DE102014201110A1 - Verfahren zum bearbeiten eines zahnrads und schneideinrichtung zum bearbeiten eines zahnrads - Google Patents

Verfahren zum bearbeiten eines zahnrads und schneideinrichtung zum bearbeiten eines zahnrads Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zum Bearbeiten eines Zahnrads hat einen ersten Schneidprozess, der das Schneiden eines Werkstücks (1) durch Bewegen einer Schneideinrichtung (10) in einer ersten Schneidrichtung (F1) beginnt, während eine Schneidtiefe des Werkstücks (1) bei einem Festlegungswert (D) aufrecht gehalten wird, und der die Schneidtiefe des Werkstücks (1) verringert, bevor ein erster Schneideinrichtungsabschnitt (11) einen Endabschnitt eines Schneidbereichs in der ersten Schneidrichtung (F1) erreicht, und einen zweiten Schneidprozess, der das Werkstück (1) und die Schneideinrichtung (10) in einer Rückwärtsrichtung von Drehrichtungen des Werkstücks (1) und der Schneideinrichtung (10) in dem ersten Schneidprozess synchron dreht, der die Schneidtiefe des Werkstücks (1) bei dem Festlegungswert (D) aufrecht erhält, und der den Endabschnitt des Schneidbereichs durch Bewegen der Schneideinrichtung (10) in einer zweiten Schneidrichtung (F2) schneidet.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren zum Bearbeiten eines Zahnrads und eine Schneideinrichtung zum Bearbeiten eines Zahnrads.
  • BESCHREIBUNG DES HINTERGRUNDS
  • Ein bekanntes Verfahren zum Unterdrücken des Auftretens von Graten, wenn eine Zahnradbearbeitung durch Schneiden eines Werkstücks unter Verwendung einer Schneideinrichtung mit einer Schältechnologie durchgeführt wird, ist in JP 2012-143821 A offenbart (nachstehend als Patentreferenz 1 bezeichnet). Gemäß Patentreferenz 1 ist eine Technologie offenbart zum Anwenden einer Versprödung auf eine Bearbeitungsfläche des Werkstücks durch Durchführen einer Oberflächenhärtebehandlung an der Bearbeitungsfläche des Werkstücks, sodass Schneidspäne, die durch Schneiden des Werkstücks durch die Schneideinrichtung erzeugt werden, relativ leicht von dem Werkstück entfernt werden können.
  • Eine weitere bekannte Technologie ist in JP 2012-171020 A offenbart (nachstehend als Patentreferenz 2 bezeichnet). Gemäß Patentreferenz 2 ist die Technologie zum unterschiedlich Machen von wenigstens einer von Schneidbedingungen, einer Vorschubrate einer Schneideinrichtung zum Schneiden eines Werkzeugs, eines Schneidbetrags an dem Werkstück und einer relativen Drehposition der Schneideinrichtung und des Werkstücks, zwischen einer stromabwärtigen Endfläche des Werkstücks und anderen Bereichen als die stromabwärtige Endfläche des Werkstücks in einer Vorschubrichtung der Schneideinrichtung.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform von Patentreferenz 2, nachdem die Schneideinrichtung, die das Werkstück schneidet, die Bodenfläche des Werkstücks erreicht, führt die Schneideinrichtung eine Hin- und Herbewegung entlang der Vorschubrichtung in einem kleinen Bereich aus. Grate werden durch die Schneideinrichtung, die mit dem Werkstück in Kontakt kommt, entfernt.
  • Gemäß Patentreferenz 1 und Patentreferenz 2, wenn der Schneidprozess an dem Werkstück mithilfe der Schneideinrichtung mit der Schältechnologie durchgeführt wird, werden die Grate an einem Endabschnitt einer Zahnnut des Werkstücks ausgebildet. Die erzeugten Grate können durch die Technologien entfernt werden, die in Patentreferenz 1 und Patentreferenz 2 offenbart sind.
  • Jedoch ist gemäß der Technologie, die in Patentreferenz 1 offenbart ist, ein Extraprozess, der zur Oberflächenbehandlung des Werkstücks erfordert ist, ein Nachteil in Hinblick auf Herstellungskosten. Gemäß Patentreferenz 2 verhindert die Technologie nicht an erster Stelle, dass Grate ausgebildet werden. Somit können die Grate noch an dem Werkstück verbleiben.
  • Des Weiteren kann ein Entgratungsprozess an einer Endfläche eines Werkstücks durchgeführt werden, um Grate an dem Werkstück nach einem Schneidprozess zu entfernen. Jedoch ist ein Extraprozess, der anders ist als der Schneidprozess, um ein Zahnrad auszubilden, erfordert.
  • Somit besteht eine Notwendigkeit für ein Verfahren zum Bearbeiten eines Zahnrads und einer Schneideinrichtung zum Bearbeiten eines Zahnrads, die verhindern, dass Grate erzeugt werden, wenn ein Werkstück unter Verwendung der Schneideinrichtung mit einer Schältechnologie geschnitten wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Bearbeiten eines Zahnrads Prozesse des Anordnens eines Werkstücks, das um eine Werkstückachse drehbar gestützt ist, und einer Schneideinrichtung, die um eine Schneideinrichtungsachse drehbar gestützt ist, derart, dass die Werkstückachse und die Schneideinrichtungsachse voneinander versetzt sind, des synchronen Drehens des Werkstücks und der Schneideinrichtung mit einem vorbestimmten Verhältnis einer Winkelgeschwindigkeit, des Durchführens eines ersten Schneidprozesses, der die Schneideinrichtungsachse auf eine erste Stellung festlegt, in der eine Flankenlinienrichtung eines zahnradförmigen ersten Schneideinrichtungsabschnitts, der an einem ersten Ende der Schneideinrichtung angeordnet ist, entlang einer Flankenlinienrichtung des Werkstücks ist, der eine erste Schneidrichtung festlegt, in der der erste Schneideinrichtungsabschnitt an einer stromabwärtigen Seite in einer Bewegungsrichtung der Schneideinrichtung in einer Richtung entlang der Werkstückachse angeordnet ist, der das Schneiden des Werkstücks durch Bewegen der Schneideinrichtung in der ersten Schneidrichtung beginnt, während eine Schneidtiefe des Werkstücks, wobei die Schneidtiefe durch Verwenden des ersten Schneideinrichtungsabschnitts erreicht wird, bei einem festgelegten Wert aufrechterhalten wird und die Schneidtiefe des Werkstücks verringert wird, bevor der erste Schneideinrichtungsabschnitt einen Endabschnitt eines Schneidbereichs in der ersten Schneidrichtung in dem Prozess des Schneidens des Werkstücks erreicht, und des Durchführens eines zweiten Schneidprozesses, der das Werkstück und die Schneideinrichtung in einer Rückwärtsrichtung von Drehrichtungen des Werkstücks und der Schneideinrichtung in dem ersten Schneidprozess nach dem ersten Schneidprozess synchron dreht, der die Schneideinrichtungsachse auf eine zweite Stellung festlegt, in der die Flankenlinienrichtung eines zahnradförmigen zweiten Schneideinrichtungsabschnitts, der an einem zweiten Ende der Schneideinrichtung angeordnet ist, entlang der Flankenlinienrichtung des Werkstücks ist, der die Schneidtiefe des Werkstücks, wobei die Schneidtiefe durch Verwenden des zweiten Schneideinrichtungsabschnitts erreicht wird, bei dem festgelegten Wert aufrechterhält, und der den Endabschnitt des Schneidbereichs durch Bewegen der Schneideinrichtung in einer zweiten Schneidrichtung, nämlich einer Rückwärtsrichtung der ersten Schneidrichtung, schneidet.
  • Gemäß dem vorstehend genannten Verfahren beginnt in dem ersten Prozess die Schneideinrichtung das Schneiden des Werkstücks mit einer vorbestimmten Tiefe, die durch den ersten Schneideinrichtungsabschnitt erreicht wird, unter Verwendung einer Schältechnologie durch synchrones Drehen des Werkstücks und der Schneideinrichtung und durch Bewegen der Schneideinrichtung in der ersten Schneidrichtung entlang der Flankenlinienrichtung des Werkstücks. Des Weiteren wird die Zahnnut des Endabschnitts des Schneidbereichs in der ersten Schneidrichtung flach durch Verringern der Schneidtiefe, bevor die Schneideinrichtung den Endabschnitt des Schneidbereichs in der ersten Schneidrichtung erreicht. Grate werden an dem Endabschnitt des Schneidbereichs ausgebildet, wenn das Schneiden des Werkstücks in dem ersten Schneidprozess durchgeführt wird. Als Nächstes wird die Zahnnut mit der vorbestimmten Tiefe an dem Werkstück durch Drehen des Werkstücks und der Schneideinrichtung in der Rückwärtsrichtung der Drehrichtungen des Werkstücks und der Schneideinrichtung in dem ersten Schneidprozess durch Wechseln der Schneidachse und durch Bewegen der Schneideinrichtung in der zweiten Schneidrichtung, die die Rückwärtsrichtung der ersten Schneidrichtung ist, durchgeführt, während die Schneidtiefe des Werkstücks, die durch den zweiten Schneideinrichtungsabschnitt erreicht wird, bei dem festgelegten Wert aufrechterhalten wird. Die Grate, die an dem Endabschnitt des Schneidbereichs in der ersten Schneidrichtung ausgebildet werden, können in dem zweiten Schneidprozess entfernt werden. In dem zweiten Schneidprozess werden die Grate nicht neu ausgebildet, weil die Schneideinrichtung den Bereich schneidet, wo die Zahnnut schon ausgebildet ist. Somit ist das Verfahren zum Bearbeiten des Zahnrads, das eine Erzeugung der Grate verhindert, wenn das Werkstück durch die Schneideinrichtung unter Verwendung der Schältechnologie geschnitten wird, angemessen gestaltet.
  • Gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung hat ein Verfahren zum Bearbeiten eines Zahnrads Prozesse des Anordnens eines Werkstücks, das um eine Werkstückachse herum drehbar gestützt ist, und einer Schneideinrichtung, die um eine Schneideinrichtungsachse drehbar gestützt ist, derart, dass die Werkstückachse und die Schneideinrichtungsachse voneinander versetzt sind, des synchronen Drehens des Werkstücks und der Schneideinrichtung mit einem vorbestimmten Verhältnis einer Winkelgeschwindigkeit, des Durchführens eines ersten Schneidprozesses, der die Schneidachse auf eine erste Stellung festlegt, in der eine Flankenlinienrichtung eines zahnradförmigen ersten Schneideinrichtungsabschnitts, der an einem ersten Ende der Schneideinrichtung angeordnet ist, entlang einer Flankenlinienrichtung des Werkstücks ist, der eine erste Schneidrichtung festlegt, in der der erste Schneideinrichtungsabschnitt an einer stromabwärtigen Seite in einer Bewegungsrichtung der Schneideinrichtung in einer Richtung entlang der Werkstückachse angeordnet ist, der das Schneiden des Werkstücks durch Bewegen der Schneideinrichtung in der ersten Schneidrichtung beginnt, während eine Schneidtiefe des Werkstücks, wobei die Schneidtiefe durch Verwendung des ersten Schneideinrichtungsabschnitts erreicht wird, bei einem festgelegten Wert aufrechterhalten wird, und der das Schneiden des Werkstücks aufrecht erhält, bis der erste Schneideinrichtungsabschnitt einen Endabschnitt eines Schneidbereichs in der ersten Schneidrichtung erreicht, und des Durchführens eines zweiten Schneidprozesses, der das Werkstück und die Schneideinrichtung in einer Rückwärtsrichtung der Drehrichtungen des Werkstücks und der Schneideinrichtung in dem ersten Schneidprozess nach dem ersten Schneidprozess synchron dreht, der die Schneidachse auf eine zweite Stellung festlegt, in der die Flankenlinienrichtung eines zahnradförmigen zweiten Schneideinrichtungsabschnitts, der an einem zweiten Ende der Schneideinrichtung angeordnet ist, entlang der Flankenlinienrichtung des Werkstücks ist, der den festgelegten Wert der Schneidtiefe des Werkstücks, wobei die Schneidtiefe durch Verwenden des zweiten Schneideinrichtungsabschnitts erreicht wird, um einen festgelegten Betrag erhöht, und der den Endabschnitt des Schneidbereichs durch Bewegen der Schneideinrichtung in einer zweiten Schneidrichtung, nämlich einer Rückwärtsrichtung der ersten Schneidrichtung, um eine vorbestimmte Länge schneidet.
