DE102017125602A1

DE102017125602A1 - Zahnradbearbeitungsvorrichtung und Zahnradbearbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE102017125602A1
Application number: DE102017125602.4A
Authority: DE
Inventors: Lin Zhang; Hisashi OTANI; Hiroyuki Nakano; Kento Takeuchi
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2016-11-04
Filing date: 2017-11-02
Publication date: 2018-05-09
Also published as: CN108015361B; CN108015361A; US20180126472A1

Abstract

Aufgabe: Eine Zahnradbearbeitungsvorrichtung und ein Zahnradbearbeitungsverfahren vorzusehen, die ein Bearbeiten von Zahnflanken mit verschiedenen Torsionswinkeln mit einem hohen Genauigkeitsgrad erreichen.Lösendes Mittel: Bei einer Zahnradbearbeitungsvorrichtung (1) hat eine Seitenfläche (115A) eines Zahns (115a) eines Zahnrads eine erste Zahnflanke (115b) und eine zweite Zahnflanke (121), die einen von der ersten Zahnflanke (115b) unterschiedlichen Torsionswinkel hat, ein Schneidblatt (42af) eines Bearbeitungswerkzeugs (42F) hat Blattspuren (42bf) mit einem Torsionswinkel (βf), der auf der Basis eines Torsionswinkels (θf) der zweiten Zahnflanke (121) und eines Schnittwinkels (ϕf) zwischen einer Drehachse (Lw) eines Werkstücks (115) und einer Drehachse (L) des Bearbeitungswerkzeugs (42F) bestimmt ist, um eine Bearbeitung der zweiten Zahnflanke (121) an der vorbearbeiteten ersten Zahnflanke (115b) zu gestatten.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnradbearbeitungsvorrichtung und ein Zahnradbearbeitungsverfahren zum Bearbeiten von Zahnrädern durch Schneiden von Werkstücken, während ein Bearbeitungswerkzeug und ein Werkstück synchron gedreht werden.
Technischer Hintergrund
Getriebe, die in Fahrzeugen verwendet werden, sind mit einem Synchronisierungsmechanismus für einen sanften Gangschaltbetrieb versehen. Wie in 21 dargestellt ist, hat ein Synchronisierungsmechanismus 110 einer Passfederbauart eine Hauptwelle 111, eine Hauptantriebswelle 112, eine Kupplungsnabe 113, Passfedern 114, eine Hülse 115, ein Hauptantriebszahnrad 116, ein Kupplungszahnrad 117 und einen Synchronring 118.
Die Hauptwelle 111 und die Hauptantriebswelle 112 sind koaxial angeordnet. Die Kupplungsnabe 113 ist an die Hauptwelle 111 keilgepasst, so dass die Hauptwelle 111 und die Kupplungsnabe 113 zusammen drehen. Die Passfedern 114 sind an drei Punkten an einem Außenumfang der Kupplungsnabe 113 mit einer Feder gestützt, die nicht dargestellt ist. Die Hülse 115 hat innere Zähne (Keile) 115a an einem Innenumfang von sich, und die Hülse 115 gleitet in einer Richtung einer Drehachse LL entlang der Keile, die nicht dargestellt sind und die an dem Außenumfang der Kupplungsnabe 113 ausgebildet sind, zusammen mit den Passfedern 114.
Das Hauptantriebszahnrad 116 ist auf die Hauptantriebswelle 112 gepasst, und das Hauptantriebszahnrad 116 ist einstückig mit dem Kupplungszahnrad 117 vorgesehen, das einen verjüngten Konus 117b hat, der von diesem an der Seite der Hülse 115 vorsteht. Zwischen der Hülse 115 und dem Kupplungszahnrad 117 ist der Synchronring 118 angeordnet. Äußere Zähne 117a des Kupplungszahnrads 117 und äußere Zähne 118a des Synchronrings 118 sind ausgebildet, um mit der Innenverzahnung 115a der Hülse 115 in Eingriff kommen zu können. Ein Innenumfang des Synchronrings 118 ist in einer verjüngten Form ausgebildet, die mit dem Außenumfang des verjüngten Konus 117b reibeingreifen kann.
Ein Betrieb des Synchronisierungsmechanismus 110 wird nun beschrieben. Wie in 22A dargestellt ist, werden die Hülse 115 und die Passfedern 114 in der Richtung der Drehachse LL, die durch einen Pfeil in der Zeichnung gekennzeichnet ist, durch einen Betrieb des Schalthebels bewegt, der nicht dargestellt ist. Die Passfedern 114 drücken den Synchronring 118 in die Richtung der Drehachse LL, um den Innenumfang des Synchronrings 118 gegen den Außenumfang des verjüngten Konus 117b zu drücken. Demzufolge beginnen sich das Kupplungszahnrad 117, der Synchronring 118 und die Hülse 115 synchron zu drehen.
Wie in 22B dargestellt ist, werden die Passfedern 114 durch die Hülse 115 nach unten gedrückt und somit wird der Synchronring 118 weiter in die Richtung der Drehachse LL gedrückt. Demzufolge drehen sich, wenn sich der Grad des Kontakts zwischen dem Innenumfang des Synchronrings 118 und dem Außenumfang des verjüngten Konus 117b erhöht und eine starke Reibungskraft erzeugt wird, das Kupplungszahnrad 117, der Synchronring 118 und die Hülse 115 synchron. Wenn die Drehzahl des Kupplungszahnrads 117 und die Drehzahl der Hülse 115 vollständig synchronisiert sind, verschwindet die Reibungskraft zwischen dem Innenumfang des Synchronrings 118 und dem Außenumfang des verjüngten Konus 117b.
Wenn sich die Hülse 115 und die Passfedern 114 weiter in Richtung zu der Drehachse LL bewegen, wie durch einen Pfeil in der Zeichnung gekennzeichnet ist, werden die Passfedern 114 in Nuten 118b des Synchronrings 118 gepasst und stoppen. Jedoch bewegt sich die Hülse 115 über vorstehende Abschnitte 114a der Passfedern 114 hinaus, und die inneren Zähne 115a der Hülse 115 greifen mit den äußeren Zähnen 118a des Synchronrings 118 ein. Wie in 22C dargestellt ist, bewegt sich die Hülse 115 weiter in die Richtung der Drehachse LL, wo die inneren Zähne 115a der Hülse 115 mit den äußeren Zähnen 117a des Kupplungszahnrads 117 eingreifen. Mit diesem Vorgang wird das Gangschalten beendet.
Der Synchronisierungsmechanismus 110, wie vorstehend beschrieben ist, ist mit einem verjüngten Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitt 120 an jedem der inneren Zähne 115a der Hülse 115 und einem verjüngten Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitt 117c, der mit dem Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitt 120 verjüngungsgepasst ist, an jedem der äußeren Zähne 117a des Kupplungszahnrads 117 versehen, wie in 23 und 24 gezeigt ist, um zu verhindern, dass die äußeren Zähne 117a des Kupplungszahnrads 117 und die inneren Zähne 115a der Hülse 115 sich während eines Fahrens loslösen. In der folgenden Beschreibung wird eine Seitenfläche 115A des inneren Zahns 115a der Hülse 115 an der linken Seite der Zeichnung als „linke Seitenfläche 115A“ bezeichnet, und eine Seitenfläche 115B des inneren Zahns 115a der Hülse 115 an der rechten Seite der Zeichnung wird als eine „rechte Seitenfläche 115B“ bezeichnet.
Die linke Seitenfläche 115A des inneren Zahns 115a der Hülse 115 hat eine linke Zahnflanke 115b (die einer „ersten Zahnflanke“ der Erfindung entspricht) und eine Zahnflanke 121 mit einem Torsionswinkel, der sich von der linken Zahnflanke 115b unterscheidet (nachstehend als eine linke verjüngte Zahnflanke 121 bezeichnet, die einer „zweiten Zahnflanke“ der Erfindung entspricht). Die rechte Seitenfläche 115B des inneren Zahns 115a der Hülse 115 hat eine rechte Zahnflanke 115c (die einer „dritten Zahnflanke“ oder einer „ersten Zahnflanke“ der Erfindung entspricht) und eine Zahnflanke 122 mit einem Torsionswinkel, der sich von der rechten Zahnflanke 115c unterscheidet (nachstehend als „rechte verjüngte Zahnflanke 122“ bezeichnet, die einer „vierten Zahnflanke“ oder einer „zweiten Zahnflanke“ der Erfindung entspricht).
In diesem Beispiel ist der Torsionswinkel der linken Zahnflanken 115b 0 Grad, der Torsionswinkel der linken verjüngten Zahnflanken 121 ist θf Grad, der Torsionswinkel der rechten Zahnflanken 115c ist 0 Grad und der Torsionswinkel der rechten verjüngten Zahnflanken 122 ist θr Grad. Die linke verjüngte Zahnflanke 121 und eine Zahnflanke 121a, die die linke verjüngte Zahnflanke 121 und die linke Zahnflanke 115b verbindet (nachstehend als „linke Nebenzahnflanke 121a“ bezeichnet), und die rechte verjüngte Zahnflanke 122 und eine Zahnflanke 122a, die die rechte verjüngte Zahnflanke 122 und die rechte Zahnflanke 115c verbindet (nachstehend als „rechte Nebenzahnflanke 122a“ bezeichnet), bilden den Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitt 120. Die Zahnradloslösungsverhinderung wird durch eine Verjüngungspassung zwischen den linken verjüngten Zahnflanken 121 und den Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitten 117c erreicht.
Auf diese Weise ist der Aufbau der inneren Zähne 115a der Hülse 115 kompliziert, und die Hülse 115 ist eine Komponente, die eine Massenproduktion erfordert. Deshalb werden die inneren Zähne 115a der Hülse 115 im Allgemeinen durch Räumen, Zahnradformen oder dergleichen ausgebildet und die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120 werden durch Rollen ausgebildet (siehe JP-UM-6-61340, JP-A-2005-152940 ).
Um die vorstehend beschriebene Zahnradloslösungsverhinderung in dem Synchronisierungsmechanismus 110 zu gewährleisten, müssen die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120 der inneren Zähne 115a der Hülse 115 mit einem hohen Genauigkeitsgrad bearbeitet werden. Da jedoch die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120 durch Rollen ausgebildet werden, was ein plastisches Formen ist, gibt es eine Neigung dahingehend, dass die Bearbeitungsgenauigkeit verringert ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
In Anbetracht dieser Umstände ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Zahnradbearbeitungsvorrichtung und ein Zahnradbearbeitungsverfahren vorzusehen, die eine Bearbeitung von Zahnflanken mit verschiedenen Torsionswinkeln mit einem hohen Genauigkeitsgrad erreichen.
Mittel zum Lösen des Problems
Eine Zahnradbearbeitungsvorrichtung der Erfindung ist eine Zahnradbearbeitungsvorrichtung, die gestaltet ist, um ein Bearbeitungswerkzeug mit einer Drehachse zu verwenden, die mit Bezug auf eine Drehachse eines Werkstücks geneigt ist, und um ein Zahnrad durch Voranbewegen des Bearbeitungswerkzeugs in der Richtung der Drehachse des Werkstücks relativ mit Bezug auf das Werkstück, während das Bearbeitungswerkzeug und das Werkstück synchron gedreht werden, zu bearbeiten, wobei eine Seitenfläche eines Zahnradzahns eine erste Zahnflanke und eine zweite Zahnflanke hat, die einen von der ersten Zahnflanke unterschiedlichen Torsionswinkel hat, wobei eine Blattspur des Schneidblatts des Bearbeitungswerkzeugs einen Torsionswinkel hat, der auf der Basis eines Torsionswinkels der zweiten Zahnflanke und eines Schnittwinkels zwischen der Drehachse des Werkstücks und der Drehachse des Bearbeitungswerkzeugs bestimmt ist, um eine Bearbeitung der zweiten Zahnflanke an der vorbearbeiteten ersten Zahnflanke zu gestatten.
Im Stand der Technik wird die zweite Zahnflanke des Zahnradzahns, der die erste Zahnflanke und die zweite Zahnflanke mit verschiedenen Torsionswinkeln hat, an der vorbearbeiteten ersten Zahnflanke durch plastisches Formen ausgebildet. Deshalb besteht ein Problem einer Verringerung einer Bearbeitungsgenauigkeit der zweiten Zahnflanke. Jedoch wird bei dieser Zahnradbearbeitungsvorrichtung die zweite Zahnflanke an der ersten Zahnflanke durch Schneiden ausgebildet, wodurch ein hoher Genauigkeitsgrad erreicht wird.
Ein Zahnradbearbeitungsverfahren der Erfindung ist ein Zahnradbearbeitungsverfahren zum Bearbeiten eines Zahnrads mit einem Bearbeitungswerkzeug, wobei das Zahnrad einen Zahn hat, der eine Seitenfläche mit einer ersten Zahnflanke und einer zweiten Zahnflanke hat, die einen von der ersten Zahnflanke unterschiedlichen Torsionswinkel hat, wobei das Bearbeitungswerkzeug ein Schneidblatt mit einer Blattspur hat, die einen Torsionswinkel hat, der auf der Basis eines Torsionswinkels der zweiten Zahnflanke und eines Schnittwinkels zwischen der Drehachse des Werkstücks und der Drehachse des Bearbeitungswerkzeugs bestimmt ist, um zu gestatten, dass die zweite Zahnflanke an der vorbearbeiteten ersten Zahnflanke bearbeitet wird, wobei das Zahnradbearbeitungsverfahren folgende Schritte hat: einen Schritt des Neigens der Drehachse des Bearbeitungswerkzeugs mit Bezug auf die Drehachse des Werkstücks und einen Schritt des Bearbeitens der zweiten Zahnflanke durch Voranbewegen des Bearbeitungswerkzeugs mit Bezug auf das Werkstück in der Richtung der Drehachse, während es synchron mit dem Werkstück gedreht wird. Demzufolge werden die gleichen vorteilhaften Effekte wie bei der vorstehend beschriebenen Zahnradbearbeitungsvorrichtung erreicht.
Figurenliste

1 ist eine Zeichnung, die eine allgemeine Gestaltung einer Zahnradbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
2 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben eines Werkzeugentwurfsprozesses, der durch ein Steuergerät in 1 durchzuführen ist, für ein Bearbeitungswerkzeug für eine verjüngte Zahnflanke;
3 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben eines Werkzeugzustandsfestlegungsprozesses, der durch das Steuergerät in 1 durchzuführen ist;
4 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben eines Bearbeitungssteuerungsprozesses mit dem Bearbeitungswerkzeug für eine verjüngte Zahnflanke, der durch das Steuergerät in 1 durchzuführen ist;
5A ist eine Zeichnung, die eine schematische Gestaltung des Bearbeitungswerkzeugs aus Sicht in einer Richtung einer Drehachse von einer Werkzeugendflächenseite darstellt;
5B ist eine Teilquerschnittsansicht, die das Bearbeitungswerkzeug in 5A aus Sicht in einer Radialrichtung darstellt;
5C ist eine vergrößerte Ansicht eines Schneidblatts des Bearbeitungswerkzeugs in 5B;
6A ist eine Zeichnung, die eine dimensionale Beziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und einem Werkstück darstellt, wenn das Bearbeitungswerkzeug für eine verjüngte Zahnflanke entworfen wird;
6B ist eine Zeichnung, die eine positionale Beziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück darstellt, wenn das Bearbeitungswerkzeug für eine verjüngte Zahnflanke entworfen wird;
7 ist eine Zeichnung, die jeweilige Abschnitte des Bearbeitungswerkzeugs darstellt, die verwendet werden, wenn eine Schneidkantenbreite und eine Blattdicke des Bearbeitungswerkzeugs erhalten werden;
8A ist eine Zeichnung, die eine schematische Gestaltung des Bearbeitungswerkzeugs zum Bearbeiten einer linken verjüngten Zahnflanke aus Sicht in der Radialrichtung darstellt;
8B ist eine Zeichnung, die eine schematische Gestaltung des Bearbeitungswerkzeugs zum Bearbeiten einer rechten verjüngten Zahnflanke in der Radialrichtung darstellt;
9A ist eine Zeichnung, die eine positionale Beziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück darstellt, wenn die Werkzeugposition des Bearbeitungswerkzeugs in der Richtung der Drehachse geändert wird;
9B ist eine erste Zeichnung, die einen Bearbeitungszustand darstellt, wenn eine axiale Position geändert ist;
9C ist eine zweite Zeichnung, die einen Bearbeitungszustand darstellt, wenn die axiale Position geändert ist;
9D ist eine dritte Zeichnung, die einen Bearbeitungszustand darstellt, wenn die axiale Position geändert ist;
10A ist eine Zeichnung, die eine positionale Beziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück darstellt, wenn der Schnittwinkel geändert wird, der eine Neigung der Drehachse des Bearbeitungswerkzeugs mit Bezug auf eine Drehachse des Werkstücks anzeigt;
10B ist eine erste Zeichnung, die einen Bearbeitungszustand darstellt, wenn der Schnittwinkel geändert ist;
10C ist eine zweite Zeichnung, die einen Bearbeitungszustand darstellt, wenn der Schnittwinkel geändert ist;
10D ist eine dritte Zeichnung, die einen Bearbeitungszustand darstellt, wenn der Schnittwinkel geändert ist;
11A ist eine Zeichnung, die eine positionale Beziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück darstellt, wenn die Position des Bearbeitungswerkzeugs in der Richtung der Drehachse und der Schnittwinkel geändert werden;
11B ist eine erste Zeichnung, die einen Bearbeitungszustand darstellt, wenn die axiale Position und der Schnittwinkel geändert sind;
11C ist eine zweite Zeichnung, die einen Bearbeitungszustand darstellt, wenn die axiale Position und der Schnittwinkel geändert sind;
12A ist eine Zeichnung, die eine Position des Bearbeitungswerkzeugs vor einem Bearbeiten der linken verjüngten Zahnflanke aus Sicht in der Radialrichtung darstellt;
12B ist eine Zeichnung, die eine Position des Bearbeitungswerkzeugs aus Sicht in der Radialrichtung darstellt, wenn die linke verjüngte Zahnflanke bearbeitet wird;
12C ist eine Zeichnung, die eine Position des Bearbeitungswerkzeugs, nachdem die linke verjüngte Zahnflanke bearbeitet worden ist, aus Sicht in der Radialrichtung darstellt;
13 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben eines Werkzeugentwurfsprozesses, der durch das Steuergerät in 1 durchzuführen ist, für ein Bearbeitungswerkzeug für eine verjüngte Zahnflanke gemäß einem alternativen Beispiel;
14A ist eine Zeichnung, die eine dimensionale Beziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück darstellt, wenn eine linke Blattfläche des Bearbeitungswerkzeugs für eine verjüngte Zahnflanke gemäß dem alternativen Beispiel entworfen wird;
14B ist eine Zeichnung, die eine positionale Beziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück darstellt, wenn das Bearbeitungswerkzeug für eine verjüngte Zahnflanke gemäß dem alternativen Beispiel entworfen wird;
14C ist eine Zeichnung, die eine dimensionale Beziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück darstellt, wenn eine rechte Blattfläche des Bearbeitungswerkzeugs für eine verjüngte Zahnflanke gemäß dem alternativen Beispiel entworfen wird;
15 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben eines Werkzeugentwurfsprozesses, der durch ein Steuergerät in 1 durchzuführen ist, für ein Bearbeitungswerkzeug für eine gefaste Zahnflanke;
16A ist eine Zeichnung, die eine dimensionale Beziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück darstellt, wenn das Bearbeitungswerkzeug für eine gefaste Zahnflanke entworfen wird;
16B ist eine Zeichnung, die eine positionale Beziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück darstellt, wenn das Bearbeitungswerkzeug für eine gefaste Zahnflanke entworfen wird;
17A ist eine Zeichnung, die eine schematische Gestaltung eines Bearbeitungswerkzeugs für eine linke gefaste Zahnflanke aus Sicht in der Radialrichtung darstellt;
17B ist eine Zeichnung, die eine schematische Gestaltung eines Bearbeitungswerkzeugs für eine rechte gefaste Zahnflanke aus Sicht in der Radialrichtung darstellt;
18 ist eine Zeichnung, die ein Schneidblatt des Bearbeitungswerkzeugs für eine rechte gefaste Zahnflanke aus Sicht in einer Axialrichtung darstellt;
19A ist eine Zeichnung, die eine dimensionale Beziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück darstellt, wenn eine linke Blattfläche eines Bearbeitungswerkzeugs für eine gefaste Zahnflanke gemäß einem alternativen Beispiel entworfen wird;
19B ist eine Zeichnung, die eine positionale Beziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück darstellt, wenn das Bearbeitungswerkzeug für eine gefaste Zahnflanke gemäß dem alternativen Beispiel entworfen wird;
19C ist eine Zeichnung, die eine dimensionale Beziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück darstellt, wenn eine rechte Blattfläche des Bearbeitungswerkzeugs für die gefaste Zahnflanke gemäß dem alternativen Beispiel entworfen wird;
20 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Graterzeugung an einer Hülse als ein Werkstück darstellt;
21 ist eine Querschnittsansicht, die einen Synchronisierungsmechanismus mit der Hülse als ein Werkstück darstellt;
22A ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand des Synchronisierungsmechanismus in 21 vor einem Beginn eines Betriebs darstellt;
22B ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand des Synchronisierungsmechanismus in 21 während eines Betriebs darstellt;
22C ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand des Synchronisierungsmechanismus in 21 nach einer Beendigung des Betriebs darstellt;
23 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitt der Hülse als ein Werkstück darstellt;
24 ist eine Zeichnung des Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitts der Hülse in 23 aus Sicht in der Radialrichtung;
25 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitt gemäß einer ersten Modifikation der Hülse als ein Werkstück darstellt;
26 ist eine Zeichnung des Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitts der Hülse in 25 aus Sicht in der Radialrichtung;
27 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben eines durch das Steuergerät in 1 durchzuführenden Werkzeugentwurfsprozesses für ein Bearbeitungswerkzeug für eine verjüngte Zahnflanke zum Bearbeiten des Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitts in 38;
28A ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben eines durch das Steuergerät in 1 durchzuführenden Bearbeitungssteuerungsprozesses mit dem Bearbeitungswerkzeug für eine verjüngte Zahnflanke zum Bearbeiten des Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitts in 38;
28B ist ein Flussdiagramm, das von dem Ablauf in 28A fortgeführt ist, zum Beschreiben des durch das Steuergerät in 1 durchzuführenden Bearbeitungssteuerungsprozesses mit dem Bearbeitungswerkzeug für eine verjüngte Zahnflanke zum Bearbeiten des Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitts in 38;
29A ist eine Zeichnung einer schematischen Gestaltung des Bearbeitungswerkzeugs für eine verjüngte Zahnflanke zum Bearbeiten des Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitts in 38 aus Sicht in der Richtung der Drehachse von einer Werkzeugendflächenseite;
29B ist eine Teilquerschnittsansicht, die die schematische Gestaltung des Bearbeitungswerkzeugs für eine verjüngte Zahnflanke in 29A aus Sicht in der Radialrichtung darstellt;
29C ist eine vergrößerte Ansicht eines Schneidblatts des Bearbeitungswerkzeugs für eine verjüngte Zahnflanke in 29B;
30 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Bund darstellt, der das Bearbeitungswerkzeug für eine verjüngte Zahnflanke in 29B bildet;
31 ist eine Zeichnung, die einen Zustand darstellt, in dem das Bearbeitungswerkzeug für eine verjüngte Zahnflanke in 29B an einem Werkzeughalter und einer Drehhauptspindel montiert ist;
32 ist eine Zeichnung, die eine schematische Gestaltung eines ersten Werkzeugs (eines zweiten Werkzeugs) des Bearbeitungswerkzeugs für eine verjüngte Zahnflanke in 29B aus Sicht in der Radialrichtung darstellt;
33A ist eine erste Zeichnung, die eine dimensionale Beziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug für eine verjüngte Zahnflanke und dem Werkstück darstellt, wenn das erste Werkzeug des Bearbeitungswerkzeugs für eine verjüngte Zahnflanke in 29B entworfen wird;
33B ist eine erste Zeichnung, die eine positionale Beziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug für eine verjüngte Zahnflanke und dem Werkstück darstellt, wenn das erste Werkzeug des Bearbeitungswerkzeugs für eine verjüngte Zahnflanke in 29B entworfen wird;
33C ist eine zweite Zeichnung, die eine dimensionale Beziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug für eine verjüngte Zahnflanke und dem Werkstück darstellt, wenn das erste Werkzeug des Bearbeitungswerkzeugs für eine verjüngte Zahnflanke in 29B entworfen wird;
33D ist eine zweite Zeichnung, die eine positionale Beziehung zwischen dem Werkzeug für eine verjüngte Zahnflanke und dem Werkstück darstellt, wenn das erste Bearbeitungswerkzeug des Bearbeitungswerkzeugs für eine verjüngte Zahnflanke in 29B entworfen wird;
34A ist eine Zeichnung, die eine Position des Bearbeitungswerkzeugs für eine verjüngte Zahnflanke in 29B vor einem Bearbeiten der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke aus Sicht in der Radialrichtung darstellt;
34B ist eine Zeichnung, die eine Position des Bearbeitungswerkzeugs für eine verjüngte Zahnflanke in 29B, wenn die sich an der anderen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke bearbeitet wird, aus Sicht in der Radialrichtung darstellt;
34C ist eine Zeichnung, die eine Position des Bearbeitungswerkzeugs für eine verjüngte Zahnflanke in 29B, nachdem die sich an der anderen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke bearbeitet worden ist, aus Sicht in der Radialrichtung darstellt;
35A ist eine zweite Zeichnung, die eine dimensionale Beziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug für eine verjüngte Zahnflanke und dem Werkstück darstellt, wenn das zweite Werkzeug des Bearbeitungswerkzeugs für eine verjüngte Zahnflanke in 29B entworfen wird;
35B ist eine zweite Zeichnung, die eine positionale Beziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug für eine verjüngte Zahnflanke und dem Werkstück darstellt, wenn das zweite Werkzeug des Bearbeitungswerkzeugs für eine verjüngte Zahnflanke in 29B entworfen wird;
36A ist eine Zeichnung, die eine Position des Bearbeitungswerkzeugs für eine verjüngte Zahnflanke in 29B vor Bearbeiten einer sich an der einen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke aus Sicht in der Radialrichtung darstellt;
36B ist eine Zeichnung, die eine Position des Bearbeitungswerkzeugs für eine verjüngte Zahnflanke in 29B, wenn die sich an der einen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke bearbeitet wird, aus Sicht in der Radialrichtung darstellt;
36C ist eine Zeichnung, die eine Position des Bearbeitungswerkzeugs für eine verjüngte Zahnflanke in 29B, nachdem die sich an der einen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke bearbeitet worden ist, aus Sicht in der Radialrichtung darstellt;
37 ist eine Querschnittsansicht, die einen Synchronisierungsmechanismus mit der Hülse gemäß einer zweiten Modifikation als ein Werkstück darstellt;
38 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitt der Hülse in 37 darstellt; und
39 ist eine Zeichnung des Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitts der Hülse in 37 aus Sicht in der Radialrichtung.

