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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug zum Wälzschälen, das durch Wälzschälen ein Zahnrad erzeugt, und ein dieses verwendendes Zahnradherstellungsverfahren.
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Stand der Technik
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Wenn beispielsweise ein Innenzahnrad erzeugt wird, ist es schwierig, eine allgemeine Wälzfräsmaschine zu verwenden, weshalb in der Regel eine Zahnradstoßmaschine verwendet wird. Um ein Innenzahnrad mittels dieser Zahnradstoßmaschine zu erzeugen, wird in der Regel Wälzstoßen durchgeführt. Bei diesem Verfahren wird ein ringförmiges Werkstück in ein Zahnprofil geschnitten, indem ein Stoßrad unter Drehen des Werkstücks und das Stoßrads relativ zueinander in einer Axialrichtung des Werkstücks linear bewegt wird, Verzahnen in Axialrichtung des Werkstücks auf einem Bereich einer Innenfläche des Werkstücks in einer Umfangsrichtung durchgeführt wird und dieser Schritt für alle Bereiche der Innenfläche des Werkstücks in Umfangsrichtung wiederholt wird.
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Um bei derartigem Wälzstoßen alle Bereiche des Werkstücks in Umfangsrichtung zu bearbeiten, wird das Stoßrad in Axialrichtung des Werkstücks in Übereinstimmung mit einer Umfangslänge des Werkstücks mehrfach vor und zurück bewegt (Bearbeitungshub und Rückhub). Folglich muss ein Vorgang durchgeführt werden, der nicht direkt zum Verzahnen beiträgt (Rückhub), wodurch sich die Verarbeitungseffizienz verringert. Angesichts dessen hat in den vergangenen Jahren das Wälzschälen Aufmerksamkeit auf sich gezogen, das keinen Rückwärtsbewegungsvorgang eines Stoßrads oder dergleichen (Rückhub) erfordert und das Schneiden aller Bereiche in Umfangsrichtung der Innenfläche eines ringförmigen Werkstücks in ein Zahnprofil in Axialrichtung in einem Vorwärtsbewegungsvorgang des Stoßrads oder dergleichen (Bearbeitungshub) in Axialrichtung des Werkstücks unter Drehen des Werkstücks und des Stoßrads relativ zueinander einschließt.
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Bei diesem Wälzschälen schneidet das Schneidwerkzeug kontinuierlich alle Bereiche des Werkstücks in Umfangsrichtung. Somit ist eine Last auf die Schneidkanten des Schneidwerkzeugs größer als beim Wälzstoßen, bei dem das Schneiden intermittierend durchgeführt wird. Aus diesem Grund ist die Lebensdauer der Schneidkanten des Schneidwerkzeugs kürzer.
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Hier, in dem nachstehenden Patentdokument 1, schließt ein Schneidwerkzeug zum Wälzschälen mit einer Zylinderform eine Mehrzahl von Schneidzähnen in Umfangsrichtung ein, indem Zahnnuten zwischen umlaufend benachbarten Schneidzähnen ausgebildet sind, wobei die Zahnnuten zu einer Spiralform geformt sind, die sich in Axialrichtung dreht. Schneidkantennuten sind jeweils in den Schneidzähnen so ausgebildet, dass die Schneidzähne in Längenrichtung der Zahnnuten in eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilt werden, wodurch die auf die Schneidkanten ausgeübte Last auf jeden Schneidzahn verteilt und die Lebensdauer der Schneidkanten verlängert wird.
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Ferner ist in dem nachstehenden Patentdokument 1 ein Außenumfang des vorstehend beschriebenen Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen so gestaltet, dass er eine verjüngte Form aufweist, wobei ein Außendurchmesser einer ersten axialen Endseite, die eine Schneidkantenseite der Schneidzähne ist, kleiner ist als ein Außendurchmesser einer zweiten axialen Endseite. Auf diese Weise werden eine Zahnhöhe und eine Zahndicke der Schneidzähne auf einer Basisendseite in einer Schneidrichtung größer gestaltet als auf einer Spitzenseite in Schneidrichtung. Somit kann der Schneidbetrag eines Werkstücks weiter auf verschiedene Schneidzähne verteilt werden. Folglich wird die Last auf jeder einzelnen Schneidkante weiter verringert.
