DE102019129078A1

DE102019129078A1 - Werkzeugmaschine und Zahnradbearbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE102019129078A1
Application number: DE102019129078.3A
Authority: DE
Inventors: Kazuki NATSUDA; Kento Takeuchi; Hisashi OTANI; Hiroyuki Nakano
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2020-04-30
Also published as: JP7167631B2; JP2020069555A; CN111112753A; US11383313B2; US20200130120A1

Abstract

Eine Werkzeugmaschine hat einen Werkstückhalter, einen Werkzeughalter, der Bearbeitungswerkzeuge hält, die einen in einer Grobbearbeitung verwendeten Wälzfräser und ein in einer Fertigbearbeitung verwendetes Wälzschälrad haben, ein Werkzeugmagazin, eine Werkzeugaustauschvorrichtung, die eines der auf den Werkzeughalter montierten Bearbeitungswerkzeug mit dem Anderen der in dem Werkzeugmagazin aufgenommenen Bearbeitungswerkzeuge ersetzt, einen Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt, der die Grobbearbeitung auf dem Werkstück durchführt, eine Werkzeugmessvorrichtung, die eine Position einer Klinge in einer Drehrichtung des Wälzschälrads misst, und einen Winkelkorrekturabschnitt, der einen Drehwinkel des Wälzschälrads ausgehend von einem durch die Werkzeugmessvorrichtung gemessenen Ergebnis korrigiert, und einen in dem Werkstück ausgebildeten Zahnraum und eine Kantenspitze der Klinge in einer einander entsprechenden Position platziert, und einen Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt, durch den das Werkstück fertig bearbeitet wird.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Werkzeugmaschine und ein Zahnradbearbeitungsverfahren unter Verwendung der Werkzeugmaschine.
Ein Zahnradbearbeitungsverfahren, in dem ein Wälzfräser oder ein Schälradschneider (Wälzschälrad) verwendet werden, ist bekannt. Als ein Zahnradbearbeitungsverfahren unter Verwendung eines Wälzfräsers offenbart zum Beispiel die JP 2000 - 210817 A ein Zahnradbearbeitungsverfahren, in dem eine Grobbearbeitung unter Verwendung eines Grobfräsers durchgeführt wird, und die Fertigbearbeitung unter Verwendung eines Fertigfräsers durchgeführt wird. Die JP 2014 - 172112 A offenbart ein Zahnradbearbeitungsverfahren unter Verwendung eines Wälzschälrads.
In dem Zahnradbearbeitungsverfahren unter Verwendung eines Wälzfräsers ist die Lebensdauer des Werkzeugs im Vergleich mit dem ein Wälzschälrad verwendenden lang, aber eine ausreichend hohe Bearbeitungsgenauigkeit kann nicht erhalten werden. In dem Fall, in dem ein genaues Bearbeiten unter Verwendung eines Wälzfräsers durchzuführen ist, muss der Zufuhrabstand des Wälzfräsers verkürzt werden. Wenn die Fertigbearbeitung unter Verwendung eines Wälzfräsers durchgeführt wird, ist deswegen der zum Durchführen der Fertigbearbeitung erforderliche Zeitraum verlängert. In einer Zahnradbearbeitung unter Verwendung eines Wälzschälrads kann im Gegensatz eine genaue Bearbeitung durchgeführt werden, aber das Wälzschälrad wird leicht in einer kurzen Zeit verschlissen, und die Schnittgröße muss reduziert werden. Wenn eine Grobbearbeitung unter Verwendung eines Wälzschälrads durchgeführt wird, wird der zum Durchführen der Grobbearbeitung erforderliche Zeitraum entsprechend verlängert.
Die vorliegende Offenbarung dient dazu, eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, in der eine Verkürzung der Bearbeitungszeit und eine Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit miteinander kompatibel gemacht werden können, während die Kosten der Bearbeitungswerkzeuge unterdrückt werden, und ein Zahnradbearbeitungsverfahren unter Verwendung der Werkzeugmaschine bereitzustellen.
Gemäß eines Gesichtspunkts der vorliegenden Offenbarung hat eine Werkzeugmaschine einen Werkstückhalter, der konfiguriert ist, ein Werkstück drehbar zu halten, einen Werkzeughalter, der konfiguriert ist, mit Bezug auf den Werkstückhalter relativ beweglich zu sein, während er Bearbeitungswerkzeuge drehbar hält, die konfiguriert sind, das Werkstück zu bearbeiten, wobei die Bearbeitungswerkzeuge konfiguriert sind, an dem Werkzeughalter anbringbar und davon abnehmbar zu sein, und einen Wälzfräser haben, der in einem Grobbearbeiten des Werkstücks zu verwenden ist, und ein Wälzschälrad, das in einer Fertigbearbeitung des Werkstücks zu verwenden ist, ein Werkzeugmagazin, das konfiguriert ist, die Bearbeitungswerkzeuge aufzunehmen, eine Werkzeugaustauschvorrichtung, die konfiguriert ist, eines der auf dem Werkzeughalter montierten Bearbeitungswerkzeuge mit dem anderen der in dem Werkzeugmagazin aufgenommenen Bearbeitungswerkzeuge auszutauschen, einen Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt, der konfiguriert ist, die Grobbearbeitung auf dem Werkstück durch relatives Bewegen des Werkstücks und des Wälzschälrads durchzuführen, während er das Werkstück, das durch den Werkstückhalter gehalten ist, und in den Wälzfräser, der auf dem Werkzeughalter montiert ist, synchron dreht, ein Werkzeugmessgerät, das konfiguriert ist, eine Position einer Klinge in einer Drehrichtung des Wälzschälrads in einem Fertigbearbeitungsvorbereitungszustand zu messen, in dem der Werkstückhalter und der Werkzeughalter in einer vorbestimmten Fertigbearbeitung-Anfangsposition platziert sind, während jedes aus dem Werkstück und dem Wälzschälrad zu einem vorbestimmten Drehungsanfangswinkel gerichtet ist, einen Winkelkorrekturabschnitt, der in dem Fertigbearbeitungsvorbereitungszustand konfiguriert ist, einen Drehwinkel des Wälzschälrads mit Bezug auf das Werkstück ausgehend von einem durch das Werkzeugmessgerät gemessenen Ergebnis zu korrigieren, und der einen in dem Werkstück ausgebildeten Zahnraum und eine Kantenspitze der Klinge des auf dem Werkzeughalter montierten Wälzschälrads in einer einander entsprechenden Position platziert, und einen Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt der konfiguriert ist, das Werkstück und das Wälzschälrad relativ zu bewegen, während er das Werkstück und das Wälzschälrad synchron derart dreht, dass das Werkstück fertig bearbeitet wird.
Ein Verfahren zum Bearbeiten eines Zahnrads, und das Verfahren hat Montieren eines Werkstücks auf einem Werkstückhalter, Montieren eines Wälzfräsers auf einem Werkzeughalter, relatives Bewegen des Werkstücks und des Wälzfräsers, während das Werkstück und der Wälzfräser synchron gedreht werden, um eine Grobbearbeitung mit Bezug auf das Werkstück durchzuführen, Montieren eines Wälzschälrads an dem Werkzeughalter zusammen mit Demontieren des Wälzfräsers und Aufnehmen des demontierten Wälzfräsers in einem Werkzeugmagazin und der Verwendung einer Werkzeugaustauschvorrichtung, wobei der Wälzfräser auf dem Werkzeughalter montiert war und das Wälzschälrad in dem Werkzeugmagazin aufgenommen war, Messen einer Position einer Klinge in einer Drehrichtung des Wälzschälrads unter Verwendung einer Werkzeugmessvorrichtung in einem Zustand, in dem der Werkstückhalter und der Werkzeughalter in einer vorbestimmten Fertigbearbeitung-Anfangsposition platziert sind, während jedes aus dem Werkstück und dem Wälzschälrad zu einem vorbestimmten Drehungsanfangswinkel gerichtet werden, Korrigieren eines Drehwinkels des Wälzschälrads mit Bezug auf das Werkstück ausgehend von einem in dem Messen gemessenen Ergebnis, und platzieren eines in dem Werkstück ausgebildeten Zahnraumes, das durch den Werkstückhalter gehalten ist, und das grob bearbeitet wurde, und einer Kantenspitze des Wälzschälrads, der auf dem Werkzeughalter montiert worden ist, in einer einander entsprechenden Position, und relatives Bewegen des Werkstücks und des Wälzschälrads, während das Werkstück und das Wälzschälrad derart synchron gedreht werden, dass das Werkstück fertig bearbeitet wird.
Gemäß der Werkzeugmaschine und dem Zahnradbearbeitungsverfahren unter Verwendung der Werkzeugmaschine der vorliegenden Offenbarung wird eine Grobbearbeitung unter Verwendung eines Wälzfräsers durchgeführt, und deswegen kann der Zeitraum verkürzt werden, der zum Durchführen der Grobbearbeitung erforderlich ist. In der Werkzeugmaschine und dem Zahnradbearbeitungsverfahren wird nämlich ein Wälzfräser in der Grobbearbeitung eingesetzt, in der das Bearbeitungsspiel in dem Fall groß ist, in dem ein Werkstück zu schneiden ist, während die Schnittgröße erhöht werden kann, während ein Verschleiß des Bearbeitungswerkzeugs unterdrückt wird, wenn mit dem Fall verglichen wird, in dem ein Wälzschälrad eingesetzt ist. In der Werkzeugmaschine der Zahnradbearbeitungsverfahren wird im Gegensatz ein Wälzschälrad in der Fertigbearbeitung eingesetzt, in der das Bearbeitungsspiel in dem Fall klein ist, in dem das Werkstück zu schneiden ist, wodurch eine genaue Bearbeitung im Vergleich mit dem Fall durchgeführt werden kann, in dem ein Wälzfräser eingesetzt ist. In der Werkzeugmaschine und dem Zahnradbearbeitungsverfahren unter Verwendung der Werkzeugmaschine der vorliegenden Offenbarung können folglich eine Verkürzung der Bearbeitungszeit und eine Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit miteinander kompatibel ein, während die Kosten der Bearbeitungswerkzeuge unterdrückt werden.
In dem Fertigbearbeitungsvorbereitungszustand korrigiert zusätzlich der Winkelkorrekturabschnitt den Winkel des Wälzschälrads mit Bezug auf das Werkstück, und den Zahnraum, der in dem Werkstück ausgebildet ist, das durch den Werkstückhalter gehalten ist, und der grob bearbeitet wurde, und die Kantenspitze des Wälzschälrads, der auf dem Werkzeughalter montiert ist, werden in entsprechenden Positionen platziert. In der Werkzeugmaschine und dem Zahnradbearbeitungsverfahren kann deswegen ein Zahnrad, das nach der Fertigbearbeitung ausgebildet ist, in eine gewünschte Form ausgebildet werden.
Figurenliste

Die 1 ist eine Draufsicht einer Werkzeugmaschine einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Die 2A ist eine Vorderansicht der Werkzeugmaschine.
Die 2B ist eine Vorderansicht der Werkzeugmaschine, die einen Zustand zeigt, in dem eine Bewegung einer Vorrichtungshaupteinheit zu einer Säule und eine Drehung eines Austauscharms begonnen wurden.
Die 3 ist eine Ansicht, die die Anordnung eines Wälzfräsers und eines Werkstücks in einem Grobbearbeitungsvorbereitungszustand zeigt.
Die 4 ist seine Ansicht, die die Anordnung eines Wälzschälrads und des Werkstücks in einem Fertigbearbeitungsvorbereitungszustand zeigt.
Die 5 ist ein Blockdiagramm einer Steuerung.