Formen zum Ausführen der Erfindung
Mechanische Gestaltung der Zahnradbearbeitungsvorrichtung
In dieser Ausführungsform wird ein Fünf-Achsen-Bearbeitungszentrum als ein Beispiel der Zahnradbearbeitungsvorrichtung beispielhaft dargestellt und wird mit Bezug auf 1 beschrieben. Mit anderen Worten gesagt ist die Zahnradbearbeitungsvorrichtung eine Vorrichtung mit Antriebsachsen, die drei geradlinige Achsen (X-, Y- und Z-Achse), die senkrecht zueinander sind, und zwei Drehachsen (eine A-Achse parallel zu der X-Achse und eine C-Achse senkrecht zu der A-Achse) umfassen.
Hier werden, wie im Kapitel Technischer Hintergrund beschrieben ist, Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120 durch Rollen, das plastisches Formen ist, an den inneren Zähnen 115a der Hülse 115 ausgebildet, die durch Räumen oder Zahnradformen ausgebildet ist. Deshalb gibt es eine Neigung dahingehend, dass eine Bearbeitungsgenauigkeit verringert ist. Deshalb bildet die vorstehend beschriebene Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 zuerst die inneren Zähne 115a der Hülse 115 durch Räumen, Zahnradformen oder dergleichen aus und bildet dann die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120 an den inneren Zähnen 115a der Hülse 115 jeweils durch Schneiden mittels eines Bearbeitungswerkzeugs 42 aus, das später beschrieben wird.
Mit anderen Worten gesagt werden die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120 durch synchrones Drehen der Hülse 115, an der die inneren Zähne 115a ausgebildet sind, und des Bearbeitungswerkzeugs 42 und Schneiden der Hülse 115, während das Bearbeitungswerkzeug 42 in eine Richtung einer Drehachse der Hülse 115 voranbewegt wird, ausgebildet. Demzufolge werden die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120 mit einem hohen Genauigkeitsgrad bearbeitet.
Wie in 1 dargestellt ist, hat die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 ein Bett 10, eine Säule 20, einen Sattel 30, eine Drehhauptspindel 40, einen Tisch 50, einen Neigungstisch 60, einen Drehtisch 70, einen Werkstückhalter 80 und ein Steuergerät 100. Obwohl die Darstellung weggelassen ist, ist eine bekannte automatische Werkzeugaustauschvorrichtung benachbart zu dem Bett 10 vorgesehen.
Das Bett 10 ist in einer im Wesentlichen rechteckigen Form ausgebildet und ist auf einem Boden angeordnet. Eine X-Achsenkugelgewindespindel, die nicht dargestellt ist, zum Antreiben der Säule 20 in einer Richtung parallel zu der X-Achse, ist an einer oberen Fläche des Betts 10 angeordnet. Darüber hinaus ist ein X-Achsenmotor 11c, der gestaltet ist, um die X-Achsenkugelgewindespindel für eine Drehung anzutreiben, an dem Bett 10 angeordnet.
Eine Y-Achsenkugelgewindespindel, die nicht dargestellt ist, zum Antreiben des Sattels 30 in einer Richtung parallel zu der Y-Achse, ist an einer Seitenfläche (Gleitfläche) 20a der Säule 20 parallel zu der Y-Achse angeordnet. Ein Y-Achsenmotor 23c, der gestaltet ist, um die Y-Achsenkugelgewindespindel für eine Drehung anzutreiben, ist in der Säule 20 angeordnet.
Die Drehhauptspindel 40 stützt das Bearbeitungswerkzeug 42, ist in dem Sattel 30 drehbar gestützt und wird durch einen Spindelmotor 41 gedreht, der in dem Sattel 30 untergebracht ist. Das Bearbeitungswerkzeug 42 ist an dem Werkzeughalter gehalten, der nicht dargestellt ist, ist an einem distalen Ende der Drehhauptspindel 40 fixiert und wird in Verbindung mit der Drehung der Drehhauptspindel 40 gedreht. Das Bearbeitungswerkzeug 42 bewegt sich mit Bezug auf das Bett 10 in einer Richtung parallel zu der X-Achse und in der Richtung parallel zu der Y-Achse in Verbindung mit den Bewegungen der Säule 20 und des Sattels 30. Eine detaillierte Beschreibung des Bearbeitungswerkzeugs 42 wird später gegeben.
Eine Z-Achsenkugelgewindespindel, die nicht dargestellt ist, zum Antreiben des Tischs 50 in einer Richtung parallel zu der Z-Achse, ist an der oberen Fläche des Betts 10 angeordnet. Ein Z-Achsenmotor 12c, der gestaltet ist, um die Z-Achsenkugelgewindespindel für eine Drehung anzutreiben, ist an dem Bett 10 angeordnet.
Der Tisch 50 ist mit Neigungstischstützabschnitten 63 versehen, die gestaltet sind, um den Neigungstisch 60 an einer oberen Fläche von diesem zu stützen. Die Neigungstischstützabschnitte 63 sind mit dem Neigungstisch 60 vorgesehen, um um eine Achse parallel zu der A-Achse drehbar (schwenkbar) zu sein. Der Neigungstisch 60 wird durch einen A-Achsenmotor 61, der in dem Tisch 50 untergebracht ist, gedreht (geschwenkt).
Der Neigungstisch 60 ist mit dem Drehtisch 70 vorgesehen, um um eine Achse drehen zu können, die parallel zu der C-Achse ist. Der Werkstückhalter 80, der gestaltet ist, um die Hülse 115 als ein Werkstück zu halten, ist an dem Drehtisch 70 montiert. Der Drehtisch 70 wird durch einen C-Achsenmotor 62 zusammen mit der Hülse 115 und dem Werkstückhalter 80 gedreht.
Das Steuergerät 100 hat einen Bearbeitungssteuerungsteil 101, einen Werkzeugentwurfsteil 102, einen Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 und einen Speicher 104. Hier kann jeder von dem Bearbeitungssteuerungsteil 101, dem Werkzeugentwurfsteil 102, dem Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 und dem Speicher 104 als individuelle Hardware gestaltet sein oder kann als Software gestaltet sein.
Der Bearbeitungssteuerungsteil 101 schneidet die Hülse 115 durch Steuern des Spindelmotors 41, um das Bearbeitungswerkzeug 42 zu drehen, durch Steuern des X-Achsenmotors 11c, des Z-Achsenmotors 12c, des Y-Achsenmotors 23c, des A-Achsenmotors 61 und des C-Achsenmotors 62, um die Hülse 115 und das Bearbeitungswerkzeug 42 relativ zueinander in der Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung, in der Richtung parallel zu der Z-Achsenrichtung, in der Richtung parallel zu der Y-Achsenrichtung, um die Achse parallel zu der A-Achse und um die Achse parallel zu der C-Achse zu bewegen.
Der Werkzeugentwurfsteil 102, der später im Detail beschrieben wird, erhält einen Torsionswinkel βf (siehe 5C) und dergleichen des Schneidblatts 42a des Bearbeitungswerkzeugs 42, um das Bearbeitungswerkzeug 42 zu entwerfen.
Der Werkzeugzustandsberechnungsteil 103, der später im Detail beschrieben wird, berechnet einen Werkzeugzustand, der eine relative Position und eine Lage des Bearbeitungswerkzeugs 42 mit Bezug auf die Hülse 115 ist.
In dem Speicher 104 sind Werkzeugdaten betreffend das Bearbeitungswerkzeug 42, wie ein Schneidkantenkreisdurchmesser da, ein Referenzkreisdurchmesser d, eine Zahnkopfhöhe ha, ein Modul m, ein Profilverschiebungskoeffizient λ, ein Druckwinkel α, ein vorderer Druckwinkel αt und ein Schneidkantendruckwinkel αa sowie Bearbeitungsdaten zum Schneiden der Hülse 115 im Voraus gespeichert. In dem Speicher 104 ist auch eine Anzahl von Blättern Z des Schneidblatts 42a, die einzugeben ist, wenn das Bearbeitungswerkzeug 42 oder dergleichen zu entwerfen ist, gespeichert, und Formdaten des Bearbeitungswerkzeugs 42, das durch den Werkzeugentwurfsteil 102 entworfen wird, und der Werkzeugzustand, der durch den Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 berechnet wird, sind auch gespeichert.
Bearbeitungswerkzeug
In diesem Beispiel wird ein Fall des Ausbildens von linken verjüngten Zahnflanken 121, die jeweils die linke Nebenzahnflanke 121a haben, und rechten verjüngten Zahnflanken 122, die jeweils rechte Nebenzahnflanken 122a haben, die jeweils die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120 der Hülse 115 bilden, durch Schneiden mit zwei Bearbeitungswerkzeugen 42 beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird ein Fall des Entwerfens des Bearbeitungswerkzeugs 42 (nachstehend als „erstes Bearbeitungswerkzeug 42F“ bezeichnet) zum Schneiden der linken verjüngten Zahnflanken 121 beschrieben. Da das Gleiche jedoch auch für einen Fall des Entwerfens des Bearbeitungswerkzeugs 42 (nachstehend als „zweites Bearbeitungswerkzeug 42G“ bezeichnet) zum Schneiden der rechten verjüngten Zahnflanken 122 gilt, wird eine detaillierte Beschreibung weggelassen.
Wie in 5A dargestellt ist, haben die Schneidblätter 42af, wenn das erste Bearbeitungswerkzeug 42F in einer Richtung einer Werkzeugachse (Drehachse) L von einer Seite einer Werkzeugendfläche 42A angesehen wird, in diesem Beispiel die gleiche Form wie eine Evolventenkurvenform. Wie in 5B dargestellt ist, hat das Schneidblatt 42af des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F einen Spanwinkel, der um einen Winkel γ mit Bezug auf eine Ebene senkrecht zu der Werkzeugachse L geneigt ist, an der Seite der Werkzeugendfläche 42A und einen vorderen Freiwinkel, der um einen Winkel δ mit Bezug auf eine gerade Linie parallel zu der Werkzeugachse L geneigt ist, an einer Seite einer Werkzeugumfangsfläche 42BB. Wie in 5C dargestellt ist, haben Blattspuren 42bf des Schneidblatts 42af einen Torsionswinkel, der um einen Winkel βf mit Bezug auf eine gerade Linie parallel zu der Werkzeugachse L geneigt ist.
Wie vorstehend beschrieben ist, werden die linken verjüngten Zahnflanken 121 der Hülse 115 durch Schneiden der inneren Zähne 115a der Hülse 115 ausgebildet, die bereits durch das erste Bearbeitungswerkzeug 42F ausgebildet worden sind. Deshalb muss das Schneidblatt 42af des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F eine Form haben, die definitiv gestattet, dass die linken verjüngten Zahnflanken 121 einschließlich der linken Nebenzahnflanken 121a ohne ein Eingreifen mit den benachbarten inneren Zähnen 115a geschnitten werden, während die inneren Zähne 115a geschnitten werden.
Im Speziellen ist es erfordert, dass, wie in 6A gezeigt ist, das Schneidblatt 42af entworfen wird, um eine Schneidkantenbreite Saf einer Schneidkante 42a größer zu machen als eine Flankenlinienlänge gf der linken Nebenzahnflanke 121a, und eine Blattdicke Taf (siehe 7) an einem Referenzkreis Cb des Schneidblatts 42af kleiner als einen Abstand Hf (nachstehend als „Zahnflankenabstand Hf“ bezeichnet) zwischen der linken verjüngten Zahnflanke 121 und einem geöffneten Ende der rechten verjüngten Zahnflanke 122 zu machen, die der linken verjüngten Zahnflanke 121 zugewandt ist, wenn das Schneidblatt 42af die linke verjüngte Zahnflanke 121 um eine Länge schneidet, die einer Zahnflankenlinienlänge ff entspricht. Zu dieser Zeit sind die Schneidkantenbreite Saf des Schneidblatts 42af und die Blattdicke Taf an dem Referenzkreis Cb des Schneidblatts 42af in Anbetracht einer Haltbarkeit des Schneidblatts 42af einschließlich beispielsweise einer Beschädigung und dergleichen festgelegt.
Bei dem Entwerfen des Schneidblatts 42af ist es erfordert, dass ein Schnittwinkel ϕf, der durch eine Differenz zwischen einem Torsionswinkel θf (nachstehend als „Schnittwinkel ϕf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F“ bezeichnet) der linken verjüngten Zahnflanke 121 und einem Torsionswinkel βf des Schneidblatts 42af ausgedrückt ist, festgelegt ist, wie in 6B dargestellt ist. Da der Torsionswinkel θf der linken verjüngten Zahnflanke 121 ein bekannter Wert ist und ein möglicher Bereich des Festlegens eines Schnittwinkels ϕf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F durch die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 festgelegt ist, legt eine Bedienperson den beliebigen Schnittwinkel ϕf vorläufig fest.
Im Anschluss wird der Torsionswinkel βf des Schneidblatts 42af von dem Torsionswinkel θf der bekannten linken verjüngten Zahnflanke 121 und dem festgelegten Schnittwinkel ϕf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F erhalten, und die Schneidkantenbreite Saf des Schneidblatts 42af und die Blattdicke Taf an einem Referenzkreis Cb des Schneidblatts 42af werden erhalten. Durch Wiederholen des vorstehend beschriebenen Prozesses, der soweit beschrieben worden ist, wird das erste Bearbeitungswerkzeug 42F entworfen, das das optimale Schneidblatt 42af zum Schneiden der linken verjüngten Zahnflanke 121 hat. Ein Berechnungsbeispiel zum Erhalten der Schneidkantenbreite Saf des Schneidblatts 42af und der Blattdicke Taf an dem Referenzkreis Cb des Schneidblatts 42af werden nachstehend beschrieben.
Wie in 7 dargestellt ist, ist die Schneidkantenbreite Saf des Schneidblatts 42af durch einen Schneidkantenkreisdurchmesser da und einen halben Winkel ψaf der Blattdicke des Schneidkantenkreises ausgedrückt (siehe Ausdruck (1)).
Ausdruck 1 $Saf = ψ af \cdot da$
Der Schneidkantenkreisdurchmesser da ist durch den Referenzkreisdurchmesser d und die Zahnkopfhöhe ha (siehe Ausdruck (2)) ausgedrückt, und zusätzlich ist der Referenzkreisdurchmesser d durch die Anzahl von Blättern Z des Schneidblatts 42af, einen Torsionswinkel βf der Blattspuren 42bf des Schneidblatts 42af und einem Modul m ausgedrückt (siehe Ausdruck (3)), und die Zahnkopfhöhe ha ist durch einen Profilverschiebungskoeffizienten λ und den Modul m ausgedrückt (siehe Ausdruck (4)).
Ausdruck 2 $da = d + 2 \cdot ha$
Ausdruck 3 $d = Z \cdot m/cos β f$
Ausdruck 4 $ha = 2 \cdot m (1 + λ)$
Der halbe Winkel ψaf der Blattdicke des Schneidkantenkreises ist durch die Anzahl von Blättern Z des Schneidblatts 42af, den Profilverschiebungskoeffizienten λ, den Druckwinkel α, einen vorderen Druckwinkel αt und einen Schneidkantendruckwinkel αa ausgedrückt (siehe Ausdruck (5)). Der vordere Druckwinkel αt ist durch einen Druckwinkel α und einen Torsionswinkel βf der Blattspuren 42bf des Schneidblatts 42af ausgedrückt (siehe Ausdruck (6)), und der Schneidkantendruckwinkel αa ist durch einen vorderen Druckwinkel αt, einen Schneidkantenkreisdurchmesser da und einen Referenzkreisdurchmesser d ausgedrückt (siehe Ausdruck (7)).
Ausdruck 5 $ψ af = π / (2 \cdot Z) + 2 \cdot λ \cdot tan α /Z + (tan α t - α t) - (tan α a - α a)$
Ausdruck 6 $α t = {tan}^{- 1} (tan α /cos β t)$
Ausdruck 7 $α a = {cos}^{- 1} (d \cdot cos α t/da)$
Die Blattdicke Taf des Schneidblatts 42af ist durch einen halben Winkel ψf der Blattdicke Taf und den Referenzkreisdurchmesser d ausgedrückt (siehe Ausdruck (8)).
Ausdruck 8 $Taf = ψ f \cdot d$
Der Referenzkreisdurchmesser d ist durch die Anzahl von Blättern Z des Schneidblatts 42af, den Torsionswinkel βf der Blattspuren 42bf des Schneidblatts 42af und den Modul m ausgedrückt (siehe Ausdruck (9)).
Ausdruck 9 $d = Z \cdot m/cos β f$
Der halbe Winkel ψf der Blattdicke Taf ist durch die Anzahl von Blättern Z des Schneidblatts 42af, den Profilverschiebungskoeffizienten λ und den Druckwinkel α ausgedrückt (siehe Ausdruck (10)).