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Dokumente des Stands der Technik
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Patentdokument
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Patentdokument 1:
WO 2015/182264 -
Zusammenfassung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösendes Problem
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Bei dem in Patentdokument 1 vorgeschlagenen Schneidwerkzeug zum Wälzschälen gibt es, wenn beispielsweise 42 als eine Anzahl St der Zahnnuten in Umfangsrichtung und 14 als eine Anzahl Sc der Schneidkantennuten in Umfangsrichtung gegeben sind, drei Typen von Formmustern in einer Rotationsrichtung, die eine Zahnspur auf jeder der Mehrzahl von in einer Längsrichtung der Zahnnuten nebeneinander angeordneten Schneidzähnen bilden, und einen Typ von Formmuster in einer Schneidrichtung, der eine Schneidfläche (Schneidkante) auf der Mehrzahl von in einer Längsrichtung der Schneidkantennuten nebeneinander angeordneten Schneidzähnen bildet. Das heißt, wenn bei dem Schneidwerkzeug zum Wälzschälen M:N als ein Verhältnis der Anzahl St an Zahnnuten zu der Anzahl Sc an Schneidkantennuten gegeben ist, ist M die Anzahl an Zahnspurmustern (Typen; wobei M die kleinste natürliche Zahl ist) und N die Anzahl an Schneidflächenmustern (Schneidkantenmustern) (Typen; wobei N die kleinste natürliche Zahl ist). Somit weist das vorstehend beschriebene Schneidwerkzeug zum Wälzschälen drei Typen von Zahnspurmustern, die in Rotationsrichtung in Reihenfolge angeordnet sind, und dasselbe Schneidflächenmuster in Schneidrichtung angeordnet auf.
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Beim Wälzschälen eines Innenzahnrads mittels eines solchen Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen, wie vorstehend beschrieben, führen, wenn ein Wert (L/M), erhalten durch Dividieren einer Anzahl L an Zähnen (der Anzahl an Zahnnuten) des Zahnrads durch die Anzahl M an Zahnspurmustern des Schneidwerkzeugs, einen Rest aufweist (nicht teilbar ist), die Schneidzähne verschiedener Reihen des Schneidwerkzeugs mit dem Zahnspurmuster jeweils eine Bearbeitung für eine einzelne Zahnnut des Zahnrads durch. Und wenn der Wert (L/M), erhalten durch Dividieren der Anzahl L an Zähnen (Anzahl an Zahnnuten) des Zahnrads durch die Anzahl M an Zahnspurmustern des Schneidwerkzeugs, keinen Rest aufweist (teilbar und eine natürliche Zahl ist), führen die Schneidzähne derselben Reihe des Schneidwerkzeugs mit dem Zahnspurmuster immer eine Bearbeitung für eine einzelne Zahnnut des Zahnrads durch.
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Hier sind, wenn der Außenumfang des vorstehend beschriebenen Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen eine verjüngte Form aufweist, die Zahnhöhen (die Höhenpositionen der Zahnköpfe) der Mehrzahl von in Längsrichtung der Zahnnuten nebeneinander angeordneten Schneidzähnen in Axialrichtung auf der ersten Endseite kleiner (niedriger) als auf der zweiten Endseite, steigen mit anderen Worten in Schneidrichtung von einer abwärtigen Seite zu einer aufwärtigen Seite hin allmählich an (werden höher). Ferner sind die Zahnhöhen (die Höhenpositionen der Zahnköpfe) der Mehrzahl von in Längsrichtung der Schneidkantennuten nebeneinander angeordneten Schneidzähnen ebenso in Axialrichtung auf der ersten Endseite kleiner (niedriger) als auf der zweiten Endseite, steigen mit anderen Worten in Rotationsrichtung von einer abwärtigen Seite zu einer aufwärtigen Seite hin allmählich an (werden höher).
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Somit variiert, wenn versucht wird, ein Innenzahnrad mit einer natürlichen (teilbaren) Zahl als dem vorstehend beschriebenen Wert (L/M) mittels des vorstehend beschriebenen Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen mit dem Außenumfang, der eine verjüngte Form bildet, wälzzuschälen, die auf die Schneidkante eines einzelnen Schneidzahns des Schneidwerkzeugs ausgeübte Last für jedes Zahnspurmuster, wodurch möglicherweise eine unterschiedliche Abnutzung der Schneidkanten der Schneidzähne pro Zahnspurmuster und infolgedessen eine ungleichmäßige Abnutzung hervorgerufen wird. Dies wird nachstehend anhand einer schematischen Darstellung etwas ausführlicher erläutert.
