DE102020101045A1

DE102020101045A1 - Zahnradbearbeitungsgerät und Zahnradbearbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE102020101045A1
Application number: DE102020101045.1A
Authority: DE
Inventors: Takuya Nakayama; Minoru Sato
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2020-07-23
Also published as: US11786985B2; US20200230724A1; JP2020114616A; JP7293659B2; CN111451586A

Abstract

Ein Zahnradbearbeitungsgerät umfasst ein Schrupparbeitswerkzeug, das eine Vielzahl austauschbarer Werkzeugschneiden hat, die an einem Werkzeughauptkörper angebracht sind, sodass die Werkzeugschneiden in einer Umfangsrichtung des Werkzeughauptkörpers angeordnet sind und Schneidenspitzen der Werkzeugschneiden auswärts in einer radialen Richtung des Werkzeughauptkörpers ausgerichtet sind, ein Endarbeitswerkzeug, das eine Vielzahl Werkzeugschneiden hat, die in gleicher Weise zu dem Schrupparbeitswerkzeug an einem Werkzeughauptkörper vorgesehen sind, und Bearbeitungssteuereinheiten steuern, Schrupp- und Endbearbeitungen an dem Werkstück durchzuführen, sodass die Arbeitswerkzeuge um Mittellinien in axialen Richtungen der Werkzeuge gedreht werden, das Werkstück um eine Mittellinie in axialer Richtung des Werkstücks gedreht wird und die Arbeitswerkzeuge relativ zu dem Werkstück entlang der Mittellinie in der axialen Richtung des Werkstücks verschoben werden.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die Offenbarung bezieht sich auf ein Zahnradbearbeitungsgerät und ein Zahnrad bearbeitungsverfahren.
STAND DER TECHNIK
In den letzten Jahren ist Zahnradbearbeitung, die zu einer Hochgeschwindigkeitsbearbeitung in der Lage ist, unter dem Gesichtspunkt einer Kostenreduzierung erwünscht geworden. Wälzschälen, wie in der JP 2012 171 020 A beschrieben, ist ein Beispiel. Beim Wälzschälen sind ein Zahnradschneidwerkzeug und ein Werkstück so festgelegt, dass ihre Achslinien einander kreuzen (zum Beispiel haben sie einen Kreuzungswinkel, der ein bei Zahnradbearbeitung genutzter Ausdruck ist). Das Zahnradschneidwerkzeug wird relativ zu dem Werkstück parallel mit der Achslinie des Werkstücks verschoben, während sie synchron um ihre jeweiligen Achslinien gedreht werden.
Das Zahnradschneidwerkzeug zur Wälzschälbearbeitung führt einen Durchgang durch Verschieben des Zahnradschneidwerkzeugs relativ zu dem Werkstück, wie vorstehend beschrieben, mehrere Male durch und da die Kante der Werkzeugschneide eine Bearbeitung bei allen Durchgängen durchführt, erhöht sich ein Verschleißbetrag der Kante. Als eine Maßnahme hiergegen wird ein Werkzeugaustausch durchgeführt, wenn der Verschleißbetrag der Schneidenkante des Zahnradschneidwerkzeugs eine Grenze überschreitet; jedoch erhöht dies die Bearbeitungskosten, weil das Zahnradschneidwerkzeug, das im Allgemeinen aus einem festen Hochgeschwindigkeitswerkzeugstahl gefertigt ist, sehr teuer ist. Demgemäß beschreiben die JP 2015 44 282 A und die JP 2016 16 514 A Zahnradschneidwerkzeuge, die einen Austausch von nur der Werkzeugschneide ermöglichen. Demgemäß kann, da die Kosten eines Werkzeugaustausches beseitigt sind und die Kosten nur eines Werkzeugschneidenaustausches erforderlich sind, eine Erhöhung der Bearbeitungskosten unterdrückt werden.
Mit den Zahnradschneidwerkzeugen, die in den vorstehend genannten JP 2015 44 282 A und JP 2016 16 514 A beschrieben sind, ist beispielsweise, wenn ein Außenzahnrad gebildet wird, das eine Evolventen-Zahnform hat, eine zweckbestimmte Werkzeugschneide notwendig, die in der Evolventenform gebildet ist. Mit diesem Zahnradschneidwerkzeug erhöht sich, da eine zweckbestimmte Werkzeugschneide genutzt wird, die gebildet ist, sodass nur eine Endseite zur Bearbeitung in der Lage ist, die Anzahl der Male eines Austausches der zweckbestimmten Werkzeugschneide, und da es notwendig ist, die zweckbestimmte Werkzeugschneide in der Evolventenform zu bilden, ist die Herstellung der zweckbestimmten Werkzeugschneide schwierig, sodass die Bearbeitungskosten dazu tendieren, sich zu erhöhen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Offenbarung sieht ein Zahnradbearbeitungsgerät und ein Zahnradbearbeitungsverfahren vor, die zu einer kostengünstigen Zahnradbearbeitung in der Lage sind.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Zahnradbearbeitungsgerät, das dazu gestaltet ist, einen Zahnradzahn an einem Werkstück zu erzeugen, ein Schrupparbeitswerkzeug, das einen zylindrischen Werkzeughauptkörper und eine Vielzahl austauschbarer Werkzeugschneiden hat, die in einer Form gebildet sind, die nicht auf einer fertiggestellten Form einer Zahnfläche des Zahnradzahns beruht, und an dem Werkzeughauptkörper angebracht sind, sodass die Werkzeugschneiden in einer Umfangsrichtung des Werkzeughauptkörpers angeordnet sind und eine Schneidenspitze jeder der Werkzeugschneiden auswärts in einer radialen Richtung des Werkzeughauptkörpers ausgerichtet ist; ein Endarbeitswerkzeug, das einen zylindrischen Werkzeughauptkörper und eine Vielzahl Werkzeugschneiden hat, die an dem Werkzeughauptkörper vorgesehen sind, sodass die Werkzeugschneiden in der Umfangsrichtung des Werkzeughauptkörpers angeordnet sind und eine Schneidenspitze jeder der Werkzeugschneiden auswärts in der radialen Richtung des Werkzeughauptkörpers ausgerichtet ist; eine Werkzeugspindel, die sowohl das Schrupparbeitswerkzeug als auch das Endarbeitswerkzeug drehbar stützt; eine Werkstückspindel, die das Werkstück drehbar stützt und relativ zu der Werkzeugspindel verschiebbar ist; ein Werkzeugmagazin, das in der Lage ist, das Schrupparbeitswerkzeug und das Endarbeitswerkzeug unterzubringen; eine Werkzeugaustauscheinheit, die dazu gestaltet ist, das Schrupparbeitswerkzeug und das Endarbeitswerkzeug bezüglich der Werkzeugspindel auszutauschen; eine Schruppbearbeitungssteuereinheit, die dazu gestaltet ist, zu steuern, eine Schruppbearbeitung an dem Werkstück durchzuführen, sodass das Schrupparbeitswerkzeug um eine Mittellinie in einer axialen Richtung des Schrupparbeitswerkzeugs gedreht wird, das Werkstück um eine Mittellinie in einer axialen Richtung des Werkstücks gedreht wird und das Schrupparbeitswerkzeug relativ zu dem Werkstück entlang der Mittellinie in der axialen Richtung des Werkstücks verschoben wird; und eine Endbearbeitungssteuereinheit, die dazu gestaltet ist, zu steuern, eine Endbearbeitung an dem Werkstück durchzuführen, sodass das Endarbeitswerkzeug um eine Mittellinie in einer axialen Richtung des Endarbeitswerkzeugs gedreht wird, das Werkstück um die Mittellinie in der axialen Richtung des Werkstücks gedreht wird und das Endarbeitswerkzeug relativ zu dem Werkstück entlang der Mittellinie in der axialen Richtung des Werkstücks verschoben wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Zahnradbearbeitungsverfahren zum Erzeugen eines Zahnradzahns an einem Werkstück die Schritte Durchführen einer Schruppbearbeitung an dem Werkstück durch Drehen eines Schrupparbeitswerkzeugs um eine Mittellinie in einer axialen Richtung des Schrupparbeitswerkzeugs, Drehen des Werkstücks um eine Mittellinie in einer axialen Richtung des Werkstücks und Verschieben des Schrupparbeitswerkzeugs relativ zu dem Werkstück entlang der Mittellinie in der axialen Richtung des Werkstücks, wobei das Schrupparbeitswerkzeug einen zylindrischen Werkzeughauptkörper und eine Vielzahl austauschbarer Werkzeugschneiden hat, die in einer Form gebildet sind, die nicht auf einer fertiggestellten Form einer Zahnfläche des Zahnradzahns beruht, und an dem Werkzeughauptkörper angebracht sind, sodass die Werkzeugschneiden in einer Umfangsrichtung des Werkzeughauptkörpers angeordnet sind und eine Schneidenspitze jeder der Werkzeugschneiden auswärts in einer radialen Richtung des Werkzeughauptkörpers ausgerichtet ist; und Durchführen einer Endbearbeitung an dem Werkstück, sodass der Zahnradzahn erzeugt wird, durch Drehen eines Endarbeitswerkzeugs um eine Mittellinie in einer axialen Richtung des Endarbeitswerkzeugs, Drehen des Werkstücks um die Mittellinie in der axialen Richtung des Werkstücks und Verschieben des Endarbeitswerkzeugs relativ zu dem Werkstück entlang der Mittellinie in der axialen Richtung des Werkstücks, nach Austausch des Schrupparbeitswerkzeugs mit einem Endarbeitswerkzeug, wobei das Endarbeitswerkzeug einen zylindrischen Werkzeughauptkörper und eine Vielzahl Werkzeugschneiden hat, die an dem Werkzeughauptkörper vorgesehen sind, sodass die Werkzeugschneiden in einer Umfangsrichtung des Werkzeughauptkörpers angeordnet sind und eine Schneidenspitze jeder der Werkzeugschneiden auswärts in der radialen Richtung des Werkzeughauptkörpers ausgerichtet ist.
