DE102019100091A1

DE102019100091A1 - Zahnradbearbeitungsgerät und Zahnradbearbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE102019100091A1
Application number: DE102019100091.2A
Authority: DE
Inventors: Lin Zhang; Masaki Ichikawa; Hisashi OTANI; Hiroyuki Nakano
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2019-01-04
Publication date: 2019-07-18
Also published as: US20190217406A1; CN110026618A; JP2019123030A

Abstract

Ein Zahnradbearbeitungsverfahren weist einen ersten Schnittwinkelfestlegungsschritt zum Festlegen eines ersten Schnittwinkels φf mit einer Drehachse Lw eines Werkstücks 115 während einer Bearbeitung einer zweiten Zahnflanke 121, einen ersten Drehrichtungsfestlegungsschritt zum Festlegen einer Drehrichtung Rs des Werkstücks 115 und einer Drehrichtung Rf eines Bearbeitungswerkzeugs 42F, 42 während der Bearbeitung der zweiten Zahnflanke 121 mit derselben Drehrichtung, und einen zweiten Drehrichtungsfestlegungsschritt zum Festlegen einer Drehrichtung Rs des Werkstücks 115 und einer Drehrichtung Rg des Bearbeitungswerkzeugs 42G, 42 während einer Bearbeitung einer vierten Zahnflanke 122 mit derselben Drehrichtung auf, die entgegengesetzt zu der Drehrichtung Rf während der Bearbeitung der zweiten Zahnflanke 121 ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Zahnradbearbeitungsgerät und ein Zahnradbearbeitungsverfahren zum Bearbeiten eines Zahnrads.
Beschreibung des Stands der Technik
Getriebe, die in Fahrzeugen verwendet werden, sind mit einem Synchronkämmmechanismus (Synchroneingriffsmechanismus) zum gleichmäßigen Gangschalten (Gangwechseln) vorgesehen. Wie in 22 dargestellt ist, weist ein Synchronkämmmechanismus der Passfederbauart 110 eine Hauptwelle 114, eine Hauptantriebswelle 112, eine Kupplungsnabe 113, Passfedern 114, eine Hülse 115, ein Hauptantriebszahnrad 116, ein Kupplungszahnrad 117 und einen Synchronring 118 auf.
Die Hauptwelle 111 und die Hauptantriebswelle 112 sind koaxial angeordnet. Die Kupplungsnabe 113 ist mit der Hauptwelle 111 keilwellenverbunden, so dass die Hauptwelle 111 und die Kupplungsnabe 113 gemeinsam drehen. Die Passfedern 114 sind an drei Stellen an einem Außenumfang der Kupplungsnabe 113 mit einer Feder (nicht dargestellt) gestützt. Die Hülse 115 hat Innenzähne (Keile) 115a an deren Innenumfang, und die Hülse 115 gleitet in einer Richtung einer Drehachse LL entlang der Keile (nicht dargestellt), die an dem Außenumfang der Kupplungsnabe 113 ausgebildet sind, gemeinsam mit den Passfedern 114.
Das Hauptantriebszahnrad 116 ist auf die Hauptantriebswelle 112 gepasst (an dieser befestigt), und das Kupplungszahnrad 117, das einen kegelförmigen Konus 117b hat, der davon vorsteht, ist einstückig an der Seite der Hülse 115 des Hauptantriebszahnrads 116 ausgebildet. Der Synchronring 118 ist zwischen der Hülse 115 und dem Kupplungszahnrad 117 angeordnet. Außenzähne 117a des Kupplungszahnrads 117 und Außenzähne 118a des Synchronrings 118 sind ausgebildet, um mit den Innenzähnen 115a der Hülse 115 zu kämmen (einzugreifen). Der Innenumfang des Synchronrings 118 ist in einer Kegelform ausgebildet, um mit dem Außenumfang des kegelförmigen Konus 117b in Reibeingriff gebracht zu werden.
Nachstehend ist der Betrieb des Synchronkämmmechanismus 110 beschrieben. Wie in 23A dargestellt ist, bewegen sich die Hülse 115 und die Passfedern 114 in der Richtung der Drehachse LL, die durch den Pfeil in 23A angezeigt ist, wenn der Schalthebel (nicht dargestellt) betrieben (betätigt) wird. Die Passfedern 114 drängen den Synchronring 118 in die Richtung der Drehachse LL, um den Innenumfang des Synchronrings 118 gegen den Außenumfang des kegelförmigen Konus 117b zu drücken. Somit beginnen sich das Kupplungszahnrad 117, der Synchronring 118 und die Hülse 115 synchron zu drehen.
Dann werden, wie in 23B dargestellt ist, die Passfedern 114 durch die Hülse 115 nach unten gedrängt, um den Synchronring 118 weiter in der Richtung der Drehachse LL zu drücken, so dass der Innenumfang des Synchronring 118 und der Außenumfang des kegelförmigen Konus 117b enger in Kontakt kommen. Dies erzeugt eine große Reibungskraft, so dass sich das Kupplungszahnrad 117, der Synchronring 118 und die Hülse 115 synchron drehen. Wenn die Drehzahl des Kupplungszahnrads 117 und die Drehzahl der Hülse 115 vollständig synchron sind, geht die Reibungskraft zwischen dem Innenumfang des Synchronrings 118 und des Außenumfangs des kegelförmigen Konus 117b verloren.
Wenn sich die Hülse 115 und die Passfedern 114 weiter in der Richtung der Drehachse LL, die durch den Pfeil in 23B angezeigt ist, bewegen, werden die Passfedern 114 in Nuten 118b des Synchronrings 118 eingepasst und stoppen. Jedoch bewegt sich die Hülse 115 über Vorsprungsabschnitte 114a der Passfedern 114 hinaus und kämmen die Innenzähne 115a der Hülse 115 mit den Außenzähnen 118a des Synchronrings 118. Dann bewegt sich, wie in 23C dargestellt ist, die Hülse 115 weiter in der Richtung der Drehachse LL, so dass die Innenzähne 115a der Hülse 115 mit den Außenzähnen 117a des Kupplungszahnrads 117 kämmen. Auf diese Weise wird ein Schalten (ein Schaltvorgang, Gangwechsel) abgeschlossen.
In dem Synchronkämmmechanismus 110, der vorstehend beschrieben ist, ist, um ein Ausrücken zwischen der Außenzähne 117a des Kupplungszahnrads 117 und der Innenzähne 115a der Hülse 115 während einer Fahrt zu verhindern, ein kegelförmiger Zahnradausrückverhinderungsabschnitt 120 an jedem Innenzahn 115a der Hülse 115 vorgesehen und ist ein kegelförmiger Zahnradausrückverhinderungsabschnitt 117c, dessen Kegelform mit dem Zahnradausrückverhinderungsabschnitt 120 zusammenpasst, an jedem Außenzahn 117a des Kupplungszahnrads 117 vorgesehen, wie in 124A und 124B dargestellt ist. Nachstehend ist eine Seitenfläche 115A an der linken Seite (24A) des Innenzahns 115a der Hülse 115 als eine „linke Seitenfläche 115A“ (korrespondiert zu „der einen Seitenfläche“ gemäß der vorliegenden Erfindung) bezeichnet und ist eine Seitenfläche 115b an der rechten Seite (24A) des Innenzahns 115a der Hülse 115 als eine „rechte Seitenfläche 115B“ (korrespondiert zu „der anderen Seitenfläche“ gemäß der vorliegenden Erfindung) bezeichnet.
Die linke Seitenfläche 115A des Innenzahns 115a der Hülse 115 weist eine linke Flanke 115b (korrespondiert zu einer „ersten Zahnflanke“ gemäß der vorliegenden Erfindung) und eine Zahnflanke 121 auf, die einen Schraubenwinkel (Schrägungswinkel, Steigungswinkel) hat, der sich von der linken Flanke 115b unterscheidet (nachstehend vereinfacht als eine „linke Kegelflanke 121“ bezeichnet und korrespondiert zu einer „zweiten Zahnflanke“ gemäß der vorliegenden Erfindung. Die rechte Seitenfläche 115B des Innenzahns 115a der Hülse 115 weist eine rechte Flanke 115c (korrespondiert zu einer „dritten Zahnflanke“ gemäß der vorliegenden Erfindung) und eine Zahnflanke 122 die einen Schraubenwinkel (Schrägungswinkel, Steigungswinkel) hat, der sich von der rechten Flanke 115c unterscheidet (nachstehend vereinfacht als eine „rechte Kegelflanke 122“ bezeichnet und korrespondiert zu einer „vierten Zahnflanke“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
In diesem Beispiel ist der Schraubenwinkel (Schrägungswinkel, Steigungswinkel) der linken Flanke 115b 0 Grad; ist der Schraubenwinkel (Schrägungswinkel, Steigungswinkel) der linken Kegelflanke 121 θf Grad; ist der Schraubenwinkel (Schrägungswinkel, Steigungswinkel) der rechten Flanke 115c 0 Grad; und ist der Schraubenwinkel (Schrägungswinkel, Steigungswinkel) der rechten Kegelflanke 122 θg Grad. Die linke Kegelflanke 121, eine Zahnflanke 121a, die die linke Kegelflanke 121 und die linke Flanke 115b verbindet (nachstehend vereinfacht als eine „linke Nebenflanke 121a“ bezeichnet), die rechte Kegelflanke 122 und eine Zahnflanke 122a, die die rechte Kegelflanke 122 und die rechte Flanke 115c verbindet (nachstehend vereinfacht als eine „rechte Nebenflanke 122a“ bezeichnet), bilden den Zahnradausrückverhinderungsabschnitt 120 aus. Ein Zahnradausrücken wird durch eine Konuspassung (einen Formschluss) der linken Kegelflanke 121 und des Zahnradausrückverhinderungsabschnitts 117c miteinander verhindert.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist die Struktur der Innenzähne 115a der Hülse 115 kompliziert. Des Weiteren ist die Hülse 115 eine Massenproduktkomponente. Daher werden die Innenzähne 115a der Hülse 115 (korrespondiert zu einem Werkstück gemäß der vorliegenden Erfindung) im Allgemeinen durch Räumen, Zahnradformen oder dergleichen ausgebildet und werden die Zahnradausrückverhinderungsabschnitte 120 durch Wälzen ausgebildet (siehe japanische Gebrauchsmusteranmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 06-061340 ( JP 06-061340 U ) und japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2005-152940 ( JP 2005-152940 A )).
Um das Zahnradausrücken, das vorstehend beschrieben ist, in dem Synchronmechanismus 110 zuverlässig zu verhindern, ist es erforderlich, dass die Zahnradausrückverhinderungsabschnitte 120 der Innenzähne 115a der Hülse 115 genau (präzise) bearbeitet werden. Jedoch neigt, da die Zahnradausrückverhinderungsabschnitte 120 durch Wälzen ausgebildet werden, was eine plastische Bearbeitung ist, die Bearbeitungsgenauigkeit dazu, dass sie niedrig (gering) ist. Um eine höhere Genauigkeit zu erreichen, können die Zahnradausrückverhinderungsabschnitte 120 durch Schneiden (Schälen), eine spanabhebende Bearbeitung, ausgebildet werden.
Jedoch unterscheiden sich in dem Fall, in dem die linke Kegelflanke 121 und die rechte Kegelflanke 122 durch Schälen bearbeitet werden, da die Drehrichtung der Hülse 115 und die Drehrichtung des Bearbeitungswerkzeugs gleich sind, die Werkzeugortskurve während einer Bearbeitung der linken Kegelflanke 121 und die Werkzeugortskurve während einer Bearbeitung der rechten Kegelflanke 122, und infolgedessen sind die Form der linken Kegelflanke 121 und die Form der rechten Kegelflanke 122 zueinander asymmetrisch. Ein spezifisches Beispiel der Formen, die zueinander asymmetrisch sind, ist nachstehend ausführlich beschrieben.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zahnradbearbeitungsgerät und ein Zahnradbearbeitungsverfahren bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Zahnflanke mit einem unterschiedlichen Schraubenwinkel (Schrägungswinkel, Steigungswinkel) an jeder von der rechten und linken Seitenfläche jedes Zahnes derart zu bearbeiten, dass der Zahn eine symmetrische Form hat.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist ein Zahnradbearbeitungsgerät Folgendes auf: eine Steuerungsvorrichtung, die eine Bearbeitung eines Zahnrads durch relatives Bewegen eines Bearbeitungswerkzeugs in einer Drehachsenrichtung eines Werkstücks steuert, während sich das Bearbeitungswerkzeug synchron zu dem Werkstück dreht, wobei das Bearbeitungswerkzeug eine Vielzahl von Schneidzähnen an einem Außenumfang des Bearbeitungswerkzeugs aufweist. Die eine Seitenfläche jedes Zahns des Zahnrads weist eine erste Zahnflanke und eine zweite Zahnflanke auf, die einen Schraubenwinkel (Schrägungswinkel, Steigungswinkel) hat, der sich von der ersten Zahnflanke unterscheidet; und die andere Seitenfläche jedes Zahns des Zahnrads weist eine dritte Zahnflanke und eine vierte Zahnflanke auf, die einen Schraubenwinkel (Schrägungswinkel, Steigungswinkel) hat, der sich von der dritten Zahnflanke unterscheidet.