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Beispielsweise steigen bei einem Schneidwerkzeug zum Wälzschälen mit 3 als der Anzahl M an Zahnspurmustern und 1 als der Anzahl N an Schneidflächenmustern (siehe 4), wenn die Zahnköpfe (Außenumfänge) der angeordneten Schneidzähne A1 bis A3, B1 bis B3 und C1 bis C3 in verjüngten Formen ausgebildet sind, die Zahnhöhen (Höhenpositionen der Zahnköpfe) der in einer Längsrichtung Dc der Schneidkantennuten nebeneinander angeordneten Schneidzähne A1 bis A3, B1 bis B3 und C1 bis C3 in einer Rotationsrichtung Dr von einer abwärtigen Seite zu einer aufwärtigen Seite hin allmählich an (werden höher) (siehe 8), und die Zahnhöhen (Höhenpositionen der Zahnköpfe) der in einer Längsrichtung Dt der Zahnnuten nebeneinander angeordneten Schneidzähne A1 bis A3, B1 bis B3 und C1 bis C3 steigen in einer Schneidrichtung Dg von einer abwärtigen Seite zu einer aufwärtigen Seite hin ebenfalls allmählich an (werden höher) (siehe 9).
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Wenn ein Innenzahnrad mit dem Wert (L/M) mit einem Rest mittels des vorstehend beschriebenen Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen mit einem Außenumfang, der eine verjüngte Form bildet, wie vorstehend beschrieben, wälzgeschält wird, führen die Schneidzähne A1 bis A3, B1 bis B3 und C1 bis C3 verschiedener Reihen des Schneidwerkzeugs mit dem Zahnspurmuster jeweils eine Bearbeitung für eine einzelne Zahnnut des Zahnrads durch (siehe 10), wodurch es ermöglicht wird, die auf die Schneidkanten jedes der Schneidzähne A1 bis A3, B1 bis B3 und C1 bis C3 jedes Zahnspurmusters ausgeübte Last auszugleichen und somit eine Abweichung im Abriebgrad der Schneidkanten der Schneidzähne A1 bis A3, B1 bis B3 und C1 bis C3 für jedes Zahnspurmuster zu unterdrücken.
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Umgekehrt führen, wenn ein Innenzahnrad mit einer natürlichen (teilbaren) Zahl als dem Wert (L/M) wälzgeschält wird, nur die Schneidzähne A1 bis A3, B1 bis B3 und C1 bis C3 derselben Reihe des Schneidwerkzeugs mit dem Zahnspurmuster eine Bearbeitung für eine einzelne Zahnnut des Zahnrads durch (siehe 9), wodurch eine Varianz der auf die Schneidkanten jedes der Schneidzähne A1 bis A3, B1 bis B3 und C1 bis C3 für jedes Zahnspurmuster ausgeübten Last und somit eine ungleichmäßige Abnutzung bei den Schneidzähnen A1 bis A3, B1 bis B3 und C1 bis C3 hervorgerufen wird.
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Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schneidwerkzeug zum Wälzschälen bereitzustellen, das einen Schneidbetrag an jedem Schneidzahn weiter verteilt, um eine auf eine einzelne Schneidkante ausgeübte Last in derselben Weise weiter zu verringern, als wenn ein Außenumfang in einer verjüngten Form ausgebildet ist, und selbst wenn ein Wert (L/M), erhalten durch Dividieren einer Anzahl L an Zähnen (der Anzahl an Zahnnuten) eines in einem Werkstück erzeugten Zahnrads durch eine Anzahl M an Zahnspurmustern, eine natürliche Zahl ist, eine auf die Schneidkanten der Schneidzähne jedes Zahnspurmusters ausgeübte Last ausgleicht, wodurch es ermöglicht wird, eine Abweichung in einem Abriebgrad der Schneidkanten der Schneidzähne jedes Zahnspurmusters zu unterdrücken, und ein Zahnradherstellungsverfahren, bei dem dieses verwendet wird.