Gemäß dem Aspekt der Erfindung können, da austauschbare Werkzeugschneiden genutzt werden, die in einer Form gebildet sind, die nicht auf der Form der Zahnfläche der an dem Werkstück erzeugten Zahnradzähne beruht, die Werkzeugschneiden in einer einfachen Form gebildet werden, im Vergleich mit der Werkzeugschneide, die in einer Form gebildet ist, die auf der Form der Zahnfläche der an dem Werkstück erzeugten Zahnradzähne beruht, sodass die Kosten unterdrückt werden können. Ferner können, da die Kosten eines Werkzeugaustausches beseitigt sind und die Kosten nur eines Werkzeugschneidenaustausches erforderlich sind, die Zahnradbearbeitungskosten reduziert werden.
Figurenliste

1A ist eine Ansicht eines Zahnradschneidwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung, wie entlang dessen Achslinie gesehen.
1B ist eine Ansicht des in 1A gezeigten Zahnradschneidwerkzeugs, wie von einer Richtung IB gesehen.
2A ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Schrupparbeitswerkzeugschneide eines ersten Schrupparbeitswerkzeugs des Zahnradschneidwerkzeugs.
2B ist eine Ansicht der in 2A gezeigten ersten Schrupparbeitswerkzeugschneide, wie von einer Richtung IIB gesehen.
2C ist eine Ansicht der in 2A gezeigten ersten Schrupparbeitswerkzeugschneide, wie von einer Richtung IIC gesehen.
3A ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Schrupparbeitswerkzeugschneide eines zweiten Schrupparbeitswerkzeugs des Zahnradschneidwerkzeugs.
3B ist eine Ansicht der in 3A gezeigten zweiten Schrupparbeitswerkzeugschneide, wie von einer Richtung IIIB gesehen.
3C ist eine Ansicht der in 3A gezeigten zweiten Schrupparbeitswerkzeugschneide, wie von einer Richtung IIIC gesehen.
4A ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Endarbeitswerkzeugschneide eines ersten Endarbeitswerkzeugs des Zahnradschneidwerkzeugs.
4B ist eine Ansicht der in 4A gezeigten ersten Endarbeitswerkzeugschneide, wie von einer Richtung IVB gesehen.
4C ist eine Ansicht der in 4A gezeigten ersten Endarbeitswerkzeugschneide, wie von einer Richtung IVC gesehen.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten Endarbeitswerkzeugs als des Zahnradschneidwerkzeugs.
6 zeigt eine grobe Gestaltung eines Zahnradbearbeitungsgeräts gemäß der Ausführungsform der Offenbarung.
7 ist ein Flussdiagramm zur Beschreibung eines Zahnradbearbeitungsverfahrens gemäß der Ausführungsform der Offenbarung.
8A ist eine Ansicht eines Anordnungszustands bevor ein Kreuzungswinkel gebildet ist, der notwendig ist, wenn ein Werkstück mit dem Zahnradschneidwerkzeug bearbeitet wird, wie von einer radialen Richtung des Zahnradschneidwerkzeugs gesehen.
8B ist eine Ansicht des Anordnungszustands von 8A, wie entlang der Achslinienrichtung des Zahnradschneidwerkzeugs gesehen.
9A ist eine Ansicht eines Anordnungszustands nachdem der Kreuzungswinkel gebildet ist, der notwendig ist, wenn das Werkstück mit dem Zahnradschneidwerkzeug bearbeitet wird, wie von der radialen Richtung des Zahnradschneidwerkzeugs gesehen.
9B ist eine Ansicht des Anordnungszustands von 9A, wie entlang der Achslinienrichtung des Werkstücks gesehen.
10A ist eine Ansicht eines Anordnungszustands nachdem ein Versatzwinkel gebildet ist, der notwendig ist, wenn das Werkstück mit dem Zahnradschneidwerkzeug in einem Fall bearbeitet wird, dass das Zahnradschneidwerkzeug einen Freiwinkel nicht hat, wie von der radialen Richtung des Zahnradschneidwerkzeugs gesehen.
10B ist eine Ansicht des Anordnungszustands von 10A, wie entlang der Achslinienrichtung des Werkstücks gesehen.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
(Form des Zahnradschneidwerkzeugs)
Ein Zahnradschneidwerkzeug, das für das Zahnradbearbeitungsgerät genutzt wird, gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung ist ein Werkzeug in Bauart mit austauschbaren Werkzeugschneiden und für Außenzahnräder zum Erzeugen eines Zahnrads, wie beispielsweise eines Stirnzahnrads oder eines Schrägstirnzahnrads, durch Bearbeiten eines Werkstücks durch Wälzschälen. Wie vorstehend beschrieben, sind in der verwandten Technik herkömmliche Werkzeugschneiden in austauschbarer Bauart zum Wälzschälen besonders angefertigte, zweckbestimmte Einsätze anstelle von gewöhnlichen Universaleinsätzen. Wo beispielsweise die fertiggestellte Form der Zahnfläche jedes zu erzeugenden Zahnradzahns eine Evolventenform ist, muss die Form der Schneidenfläche der zweckbestimmten Einsätze auch eine Evolventenform sein und daher sind die zweckbestimmten Einsätze sehr teuer.
Dahingegen sind Universaleinsätze Drehschneidwerkzeugschneiden in austauschbarer Bauart (Drehschneideinsätze, Aufsätze oder Wegwerfeinsätze), die in einem Schneidwerkzeug zum Drehschneiden eines Werkstücks genutzt werden. Während Universaleinsätze eine dreieckige Schneidenflächenform haben und günstig sind, können sie eine evolventenförmige Zahnform nicht erzeugen. Somit wird beim Wälzschälen unter Nutzung des Zahnradschneidwerkzeugs gemäß der Ausführungsform eine Schruppbearbeitung zur Zahnradzahnbildung unter Nutzung von Universaleinsätzen durchgeführt und eine endgültige evolventenförmige Zahnform wird anschließend durch Durchführen einer Endbearbeitung zur Zahnradzahnbildung unter Nutzung von zweckbestimmten Einsätzen gebildet. Dieses Vorgehen ermöglicht es, die Häufigkeit einer Arbeit unter Nutzung der teuren, zweckbestimmten Einsätze zu verringern und hierdurch die Arbeitskosten zu senken.
