JP2023516721A - ワーク歯列の歯面領域を機械加工するための方法、面取り工具、同方法を実行するための制御命令を有する制御プログラム、および歯切り機械 - Google Patents

Abstract

本発明は、工具歯列（１３）によって、ワーク歯列（３）の歯面と端面（２ｂ）との間に形成された歯縁部を機械加工するための方法であって、歯列（３、１３）は、それぞれの歯列回転軸（Ｃ、Ｂ）を中心として相互回転結合した状態で回転し、２つの歯列回転軸（Ｃ、Ｂ）は、互いに実質的に平行であり、機械加工は、複数回のワーク回転にわたって実行され、ワーク回転軸に平行な、ワーク歯列（３）と工具歯列（１３）との間の第１の相対運動（Ｚ）が実行され、工具歯回転位置（２９ｉ）の包絡線（２８）の位置は、ワーク回転軸（Ｃ）に直交する平面（ＸＹ）において、ワーク歯列の歯面との該包絡線の係合位置に対して、ワーク歯列の輪郭に対して横方向に、第２の相対運動（Ｖ）によってシフトされ、第２の相対運動は、特に、第１の相対運動の運動状態に応じて変更される、方法に関する。本発明はまた、面取り工具、上記方法を実行するための制御命令を有する制御プログラム、および歯切り機械に関する。

Description

本発明は、補足的歯形成の分野に関し、具体的には、工具歯列によって、ワーク歯列の歯面と端面との間に形成される歯縁部を機械加工する方法であって、これらの歯列が、相互回転結合した状態でそれぞれの歯列回転軸を中心として回転する、方法に関する。

補足的歯形成の方法は知られており、概要は、Ｔｈｏｍａｓ Ｂａｕｓｃｈの“Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｇｅａｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ”，３ｒｄ ｅｄｉｔｉｏｎの３０４頁に見出すことができる。補足的歯形成の出発点は、例えば、歯車ホブ切り、歯車成形、または歯車スカイビングによって生成された後の歯列である。歯列を生成するためのこのような機械加工法では、例えば、引用文献Ｂａｕｓｃｈの図８．１－１、３０４頁の上部中央に示されるように、工作機械の刃先が浮上する歯列の端部の縁に沿って、いわゆる一次バリが初めは存在する。これらのバリは、鋭利かつ硬く、怪我を回避し、次のプロセスのために歯列形状を改善するために取り除く必要がある。これは通常、固定バリ取り鋼、付随するバリ取りディスクまたはやすりディスクを使用して達成され、通常は歯列の製造プロセスに直接結び付けられている。

このような一次バリの単なる除去、例えば、回転による、またはＤＥ１０２０１４０１８３２８に開示されているように、スカイビングホイールの裏側で一次バリをせん断することによる除去は、歯縁部の品質の要件を満たさないことが多い。したがって、面取り部は、通常、歯縁部（端部の縁）に形成される。引用文献Ｂａｕｓｃｈでは、平歯の歯列について、図８．１－１の左上において端部の縁がＢで示されており、同図の右上には面取り部が生成された端部の縁が示されている。本発明は、歯列が生成された後に成形された形状の歯縁部を材料除去によって除去する方法であって、したがって、存在する歯縁部の形状を変更せずに残す、歯縁部から突出する一次バリのせん断よりも優れている、方法に関する。

長い間普及しており、依然として頻繁に使用されている面取り技術は、いわゆるローラー圧力バリ取りまたはローラーバリ取りの技術である。この場合、ローラーバリ取りホイールでプレスすることにより、縁が塑性的に面取り部に成形される。しかしながら、プロセスで発生する材料変位により、歯面および端面の上に材料（二次バリ）が蓄積し、これを好適な方法で除去する必要がある。このようなシステムは、例えば、ＥＰ１２７９１２７Ａ１に記載されている。

ローラー圧力バリ取りは、非常に単純な方法であるが（通常、歯車形状の工具は回転駆動される必要すらなく、面取りされるワーク歯列に対して接触圧力がかかった状態で自由保持され、駆動されるワークと回転結合しながら走り得る）、上記のようにして作製される二次バリが、この方法の欠点である。端面の二次バリは、例えば、バリ取り鋼を使用して、やはり比較的容易にせん断することができるが、特に歯面に生じる二次バリは、ワークが硬化された後にも実行される可能性があるあらゆる高硬度材料の微細機械加工法にとって問題である。これらの歯面側二次バリを前述の硬化の前に除去する場合、最も深い送り込みで歯列を生成する機械上のさらなる機械加工パスが可能であり、または、例えば、ＤＥ１０２００９０１８４０５Ａ１に記載されているような特別な工具の使用も可能である。

ＷＯ２００９／０１７２４８は、二次バリ生成の重さを歯面から端面に向かってシフトさせることを提案している。しかしながら、さらなる技術アプローチは、プレス方式ではなく、幾何学的に定義された、または幾何学的に定義されていない刃先を用いた除去による切削において材料の除去／面取りの形成をもたらす方向に進んでいる（ＤＥ１０２０１６００４１１２Ａ１）。

幾何学的に定義された刃先を用いた面取り切削については、歯縁部を面取りするために使用される機械加工工具が、ワーク歯列を生成するために使用されるホブと同じシャフト上に配置されている変形形態が知られるようになった（ＥＰ１４９５８２４Ａ２）が、別個の配置も可能であり（ＤＥ１０ ２００９ ０１９ ４３３Ａ１）、これは、一方の端面と他方の端面の先端を機械加工するとき、面取り工具を回動させることによって内側から外側に切削を行うことを可能にする。

ＤＥ１０２０１３０１５２４０Ａ１は、ホブに似ているが、同じ輪郭領域の切削円が重なっている、いわゆる「面取り切削ユニット」を開示している。輪郭は、面取りカッター歯がワーク歯列の歯溝を通過するとき、後者が歯溝の両方の歯面において完全に面取りされるように設計されている。歯車ホブ切りにより密接に向けられたさらなる切削面取りがＤＥ１０２０１８００１４７７Ａ１に記載されている。この場合、面取りは、複数の工具歯がワークの歯溝を通過するとき、いくつかの切削において片歯面法を使用して実行される。例えば、歯面の機械加工のために、例えば垂直なワーク軸において、水平に対して工具の回転軸を回動させる回動角度をゼロに設定することさえできる。

