JP6898299B2 - 歯部仕上げ加工方法およびこの方法を実行する仕上げ加工機ならびにこの加工機を制御するコンピュータープログラム - Google Patents

Description

本発明は、単一割り出し法による歯部仕上げ加工方法に関し、ここで、その軸線周りに回転するディスクタイプ歯部仕上げ加工機が歯部の歯面に対し転がり加工噛み合いへともたらされて歯面から材料を除去するようになっており、この加工噛み合いの間、線接触が確立され、その接触線が歯部軸線に対して径方向の成分を有する運動に従って歯面の全域に亙って移動し、これは前述の方法を行うのに好適である制御された仕上げ加工機のことを述べている。

この種の仕上げ加工機は、例えば単一割り出し法によって製造されるシェービングカッターを研磨するために用いられている。この単一割り出し法において、１つの加工プロセスが加工される歯部の歯面に対して行われ、次に、歯部のすべての歯の歯面が１サイクルにて一方の歯面側に対して加工されるまで、加工に委ねられた歯部がこの歯部の軸線周りに回転させられ（割り出し）、次の歯の歯面が加工などにかけられるようになっている。

一般的に言って、材料は、単一サイクルにて望ましい最終寸法まで研削されるのではなく、その代わりにこの研削は何回かのステップ（サイクル）にて実行される。最大量の材料が第１のサイクル（荒加工）中に除去され、より少量の材料がこれに続く研削精度が増大したサイクル（仕上げ）にて除去される。あらかじめ設定された量が研削されるそれぞれのサイクルに続き、加工される歯面と研削ディスクとの間の距離を減少させ、それによって次のサイクルにて選択される除去量に対応した新たな送り込みが設定される。加えて、一度望ましい最終形状が達成されると、さらなる送り込みが全くなく、かつ力を加えずに実行される、いわゆる「スパークアウトサイクル」もまた、行うことができる。

一方の歯面側、例えば左歯面におけるすべての歯面があらかじめ設定したサイクル回数で研削されるとすぐに、歯部の固定を解除することができ、そして歯部、例えばシェービングカッターを反転させて再び固定することができ、その後、他方の歯面側、この場合には右側の加工を始めることができる。

転がり加工噛み合いは、歯部軸線の同時平行運動を伴う転がり弧を用いた伝統的加工原理に従うことによって達成される。この原理は非特許文献１で述べられており、その説明が図２として本出願に包含されることは明らかであり、例えばこの原理を論ずる場合、当業者はこれをよく知っているけれども、その作用に対して参照がなされる。割り出しは、図２中の３に示した位置にて、軸線に沿った運動に加えて歯部の次に続く連繋回転によって行われ、研削ディスクは歯部へと転動して線接触を形成する。この接触線は、歯面全体が研削されるまで歯面のいたるところを動き、（図２中の位置１において）歯部と研削ディスクとの間の直線状移動のための反転個所に到達する。戻り行程として知られているものの間、これが位置３へと戻るまで、研削ディスクは同時に歯部から引っ込められ、もうどのような噛み合いもない。次の歯の歯面が加工された後、歯部はそこで割り出される。１回の加工サイクルの後、次の加工サイクルがさらなる送り込みと共に行われる。

さらに、線接触ではなく、点線触において知られた研削方法（いわゆるマーグ研削法）は、歯部のインボリュート面と研削ディスクの面との間で確立される。ここで、歯面は、歯部の幅に沿って歯間隙を通る研削ディスクの追加のオシレーションの結果として、その面全体に亙って研削される。

Ｄｒ. Ｓｃｈｒｉｅｆｅｒ著「Ｄａｓ ＳＲＳ Ｂｕｃｈ」会社出版物 ミュンヘン １９８８年７月 第６３ページ

それに対し、前述した種類の方法においては、１回のサイクル全体に亙る歯部の回転と平行ストローク運動との重畳を除き、転がり噛み合いのために必要であって、結果として加工精度および加工時間の点で素晴らしい結果が達成される基本的に必要な位置決めおよび調整移動の後のさらなる軸線に沿った運動が要求されていない。