Ausdruck 10 $ψ f= π / (2 \cdot Z) + 2 \cdot λ \cdot tan α /Z$
Wie es bis jetzt beschrieben worden ist, wird das erste Bearbeitungswerkzeug 42F so entworfen, dass die Blattspuren 42bf des Schneidblatts 42af einen Torsionswinkel βf haben, der von unten links nach oben rechts geneigt ist, wenn die Werkzeugendfläche 42A in der Zeichnung nach unten von einer Richtung senkrecht zu der Werkzeugachse L angesehen wird, wie in 8A dargestellt ist. In der gleichen Weise wird, wie in 8B dargestellt ist, das zweite Bearbeitungswerkzeug 42G so entworfen, dass die Blattspuren 42bg des Schneidblatts 42ag einen Torsionswinkel βg haben, der von unten rechts nach oben links geneigt ist, wenn die Werkzeugendfläche 42A nach unten in der Zeichnung von einer Richtung senkrecht zu der Werkzeugachse L angesehen wird.
Wenn das zweite Bearbeitungswerkzeug 42G entworfen wird, wird eine Verbesserung der Produktionseffizienz durch Erhalten eines Torsionswinkels βg der Blattspuren 42bg des Schneidblatts 42ag mit einem Winkel erreicht, der der gleiche ist wie der Schnittwinkel ϕf, der für das erste Bearbeitungswerkzeug 42F als der Schnittwinkel ϕg festgelegt ist, weil die Festlegung des Bearbeitungszustands des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G nach dem Austausch des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F mit dem zweiten Bearbeitungswerkzeug 42G nicht geändert werden muss. Die Entwürfe des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F und des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G sind durch den Werkzeugentwurfsteil 102 des Steuergeräts 100 durchzuführen, und ein detaillierter Prozess wird später beschrieben.
Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeugs in der Zahnradbearbeitungsvorrichtung
Eine Bearbeitungsgenauigkeit wird nachstehend beschrieben, die erreicht wird, wenn das entworfene erste Bearbeitungswerkzeug 42F auf die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 angewendet wird und die linken verjüngten Zahnflanken 121 geschnitten werden, während sich der Werkzeugzustand des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, wie eine Position des Werkzeugs in der Richtung der Werkzeugachse L des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F (nachstehend als „axiale Position des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F“ bezeichnet) und der Schnittwinkel ϕf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, ändert. Das Gleiche gilt für die Bearbeitungsgenauigkeit, die erreicht wird, wenn die rechte verjüngte Zahnflanke 122 mit dem zweiten Bearbeitungswerkzeug 42G geschnitten wird, und somit wird eine detaillierte Beschreibung weggelassen.
Beispielsweise wurde, wie in 9A dargestellt ist, die linke verjüngte Zahnflanke 121 in einem Zustand, in dem die axiale Position des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, das heißt ein Schnittpunkt P zwischen der Werkzeugendfläche 42A und der Werkzeugachse L des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, auf einer Drehachse Lw der Hülse 115 gelegen war (Versatzbetrag: 0), in einem Zustand, in dem der Schnittpunkt P um einen Abstand +k in der Richtung der Werkzeugachse L des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F versetzt war (Versatzbetrag: +k), und in einem Zustand bearbeitet, in dem der Schnittpunkt P um einen Abstand -k in der Richtung der Werkzeugachse L des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F versetzt war (Versatzbetrag: -k). Der Schnittwinkel ϕf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F war der gleiche für alle diese Fälle.
Resultierende Bearbeitungszustände der linken verjüngten Zahnflanke 121 waren so, wie in 9B, 9C und 9D dargestellt ist. Dicke durchgehende Linien E in der Zeichnung sind Evolventenkurven der linken verjüngten Zahnflanke 121 eines Entwurfs, die beim Entwerfen in gerade Linien umgewandelt wurden, und Punktabschnitte D kennzeichnen geschnittene und entfernte Abschnitte.
Wie in 9B dargestellt ist, hat die bearbeitete linke verjüngte Zahnflanke 121 bei einem Versatzbetrag von 0 eine Form, die gleich zu der Evolventenkurve eines Entwurfs ist. Im Gegensatz dazu hat die bearbeitete linke verjüngte Zahnflanke 121 bei einem Versatzbetrag +k, wie in 9C dargestellt ist, eine Form, die nach rechts (in der Richtung eines gepunkteten Pfeils) in der Zeichnung verschoben ist, das heißt in einer Richtung eines uhrzeigersinnigen Wälzkreises mit Bezug auf die Evolventenkurve eines Entwurfs, und die bearbeitete linke verjüngte Zahnflanke 121 hat bei einem Versatzbetrag -k, wie in 9D dargestellt ist, eine Form, die nach links (in der Richtung eines gepunkteten Pfeils) in der Zeichnung verschoben ist, das heißt in einer Richtung eines gegenuhrzeigersinnigen Wälzkreises mit Bezug auf die Evolventenkurve eines Entwurfs verschoben ist. Deshalb kann die Form der linken verjüngte Zahnflanke 121 in der Richtung des Wälzkreises durch Ändern der Position des Bearbeitungswerkzeugs 42 in die Richtung der Werkzeugachse L verschoben werden.
Darüber hinaus wurde beispielsweise, wie in 10A dargestellt ist, die linke verjüngte Zahnflanke 121 in jedem Fall bearbeitet, wo der Schnittwinkel des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F ϕf, ϕb und ϕc ist. Die Beziehung dieser Winkel hinsichtlich einer Größe ist ϕf > ϕb > ϕc. Demzufolge waren die Bearbeitungszustände der linken verjüngten Zahnflanke 121 so, wie in 10B, 10C und 10D dargestellt ist.
Wie in 10B dargestellt ist, hat die bearbeitete linke verjüngte Zahnflanke 121 bei dem Schnittwinkel ϕf eine Form, die gleich zu der Evolventenkurve eines Entwurfs ist. Im Gegensatz dazu hat die bearbeitete linke verjüngte Zahnflanke 121 bei einem Schnittwinkel ϕb, wie in 10C dargestellt ist, eine Form, die sich hinsichtlich einer Breite des Zahnkopfs in einer Richtung des Wälzkreises (in der Richtung eines durchgehenden Pfeils) verschmälert und die sich hinsichtlich einer Breite des Zahnfußes in der Richtung des Wälzkreises (in der Richtung des durchgehenden Pfeils) mit Bezug auf die Evolventenkurve eines Entwurfs verbreitert, und die bearbeitete linke verjüngte Zahnflanke 121 hat mit einem Schnittwinkel ϕc, wie in 10D dargestellt ist, eine Form, die hinsichtlich einer Breite des Zahnkopfs in einer Richtung des Wälzkreises (in der Richtung des durchgehenden Pfeils) weiter verschmälert und hinsichtlich einer Breite des Zahnfußes in der Richtung des Wälzkreises (in der Richtung des durchgehenden Pfeils) mit Bezug auf die Evolventenkurve eines Entwurfs weiter verbreitert ist. Deshalb kann die Form der linken verjüngten Zahnflanke 121 bezüglich einer Breite des Zahnkopfs in der Richtung des Wälzkreises und bezüglich einer Breite des Zahnfußes in der Richtung des Wälzkreises durch Ändern des Schnittwinkels des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F geändert werden.
Beispielsweise wurde, wie in 11A dargestellt ist, die linke verjüngte Zahnflanke 121 in einem Zustand, in dem die axiale Position des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, das heißt der Schnittpunkt P zwischen der Werkzeugendfläche 42A und der Werkzeugachse L des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, auf der Drehachse Lw der Hülse gelegen war (Versatzbetrag: 0) und der Schnittwinkel des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F ϕf war, und in einem Zustand bearbeitet, in dem der Schnittpunkt P um einen Abstand +k in der Richtung der Werkzeugachse L des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F versetzt war (Versatzbetrag: +k) und der Schnittwinkel ϕb war. Demzufolge waren die Bearbeitungszustände der linken verjüngten Zahnflanke 121 so, wie in 11B und 11C dargestellt ist.
Wie in 11B dargestellt ist, hat die bearbeitete linke verjüngte Zahnflanke 121 bei dem Versatzbetrag 0 und dem Schnittwinkel ϕf eine Form, die gleich zu der Evolventenkurve eines Entwurfs ist. Im Gegensatz dazu ist, wie in 11C dargestellt ist, die bearbeitete linke verjüngte Zahnflanke 121 bei dem Versatzbetrag +k und dem Schnittwinkel ϕb nach rechts in der Zeichnung verschoben (in der Richtung eines gepunkteten Pfeils), das heißt sie ist in der Uhrzeigersinnrichtung des Wälzkreises verschoben, und hat mit Bezug auf die Evolventenkurve eines Entwurfs einen Zahnkopf, der sich bezüglich einer Breite in der Richtung des Wälzkreises (Richtung eines durchgehenden Pfeils) verschmälert und einen Zahnfuß, der sich in der Richtung des Wälzkreises (in der Richtung eines durchgehenden Pfeils) verbreitert. Deshalb kann die Form der linken verjüngten Zahnflanke 121 in die Richtung des Wälzkreises durch Ändern der axialen Position des Bearbeitungswerkzeugs 42 und des Schnittwinkels des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F verschoben werden, um eine Änderung der Breite des Zahnkopfs in der Umfangsrichtung und der Breite des Zahnfußes in der Richtung des Wälzkreises zu gestatten.
Wie soweit beschrieben worden ist, kann das erste Bearbeitungswerkzeug 42F die linken verjüngten Zahnflanken 121 mit einem hohen Genauigkeitsgrad durch Festlegen des Versatzbetrags auf 0 und des Schnittwinkels auf ϕf in der Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 schneiden. Die Werkzeugzustände des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F und des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G können durch den Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 des Steuergeräts 100 festgelegt werden, und eine detaillierte Beschreibung des Prozesses wird später beschrieben.
Durch den Werkzeugentwurfsteil des Steuergeräts durchzuführender Prozess
Mit Bezug auf 2, 6A und 6B wird ein Entwurfsprozess beschrieben, der an dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42F durch den Werkzeugentwurfsteil 102 des Steuergeräts 100 durchzuführen ist. Es wird angenommen, dass Daten betreffend die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120, das heißt der Torsionswinkel θf und die Zahnflankenlinienlänge ff der linken verjüngten Zahnflanke 121 und die Zahnflankenlinienlänge gf und der Zahnflankenabstand Hf der linken Nebenzahnflanke 121a, im Voraus in dem Speicher 104 gespeichert sind. Darüber hinaus wird angenommen, dass Daten betreffend das erste Bearbeitungswerkzeug 42F, wie die Anzahl von Blättern Z, der Schneidkantenkreisdurchmesser da, der Referenzkreisdurchmesser d, die Zahnkopfhöhe ha, der Modul m, der Profilverschiebungskoeffizient λ, der Druckwinkel α, der vordere Druckwinkel αt und der Schneidkantendruckwinkel αa, im Voraus in dem Speicher 104 gespeichert sind.
Der Werkzeugentwurfsteil 102 des Steuergeräts 100 lädt den Torsionswinkel θf der linken verjüngten Zahnflanke 121 aus dem Speicher 104 (Schritt S1 in 2). Dann erhält der Werkzeugentwurfsteil 102 eine Differenz zwischen dem Schnittwinkel ϕf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, der durch eine Bedienperson eingegeben wird, und einem Torsionswinkel θf der geladenen linken verjüngten Zahnflanke 121 als einen Torsionswinkel βf der Blattspuren 42bf des Schneidblatts 42af des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F (Schritt S2 in 2).
Der Werkzeugentwurfsteil 102 lädt die Anzahl von Blättern Z oder dergleichen des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F aus dem Speicher 104 und erhält die Schneidkantenbreite Saf und die Blattdicke Taf des Schneidblatts 42af auf der Basis der geladenen Anzahl von Blättern Z oder dergleichen des geladenen ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F und des erhaltenen Torsionswinkels βf der Blattspuren 42bf des Schneidblatts 42af. Die Schneidkantenbreite Saf des Schneidblatts 42af wird von der Evolventenkurve auf der Basis der Blattdicke Taf erhalten. Falls ein wünschenswerter Eingriff an dem Zähneabschnitt aufrechterhalten werden kann, wird die Schneidkantenbreite Saf als eine nicht-evolvente oder lineare Zahnflanke erhalten (Schritt S3 in 2).
Der Werkzeugentwurfsteil 102 liest den Zahnflankenabstand Hf aus dem Speicher 104 aus und bestimmt, ob die erhaltene Blattdicke Taf des Werkzeugschneidblatts 42af kleiner ist als der Zahnflankenabstand Hf oder nicht (Schritt S4 in 2). Wenn die erhaltene Blattdicke Taf des Schneidblatts 42af gleich wie oder größer als der Zahnflankenabstand Hf ist, kehrt der Werkzeugentwurfsteil 102 zu Schritt S2 zurück und wiederholt den vorstehend beschriebenen Prozess.
Im Gegensatz dazu, wenn die erhaltene Blattdicke Taf des Schneidblatts 42af auf eine Dicke verringert ist, die kleiner ist als der Zahnflankenabstand Hf, bestimmt der Werkzeugentwurfsteil 102 die Form des Bearbeitungswerkzeugs 42 auf der Basis des erhaltenen Torsionswinkels βf der Blattspuren 42bf des Schneidblatts 42af (Schritt S5 in 2) und speichert die bestimmten Formdaten des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F in dem Speicher 104 (Schritt S6 in 2) und beendet den gesamten Prozess. Demzufolge wird das erste Bearbeitungswerkzeug 42F entworfen, das das optimale Schneidblatt 42af hat.
Prozess, der durch den Werkzeugzustandsberechnungsteil des Steuergeräts durchzuführen ist
Mit Bezug auf 3 wird nun der Prozess beschrieben, der durch den Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 des Steuergeräts 100 durchzuführen ist. Da dieser Prozess ein Simulationsprozess zum Berechnen einer Trajektorie des Schneidblatts 42af des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F auf der Basis einer bekannten Zahnradherstellungstheorie ist, ist ein tatsächliches Bearbeiten nicht notwendig, und somit kann eine Kostenverringerung erreicht werden.
Der Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 des Steuergeräts 100 lädt einen Werkzeugzustand, wie die axiale Position des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F oder dergleichen, zum Schneiden der linken verjüngten Zahnflanke 121 aus dem Speicher 104 (Schritt S11 in 3), speichert „1 (erstes Mal)“ als die Anzahl von Malen einer Simulation n in dem Speicher 104 (Schritt S12 in 3) und legt das erste Bearbeitungswerkzeug 42F auf den geladenen Werkzeugzustand fest (Schritt S13 in 3).
Der Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 erhält eine Werkzeugtrajektorie, die für ein Bearbeiten der linken verjüngten Zahnflanke 121 heranzuziehen ist, auf der Basis der Formdaten des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, die aus dem Speicher 104 geladen worden sind (Schritt S14 in 3), und erhält die Form der linken verjüngten Zahnflanke 121 nach einem Bearbeiten (Schritt S15 in 3). Dann vergleicht der Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 die erhaltene Form der linken verjüngten Zahnflanke 121 nach der Bearbeitung und die Form der linken verjüngten Zahnflanke 121 eines Entwurfs, erhält einen Formfehler und speichert den erhaltenen Formfehler in dem Speicher 104 (Schritt S16 in 3) und erhöht die Anzahl von Malen einer Simulation n um 1 (Schritt S17 in 3).
Der Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 bestimmt, ob die Anzahl von Malen einer Simulation n eine vorbestimmte Anzahl von Malen nn erreicht (Schritt S18 in 3), und ändert, falls die Anzahl von Malen einer Simulation n die vorfestgelegte Anzahl von Malen nn nicht erreicht, den Werkzeugzustand des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, beispielsweise die axiale Position des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F (Schritt S19 in 3), geht dann zurück zu Schritt S14 und wiederholt den vorstehend beschriebenen Prozess. Im Gegensatz dazu wählt der Werkzeugzustandsberechnungsteil 103, wenn die Anzahl von Malen einer Simulation n die vorfestgelegte Anzahl von Malen nn erreicht, die axiale Position des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F aus, die den minimalen Fehler von den gespeicherten Formfehlern hat, und speichert die ausgewählte axiale Position in dem Speicher 104 (Schritt S20 in 3) und beendet den gesamten Prozess.
In dem vorstehend beschriebenen Prozess wird die Simulation mit einer Vielzahl von Anzahlen von Malen durchgeführt und die axiale Position des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F wird ausgewählt, die den minimalen Fehler hat. Jedoch ist es auch möglich, einen zulässigen Formfehler im Voraus festzulegen und die axiale Position des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F auszuwählen, wenn der Formfehler, der in Schritt S16 berechnet wird, ein Wert gleich wie oder kleiner als der zulässige Formfehler wird. In dem Schritt S19 ist es, anstatt die axiale Position des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F zu ändern, auch möglich, den Schnittwinkel ϕf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F zu ändern oder die Position des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F um die Achse herum zu ändern oder eine beliebige Kombination aus dem Schnittwinkel, der axialen Position und der Position um die Achse herum zu ändern.
Prozess, der durch den Bearbeitungssteuerungsteil des Steuergeräts durchzuführen ist
Mit Bezug auf 4 wird nun der Prozess beschrieben, der durch den Bearbeitungssteuerungsteil 101 des Steuergeräts 100 durchzuführen ist. Es wird hier angenommen, dass eine Bedienperson das erste Bearbeitungswerkzeug 42F und das zweite Bearbeitungswerkzeug 42G auf der Basis der jeweiligen Formdaten des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F und des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G, die durch den Werkzeugentwurfsteil 102 entworfen sind, herstellt und sie in einer automatischen Werkzeugaustauschvorrichtung in der Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 einsetzt. Es wird auch angenommen, dass die Hülse 115 an dem Werkstückhalter 80 der Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 montiert ist und die inneren Zähne 115a durch Drehen, Räumen oder dergleichen ausgebildet werden.
Der Bearbeitungssteuerungsteil 101 des Steuergeräts 100 tauscht das Bearbeitungswerkzeug des vorherigen Bearbeitungsschritts (Drehen oder Räumen, etc.) mit dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42F mittels der automatischen Werkzeugaustauschvorrichtung aus (Schritt S21 in 4). Der Bearbeitungssteuerungsteil 101 platziert das erste Bearbeitungswerkzeug 42F und die Hülse 115, um den Werkzeugzustand des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F zu erreichen, der durch den Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 erhalten wird (Schritt S22 in 4), schneidet die inneren Zähne 115a durch Voranbewegen des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F in die Richtung der Drehachse Lw der Hülse 115, während das erste Bearbeitungswerkzeug 42F synchron mit der Hülse 115 gedreht wird, und bildet die linken verjüngten Zahnflanken 121 einschließlich der linken Nebenzahnflanken 121a jeweils an den inneren Zähnen 115a aus (Schritt S23 in 4).
Mit anderen Worten gesagt bildet das erste Bearbeitungswerkzeug 42F, wie in 12A bis 12C gezeigt ist, die linken verjüngten Zahnflanken 121 einschließlich der linken Nebenzahnflanken 121a an den inneren Zähnen 115a durch einen einmaligen oder mehrmaligen Schneidbetrieb in der Richtung der Drehachse Lw der Hülse 115 aus. Das erste Bearbeitungswerkzeug 42F zu dieser Zeit muss einen Voranbewegungsbetrieb und einen Zurückbewegungsbetrieb in der entgegengesetzten Richtung von dem Voranbewegungsbetrieb durchführen. Jedoch ist, wie in 12C dargestellt ist, der Umkehrbetrieb mit einer Trägheitskraft verknüpft. Deshalb endet der Voranbewegungsbetrieb des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F an einem Punkt Q, der um einen vorbestimmten Betrag kürzer ist als die Zahnflankenlinienlänge ff der linken verjüngten Zahnflanken 121, der die linken verjüngten Zahnflanken 121 einschließlich der linken Nebenzahnflanken 121a ausbilden kann, und geht in den Zurückbewegungsbetrieb über. Der Voranbewegungsendpunkt Q kann durch Messen mit einem Sensor oder dergleichen erhalten werden. Falls jedoch der Voranbewegungsbetrag in ausreichender Weise genau mit Bezug auf die erforderte Bearbeitungsgenauigkeit ist, ist eine Messung nicht notwendig und ein Punkt Q kann durch den Voranbewegungsbetrag eingestellt werden. Mit anderen Worten gesagt wird eine genaue Bearbeitung durch eine Schneidarbeit erreicht, während der Voranbewegungsbetrag eingestellt wird, um eine Bearbeitung bis zu dem Punkt Q zu gewährleisten.
Wenn ein Schneiden der linken verjüngten Zahnflanken 121 beendet ist (Schritt S24 in 4), bewirkt der Bearbeitungssteuerungsteil 101, dass die automatische Werkzeugaustauschvorrichtung das erste Bearbeitungswerkzeug 42F mit dem zweiten Bearbeitungswerkzeug 42G austauscht (Schritt S25 in 4). Der Bearbeitungssteuerungsteil 101 platziert das zweite Bearbeitungswerkzeug 42G und die Hülse 115, um den Werkzeugzustand des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G zu erreichen, der durch den Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 erhalten wird (Schritt S26 in 4), schneidet die inneren Zähne 115a durch Voranbewegen des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G in die Richtung der Drehachse Lw der Hülse 115, während das zweite Bearbeitungswerkzeug 42G synchron mit der Hülse 115 gedreht wird, und bildet die rechten verjüngten Zahnflanken 122 einschließlich der rechten Nebenzahnflanken 122a an den inneren Zähnen 115a aus (Schritt S27 in 4). Wenn ein Schneiden der rechten verjüngten Zahnflanken 122 abgeschlossen ist (Schritt S28 in 4), beendet der Bearbeitungssteuerungsteil 101 den gesamten Prozess.
Modifikation des Bearbeitungswerkzeugs
In dem vorstehend beschriebenen Beispiel ist der Fall des jeweiligen Schneidens der linken verjüngten Zahnflanken 121 und der rechten verjüngten Zahnflanken 122, die die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120 der Hülse 115 bilden, jeweils unter Verwendung zweier Bearbeitungswerkzeuge 42 (dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42F und dem zweiten Bearbeitungswerkzeug 42G) beschrieben worden. In diesem Beispiel wird ein Fall des Schneidens durch Verwendung des einzelnen Bearbeitungswerkzeugs 42 beschrieben.