Die Steuerungsvorrichtung ist gestaltet, um einen ersten Schnittwinkel zwischen einer Drehachse des Werkstücks und einer Drehachse des Bearbeitungswerkzeugs während einer Bearbeitung der zweiten Zahnflanke festzulegen, eine Drehrichtung des Werkstücks und eine Drehrichtung des Bearbeitungswerkzeugs während einer Bearbeitung der zweiten Zahnflanke mit derselben Drehrichtung festzulegen, und eine Drehrichtung des Werkstücks und eine Drehrichtung des Bearbeitungswerkzeugs während einer Bearbeitung der vierten Zahnflanke mit derselben Drehrichtung festzulegen, die zu der Drehrichtung während der Bearbeitung der zweiten Zahnflanke entgegengesetzt ist.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Zahnradbearbeitungsverfahren ein Verfahren zum Bearbeiten des Zahnrads mittels des Bearbeitungswerkzeugs. Das Zahnradbearbeitungsverfahren weist Folgendes auf: einen ersten Schnittwinkelfestlegungsschritt zum Festlegen eines ersten Schnittwinkels zwischen einer Drehachse des Werkstücks und einer Drehachse des Bearbeitungswerkzeugs während einer Bearbeitung der zweiten Zahnflanke; einen ersten Drehrichtungsfestlegungsschritt zum Festlegen einer Drehrichtung des Werkstücks und einer Drehrichtung des Bearbeitungswerkzeugs während der Bearbeitung der zweiten Zahnflanke mit derselben Richtung; und einen zweiten Drehrichtungsfestlegungsschritt zum Festlegen einer Drehrichtung des Werkstücks und einer Drehrichtung des Bearbeitungswerkzeugs während einer Bearbeitung der vierten Zahnflanke mit derselben Drehrichtung, die entgegengesetzt zu der Drehrichtung während der Bearbeitung der zweiten Zahnflanke ist.
Gemäß dem Zahnradbearbeitungsgerät und dem Zahnradbearbeitungsverfahren der vorstehend beschriebenen Gesichtspunkte sind/werden die Drehrichtung des Bearbeitungswerkzeugs und die Drehrichtung des Werkstücks während des Bearbeitens der zweiten Zahnflanke mit derselben Drehrichtung festgelegt und sind/werden die Drehrichtung des Bearbeitungswerkzeugs und die Drehrichtung des Werkstücks während des Bearbeitens der vierten Zahnflanke mit derselben Drehrichtung festgelegt, die entgegengesetzt zu der Drehrichtung während des Bearbeitens der zweiten Zahnflanke ist. Demgemäß sind die Werkzeugortskurve während des Bearbeitens der zweiten Kegelflanke und die Ortskurve während des Bearbeitens der vierten Kegelflanke dieselben und können die Form der zweiten Zahnflanke des Zahnrads und die Form der vierten Zahnflanke des Zahnrads zueinander symmetrisch ausgebildet sein/werden. Daher kann die Bearbeitungsgenauigkeit des Zahnrads verbessert werden.
Figurenliste
Die vorstehenden und weiteren Merkmale sowie Vorteile der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche/ähnliche Elemente wiederzugeben und in denen Folgendes gezeigt ist:

1 stellt die Gesamtgestaltung eines Zahnradbearbeitungsgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar;
2 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Werkzeuggestaltungsprozess für ein Kegelflankenbearbeitungswerkzeug darstellt, der durch das Steuerungsgerät von 1 ausgeführt wird;
3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Werkzeugzustandsfestlegungsprozess für ein Kegelflankenbearbeitungswerkzeug darstellt, der durch die Steuerungsvorrichtung von 1 ausgeführt wird;
4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess zum Steuern einer Bearbeitung mit dem Kegelflankenbearbeitungswerkzeug darstellt, der durch die Steuerungsvorrichtung von 1 ausgeführt wird;
5A stellt die schematische Gestaltung eines linken Kegelflankenbearbeitungswerkzeugs aus Sicht in einer Drehachse von einer Werkzeugendflächenseite dar;
5B ist eine Teilschnittansicht, die die schematische Gestaltung des Bearbeitungswerkzeugs von 5A aus Sicht in einer radialen Richtung darstellt;
5C ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Schneidzahn des Bearbeitungswerkzeugs von 5B darstellt;
6A stellt das Abmessungsverhältnis zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und einer Hülse, wenn das linke Kegelflankenbearbeitungswerkzeug gestaltet wird, aus Sicht in einer radialen Richtung der Hülse dar;
6b zeigt das Positionsverhältnis zwischen dem Schneidzahn des Bearbeitungswerkzeugs und einem Innenzahn der Hülse, wenn das linke Kegelflankenbearbeitungswerkzeug gestaltet wird, aus Sicht in der radialen Richtung der Hülse dar;
7 stellt Elemente des Bearbeitungswerkzeugs dar, das verwendet wird, wenn eine obere Stegdicke und eine Zahndicke des Kegelflankenbearbeitungswerkzeugs berechnet werden;
8 ist eine Detailansicht, die die Form eines Innenzahns einer Hülse, wenn die vorliegende Erfindung nicht angewandt wird, aus Sicht in der radialen Richtung darstellt.
9A stellt aus Sicht in einer Drehachsenrichtung der Hülse dar, wie eine linke Kegelflanke des Innenzahns von 8 mit dem Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird;
9B stellt aus Sicht in der Drehachsenrichtung der Hülse dar, wie eine rechte Kegelflanke des Innenzahns von 8 mit dem Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird;
10A stellt aus Sicht in einer Drehachsenrichtung der Hülse dar, wie eine linke Kegelflanke eines Innenzahns mit dem Bearbeitungswerkzeugs bearbeitet wird, wenn die vorliegende Erfindung angewandt wird;
10B stellt aus Sicht in der Drehachsenrichtung der Hülse dar, wie eine rechteckige Flanke des Innenzahns mit dem Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird, wenn die vorliegende Erfindung angewandt wird;
11 ist eine Detailansicht, die die Form eines Innenzahns einer Hülse, wenn die vorliegende Erfindung angewandt wird, aus Sicht in der radialen Richtung darstellt;
12A stellt das Abmessungsverhältnis zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und einer Hülse, wenn das rechte Kegelflankenbearbeitungswerkzeug gestaltet wird, aus Sicht in der radialen Richtung der Hülse dar;
12B stellt das Positionsverhältnis zwischen dem Schneidzahn des Bearbeitungswerkzeugs und einem Innenzahn der Hülse, wenn das rechte Kegelflankenbearbeitungswerkzeug gestaltet wird, aus Sicht in der radialen Richtung der Hülse dar;
13A stellt den Zustand des Schneidzahns des linken Kegelflankenbearbeitungswerkzeugs aus Sicht in der radialen Richtung dar;
13B stellt den Zustand des Schneidzahns des rechten Kegelflankenbearbeitungswerkzeugs aus Sicht in der radialen Richtung dar;
14A stellt das Positionsverhältnis zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und der Hülse, wenn sich die Werkzeugposition des Kegelflankenbearbeitungswerkzeugs in der Drehachsenrichtung ändert, dar;
14B ist ein erstes Schaubild, das einen bearbeiteten Zustand darstellt, wenn die axiale Position verändert wird;
14C ist ein zweites Schaubild, das einen bearbeiteten Zustand darstellt, wenn die axiale Position geändert wird;
14D ist ein drittes Schaubild, das einen bearbeiteten Zustand darstellt, wenn die axiale Position geändert wird;
15A stellt das Positionsverhältnis zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und der Hülse dar, wenn sich ein Schnittwinkel ändert, der die Neigung der Drehachse des Kegelflankenbearbeitungswerkzeugs in Bezug auf die Drehachse der Hülse wiedergibt;
15B ist ein erstes Schaubild, das einen bearbeiteten Zustand darstellt, wenn der Schnittwinkel geändert wird;
15C ist ein zweites Schaubild, das einen bearbeiteten Zustand darstellt, wenn der Schnittwinkel geändert wird;
15D ist ein drittes Schaubild, das einen bearbeiteten Zustand darstellt, wenn der Schnittwinkel geändert wird;
16A stellt das Positionsverhältnis zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und der Hülse dar, wenn sich die Position des Kegelflankenbearbeitungswerkzeugs in der Drehachsenrichtung und der Schnittwinkel ändern;
16B ist ein erstes Schaubild, das einen bearbeiteten Zustand darstellt, wenn die axiale Position und der Schnittwinkel geändert werden;
16C ist ein zweites Schaubild, das einen bearbeiteten Zustand darstellt, wenn die axiale Position und der Schnittwinkel geändert werden;
17A stellt die Position des Bearbeitungswerkzeugs, bevor die linke Kegelflanke bearbeitet wird, aus Sicht in der radialen Richtung dar;
17B stellt die Position des Bearbeitungswerkzeugs, wenn die linke Kegelflanke bearbeitet wird, aus Sicht in der radialen Richtung dar;
17C stellt die Position des Bearbeitungswerkzeugs, nachdem die linke Kegelflanke bearbeitet wurde, aus Sicht in der radialen Richtung dar;
18 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Werkzeuggestaltungsprozess für ein anderes Kegelflankenbearbeitungswerkzeug darstellt, der durch die Steuerungsvorrichtung von 1 ausgeführt wird;
19A stellt die schematische Gestaltung eines Bearbeitungswerkzeugs für eine linke Kegelflanke und eine rechte Kegelflanke aus Sicht in der Drehachsenrichtung von einer Werkzeugendflächenseite dar;
19B ist eine Teilschnittansicht, die die schematische Gestaltung des Bearbeitungswerkzeugs von 19A aus Sicht in der radialen Richtung darstellt;
19C ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Schneidzahn des Bearbeitungswerkzeugs von 19B darstellt;
20 stellt die Bearbeitungszustände zum Bearbeiten einer linken Kegelflanke und einer rechten Kegelflanke in Bezug ein weiteres Kegelflankenbearbeitungswerkzeug mit unterschiedlichen Schnittwinkeln dar;
21 stellt die Bearbeitungszustände zum Bearbeiten einer linken Kegelflanke und einer rechten Kegelflanke mit einem weiteren Kegelflankenbearbeitungswerkzeug mit demselben Schnittwinkel und unterschiedlichen Bearbeitungspositionen dar,
22 ist eine Schnittansicht, die einen Synchronkämmmechanismus mit der Hülse als ein Werkstück darstellt;
23A ist eine Schnittansicht, die einen Zustand des Synchronkämmmechanismus von 22 darstellt, bevor ein Betrieb gestartet wird;
23B ist eine Schnittansicht, die einen Zustand des Synchronkämmmechanismus von 22 während des Betriebs darstellt;
23C ist eine Schnittansicht, die einen Zustand des Synchronkämmmechanismus von 22 nach einem Ende des Betriebs darstellt;
24A ist eine Perspektivansicht, die einen Zahnradausrückverhinderungsabschnitt der Hülse darstellt; und
24B stellt den Zahnradausrückverhinderungsabschnitt der Hülse von 24A aus Sicht in der radialen Richtung dar.

Ausführliche Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Fünfachsenbearbeitungszentrum als ein Beispiel eines Zahnradbearbeitungsgeräts in Bezug auf 1 beschrieben. Das heißt, das Zahnradbearbeitungsgerät 1 ist ein Gerät mit drei geradlinigen Achsen (X-, Y- und Z-Achse), die als Antriebsachsen orthogonal zueinander stehen, und zwei Drehachsen (einer A-Achse, die parallel zu der X-Achse ist, und einer C-Achse, die senkrecht zu der A-Achse ist).
Wie in dem Abschnitt „Hintergrund der Erfindung“ beschrieben ist, werden die Zahnradausrückverhinderungsabschnitte 120 durch Wälzen, was ein plastischer Prozess (eine plastische Bearbeitung) ist, an den Innenzähnen 115a der Hülse 115 ausgebildet, die durch Räumen oder Zahnradformen ausgebildet werden. Daher kann die Prozessgenauigkeit (Bearbeitungsgenauigkeit) niedrig sein. Aus diesem Grund bildet das vorstehend beschriebene Zahnradbearbeitungsgerät 1 zunächst die Innenzähne 115a der Hülse 115 durch Räumen, Zahnradformen oder dergleichen aus und bildet dann die Zahnradausrückverhinderungsabschnitte 120 an den Innenzähnen 115a der Hülse 115 durch Schneiden (spanabhebendes Bearbeiten) mit einem Bearbeitungswerkzeug 42 aus (nachstehend beschrieben).