Die 6 ist eine Ansicht, die diagrammatisch ein Bearbeitungsspiel zeigt, das in dem grob bearbeiteten Werkstück verbleibt.
Die 7A ist ein erstes Flussdiagramm, das einen Werkstückbearbeitungsprozess zeigt, der durch die Steuerung ausgeführt wird.
Die 7B ist ein zweites Flussdiagramm, das den Werkstückbearbeitungsprozess zeigt, der durch die Steuerung ausgeführt wird.

Schematische Konfiguration der Werkzeugmaschine 1
Im Folgenden wird eine Ausführungsform, an der die Werkzeugmaschine und das Zahnradbearbeitungsverfahren unter Verwendung der Werkzeugmaschine der vorliegenden Offenbarung angewendet sind, mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Mit Bezug auf die 1 bis 2B wird zuerst die Konfiguration der Werkzeugmaschine 1 schematisch beschrieben.
Wie aus der 1 ersichtlich ist, wird die Werkzeugmaschine 1 hauptsächlich in der Ausbildung eines Zahnrads mit Außenverzahnung in einem Werkstück W eingesetzt. Die Werkzeugmaschine 1 hat hauptsächlich ein Bett 10, ein Werkstückhalter 20, einen Werkzeughalter 30, eine Mehrzahl von Bearbeitungswerkzeugen 40, ein Werkzeugmagazin 50, eine Werkzeugaustauschvorrichtung 60, eine Werkzeugmessvorrichtung 70, eine Werkstückmessvorrichtung 80 (siehe die 2A), und eine Steuerung 100.
Das Bett 10 ist in einer im Wesentlichen rechteckigen Form ausgebildet. Der Werkstückhalter 20 hat hauptsächlich einen Bewegungstisch 21, einen Schwenktisch 22, und einen Werkstückreitstock 23. Der Bewegungstisch 21 ist so vorgesehen, dass er relativ zu dem Bett 10 beweglich ist. Insbesondere sind ein Paar X- Achsenführungsschienen 11, die sich in der X-Achsenrichtung längs erstrecken (seitliche Richtung in der 1) auf dem Bett 10 vorgesehen, und der Bewegungstisch 21 wird durch einen Schraubenzufuhrmechanismus angetrieben, der nicht gezeigt ist, um sich hin- und herbewegend in der X-Achsenrichtung zu bewegen, während er durch das Paar der X-Achsenführungsschienen 11 geführt ist.
Der Schwenktisch 22 ist auf dem Bewegungstisch 21 vorgesehen und bewegt sich hin- und herbewegend in der X-Achsenrichtung zusammen mit dem Bewegungstisch 21. Der Schwenktisch 22 ist so vorgesehen, dass er relativ zu dem Bewegungstisch 21 um die B-Achse drehbar ist, die parallel zu der Y-Achsenrichtung liegt. Ein Schwenkmotor, der nicht gezeigt ist, ist in dem Schwenktisch 22 aufgenommen. Der Schwenktisch 22 ist durch den Schwenkmotor angetrieben, um um die B-Achse zu schwenken.
Der Werkstückreitstock 23 ist auf dem Schwenktisch 22 vorgesehen und schwenkt zusammen mit dem Schwenktisch 22 um die B-Achse. Eine Werkstückspindel 24, die drehbar um die A-Achse gehalten ist, die rechtwinklig zu der B-Achse liegt, ist auf dem Werkstückreitstock 23 vorgesehen. Das Werkstück W ist abnehmbar auf der Werkstückspindel 24 montiert. Ein Werkstückdrehmotor (nicht gezeigt) zum Drehen der Werkstückspindel 24 und ein Encoder (nicht gezeigt) zum Erfassen des Drehwinkels der Werkstückspindel 24 sind in dem Werkstückreitstock 23 vorgesehen. Auf diese Weise ist der Werkstückhalter 20 beweglich mit Bezug auf den Kopf 10 vorgesehen, und hält das Werkstück W drehbar.
Der Werkzeughalter 30 hat hauptsächlich eine Säule 31, einen Sattel 32 und einen Werkzeugreitstock 33. Die Säule 31 ist beweglich relativ zu dem Bett 10 vorgesehen. Insbesondere sind ein Paar Z-Achsenführungsschienen 12, die sich in der Z-Achsenrichtung längs erstrecken (vertikale Richtung in der 1) auf dem Bett 10 vorgesehen. Die Säule 31 ist durch einen Schraubenzufuhrmechanismus angetrieben, der nicht gezeigt ist, um sich in der Z-Achsenrichtung hin- und herzubewegen, während er durch das Paar der Z-Achsenführungsschienen 12 geführt ist.
Der Sattel 32 ist auf einer Seitenoberfläche der Säule 31 platziert, die parallel zu einer Ebene rechtwinklig zu der Z-Achsenrichtung liegt. Ein Paar Y-Achsenführungsschienen 34, die sich in der Y-Achsenrichtung längs erstrecken (Richtung rechtwinklig zu dem Blatt der 1), sind auf der Seitenoberfläche der Säule 31 vorsehen. Der Sattel 32 ist durch einen Schraubenzufuhrmechanismus angetrieben, der nicht gezeigt ist, um sich in der Y-Achsen-Richtung hin- und herzubewegen.
Der Werkzeugreitstock 33 ist auf dem Sattel 32 vorgesehen und wird in der Y-Achsenrichtung zusammen mit dem Sattel 32 bewegt. Eine Werkzeugspindel 35, die drehbar um eine Achse herum vorgesehen ist, die parallel zu der Z-Achsenrichtung liegt, ist auf dem Werkzeugreitstock 33 vorgesehen. Ein Bearbeitungswerkzeug 40 ist abnehmbar an der Werkzeugspindel 35 montiert. Ein Werkzeugdrehmotor (nicht gezeigt) zum Drehen der Werkzeugspindel 35 und ein Encoder (nicht gezeigt) zum Erfassen des Drehwinkels der Werkzeugspindel 35 sind in dem Werkzeugreitstock 33 vorgesehen. Auf diese Weise ist der Werkzeughalter 30 relativ beweglich mit Bezug auf den Werkstückhalter 20 vorgesehen, und hält das Bearbeitungswerkzeug 40 drehbar.
Das Bearbeitungswerkzeug 40 ist ein drehendes Werkzeug, das in der Bearbeitung des Werkstücks W eingesetzt ist. Wenn eine Mehrzahl von Bearbeitungswerkzeugen 40 nicht verwendet wird, sind die Bearbeitungswerkzeuge in dem Werkzeugmagazin 50 aufgenommen, und wenn eines der Bearbeitungswerkzeuge zu verwenden ist, ist das Werkzeug auf der Werkzeugspindel 35 montiert. In der 1 sind lediglich zwei Werkzeuge 40 gezeigt, um die Zeichnung zu vereinfachen.
Das Werkzeugmagazin 50 kann eine Mehrzahl von Bearbeitungswerkzeugen 40 aufnehmen. Das Werkzeugmagazin 50 ist drehbar um eine Achse gelagert, die parallel zu der X-Achse liegt, relativ zu einer ebenen Stützscheibe 13, die an einem Bett 10 befestigt ist. Eine Mehrzahl Dosen 51 sind abnehmbar auf dem Werkzeugmagazin 50 montiert, und die Mehrzahl der Bearbeitungswerkzeuge 40 ist entsprechend in den Dosen 51 aufgenommen.
Die Werkzeugaustauschvorrichtung 60 ist zwischen dem Werkzeugmagazin 50 und dem Werkzeughalter 30 in der X-Achsenrichtung platziert. Die Werkzeugaustauschvorrichtung 60 tauscht das Bearbeitungswerkzeug 40, das auf der Werkzeugspindel 35 montiert ist, mit einem der Werkzeuge 40 aus, die in dem Werkzeugmagazin 50 aufgenommen sind. Die Werkzeugaustauschvorrichtung 60 wird später im Detail beschrieben werden.
In dem Zustand, in dem ein Wälzschälrad 3 auf der Werkzeugspindel 35 montiert ist, misst das Werkzeugmessgerät 70 die Drehrichtungsposition einer Kantenspitze einer Klinge, die in dem Wälzschälrad 3 ausgebildet ist. Die Werkzeugmessvorrichtung 70 ist an dem Werkstückreitstock 23 befestigt, und wird zusammen mit dem Werkstückreitstock 23 bewegt und geschwenkt. Die Werkstückvorrichtung 80 (siehe die 2A) misst die Drehrichtungsposition eines Zahnraumes, der in dem Werkstück W ausgebildet ist. Die Werkstückmessvorrichtung 80 kann an der Werkzeugspindel 35 angebracht und davon abgenommen werden, und, wenn die Werkstückmessvorrichtung nicht verwendet wird, ist die Vorrichtung in dem Werkzeugmagazin 50 aufgenommen.
Die Steuerung 100 steuert allgemein die Werkzeugmaschine 1. Durch Antriebssteuerung von verschiedenen Motoren, die in der Werkzeugmaschine 1 vorgesehen sind, führt die Steuerung 100 zum Beispiel Steuerungen von: den Positionen des Bewegungstischs 21, der Säule 31 und des Sattels 32; dem Schwenken des Schwenktischs 22; und den Drehungen der Werkstückspindel 24 und der Werkzeugspindel 35 durch, und steuert hinsichtlich der Betätigungen des Werkzeugmagazins 50 und der Werkzeugaustauschvorrichtung 60. Die Steuerung 100 wird später im Detail beschrieben.
Werkzeugaustauschvorrichtung 60
Mit Bezug auf die 1 und 2A wird als nächstes die Konfiguration der Werkzeugaustauschvorrichtung 60 beschrieben. Wie aus den 1 und 2A ersichtlich ist, hat die Werkzeugaustauschvorrichtung 60 hauptsächlich eine Vorrichtungshaupteinheit 61, einen Austauscharm 62, einen Rahmenabschnitt 63, eine Tür 64, ein sich bewegendes Element 65 und einen Werkzeughalteabschnitt 66.
Die Vorrichtungshaupteinheit 61 trägt den Austauscharm 62 so, dass er um eine Achse drehbar ist, die parallel zu der Z-Achse liegt. Wenn der Austauscharm 62 durch einen Armmotor 67 angetrieben wird, wird der Austauscharm um die Achse gedreht, die parallel zu der Z-Achse liegt. Annähernd S-artige Greifabschnitte 62a, die in einer hakenartigen Form ausgebildet sind, sind in beiden Längsenden des Austauscharms 62 entsprechend ausgebildet. Der Austauscharm 62 ergreift Bearbeitungswerkzeuge 40 durch Verwendung der Greifabschnitte 62a.
Der Rahmenabschnitt 63 ist in einer Position platziert, die näher an dem Werkzeughalter 30 als an der Stützscheibe 13 und in der Richtung der X-Achse zwischen dem Werkzeugmagazin 50 und dem Werkzeughalter 30 liegt. In dem Rahmenabschnitt 63 ist eine Öffnung 68 in einer Position ausgebildet, die dem Austauscharm 62 in der X-Achsenrichtung gegenüberliegt.
Eine Tür 64 ist an dem Rahmenabschnitt 63 vorgesehen, um die Öffnung 68 zu öffnen und zu schließen. Eine Feder, die nicht gezeigt ist, ist in dem Rahmenabschnitt 63 vorgesehen. Wenn die Tür 64 durch die drängende Kraft der Feder nach oben gewickelt wird, wird die Öffnung 68 geöffnet. Ein Stellglied (nicht gezeigt), das mit der Tür 64 gekoppelt ist, ist in dem Rahmenabschnitt 63 vorgesehen. Wenn das Stellglied angetrieben wird, wird die Tür 64 gegen die drängende Kraft der Feder gespreizt und die Öffnung 68 wird geschlossen.