ＤＥ１０２０１３０１５２４０Ａ１に開示されている「面取り切削ユニット」と同様の原理によれば、例えば、歯車の歯列のベベルを作るために使用される、歯縁部に対するフライカッター状の除去も存在し、例えば、エンドミルの形態で実現された回転フライカッターは、生成されるべき最終的な幾何学的形状に平行な切削プロセスによって、機械加工ゾーンを通るシングルパスでワーク歯列の歯面が機械加工されるようにワーク歯列の軸に対して傾斜して、回転フライカッターの工具回転軸と整列される。他のワーク歯面のために第２のフライカッター工具が使用され得る。これは、例えば、引用文献Ｂａｕｓｃｈの３２３頁に記載されている。

切削面取りのためのさらに別の方法がＷＯ２０１５／０１４４４８に開示されている。この場合、出発点は、ある軸交差角度での歯車スカイビング歯列係合であり、歯車スカイビング法における通常の姿勢と比較して、工具軸をさらに傾けることで切削運動を変更し、その後、それを使用して面取り部が作製される。傾斜軸構成が歯切り機械に予め構造的に組み込まれている、ＤＥ１０２０１４２１８０８２Ａ１に開示されている方法は同じ原理に基づくものである。歯車スカイビングの原理に従って働くこれらの２つの面取りプロセスでは、切削メカニズムは、軸交差角度を介して、よって、歯車スカイビングと同様にして行われる。

さらに別の面取り技術がＤＥ１０２０１８１０８６３２から知られるようになり、この技術では、エンドミルカッターが機械軸運動によって歯縁部に沿って移動される。この面取り技術は、ワークの輪郭が干渉するために「面取りユニット」や歯車ホブ切りタイプの工具を使用すると容易には到達することができい端部の縁に特に適している。

本発明が取り組む問題は、歯縁部の機械加工の相対的単純さおよび十分な柔軟性の良好な組み合わせを目的とした、最初に述べたタイプの方法を開発することである。

この問題は、２つの歯列回転軸が互いに実質的に平行であり、機械加工が複数回のワーク回転にわたって実行され、ワーク回転軸に平行な、ワーク歯列と工具歯列との間の第１の相対運動が実行され、工具歯回転位置の包絡線の位置は、ワーク歯列の歯面との包絡線の係合位置に対して、ワーク回転軸に直交する平面において、ワーク歯列の輪郭に対して横方向に、第２の相対運動によってシフトされ、第２の相対運動は、特に、第１の相対運動の運動状態に応じて変更される、ことを実質的に特徴とする技術的発展によって、技術的観点から解決される。

本発明に係る方法では、切削は、形成される新たな表面形状、特に面取り部の表面に沿ってまたは平行に行われるのではなく、互いに実質的に平行な歯列回転軸に起因して、および包絡線のシフトに起因して、ワーク回転軸に実質的に直交する複数の平面内の複数のスライスで実行される。元の歯縁部の代わりに形成された表面、例えば面取り部は、第１の相対運動の運動状態に応じて変更される包絡線を介して達成されるスライス状の材料除去の端部領域から構成される。面取り部表面の所望のより小さな粗さに応じて、例えば、軸方向の第１の相対運動中に実行される機械加工プロセスまたはワーク回転の回数が、それに対応して増加するように選択され得、したがって「スライス」の数が増加するように選択され得る。したがって、材料が、ワーク歯面の材料から除去される。工具歯列の歯面は機械加工面として機能する。

このようにして、第１の相対運動は、対応する多数の送りステップを有する軸方向送り運動として、単純な設計で実行され得る。この場合、第２の相対運動は、各次の送りステップの前に係合位置（ゼロ位置）にリセットされるという点において、振動するように実行され得る。しかしながら、より速い機械加工時間の観点から、第１の相対運動は、例えば、ワーク回転軸Ｃに平行な機械軸Ｚを介した、例えば、時間とともに線形進行する連続送り運動として実行されることが好ましい。送り速度Ｚ（ｔ）の増加に伴い、ワーク回転軸に対して見たとき、工具歯列と、ワーク歯列の機械加工される端面の領域内の歯溝との重なりが徐々に増加する。例えば、機械加工の過程では、面取り部深さまで面取り部を作るときに歯縁部の機械加工に望まれる深さと同程度の深さまで、工具歯列がワーク歯列に沈み込む。回転結合しているワーク歯列との包絡線の係合位置に対する包絡線の追加実行されるシフトなしでは、ワーク歯列および工具歯列は、例えば、ある好ましい実施形態によれば、工具歯列の輪郭がワーク歯列の歯輪郭に対する相手輪郭として設計されている場合、少なくともいくつかの領域内で、または少なくとも１つの歯面に完全に沿って、歯車と相手歯車のように互いに回転して離れる可能性がある。しかしながら、包絡線がワーク歯の材料内にシフトされるため、端面から始まり、機械加工される領域の所望の長さ、例えば面取り部幅まで伸びる、上記の「スライスでの」材料除去が起こる。次いで、送り速度を増加させてシフトを低減することにより、所望の面取り部表面を生成することができる。シフト運動も時間の経過に伴う線形シフトとして実行される場合、生成される面取り部表面の例では実質的に平面の領域を形成することができる（または、ピッチ円の断面図で見たとき、実質的に真っ直ぐな輪郭）。偏差または非線形に選択されたＶ（Ｚ）により（ここで、Ｖは第２の相対運動を表し、Ｚは第１の相対運動を表す）、機械加工領域のほぼ任意の所望の輪郭を生成することも可能であり、したがって、例えば湾曲した面取り部を生成することも可能である。

