Zahnrad in hoher Genauigkeit ausgebildet werden, da der Zahnbodenwerkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101a und der Seitenflächenwerkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101b die Werkzeugzustände des Bearbeitungswerkzeugs 42 berechnen, die zumindest eine der folgenden umfassen: Die Axialrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeuges 42, die Umfangsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42 relativ zu dem Werkstück W um die Drehachse des Werkstücks W und der Schnittwinkel des Werkzeugs 42, oder eine beliebige Kombination aus diesen drei Positionen. Da des Weiteren der Zahnbodenwerkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101a und der Seitenflächenwerkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101b die Werkzeugzustände durch Simulation berechnen und kein eigentliches Bearbeiten erforderlich ist, können demgemäß die Zahnradherstellkosten reduziert werden.
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Ein weiterer Prozess durch den Werkzeugzustandsberechnungsabschnitt der Steuervorrichtung
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Wenn ein Rand der Klinge 41a des Bearbeitungswerkzeugs 42 verschlissen ist, wird die verschlissene Klinge 42a erneut verwendet, indem der verschlissene Abschnitt der Klinge 42a des Bearbeitungswerkzeugs 42 geschliffen wird. Jedoch wird, da das Bearbeitungswerkzeug 42 mit einem vorderen Freiwinkel ”β” versehen ist, das Endflächenprofil der Klinge 42a des Bearbeitungswerkzeugs 42 vor und nach dem Schleifen unterschiedlich. Anders ausgedrückt, wenn der Betrag des Schleifens der Klinge 42a den Betrag ”h” erreicht, wie dies in 3D gezeigt ist, nimmt die Breite ”Web” des Endstücks (Spitze) der Klinge 42a des Bearbeitungswerkzeugs 42 zu im Vergleich zu der Breite ”Wea” vor dem Schleifen, und die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks W nimmt ab. Sogar in einem derartigen Fall führt die Steuervorrichtung 100 den Prozess gemäß dem Ausführungsbeispiel auf der Basis des Schleifzustands der Klinge 42a des Bearbeitungswerkzeugs 42 aus und entscheidet die optimalen Werkzeugzustände des Bearbeitungswerkzeugs 42, um ein hochgradig genaues Bearbeiten ausführen zu können.
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Anders ausgedrückt berechnet der Werkzeugzustandsberechungsabschnitt 101 die Werkzeugzustände des Bearbeitungswerkzeugs 42 auf der Basis des Schleifzustands der verschlissenen Klinge 42a des Bearbeitungswerkzeugs 42. Der Werkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101 berechnet die Werkzeugzustände vor dem Schleifen der Klinge 42a und die Werkzeugzustände nach dem Schleifen jedes Mal dann, wenn das Schleifen ausgeführt. Die Werkzeugzustände der Klinge 42a vor dem Schleifen können durch Simulation wie vorstehend erläutert erlangt werden.
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Anders ausgedrückt führt die Steuervorrichtung 100 das Bearbeiten des Werkstücks W unter den Werkzeugzuständen des Bearbeitungswerkzeugs 42 im Ansprechen auf den Schleifzustand der Klinge 42a des Bearbeitungswerkzeugs 42 aus. Als das spezifische Verfahren zum Ändern der Werkzeugzustände werden das Ändern der Axialrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42, das Ändern der Umfangsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42 relativ zu dem Werkstück W um die Drehachse Lw des Werkstücks W, das Ändern des Schnittwinkels des Bearbeitungswerkzeugs 42 oder eine beliebige Kombination aus diesen Änderungen erachtet. Durch diesen Prozess kann das Werkstück genau bearbeitet werden.
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Nachstehend ist der Simulationsprozess durch den Werkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101 der Steuervorrichtung 100 zum Erlangen der Schnittwinkel des Bearbeitungswerkzeugs 42 als die optimalen Werkzeugzustände, bei denen die Klinge 42a des Bearbeitungswerkzeugs 42 geschliffen ist, unter Bezugnahme auf 8 erläutert. Das Flussdiagramm von 8 unterscheidet sich von dem Flussdiagramm von 2 in dem Punkt, dass die Schritte S01 bis S03 vor dem Schritt S1 des Flussdiagramms von 2 hinzugefügt sind, und daher die gleichen Schritte wie in dem Flussdiagramm von 2 aus der Erläuterung weggelassen werden, wobei lediglich Bezug auf die gleiche Schrittnummerierungen genommen wird.
