JP2010260171A - 歯切りされた被加工歯車の歯縁を機械加工する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歯切りされた被加工歯車２の各端面２２、２４と歯面２６、２７との間に形成された歯縁２３、２５を機械加工する方法及び装置を提供すること。
【解決手段】機械加工工具２１をクランプする工具主軸の回転軸線２０は、下方歯縁２３及び上方歯縁２５を機械加工する際、切削方向が、被加工歯車２に対して相互に反対方向となるように、工具回転軸線に対して直交する旋回軸線１６の周りを旋回させられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、歯切りされた（ｅｎｄ−ｃｕｔ）被加工歯車の各端面と歯面との間に形成された歯縁を機械加工する方法に関するものである。機械加工工具が、刃を有し、工具回転軸線の周りに切削方向へ回転駆動させられるようになっており、被加工歯車は、被加工歯車の回転軸線の周りに回転駆動させられるようになっており、２つの前記端面の歯縁に対応する２つの機械加工位置において、機械加工工具を被加工歯車へ連続的に送る方法に関するものである。また、本発明は、当該方法を実施するのに適した装置に関するものである。

この種の周知の装置（ＥＰ１４９５８２４Ａ２）では、歯縁を面取りするための機械加工工具と、被加工歯車の歯切りされた歯部を作り出すためのホブ切り切削具とが、ホブ盤中の１本の同一の心棒にクランプされている。面切削を完了した後に、この心棒は、面取り工具が歯縁と噛み合うように位置関係が調整され、面取りが行われる。当該機械加工は、最初に被加工歯車の両端面のうちの一方で行われる。次いで、心棒が調整され、反対側の他方の端面で機械加工が行われる。しかし、その際、面取り工具の切削方向は、一方の端面においては内側から外側へ向けられ、反対側の端面においては外側から内側へ向けられる。両端面において切削方向を内側から外側へ向けることが所望される場合には、切削方向が反対の２つの面取り工具を、心棒にクランプしなければならず、両端面の機械加工において、心棒の回転方向を反転させなければならない。さらには、ホブ切り切削具の心棒に面取り工具を配置しているため、ホブ切り切削具の長さが制限される。また、この方法では、面取り処理を開始する前に、最初に端面の歯部の切削を完了しなければならない。最後に、同一の心棒に共同で配置されているので、面取り工具の直径は、ホブ切り切削具の直径に依存する。

欧州特許出願公開第１４９５８２４Ａ２号明細書

本発明は、前述の装置による方法の問題点を解決し、プロセスをより柔軟にし、機械加工時間をより短くする方法を提供する。また、本発明は、本方法を実施するのに適した装置を提供する。

本発明によれば、工具回転軸線を、２つの機械加工位置の間において、工具回転軸線に対して直交する旋回軸線の周りに、被加工歯車に対する切削方向が互いに反対方向である２つの旋回位置の間を移動させるという方法によって、この課題を解決する。

金属削除機械の構成と、この金属削除機械に位置決め可能な被加工物とを示す図である。

本発明の方法によれば、機械加工工具の工具回転軸線は、独立して調整可能な軸である。この方式では、機械加工工具の直径は、自由に選択可能であり、とりわけ、相対的に小さい直径を選択可能であり、それにより、クランプ時の衝突が回避されやすくなる。さらに、機械加工工具の駆動装置の回転方向は、両方の旋回位置において同じ方向のままであるが、機械加工工具の切削方向は互いに反対方向となり、両方の機械加工位置において歯部の２つの端面を内側から外側に切削することができる。機械加工工具は、１つの刃のみを備えてもよいし、又は複数の刃を備えてもよい。とりわけ、機械加工工具は、歯縁を面取り及び／又はばり取りするためのものに作製することができる。さらに、刃を適切に設計し、及び／又は工具回転軸線を運動学的に適切に設計することにより、機械加工工具は、被加工歯車の片歯面、又は両歯面の機械加工用のものに作製することができる。１番目の場合では、歯溝の左歯縁及び右歯縁が連続的に機械加工される。２番目の場合では、これらの歯縁が同時に機械加工される。

本発明の方法によれば、ホブ切り又はプロファイリングにより端面の歯部を作り出すことが好ましい。ホブ切りを使用すると、２つの端面のうちの一方の機械加工を、メインのホブ切り時間の間に既に実施することができる。メインプロセスの時間の間に、フライス切削具及び機械加工工具を使用する場合は、被加工歯車の回転軸線の回転運動を考慮して、その２本の回転軸線を回転運動させる。

