DE112017005223T5

DE112017005223T5 - Zahnradbearbeitungsvorrichtung und Zahnradbearbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE112017005223T5
Application number: DE112017005223.8T
Authority: DE
Inventors: Daichi KANDA; Takaaki Hashimoto; Yuji Sasaki; Yoshihiko Yamada; Hisashi OTANI; Yoshitaro Osaki
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2016-10-13
Filing date: 2017-10-11
Publication date: 2019-07-11
Also published as: JP2018062056A; US11059115B2; CN109803781B; US20200047268A1; JP7024303B2; CN109803781A

Abstract

Eine Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 erzeugt ein Zahnrad an einem Werkstück W, in dem sie ein Zahnradschneidwerkzeug 42 relativ bezüglich dem Werkstück W entlang der Richtung der Drehachse des Werkstücks W bewegt, während sie das Zahnradschneidwerkzeug 42 und das Werkstück W synchron dreht. Ein Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 oder ein Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 variiert die Drehzahl des Werkstücks oder des Zahnradschneidwerkzeugs 42 und der Werkzeugdrehsteuerungsabschnitt 140 oder der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 synchronisiert die Drehzahl des Zahnradschneidwerkzeugs 42 oder des Werkstücks W mit der Drehzahl des Werkstücks W oder des Zahnradschneidwerkzeugs 42.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zahnradbearbeitungsvorrichtung und ein Zahnradbearbeitungsverfahren.
Stand der Technik
PL 1 zeigt eine Technik zum Erzeugen eines Zahnrads in einem Werkstück, während das Werkstück und ein Zahnradschneidwerkzeug (Schneideeinrichtung) synchron gedreht werden.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur
PL 1: JP-A-2012-171020
Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
Beim Erzeugen eines Zahnrads in einem Werkstück durch ein Zahnradschneidwerkzeug neigt eine klappernde Vibration dazu, in dem Werkstück aufzutreten, wenn die Drehzahl des Zahnradschneidwerkzeugs erhöht wird, oder eine Schnittmenge erhöht wird. Die klappernde Vibration wird durch den periodischen Kontakt von Spitzen der Schneiden des Zahnradschneidwerkzeugs mit dem Werkstück verstärkt. Im Gegenzug kann die klappernde Vibration reduziert werden, indem die Schnittmenge in dem Werkstück durch das Zahnradschneidwerkzeug reduziert wird. In diesem Fall wird jedoch die Zeit erhöht, die zum Zahnradbearbeiten erforderlich ist, was zu einer Verringerung des Bearbeitungswirkungsgrades führt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zahnradbearbeitungsvorrichtung und ein Zahnradbearbeitungsverfahren bereitzustellen, die sowohl eine Verbesserung von Oberflächeneigenschaften einer bearbeiteten Fläche, die an dem Werkstück ausgebildet wird, als auch eine Verbesserung eines Bearbeitungswirkungsgrades erreichen können.
Lösung der Aufgabe
Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Zahnradbearbeitungsvorrichtung, die eingerichtet ist, ein Zahnrad in einem Werkstück zu erzeugen, indem sie das Zahnradschneidwerkzeug relativ zu dem Werkstück entlang einer Richtung einer Drehachse des Werkstücks bewegt, während sie das Schneidwerkzeug und das Werkstück synchron dreht. Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung umfasst einen Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt, der eingerichtet ist, eine Drehzahl des Werkstücks zu steuern, sowie einen Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt, der eingerichtet ist, die Drehzahl des Zahnradschneidwerkzeugs zu steuern, bei der der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt oder der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt die Drehzahl des Werkstücks oder des Zahnradschneidwerkzeugs variiert, wobei der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt oder der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt die Drehzahl des Zahnradschneidwerkzeugs oder des Werkstücks mit der Drehzahl des Werkstücks oder des Zahnradschneidwerkzeugs synchronisiert.