Beispiele von Verfahren, die zum Schneiden der linken verjüngten Zahnflanken 121 und der rechten verjüngten Zahnflanken 122 mit verschiedenen Torsionswinkeln mit dem einzelnen Bearbeitungswerkzeug 42 heranzuziehen sind, umfassen ein Verfahren des Verwendens eines Bearbeitungswerkzeugs 42, das Schneidblätter 42a mit einer rechten Blattfläche und einer linken Blattfläche mit unterschiedlichen Torsionswinkeln hat, und ein Verfahren des Verwendens des Bearbeitungswerkzeugs 42, das Schneidblätter 42a mit einer linken Blattfläche und einer rechten Blattfläche mit dem gleichen Torsionswinkel hat. In diesem Beispiel wird ein Fall des Schneidens durch Verwenden des Bearbeitungswerkzeugs 42, das die Schneidblätter 42a mit der linken Blattfläche und der rechten Blattfläche mit dem gleichen Torsionswinkel hat, beschrieben. In diesem Fall müssen der Schnittwinkel ϕf des Bearbeitungswerkzeugs 42, wenn die linke verjüngte Zahnflanke 121 geschnitten wird, und der Schnittwinkel ϕr des Bearbeitungswerkzeugs 42, wenn die rechte verjüngte Zahnflanke 122 geschnitten wird, unterschieden werden.
Auch in dem Fall des Bearbeitungswerkzeugs 42 muss, in der gleichen Weise wie bei dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42F und dem zweiten Bearbeitungswerkzeug 42G, das Schneidblatt 42af des Bearbeitungswerkzeugs 42 eine Form haben, die ein Schneiden der linken verjüngten Zahnflanken 121 einschließlich der linken Nebenzahnflanken 121a und der rechten verjüngten Zahnflanke 122 einschließlich der rechten Nebenzahnflanke 122a gestattet, ohne mit den benachbarten inneren Zähnen 115a einzugreifen, während die inneren Zähne 115a geschnitten werden.
Deshalb wird ein Entwerfen des Bearbeitungswerkzeugs 42 durch den Werkzeugentwurfsteil 102 des Steuergeräts 100 durchgeführt.
Das Bearbeitungswerkzeug 42 muss die Fähigkeit haben, die linke verjüngte Zahnflanke 121 einschließlich der linken Nebenzahnflanke 121a und die rechte verjüngte Zahnflanke 122 einschließlich der rechten Nebenzahnflanke 122a mit einem hohen Genauigkeitsgrad zu schneiden. Deshalb wird eine Festlegung des Werkzeugzustands des Bearbeitungswerkzeugs 42 durch den Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 des Steuergeräts 100 durchgeführt. Die Schneidarbeit durch das Bearbeitungswerkzeug 42 wird durch den Bearbeitungssteuerungsteil 101 durchgeführt. In der folgenden Beschreibung ist der Prozess, der durch den Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 durchzuführen ist, der gleiche wie bei dem Beispiel, das vorstehend beschrieben ist, und der Prozess, der durch den Bearbeitungssteuerungsteil 101 durchgeführt wird, ist der gleiche wie bei dem Beispiel, das vorstehend beschrieben ist, mit Ausnahme des Punkts, dass ein Austausch des Werkzeugs nicht durchgeführt wird, und somit wird eine detaillierte Beschreibung weggelassen und der Prozess, der durch den Werkzeugentwurfsteil 102 durchzuführen ist, wird beschrieben.
Prozess, der durch den Werkzeugentwurfsteil des Steuergeräts durchzuführen ist
Im Anschluss wird ein Entwurfsprozess, der durch den Werkzeugentwurfsteil 102 des Steuergeräts 100 an dem Bearbeitungswerkzeug 42 durchzuführen ist, mit Bezug auf 13, 14A, 14B und 14C beschrieben. Es sei angemerkt, dass angenommen wird, dass Daten betreffend die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120, das heißt der Torsionswinkel θf und die Zahnflankenlinienlänge ff der linken verjüngten Zahnflanke 121, die Zahnflankenlinienlänge gf und der Zahnflankenabstand Hf der linken Nebenzahnflanke 121a, der Torsionswinkel θr und die Zahnflankenlinienlänge fr der rechten verjüngten Zahnflanke 122 und die Zahnflankenlinienlänge gr und der Zahnflankenabstand Hr der rechten Nebenzahnflanke 122a, im Voraus in dem Speicher 104 gespeichert sind. Darüber hinaus wird angenommen, dass Daten betreffend das Bearbeitungswerkzeug 42, wie die Anzahl von Blättern Z, der Schneidkantenkreisdurchmesser da, der Referenzkreisdurchmesser d, die Zahnkopfhöhe ha, das Modul m, der Profilverschiebungskoeffizient λ, der Druckwinkel α, der vordere Druckwinkel αt und der Schneidkantendruckwinkel αa, im Voraus in dem Speicher 104 gespeichert sind.
Der Werkzeugentwurfsteil 102 des Steuergeräts 100 lädt den Torsionswinkel θf der linken verjüngten Zahnflanke 121 aus dem Speicher 104 (Schritt S31 in 13). Dann erhält der Werkzeugentwurfsteil 102 eine Differenz zwischen dem Schnittwinkel ϕff des Bearbeitungswerkzeugs 42, der durch eine Bedienperson eingegeben wird, wenn die linke verjüngte Zahnflanke 121 geschnitten wird, und einem Torsionswinkel θff der geladenen linken verjüngten Zahnflanke 121 als einen Torsionswinkel β der Blattspuren 42b des Schneidblatts 42a des Bearbeitungswerkzeugs 42 (Schritt S32 in 13).
Der Werkzeugentwurfsteil 102 lädt die Anzahl von Blättern Z oder dergleichen des Bearbeitungswerkzeugs 42 aus dem Speicher 104 und erhält die Schneidkantenbreite Sa und die Blattdicke Ta des Schneidblatts 42a auf der Basis der geladenen Anzahl von Blättern Z oder dergleichen des geladenen Bearbeitungswerkzeugs 42 und des erhaltenen Torsionswinkels β der Blattspuren 42b des Schneidblatts 42a. Die Schneidkantenbreite Sa des Schneidblatts 42a wird von der Evolventenkurve auf der Basis der Blattdicke Ta erhalten. Falls ein wünschenswerter Eingriff an dem Zähneabschnitt aufrechterhalten werden kann, wird die Schneidkantenbreite Sa als eine nicht-evolvente oder lineare Zahnflanke erhalten (Schritt S33 in 13).
Der Werkzeugentwurfsteil 102 liest den Zahnflankenabstand Hf aus dem Speicher 104 aus und bestimmt, ob die erhaltene Blattdicke Ta des Werkzeugschneidblatts 42a kleiner ist als der Werkzeugflankenabstand Hf an der Seite der linken verjüngten Zahnflanke 121 (Schritt S34 in 13). Wenn die erhaltene Blattdicke Ta des Schneidblatts 42a gleich wie oder größer als der Zahnflankenabstand Hf an der Seite der linken verjüngten Zahnflanke 121 ist, kehrt der Werkzeugentwurfsteil 102 zu Schritt S32 zurück und wiederholt den vorstehend beschriebenen Prozess.
Im Gegensatz dazu lädt der Werkzeugentwurfsteil 102 den Torsionswinkel θr der rechten verjüngten Zahnflanke 122 aus dem Speicher 104, wenn die Blattdicke Ta des erhaltenen Schneidblatts 42a kleiner wird als der Zahnflankenabstand Hf an der Seite der linken verjüngten Zahnflanke 121 (Schritt S35 in 13). Der Werkzeugentwurfsteil 102 erhält dann eine Differenz zwischen dem Torsionswinkel β (βT) der Blattspuren 42b des Schneidblatts 42a des Bearbeitungswerkzeugs 42, der in Schritt S32 erhalten wird, und dem geladenen Torsionswinkel θr der rechten verjüngten Zahnflanke 122 als einen Schnittwinkel ϕrr des Bearbeitungswerkzeugs 42, wenn die rechte verjüngte Zahnflanke 122 geschnitten wird (Schritt S36 von 13).
Der Werkzeugentwurfsteil 102 liest den Zahnflankenabstand Hr aus dem Speicher 104 aus, und es wird bestimmt, ob die Blattdicke Ta kleiner ist als der Zahnflankenabstand Hr an der Seite der rechten verjüngten Zahnflanke 122 oder nicht (Schritt S37 in 13). Wenn die Blattdicke Ta gleich wie oder größer als der Zahnflankenabstand Hr an der Seite der rechten verjüngten Zahnflanke 122 ist, kehrt der Werkzeugentwurfsteil 102 zu Schritt S32 zurück und wiederholt den vorstehend beschriebenen Prozess.
Wenn im Gegensatz dazu die Blattdicke Ta auf eine Dicke verringert ist, die kleiner ist als der Zahnflankenabstand Hr an der Seite der rechten verjüngten Zahnflanke 122, bestimmt der Werkzeugentwurfsteil 102 die Form des Bearbeitungswerkzeugs 42 auf der Basis des erhaltenen Torsionswinkels β der Blattspuren 42b des Schneidblatts 42a (Schritt S38 in 13), speichert die bestimmten Formdaten des Bearbeitungswerkzeugs 42 in dem Speicher 104 (Schritt S39 in 13) und beendet den gesamten Prozess. Demzufolge wird das Bearbeitungswerkzeug 42 entworfen, das das optimale Schneidblatt 42a hat.
Bearbeitungswerkzeug zum Bearbeiten einer ersten alternativen Form
Wie vorstehend beschrieben ist, werden die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120, die mit den äußeren Zähnen 117a des Kupplungszahnrads 117 und den äußeren Zähnen 118a des Synchronrings 118 eingreifen können, an den inneren Zähnen 115a der Hülse 115 ausgebildet. Beispiele von alternativen Formen der Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120 umfassen Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120, die an den inneren Zähnen 115a der Hülse 115 ausgebildet sind, wobei jeder eine linke gefaste (abgeschrägte) Zahnflanke 131 und eine rechte gefaste (abgeschrägte) Zahnflanke 132, die an Enden an der Seite der linken verjüngten Zahnflanke 121 und der Seite der rechten verjüngten Zahnflanke 122 ausgebildet sind, für einen sanften Eingriff hat, wie in 25 und 26 dargestellt ist.
Mit anderen Worten gesagt hat die linke Seitenfläche 115A des inneren Zahns 115a der Hülse 115 eine linke Zahnflanke 115b, eine linke verjüngte Zahnflanke 121 und eine linke gefaste Zahnflanke 131 mit einem Torsionswinkel, der sich von der linken Zahnflanke 115b unterscheidet (die einer „zweiten Zahnflanke“ der Erfindung entspricht). Des Weiteren hat die rechte Seitenfläche 115B des inneren Zahns 115a der Hülse 115 eine rechte Zahnflanke 115c, eine rechte verjüngte Zahnflanke 122 und eine rechte gefaste Zahnflanke 132 mit einem unterschiedlichen Torsionswinkel von der rechten Zahnflanke 115c (die einer „vierten Zahnflanke“ oder einer „zweiten Zahnflanke“ der Erfindung entspricht). In diesem Beispiel ist der Torsionswinkel der linken gefasten Zahnflanke 131 θL Grad und der Torsionswinkel der rechten gefasten Zahnflanke 132 ist θR.
In diesem Beispiel wird ein Fall beschrieben, in dem die linke gefaste Zahnflanke 131 und die rechte gefaste Zahnflanke 132 jeweils durch Schneiden mit zwei von den Bearbeitungswerkzeugen 42 ausgebildet werden. In der folgenden Beschreibung wird ein Fall des Entwerfens des Bearbeitungswerkzeugs 42 zum Schneiden der rechten gefasten Zahnflanke 132 (nachstehend als „zweites Bearbeitungswerkzeug 42R“ bezeichnet) beschrieben. Da das Gleiche jedoch auch für einen Fall des Entwerfens des Bearbeitungswerkzeugs 42 zum Schneiden der linken gefasten Zahnflanke 131 (nachstehend als „erstes Bearbeitungswerkzeug 42L“ bezeichnet) gilt, wird eine detaillierte Beschreibung weggelassen.
Das zweite Bearbeitungswerkzeug 42R ist in im Wesentlichen der gleichen Form wie die Form des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G zum Schneiden der linken verjüngten Zahnflanke 121 (siehe 5A, 5B und 5C, vorausgesetzt, dass Suffixe f, F mit g, G ausgetauscht sind) ausgebildet, mit Ausnahme der Form des Schneidblatts 42ag des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G (die Form der Evolventenkurve). Mit anderen Worten gesagt hat die Form eines Schneidblatts 42aR des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42R (siehe 18) einen Druckwinkel der rechten gefasten Zahnflanke 132 von im Wesentlichen 0 Grad und ist somit in diesem Beispiel in einer im Wesentlichen rechteckigen Form ausgebildet.
Die rechten gefasten Zahnflanken 132 der Hülse 115 werden durch Schneiden der inneren Zähne 115a der Hülse 115, die bereits ausgebildet sind, mit dem zweiten Bearbeitungswerkzeug 42R ausgebildet. Deshalb muss das Schneidblatt 42aR des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42R eine Form haben, die ein Schneiden der rechten gefasten Zahnflanke 132 ohne Eingreifen mit den benachbarten inneren Zähnen 115a gestattet, während die inneren Zähne 115a geschnitten werden.
Im Speziellen ist es, wie in 16A dargestellt ist, erfordert, dass das Schneidblatt 42aR so entworfen wird, dass eine Schneidkantenbreite SaR des Schneidblatts 42aR kleiner gemacht ist als ein Abstand JR zwischen der rechten gefasten Zahnflanke 132 und der linken Zahnflanke 115b des inneren Zahns 115a, die der rechten gefasten Zahnflanke 132 zugewandt ist (nachstehend als „Zahnflankenabstand JR“ bezeichnet), wenn das Schneidblatt 42aR die rechte gefaste Zahnflanke 132 mit einer Länge entsprechend einer Zahnflankenlinienlänge rr schneidet. Zu dieser Zeit ist die Schneidkantenbreite SaR des Schneidblatts 42aR in Anbetracht einer Haltbarkeit des Schneidblatts 42aR einschließlich beispielsweise einer Beschädigung und dergleichen festgelegt.
Beim Entwerfen des Schneidblatts 42aR ist es erfordert, dass ein Schnittwinkel ϕR, der durch eine Differenz zwischen einem Torsionswinkel σr der rechten gefasten Zahnflanke 132 und einem Torsionswinkel βR des Schneidblatts 42aR ausgedrückt ist (nachstehend als „Schnittwinkel ϕR des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42R“ bezeichnet), festgelegt wird, wie in 16B dargestellt ist. Da der Torsionswinkel σr der rechten gefasten Zahnflanke 132 ein bekannter Wert ist, und ein möglicher Bereich des Festlegens des Schnittwinkels ϕR des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42R durch die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 festgelegt wird, legt die Bedienperson den beliebigen Schnittwinkel ϕR vorläufig fest.
Im Anschluss wird der Torsionswinkel βR des Schneidblatts 42aR von dem bekannten Torsionswinkel σr der rechten gefasten Zahnflanke 132 und dem festgelegten Schnittwinkel ϕR des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42R erhalten, und dann wird die Schneidkantenbreite SaR des Schneidblatts 42aR erhalten. Durch Wiederholen des vorstehend beschriebenen Prozesses, der soweit beschrieben worden ist, wird das zweite Bearbeitungswerkzeug 42R entworfen, das das optimale Schneidblatt 42aR zum Schneiden der rechten gefasten Zahnflanken 132 hat.
Wie soweit beschrieben worden ist, ist das zweite Bearbeitungswerkzeug 42R so entworfen, dass die Blattspuren 42bR des Schneidblatts 42aR den Torsionswinkel βR haben, der von unten links nach oben rechts aus Sicht auf die Werkzeugendfläche 42A nach unten in der Zeichnung von einer Richtung senkrecht zu der Werkzeugachse L geneigt ist, wie in 17A gezeigt ist. In der gleichen Weise ist, wie in 17B dargestellt ist, das erste Bearbeitungswerkzeug 42L so entworfen, dass die Blattspuren 42bL des Schneidblatts 42aL einen Torsionswinkel βL haben, der von unten rechts nach oben links aus Sicht auf die Werkzeugendfläche 42A nach unten in der Zeichnung von einer Richtung senkrecht zu der Werkzeugachse L geneigt ist.
Wenn das erste Bearbeitungswerkzeug 42L entworfen wird, wird eine Verbesserung einer Produktionseffizienz erreicht, indem der Torsionswinkel βL der Blattspuren 42bL des Schneidblatts 42aL mit einem Winkel, der der gleiche Winkel ist wie der Schnittwinkel ϕL, der für das zweite Bearbeitungswerkzeug 42R festgelegt ist, als der Schnittwinkel ϕR erhalten wird, weil die Festlegung des Bearbeitungszustands des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42L nach dem Austauschen des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42L mit dem zweiten Bearbeitungswerkzeug 42R nicht geändert werden muss. Die Entwürfe des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42L und des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42R sind durch den Werkzeugentwurfsteil 102 des Steuergeräts 100 durchzuführen.
Das erste Bearbeitungswerkzeug 42L und das zweite Bearbeitungswerkzeug 42R müssen die linke gefaste Zahnflanke 131 und die rechte gefaste Zahnflanke 132 mit einem hohen Genauigkeitsgrad schneiden können. Deshalb wird ein Festlegen der Werkzeugzustände des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42L und des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42R durch den Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 des Steuergeräts 100 durchgeführt. Die Schneidarbeit durch das erste Bearbeitungswerkzeug 42L und das zweite Bearbeitungswerkzeug 42R wird durch den Bearbeitungssteuerungsteil 101 durchgeführt. Da der Prozess, der durch den Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 durchzuführen ist, und der Prozess, der durch den Bearbeitungssteuerungsteil 101 durchzuführen ist, die gleichen sind wie bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel, wird eine detaillierte Beschreibung weggelassen, und der Prozess, der durch den Werkzeugentwurfsteil 102 durchzuführen ist, wird in der folgenden Beschreibung beschrieben.
Prozess, der durch den Werkzeugentwurfsteil des Steuergeräts durchzuführen ist
Ein Prozess des Entwerfens des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42R, der durch den Werkzeugentwurfsteil 102 des Steuergeräts 100 durchzuführen ist, wird mit Bezug auf 15, 16A und 16B beschrieben. Es wird angenommen, dass der Torsionswinkel θr, die Zahnflankenlinienlänge rr, die Höhe, der Druckwinkel und der Zahnflankenabstand JR der rechten gefasten Zahnflanke 132 im Voraus in dem Speicher 104 gespeichert sind. Darüber hinaus wird angenommen, dass Daten betreffend das zweite Bearbeitungswerkzeug 42R, wie die Anzahl von Blättern Z, der Schneidkantenkreisdurchmesser da, der Referenzkreisdurchmesser d, die Zahnkopfhöhe ha, der Modul m, der Profilverschiebungskoeffizient λ, der Druckwinkel α, der vordere Druckwinkel αt und der Schneidkantendruckwinkel αa, im Voraus in dem Speicher 104 gespeichert sind.
Der Werkzeugentwurfsteil 102 des Steuergeräts 100 lädt den Torsionswinkel θr der rechten gefasten Zahnflanke 132 aus dem Speicher 104 (Schritt S51 in 15). Dann erhält der Werkzeugentwurfsteil 102 eine Differenz zwischen dem Schnittwinkel ϕR des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42R, der durch die Bedienperson eingegeben wird, und dem geladenen Torsionswinkel θr der rechten gefasten Zahnflanke 132 als einen Torsionswinkel βR der Blattspuren 42bR des Schneidblatts 42aR des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42R (Schritt S52 in 15).
Der Werkzeugentwurfsteil 102 lädt die Anzahl von Blättern Z oder dergleichen des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42R aus dem Speicher 104 und erhält die Schneidkantenbreite SaR des Schneidblatts 42aR auf der Basis der Anzahl von Blättern Z oder dergleichen des geladenen zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42R und des erhaltenen Torsionswinkels βR der Blattspuren 42bR des Schneidblatts 42aR (Schritt 53 in 15). Der Werkzeugentwurfsteil 102 liest den Zahnflankenabstand JR aus dem Speicher 104 aus und bestimmt, ob die erhaltene Schneidkantenbreite SaR des Schneidblatts 42aR kleiner ist als der Zahnflankenabstand JR oder nicht (Schritt S54 in 15).
Wenn die erhaltene Schneidkantenbreite SaR des Schneidblatts 42aR gleich wie oder größer als der Zahnflankenabstand JR ist, kehrt der Werkzeugentwurfsteil 102 zu Schritt S52 zurück und wiederholt den vorstehend beschriebenen Prozess. Wenn im Gegensatz dazu die erhaltene Schneidkantenbreite SaR des Schneidblatts 42aR auf einen Abstand verringert ist, der kleiner ist als der Zahnflankenabstand JR, bestimmt der Werkzeugentwurfsteil 102 die Form des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42R auf der Basis des erhaltenen Torsionswinkels βR der Blattspuren 42bR des Schneidblatts 42aR (Schritt S55 in 15), speichert die bestimmten Formdaten des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42R in dem Speicher 104 (Schritt S56 in 15) und beendet den gesamten Prozess. Demzufolge wird das zweite Bearbeitungswerkzeug 42R entworfen, das das optimale Schneidblatt 42aR hat. Das Gleiche gilt für den Entwurfsprozess für das erste Bearbeitungswerkzeug 42L.
Andere Form des Bearbeitungswerkzeugs zum Bearbeiten einer ersten alternativen Form
In dem vorstehend beschriebenen Beispiel ist der Fall des jeweiligen Schneidens der linken gefasten Zahnflanke 131 und der rechten gefasten Zahnflanke 132, die die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120 der Hülse 115 bilden, durch Verwenden von zwei Bearbeitungswerkzeugen 42 (dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42L und dem zweiten Bearbeitungswerkzeug 42R) beschrieben worden. Die linke gefaste Zahnflanke 131 und die rechte gefaste Zahnflanke 132 können auch durch Verwendung von einem Bearbeitungswerkzeug 42T in der gleichen Weise wie mit dem einen Bearbeitungswerkzeug 42 geschnitten werden, das die linke verjüngte Zahnflanke 121 und die rechte verjüngte Zahnflanke 122 schneiden kann (siehe 19A, 19B und 19C, die zu 16A, 16B und 16C korrespondieren).
