KR20120085779A - 공구 연삭 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 한 줄 나사 및 여러 줄 나사 호브(46)의 릴리프 연삭을 위한 다축 컴퓨터 제어 공작기계에 관한 것이다. 상기 장치는 각위치 설정될(선회할) 수 있어, 컵-형상 연삭 휠(55)에 의한 연삭 방법과 펜슬-형상 연삭 휠(52)에 의한 연삭 방법의 2가지 타입의 연삭 방법에 대응하기 위해 연삭 스핀들 어셈블리를 교체하거나 장치 구조를 변경시키는 일 없이, 호브 및 밀링 커터의 릴리빙된 이 기하형상을 연삭하기 위해 컵-형상 연삭 휠(55)과 펜슬-형상 연삭 휠(52)의 양쪽 모두를 사용하거나, 스핀들의 재배향을 위해 추가적인 장치 축을 사용하는 유연성을 제공하는 각도 배향되는 스핀들을 포함하고 있다.

Description

공구 연삭 장치{TOOL GRINDING MACHINE}
본 발명은 공구 연삭 장치와 같은 공작기계에 관한 것이며, 보다 상세하게는 회전 절삭 공구의 릴리빙(relieving)(릴리프(relief) 내기 절삭)된 치형 프로파일로의 연삭을 위한 다축, 고정밀의 컴퓨터 제어 공작기계에 관한 것이다.
8 모듈보다 큰 모듈 크기를 가지는, 기어 호브, 웜 기어 호브, 고정 법선 피치 호브 및 밀링 커터와 같은 절삭 공구의 치형 프로파일을 연삭함에 있어서는, 플랭크 외형면과 팁 외형면의 양쪽 모두의 전체 치형 프로파일을 완성하기 위해 다수의 연삭 휠이 사용된다. 모듈 크기가 8에서 대략 16까지 증가함에 따라, 소정의 완성된 이로의 추가 샤프닝가공 실행구간 및 치형 프로파일의 이뿌리에서의 이홈의 폭에 따라 연삭에 대한 다양한 접근법이 사용될 수 있다. 이의 추가 샤프닝가공 실행구간 다시 말해 캠 릴리빙되는 잇면의 길이는 길이에 비해 상대적으로 작은 직경을 가진 펜슬-형상 테이퍼 콘 연삭 휠을 사용하면서 최대화될 수 있다. 잇면의 릴리빙되는 길이는, 레이디얼 캠이 호브 나사의 이 나선을 따라 또는 밀링 커터의 경우 분할 위치를 따라 릴리프를 연삭할 때, 연삭 휠의 다음번 인접한 이와의 간섭 지점에 따라 좌우된다.
이홈의 기하형상으로 인해, 반드시 고려되어져야만 하는 펜슬-형상 휠의 팁의 실용상의 표면 연삭 속도 한계 및 굽힘/전단 강도 약화가 존재한다. 펜슬-형상 휠 연삭의 실용상의 적용 한계에 대하여 접근할 때, 폭에 비해 상대적으로 큰 직경을 가지는 컵-형상 연삭 휠을 활용하는 다른 연삭 공정이 채용될 수 있다. 이것에 의해, 이의 이뿌리 부분을 연삭하는 휠 부분의 표면 연삭 속도 및 강도는 극복된다. 하지만, 컵-형상 연삭 휠의 단점은 그것의 큰 직경이 캠 릴리빙되는 잇면의 길이를 전술한 바와 같이 간섭 지점까지로 제한시킨다는 것이다. 모듈 크기가 16 모듈을 초과하고 50 모듈까지 증가할 때에는, 전술한 인접한 이에 대한 휠의 간섭으로 인해 컵-형상 휠의 사용은 제한된다. 대개의 경우, 추가 샤프닝 실행구간을 위한 적합한 이의 릴리빙되는 길이를 제공하기 위해 16 모듈을 초과하는 모듈 호브 이 크기에 대해서는 펜슬-형상 테이퍼 콘 연삭 휠이 사용되어져야만 한다.