Das Zahnradbearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Zahnradbearbeitungsverfahren, das eingerichtet ist, ein Zahnrad in einem Werkstück zu erzeugen, indem es ein Zahnradschneidwerkzeug relativ zu dem Werkstück entlang der Richtung der Drehachse des Werkstücks bewegt, während es das Schneidwerkzeug und das Werkstück synchron dreht. Das Zahnradbearbeitungsverfahren umfasst einen Werkstückdrehzahlfestlegungsschritt zum Variieren einer Drehzahl des Werkstücks und einen Werkzeugdrehzahlfestlegungsschritt zum Variieren der Drehzahl des Zahnradschneidwerkzeugs synchron mit einer Variation der Drehzahl des Werkstücks, die durch den Werkstückdrehzahlfestlegungsschritt festgelegt wird.
Gemäß der Zahnradbearbeitungsvorrichtung und dem Zahnradbearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird ein Kontaktzyklus des Zahnradschneidwerkzeugs mit dem Werkstück unregelmäßig, wenn das Zahnrad auf dem Werkstück durch das Zahnradschneidwerkzeug ausgebildet (erzeugt) wird. Entsprechend wird ein Verstärken einer klappernden Vibration, die in dem Werkstück erzeugt wird, verglichen mit einem Fall unterdrückt, in dem die Drehzahlen des Zahnradschneidwerkzeugs und des Werkstücks ohne eine Variation konstant sind. Dementsprechend kann mit der Zahnradbearbeitungsvorrichtung und dem Zahnradbearbeitungsverfahren die Schnittmenge des Zahnradschneidwerkzeugs bezüglich dem Werkstück auf einen großen Wert festgelegt werden, während ein Erzeugen der klappernden Vibration, die in dem Werkstück W erzeugt wird, unterdrückt wird. Dementsprechend werden mit der Zahnradbearbeitungsvorrichtung und dem Zahnradbearbeitungsverfahren sowohl eine Verbesserung von Oberflächeneigenschaften (Oberflächentextur, Oberflächenbeschaffenheit) der bearbeiteten Oberfläche, die an dem Werkstück ausgebildet wird, als auch eine Verbesserung eines Bearbeitungswirkungsgrades erreicht.
Figurenliste

[1] 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Zahnradbearbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[2] 2 ist eine Zeichnung, die ein Zahnradschneidwerkzeug, das an einer drehbaren Hauptspindel fixiert ist, in einem vergrößerten Maßstab zeigt.
[3] 3 ist eine Zeichnung, die Aktionen des Zahnradschneidwerkzeugs und eines Werkstücks beim Durchführen eines Schälvorgangs zeigt.
[4] 4 ist ein Blockdiagramm einer Steuerungsvorrichtung.
[5] 5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Zahnradbearbeitungsvorgang zeigt, der durch die Steuerungsvorrichtung durchgeführt wird.
[6] 6 ist ein Graph, der Variationen einer Drehzahl des Zahnradschneidwerkzeugs und des Werkstücks zeigt.
[7A] 7A ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Drehzahl und einer Stabilitätsgrenzenerhöhungsrate des Werkstücks anzeigt, und ist ein Stabilitätsgrenzlinienkennfeld von fünf Mustern, die erlangt werden, indem eine Drehzahlvariationsrate oder eine Variationsfrequenzrate auf verschiedene Werte festgelegt werden.
[7B] 7B ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Drehzahl und einer Stabilitätsgrenzenerhöhungsrate des Werkstücks anzeigt, und ist ein Stabilitätsgrenzlinienkennfeld von drei Mustern, bei denen die Variationsfrequenzrate auf verschiedene Werte festgelegt ist, während die Drehzahlvariationsrate konstant gehalten wird.
[8] 8 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Drehzahl und der Stabilitätsgrenze des Werkstücks anzeigt, und zeigt einen Vergleich zwischen Fällen, in denen die Drehzahlen des Zahnradschneidwerkzeugs und des Werkstücks variiert und nicht variiert werden.
[9A] 9A ist ein Graph, der eine Variation der Drehzahlen eines Zahnradschneidwerkzeugs und eines Werkstücks gemäß einer ersten Abwandlung zeigt.
[9B] 9B ist ein Graph, der eine Variation der Drehzahlen des Zahnradschneidwerkzeugs und eines Werkstücks gemäß einer zweiten Abwandlung zeigt.
[9C] 9C ist ein Graph, der eine Variation der Drehzahlen des Zahnradschneidwerkzeugs und eines Werkstücks gemäß einer dritten Abwandlung zeigt.