Auch in dem Fall des Bearbeitungswerkzeugs 42T muss, in der gleichen Weise wie bei dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42L und dem zweiten Bearbeitungswerkzeug 42R, das Schneidblatt 42aT des Bearbeitungswerkzeugs 42T eine Form haben, die definitiv gestattet, dass die linke gefaste Zahnflanke 131 und die rechte gefaste Zahnflanke 132 ohne Eingreifen mit den benachbarten inneren Zähnen 115a geschnitten werden, während die inneren Zähne 115a geschnitten werden. Das Bearbeitungswerkzeug 42T hat eine Schneidkantenbreite von SaT, einen Torsionswinkel von βT, einen Zahnflankenabstand an der rechten gefasten Zahnflanke 132 von KT, einen Zahnflankenabstand an der linken gefasten Zahnflanke 131 von MT, einen Schnittwinkel, wenn die rechte gefaste Zahnflanke 132 geschnitten wird, von ϕtr, und einen Schnittwinkel, wenn die linke gefaste Zahnflanke 131 geschnitten wird, von ϕtf.
Das Entwerfen des Bearbeitungswerkzeugs 42T wird durch den Werkzeugentwurfsteil 102 des Steuergeräts 100 in dem gleichen Prozess durchgeführt, wie der Prozess, der in Verbindung mit 13 und 15 beschrieben ist, und somit wird eine detaillierte Beschreibung weggelassen. Der Prozess des Werkzeugzustandsberechnungsteils 103 bezüglich des Bearbeitungswerkzeugs 42T ist der gleiche wie der Prozess, der in Verbindung mit 3 beschrieben worden ist, und der Prozess des Bearbeitungssteuerungsteils 101 ist der gleiche wie der Prozess, der in Verbindung mit 4 beschrieben worden ist, mit Ausnahme des Punkts, dass ein Werkzeugaustausch nicht durchgeführt wird, und somit wird eine detaillierte Beschreibung weggelassen.
Bearbeitungswerkzeug zum Bearbeiten einer zweiten alternativen Form
Zuerst wird die zweite alternative Form beschrieben. In dem vorstehend beschriebenen Beispiel ist, wie in 21 dargestellt ist, der Synchronisierungsmechanismus 110 beschrieben worden, in dem das Hauptantriebszahnrad 116, das Kupplungszahnrad 117 und der Synchronring 118 an einer Seite der Hülse 115 angeordnet sind. Jedoch hat, wie in 37 gezeigt ist, ein Synchronisierungsmechanismus 110A Paare der Hauptantriebszahnräder 116, der Kupplungszahnräder 117 und der Synchronringe 118, die an beiden Seiten einer Hülse 115Z angeordnet sind. In 37 sind die gleichen Bauteile wie in 21 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine detaillierte Beschreibung wird weggelassen. Der Betrieb des Synchronisierungsmechanismus 110A, obwohl er eine Bewegung nach links und eine Bewegung nach rechts in 37 umfasst, ist der gleiche wie der Betrieb des Synchronisierungsmechanismus 110 in 21, und somit wird eine detaillierte Beschreibung weggelassen.
Der Synchronisierungsmechanismus 110A ist mit verjüngten Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitten 120B, 120F an den inneren Zähnen 115a der Hülse 115Z an einer Seite (nachstehend einfach als „eine Seite Db der Drehachse“ bezeichnet) und der anderen Seite (nachstehend einfach als „die andere Seite Df der Drehachse“ bezeichnet) von sich in der Richtung der Drehachse LL der Hülse 115Z angeordnet, und mit verjüngten Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitten 117c, 117c, die die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120B, 120F an die äußeren Zähne 117a, 117a der jeweiligen Kupplungszahnräder 117, wie in 38 und 39 dargestellt ist, verjüngungspassen, versehen, um ein Loslösen der äußeren Zähne 117a der Kupplungszahnräder 117 und der inneren Zähne 115a der Hülse 115Z während eines Fahrens zu verhindern.
In 39 sind nur die äußeren Zähne 117a des Kupplungszahnrads 117 an der Seite des Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitts 120F gezeigt. Die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120B, 120F in diesem Beispiel sind in einer Punktsymmetrieform mit Bezug auf einen virtuellen Punkt auf einer Mitte an einer oberen Fläche des inneren Zahns 115a in einer Richtung der Drehachse LL der Hülse 115Z ausgebildet. In der folgenden Beschreibung wird die Seitenfläche 115A des inneren Zahns 115a der Hülse 115Z an der linken Seite der Zeichnung als „linke Seitenfläche 115A“ bezeichnet und eine Seitenfläche 115B des inneren Zahns 115a der Hülse 115Z an der rechten Seite der Zeichnung wird als „rechte Seitenfläche 115B“ bezeichnet.
Die linke Seitenfläche 115A des inneren Zahns 115a der Hülse 115Z hat eine linke Zahnflanke 115b (die der „fünften Zahnflanke“ entspricht), eine Zahnflanke 121f (nachstehend als „sich an der anderen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 121f“ bezeichnet, die der „sechsten Zahnflanke“ entspricht), die an der linken Seitenfläche 115A an der anderen Seite Df der Drehachse vorgesehen ist, um einen von der linken Zahnflanke 115b unterschiedlichen Torsionswinkel zu haben, und eine Zahnflanke 122b (nachstehend als „eine sich an der einen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 122b“ bezeichnet, die einer „siebten Zahnflanke“ entspricht), die an der linken Seitenfläche 115A an der einen Seite Db der Drehachse vorgesehen ist, um einen von der linken Zahnflanke 115b unterschiedlichen Torsionswinkel zu haben.
Die rechte Seitenfläche 115B des inneren Zahns 115a der Hülse 115Z hat eine rechte Zahnflanke 115c (die der „achten Zahnflanke“ entspricht), eine Zahnflanke 121b (nachstehend als „sich an der einen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 121b“ bezeichnet, die einer „neunten Zahnflanke“ entspricht), die an der einen Seite Db der Drehachse der rechten Seitenfläche 115B vorgesehen ist, um einen von der rechten Zahnflanke 115c unterschiedlichen Torsionswinkel zu haben, und eine Zahnflanke 122b (nachstehend als „sich an der anderen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 122f“ bezeichnet, die einer „zehnten Zahnflanke“ entspricht), die an der rechten Seitenfläche 115B an der anderen Seite Df der Drehachse vorgesehen ist, um einen von der rechten Zahnflanke 115c unterschiedlichen Torsionswinkel zu haben.
In diesem Beispiel ist der Torsionswinkel der linken Zahnflanken 115b 0 Grad, und die Torsionswinkel der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 121f und der sich an der einen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 121b sind θf Grad. Der Torsionswinkel der rechten Zahnflanke 115c ist 0 Grad und die Torsionswinkel der sich an der einen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 122b und der sich an der anderen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 122f sind θb Grad. Die sich an der anderen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 121f und eine Zahnflanke 121af, die die sich an der anderen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 121f und die linke Zahnflanke 115b verbindet (nachstehend als „sich an der anderen Seite befindliche linke Nebenzahnflanke 121af“ bezeichnet), und die sich an der anderen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 122f und eine Zahnflanke 122af, die die sich an der anderen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 122f und die rechte Zahnflanke 115c verbindet (nachstehend als „sich an der anderen Seite befindliche rechte Nebenzahnflanke 122af“ bezeichnet), bilden den Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitt 120F.
Die sich an der einen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 122b und eine Zahnflanke 122ab, die die sich an der einen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 122b und die linke Zahnflanke 115b verbindet (nachstehend als „sich an der einen Seite befindliche linke Nebenzahnflanke 122ab“ bezeichnet), und die sich an der einen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 121b und eine Zahnflanke 121ab, die die sich an der einen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 121b und die rechte Zahnflanke 115c verbindet (nachstehend als „sich an der einen Seite befindliche rechte Nebenzahnflanke 121ab“ bezeichnet), bilden den Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitt 120B. Die Zahnradloslösungsverhinderung wird durch eine Verjüngungspassung beziehungsweise Konuspassung zwischen der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 121f und den Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitten 117c und auch durch eine Verjüngungspassung beziehungsweise Konuspassung zwischen der sich an der einen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 121b und dem Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitt 117c erreicht.
Hier können die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120B, 120F durch Schneiden der inneren Zähne 115a der Hülse 115Z, die durch Räumen oder Zahnradformen ausgebildet sind, mit zwei Bearbeitungswerkzeugen ausgebildet werden. Jedoch ist eine positionale Ausrichtung jedes Mal dann, wenn das Werkzeug ausgetauscht wird, und für jedes Werkzeug erfordert, was zu einer verlängerten Bearbeitungszeit und einer geringeren Bearbeitungsgenauigkeit führen kann. Deshalb ist die vorstehend beschriebene Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 gestaltet, um zuerst die inneren Zähne 115a der Hülse 115Z durch Räumen, Zahnradformen oder dergleichen auszubilden und dann die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120F, 120B an den inneren Zähnen 115a der Hülse 115Z jeweils durch Schneiden mittels eines Bearbeitungswerkzeugs 42 auszubilden, das zwei Schneidblätter (ein erstes Schneidblatt 42af, ein zweites Schneidblatt 42ab, siehe 29B) hat, die später beschrieben werden.
Mit anderen Worten gesagt werden die Hülse 115Z, die die inneren Zähne 115a hat, die an dieser ausgebildet sind, und das Bearbeitungswerkzeug 42 synchron gedreht, und das erste Schneidblatt 42af des Bearbeitungswerkzeugs 42 wird von der anderen Seite Df der Drehachse zu der einen Seite Db der Drehachse in der Richtung der Drehachse Lw des Werkstücks W voranbewegt, um den Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitt 120F zu schneiden und auszubilden, während das zweite Schneidblatt 42ab des Bearbeitungswerkzeugs 42 von der einen Seite Db der Drehachse zu der anderen Seite Df der Drehachse in der Richtung der Drehachse Lw des Werkstücks W voranbewegt wird, um den Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitt 120B zu schneiden und auszubilden. Demzufolge ist die positionale Ausrichtung nicht jedes Mal dann, wenn das Werkzeug ausgetauscht wird, und nicht für jedes Werkzeug erfordert, so dass die Bearbeitungszeit, die für die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120F, 120B erfordert ist, im Vergleich zum Stand der Technik verringert ist und die Bearbeitungsgenauigkeit der Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120F, 120B im Vergleich zum Stand der Technik verbessert ist.
Das Bearbeitungswerkzeug 42 wird nun beschrieben. Wie in 29A und 29B dargestellt ist, hat das Bearbeitungswerkzeug 42 das erste Werkzeug 42F, das zweite Werkzeug 42B und den Bund 44, der zwischen dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42F und dem zweiten Werkzeug 42B gehalten wird, und in diesem Beispiel haben das erste Bearbeitungswerkzeug 42F und das zweite Werkzeug 42B die gleiche Form. Das Bearbeitungswerkzeug 42 hat das erste Werkzeug 42F, das so angeordnet ist, dass eine Spanfläche 42cf des ersten Schneidblatts 42af des ersten Werkzeugs 42F einer Seite des Bearbeitungswerkzeugs 42 in der Richtung der Werkzeugachse (Drehachse) L zugewandt ist, und das zweite Werkzeug 42B, das so angeordnet ist, dass eine Spanfläche 42cb des zweiten Schneidblatts 42ab des zweiten Werkzeugs 42B der anderen Seite des Bearbeitungswerkzeugs 42 in der Richtung der Werkzeugachse L zugewandt ist, und den Bund 44, der zwischen dem ersten Werkzeug 42F und dem zweiten Werkzeug 42B angeordnet ist.
Wie in 29A dargestellt ist, hat das erste Schneidblatt 42af (das zweite Schneidblatt 42ab) aus Sicht auf das Bearbeitungswerkzeug 42 von der Seite der Werkzeugendfläche 42M des ersten Werkzeugs 42F in der Richtung der Werkzeugachse L in diesem Beispiel dieselbe Form wie die Evolventenkurve. Wie in 29B dargestellt ist, haben das erste Schneidblatt 42af des ersten Werkzeugs 42F und das zweite Schneidblatt 42ab des zweiten Werkzeugs 42B einen Neigungswinkel, der um einen Winkel γ mit Bezug auf eine Ebene senkrecht zu der Werkzeugachse L geneigt ist, an der Seite der Werkzeugendfläche 42M, und einen vorderen Freiwinkel, der um einen Winkel δ mit Bezug auf eine gerade Linie parallel zu der Werkzeugachse L geneigt ist, an einer Seite einer Werkzeugumfangsfläche 42N. Wie in 29C dargestellt ist, haben Blattspuren 42bf (42bb) des ersten Schneidblatts 42af (des zweiten Schneidblatts 42ab) einen Torsionswinkel, der um einen Winkel β mit Bezug auf eine gerade Linie parallel zu der Werkzeugachse L geneigt ist.
Wie in 30 dargestellt ist, ist der Bund 44 in einer zylindrischen Form ausgebildet und beide Endflächen des Bunds 44 sind jeweils mit zwei quaderförmigen Rastpassfedern 44a versehen, die sich in der Radialrichtung in Abständen von 180 Grad erstrecken. Wie in 31 dargestellt wird, wenn das Bearbeitungswerkzeug 42 an dem Werkzeughalter 45 montiert wird, wird das zweite Werkzeug 42B an die Werkzeugmontageachse 45a an der distalen Seite eines Werkzeughalters 45 gepasst, wobei das zweite Schneidblatt 42ab in Richtung zu der Seite des Hauptkörpers 45b des Werkzeughalters 45 zugewandt ist, und dann wird der Bund 44 eingesetzt.
Im Anschluss wird das erste Werkzeug 42F eingesetzt, wobei das erste Schneidblatt 42af einer distalen Endseite (Außenseite) der Werkzeugmontageachse 45a zugewandt ist, und schließlich wird ein Bolzen mit einer Distanzscheibe 45d in einem Schraubenloch 45c befestigt, das an einem distalen Ende der Werkzeugmontageachse 45a vorgesehen ist. Zu dieser Zeit werden die jeweiligen Passfedern 44a des Bunds 44 in Passfedernuten 42ef, die an dem Wellenabschnitt 42df des ersten Werkzeugs 42F vorgesehen sind, und in die Passfedernuten 42eb gepasst, die an dem Wellenabschnitt 42db des zweiten Werkzeugs 42B vorgesehen sind. Demzufolge ist ein Drehen des ersten Schneidblatts 42af des ersten Werkzeugs 42F und des zweiten Schneidblatts 42ab des zweiten Werkzeugs 42B in der gleichen Phase gestattet.
Der Werkzeughalter 45, der das Bearbeitungswerkzeug 42 hat, das an diesem montiert ist, wird in einen Werkzeugbevorrater der automatischen Werkzeugaustauschvorrichtung aufgenommen, wird aus dem Werkzeugbevorrater mit einem Werkzeugaustauscharm der automatischen Werkzeugaustauschvorrichtung herausgenommen und wird an der Drehhauptspindel 40 angebracht, bevor ein Bearbeiten beginnt. Zu dieser Zeit sind Passfedern 45e, die an dem Werkzeughalter 45 vorgesehen sind, in Passfedernuten 40a gepasst, die an der Drehhauptspindel 40 vorgesehen sind. Obwohl die Passfedern 45e des Werkzeughalters 45 locker in die Passfedernuten 40a der Drehhauptspindel 40 gepasst sind, verschwindet die Lockerheit durch Drehen der Drehhauptspindel 40, während der Werkzeughalter 45, an dem das Bearbeitungswerkzeug 42 angebracht ist, mit dem Werkzeugaustauscharm gehalten wird, so dass die Drehphase des Bearbeitungswerkzeugs 42 mit Bezug auf die Drehhauptspindel 40 festgelegt wird. Im Anschluss wird der Werkzeughalter 45 durch die Drehhauptspindel 40 geklemmt und ein Halten durch den Werkzeugaustauscharm wird gelöst.
Hier umfassen Beispiele von Verfahren, die zum Schneiden der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanken 121f (der sich an der einen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanken 121b) und der sich an der anderen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanken 122f (der sich an der einen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanken 122b) mit unterschiedlichen Torsionswinkeln mit dem ersten Werkzeug 42F (dem zweiten Werkzeug 42B) heranzuziehen sind, ein Verfahren des Verwendens eines Bearbeitungswerkzeugs 42, das erste Schneidblätter 42af (zweite Schneidblätter 42ab) hat, die eine rechte Blattfläche und eine linke Blattfläche mit verschiedenen Torsionswinkeln haben, und ein Verfahren des Verwendens des Bearbeitungswerkzeugs 42, das erste Schneidblätter 42af (zweite Schneidblätter 42ab) hat, die eine linke Blattfläche und eine rechte Blattfläche mit dem gleichen Torsionswinkel haben.
In diesem Beispiel wird ein Fall beschrieben, in dem das Bearbeitungswerkzeug 42, das die ersten Schneidblätter 42af (die zweiten Schneidblätter 42ab) hat, die die linke Blattfläche und die rechte Blattfläche mit dem gleichen Torsionswinkel haben, zum Schneiden verwendet wird. In diesem Fall müssen der Schnittwinkel ϕf des ersten Werkzeugs 42F (des zweiten Werkzeugs 42B) zum Schneiden der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 121f (der sich an der einen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 121b) und der Schnittwinkel ϕb des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F (des zweiten Werkzeugs 42B) zum Schneiden der sich an der anderen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 122f (der sich an der einen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 122b) unterschieden werden.
Das erste Werkzeug 42F und das zweite Werkzeug 42B können unter Verwendung eines vorstehend beschriebenen Ausdrucks (1) - (10) (die Suffixe sind verschieden) entworfen werden, so dass eine detaillierte Beschreibung weggelassen wird. Wie soweit beschrieben worden ist und wie in 32 dargestellt ist, sind das erste Werkzeug 42F und das zweite Werkzeug 42B so entworfen, dass die Blattspuren 42bf des ersten Schneidblatts 42af und die Blattspuren 42bb des zweiten Schneidblatts 42ab einen Torsionswinkel β haben, der von unten links nach oben rechts aus Sicht auf die Werkzeugendfläche 42M nach unten in der Zeichnung von einer Richtung senkrecht zu der Werkzeugachse L geneigt ist.
Entwürfe des ersten Werkzeugs 42F und des zweiten Werkzeugs 42B des Bearbeitungswerkzeugs 42 werden durch den Werkzeugentwurfsteil 102 des Steuergeräts 100 durchgeführt, ein Festlegen des Werkzeugzustands des Bearbeitungswerkzeugs 42 wird durch den Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 durchgeführt, und ein Schneiden mit dem Bearbeitungswerkzeug 42 wird durch den Bearbeitungssteuerungsteil 101 durchgeführt. Da der Prozess, der durch den Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 durchzuführen ist, der gleiche ist wie bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel, wird eine detaillierte Beschreibung weggelassen und der Prozess, der durch den Werkzeugentwurfsteil 102 durchzuführen ist, und der Prozess, der durch den Bearbeitungssteuerungsteil 101 durchzuführen ist, werden in der folgenden Beschreibung beschrieben.
Prozess, der durch den Werkzeugentwurfsteil des Steuergeräts durchzuführen ist
Im Anschluss wird ein Entwurfsprozess, der durch den Werkzeugentwurfsteil 102 des Steuergeräts 100 an dem ersten Werkzeug 42F durchzuführen ist, mit Bezug auf 27, 33A, 33B, 33C und 33D beschrieben. Ein Entwurf des zweiten Werkzeugs 42B ist derselbe wie ein Entwurf des ersten Werkzeugs 42F, und somit wird eine Beschreibung weggelassen. Es sei angemerkt, dass angenommen wird, dass Daten betreffend die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120F, das heißt der Torsionswinkel θf und die Zahnflankenlinienlänge ff der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 121f, die Zahnflankenlinienlänge gf und der Zahnflankenabstand Hf der sich an der anderen Seite befindlichen linken Nebenzahnflanke 121af, der Torsionswinkel θb und die Zahnflankenlinienlänge fr der sich an der anderen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 122f, und die Zahnflankenlinienlänge gr und der Zahnflankenabstand Hr der sich an der anderen Seite befindlichen rechten Nebenzahnflanke 122af, im Voraus in dem Speicher 104 gespeichert sind. Darüber hinaus wird angenommen, dass Daten betreffend das erste Werkzeug 42F, wie die Anzahl von Blättern Z, der Schneidkantenkreisdurchmesser da, der Referenzkreisdurchmesser d, die Zahnkopfhöhe ha, der Modul m, der Profilverschiebungskoeffizient λ, der Druckwinkel α, der vordere Druckwinkel αt und der Schneidkantendruckwinkel αa, im Voraus in dem Speicher 104 gespeichert sind.
Der Werkzeugentwurfsteil 102 des Steuergeräts 100 lädt den Torsionswinkel θf der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 121f aus dem Speicher 104 (Schritt S61 in 27). Dann erhält der Werkzeugentwurfsteil 102 eine Differenz zwischen dem Schnittwinkel ϕf des Bearbeitungswerkzeugs 42, der durch eine Bedienperson eingegeben wird, wenn die sich an der anderen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 121f geschnitten wird, und einem geladenen Torsionswinkel θf der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 121f als einen Torsionswinkel β der Blattspuren 42bf des ersten Schneidblatts 42af des ersten Werkzeugs 42F (Schritt S62 in 27).
Der Werkzeugentwurfsteil 102 lädt die Anzahl von Blättern Z oder dergleichen des ersten Werkzeugs 42F aus dem Speicher 104 und erhält die Schneidkantenbreite Sa und die Blattdicke Ta des ersten Schneidblatts 42af auf der Basis der Anzahl von Blättern Z oder dergleichen des geladenen ersten Werkzeugs 42F und des Torsionswinkels β der Blattspuren 42bf des ersten Schneidblatts 42af (Schritt S63 in 27). Der Werkzeugentwurfsteil 102 liest die Zahnflankenlinienlänge gf der sich an der anderen Seite befindlichen linken Nebenzahnflanke 121af aus dem Speicher 104 aus und bestimmt, ob die erhaltene Schneidkantenbreite Sa des ersten Schneidblatts 42af größer ist als die Zahnflankenlinienlänge gf der sich an der anderen Seite befindlichen linken Nebenzahnflanke 121af (Schritt S64 in 27).