현재의 공구 제조법에 있어서는 다수의 연삭 휠 및 휠 형상으로부터 생성되는 프로파일들의 혼성을 이용하여, 다수의 셋업으로(예컨대, 5가지까지의 셋업으로) 이 플랭크(tooth flank), 이 팁 반경부(tooth tip radius) 및 이 팁 외경부(tooth tip outside diameter)를 개별적으로 연삭하고 있다. CNC 공작기계 동작 기술 및 회전 트루잉/드레싱 장치에 의해, 예컨대 이 바닥 반경부/램프, 이 압력각 플랭크, 이 팁 반경부 및 이 팁 외경부와 같은 다수의 외형면들을 포괄하도록 전술한 펜슬-형상 또는 컵-형상 연삭 휠의 윤곽내기를 할 수 있다. 전술한 예에서는, 다듬질 연삭 공정은 단지 2개의 펜슬-형상 또는 컵-형상 연삭 휠의 혼성 프로파일로 축소될 수 있다. 초음파 터치 감지 기능을 가진 레니쇼 3D(Renishaw 3D)와 같은 탐침을 사용하는 프로파일의 탐침 측정은 좌우의 이 기준점들에 대한 연삭 휠의 상대 위치 결정과 필요한 치형 프로파일 및 이 두께를 성취하기 위한 프로파일들의 혼성에 도움을 준다.
이상에 있어서는, 많은 공구 제조 설비는 펜슬-형상 휠 또는 컵-형상 휠 중의 어느 한쪽만에 전용되는 복수의 연삭 장치를 채용하고 있다. 몇몇의 공구 제조 설비는 스핀들 어셈블리 및 구동 기구의 교체에 의해, 펜슬-형상 휠 또는 컵-형상 휠의 물리적 방향정위(배향)에 대응할 수 있게 해주는 공작기계 설계를 도입하고 있다. 대개는 펜슬-형상 휠만의 연삭을 위해 또는 컵-형상 휠만의 연삭을 위해 소용될 수 있는 물리적 방향정위를 가지는 전용의 연삭 장치의 사용을 필요로 한다. 모든 경우는 아니지만 대부분의 경우, 공작기계 상에서의 캠 릴리빙 운동은 캠 릴리프를 위해 레이디얼 운동을 제공하는 하나의 축을 사용하고 있으며, 이는 기계장치의 유연성을 제한한다.
본 발명은 각위치 설정될(선회할) 수 있어, 컵-형상 연삭 휠에 의한 연삭 방법과 펜슬-형상 연삭 휠에 의한 연삭 방법의 2가지 타입의 연삭 방법에 대응하기 위해 연삭 스핀들 어셈블리를 교체하거나 장치 구조를 변경시키는 일 없이, 호브 및 밀링 커터의 릴리빙된 이 기하형상을 연삭하기 위해 컵-형상 연삭 휠과 펜슬-형상 연삭 휠의 양쪽 모두를 사용하거나, 스핀들의 재배향을 위해 추가적인 장치 축을 사용하는 유연성을 제공하는 각도 배향되는 스핀들을 구비한 공작기계에 관한 것이다.
도 1(a), 1(b) 및 1(c)는 보편적인 모듈 크기의 호브 치형 프로파일에 대한 컵-형상 연삭 휠의 리드 세팅 각도 관계를 도시하고 있다.
도 2(a), 2(b) 및 2(c)는 보편적인 모듈 크기의 호브 치형 프로파일에 대한 펜슬-형상 연삭 휠의 리드 세팅 각도 관계를 도시하고 있다.
도 3은 인벌루트 헬리코이드를 따라 전방 프로파일로부터 후방 프로파일까지의 레이디얼 캠 릴리빙 운동에 대한 설계 평면을 도시하고 있다.
도 4는 고정 법선 피치 호브 치형 프로파일의 전방에서 후방까지의 압력각의 변화를 도시하고 있다.
도 5는 펜슬-형상 연삭 휠을 사용하기 위해 배향된 장치 주요 구성요소인 호브 워크피스와 연삭 휠 스핀들에 대한 캠 릴리빙 관계 및 방향을 도시하고 있다.
도 6은 컵-형상 연삭 휠을 사용하기 위해 배향된 장치 주요 구성요소인 호브 워크피스와 연삭 휠 스핀들에 대한 캠 릴리빙 관계 및 방향을 도시하고 있다. .
도 7은 장치 내의 작동 위치에 있는 본 발명의 연삭 스핀들 어셈블리의 확대도이다.
도 8은 연삭 스핀들 장착 인터페이스와 저장 스테이션 사이의 연삭 휠 팩 및 냉매 매니폴드를 교체하기 위해 장치 베이스에 부착된 자동 휠 교체 유닛의 확대도이다.