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Mittel zum Lösen des Problems
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Ein Schneidwerkzeug zum Wälzschälen gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung zum Lösen der vorstehend beschriebenen Probleme ist ein Schneidwerkzeug zum Wälzschälen, das eine Zylinderform aufweist und dazu gestaltet ist, ein Zahnrad zu erzeugen. Das Schneidwerkzeug zum Wälzschälen schließt eine Mehrzahl von in einer Umfangsrichtung angeordneten Schneidzähnen, eine Zahnnut, die zwischen den umlaufend einander benachbarten Schneidzähnen ausgebildet ist, wobei die Zahnnut eine Spiralform aufweist, die sich in einer Axialrichtung dreht, und eine Schneidkantennut ein, die in jedem der Schneidzähne derart ausgebildet ist, dass der Schneidzahn in einer Längsrichtung der Zahnnuten in eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilt ist und eine Mehrzahl der Schneidzähne in einer Axialrichtung bereitgestellt sind, wobei eine Schneidkante und eine Schneidfläche in Axialrichtung auf jedem der Schneidzähne auf einer Seite davon ausgebildet sind. Die in Längsrichtung der Zahnnuten nebeneinander angeordneten Schneidzähne weisen Zahnhöhen auf, die so festgelegt sind, dass sie in Axialrichtung von einer ersten Seite zu einer zweiten Seite hin ansteigen. Die in einer Längsrichtung der Schneidkantennuten nebeneinander angeordneten Schneidzähne weisen Zahnhöhen auf, die so festgelegt sind, dass sie in einer Rotationsrichtung für jede nach nachstehender Gleichung (1) abgeleitete Anzahl M an Zahnspurmustern (wobei M die kleinste natürliche Zahl von mindestens 2 ist) von einer abwärtigen Seite zu einer aufwärtigen Seite hin stufenweise ansteigen.
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In Gleichung (1) ist St eine Anzahl der Zahnnuten, Sc eine Anzahl der Schneidkantennuten und N eine Anzahl an Mustern (wobei N die kleinste natürliche Zahl ist) auf der Schneidfläche.
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Ferner ist das Schneidwerkzeug zum Wälzschälen gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung dasjenige gemäß dem ersten Gesichtspunkt, wobei ein Außenumfang davon eine Tonnenform aufweist, die so gestaltet ist, dass ein Außendurchmesser eines axialen Mittelabschnitts größer ist als ein Außendurchmesser beider axialen Endseiten.
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Außerdem ist ein Zahnradherstellungsverfahren gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Zahnrads, das eine natürliche Zahl als einen Wert (L/M), erhalten durch Dividieren einer Anzahl L an Zähnen des Zahnrads durch eine Anzahl M an Zahnspurmustern, aufweist, durch Durchführung von Wälzschälen mittels des Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen gemäß dem ersten oder zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung.
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Wirkung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Schneidbetrag weiter auf jeden Schneidzahn verteilt, um eine auf jede Schneidkante ausgeübte Last in derselben Weise weiter zu verringern, als wenn ein Außenumfang in einer verjüngten Form ausgebildet ist, und selbst wenn ein Wert (L/M), erhalten durch Dividieren einer Anzahl L an Zähnen (der Anzahl an Zahnnuten) eines in einem Werkstück erzeugten Zahnrads durch eine Anzahl M an Zahnspurmustern, eine natürliche Zahl ist, wird eine auf die Schneidkanten der Schneidzähne jedes Zahnspurmusters ausgeübte Last vergleichmäßigt, wodurch es ermöglicht wird, eine Abweichung in einem Abriebgrad der Schneidkanten der Schneidzähne jedes Zahnspurmusters zu unterdrücken.
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Figurenliste
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- 1 ist eine allgemeine strukturelle Ansicht einer Wälzschälmaschine, die in einer Hauptausführungsform eines Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
- 2A ist eine allgemeine perspektivische Ansicht des Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen in 1.
- 2B ist eine allgemeine perspektivische Ansicht des Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen in 1.
- 3 ist eine allgemeine Querschnittsansicht des Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen in 1, wobei Merkmale davon zum leichteren Verständnis übertrieben dargestellt sind.