Insbesondere sind die Drehachse der Hülse 115 mit den Innenzähnen 115a, die daran ausgebildet sind, um die Drehachse des Bearbeitungswerkzeug 42 in einem vorbestimmten Schnittwinkel geneigt und werden dann die Zahnradausrückverhinderungsabschnitte 120 durch synchrones Drehen der Hülse 115 und des Bearbeitungswerkzeugs 42 und durch Schneiden der Hülse 115 ausgebildet, während das Bearbeitungswerkzeug 42 in der Drehachsenrichtung der Hülse 115 zugeführt (vorgeschoben) wird. Somit können die Zahnradausrückverhinderungsabschnitte 51 genau (präzise) bearbeitet werden.
Wie in 1 dargestellt ist, weist das Zahnradbearbeitungsgerät 1 ein Bett 10, eine Säule 20, einen Schlitten 30, eine Drehspindel 40, einen Tisch 50, eine Neigungstisch 60, einen Drehtisch 70, eine Werkstückhalterung 80 und eine Steuerungsvorrichtung 100 auf. Obwohl es nicht dargestellt ist, ist eine bekannte automatische Werkzeugwechselvorrichtung neben dem Bett 10 vorgesehen.
Das Bett 10 ist im Wesentlichen viereckig und ist auf dem Boden angeordnet. Eine X-Achsenkugelspindel (nicht dargestellt) zum Antreiben der Säule 20 in einer Richtung parallel zu der X-Achse ist an der oberen Fläche des Betts 10 angeordnet. Des Weiteren ist ein X-Achsenmotor 11c, der die X-Achsenkugelspindel dreht, an dem Bett 10 montiert.
Eine Y-Achsenkugelspindel (nicht dargestellt) zum Antreiben des Schlittens 30 in einer Richtung parallel zu der Y-Achse ist an einer Seitenfläche (Gleitfläche) 20a der Säule 20 parallel zu der Y-Achse angeordnet. Des Weiteren ist ein Y-Achsenmotor 23c, der die Y-Achsenkugelspindel dreht, an der Säule 20 montiert.
Die Drehspindel 40 stützt das Bearbeitungswerkzeug 42, ist drehbar an einem Schlitten 30 gestützt und wird durch einen Spindelmotor 41, der in dem Schlitten 30 aufgenommen ist, gedreht. Das Bearbeitungswerkzeug 42 wird an einer Werkzeughalterung (nicht dargestellt) gehalten und an dem distalen Ende der Drehspindel 40 befestigt und dreht sich mit der Drehung der Drehspindel 40. Das Bearbeitungswerkzeug 42 bewegt sich in Bezug auf das Bett 10 in der Richtung parallel zu der X-Achse und in der Richtung parallel zu der Y-Achse mit der Bewegung der Säule 20 und des Schlittens 30. Das Bearbeitungswerkzeug 42 ist nachstehend ausführlich beschrieben.
Eine Z-Achsenkugelspindel (nicht dargestellt) zum Antreiben des Tischs 50 in einer Richtung parallel zu der Z-Achse ist an der oberen Fläche des Betts 20 angeordnet. Des Weiteren ist ein Z-Achsenmotor 12c, der die Z-Achsenkugelspindel dreht, an dem Bett 10 montiert.
Neigungstischstützabschnitte 63, die den Neigungstisch 60 stützen, sind an der oberen Fläche des Tischs 50 vorgesehen. Der Neigungstisch 60 ist an den Neigungstischstützabschnitt 63 angeordnet, um um eine Achse parallel zu der A-Achse drehbar (wendbar) zu sein. Der Neigungstisch 60 wird durch einen A-Achsenmotor 61, der an einem Tisch 50 aufgenommen ist, gedreht (gewendet).
Der Drehtisch 70 ist an dem Neigungstisch 60 angeordnet, um um eine Achse parallel zu der C-Achse drehbar zu sein. Die Werkstückhalterung 80, die die Hülse 115 als ein Werkstück hält, ist an dem Drehtisch 70 montiert. Der Drehtisch 70 wird durch einen C-Achsenmotor 62 gemeinsam mit der Hülse 115 und der Werkstückhalterung 80 gedreht.
Die Steuerungsvorrichtung 100 weist eine Bearbeitungssteuerungseinheit 101, eine Werkzeuggestaltungseinheit (Werkzeugdesigneinheit) 102, eine Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 und eine Speichereinheit 104 auf. Jede von der Bearbeitungssteuerungseinheit 101, der Werkzeuggestaltungseinheit 102, der Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 und der Speichereinheit 104 können durch Hardware oder Software ausgebildet sein.
Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 bearbeitet (spanabhebend) die Hülse 115 durch ein Steuern des Spindelmotors 41 zum Drehen des Bearbeitungswerkzeugs 42, Steuern des X-Achsenmotors 11c, des Z-Motors 12c und des Y-Achsenmotors 23c zum Bewegen der Hülse 115 und des Bearbeitungswerkzeugs 42 relativ zueinander in der Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung, der Richtung parallel zu der Z-Achsenrichtung und der Richtung parallel zu der Y-Achsenrichtung, und Steuern des A-Achsenmotors 61 und des C-Achsenmotors 62 zum Drehen der Hülse 115 und des Bearbeitungswerkzeugs 42 um die Achse parallel zu der A-Achse und der Achse parallel zu der C-Achse.
Die Werkzeuggestaltungseinheit 102 berechnet die Parameter des Bearbeitungswerkzeugs 42, um das Bearbeitungswerkzeug 42 zu gestalten (designen), was nachstehend ausführlich beschrieben ist.
Die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 berechnet Werkzeugzustände, die die relative Position und Stellung des Bearbeitungswerkzeugs 42 in Bezug auf die Hülse 115 anzeigen, was nachstehend ausführlich beschrieben ist.
Die Speichereinheit 104 speichert im Voraus Werkzeugdaten, die sich auf das Bearbeitungswerkzeug 42 beziehen, das heißt einen Kopfdurchmesser da, einen Referenzdurchmesser d, eine Kopfhöhe ha, einen Modul m, einen Profilverschiebungskoeffizienten λ, einen Eingriffswinkel α, einen Eingriffswinkel im Stirnschnitt ot, einen Kopfeingriffswinkel αa und Bearbeitungsdaten zum Schneiden (spanabhebenden Bearbeiten) der Hülse 115. Die Speichereinheit 104 speichert ferner die Anzahl der Schneidzähne 42a Z usw., die eingegeben werden, wenn das Bearbeitungswerkzeug 42 gestaltet (designed) wird, von Daten des Bearbeitungswerkzeugs 42, das durch die Werkzeuggestaltungseinheit 102 gestaltet (designed) wird, und den Werkzeugzustand, der durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 berechnet wird.
In diesem Beispiel werden die linke Kegelflanke (schräge Flanke) 121 mit der linken Nebenflanke 121a und die rechte Kegelflanke (schräge Flanke) 122 mit der rechten Nebenflanke 122a jedes Zahnradausrückverhinderungsabschnitts 120 mit der Hülse 115 durch Schneiden/Trennen (spanabhebendes Bearbeiten) mit zwei jeweiligen Bearbeitungswerkzeugen 42 ausgebildet.
Nachstehend ist beschrieben, wie das Bearbeitungswerkzeug 42 zum Schneiden der linken Kegelflanke 121 gestaltet (designed) ist (nachstehend als ein „erstes Bearbeitungswerkzeug 42F“ bezeichnet). Das Gleiche gilt für das Gestalten (Designen) des Bearbeitungswerkzeugs 42 zum Schneiden der rechten Kegelflanke 122 (nachstehend vereinfacht als ein „zweites Bearbeitungswerkzeug 42G“ bezeichnet), und daher wird eine ausführliche Beschreibung dieser Gestaltung weggelassen.
Wie in 5A dargestellt ist, ist in diesem Beispiel ein Schneidzahn 42af, als das erste Bearbeitungswerkzeug 42F in der Richtung einer Werkzeugachse (Drehachse) L von einer Seite der Werkzeugendfläche 42A angesehen wird, in derselben Form wie eine Evolventenkurvenform ausgebildet. Des Weiteren hat, wie in 5B dargestellt ist, der Schneidzahn 42AF des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F einen Spanwinkel, der in einem Winkel γ in Bezug auf eine Ebene senkrecht zu der Werkzeugachse L an der Seite der Werkzeugendfläche 42A geneigt ist, und einem vorderen Freiwinkel, der in einem Winkel δ in Bezug auf eine Linie parallel zu der Werkzeugachse L an einer Seite einer Werkzeugumfangsfläche 42B geneigt ist.
Wie in 5C dargestellt ist, hat der Schneidzahn 42af des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F einen Seitenfreiwinkel, der in einem Winkel ε derart geneigt ist, dass sich die Umfangsbreite (der Abstand zwischen zwei Zahnflächen 42bf) an einer Seite einer Werkzeugumfangsfläche 42B von der Seite der Werkzeugendfläche 42A in der Zahnflächenrichtung verringert. Des Weiteren hat der Schneidzahn 42af einen Schraubenwinkel (Schrägungswinkel, Steigungswinkel), der durch einen Winkel βf in Bezug auf die Werkzeugachse L geneigt ist, wenn eine Linie Lb an der Mitte zwischen den zwei Zahnflächen 42bf in der radialen Richtung angesehen wird.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird die linke Kegelflanke 121 der Hülse 115 durch Schneiden des vorher ausgebildeten Innenzahns 115a der Hülse 115 mit dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42F ausgebildet. Daher ist es erforderlich, dass der Schneidzahn 42af des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F eine derartige Form hat, dass, während der Innenzahn 115a geschnitten wird, die linke Kegelflanke 121 mit der linken Nebenflanke 121a zuverlässig geschnitten wird, ohne dass der benachbarte Innenzahn 115a beeinflusst (beeinträchtigt) wird.
Insbesondere ist es erforderlich, dass, wie in 6A dargestellt ist, der Schneidzahn 42af derart gestaltet ist, dass: eine obere Stegdicke (Kopfstegdicke) Saf des Schneidzahns 42af größer ist als eine Zahnflächenlänge gf der linken Nebenflanke 121a; und eine Zahndicke Taf des Schneidzahns 42af an einem Referenzkreis Cb (siehe 7) kleiner ist als ein Abstand Hf (nachstehend vereinfacht als ein „Zahnflankenabstand Hf“ bezeichnet) zwischen der linken Kegelflanke 121 und einem offenen Ende der rechten Kegelflanke 122, die zu der linken Kegelflanke 121 zugewandt ist, wenn der Schneidzahn 42af die linke Kegelflanke 121 mit einer Zahnflächenlänge ff schneidet.
Die obere Stegdicke (Kopfstegdicke) Saf des Schneidzahns 42af und die Zahndicke Taf des Schneidzahns 42af auf dem Referenzkreis Cb werden unter Berücksichtigung der Haltbarkeit des Schneidzahns 42af wie zum Beispiel ein Spanwiderstand festgelegt. Wenn der Schneidzahn 42af gestaltet wird, wie in 6B dargestellt ist, ist es erforderlich, dass der Schnittwinkel φf zwischen einer Drehachse Lw der Hülse 115 und der Drehachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 (der Schnittwinkel φf, der durch die Summe eines Schraubenwinkels (Schrägungswinkels, Steigungswinkels) Θf der linken Kegelflanke 121 und des Schraubenwinkels βf des Schneidzahns 42af gebildet wird (nachstehend vereinfacht als ein „Schnittwinkel φf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F“ bezeichnet) zuerst festgelegt wird.
In 6B ist die Drehachse Lw der Hülse 115 an der Mitte des Innenzahns 115a (der Mitte zwischen der linken Kegelflanke 121 und der rechten Kegelflanke 122) angeordnet. Die Drehachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 ist an der Seite der linken Kegelflanke 121 der Drehachse Lw der Hülse 115 angeordnet. Des Weiteren ist der Schnittwinkel φf in der Richtung von der Drehachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 zu der Drehachse Lw der Hülse 115 (Richtung gegen den Uhrzeigersinn) in 6B ein positiver Winkel.
Der Schraubenwinkel Θf der linken Kegelflanke 121 ist in der Richtung von der Drehachse Lw der Hülse 115 zu der linken Kegelflanke 121 (Richtung im Uhrzeigersinn) in 6b ein negativer Winkel. Der Schraubenwinkel βf des Schneidzahns 42af ist in der Richtung von der Drehachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 zu der Zahnfläche 42bf (in diesem Beispiel die Linie Lb an der Mitte zwischen den zwei Zahnflächen 42bf) (Richtung im Uhrzeigersinn) in 6B ein negativer Winkel.