[9D] 9D ist ein Graph, der eine Variation der Drehzahlen des Zahnradschneidwerkzeugs und eines Werkstücks gemäß einer vierten Abwandlung zeigt.
[9E] 9E ist ein Graph, der eine Variation der Drehzahlen eines Zahnradschneidwerkzeugs und eines Werkstücks gemäß einer fünften Abwandlung zeigt.
[10] 10 ist eine Zeichnung, die Aktionen eines Zahnradschneidwerkzeugs und eines Werkstücks beim Durchführen eines Fräsvorgangs gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
< 1. Erste Ausführungsform>
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden Ausführungsformen, bei denen eine Zahnradbearbeitungsvorrichtung und ein Zahnradbearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, einzeln beschrieben. Zunächst wird eine Übersicht einer Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben
(Übersicht einer Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1)
Wie in 1 gezeigt ist, ist die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 ein Bearbeitungszentrum, das Antriebsachsen hat, die drei geradlinige Achsen (X-Achse, Y-Achse und Z-Achse), die senkrecht zueinander sind, sowie zwei Drehachsen (A-Achse und C-Achse) umfassen. Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 umfasst hauptsächlich ein Bett 10, eine Säule 20, einen Schlitten 30, eine drehbare Hauptspindel 40, einen Tisch 50, einen Kipptisch 60, einen Umlauftisch 70, eine Halteeinheit 80 und eine Steuerungsvorrichtung 100.
Das Bett 10 ist an einem Boden angeordnet. Die Säule 20 und ein X-Achsenmotor (nicht gezeigt) sind an einer oberen Fläche des Betts 10 vorgesehen, und wobei die Säule 20 in einer Weise vorgesehen ist, sodass sie in einer X-Achsenrichtung (horizontale Richtung) bewegbar ist, indem sie durch den X-Achsenmotor angetrieben wird. Der Schlitten 30 und ein Y-Achsenmotor 11 (siehe 3) sind an einer Seitenfläche der Säule 20 vorgesehen, und wobei der Schlitten 30 in einer Weise vorgesehen ist, sodass er in einer Y-Achsenrichtung (vertikale Richtung) durch den Y-Achsenmotor 11 bewegbar ist. Die drehbare Hauptspindel 40 ist in einer Weise vorgesehen, sodass sie durch einen Spindelmotor 41 (siehe 3) drehbar ist, der in dem Schlitten 30 untergebracht ist. Ein Zahnradschneidwerkzeug 42 ist an einem distalen Ende der drehbaren Hauptspindel 40 fixiert. Das Zahnradschneidwerkzeug 42 dreht in Verbindung mit einer Drehung der drehbaren Hauptspindel 40.
Unter Bezugnahme auf 2 wird das Zahnradschneidwerkzeug 42 beschrieben. Wie in 2 gezeigt ist, ist das Zahnradschneidwerkzeug 42 ein Schäler, der mit einer Vielzahl von Schneiden 42a an einer Außenumfangsfläche versehen ist. Eine Endfläche von jeder der Schneiden 42a stellt eine Spanfläche dar, die einen Spanwinkel γ hat. Die Spanflächen von jeder der Schneiden 42a können eine konische Gestalt um eine Mittelachse des Zahnradschneidwerkzeugs 42 haben oder können als Flächen ausgebildet sein, die von einer Schneide 42a zu einer Anderen in verschiedene Richtungen zeigen.
Zurück zur 1 wird die Beschreibung fortgesetzt. Der Tisch 50 und ein Z-Achsenmotor 12 (siehe 4) sind an der oberen Fläche des Betts 10 vorgesehen. Der Tisch 50 ist in einer Weise vorgesehen, sodass er in einer Z-Achsenrichtung (horizontale Richtung) durch den Z-Achsenmotor 12 bewegbar ist. Ein Kipptischhalteabschnitt 61, der eingerichtet ist, den Kipptisch 60 zu halten, ist an einer oberen Fläche des Tischs 50 vorgesehen. Der Kipptischhalteabschnitt 61 ist in einer Weise vorgesehen, sodass der Kipptisch 60 um die A-Achse (horizontale Richtung) schwenkbar ist. Ein Tischmotor 62 (siehe 3) ist an einer unteren Fläche des Kipptischs 60 vorgesehen. Der Umlauftisch 70 ist in einer Weise vorgesehen, sodass er durch den Tischmotor 62 um die C-Achse drehbar ist, die senkrecht zu der A-Achse ist. Die Halteeinheit 80 zum Halten eines Werkstücks W ist an dem Umlauftisch 70 montiert.