- 4 ist ein schematisches Erläuterungsdiagramm einer Anordnung von Schneidzähnen des Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen.
- 5 ist ein schematisches Erläuterungsdiagramm der Schneidzähne, die bei Betrachtung aus einer Schneidflächenrichtung in einer Längsrichtung von Schneidkantennuten des Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen der Hauptausführungsform nebeneinander angeordnet sind.
- 6 ist ein schematisches Erläuterungsdiagramm der Schneidzähne, die bei Betrachtung aus der Schneidflächenrichtung in einer Längsrichtung von Zahnnuten des Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen der Hauptausführungsform nebeneinander angeordnet sind.
- 7A ist ein Erläuterungsdiagramm eines Zahnradherstellungsverfahrens, bei dem das Schneidwerkzeug zum Wälzschälen aus 1 verwendet wird.
- 7B ist ein Diagramm von Fig. 7A bei Betrachtung von unten.
- 8 ist ein schematisches Erläuterungsdiagramm der Schneidzähne, die in einem Beispiel eines Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen des Stands der Technik bei Betrachtung aus der Schneidflächenrichtung in Längsrichtung der Schneidkantennuten nebeneinander angeordnet sind.
- 9 ist ein schematisches Erläuterungsdiagramm der Schneidzähne, die in dem Beispiel des Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen des Stands der Technik bei Betrachtung aus der Schneidflächenrichtung in Längsrichtung der Zahnnuten nebeneinander angeordnet sind.
- 10 ist ein Erläuterungsdiagramm eines Vorgangs, bei dem ein Zahnrad mittels des Beispiels des Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen des Stands der Technik hergestellt wird.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Ausführungsformen eines Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen und eines Zahnradherstellungsverfahrens, bei dem dieses verwendet wird, gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die nächstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
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Hauptausführungsform
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Eine Hauptausführungsform eines Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen und eines Zahnradherstellungsverfahrens, bei dem dieses verwendet wird, gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf 1 bis 7B beschrieben.
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1 veranschaulicht einen allgemeinen Aufbau einer Wälzschälmaschine. Ein Ständer 112 wird auf einem Bett 111 so getragen, dass er in einer horizontalen X-Achsen-Richtung beweglich ist. Ein Schlitten 113 wird auf dem Ständer 112 so getragen, dass er in einer vertikalen Z-Achsen-Richtung angehoben und abgesenkt werden kann. Ein Schwenkkopf 114 wird auf dem Schlitten 113 so getragen, dass er um eine horizontale Werkzeugschwenkachse A schwenkbar ist. Ein Gleitkopf 115 wird auf dem Schwenkkopf 114 so getragen, dass er in einer horizontalen Y-Achsen-Richtung beweglich ist. Eine Hauptspindel 116 ist auf dem Gleitkopf 115 bereitgestellt.
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Ein Werkzeugdorn 117 wird auf der Hauptspindel 116 so getragen, dass er um eine Werkzeugrotationsachse B drehbar ist. Ein Schneidwerkzeug zum Wälzschälen 10 mit einer Zylinderform ist abnehmbar an einem unteren Ende des Werkzeugdorns 117 befestigt und kann durch Betätigung der jeweiligen Köpfe 114 bis 116 um die Werkzeugschwenkachse A geschwenkt, in Y-Achsen-Richtung bewegt und um die Werkzeugrotationsachse B gedreht werden.
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Andererseits ist ein Drehtisch 118 an einer Position auf dem Bett 111 vor dem Ständer 112 so bereitgestellt, dass er um eine vertikale Werkstückrotationsachse C drehbar ist. Eine Einspannvorrichtung 119 mit einer Zylinderform ist an einer oberen Oberfläche des Drehtisches 118 befestigt. Ein Werkstück 1, das ein Innenzahnrad ist, ist abnehmbar an einer Innenfläche eines oberen Endes der Einspannvorrichtung 119 befestigt. Dieses Werkstück 1 kann durch Betätigung des Drehtisches 118 um die Werkstückrotationsachse C gedreht werden.
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2A und 2B veranschaulichen ein allgemeines äußeres Erscheinungsbild des Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen 10. In 2A und 2B bezeichnen die Bezugszeichen 11, 12, 13, 14A sowie 14B und 14C einen Schneidzahn, eine Schneidkante, eine Schneidfläche, eine Flanke bzw. einen Zahnkopf.