Während der Bearbeitung des Werkstücks W wird die Werkzeugaustauschvorrichtung 60 in der Position platziert, in der die Vorrichtung nicht mit der Säule 31 zusammenstößt. In der Werkzeugaustauschvorrichtung 60 ist die Öffnung 68 durch die Tür 64 geschlossen, und ein Bereich auf der Seite des Werkzeughalters 30 und der auf der Seite des Werkzeugmagazins 50 sind definiert. Während der Bearbeitung des Werkstücks W kann deswegen die Werkzeugaustauschvorrichtung 60 verhindern, dass Späne, Spülmittel und ähnliches sich zu dem Bereich auf der Seite des Werkzeugmagazins 50 durch die Öffnung 68 verstreuen.
Das sich bewegende Element 65 ist auf der Stützscheibe 13 auf der Seite vorgesehen, die gegenüber der Vorrichtungshaupteinheit 61 liegt. Ein Schraubenzufuhrmechanismus, der nicht dargestellt ist, ist auf der Stützscheibe 13 auf der Oberfläche vorgesehen, die der gegenüberliegt, auf der das Werkzeugmagazin 50 montiert ist. Das sich bewegende Element 65 ist so vorgesehen, dass das Element mit Bezug auf die Stützscheibe 13 in der X-Achsenrichtung durch den Schraubenzufuhrmechanismus relativ bewegt werden kann. Das sich bewegende Element 65 ist einstückig mit dem Rahmenabschnitt 63 ausgebildet, und die Vorrichtungshaupteinheit 61 ist mit dem Rahmenabschnitt 63 durch eine Klammer 69 gekoppelt. Die Vorrichtungshaupteinheit 61 und der Rahmenabschnitt 63 sind nämlich so vorgesehen, dass sie in der X-Achsenrichtung zusammen mit der Bewegung des sich bewegenden Elements 65 einstückig beweglich sind.
Der Werkzeughalteabschnitt 66 ist auf der Vorrichtungshaupteinheit 61 vorgesehen, und zusammen mit der Vorrichtungshaupteinheit 61 beweglich. Der Werkzeughalteabschnitt 66 hält eines der Bearbeitungswerkzeuge 40, das mit einem anderen Werkzeug auszutauschen ist, das mit der Werkzeugspindel 35 montiert ist. Ein Stellglied, das nicht dargestellt ist, ist auf der Vorrichtungshaupteinheit 61 vorgesehen, und der Werkzeughalteabschnitt 66 hält das Bearbeitungswerkzeug 40, das aus dem Werkzeugmagazin 50 durch das Stellglied herausgenommen wird.
Betätigung der Werkzeugmaschine 1 in dem Austausch der Bearbeitungswerkzeuge 40
Mit Bezug auf die 2A und 2B wird als nächstes die Betätigung der Werkzeugmaschine 1 beschrieben, die durchgeführt wird, wenn die Bearbeitungswerkzeuge 40 ausgetauscht werden. Obwohl hier ein Fall vorliegt, in dem das an der Werkzeugspindel 35 montierte Bearbeitungswerkzeug 40 von der Werkzeugspindel abgenommen ist, und eines der Bearbeitungswerkzeuge 40, die in dem Werkzeugmagazin 50 aufgenommen sind, an der Werkzeugspindel 35 montiert wird, beispielhaft beschrieben werden wird, wird das gleiche auch auf den Fall angewendet, in dem die Werkstückmessvorrichtung 80 an der Werkzeugspindel 35 angebracht oder von dieser abgenommen wird.
Wenn das Austauschen der Bearbeitungswerkzeuge 40 durch die Werkzeugaustauschvorrichtung 60 anzufangen ist, wie aus der 2A ersichtlich ist, platziert das Werkzeugmagazin 50 das Bearbeitungswerkzeug 40, das auf der Werkzeugspindel 35 zu Montieren ist, in der dem Werkzeughalteabschnitt 66 gegenüberliegenden Position. Danach überträgt das Werkzeugmagazin 50 das Bearbeitungswerkzeug 40 und die Dose 51, die in der Position gegenüber dem Werkzeughalteabschnitt 66 platziert sind, unter Verwendung des nicht dargestellten Stellglieds zu dem Werkzeughalteabschnitt 66. Als ein Ergebnis wird das Bearbeitungswerkzeug 40, das auf der Werkzeugspindel 35 zu montieren ist, in der Position platziert, in der das Bearbeitungswerkzeug durch einen der Greifabschnitte 62a des Austauscharms 62 ergriffen werden kann.
Im Gegensatz bewegt der Werkzeughalter 30 die Säule 31 zu der Position, an der die Säule nicht mit der Werkzeugaustauschvorrichtung 60 zusammenstößt, und platziert das Bearbeitungswerkzeug 40, das auf der Werkzeugspindel 35 montiert ist, in der Position, in der das Bearbeitungswerkzeug durch den anderen einen der Greifabschnitte 62a des Austauscharms 62 ergriffen werden kann. Darüber hinaus öffnet die Werkzeugaustauschvorrichtung 60 die Tür 64, um die Öffnung 68 zu öffnen, und bewegt die Vorrichtungshaupteinheit 61 zu dem Werkzeughalter 30 hin.
Wenn die Bewegungen der Säule 31 und der Vorrichtungshaupteinheit 61 beendet werden, wie aus der 2B ersichtlich ist, ersetzt der Austauscharm 62 das auf der Werkzeugspindel 35 montierte Bearbeitungswerkzeug 40 mit dem durch den Werkzeughalteabschnitt 66 gehaltenen Bearbeitungswerkzeug 40. Insbesondere ergreift der Austauscharm 62 unter Verwendung der Greifabschnitte 62a sowohl das Bearbeitungswerkzeug 40, das auf der Werkzeugspindel 35 montiert ist, wie auch das Bearbeitungswerkzeug 40, das durch den Werkzeughalteabschnitt 66 gehalten ist, und nimmt die Bearbeitungswerkzeuge 40, 40 von der Werkzeugspindel 35 bzw. dem Werkzeughalteabschnitt 66 ab. Dann schwingt die Werkzeugaustauschvorrichtung 60 den Austauscharm 62, wodurch das von dem Werkzeughalteabschnitt 66 abgenommene Bearbeitungswerkzeug 40 vor der Werkzeugspindel 35 platziert wird, und das von der Werkzeugspindel 35 abgenommene Bearbeitungswerkzeug 40 vor dem Werkzeughalteabschnitt 66 platziert wird. Danach montiert der Austauscharm 62 die Bearbeitungswerkzeuge 40, 40 auf der Werkzeugspindel 35 bzw. dem Werkzeughalteabschnitt 66.
Wenn das Austauschen der Bearbeitungswerkzeuge 40 durch den Austauscharm 62 beendet ist, bewegt die Werkzeugaustauschvorrichtung 60 die Vorrichtungshaupteinheit 61 zu dem Werkzeugmagazin 50 hin, die Längsrichtung des Austauscharms 62 wird in der Y-Achsenrichtung orientiert, und die Öffnung 68 wird durch die Tür 64 geschlossen. Zu der Zeit, zu der die Werkzeugaustauschvorrichtung 60 zu der Position bewegt wird, in der die Vorrichtung nicht mit der Säule 31 zusammenstößt, bewegt der Werkzeughalter 30 die Säule 31 zu dem Werkstückhalter 20 hin, und platziert das Bearbeitungswerkzeug 40 in einer vorbestimmten Bearbeitung-Anfangsposition.
Bearbeitungswerkzeug 40
Als nächstes werden die Bearbeitungswerkzeuge 40 beschrieben, die in dem Werkzeugmagazin 50 aufgenommen sind. Als Bearbeitungswerkzeuge 40 zum Ausbilden von Zähnen in dem Werkstück W, wie aus den 2A und 2B ersichtlich ist, sind ein Wälzfräser 2 und das Wälzschälrad 3 in dem Werkzeugmagazin 50 aufgenommen. In dem Fall, in dem eine Außenverzahnung in dem Werkstück W auszubilden ist, wie später beschrieben werden wird, führt die Werkzeugmaschine 1 eine Grobbearbeitung unter Verwendung des Wälzfräsers 2 durch, und führt dann eine Fertigbearbeitung unter Verwendung des Wälzschälrads 3 durch.
Als ein Bearbeitungswerkezug 40 (Vorbearbeitungswerkzeug), das in der Bearbeitung verwendet wird, die durchgeführt wird, bevor Zähne in dem Werkstück W ausgebildet werden, ist darüber hinaus ein Drehwerkzeug 4 zum drehend Schneiden des Werkstücks W in dem Werkzeugmagazin 50 aufgenommen. Als Bearbeitungswerkzeuge 40 (Nachbearbeitungswerkzeuge), die in der Bearbeitung verwendet werden, die durchgeführt wird, nachdem die Zähne in dem Werkstück W ausgebildet worden sind, sind darüber hinaus ein Abfaswerkzeug 5, das in einem Abfasen eingesetzt wird, ein Bohrwerkzeug 6, das in einem Bohren verwendet wird, und ähnliche in dem Werkzeugmagazin 50 aufgenommen.
Wie aus den 3 und 4 ersichtlich ist, hat jedes der Mehrzahl der Bearbeitungswerkzeuge 40 einen Kantenabschnitt 41 und einen Halteabschnitt 42. Der Kantenabschnitt 41 ist ein Abschnitt, der eine Bearbeitung auf dem Werkstück W durchführt. In dem Kantenabschnitt 41 ist eine Klinge entsprechend dem Zweck des Bearbeitungswerkzeugs 40 ausgebildet.
Zum Beispiel sind eine Mehrzahl von Reihen von Klingen in dem Kantenabschnitt 41 des Wälzfräsers 2 ausgebildet, der aus der 3 ersichtlich ist. Die Mehrzahl der Reihen von Klingen ist ausgebildet, indem verursacht wird, das Gewindenuten, die mit Bezug auf die Drehachse des Wälzfräsers 2 geneigt sind, eine Gewindekante kreuzen, die sich entlang einer spiralförmigen Linie erstreckt. Im Gegensatz ist eine Mehrzahl von Klingen, die einen Schrägungswinkel mit Bezug auf die Mittelachse O2 des Bearbeitungswerkzeugs 40 aufweisen, in dem Kantenabschnitt 41 des Wälzschälrads 3 ausgebildet, der aus der 4 ersichtlich ist. Die radial außenliegende Oberfläche von jeder der Klingen, die in dem Wälzschälrad 3 sind, weist einen Freiwinkel mit Bezug auf die Mittelachse O2 des Bearbeitungswerkzeugs 40 auf, und die Endoberfläche von jeder Klinge weist eine Schnittfläche mit Bezug auf eine Ebene rechtwinklig zu der Mittelachse O2 des Bearbeitungswerkzeugs 40 auf.
Der Halteabschnitt 42 ist ein Abschnitt, der einstückig mit dem Kantenabschnitt 41 ausgebildet ist. Die Halteabschnitte 42, die in den entsprechenden Bearbeitgungswerkzeugen 40 vorgesehen sind, sind in einer annähernd gleichen Form ausgebildet. In der Werkstückmessvorrichtung 80 ist ein Halteabschnitt 42 vorgesehen, der ähnlich zu dem des Bearbeitungswerkzeugs 40 ist. Jeder der Halteabschnitte 42 hat einen Flanschabschnitt 43, einen Verbindungsabschnitt 44, und einen Schaftabschnitt 45.