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Der Zahnbodenwerkzeugzustandberechnungsabschnitt 101a und der Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsabschnitt 101b der Steuervorrichtung 100 beurteilen, ob das Bearbeitungswerkzeug vor seinem Schleifen oder nach dem Schleifen ist (Schritt S01 in 8). Wenn das Bearbeitungswerkzeug nicht nach dem Schleifen ist (noch nicht geschliffen ist), lesen die Werkzeugzustandberechnungsabschnitte 101a und 101b das Profil des Bearbeitungswerkzeugs 42 vor dem Schleifen, das gestaltet worden ist und zuvor gespeichert worden ist (Schritt S02 in 8). Wenn andererseits das Bearbeitungswerkzeug 42 geschliffen worden ist, (das Bearbeitungswerkzeug nach dem Schleifen), berechnen die Werkzeugzustandberechnungsabschnitte 101a und 101b ein Profil einer Werkzeugendfläche des Bearbeitungswerkzeugs 42 nach dem Schleifen im Ansprechen auf einen festgelegten Betrag, der durch das Schleifen von Klingen 42a zu entfernen ist (Schritt S03 in 8).
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Dann führen die Werkzeugzustandberechnungsabschnitte 101a und 101b den Prozess von dem Schritt S1 aus, der gemäß dem Flussdiagramm von 2 erläutert ist. Bei dem Schritt S1 in 8 liest der Zahnbodenwerkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101a den Zahnzustand inklusive dem Schnittwinkel des Bearbeitungswerkzeugs 42 für das Zahnbodenbearbeiten im Ansprechen auf den Schleifzustand. Des Weiteren liest in 8 bei den Schritten S12 und S14 der Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsabschnitt 101b die Werkzeugzustände inklusive den Schnittwinkeln des Bearbeitungswerkzeugs 42 für das Seitenflächenbearbeiten im Ansprechen auf den Schleifzustand. Vor dem Schleifen sind die Werkzeugzustände, die herausgelesen werden, hierbei die Werkzeugzustände inklusive der Schneidwinkel, die zuvor gespeichert worden sind; und nach dem Schleifen sind die Werkzeugzustände, die herausgelesen werden, hierbei die Schleifzustände inklusive der Schneidwinkel, die unmittelbar vor dem Schleifen gewählt worden sind.
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Demgemäß wird bei den Schritten S2 bis S10 in 8 der Prozess für beide Fälle, d. h. vor und nach dem Schleifen, ausgeführt. Anders ausgedrückt erlangt bei dem Schritt S10 in 8 der Zahnbodenwerkzeugzustandsberechnungsabschnitt 101a den optimalen Werkzeugzustand des Verarbeitungswerkzeugs 42 zum Bearbeiten des Zahnbodens vor dem Schleifen, und erlangt gleichzeitig den optimal Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeugs 42 nach dem Schleifen jedes Mal dann, wenn das Schleifen ausgeführt wird. In ähnlicher Weise erlangt der Seitenflächenwerkzeugzustandberechnungsabschnitt 101b die optimalen Werkzeugzustände des Bearbeitungswerkzeugs 42 zum Bearbeiten der ersten und zweiten Seitenflächen vor dem Schleifen, und erlangt gleichzeitig die optimalen Werkzeugzustände des Bearbeitungswerkzeugs 42 nach dem Schleifen jedes Mal dann, wenn das Schleifen ausgeführt wird.
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Es ist hierbei zu beachten, dass anstelle des Änderns des Schnittwinkels des Bearbeitungswerkzeugs 42 bei dem Schritt S9 ein Ändern der Axialrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42, ein Ändern der Umfangsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42 relativ zu dem Werkstück W um die Drehachse Lw, ein Ändern des Schnittwinkels des Bearbeitungswerkzeugs 42 oder eine beliebige Kombination aus diesen Änderungen erachtet werden kann. Gemäß dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel wird der Schnittwinkel mit minimalen Fehlern ausgewählt durch ein Ausführen einer Vielzahl an Simulationen. Jedoch kann, indem zuvor der zulässige Profilfehler festgelegt wird, der Schnittwinkel gewählt werden, indem der Profilfehler, der bei dem Schritt S6 berechnet wird, gleich wie oder geringer als der festgelegte zulässige Profilfehler wird.