  • Gemäß dem vorstehend genannten Verfahren beginnt in dem ersten Prozess die Schneideinrichtung das Schneiden des Werkstücks bei der vorbestimmten Tiefe, die durch den ersten Schneidabschnitt erreicht wird, unter Verwendung der Schältechnologie, bis die Schneideinrichtung den Endabschnitt des Schneidbereichs in der ersten Schneidrichtung erreicht durch synchrones Drehen des Werkstücks und der Schneideinrichtung und durch Bewegen der Schneideinrichtung in der ersten Schneidrichtung entlang der Flankenlinienrichtung des Werkstücks. Die Grate werden an dem Endabschnitt des Schneidbereichs ausgebildet, wenn das Schneiden des Werkstücks in dem ersten Schneidprozess durchgeführt wird. Als Nächstes beginnt die Schneideinrichtung das Schneiden des Werkstücks durch Bewegen der Schneideinrichtung in der zweiten Schneidrichtung, die die Rückwärtsrichtung der ersten Schneidrichtung ist, durch Drehen des Werkstücks und der Schneideinrichtung in der Rückwärtsrichtung der Drehrichtungen des Werkstücks und der Schneideinrichtung in dem ersten Schneidprozess, durch Wechseln der Schneideinrichtungsachse und durch Hinzufügen des festgelegten Betrags zu dem festgelegten Wert der Schneidtiefe, die durch den zweiten Schneideinrichtungsabschnitt erreicht wird. Die Grate, die an dem Endabschnitt des Schneidbereichs in der ersten Schneidrichtung ausgebildet werden, können durch Bewegen der Schneideinrichtung in der zweiten Schneidrichtung um eine vorbestimmte Strecke entfernt werden, nachdem die Schneideinrichtung das Schneiden des Werkstücks in der zweiten Schneidrichtung beginnt. Demzufolge werden die Grate nicht erneut ausgebildet. Somit ist das Verfahren zum Bearbeiten des Zahnrads, das eine Erzeugung der Grate verhindert, wenn das Werkstück durch die Schneideinrichtung unter Verwendung der Schältechnologie geschnitten wird, angemessen gestaltet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Offenbarung werden der gleiche Wälzkreis, die gleiche Anzahl der Zähne und die gleiche Form des Messers bzw. der Klinge auf den ersten Schneideinrichtungsabschnitt und den zweiten Schneideinrichtungsabschnitt angewendet.
  • Gemäß dem vorstehend genannten Aufbau haben der erste Schneideinrichtungsabschnitt und der zweite Schneideinrichtungsabschnitt der Schneideinrichtung die gleiche Funktion. In dem zweiten Schneidprozess drehen die Schneideinrichtung und das Werkstück in der Rückwärtsrichtung der Drehrichtungen des Werkstücks und der Schneideinrichtung in dem ersten Schneidprozess. Jedoch kann jeder absolute Wert der Drehgeschwindigkeit der Schneideinrichtung und des Werkstücks der gleiche sein wie die Drehgeschwindigkeit der Schneideinrichtung und des Werkstücks in dem ersten Schneidprozess, und somit kann ein Übertragungsmechanismus, der die Schneideinrichtung und das Werkstück antreibt, einfach gestaltet sein.
  • Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Offenbarung ist das Schneideinrichtungsstützbauteil, das die Schneideinrichtung drehbar stützt, schwenkbar um die einzelne Umschaltachse gestützt, und der erste Schneideinrichtungsabschnitt wird zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung durch Schwenken des Schneideinrichtungsstützbauteils um die Umschaltachse umgeschaltet.
  • Gemäß dem vorstehend genannten Aufbau muss beim Übergang von dem ersten Schneidprozess zu dem zweiten Schneidprozess die Stellung oder Lage des Schneideinrichtungsstützbauteils nur von der ersten Position zu der zweiten Position durch Schwenken des Schneideinrichtungsstützbauteils um die Umschaltachse umgeschaltet werden. Das heißt beispielsweise kann die Zahnradbearbeitungsmaschine gestaltet sein, um entweder das Schneideinrichtungsstützbauteil um die mehreren Schwenkachsen zu schwenken oder um den Schwenkbetrieb mit der Schwenkbewegung des Schneideinrichtungsstützbauteils zu kombinieren. Demzufolge kann die Anzahl der Komponenten verringert werden. Das Umschalten des Schneideinrichtungsstützbauteils kann schnell durchgeführt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Offenbarung hat eine Schneideinrichtung zur Zahnradbearbeitung einen ersten Schneideinrichtungsabschnitt, der in einer Zahnrandform ausgebildet ist und an einem ersten Ende der Schneideinrichtung angeordnet ist, und einen zweiten Schneideinrichtungsabschnitt, der in der Zahnradform ausgebildet ist und an einem zweiten Ende der Schneideinrichtung angeordnet ist, wobei die Schneideinrichtung um eine Schneideinrichtungsachse drehbar ist, und ein gleicher Wälzkreis, eine gleiche Anzahl von Zähnen und eine gleiche Form eines Messers bzw. einer Klinge auf den ersten Schneideinrichtungsabschnitt und den zweiten Schneideinrichtungsabschnitt angewendet sind.
  • Gemäß dem vorstehend genannten Aufbau, wenn das Werkstück durch die Schneideinrichtung der Offenbarung geschnitten wird, wird das Schneiden des Werkstücks unter Verwendung der Schältechnologie durch synchrones Drehen der Schneideinrichtung und des Werkstücks, durch Berühren des Werkstücks mit entweder dem ersten Schneideinrichtungsabschnitt oder dem zweiten Schneideinrichtungsabschnitt, wobei der Schneideinrichtungsabschnitt nahe zu einer stromabwärtigen Seite in der Bewegungsrichtung zu der Zeit des Schneidens ist, und Verstellen der Schneideinrichtung in der vorbestimmten Richtung entlang der Flankenlinienrichtung des Werkstücks durchgeführt. Nach dem Schneiden des Werkstücks, nämlich dem Schneiden des Werkstücks unter Verwendung der Schältechnologie, wird die Technologie, die durch Verstellen des Schneidwerkzeugs in die Rückwärtsrichtung der vorstehend genannten vorbestimmten Richtung erreicht wird, durch Verschieben der Schneideinrichtungsachse, durch Drehen des Werkstücks und der Schneideinrichtung der Offenbarung in der Rückwärtsrichtung des vorherigen Schneidens des Werkstücks und durch Berühren von entweder dem ersten Schneideinrichtungsabschnitt oder dem zweiten Schneideinrichtungsabschnitt durchgeführt, wobei der Schneideinrichtungsabschnitt in dem vorherigen Schneiden (stromaufwärts in der Bewegungsrichtung) des Werkstücks nicht verwendet wird. Weil der erste Schneideinrichtungsabschnitt und der zweite Schneideinrichtungsabschnitt der Schneideinrichtung der Offenbarung gleich gestaltet sind, kann entweder der erste Schneideinrichtungsabschnitt oder der zweite Schneideinrichtungsabschnitt die gleiche Zahnfläche relativ zu dem Werkstück ausbilden. Wenn die Schneideinrichtung der Offenbarung das Schneiden des Werkstücks durchführt, wird die Schneidtiefe des Endabschnitts der Schneidfläche, die in dem vorherigen Schneiden geschnitten worden ist, festgelegt, um flach zu sein. Dann wird der Endabschnitt der Schneidfläche in der Rückwärtsrichtung der Richtung in dem vorherigen Schneidprozess geschnitten, sodass das Schneiden des Zahnrads mit der gewünschten Zahnfläche durchgeführt werden kann. Demzufolge können die Grate, die an dem Werkstück in dem vorherigen Schneiden ausgebildet worden sind, in dem nächsten Schneiden entfernt werden. Somit ist die Schneideinrichtung zur Zahnradbearbeitung gestaltet, die eine Erzeugung der Grate verhindert, wenn das Werkstück durch die Schneideinrichtung unter Verwendung der Schältechnologie geschnitten wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung ist der erste Schneideinrichtungsabschnitt aus dem Material mit höherer Härte hergestellt als der zweite Schneideinrichtungsabschnitt.
  • Gemäß dem vorstehend genannten Aufbau, wenn die Schneideinrichtung die Zahnfläche an dem Werkstück ausbildet, kann das Schneidsystem derart festgelegt sein, dass ein Hauptabschnitt des Schneidbereichs durch den ersten Schneideinrichtungsabschnitt geschnitten wird, während der zweite Schneideinrichtungsabschnitt angewendet wird, um die Grate zu entfernen. Somit muss die Härte des zweiten Schneideinrichtungsabschnitts nicht dieselbe sein wie die des ersten Schneideinrichtungsabschnitts, was dazu führt, dass die Kosten der Schneideinrichtung verringert werden können.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorstehenden und zusätzlichen Merkmale und Charakteristiken dieser Offenbarung werden offensichtlicher von der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit der Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, wobei:
  • 1 eine Ansicht ist, die schematisch eine Gestaltung einer Zahnradbearbeitungsmaschine, die eine Schältechnologie verwendet, gemäß einer ersten Ausführungsform, die hier offenbart ist, darstellt;
  • 2 eine Seitenansicht ist, die ein Werkstück und eine Schneideinrichtung in einem ersten Schneidprozess darstellt;
  • 3 eine Draufsicht ist, die das Werkstück und die Schneideinrichtung in dem ersten Schneidprozess darstellt;
  • 4 eine Seitenansicht ist, die das Werkstück und die Schneideinrichtung darstellt, wenn der erste Schneidprozess beendet ist;
  • 5 eine Draufsicht ist, die das Werkstück und die Schneideinrichtung unmittelbar vor Beginn eines zweiten Schneidprozesses darstellt;
  • 6 eine Seitenansicht ist, die das Werkstück und die Schneideinrichtung unmittelbar vor Beginn des zweiten Schneidprozesses darstellt;
  • 7A eine schematische Ansicht ist, die eine relative Position eines Messerabschnitts der Schneideinrichtung und des Werkstücks in dem ersten Schneidprozess darstellt;
  • 7B eine schematische Ansicht ist, die die relative Position des Messerabschnitts der Schneideinrichtung und des Werkstücks in dem zweiten Schneidprozess darstellt;
  • 8A eine Querschnittsansicht ist, die einen Schneidbetrag des Werkstücks in dem ersten Schneidprozess darstellt;
  • 8B eine Querschnittsansicht ist, die den Schneidbetrag des Werkstücks in dem ersten Schneidprozess darstellt, wenn das Schneiden des Werkstücks beendet ist;
  • 9A eine Querschnittsansicht ist, die einen Schneidbetrag des Werkstücks in dem zweiten Schneidprozess darstellt;
  • 9B eine Querschnittsansicht ist, die das Schneiden des Werkstücks in dem zweiten Schneidprozess darstellt;
  • 10 ein Flussdiagramm ist, das eine Zahnradbearbeitungssteuerung der Zahnradbearbeitungsmaschine zeigt;
  • 11A eine perspektivische Ansicht ist, die jede Stellung oder Lage des Werkstücks und der Schneideinrichtung, wenn der erste Schneidprozess beendet ist, gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
  • 11B eine perspektivische Ansicht ist, die jede von den Stellungen oder Lagen des Werkstücks und der Schneideinrichtung, wenn der zweite Schneidprozess begonnen wird, gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
  • 12 eine Querschnittsansicht einer Schneideinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform ist;
  • 13 eine Querschnittsansicht einer Schneideinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform ist;
  • 14A eine Querschnittsansicht ist, die einen Schneidbetrag eines Werkstücks in einem ersten Schneidprozess gemäß einer fünften Ausführungsform darstellt;
  • 14B eine Querschnittsansicht ist, die den Schneidbetrag des Werkstücks in dem ersten Schneidprozess, wenn das Schneiden des Werkstücks beendet ist, gemäß der fünften Ausführungsform darstellt;
  • 15A eine Querschnittsansicht ist, die einen Schneidbetrag des Werkstücks in einem zweiten Schneidprozess gemäß der fünften Ausführungsform darstellt; und
  • 15B eine Querschnittsansicht ist, die den Schneidbetrag des Werkstücks in dem zweiten Schneidprozess, wenn das Schneiden des Werkstücks begonnen hat, gemäß der fünften Ausführungsform darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ausführungsformen der Offenbarung werden mit Bezug auf Figuren unter Verwendung eines Beispiels einer Bearbeitung eines innenverzahnten Stirnrads beschrieben. Eine erste Ausführungsform der Zahnradbearbeitungsmaschine, die eine Schältechnologie für ein Verfahren zum Bearbeiten eines Zahnrads der Offenbarung verwendet, ist gestaltet, wie in 1 bis 3 dargestellt ist. Die Zahnradbearbeitungsmaschine hat einen Tisch 2, eine Schneideinrichtung 10, eine Betätigungseinheit A und eine Steuerungseinheit B. Der Tisch 2 stützt ein ringförmiges Werkstück 1 als ein Schneidobjekt. Die ritzelförmige Schneideinrichtung 10 bearbeitet das Werkstück 1 (ein Beispiel einer Schneideinrichtung zur Zahnradbearbeitung). Die Betätigungseinheit A führt das Schneiden unter Verwendung der Schneideinrichtung 10 durch. Die Steuerungseinheit B steuert den Tisch 2, die Schneideinrichtung 10 und die Betätigungseinheit A.