Des Weiteren ist in diesem Beispiel eine Drehrichtung Rs der Hülse 115 aus Sicht von der Endflächenseite, an der die linke Kegelflanke 121 ausgebildet ist, eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn und ist eine Drehrichtung Rf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F aus Sicht von der Seite entgegengesetzt zu der Werkzeugendfläche 42A auch eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn. In diesem Fall ist der Schnittwinkel φf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F mit einem positiven Winkel festgelegt. Der Bediener legt den Schnittwinkel □f des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, für das ein positiver Festlegungsbereich durch das Zahnradbearbeitungsgerät 1 spezifiziert ist, auf einen beliebigen positiven Winkel provisorisch fest.
Anschließend wird der Schraubenwinkel βf des Schneidzahns 42af aus dem bekannten Schraubenwinkel Θf der linken Kegelflanke 121 und dem festgelegten Schnittwinkel φf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F berechnet und werden die obere Stegdicke Saf des Schneidzahns 42af und die Zahndicke Taf des Schneidzahns 42af auf dem Referenzkreis Cb berechnet. Durch Wiederholen des vorstehend beschriebenen Prozesses wird das erste Bearbeitungswerkzeug 42F mit den optimalen Schneidzähnen 42af zum Schneiden der linken Kegelflanken 121 gestaltet (gebildet).
Ein Beispiel zum Berechnen der oberen Stegdicke Saf des Schneidzahns 42af und der Schneiddicke Taf des Schneidzahns 42af auf dem Referenzkreis Cb ist nachstehend beschrieben. Wie in 7 dargestellt ist, wird die obere Stegdicke Saf des Schneidzahns 42af durch den Kopfdurchmesser da und einen Kopfzahndickenhalbwinkel ψaf (siehe Gleichung (1)) wiedergegeben. $Saf = ψ af \cdot da$
Der Kopfdurchmesser da wird durch den Referenzdurchmesser d und die Kopfhöhe ha (siehe Gleichung (2)) wiedergegeben; der Referenzdurchmesser d wird durch die Anzahl der Schneidzähne 42af Z, den Schraubenwinkel (Schrägungswinkel, Steigungswinkel) βf der Zahnfläche 42bf des Schneidzahns 42af und den Modul m (siehe Gleichung (3)) wiedergegeben; und die Kopfhöhe ha wird durch den Profilverschiebungskoeffizienten λ und den Modul m (siehe Gleichung (4)) wiedergegeben. $da = d + 2 \cdot ha$
$d = Z \cdot m/cos β f$
$ha = 2 \cdot m (1 + λ)$
Der Kopfzahndickenhalbwinkel ψaf wird durch die Anzahl von Schneidzähnen 42af Z, den Profilverschiebungskoeffizienten λ, den Eingriffswinkel α, den Eingriffswinkel im Stirnschnitt αt und den Kopfeingriffswinkel αa (siehe Gleichung (5)) wiedergegeben. Der Eingriffswinkel im Stirnschnitt at wird durch den Eingriffswinkel α und den Schraubenwinkel (Schrägungswinkel, Steigungswinkel) βf der Zahnfläche 42bf des Schneidzahns 42af (siehe Gleichung (6)) wiedergegeben und der Kopfeingriffswinkel αa wird durch den Eingriffswinkel im Stirnschnitt at, den Kopfdurchmesser da und den Referenzdurchmesser d (siehe Gleichung (7)) wiedergegeben. $ψ af = π / (2 \cdot Z) + 2 \cdot λ \cdot tan α /Z + (tan α t - α t) - (tan α a - α a)$
$α t = {tan}^{- 1} (tan α /cos β f)$
$α a = {cos}^{- 1} (d \cdot cos α t/da)$
Die Zahndicke Taf des Schneidzahns 42af wird durch den Referenzdurchmesser d und einen Halbwinkel ψf der Zahndicke Taf (siehe Gleichung (8)) wiedergegeben. $Taf = ψ f \cdot d$
Der Referenzdurchmesser d wird durch die Anzahl von Schneidzähnen 42af Z, den Schraubenwinkel (Schrägungswinkel, Steigungswinkel) βf der Zahnfläche 42bf des Schneidzahns 42af und den Modul m (siehe Gleichung (9)) wiedergegeben. $d = Z \cdot m/cos β f$
Der Halbwinkel ψf der Zahndicke Taf wird durch die Anzahl von Schneidzähnen 42af Z, den Profilverschiebungskoeffizienten λ und den Eingriffswinkel α (siehe Gleichung (10)) wiedergegeben. $ψ f = π / (2 \cdot Z) + 2 \cdot λ \cdot tan α /Z$
Mit diesen Berechnungen wird das erste Bearbeitungswerkzeug 42F gestaltet (gebildet). Auf ähnliche Weise wird das zweite Bearbeitungswerkzeug 42G derart gestaltet (gebildet), dass die Drehrichtung Rs der Hülse 42 aus Sicht einer Innenflächenseite, an der die rechte Kegelflanke 122 ausgebildet ist, die Richtung gegen den Uhrzeigersinn ist und eine Drehrichtung Rg des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G aus Sicht von der Seite entgegengesetzt zu der Werkzeugendfläche 42A auch eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn ist. Die Parameter des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G können durch Ersetzen des Anhangs „f“ der Parameter des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F mit „g“ erhalten werden.
Wie in dem Abschnitt „Beschreibung des Stands der Technik“ erwähnt ist, unterscheiden sich in einem Fall des Bearbeitens der linken Kegelflanke 121 und der rechten Kegelflanke 122 durch Räumen, da die Drehrichtung Rs der Hülse 115 die Drehrichtungen Rf und Rg der ersten und zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42F und 42G dieselben sind, die Werkzeugortskurve des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F während der Bearbeitung der linken Kegelflanke 121 und die Werkzeugortskurve des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G während der Bearbeitung der rechten Kegelflanke 122 voneinander, und infolgedessen sind die Form der linken Kegelflanke 121 und die Form der rechten Kegelflanke 122 zueinander asymmetrisch.
Insbesondere werden, nachdem die linke Kegelflanke 121 und die rechte Kegelflanke 122 mit dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42F und dem zweiten Bearbeitungswerkzeug 42G bearbeitet worden sind, die linke Nebenflanke 121a und die rechte Nebenflanke 122a mit dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42F und dem zweiten Bearbeitungswerkzeug 42G, die sich von der linken Kegelflanke 121 und der rechten Kegelflanke 122 wegbewegen, entsprechend ausgebildet. Jedoch ist, wie in 8 dargestellt ist, die Freilänge (Freigabenlänge) eg der rechten Nebenflanke 122a kleiner als eine Freigabenlänge (Freilänge) ef der linken Nebenflanke 121a und ist ein Freiwinkel kg der rechten Nebenflanke 122a kleiner als ein Freiwinkel kf der linken Nebenflanke 121a.
Dies ist deswegen so, da, wie in 9A dargestellt ist, der Schneidzahn 42af des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, das sich in die Gegenuhrzeigersinndrehrichtung Rf dreht, von einer Schneidendposition Qf (siehe 8) der linken Kegelflanke 121 der Hülse 115, die sich in der Gegenuhrzeigersinndrehrichtung Rs dreht, zu der radial inneren Seite der Hülse 115 bewegt.
In diesem Fall dauert es, da das erste Bearbeitungswerkzeug 42F einen kleineren Durchmesser hat als die Hülse 115 und da der Schneidzahn 42af der linken Kegelflanke 121 folgt, relativ kurz, bis der Schneidzahn 42af sich von der linken Kegelflanke 121 entfernt (sich von dieser trennt). Demgemäß wird es abgeschätzt, dass die Freilänge ef der linken Nebenflanke 121a relativ kurz ist und dass der Freiwinkel kf relativ groß ist.
Andererseits bewegt sich, wie in 9B dargestellt ist, ein Schneidzahn 42ag des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G, das sich in der Gegenuhrzeigersinndrehrichtung Rg dreht, von einer Schneidendposition Qg (siehe 8) der rechten Kegelflanke 122 der Hülse 115, die sich in der Gegenuhrzeigersinndrehrichtung Rs dreht, zu der radial inneren Seite der Hülse 115.
In diesem Fall dauert es, da das zweite Bearbeitungswerkzeug 42G einen kleineren Durchmesser hat als die Hülse 115 und da die rechte Kegelflanke 122 dem Schneidzahn 42ag folgt, relativ lang, bis der Schneidzahn 42ag sich von der rechten Kegelflanke 122 trennt (bis er sich von dieser löst), demgemäß wird es abgeschätzt, dass die Freilänge eg der rechten Nebenflanke 122a relativ lang ist und dass der Freiwinkel kg relativ klein ist.
In dem Fall, in dem die Freilänge eg der rechten Nebenflanke 122a größer ist als die Freilänge ef der linken Nebenflanke 121a, wie vorstehend beschrieben ist, dauert es eine gewisse Zeit, bis ein Gleiten der Hülse 115 verhindert wird, wenn die Innenzähne 115a der Hülse 115 mit den Außenzähnen 115a des Synchronrings 118 kämmen (wenn Gänge geschalten werden). Zusätzlich ist die Festigkeit der Innenzähne 115a reduziert. Des Weiteren unterscheidet sich, wenn die Form der linken Nebenflanke 121a und die Form der rechten Nebenflanke 122a zueinander asymmetrisch sind, eine Synchronisierungszeit zwischen der linken Nebenflanke 121a und der rechten Nebenflanke 122a, so dass die Kämmposition (Eingriffsposition) nicht stabil ist. Des Weiteren unterscheidet sich die Kämmposition während einer Beschleunigung des Fahrzeugs und während einer Verzögerung des Fahrzeugs, so dass es schwierig ist, eine stabile Beschleunigung und Verzögerung zu erreichen.
In Anbetracht des vorstehend Beschriebenen wird, wie in 10A dargestellt ist, wenn der Schneidzahn 42af des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F die linke Kegelflanke 121 der Hülse 115 bearbeitet, das erste Bearbeitungswerkzeug 42F in der Gegenuhrzeigersinndrehrichtung Rf gedreht und wird die Hülse 115 auch in die Gegenuhrzeigersinndrehrichtung Rs gedreht.
Unterdessen wird, wie in 10B dargestellt ist, wenn der Schneidzahn 42ag des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G die rechte Kegelflanke 122 der Hülse 115 bearbeitet, das zweite Bearbeitungswerkzeug 42G in die Uhrzeigersinndrehrichtung Rg (eine Drehrichtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F) gedreht und wird die Hülse 115 auch in der Uhrzeigersinndrehrichtung Rs (eine Drehrichtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung der Hülse 115 in 10A) gedreht. Somit wird, wie in 11 dargestellt ist, die Freilänge eg der rechten Nebenflanke 121a auf dieselbe Freilänge ef der linken Nebenflanke 121a reduziert, so dass die Form der linken Nebenflanke 121a und die Form der rechten Nebenflanke 122a symmetrisch zueinander ausgebildet werden können.
Wenn die Form der linken Kegelflanke 121 und die Form der rechten Kegelflanke 122 zueinander asymmetrisch sind, werden, wie in 6A und 6B dargestellt ist, sowohl der Schnittwinkel φf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F und der Schnittwinkel φg des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G mit positiven Winkeln in dem Fall des Ausführens der Bearbeitung festgelegt, während alle Drehrichtungen von Rf, Rg und Rs des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G und der Hülse 115 während der Bearbeitung mit der Richtung gegen den Uhrzeigersinn festgelegt werden.
Jedoch ist es, um die Form der linken Nebenflanke 121a und die Form der rechten Nebenflanke 122a symmetrisch zueinander auszubilden, wie in 12A und 12B dargestellt ist, erforderlich, dass der Schnittwinkel φf (siehe 6B) des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F ein positiver Winkel ist, und ist es erforderlich, dass der Schnittwinkel φg des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G ein negativer Winkel in dem Fall zum Ausführen der Bearbeitung ist, während die Drehrichtungen von Rf und Rs des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F und der Hülse 115 während der Bearbeitung mit der Richtung gegen den Uhrzeigersinn festgelegt sind und die Drehrichtung Rg und Rs des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G und der Hülse 115 während der Bearbeitung mit der Richtung im Uhrzeigersinn festgelegt sind. Das heißt, es ist erforderlich, dass die Schnittrichtungen entgegengesetzt sind. Des Weiteren ist es erforderlich, dass der Schnittwinkel αf des ersten Bearbeitungswerkzeug 42F und der Schnittwinkel og des zweiten Bearbeitungswerkzeug 42G denselben Absolutwert haben. Es ist anzumerken, dass das erste Bearbeitungswerkzeug 42F gleich ist wie das, das vorstehend beschrieben ist.