特に好ましい実施形態では、回転軸の中心距離軸に対して横方向に走るワーク歯列および／または工具歯列の横方向運動が第２の相対運動に寄与する。原則として、中心距離軸の方向（径方向）でのシフトも考えられるが、多数のワーク歯列の典型的な係合角度について正確には、前述の横方向運動がより好適であり、特に、（後述するように）基部領域での機械加工も望まれる場合には径方向運動が含まれ得る。

この文脈でやはり好ましいある実施形態では、横方向運動は、ワーク歯列の追加回転ΔＣを含む。これは、制御の観点から実装が容易であり、例えば、接線方向の機械軸なしで単純な処理機械を実現することを可能にする。この追加回転は、回転結合を維持するためにはずばの歯列で生じる可能性のある追加回転を上回る追加回転として理解されるべきである。

代替または追加的な変形形態では、横方向運動が直線機械軸の運動を含み得、直線機械軸の運動の、ワーク回転軸に直交し、かつ中心距離軸に直交する方向成分は、ワーク回転軸および中心距離軸に沿ったそれぞれの方向成分よりも優勢である。単純に設計された機械軸構成では、この直線軸は、径方向軸（Ｘ）および軸方向（ワーク軸に平行な）軸Ｚに対して横方向に伸びる、特に直交して伸びる接線軸Ｙであり得る。工具によっては、追加回転ΔＣの効果は、そのようなＹ成分と比較した場合、径方向成分も含むので、例えば、追加回転ΔＣおよび直線運動ΔＹのこれら２つの横方向運動成分の組み合わせは、機械加工の変化を、ワーク歯列の歯高さを介して設定することを可能にする。ワーク歯列の追加回転の代わりに、またはとともに、工具歯列の追加回転ΔＢを使用することもできる。

この方法はまた、ワーク歯列の歯基部の歯縁部を機械加工する可能性を提供する。特にこの目的のために、回転軸の中心距離軸の方向に走る、ワークおよび／または工具歯列の径方向運動が、第２の相対運動に寄与することが好ましい。特に単純な設計では、第２の相対運動として径方向運動のみを使用することも可能であるが、面取り部が生成される場合、基部領域内の面取り部が歯面領域内の面取り部形状と結合される。したがって、径方向運動に加えて、上記メカニズムのうちのいずれかに従って横方向運動も実行されることが特に好ましい。その場合、第２の相対運動は、接線成分および径方向成分を有する形態でガイドされる。

これに関連して、歯基部の面取り部の形状が、第１の相対運動の運動状態に応じて径方向運動を調整することによってもたらされ得、歯面領域内の歯縁部での材料除去の形状が、第１の相対運動の運動状態および径方向運動の運動状態に応じて横方向運動を調整することによって判定される。これにより、歯面領域内の再加工された歯縁部の設計を基部領域内のそれから切り離すことが可能になる。通常どおり、接線方向Ｙの面取り幅は、歯面法線方向に関連する係合角度に関する情報から計算することができる。

さらなる好ましい実施形態では、歯高さ方向の材料除去輪郭の輪郭が、追加回転からの横方向運動寄与と、直線機械軸運動からの横方向運動寄与とを重ね合わせることによって判定される。したがって、上記したように、例えば、面取り部などの再加工された歯縁部の設計におけるより大きな可変性が達成される。

さらなる好都合な実施形態は、さらなる機械加工パス、特に、さもなければ同一のまたは好ましくは位相シフト（例えば、１８０°）された運動の結合、好ましくは、第１の相対運動の逆運動方向で実行される運動制御とともに実行され得る。このようなさらなる機械加工パスを使用すると、残存しているワーク歯の材料から完全に分離されていない切りくずをせん断することができる。したがって、浮上または後退運動は、好ましくは、沈み込み中に形成された表面を滑らかにするために使用される。例えば、ワーク１回転当たりの送り速度と同じ戻りストロークでは、面取り部表面上のステップの高さ（後述の図２参照）は、例えば１８０°の位相シフトによって半分にされる。代替または追加の切りくず分離が必要とされる限りにおいて、例えば、ブラシが使用され得る。

特に好ましい実施形態では、ワークの歯先での回転速度は、少なくとも１０ｍ／分、さらに好ましくは少なくとも２０ｍ／分、特に少なくとも４０ｍ／分である。さらに好ましくは、これらの回転速度は６０ｍ／分よりもさらに高く、さらに好ましくは、１２０ｍ／分よりも高く、特に１８０ｍ／分よりも高い。したがって、機械加工は、一般的な歯列をスカイビングするときに発生する速度とほぼ同じ速度で実行され得る。このように、妥当な切削条件では、ワーク回転が多数回、例えば３回以上、６回以上、さらには１０回以上実行される場合でも、総機械加工時間は適度な範囲内に保たれる。

好ましい実施形態では、第１の相対運動のワーク１回転当たりの送り速度は、少なくとも２μｍ、好ましくは少なくとも４μｍ、さらにより好ましくは少なくとも１０μｍ、特に少なくとも２０μｍ、かつ／または０．６ｍｍ以下、好ましくは０．４ｍｍ以下、特に０．２ｍｍ以下である。

この方法では、面取り部だけでなく、例えば、シフト歯車歯列のために、例えば、ベベル状構造を歯列上に生成することができる。この方法の特に好ましい実施形態では、機械加工により、歯縁部に面取り部が生成され、面取り部幅は、ピッチ円上の歯厚の３０％未満、特に２０％未満であることが好ましい。

工具歯列が異なる設計の複数の領域を有し、特に、輪郭の特定の領域にわたって形成された歯列として設計されており、必要に応じて、機械加工が、異なる歯列領域がワーク歯列の歯高さ方向における異なる領域の加工を実行する複数の機械加工パスとして設計されている変形形態が考えられる。しかしながら、特に好ましい実施形態では、工具歯列の輪郭は、実質的に、回転結合に関してワーク歯列のカウンタ歯列の輪郭である。この場合、工具歯列は、ユニバーサル工具に対してワーク固有の歯列である。しかしながら、これは、両歯面法を使用する必要があることを意味するものではない。代わりに、機械加工は、片歯面法を使用して実行されることが好ましく、次いで、他の歯面が、例えば、ワークのそれぞれの歯溝のうちの１つ上の１つの歯面の機械加工後に機械加工される。