Die Form des Zahnradschneidwerkzeugs gemäß der Ausführungsform wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Wie später im Detail beschrieben, umfasst das Zahnradschneidwerkzeug gemäß der Ausführungsform drei Arten von Schneidwerkzeugen, die dieselbe Grundform haben (zum Beispiel erstes Schrupparbeitswerkzeug, zweites Schrupparbeitswerkzeug und erstes Endarbeitswerkzeug). Somit entsprechen Symbole „A“, „B“ und „C“, die in den 1A und 1B genutzt werden, jeweils einem ersten Schrupparbeitswerkzeug 1A, einem zweiten Schrupparbeitswerkzeug 1B und einem ersten Endarbeitswerkzeug 1C.
Wie in den 1A und 1B gezeigt, ist das Zahnradschneidwerkzeug 1A (1B, 1C) mit einem zylindrischen Werkzeughauptkörper 2A (2B, 2C) und einer Vielzahl (in diesem Beispiel 12) austauschbarer Werkzeugschneiden 3A (3B, 3C) ausgestattet, die an dem Werkzeughauptkörper 2A (2B, 2C) so angebracht sind, dass sie in der Umfangsrichtung angeordnet sind und Schneidenspitzen einer Endseite 3Aa (3Ba, 3Ca) zu der Außenseite gerichtet sind. Eine Endfläche des Werkzeughauptkörpers 2A (2B, 2C) des Zahnradschneidwerkzeugs 1A (1B, 1C) ist mit dreieckigen prismenförmigen Nuten 2a, die mit vierseitigen prismenförmigen (rhombischen prismenförmigen) Werkzeugschneiden 3A (3B, 3C) gepasst sind, an Intervallen desselben Winkels (in diesem Beispiel 30°) gebildet.
Jede Nut 2a ist so gebildet, dass wenn die Schneidenspitze der anderen Endseite 3Aa (3Ba, 3Ca) einer Werkzeugschneide 3A (3B, 3C) in sie gepasst ist, um eine enge Berührung aufzubauen, deren Schneidenspitze der einen Endseite 3Aa (3Ba, 3Ca) über die äußere Umfangsfläche des Werkzeughauptkörpers 2A (2B, 2C) vorsteht und die Werkzeugschneide 3A (3B, 3C) hierdurch mit hoher Genauigkeit positioniert ist. Die Werkzeugschneide 3A (3B, 3C), die in die Nut 2a gepasst ist, wird durch einen Bolzen 4 befestigt und fixiert, der in ein Bolzenloch 3Ae (3Be, 3Ce) eingesetzt ist.
Das erste Schrupparbeitswerkzeug 1A ist mit einem ersten Schrupparbeitswerkzeughauptkörper 2A und ersten Schrupparbeitswerkzeugschneiden 3A ausgestattet. Das zweite Schrupparbeitswerkzeug 1B ist mit einem zweiten Schrupparbeitswerkzeughauptkörper 2B und zweiten Schrupparbeitswerkzeugschneiden 3B ausgestattet. Das erste Endarbeitswerkzeug 1C ist mit einem ersten Endarbeitswerkzeughauptkörper 2C und ersten Endarbeitswerkzeugschneiden 3C ausgestattet. Die ersten Schrupparbeitswerkzeugschneiden 3A und die zweiten Schrupparbeitswerkzeugschneiden 3B sind Werkzeugschneiden zum Schrupparbeiten und sind Universaleinsätze. Die ersten Endarbeitswerkzeugschneiden 3C sind Werkzeugschneiden zum Endbearbeiten und sind zweckbestimmte Einsätze.
Jede erste Schrupparbeitswerkzeugschneide 3A hat eine Form, die nicht auf der Form der Zahnfläche jedes in einem Werkstück zu erzeugenden Zahnradzahns beruht und hat nicht einen Freiwinkel. Das heißt, wo die fertiggestellte Form der Zahnfläche jedes zu erzeugenden Zahnradzahns eine Evolventenform ist, ist die „Form, die nicht auf der Form der Zahnfläche jedes Zahnradzahns beruht“ eine Form, die eine Evolventenform durch Wälzschälen nicht erzeugen kann. Genauer gesagt ist, wie in den 2A bis 2C gezeigt, jede erste Schrupparbeitswerkzeugschneide 3A wie ein vierseitiges Prisma (rhombisches Prisma) geformt und ihre zwei Endabschnitte, die einen spitzen Winkel (zum Beispiel 30°) haben, dienen als Schneidenspitzen 3Aa. Jede Schneidenspitze 3Aa hat nicht einen vorderen Freiwinkel oder seitliche Freiwinkel.
Das heißt, eine Kantenlinie 3Ad zwischen zwei Freiflächen 3Ac jeder Schneidenspitze 3Aa ist senkrecht zu einer oberen Spanfläche 3Ab der Schneidenspitze 3Aa (zum Beispiel ist der Winkel (vorderer Freiwinkel) 0°, der durch die Kantenlinie 3Ad und die zu der Spanfläche 3Ab senkrechte und durch deren Spitze verlaufende Ebene gebildet wird) und die Freiflächen 3Ac an beiden Seiten der Spanfläche 3Aa bilden einen Winkel von 90° mit der Spanfläche 3Ab (zum Beispiel ist der Winkel (seitliche Freiwinkel) 0°, der durch jede Freifläche 3Ac und die zu der Spanfläche 3Ab senkrechte und die Begrenzungskante umfassende Ebene gebildet wird). Ein Bolzenloch 3Ae, das zum Anbringen der ersten Schrupparbeitswerkzeugschneide 3A an dem ersten Schrupparbeitswerkzeughauptkörper 2A zu nutzen ist, durchdringt die erste Schrupparbeitswerkzeugschneide 3A, um eine Öffnung in der Mitte der Spanfläche 3Ab zu haben.
Jede zweite Schrupparbeitswerkzeugschneide 3B hat eine Form, die nicht auf der Form der Zahnfläche jedes in dem Werkstück zu erzeugenden Zahnradzahns beruht und hat einen Freiwinkel. Genauer gesagt ist, wie in den 3A bis 3C gezeigt, jede zweite Schrupparbeitswerkzeugschneide 3B wie ein vierseitiges Prisma (rhombisches Prisma) geformt und ihre zwei Endabschnitte (spitzwinklige Abschnitte), die einen spitzen Winkel (zum Beispiel 30°) haben, dienen als Schneidenspitzen 3Ba. Jede Schneidenspitze 3Ba hat einen vorderen Freiwinkel oder seitliche Freiwinkel.
Das heißt, der Winkel (vorderer Freiwinkel) ist αa°, der durch eine Kantenlinie 3Bd zwischen zwei Freiflächen 3Bc jeder Schneidenspitze 3Ba und die zu der oberen Spanfläche 3Bb der Schneidenspitze 3ba senkrechte und durch deren Spitze verlaufende Ebene gebildet wird, und der Winkel (seitliche Freiwinkel) ist βa°, der durch jede Freifläche 3Bc und die zu der Spanfläche 3Bb senkrechte und die Begrenzungskante umfassende Ebene gebildet wird). Ein Bolzenloch 3Be, das zum Anbringen der zweiten Schrupparbeitswerkzeugschneide 3B an dem zweiten Schrupparbeitswerkzeughauptkörper 2B zu nutzen ist, durchdringt die zweite Schrupparbeitswerkzeugschneide 3B, um eine Öffnung in der Mitte der Spanfläche 3Bb zu haben.
Jede erste Endarbeitswerkzeugschneide 3C hat eine Form, die auf der Form der Zahnfläche jedes in dem Werkstück zu erzeugenden Zahnradzahns beruht und hat einen Freiwinkel. Das heißt, wo die fertiggestellte Form der Zahnfläche jedes zu erzeugenden Zahnradzahns eine Evolventenform ist, ist die „Form, die auf der Form der Zahnfläche jedes Zahnradzahns beruht“ eine Form, die eine Evolventenform durch Wälzschälen erzeugen kann. Genauer gesagt ist, wenn die Form der Zahnfläche jedes in dem Werkstück zu erzeugenden Zahnradzahns, wie in den 4A bis 4C gezeigt, beispielsweise eine Evolventenform ist, jede erste Endarbeitswerkzeugschneide 3C in eine gleiche Evolventenform gebildet und ihre zwei Endabschnitte, die einen spitzen Winkel haben, dienen als Schneidenspitzen 3Ca. Jede erste Endarbeitswerkzeugschneide 3C gleicht insofern jeder zweiten Schrupparbeitswerkzeugschneide 3B, als dass ein vorderer Freiwinkel (αb°) und seitliche Freiwinkel (βb°) gebildet sind und als dass ein Bolzenloch 3Ce, das zum Anbringen der ersten Endarbeitswerkzeugschneide 3C an dem ersten Endarbeitswerkzeughauptkörper 2C zu nutzen ist, die erste Endarbeitswerkzeugschneide 3C durchdringt, um eine Öffnung in der Mitte einer Spanfläche 3Cb der ersten Endarbeitswerkzeugschneide 3C zu haben.