機械加工工具は、１つ又は複数の刃を備えるように設計することができる。機械加工工具は、螺旋傾斜を備える短いホブ切りとして又は万能フライス切削具として作製することができる。被加工歯車の回転運動と機械加工工具の回転運動との同期化は、適切にプログラムされた制御装置で実施される。その同期化には、機械加工工具の刃及び歯縁が適切に位置決めされ、噛み合うことが必要である。この目的のために、１つの有利な実施例においては、最初に１つの試験用被加工歯車に対して端面の歯部の切削を完了し、機械加工工具の回転運動及び送り運動の制御を、被加工歯車の回転位置の関数として、ティーチイン（ｔｅａｃｈ−ｉｎ）方法によってプログラムする。例えば、機械加工工具は、完全に歯が形成された被加工歯車の歯溝へ手動で導入されて、左歯面及び右歯面がスキャンされる。同様に、切削工具の刃の位置が、被加工歯車の端面を基準にして記録される。この位置は切削工具の回転位置によって決まる。この記録されたデータを制御装置に転送することによって、制御装置は、具体的な機械加工作業用にプログラムされる。

図面には、本発明方法を実施するのに適した、歯切りされた被加工歯車の各端面と歯面との間に形成された歯縁を機械加工する装置を示している。本方法は、被加工歯車の座部であって、座部は、被加工歯車の回転軸線の周りに回転駆動させられて、被加工歯車が前記座部上にクランプされる、座部と、工具回転軸線の周りに回転駆動させられる工具主軸であって、工具主軸には、刃を有する機械加工工具がクランプされ、切削方向へ回転させられるようになっている、工具主軸と、機械加工工具を被加工歯車へ送るための、第１の直線運動軸線を有する第１の直線運動ユニットと、２つの端面の歯縁に対応する２つの機械加工位置の間において、機械加工工具を調整するための、第２の直線運動軸線を有する第２の直線運動ユニットとを含む装置において実施されることが好ましい。本発明の方法及び装置は、工具回転軸線に対して直交する旋回軸線を有する旋回運動手段がさらに設けられ、２つの機械加工位置の間において、被加工歯車に対する切削方向が互いに反対方向である２つの旋回位置の間を、工具回転軸線が旋回させられるようになっていることを特徴とする。

工具回転軸線を旋回することができるので、両方の旋回位置において、工具主軸の駆動装置の回転方向は同じ方向のままであるが、機械加工工具の切削方向は、被加工歯車に対して互いに反対方向である。従って、歯部の２つの対向する端面における面取りは、反対方向に行われる。例えば、歯部の軸方向中心から２つの端面に向かう方向、すなわち、内側から外側に切削される。これにより、機械加工工具が一つだけ必要とされる。当該機械加工工具は、１つの刃を備えるだけでもよいし、又は複数の刃を備えてもよい。とりわけ、本機械加工工具は、面取り及び／又はばり取り工具として作製することができる。

本発明装置によると、被加工歯車と噛み合い、被加工歯車の端面の歯部を作り出すホブ切り工具は、被加工歯車の回転軸線の方向に対して、工具主軸が位置する区域からずらされた（ｏｆｆｓｅｔ）区域に配置されることが好ましい。そうすると、機械加工工具は、ホブ切り工具とは完全に独立する。例えば、クランプ時の接触を回避するために、機械加工工具の直径を、ホブ切り工具の直径よりも小さく選択することができる。機械加工工具をホブ切り工具と整列させる必要もない。とりわけ、ホブ切り工具のクランプ長さが減少することはない。そして、例えば、ばり取り及び／又は面取りなどの機械加工は、メインプロセスの時間に、ホブ切り工具が被加工歯車と噛み合っている間であっても、歯部の２つの端面のうちの一方で実行することができる。

本発明の他の有利な実施例は、従属項に列挙される。

以下では、図を参照し、実施例を使ってより詳細に本発明が説明される。

水平な機械ベッド（図示はしていない）の上には、被加工歯車座部（同様に図示していない）及びその長手方向に鉛直に延びる支柱１が、当該機械ベッドの長手方向に並んで配置されている。当該被加工歯車座部の上には、端面の歯部が加工されることになる被加工歯車２が、被加工歯車の鉛直回転軸線３の周りに回転するようにクランプされる。本目的に必要とされる被加工歯車座部の回転アクチュエータも図示していない。上記で「図示していない」と説明された部品は、従来のホブ盤の技術分野における当業者に周知の様態で実施される。

第１の直線運動ユニット４及び第２の直線運動ユニット５は、それぞれが往復台支持体６及び／又は７と、第１の往復台１０及び／又は第２の往復台１１とを有し、これらの往復台は、第１の直線運動軸線８及び／又は第２の直線運動軸線９に沿って長手方向に移動することができる。第１及び第２の往復台１０、１１は、その第１及び／又は第２の直線運動軸線８、９に沿って、駆動モータ１２及び／又は１３を備えた主軸駆動装置で駆動される。駆動モータも模式的に図に示されている。