Anschließend wird mittels den vorstehenden Gleichungen (1) bis (10) der Schraubenwinkel βg des Schneidzahns 42ag aus dem bekannten Schraubenwinkel Θg der rechten Kegelflanke 122 und dem festgelegten Schnittwinkel φg des zweiten Bearbeitungswerkzeug 42G berechnet und werden die Kopfstegdicke Sag des Schneidzahns 42ag und die Zahndicke Tag des Schneidzahns 42ag auf dem Referenzkreis Cb berechnet. Durch Wiederholen des vorstehend beschriebenen Prozesses wird das zweite Bearbeitungswerkzeug 42G mit den optimalen Schneidzähnen 42ag zum Schneiden (spanabhebenden Bearbeiten) der rechten Zahnflanke 122 gestaltet (gebildet).
In der vorstehend beschriebenen Weise wird, wie in 13A dargestellt ist, das erste Bearbeitungswerkzeug 42F derart gestaltet, dass die Zahnfläche 42bf des Schneidzahns 42af einen Schraubenwinkel βf hat, der von der unteren linken Seite zu der oberen rechten Seite geneigt ist, wenn das erste Bearbeitungswerkzeug 42F mit der Werkzeugendfläche 42A, die in 13A nach unten zugewandt ist, aus einer Richtung senkrecht zu der Werkzeugachse L angesehen wird. Des Weiteren wird, wie in 13B dargestellt ist, das zweite Bearbeitungswerkzeug 42G derart gestaltet, dass eine Zahnfläche 42bg des Schneidzahns 42ag den Schraubenwinkel βg hat, der von der unteren rechten Seite zu der oberen linken Seite geneigt ist, wenn das zweite Bearbeitungswerkzeug 42G mit der Werkzeugendfläche 42A, die in 13B nach unten zugewandt ist, aus einer Richtung senkrecht zu der Werkzeugachse L angesehen wird. Das erste Bearbeitungswerkzeug 42F und das zweite Bearbeitungswerkzeug 42G, die vorstehend beschrieben sind, werden durch die Werkzeuggestaltungseinheit 102 der Steuerungsvorrichtung 100 gestaltet (gebildet), und die Details des Prozesses sind nachstehend beschrieben.
Nachstehend wird die Bearbeitungsgenauigkeit diskutiert, die erreicht wird, wenn das gestaltete erste Bearbeitungswerkzeug 42F bei dem Zahnradbearbeitungsgerät 1 angewandt wird und die linke Kegelflanke 121 mit unterschiedlichen Werkzeugzuständen des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F wie zum Beispiel der Position des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F in der Richtung der Drehachse L (nachstehend vereinfacht als eine „Achse einer Position des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F“ bezeichnet) und dem Schnittwinkel φf des ersten Bearbeitungswerkzeug 42F geschnitten (spanabhebend bearbeitet) wird. Das Gleiche gilt für die Bearbeitungsgenauigkeit, die erreicht wird, wenn die rechte Kegelflanke 122 mit dem zweiten Bearbeitungswerkzeug 42G geschnitten wird, und daher ist eine ausführliche Beschreibung davon weggelassen.
Zum Beispiel wird, wie in 14A dargestellt ist, die linke Kegelflanke 121 bearbeitet, wenn die axiale Position des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, das heißt ein Schnittpunkt P zwischen der Werkzeugendfläche 42A des ersten Bearbeitungswerkzeug 42F und der Werkzeugachse L, auf der Drehachse Lw der Hülse 115 angeordnet ist (Versatzbetrag: 0); wenn der Schnittpunkt P um einen Abstand +k in der Richtung der Werkzeugachse L des ersten Bearbeitungswerkzeug 42f versetzt ist (Versatzausmaß +k); und wenn der Schnittpunkt P um einen Abstand -k in der Richtung der Werkzeugachse L des ersten Bearbeitungswerkzeug 42F versetzt ist (Versatzbetrag: -k). Der Schnittwinkel φf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F ist in allen diesen Fällen derselbe.
Die sich daraus ergebenden bearbeiteten Zustände der linken Kegelflanke 121 sind in 14B, 14C und 14D dargestellt. In 14B, 14C und 14D ist die breite durchgezogene Linie E eine gerade Linie, die aus der gestalteten Evolventenkurve der linken Kegelflanke 121 umgewandelt ist, und zeigt ein gepunkteter Abschnitt D einen geschnittenen/abgetragenen und entfernten Abschnitt an.
Wie in 14B dargestellt ist, wird, wenn der Versatzbetrag 0 ist, die linke Kegelflanke 121 in einer Form bearbeitet, die nahe an der gestalteten Evolventenkurve liegt. Wie in 14C dargestellt ist, wird, wenn der Versatzbetrag +k ist, die linke Kegelflanke 121 in einer Form bearbeitet, die nach rechts (in der Richtung des gestrichelten Pfeils) in 14C verlagert ist, das heißt sie ist im Uhrzeigersinn in der Teilkreisrichtung in Bezug auf die gestaltete Evolventenkurve verlagert. Wie in 14C dargestellt ist, wird, wenn der Versatzbetrag -k ist, die linke Kegelflanke 121 in einer Form bearbeitet, die nach links (in der Richtung des gestrichelten Pfeils) in 14D verlagert ist, das heißt sie ist in einer Gegenuhrzeigersinnrichtung in der Teilkreisrichtung in Bezug auf die gestaltete Evolventenkurve verlagert. Demgemäß kann durch Ändern der Position des Bearbeitungswerkzeugs 42 in der Richtung der Werkzeugachse L die Form der linken Kegelflanke 121 in der Teilkreisrichtung verlagert werden.
Des Weiteren wird, wie zum Beispiel in 15A dargestellt ist, die linke Kegelflanke 121 bearbeitet, wenn der Schnittwinkel des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F φf ist; wenn der Schnittwinkel φb ist; und wenn der Schnittwinkel φc ist. Das Magnitudenverhältnis zwischen den Winkeln ist φf > φb > epc. Die sich daraus ergebenden bearbeiteten Zustände der linken Kegelflanke 121 sind in 15B, 15C und 15D dargestellt.
Wie in 15B dargestellt ist, wird, wenn der Schnittwinkel φf ist, die linke Kegelflanke 121 in einer Form bearbeitet, die nahe an der gestalteten Evolventenkurve liegt. Wie in 15C dargestellt ist, wird, wenn der Schnittwinkel φb ist, die linke Kegelflanke 121 in einer Form derart bearbeitet, dass die Dicke des Zahnkopfes in der Teilkreisrichtung (der durchgezogenen Pfeilrichtung) reduziert ist und die Dicke des Zahnfußes in der Teilkreisrichtung (der durchgezogenen Pfeilrichtung) erhöht ist in Bezug auf die gestaltete Evolventenkurve). Wie in 15D dargestellt ist, wird, wenn der Schnittwinkel αc ist, die linke Kegelflanke 121 in einer derartigen Form bearbeitet, dass die Dicke des Zahnkopfes weiter in der Teilkreisrichtung (in der durchgezogenen Pfeilrichtung) reduziert ist und die Dicke des Zahnfußes in der Teilkreisrichtung weiter erhöht ist, in Bezug auf die gestaltete Evolventenkurve. Demgemäß kann durch Ändern des Schnittwinkels des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F die Form der linken Kegelflanke 121 in der Dicke des Zahnkopfes in der Teilkreisrichtung und in der Dicke des Zahnfußes in der Teilkreisrichtung geändert werden.
Des Weiteren wird, wie zum Beispiel in 16A dargestellt ist, die linke Kegelflanke 121 bearbeitet, wenn 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 115 angeordnet ist (Versatzbetrag: 0) und der Schnittwinkel des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F φf ist, und wenn der Schnittpunkt P um den Abstand +k in der Richtung der Werkzeugachse L des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F (Versatzausmaß: +k) versetzt ist und der Schnittwinkel φb ist. Die sich daraus ergebenden bearbeiteten Zustände der linken Kegelflanke 121 sind in 16B und 16C dargestellt.
Wie in 16B dargestellt ist, wird, wenn das Versatzausmaß 0 ist und der Schnittwinkel φf ist, die linke Kegelflanke 121 in einer Form bearbeitet, die nahe an der gestalteten Evolventenkurve liegt. Wie in 16C dargestellt ist, wird, wenn das Versatzausmaß +k ist und der Schnittwinkel φb ist, die linke Kegelflanke 121 in einer Form bearbeitet, die nach rechts (in der Richtung des gestrichelten Pfeils) in 16C verlagert ist, das heißt sie ist gegen den Uhrzeigersinn in der Teilkreisrichtung in Bezug auf die gestaltete Evolventenkurve verlagert, und derart, dass die Dicke des Zahnkopfes in der Teilkreisrichtung (der durchgezogenen Pfeilrichtung) reduziert ist und die Dicke des Zahnfußes in der Teilkreisrichtung (der durchgezogenen Pfeilrichtung) erhöht ist in Bezug auf die gestaltete Evolventenkurve. Demgemäß kann durch Ändern einer axialen Position des Bearbeitungswerkzeugs 42 und des Schnittwinkels des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F die Form der linken Kegelflanke 121 in der Teilkreisrichtung verlagert werden und können die Dicke des Zahnkopfes in der Teilkreisrichtung und die Dicke des Zahnfußes in der Teilkreisrichtung geändert werden.
In der vorstehend beschriebenen Weise kann durch Festlegen des Versatzausmaßes mit 0 und des Schnittwinkels mit φf in dem Zahnradbearbeitungsgerät 1 das erste Bearbeitungswerkzeug 42F genau (präzise) die linke Kegelflanke 121 spanabhebend bearbeiten. Das Festlegen der Werkzeugzustände des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42f und des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G wird durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 der Steuerungsvorrichtung 100 ausgeführt und die Details des Prozesses sind nachstehend beschrieben.
Nachstehend ist der Prozess zum Gestalten (Designen) des ersten Bearbeitungswerkzeug 42F, der durch die Werkzeuggestaltungseinheit 102 der Steuerungsvorrichtung 100 ausgeführt wird, in Bezug auf 2, 6A und 6B beschrieben. Es wird angenommen, dass Daten, die sich auf den Zahnradausrückverhinderungsabschnitt 120 beziehen, das heißt der Schraubenwinkel Θf und die Zahnflächenlänge ff der linken Kegelflanke 121 und die Zahnflächenlänge gf und der Zahnflankenabstand Hf der linken Nebenflanke 121a, im Voraus in der Speichereinheit 104 gespeichert sind. Es wird ferner angenommen, dass Daten, die sich auf das erste Bearbeitungswerkzeug 42F beziehen, das heißt die Anzahl der Zähne Z, der Kopfdurchmesser da, der Referenzdurchmesser d, die Kopfhöhe ha, der Modul m, der Profilverschiebungskoeffizient λ, der Eingriffswinkel α, der Eingriffswinkel im Stirnschnitt ot und der Kopfeingriffswinkel αa, im Voraus in der Speichereinheit 104 gespeichert sind.
Die Werkzeuggestaltungseinheit 102 der Steuerungsvorrichtung 100 liest den negativen Schraubenwinkel Θf der linken Kegelflanke 121 aus der Speichereinheit 104 ein (Schritt S1 in 2). Die Werkzeuggestaltungseinheit 102 berechnet dann die Summe des eingelesenen negativen Schraubenwinkels Θf der linken Kegelflanke 121 und des positiven Schnittwinkels φf des ersten Bearbeitungswerkzeug 42F, der durch den Benutzer eingegeben wird, als den Schraubenwinkel βf (der in diesem Beispiel negativ ist) der Zahnfläche 42bf des Schneidzahns 42af des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F (Schritt S2 in 2).
Die Werkzeuggestaltungseinheit 102 liest die Anzahl der Zähne (Zähnezahl) Z, usw. des ersten Bearbeitungswerkzeug 42F von der Speichereinheit 104 ein und berechnet die Kopfstegdicke Saf und die Zahndicke Taf des Schneidzahns 42af auf der Grundlage der eingelesenen Zähnezahl Z, usw. des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F und des berechneten Schraubenwinkels βf der Zahnfläche 42bf des Schneidzahns 42af. Die Kopfstegdicke Saf des Schneidzahns 42af wird aus der Evolventenkurve auf der Grundlage der Zahndicke Taf berechnet. Die Kopfstegdicke Saf kann als eine nicht evolventenförmige oder lineare Zahnflanke berechnet werden, wenn ein gewünschtes Kämmen an dem Zahnabschnitt aufrechterhalten werden kann (Schritt S3 in 2).
Die Werkzeuggestaltungseinheit 102 liest den Zahnflankenabstand Hf aus der Speichereinheit 104 ein und bestimmt, ob die berechnete Zahndicke Taf des Schneidzahns 42af kleiner ist als der Zahnflankenabstand Hf (Schritt S4 in 2). Wenn die berechnete Zahndicke Taf des Schneidzahns 42af größer ist als oder gleich ist wie der Zahnflankenabstand Hf, kehrt der Prozess zu dem Schritt S2 zurück und wiederholt die vorstehenden Schritte.