Ein in 5 gezeigtes zweites Endarbeitswerkzeug 1D in Bauart für Außenzahnräder zum Endbearbeiten, das aus einem festen Material gefertigt ist, kann als ein anderes Zahnradschneidwerkzeug zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Werkzeugen in Bauart für Außenzahnräder und in Bauart mit austauschbaren Werkzeugschneiden (erstes Schrupparbeitswerkzeug 1A, zweites Schrupparbeitswerkzeug 1B und erstes Endarbeitswerkzeug 1C) genutzt werden. Das zweite Endarbeitswerkzeug 1D hat eine Vielzahl zweite Endarbeitswerkzeugschneiden 3D, die mit einem zylindrischen zweiten Endarbeitswerkzeughauptkörper 2D so vereinheitlicht sind, dass sich ihre Schneidenspitzen 3Da an der Seite des Außenumfangs des zweiten Endarbeitswerkzeughauptkörpers 2D befinden und zu der Außenseite gerichtet sind. Wie jede in den 3A bis 3C gezeigte erste Endarbeitswerkzeugschneide 3C hat jede zweite Endarbeitswerkzeugschneide 3D eine Form, die auf der Form der Zahnfläche jedes in dem Werkstück zu erzeugenden Zahnradzahns beruht und Freiwinkel.
Wie vorstehend beschrieben, können, da das erste Schrupparbeitswerkzeug 1A, das zweite Schrupparbeitswerkzeug 1B und das erste Endarbeitswerkzeug 1C Arbeitswerkzeuge mit den austauschbaren Werkzeugschneiden sind, die Kosten unterdrückt werden zu den Kosten nur eines Werkzeugschneidenaustausches, anstelle der Kosten eines Werkzeugaustausches, die bei dem Fall eines Zahnradschneidwerkzeuges erforderlich sind, das aus einem festen Hochgeschwindigkeitswerkzeugstahl gefertigt ist. Darüber hinaus sind, da das erste Schrupparbeitswerkzeug 1A und das zweite Schrupparbeitswerkzeug 1B Universalwerkzeugschneiden (die Werkzeugschneiden des ersten Schrupparbeitswerkzeugs 3A und die Werkzeugschneiden des zweiten Schrupparbeitswerkzeugs 3B) nutzen, diese kostengünstig, im Vergleich mit den zweckbestimmten Werkzeugschneiden (die Werkzeugschneiden 3C des ersten Endarbeitswerkzeugs) des ersten Endarbeitswerkzeugs 1C, sodass die Bearbeitungskosten reduziert werden können.
Jede erste Schrupparbeitswerkzeugschneide 3A nimmt eine vierseitige Prismaform (rhombische Prismaform) an. Die zwei spitzwinkligen Endabschnitte dienen als die Schneidenspitzen 3Aa und jede Schneidenspitze 3Aa ist durch die zwei Freiflächen 3Ac gebildet. Somit können bei jeder ersten Schrupparbeitswerkzeugschneide 3A Schneidschneiden, die an den zwei jeweiligen Seiten jeder der zwei Schneidenspitzen 3Aa gebildet sind (insgesamt vier Schneidschneiden), als Arbeitsausführungsabschnitte genutzt werden. Anders gesagt hat der Drehschneideinsatz einen gewinkelten Abschnitt, der ein Schneidteil des Drehschneideinsatzes ist. Als Ergebnis können die Arbeitskosten durch Reduzierung der Häufigkeit eines Austauschs von Werkzeugschneiden niedriger gemacht werden als bei einer Arbeitswerkzeugschneide, die nur zwei Arbeitsausführungsabschnitte hat, wie die in der verwandten Technik beschriebenen herkömmlichen Werkzeugschneiden zum Wälzschälen in austauschbarer Bauart. Dasselbe gilt für das zweite Schrupparbeitswerkzeug 1B und das erste Endarbeitswerkzeug 1C.
Obgleich jede erste Schrupparbeitswerkzeugschneide 3A eine vierseitige Prismaform (rhombische Prismaform) annimmt und vier Arbeitsausführungsabschnitte hat, kann jede erste Schrupparbeitswerkzeugschneide 3A wie ein Prisma geformt sein, das ein regelmäßiges Dreieck im Querschnitt annimmt (sie hat insgesamt sechs Arbeitsausführungsabschnitte). Dieses Arbeitswerkzeug kann die Arbeitskosten durch Reduzierung der Häufigkeit eines Austauschs von Werkzeugschneiden senken. Dasselbe gilt für das zweite Schrupparbeitswerkzeug 1B und das erste Endarbeitswerkzeug 1C.
Da das erste Schrupparbeitswerkzeug 1A und das zweite Schrupparbeitswerkzeug 1B nur zur Schruppbearbeitung genutzt werden, die keine Arbeit mit hoher Genauigkeit sein muss, muss die Genauigkeit eines Anbringens zur Zeit eines Austauschs der ersten Schrupparbeitswerkzeugschneiden 3A oder der zweiten Schrupparbeitswerkzeugschneiden 3B nicht hoch sein und daher kann eine Arbeit ihres Austauschens in einer kürzeren Zeit durchgeführt werden. Dahingegen kann, da das erste Endarbeitswerkzeug 1C und das zweite Endarbeitswerkzeug 1D nur zur Endbearbeitung genutzt werden, die eine Arbeit mit hoher Genauigkeit sein sollte, die Arbeitsbelastung durch Verringern der Anzahl der Arbeitsgänge, wenn die Zahnradzähne erzeugt werden, gesenkt werden. Als Ergebnis können die Herstellungskosten durch eine Reduzierung der Verschleißraten der ersten Endarbeitswerkzeugschneiden 3C und der zweiten Endarbeitswerkzeugschneiden 3D und einer resultierenden Reduzierung der Häufigkeit eines Austauschs von Werkzeugen gesenkt werden.
(Gestaltung eines Zahnradbearbeitungsgeräts 10)
Die Gestaltung eines Zahnradbearbeitungsgeräts 10 gemäß der Ausführungsform der Offenbarung wird unter Bezug auf 6 beschrieben. Wie in 6 gezeigt, ist das Zahnradbearbeitungsgerät 10 beispielsweise ein Fünfachsbearbeitungszentrum, das Verschiebung in jeder von drei orthogonalen Achsen (X-Achse, Y-Achse und Z-Achse), Drehung um eine C-Achse (Achslinie Cw eines Werkstücks W) und ein Schwenken um eine A-Achse ermöglicht. Das Zahnradbearbeitungsgerät 10 ist mit dem ersten Schrupparbeitswerkzeug 1A oder dem zweiten Schrupparbeitswerkzeug 1B und dem ersten Endarbeitswerkzeug 1C oder dem zweiten Endarbeitswerkzeug 1D, einer Werkzeugspindel 11, die in der Lage ist, sich zu drehen, während sie das erste Schrupparbeitswerkzeug 1A, das zweite Schrupparbeitswerkzeug 1B, das erste Endarbeitswerkzeug 1C oder das zweite Endarbeitswerkzeug 1D stützt, einer Werkstückspindel 12, die in der Lage ist, sich zu drehen, während sie das Werkstück W stützt, und in der Lage ist, sich relativ zu der Werkzeugspindel 11 zu verschieben, einem Werkzeugmagazin 13, das in der Lage ist, das erste Schrupparbeitswerkzeug 1A oder das zweite Schrupparbeitswerkzeug 1B und das erste Endarbeitswerkzeug 1C oder das zweite Endarbeitswerkzeug 1D unterzubringen, einer Werkzeugwechselvorrichtung 14 zum Wechseln des an der Werkzeugspindel 11 angebrachten Werkzeugs zwischen dem ersten Schrupparbeitswerkzeug 1A oder dem zweiten Schrupparbeitswerkzeug 1B und dem ersten Endarbeitswerkzeug 1C oder dem zweiten Endarbeitswerkzeug 1D, einer Steuervorrichtung 20 zum Steuern eines Betriebs eines Erzeugens der Zahnradzähne oder dergleichen ausgestattet.