第２の直線運動ユニット５の往復台支持体７は、支柱１の側面において機械ベッドの長手方向と平行に配置され、第２の直線運動軸線９が、被加工歯車の回転軸線３と平行に、鉛直方向へ延びている。第１の直線運動ユニット４の往復台支持体６は、横断棒１４によって第２の往復台１１に取り付けられ、第１の直線運動ユニット４の第１の直線運動軸線８が、被加工歯車２の方向へ位置合わせされ、第２の直線運動軸線９と直交して延びている。

第１の直線運動軸線８と平行に延びる旋回軸線１６を有する旋回運動手段１５を、第１の往復台１０は支持する。旋回運動手段１５の旋回ヘッド１７は、当該旋回軸線１６の周りに回転する。旋回運動手段１５の旋回ヘッド１７には、工具主軸１８及びその回転アクチュエータ１９が支持され、これらの工具回転軸線２０が、旋回軸線１６と直交して延び、かつ当該旋回軸線１６と交差している。

本質的に円筒形の機械加工工具が、工具主軸１８にクランプされる。この機械加工工具は、面取り工具２１として作製されている。この機械加工工具は、少なくとも１つの刃を有し、工具主軸１８によって切削方向へ回転駆動させられる。

図に示された状態では、面取り工具２１は、第２の直線運動ユニット９によって鉛直方向下方の機械加工位置へと移動させられており、この位置において、第１の直線運動ユニット４によって、被加工歯車２へ径方向に送られる。そして、この面取り工具は、当該被加工歯車２の歯縁２３と噛み合い、被加工歯車２の下面２２を縁取り、そこに面取り部を作り出す。その際、切削方向は、被加工歯車２に対して上から下の方向である。下方歯縁２３の面取りが完了すると、面取り工具２１は、第１の直線運動ユニット４によって、被加工歯車２から離れる方向に移動させられ、次いで、第２の直線運動ユニット５によって、鉛直方向上方の機械加工位置へと移動させられる。ここで、第１の直線運動ユニット４によって、被加工歯車２の上面２４を縁取る上方歯縁２５へ送られ、当該歯の面取りを行う。しかし、面取り工具が送られる前に、工具主軸１８は旋回手段１５によって旋回させられ、左歯面２６を向く面取り工具２１の径方向の面が、旋回運動した後に右歯面２７を向く。したがって、切削方向は、被加工歯車２に対して下から上の方向である。

ホブ切り工具用のバー（ｂａｒ）（図示していない）が、機械ベッドの長手方向に、被加工歯車の隣に配置される。そして、このバーは、支柱１から見て被加工歯車２の反対側の側面に隣接して配置されている。当該ホブ切り工具は、歯部を機械加工するために、周知の態様で加工歯車２と噛み合う。

１ 支柱
２ 被加工歯車
３ 被加工歯車の回転軸線
４ 第１の直線運動ユニット
５ 第２の直線運動ユニット
６ 第１の往復台支持体
７ 第２の往復台支持体
８ 第１の直線運動軸線
９ 第２の直線運動軸線
１０ 第１の往復台
１１ 第２の往復台
１２、１３ 駆動モータ
１４ 横断棒
１５ 旋回運動手段
１６ 旋回軸線
１７ 旋回ヘッド
１８ 工具主軸
１９ 工具主軸回転アクチュエータ
２０ 工具主軸及びその回転アクチュエータの回転軸線
２１ 面取り工具
２２ 被加工歯車の下面
２３ 被加工歯車の下方歯縁
２４ 被加工歯車の上面
２５ 被加工歯車の上方歯縁
２６ 被加工歯車の左歯面
２７ 被加工歯車の右歯面

Claims (15)