  • Der Tisch 2 ist um eine Werkstückachse Y des Werkstücks 1 drehbar gestützt, wobei die Werkstückachse Y in einer Vertikalrichtung des Tischs 2 angeordnet ist. Der Tisch 2 stützt in fixierter Weise das Bearbeitungsobjekt, nämlich das Werkstück 1, unter Verwendung einer Vielzahl von Spannvorrichtungen 3 und wird durch einen Tischmotor 2M drehangetrieben. Das Schneidwerkzeug 10 ist in einer Form eines Schrägzahnrads ausgebildet und ist um eine Schneideinrichtungsachse X der Schneideinrichtung 10 durch einen Endabschnitt der Betätigungseinheit A drehbar gestützt. Ein Synchronmotor zum Steuern einer Drehgeschwindigkeit des Tischs 2, indem er in Synchronisation mit einem Antriebssignal gedreht wird, ist auf den Tischmotor 2M angewendet.
  • Die Zahnradbearbeitungsmaschine der ersten Ausführungsform, die die Schältechnologie verwendet, ist derart gestaltet, dass die Schneideinrichtungsachse X und die Werkstückachse Y voneinander so versetzt sind, dass eine Flankenlinienrichtung des Werkstücks 1 und eine Flankenlinienrichtung eines Messerabschnitts 10A der Schneideinrichtung 10 parallel zueinander angeordnet sind (siehe 7). Unter der relativen Position der Schneideinrichtungsachse X und der Werkstückachse Y unterscheiden sich ein Geschwindigkeitsvektor der Klinge der Schneideinrichtung 10 (eine Richtung von S1 in 7A) und ein Geschwindigkeitsvektor des Werkstücks 1 (eine Richtung von R1 in 7A). Demzufolge wird eine Schlupfgeschwindigkeit zwischen dem Werkstück 1 und der Schneideinrichtung 10 aufgrund des Unterschieds des Geschwindigkeitsvektors der Klinge der Schneideinrichtung 10 und des Geschwindigkeitsvektors des Werkstücks 1 erzeugt. Die Schneideinrichtung 10 bewegt sich in der Richtung entlang der Achse des Werkstücks 1, das heißt der Werkstückachse Y, um das Werkstück 1 in Erwiderung auf die Schlupfgeschwindigkeit zu schneiden, während die Schneideinrichtung 10 und das Werkstück 1 synchron miteinander drehen.
  • In diesem Prozess kann das innenverzahnte Stirnrad an einem Innenumfang des Werkstücks 1 ausgebildet werden. Alternativ kann das Bearbeitungssystem festgelegt sein, um ein inneres Schrägzahnrad auszubilden. Wenn das Schrägzahnrad bearbeitet wird, wird die Schneideinrichtung 10 in der Richtung entlang der Werkstückachse Y bewegt, während eine Differenzialbewegung aufgebracht wird, um die relative Position der Schneideinrichtung 10 und des Werkstücks 1 allmählich zu verstellen, während die Schneideinrichtung 10 und das Werkstück 1 synchron miteinander gedreht werden.
  • Des Weiteren verringert die Zahnradbearbeitungsmaschine der ersten Ausführungsform, die die Schältechnologie verwendet, Grate (Poisson-Grate), die an dem Werkstück 1 erzeugt werden, durch Durchführen eines zweiten Schneidprozesses, in dem die Schneideinrichtung 10 einen Verstellbetrieb in einer zweiten Schneidrichtung F2 (siehe 6 und 8) durchführt, die eine Rückwärtsrichtung einer ersten Schneidrichtung F1 (siehe 2 und 8) ist, nachdem die Schneideinrichtung 10 den Verstellbetrieb in der ersten Schneideinrichtung F1 in einem ersten Schneidprozess durchgeführt hat (siehe ein Flussdiagramm in 10).
  • Die Schneideinrichtung 10 ist in einer Form eines Schrägzahnrads durch Ausbilden von schräg geformten Nuten an einer Außenfläche eines zylindrischen Basismaterials mit hoher Härte, beispielsweise eines Hochgeschwindigkeitsstahls, ausgebildet, sodass die mehreren Messerabschnitte 10A einen vorbestimmten Verdrehwinkel haben. Die Schneideinrichtung 10 ist in einer Kategorie eines zylindrischen Zahnrads, dessen Wälzkreis zu dem Durchmesser des zylindrischen Zahnrads korrespondiert. Ein erstes Ende in der Richtung der Schneideinrichtungsachse X, das Randabschnitte der mehreren Klingenabschnitte 10A hat, ist ein erster Schneideinrichtungsabschnitt 11. Ein zweites Ende in der Richtung der Schneidachse X, das die Randabschnitte der mehreren Messerabschnitte 10A hat, ist ein zweiter Schneideinrichtungsabschnitt 12. In einem Fall, wo das Werkstück 1 bearbeitet wird, um ein Schrägzahnrad zu schaffen, kann die Form der Schneideinrichtung 10 entweder eine Form eines Schrägzahnrads oder eine Form eines Stirnzahnrads sein.
  • Beispielsweise ist das erste Ende des Basismaterials der Schneideinrichtung 10 in einer Stellung oder Lage senkrecht zu der Schneideinrichtungsachse X angeordnet, um den rand- bzw. kantenförmigen ersten Schneideinrichtungsabschnitt 11 auszubilden. Das zweite Ende des Basismaterials der Schneideinrichtung 10 ist in der Stellung oder Lage senkrecht zu der Schneideinrichtungsachse X angeordnet, um den rand- bzw. kantenförmigen zweiten Schneideinrichtungsabschnitt 12 auszubilden. Somit sind der gleiche Wälzkreis, die gleiche Anzahl der Zähne und die gleiche Form des Messers auf den ersten Schneideinrichtungsabschnitt 11 und den zweiten Schneideinrichtungsabschnitt 12 angewendet.
  • Die Schneideinrichtung 10 ist durch einen Endabschnitt einer Schneideinrichtungsspindel 13 gestützt, die durch einen Schneideinrichtungsmotor 10M drehangetrieben wird. Der Synchronmotor zum Steuern einer Drehgeschwindigkeit der Schneideinrichtung 10 durch synchrones Drehen mit einem Antriebssignal ist auf den Schneideinrichtungsmotor 10M angewendet.
  • Die Zahnradbearbeitungsmaschine der ersten Ausführungsform wendet den Tischmotor 2M an, um das Werkstück 1 drehanzutreiben, während der Schneideinrichtungsmotor 10M angewendet wird, um die Schneideinrichtung 10 drehanzutreiben. Alternativ können das Werkstück 1 und die Schneideinrichtung 10 synchron gedreht werden, indem sie in Verbindung mit beispielsweise mehreren Zahnrädern und mehreren Antriebsriemen betätigt werden.
  • Die Betätigungseinheit A hat ein Führungsbauteil 21, ein Gleitbauteil 22, einen Basisendarm 23, einen Mittelarm 24, einen Endarm 25, einen Betätigungsarm 26 und ein Schneideinrichtungsstützbauteil 27. Das Führungsbauteil 21 ist in einer Schienenform ausgebildet und parallel zu der Werkstückachse Y angeordnet. Das Gleitbauteil 22 ist durch das Führungsbauteil 21 in einer Längsrichtung beweglich gestützt. Ein Basisende des Basisendarms 23 ist durch das Gleitbauteil 22 gestützt. Der Basisendarm 23, der mittlere Arm 24, der Endarm 25, der Betätigungsarm 26 und das Schneideinrichtungsstützbauteil 27 sind in einer Reihe verbunden.
  • Der mittlere Arm 24 ist mit dem Basisendarm 23 um eine erste Achse T1 herum schwenkbar verbunden. Der Endarm 25 ist mit einem Schwenkende des Mittelarms 24 um einen zweite Achse T2 herum schwenkbar verbunden. Der Betätigungsarm 26 ist mit einem Schwenkende des Endarms 25 um eine dritte Achse T3 herum drehbar verbunden.
  • Die erste, zweite und dritte Achse T1, T2 und T3 sind positioniert, um parallel zu der Werkstückachse Y zu sein. Der Betätigungsarm 26 steht in einer Richtung entlang der Werkstückachse Y vor. Ein Vorsprungsende des Betätigungsarms 26 stützt das Schneideinrichtungsstützbauteil 27 schwenkbar um eine Umschaltachse Z herum, die senkrecht zu der Werkstückachse Y positioniert ist.
  • Die Schneideinrichtungsspindel 13 ist durch das Schneideinrichtungsstützbauteil 27 um die Schneideinrichtungsachse X herum drehbar gestützt. Die Schneideinrichtung 10 ist an einem ersten Endabschnitt der Schneideinrichtungsspindel 13 montiert, während der Schneideinrichtungsmotor 10M an einem zweiten Endabschnitt der Schneideinrichtungsspindel 13 montiert ist. Eine Stützwelle 27A ist an einer Seitenfläche des Schneideinrichtungsstützbauteils 27 derart angeordnet, dass sich die Stützwelle 27A an der gleichen Achse wie die Umschaltachse Z erstreckt, die senkrecht zu der Schneideinrichtungsachse X positioniert ist. Die Stützwelle 27A ist durch den Betätigungsarm 26 schwenkbar gestützt.
  • Das Gleitbauteil 22 führt eine Gleitbewegung in einer Längsrichtung des Führungsbauteils 21 unter Verwendung eines Gleitstellglieds, beispielsweise eines elektrischen Zylinders, durch. Der Betätigungsbetrag des Gleitbauteils 22 wird durch einen Linearsensor erfasst. Eine Schwenkbewegung des Mittelarms 24 relativ zu dem Basisendarm 23 um die erste Achse T1 herum und die Schwenkbewegung des Endarms 25 relativ zu dem Mittelarm 24 um die zweite Achse T2 herum werden durch ein entsprechendes Stellglied, beispielsweise einen elektrischen Motor, durchgeführt. Jeder der Schwenkbeträge des Mittelarms 24 und des Endarms 25 wird durch einen Schwenksensor erfasst.
  • Eine Drehung des Betätigungsarms 26 um die dritte Achse T3 herum relativ zu dem Endarm 25 wird durch ein Drehstellglied, beispielsweise den elektrischen Motor, durchgeführt. Ein Drehwinkel des Betätigungsarms 26 wird durch einen Drehsensor erfasst. Eine Schwenkbewegung des Schneideinrichtungsstützbauteils 27 um die Umschaltachse Z relativ zu dem Betätigungsarm 26 wird durch ein Schwenkstellglied, beispielsweise den elektrischen Motor, durchgeführt. Ein Schwenkbetrag des Schneideinrichtungsstützbauteils 27 wird durch den Schwenksensor erfasst. Eine Antriebskraft des Schwenkstellglieds wird zu dem Schneideinrichtungsstützbauteil 27 über die Stützwelle 27A übertragen. Die Stellung oder Lage der Schneideinrichtungsachse X ist durch die Schwenkbewegung des Schneideinrichtungsstützbauteils 27 definiert.