Die Steuerungsvorrichtung ist eingerichtet, eine Drehzahl V1 des Werksstücks W, eine Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 sowie einen Vorschub V4 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 in einer Richtung der Drehachse (Z-Achsenrichtung) bezüglich des Werkstücks W zu steuern. Es ist zu beachten, dass obwohl der Fall, in dem der Tisch 50 eingerichtet ist, um in der Z-Achsenrichtung bewegbar zu sein, beispielhaft zur Beschreibung in dieser Ausführungsform beschrieben ist, auch eine Konfiguration anwendbar ist, bei der die Säule 20 anstatt des Tischs 50 in der Z-Achsenrichtung bewegbar ist.
Nun erzeugt die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1, wie in 3 gezeigt ist, ein Zahnrad in dem Werkstück W durch einen Schälvorgang. Genauer gesagt, bei der Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 ist die C-Achse, die eine Drehachse des Werkstücks W ist, bezüglich einer Drehachse O des Zahnradschneidwerkzeugs 42 geneigt, indem der Kipptisch 60 um die A-Achse geschwenkt wird. Es ist zu beachten, dass ein Neigungswinkel der Drehachse O des Zahnradschneidwerkzeugs 42 bezüglich der Drehachse des Werkstücks W als ein Schnittwinkel δ bezeichnet wird. Außerdem erzeugt die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 das Zahnrad an den Werkstücken, indem sie das Zahnradschneidwerkzeug 42 in Richtung der Mittelachse des Werkstücks W vorschiebt (relativ bewegt), während sie das Werkstück W und das Zahnradschneidwerkzeug 42 synchron dreht.
Bei dem Schälvorgang werden die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 und die Drehzahl V1 des Werkstücks W basierend auf dem Schnittwinkel δ und einer Schnittgeschwindigkeit V3 bestimmt. Die Schnittgeschwindigkeit V3 und der Vorschub V4 werden basierend auf einer Prozesszeit (Zykluszeit), die zum Zahnradbearbeiten erforderlich ist, Spezifikationen des Zahnradschneidwerkzeugs 42, einem Werkstoff des Werkstücks W sowie einem Schrägungswinkel des Zahnrads, das an dem Werkstück W ausgebildet wird, und dergleichen festgelegt. Anders gesagt, die Schnittgeschwindigkeit V3 und der Vorschub V4 werden auf eine optimale Geschwindigkeit festgelegt, unter Beachtung des Bearbeitungswirkungsgrades beim Durchführen des Zahnradbearbeitens und einer Werkzeugstandzeit oder dergleichen des Zahnradschneidwerkzeugs 42. Der Schälvorgang neigt dazu, dass je schneller die Schnittgeschwindigkeit V3 und der Vorschub V4 festgelegt werden, desto weiter der Bearbeitungswirkungsgrad verbessert wird, während die Qualität, wie etwa Oberflächeneigenschaften, geringer wird.
In diesem Zusammenhang ist bei der Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 die Drehzahl V1 des Werkstücks W, die basierend auf der optimalen Schnittgeschwindigkeit V3 und einem Schnittwinkel δ bestimmt wird, eine Bezugsdrehzahl Nw. Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 führt das Zahnradbearbeiten durch, während sie die Drehzahl V1 des Werkstücks W bezüglich der Bezugsdrehzahl Nw variiert. Bei diesem Bearbeiten variiert die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, um mit der Drehzahl V1 des Werkstücks W während des Zahnradbearbeitens synchron zu sein.
Zusätzlich entspricht bei der Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 der Vorschub V4 des Werkstücks W, der basierend auf der optimalen Schnittgeschwindigkeit V3 und einem Schnittwinkel δ bestimmt wird, einem Bezugsvorschub Fw. Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 variiert dann den Vorschub V4, um mit der Drehzahl V1 des Werkstücks W bezüglich des Bezugsvorschubs Fw synchron zu sein.