본 발명의 어떠한 특징 및 적어도 하나의 구성을 상세히 설명하기에 앞서, 본 발명은 이하의 설명이나 도면에 예시된 상세한 구성에만 적용되는 것으로 한정되어서는 안된다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 구성으로 이루어질 수 있으며, 다양한 방식으로 실시 및 실행될 수 있다. 또한, 여기에 사용되는 용어는 설명을 위한 것으로 이해되어야 하며, 한정하는 것으로 간주되어서는 안된다.
여기서 사용되는 "구비하는", "가지는", "포함하는" 의 표현 및 그 변형된 형태의 표현은 그 뒤에 열거되는 항목들과 그 항목들에 균등한 것뿐만 아니라 부가적인 항목도 포괄하는 것을 의미한다. 방법 또는 공정의 요소를 식별하기 위한 자구의 사용은 단순히 식별을 위한 것으로, 그 요소들이 특정 순서로 실행되어야 한다는 것을 나타내지 않는다.
도면을 설명함에 있어 상, 하, 상방, 하방, 후방, 바닥부, 상부, 전방, 후방 등과 같은 방향에 대한 언급이 이하에 이루어지겠지만, 이러한 언급은 편의를 위해 도면(일반적인 방향에서 본)에 대해 이루어지는 것이다. 이러한 방향들은 문자 그대로 받아들여지거나 어떤 형태로 본 발명을 한정하는 것으로 의도된 것이 아니다. 또한, "제1", "제2", "제3", 등과 같은 용어들은 설명을 위해 여기에 사용되는 것으로 중요도나 심각성을 나타내거나 부여하는 것으로 의도된 것이 아니다.
도 1(a), 1(b) 및 1(c)는 한 줄 또는 여러 줄 나사의 나사선 경로(4)를 따르는 연속된 일련의 호브 이들 중의 하나의 호브 이(3)로서, 나사 인벌루트 헬리코이드(2)와 직선 또는 비틀림 홈(6)의 교차에 의해 한정되는 절삭면의 전방 프로파일(5)과, 인벌루트 헬리코이드(2)를 따른 연삭 휠(1)의 인접한 호브 이(9)와의 간섭 지점(8)에 의해 길이가 제한되는, 이 위치 중의 샤프닝 가공 실행구간의 끝부 근방의 릴리빙된 후방 프로파일(7)을 구비하고 있는 하나의 호브 이(3)의 인벌루트 헬리코이드(2)와 접촉하고 있는 컵-형상 연삭 휠(1)에 대한 좌표계 내에서의 연삭 휠의 각도 관계를 보여주고 있다. 도 1(a), 1(b) 및 1(c)에서 정해지는 관계로서는, 연삭 스핀들 어셈블리의 고정각(HA)(10), 연삭 휠 압력각(PA)(11), 호브 이의 축방향 압력각(APA)(12), 전방에서 보았을 때의 인벌루트 헬리코이드의 리드각(LAS1, LAS2)(13), 전방에서 보았을 때의 연삭 헤드 어셈블리의 선회 세팅각(14), 및 좌표계에 대한 릴리빙 방향(15)이 있다.
도 2(a), 2(b) 및 2(c)는 한 줄 또는 여러 줄 나사의 나사선 경로(19)를 따르는 연속된 일련의 호브 이들 중의 하나의 호브 이(18)로서, 나사 인벌루트 헬리코이드(17)와 직선 또는 비틀림 홈(21)의 교차에 의해 한정되는 절삭면의 전방 프로파일(5)과, 인벌루트 헬리코이드(17)를 따른 연삭 휠(16)의 인접한 호브 이(24)와의 간섭 지점(23)에 의해 길이가 제한되는, 이 위치 중의 샤프닝 가공 실행구간의 끝부 근방의 릴리빙된 후방 프로파일(22)을 구비하고 있는 하나의 호브 이(18)의 인벌루트 헬리코이드(17)와 접촉하고 있는 펜슬-형상 즉 콘-형상 연삭 휠(16)에 대한 좌표계 내에서의 연삭 휠의 각도 관계를 보여주고 있다. 도 2(a), 2(b) 및 2(c)에서 정해지는 관계로서는, 연삭 스핀들 어셈블리의 고정각(25), 연삭 휠 상의 트루잉/드레싱된 압력각(PA)과 호브 이의 축방향 압력각(APA)(27) 간의 차이인 각도(B)(26), 전방에서 보았을 때의 인벌루트 헬리코이드의 리드각(LAS1, LAS2)(28), 전방에서 보았을 때의 연삭 헤드 어셈블리의 선회 세팅각(29), 및 좌표계에 대한 릴리빙 방향(30)이 있다.