Die Werkzeugspindel 11, die an einem Bett (nicht gezeigt) bereitgestellt ist, stützt über ein Spannfutter 11a das erste Schrupparbeitswerkzeug 1A, das zweite Schrupparbeitswerkzeug 1B, das erste Endarbeitswerkzeug 1C oder das zweite Endarbeitswerkzeug 1D so, dass es sich um die Achslinie Ct des Zahnradschneidwerkzeugs 1 drehen kann. Darüber hinaus kann sich die Werkzeugspindel 11 in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung über das Bett verschieben. Somit kann sich das erste Schrupparbeitswerkzeug 1A, das zweite Schrupparbeitswerkzeug 1B, das erste Endarbeitswerkzeug 1C oder das zweite Endarbeitswerkzeug 1D um seine Achslinie Ct drehen und sich in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung relativ zu dem Bett verschieben.
Die Werkstückspindel 12, die über dem Bett bereitgestellt ist, stützt über ein Spannfutter 12a das Werkstück W so, dass sich das Werkstück W um die C-Achse, das heißt die Achslinie Cw des Werkstücks W, drehen kann. Die Werkstückspindel 12 ist durch einen Kipptisch 12b (der an dem Bett bereitgestellt ist) gestützt, um schwenkbar (kippbar) um die A-Achse zu sein. Die Werkstückspindel 12, die durch den Kipptisch 12b gestützt ist, kann sich in der Z-Achsenrichtung über das Bett verschieben. Als Ergebnis kann sich das Werkstück W um seine Achslinie Cw drehen, um die A-Achse relativ zu dem Bett schwenken und sich in der Z-Achsenrichtung verschieben.
Obgleich vorstehend die Aussage zu der Wirkung gemacht wurde, dass das Werkzeugmagazin 13 das erste Schrupparbeitswerkzeug 1A oder das zweite Schrupparbeitswerkzeug 1B als ein Schrupparbeitswerkzeug unterbringt und das erste Endarbeitswerkzeug 1C oder das zweite Endarbeitswerkzeug 1D als ein Endarbeitswerkzeug unterbringt, kann das Werkzeugmagazin 13 so sein, dass es alle des ersten Schrupparbeitswerkzeugs 1A, des zweiten Schrupparbeitswerkzeugs 1B, des ersten Endarbeitswerkzeugs 1C und des zweiten Endarbeitswerkzeugs 1D unterbringt.
Die Steuervorrichtung 20 ist mit einer Schruppbearbeitungssteuereinheit 21 zum Steuern von Schruppbearbeitung an dem Werkstück W durch das erste Schrupparbeitswerkzeug 1A oder das zweite Schrupparbeitswerkzeug 1B und einer Endbearbeitungssteuereinheit 22 zum Steuern von Endbearbeitung an dem Werkstück W durch das erste Endarbeitswerkzeug 1C oder das zweite Endarbeitswerkzeug 1D ausgestattet. Die Steuervorrichtung 20 verschiebt das erste Schrupparbeitswerkzeug 1A, das zweite Schrupparbeitswerkzeug 1B, das erste Endarbeitswerkzeug 1C oder das zweite Endarbeitswerkzeug 1D, das durch die Werkzeugspindel 11 gestützt ist, in jeder der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung durch Antriebssteuerung von Schraubenmechanismen und Antriebsmotoren (nicht gezeigt) zum Verschieben der Werkzeugspindel 11 und verschiebt das Werkstück W, das durch die Werkstückspindel 12 gestützt ist, in der Z-Achsenrichtung durch Antriebssteuerung eines Schraubenmechanismus und eines Antriebsmotors (nicht gezeigt) zum Verschieben der Werkstückspindel 12.
Wie in den 8A und 8B gezeigt, legt die Steuervorrichtung 20 die Achslinie Ct des ersten Schrupparbeitswerkzeugs 1A, des zweiten Schrupparbeitswerkzeugs 1B, des ersten Endarbeitswerkzeugs 1C oder des zweiten Endarbeitswerkzeugs 1D, das durch die Werkzeugspindel 11 gestützt ist, und die Achslinie Cw des Werkstücks W, das durch die Werkstückspindel 12 gestützt ist, parallel zueinander fest (Bezugszustand). Die Ebene, die die Achslinien Ct und Cw umfasst, ist als eine Bezugsebene BP definiert.
Darüber hinaus schwenkt die Steuervorrichtung 20 das Werkstück W, das durch den Kipptisch 12b gestützt ist, durch Antriebssteuerung eines Antriebsmotors für den Kipptisch 12b um die A-Achse. Wie in den 9A und 9B gezeigt, stellt die Steuervorrichtung 20 das erste Schrupparbeitswerkzeug 1A, das zweite Schrupparbeitswerkzeug 1B, das erste Endarbeitswerkzeug 1C oder das zweite Endarbeitswerkzeug 1D an einer Position (Überschneidungsposition) bereit, die die Achslinie Ct des ersten Schrupparbeitswerkzeugs 1A, des zweiten Schrupparbeitswerkzeugs 1B, des ersten Endarbeitswerkzeugs 1C oder des zweiten Endarbeitswerkzeugs 1D, das durch die Werkzeugspindel 11 gestützt ist, von der Bezugsebene BP in Richtung der zu dieser senkrechten Richtung um einen Kreuzungswinkel θ neigt. Der Kreuzungswinkel θ wird auf Grundlage eines Verdrehwinkels von in dem Werkstück W zu erzeugenden Zähnen eines Zahnrads und eines Verdrehwinkels des ersten Schrupparbeitswerkzeugs 1A, des zweiten Schrupparbeitswerkzeugs 1B, des ersten Endarbeitswerkzeugs 1C oder des zweiten Endarbeitswerkzeugs 1D angepasst.
Wenn das erste Schrupparbeitswerkzeug 1A durch die Werkzeugspindel 11 gestützt ist, wie in den 10A und 10B gezeigt, legt die Steuervorrichtung 20 einen Bearbeitungspunkt Pc des ersten Schrupparbeitswerkzeugs 1A und des Werkstücks W auf eine Position (Versatzposition) fest, die von einer Bezugsposition in der Bezugsebene BP um einen Versatzwinkel Φ in der Umfangsrichtung des Werkstücks W abweicht. Die Steuerung zum Positionieren des ersten Schrupparbeitswerkzeugs 1A, sodass sich der Bearbeitungspunkt Pc an der Versatzposition befindet, ist eine allgemeine Steuerung, die durchgeführt wird, um einen Freiwinkel in dem Fall sicherzustellen, bei dem wie bei den ersten Arbeitswerkzeugschneiden 3A des ersten Schrupparbeitswerkzeugs 1A kein Freiwinkel gebildet ist. Selbst bei dem zweiten Schrupparbeitswerkzeug 1B, dem ersten Endarbeitswerkzeug 1C oder dem zweiten Endarbeitswerkzeug 1D, die die Freiwinkel haben, ist das zweite Schrupparbeitswerkzeug 1B, das erste Endarbeitswerkzeug 1C oder das zweite Endarbeitswerkzeug 1D so positioniert, dass ein Bearbeitungspunkt Pc sich an einer Versatzposition befindet, die einen vorgeschriebenen Versatzwinkel hat, wenn ein anderweitiger vorgeschriebener Freiwinkel notwendig ist.
Ferner dreht die Steuervorrichtung 20 das erste Schrupparbeitswerkzeug 1A, das zweite Schrupparbeitswerkzeug 1B, das erste Endarbeitswerkzeug 1C oder das zweite Endarbeitswerkzeug 1D, das durch die Werkzeugspindel 11 gestützt ist, durch Antriebssteuerung eines Antriebsmotors zum Drehen der Werkzeugspindel 11 um die Achslinie Ct; und die Steuervorrichtung 20 dreht das Werkstück W, das durch die Werkstückspindel 12 gestützt ist, durch Antrieb eines Antriebsmotors zum Drehen der Werkstückspindel 12 um die Achslinie Cw. Darüber hinaus steuert die Steuervorrichtung 20 eine Schruppbearbeitung oder eine Endbearbeitung an dem Werkstück W durch Verschieben des ersten Schrupparbeitswerkzeugs 1A, des zweiten Schrupparbeitswerkzeugs 1B, des ersten Endarbeitswerkzeugs 1C oder des zweiten Endarbeitswerkzeugs 1D, das durch die Werkzeugspindel 11 gestützt ist, in der Richtung der Achslinie Cw des Werkstücks W, das durch die Werkstückspindel 12 gestützt ist, durch Antriebssteuerung der Schraubenmechanismen und der Antriebsmotoren zum Verschieben der Werkzeugspindel 11 und der Werkstückspindel 12.