Wenn die berechnete Zahndicke Taf des Schneidzahns 42af kleiner ist als der Zahnflankenabstand Hf, bestimmt die Werkzeuggestaltungseinheit 102 die Form des Bearbeitungswerkzeugs 42 auf der Grundlage des berechneten Schraubenwinkels βf der Zahnfläche 42bf des Schneidzahns 42af, usw. (Schritt S5 in 2) und speichert die bestimmten Formdaten des ersten Bearbeitungswerkzeug 42F in der Speichereinheit 104 (Schritt S6 in 2). Somit endet der gesamte Prozess. Auf diese Weise wird das erste Bearbeitungswerkzeug 42f mit den optimalen Schneidzähnen 42af gestaltet (gebildet).
Durch Ausführen des vorstehenden Prozesses für das zweite Bearbeitungswerkzeug 42G wird auch das zweite Bearbeitungswerkzeug 42G mit den optimalen Schneidzähnen 42ag gestaltet (gebildet). Das erste Bearbeitungswerkzeug 42F hat einen positiven Schraubenwinkel βf, wie in 13A dargestellt ist, und das zweite Bearbeitungswerkzeug 42G hat einen negativen Schraubenwinkel βg, wie in 13B dargestellt ist.
Nachstehend ist der Prozess, der durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 der Steuerungsvorrichtung 100 ausgeführt wird, in Bezug auf 3 beschrieben. Dieser Prozess ist ein Simulationsprozess zum Berechnen der Ortskurve des Schneidzahns 42af des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F auf der Grundlage einer bekannten Zahnraderzeugungstheorie, wodurch eine tatsächliche Bearbeitung nicht erforderlich ist und daher die Kosten reduziert werden können.
Die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 der Steuerungsvorrichtung 100 liest die Werkzeugzustände zum Schneiden (Trennen, Abtragen, spanabhebenden Bearbeiten) der linken Kegelflanke 121, wie zum Beispiel die axiale Position des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, aus der Speichereinheit 104 ein (Schritt S11 in 3), speichert 1 als den Simulationszähler n in der Speichereinheit 104 (Schritt S12 in 3) und legt das erste Bearbeitungswerkzeug 42F fest, um die eingelesenen Werkzeugzustände zu erfüllen (Schritt S13 in 3).
Die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 berechnet die Werkzeugortskurve während der Bearbeitung der linken Kegelflanke 121 auf der Grundlage der Formdaten des ersten Bearbeitungswerkzeug 42F, die aus der Speichereinheit 104 eingelesen werden (Schritt S14 in 3), und berechnet die Form der bearbeiteten linken Kegelflanke 121 (Schritt S15 in 3). Die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 vergleicht dann die berechnete Form der bearbeiteten linken Kegelflanke 121 und die Form der gestalteten linken Kegelflanke 121, berechnet eine Formabweichung und speichert die berechnete Formabweichung in der Speichereinheit 104 (Schritt S16 in 3) und erhöht den Simulationszähler n um 1 (Schritt S17 in 3).
Die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 bestimmt, ob der Simulationszähler n einen vorbestimmten Zähler nn erreicht hat (Schritt S18 in 3). Wenn der Simulationszähler n den vorbestimmten Zähler nn nicht erreicht hat, ändert die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 zum Beispiel die axiale Position des ersten Bearbeitungswerkzeug 42F unter/aus/von den Werkzeugzuständen des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F (Schritt S19 in 3). Dann kehrt der Prozess zu dem Schritt S14 zurück und wiederholt die vorstehenden Schritte. Andererseits wählt, wenn der Simulationszähler n den vorbestimmten Zähler nn erreicht hat, die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 die axiale Position des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F aus, die die minimale Abweichung aus den gespeicherten Formabweichungen hat, und speichert die ausgewählte axiale Position in der Speichereinheit 104 (Schritt S20 in 3). Somit endet der gesamte Prozess.
In dem vorstehend beschriebenen Prozess wird die Simulation mehrere Male ausgeführt und wird die axiale Position des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, die die minimale Abweichung hat, ausgewählt. Jedoch kann eine zulässige Formabweichung im Voraus festgelegt werden und kann die axiale Position des ersten Bearbeitungswerkzeug 42F, während der die Formabweichung, die in dem Schritt S16 berechnet wird, kleiner ist als oder gleich ist wie die zulässige Formabweichung, ausgewählt werden. Des Weiteren kann in dem Schritt S19 anstelle des Änderns der axialen Position des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F der Schnittwinkel φf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F geändert werden. Alternativ kann die Position des ersten Bearbeitungswerkzeug 42F in der Richtung um die Achse geändert werden oder kann eine beliebige Kombination des Schnittwinkels, der axialen Position und der Position in der Richtung um die Achse geändert werden.
Nachstehend ist der Prozess (das Zahnradbearbeitungsverfahren), der (das) durch die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 der Steuerungsvorrichtung 100 ausgeführt wird, in Bezug auf 4 beschrieben. Es wird hierbei angenommen, dass der Benutzer das erste Bearbeitungswerkzeug 42 und das zweite Bearbeitungswerkzeug 42G auf der Grundlage der Formdaten des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F und der Formdaten des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G, die durch die Werkzeuggestaltungseinheit 102 gestaltet (gebildet) wurden, erzeugt hat, und das erste Bearbeitungswerkzeug 42F und das zweite Bearbeitungswerkzeug 42G in der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung in dem Zahnradbearbeitungsgerät 1 installiert hat. Es wird ferner angenommen, dass die Hülse 115 an der Werkstückhalterung 80 des Zahnradbearbeitungsgeräts 1 montiert ist und die Innenzähne 115a durch Räumen, Zahnradformen oder dergleichen ausgebildet werden.
Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 der Steuerungsvorrichtung 100 bewirkt, dass die automatische Werkzeugwechselvorrichtung das Bearbeitungswerkzeug, das in dem vorangegangenen Bearbeitungsschritt (Räumen, Zahnradformen oder dergleichen) verwendet wurde, mit dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42F gewechselt wird (Schritt S21 in 4). Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 ordnet das erste Bearbeitungswerkzeug 42F und die Hülse 115 derart an, dass die Werkzeugzustände des ersten Bearbeitungswerkzeug 42F, die durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 berechnet werden, erfüllt werden, das heißt derart, dass der Schnittwinkel zwischen der Drehachse Lb der Hülse 115 und der Drehachse L des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F (korrespondiert zu einem „ersten Schnittwinkel“ gemäß der vorliegenden Erfindung) mit φf festgelegt wird (Schritt S22 in 4, der zu einem „ersten Schnittwinkelfestlegungsschritt“ gemäß der vorliegenden Erfindung korrespondiert).
Dann schneidet (spanabhebend bearbeitet) die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 den Innenzahn 115a durch Zuführen (Vorschieben, Bewegen) des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F in der Richtung der Drehachse Lw der Hülse 115, während sich das erste Bearbeitungswerkzeug 42F und die Hülse 115 synchron gegen den Uhrzeigersinn drehen, und bildet die linke Kegelflanke 121 mit der linken Nebenflanke 121a und dem Innenzahn 115a aus (Schritt S23 in 4, der zu einem „ersten Drehrichtungsfestlegungsschritt“ gemäß der vorliegenden Erfindung korrespondiert).
Das heißt, wie in 17A bis 17C dargestellt ist, bildet das erste Bearbeitungswerkzeug 42F die linke Kegelflanke 121 mit der linken Nebenflanke 121a an dem Innenzahn 115a durch eine oder mehrere Schneidarbeiten in der Richtung der Drehachse Lw der Hülse 115 aus. In diesem Schritt ist es erforderlich, dass das erste Bearbeitungswerkzeug 42F einen Zufuhrbetrieb (Vorschubbetrieb) und einen Zurückfahrbetrieb in der Richtung entgegengesetzt zu der Richtung des Zufuhrbetriebs ausführt. Wie in 17C dargestellt ist, ist dieser Rückwärtsbetrieb mit einer Trägheitskraft zusammenhängend. Daher endet der Zufuhrbetrieb des ersten Bearbeitungswerkzeug 42F an einer Schnittendposition Qf, wobei der Abstand zu dieser Position um eine vorbestimmte Länge kürzer ist als die Zahnflächenlänge ff der linken Kegelflanke 121, mit der die linke Kegelflanke 121 mit der linken Nebenflanke 121a ausgebildet werden kann, und wird zu dem Zurückfahrbetrieb umgeschaltet.
Die Schneidendposition Qf kann durch Messen mit einem Sensor oder dergleichen berechnet werden. Jedoch kann, wenn die Zufuhrausmaßgenauigkeit ausreichend hoch ist, um die erforderliche Bearbeitungsgenauigkeit zu erreichen, das Zufuhrausmaß ohne ein Berechnen der Schneidendposition Qf eingestellt werden. Das heißt, eine genaue (präzise) Bearbeitung wird durch Ausführen eines Schneidens erreicht, während das Zufuhrausmaß eingestellt wird, um bis zu der Schneidendposition Qf entsprechend zu bearbeiten.
Wenn das Schneiden der linken Kegelflanke 121 abgeschlossen wird (Schritt S24 in 4), bewirkt die Bearbeitungssteuerungseinheit 101, dass die automatische Werkzeugwechselvorrichtung das erste Bearbeitungswerkzeug 42F mit dem zweiten Bearbeitungswerkzeug 42G wechselt (Schritt S25 in 4). Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 ordnet dann das zweite Bearbeitungswerkzeug 42G und die Hülse 115 derart an, dass die Werkzeugzustände des zweiten Bearbeitungswerkzeug 42G, die durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 berechnet werden, erfüllt werden, das heißt derart, dass der Schnittwinkel zwischen der Drehachse Lw der Hülse 115 und der Drehachse L des zweiten Bearbeitungswerkzeug 42G (korrespondiert zu einem „zweiten Schnittwinkel“ gemäß der vorliegenden Erfindung mit φg festgelegt wird (cpf und φy haben denselben Absolutwert) (Schritt S26 in 4, der zu einem „zweiten Schnittwinkelfestlegungsschritt“ gemäß der vorliegenden Erfindung korrespondiert).
Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 schneidet (bearbeitet spanabhebend) den Innenzahn 115a durch Zuführen (Vorschieben, Bewegen) des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G in der Richtung der Drehachse Lw der Hülse 115, während sich das zweite Bearbeitungswerkzeug 42G und die Hülse 115 im Uhrzeigersinn synchron drehen, und bildet die rechte Kegelflanke 122 mit der rechten Nebenflanke 122a und dem Innenzahn 115a aus (Schritt S27 in 4, der zu einem „zweiten Drehrichtungsfestlegungsschritt“ gemäß der vorliegenden Erfindung korrespondiert). Wenn das Schneiden der rechten Kegelflanke 122 abgeschlossen wird (Schritt S28 in 4), endet der gesamte Prozess.
In dem Beispiel, das vorstehend beschrieben ist, werden die linke Kegelflanke 121 und die rechte Kegelflanke 122 des Zahnradausrückverhinderungsabschnitts 120 der Hülse 115 mittels zwei Bearbeitungswerkzeugen 42 (des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F und des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G) geschnitten (spanabhebend bearbeitet, ausgebildet). Nachstehend ist ein Beispiel beschrieben, in dem die linke Kegelflanke 121 und die rechte Kegelflanke 122 mittels nur einem Bearbeitungswerkzeug 42 geschnitten (spanabhebend bearbeitet, ausgebildet) werden.
Zum Schneiden der linken Kegelflanke 121 mit der rechten Kegelflanke 122 mit unterschiedlichen Schraubenwinkeln mittels des einen Bearbeitungswerkzeugs 42 kann ein Bearbeitungswerkzeug 42, das Schneidzähne 42a hat, die jeweils eine rechte Flanke und eine linke Flanke mit unterschiedlichen Schraubenwinkeln aufweisen, verwendet werden oder kann ein Bearbeitungswerkzeug 42, das Schneidzähne 42a hat, die jeweils eine rechte Flanke und eine linke Flanke mit demselben Schraubenwinkeln haben, verwendet werden. In diesem Beispiel wird ein Bearbeitungswerkzeug 42, das Bearbeitungszähne 42a hat, die jeweils eine rechte Flanke und eine linke Flanke mit demselben Schraubenwinkel aufweisen, zum Schneiden (spanabhebenden Bearbeiten) verwendet. Die Parameter des Bearbeitungswerkzeugs 42 können durch Weglassen der Anhänge „f“ und „g“ von den Parametern des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F und des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G erhalten werden.
Wie in dem Fall des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F und des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G ist es erforderlich, dass der Schneidzahn 42a des Bearbeitungswerkzeugs 42 eine Form hat, die, während der Innenzahn 115a geschnitten wird, ein zuverlässiges Schneiden der linken Kegelflanke 121 mit der linken Nebenflanke 121a und der rechten Kegelflanke 122 mit der rechten Nebenflanke 122a ermöglicht, ohne dass eine Beeinträchtigung (Beeinflussung, Störung) mit dem benachbarten Innenzahn 115a auftritt. Demgemäß ist das Bearbeitungswerkzeug 42 durch die Werkzeuggestaltungseinheit 102 der Steuerungsvorrichtung 100 gestaltet (designed).