도 3은 인벌루트 수정의 유무와는 무관한 이론적 치형 프로파일로부터의 편차 및 호브 이 연삭 휠의 이 압력각 접촉점에 대한 고유 오차를 감소시키도록 연삭 휠 기하형상을 최적화하기 위해 사용되는 설계 평면들을 형성하고 있다. 설계 평면들은 전방 구역(31), 캠 릴리프(32)의 중간 구역(32), 및 후방 구역(33)에 형성되어 있다. 관련된 공칭 호브 외측 반경(34), 공칭 호브 중간 반경, 및 샤프닝 가공 실행구간의 끝부의 공칭 호브 반경(36)도 나타내져 있다.
도 4는 통상의 공작기계 제조 방법에 의해 발생되는 인벌루트 프로파일의 호브 이의 특성 오차를 보여주고 있다. 이론적으로는, 호브가 전방으로부터 후방까지 샤프닝 가공될 때마다 새롭고 상이한 호브가 생성된다. 샤프닝 가공된 호브는 새롭게 생성된 호브로서 기어를 근사적인 형태로만 절삭한다. 또한, 호브가 재차로 더 많이 샤프닝 가공될수록, 오차는 더 악화된다. 도 4는 예시를 위해 인벌루트 수정은 없는 것으로 하여, 새로운 호브의 이론적으로 정확한 전방 위치(37)와, 이 인벌루트 헬리코이드를 따른 연삭 실행구간의 끝부 근방의 샤프닝 가공된 후방 위치(38)를 나타내는, 호브 이 인벌루트 헬리코이드 프로파일의 2개의 축방향 구역을 나타내고 있다. 고유 오차(39)(오차(A) 및 오차(B))는 근본적으로 정해진 기하형상 프로파일을 가지고 있는 연삭 휠 또는 성형 공구가 장치 릴리빙 운동에 의해 정해진 경로로 구동될 때 양 구역(37, 38)에서 헬리코이드면과 접촉하려고 할 때 발생한다.
전술한 고유 오차 문제를 인식하고 이를 해결하려는 시도한 예가 "1928년 뉴욕의 맥그로-힐 출판사(McGraw-Hill Book Co. Inc.)에서 발행된 버킹햄 얼(Buckingham, Earl) 저자의 스퍼 기어스(Spur Gears) 책자"에서 공지된 바 있으며, 여기서는 인벌루트 헬리코이드의 특수한 특성을 활용하여 호브 잇면을 릴리빙하는 방법을 개시하고 있다. 상기 방법에 의해서는, 릴리빙되는 표면과 연삭 휠 사이의 접촉은 인벌루트 헬리코이드의 직선형 제너레이트릭스(generatrix)로 되고, 릴리빙되는 표면 자체는 인벌루트 헬리코이드로 된다. 하지만, 이 방법은 세미토핑 램프(semi-topping ramp), 인벌루트 수정 및 프로튜브랜스(protuberance)와 같은 수정에 대한 어떠한 대비도 하고 있지 않다. 미세 피치 호브(소형 호브)의 경우, 고유 오차는 무시될 수 있고, 저질의 큰 피치 호브의 경우, 오차의 크기는 중요하지 않다. 정밀 호브의 경우에는, 고유 오차 지점이 다음의 방정식으로 확인될 수 있다.
Figure pct00001
(1)
Q 계수가 20보다 크면, 직선형 축방향 프로파일을 가진 호브가 사실상 트루 인벌루트 프로파일을 가지는 기어를 절삭하게 되는 근사 구역을 나타낸다. Q 계수가 감소함에 따라, 호브 이 축방향 프로파일은 보다 더 만곡되고 고유 오차의 가능성은 증가한다.