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Der vorstehend erläuterte Simulationsprozess wird jedes Mal dann ausgeführt, wenn ein Schleifen der Klingen 42a ausgeführt wird. Demgemäß kann die Bearbeitungsgenauigkeit beibehalten werden sogar wenn die Zahl der Schleifvorgänge erhöht ist, da die optimalen Werkzeugzustände des Bearbeitungswerkzeugs 42 jedes Mal dann erlangt werden können, nachdem das Schleifen ausgeführt wird. Beispielsweise zeigt in den 9A und 9B die dicke durchgehende Linie B in den Zeichnungen die gerade Linie, die von der Evolventenkurve des Zahns ”g” des Zahnrads G bei der Gestaltung umgewandelt ist, die die gleiche wie die Linie E ist, die in den 5C bis 5D gezeigt ist. Der gepunktete Bereich D zeigt den abgeschnittenen und entfernten Bereich des Werkstücks W. Wie dies in 9A gezeigt ist, wurde herkömmlich das Profil des Zahns ”g” des Zahnrads nach dem Schleifen innerhalb des zulässigen Profilfehlers relativ zu dem Profil des Zahns des Zahnrads bei der Gestaltung verwendet, und das Bearbeitungswerkzeug 42 konnte bis zu dem vierten Mal Schleifen angewendet werden. Wenn jedoch die Anzahl an Schleifvorgängen gleich wie oder mehr als fünf (5) wird, überschreitet das Profil des Zahns ”g” des Zahnrads nach dem Bearbeiten den zulässigen Profilfehler relativ zu dem Profil des Zahns des Zahnrads bei der Gestaltung, und das Bearbeitungswerkzeug 42 kann nicht angewendet werden. Jedoch verbleibt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie dies in 9B gezeigt ist, selbst wenn die Anzahl an Schleifvorgängen bis zu sechs (6) erreicht, das Profil des Zahns ”g” des Zahnrads nach dem Bearbeiten in dem zulässigen Profilfehlerbereich relativ zu dem Profil des Zahns bei der Gestaltung. Daher kann das Bearbeitungswerkzeug 42 noch angewendet werden, was zu einer Verbesserung der Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs 42 führt, und schließlich dann dies zu der Herstellung eines Zahnrads mit hoher Genauigkeit und geringen Kosten führen.
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Sonstiges
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Gemäß den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen kann, obwohl der Simulationsprozess jeweils für jedes Bearbeiten von Zahnböden, den einen Seitenflächen und den anderen Seitenflächen der Zähne des Zahnrads ausgeführt wird, der Simulationsprozess für das Zahnbodenbearbeiten weggelassen werden, da die Größe des Bearbeitungsfehlers dafür gering war (ein Fehler im vernachlässigbaren Bereich), und demgemäß kann der Simulationsprozess jeweils lediglich für jedes Bearbeiten der einen Seitenfläche und der anderen Seitenfläche des Zahns des Zahnrads ausgeführt werden. Des Weiteren kann gemäß den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen, obwohl das Bearbeitungswerkzeug 42 als ein Werkzeug ohne Torsionswinkel erläutert ist, das Bearbeitungswerkzeug 42 mit einem Torsionswinkel angewendet werden, um die vorliegende Erfindung auszuführen. Darüber hinaus ermöglicht die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1, die im Ausführungsbeispiel als ein Fünf-Achsen-Bearbeitungszentrum aufgeführt ist, die Drehung des Werkstücks W um die Achse A. Jedoch kann ein Vertikalbearbeitungszentrum als das Fünf-Achsen-Bearbeitungszentrum angewendet werden, das die Drehung des Bearbeitungswerkzeugs 42 um die Achse A ermöglicht. Darüber hinaus kann, obwohl die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 für die Anwendung bei den Bearbeitungszentren in den Ausführungsbeispiel erläutert ist, in ähnlicher Weise eine Bearbeitungsvorrichtung angewendet werden, die für das Zahnradbearbeiten speziell ausgeführt ist.
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Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Zahnrades G verwendet das Bearbeitungswerkzeug 42, das eine Drehachse hat, die relativ zu einer Drehachse eines Werkstückes geneigt ist, wobei das Bearbeitungswerkzeug relativ in der Drehachsenrichtung des Werkstücks zugeführt wird, indem das Bearbeitungswerkzeug synchron zu einer Drehung des Werkstücks gedreht wird. Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung hat den Werkzeugzustandsspeicherabschnitt 103 zum Speichern eines Werkzeugzustandes inklusive einer Position oder einer Stellung des Bearbeitungswerkzeuges relativ zu dem Werkstück W zum Bearbeiten eines Zahnbodens gb, einer ersten Seitenfläche sl und einer zweiten Seitenfläche sr des Zahnrades, und den Bearbeitungssteuerabschnitt 102 zum Steuern eines Bearbeitens des Werkstücks unter jedem Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeugs, der in dem Werkzeugzustandspeicherabschnitt gespeichert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zahnradbearbeitungsvorrichtung
- 42
- Bearbeitungswerkzeug
- 42a
- Werkzeugklinge
- 100
- Steuervorrichtung
- 101a
- Zahnbodenwerkzeugzustandsberechnungsabschnitt
- 101b
- Seitenflächenwerkzeugzustandsberechnungsabschnitt
- 102
- Bearbeitungssteuerabschnitt
- 103a
- Zahlenbodenwerkzeugzustandspeicherabschnitt
- 103b
- Seitenflächenwerkzeugzustandspeicherabschnitt
- W
- Werkstück
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 01-159126 A [0002]
- JP 2005-335061 A [0004]
- JP 4468632 B [0004]