Der Flanschabschnitt 43 ist ein Abschnitt, der in dem Austauschen des Werkzeugs durch den Austauscharm 62 der Werkzeugaustauschvorrichtung 60 zu ergreifen ist. Der Flanschabschnitt 43 ist so ausgebildet, dass er relativ zu dem Verbindungsabschnitt 44 und dem Schaftabschnitt 45 radial nach außen vorragt. Eine Greifnut 43, die sich in der Umfangsrichtung erstreckt, ist in der äußeren Umfangsoberfläche des Flanschabschnitts 43 ausgebildet. Die Greifabschnitte 62a (siehe die 2A), die in dem Austauscharm 62 ausgebildet sind, können in die Greifnut 43a eingefügt werden. Die Werkzeugaustauschvorrichtung 60 dreht den Austauscharm 62, um die Greifabschnitte 62a in die Greifnut 43a einzufügen, und ergreift das Bearbeitungswerkzeug 40.
Der Verbindungsabschnitt 44 ist ein Abschnitt, der zwischen dem Kantenabschnitt 41 und dem Flanschabschnitt 43 angeordnet ist, und so ausgebildet ist, dass er in dem Durchmesser kleiner als der Kantenabschnitt 41 und der Flanschabschnitt 43 ist. Ein zu erfassendes Teil 46, das durch einen Sensor (nicht dargestellt) erfasst werden kann, der in der Werkzeugmessvorrichtung 70 vorgesehen ist, ist auf dem Verbindungsabschnitt 44 des Wälzschälrads 3 vorgesehen. Das zu erfassende Teil 46 ist ein Abschnitt, der von der äußeren Umfangsoberfläche des Verbindungsabschnitts 44 radial nach außen vorragt, und in einer Position platziert ist, die der Position der Kantenspitze des Wälzschälrads 3 in der Drehrichtung des Wälzschälrads 3 zugeordnet ist. Das zu erfassende Teil 46 funktioniert nämlich als der Bezug in dem Fall, in dem die Drehrichtungsposition der in dem Kantenabschnitt 41 ausgebildeten Klinge zu erkennen ist.
Der Schaftabschnitt 45 ist ein abgeschrägter Abschnitt, der auf der Seite des Flanschabschnitts 43 gegenüber dem Verbindungsabschnitt 44 angeordnet ist. Der Schaftabschnitt 45 ist so ausgebildet, dass er in eine Einfügebohrung 36 eingefügt werden kann, die in der Werkzeugspindel 35 ausgebildet ist. Das Bearbeitungswerkzeug 40 ist durch die Werkzeugspindel 35 in dem Zustand gehalten, in dem der Schaftabschnitt 45 in die Einfügebohrung 36 eingefügt ist.
Ein gepasstes Teil 37, das in der Z-Achsenrichtung von der Oberfläche der Werkzeugspindel 35 vorragt, in der die Einfügebohrung 36 ausgebildet ist, ist in dem Werkzeughalter 30 vorgesehen. Im Gegensatz ist ein nutartiges Passungsteil 47, das zu dem gepassten Teil 37 zu passen ist, in dem Flanschabschnitt 43 ausgebildet. Das Passungsteil 47 ist zu dem gepassten Teil 37 in dem Zustand gepasst, in dem das Bearbeitungswerkzeug 40 auf der Werkzeugspindel 35 montiert ist. In dem Bearbeitungswerkzeug 1, wenn das Bearbeitungswerkzeug 40 auf der Werkzeugspindel 35 in dem Zustand montiert ist, in dem das Passungsteil 47 an das gepasste Teil 37 gepasst ist, kann das Bearbeitungswerkzeug 40 grob in der Drehrichtung mit Bezug auf die Werkzeugspindel 35 positioniert werden.
Die Breite w1 des Passungsteils 47 in der Drehrichtung des Bearbeitungswerkzeugs 40 ist auf eine Abmessung eingestellt, die größer als die Breite w2 des gepassten Teils 37 in der Drehrichtung der Werkzeugspindel 35 ist. Sogar, wenn das Bearbeitungswerkzeug 40 auf der Werkzeugspindel 35 montiert ist, in dem das Passungsteil 47 an das gepasste Teil 37 gepasst ist, kann deswegen ein Passungsspiel in der Drehrichtung der Werkzeugspindel 35 innerhalb eines konstanten Bereichs erzeugt werden. Nachdem das Wälzschälrad 3 auf der Werkzeugspindel 35 montiert wurde, und bevor das Bearbeiten durch das Wälzschälrad 3 begonnen wird, misst folglich die Werkzeugmaschine 1 die Position der Kantenspitze in der Drehrichtung des Wälzschälrads 3 unter Verwendung der Werkzeugmessvorrichtung 70. Deswegen kann die Werkzeugmaschine 1 die Position der Kantenspitze des Wälzschälrads 3 in dem Zustand korrekt erkennen, in dem das Bearbeitungswerkzeug 4 auf der Werkzeugspindel 35 montiert ist.
Umriss der Steuerung 100
Mit Bezug auf die 5 wird als nächstes die Steuerung 100 beschrieben. Wie aus der 5 ersichtlich ist, hat die Steuerung 100 einen Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt 110, einen Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt 120 und einen Winkelkorrekturabschnitt 130.
In der Werkzeugmaschine 1 wird in dem Fall, in dem eine Außenverzahnung in dem Werkstück W erzeugt wird, eine Grobbearbeitung unter Verwendung des Wälzfräsers 2 durchgeführt, und danach eine Fertigbearbeitung unter Verwendung des Wälzschälrads 3 durchgeführt. Der Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt 110 führt während der Grobbearbeitung des Werkstücks verschiedene Steuerungen durch, und der Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt 120 führt während der Fertigbearbeitung des Werkstücks verschiedene Steuerungen durch. An dem Anfang der Fertigbearbeitung korrigiert der Winkelkorrekturabschnitt 130 die Drehwinkelverschiebung zwischen dem Werkstück W, das an der Werkstückspindel 24 montiert ist, und das grob bearbeitet wurde, und dem Wälzschälrad 3, der auf der Werkzeugspindel 35 montiert ist. Im Folgenden wird eine Serie von Steuerungen, die durch den Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt 110, den Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt 120 und den Winkelkorrekturabschnitt 130 durchgeführt werden, insbesondere mit Bezug auf die in den 1 bis 4 gezeigten Zeichnungen beschrieben.
Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt 110
Als nächstes wird eine Serie von Grobbearbeitungssteuerungen beschrieben, die durch den Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt 110 durchgeführt werden. Wie aus den 1 und 2A ersichtlich ist, steuert der Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt 110 zuerst das Werkzeugmagazin 50 und die Werkzeugaustauschvorrichtung 60, um den in dem Werkzeugmagazin 50 aufgenommenen Wälzfräser 2 auf der Werkzeugspindel 35 zu montieren.
Dann steuert der Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt 110 den Werkstückhalter 20 und den Werkzeughalter 30, um eine Grobbearbeitung vorzubereiten. Insbesondere versursacht der Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt 110, dass die Säule 31 und der Sattel 32 sich in dem Z- und Y-Achsenrichtung bewegen, wodurch der auf der Werkzeugspindel 35 montierte Wälzfräser 2 in einer vorbestimmten Grobbearbeitung-Anfangsposition platziert wird. Insbesondere verursacht der Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt 110, dass der sich bewegende Tisch 21 sich in die X-Achsenrichtung bewegt, wodurch das auf der Werkstückspindel 24 montierte Werkstück W in einer vorbestimmten Grobbearbeitung-Anfangsposition platziert wird. Zusätzlich verursacht der Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt 110, dass der Schwenktisch 22 um die P-Achse schwenkt, sodass der Neigungswinkel der A-Achse mit Bezug auf die Mittelachse O1 des Wälzfräsers 2 ein vorbestimmter Schnittwinkel θ 1 ist (siehe die 3). Zu dieser Zeit ist ein vorbestimmter Spalt zwischen dem Wälzschneider und dem Werkstück W vorgesehen.
Darüber hinaus steuert der Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt 110 das Antreiben eines Werkstückdrehungsmotors (nicht dargestellt), um die Werkstückspindel 24, an der das Werkstück W montiert ist, in einen vorbestimmten Drehungsanfangswinkel zu versetzen, und stört das Antreiben eines Werkzeugdrehmotors (nicht dargestellt), um die Werkzeugspindel 35, an der der Wälzfräser 2 montiert ist, zu einem vorbestimmten Drehungsanfangswinkel einzustellen. Auf diese Weise stellt der Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt 110 die Positionen und Drehwinkel des Werkstücks W und des Wälzfrischschneiders 3 auf einen in der 3 dargestellten Grobbearbeitungsvorbereitungszustand ein.
Dann bewirkt der Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt 110, dass der Wälzfräser 2 sich in der Richtung der Mittelachse O1 relativ zu dem Werkstück W bewegt, während er das Werkstück W und den Wälzfräser 2 synchron dreht. Nämlich verursacht der Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt 110, dass die Säule 31 sich relativ zu dem Bewegungstisch 21 in der Z-Achsenrichtung bewegt, während er die Werkzeugspindel 24, an der das Werkstück W montiert ist, und die Werkzeugspindel 25, an der der Wälzfräser 2 montiert ist, synchron dreht. Als ein Ergebnis werden grobbearbeitete Zähne in dem Werkstück W ausgebildet. Dann wird ein Bearbeitungsüberstand M, der in der Fertigbearbeitung wegzuschneiden ist, auf dem Werkstück W übrig gelassen, das grob bearbeitet wurde (siehe die 6).
Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt 120
Dann wird eine Serie von Fertigbearbeitungssteuerungen beschrieben, die durch den Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt 120 durchgeführt werden. Wie aus den 1 und 2B ersichtlich ist, verursacht der Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt 120 zuerst, dass das in dem Werkzeugmagazin 50 aufgenommenen Wälzschälrad 3 an der Werkzeugspindel 35 montiert wird. Danach steuert der Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt 120 den Werkstückhalter 120 und den Werkzeughalter 130, um eine Anfangsfertigbearbeitung vorzubereiten.
Insbesondere verursacht der Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt 120, dass die Säule 31 und der Sattel 32 sich in den Z- und X-Achsenrichtungen bewegen, wodurch das auf der Werkzeugspindel 35 montierte Wälzschälrad 3 in einer vorbestimmten Fertigbearbeitung-Anfangsposition platziert wird. Darüber hinaus versursacht der Fertigbearbeitungsteuerungsabschnitt 120, dass der Schwenktisch 22 um die B-Achse so schwenkt, dass der Neigungswinkel, der A-Achse mit Bezug auf die Mittelachse O2 des Wälzschälrads 3 ein vorbestimmter Schnittwinkel θ2 ist (siehe die 4). Zu dieser Zeit ist ein vorbestimmter Spalt (Trennabstand L) zwischen dem Wälzschälrad 3 und dem Werkstück W vorgesehen.
Darüber hinaus steuert der Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt 120 das Antreiben eines Werkstückmotors (nicht gezeigt) und eines Werkzeugmotors (nicht gezeigt), um die Kantenspitze des Wälzschälrads 3 in einer Position entsprechend der Position eines Zahnraumes zu platzieren, der in dem grob bearbeiteten Werkstück W ausgebildet ist.
Dann versursacht der Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt 120, dass sich das Wälzschälrad 30 relativ zu dem Werkstück W in der Richtung der Mittelachse O2 bewegt, während er das Werkstück W und das Wälzschälrad 3 synchron dreht. Nämlich verursacht der Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt 120, dass sich die Säule 31 in der Z-Achsenrichtung relativ zu dem Bewegungstisch 21 bewegt, während er die Werkstückspindel 24, an der das Werkstück W montiert ist, die Werkzeugspindel 35, an der der Wälzschälrad 3 montiert ist, synchron dreht. Als ein Ergebnis werden fertig bearbeitete Zähne in dem auf der Werkstückspindel 24 montierten Werkstück W ausgebildet, und der Bearbeitungsüberstand M, der auf dem grob bearbeiteten Werkstück W übrig gelassen wurde, wird durch das Wälzschälrad weggeschnitten.
