JP5908818B2 - 半完結スカイビング法を実行するための対応するスカイビングツールを有する半完結スカイビング加工の方法および装置 - Google Patents
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Description
第1のワークピースを提供するステップと、
第2のワークピースを提供するステップと、が実行され、
第1のワークピースを提供するステップは、
第1のワークピースに対して、前記スカイビングツールを第1の相対位置に位置付けるステップと、
第1のワークピースの第1のスカイビング加工動作(「第1の加工段階」ともいう)を実行するステップであって、該第1のスカイビング加工動作において、第1のワークピースの周期構造の全右側面又は全左側面の一方を仕上げ加工し、他方を予備加工するステップと、
第1のワークピースに対して、前記スカイビングツールを第2の相対位置に位置付けるステップと、
第1のワークピースの第2のスカイビング加工動作(「第2の加工段階」ともいう)を実行するステップであって、該第2のスカイビング加工動作において、第1のワークピースの周期構造の左右の側面のうち、第1のスカイビング加工動作において予備加工しかされなかった側面を仕上げ加工するステップと、を有し、
第2のワークピースを提供するステップは、
第2のワークピースに対して、前記スカイビングツールを第3の相対位置に位置付けるステップと、
第2のワークピースの第3のスカイビング加工動作(「第3の加工段階」ともいう)を実行するステップであって、該第3のスカイビング加工動作において、
第1のワークピースにおいて第1のスカイビング加工動作の実行中に前記周期構造の全左側面が仕上げ加工された場合に、第2のワークピースの周期構造の全右側面を仕上げ加工するとともに、前記左側面を予備加工する動作と、
第1のワークピースにおいて第1のスカイビング加工動作の実行中に前記周期構造の全右側面)が仕上げ加工された場合に、第2のワークピースの周期構造の全左側面を仕上げ加工するとともに、前記右側面を予備加工する動作とのうち、いずれか一方の動作を実行するステップと、
第2のワークピースに対して、前記スカイビングツールを第4の相対位置に位置付けるステップと、
第2のワークピースの第4のスカイビング加工動作(「第4の加工段階」ともいう)を実行するステップであって、該第4のスカイビング加工動作において、第2のワークピースの周期構造の左右の側面のうち、第3のスカイビング加工動作において予備加工しかされなかった側面を仕上げ加工するステップと、を有する。
・ツールの寿命を長くすることができる。
・ワークピースのコストを低減できる。
・ツールの故障を抑制することができる。
・費用対効果を高めることができる。
以下、本発明の更なる詳細および効果が、実施例に基づいて且つ図面を参照して説明される。簡潔にする目的で、全ての概略図面におけるピッチ円(ピッチ円筒)において、ワークピースとスカイビングツールは単純化されている。ただし、図示された関係は、歯の高さを有する全ての歯にも当てはまる。
[第1のワークピース50.1を提供するステップ]
このステップは、例えば、スカイビングマシン200内に第1のワークピース50.1を導入するステップと、ワークピーススピンドル180上に第1のワークピース50.1を固定するステップとを備えてもよい。
・このステップでは、先ず、第1のワークピース50.1に対する第1の相対位置RP1にスカイビングツール100が位置付けられる。第1の相対位置RP1は図3Aに示されている(このとき、中心線MLは仮想のギャップ中心LMよりも左側に位置する)。
・第1の相対位置RP1において、第1のワークピース50.1の第1のスカイビング加工動作(「第1の加工段階」という)が始まる。第1の加工段階の間、第1のワークピース50.1の周期構造の全右側面54又は全左側面53のいずれか一方が仕上げ加工され、他方の側面53,54が予備加工される。図3Aには一例が示されており、参照符号53f(「f」は「仕上げ(finish)」を意味する)で示されるように、第1の加工段階の間に左側面が仕上げ加工される。対照的に、右側面は、参照符号54v(「v」は「予備加工(premachined)」を意味する)で示されるように、予備加工されるのみである。第1の加工段階の間には全ての面の刃先112,113,114が全体的に使用される。