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Eine Mehrzahl der Schneidzähne 11 sind in einer Umfangsrichtung ausgebildet, wobei eine Mehrzahl von Zahnnuten 15 jeweils zwischen umlaufend benachbarten Schneidzähnen 11 bereitgestellt sind. Diese Zahnnuten 15 weisen eine Spiralform auf, die sich in Axialrichtung dreht. Dann sind Schneidkantennuten 16 so ausgebildet, dass sie in einer Längsrichtung der Zahnnuten 15 jeden der Schneidzähne 11 in eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilen. Somit sind auch in Axialrichtung eine Mehrzahl von Schneidzähnen 11 bereitgestellt, wobei die Schneidkante 12 und die Schneidfläche 13 auf einer Seite in Axialrichtung (der linken unteren Seite in 2B) jedes der Schneidzähne 11 ausgebildet sind.
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3 veranschaulicht einen allgemeinen Querschnitt des Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen 10 in 1, wobei die Merkmale davon zum leichteren Verständnis übertrieben dargestellt sind. Das Schneidwerkzeug zum Wälzschälen 10 weist eine Tonnenform auf, die so gestaltet ist, dass eine Außenumfangsfläche davon in Axialrichtung einen kreisförmigen Bogen bildet, wobei ein Außendurchmesser eines axialen Mittelabschnitts größer ist als ein Außendurchmesser beider axialen Endseiten.
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Bei dem Schneidwerkzeug zum Wälzschälen 10 weisen die in einer Längsrichtung der Zahnnuten 15 nebeneinander angeordneten Schneidzähne 11 Zahnhöhen (Höhenpositionen der Zahnköpfe 14C) auf, die so festgelegt sind, dass sie in Axialrichtung von einer ersten Seite (einer abwärtigen Seite in 3) zu einer zweiten Seite (einer aufwärtigen Seite in 3) hin ansteigen (höher werden), mit anderen Worten in Axialrichtung von der zweiten Seite (der aufwärtigen Seite in 3) zu der ersten Seite (der abwärtigen Seite in 3) hin abnehmen (niedriger werden). Ferner weisen die in einer Längsrichtung der Schneidkantennuten 16 nebeneinander angeordneten Schneidzähne 11 Zahnhöhen auf, die so festgelegt sind, dass sie in einer Rotationsrichtung für jede nach nachstehender Gleichung (1) abgeleitete Anzahl M an Zahnspurmustern (wobei M die kleinste natürliche Zahl von mindestens 2 ist) von einer abwärtigen Seite zu einer aufwärtigen Seite hin stufenweise ansteigen.
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In Gleichung (1) ist St eine Anzahl der Zahnnuten 15, Sc eine Anzahl der Schneidkantennuten 16 und N eine Anzahl an Mustern (wobei N die kleinste natürliche Zahl ist) auf der Schneidfläche 13.
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Dies wird nachstehend anhand einer schematischen Darstellung etwas ausführlicher erläutert.
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4 veranschaulicht schematisch eine Anordnung von Schneidzähnen eines Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen mit 3 als der Anzahl M an Zahnspurmustern und 1 als der Anzahl N an Schneidflächenmustern, 5 veranschaulicht schematisch die bei Betrachtung aus der Schneidflächenrichtung in Längsrichtung der Schneidkantennuten nebeneinander angeordneten Kantenabschnitte, und 6 veranschaulicht schematisch die bei Betrachtung aus der Schneidflächenrichtung in Längsrichtung der Zahnnuten nebeneinander angeordneten Schneidzähne. In diesen 4 bis 6 bezeichnen A1 bis A3, B1 bis B3 und C1 bis C3 die Schneidzähne.