そのような片歯面法においても、１つ以上の他の歯面が、上記１つの歯面と同じ工具および／または同じクランププロセスを使用して機械加工されることが好ましい。これにより方法のシーケンスが単純化され、使用される工具の数が減る。

さらに好都合な実施形態では、工具歯列の歯厚が、両歯面機械加工のための回転結合の場合に必要な歯厚と比較して小さい。これにより、反対側の歯面との衝突のリスクが軽減される。

完全な歯列の意味で、工具歯列は、ワークの歯溝（スキップファクタなしのピッチ）ごとに好適な工具歯を有し得る。しかしながら、この方法はまた、完全な歯列よりも少ない歯で、例えば２または３のスキップファクタで実行され得るが、好ましくはそれでも、少なくとも、平均して、スキップファクタが４を超えない、特にスキップファクタが３を超えないことを保証する数の歯で実行され得る。

好ましい実施形態では、工具歯列は、工具回転軸の方向の寸法に関して薄くなるように、例えば、この点に関して１．５ｃｍ以下の寸法で設計され得る。工具歯列の作業出力は、歯列を生成する工具の作業出力と比較して低いので、大幅に薄い歯列であっても、１ｃｍ未満、さらに好ましくは０．７ｃｍ未満の寸法を有するものでさえも使用することができる。しかし、０．４ ｃｍ以下の工具歯列のより小さいディスク厚、３ｍｍ以下、さらには２ｍｍのディスク厚までの変形形態も考えられる。小型の範囲内で作業が行われる場合、例えば、ワイヤＥＤＭによって生成された、１ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、特に０．３ｍｍ以下のディスク厚も考慮される。このような工具を使用すると、例えば、複数の歯列を有するワークのショルダーまたは他の干渉する輪郭のために、利用できる（軸方向の）機械加工スペースが少ししかない場合にも歯縁部機械加工を実行することができる。

工具は固体材料から作製され得、焼結され得、特に、使い捨て工具として設計され得る。本体に、例えば、切削インサート、特にリバーシブル切削インサートの形態の切削歯または切削歯のグループが取り付けられ得る。建設的逃げ角は、歯の端面のくぼみによって形成され得る。代替的にまたは追加的に、円錐形に設計された工具歯面を使用することによって、９０°未満のくさび角が実現され得る。

包絡線のシフト運動を実現するための異なる機械軸の寄与の重ね合わせについては、軸方向の個別の送りのアイデアから出発して、所与の軸方向侵入深さのために達成されるべき（所望の）シフトを検討することが好ましい。例えば、最初に、接線方向の回転も追加の回転も形状修正に目立った寄与をしない歯基部での所望の径方向侵入深さを介して径方向運動Ｘ（Ｚ）が判定され得る。次に、例えば、Ｙ（Ｚ）の判定が、係合角度に従い、径方向シフトＸ（Ｚ）がＹ方向でも追加寄与を引き起こすことを考慮に入れて実行される。ワーク回転軸が含まれている場合、精度要件に応じて、ΔＣによるシフトは、ワーク歯列の歯高さによってわずかに異なる、含まれなければならない径方向の成分も有することが考慮に入れられ得る。ΔＣおよびΔＹの両方を使用するとさらに自由度が増し、例えば、コンマ型の面取り部を作るために歯高さによっても面取り部の設計を変更することができる。後者の機械加工のためのさらなる自由度として径方向軸Ｘも利用可能であり、いずれにせよ歯基部が除外される。

すでに上述したように、この方法を使用して形成された表面は、第１の相対運動の運動状態に応じて変化する包絡線を介して達成される材料除去の端部領域から構成され得る。新たな歯列面（領域）のこのタイプの生成は、新たな歯列面の厳密な機能や、歯列回転軸の互いに対する特定の向きに関係なく、独立して保護に値するものとして本発明によって開示される。この目的のために、本発明は、さらなる態様として、工具歯列によって、ワーク歯列の歯面領域、特にワーク歯列の歯面と端面との間に形成された歯縁部を機械加工するための方法を提供し、歯列は、それぞれの歯列軸を中心として回転結合した状態で回転し、歯面領域の機械加工により、新たな歯列面が作製され、この態様は、機械加工が、複数回のワーク回転にわたって実行され、ワーク回転軸に平行な方向成分を有する第１の相対運動がワーク歯列と工具歯列との間で実行され、第１の相対運動の運動状態に特に従って変更される第２の相対運動によって、工具歯回転位置の包絡線曲線の位置が、ワーク歯列の歯面との包絡線曲線の係合位置に対して、ワーク回転軸Ｃに直交する平面上の投影で見たとき、ワーク歯列の輪郭に対して横方向に、特に工具回転軸に直行にシフトされ、結果として、それぞれのワーク回転の１パスの間に材料が切削面に沿って除去され、新たな歯列面の形状は、複数回のワーク回転の切削面の端部領域から構成されることによって、実質的に特徴付けられる。したがって、切削は、好ましくは、工具回転軸に実質的に直交する平面内で行われる。

言うまでもなく、好ましい実施形態、特に新たな歯列面としてのフェーズの形成のための上記態様は、たった今定義した方法にも使用され得る。

ある好ましい設計では、工具およびワークの歯列軸は、両方とも同じ平面内にあり得る、一方は、他方に対してある角度で傾斜し得る。この軸位置は、端部の縁に近い領域が機械加工されており、歯列の関連する端部平面がワーク軸に直交して延在しておらず、前述の領域に対しても傾斜している場合に特に好適である可能性がある。その後、相対軸の傾斜が、ワーク回転軸に直交する平面に対する端面のこの傾斜値に調整され得る。