  • Die Betätigungseinheit hat mehrere Stellglieder, die jedes der Bauteile unabhängig betätigen, und mehrere Sensoren, die die Betätigungsbeträge der Bauteile erfassen. Jedes von den Stellgliedern wird durch ein Antriebssignal der Steuerungseinheit B gesteuert. Erfassungssignale von den mehreren Sensoren werden zu der Steuerungseinheit B zurückgeführt.
  • Gemäß der ersten Ausführungsform hat die Zahnradbearbeitungsmaschine, die die Schältechnologie verwendet, die Werkstückachse Y, die das Werkstück 1 drehbar stützt, die Schneideinrichtungsachse X, die die Schneideinrichtung 10 drehbar stützt, die Umschaltachse Z zum Umschalten der Stellung oder Lage der Schneideinrichtungsachse X und die dritte Achse T3 zum Festlegen eines offensichtlichen Freiwinkels α („apparent clearance angle“) der Schneideinrichtung 10 in Verbindung mit der Umschaltachse Z. Des Weiteren hat die Betätigungseinheit A die erste Achse T1 und die zweite Achse T2 zum Schwenken des Mittelarms 24 bzw. des Endarms 25. Insgesamt sind sechs Achsen vorgesehen, um die Zahnradbearbeitungsmaschine zu betätigen.
  • Andere Beispiele der grundlegenden Gestaltung einer Zahnradbearbeitungsmaschine, die die Schältechnologie verwendet, werden im Folgenden beschrieben. Die Gestaltung der Betätigungseinheit A ist nicht auf die Gestaltung beschränkt, die in 1 und 2 dargestellt ist. Ein Kugelrollspindelmechanismus, der weit verbreitet auf allgemeine Maschinenwerkzeuge angewendet wird, oder Mehrgelenkroboterarme können verwendet werden. In dem Fall beispielsweise, wo die Mehrgelenkroboterarme angewendet werden, werden jeweilige Positionen der Schneideinrichtungsachse X und des Schneideinrichtungsstützungsbauteils 27, das um die Umschaltachse Z drehbar ist, durch die Schwenkbewegung der Mehrgelenkarme festgelegt. Das Betätigungssystem der Zahnradbearbeitungsmaschine kann derart festgelegt sein, dass die Schneideinrichtung 10 den Verstellbetrieb in einer Schneidrichtung durch die Schwenkbewegung der Mehrgelenkarme durchführen kann.
  • Die Zahnradbearbeitungsmaschine kann eine Gestaltung haben, in der sich der Tisch 2 in einer Richtung entlang der Werkstückachse Y oder in einer Richtung senkrecht zu der Werkstückachse Y durch Betätigen eines Stellglieds bewegt. Insbesondere bewegt sich der Tisch 2 in einer kreuzförmigen Richtung in einer virtuellen Ebene senkrecht zu der Werkstückachse Y. Gemäß der vorstehend genannten Gestaltung der Zahnradbearbeitungsmaschine kann die Betätigungsgestaltung der Betätigungseinheit A vereinfacht werden und der Betätigungsbetrag bzw. -umfang der Betätigungseinheit A kann verringert werden. Des Weiteren kann die relative Position der Schneideinrichtung 10 und des Werkstücks 1 ohne Betätigen der Betätigungseinheit A festgelegt werden.
  • Die Zahnradbearbeitungsmaschine der ersten Ausführungsform hat die Werkstückachse Y, die das Werkstück 1 drehbar stützt, die Schneideinrichtungsachse X, die die Schneideinrichtung 10 drehbar stützt, die Umschaltachse Z zum Umschalten der Stellung oder Lage der Schneideinrichtungsachse X und eine Achse (die dritte Achse T3 in der ersten Ausführungsform) zum Festlegen eines offensichtlichen Freiwinkels α der Schneideinrichtung 10 in Verbindung mit der Umschaltachse Z. Darüber hinaus hat die Betätigungseinheit A eine einzelne Achse zum Umschalten einer Position der Schneideinrichtung 10 von einer ersten Schneidposition Q1 zu einer zweiten Schneidposition Q2. Das heißt die Zahnradbearbeitungsmaschine kann mit insgesamt fünf Achsen zum Betrieb gestaltet sein. Dann erfordert die Zahnradbearbeitungsmaschine die Gestaltung, in der die Schneideinrichtung 10 und das Werkstück 1 sich relativ zueinander in einer Richtung entlang der Werkstückachse Y für einen Betrieb in einer ersten Schneidrichtung F1 und in einer zweiten Schneidrichtung F2 bewegen.
  • Ein weiteres Beispiel einer minimalen Gestaltung der Zahnradbearbeitungsmaschine, die den Prozess der ersten Ausführungsform durchführt, wird im Folgenden beschrieben. Zieht man eine Gestaltung der Zahnradbearbeitungsmaschine in Erwägung, in der sich der Tisch 2 in der kreuzförmigen Richtung in der virtuellen Ebene senkrecht zu der Werkstückachse Y bewegt, kann die Gestaltung der Zahnradbearbeitungsmaschine wie folgt sein. Die Zahnradbearbeitungsmaschine hat die Werkstückachse Y, die das Werkstück 1 drehbar stützt, die Schneideinrichtungsachse X, die die Schneideinrichtung 10 drehbar stützt, die Umschaltachse Z zum Umschalten der Stellung der Schneideinrichtungsachse X und die Achse (die dritte Achse T3 in der ersten Ausführungsform) zum Festlegen des offensichtlichen Freiwinkels α der Schneideinrichtung 10 in Verbindung mit der Umschaltachse X. Das heißt, die Zahnradbearbeitungsmaschine kann mit insgesamt vier Achsen zum Betrieb gestalten sein. Unter der Gestaltung wird die Bewegung der Schneideinrichtung 10 von der ersten Schneidposition Q1 zu der zweiten Schneidposition Q2 durch Bewegen des Tischs 2 durchgeführt. Des Weiteren erfordert die Zahnradbearbeitungsmaschine die Gestaltung, in der sich die Schneideinrichtung 10 und das Werkstück 1 in einer Richtung entlang der Werkstückachse Y zum Betätigen der Schneideinrichtung 10 in der ersten Schneidrichtung F1 und in der zweiten Schneidrichtung F2 relativ bewegen.
  • Die Steuerungseinheit B hat einen Mikroprozessor und einen DSP, das heißt einen digitalen Signalprozessor, zum Laufen lassen von Software für die Zahnradbearbeitung unter Verwendung der Schältechnologie. Die Steuerungseinheit B hat eine Synchrondrehungssteuerungseinheit 31, eine Schneideinrichtungsstellungssteuerungseinheit 32, eine Relativpositionsfestlegungseinheit 33, eine Schneidtiefenfestlegungseinheit 34 und eine Schneidbetriebssteuerungseinheit 35 als Software. Die Steuerungseinheit B hat ein Ausgabeinterface, ein Ausgabesystem und ein Eingabeinterface. Das Ausgabeinterface gibt ein Steuerungssignal zu Antriebskreisen des Tischmotors 2M und des Schneideinrichtungsmotors 10M aus. Das Ausgabesystem gibt das Steuerungssignal zu dem Antriebskreis von jedem der Stellglieder der Betätigungseinheit A aus. Das Eingabeinterface gibt ein Erfassungssignal von jedem der Sensoren von der Betätigungseinheit A ein.
  • Die Synchrondrehungssteuerungseinheit 31, die Schneideinrichtungsstellungssteuerungseinheit 32, die Relativpositionsfestlegungseinheit 33, die Schneidtiefenfestlegungseinheit 34 und die Schneidbetriebssteuerungseinheit 35 können auch entweder mit Hardware, bspw. einem Logikschaltkreis, oder mit einer Kombination aus Hardware, bspw. einem Logikschaltkreis, und Software gestaltet sein.
  • Die Synchrondrehungssteuerungseinheit 31 steuert den Tischmotor 2M und den Schneideinrichtungsmotor 10M so, dass eine vorbestimmte Zahnradbearbeitung unter Verwendung der Schältechnologie an einem Kontaktabschnitt eines Innenumfangs des Werkstücks 1 und eines Außenumfangs der Schneideinrichtung 10 durchgeführt wird. Die Synchrondrehungssteuerungseinheit 31 kann das Werkstück 1 und die Schneideinrichtung 10 steuern, um die jeweiligen Drehrichtungen umzuschalten. In dem zweiten Schneidprozess steuert die Synchrondrehungssteuerungseinheit 31 das Werkstück 1 und die Schneideinrichtung 10, um im Vergleich zu der Drehrichtung in dem ersten Schneidprozess in einer Rückwärtsdrehrichtung zu drehen.
  • Die Schneideinrichtungsstellungssteuerungseinheit 32 steuert die Schneideinrichtungsachse X, um die Stellung durch Schwenken des Schneideinrichtungsstützbauteils 27 um die Umschaltachse Z in der Betätigungseinheit A festzulegen. Die Schneideinrichtungsstellungssteuerungseinheit 32 steuert die Schneideinrichtung 10, um den offensichtlichen Freiwinkel α relativ zu dem Werkstück 1 durch Festlegen der Drehposition des Betätigungsarms 26 um die dritte Achse T3 (siehe 8 und 9) festzulegen. Die Stellung der Schneideinrichtungsachse X und der offensichtliche Freiwinkel α werden individuell in dem ersten Schneidprozess und dem zweiten Schneidprozess festgelegt.
  • 7 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Abschnitts der Messerabschnitte 10A der Schneideinrichtung 10, wobei der Abschnitt mit dem Werkstück 1 in Kontakt ist, um das Schneiden des Werkstücks 1 durchzuführen. Wie in 7 dargestellt ist, steuert die Schneideinrichtungsstellungssteuerungseinheit 32 die Schneideinrichtung 10, um eine Flankenlinienrichtung des Abschnitts des Messerabschnitts 10A der Schneideinrichtung 10 festzulegen, wobei der Abschnitt das Schneiden des Werkstücks 1 entlang (parallel zu) einer Flankenlinienrichtung des Werkstücks 1 in dem ersten Schneidprozess und in dem zweiten Schneidprozess durchführt.
  • Die Relativpositionsfestlegungseinheit 33 legt die Relativposition des Werkstücks 1 und der Schneideinrichtung 10 fest. Das heißt, wie in 3 dargestellt ist, wird die Relativposition des Werkstücks 1 und der Schneideinrichtung 10 auf die erste Schneidposition Q1 in dem ersten Schneidprozess festgelegt. Wie in 5 dargestellt ist, wird die Relativposition des Werkstücks 1 und der Schneideinrichtung 10 auf die zweite Schneidposition Q2 in dem zweiten Schneidprozess festgelegt. Die Relativposition der ersten Schneidposition Q1 und der zweiten Schneidposition Q2 ist in 5 dargestellt. Das heißt, in einer Draufsicht ist eine gerade Linie, die durch die Werkstückachse Y verläuft, als eine Basislinie W definiert. Eine Linie, die die Werkstückachse Y und die erste Schneidposition Q1 verbindet, ist als eine virtuelle Linie definiert. Dann ist ein Schnittwinkel der virtuellen Linie und der Basislinie W als ein Winkel θ definiert. Dann ist an einer entgegengesetzten Seite bezüglich der Werkstückachse Y der Schnittwinkel der virtuellen Linie und der Basislinie W, nämlich die gerade Linie, die durch die Werkstückachse Y verläuft, als der Winkel θ angeordnet (die gleiche Gradzahl wie der zuvor genannte Winkel θ). Ein Schnittpunkt der virtuellen Linie und des Innenumfangs des Werkstücks 1 ist als die zweite Schneidposition Q2 definiert. Die Relativpositionen der ersten Schneidposition Q1 und der zweiten Schneidposition Q2 können derart beschrieben werden, dass die erste Schneidposition Q1 und die zweite Schneidposition Q2 entgegengesetzt bezüglich der Werkstückachse Y positioniert sind und die jeweiligen Schnittwinkel der jeweiligen virtuellen Linien und der jeweiligen Basislinien W den gleichen Grad haben.