수정된 이 인벌루트 헬리코이드, 연삭 휠의 셋업각 및 오프셋을 가지는 연삭 휠 접촉 패턴의 컴퓨터 분석은 고유 오차를 감소시키도록 연삭 공정을 최적화시킬 수는 있지만 제거할 수는 없다. 릴리빙 공정시에 압력각 관계를 변화시키기 위한 교정 장치 운동은 고유 오차를 허용가능한 수준으로 최소화하여 더 정밀하고, 긴 실행구간의 호브를 제공할 수 있다. 본 발명의 연삭 휠 헤드 어셈블리(40)(도 6)는 릴리빙 운동과 동기화되는 연삭 휠 요동 운동을 제공하여 고유 오차를 최소화할 수 있다.
본 발명의 연삭 장치의 CNC 제어장치(화낙(Fanuc)사의 160iB 컴퓨터 제어장치와 같은)는 연삭 헤드 어셈블리가 연삭을 위해 컵-형상 연삭 휠을 사용하기 위해 수평방향 평면 주위에 위치될 때 수평방향 평면 내에서 이동하는 단일축에 의해, 또는 연삭 헤드 어셈블리가 연삭을 위해 펜슬-형상 연삭 휠을 사용하기 위해 수직방향 평면 주위에 위치될 때 캠 릴리빙 운동을 제공하도록 다축을 사용하여 수직방향 평면 주위의 복합 각도로 레이디얼 또는 오프셋 레이디얼 캠 릴리빙 운동을 제공하도록 작동될 수 있다. 또한, 연삭 헤드 어셈블리는 레이디얼 또는 오프셋 레이디얼 캠 릴리빙 운동에 부가되는 요동 운동을 연삭 휠에 부여할 수 있으며, 상기 요동 운동은 호브 치형 프로파일의 압력각에 대한 연삭 휠의 선회 배향을 변경시켜, 릴리빙되는 치형 프로파일 중의 전방 구역 및 중간 구역에 대해 상대적으로 호브 이의 후방 구역에서의 이 압력각을 감소시키는 작용을 한다. 이러한 운동은 본 발명 이전의 호브 연삭법에 의해서는 생성될 수 없었던 고정 법선 피치 호브를 제작하는 것을 가능하게 해준다.
도 5는 테이블(41), 다이렉트 모터 구동식 헤드 스톡(42), 라이브 센터 테일스톡(43), 아버 어셈블리의 적재를 보조하는 스테디 레스트(44), 워크 홀딩 아버(45)(도 6), 호브 워크피스(46), 리니어 모터 구동식 구동 종축 슬라이드 어셈블리(47), 리니어 모터 구동식 수직방향 슬라이드 어셈블리(48), 리니어 모터 구동식 수평방향 레이디얼 인피드 슬라이드 어셈블리(49), 펜슬-형상 연삭 휠 연삭을 위해 배향된 연삭 스핀들 선회 어셈블리(50), 스핀들(65)을 구비한 경사진(바람직하게는 25도) 연삭 스핀들 하우징(51), 및 스핀들 장착 어댑터(66)를 구비한 펜슬-형상 연삭 휠(52)을 가지고 있는 본 발명의 장치를 예시하고 있다. 벡터(53)는 상대 복합 각도 레이디얼 릴리빙 운동(즉, 캠 릴리빙 운동)을 예시하고 있다. 헤드 스톡(42) 및 종축 슬라이드 어셈블리(47)가 호브 나사 리드를 생성하고, 수직방향 슬라이드 어셈블리(48)와 수평방향 슬라이드 어셈블리(49)가 조합되어 캠 릴리빙 운동(53)을 생성하고, 캠 릴리빙 운동(53)에 부가되는 연삭 휠 선회 어셈블리(50)의 선택적 요동이 고유 압력각 프로파일 오차를 최소화시키는 데 5축 동기화가 필요하다.