・続いて、スカイビングツール100は、第1のワークピース50.1に対する第2の相対位置RP2に位置付けられる。第2の相対位置RP2は図3Bに示されている(このとき、中心線MLは仮想のギャップ中心LMよりも右側に位置する)。
・第2の相対位置RP2において、第1のワークピース50.1の第2のスカイビング加工動作(「第2の加工段階」という)が始まる。第2の加工段階の間、第1のワークピース50.1の周期構造の左右の側面53,54のうち、先に第1の加工段階において予備加工しかされなかった側面が仕上げ加工される。図示された例において、参照符号54f(「f」は「仕上げ(finish)」を意味する)で示されるように、第2の加工段階の間に右側面が仕上げ加工される。第2の加工段階の間には、全右側面の刃先113と、ヘッド全体の刃先114とが使用される。このとき、左側面の刃先112は使用されない。
[第1のワークピース50.1の加工に続いて、又は、更に別の第1のワークピースが(同じ方法により)加工された後、第2のワークピース50.2を提供するステップ]
このステップは、例えば、スカイビングマシン200内に第2のワークピース50.2を導入するステップと、ワークピーススピンドル180上に第2のワークピース50.2を固定するステップとを備えてもよい。再固定を行うことなく、第1のワークピース50.1の加工から第2のワークピース50.2の加工への変更を可能にするために、スカイビングマシン200に2つのワークスピンドル180を設けてもよい。
・このステップでは、先ず、第2のワークピース50.2に対する第3の相対位置RP3にスカイビングツール100が位置付けられる。このとき、第2の相対位置RP2と同様、中心線MLは、仮想のギャップ中心LMよりも右側に位置する。
・(例えば第2の相対位置RP2に一致してもよい)第3の相対位置RP3において、第2のワークピース50.2の第3のスカイビング加工動作(「第3の加工段階」という)が始まる。第3の加工段階では、次の2つの加工のうちいずれか一方が行われる。一方の加工では、(図3Aの場合のように)第1のワークピース50.1における第1のスカイビング加工動作の実行中に第2のワークピースの周期構造の全ての左側面53が仕上げ加工された場合において、(図3Cに示すように、)第2のワークピース50.2の周期構造の全ての右側面54が仕上げ加工されると共に、全ての左側面53が予備加工される。他方の加工では、第1のワークピース50.1における第1のスカイビング加工動作の実行中に第2のワークピースの周期構造の全ての右側面54が仕上げ加工された場合において、第2のワークピース50.2の周期構造の全ての左側面53が仕上げ加工されると共に、全ての右側面54が予備加工される。
図3A〜図3Dに示す例では、図3Aにおける参照符号53f(「f」は「仕上げ(finish)」を意味する)に示すように、第1の加工段階中に第1のワークピース50.1で前記周期構造の全左側面が仕上げ加工された。したがって、(図3Cに示される)第3の加工段階中に、図3Cにおいて参照符号54f(「f」は「仕上げ(finish)」を意味する)で示されるように、第2のワークピース50.2の周期構造の全ての右側面が仕上げ加工された。図3Cにおいて参照符号53v(「v」は「予備加工(premachined)」を意味する)で示されるように、左側面は予備加工のみされた。全ての面の刃先112,113,114は、そっくりそのまま第3の加工段階中に再び使用される。
・続いて、スカイビングツール100は、第2のワークピース50.2に対する第4の相対位置RP4に位置付けられる。図3Aと図3Dとの比較に基づいて明らかなように、第4の相対位置RP4は、図示された例において、第1の加工位置RP1に一致している。第1の相対位置RP1の場合と同様、中心線MLは、仮想のギャップ中心LMよりも左側に位置する。
・第4の相対位置RP4において、第2のワークピース50.2の第4のスカイビング加工動作(「第4の加工段階」という)が始まる。第4の加工段階中には、第3の加工段階中に予備加工しかされなかった第2のワークピース50.2の周期構造の側面53,54が仕上げ加工される。図示された例では、図3Dにおいて参照符号53f(「f」は「仕上げ(finish)」を意味する)で示されるように、左側面が仕上げ加工される。第4の加工段階中に、全左側面の刃先112とヘッド全体の刃先114とが使用される。ここでは、右側面の刃先113は使用されない。