  • Die Schneidtiefenfestlegungseinheit 34 legt eine Schneidtiefe des Werkstücks 1 fest, wenn das Werkstück 1 unter Verwendung des ersten Schneideinrichtungsabschnitts 11 und des zweiten Schneideinrichtungsabschnitts 12 durch Aktivieren von jedem von den Bauteilen der Betätigungseinheit A geschnitten wird.
  • Die Schneidbetriebssteuerungseinheit 35 steuert das Gleitbauteil 22, um relativ zu dem Führungsbauteil 21 in der Betätigungseinheit A zu gleiten. Die Schneideinrichtung 10 wird in der Richtung entlang der Werkstückachse Y bewegt, um das Schneiden des Werkstücks 1 durchzuführen. Das heißt, wie in 2 dargestellt ist, steuert die Schneidbetriebssteuerungseinheit 35 die gesamte Betriebseinheit A, um sich in dem ersten Schneidprozess nach unten (in der ersten Schneidrichtung F1) zu bewegen. Wie in 6 dargestellt ist, steuert die Schneidbetriebssteuerungseinheit 35 die gesamte Betriebseinheit A, um sich in dem zweiten Schneidprozess nach oben (in der zweiten Schneidrichtung F2) zu bewegen.
  • Eine Übersicht der Zahnradbearbeitungssteuerung durch die Steuerungseinheit B ist in einem Flussdiagramm in 10 gezeigt. In einem Fall, wo die Zahnradbearbeitung durchgeführt wird, wird das Schneiden des Werkstücks 1 nach einer Defaultfestlegung für den ersten Schneidprozess durchgeführt (Schritt S101, Schritt S102).
  • In der Defaultfestlegung steuert, wie in 2 und 3 dargestellt ist, die Schneideinrichtungsstellungssteuerungseinheit 32 die Schneideinrichtung 10, um die Stellung der Schneideinrichtungsachse X auf eine erste Stellung P1 festzulegen, durch Schwenken des Schneideinrichtungsstützbauteils 27 um die Umschaltachse Z und durch Drehen des Betätigungsarms 26 um die dritte Achse T3 herum. Demzufolge steuert, wie in 7A dargestellt ist, die Schneideinrichtungsstellungssteuerungseinheit 32 die Schneideinrichtung 10, um die Flankenlinienrichtung des Abschnitts des Messerabschnitts 10A der Schneideinrichtung 10 zu steuern, wobei der Abschnitt das Schneiden des Werkstücks 1 entlang oder parallel zu der Flankenlinienrichtung des Werkstücks 1 durchführt. Wie in 8A dargestellt ist, steuert die Schneideinrichtungsstellungssteuerungseinheit 32 die Schneideinrichtung 10, um den offensichtlichen Freiwinkel α der Schneideinrichtung 10 relativ zu dem Werkstück 1 festzulegen. Wie in 3 dargestellt ist, legt die Relativpositionsfestlegungseinheit 33 die relative Position des Werkstücks 1 und der Schneideinrichtung 10 auf die erste Schneidposition Q1 fest. Wie in 8B dargestellt ist, legt die Schneidtiefenfestlegungseinheit 34 die Schneidtiefe des Werkstücks 1, die durch die Schneideinrichtung 10 erreicht wird, auf einen festgelegten Wert D fest.
  • Als Nächstes steuert die Synchrondrehungssteuerungseinheit 31 das Werkstück 1 und die Schneideinrichtung 10, um synchron mit einem Verhältnis der Winkelgeschwindigkeit zu drehen, die für die Zahnradbearbeitung erfordert ist. Die Schneidbetriebssteuerungseinheit 35 steuert die gesamte Betriebseinheit A, um den Verstellbetrieb durchzuführen, um sich nach unten in der ersten Schneidrichtung F1 zu bewegen, und die Schneideinrichtung 10 beginnt das Schneiden des Werkstücks 1 durch den ersten Schneideinrichtungsabschnitt 11. Zu der Zeit des Schneidens des Werkstücks 1 dreht das Werkstück 1 in einer ersten Hauptdrehrichtung R1, während die Schneideinrichtung 10 in einer ersten Nebendrehrichtung S1 dreht. Die erste Hauptdrehrichtung R1 des Werkstücks 1 und die erste Nebendrehrichtung S1 der Schneideinrichtung 10 sind kollektiv als eine erste Richtung definiert (siehe das Flussdiagramm in 10).
  • Wenn das Werkstück 1 in die erste Hauptdrehrichtung R1 dreht, während die Schneideinrichtung 10 synchron in der ersten Nebendrehrichtung S1 dreht, bewirkt der Unterschied der Achsen des Werkstücks 1 und der Schneideinrichtung 10 an dem Kontaktabschnitt des Werkstücks 1 und dem ersten Schneideinrichtungsabschnitt 11 ein Gleiten. Der Verstellbetrieb wird durchgeführt, um die Schneideinrichtung 10 in der ersten Schneidrichtung F1 zu bewegen, und das Schneiden des Werkstücks 1 wird in Erwiderung auf das Gleiten durchgeführt.
  • Das zuvor genannte Schneiden ist als der erste Schneidprozess definiert. In dem ersten Schneidprozess drehen das Werkstück 1 und die Schneideinrichtung 10 synchron miteinander derart, dass der Messerabschnitt 10A der Schneideinrichtung 10 mit der Zahnnut im Eingriff ist, die an dem Innenumfang des Werkstücks 1 ausgebildet ist. Das Werkstück 1 wird geschnitten und bearbeitet, um das Innenschrägzahnrad auszubilden, das mehrere Zähne hat, wobei die Flankenlinienrichtung der mehreren Zähne parallel zu der Werkstückachse Y angeordnet ist.
  • In dem ersten Schneidprozess wird, wie in 8A dargestellt ist, die Schneidtiefe des Werkstücks 1 auf den festgelegten Wert D (den ersten festgelegten Wert) festgelegt, bevor das Werkstück 1 geschnitten wird. In dem ersten Schneidprozess wird die Schneidposition der Schneideinrichtung 10 in der Flankenlinienrichtung des Werkstücks 1 zu der Steuerungseinheit B rückgemeldet. Wie in 8B dargestellt ist, wenn der erste Schneideinrichtungsabschnitt 11 nahe zu einem Endabschnitt des Schneidbereichs kommt, bevor er den Endabschnitt des Schneidbereichs erreicht, ändert die Schneidtiefenfestlegungseinheit 34 die Schneidtiefe des Werkstücks 1 auf einen zweiten festgelegten Wert Ds, der ein kleinerer Wert als der festgelegte Wert D (der erste festgelegte Wert) ist. Der erste Schneidprozess wird mit der geänderten Schneidtiefe fortgeführt (Schritt S103, S104). Der Endabschnitt des Schneidbereichs ist festgelegt, um näher zu dem Ende als zu einer Mitte des Schneidbereichs zu sein. Der zweite festgelegte Wert Ds kann ein beliebiger Wert sein, beispielsweise die Hälfte des festgelegten Werts D des ersten Schneidprozesses. Der Schneidbereich korrespondiert zu einem Wert der Zahnbreite, die an dem Werkstück 1 ausgebildet ist. Gemäß der ersten Ausführungsform, wenn der erste Schneideinrichtungsabschnitt 11 nahe zu dem Endabschnitt des Schneidbereichs kommt, wird die Schneidtiefe des Werkstücks 1 festgelegt, um der zweite festgelegte Wert Ds zu sein, der ein kleinerer Wert als der festgelegte Wert D ist, jedoch gibt es keine Beschränkung darauf. Bei dem gleichen zuvor genannten Schneiden des Werkstücks 1 kann die Schneidtiefe des Werkstücks 1 von dem festgelegten Wert D zu dem zweiten festgelegten Wert Ds in einem frühen Stadium geändert werden, nachdem der erste Schneideinrichtungsabschnitt 11 ein Schneiden von einem Startendabschnitt des Schneidbereichs beginnt, das heißt bei einer Position nahe zu dem Startendabschnitt (eine Position nach einer vorbestimmten Länge des Festlegungsbereichs wird von der Startendposition geschnitten).
  • In diesem Schneidprozess steuert die Synchrondrehungssteuerungseinheit 31 das Werkstück 1 und die Schneideinrichtung 10, um die jeweiligen Drehungen des Werkstücks 1 und der Schneideinrichtung 10 zu stoppen, nachdem der gesamte Körper der Schneideinrichtung 10 durch den Schneidbereich hindurchgegangen ist. Dann wird der Verstellbetrieb der Schneideinrichtung 10 in der ersten Schneidrichtung F1 beendet, um den ersten Schneidprozess zu beenden (Schritt S105, S106).
  • Wenn der erste Schneidprozess beendet ist, ist ein oberes Ende der Schneideinrichtung 10 niedriger als das Werkstück 1 positioniert. Nach Durchführen der Festlegungsänderung für das Schneiden des Werkstücks 1 in dem zweiten Schneidprozess, wird das Schneiden des Werkstücks 1 in dem zweiten Schneidprozess durchgeführt (Schritt S107, S108).
  • Bei dieser Festlegungsänderung steuert, wie in einer virtuellen Linie in 4 dargestellt ist, die Schneideinrichtungsstellungssteuerungseinheit 32 das Schneideinrichtungsstützbauteil 27, um um die Umschaltachse Z zu schwenken, und steuert den Betätigungsarm 26, um um die dritte Achse T3 herum zu drehen. Die Relativpositionsfestlegungseinheit 33 steuert die Betätigungseinheit A, um die Schneideinrichtung 10 auf die zweite Schneidposition Q2 festzulegen. Wie in 9A dargestellt ist, legt die Schneidtiefenfestlegungseinheit 34 die Schneidtiefe des Werkstücks 1, die durch die Schneideinrichtung 10 erreicht wird, auf den festgelegten Wert D fest. Demzufolge ist, wie in 7B dargestellt ist, die Flankenlinienrichtung des Abschnitts des Messerabschnitts 10A des zweiten Schneideinrichtungsabschnitts 12 der Schneideinrichtung 10, nämlich der Abschnitt, der das Schneiden des Werkstücks 1 durchführt, entlang der Flankenlinienrichtung des Werkstücks 1 festgelegt. Wie in 8B dargestellt ist, ist der offensichtliche Freiwinkel α der Schneideinrichtung 10 relativ zu dem Werkstück 1 festgelegt.
  • Das heißt, die Stellung oder Lage der Schneideinrichtungsachse X ist auf die zweite Lage P2 durch Schwenken des Schneideinrichtungsstützbauteils 27 um die Umschaltachse Z herum festgelegt. Demzufolge ist die Flankenlinienrichtung des Abschnitts der Messerabschnitte 10A der Schneideinrichtung 10, und zwar des Abschnitts, der der zweiten Schneidposition Q2 zugewandt ist (entgegengesetzter Abschnitt der ersten Schneidposition Q1), entlang der Flankenlinienrichtung des Werkstücks 1 festgelegt. Der Betätigungsarm 26 dreht um die dritte Achse T3 herum, um den offensichtlichen Freiwinkel α der Schneideinrichtung 10 relativ zu dem Werkstück 1 festzulegen. Wenn die Schneideinrichtungsachse X auf die zweite Stellung P2 festgelegt wird, trennt ein Festlegen der Stellung oder der Lage des Abschnitts des Messerabschnitts 10A der Schneideinrichtung 10, nämlich der Teil des Abschnitts, der zu der zweiten Schneidposition Q2 korrespondiert, zu der Position entlang der Zahnrichtung des Werkstücks 1 den zweiten Schneideinrichtungsabschnitt 12 von dem Innenumfang des Werkstücks 1. Aus diesem Grund wird der offensichtliche Freiwinkel α der Schneideinrichtung 10 relativ zu dem Werkstück 1 durch Drehen des Betätigungsarms 26 festgelegt. Des Weiteren legt die Schneidtiefenfestlegungseinheit 34 die Schneidtiefe des Werkstücks 1, die durch die Schneideinrichtung 10 erreicht wird, auf den festgelegten Wert D fest, wobei die Schneidposition des Werkstücks 1 durch die Schneideinrichtung 10 auf die zweite Schneidposition Q2 festgelegt wird, damit der zweite Schneideinrichtungsabschnitt 12 den Innenumfang des Werkstücks 1 berührt.