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Wie in 4 und 6 veranschaulicht, weisen die in einer Längsrichtung Dt der Zahnnuten nebeneinander angeordneten Schneidzähne A1 bis A3, B1 bis B3 und C1 bis C3 Zahnhöhen (Höhenpositionen der Zahnköpfe) auf, die so festgelegt sind, dass sie von einer abwärtigen Seite (der abwärtigen Seite in 4) zu einer aufwärtigen Seite (der aufwärtigen Seite in 4) einer Schneidrichtung Dg hin ansteigen (höher werden). Ferner weisen, wie in 4 und 5 veranschaulicht, die in einer Längsrichtung Dc der Schneidkantennuten nebeneinander angeordneten Schneidzähne A1 bis A3, B1 bis B3 und C1 bis C3 Zahnhöhen (Höhenpositionen der Zahnköpfe) auf, die so festgelegt sind, dass sie von einer abwärtigen Seite (der rechten Seite in 4 und 5) zu einer aufwärtigen Seite (der linken Seite in 4 und 5) einer Rotationsrichtung Dr hin jeweils zu dritt stufenweise ansteigen (höher werden).
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Als Nächstes wird ein Verfahren beschrieben zur Herstellung eines Innenzahnrads mit einer natürlichen Zahl als dem Wert (L/M), erhalten durch Dividieren einer Anzahl L an Zähnen (der Anzahl an Zahnnuten) durch eine Anzahl M an Zahnspurmustern (= 3), mittels des vorstehend beschriebenen Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen 10, das mit einem Außenumfang gestaltet ist, der eine Stufenform bildet (stufenweise ansteigt).
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Zuerst wird das Schneidwerkzeug zum Wälzschälen 10 an dem Werkzeugdorn 117 einer Wälzschälmaschine 100 befestigt, das Werkzeug 1, welches das Innenzahnrad bilden soll, wird an der Einspannvorrichtung 119 befestigt, und der Ständer 112, der Schlitten 113, der Schwenkkopf 114 und der Gleitkopf 115 werden angetrieben, um das Schneidwerkzeug zum Wälzschälen 10 in X-Achsen-, Y-Achsen- und Z-Achsen-Richtung zu bewegen, das Schneidwerkzeug zum Wälzschälen 10 unter Bildung eines Axialwinkels Σ in Übereinstimmung mit einem Schrägungswinkel des Werkstücks 1 um die Werkzeugschwenkachse A zu schwenken und das Schneidwerkzeug zum Wälzschälen 10 auf einer Innenseite des Werkstücks 1 anzuordnen.
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Anschließend wird der Ständer 112 angetrieben, um das Schneidwerkzeug zum Wälzschälen 10 in X-Achsen-Richtung (zur linken Seite in 1 hin) zu bewegen, die Hauptspindel 116 wird angetrieben, um das Schneidwerkzeug zum Schneiden 10 um die Werkzeugrotationsachse B zu drehen, und der Drehtisch 118 wird angetrieben, um das Werkstück 1 um die Werkstückrotationsachse C zu drehen.
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Ferner werden der Ständer 112 und der Schlitten 113 angetrieben, um das Schneidwerkzeug zum Wälzschälen 10 in X-Achsen-Richtung um einen Betrag zu bewegen, der einem Zielschneidbetrag entspricht, und anschließend das Schneidwerkzeug zum Wälzschälen 10 in Z-Achsen-Richtung zu bewegen. Dadurch schneidet das Schneidwerkzeug zum Wälzschälen 10 die Innenfläche des Werkstücks 1 in Umfangsrichtung und Axialrichtung so in ein Zahnprofil, dass die gesamte Innenfläche des Werkstücks 1 in das Zahnprofil wälzgeschält wird (siehe 7A und 7B).
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Zu diesem Zeitpunkt wird ein Innenzahnrad mit einer natürlichen (teilbaren) Zahl als dem Wert (L/M), erhalten durch Dividieren der Anzahl an in dem Werkstück 1 erzeugten Zähnen 2 (der Anzahl an Zahnnuten 3) durch M (= 3), hergestellt und somit führt das Schneidwerkzeug zum Wälzschälen 10 für eine einzelne Zahnnut 3 des Werkstücks 1 Wälzschälen nur auf den Schneidzähnen A1 bis A3, B1 bis B3 und C1 bis C3 durch, die in derselben Reihe des Zahnspurmusters angeordnet sind (siehe 6).