Wenn die erhaltene Schneidkantenbreite Sa des ersten Schneidblatts 42af gleich wie oder kleiner ist als die Zahnflankenlinienlänge gf der sich an der anderen Seite befindlichen linken Nebenzahnflanke 121af, kehrt der Werkzeugentwurfsteil 102 zu Schritt S62 zurück und wiederholt den vorstehend beschriebenen Prozess. Wenn im Gegensatz dazu die Schneidkantenbreite Sa des ersten Schneidblatts 42af auf eine Breite erhöht ist, die größer ist als die Zahnflankenlinienlänge gf der sich an der anderen Seite befindlichen linken Nebenzahnflanke 121af, liest der Werkzeugentwurfsteil 102 den Zahnflankenabstand Hf aus dem Speicher 104 aus und bestimmt, ob die erhaltene Blattdicke Ta des ersten Schneidblatts 42af kleiner ist als der Zahnflankenabstand Hf an der Seite der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 121f oder nicht (Schritt S65 in 27).
Wenn die erhaltene Blattdicke Ta des ersten Schneidblatts 42af gleich wie oder größer als der Zahnflankenabstand Hf an der Seite der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 121f ist, kehrt der Werkzeugentwurfsteil 102 zu Schritt S62 zurück und wiederholt den vorstehend beschriebenen Prozess. Wenn im Gegensatz dazu die Blattdicke Ta des ersten Schneidblatts 42af kleiner wird als der Zahnflankenabstand Hf an der Seite der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 121f, liest der Werkzeugentwurfsteil 102 einen Torsionswinkel θb der sich an der anderen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 122f aus dem Speicher 104 aus (Schritt S66 in 27). Dann erhält der Werkzeugentwurfsteil 102 eine Differenz zwischen dem Torsionswinkel β der Blattspuren 42bf des ersten Schneidblatts 42af des ersten Werkzeugs 42F, der in Schritt S2 erhalten wird, und dem geladenen Torsionswinkel θb der sich an der anderen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 122f als einen Schnittwinkel ϕb des Bearbeitungswerkzeugs 42, wenn die sich an der anderen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 122f geschnitten wird (Schritt S67 in 27).
Der Werkzeugentwurfsteil 102 liest die Zahnflankenlinienlänge gr der sich an der anderen Seite befindlichen rechten Nebenzahnflanke 122af aus dem Speicher 104 aus und bestimmt, ob die erhaltene Schneidkantenbreite Sa des ersten Schneidblatts 42af, die in Schritt S33 erhalten wird, größer ist als die Zahnflankenlinienlänge gr der sich an der anderen Seite befindlichen rechten Nebenzahnflanke 122af (Schritt S68 in 27). Wenn die erhaltene Schneidkantenbreite Sa gleich wie oder kleiner als die Zahnflankenlinienlänge gr der sich an der anderen Seite befindlichen rechten Nebenzahnflanke 122af ist, kehrt der Werkzeugentwurfsteil 102 zu Schritt S62 zurück und wiederholt den vorstehend beschriebenen Prozess. Wenn im Gegensatz dazu die Schneidkantenbreite Sa auf eine Breite erhöht ist, die größer ist als die Zahnflankenlinienlänge gr der sich an der anderen Seite befindlichen rechten Nebenzahnflanke 122af, liest der Werkzeugentwurfsteil 102 den Zahnflankenabstand Hr aus dem Speicher 104 aus und bestimmt, ob die erhaltene Blattdicke Ta kleiner ist als der Zahnflankenabstand Hr an der Seite der sich an der anderen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 122f oder nicht (Schritt S69 in 27).
Wenn die Blattdicke Ta gleich wie oder größer als der Zahnflankenabstand Hr an der Seite der sich an der anderen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 122f ist, kehrt der Werkzeugentwurfsteil 102 zu Schritt S62 zurück und wiederholt den vorstehend beschriebenen Prozess. Wenn im Gegensatz dazu die Blattdicke Ta auf eine Dicke verringert ist, die kleiner ist als der Zahnflankenabstand Hr an der sich an der anderen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 122f, bestimmt der Werkzeugentwurfsteil 102 die Form des ersten Werkzeugs 42F auf der Basis des erhaltenen Torsionswinkels β der Blattspuren 42bf des ersten Schneidblatts 42af (Schritt S70 in 27), speichert die bestimmten Formdaten des ersten Werkzeugs 42F in dem Speicher 104 (Schritt S71 in 27) und beendet den gesamten Prozess. Demzufolge wird das erste Werkzeug 42F entworfen, das das optimale erste Schneidblatt 42af hat (das zweite Werkzeug 42B, das das zweite Schneidblatt 42ab hat).
Prozess, der durch den Bearbeitungssteuerungsteil des Steuergeräts durchzuführen ist
Mit Bezug auf 28A und 28B wird nun der Prozess beschrieben, der durch den Bearbeitungssteuerungsteil 101 des Steuergeräts 100 durchzuführen ist. Es wird hier angenommen, dass eine Bedienperson das erste Werkzeug 42F und das zweite Werkzeug 42B auf der Basis der jeweiligen Formdaten des ersten Werkzeugs 42F und des zweiten Werkzeugs 42B, die von dem Werkzeugentwurfsteil 102 entworfen sind, herstellt, diese an dem Werkzeughalter 45 montiert und diese in dem Werkzeugbevorrater der automatischen Werkzeugaustauschvorrichtung der Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 unterbringt. Es wird auch angenommen, dass die Hülse 115Z an dem Werkstückhalter 80 der Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 montiert ist und dass die inneren Zähne 115a durch Drehen, Räumen oder dergleichen ausgebildet werden.
Der Bearbeitungssteuerungsteil 101 des Steuergeräts 100 tauscht das Bearbeitungswerkzeug des vorherigen Bearbeitungsschritts (Drehen oder Räumen, etc.) mit dem Bearbeitungswerkzeug 42 mit der automatischen Werkzeugaustauschvorrichtung aus (Schritt S81 in 28A). Dann platziert der Bearbeitungssteuerungsteil 101 das Bearbeitungswerkzeug 42 und die Hülse 115Z so, dass ein Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeugs 42 zum Bearbeiten der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 121f der Hülse 115Z, der durch den Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 erhalten wird, erreicht wird (Schritt S82 in 28A). Im Speziellen sind, wie in 33B dargestellt ist, das Bearbeitungswerkzeug 42 und die Hülse 115Z so angeordnet, dass das erste Werkzeug 42F des Bearbeitungswerkzeugs 42, das durch die Drehhauptspindel 40 gehalten wird, der Hülse 115Z zugewandt ist, die durch den Werkstückhalter 80 gehalten wird, und dass das Bearbeitungswerkzeug 42 bei einer axialen Position (beispielsweise Versatzbetrag 0) und einem Schnittwinkel ϕf, der durch das Bearbeitungswerkzeug 42 heranzuziehen ist, wenn die sich an der anderen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 121f ausgebildet wird, platziert ist, die durch den Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 erhalten werden.
Der Bearbeitungssteuerungsteil 101 bewegt das Bearbeitungswerkzeug 42 in die Richtung der Drehachse Lw der Hülse 115Z voran, so dass sich die Seite des ersten Werkzeugs 42F in Richtung zu der Hülse 115Z bewegt, während das Bearbeitungswerkzeug 42 synchron mit der Hülse 115Z gedreht wird, und den inneren Zahn 115a schneidet, um die sich an der anderen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 121f einschließlich der sich an der anderen Seite befindlichen linken Nebenzahnflanke 121af an dem inneren Zahn 115a auszubilden (Schritt S83 in 28A).
Mit anderen Worten gesagt bildet, wie in 34A bis 34C dargestellt ist, das erste Werkzeug 43F die sich an der anderen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 121f einschließlich der sich an der anderen Seite befindlichen linken Nebenzahnflanke 121af an den inneren Zähnen 115a durch einen einmaligen oder mehrmaligen Schneidbetrieb in der Richtung der Drehachse Lw der Hülse 115Z aus. Das erste Werkzeug 42F zu dieser Zeit muss einen Voranbewegungsbetrieb und einen Zurückbewegungsbetrieb in der entgegengesetzten Richtung von dem Voranbewegungsbetrieb durchführen. Wie in 34C dargestellt ist, ist jedoch der Umkehrbetrieb mit einer Trägheitskraft verknüpft. Deshalb endet der Voranbewegungsbetrieb des ersten Werkzeugs 42F an einem Punkt Q, der um einen vorbestimmten Betrag kürzer ist als die Zahnflankenlinienlänge ff der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 121f, die die sich an der anderen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 121f einschließlich der sich an der anderen Seite befindlichen linken Nebenzahnflanke 121af ausbilden kann, und wechselt zu dem Zurückbewegungsbetrieb. Der Voranbewegungsendpunkt Q kann durch Messung mit einem Sensor oder dergleichen erhalten werden. Falls jedoch der Voranbewegungsbetrag ausreichend genau mit Bezug auf die erforderte Bearbeitungsgenauigkeit ist, ist eine Messung nicht notwendig und ein Punkt Q kann durch den Voranbewegungsbetrag eingestellt werden. Mit anderen Worten gesagt wird eine genaue Bearbeitung durch eine Schneidarbeit erreicht, während der Voranbewegungsbetrag so eingestellt wird, dass eine Bearbeitung bis zu dem Punkt Q gewährleistet wird.
Dann, wenn ein Schneiden der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 121f abgeschlossen ist (Schritt S84 in 28A), platziert der Bearbeitungssteuerungsteil 101 das Bearbeitungswerkzeug 42 und die Hülse 115Z so, dass ein Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeugs 42 zum Bearbeiten der sich an der anderen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 122f der Hülse 115Z, der durch den Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 erhalten wird, erreicht wird (Schritt S85 in 28A). Im Speziellen werden, wie in 33D dargestellt ist, das Bearbeitungswerkzeug 42 und die Hülse 115Z so angeordnet, dass das erste Werkzeug 42F des Bearbeitungswerkzeugs 42, das durch die Drehhauptspindel 40 gehalten wird, der Hülse 115Z zugewandt ist, die durch den Werkstückhalter 80 gehalten ist, und dass das Bearbeitungswerkzeug 42 bei einer axialen Position (beispielsweise Versatzbetrag 0) und bei einem Schnittwinkel ϕb, der durch das Bearbeitungswerkzeug 42 heranzuziehen ist, wenn die sich an der anderen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 122f ausgebildet wird, platziert ist, die durch den Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 erhalten werden.
Der Bearbeitungssteuerungsteil 101 bewegt das Bearbeitungswerkzeug 42 in die Richtung der Drehachse Lw der Hülse 115Z so voran, dass sich die Seite des ersten Werkzeugs 42F in Richtung zu der Hülse 115Z bewegt, während das Bearbeitungswerkzeug 42 synchron mit der Hülse 115Z gedreht wird, und schneidet den inneren Zahn 115a, um die sich an der anderen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 122f einschließlich der sich an der anderen Seite befindlichen rechten Nebenzahnflanke 122af an dem inneren Zahn 115a auszubilden (Schritt S86 in 28A).
Wenn das Schneiden der sich an der anderen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 122f abgeschlossen ist (Schritt S87 in 28A), bestimmt der Bearbeitungssteuerungsteil 101, ob ein Bearbeiten des Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitts 120B an einer Seite der Hülse 115Z abgeschlossen ist oder nicht (Schritt S88 in 28A). Wenn der Bearbeitungssteuerungsteil 101 bestimmt, dass ein Bearbeiten des Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitts 120B an einer Seite der Hülse 115Z abgeschossen ist, beendet der Bearbeitungssteuerungsteil 101 alle Prozesse. Wenn im Gegensatz dazu der Bearbeitungssteuerungsteil 101 bestimmt, dass ein Bearbeiten des Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitts 120B an einer Seite der Hülse 115Z nicht abgeschlossen ist, bewegt der Bearbeitungssteuerungsteil 101 das Bearbeitungswerkzeug 42 in die Richtung der Drehachse Lw der Hülse 115Z voran, um durch den Innenumfang der Hülse 115Z hindurchzugehen (Schritt S89 in 28A), und der Ablauf geht zu Schritt S90 in 28B.
Dann platziert der Bearbeitungssteuerungsteil 101 das Bearbeitungswerkzeug 42 und die Hülse 115Z so, dass ein Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeugs 42 zum Bearbeiten der sich an der einen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 121b der Hülse 115Z, der durch den Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 erhalten wird, erreicht wird (Schritt S90 in 28B). Im Speziellen werden, wie in 35A dargestellt ist, das Bearbeitungswerkzeug 42 und die Hülse 115Z so angeordnet, dass das zweite Werkzeug 42B des Bearbeitungswerkzeugs 42, das durch die Drehhauptspindel 40 gehalten wird, der Hülse 115Z zugewandt ist, die durch den Werkstückhalter 80 gehalten wird, und dass das Bearbeitungswerkzeug 42 bei einer axialen Position (beispielsweise Versatzbetrag 0) und einem Schnittwinkel ϕf, der durch das Bearbeitungswerkzeug 42 heranzuziehen ist, wenn die sich an einer Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 121b ausgebildet wird, platziert ist, die durch den Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 erhalten werden.
Der Bearbeitungssteuerungsteil 101 bewegt das Bearbeitungswerkzeug 42 in der Richtung der Drehachse Lw der Hülse 115Z so zurück, dass sich die Seite des zweiten Werkzeugs 42B in Richtung zu der Hülse 115Z bewegt, während das Bearbeitungswerkzeug 42 synchron mit der Hülse 115Z gedreht wird, und schneidet den inneren Zahn 115a, um die sich an der einen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 121b einschließlich der sich an der einen Seite befindlichen rechten Nebenzahnflanke 121ab an dem inneren Zahn 115a auszubilden (Schritt S91 in 28B).
Mit anderen Worten gesagt bildet das zweite Werkzeug 42B, wie in 36A bis 36C dargestellt ist, die sich an der einen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 121b einschließlich der sich an der einen Seite befindlichen rechten Nebenzahnflanke 121ab an den inneren Zähnen 115a durch einen einmaligen oder mehrmaligen Schneidbetrieb in der Richtung der Drehachse Lw der Hülse 115Z aus. Das zweite Werkzeug 42B zu dieser Zeit muss einen Zurückkbewegungsbetrieb und einen Voranbewegungsbetrieb durchführen. Wie jedoch in 36C dargestellt ist, ist der Umkehrbetrieb mit einer Trägheitskraft verknüpft. Deshalb endet der Zurückbewegungsbetrieb des zweiten Werkzeugs 42B an einem Punkt R, der um einen vorbestimmten Betrag kürzer ist als die Zahnflankenlinienlänge ff der sich an der einen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 121b, und der die sich an der einen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 121b einschließlich der sich an der einen Seite befindlichen rechten Nebenzahnflanke 121ab ausbilden kann, und wechselt in den Voranbewegungsbetrieb. Der Zurückbewegungsendpunkt R kann durch Messung mit einem Sensor oder dergleichen erhalten werden. Falls jedoch der Voranbewegungsbetrag ausreichend genau mit Bezug auf die erforderte Bearbeitungsgenauigkeit ist, ist eine Messung nicht notwendig, und ein Punkt R kann durch den Voranbewegungsbetrag eingestellt werden. Mit anderen Worten gesagt wird eine genaue Bearbeitung durch eine Schneidarbeit erreicht, während der Voranbewegungsbetrag so eingestellt wird, dass eine Bearbeitung bis zu dem Punkt R gewährleistet wird.
Dann, wenn ein Schneiden der sich an der einen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 121b abgeschlossen ist (Schritt S92 in 28B), platziert der Bearbeitungssteuerungsteil 101 das Bearbeitungswerkzeug 42 und die Hülse 115Z so, dass ein Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeugs 42 zum Bearbeiten der sich an der einen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 122b der Hülse 115Z, der durch den Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 erhalten wird, erreicht wird (Schritt S93 in 28B). Im Speziellen werden, wie in 35B dargestellt ist, das Bearbeitungswerkzeug 42 und die Hülse 115Z so angeordnet, dass das zweite Werkzeug 42B des Bearbeitungswerkzeugs 42, das durch die Drehhauptspindel 40 gehalten wird, der Hülse 115Z zugewandt ist, die durch den Werkstückhalter 80 gehalten wird, und dass das Bearbeitungswerkzeug 42 bei einer axialen Position (beispielsweise Versatzbetrag 0) und bei einem Schnittwinkel ϕb, der durch das Bearbeitungswerkzeug 42 heranzuziehen ist, wenn die sich an der einen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 122b ausgebildet wird, platziert ist, die durch den Werkzeugzustandsberechnungsteil 103 erhalten werden.
Der Bearbeitungssteuerungsteil 101 bewegt das Bearbeitungswerkzeug 42 in der Richtung der Drehachse Lw der Hülse 115Z so zurück, dass sich die Seite des zweiten Werkzeugs 42B in Richtung zu der Hülse 115Z bewegt, während das Bearbeitungswerkzeug 42 synchron mit der Hülse 115Z gedreht wird, und schneidet den inneren Zahn 115a, um die sich an der einen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 122b einschließlich der sich an der einen Seite befindlichen linken Nebenzahnflanke 122ab an dem inneren Zahn 115a auszubilden (Schritt S94 in 28B). Wenn das Schneiden der sich an der einen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 122b abgeschlossen ist (Schritt S95 in 28B), bestimmt der Bearbeitungssteuerungsteil 101, ob ein Bearbeiten des Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitts 120F an der anderen Seite der Hülse 115Z abgeschlossen ist oder nicht (Schritt S96 in 28B).
Wenn im Gegensatz dazu der Bearbeitungssteuerungsteil 101 bestimmt, dass eine Bearbeitung des Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitts 120F an der anderen Seite der Hülse 115Z nicht abgeschlossen ist, bewegt der Bearbeitungssteuerungsteil 101 das Bearbeitungswerkzeug 42 in die Richtung der Drehachse Lw der Hülse 115Z voran, um durch den Innenumfang der Hülse 115Z hindurchzugehen (Schritt S97 von 28B), und dann geht der Ablauf zu Schritt S82 in 28A. Wenn im Gegensatz dazu der Bearbeitungssteuerungsteil 101 bestimmt, dass eine Bearbeitung des Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitts 120F an der anderen Seite der Hülse 115Z abgeschlossen ist, beendet der Bearbeitungssteuerungsteil 101 alle Prozesse.
Weiteres
In den vorstehend beschriebenen Beispielen ist der Fall beschrieben worden, in dem die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120 an den bereits bearbeiteten inneren Zähnen 115a der Hülse 115, 115Z durch Schneiden mittels der Bearbeitungswerkzeuge 42F, 42G, 42 ausgebildet werden. Jedoch können die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120 durch Rohbearbeiten der bereits bearbeiteten inneren Zähen 115a der Hülse 115, 115Z durch Rollen, während ein Endbearbeitungsaufmaß zurückgelassen wird, und anschließendes Endbearbeiten durch Schneiden des Endbearbeitungsaufmaßes mit den Bearbeitungswerkzeugen 42F, 42G, 42 ausgebildet werden. Das Gleiche gilt für die Bearbeitungswerkzeuge 42L, 42R, 42T.
In diesem Fall werden, wie in 20 dargestellt ist, Grate v um die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120 herum ausgebildet, die durch Rollen ausgebildet sind, aber die Grate v können zusammen mit dem Endbearbeitungsaufmaß w (Abschnitte außerhalb von Strichpunktlinien in der Zeichnung) durch eine Endbearbeitungsarbeit mittels der Bearbeitungswerkzeuge 42F, 42G, 42 entfernt werden. Deshalb können die Bearbeitungswerkzeuge 42F, 42G, 42 die linke verjüngte Zahnflanke 121 einschließlich der linken Nebenzahnflanke 121a und die rechte verjüngte Zahnflanke 122 einschließlich der rechten Nebenzahnflanke 122a mit einem hohen Genauigkeitsgrad schneiden. Das Gleiche gilt für die Bearbeitungswerkzeuge 42L, 42R, 42T. Das Gleiche gilt für die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120F, 120B.
In dem vorstehend beschriebenen Beispiel ist der Fall beschrieben worden, in dem die inneren Zähne 115a der Hülsen 115, 115Z durch Räumen, Zahnradformen oder dergleichen ausgebildet werden. Jedoch können alle inneren Zähne 115a der Hülsen 115, 115Z und die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120, 120F, 120B durch Schneiden mittels der Bearbeitungswerkzeuge 42F, 42G, 42 ausgebildet werden. Das Gleiche gilt für die Bearbeitungswerkzeuge 42L, 42R, 42T. Obwohl der Fall des Bearbeitens der inneren Zähne beschrieben worden ist, ist ein Bearbeiten von äußeren Zähnen auch möglich.
Obwohl das Werkstück als die Hülsen 115, 115Z des Synchronisierungsmechanismus 110, 110A beschrieben worden ist, kann das Werkstück auch solch ein Bauteil sein, das Zähne für einen Eingriff hat, wie Zahnräder, oder solch ein Bauteil sein, das eine zylindrische Form oder eine Scheibenform haben, und eine Vielzahl von Zahnflanken (eine Vielzahl von verschiedenen Zahnspuren (Zahnformen (Zahnköpfe, Zahnfüße)) können an einem oder beiden von einem Innenumfang (innere Zähne) und einem Außenumfang (äußere Zähne) bearbeitet werden. Sich kontinuierlich ändernde Zahnspuren, die Zahnformen (Zahnköpfe, Zahnfüße) wie Balligkeit und Hinterdrehen, können auch in der gleichen Weise bearbeitet werden, und ein optimaler (guter Zustand) Eingriff wird erreicht.
In den vorstehend beschriebenen Beispielen werden das erste Werkzeug 42F und das zweite Werkzeug 42B separat ausgebildet, und der Bund 44 wird zwischen dem ersten Werkzeug 42F und dem zweiten Werkzeug 42B gehalten, um das Bearbeitungswerkzeug 42 zu bilden. Jedoch ist das Bearbeitungswerkzeug 42, das das erste Schneidblatt 42af und das zweite Schneidblatt 42ab als ein vereinigtes Bearbeitungswerkzeug 42 hat, auch anwendbar. Demzufolge ist die Montage des Bearbeitungswerkzeugs 42 an dem Werkzeughalter 45 erleichtert.