  • Bei dieser Festlegungsänderung können die Schwenkbewegung des Schneideinrichtungsstützbauteils 27 um die Umschaltachse Z herum, die Drehung des Betätigungsarms 26 um die dritte Achse T3 herum und die Betätigung der Betriebseinheit A, um die Schneideinrichtung 10 zu der zweiten Schneidposition Q2 zu bewegen, gleichzeitig durchgeführt werden. Der Zeitunterschied kann für die Arbeitsvorgänge so festgelegt werden, wie es erfordert ist.
  • Wenn die Stellung oder Lage der Schneideinrichtungsachse X geändert wird, schwenkt das Schneideinrichtungsstützbauteil 27 um die einzelne Umschaltachse Z. Deshalb kann im Vergleich zu beispielsweise einer bekannten Zahnradbearbeitungsmaschine, die die Mehrgelenkroboterarme anwendet, die eine Biege- und Streckbewegung durchführen, die Positionierung der Schneideinrichtung 10 leicht von der ersten Stellung P1 zu der zweiten Stellung P2 umgeschaltet werden.
  • Wenn das Schneiden des Werkstücks 1 in dem zweiten Schneidprozess wieder begonnen wird, steuert die Steuerungseinheit B die Positionierung der Zahnnut, die an dem Werkstück 1 in dem ersten Schneidprozess ausgebildet ist, und des Messerabschnitts 10A der Schneideinrichtung 10, um aufeinander abgestimmt zu sein. Um diese Positionierung durchzuführen, steuert die Steuerungseinheit B die jeweiligen Schwenkstellungen oder Schwenklagen des Mittelarms 24, des Endarms 25 und des Betätigungsarms 26 in Erwiderung auf die vorher erlangte Information über das Werkstück 1 und die Schneideinrichtung 10. Demzufolge steuert, wie in 5 dargestellt ist, die Steuerungseinheit B die Schneideinrichtung 10, um sich zu der zweiten Schneidposition Q2 zu bewegen. Die relative Position der Zahnnut, die an dem Werkstück 1 ausgebildet ist, und des Messerabschnitts 10A der Schneideinrichtung 10 ist durch Drehen von wenigstens einem von dem Tischmotor 2M und dem Schneideinrichtungsmotor 10M festgelegt.
  • Ein geeigneter Sensor kann angewendet werden, um die Relativposition der Zahnnut, die an dem Werkstück 1 ausgebildet ist, und des Messerabschnitts 10A der Schneideinrichtung 10 zu erfassen, um die Genauigkeit der Positionierung zu erhöhen. Der Sensor kann beispielsweise ein Bauteil haben, das die Zahnnut, die an dem Werkstück 1 ausgebildet ist, und den Messerabschnitt 10A berührt, oder kann die Zahnnut, die an dem Werkstück 1 ausgebildet ist, und den Messerabschnitt 10A optisch erfassen.
  • Als Nächstes steuert die Synchrondrehungssteuerungseinheit 31 das Werkstück 1 und die Schneideinrichtung 10, um synchron mit dem Verhältnis der Winkelgeschwindigkeit, die für die Zahnradbearbeitung unter Verwendung der Schältechnologie erfordert ist, in einer zweiten Richtung zu drehen, nämlich der Rückwärtsrichtung von den Drehrichtungen des Werkstücks 1 und der Schneideinrichtung 10 in dem ersten Schneidprozess. Wie in 6 dargestellt ist, steuert die Schneidbetriebssteuerungseinheit 35 die gesamte Betätigungseinheit A, um den Verstellbetrieb durchzuführen, um eine Aufwärtsbewegung in der zweiten Schneidrichtung F2 durchzuführen, und startet das Schneiden des Werkstücks 1 wieder. In dem zweiten Schneidprozess ist, wie in 9A dargestellt ist, die Schneidtiefe des Werkstücks 1 auf den festgelegten Wert D festgelegt, bevor das Werkstück 1 geschnitten wird. Das Schneiden des Werkstücks 1 schreitet voran, wie in 9B dargestellt ist. Zu der Zeit des Drehens in der zweiten Richtung dreht das Werkstück 1 in einer zweiten Hauptdrehrichtung R2, während die Schneideinrichtung 10 in einer zweiten Nebendrehrichtung S2 dreht (siehe das Flussdiagramm in 10).
  • Wenn das Werkstück 1 in der zweiten Hauptrichtung R2 dreht und die Schneideinrichtung 10 mit dem Werkstück 1 in der zweiten Nebendrehrichtung S2 synchron dreht, drehen das Werkstück 1 und die Schneideinrichtung 10 synchron miteinander derart, dass der Messerabschnitt 10A der Schneideinrichtung 10 mit der Zahnnut in Eingriff ist, die an dem Innenumfang des Werkstücks 1 ausgebildet ist. Der Versatz der Achsen des Werkstücks 1 und der Schneideinrichtung 10 bewirkt das Gleiten an dem Kontaktabschnitt des Werkstücks 1 und dem zweiten Schneideinrichtungsabschnitt 12. Der zweite Schneidprozess wird durchgeführt, um das Werkstück 1 in der Flankenlinienrichtung in Erwiderung auf das Gleiten zu schneiden.
  • In dem zweiten Schneidprozess wird die Schneidposition der Schneideinrichtung 10 durch den zweiten Schneideinrichtungsabschnitt 12 zu der Steuerungseinheit B rückgemeldet. Nachdem das Schneiden des Werkstücks 1 in dem Schneidbereich abgeschlossen ist, wird die Steuerung beendet durch Stoppen der jeweiligen Drehungen des Werkstücks 1 und der Schneideinrichtung 10 und des Verstellbetriebs der Schneideinrichtung 10 (siehe Schritte S109, S110).
  • In dem zweiten Schneidprozess muss sich die Schneideinrichtung 10 nicht durch den gesamten Schneidbereich bewegen. Beispielsweise kann ein Steuerungssystem derart festgelegt sein, dass sich die Schneideinrichtung 10 von dem Werkstück 1 trennt, um den Schneidbetrieb zu beenden, wenn der zweite Schneideinrichtungsabschnitt 12 eine Mittelposition des Schneidbereichs erreicht. Durch Festlegen des Steuerungssystems, wie vorstehend beschrieben ist, kann ein effizientes Bearbeiten durch Verhindern eines nutzlosen Betriebs durchgeführt werden.
  • Die Gestaltung der Betätigungseinheit A kann einen mechanischen (Zwischen-)Verbindungsmechanismus umfassen, beispielsweise einen Zahnradverbindungsmechanismus. Das heißt in einem Fall, wo die Schneideinrichtungsachse X durch Schwenken des Schneideinrichtungsstützbauteils 27 um die Umschaltachse Z von der ersten Stellung P1 zu der zweiten Stellung P2 umgeschaltet wird, um die Schneideinrichtung 10 zu der zweiten Schneidposition Q2 zu bewegen, dreht der mechanische Verbindungsmechanismus den Betätigungsarm 26 um die dritte Achse T3 durch Verbinden mit der Umschaltbewegung der Schneideinrichtung 10 zu der zweiten Schneidposition Q2. Durch Aufweisen des vorgenannten mechanischen Verbindungsmechanismus ist das Stellglied zum Drehen des Betätigungsarms 26 um die dritte Achse T3 nicht erfordert.
  • Gemäß der ersten Ausführungsform werden folgende Effekte und Vorteile erzielt. In dem ersten Schneidprozess wird das Werkstück 1 durch die Schneideinrichtung 10 mit der Schältechnologie mit hoher Geschwindigkeit bearbeitet. Die Schneidtiefe des Werkstücks 1 wird verringert, bevor die Schneideinrichtung 10 den Endabschnitt des Schneidbereichs der Schneideinrichtung 10 erreicht. Somit können kleine Grate (Poisson-Grate), die an dem Endabschnitt des Schneidbereichs ausgebildet sind (unterer Endabschnitt in 8) durch Schneiden des Schneidbereichs, der die Grate hat, in dem zweiten Schneidprozess entfernt werden. Die Grate können ohne Festlegen eines extra Schneidprozesses zum Entfernen der Grate entfernt werden.
  • Gemäß der Zahnradbearbeitungsmaschine der ersten Ausführungsform, die die Schältechnologie verwendet, muss die Schneideinrichtung 10 keine extra Gestaltung haben. Somit kann die Schneideinrichtung 10 verwendet werden, die herkömmlich zum Schälen verwendet wird. Die zylindrische zahnradförmige Schneideinrichtung 10, die für die Bearbeitung verwendet wird, verbessert die Abziehleistung leicht durch Schleifen der jeweiligen Kanten- bzw. Randabschnitte des ersten Endabschnitts des ersten Schneideinrichtungsabschnitts 11 und des zweiten Endabschnitts des zweiten Schneideinrichtungsabschnitts 12. Gemäß der Zahnradbearbeitungsmaschine der ersten Ausführungsform, die die Schältechnologie verwendet, kann die Schneidbearbeitung mit hoher Qualität durch das Austauschen der Schneideinrichtung 10 aufrechterhalten werden.
  • Das Umschalten der Flankenlinienrichtung des Messerabschnitts 10A der Schneideinrichtung 10 von der Stellung oder Lage zum Schneiden des Werkstücks 1 in dem ersten Schneidprozess zu der Stellung oder Lage in dem zweiten Schneidprozess kann einfach durch Schwenken des Schneideinrichtungsstützbauteils 27 um die Umschaltachse Z herum durchgeführt werden. Ein Festlegen des offensichtlichen Freiwinkels α der Schneideinrichtung 10 kann einfach durch Drehen des Betätigungsarms 26 um die dritte Achse T3 herum durchgeführt werden.
  • Die Stellung oder Lage der Schneideinrichtungsachse X ist durch Umschalten der jeweiligen Stellung oder Lage der Umschaltachse Z und der dritten Achse T3 definiert. Somit kann ein beliebiger Verdrehwinkel auf den Messerabschnitt 10A der Schneideinrichtung 10 angewendet werden.
  • Die zuvor genannte Ausführungsform kann wie folgt geändert oder modifiziert werden.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Offenbarung kann, wie in 11 dargestellt ist, die Umschaltachse Z auf eine Position festgelegt sein, die durch eine Mittelposition in der Axialrichtung der Schneideinrichtung 10 verläuft. Die Umschaltachse Z ist eine Position, wo die Stellung oder Lage des zweiten Schneideinrichtungsabschnitts 12 umgeschaltet werden kann, um dem Innenumfang des Werkstücks 1 zugewandt zu sein, während die Schneideinrichtung 10 bei der ersten Schneidposition Q1 gehalten wird, wenn das Schneideinrichtungsstützbauteil 27 um die Umschaltachse Z schwenkt. Das heißt, die Stellung oder Lage der Umschaltachse Z ist festgelegt, um senkrecht zu der virtuellen Ebene zu sein, die die erste Schneidposition Q1 und die Werkstückachse Y beinhaltet, und um eine Position der Hälfte der Länge der Schneideinrichtung 10 in einer Richtung entlang der Schneideinrichtungsachse X zu schneiden.
  • 11A stellt in dem ersten Prozess die Festlegung der Schneideinrichtungsachse X auf die erste Stellung P1, die Festlegung des offensichtlichen Freiwinkels α der Schneideinrichtung 10 relativ zu dem Werkstück 1 und die Position der Schneideinrichtung 10 dar, unmittelbar nachdem das Schneiden des Werkstücks 1 durch synchrones Drehen des Werkstücks 1 und der Schneideinrichtung 10 miteinander in der ersten Richtung durchgeführt wird. In dem ersten Schneidprozess wird das Schneiden des Werkstücks 1 durch den ersten Schneideinrichtungsabschnitt 11 der Schneideinrichtung 10 durchgeführt. Nach dem ersten Schneidprozess wird, wie in 11B dargestellt ist, die Schneideinrichtungsachse X zu der zweiten Stellung P2 umgeschaltet, um um die Umschaltachse Z herum ausgerichtet zu sein.