・第1の回転軸R1を中心としたスカイビングツール100の回転
・この回転に組み合わされる、第2の回転軸R2を中心としたワークピース50.1,50.2の回転
・旋回軸SAを中心とした回転動作
・矢印204に平行な垂直な並進移動
・矢印206に平行な水平な並進移動
・矢印208に平行な水平な並進移動
2 :ワークピース
4 :トゥースヘッド
5 :トゥースフェイス
10 :スカイビングツール
20 :(スカイビング加工される)ワークピース
50.1:第1の(スカイビング加工される)ワークピース
50.2:第2の(スカイビング加工される)ワークピース
51 :歯
52 :歯間
53 :左側面
53v :予備加工された左側面
53f :仕上げ加工された左側面
54 :右側面
54v :予備加工された右側面
54f :仕上げ加工された右側面
55 :歯底
100 :スカイビングツール
110 :カッタヘッドのメインボディ
111 :刃cutting teeth/cutting heads
112 :第2の側面の刃先/左側面の刃先
113 :第1の側面の刃先/右側面の刃先
114 :ヘッドの刃先
120 :カッタバー
121 :切削面
170 :ツールスピンドル
180 :ワークピーススピンドル
200 :マシン
201 :CNC制御部
202 :通信接続
204 :垂直移動コンポーネント
205 :キャリッジ
206 :並進移動
207 :旋回移動
208 :水平な並進移動
AP :設計点
BP :接点
β1 :ツールのねじれ角
β2 :ワークピースのねじれ角
δ :傾斜角度(図示せず)
LM :仮想のギャップ中心
ML :中心線
R1 :ツールの回転軸(ツール軸)
R2 :ワークピースの回転軸(ワークピース軸)
RP1 :第1の相対位置
RP2 :第2の相対位置
RP3 :第3の相対位置
RP4 :第4の相対位置
SA :旋回軸
Shk :ストローク動作
Sax :軸方向のフィード
SD :差のフィード
Srad :径方向のフィード
SR :切削方向
Σ :軸交角
VB :フィード動作
VR :フィード方向
vc :切削速度の絶対値
ω1 :軸R1周りの回転
ω2 :軸R2周りの回転
Claims (11)
- 回転対称性の周期構造を有する第1のワークピース(50.1)と第2のワークピース(50.2)とをスカイビングツール(100)を用いてスカイビング加工するための方法であって、
第1のワークピース(50.1)を提供するステップと、
第2のワークピース(50.2)を提供するステップと、を有し、
第1のワークピース(50.1)を提供するステップは、
第1のワークピース(50.1)に対して、前記スカイビングツール(100)を第1の相対位置(RP1)に位置付けるステップと、
第1のワークピース(50.1)の第1のスカイビング加工動作を実行するステップであって、該第1のスカイビング加工動作において、第1のワークピース(50.1)の周期構造の全右側面(54)又は全左側面(53)の一方を仕上げ加工し、他方を予備加工するステップと、
第1のワークピース(50.1)に対して、前記スカイビングツール(100)を第2の相対位置(RP2)に位置付けるステップと、
第1のワークピース(50.1)の第2のスカイビング加工動作を実行するステップであって、該第2のスカイビング加工動作において、第1のワークピース(50.1)の周期構造の左右の側面(53,54)のうち、第1のスカイビング加工動作において予備加工しかされなかった側面を仕上げ加工するステップと、を有し、
第2のワークピース(50.2)を提供するステップは、
第2のワークピース(50.1)に対して、前記スカイビングツール(100)を第3の相対位置(RP1)に位置付けるステップと、
第2のワークピース(50.1)の第3のスカイビング加工動作を実行するステップであって、該第3のスカイビング加工動作において、
第1のワークピース(50.1)において第1のスカイビング加工動作の実行中に前記周期構造の全左側面(53)が仕上げ加工された場合に、第2のワークピース(50.2)の周期構造の全右側面(54)を仕上げ加工するとともに、前記左側面(53)を予備加工する動作と、
第1のワークピース(50.1)において第1のスカイビング加工動作の実行中に前記周期構造の全右側面(54)が仕上げ加工された場合に、第2のワークピース(50.2)の周期構造の全左側面(53)を仕上げ加工するとともに、前記右側面(54)を予備加工する動作とのうち、いずれか一方の動作を実行するステップと、