도 6은 테이블(41), 다이렉트 모터 구동식 헤드 스톡(42), 라이브 센터 테일스톡(43), 아버 어셈블리의 적재를 보조하는 스테디 레스트(44), 워크 홀딩 아버(45), 호브 워크피스(46), 리니어 모터 구동식 구동 종축 슬라이드 어셈블리(47), 리니어 모터 구동식 수직방향 슬라이드 어셈블리(48), 리니어 모터 구동식 수평방향 레이디얼 인피드 슬라이드 어셈블리(49), 컵-형상 연삭 휠 연삭을 위해 배향된 연삭 스핀들 선회 어셈블리(50), 스핀들(65)을 구비한 경사진(바람직하게는 25도) 연삭 스핀들 하우징(51), 및 스핀들 장착 어댑터(66)를 구비한 컵-형상 연삭 휠(52)을 가지고 있는 본 발명의 장치를 예시하고 있다. 벡터(56)는 상대 복합 각도 레이디얼 릴리빙 운동(즉, 캠 릴리빙 운동)을 예시하고 있다. 호브 나사 리드를 생성하기 위한 헤드 스톡(42) 및 종축 슬라이드 어셈블리(47)의 캠 나사 릴리빙 위치를 결정하고, 수평방향 슬라이드 어셈블리(49)가 캠 릴리빙 운동(53)을 생성하는 데 3축 동기화가 필요하다. 연삭 휠 선회 어셈블리(50)의 오프셋 세팅각 및 수직방향 축(48) 높이는 컵-형상 휠 연삭시의 캠 릴리빙 공정 중에는 고정 위치에 유지된다.
수직방향 운동하도록 장착된 연삭 휠 헤드 어셈블리(40)는 바람직하게는 가변 속도 고주파 연삭 스핀들을 포함하고, 연삭 휠의 프로파일, 커터의 나사 리드 및 연삭 스핀들의 배향에 따른 소정의 셋업 복합 각도까지 적어도 플러스 또는 마이너스 120도의 수직방향 평면 원호에 걸쳐 자동적으로 요동될 수 있다. 연삭 스핀들 하우징(51)은 연삭 휠이 워크피스에 가깝고 스핀들(65)의 다이렉트 드라이브 모터는 워크피스에서 먼 상태로 연삭 휠 헤드 어셈블리(40)의 수직방향 선회 평면으로부터 정해진 각위치에, 바람직하게는 수직방향 선회 평면으로부터 25도의 각위치에 배향된다.
바람직한 연삭 스핀들(65)의 25도 배향은, 연삭 휠 헤드 어셈블리(40)가 수평방향 평면으로부터 대략 플러스 또는 마이너스 30도의 각도로 위치되고 릴리프 연삭에 회전 운동과 종방향 운동이 조합된 급속 수평방향 운동을 이용하는 상태에서 컵-형상 연삭 휠(55)(도 6)을 사용할 때, 연삭 스핀들 모터 하우징(51)과 워크피스의 외경부 사이에 추가적인 클리어런스를 제공한다. 바람직하게 25도 배향된 연삭 스핀들은 또한 연삭 휠 헤드 어셈블리(40)가 수직방향 평면으로부터 대략 플러스 또는 마이너스 40도나 그 근사치의 각도로 위치된 상태에서 펜슬-형상 연삭 휠(52)(도 5)이 회전 운동과 종방향 운동이 조합된 급속 수직방향 운동 및 수평방향 운동의 양자 모두를 이용하여 릴리프 연삭 운동을 발생시키는 것을 용이하게 해준다. 전술의 운동들에 더하여, 연삭 휠 헤드 어셈블리는, 추후에 후방 및 전방 릴리빙 호브 이 플랭크에서의 치형 프로파일 압력각을 교정하게 될 큰 모듈 법선 피치 호브를 생성하기 위한 릴리빙 운동시에, 셋업각 위치로부터 대략 플러스 또는 마이너스 3.5도 요동될 수 있다. 연삭 스핀들의 정해진 25도 배향이 바람직하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 다른 각도 배향이 고려될 수 있으며, 이는 본 출원의 개시 범위에 속한다.
도 7은 연삭 휠 교체 장치 캐비넷(57), 경사진 연삭 스핀들(51)을 포함하고 있는 연삭 휠 선회 어셈블리(50), 셋업 및 검사 기능을 위한 탐침(58)(예컨대, 레니쇼 3D(Renishaw 3D)), 및 테이블 장착 회전 드레서(휠 트루잉) 어셈블리(59)를 포함하고 있는 추가적인 장치 구성을 예시하고 있다. 호브의 자동 연삭 및 다수의 휠 프로파일의 혼성은 바람직하게는 스핀들 어댑터 상에 장착된 연삭 휠 팩의 인-사이클(in-cycle) 교체, 탐침(58)의 사용에 의한 이홈의 각각의 이 플랭크 상의 피치점에 대한 대강의 연삭 휠 위치의 결정, 호브의 기존 치형 프로파일에 대한 연삭 휠 프로파일의 접촉 위치를 확인하기 위한 음향 터치 감지 기능, 테이블 장착 드레서(59)를 사용하여 다수의 연삭 휠 기술(CBN과 같은 초연삭재 포함)에 기초하여 연삭 휠 프로파일을 생성하기 위해 음향 터치 기능과 함께 장치 축들을 이용하는 윤곽내기, 탐침 시스템(58)에 의한 오차 교정 및 혼성을 위한 연삭된 프로파일의 측정, 및 프로파일의 오차 교정을 위한 자동 분석 및 피드백을 포함한다.