  • Durch Umschalten der Schneideinrichtungsachse X zu der zweiten Stellung P2 kann die Stellung oder Lage der Schneideinrichtung 10 umgeschaltet werden, während die Flankenlinienrichtung des Abschnitts des Messerabschnitts 10A der Schneideinrichtung 10 aufrechterhalten wird, wobei der Abschnitt das Schneiden des Werkstücks 1 entlang der Flankenlinienrichtung des Werkstücks 1 durchführt. Des Weiteren kann durch Festlegen eines neuen offensichtlichen Freiwinkels α der Schneideinrichtung 10 relativ zu dem Werkstück 1 das Schneiden des Werkstücks 1 durch den zweiten Schneideinrichtungsabschnitt 12 durchgeführt werden. Die Gradzahl des offensichtlichen Freiwinkels α, wenn die Schneideinrichtungsachse X in der ersten Stellung P1 ist, und die Gradzahl des offensichtlichen Freiwinkels α, wenn die Schneideinrichtungsachse X in der zweiten Stellung P2 ist, kann auf den gleichen Wert festgelegt sein.
  • Durch Festlegen der Stellung oder Lage der Umschaltachse Z auf die Position, die durch eine Mittelposition in der Axialrichtung der Schneideinrichtung 10 hindurchgeht, kann die gleiche Position wie die erste Schneidposition Q1 auf die zweite Schneidposition Q2 in dem zweiten Schneidprozess angewendet werden. Demzufolge kann die Gestaltung der Zahnradbearbeitungsmaschine, die die Schältechnologie verwendet, nicht nur einfach sein sondern auch die Effizienz des Prozesses verbessern. Gemäß der Gestaltung der zweiten Ausführungsform, weil die Relativposition der Zahnnut, die an dem Werkstück 1 ausgebildet ist, und des Messerabschnitts 10A der Schneideinrichtung 10 aufrechterhalten wird, ist die Positionierung der Zahnnut, die an dem Werkstück 1 ausgebildet ist, und des Messerabschnitts 10A der Schneideinrichtung 10 nicht erfordert.
  • Gleich wie bei der ersten Ausführungsform wird in der zweiten Ausführungsform die Zahnradbearbeitungsmaschine gesteuert, um den Schneidbetrag des Werkstücks 1 durch die Schneideinrichtung 10 auf den festgelegten Wert D in dem ersten Schneidprozess festzulegen, um das Schneiden des Werkstücks 1 durch synchrones Drehen des Werkstücks 1 und der Schneideinrichtung 10 in der ersten Richtung zu beginnen, und um das Schneiden des Werkstücks 1 durch Ändern der Schneidtiefe des Werkstücks 1 auf den zweiten festgelegten Wert Ds fortzuführen, der ein kleinerer Wert als der festgelegte Wert D ist, wenn der erste Schneideinrichtungsabschnitt 11 nahe zu dem Endabschnitt des Schneidbereichs kommt, bevor er den Endabschnitt des Schneidbereichs erreicht. In dem zweiten Schneidprozess ist der Schneidbetrag durch die Schneideinrichtung 10 auf den festgelegten Wert D festgelegt, und das Werkstück 1 und das Schneiden des Werkstücks 1 wird durch synchrones Drehen der Schneideinrichtung 10 und des Werkstücks 1 in der zweiten Richtung durchgeführt.
  • Des Weiteren sind die Position und Stellung oder Lage der Umschaltachse Z nicht auf die zweite Ausführungsform beschränkt. Das heißt, wenn man die Position der Umschaltachse Z betrachtet, wie sie in 2 dargestellt ist, kann die Umschaltachse Z unterhalb der Schneideinrichtung 10 angeordnet sein, anstatt dass sie oberhalb der Schneideinrichtung 10 angeordnet ist, wie in 2 dargestellt ist. Alternativ ist die Stellung oder Lage der Umschaltachse Z nicht auf die Stellung oder Lage senkrecht zu der Werkstückachse Y beschränkt. Die Position der Umschaltachse Z kann auf einen beliebigen Grad festgelegt sein, solange die Schneideinrichtung 10 sich von der ersten Schneidposition Q1 zu der zweiten Schneidposition Q2 bewegt, wenn das Schneideinrichtungsstützbauteil 27 um die Umschaltachse Z dreht und die Stellung oder Lage der Schneideinrichtung 10 geändert wird, um das Werkstück 1 durch den zweiten Schneideinrichtungsabschnitt 12 zu schneiden.
  • Gemäß einer dritten Ausführungsform der Offenbarung kann, wie in 12 dargestellt ist, die Schneideinrichtung mit einem konischen Zahnrad 41 gestaltet sein, nämlich aus einem kegelstumpfartigen, konusförmigen Basismaterial, dessen Außenumfang eine schraubenförmige Nut hat. Ein Randabschnitt eines ersten Endes des größeren Durchmessers des konischen Zahnrads 41 hat den ersten Schneideinrichtungsabschnitt 11, während ein zweites Ende des kleineren Durchmessers des konischen Zahnrads 41 mit einem Schrägzahnrad 42 verbunden und fixiert ist, das den zweiten Schneideinrichtungsabschnitt 12 hat, der die gleiche Form wie der erste Schneideinrichtungsabschnitt 11 hat.
  • Gemäß der dritten Ausführungsform hat die Schneideinrichtung 10 zwei Bauteile, die miteinander verbunden sind. Das konische Zahnrad 41, das den ersten Schneideinrichtungsabschnitt 11 hat, ist aus einem Material mit höherer Härte gemacht als das Schrägzahnrad 42. Durch Auswählen des Materials der Schneideinrichtung 10 muss nicht der gesamte Körper der Schneideinrichtung 10 aus dem Material mit hoher Härte gemacht sein. Somit wird eine Kostenverringerung erreicht. Wenn eine Querschnittsform eines Außenumfangsabschnitts des ersten Schneideinrichtungsabschnitts 11 in eine Form mit spitzem Winkel ausgebildet ist, kann der offensichtliche Freiwinkel α in dem ersten Schneidprozess groß festgelegt werden.
  • Gemäß der dritten Ausführungsform kann die Schneideinrichtung 10 in der gleichen Form wie die Form der Schneideinrichtung 10, die in 12 dargestellt ist, durch Schneiden eines einzelnen Basismaterials ausgebildet werden.
  • Gemäß einer vierten Ausführungsform der Offenbarung kann, wie in 13 dargestellt ist, die Schneideinrichtung 10 ein erstes Schrägzahnrad 44 und ein zweites Schrägzahnrad 45 haben, die miteinander verbunden sind. Die Schneideinrichtung 10 kann in der Kategorie des zylindrischen Zahnrads sein. Ein Ende des ersten Schrägzahnrads 44 (ein erstes Ende der Schneideinrichtung 10) hat den ersten Schneideinrichtungsabschnitt 11, während ein Ende des zweiten Schrägzahnrads 45 (ein zweites Ende der Schneideinrichtung 10) den zweiten Schneideinrichtungsabschnitt 12 hat. In einem Fall, wo die Schneideinrichtung 10 durch Verbinden der zwei Bauteile miteinander gestaltet ist, ist das erste Schrägzahnrad 44 aus dem Material mit höherer Härte hergestellt als das zweite Schrägzahnrad 45. Durch Auswählen des Materials der Schneideinrichtung 10 muss nicht der gesamte Körper der Schneideinrichtung 10 aus dem Material mit hoher Härte gemacht sein. Somit wird eine Kostenverringerung erreicht.
  • Eine fünfte Ausführungsform der Offenbarung wird im Folgenden beschrieben. Wie in 14 und 15 dargestellt ist, ist in dem ersten Schneidprozess die Schneidtiefe des Werkstücks 1 auf den festgelegten Wert D festgelegt, und das Schneiden des Werkstücks 1 durch die Schneideinrichtung 10 wird durch Beibehalten des festgelegten Werts D durchgeführt, bis die Schneideinrichtung 10 den Endabschnitt des Schneidbereichs erreicht (in der Praxis eine Position, die den Endabschnitt des Schneidbereichs überschreitet). Als Nächstes wird in dem zweiten Schneidprozess die Schneidtiefe des Werkstücks 1 auf einen Wert festgelegt, der den Festlegungsbetrag Δ zu dem festgelegten Wert D bei dem Start des Schneidens des Werkstücks 1 hinzufügt. Dann führt die Schneideinrichtung 10 das Schneiden des Endabschnitts des Werkstücks 1 durch. Das heißt, die Schneideinrichtung 10 führt das Schneiden des Werkstücks 1 durch Beibehalten des festgelegten Werts D in dem ersten Schneidprozess durch. In dem zweiten Schneidprozess entfernt die Schneideinrichtung 10 die Grate, die in dem ersten Schneidprozess ausgebildet werden.
  • Wenn das zuvor genannte Schneiden des Werkstücks 1 durchgeführt wird, wird in gleicher Weise wie bei den zuvor genannten Ausführungsformen, die Schneidtiefe des Werkstücks 1 auf den festgelegten Wert D festgelegt, während die Relativposition des Werkstücks 1 und der Schneideinrichtung 10 festgelegt wird. Dann drehen, wie in 14A und 14B dargestellt ist, das Werkstück 1 und die Schneideinrichtung 10 synchron miteinander, während die zuvor genannte Relativposition und der festgelegte Wert D beibehalten werden. Unter der zuvor genannten Festlegung bewegt sich die Schneideinrichtung 10 in der ersten Schneidrichtung F1, um das Schneiden des Werkstücks 1 unter Verwendung des ersten Schneideinrichtungsabschnitts 11 durchzuführen. Nach dem ersten Schneidprozess wird, wie in 15B dargestellt ist, die Schneidtiefe des Werkstücks 1 auf den Wert festgelegt, der den Festlegungsbetrag Δ zu dem Festlegungswert D hinzufügt, nachdem die Relativposition des Werkstücks 1 und der Schneideinrichtung 10 geändert ist. Dann drehen das Werkstück 1 und die Schneideinrichtung 10 synchron miteinander in der Rückwärtsrichtung von den Drehrichtungen des Werkstücks 1 und der Schneideinrichtung 10 in dem ersten Schneidprozess. Unter der zuvor genannten Festlegung bewegt sich die Schneideinrichtung 10 in der zweiten Schneidrichtung F2 um eine vorbestimmte Strecke, um das Schneiden des Werkstücks 1 unter Verwendung des zweiten Schneideinrichtungsabschnitts 12 durchzuführen. In dem zweiten Schneidprozess bewegt sich, wie in 15B dargestellt ist, die Schneideinrichtung 10 um die vorbestimmte Strecke, um die Grate zu entfernen, und zwar durch Schneiden nur des Endabschnitts des Schneidbereichs in dem ersten Prozess. Die vorbestimmte Strecke kann eine Strecke sein, die lang genug ist, um die Grate zu entfernen.
  • Wenn die Schneidtiefe des Werkstücks 1 verringert wird, bevor die Schneideinrichtung 10 den Endabschnitt des Schneidbereichs in dem ersten Schneidprozess erreicht, kann die zu verringernde Schneidtiefe des Werkstücks 1 auf einen äußerst kleinen Wert festgelegt werden. Nach Verringern der Schneidtiefe des Werkstücks 1 kann das Steuerungssystem derart festgelegt sein, dass das Schneiden des Werkstücks 1 nicht durchgeführt wird, und zwar durch Festlegen eines Sollwerts der Schneidtiefe des Werkstücks 1 auf Null.