(Betrieb der Steuervorrichtung 20 des Zahnradbearbeitungsgeräts 10)
Als nächstes wird unter Bezug auf 7 beschrieben, wie die Steuervorrichtung 20 des Zahnradbearbeitungsgeräts 10 arbeitet (Zahnradbearbeitungsverfahren). Es wird angenommen, dass das erste Schrupparbeitswerkzeug 1A an der Werkzeugspindel 11 angebracht ist und das erste Endarbeitswerkzeug 1C in dem Werkzeugmagazin 13 untergebracht ist. Es wird auch angenommen, dass ein Werkstück W, das aus einem zylindrischen Bauteil mit großem Durchmesser und einem zylindrischen Bauteil mit kleinem Durchmesser, das konzentrisch zu dem zylindrischen Bauteil mit großem Durchmesser und mit diesem vereinheitlicht ist, zusammengesetzt ist, durch die Werkstückspindel 12 gestützt ist und dass das Zahnradbearbeitungsgerät 10 Zähne eines Zahnrads in der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Bauteils mit großem Durchmesser des Werkstücks W mittels des ersten Schrupparbeitswerkzeugs 1A und des ersten Endarbeitswerkzeugs 1C zu erzeugen hat. Die Steuervorrichtung 20 führt den in 7 gezeigten Prozess auch im Fall einer Nutzung des zweiten Schrupparbeitswerkzeugs 1B anstelle des ersten Schrupparbeitswerkzeugs 1A oder einer Nutzung des zweiten Endarbeitswerkzeug 1D anstelle des ersten Endarbeitswerkzeugs 1C aus.
Wie in den 8A und 8B gezeigt, versetzt die Steuervorrichtung 20 das erste Schrupparbeitswerkzeug 1A und das Werkstück W bei Schritt S1 eines Schruppbearbeitungsprozesses in einen Bezugszustand. (ein Schritt einer Schruppbearbeitung von S1, wie in 7 geteigt). Dann, wie in den 9A und 9B gezeigt, versetzt die Steuervorrichtung 20 bei Schritt S2 das erste Schrupparbeitswerkzeug 1A in einen Zustand, dass es einen Kreuzungswinkel θ mit dem Werkstück W bildet (ein Schritt einer Schruppbearbeitung von S2, wie in 7 gezeigt).
Bei Schritt S3 beurteilt die Steuervorrichtung 20, ob es notwendig ist, einen Bearbeitungspunkt Pc des ersten Schrupparbeitswerkzeugs 1A und des Werkstücks W zu einer Versatzposition zu verschieben (in 7 gezeigt). Wenn es nicht notwendig ist, den Bearbeitungspunkt Pc zu einer Versatzposition zu verschieben, geht die Steuervorrichtung 20 zu Schritt S5. Bei diesem Beispiel hat jede erste Schrupparbeitswerkzeugschneide 3A des ersten Schrupparbeitswerkzeugs 1A keinen Freiwinkel und daher ist es notwendig, den Bearbeitungspunkt Pc zu einer Versatzposition zu verschieben. Somit verschiebt, wie in den 10A und 10B gezeigt, bei Schritt S4 die Steuervorrichtung 20 den Bearbeitungspunkt Pc des ersten Schrupparbeitswerkzeugs 1A und des Werkstücks W zu der Versatzposition, während der Kreuzungswinkel θ beibehalten wird (ein Schritt einer Schruppbearbeitung von S4, wie in 7 gezeigt).
Bei Schritt S5 führt die Steuervorrichtung 20 eine Schruppbearbeitung an der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Bauteils mit großem Durchmesser des Werkstücks W durch Vorschub (Verschieben) des ersten Schrupparbeitswerkzeugs 1A in der Richtung der Achslinie Cw des Werkstücks W durch, während das erste Schrupparbeitswerkzeug 1A und das Werkstück W synchron gedreht werden (ein Schritt einer Schruppbearbeitung von S5, wie in 7 gezeigt). Bei Schritt S6 beurteilt die Steuervorrichtung 20, ob die Schruppbearbeitung an der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Bauteils mit großem Durchmesser des Werkstücks W abgeschlossen wurde. Wenn die Schruppbearbeitung an der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Bauteils mit großem Durchmesser des Werkstücks W noch nicht abgeschlossen wurde, kehrt die Steuervorrichtung 20 zu Schritt S5 zurück (in 7 gezeigt).
Dahingegen tauscht, wenn die Schruppbearbeitung an der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Bauteils mit großem Durchmesser des Werkstücks W bei dem Schritt S6 abgeschlossen wurde, die Steuervorrichtung 20 bei Schritt S7 eines Endbearbeitungsprozesses das erste Schrupparbeitswerkzeug 1A mit dem ersten Endarbeitswerkzeug 1C aus, wobei sie die Werkzeugwechselvorrichtung 14 nutzt (ein Schritt einer Endbearbeitung von S7, wie in 7 gezeigt). Dann, wie in den 8A und 8B gezeigt, versetzt die Steuervorrichtung 20 bei Schritt S8 das erste Endarbeitswerkzeug 1C und das Werkstück W in einen Bezugszustand (ein Schritt einer Endbearbeitung von S8, wie in 7 gezeigt). Dann, wie in den 9A und 9B gezeigt, versetzt die Steuervorrichtung 20 bei Schritt S9 das erste Endarbeitswerkzeug 1C in einen Zustand, dass es einen Kreuzungswinkel θ mit dem Werkstück W bildet (ein Schritt einer Endbearbeitung von S9, wie in 7 gezeigt).
Bei Schritt S10 beurteilt die Steuervorrichtung 20, ob es notwendig ist, einen Bearbeitungspunkt Pc des ersten Endarbeitswerkzeugs 1C und des Werkstücks W zu einer Versatzposition zu verschieben (ein Schritt einer Endbearbeitung von S10, wie in 7 gezeigt). Wenn notwendig ist, den Bearbeitungspunkt Pc zu einer Versatzposition zu verschieben, verschiebt die Steuervorrichtung 20 bei Schritt S11 den Bearbeitungspunkt Pc zu der Versatzposition (in 7 gezeigt). Jedoch ist es, da jede erste Endarbeitswerkzeugschneide 3C des ersten Endarbeitswerkzeugs 1C Freiwinkel hat, bei diesem Beispiel nicht notwendig, den Bearbeitungspunkt Pc zu einer Versatzposition zu verschieben. Somit geht die Steuervorrichtung 20 zu Schritt S12.
Bei Schritt S12 führt die Steuervorrichtung 20 eine Endbearbeitung an den Zähnen, die in der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Bauteils mit großem Durchmesser des Werkstücks W gebildet sind, durch Vorschub (Verschieben) des ersten Endarbeitswerkzeugs 1C in der Richtung der Achslinie Cw des Werkstücks W durch, während das erste Endarbeitswerkzeug 1C und das Werkstück W synchron gedreht werden (ein Schritt einer Endbearbeitung von S12, wie in 7 gezeigt). Bei Schritt S13 beurteilt die Steuervorrichtung 20, ob die Endbearbeitung an den Zähnen, die in der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Bauteils mit großem Durchmesser des Werkstücks W gebildet sind, abgeschlossen wurde (in 7 gezeigt). Wenn die Endbearbeitung an den Zähnen, die in der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Bauteils mit großem Durchmesser des Werkstücks W gebildet sind, noch nicht abgeschlossen wurde, kehrt die Steuervorrichtung 20 zu Schritt S12 zurück. Dahingegen ist die Ausführung des gesamten Prozesses beendet, wenn die Endbearbeitung an den Zähnen, die in der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Bauteils mit großem Durchmesser des Werkstücks W gebildet sind, abgeschlossen wurde.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Zahnradbearbeitungsgerät 10 und Zahnradbearbeitungsverfahren können, da die Zahnradschneidwerkzeuge 1A und 1B genutzt werden, die die austauschbaren Werkzeugschneiden 3A und 3B haben, die in einer Form gebildet sind, die nicht auf der Form der Zahnfläche jedes an dem Werkstück W erzeugten Zahnradzahns beruht, die Werkzeugschneiden in einer einfachen Form gebildet sein, im Vergleich mit der Werkzeugschneide 3C, die in einer Form gebildet ist, die auf der Form der Zahnfläche jedes an dem Werkstück W erzeugten Zahnradzahns beruht, sodass die Kosten unterdrückt werden können. Ferner können, da die Kosten eines Werkzeugaustausches (Austausch des gesamten Werkzeugs) beseitigt sind und die Kosten nur eines Werkzeugschneidenaustausches (der ein Austausch einiger der Schneiden des Werkzeugs sein kann) erforderlich sind, die Zahnradbearbeitungskosten reduziert werden.