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Hier weisen bei dem Schneidwerkzeug zum Wälzschälen 10, wie vorstehend beschrieben, die in Längsrichtung Dc der Schneidkantennuten nebeneinander angeordneten Schneidzähne A1 bis A3, B1 bis B3 und C1 bis C3 Zahnhöhen (Höhenpositionen der Zahnköpfe) auf, die so festgelegt sind, dass sie von der abwärtigen Seite (der rechten Seite in 4 und 5) zur aufwärtigen Seite (der linken Seite in 4 und 5) der Rotationsrichtung Dr hin jeweils zu dritt stufenweise ansteigen (höher werden), und die in Längsrichtung Dt der Zahnnuten nebeneinander angeordneten Schneidzähne A1 bis A3, B1 bis B3 und C1 bis C3 weisen Zahnhöhen (Höhenpositionen der Zahnköpfe) auf, die so festgelegt sind, dass sie von der abwärtigen Seite (der abwärtigen Seite in 4) zur aufwärtigen Seite (der aufwärtigen Seite in 4) der Schneidrichtung Dg hin ansteigen (höher werden).
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Infolgedessen ist die Last, die auf die Schneidkanten jedes der Schneidzähne A1 bis A3, B1 bis B3 und C1 bis C3 jedes der Zahnspurmuster des Schneidwerkzeugs zum Wälzschälen 10 ausgeübt wird, gleichmäßig, wodurch es ermöglicht wird, eine Abweichung im Abriebgrad der Schneidkanten der Schneidzähne A1 bis A3, B1 bis B3 und C1 bis C3 für jedes der Zahnspurmuster zu unterdrücken (siehe 6).
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Somit sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Mehrzahl von Schneidkanten in Axialrichtung bereitgestellt, wodurch es ermöglicht wird, die auf eine einzelne Schneidkante ausgeübte Last zu verteilen und zu verringern. Ferner wird ein Schneidbetrag weiter auf jeden der Schneidzähne A1 bis A3, B1 bis B3 und C1 bis C3 verteilt, um eine auf eine einzelne Schneidkante ausgeübte Last in derselben Weise weiter zu verringern, als wenn der Außenumfang in einer verjüngten Form ausgebildet ist, und selbst wenn der Wert (L/M), erhalten durch Dividieren der Anzahl L an Zähnen (der Anzahl an Zahnnuten) eines in dem Werkstück 1 erzeugten Innenzahnrads durch die Anzahl M an Zahnspurmustern, eine (teilbare) natürliche Zahl ohne Rest ist, wird eine auf die Schneidkanten jedes der Schneidzähne A1 bis A3, B1 bis B3 und C1 bis C3 jedes Zahnspurmusters ausgeübte Last vergleichmäßigt, wodurch es ermöglicht wird, eine Abweichung in einem Abriebgrad der Schneidkanten der Schneidzähne A1 bis A3, B1 bis B3 und C1 bis C3 jedes Zahnspurmusters zu unterdrücken.
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Ferner weist das Schneidwerkzeug zum Wälzschälen 10 eine Tonnenform auf, die so gestaltet ist, dass die Außenumfangsfläche davon in Axialrichtung einen kreisförmigen Bogen bildet, wobei der Außendurchmesser des axialen Mittelabschnitts größer ist als der Außendurchmesser beider axialen Endseiten, wodurch es ermöglicht wird, einen Achskreuzwinkel in Bezug auf das Werkstück 1 zu erhöhen. Dadurch kann eine Gleitgeschwindigkeit des Schneidwerkzeugs 10 relativ zu dem Werkstück 1 erhöht und eine Schneidfähigkeit verbessert werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Das Schneidwerkzeug zum Wälzschälen und das dieses verwendende Zahnradherstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können mit beträchtlichem Nutzen in der Schneidindustrie wie der Zahnradbearbeitung verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Werkstück
- 2
- Zahn
- 3
- Zahnnut
- 10
- Schneidwerkzeug zum Wälzschälen
- 11
- Schneidzahn
- 12
- Schneidkante
- 13
- Schneidfläche
- 14A, 14B
- Flanke
- 14C
- Zahnkopf
- 15
- Zahnnut
- 16
- Schneidkantennut
- 100
- Wälzschälmaschine
- 111
- Bett
- 112
- Ständer
- 113
- Schlitten
- 114
- Schwenkkopf
- 115
- Gleitkopf
- 116
- Hauptspindel
- 117
- Werkzeugdorn
- 118
- Drehtisch
- 119
- Einspannvorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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