In dem vorstehend beschriebenen Beispiel kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1, die ein Fünf-Achsen-Bearbeitungszentrum ist, die Hülsen 115, 115Z um die A-Achse drehen. Im Gegensatz dazu kann das Fünf-Achsen-Bearbeitungszentrum gestaltet sein, um die Bearbeitungswerkzeuge 42F, 42R, 42, 42L, 42R, 42T um die A-Achse als ein vertikales Bearbeitungszentrum drehen zu können. Obwohl der Fall des Anwendens der Erfindung auf das Bearbeitungszentrum beschrieben worden ist, gilt das Gleiche für eine Maschine, die für eine Zahnradbearbeitung spezifisch ist.
Vorteilhafte Wirkung des Ausführungsbeispiels
Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 dieses Ausführungsbeispiels ist die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1, die ein Bearbeitungswerkzeug 42F (42G, 42, 42L, 42R, 42T) hat, das zum Bearbeiten eines Zahnrads zu verwenden ist, wobei das Bearbeitungswerkzeug 42F (42G, 42, 42L, 42R, 42T) eine Drehachse L hat, die mit Bezug auf eine Drehachse Lw eines Werkstücks 115 geneigt ist und relativ in der Richtung der Drehachse Lw des Werkstücks (Hülse 115) voranbewegt wird, während es synchron mit dem Werkstück 115 gedreht wird, wobei ein Zahnradzahn 115a Seitenflächen 115A (115B) mit einer ersten Zahnflanke 115b (115c) und einer zweiten Zahnflanke 121 (122, 131, 132) mit einem sich von der ersten Zahnflanke 115b (115c) unterscheidenden Torsionswinkel hat,
wobei das Bearbeitungswerkzeug 42F (42G, 42, 42L, 42R, 42T) ein Schneidblatt 42af (42ag, 42a, 42aL, 42aR, 42aT) hat, und das Schneidblatt 42af (42ag, 42a, 42aL, 42aR, 42aT) hat Blattspuren 42bf (42bg, 42b, 42bL, 42bR, 42bT) mit einem Torsionswinkel βf (βg, β, βL, βR, βT), der auf der Basis des Torsionswinkels θf (θr, θL, θR) der zweiten Zahnflanke 121 (122, 131, 132) und eines Schnittwinkels ϕf (ϕg, ϕff, ϕrr, ϕL, ϕP, ϕtr, ϕtf) zwischen der Drehachse Lw des Werkstücks 115 und der Drehachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42F (42G, 42, 42L, 42R, 42T) bestimmt ist, um eine Bearbeitung der zweiten Zahnflanke 121 (122, 131, 132) an der vorbearbeiteten ersten Zahnflanke 115b (115c) zu gestatten.
Im Stand der Technik wird der Zahnradzahn, der die erste Zahnflanke 115b (115c) und die zweite Zahnflanke 121 (122, 131, 132) bei unterschiedlichen Torsionswinkeln hat, durch plastisches Formen an der vorbearbeiteten ersten Zahnflanke 115b (115c) ausgebildet, um die zweite Zahnflanke 121 (122, 131, 132) auszubilden. Deshalb existiert ein Problem des Verringerns einer Bearbeitungsgenauigkeit der zweiten Zahnflanke 121 (122, 131, 132). Bei der Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 wird jedoch, da die zweite Zahnflanke 121 (122, 131, 132) an der ersten Zahnflanke 115b (115c) durch Schneiden ausgebildet wird, ein hoher Genauigkeitsgrad erreicht.
Die Seitenflächen 115A an einer Seite des Zahnradzahns (115a) haben die erste Zahnflanke 115b und die zweite Zahnflanke 121 (131), die den von der ersten Zahnflanke 115b unterschiedlichen Torsionswinkel hat, die Seitenflächen 115B an der anderen Seite des Zahnradzahns 115a haben eine dritte Zahnflanke 115c und eine vierte Zahnflanke 122 (132), die einen von der dritten Zahnflanke 115c unterschiedlichen Torsionswinkel hat, das Bearbeitungswerkzeug umfasst ein erstes Bearbeitungswerkzeug 42F (42L) und ein zweites Bearbeitungswerkzeug 42G (42R), wobei die Blattspuren 42bf (42bL) des Schneidblatts 42af (42aL) des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F (42L) einen Torsionswinkel βf (βL) haben, der auf der Basis des Torsionswinkels θf (θL) der zweiten Zahnflanke 121 (131) und eines Schnittwinkels ϕf (ϕL) zwischen der Drehachse (Lw) des Werkstücks 15 und einer Drehachse (L) des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F (42L) bestimmt ist, um eine Bearbeitung der zweiten Zahnflanke 121 (131) an der vorbearbeiteten ersten Zahnflanke 115b zu gestatten, und die Blattspuren 42bg (42bR) des Schneidblatts 42ag (42aR) des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G (42R) haben einen Torsionswinkel βg (βR), der auf der Basis des Torsionswinkels θr (θR) der vierten Zahnflanke 122 (132) und des Schnittwinkels ϕg (ϕR) zwischen der Drehachse Lw des Werkstücks 115 und der Drehachse Lw des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G (42R) bestimmt ist, um eine Bearbeitung der vierten Zahnflanke 122 (132) an der vorbearbeiteten dritten Zahnflanke 115c zu gestatten.
Demzufolge kann, da die erste Zahnflanke 115b (115c) und die zweite Zahnflanke 121 (131) sowie die dritte Zahnflanke 115c und die vierte Zahnflanke 122 (132) durch Schneiden mit dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42F (42L) und dem zweiten Bearbeitungswerkzeug 42G (42R) ausgebildet werden können, selbst obwohl die Torsionswinkel unterschiedlich sind, eine Bearbeitungseffizienz verbessert werden.
Die Seitenflächen 115A an einer Seite des Zahnradzahns 115a haben die erste Zahnflanke 115b und die zweite Zahnflanke 121 (131), die den von der ersten Zahnflanke 115b unterschiedlichen Torsionswinkel hat, die Seitenflächen 115B an der anderen Seite des Zahnradzahns 115a haben eine dritte Zahnflanke 115c und eine vierte Zahnflanke 122 (132), die einen von der dritten Zahnflanke 115c unterschiedlichen Torsionswinkel hat, die Blattspuren 42b (42bT) an einer Seite des Schneidblatts 42a (42aT) des Bearbeitungswerkzeugs 42 (42T) haben einen Torsionswinkel β (βT), der auf der Basis des Torsionswinkels θf (θL) der zweiten Zahnflanke 121 (131) und eines Schnittwinkels ϕff (ϕtf) für die zweite Zahnflanke zwischen der Drehachse Lw des Werkstücks 115 und der Drehachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 (42T) bestimmt ist, um eine Bearbeitung der zweiten Zahnflanke 121 (131) an der vorbearbeiteten ersten Zahnflanke 115b zu gestatten, und die Blattspuren 42b (42bT) an der anderen Seite des Schneidblatts 42a (42aT) des Bearbeitungswerkzeugs 42 (42T) haben den gleichen Torsionswinkel β (βT) wie die Blattspuren 42b (42bT) an der einen Seite des Schneidblatts 42a (42aT) des Bearbeitungswerkzeugs 42 (42T), und das Bearbeitungswerkzeug 42 (42T) ist auf einen Schnittwinkel ϕff (ϕtf) für die zweite Zahnflanke festgelegt, wenn die zweite Zahnflanke 121 (131) an der vorbearbeiteten ersten Zahnflanke 115b bearbeitet wird, und ist auf einen Schnittwinkel ϕrr (ϕtr) für die vierte Zahnflanke, der auf der Basis eines Torsionswinkels θr (θR) der vierten Zahnflanke 122 und des Torsionswinkels β (βT) der Blattspuren 42b (42bT) des Schneidblatts 42a (42aT) an der anderen Seite des Bearbeitungswerkzeugs 42 (42T) bestimmt ist, festgelegt, wenn die vierte Zahnflanke 122 (132) an der vorbearbeiteten dritten Zahnflanke 115c bearbeitet wird.
Demzufolge ist, da die erste Zahnflanke 115b und die zweite Zahnflanke 121 (131) sowie die dritte Zahnflanke 115c und die vierte Zahnflanke 122 (132) durch Schneiden mit einem Bearbeitungswerkzeug 42 (42T) ausgebildet werden können, selbst obwohl die Torsionswinkel unterschiedlich sind, ein Austausch des Werkzeugs nicht notwendig und eine Bearbeitungseffizienz kann signifikant verbessert werden.
Die zweite Zahnflanke 121 (131) und die vierte Zahnflanke 122 (132) werden durch plastisches Formen rohbearbeitet, und das Bearbeitungswerkzeug 42F, 42G, 42 (42L, 42R, 42T) entfernt einen Grat, der an der zweiten Zahnflanke 121 (131) und der vierten Zahnflanke 122 (132) erzeugt wird, wenn die zweite Zahnflanke 121 (131) und die vierte Zahnflanke 122 (132) endbearbeitet werden.
Das Zahnrad ist eine Hülse 115 des Synchronisierungsmechanismus, und die Zahnflanken 121 (131) und 122 (132), die unterschiedliche Torsionswinkel haben, sind Zahnflanken der Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120, die in den Innenumfangszähnen der Hülse 115 vorgesehen sind. Demzufolge wird, da eine Bearbeitungsgenauigkeit der zweiten Zahnflanke 121 (131) und der vierten Zahnflanke 122 (132), die die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120 bilden, durch ein Schneiden erhöht ist, ein Loslösen eines Zahnrads zuverlässig verhindert. Die Zahnflanken der Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120, die an den Zähnen 115a der Hülse 115 vorgesehen sind, sind gefaste Zahnflanken 131, 132, die an den Endflächen der Zähne 115a der Hülse vorgesehen sind, und die verjüngten Zahnflanken 121, 122, die sich von den gefasten Zahnflanken 131, 132 fortsetzen. Ein sanfter Zahnradeingriff wird durch die gefasten Zahnflanken 131, 132 erreicht und ein Loslösen der verjüngten Zahnflanken 121, 122 wird zuverlässig verhindert.
Eine Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 hat: ein Bearbeitungswerkzeug 42, das zum Bearbeiten eines Zahnrads zu verwenden ist, wobei das Bearbeitungswerkzeug 42 eine Drehachse L hat, die mit Bezug auf eine Drehachse (Lw) eines Werkstücks (Hülse 115Z) geneigt ist, wobei das Bearbeitungswerkzeug 42 in der Richtung der Drehachse L des Werkstücks 115Z relativ voranbewegt wird, während es synchron mit dem Werkstück 115Z gedreht wird, wobei ein Zahnradzahn 115a die linke Seitenfläche 115A und die rechte Seitenfläche 115B (Seitenflächen) hat, die eine Vielzahl von Zahnflanken einschließlich der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 121f, der sich an der einen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 122b, der sich an der anderen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 122f, der sich an der einen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 121b (Nebenzahnflanke) mit Torsionswinkeln, die sich von der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c (Hauptzahnflanken) an der linken Seitenfläche 115A und der rechten Seitenfläche 115B (Seitenflächen) unterscheiden, an einer Seite und der anderen Seite des Werkstücks 115 in der Richtung der Drehachse Lw haben, und wobei das Bearbeitungswerkzeug 42 das erste Schneidblatt 42af mit der Spanfläche 42cf, die einer Seite der Richtung der Drehachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 zugewandt ist, und das zweite Schneidblatt 42ab hat, das die Spanfläche 42cb hat, die der anderen Seite der Drehachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 zugewandt ist.
Das erste Schneidblatt 42af wird zum Bearbeiten der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 121f und der sich an der anderen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 122f (Nebenzahnflanke) verwendet, die an der anderen Seite des Werkstücks 115Z in der Richtung der Drehachse Lw vorgesehen ist, durch Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs 42 relativ mit Bezug auf das Werkstück 115Z zu der anderen Seite des Werkstücks 115Z in der Richtung der Drehachse Lw, und das zweite Schneidblatt 42ab wird zum Bearbeiten der sich an der einen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 122b und der sich an der einen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 121b (Nebenzahnflanke) verwendet, die an der einen Seite des Werkstücks 115Z in der Richtung der Drehachse Lw vorgesehen sind, durch Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs 42 relativ mit Bezug auf das Werkstück 115Z zu der einen Seite des Werkstücks 115Z in der Richtung der Drehachse Lw.
Demzufolge ist, da die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 die sich an der anderen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 121f, die sich an der anderen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 122f, die sich an der einen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 121b und die sich an der einen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 122b (eine Vielzahl von Zahnflanken) mit unterschiedlichen Torsionswinkeln an beiden Endflächenseiten des Werkstücks 115Z mit einem Bearbeitungswerkzeug 42 ausbilden kann, ein Austausch oder eine positionale Ausrichtung der zwei Bearbeitungswerkzeuge, die gewöhnlich erfordert waren, nicht länger notwendig, und eine Verbesserung einer Bearbeitungseffizienz und eine Verbesserung einer Bearbeitungsgenauigkeit werden erreicht.
Die Blattspuren 42bf des ersten Schneidblatts 42af und die Blattspuren 42bb des zweiten Schneidblatts 42ab haben den gleichen Torsionswinkel β. Deshalb können die Kosten für die Werkzeuge verringert werden. Darüber hinaus können Zahnflanken mit unterschiedlichen Torsionswinkeln nur durch Ändern des Schnittwinkels des Bearbeitungswerkzeugs 42 ausgebildet werden.
Des Weiteren hat bei einem Zahnradbearbeitungsverfahren zum Bearbeiten eines Zahnrads mit den Bearbeitungswerkzeugen 42F (42G, 42, 42L, 42R, 42T) der Zahn 115a des Zahnrads 115 die Seitenfläche 115A (115B) mit der ersten Zahnflanke 115b (115c) und der zweiten Zahnflanke 121 (122), die einen von der ersten Zahnflanke 115b (115c) unterschiedlichen Torsionswinkel hat, und die Blattspuren 42bf (42bg, 42b, 42bL, 42bR, 42bT) des Schneidblatts 42af (42ag, 42a, 42aL, 42aR, 42aT) der Bearbeitungswerkzeuge 42F (42G, 42, 42L, 42R, 42T) haben einen Torsionswinkel βf (βg, β, βL, βR, βT), der auf der Basis des Torsionswinkels θf (θr, θL, θR) der zweiten Zahnflanke 121 (122, 131, 132) und des Schnittwinkels ϕf (ϕg, ϕff, ϕrr, ϕL, ϕR, ϕtr, ϕtf) zwischen der Drehachse Lw des Werkstücks 115 und der Drehachse L der Bearbeitungswerkzeuge 42F (42G, 42, 42L, 42R, 42T) bestimmt ist, um eine Bearbeitung der zweiten Zahnflanke 121 (122, 131, 132) an der vorbearbeiteten ersten Zahnflanke 115b (115c) zu gestatten, wobei das Zahnradbearbeitungsverfahren folgende Schritte hat: einen Schnitt des Neigens der Drehachse L der Bearbeitungswerkzeuge 42F (42G, 42, 42L, 42R, 42T) mit Bezug auf die Drehachse Lw des Werkstücks 115, und einen Schritt des Bearbeitens der zweiten Zahnflanke 121 (122, 131, 132) durch Voranbewegen der Bearbeitungswerkzeuge 42F (42G, 42, 42L, 42R, 42T) mit Bezug auf das Werkstück 115 in die Richtung der Drehachse Lw, während es synchron mit dem Werkstück 115 gedreht wird. Demzufolge werden die gleichen vorteilhaften Effekte wie bei der vorstehend beschriebenen Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 erreicht.
Des Weiteren ist ein Zahnradbearbeitungsverfahren zum Schneiden eines Zahnrads mit dem Bearbeitungswerkzeug 42 vorgesehen, das die Drehachse L hat, die mit Bezug auf die Drehachse Lw des Werkstücks 115Z geneigt ist, wobei die linke Seitenfläche 115A und die rechte Seitenfläche 115B (Seitenflächen) des Zahnradzahns jeweils eine Vielzahl von Zahnflanken einschließlich der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 121f, der sich an der einen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 122b, der sich an der anderen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 122f, der sich an der einen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 121b (Nebenzahnflanke) mit Torsionswinkeln, die sich von der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c (Hauptzahnflanken) unterscheiden, an einer Seite und der anderen Seite der linken Seitenfläche 115A und der rechten Seitenfläche 115B (Seitenflächen) in der Richtung der Drehachse Lw des Zahnrads haben, und das Bearbeitungswerkzeug 42 hat das erste Schneidblatt 42af mit der Spanfläche 42cf, die einer Seite der Richtung der Drehachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 zugewandt ist, und das zweite Schneidblatt 42ab, das die Spanfläche 42cb hat, die der anderen Seite der Drehachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 zugewandt ist.
Das Zahnradbearbeitungsverfahren hat einen ersten Schritt zum Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs 42 an der anderen Seite des Werkstücks 115Z in der Richtung der Drehachse Lw relativ mit Bezug auf das Werkstück 115Z in die Richtung der Drehachse Lw, während es synchron mit dem Werkstück 115Z gedreht wird, um die sich an der anderen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 121f und die sich an der anderen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 122f (Nebenzahnflanke), die an der anderen Seite des Werkstücks 115Z in der Richtung der Drehachse Lw vorzusehen ist, mit dem ersten Schneidblatt 42af zu bearbeiten, und einen zweiten Schritt zum Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs 42 an der einen Seite des Werkstücks 115Z in der Richtung der Drehachse Lw relativ mit Bezug auf das Werkstück 115Z in die Richtung der Drehachse Lw, während es synchron mit dem Werkstück 115Z gedreht wird, um die sich an der einen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 122b und die sich an der einen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 121b (Nebenzahnflanke), die an der einen Seite des Werkstücks 115Z in der Richtung der Drehachse Lw vorzusehen sind, mit dem zweiten Schneidblatt 42ab zu bearbeiten. Demzufolge können die gleichen vorteilhaften Effekte wie mit der vorstehend beschriebenen Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 erreicht werden.
Die linke Seitenfläche 115A und die rechte Seitenfläche 115B (Seitenflächen) des Zahns 115a des Zahnrads haben die linke Zahnflanke 115b (fünfte Zahnflanke) als eine Hauptzahnflanke, die sich an der anderen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 121f (sechste Zahnflanke), die eine Nebenzahnflanke ist, die an der linken Zahnflanke 115b (fünften Zahnflanke) an der anderen Seite des Werkstücks 115 in der Richtung der Drehachse Lw vorgesehen ist, und die sich an der einen Seite befindliche linke verjüngte Nebenzahnflanke 122b (siebte Zahnflanke), die an der linken Zahnflanke 115b (fünften Zahnflanke) an einer Seite des Werkstücks 115Z in der Richtung der Drehachse Lw vorgesehen ist, die Blattspuren 42bf des ersten Schneidblatts 42af haben einen Torsionswinkel β, der auf der Basis des Torsionswinkels θf der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 121f (sechsten Zahnflanke) und eines Schnittwinkels ϕf zwischen der Drehachse Lw des Werkstücks 115Z und der Drehachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 bestimmt ist, um eine Bearbeitung der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 121f (sechsten Zahnflanke) an der vorbearbeiteten linken Zahnflanke 115b (fünften Zahnflanke) zu gestatten, und die Blattspuren 42bb des zweiten Schneidblatts 42ab haben einen Torsionswinkel β, der auf der Basis des Torsionswinkels θb der sich an der einen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 122b (siebten Zahnflanke) und eines Schnittwinkels ϕb zwischen der Drehachse Lw des Werkstücks 115Z und der Drehachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 bestimmt ist, um ein Bearbeiten der sich an der einen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 122b (siebten Zahnflanke) an der vorbearbeiteten linken Zahnflanke 115b (fünften Zahnflanke) zu gestatten.
Demzufolge kann das erste Schneidblatt 42af in eine Form entworfen werden, die nicht mit dem Zahn 115a benachbart zu der linken Zahnflanke 115b (fünften Zahnflanke) eingreift, die zu bearbeiten ist, wenn die sich an der anderen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 121f (sechste Zahnflanke) bearbeitet wird, und das zweite Schneidblatt 42ab kann in eine Form entworfen werden, die nicht mit dem Zahn 115a benachbart zu der linken Zahnflanke 115b (fünften Zahnflanke) eingreift, die zu bearbeiten ist, wenn die sich an der einen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 122b (siebte Zahnflanke) bearbeitet wird.
Die linke Seitenfläche 115A (Seitenfläche an einer Seite) des Zahns 115a des Zahnrads hat die linke Hauptzahnflanke 115b (fünfte Zahnflanke), die sich an der anderen Seite befindliche linke verjüngte Nebenzahnflanke 121f (sechste Zahnflanke), die an der linken Zahnflanke 115b (fünften Zahnflanke) an einer Seite des Werkstücks 115Z in der Richtung der Drehachse Lw vorgesehen ist, und die sich an der einen Seite befindliche linke verjüngte Nebenzahnflanke 122b (siebte Zahnflanke), die an der linken Zahnflanke 115b (fünften Zahnflanke) an der anderen Seite des Werkstücks 115Z in der Richtung der Drehachse Lw vorgesehen ist, und die rechte Seitenfläche 115B (Seitenfläche an der anderen Seite) des Zahnradzahns hat die rechte Hauptzahnflanke 115c (achte Zahnflanke), die sich an der einen Seite befindliche rechte verjüngte Nebenzahnflanke 121b (neunte Zahnflanke), die an der rechten Zahnflanke 115c (achten Zahnflanke) an einer Seite des Werkstücks 115 in der Richtung der Drehachse Lw vorgesehen ist, und die sich an der anderen Seite befindliche rechte verjüngte Nebenzahnflanke 122f (zehnte Zahnflanke), die an der rechten Zahnflanke 115c (achten Zahnflanke) an der anderen Seite des Werkstücks 115 in der Richtung der Drehachse Lw vorgesehen ist.