新たな歯列面領域としてのフェーズの作製に加えて、ベベルの作製がすでに取り組まれている。これに関連して、スターターピニオンの引き込み面も作製され得る。

上記傾斜角に関して、ベベルまたはベベロイド歯列上に新たな歯列面が作製され得、工具が、工具の軸およびベベルギアの軸を方向付けることによって、工具の切削輪郭がベベル歯列の円錐形の外側側面の輪郭に平行に配置されるような角度で当てられ得る。

これに関連して、新たな歯列面、特にフェーズを作製するために、円筒形に歯が設けられたワークだけでなく、凸状の歯列、または特に前述のベベルギア歯列の使用も提供される。これに関連して、６０°未満の軸角、さらに好ましくは４０°未満、特に３０°未満の軸角（これらに対応して、これらの値の約半分の個々のワークの円錐度）のために設計されたベベルギア歯列（ベベロイドおよびハイポイド）を用いて作業することが好ましい。これに応じて、その後、工具の傾斜角がベベルギアの回転円錐角に調整され得る。

さらなる好ましい実施形態では、歯列工具は、メイン工具を有する工具構成に、または、上記方法を使用して新たな歯列面、特に面取り部が生成されるワーク歯列に組み込まれたメイン工具に予め組み込まれ得る。特に、歯列は、（歯車成形用）成形ホイールまたは（歯車スカイブ用）スカイビングホイールの裏側を用いて生成され得る。特に、歯車スカイビングによって生成するメインの機械加工では、工具を、面取り工具との組み合わせ工具として、特に、回転軸が一致するように軸方向において直接上下に配置された２つのディスク状の工具の形態で設計することが考慮され得る。このような歯列工具は、歯車スカイビングのために設計された輪郭を有する歯車スカイブビングのための刃先を有する第１の端面に形成され得、裏側に、同一の歯列の歯車成形のために設計された輪郭が形成され得、この場合、この輪郭は、（歯車成形の場合と同様に）平行軸で設計され、または場合によっては、軸が好ましくは１つの平面内で、互いにある傾斜角をなして伸びるように設計され、軸の交差角が、歯列を生成するスカイビングプロセスであって、その歯列のために設計されたスカイビングプロセスのために設定される。

さらなる態様によれば、新たな歯列面は、必ずしも機械加工された歯列の端面に隣接する必要はない。例えば、特に互いに傾斜している、または特に平行である回転軸を有するポケットの生成も考慮される。この目的のために、歯列工具は非常に薄いディスクとして製造され得、最初は、第１のステップにおいて、ポケット幅全体にわたってまだ形成されていない対応する薄い切開が使用され、場合によっては、ワーク軸方向では同じ高さであるが、所望のポケット深さまでの第２の振動相対運動が伴い、その後、上記に係るフェーズの生成においてのように方法ステップが使用されるが、全幅に軸方向ポケット幅に到達するまでの均一な深さの切開の形成のために、横方向運動の長さは、同じである。

この点に関して、この方法は、第１の相対運動および第２の相対運動を用いて機械加工することによって歯縁部を機械加工するために、特に、面取り部を生成するために、互いに平行な歯列回転軸を用いて確実に、かつ好ましくは、実行され得ることがわかり、かつ開示されているが、複数回のワーク回転による切削面の端部領域からの新たな歯列面の組成を含む方法は、作業が平行ではない歯列回転軸を用いて実行される、または歯縁部の機械加工がない、特に、新たな歯列面が生じることに伴う面取り部表面の形成が行われない新たな歯列面のために使用され得る。

デバイス技術に関しては、ワーク歯列の歯面と端面との間に形成された歯縁部を機械加工するための面取り工具が提供され、機械加工は、相互回転結合した状態で互いに平行な歯列回転軸で、および工具歯列の歯面によって形成された機械加工面を有する工具歯列の形態で実質的に実行され、工具歯列の歯面は、特に、上記の態様のいずれかに係る方法に従って機械加工するように設計されている、および／または上記の設計特性を有する。

本発明はまた、歯切り機械の制御デバイス上で実行されたとき、上記方法の態様のいずれかに係る方法を実行するように機械を制御する制御命令を含む制御プログラムによって保護される。

さらに、本発明は、ワーク歯列をワーク歯列のワーク回転軸を中心として回転駆動するための少なくとも１つのワークスピンドルと、工具歯列を工具歯列の回転軸を中心として回転駆動するための少なくとも１つの工具スピンドルとを有する歯切り機械を提供する。工具歯列の回転軸が、ワーク回転軸に平行な、ワーク歯列と工具歯列との間の第１の相対運動を可能にする少なくとも１つの第１の機械軸であり、上記方法の態様のいずれかに係る方法を実行するための制御命令を有する制御デバイスによって特徴付けられる。

歯切り機械は、歯列を生成するためのメイン工具スピンドルも含む、より大きな機械複合体であり得る。しかしながら、歯切り機械は、独立した面取りステーションとして設計され得る。ある単純な設計では、機械軸は、好ましくはワーク回転軸の方向における第１の運動のために、ワーク回転軸の方向の主成分を有する。立形の機械の場合、これは鉛直軸である。

直径が異なるワークおよび工具のためにステーションを使用可能に保つために、また任意選択で追加の送り軸として、径方向軸も提供されることが好ましい。さらなる実施形態では、接線軸は直線機械軸として、好ましくは径方向軸に直交し、かつワーク回転軸に直交する直線機械軸として実現され得る。特に好ましい実施形態では、面取りステーションは、工具回転軸とワーク回転軸との平行配置を変えることができるピボット軸またはチルト軸を有しない。ステーションを単純に設計するために、直線の接線軸も好ましくは省略され得る。

工具回転軸は、好ましくは、直接駆動または間接駆動を介して駆動される軸である。言うまでもなく、ＮＣ軸として設計された機械軸用のコントローラが存在し、コントローラは、同期回転結合を維持すること、および追加回転によって、狙って制御された形態で位相をずらすことができる。これに関連して、例えば、非接触センタリングセンサを有するセンタリングデバイスが好ましくは提供される。