(Winkelkorrekturabschnitt 130)
Als nächstes wird der Winkelkorrekturabschnitt 130 beschrieben. In der Werkzeugmaschine 1, wenn die Grobbearbeitung beendet ist, wird der Wälzfräser 2, der an der Werkzeugspindel 35 montiert ist, in dem Zustand demontiert, in dem das Werkstück W an der Werkstückspindel 24 montiert verbleibt, und das Wälzschälrad 3 wird an der Werkzeugspindel 35 montiert. Zu dieser Zeit muss die Werkzeugmaschine 1 die Kantenspitze des auf der Werkzeugspindel 35 montierten Wälzschälrads 3 in der Position entsprechend der Position eines in dem grob bearbeiteten Werkstück W ausgebildeten Zahnraumes platzieren. In dem Fall, in dem eine Schrägverzahnung auf dem Werkstück W auszubilden ist, muss die Werkzeugmaschine 1 darüber hinaus die Position der Kantenspitze in der Drehrichtung des an der Werkzeugspindel 35 montierten Wälzschälrads 3 gemäß den Spezifikationen der auszubildenden Schrägverzahnung anpassen.
Nachdem das Werkstück W und das Wälzschälrad 3 in den Fertigbearbeitung-Anfangspositionen platziert wurden, korrigiert deswegen der Winkelkorrekturabschnitt 130 den Drehwinkel des Wälzschälrads 3 mit Bezug auf das Werkstück W so, dass die Kantenspitze des an der Werkzeugspindel 35 montierten Wälzschälrads 3 in der Position entsprechend der Position eines Zahnraumes des Werkstücks W platziert ist, das an der Werkstückspindel 24 montiert ist, und das grob bearbeitet wurde.
Der Winkelkorrekturabschnitt 130 hat einen ersten Korrekturgrößenberechnungsabschnitt 131, einen zweiten Korrekturgrößenberechnungsabschnitt 132, einen Korrekturausführungsabschnitt 133, einen zweiten Korrekturgrößenspeicherabschnitt 134 und einen Werkstückwinkelspeicherabschnitt 135. Der erste Korrekturgrößenberechnungsabschnitt 131 berechnet eine notwendige Drehwinkelkorrekturgröße des Werkstücks W ausgehend von der Drehwinkelverschiebungsgröße zwischen dem Zahnraum des grobbearbeiteten durch den Werkstückhalter 20 gehaltenen Werkstücks W und der Kantenspitze des durch den Werkzeughalter 30 gehaltenen Wälzschälrads 3. Im Folgenden wird die Drehwinkelkorrekturgröße, die durch die Berechnung des ersten Korrekturgrößenberechnungsabschnitts 131 erhalten wird, als eine „erste Korrekturgröße α“ bezeichnet.
Hier ist das Wälzschälrad 3 in dem Zustand an der Werkzeugspindel 35 montiert, in dem das Passungsteil 47, das in dem Halteabschnitt 42 vorgesehen ist, an das gepasste Teil 37 gepasst ist, das in der Werkzeugspindel 35 vorgesehen ist. Zu der Zeit, zu der das Wälzschälrad 3 an der Werkzeugspindel 35 montiert wird, wird deswegen die Kantenspitze des Wälzschälrads 3 annähernd in der Position entsprechend der Position eines Zahnraumes in dem grob bearbeiteten Werkstück W platziert, das an der Werkstückspindel 24 montiert ist.
Wie voranstehend beschrieben wurde, kann sogar in dem Zustand, in dem das Passungsteil 47 an das gepasste Teil 37 gepasst wird, trotzdem ein Passungsspiel erzeugt werden. Deswegen wird die Drehwinkelverschiebung des Wälzschälrads 3 mit Bezug auf die Werkzeugspindel 35 innerhalb eines konstanten Bereichs erzeugt. Folglich berechnet der erste Korrekturgrößenberechnungsabschnitt 131 die Drehwinkelverschiebungsgröße zwischen dem Werkstück W und dem Wälzschälrad 3 in einem Zustand, in dem das Wälzschälrad 3 an der Werkzeugspindel 35 montiert ist.
Insbesondere platziert der Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt 120 das an der Werkstückspindel 24 montierte Werkstück W und das an der Werkzeugspindel 35 montierten Wälzschälrad 3 in den vorbestimmten Fertigbearbeitung-Anfangspositionen. Als nächstes stellt der Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt 120 die Werkzeugspindel 35 zu dem Drehungsanfangswinkel ein und richtet das Wälzschälrad 3 zu dem Drehungsanfangswinkel hin. Darüber hinaus stellt der Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt 120 die Werkstückspindel 24 zu dem Drehungsanfangswinkel ein, und richtet das Werkstück W zu dem Drehungsanfangswinkel hin.
Auf diese Weise stellt der Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt 120 die Positionen und Drehwinkel des Werkstücks W und des Wälzschälrads 3 auf einen Fertigbearbeitungsvorbereitungszustand ein, der aus der 4 ersichtlich ist. Zu dieser Zeit kann die Werkzeugmaschine 1 verursachen, dass die Drehwinkel der Werkstückspindel 24 und der Werkzeugspindel 35 in dem Fertigbearbeitungsvorbereitungszustand mit denen der Werkstückspindel 24 und der Werkzeugspindel 35 in dem Grobbearbeitungsvorbereitungszustand zusammenfallen.
Als nächstes erfasst der Winkelkorrekturabschnitt 130 die Position des zu erfassenden Teils 46 durch den in der Werkzeugmessvorrichtung 70 vorgesehenen Sensor, und misst die Position der Kantenspitze des Wälzschälrads 3 ausgehend von der erfassten Position des zu erfassenden Teils 46. Ähnlich misst der Winkelkorrekturabschnitt 130 die Position in der Drehrichtung des in dem grob bearbeiteten Werkstück W ausgebildeten Zahnraumes unter Verwendung eines in der Werkstückmessvorrichtung 80 vorgesehenen Sensors. Danach berechnet der erste Korrekturgrößenberechnungsabschnitt 131 die Drehwinkelverschiebungsgröße zwischen der Kantenspitze des Wälzschälrads 3 und dem in dem grob bearbeiteten Werkstück W ausgebildeten Zahnraum ausgehend von Ergebnissen der Messungen, die durch die Werkzeugmessvorrichtung 70 und die Werkstückmessvorrichtung 80 durchgeführt wurden.
Auf diese Weise korrigiert der Winkelkorrekturabschnitt 130 die Drehwinkelverschiebung aufgrund des Passungsspiels zwischen dem gepassten Teil 37 und dem Passungsteil 47. Deswegen können die auf dem fertig bearbeiteten Werkstück W auszubildenden Zähne in einer gewünschten Form ausgebildet werden.
Zum Beispiel ist der in der Werkzeugmessvorrichtung 70 vorgesehene Sensor ein Wirbelstromsensor, und der in der Werkstückmessvorrichtung 80 vorgesehene Sensor ist ein Berührungssensor. Jedoch können andere Sensoren als die voranstehend beschriebenen Sensoren als die Sensoren eingesetzt werden, die in der Werkzeugmessvorrichtung 70 und in der Werkstückmessvorrichtung 80 vorgesehen sind.
Wie voranstehend beschrieben wurde, wenn der Wälzfräser 2 an der Werkzeugspindel 35 montiert ist, führt die Werkzeugmaschine 1 eine Grobbearbeitung ohne Erfassen der Position der Kantenspitze des Wälzfräsers 2 durch. Stattdessen führt der Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt 110 eine Grobbearbeitung durch, während er einen Bearbeitungsüberstand M2 in dem Werkstück W übriglässt, in dem ein Passungsspiel berücksichtigt ist. Wie aus der 6 ersichtlich ist, lässt nämlich der Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt 110 als den Bearbeitungsüberstand M, der in dem grob bearbeiteten Werkstück W übriggelassen wird, den Bearbeitungsüberstand M2 entsprechend der Winkelverschiebung aufgrund des Passungsspiels zusätzlich zu einem Bearbeitungsüberstand M1 entsprechend der Größe des Schneidens durch das Wälzschälrad 3 in der Fertigbearbeitung übrig. Der Bearbeitungsüberstand M2 wird ausgehend von zum Beispiel dem Abmessungsunterschied zwischen der Breite w1 des Passungsteils 47 und der Breite w2 des gepassten Teils 37 abgeleitet. Dann führt der Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt 110 eine Grobbearbeitung durch, während der Bearbeitungsüberstand M2 übriggelassen wird.
Deswegen ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der die Werkzeugmaschine 1 während der Grobbearbeitung in fehlerhafter Weise einen Abschnitt wegschneidet, der nach der Fertigbearbeitung zu verbleiben hat. In der Werkzeugmaschine 1 kann als Ergebnis die Korrektur der Drehwinkelverschiebung in dem Zustand, in dem der Wälzfräser 2 an dem Werkzeughalter 30 montiert ist, ausgelassen werden, wodurch die Zykluszeit verkürzt werden kann.
An dem Anfang der Fertigbearbeitung misst die Werkzeugmaschine 1 im Gegensatz die Drehwinkelverschiebung des Wälzschälrads 3 mit Bezug auf das Werkstück W, und korrigiert den Drehwinkel des Wälzschälrads 3 mit Bezug auf das Werkstück W so, um die Drehwinkelverschiebung zu beseitigen. Sogar wenn eine Drehwinkelverschiebung aufgrund eines Passungsspiels in der Grobbearbeitung erzeugt wird, kann deswegen in der Werkzeugmaschine 1 der Bearbeitungsüberstand M, der auf dem grob bearbeiteten Werkstück W übriggelassen wird, sicher in der Fertigbearbeitung weggeschnitten werden, die nach der Grobbearbeitung durchgeführt wird. In der Werkzeugmaschine 1 kann in dem Fall, in dem die Bearbeitung an einer Mehrzahl von Werkstücken W unter den gleichen Bedingungen durchgeführt wird, als Ergebnis die Bearbeitungsgenauigkeit der Zahnradbearbeitung verbessert werden, während die Zykluszeiten in den zweiten und folgenden Zahnradbearbeitungen verkürzt werden kann.
In dem Fall, in dem eine Schrägverzahnung auf dem Werkstück W auszubilden ist, berechnet der zweite Korrekturgrößenberechnungsabschnitt 132 eine notwendige Drehwinkelkorrekturgröße des Werkstücks W oder des Wälzschälrads 3 ausgehend von den Spezifikationen der auszubildenden Schrägverzahnung und dem Trennabstand zwischen dem Wälzschälrad 3 und dem Werkstück W, die sich in den Fertigbearbeitung-Anfangspositionen befinden. Im Folgenden wird die Drehwinkelkorrekturgröße, die durch eine Berechnung durch den zweiten Korrekturgrößenberechnungsabschnitt 132 erhalten wird, als eine „zweite Korrekturgröße β“ bezeichnet.
Der zweite Korrekturgrößenberechnungsabschnitt 132 berechnet die zweite Korrekturgröße β unter Verwendung des folgenden Ausdrucks (1). In dem Ausdruck (1) bezeichnet L den Trennabstand zwischen dem Werkstück W und dem Wälzschälrad 3 in der Zufuhrrichtung (Bearbeitungsrichtung) des Wälzschälrads 3 in der Fertigbearbeitung-Anfangsposition, a bezeichnet den Schrägungswinkel der auszubildenden Schrägverzahnung, m bezeichnet den Modul der auszubildenden Verzahnung, und z bezeichnet die Anzahl der Zähne der auszubildenden Schrägverzahnung.