In dem Fall des Bearbeitungswerkzeugs 42 ist es erforderlich, dass der Seitenfreiwinkel ε des Schneidzahns 42a größer ist als der Schnittwinkel φ, derart, dass, während der Innenzahn 115a geschnitten wird, das Bearbeitungswerkzeug 42 den benachbarten Innenzahn 115 nicht beeinflusst (beeinträchtigt). In diesem Zusammenhang können die ersten und zweiten Bearbeitungswerkzeuge 42F und 42G größere Zahndicken Taf und Tag haben und können somit eine Haltbarkeit sicherstellen.
Es ist erforderlich, dass das Bearbeitungswerkzeug 42 die linke Kegelflanke 121 mit der linken Nebenflanke 121a und die rechte Kegelflanke 122 mit der rechten Nebenflanke 122a genau (präzise) schneidet (spanabhebend bearbeitet, ausbildet). Demgemäß werden/sind die Zustände des Bearbeitungswerkzeug 42 durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 der Steuerungsvorrichtung 100 festgelegt. Das Schneiden mit dem Bearbeitungswerkzeug 42 wird durch die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 ausgeführt. Der Prozess, der durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 ausgeführt wird, ist derselbe wie der in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel, und der Prozess, der durch die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 ausgeführt wird, ist derselbe wie der in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, dass ein Wechseln der Werkzeuge nicht ausgeführt wird. Daher sind diese Prozesse nachstehend nicht ausführlich beschrieben. Nachstehend ist der Prozess beschrieben, der durch die Werkzeuggestaltungseinheit 102 ausgeführt wird.
Der Prozess zum Gestalten (Designen) des Bearbeitungswerkzeugs 42, der durch die Werkzeuggestaltungseinheit 102 der Steuerungsvorrichtung 100 ausgeführt wird, ist nachstehend in Bezug auf 18 beschrieben. Es wird angenommen, dass Daten, die sich auf den Zahnradausrückverhinderungsabschnitt 120 beziehen, das heißt der Schraubenwinkel Θf und die Zahnflächenlänge ff der linken Kegelflanke 121, die Zahnflächenlänge gf und der Zahnflankenabstand (Zahnflankenintervall) Hf der linken Nebenflanke 121a, der Schraubenwinkel Θg und eine Zahnflächenlänge fg der rechten Kegelflanke 122, und eine Zahnflächenlänge gg und ein Zahnflankenabstand (Zahnflankenintervall) Hg der rechten Nebenflanke 122a, im Voraus in der Speichereinheit 104 gespeichert sind/werden. Es wird ferner angenommen, dass Daten, die sich auf das Bearbeitungswerkzeug 42 beziehen, das heißt die Anzahl der Zähne (Zähnezahl) Z, der Kopfdurchmesser da, der Referenzdurchmesser d, die Kopfhöhe ha, der Modul m, der Profilverschiebungskoeffizient λ, der Eingriffswinkel α, der Eingriffswinkel im Stirnschnitt αt und der Kopfeingriffswinkel αa, im Voraus in der Speichereinheit 104 gespeichert sind/werden.
Die Werkzeuggestaltungseinheit 102 der Steuerungseinheit 100 liest den negativen Schraubenwinkel Θf der linken Kegelflanke 121 aus der Speichereinheit 104 ein (Schritt S31 in 18). Die Werkzeuggestaltungseinheit 102 berechnet die Summe des positiven Schnittwinkels φ des Bearbeitungswerkzeugs 42 während des Schneidens der linken Kegelflanke 121, der durch den Benutzer eingegeben wird, und des eingelesenen negativen Schraubenwinkels Θf der linken Kegelflanke 121 als den Schraubenwinkel β (0 in diesem Beispiel) einer Zahnfläche 42b des Schneidzahns 42a des Bearbeitungswerkzeugs 42 (Schritt S32 in 18).
Die Werkzeuggestaltungseinheit 102 liest die Zähnezahl Z, usw. des Bearbeitungswerkzeugs 42 aus der Speichereinheit 104 ein und berechnet eine Kopfstegdicke Sa und eine Zahndicke Ta des Schneidzahns 42a auf der Grundlage der eingelesenen Zähnezahl Z, usw. des Bearbeitungswerkzeugs 42 und des berechneten Schraubenwinkels β der Zahnfläche 42b des Schneidzahns 42a. Die Kopfstegdicke Sa des Schneidzahns 42a wird aus der Evolventenkurve auf der Grundlage der Zahndicke Ta berechnet. Die Kopfstegdicke Sa kann als eine nicht evolventenförmige oder lineare Zahnflanke berechnet werden, wenn ein gewünschtes Kämmen an dem Zahnabschnitt aufrechterhalten werden kann (Schritt S33 in 18).
Die Werkzeuggestaltungseinheit 102 liest den Zahnflankenabstand Hf aus der Speichereinheit 104 ein und bestimmt, ob die berechnete Zahndicke Ta des Schneidzahns 42a kleiner ist als der Zahnflankenabstand Hf an der Seite der linken Kegelflanke 121 (Schritt S34 in 18). Wenn die berechnete Zahndicke Ta des Schneidzahns 42a größer ist als oder gleich ist wie der Zahnflankenabstand Hf an der Seite der linken Kegelflanke 121, kehrt der Ablauf zu dem Schritt S32 zurück und wiederholt die vorstehenden Schritte.
Wenn die berechnete Zahndicke Ta des Schneidzahns 42a kleiner ist als der Zahnflankenabstand Hf an der Seite der linken Kegelflanke 121, liest die Werkzeuggestaltungseinheit 102 den positiven Schraubenwinkel Θg der rechten Kegelflanke 122 von der Speichereinheit 104 ein (Schritt S35 in 18). Die Werkzeuggestaltungseinheit 102 berechnet dann die Differenz (den Unterschied) zwischen dem Schraubenwinkel β (null in diesem Beispiel) der Zahnfläche 42b des Schneidzahns 42a des Bearbeitungswerkzeug 42, der in dem Schritt S32 erhalten wird, und dem eingelesenen positiven Schraubenwinkel Θg der rechten Kegelflanke 122 als den Schnittwinkel φ des Bearbeitungswerkzeugs 42 während des Schneidens (spanabhebenden Bearbeitens) der rechten Kegelflanke 122 (Schritt S36 in 18).
Die Werkzeuggestaltungseinheit 102 liest den Zahnflankenabstand Hg aus der Speichereinheit 104 ein und bestimmt, ob die Zahndicke Ta kleiner ist als der Zahnflankenabstand Hg an der Seite der rechten Kegelflanke 122 (Schritt S37 in 13). Wenn die Zahndicke Ta größer ist als oder gleich ist wie der Zahnflankenabstand Hg an der Seite der rechten Kegelflanke 122, kehrt der Prozess zu dem Schritt S32 zurück und wiederholt die vorstehenden Schritte.
Wenn die Zahndicke Ta kleiner ist als der Zahnflankenabstand Hg an der Seite der rechten Kegelflanke 122, bestimmt die Werkzeuggestaltungseinheit 102 die Form des Bearbeitungswerkzeugs 42 auf der Grundlage des berechneten Schraubenwinkels β (0 in diesem Beispiel) der Zahnfläche 42b des Schneidzahns 42a, usw. (Schritt S38 in 13) und speichert die bestimmten Formdaten des Bearbeitungswerkzeugs 42 in der Speichereinheit 104 (Schritt S39 in 13). Somit endet der gesamte Prozess.
In der vorstehend beschriebenen Weise wird das Bearbeitungswerkzeug 42 mit den optimalen Schneidzähnen 42a gestaltet (designed, gebildet), wie in 19A bis 19C im Vergleich zu 5A bis 5C dargestellt ist. Das Bearbeitungswerkzeug 42 unterscheidet sich von dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42F darin, dass eine Linie Lb an der Mitte zwischen den zwei Zahnflächen 42b des Schneidzahns 42a parallel zu der Werkzeugachse L ist, das heißt, dass der Schraubenwinkel βf null ist, wenn die Linie Lb in der radialen Richtung angesehen wird.
Wenn die linke Kegelflanke 121 und die rechte Kegelflanke 122 mit dem Bearbeitungswerkzeug 42 bearbeitet werden, werden der Schnittwinkel φf während des Bearbeitens der linken Kegelflanke 121 und der Schnittwinkel φg während des Bearbeitens der rechten Kegelflanke 122 mit Werten festgelegt, die entgegengesetzte (unterschiedliche) Vorzeichen haben, aber denselben Absolutwert aufweisen, das heißt φg = -cpf. Des Weiteren werden, wie in 20 dargestellt ist, die Bearbeitungsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42 während des Bearbeitens der linken Kegelflanke 121 und die Bearbeitungsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42 während des Bearbeitens der rechten Kegelflanke 122 mit derselben Position (einer oberen Position der Hülse 115 in 20) festgelegt.
In 20 sind eine Drehrichtung R des Bearbeitungswerkzeugs 42 während der Bearbeitung der linken Kegelflanke 121 und die Drehrichtung Rs der Hülse 115 mit der Richtung im Uhrzeigersinn festgelegt und es sind die Drehrichtung R des Bearbeitungswerkzeugs 42 während der Bearbeitung der rechten Kegelflanke 122 und die Drehrichtung Rs der Hülse 115 mit der Richtung gegen den Uhrzeigersinn festgelegt. Somit kann das Bearbeitungswerkzeug 42 eine Bearbeitung in der gleichen Weise wie die ersten und zweiten Bearbeitungswerkzeuge 42F und 42G ausführen (siehe 10A und 10B).
Alternativ können, wenn die linke Kegelflanke 121 und die rechte Kegelflanke 122 mit dem Bearbeitungswerkzeug 42 bearbeitet werden, der Schnittwinkel φf während der Bearbeitung der linken Kegelflanke 121 und der Schnittwinkel φg während der Bearbeitung mit der rechten Kegelflanke 122 mit demselben Wert festgelegt werden, das heißt φg = φf. In diesem Fall ist, wie in 21 zum Vergleich mit 20 dargestellt ist, die Bearbeitungsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42 während der Bearbeitung der linken Kegelflanke 121 mit derselben Position festgelegt wie die Bearbeitungsposition in 20 (eine obere Position der Hülse 115), jedoch ist die Bearbeitungsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42 während der Bearbeitung der rechten Kegelflanke 122 mit einer Position (einer unteren Position der Hülse 115) festgelegt, die 180° von der Bearbeitungsposition in 20 um die Drehachse Lw der Hülse 115 entfernt ist.
In diesem Fall sind die Drehachse R des Bearbeitungswerkzeugs 42 während der Bearbeitung der linken Kegelflanke 121 und die Drehachse Rs der Hülse 115 auch mit der Richtung im Uhrzeigersinn auf die gleiche Weise wie die Drehrichtungen in 20 festgelegt und sind die Drehrichtung R des Bearbeitungswerkzeugs 42 während der Bearbeitung der rechten Kegelflanke 122 und die Drehrichtung Rs der Hülse 115 auch mit der Richtung im Gegenuhrzeigersinn auf dieselbe Weise wie die Drehrichtungen in 20 festgelegt.
In dem Zahnradbearbeitungsgerät 1 ist der Schnittwinkel zwischen dem Bearbeitungswerkzeug 42 und der Hülse 115 mit φf festgelegt und ist die Bearbeitungsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42 mit der oberen Position der Hülse 115 festgelegt. Das Bearbeitungswerkzeug 42 und die Hülse 115 werden in der Richtung des Uhrzeigersinns synchron gedreht, um die linke Kegelflanke 121 zu bearbeiten. Anschließend wird, während der Schnittwinkel zwischen dem Bearbeitungswerkzeug 42 und der Hülse 115 mit φf beibehalten wird, die Bearbeitungsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42 mit der unteren Position der Hülse 115 festgelegt, die um 180° um die Drehachse Lw der Hülse 115 entfernt ist, durch relatives Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs 42 und der Hülse 115. Das Bearbeitungswerkzeug 42 und die Hülse 115 werden in die Richtung gegen den Uhrzeigersinn synchron gedreht, um die rechte Kegelflanke 122 zu bearbeiten. Somit kann das Bearbeitungswerkzeug 42 eine Bearbeitung auf dieselbe Weise ausführen wie die ersten und zweiten Bearbeitungswerkzeuge 42F und 42G (siehe 10A und 10B).