本発明は、上述した種類の方法をさらに改良する問題を扱っている。

本発明は、歯面と仕上げ加工工具のディスク面との間の減少した接線方向の距離と、接触線移動の径方向成分の符号反転とに関して加工噛み合いが同じピッチに維持されることを本質的に特徴付けられた前述した種類の方法を発展させることによって、この問題を解決する。

それで本発明は、上述したような軸線に沿った必須の移動を最小にすると共に軸線に沿って最小にされた単純な反復運動に基づく簡単で時間節約の機械制御システムを実行するという考えに反し、付加的な軸線に沿った運動、すなわち歯面と同じピッチにおける仕上げ加工工具のディスク面との間の接線方向の距離を減少する付加的な送り込み動作によって、加工時間を減らすことができるという認識に基づいている。接触線移動の径方向成分の符号が切り替わる前にこの運動を行うことによって、接触線移動と、切り替わった径方向成分と共に減じられた接線方向の距離によって制限されたさらなる加工噛み合いを確立することが可能である。それで、戻りストロークが材料を除去するため、 より大きな送り込みを伴って故意に実行される。これは、加工噛み合いでの過大な材料除去のために研削焼けの危険性を増大することなく、加工サイクル数を減少させることを可能にする。

特に好ましい一実施形態において、加工噛み合いのための接線方向の距離は、（それぞれの）割り出し後に次の歯面に対し、特に先行する減少量と同じ量だけ再び増大させられる。この方法において、歯部での個々の歯の間隙を通して観測されるように、材料の均一な除去がサイクルの全体に亙って達成される。

本発明による方法において、これはまた、望ましい最終寸法を達成するために除去される材料の総量のため、歯部の多数の加工サイクルの全体に亙って振り分けられることが実用的である。この際、接線方向の距離の減少および個々のピッチにおける径方向成分の符号反転と共に１回以上の加工サイクル、特に最初の加工サイクルにてこのプロセスを継続可能であることが望ましい。それで、個々の加工サイクルもまた、 上述した従来技術に従って実行できることが確実に可能であり、特に材料が故意に除去される最終サイクルにて接線方向の距離を減少させないことが可能である。通常、スパークアウトサイクルも同様に行われる限りにおいて、これは最後の仕上げサイクルであって、全くもって最終サイクルではない。

従って、本発明は、より大きな送り込みを持つ加工噛み合いの継続が、すべての加工サイクル中の戻り行程において行われなくてはならないことを意味するように理解されるべきではなく、実際、本発明による方法は、この処置が少なくとも１回の加工サイクルにて着手されるという事実によって特徴付けられる。

好ましい一変形例において、加工噛み合いを確立するための仕上げ加工工具と歯部の加工との間の相対運動は、まさにその本質から、これは同期ＣＮＣ制御軸線の運動によって実行されるけれども、機械的転がり弧のそれである。これは、前述した接線方向のストローク運動と歯部の回転との重畳である。

現在、利用可能なＣＮＣ制御機械軸線に関し、歯部を動かすか、工具を動かすか、あるいは両方共に動かすことによって、工具と歯部との間の相対運動を達成することが基本的に可能であり、本発明はこの点に関してさらに制限されない。しかしながら、この相対移動のため、歯部の回転運動と、その回転軸線に対して交差する歯部の直線運動とを重畳することによって作り出すことが特に好ましい。それで、歯部は能動的に動く。

これに関連し、仕上げ加工工具は、歯部の加工サイクル中にその回転運動を除き、他のどのような運動をも好ましくは行わない。この変形例において、接線方向の距離の減少は、接触線移動の径方向成分の符号反転の前に、歯部側で実行される。