도 8은 연삭 스핀들 어댑터에 조립된 휠 팩(공통적으로 62로 나타냄) 및 대응하는 냉매 매니폴드(63)를 저장하고 있는 회전 캐러셀(61) 상에 장착된 다수의 스테이션을 구비한 자동 휠 교체 장치(60)의 예를 도시하고 있다. 프로그램화 가능한 슬라이드 어셈블리(64)가 캐러셀(61) 상의 연삭 스핀들(51)(도 7)과 다수의 스테이션 사이의 휠 팩(62) 및 냉매 매니폴드(63)의 동시적인 교체를 용이하게 해준다. 자동 휠 및 냉매 매니폴드 교체 장치(60)(캐비넷(57) 내에 배치됨)는 호브 또는 밀링 커터의 완전 자동 연삭을 용이하게 해주는 공작기계에 부착된다. 자동 휠 교체 장치는 스핀들 어댑터 상에 장착된 다수의 연삭 휠을 대응하는 냉매 매니폴드와 함께 다단화하여, 자동 휠 교체 장치와 연삭 스핀들 간에 냉매 매니폴드와 함께 연삭 휠 팩을 자동적으로 교체하여 전체 호브 또는 밀링 커터 치형 프로 파일을 완성하는 데 필요한 다수의 휠을 자동적으로 제공할 수 있다. 휠 교체 장치 내의 스테이션의 표준적인 개수는 바람직하게는 8개이지만, 가용성이나 공간 제약으로 제한되는 가용한 휠 팩의 개수를 냉매 매니폴드와 함께 증가시키기 위해 중간에 매거진 저장 장치가 휠 교체 장치에 연결될 수 있다. 탐침 시스템(예컨대, 레니쇼 3D(Renishaw 3D))이 다수의 연삭 휠에 이홈 셋업 위치결정을 제공함과 동시에 트루잉/드레싱을 위한 자동 프로파일 경로 교정 피드백에 의한 연삭후 검사를 제공하기 위해 편입된다. AGMA(미국기어제조업자협회) 및 DIN(독일공업규격위원회)의 국제적으로 수용되는 호브 및 밀링 커터 규격에 따른 연삭된 프로파일 품질의 측정 및 보고도 계획된다.
본 발명의 장치는 바람직하게는 200 mm 외경보다 크고 대략 8 내지 50 모듈의 이 크기 범위로 이 절삭면이 다수의 직선 또는 비틀림 홈에 의해 한정되는 한 줄 및 여러 줄 나사 호브를 연삭할 수 있다. 장치는 또한 바람직하게는 200 mm보 크고 이의 축방향 분할이 이루어지고 이 절삭면이 다수의 직선 또는 비틀림 홈에 의해 한정되는 대형 밀링 커터의 릴리프 연삭도 행할 수 있다. 장치는 바람직하게는 호브 또는 밀링 커터의 각각의 치형 프로파일의 릴리프 연삭을 실행하기 위한 회전 운동, 수직방향 운동, 수평방향 운동, 종방향 운동 및 연삭 헤드 선회 운동의 소정의 조합에 있어서의 정밀 글라스 스케일 위치 피드백을 가지는 프로그램화 가능한 급속 응답 다이렉트 및 리니어 모터 구동 축들을 편입한다. 테이퍼 가공되거나 또는 윤곽내기된 외경 호브도 연삭될 수 있다.
바람직한 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 특정 실시형태에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다. 본 발명은 첨부의 청구범위의 사상과 범위에서 벗어남이 없이 당업자에게 명백한 변형을 포함하는 것으로 한다.