Die Blattspuren 42bf an einer Seite des ersten Schneidblatts 42af haben einen Torsionswinkel β, der auf der Basis des Torsionswinkels θf der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 121f (sechsten Zahnflanke) und eines Schnittwinkels ϕf für die sechste Zahnflanke 121f zwischen der Drehachse Lw des Werkstücks 115Z und der Drehachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 bestimmt ist, um eine Bearbeitung der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 121f (sechsten Zahnflanke) an der vorbearbeiteten linken Zahnflanke 115b (fünften Zahnflanke) zu gestatten, und die Blattspuren 42bf an der anderen Seite des ersten Schneidblatts 42af haben den gleichen Torsionswinkel β der Blattspuren 42bf an einer Seite des ersten Schneidblatts 42af, die Blattspuren 42bb an einer Seite des zweiten Schneidblatts 42ab haben einen Torsionswinkel β, der auf der Basis des Torsionswinkels θb der sich an der einen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 122b (siebten Zahnflanke) und eines Schnittwinkels ϕb für die sich an der einen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 122b (siebte Zahnflanke) zwischen der Drehachse Lw des Werkstücks 115Z und der Drehachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 bestimmt ist, um eine Bearbeitung der sich an der einen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 122b (siebten Zahnflanke) an der vorbearbeiteten linken Zahnflanke 115b (fünften Zahnflanke) zu gestatten, und die Blattspuren 42bb an der anderen Seite des zweiten Schneidblatts 42ab haben den gleichen Torsionswinkel β wie der Torsionswinkel β der Blattspuren 42bb an einer Seite des zweiten Schneidblatts 42ab.
Das Bearbeitungswerkzeug 42 ist auf einen Schnittwinkel ϕf für die sich an der anderen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 121f (sechste Zahnflanke) festgelegt, wenn die sich an der anderen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 121f (sechste Zahnflanke) mit dem ersten Schneidblatt 42af an der vorbearbeiteten linken Zahnflanke 115b (fünften Zahnflanke) bearbeitet wird, ist auf einen Schnittwinkel ϕb für die sich an der anderen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 122f (zehnte Zahnflanke) festgelegt, der auf der Basis des Torsionswinkels θb der sich an der anderen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 122f (zehnten Zahnflanke) und des Torsionswinkels β der Blattspuren 42bf an der anderen Seite des ersten Schneidblatts 42af bestimmt ist, wenn die sich an der anderen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 122f (zehnte Zahnflanke) mit dem ersten Schneidblatt 42af an der vorbearbeiteten rechten Zahnflanke 115c (achten Zahnflanke) bearbeitet wird, und das Bearbeitungswerkzeug 42 ist auf den Schnittwinkel ϕb für die sich an der einen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 122b (siebte Zahnflanke) festgelegt, wenn die sich an der einen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 122b (siebte Zahnflanke) an der vorbearbeiteten linken Zahnflanke 115b (fünften Zahnflanke) mit dem zweiten Schneidblatt 42ab bearbeitet wird, und ist auf den Schnittwinkel ϕf für die sich an der einen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 121b (neunte Zahnflanke) festgelegt, der auf der Basis des Torsionswinkels θf der sich an der einen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 121b (neunten Zahnflanke) und des Torsionswinkels β der Blattspuren 42bb an der anderen Seite des zweiten Schneidblatts 42ab bestimmt ist, wenn die sich an der einen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 121b (neunte Zahnflanke) mit dem zweiten Schneidblatt 42ab an der vorbearbeiteten rechten Zahnflanke 115c (achten Zahnflanke) bearbeitet wird.
Demzufolge kann das erste Schneidblatt 42af in eine Form entworfen werden, die nicht mit dem Zahn 115a benachbart zu der linken Zahnflanke 115b (fünften Zahnflanke), die zu bearbeiten ist, eingreift, wenn die sich an der anderen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 121f (sechste Zahnflanke) bearbeitet wird, und kann auch in eine Form entworfen werden, die nicht mit dem Zahn 115a benachbart zu der rechten Zahnflanke 115c (achten Zahnflanke), die zu bearbeiten ist, eingreift, wenn die sich an der anderen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 122f (zehnte Zahnflanke) bearbeitet wird. Das zweite Schneidblatt 42ab kann in eine Form entworfen werden, die nicht mit dem Zahn 115a benachbart zu der linken Zahnflanke 115b (fünften Zahnflanke), die zu bearbeiten ist, eingreift, wenn die sich an der einen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 122b (siebte Zahnflanke) bearbeitet wird, und kann in eine Form entworfen werden, die nicht mit dem Zahn 115a benachbart zu der rechten Zahnflanke 115c (achten Zahnflanke), die zu bearbeiten ist, eingreift, wenn die sich an der einen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 121b (neunte Zahnflanke) bearbeitet wird.
Darüber hinaus ist das Zahnrad die Hülse 115Z des Synchronisierungsmechanismus 110A, und die Nebenzahnflanken sind die sich an der anderen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 121f, die sich an der einen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke 122b, die sich an der anderen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 122f und die sich an der einen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke 121b (Zahnflanken) der Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120F, 120B, die an inneren Zähnen der Hülse 115Z vorgesehen sind. Demzufolge wird eine Bearbeitungsgenauigkeit der sich an der anderen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 121f, der sich an der einen Seite befindlichen linken verjüngten Zahnflanke 122b, der sich an der anderen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 122f und der sich an der einen Seite befindlichen rechten verjüngten Zahnflanke 121b (Zahnflanken), die die Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitte 120F, 120B bilden, durch Schneiden erhöht, so dass ein Loslösen des Zahnrads zuverlässig verhindert wird.
Bezugszeichenliste

1:: Zahnradbearbeitungsvorrichtung
42F, 42G, 42, 42L, 42R, 42T:: Bearbeitungswerkzeug
42af, 42ag, 42a, 42aL, 42aR, 42aT:: Schneidblatt
42bf, 42bg, 42b, 42bL, 42bR, 42bT:: Blattspuren
42F:: erstes Werkzeug
42B:: zweites Werkzeug
42af:: erstes Schneidblatt
42ab:: zweites Schneidblatt
42bf, 42bb:: Blattspuren
100:: Steuergerät
101:: Bearbeitungssteuerungsteil
102:: Werkzeugentwurfsteil
103:: Werkzeugzustandsberechnungsteil
104:: Speicher
115, 115Z:: Hülse (Werkstück)
121:: linke verjüngte Zahnflanke
122:: rechte verjüngte Zahnflanke
131:: linke gefaste Zahnflanke
132:: rechte gefaste Zahnflanke
115a:: Zahn
115A:: linke Seitenfläche
115B:: rechte Seitenfläche
115b:: linke Zahnflanke (Hauptzahnflanke)
115c:: rechte Zahnflanke (Hauptzahnflanke)
121f:: sich an der anderen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke (Nebenzahnflanke)
122f:: sich an der anderen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke (Nebenzahnflanke)
121b:: sich an der einen Seite befindliche rechte verjüngte Zahnflanke (Nebenzahnflanke)
122b:: sich an der einen Seite befindliche linke verjüngte Zahnflanke (Nebenzahnflanke)
βf, βg, β, βL, βR, βT:: Torsionswinkel der Blattspuren
θf, θr, θL, θR, θb:: Torsionswinkel der Zahnflanke
ϕf, ϕg, ϕff, ϕrr, ϕL, ϕR, ϕtr, ϕtf, ϕb:: Schnittwinkel.

Aufgabe: Eine Zahnradbearbeitungsvorrichtung und ein Zahnradbearbeitungsverfahren vorzusehen, die ein Bearbeiten von Zahnflanken mit verschiedenen Torsionswinkeln mit einem hohen Genauigkeitsgrad erreichen.
Lösendes Mittel: Bei einer Zahnradbearbeitungsvorrichtung (1) hat eine Seitenfläche (115A) eines Zahns (115a) eines Zahnrads eine erste Zahnflanke (115b) und eine zweite Zahnflanke (121), die einen von der ersten Zahnflanke (115b) unterschiedlichen Torsionswinkel hat, ein Schneidblatt (42af) eines Bearbeitungswerkzeugs (42F) hat Blattspuren (42bf) mit einem Torsionswinkel (βf), der auf der Basis eines Torsionswinkels (θf) der zweiten Zahnflanke (121) und eines Schnittwinkels (ϕf) zwischen einer Drehachse (Lw) eines Werkstücks (115) und einer Drehachse (L) des Bearbeitungswerkzeugs (42F) bestimmt ist, um eine Bearbeitung der zweiten Zahnflanke (121) an der vorbearbeiteten ersten Zahnflanke (115b) zu gestatten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005152940 A [0011]

Claims

Zahnradbearbeitungsvorrichtung (1) mit: einem Bearbeitungswerkzeug (42, 42F, 42G, 42, 42L, 42R, 42T), das zum Bearbeiten eines Zahnrads zu verwenden ist, wobei das Bearbeitungswerkzeug eine Drehachse (L) hat, die mit Bezug auf eine Drehachse (Lw) eines Werkstücks (115) geneigt ist, und relativ in der Richtung der Drehachse (Lw) des Werkstücks (115) voranbewegt wird, während es synchron mit dem Werkstück (115) gedreht wird, wobei ein Zahnradzahn (115a) eine Seitenfläche mit einer ersten Zahnflanke (115b) und einer zweiten Zahnflanke (121) hat, die einen von der ersten Zahnflanke (115b) unterschiedlichen Torsionswinkel hat, das Bearbeitungswerkzeug (42, 42F) ein Schneidblatt (42af) hat, und das Schneidblatt (42af) eine Blattspur (42bf, 42bg, 42b, 42bL, 42bR, 42bT) mit einem Torsionswinkel βf (βg, β, βL, βR, βT) hat, der auf der Basis des Torsionswinkels θf (θr, θL, θR) der zweiten Zahnflanke (121, 122, 131, 132) und eines Schnittwinkels ϕf (ϕg, ϕff, ϕrr, ϕL, ϕR, ϕtr, ϕtf) zwischen der Drehachse (Lw) des Werkstücks (115) und der Drehachse (L) des Bearbeitungswerkzeugs (42, 42F, 42G, 42L, 42R, 42T) bestimmt ist, um ein Bearbeiten der zweiten Zahnflanke (121, 122, 131, 132) an der vorbearbeiteten ersten Zahnflanke (115b, 115c) zu gestatten.
Zahnradbearbeitungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Seitenfläche an einer Seite des Zahnradzahns (115a) die erste Zahnflanke (115b) und die zweite Zahnflanke (121) hat, die den von der ersten Zahnflanke (115b) unterschiedlichen Torsionswinkel hat, die Seitenfläche an der anderen Seite des Zahnradzahns (115a) eine dritte Zahnflanke (115c) und eine vierte Zahnflanke (122) hat, die einen von der dritten Zahnflanke (115c) unterschiedlichen Torsionswinkel hat, das Bearbeitungswerkzeug (42) ein erstes Bearbeitungswerkzeug (42F, 42L) und ein zweites Bearbeitungswerkzeug (42G, 42R) umfasst, die Blattspur des Schneidblatts (42af, 42aL) des ersten Bearbeitungswerkzeugs (42F, 42L) einen Torsionswinkel hat, der auf der Basis des Torsionswinkels θf (θr, θL, θR) der zweiten Zahnflanke (121) und eines Schnittwinkels ϕf (ϕg, ϕff, ϕrr, ϕL, ϕR, ϕtr, ϕtf) zwischen der Drehachse (Lw) des Werkstücks (115, 115Z) und einer Drehachse (L) des ersten Bearbeitungswerkzeugs (42F, 42L) bestimmt ist, um ein Bearbeiten der zweiten Zahnflanke (121) an der vorbearbeiteten ersten Zahnflanke (115b) zu gestatten, und die Blattspur des Schneidblatts (42ag, 42aR) des zweiten Bearbeitungswerkzeugs (42G, 42R) einen Torsionswinkel hat, der auf der Basis des Torsionswinkels θr (θR) der vierten Zahnflanke (122) und des Schnittwinkels ϕf (ϕg, ϕff, ϕrr, ϕL, ϕR, ϕtr, ϕtf) zwischen der Drehachse (Lw) des Werkstücks (115, 115Z) und der Drehachse (Lw) des zweiten Bearbeitungswerkzeugs (42G, 42R) bestimmt ist, um ein Bearbeiten der vierten Zahnflanke (122) an der vorbearbeiteten dritten Zahnflanke (115c) zu gestatten.
Zahnradbearbeitungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Seitenfläche an einer Seite des Zahnradzahns (115a) die erste Zahnflanke (115b) und die zweite Zahnflanke (121) hat, die den von der ersten Zahnflanke (115b) unterschiedlichen Torsionswinkel hat, die Seitenfläche an der anderen Seite des Zahnradzahns (115a) eine dritte Zahnflanke (115c) und eine vierte Zahnflanke (122) hat, die einen von der dritten Zahnflanke (115c) unterschiedlichen Torsionswinkel hat, die Blattspur an einer Seite des Schneidblatts (42af, 42aL) des Bearbeitungswerkzeugs einen Torsionswinkel hat, der auf der Basis des Torsionswinkels θf (θr, θL, θR) der zweiten Zahnflanke (121) und eines Schnittwinkels ϕf (ϕg, ϕff, ϕrr, ϕL, ϕR, ϕtr, ϕtf) für die zweite Zahnflanke zwischen der Drehachse (Lw) des Werkstücks (115, 115Z) und der Drehachse (L) des Bearbeitungswerkzeugs bestimmt ist, um ein Bearbeiten der zweiten Zahnflanke (121) an der vorbearbeiteten ersten Zahnflanke (115b) zu gestatten, und die Blattspur an der anderen Seite des Schneidblatts (42af, 42ag, 42a, 42aL, 42aR, 42aT) des Bearbeitungswerkzeugs (42) den gleichen Torsionswinkel wie die Blattspur an der einen Seite des Schneidblatts (42af, 42ag, 42a, 42aL, 42aR, 42aT) des Bearbeitungswerkzeugs (42) hat, und das Bearbeitungswerkzeug auf einen Schnittwinkel ϕf (ϕg, ϕff, ϕrr, ϕL, ϕR, ϕtr, ϕtf) für die zweite Zahnflanke (121) festgelegt ist, wenn die zweite Zahnflanke (121) an der vorbearbeiteten ersten Zahnflanke (115b) bearbeitet wird, und auf einen Schnittwinkel ϕf (ϕg, ϕff, ϕrr, ϕL, ϕR, ϕtr, ϕtf) für die vierte Zahnflanke (122), der auf der Basis eines Torsionswinkels θr (θR) der vierten Zahnflanke (122) und des Torsionswinkels der Blattspur des Schneidblatts an der anderen Seite des Bearbeitungswerkzeugs bestimmt ist, festgelegt ist, wenn die vierte Zahnflanke (122) an der vorbearbeiteten dritten Zahnflanke (115c) bearbeitet wird.
Zahnradbearbeitungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die zweite Zahnflanke (121) und die vierte Zahnflanke (122) durch plastisches Formen rohbearbeitet sind, und das Bearbeitungswerkzeug einen Grat entfernt, der an der zweiten Zahnflanke (121) und der vierten Zahnflanke (122) erzeugt ist, wenn die zweite Zahnflanke (121) und die vierte Zahnflanke (122) endbearbeitet werden.
Zahnradbearbeitungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Zahnrad eine Hülse eines Synchronisierungsmechanismus ist, und die zweite Zahnflanke (121) eine Zahnflanke eines Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitts ist, der an einem inneren Zahn der Hülse vorgesehen ist.
Zahnradbearbeitungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei die Zahnflanke des Zahnradloslösungsverhinderungsabschnitts, die an dem inneren Zahn der Hülse vorgesehen ist, eine gefaste Zahnflanke (131, 132), die an einer Endfläche des inneren Zahns der Hülse vorgesehen ist, und eine verjüngte Zahnflanke hat, die sich von der gefasten Zahnflanke (131, 132) fortsetzt.
Zahnradbearbeitungsvorrichtung (1) mit: einem Bearbeitungswerkzeug (42, 42T), das zum Bearbeiten eines Zahnrads zu verwenden ist, wobei das Bearbeitungswerkzeug (42, 42T) eine Drehachse (L) hat, die mit Bezug auf eine Drehachse (Lw) eines Werkstücks (115, 115Z) geneigt ist, wobei das Bearbeitungswerkzeug (42, 42T) relativ in der Richtung der Drehachse (Lw) des Werkstücks (115, 115Z) voranbewegt wird, während es synchron mit dem Werkstück (115, 115Z) gedreht wird, wobei ein Zahnradzahn (115a) eine Seitenfläche mit einer Vielzahl von Nebenzahnflanken, die jeweils von einer Hauptzahnflanke unterschiedliche Torsionswinkel haben, an sich an einer Seite und der anderen Seite des Werkstücks (115, 115Z) in der Richtung der Drehachse hat, das Bearbeitungswerkzeug (42, 42T) Folgendes hat: ein erstes Schneidblatt (42af) mit einer Spanfläche, die einer Seite in der Richtung der Drehachse (L) des Bearbeitungswerkzeugs (42, 42T) zugewandt ist; und des Weiteren ein zweites Schneidblatt (42ab) mit einer Spanfläche, die der anderen Seite in der Richtung der Drehachse (L) des Bearbeitungswerkzeugs (42, 42T) zugewandt ist, das erste Schneidblatt (42af) zum Bearbeiten der Nebenzahnflanken, die an der anderen Seite des Werkstücks (115, 115Z) in der Richtung der Drehachse (Lw) vorgesehen sind, durch Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs (42, 42T) relativ mit Bezug auf das Werkstück (115, 115Z) zu der anderen Seite des Werkstücks (115, 115Z) in der Richtung der Drehachse verwendet wird, und das zweite Schneidblatt (42ab) zum Bearbeiten der Nebenzahnflanken, die an der einen Seite des Werkstücks (115, 115Z) in der Richtung der Drehachse (Lw) vorgesehen sind, durch Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs (42, 42T) relativ mit Bezug auf das Werkstück (115, 115Z) zu der einen Seite des Werkstücks (115, 115Z) in die Richtung der Drehachse verwendet wird.
Zahnradbearbeitungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei die Blattspur des ersten Schneidblatts (42af) und die Blattspur des zweiten Schneidblatts (42ab) den gleichen Torsionswinkel haben.
Zahnradbearbeitungsverfahren zum Bearbeiten eines Zahnrads mittels eines Bearbeitungswerkzeugs, wobei ein Zahnradzahn (115a) eine Seitenfläche mit einer ersten Zahnflanke und einer zweiten Zahnflanke hat, die einen von der ersten Zahnflanke unterschiedlichen Torsionswinkel hat, das Bearbeitungswerkzeug (42F, 42G, 42, 42L, 42R, 42T) ein Schneidblatt hat und das Schneidblatt (42af, 42ag, 42a, 42aL, 42aR, 42aT) eine Blattspur (42bf, 42bg, 42b, 42bL, 42bR, 42bT) mit einem Torsionswinkel (βf, βg, β, βL, βR, βT) hat, der auf der Basis des Torsionswinkels (θf, θr, θL, θR) der zweiten Zahnflanke (121, 122, 131, 132) und eines Schnittwinkels (ϕf, ϕg, ϕff, ϕrr, ϕL, ϕR, ϕtr, ϕtf) zwischen der Drehachse (Lw) des Werkstücks (115) und der Drehachse (L) des Bearbeitungswerkzeugs (42F, 42G, 42, 42L, 42R, 42T) bestimmt ist, um ein Bearbeiten der zweiten Zahnflanke (121, 122, 131, 132) an der vorbearbeiteten ersten Zahnflanke (115b, 115c) zu gestatten, wobei das Zahnradbearbeitungsverfahren folgende Schritte aufweist: einen Schritt des Neigens der Drehachse (L) des Bearbeitungswerkzeugs (42F, 42G, 42, 42L, 42R, 42T) mit Bezug auf die Drehachse (Lw) des Werkstücks (115), und einen Schritt des Bearbeitens der zweiten Zahnflanke (121) durch Voranbewegen des Bearbeitungswerkzeugs (42F, 42G, 42, 42L, 42R, 42T) relativ mit Bezug auf das Werkstück (115) in der Richtung der Drehachse (L), während es synchron mit dem Werkstück (115) gedreht wird.
Zahnradbearbeitungsverfahren zum Schneiden eines Zahnrads mittels des Bearbeitungswerkzeugs (42, 42T), das eine Drehachse (L) hat, die mit Bezug auf eine Drehachse (Lw) eines Werkstücks (115, 115Z) geneigt ist, wobei ein Zahnradzahn (115a) eine Seitenfläche mit einer Vielzahl von Nebenzahnflanken, die jeweils von einer Hauptzahnflanke unterschiedliche Torsionswinkel haben, an einer Seite und der anderen Seite des Werkstücks (115, 115Z) in der Richtung der Drehachse hat, das Bearbeitungswerkzeug (42, 42T) Folgendes hat: ein erstes Schneidblatt (42af) mit einer Spanfläche, die einer Seite in der Richtung der Drehachse (L) des Bearbeitungswerkzeugs (42, 42T) zugewandt ist; und des Weiteren ein zweites Schneidblatt (42ab) mit einer Spanfläche, die der anderen Seite in der Richtung der Drehachse (L) des Bearbeitungswerkzeugs (42, 42T) zugewandt ist, wobei das Zahnradbearbeitungsverfahren die folgenden Schritte aufweist: einen ersten Schritt des Bearbeitens der Nebenzahnflanken, die an der anderen Seite des Werkstücks (115, 115Z) in der Richtung der Drehachse (Lw) vorgesehen sind, mit dem ersten Schneidblatt (42af) durch Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs (42, 42T) in die Richtung der Drehachse (Lw) des Werkstücks an der anderen Seite des Werkstücks (115, 115Z) in der Richtung der Drehachse relativ mit Bezug auf das Werkstück (115, 115Z) in der Richtung der Drehachse (L), während das Bearbeitungswerkzeug (42, 42T) synchron mit dem Werkstück (115, 115Z) gedreht wird; und einen zweiten Schritt des Bearbeitens der Nebenzahnflanken, die an der einen Seite des Werkstücks (115, 115Z) in der Richtung der Drehachse (Lw) vorgesehen sind, mit dem zweiten Schneidblatt (42ab) durch Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs (42, 42T) in die Richtung der Drehachse (Lw) des Werkstücks an der einen Seite des Werkstücks (115, 115Z) in der Richtung der Drehachse (L) relativ mit Bezug auf das Werkstück (115, 115Z), während das Bearbeitungswerkzeug (42, 42T) synchron mit dem Werkstück (115, 115Z) gedreht wird.