  • Die Zahnradbearbeitungsmaschine, die die Schältechnologie verwendet, kann den Tisch 2 haben, der bewegbar gestaltet ist, um die Relativposition des Tischs 2 und der Schneideinrichtung 10 festzulegen. Des Weiteren kann die Zahnradbearbeitungsmaschine derart gestaltet sein, dass die Stellung oder Lage der Drehachse des Tischs 2 (entspricht der Werkstückachse Y) geändert werden kann, um den Relativwinkel der Schneideinrichtungsachse X und der Werkstückachse Y festzulegen. Insbesondere ist der Tisch 2 gestaltet, um in der kreuzförmigen Richtung bewegt zu werden, und um geneigt oder gekippt zu werden. Wenn demzufolge die Schneideinrichtungsachse X relativ zu der Werkstückachse Y in dem ersten Schneidprozess festgelegt wird oder wenn die Stellung oder Lage der Schneideinrichtungsachse X relativ zu der Werkstücksachse Y in dem zweiten Schneidprozess geändert wird, bewegt sich der Tisch 2 und neigt sich, um die Schneideinrichtung 10 relativ zu dem Werkstück 1 zu positionieren und um die Stellung oder Lage der Schneideinrichtungsachse X relativ zu der Werkstückachse Y festzulegen.
  • Das heißt, obwohl eine Schwenkachse erfordert ist, um den Tisch 2 zu neigen, sind die Umschaltachse Z und die dritte Achse T3 der ersten Ausführungsform nicht erfordert. Als eine Folge kann die Zahnradbearbeitungsmaschine mit den drei Achsen gestaltet sein, das heißt der Werkstückachse Y, die das Werkstück 1 drehbar stützt, der Schneideinrichtungsachse X, die die Schneideinrichtung 10 drehbar stützt, und der Achse zum Neigen des Tischs 2. Gemäß der vorstehend genannten Gestaltung erfordert die Zahnradbearbeitungsmaschine die Gestaltung, in der sich die Schneideinrichtung 10 und das Werkstück 1 relativ entlang der Werkstückachse Y bewegen, um das Schneiden des Werkstücks 1 in der ersten Schneidrichtung F1 und in der zweiten Schneidrichtung F2 durchzuführen.
  • Wenn die Schneideinrichtung 10 das Schneiden des Werkstücks 1 in dem ersten und dem zweiten Prozess durchführt, kann die Schneideinrichtung 10 Zähne haben, die durch den Prozess des Bombierens oder des Aussparens ausgebildet sind. Durch Festlegen der Form der Zähne des Werkstücks 1 können die Grate weiter verringert werden, während die Lebensdauer der Zähne, die an dem Werkstück 1 ausgebildet sind, verlängert wird.
  • Diese Offenbarung kann auf das Verfahren zum Bearbeiten des Zahnrads, um das Werkstück 1 unter Verwendung der Schältechnologie zu schneiden, sowie die Schneideinrichtung angewendet werden, die das Werkstück 1 unter Verwendung der Schältechnologie schneidet. Das Zielwerkstück ist nicht auf ein Innenzahnrad beschränkt. Alternativ kann die Offenbarung breit auf die Bearbeitung eines Gegenstands, der in einer drehsymmetrischen Form ausgebildet ist, beispielsweise ein Außenrad und ein Keil, angewendet werden.
  • Ein Verfahren zum Bearbeiten eines Zahnrads hat einen ersten Schneidprozess, der das Schneiden eines Werkstücks (1) durch Bewegen einer Schneideinrichtung (10) in einer ersten Schneidrichtung (F1) beginnt, während eine Schneidtiefe des Werkstücks (1) bei einem Festlegungswert (D) aufrecht gehalten wird, und der die Schneidtiefe des Werkstücks (1) verringert, bevor ein erster Schneideinrichtungsabschnitt (11) einen Endabschnitt eines Schneidbereichs in der ersten Schneidrichtung (F1) erreicht, und einen zweiten Schneidprozess, der das Werkstück (1) und die Schneideinrichtung (10) in einer Rückwärtsrichtung von Drehrichtungen des Werkstücks (1) und der Schneideinrichtung (10) in dem ersten Schneidprozess synchron dreht, der die Schneidtiefe des Werkstücks (1) bei dem Festlegungswert (D) aufrecht erhält, und der den Endabschnitt des Schneidbereichs durch Bewegen der Schneideinrichtung (10) in einer zweiten Schneidrichtung (F2) schneidet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2012-143821 A [0002]
    • JP 2012-171020 A [0003]

Claims (6)

  1. Ein Verfahren zum Bearbeiten eines Zahnrads, das folgende Prozesse aufweist: Anordnen eines Werkstücks (1), das drehbar um eine Werkstückachse (Y) gestützt ist, und einer Schneideinrichtung (10), die drehbar um eine Schneideinrichtungsachse (X) gestützt ist, derart, dass die Werkstückachse (Y) und die Schneideinrichtungsachse (X) voneinander versetzt sind; synchrones Drehen des Werkstücks (1) und der Schneideinrichtung (10) mit einem vorbestimmten Verhältnis einer Winkelgeschwindigkeit; Durchführen eines ersten Schneidprozesses, der die Schneideinrichtungsachse (X) auf eine erste Stellung (P1) festlegt, wobei eine Flankenlinienrichtung eines zahnradförmigen ersten Schneideinrichtungsabschnitts (11), der an einem ersten Ende der Schneideinrichtung (1) angeordnet ist, entlang einer Flankenlinienrichtung des Werkstücks (1) ist, der eine erste Schneidrichtung (F1) festlegt, wobei der erste Schneideinrichtungsabschnitt (11) an einer stromabwärtigen Seite in einer Bewegungsrichtung der Schneideinrichtung (10) in einer Richtung entlang der Werkstückachse (Y) angeordnet ist, der das Schneiden des Werkstücks (1) durch Bewegen der Schneideinrichtung (10) in der ersten Schneidrichtung (F1) startet, während die Schneidtiefe des Werkstücks (1), wobei die Schneidtiefe durch Verwenden des ersten Schneideinrichtungsabschnitts (11) erreicht wird, bei einem Festlegungswert (D) aufrecht erhalten wird, und der die Schneidtiefe des Werkstücks (1) verringert, bevor der erste Schneideinrichtungsabschnitt (11) einen Endabschnitt eines Schneidbereichs in der ersten Schneidrichtung (F1) in dem Prozess des Schneidens des Werkstücks (1) erreicht; und Durchführen eines zweiten Schneidprozesses, der das Werkstück (1) und die Schneideinrichtung (10) in einer Rückwärtsrichtung von den Drehrichtungen des Werkstücks (1) und der Schneideinrichtung (10) in dem ersten Schneidprozess nach dem ersten Schneidprozess synchron dreht, der die Schneideinrichtungsachse (X) auf eine zweite Stellung (P2) festlegt, wobei die Flankenlinienrichtung eines zahnradförmigen zweiten Schneideinrichtungsabschnitts (12), der an einem zweiten Ende der Schneideinrichtung (10) angeordnet ist, entlang der Flankenlinienrichtung des Werkstücks (1) ist, der die Schneidtiefe des Werkstücks (1), wobei die Schneidtiefe durch Verwenden des zweiten Schneideinrichtungsabschnitts (12) erreicht wird, bei dem Festlegungswert (D) aufrecht hält, und der den Endabschnitt des Schneidbereichs durch Bewegen der Schneideinrichtung (10) in einer zweiten Schneidrichtung (F2), nämlich einer Rückwärtsrichtung von der ersten Schneidrichtung (F1), schneidet.
  2. Verfahren zum Bearbeiten eines Zahnrads, wobei das Verfahren die folgenden Prozesse aufweist: Anordnen eines Werkstücks (1), das um eine Werkstückachse (Y) drehbar gestützt ist, und einer Schneideinrichtung (10), die um eine Schneideinrichtungsachse (X) drehbar gestützt ist, derart, dass die Werkstückachse (Y) und die Schneideinrichtungsachse (X) voneinander versetzt sind; synchrones Drehen des Werkstücks (1) und der Schneideinrichtung (10) mit einem vorbestimmten Verhältnis einer Winkelgeschwindigkeit; Durchführen eines ersten Schneidprozesses, der die Schneideinrichtungsachse (X) auf eine erste Stellung (P1) festlegt, wobei eine Flankenlinienrichtung eines zahnradförmigen ersten Schneideinrichtungsabschnitts (11), der an einem ersten Ende der Schneideinrichtung (1) angeordnet ist, entlang einer Flankenlinienrichtung des Werkstücks (1) ist, der eine erste Schneidrichtung (F1) festlegt, wobei der erste Schneideinrichtungsabschnitt (11) an einer stromabwärtigen Seite in einer Bewegungsrichtung der Schneideinrichtung (10) in einer Richtung entlang der Werkstückachse (Y) angeordnet ist, der das Schneiden des Werkstücks (1) durch Bewegen der Schneideinrichtung (10) in der ersten Schneidrichtung (F1) startet, während eine Schneidtiefe des Werkstücks (1), wobei die Schneidtiefe durch Verwenden des ersten Schneideinrichtungsabschnitts (11) erreicht wird, bei einem Festlegungswert (D) aufrecht erhalten wird, und der das Schneiden des Werkstücks (1) aufrecht hält, bis der erste Schneideinrichtungsabschnitt (11) einen Endabschnitt eines Schneidbereichs in der ersten Schneidrichtung (F1) erreicht; und Durchführen eines zweiten Schneidprozesses, der das Werkstück (1) und die Schneideinrichtung (10) in einer Rückwärtsrichtung von Drehrichtungen des Werkstücks (1) und der Schneideinrichtung (10) in dem ersten Schneidprozess nach dem ersten Schneidprozess synchron dreht, der die Schneideinrichtungsachse (X) auf eine zweite Stellung (P2) festlegt, wobei die Flankenlinienrichtung eines zahnradförmigen zweiten Schneideinrichtungsabschnitts (12), der an einem zweiten Ende der Schneideinrichtung (10) angeordnet ist, entlang der Flankenlinienrichtung des Werkstücks (1) ist, der den Festlegungswert (D) der Schneidtiefe des Werkstücks (1), wobei die Schneidtiefe durch Verwenden des zweiten Schneideinrichtungsabschnitts (12) erreicht wird, um einen Festlegungsbetrag (Δ) erhöht, und der den Endabschnitt des Schneidbereichs durch Bewegen der Schneideinrichtung (10) in einer zweiten Schneidrichtung (F2), und zwar einer Rückwärtsrichtung von der ersten Schneidrichtung (F1), um eine vorbestimmte Länge schneidet.
  3. Verfahren zum Bearbeiten des Zahnrads nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein gleicher Wälzkreis, eine gleiche Anzahl von Zähnen und eine gleiche Form eines Messers auf den ersten Schneideinrichtungsabschnitt (11) und den zweiten Schneideinrichtungsabschnitt (12) angewendet sind.
  4. Verfahren zum Bearbeiten des Zahnrads nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Schneideinrichtungsstützbauteil (27), das die Schneideinrichtung (10) drehbar stützt, um eine einzelne Umschaltachse (Z) schwenkbar gestützt ist, und der erste Schneideinrichtungsabschnitt (11) zwischen der ersten Stellung (P1) und der zweiten Stellung (P2) durch Schwenken des Schneideinrichtungsstützbauteils (27) um die Umschaltachse (Z) herum umgeschaltet wird.
  5. Schneideinrichtung (10) zur Zahnradbearbeitung, die folgendes aufweist: einen ersten Schneideinrichtungsabschnitt (11), der in einer Zahnradform ausgebildet ist und an einem ersten Ende der Schneideinrichtung (10) angeordnet ist; und einen zweiten Schneideinrichtungsabschnitt (12), der in der Zahnradform ausgebildet ist und an einem zweiten Ende der Schneideinrichtung (10) angeordnet ist, wobei die Schneideinrichtung (10) um eine Schneideinrichtungsachse (X) drehbar ist, und ein gleicher Wälzkreis, eine gleiche Anzahl von Zähnen und eine gleiche Form eines Messers auf den ersten Schneideinrichtungsabschnitt (11) und den zweiten Schneideinrichtungsabschnitt (12) angewendet sind.
  6. Schneideinrichtung (10) zur Zahnradbearbeitung nach Anspruch 5, wobei der erste Schneideinrichtungsabschnitt (11) aus einem Material mit höherer Härte gemacht ist als der zweite Schneideinrichtungsabschnitt (12).
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