Darüber hinaus kann, während das Werkstück W derart ist, dass die Zahnradzähne an dem Außenumfang eines zylindrischen Bauteils gebildet sind, es derart sein, dass die Zahnradzähne an dem Innenumfang eines zylindrischen Bauteils gebildet sind. Da die Bearbeitungsprozesse (Rollen) aufgeteilt werden können und eine Bearbeitung effizient durch Durchführen einer Schruppbearbeitung (Prozess) und einer Endbearbeitung (Prozess) gleich der vorstehend beschriebenen Ausführungsform durchgeführt werden kann, können die Bearbeitungsprozesse (Rollen) für die Werkzeugkosten optimal zugewiesen werden (eine Bearbeitung wird nur bei dem hochgenauen Bearbeitungsprozess mit einem vergleichsweise teuren hochgenauen Arbeitswerkzeug durchgeführt).
(Weiteres)
Obgleich die vorstehend beschriebene Ausführungsform auf den Fall gerichtet ist, dass das erste Schrupparbeitswerkzeug 1A, das zweite Schrupparbeitswerkzeug 1B, das erste Endarbeitswerkzeug 1C und das zweite Endarbeitswerkzeug 1D Werkzeuge zum Erzeugen der Zahnradzähne sind, können sie als Werkzeuge zum Anfasen von Spitzen von Zähnen oder Zahnradzähnen eines Verzahnungsmechanismus oder eines Synchrongetriebemechanismus oder Werkzeuge zum Bearbeiten eines Abschnitts, wie beispielsweise eines fehlenden Zahnabschnitts eines Zahnrads genutzt werden.
Bei der vorstehenden Ausführungsform ist das Zahnradbearbeitungsgerät 10 so gestaltet, dass die Werkzeugspindel 11 in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung bezüglich der Werkstückspindel 12 verschiebbar ist und die Werkstückspindel 12 in der Z-Achsenrichtung bezüglich der Werkzeugspindel 11 verschiebbar ist. Jedoch kann das Zahnradbearbeitungsgerät 10 geändert werden, sodass sich die Werkzeugspindel 11 und die Werkstückspindel 12 relativ zueinander verschieben können. Obgleich bei der Ausführungsform das Zahnradbearbeitungsgerät 10 so gestaltet ist, dass die Werkstückspindel 12 um die A-Achse bezüglich der Werkzeugspindel 11 schwenkbar (kippbar) ist, kann das Zahnradbearbeitungsgerät 10 geändert werden, sodass die Werkzeugspindel 11 bezüglich der Werkstückspindel 12 schwenkbar (kippbar) ist.
Ein Zahnradbearbeitungsgerät umfasst ein Schrupparbeitswerkzeug, das eine Vielzahl austauschbarer Werkzeugschneiden hat, die an einem Werkzeughauptkörper angebracht sind, sodass die Werkzeugschneiden in einer Umfangsrichtung des Werkzeughauptkörpers angeordnet sind und Schneidenspitzen der Werkzeugschneiden auswärts in einer radialen Richtung des Werkzeughauptkörpers ausgerichtet sind, ein Endarbeitswerkzeug, das eine Vielzahl Werkzeugschneiden hat, die in gleicher Weise zu dem Schrupparbeitswerkzeug an einem Werkzeughauptkörper vorgesehen sind, und Bearbeitungssteuereinheiten steuern, Schrupp- und Endbearbeitungen an dem Werkstück durchzuführen, sodass die Arbeitswerkzeuge um Mittellinien in axialen Richtungen der Werkzeuge gedreht werden, das Werkstück um eine Mittellinie in axialer Richtung des Werkstücks gedreht wird und die Arbeitswerkzeuge relativ zu dem Werkstück entlang der Mittellinie in der axialen Richtung des Werkstücks verschoben werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012171020 A [0002]
JP 201544282 A [0003, 0004]
JP 201616514 A [0003, 0004]

Claims

Zahnradbearbeitungsgerät, das dazu gestaltet ist, einen Zahnradzahn an einem Werkstück (W) zu erzeugen, wobei das Zahnradbearbeitungsgerät (10) aufweist: ein Schrupparbeitswerkzeug (1A, 1B), das einen zylindrischen Werkzeughauptkörper (2A, 2B) und eine Vielzahl austauschbarer Werkzeugschneiden (3A, 3B) hat, die in einer Form gebildet sind, die nicht auf einer fertiggestellten Form einer Zahnfläche des Zahnradzahns beruht, und an dem Werkzeughauptkörper (2A, 2B) angebracht sind, sodass die Werkzeugschneiden (3A, 3B) in einer Umfangsrichtung des Werkzeughauptkörpers (2A, 2B) angeordnet sind und eine Schneidenspitze (3Aa, 3Ba) jeder der Werkzeugschneiden (3A, 3B) auswärts in einer radialen Richtung des Werkzeughauptkörpers (2A, 2B) ausgerichtet ist; ein Endarbeitswerkzeug (1C, 1D), das einen zylindrischen Werkzeughauptkörper (2C, 2D) und eine Vielzahl Werkzeugschneiden (3C, 3D) hat, die an dem Werkzeughauptkörper (2C, 2D) vorgesehen sind, sodass die Werkzeugschneiden (3C, 3D) in der Umfangsrichtung des Werkzeughauptkörpers (2C, 2D) angeordnet sind und eine Schneidenspitze (3Ca, 3Da) jeder der Werkzeugschneiden (3C, 3D) auswärts in der radialen Richtung des Werkzeughauptkörpers (2C, 2D) ausgerichtet ist; eine Werkzeugspindel (11), die sowohl das Schrupparbeitswerkzeug (1A, 1B) als auch das Endarbeitswerkzeug (1C, 1D) drehbar stützt; eine Werkstückspindel (12), die das Werkstück (W) drehbar stützt und relativ zu der Werkzeugspindel (12) verschiebbar ist; ein Werkzeugmagazin (13), das in der Lage ist, das Schrupparbeitswerkzeug (1A, 1B) und das Endarbeitswerkzeug (1C, 1D) unterzubringen; eine Werkzeugaustauscheinheit (14), die dazu gestaltet ist, das Schrupparbeitswerkzeug (1A, 1B) und das Endarbeitswerkzeug (1C, 1D) bezüglich der Werkzeugspindel (11) auszutauschen; eine Schruppbearbeitungssteuereinheit (21), die dazu gestaltet ist, zu steuern, eine Schruppbearbeitung an dem Werkstück (W) durchzuführen, sodass das Schrupparbeitswerkzeug (1A, 1B) um eine Mittellinie (Ct) in einer axialen Richtung des Schrupparbeitswerkzeugs (1A, 1B) gedreht wird, das Werkstück (W) um eine Mittellinie (Cw) in axialer Richtung des Werkstücks (W) gedreht wird und das Schrupparbeitswerkzeug (1A, 1B) relativ zu dem Werkstück (W) entlang der Mittellinie (Cw) in der axialen Richtung des Werkstücks (W) verschoben wird; und eine Endbearbeitungssteuereinheit (22), die dazu gestaltet ist, zu steuern, eine Endbearbeitung an dem Werkstück (W) durchzuführen, sodass das Endarbeitswerkzeug (1C, 1D) um eine Mittellinie (Ct) in einer axialen Richtung des Endarbeitswerkzeugs (1C, 1D) gedreht wird, das Werkstück (W) um die Mittellinie (Cw) in der axialen Richtung des Werkstücks (W) gedreht wird und das Endarbeitswerkzeug (1C, 1D) relativ zu dem Werkstück (W) entlang der Mittellinie (Cw) in der axialen Richtung des Werkstücks (W) verschoben wird.
Zahnradbearbeitungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei jede der Werkzeugschneiden (3A, 3B) des Schrupparbeitswerkzeugs (1A, 1B) keinen Freiwinkel hat; und wobei die Schruppbearbeitungssteuereinheit (21) dazu gestaltet ist, zu steuern, die Schruppbearbeitung an dem Werkstück (W) mit dem Schrupparbeitswerkzeug (1A, 1B) durchzuführen, sodass das Schrupparbeitswerkzeug (1A, 1B) einen Kreuzungswinkel (θ) bezüglich des Werkstücks (W) hat und sich ein Bearbeitungspunkt (Pc) zwischen dem Schrupparbeitswerkzeug (1A, 1B) und dem Werkstück (W) an einer Position befindet, die in einer Umfangsrichtung des Werkstücks (W) versetzt ist.
Zahnradbearbeitungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei jede der Werkzeugschneiden (3A, 3B) des Schrupparbeitswerkzeugs (1A, 1B) einen Freiwinkel hat; und wobei die Schruppbearbeitungssteuereinheit (21) dazu gestaltet ist, zu steuern, die Schruppbearbeitung an dem Werkstück (W) mit dem Schrupparbeitswerkzeug (1A, 1B) durchzuführen, sodass das Schrupparbeitswerkzeug (1A, 1B) einen Kreuzungswinkel (θ) bezüglich des Werkstücks (W) hat und sich ein Bearbeitungspunkt (Pc) zwischen dem Schrupparbeitswerkzeug (1A, 1B) und dem Werkstück (W) an einer Bezugsposition, die in einer Umfangsrichtung des Werkstücks (W) nicht versetzt ist, oder an einer Position befindet, die in der Umfangsrichtung des Werkstücks (W) versetzt ist.
Zahnradbearbeitungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jede der Werkzeugschneiden (3C) des Endarbeitswerkzeugs (1C) austauschbar ist, jede der Werkzeugschneiden (3C) eine Form hat, die auf der fertiggestellten Form der Zahnfläche des Zahnradzahns beruht und einen Freiwinkel hat; und wobei die Endbearbeitungssteuereinheit (22) dazu gestaltet ist, zu steuern, die Endbearbeitung an dem Werkstück (W) durchzuführen, sodass das Endarbeitswerkzeug (1C) einen Kreuzungswinkel (θ) bezüglich des Werkstücks (W) hat und sich ein Bearbeitungspunkt (Pc) zwischen dem Endarbeitswerkzeug (1C) und dem Werkstück (W) an einer Bezugsposition (Pc), die in einer Umfangsrichtung des Werkstücks (W) nicht versetzt ist, oder an einer Position befindet, die in der Umfangsrichtung des Werkstücks (W) versetzt ist.
Zahnradbearbeitungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jede der Werkzeugschneiden (3D) des Endarbeitswerkzeugs (1D) einstückig an dem Werkzeughauptkörper (2D) gebildet ist, jede der Werkzeugschneiden (3D) eine Form hat, die auf der fertiggestellten Form der Zahnfläche des Zahnradzahns beruht und einen Freiwinkel hat; und wobei die Endbearbeitungssteuereinheit (22) dazu gestaltet ist, zu steuern, die Endbearbeitung an dem Werkstück (W) durchzuführen, sodass das Endarbeitswerkzeug (1D) einen Kreuzungswinkel (θ) bezüglich des Werkstücks (W) hat und sich ein Bearbeitungspunkt (Pc) zwischen dem Endarbeitswerkzeug (1D) und dem Werkstück (W) an einer Bezugsposition (Pc), die in einer Umfangsrichtung des Werkstücks (W) nicht versetzt ist, oder an einer Position befindet, die in der Umfangsrichtung des Werkstücks (W) versetzt ist.
Zahnradbearbeitungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die fertiggestellte Form der Zahnfläche des Zahnradzahns eine Evolventenform umfasst; und wobei die Form bei dem Schrupparbeitswerkzeug, die nicht auf der fertiggestellten Form der Zahnfläche des Zahnradzahns beruht, eine Form ist, die die Evolventenform durch Wälzschälen nicht erzeugen kann.
Zahnradbearbeitungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die fertiggestellte Form der Zahnfläche des Zahnradzahns eine Evolventenform umfasst; und wobei die Form bei dem Endarbeitswerkzeug, die auf der fertiggestellten Form der Zahnfläche des Zahnradzahns beruht, eine Form ist, die die Evolventenform durch Wälzschälen erzeugen kann.
Zahnradbearbeitungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jede der Werkzeugschneiden (3A, 3B) des Schrupparbeitswerkzeugs (1A, 1B) einen Drehschneideinsatz umfasst, wobei jede der Werkzeugschneiden (3A, 3B) des Schrupparbeitswerkzeugs (1A, 1B) den Drehschneideinsatz anwendet.
Zahnradbearbeitungsgerät gemäß Anspruch 8, wobei der Drehschneideinsatz bei dem Schrupparbeitswerkzeug (1A, 1B) in einem Rhombus oder einem gleichseitigen Dreieck gebildet ist, um einen gewinkelten Abschnitt zu haben, und wobei der gewinkelte Abschnitt des Drehschneideinsatzes derart gestaltet ist, dass der gewinkelte Abschnitt ein Schneidteil des Drehschneideinsatzes ist.
Zahnradbearbeitungsverfahren zum Erzeugen eines Zahnradzahns an einem Werkstück, wobei das Zahnradbearbeitungsverfahren folgende Schritte aufweist: Durchführen einer Schruppbearbeitung an dem Werkstück (W) durch Drehen eines Schrupparbeitswerkzeugs (1A, 1B) um eine Mittellinie (Ct) in einer axialen Richtung des Schrupparbeitswerkzeugs (1A, 1B), Drehen des Werkstücks (W) um eine Mittellinie (Cw) in einer axialen Richtung des Werkstücks (W) und Verschieben des Schrupparbeitswerkzeugs (1A, 1B) relativ zu dem Werkstück (W) entlang der Mittellinie (Cw) in der axialen Richtung des Werkstücks (W), wobei das Schrupparbeitswerkzeug (1A, 1B) einen zylindrischen Werkzeughauptkörper (2A, 2B) und eine Vielzahl austauschbarer Werkzeugschneiden (3A, 3B) hat, die in einer Form gebildet sind, die nicht auf einer fertiggestellten Form einer Zahnfläche des Zahnradzahns beruht, und an dem Werkzeughauptkörper (2A, 2B) angebracht sind, sodass die Werkzeugschneiden (3A, 3B) in einer Umfangsrichtung des Werkzeughauptkörpers (2A, 2B) angeordnet sind und eine Schneidenspitze (3Aa, 3Ba) jeder der Werkzeugschneiden (3A, 3B) auswärts in einer radialen Richtung des Werkzeughauptkörpers (2A, 2B) ausgerichtet ist; und Durchführen einer Endbearbeitung an dem Werkstück (W), sodass der Zahnradzahn erzeugt wird, durch Drehen eines Endarbeitswerkzeugs (1C, 1D) um eine Mittellinie (Ct) in einer axialen Richtung des Endarbeitswerkzeugs (1C, 1D), Drehen des Werkstücks (W) um die Mittellinie (Cw) in der axialen Richtung des Werkstücks (W) und Verschieben des Endarbeitswerkzeugs (1C, 1D) relativ zu dem Werkstück (W) entlang der Mittellinie (Cw) in der axialen Richtung des Werkstücks (W), nach Austausch des Schrupparbeitswerkzeugs (1A, 1B) mit einem Endarbeitswerkzeug (1C, 1D), wobei das Endarbeitswerkzeug (1C, 1D) einen zylindrischen Werkzeughauptkörper (2C, 2D) und eine Vielzahl Werkzeugschneiden (3C, 3D) hat, die an dem Werkzeughauptkörper (2C, 2D) vorgesehen sind, sodass die Werkzeugschneiden (3C, 3D) in einer Umfangsrichtung des Werkzeughauptkörpers (2C, 2D) angeordnet sind und eine Schneidenspitze (3Ca, 3Da) jeder der Werkzeugschneiden (3C, 3D) auswärts in der radialen Richtung des Werkzeughauptkörpers (2C, 2D) ausgerichtet ist.