(Ausdruck 1) $β= L \times sin (a) \times 360 / (m \times z \times π)$
Der Korrekturausführungsabschnitt 133 korrigiert den Winkel des Wälzschälrads 3 mit Bezug auf das Werkstück W ausgehend von der ersten Korrekturgröße α, die durch den ersten Korrekturgrößenberechnungsabschnitt 131 berechnet wurde, und der zweiten Korrekturgröße β, die durch den zweiten Korrekturgrößenberechnungsabschnitt 132 berechnet wurde. Insbesondere leitet der Korrekturausführungsabschnitt 133 die gesamte Korrekturgröße (α+β) ab, in der die erste Korrekturgröße α und die zweite Korrekturgröße β miteinander kombiniert sind, und die Werkstückspindel 24 wird gemäß der abgeleiteten gesamten Korrekturgröße gedreht. Sogar wenn eine Drehwinkelverschiebung aufgrund des Passungsspiels in dem Zustand erzeugt ist, in dem das Wälzschälrad 3 an der Werkzeugspindel 35 montiert ist, kann deswegen der Winkelkorrekturabschnitt 130 verursachen, dass die Kantenspitze des Wälzschälrads 3 in der Position entsprechend einem in dem grob bearbeiteten Werkstück W ausgebildeten Zahnraum platziert wird.
Der zweite Korrekturgrößenspeicherabschnitt 134 speichert die zweite Korrekturgröße β, die durch den zweiten Korrekturgrößenberechnungsabschnitt 132 berechnet wird. In dem Fall, in dem die Zahnradbearbeitung kontinuierlich an einer Mehrzahl von Werkstücken W unter den gleichen Bearbeitungsbedingungen durchgeführt wird, leitet der Winkelkorrekturabschnitt 130 die gesamte Korrekturgröße unter Verwendung der zweiten Korrekturgröße β ab, die in dem zweiten Korrekturgrößenspeicherabschnitt 134 gespeichert ist, wenn die Zahnradbearbeitung in der zweiten und darauffolgenden Zahnradbearbeitung durchzuführen ist. Deswegen kann in der Werkzeugmaschine 1 die Berechnung durch den zweiten Korrekturgrößenberechnungsabschnitt 132 in der zweiten und den darauffolgenden Zahnradbearbeitungen ausgelassen werden.
Der Werkstückwinkelspeicherabschnitt 135 speichert als eine Winkelinformation des Werkstücks W eine Positionsinformation des Zahnraumes in der Drehrichtung des Werkstücks W, die bekannt ist, ausgehend von einem Ergebnis der durch die Werkstückmessvorrichtung 80 durchgeführten Messung. In dem Fall, in dem die Zahnradbearbeitung kontinuierlich an einer Mehrzahl von Werkstücken W unter den gleichen Bearbeitungsbedingungen durchgeführt wird, verwendet der Winkelkorrekturabschnitt 130 die Winkelinformation des Werkstücks W, die in dem Werkstückwinkelspeicherabschnitt 135 gespeichert ist, wenn eine Zahnradbearbeitung in der zweiten und darauffolgenden Zahnradbearbeitung durchzuführen ist.
Hinsichtlich dieses Punktes ist der Wälzfräser 2 an der Werkzeugspindel 35 in dem Zustand montiert, in dem das Passungsteil 47 an das gepasste Teil 37 gepasst ist. Dann stellt der Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt 110 das an der Werkstückspindel 24 montierte Werkstück W und den an der Werkzeugspindel 35 montierten Wälzfräser 2 auf den Drehungsanfangswinkel ein, und in dem Zustand, in dem das Werkstück W und der Wälzfräser 2 in den Grobbearbeitung-Anfangspositionen platziert sind, beginnt er die relative Bewegung des Wälzfräsers 2 mit Bezug auf das Werkstück W. Wenn die Grobbearbeitung beendet wird, ersetzt dann die Werkzeugmaschine 1 das an der Werkzeugspindel 35 montierte Bearbeitungswerkzeug 40 in dem Zustand, in dem das Werkstück W an der Werkstückspindel 24 montiert verbleibt, von dem Wälzfräser 2 zu dem Wälzschälrad 3. In dem Fall, in dem die Grobbearbeitung an einer Mehrzahl von Werkstücken W unter den gleichen Bedingungen durchgeführt wird, ist deswegen die Position des in jedem der Werkstücke W ausgebildeten Zahnraumes nach der Grobbearbeitung annähernd identisch mit der Position an der Einstellung der Werkstückspindel 24 zu dem Drehungsanfangswinkel.
In der Werkzeugmaschine 1 wird in dem Fall, in dem die Zahnradbearbeitung an einer Mehrzahl von Werkstücken W unter den gleichen Bearbeitungsbedingungen kontinuierlich durchgeführt wird, in der Anfangszahnradbearbeitung deswegen die Position des Zahnraumes des Werkstücks W, das grob bearbeitet wurde, durch die Werkstückmessvorrichtung 80 in dem Zustand gemessen, in dem der Drehwinkel der Werkstückspindel 24 auf den Drehungsanfangswinkel eingestellt ist. Als nächstes wird die Positionsinformation des Zahnraumes des grob bearbeiteten Werkstücks W, die durch die Messung erhalten wird, als die Winkelinformation des Werkstücks W in dem Werkstückwinkelspeicherabschnitt 135 gespeichert. In der Werkzeugmaschine 1 wird in der zweiten und in der darauffolgenden Zahnradbearbeitung dann der Winkel des Wälzschälrads 3 mit Bezug auf das Werkstück W so korrigiert, dass der Zahnraum des Werkstücks W, der in dem Werkstückwinkelspeicherabschnitt 135 gespeichert ist, und die Kantenspitze des Wälzschälrads 3 in einander entsprechenden Positionen platziert sind.
Deswegen können in der Werkzeugmaschine 1 die Arbeiten der Montage der Werkstückmessvorrichtung 80 an der Werkzeugspindel 35 und des Messens der Position des Zahnraumes des Werkstücks W in der zweiten und darauffolgenden Zahnradbearbeitung ausgelassen werden, und somit kann die Zykluszeit verkürzt werden.
Sogar in dem Fall, in dem die Zahnradbearbeitung kontinuierlich in einer Mehrzahl von Werkstücken W unter den gleichen Bearbeitungsbedingungen durchgeführt wird, kann in dem Drehwinkel des Wälzfräsers 2, der an der Werkzeugspindel 35 montiert ist, eine Drehwinkelverschiebung aufgrund eines Passungsspiels innerhalb eines konstanten Bereichs erzeugt werden. Deswegen fällt die Position des Zahnraumes, der in dem grob bearbeiteten Werkstück W ausgebildet ist, in den zweiten und darauffolgenden Zahnradbearbeitungen nicht immer mit der Position des Zahnraumes zusammen, der in dem Werkstückwinkelspeicherabschnitt 135 gespeichert ist. Hinsichtlich dieses Punktes führt die Werkzeugmaschine 1 die Grobbearbeitung durch, während sie einen Bearbeitungsüberstand M2 übriglässt, in dem eine Drehwinkelverschiebung aufgrund eines Passungsspiels berücksichtigt ist, und in der Fertigbearbeitung zuverlässig den Bearbeitungsüberstand M2 wegschneidet, der auf dem grob bearbeiteten Werkstück W verblieben ist. Deswegen können die Zähne, die an dem fertig bearbeiteten Werkstück W ausgebildet sind, in eine gewünschte Form ausgebildet werden.
(Werkstückbearbeitungsprozess)
Mit Bezug auf das erste Flussdiagramm und das zweite Flussdiagramm, die aus den 7A und 7B ersichtlich sind, wird als nächstes der Werkstückbearbeitungsprozess beschrieben, der durch die Steuerung 100 ausgeführt wird.
Als der Anfangsprozess, der als der Werkstückbearbeitungsprozess ausgeführt wird, wie aus der 7A ersichtlich ist, bewirkt die Steuerung 100, dass das transportierte Werkstück W an der Werkstückspindel 24 montiert wird (S1: Werkstückmontageschritt). Als nächstes bewirkt die Steuerung 100, dass das Drehwerkzeug 4, das in dem Werkzeugmagazin 50 aufgenommen ist, an der Werkzeugspindel 35 montiert wird (S2), und bewirkt, dass das Werkstück W der Drehbearbeitung unterzogen wird (S3).
Nach dem Prozess des Schritts S3 bewirkt die Steuerung 100, dass das Drehwerkzeug 4 von der Werkzeugspindel 35 demontiert wird, und der in dem Werkzeugmagazin 50 aufgenommene Wälzfräser 2 an der Werkzeugspindel 35 montiert wird (S4: Wälzfräsermontageschritt). Dann führt der Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt 110 eine Grobbearbeitung auf dem Werkstück W durch (S5: Grobbearbeitungsschritt). Zu dieser Zeit beginnt die Werkzeugmaschine 1 die Grobbearbeitung, ohne eine Drehwinkelverschiebung aufgrund eines Passungsspiels des Wälzfräsers 2, der an der Werkzeugspindel 35 montiert ist, zu korrigieren. Deswegen kann in der Werkzeugmaschine 1 die Erfassung der Position der Kantenspitze des Wälzfräsers 2 eine Korrektur einer Drehwinkelverschiebung ausgelassen werden, und somit kann die Zykluszeit verkürzt werden.
Nach dem Prozess des Schritts S5 bestimmt die Steuerung 100, ob die Bearbeitungsbedingungen der Zahnradbearbeitung, die ausgeführt werden, identisch mit denen der vorangehenden Zahnradbearbeitung sind oder nicht (S6). Falls es bestimmt ist, dass die Bearbeitungsbedingungen der Zahnradbearbeitung, die ausgeführt wird, nicht mit denen der vorangehenden Zahnradbearbeitung identisch sind (S6: NEIN), bewirkt die Steuerung 100, dass der an der Werkzeugspindel montierte Wälzfräser 2 davon demontiert wird, und die in dem Werkzeugmagazin 50 aufgenommene Werkstückmessvorrichtung 80 an der Werkzeugspindel 35 montiert wird (S7).
Dann misst die Steuerung 100 unter Verwertung der Werkstückmessvorrichtung 80 die Position des Zahnraumes, der in dem grob bearbeiteten Werkstück W ausgebildet ist (S8: Werkstückmessschritt), und verursacht, dass eine Positionsinformation des Zahnraumes, die durch die Messung erhalten wird, als die Winkelinformation des Werkstücks W in dem Werkstückwinkelspeicherabschnitt 135 gespeichert wird (S9: Werkstückwinkelspeicherschritt) .
Dann berechnet der zweite Korrekturgrößenberechnungsabschnitt 132 die zweite Korrekturgröße β (S10), und der Wert der zweiten Korrekturgröße β, der durch die Berechnung erhalten wird, wird in dem zweiten Korrekturgrößenspeicherabschnitt 134 gespeichert (S11). Falls im Gegensatz die Bearbeitungsbedingungen der Zahnradbearbeitung, die ausgeführt wird, mit denen der vorangehenden Zahnradbearbeitung identisch sind (S6: Ja), überspringt die Steuerung 100 den Prozess der Schritte S7 bis S11 und geht zu dem Prozess des Schritts S12 über.
In dem Prozess des Schritts S12 bewirkt die Steuerung 100, dass der Wälzfräser 2 oder die Werkstückmessvorrichtung 80, die an der Werkzeugspindel 35 montiert sind, davon demontiert werden, und das in dem Werkzeugmagazin 50 aufgenommene Wälzschälrad 3 an der Werkzeugspindel 35 montiert wird (Wälzschälradmontageschritt)
Nach dem Prozess des Schritts S12, wie aus der 7B ersichtlich ist, misst die Steuerung 100 durch Verwendung der Werkzeugmessvorrichtung 70 die Position der Kantenspitze des an der Werkzeugspindel 35 montierten Wälzschälrads 3 (S13: Werkzeugmessschritt). Dann berechnet der erste Korrekturgrößenberechnungsabschnitt 131 die Drehwinkelverschiebungsgröße zwischen dem Werkstück W und dem Wälzschälrad 3 ausgehend von der Position der Kantenspitze des Wälzschälrads 3, die durch die Werkzeugmessvorrichtung 70 gemessen wurde, und der des Zahnraumes des Werkstücks W, die in dem Werkstückwinkelspeicherabschnitt 135 gespeichert ist (S14).