1. 歯切りされた被加工歯車（２）の各端面（２２、２４）と歯面（２６、２７）との間に形成された歯縁（２３、２５）を機械加工する方法であって、機械加工工具（２１）が、刃を備え、工具回転軸線（２０）の周りに切削方向へ回転駆動させられるようになっており、前記被加工歯車（２）は、前記被加工歯車の回転軸線（３）の周りに回転駆動させられるようになっており、２つの前記端面（２２、２４）の前記歯縁（２３、２５）に対応する２つの機械加工位置において、前記機械加工工具（２１）を前記被加工歯車（２）へ連続的に送る、前記方法において、
   前記工具回転軸線（２０）を、２つの前記機械加工位置の間において、前記工具回転軸線に対して直交する旋回軸線（１６）の周りに、２つの旋回位置の間を移動させ、２つの前記旋回位置では、前記被加工歯車（２）に対する前記切削方向が互いに反対方向であることを特徴とする、歯縁を機械加工する方法。
2. 前記それぞれの切削方向を、作業位置において、前記端面側へ向けることを特徴とする請求項１に記載された、歯縁を機械加工する方法。
3. 端面の歯部を、ホブ切りにより作り出すことを特徴とする請求項１に記載された、歯縁を機械加工する方法。
4. 前記機械加工を、２つの前記端面（２２、２４）のうちの一方で、前記ホブ切りの間に行うことを特徴とする請求項３に記載された、歯縁を機械加工する方法。
5. 前記ホブ切りのために回転駆動するホブ切り工具回転軸線の回転と、前記機械加工工具の前記工具回転軸線の回転とを、前記被加工歯車の回転軸線の回転を関数として調和させることを特徴とする請求項４に記載された、歯縁を機械加工する方法。
6. プロファイリングにより、端面の歯部を作り出すことを特徴とする請求項１に記載された、歯縁を機械加工する方法。
7. 最初に、１つの試験用被加工歯車（２）に対して前記端面の歯部の切削を完了し、前記機械加工工具（２１）の回転運動及び送り運動の制御を、前記被加工歯車（２）の回転位置の関数として、ティーチイン方法によってプログラムすることを特徴とする請求項１に記載された、歯縁を機械加工する方法。
8. 歯切りされた被加工歯車（２）の各端面（２２、２４）と歯面（２６、２７）との間に形成された歯縁（２３、２５）を機械加工する装置であって、前記装置は、
   被加工歯車の座部であって、前記座部は、被加工歯車の回転軸線（３）の周りに回転駆動させられて、前記被加工歯車（２）が前記座部上にクランプされる、前記座部と、
   工具回転軸線（３）の周りに回転駆動させられる工具主軸（１８）であって、前記工具主軸には、刃を備えた機械加工工具（２１）がクランプされ、切削方向へ回転させられるようになっている、前記工具主軸（１８）と、
   前記機械加工工具（２１）を前記被加工歯車（２）へ送るための、第１の直線運動軸線（８）を有する第１の直線運動ユニット（４）と、
   ２つの前記端面（２２、２４）の前記歯縁（２３、２５）に対応する２つの機械加工位置の間において、前記機械加工工具（２１）を調整するための、第２の直線運動軸線（９）を有する第２の直線運動ユニット（５）とを含む、前記装置において、
   前記工具回転軸線（２０）に対して直交する旋回軸線（１６）を有する旋回運動手段（１５）がさらに設けられ、２つの前記機械加工位置の間において、前記被加工歯車（２）に対する前記切削方向が互いに反対方向である２つの旋回位置の間を、前記工具回転軸線（２０）が旋回させられるようになっていることを特徴とする、歯縁を機械加工する装置。
9. 前記工具回転軸線（２０）と前記旋回軸線（１６）とが、交差することを特徴とする請求項８に記載された、歯縁を機械加工する装置。
10. 前記第１の直線運動軸線（８）及び前記第２の直線運動軸線（９）は、互いに直交して配置されることを特徴とする請求項８に記載された、歯縁を機械加工する装置。
11. 前記第２の直線運動軸線（９）及び前記被加工歯車の回転軸線（３）は、互いに平行であることを特徴とする請求項８に記載された、歯縁を機械加工する装置。
12. 前記被加工歯車の回転軸線（３）は、鉛直方向に向けられることを特徴とする請求項８に記載された、歯縁を機械加工する装置。
13. 前記旋回運動手段（１５）は、前記第１の直線運動ユニット（４）の第１の往復台（１０）に配置され、前記第１の往復台（１０）は、前記第１の直線運動軸線（８）に沿って移動できるようになっていることを特徴とする請求項８に記載された、歯縁を機械加工する装置。
14. 前記第１の直線運動ユニット（４）は、前記第２の直線運動ユニット（５）の第２の往復台（１１）に配置され、前記第２の往復台（１１）は、前記第２の直線運動軸線（９）に沿って移動できるようになっていることを特徴とする請求項１３に記載された、歯縁を機械加工する装置。
15. 前記被加工歯車（２）と噛み合い、前記被加工歯車（２）の端面の歯部を作り出すホブ切り工具は、前記被加工歯車の回転軸線（３）の方向に対して、前記工具主軸（１８）が位置する区域からずらされた区域に配置されることを特徴とする請求項８に記載された、歯縁を機械加工する装置。

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