In dem vorstehenden Beispiel ist die Drehrichtung Rf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F die Richtung gegen den Uhrzeigersinn und ist die Drehrichtung Rs der Hülse 115 auch die Richtung gegen den Uhrzeigersinn. Des Weiteren ist die Drehrichtung Rg des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42G die Richtung im Uhrzeigersinn und ist die Drehrichtung Rs der Hülse 115 auch die Richtung im Uhrzeigersinn. Jedoch kann die Drehrichtung Rf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F die Richtung im Uhrzeigersinn sein und kann die Drehrichtung Rs der Hülse 115 auch die Richtung im Uhrzeigersinn sein. Des Weiteren kann die Drehrichtung Rg des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42g die Richtung gegen den Uhrzeigersinn sein und kann die Drehrichtung Rs der Hülse 115 auch die Richtung gegen den Uhrzeigersinn sein. In diesem Fall können, obwohl die Freilänge (Freigabelänge) ef der linken Nebenflanke 121a erhöht wird, um gleich zu sein wie die Freilänge (Freigabelänge) eg der rechten Nebenflanke 122a, die Form der linken Nebenflanke 121a und die Form der rechten Nebenflanke 122a zueinander symmetrisch ausgebildet sein/werden.
In der vorstehenden Beschreibung werden die Innenzähne 115a der Hülse 115 durch Räumen, Zahnradformen oder dergleichen ausgebildet. Jedoch können alle Innenzähne 115a der Hülse 115 und der Zahnradausrückverhinderungsabschnitt durch Schneiden (spanabhebendes Bearbeiten) mit dem Bearbeitungswerkzeug 42F, 42G oder 42 ausgebildet werden. Des Weiteren werden Innenzähne in der vorstehenden Beschreibung bearbeitet. Jedoch können Außenzähne auf die gleiche Weise bearbeitet werden.
In der vorstehenden Beschreibung ist das Werkstück die Hülse 115 des Synchronkämmmechanismus 110. Jedoch kann das Werkstück ein beliebiges Werkstück sein, das Zähne zum Kämmen (Eingreifen) hat, wie zum Beispiel Zahnräder, oder das eine zylindrische Form oder eine Scheibenform hat, und kann eine Vielzahl von Zahnflanken (eine Vielzahl von unterschiedlichen Zahnflächen (Zahnprofilen (Zahnköpfen und Zahnfüßen))) an zumindest einem von einem Innenumfang (Innenzähnen) und einem Außenumfang (Außenzähnen) auf die gleiche Weise bearbeitet werden können. Ein sich kontinuierlich änderndes Zahnflächen und Zahnprofil (Zahnkopf und Zahnfuß) wie zum Beispiel eine Balligkeit und Aussparung können auch auf dieselbe Weise bearbeitet werden und es kann ein optimales (gewünschtes) Kämmen erreicht werden.
Insbesondere ist bei einem Verfahren (Zahnradschälen), das die Hülse 115 (das Werkstück) mit dem Bearbeitungswerkzeug 42F, 42G oder 42 bearbeitet, dessen Drehachse L nicht senkrecht zu der Drehachse Lw der Hülse 115 ist, während das Bearbeitungswerkzeug 42F, 42G oder 42 und die Hülse 115 mit hoher Drehzahl synchron gedreht werden, möglich, eine Bearbeitung effizient auszuführen. In dem Fall der Bearbeitung der Hülse 115 (des Werkstücks) mit rechten und linken Zahnflächen, die sich in unterschiedlichen Richtungen erstrecken und nicht kontinuierlich sind, unterscheiden sich die Bearbeitungszustände (Schneidzustände) während der Zeitdauer von dem Zeitpunkt, wann die Schneidzähne 42af, 42ag oder 42a des Bearbeitungswerkzeugs 42F, 42G oder 42 mit der Hülse 115 (dem Werkstück) in Kontakt kommen, bis zu dem Zeitpunkt, wann sich der Schneidzahn 42af, 42ag oder 42a von der Hülse 115 entfernt, zwischen der Bearbeitung der rechten Flanke und der Bearbeitung der linken Flanke voneinander (z.B. unterscheiden sich der Entfernungszustand/Abtragzustand (Spandicke), der Freiwinkel, die Schnittkraft, usw. in Bezug auf den Werkzeugdrehwinkel). Demgemäß können die rechten und linken Flanken jedes Zahns der bearbeiteten Hülse 115 (des Werkstücks) Formen haben, die zueinander nicht symmetrisch sind. Jedoch ist es mit dem Zahnradbearbeitungsgerät 1 (dem Zahnradbearbeitungsverfahren), das vorstehend beschrieben ist, möglich, die rechten und linken Flanken des Zahns der Hülse 115 (des Werkstücks) so auszubilden, dass sie Formen haben, die symmetrisch zueinander sind.
In den Beispielen, die vorstehend beschrieben sind, ist das Zahnradbearbeitungsgerät 1, das ein Fünfachsenbearbeitungszentrum ist, derart gestaltet, dass die Hülse 115 um die A-Achse drehbar ist. Das Fünfachsenbearbeitungszentrum kann ein senkrechtes Bearbeitungszentrum sein, das derart gestaltet ist, dass die Bearbeitungswerkzeuge 42F, 42G und 42 um die A-Achse drehbar sind. Des Weiteren ist gemäß der vorstehenden Beschreibung die vorliegende Erfindung bei einem Bearbeitungszentrum angewandt. Die vorliegende Erfindung kann auch bei Geräten angewandt werden, die zur Zahnradbearbeitung geeignet sind.
Ein Zahnradbearbeitungsverfahren weist einen ersten Schnittwinkelfestlegungsschritt zum Festlegen eines ersten Schnittwinkels φf mit einer Drehachse Lw eines Werkstücks 115 während einer Bearbeitung einer zweiten Zahnflanke 121, einen ersten Drehrichtungsfestlegungsschritt zum Festlegen einer Drehrichtung Rs des Werkstücks 115 und einer Drehrichtung Rf eines Bearbeitungswerkzeugs 42F, 42 während der Bearbeitung der zweiten Zahnflanke 121 mit derselben Drehrichtung, und einen zweiten Drehrichtungsfestlegungsschritt zum Festlegen einer Drehrichtung Rs des Werkstücks 115 und einer Drehrichtung Rg des Bearbeitungswerkzeugs 42G, 42 während einer Bearbeitung einer vierten Zahnflanke 122 mit derselben Drehrichtung auf, die entgegengesetzt zu der Drehrichtung Rf während der Bearbeitung der zweiten Zahnflanke 121 ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 06061340 [0011]
JP 06061340 U [0011]
JP 2005152940 [0011]
JP 2005152940 A [0011]

Claims

Zahnradbearbeitungsgerät, das Folgendes aufweist: eine Steuerungsvorrichtung, die eine Bearbeitung eines Zahnrads durch relatives Bewegen eines Bearbeitungswerkzeugs in einer Drehachsenrichtung eines Werkstücks steuert, während sich das Bearbeitungswerkzeug synchron zu dem Werkstück dreht, wobei das Bearbeitungswerkzeug eine Vielzahl von Schneidzähnen an einem Außenumfang des Bearbeitungswerkzeugs aufweist, wobei: eine Seitenfläche jedes Zahns des Zahnrads eine erste Zahnflanke und eine zweite Zahnflanke aufweist, die einen Schraubenwinkel hat, der sich von der ersten Zahnflanke unterscheidet; die andere Seitenfläche jedes Zahns des Zahnrads eine dritte Zahnflanke und eine vierte Zahnflanke aufweist, die einen Schraubenwinkel hat, der sich von der dritten Zahnflanke unterscheidet; und die Steuerungsvorrichtung gestaltet ist, um einen ersten Schnittwinkel zwischen einer Drehachse des Werkstücks und einer Drehachse des Bearbeitungswerkzeugs während einer Bearbeitung der zweiten Zahnflanke festzulegen, eine Drehrichtung des Werkstücks und eine Drehrichtung des Bearbeitungswerkzeugs während einer Bearbeitung der zweiten Zahnflanke mit derselben Drehrichtung festzulegen, und eine Drehrichtung des Werkstücks und eine Drehrichtung des Bearbeitungswerkzeugs während einer Bearbeitung der vierten Zahnflanke mit derselben Drehrichtung festzulegen, die zu der Drehrichtung während der Bearbeitung der zweiten Zahnflanke entgegengesetzt ist.
Zahnradbearbeitungsgerät nach Anspruch 1, wobei die Steuerungsvorrichtung eine Steuerung zum Festlegen eines zweiten Schnittwinkels zwischen der Drehachse des Werkstücks und der Drehachse des Bearbeitungswerkzeugs während der Bearbeitung der vierten Zahnflanke derart ausführt, dass der zweite Schnittwinkel denselben Wert hat wie der erste Schnittwinkel und in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Richtung des ersten Schnittwinkels verläuft.
Zahnradbearbeitungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerungsvorrichtung eine Steuerung zum Bearbeiten der zweiten Zahnflanke oder der vierten Zahnflanke, die zu einer Seitenfläche jedes Schneidzahns zugewandt ist, die zu der Drehrichtung des Werkstücks zugewandt ist, mittels des Bearbeitungswerkzeugs ausführt.
Zahnradbearbeitungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerungsvorrichtung eine Steuerung zum Bearbeiten der zweiten Zahnflanke oder der vierten Zahnflanke, die zu einer Seitenfläche jedes Schneidzahns zugewandt ist, die zu einer Richtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Werkstücks zugewandt ist, mittels des Bearbeitungswerkzeugs ausführt.
Zahnradbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: das Bearbeitungswerkzeug ein erstes Bearbeitungswerkzeug und ein zweites Bearbeitungswerkzeug aufweist; das erste Bearbeitungswerkzeug einen Schraubenwinkel hat, der auf der Grundlage des Schraubenwinkels der zweiten Zahnflanke und eines Schnittwinkels zwischen der Drehachse des Werkstücks und einer Drehachse des ersten Bearbeitungswerkzeugs so festgelegt ist, dass das erste Bearbeitungswerkzeug die zweite Zahnflanke an der ersten Zahnflanke bearbeitet, die vorher bearbeitet wurde; und das zweite Bearbeitungswerkzeug einen Schraubenwinkel hat, der auf der Grundlage des Schraubenwinkels der vierten Zahnflanke und eines Schnittwinkels zwischen der Drehachse des Werkstücks und einer Drehachse des zweiten Bearbeitungswerkzeugs festgelegt ist und der denselben Wert hat wie der Schraubenwinkel des ersten Bearbeitungswerkzeugs und in einer Richtung entgegengesetzt zu einer Richtung des Schraubenwinkels des ersten Bearbeitungswerkzeugs verläuft, so dass das zweite Bearbeitungswerkzeug die vierte Zahnflanke an der dritten Zahnflanke bearbeitet, die vorher bearbeitet wurde.
Bearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Schraubenwinkel der Schneidzähne des Bearbeitungswerkzeugs null ist.
Zahnradbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: das Zahnrad eine Hülse eines Synchronkämmmechanismus ist; und die zweite Zahnflanke und die vierte Zahnflanke Zahnflanken eines Zahnradausrückverhinderungsabschnitts sind, der an jedem Innenzahn der Hülse vorgesehen ist.
Zahnradbearbeitungsverfahren zum Bearbeiten eines Zahnrads durch relatives Bewegen eines Bearbeitungswerkzeugs in einer Drehachsenrichtung eines Werkstücks, während sich das Bearbeitungswerkzeug synchron zu dem Werkstück dreht, wobei das Bearbeitungswerkzeug eine Vielzahl von Schneidzähnen an einem Außenumfang des Bearbeitungswerkzeugs aufweist, wobei: eine Seitenfläche jedes Zahns des Zahnrads eine erste Zahnflanke und eine zweite Zahnflanke aufweist, die einen Schraubenwinkel hat, der sich von der ersten Zahnflanke unterscheidet; und die andere Seitenfläche jedes Zahns des Zahnrads eine dritte Zahnflanke und eine vierte Zahnflanke hat, die einen Schraubenwinkel hat, der sich von der dritten Zahnflanke unterscheidet; das Zahnradbearbeitungsverfahren Folgendes aufweist: einen ersten Schnittwinkelfestlegungsschritt zum Festlegen eines ersten Schnittwinkels zwischen einer Drehachse des Werkstücks und einer Drehachse des Bearbeitungswerkzeugs während einer Bearbeitung der zweiten Zahnflanke; einen ersten Drehrichtungsfestlegungsschritt zum Festlegen einer Drehrichtung des Werkstücks und einer Drehrichtung des Bearbeitungswerkzeugs während der Bearbeitung der zweiten Zahnflanke mit derselben Richtung; und einen zweiten Drehrichtungsfestlegungsschritt zum Festlegen einer Drehrichtung des Werkstücks und einer Drehrichtung des Bearbeitungswerkzeugs während einer Bearbeitung der vierten Zahnflanke mit derselben Drehrichtung, die entgegengesetzt zu der Drehrichtung während der Bearbeitung der zweiten Zahnflanke ist.