Claims (15)

  1. 회전 절삭 공구를 연삭하는 연삭 장치로서,
    테이블;
    워크피스 축을 중심으로 워크피스를 회전시키기 위한 워크피스 스핀들;
    공구 축을 중심으로 공구를 회전시키기 위한 공구 스핀들;
    상기 워크피스 스핀들을 향해 있는 제1 측면을 가진 수직방향 어셈블리;를 포함하고 있고,
    상기 공구 스핀들은 상기 수직방향 어셈블리의 상기 제1 측면 상에 위치되어 상기 수직방향 어셈블리의 상기 제1 측면을 따라 수직방향으로 이동가능하고, 상기 공구 스핀들은 상기 수직방향 어셈블리의 상기 제1 측면에 대해 직교방향으로 뻗어 있는 선회 축을 중심으로 선회할 수 있고,
    상기 공구 스핀들은 상기 수직방향 어셈블리의 상기 제1 측면에 대해 소정의 경사각으로 경사져 배향되는 것을 특징으로 하는 연삭 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 수직방향 어셈블리는 상기 테이블 상에 위치되어 상기 테이블의 종방향과 상기 테이블의 폭방향 중의 하나 이상의 방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 연삭 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 경사각은 25도인 것을 특징으로 하는 연삭 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 공구는 펜슬-형상 연삭 휠을 포함하는 것을 특징으로 하는 연삭 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 공구는 컵-형상 연삭 휠을 포함하는 것을 특징으로 하는 연삭 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 공구 스핀들은 선회 어셈블리 내에 위치되고, 탐침이 상기 선회 어셈블리 상에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 연삭 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 다수의 공구 저장 스테이션을 포함하는 자동 공구 교체 장치를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 연삭 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 연삭 장치는 상기 워크피스에 대해 레이디얼 캠 운동과 오프셋 레이디얼 캠 운동 중의 하나 이상의 운동을 제공하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 연삭 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 연삭 장치는 상기 레이디얼 캠 운동과 오프셋 레이디얼 캠 운동 중의 하나 이상의 운동에 부가되는 상기 공구의 요동 운동을 추가적으로 부여하도록 작동가능한 것을 특징으로 하는 연삭 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 워크피스는 한 줄 나사 호브, 여러 줄 나사 호브 또는 밀링 커터를 포함하는 것을 특징으로 하는 연삭 장치.
  11. 연삭 장치 상에 설치된 연삭 휠로 회전 절삭 공구를 연삭하는 연삭 방법으로서,
    워크피스 축을 중심으로 하는 상기 회전 절삭 공구의 회전을 제공하는 단계;
    공구 축을 중심으로 하는 상기 연삭 휠의 회전을 제공하는 단계;
    서로 직교하는 최대 3개의 방향에서 상기 회전 절삭 공구 및 상기 연삭 휠 사이의 상대 운동을 제공하는 단계;
    상기 연삭 장치 상의 수직방향 어셈블리의 수직방향으로 배향된 제1 측면이 상기 회전 절삭 공구를 향해 있고, 상기 연삭 휠이 상기 연삭 장치 상의 상기 수직방향 어셈블리의 상기 수직방향으로 배향된 제1 측면에 대해 소정의 경사각으로 경사져 배향되어 있는 상태에서, 상기 연삭 장치 상의 상기 수직방향 어셈블리의 상기 수직방향으로 배향된 제1 측면에 대해 직교하는 선회 축을 중심으로 하는 상기 연삭 휠의 선회 운동을 제공하는 단계;
    상기 연삭 휠과 상기 회전 절삭 공구를 서로 맞닿음시키고, 레이디얼 캠 운동과 오프셋 레이디얼 캠 운동 중의 하나 이상의 운동을 실행하도록 상기 연삭 휠과 상기 회전 절삭 공구를 서로에 대해 상대적으로 이동시키는 단계;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 연삭 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 연삭 휠을 요동 운동 운동시켜, 상기 연삭 휠의 요동 운동을 상기 레이디얼 캠 운동과 오프셋 레이디얼 캠 운동 중의 하나 이상의 운동에 부가하는 단계를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 연삭 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 경사각을 25도로 하는 것을 특징으로 하는 연삭 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 연삭 휠이 펜슬-형상 연삭 휠과 컵-형상 연삭 휠 중의 하나를 포함하도록 한 것을 특징으로 하는 연삭 방법.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 워크피스가 한 줄 나사 호브, 여러 줄 나사 호브 또는 밀링 커터를 포함하도록 한 것을 특징으로 하는 연삭 방법.
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