本発明によれば同様に非常に薄い面取りホイールはまた、例えば干渉する輪郭によって引き起こされるような好ましくない空間条件下での歯縁部の機械加工を可能にし、例えば、タンデム工具として設計することもできる。ワーク歯列を生成するためのスカイビングホイールと、本発明に係る面取りホイールとの回転不能に接続された組み合わせも考えられる。その場合、メイン機械加工ユニットの機械軸を面取りに利用できるが、非生産時間が長くなる。異なるワーク歯列のために設計された本発明に係る２つの面取りホイールを回転不能に結合して、タンデム工具を形成することも可能であり、タンデム工具は、例えば、工具を変更することなく異なるワークバッチの面取りを行うために、または２つ以上の異なる歯列を有するワークを機械加工するためのものである。

本発明のさらなる特徴、細部、および利点は、添付の図面を参照しながら以下の説明に見出すことができる。
歯車状の工具およびこの工具で機械加工された歯列を示す。 面取り部が生成されたワークの断面を示す。 面取りを生成するための説明図。 図３ａの拡大断面図を示す。 後退運動中のある瞬間的な位置を示す。 ワーク歯形に対してシフトされた包絡線を示す。 片歯面機械加工の説明図。 片歯面機械加工の説明図。 比較的薄い工具歯列の図。 到達することが困難な歯先の機械加工の概略図。 到達することが困難な歯先の機械加工の概略図。 面取りユニットを概略的に示す。

図１は、予め製造された内歯列３を有するワーク２の斜視図である。この実施形態では、内歯列３は平歯であるが、はすば構成ならびに外歯列を機械加工することも可能である。

図１に示す機械加工動作は、ワーク２の下端面２ｂにおいて行われる。この実施形態では、内歯列３の実質的にインボリュートな歯４の歯縁部が端部の縁２ｂにおいて面取りされる。言うまでもなく、その後、さらなる面取りプロセスを他方の端面２ａでも実行することができる。しかしながら、この方法は、回転可能な非インボリュートワーク歯列にも好適である。

機械加工は工具歯列１３を用いて実行される。この目的のために、この実施形態では、工具歯列１３が外歯として設けられている円盤状の工具１０が提供される。この実施形態では、工具歯列１３は内歯列３のカウンタ歯列である。すなわち、ワーク２と工具１０とが同期回転結合で互いに噛合しているとき、工具歯列１３の歯１４が、内歯列３の歯４の間に形成された歯溝に沈み込み、ワークの歯面上を転がり、歯面から離れる。工具歯１４の回転位置の包絡線は、ワーク歯４の歯面の実質的にインボリュートな輪郭を反映する。好ましい方法の実施形態においてそうであるように、機械加工が片歯面プロセスを使用して実行される場合、工具歯１４の歯厚は、接触両歯面回転係合に必要とされる厚さよりも薄くなるように設計され得る。図１からもわかるように、ワーク歯列３の回転軸Ｃと工具歯列１３の回転軸Ｂとの間に軸交差角度は設けられず、回転軸ＢおよびＣは平行に伸びている。図１に座標系として示されているさらなる軸Ｘ、Ｙ、およびＺは、Ｚ（送り、Ｃに平行）、Ｘ径方向軸（中心距離方向）、Ｙ接線方向など、機械加工工具（図示せず）の直線機械軸として部分的または全体的に実現され得る。

図１に示す工具歯列１３およびワーク歯列３の相対位置は、実質的に機械加工開始時の状況である。機械加工を開始する前、ワーク２の端面２ｂと、歯４の隣接する歯面との間に置かれた縁６はまだ鋭利であり、例えば、歯車スカイビング、歯車ホブ切り、歯車成形、または他の成形方法による内歯列３の過去の生成方法から得られる、例えば、歯列を生成するための機械加工中に形成された一次バリはすでに除去されている可能性がある形状と同様の形状を有する。

この実施形態および多くの好ましい方法の実施形態の歯縁部を機械加工する目的は、例えば図２の図面に示されるように、元歯縁部６の場所に面取り部８を形成することである。拡大して図示するために、図２は、基部付近の歯溝５の領域、および先端付近の工具歯１４の領域のみを示している。

次に、図３ａを参照して、面取り部８を生成するための好ましい例を説明する。軸方向で見たとき、軸方向の相対運動により、ワーク歯列１３は、ワーク歯列３の下端面２ｂの高さレベルからΔｚだけ上に移動する。また、工具歯回転位置の包絡線は、例えば、同期回転結合の位相位置に対するワークの相対的な追加回転ΔＣに起因して、この実施形態では例えば０．３ｍｍである面取り部幅ｗに対応する接線方向Ｙの量だけシフトする。結果として、工具１０の端面１２と、工具１０の工具歯列１３の歯面表面によって形成される機械加工面１８との間に設けられた鋭い刃先１９が、回転係合の回転運動を実行しながら、ワーク２の端面２ｂの材料を切り落とす。この場合、切削運動は、実質的に、回転軸Ｃに直交する平面内で起こり、面取り部幅ｗのサイズの元歯縁部６からの距離で終了する。図３ａにおいてわかるように、工具１０を軸方向により深く、しかしシフトをΔＹだけ減らして沈めてこのプロセスを繰り返すことにより、次の回転での次の切削は、ｗ－ΔＹまでしか伸びず、以後同様である。したがって、結果として、接線方向の異なる切削深さのスライスでの除去になり、よって、歯面法線方向の異なる長さのスライスでの除去になる。軸方向の侵入深さが所望の面取り部深さｄのレベルに到達したときの軸方向運動の終了時、シフトは、再びゼロになり、追加回転ΔＣを介する横方向運動の実現のこの実施形態では、同期回転結合の位相位置に再び到達する。

シフト運動が直線機械軸のみを介してもたらされる場合、同期回転結合の位相位置は、機械加工の間維持され、スライスでの除去の効果は、機械軸設定を介した、例えば、接線軸Ｙを介した包絡線の対応するシフトによって達成される。径方向軸Ｘが作用または寄与することも考えられる。さらに、Ｘ、Ｙ；Ｘ、ΔＣ；Ｙ、ΔＣ；Ｘ、Ｙ、ΔＣという軸運動の組み合わせも使用することができる。図２に示すように、基部面取り部も作製する場合は、径方向軸が関与することが好ましい。