効果的な一実施形態において、加工される歯部は、円筒歯車切削工具の歯部である。ここでは、この方法によって達成される精度がその価値を示している。この円筒状工具は、例えば切削ホイール（インパクトカッター）であってよい。特に、シェービングカッターをこの方法によって研削することができる可能性もまた、ある。

前述した種類の方法を行うのに適した仕上げ加工機を動かす場合、前述の種類の方法を行うこの仕上げ加工機を制御するコンピュータープログラムのための保護が本発明によって付加的に求められる。

また、保護されるのは仕上げ加工機、特にこの方法の前述した形態の１つによる方法を実行するために機械を制御するコントローラーを持ったシェービングカッター研削盤である。前記研削盤は、利用可能な運動の軸線に関して周知のシェービングカッター研削盤と異ならなくてもよい。それにもかかわらず、この機械のコントローラーは、この方法を実行する制御指令を含み、それは機械技術によって遂行される。

シェービングカッター研削盤を示す。 シェービングカッター研削盤の転がりおよび半運動学の説明見取り図を示す。 本発明に従った単一割り出し法による材料除去の概略図である。

本発明のさらなる特長および詳細ならびに利点は、添付図面を参照した好ましい一実施形態の次の説明から現れる。

図１は、シェービングカッター研削装置１００を表示し、その主たる構成要素は、機械のベッド２０と、シェービングカッターＷを駆動すると共に位置決め可能に支承するためのユニット３０と、研削ディスクＳを駆動すると共に位置決め可能に支承するためのユニット４０とである。ドレッシング器具の如き、さらなる第２の構成要素は図１に示されていない。

シェービングカッターＷは、接線方向のストロークと逆のストローク運動とを与えるため、ベッド２０に沿って機械の軸線Ｖの全体に亙って動き得るワークピーススライド３２によって回転可能な駆動方法で保持され、またシェービングカッターの回転軸線はＣで識別される。

研削ディスクユニット４０は、その軸線の周りに回転可能であって、スライド機構にある研削ディスクＳを具えており、研削ディスクの高さは、位置決め軸線Ｘを介して設定されることができ、研削ディスクの軸線の向きは、回転軸線Ａ，Ｂを介して設定されることができ、軸線Ａは、傾き角に関して調整をするのに役立ち、軸線Ｂは、噛み合い角度に関して調整をするのに役立つ。加えて、運動軸線Ｗｓを用いて切り込み深さを変更することができる。

図１において、研削ディスクＳおよびシェービングカッターＷは、加工噛み合い状態にて示されており、これは図２を参照して初めに論じた方向Ｙｗへの接線方向のストローク運動をシェービングカッターの回転と重畳することによってもたらされる転がり運動の原理によって生ずる。

図３に基づいて記述される次の典型的な場合、例えば１００枚の歯を有するシェービングカッターの歯面から４０μｍの材料が１回のサイクルにて除去されることを想定している。

これは、望ましい除去量の半分である２０μｍを送り増分として設定することと、この材料を転がり加工噛み合いを介したストローク運動（＋Ｙｗ）にて除去することとによって達成される。割り出しを続けるために研削ディスクを噛み合い位置（−Ｙｗ）から後退させる前であっても、送り込み、すなわち、より２０μｍ大きな送り込みへの変更の結果として、これがロールアウトしている間、材料もまた、故意に除去される。

ロールイン運動が次の割り出しに対して始まる前に、直前のピッチのストローク中の大きさへと送り込みがリセットされ、その後、第２の歯が最初と同じように加工され、以下同様である。この方法において、２００回の研削パスが行われ、ゼロのアイドルパスと全体で４０μｍの除去とが１回の加工サイクルにて達成される。

これは、単に説明のための例に過ぎないが、これは加工サイクル毎のより多くの除去を明らかにしており、従来技術と同じ加工結果を達成するため、それでより少ない全体的なサイクルが可能である（すなわち研削ストローク毎により少ない除去が同じ加工サイクルの回数で必要である）。