Dann leitet der Korrekturausführungsabschnitt 133 die gesamte Korrekturgröße ausgehend von der durch den ersten Korrekturgrößenberechnungsabschnitt 131 berechneten ersten Korrekturgröße α und der in dem zweiten Korrekturgrößenspeicherabschnitt 134 gespeicherten zweiten Korrekturgröße β ab, und gemäß der abgeleiteten gesamten Korrekturgröße korrigiert er den Winkel des Wälzschälrads 3 mit Bezug auf das Werkstück W (S15: Winkelkorrekturschritt). Obwohl in der Ausführungsform der Winkelkorrekturabschnitt 130 den Winkel des Wälzschälrads 3 mit Bezug auf das Werkstück W korrigiert, indem er bewirkt, dass die Werkstückspindel 24 sich dreht, kann der Winkel des Wälzschälrads 3 mit Bezug auf das Werkstück W korrigiert werden, indem bewirkt wird, dass die Werkzeugspindel 35 sich dreht.
Nach dem Prozess des Schritts S15 führt der Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt 120 die Fertigbearbeitung auf dem Werkstück W durch (S16: Fertigbearbeitungsschritt). Danach bewirkt die Steuerung 100, dass das Wälzschälrad 3 von der Werkzeugspindel 35 demontiert wird, und das in dem Werkzeugmagazin 50 aufgenommene Abfaswerkzeug 5 an der Werkzeugspindel 35 montiert wird (S17), und führt das Abfasen durch (S18). Dann bewirkt die Steuerung 100, dass das Abfaswerkzeug 5 von der Werkzeugspindel 35 demontiert wird, und das in dem Werkzeugmagazin 50 aufgenommene Bohrwerkzeug 6 an der Werkzeugspindel 35 montiert wird (S19), und führt das Bohren durch (S20). Als ein Ergebnis wird der Prozess beendet. Dann wird das Werkstück W, in dem der Werkstückbearbeitungsprozess beendet wurde, durch eine Übertragungsvorrichtung entnommen, die nicht dargestellt ist.
Wie voranstehend beschrieben wurde, wird in der Zahnradbearbeitung durch die Werkzeugmaschine 1 eine Grobbearbeitung unter Verwendung des Wälzfräsers 2 durchgeführt, und deswegen kann der Zeitraum verkürzt werden, der zum Durchführen der Grobbearbeitung erforderlich ist. In der Grobbearbeitung, in der der Bearbeitungsüberstand in dem Fall groß ist, in dem das Werkstück W zu schneiden ist, nämlich die Werkzeugmaschine 1 den Wälzfräser 2 verwendet, und deswegen kann die Schneidgröße erhöht werden, während ein Verschleiß des Bearbeitungswerkzeugs 40 unterdrückt wird, wenn mit dem Fall verglichen wird, in dem das Wälzschälrad 3 verwendet wird.
Im Gegensatz verwendet die Werkzeugmaschine 1 das Wälzschälrad 3 in der Fertigbearbeitung, in der der Bearbeitungsüberstand in dem Fall klein ist, in dem das Werkstück W zu schneiden ist, und deswegen eine genaue Bearbeitung durchgeführt werden kann, wenn mit dem Fall verglichen wird, in dem der Wälzfräser 2 verwendet wird. In der Werkzeugmaschine 1 kann deswegen eine Verkürzung der Bearbeitungszeit und eine Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit miteinander kompatibel sein, während die Kosten der Bearbeitungswerkzeuge unterdrückt werden.
Zusätzlich korrigiert in dem Fertigbearbeitungsvorbereitungszustand der Winkelkorrekturabschnitt 130 den Winkel des Wälzschälrads 3 mit Bezug auf das Werkstück W, und die Kantenspitze des Wälzschälrads 3, die auf dem Werkzeughalter 30 montiert ist, wird in einer Position entsprechend dem Werkzeugraum platziert, der in dem Werkstück W ausgebildet ist, das durch den Werkstückhalter 20 gehalten ist, und das grob bearbeitet wurde. Deswegen kann die Werkzeugmaschine 1 ein Zahnrad, das nach einer Fertigbearbeitung ausgebildet ist, in eine gewünschte Form ausbilden.
In dem Zustand, in dem das Werkstück W verbleibt, durch den Werkstückhalter 20 gehalten zu sein, führt die Werkzeugmaschine 1 kontinuierlich eine Drehbearbeitung, Grobbearbeitung, Fertigbearbeitung, Abfasen und Bohren durch. Die Werkzeugmaschine 1 führt nämlich kontinuierlich den Austausch des Bearbeitungswerkzeugs 40, das an dem Werkzeughalter 30 montiert ist, und bearbeiten durch das Bearbeitungswerkzeug 40 durch, ohne das Werkstück W von dem Werkstückhalter 20 zu demontieren. Deswegen kann in der Werkzeugmaschine 1 die Anzahl der Arbeiten der Montage und Demontage des Werkstücks W reduziert werden. Darüber hinaus werden in der Werkzeugmaschine 1 die Bearbeitungsprozesse von einer Drehbearbeitung bis zu einem Bohren in dem Zustand durchgeführt, in dem das Werkstück W an dem Werkstückhalter 20 montiert verbleibt, und deswegen kann die Anzahl der Schritte der Erfassung des in dem Werkstück W ausgebildeten Zahnraumes reduziert werden. In der Werkzeugmaschine 1 kann folglich die Zykluszeit verkürzt werden.
In der Werkzeugmaschine 1 werden in dem Fall, in dem eine Zahnradbearbeitung kontinuierlich an einer Mehrzahl von Werkstücken W unter den gleichen Bearbeitungsbedingungen durchgeführt wird, zu der Zeit, die während der Anfangszahnradbearbeitung liegt, nach dem Prozess (Grobbearbeitungsschritt) des Schritts S5 und vor dem Prozess (Winkelkorrekturschritt) des Schritts S15 darüber hinaus der Prozess (Werkstückmessschritt) des Schritts S8 und der Prozess (Werkstückwinkelspeicherschritt) des Schritts S9 ausgeführt. In der zweiten und darauffolgenden Zahnradbearbeitung lässt die Werkzeugmaschine 1 die Prozesse der Schritte S8 und S9 aus. Deswegen kann in der Werkzeugmaschine 1 die Zykluszeit in der zweiten und darauffolgenden Zahnradbearbeitung verkürzt werden.
In der Werkzeugmaschine 1 muss in dem Fall, in dem während der Fertigbearbeitung unter Verwendung eines Wälzschälrads 3 das Wälzschälrad 3 gebrochen ist, das Wälzschälrad mit einem neuen Wälzschälrad 3 ausgetauscht werden. Hinsichtlich dieses Punktes führt die Werkzeugmaschine 1 in dem Fall, in dem das Austauschen des Wälzschälrads 3 während der Fertigbearbeitung ausgeführt wird, die Messung durch die Werkzeugmessvorrichtung 70 aus, und die Korrektur durch den Winkelkorrekturabschnitt 130, und nimmt danach wieder die Fertigbearbeitung durch den Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt 120 auf. In der Werkzeugmaschine 1 kann in dem Fall, in dem die Fertigbearbeitung unterbrochen ist, und der Austausch des Wälzschälrads 3 ausgeführt wird, nämlich die Kantenspitze des Wälzschälrads 3 in der Position entsprechend dem in dem Werkstück W ausgebildeten Zahnraum durch einen Vorgang platziert werden, der ähnlich zu dem ist, der durch den Winkelkorrekturabschnitt 130 in dem Fertigbearbeitungsvorbereitungszustand durchgeführt wird. Als Ergebnis kann in der Werkzeugmaschine 1 die durch die Steuerung 100 durchgeführte Steuerung vereinfacht werden.
(Anderes)
Obwohl die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf die Ausführungsform beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die Ausführungsform begrenzt, sondern es kann einfach verstanden werden, dass die Ausführungsform verschiedentlich modifiziert oder verbessert werden kann, ohne von dem Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Obwohl die Ausführungsform, in der die Werkzeugmaschine 1 eine Drehbearbeitung, eine Grobbearbeitung, eine Fertigbearbeitung, ein Abfasen und Bohren auf dem Werkstück W bearbeiten kann, beispielhaft beschrieben wurde, ist zum Beispiel erforderlich, dass die Werkzeugmaschine 1 in der Lage ist, zumindest eine Grobbearbeitung und eine Fertigbearbeitung auszuführen.
Obwohl die Ausführungsform, in der die Werkzeugmaschine 1 ein Drehen als Vorbearbeitung durchführt, das vor der Grobbearbeitung und der Fertigbearbeitung durchgeführt wird, beispielhaft beschrieben wurde, kann eine andere Bearbeitung als ein Drehen als Vorbearbeitung durchgeführt werden. Obwohl das Beispiel, in dem die Werkzeugmaschine 1 ein Abfasen und Bohren als Nachbearbeitung durchführt, dass nach der Grobbearbeitung und der Fertigbearbeitung durchgeführt wurde, beschrieben wurde, können ebenfalls andere Bearbeitungen als Abfasen und Bohren als Nachbearbeitung durchgeführt werden.
Obwohl die Ausführungsform, in der die Werkstückmessvorrichtung 80 die Position des in dem Werkstück W ausgebildeten Zahnraumes misst, und die Werkzeugmessvorrichtung 70 die Position der in dem Wälzschälrad 3 ausgebildeten Kantenspitze misst, beispielhaft beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf dies begrenzt. In der Werkzeugmaschine 1 kann nämlich die Werkstückmessvorrichtung 80 die Position der in dem Werkstück W ausgebildeten Zahnspitzenmessung, und die Werkzeugmessvorrichtung 70 kann die Position der in dem Wälzschälrad 3 ausgebildeten Kehle messen.
Obwohl die Ausführungsform, in der in dem Wälzschälrad 3 das zu erfassende Teil 46 in den Halteabschnitten 42 vorgesehen ist, und die Werkzeugmessvorrichtung das zu erfassende Teil 46 erfasst, um die Position der Kantenspitze in der Drehrichtung des Wälzschälrads 3 zu messen, beispielhaft beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf begrenzt. Zum Beispiel kann die Werkzeugmessvorrichtung 70 direkt den Kantenabschnitt 41 des Wälzschälrads 3 erfassen. In diesem Fall kann die Werkzeugmessvorrichtung 70 das Fühlen des Kantenabschnitts 41 durchführen, das mit einem Sensor durchgeführt wird, wobei mit der radial außenliegenden Seite des Kantenabschnitts 41 oder in der axialen Richtung des Kantenabschnitts 41 begonnen wird.