好ましくは、およびこの例においてそうであるように、軸方向運動は、調整可能なワーク回転当たりの送り速度での連続送り運動によって実行される。例えば、示されている実施形態では、１０００ｒｐｍのワーク速度および０．０２ｍｍのワーク回転当たりの送り速度が設定される。例えば、約０．３ｍｍの面取り部幅、および約４５°の面取り部角度に対応する同じく約０．３ｍｍの面取り部深さｄを有する図３に示される面取り部を生成するために、１５回のワーク回転が実行される（単純さのために、図３および図３ａの拡大された細部は、複数のステップおよびスライスでの除去のより少数の段階のみを示している。

面取り部８の表面を平滑化するために、この実施形態では、工具歯列１３の縁１９が再び面取り部８に沿うようにガイドされる。この目的のために、運動方向が軸方向において反転され、包絡線のシフトと現在の軸方向沈み込み深さとの間の関係が維持されるが、好ましくは、位相シフトαが［９０°～２７０°］の範囲内で提供される。また、浮上運動中は、沈み込み運動中の送り速度よりも低い送り速度で動作することも可能である。この平滑化後退運動の瞬間的な状況が、図４に示されている。

図５は、シフト運動に起因して、ワーク歯面の輪郭に対応する包絡線２８のゼロ位置に対して、包絡線２８が個々の回転位置２９ｉからどのようにオフセットされるかを再び示している。

図６ａおよび図６ｂは、シフト運動、および好ましい方法の実施形態で選択される片歯面法を再び示している（左右の歯面は同時にではなく１つずつ面取りされるが、この例では同じ工具が使用される）。

図７は面取り工具の平面図および側面図である。後者から、この実施形態における工具歯列のディスク厚ｈはわずか３ｍｍであることがわかる。図７に示される面取りホイールは、４０本の歯を有し、モジュールは、２であり、係合角は、２０°である。言うまでもなく、歯数やディスク厚などの歯列データは他の値を採ることもできる。

工具歯列の歯列軸がワーク歯列の歯列軸と平行に揃えられているため、例えば、図８ａに概略的に示されている、ワーク２’が２つの異なる外歯列３’を有し、下側の歯列３’ｂの上端面から上側の歯列３’ａの下端面の軸方向距離が小さい状況などにおける、到達することが困難な歯縁部の機械加工にも比較的薄い設計の面取りホイールはよく適している。図８ｂでは、工具は２つの工具歯列を有するタンデム工具の形態である。一方の工具歯列１３’ａはワーク歯列３’ａを面取りするために使用され、第２の工具歯列１３’ｂは他方のワーク歯列３’ｂを面取りするために使用される。

また、図８ａおよび図８ｂから、提示される方法を使用して、図１を参照して説明した面取りされた内歯列３と同様の外歯列の面取りも可能であることがわかる。

また、図１に平歯の歯列の面取り方法を示しているが、方法は、はずばの歯列の面取りにも使用され得ることが理解される。この場合、工具歯列は、ワーク歯列のねじれ角度に適合するために、回転係合をはずばの歯列としての平行軸に適合させるように設計され得る。代替的に、狭い、特に円錐形であるが、依然として平歯の工具歯列が考慮に入れられ得る。

図９に示す面取りユニット１００は、ワークの回転軸Ｃに対して、３つの直線軸Ｘ、Ｙ、Ｚを使用して工具回転軸Ｂを位置決めすることができ（ＣはＢに平行）、３つの直線軸は対応するキャリッジ構成１１０、１３０、１２０を介して実現される。軸運動Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｂ、Ｃは、コントローラ９９を介してＮＣ制御される。代替のより単純な設計として、キャリッジ１３０は、省略され得る。

図９に概略的に示される面取りユニット１００は、工具側の主軸が、スカイビングホイール、ホブ、または歯車成形ホイールなどのワーク歯列を生成する工具を有する歯切り機械に組み込まれ得る。その場合、面取りは、メインの機械加工と同じワーククランププロセスで依然として実行され得、または、リングローダ、グリッパ、ダブルスピンドル構成などの適切なオートメーションによってメインの機械加工の場所から別の面取りの場所に移動し実行され得る。しかしながら、面取りユニットは、独立した面取り機械として設計され得、ワークは、すでに生成されている歯列を補足的歯機械加工のために送るワークオートメーションによって、同様に複数の歯切り機械から、受け取られ得る。

特に、メインの機械加工と補足的機械加工とがワークの同じクランププロセスにおいて行われない場合、（面取り）機械加工ユニットは、同期回転結合のための同相相対回転位置を判定するために、非接触センタリングセンサなどのセンタリングのための手段も有する。

さらに、本発明は、上記の実施例に示された実施形態に限定されない。そうではなく、上記の明細書および以下の特許請求の範囲の個々の特徴は、その異なる実施形態において本発明を実装するのに、個別にまた組み合わせで不可欠であり得る。

Claims (21)