第2のワークピース(50.2)に対して、前記スカイビングツール(100)を第4の相対位置(RP4)に位置付けるステップと、
第2のワークピース(50.2)の第4のスカイビング加工動作を実行するステップであって、該第4のスカイビング加工動作において、第2のワークピース(50.2)の周期構造の左右の側面(53,54)のうち、第3のスカイビング加工動作において予備加工しかされなかった側面を仕上げ加工するステップと、を有する、方法。 - 第1のワークピース(50.1)の第1のスカイビング加工動作と第2のスカイビング加工動作とは、
第1の回転軸(R1)を中心として前記スカイビングツール(100)を回転させるステップと、
該スカイビングツール(100)の回転と組み合わせて、第2の回転軸(R2)を中心として第1のワークピース(50.1)を回転させるステップと、
第2の回転軸(R2)に平行な方向に沿って、第1のワークピース(50.1)に対する前記スカイビングツール(100)の軸方向のフィード動作(VB)を実行するステップと、を備える、請求項1に記載の方法。 - 第2のワークピース(50.2)の第3のスカイビング加工動作と第4のスカイビング加工動作とは、
第1の回転軸(R1)を中心として前記スカイビングツール(100)を回転させるステップと、
該スカイビングツール(100)の回転と組み合わせて、第2の回転軸(R2)を中心として第2のワークピース(50.2)を回転させるステップと、
第2の回転軸(R2)に平行な方向に沿って、第2のワークピース(50.2)に対する前記スカイビングツール(100)の軸方向のフィード動作(VB)を実行するステップと、を備える、請求項1または2に記載の方法。 - 前記スカイビングツール(100)は、複数の刃(111)を備え、
各刃(111)は、前記右側面(54)を切削するための第1の側面刃先(113)と、前記左側面(53)を切削するための第2の側面刃先(112)と、第1の側面刃先(113)と第2の側面刃先(112)との間の領域に存在するヘッドの刃先(114)と、を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方法。 - 第1のワークピース(50.1)及び第2のワークピース(50.2)の第1〜第4のスカイビング加工動作は、
第1の側面刃先(113)を使用して実行される切削の回数と、第2の側面刃先(112)を使用して実行される切削の回数とが略等しくなるように実行されることを特徴とする請求項4に記載の方法。 - 前記ヘッドの刃先(114)は、第1のワークピース(50.1)及び第2のワークピース(50.2)において仕上げ加工されるギャップ(52)の歯底(55)におけるギャップ幅よりも小さい幅、好ましくは、前記歯底(55)における前記ギャップ幅の3分の2以下の幅を有することを特徴とする請求項4または5に記載の方法。
- 第1のワークピース(50.1)又は第2のワークピース(50.2)の角度回転を経て、第1〜第4の相対位置(RP1,RP2,RP3,RP4)のうち少なくとも2つの相対位置は異なっていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 第2の相対位置(RP2)は第3の相対位置(RP3)に一致し、第1の相対位置(RP1)は第4の相対位置(RP4)に一致することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 第1〜第4のスカイビング加工動作は、硬化されていないワークピース(50.1,50.2)において実行されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- CNC制御部(201)を備えたマシン(200)であって、前記CNC制御部は、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法を実行するようにプログラムされている、マシン。
- 前記スカイビングツール(100)の刃先(112,113,114)の切削負荷を最大限均一にするためにスカイビングにおいて交互式半完結法が予め定義できるようにプログラムされたソフトウェアモジュールを備えた、請求項10に記載のマシン。
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