(Steuerungsvorrichtung 100)
Als Nächstes wird die Steuerungsvorrichtung 100 im Einzelnen unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Die Steuerungsvorrichtung 100 umfasst einen Bezugsdrehzahlfestlegungsabschnitt 110, einen Bezugsvorschubfestlegungsabschnitt 120, einen Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130, einen Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140, einen Vorschubsteuerungsabschnitt 150 sowie einen Erhöhungs-/Verringerungsratenfestlegungsabschnitt 160.
Der Bezugsdrehzahlfestlegungsabschnitt 110 legt die Bezugsdrehzahl Nw fest, die basierend auf der Schnittgeschwindigkeit V3, und dem Schnittwinkel δ bestimmt wird. Der Bezugsvorschubfestlegungsabschnitt 120 legt den Bezugsvorschub Fw fest, der basierend auf der Schnittgeschwindigkeit V3 und dem Schnittwinkel δ bestimmt wird.
Der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 treibt den Tischmotor 62 an und steuert diesen, und variiert die Drehzahl V1 des Werkstücks W. Der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 treibt den Spindelmotor 41 an und steuert diesen, um die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 zu variieren, und synchronisiert gleichzeitig die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 mit der Drehzahl V1 des Werkzeugs W. Der Vorschubsteuerungsabschnitt 150 treibt den Y-Achsenmotor 11 und den Z-Achsenmotor 12 an und steuert diese, und stellt einen relativen Abstand zwischen dem Zahnradschneidwerkzeug 42 und dem Werkstück W ein, wenn er den Vorschub V4 variiert, um eine Synchronisation des Vorschubs V4 und der Drehzahl des Werkstücks W zu erreichen.
Der Erhöhungs-/Verringerungsratenfestlegungsabschnitt 160 legt eine Drehzahlerhöhungs-/-verringerungsrate und eine Frequenzerhöhungs-/- verringerungsrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W fest. Die Drehzahlerhöhungs-/-verringerungsrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W wird auf eine Erhöhungs-/Verringerungsrate festgelegt, die ein Erzeugen einer klappernden Vibration oder dergleichen des Werkstücks W unterdrücken kann. Die Frequenzerhöhungs-/-verringerungsrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W wird dann festgelegt, basierend auf einer Eigenfrequenz des Werkstücks W, die durch eine Simulation erlangt wird, basierend auf der Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, der Drehzahl V1 des Werkstücks W, einer Schnittkraft für das Werkstück W oder dergleichen, oder durch eine Messung, die durch ein Schlagen oder dergleichen erlangt wird.
(Zahnradbearbeitungsvorgang)
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 und 6 der Zahnradbearbeitungsvorgang beschrieben, der durch die Steuerungsvorrichtung 100 ausgeführt wird. Es ist zu beachten, dass die Bezugsdrehzahl Nw an dem Bezugsdrehzahlfestlegungsabschnitt 110 festgelegt bzw. der Bezugsvorschub Fw an dem Bezugsvorschubfestlegungsabschnitt 120 zum Ausführen des Zahnradbearbeitungsvorgangs festgelegt wird. Auch werden die Drehzahlerhöhungs-/- verringerungsrate und die Frequenzerhöhungs-/-verringerungsrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W an dem Erhöhungs-/Verringerungsratenfestlegungsabschnitt 160 festgelegt.
Zunächst wird, wie in 5 gezeigt ist, bei dem Zahnradbearbeitungsvorgang die Drehzahl V1 des Werkstücks W unter der Steuerung des Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitts 130 festgelegt (S1: Werkstückdrehzahlfestlegungsschritt). Genauer gesagt, der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 erhöht und verringert die Drehzahl V1 des Werkstücks W wiederholt mit regelmäßigen Zyklen, basierend auf der Bezugsdrehzahl Nw und Werten der Drehzahlerhöhungs-/-verringerungsrate und der Frequenzerhöhungs-/-verringerungsrate, wie durch eine dicke Linie in 6 gezeigt ist.