1. 工具歯列（１３）によって、ワーク歯列（３）の歯面と端面（２ｂ）との間に形成された歯縁部を機械加工するための方法であって、前記歯列（３、１３）は、それぞれの歯列回転軸（Ｃ、Ｂ）を中心として相互回転結合した状態で回転し、
   前記２つの歯列回転軸（Ｃ、Ｂ）は互いに実質的に平行であり、前記機械加工は複数回のワーク回転にわたって実行され、ワーク回転軸に平行な、前記ワーク歯列（３）と前記工具歯列（１３）との間の第１の相対運動（Ｚ）が実行され、工具歯回転位置（２９ｉ）の包絡線（２８）の位置は、前記ワーク回転軸（Ｃ）に直交する平面（ＸＹ）において、前記ワーク歯列の前記歯面との前記包絡線の係合位置に対して、前記ワーク歯列の輪郭に対して横方向に、第２の相対運動（Ｖ）によってシフトされ、前記第２の相対運動は、特に、前記第１の相対運動の運動状態に応じて変更されることを特徴とする、方法。
2. 工具歯列（１３）によって、ワーク歯列（３）の歯面領域、特に、ワーク歯列（３）の歯面と端面（２ｂ）との間に形成された歯縁部を機械加工するための方法、特に請求項１に記載の方法であって、前記歯列（３、１３）が、それぞれの歯列軸（Ｃ、Ｂ）を中心として回転結合した状態で回転し、前記歯面領域の前記機械加工が、新たな歯列面を作製し、前記機械加工が、複数回のワーク回転にわたって実行され、前記ワーク回転軸に平行な方向成分を有する第１の相対運動（Ｚ）が、前記ワーク歯列（３）と前記工具歯列（１３）との間で実行され、前記工具歯回転位置（２９ｉ）の前記包絡線（２８）の前記位置が、前記ワーク回転軸（Ｃ）に直交する平面（ＸＹ）上への投影で見たとき、前記ワーク歯列の前記歯面との前記包絡線の係合位置に対して、前記ワーク歯列の輪郭に対して横方向に、第２の相対運動（Ｖ）によってシフトされ、前記第２の相対運動が、特に、前記第１の相対運動の運動状態に応じて変更され、結果として、それぞれのワーク回転の１パスの間に材料が、切削面に沿って除去され、前記新たな歯列面の形状が、前記複数回のワーク回転の前記切削面の端部領域から構成される、方法。
3. 前記回転軸の中心距離軸に対して横方向に走る前記ワーク歯列および／または工具歯列の横方向運動（Ｑ）が、前記第２の相対運動に寄与する、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記横方向運動（Ｑ）が、前記ワーク歯列の追加回転（ΔＣ）を含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記横方向運動が、直線機械軸（Ｙ）の運動を含み、前記直線機械軸（Ｙ）の運動の、前記ワーク回転軸に直交し、かつ前記中心距離軸（Ｘ）に直交する方向成分が、前記ワーク回転軸および前記中心距離軸に沿ったそれぞれの方向成分よりも優勢である、請求項３または４に記載の方法。
6. 前記ワーク歯列の歯基部の前記歯縁部もまた、機械加工される、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記回転軸の中心距離軸の方向に走る、前記ワークおよび／または前記工具歯列の径方向運動（ΔＸ）が、前記第２の相対運動に寄与する、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記歯基部の面取り部（８）の形状が、前記第１の相対運動の前記運動状態に応じて径方向運動を調整することによってもたらされ、前記歯面領域内の前記歯縁部での前記材料除去の形状が、前記第１の相対運動の前記運動状態および前記径方向運動の運動状態に応じて横方向運動を調整することによって判定される、請求項３、６、および７のいずれか一項に記載の方法。
9. 歯高さ方向の前記材料除去の輪郭が、前記追加回転（ΔＣ）および直線機械軸運動（ΔＸ、ΔＹ）からの横方向運動寄与を重ね合わせることによって判定される、請求項４または５に記載の方法。
10. さらなる機械加工パス、特に、前記第１の相対運動および前記第２の相対運動の、さもなければ同一のまたは好ましくは位相シフトされた結合、しかし特に、前記第１の相対運動の逆運動方向で実行される運動制御を有する、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記ワークの歯先での回転速度が、少なくとも１０ｍ／分、好ましくは少なくとも２０ｍ／分、特に少なくとも４０ｍ／分である、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 面取り部（８）が、機械加工中に、前記歯縁部上に生成される、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記工具歯列の前記輪郭が、実質的に、前記回転結合に関する前記ワーク歯列のカウンタ歯列の前記輪郭である、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記方法が、片歯面法を使用して実行され、他の歯面が、前記ワークのそれぞれの歯溝のうちの１つ上の１つの歯面の前記機械加工後に機械加工される、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記他の歯面の前記機械加工が、前記１つの歯面と同じ工具を使用して、および／または同じクランププロセスで実行される、請求項１３に記載の方法。
16. 前記工具歯列の前記歯厚が、両歯面機械加工のための前記回転結合に必要な前記歯厚と比較して小さい、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記工具回転軸に沿った前記工具歯列の寸法（ｈ）が、１．５ｃｍ未満、好ましくは１ｃｍ未満、さらに好ましくは０．７ｃｍ未満、特に０．４ｃｍ未満である、請求項１～１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 請求項２～１６のうちの一項以上に記載の１つ以上のさらなる特徴を有する、請求項１７に記載の方法。
19. ワーク歯列の歯面と端面との間に形成された歯縁部を機械加工するための面取り工具（１０）であって、機械加工が、相互回転結合した状態で互いに平行な歯列回転軸で、および工具歯列の前記歯面によって形成された機械加工面を有する前記工具歯列の形態で実質的に実行され、前記工具歯列の前記歯面が、特に、請求項２～１７のうちの一項以上に記載の特徴を特徴付けることに従う方法に従う機械加工のために設計されている、面取り工具（１０）。
20. 歯切り機械上で実行されると、請求項１～１７のいずれか一項に記載の方法を実行するように前記機械を制御する制御命令を有する、制御プログラム。
21. ワーク歯列を前記ワーク歯列のワーク回転軸（Ｃ）を中心として回転駆動するための少なくとも１つのワークスピンドルと、工具歯列を前記工具歯列の回転軸（Ｃ）を中心として回転駆動するための少なくとも１つの工具スピンドルと、を有する、歯切り機械（１００）であって、前記工具歯列の前記回転軸（Ｃ）が、前記ワーク回転軸に平行な、前記ワーク歯列と前記工具歯列との間の第１の相対運動を可能にする少なくとも１つの第１の機械軸（Ｚ）であり、請求項１～１７のいずれか一項に記載の方法を実行するための制御命令を有する制御デバイス（９９）によって特徴付けられる、歯切り機械（１００）。

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