Eine Werkzeugmaschine hat einen Werkstückhalter, einen Werkzeughalter, der Bearbeitungswerkzeuge hält, die einen in einer Grobbearbeitung verwendeten Wälzfräser und ein in einer Fertigbearbeitung verwendetes Wälzschälrad haben, ein Werkzeugmagazin, eine Werkzeugaustauschvorrichtung, die eines der auf den Werkzeughalter montierten Bearbeitungswerkzeug mit dem Anderen der in dem Werkzeugmagazin aufgenommenen Bearbeitungswerkzeuge ersetzt, einen Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt, der die Grobbearbeitung auf dem Werkstück durchführt, eine Werkzeugmessvorrichtung, die eine Position einer Klinge in einer Drehrichtung des Wälzschälrads misst, und einen Winkelkorrekturabschnitt, der einen Drehwinkel des Wälzschälrads ausgehend von einem durch die Werkzeugmessvorrichtung gemessenen Ergebnis korrigiert, und einen in dem Werkstück ausgebildeten Zahnraum und eine Kantenspitze der Klinge in einer einander entsprechenden Position platziert, und einen Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt, durch den das Werkstück fertig bearbeitet wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2000 [0002]
JP 210817 A [0002]
JP 2014 [0002]
JP 172112 A [0002]

Claims

Werkzeugmaschine, mit einem Werkstückhalter, der konfiguriert ist, ein Werkstück drehbar zu halten; einem Werkzeughalter, der konfiguriert ist, mit Bezug auf den Werkstückhalter relativ beweglich zu sein, während er Bearbeitungswerkzeuge drehbar hält, die konfiguriert sind, das Werkstück zu bearbeiten, wobei die Bearbeitungswerkzeuge konfiguriert sind, an dem Werkzeughalter anbringbar und davon abnehmbar zu sein, und einen Wälzfräser haben, der in einer Grobbearbeitung des Werkstücks zu verwenden ist, und ein Wälzschälrad, das in einer Fertigbearbeitung des Werkstücks zu verwenden ist; einem Werkzeugmagazin, das konfiguriert ist, die Bearbeitungswerkzeuge aufzunehmen; einer Werkzeugaustauschvorrichtung, die konfiguriert ist, eines der an dem Werkzeughalter montierten Bearbeitungswerkzeuge mit dem anderen der in dem Werkzeugmagazin aufgenommenen Bearbeitungswerkzeuge zu ersetzen; einem Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt, der konfiguriert ist, die Grobbearbeitung auf dem Werkstück durch relatives Bewegen des Werkstücks und des Wälzfräsers durchzuführen, während das durch den Werkstückhalter gehaltene Werkstück und der an dem Werkzeughalter montierte Wälzfräser synchron gedreht werden; einer Werkzeugmessvorrichtung, die konfiguriert ist, eine Position einer Klinge in einer Drehrichtung des Wälzschälrads in einem Fertigbearbeitungsvorbereitungszustand, in dem der Werkstückhalter und der Werkzeughalter in einer vorbereiteten Fertigbearbeitung-Anfangsposition platziert sind, während jedes aus dem Werkstück und dem Wälzschälrad zu einem vorbestimmten Drehungsanfangswinkel gerichtet werden; einem Winkelkorrekturabschnitt, der in dem Fertigbearbeitungsvorbereitungszustand konfiguriert ist, einen Drehwinkel des Wälzschälrads mit Bezug auf das Werkstück ausgehend von einem Ergebnis zu korrigieren, das durch die Werkzeugmessvorrichtung gemessen wurde, und der einen in dem Werkstück ausgebildeten Zahnraum und eine Kantenspitze der Klinge des an dem Werkzeughalter montierten Wälzschälrads in einander entsprechende Positionen platziert; und einem Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt, der konfiguriert ist, das Werkstück und das Wälzschälrad relativ zu bewegen, während das Werkstück und das Wälzschälrad derart synchron gedreht werden, dass das Werkstück fertig bearbeitet wird.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, wobei die Werkzeugmaschine außerdem umfasst: eine Werkstückmessvorrichtung, die konfiguriert ist, eine Position eines Zahns in einer Drehrichtung des Werkstücks in einem Zustand zu messen, in dem das Werkstück zu dem vorbestimmten Drehungsanfangswinkel gerichtet ist; und einen Werkstückwinkelspeicherabschnitt, der konfiguriert ist, eine Positionsinformation des Zahnraumes in der Drehrichtung des Werkstücks zu speichern, wobei die Positionsformation einer Winkelinformation des Werkstücks zugeordnet ist und ausgehend von einem durch die Werkstückmessvorrichtung gemessenen Ergebnis erlangt ist, wobei, nachdem der Werkstückhalter und der Werkzeughalter in einer vorbestimmten Grobbearbeitung-Anfangsposition platziert werden, der Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt die Grobbearbeitung beginnt, während er jedes aus dem Werkstück und dem Wälzfräser zu dem vorbestimmten Drehungsanfangswinkel richtet, und wobei in einer Anfangszahnradbearbeitung ab dem Zeitpunkt der Durchführung der Zahnradbearbeitung, in der ein anderes Werkstück kontinuierlich unter einer Bearbeitungsbedingung bearbeitet wird, die die gleiche wie die des Werkstücks ist, die Werkzeugmaschine ein Messen des Werkstücks mit der Werkstückmessvorrichtung und Speichern der Winkelinformation in dem Werkstückwinkelspeicherabschnitt durchführt, und wobei in einer zweiten und darauffolgenden Zahnradbearbeitung die Werkzeugmaschine das Messen des Werkstücks mit der Werkstückmessvorrichtung auslässt.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bearbeitungswerkzeug in einem Zustand, in dem das Bearbeitungswerkzeug auf dem Werkzeughalter montiert ist, ein Passungsteil hat, das an ein gepasstes Teil gepasst ist, das in dem Werkzeughalter bereitgestellt ist, wobei der Winkelkorrekturabschnitt einen Spalt zwischen Drehwinkeln des Werkstücks und des Bearbeitungswerkzeugs aufgrund eines Spiels zwischen dem gepassten Teil und dem Passungsteil korrigiert, wobei das Spiel aus dem Passen des Passungsteils in das gepasste Teil herrührt.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, wobei der Grobbearbeitung-Steuerungsabschnitt die Bearbeitung durchführt, während er einen Bearbeitungsüberstand übrig lässt, in dem der Spalt zwischen den Drehwinkeln berücksichtigt ist, und wobei die Werkzeugmaschine das Korrigieren des Spalts zwischen den Drehwinkeln in einem Zustand auslässt, in dem der Wälzfräser an dem Werkzeughalter montiert ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4 wobei der Winkelkorrekturabschnitt hat: einen ersten Korrekturgrößenberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, eine erste Korrekturgröße des Drehwinkel des Werkstücks oder des Wälzschälrads ausgehend von einer Grö0e des Spalts zwischen dem Zahnraum des Werkstücks und der Kantenspitze des Wälzschälrads zu berechnen; einen zweiten Korrekturgrößenberechnungsabschnitt, der in einem Fall in dem eine Schrägverzahnung auf dem Werkstück erzeugt wird, konfiguriert ist, eine zweite Korrekturgröße des Drehwinkels des Werkstücks oder des Wälzschälrads ausgehend von Spezifikationen der Schrägverzahnung und einem Abstand, der zwischen dem Wälzschälrad und dem Werkstück in der vorbestimmten Fertigbearbeitung-Anfangsposition getrennt ist, zu berechnen; und einen Korrekturausführungsabschnitt, der konfiguriert ist, den Drehwinkel des Wälzschälrads mit Bezug auf das Werkstück ausgehend von der ersten Korrekturgröße des Drehwinkels zu korrigieren, die durch den ersten Korrekturgrößenberechnungsabschnitt berechnet wird, und der zweiten Korrekturgröße des Drehwinkels, die durch den zweiten Korrekturgrößenberechnungsabschnitt berechnet wird.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Werkzeugmaschine zumindest eines aus Folgendem umfasst: ein Vorbearbeitungswerkzeug, das konfiguriert ist, in einer Vorbearbeitung verwendet zu werden, die vor der Grobbearbeitung durchgeführt wird, und das in dem Werkzeugmagazin aufgenommen ist; und ein Nachbearbeitungswerkzeug, das konfiguriert ist, in einer Nachbearbeitung verwendet zu werden, die nach der Fertigbearbeitung durchgeführt wird, und das in dem Werkzeugmagazin aufgenommen ist, wobei in einem Zustand, in dem das Werkstück durch den Werkstückhalter gehalten ist, die Werkezugmaschine ein Ersetzen des an dem Werkzeughalter montierten Bearbeitungswerkzeugs und das Bearbeiten des Werkstücks mit dem Bearbeitungswerkzeug kontinuierlich durchführt.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6 wobei in einem Fall, in dem das Wälzschälrad während der Fertigbearbeitung in ein alternatives Wälzschälrad ersetzt wird, die Werkzeugmaschine Messen des alternativen Wälzschälrads mit der Werkzeugmessvorrichtung und Korrigieren des Spalts zwischen den Drehwinkeln des Werkstücks und des Wälzschälrads mit dem Winkelkorrekturabschnitt derart durchführt, das die Fertigbearbeitung mit dem Fertigbearbeitungssteuerungsabschnitt wieder aufgenommen wird.
Verfahren zum Bearbeiten eines Zahnrads, wobei das Umfahren erfasst: Montieren eines Werkstücks an einem Werkstückhalter; Montieren eines Wälzfräsers an einem Werkzeughalter; relatives Bewegen des Werksstücks und des Fräsers, während das Werkstück und der Wälzfräser synchron gedreht werden, um mit Bezug auf das Werkstück eine Grobbearbeitung durchzuführen; Montieren eines Wälzschälrads an dem Werkzeughalter zusammen mit Demontieren des Wälzfräsers und Aufnehmen des demontierten Wälzfräsers in ein Werkzeugmagazin unter Verwendung einer Werkzeugaustauschvorrichtung, wobei der Wälzfräser auf dem Werkzeughalter montiert war und das Wälzschälrad in dem Werkzeugmagazin aufgenommen war; Messen einer Position einer Klinge in einer Drehrichtung des Wälzschälrads unter Verwendung einer Werkzeugmessvorrichtung in einem Zustand, in dem der Werkstückhalter und der Werkzeughalter in einer vorbestimmten Fertigbearbeitung-Anfangsposition platziert sind, während jedes aus dem Werkstück und dem Wälzschälrad zu einem vorbestimmten Drehungsanfangswinkel gerichtet werden; Korrigieren eines Drehwinkels des Wälzschälrads mit Bezug auf das Werkstück ausgehend von einem in der Messung gemessenen Ergebnis, und Platzieren eines in dem durch den Werkstückhalter gehaltenen und grobbearbeiteten Werkstück ausgebildeten Zahnraums und einer Kantenspitze des an dem Werkzeughalter montierten Wälzschälrads in einander entsprechenden Positionen; und relativ Bewegen des Werkstücks und des Wälzschälrads, während das Werkstück und der Wälzschälrad derart synchron gedreht werden, dass das Werkstück fertig bearbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Verfahren außerdem umfasst: Messen einer Position eines Zahns in einer Drehrichtung des grob bearbeiteten Werkstücks unter Verwendung einer Werkstückmessvorrichtung in einem Zustand, in dem das durch den Werkstückhalter gehaltene Werkstück zu dem vorbestimmten Drehungsanfangswinkel gerichtet ist, und Speichern einer Positionsinformation des Zahns in der Drehrichtung des Werkstücks in einem Werkstückwinkelspeicherabschnitt, wobei die Positionsinformation einer Winkelinformation des Werkstücks zugeordnet ist und ausgehend von einem durch die Werkstückmessvorrichtung gemessenen Ergebnis erlangt ist, wobei in einer Anfangszahnradbearbeitung ab dem Zeitpunkt der Durchführung der Zahnradbearbeitung, in der ein anderes Werkstück kontinuierlich unter einer Bearbeitungsbedingung bearbeitet wird, die die gleiche wie die des Werkstücks ist, das Messen und das Speichern nach der Grobbearbeitung und vor der Korrektur durchgeführt werden, und wobei in einer zweiten und darauffolgenden Zahnradbearbeitung das Verfahren das Messen und das Speichern auslässt.