例えば、我々が考察した場合、新たに製造されたシェービングカッターを研削するために従来技術にて通常採用される処置は、例えば４回の荒加工サイクルと、３回の仕上げ加工サイクルと、２回のスパークアウトサイクルとが行われ、次に本発明によるプロセス制御は、ただ２回の荒加工サイクルと、戻り行程にて１回の研削ストロークを持つ１回の仕上げ加工サイクルと、戻り行程にて１回のアイドルストロークをスパークアウトサイクルと共に持つ１回のさらなる仕上げ加工サイクルとで足りよう。概して、これは最大でおよそ２５％少ない加工時間を結果として生ずる可能性がある。

この実施形態において、研削ディスクは動かしている。しかしながら、通常、わずかな歯間隙しかない２つの歯面を同時に加工するダブルディスク構成に関して本発明を遂行することもできる。

ところで、本発明はまた、上の実施例に示された細部に制限されない。その代わり、以下の特許請求の範囲および発明の詳細な説明における個々の特長は、個々におよび組み合わせにおいて、その種々の実施形態において本発明を理解するために必須であってよい。

Claims (10)

1. 単一割り出し法によって歯部（Ｗ）の仕上げ加工をするための方法であって、その軸線を中心に回転するディスクタイプ歯部仕上げ器具（Ｓ）は、歯面から材料を除去するために歯部の前記歯面と転がり加工噛み合い状態にもたらされ、加工噛み合い中に線接触が確立され、その接触線は前記歯部の軸線に対して径方向である方向成分を有する運動に従って前記歯面の全域に亙って位置を変え、
   前記加工噛み合いにおける付加的な送り込み動作は、前記歯面と前記仕上げ器具のディスク面との間の接線方向の距離を減少させるものであり、
   前記加工噛み合いは、同じ前記歯面において、前記歯部の軸線に対する前記接触線の移動の径方向成分が切り替わる前に前記歯面と前記仕上げ器具のディスク面との間の接線方向の距離が減少した状態に維持され、また、前記加工噛み合いは、前記歯部の軸線に対する前記接触線の移動の径方向成分が切り替わった状態でも維持されることを特徴とする方法。
2. 前記加工噛み合いのための前記接線方向の距離は、割り出し後の次の歯面で、割り出し前の歯面における送り込み量と同じ量だけ増大させられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 望ましい最終寸法を達成するために除去される材料の総量は、歯部の多数の加工サイクルの全体に亙って振り分けられ、この加工は、前記接線方向の距離の減少および前記歯部の軸線に対する前記接触線の移動の径方向成分が切り替わると共に、１回以上の加工サイクルにて、特に最初の加工サイクルにて行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 最後のサイクルにて、前記接線方向の距離を減少させないことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記加工噛み合いを確立するための前記仕上げ器具と加工された歯部との間の相対運動は、歯部の回転軸線を中心とする歯部の回転運動と、歯部の回転軸線を横切る歯部の直線運動とを重畳することによって、もたらされることを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか一項に記載の方法。
6. 前記仕上げ器具は、前記歯部の加工サイクル中に前記仕上げ器具の回転運動以外に他のあらゆる運動を行わないことを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか一項に記載の方法。
7. 前記加工された歯部が円筒歯車切削工具の歯部であることを特徴とする請求項１から請求項６までの何れか一項に記載の方法。
8. 前記円筒歯車切削工具は、シェービングカッターであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記仕上げ器具を備える仕上げ加工機を作動する場合、請求項１から請求項８までの何れか一項に記載の方法を行うように前記仕上げ加工機を制御することを特徴とするコンピュータープログラム。
10. 請求項１から請求項８までの何れか一項に記載の方法を実行するように前記仕上げ器具を制御するコントローラーを有することを特徴とする仕上げ加工機（１００）。

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