Es ist zu beachten, dass ein oberer Drehzahlwert und ein unterer Drehzahlwert der Drehzahl V1 des Werkstücks W einem Wert entsprechen, der erlangt wird, indem die Bezugsdrehzahl Nw mit der Drehzahlerhöhungs-/- verringerungsrate multipliziert wird. Beispielsweise, wenn die Bezugsdrehzahl Nw auf 1000 min^-1 festgelegt wird und die Drehzahlerhöhungs-/-verringerungsrate auf ± 15% festgelegt wird, ist der obere Drehzahlwert 1150 min^-1 und der untere Drehzahlwert ist 850 min^-1. Die Drehzahl V1 des Werkstücks W variiert dann zyklisch in entsprechenden Variationszyklen zwischen der Drehzahl, die gleich wie oder niedriger als der obere Drehzahlwert ist, und der Drehzahl, die gleich wie oder größer als der untere Drehzahlwert ist. Anders gesagt, die Drehzahl V1 des Werkstücks W hat eine Drehzahlvariationsbreite von mindestens 300 min^-1, wobei sie sich mindestens innerhalb eines Bereichs von 850 min^-1 bis 1150 min^-1 zyklisch erhöht und verringert. Die Variationsamplitude des in 6 gezeigten Graphen entspricht der Drehzahlvariationsbreite der Drehzahl V1 des Werkstücks W.
Außerdem ist eine Variationsfrequenz der Drehzahl V1 des Werkstücks W ein Wert, der erlangt wird, indem der Wert der Bezugsdrehzahl Nw des Werkstücks W mit dem Wert der Frequenzerhöhungs-/-verringerungsrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W multipliziert wird. Beispielsweise, wenn die Bezugsdrehzahl Nw 1200 min^-1 (20 Hz) ist und die Frequenzerhöhungs-/- verringerungsrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W 5% ist, ist die Variationsfrequenz (Hz) 20 Hz x 5% = 1 Hz.
Nach dem Vorgang von S1 legt der Zahnradbearbeitungsvorgang die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 unter der Steuerung des Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitts 140 fest (S2: Werkzeugdrehzahlfestlegungsvorgang). Genauer gesagt, der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 legt die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 so fest, dass die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 und die Drehzahl V1 des Werkstücks W synchron sind, basierend auf einer Übersetzung zwischen einem Zahnrad, das an dem Werkstück W ausgebildet wird und dem Zahnradschneidwerkzeug 42, der Drehzahl V1 des Werkstücks W, die durch den Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 festgelegt wird, und dergleichen.
Beispielsweise wird angenommen, dass die Bezugsdrehzahl Nw 1000 min^-1 ist, die Drehzahlerhöhungs-/-verringerungsrate ± 15% ist und die Übersetzung zwischen der Anzahl von Zähnen des Zahnrads, das an dem Werkstück W ausgebildet wird, und der Anzahl von Zähnen des Zahnradschneidwerkzeugs 42 3: 1 ist. In diesem Fall variiert der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 in einem Bereich von 2550 min^-1 bis 3450 min^-1 zyklisch. In diesem Fall erhöht und verringert der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 wiederholt, sodass die Variationsfrequenz der Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 1 Hz wird (gleich der Variationsfrequenz der Drehzahl V1 des Werkstücks W wird).
Entsprechend erhöht und verringert sich die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 synchron mit der Drehzahl V1 des Werkstücks W. Das Zahnradschneidwerkzeug 42 führt dann ein kontinuierliches Zahnradbearbeiten an dem Werkstück W durch, während es mit dem Werkstück W kämmt, und eine Zahnflächengestalt an dem Werkzeug W erzeugt.
Im Vorgang von S2 legt der Zahnradbearbeitungsvorgang den Vorschub unter der Steuerung des Vorschubsteuerungsabschnitts 150 fest (S3; Vorschubfestlegungsschritt). Bei dem Vorgang von S3 variiert der Vorschubsteuerungsabschnitt 150 den Vorschub V4 so, dass der Vorschub V4 mit der Variationsfrequenz der Drehzahl V1 des Werkstücks W synchronisiert wird, basierend auf dem Bezugsvorschub Fw und der Variationsfrequenz der Drehzahl V1 des Werkstücks W. Entsprechend erhöht sich und verringert sich der Vorschub V4 wiederholt mit regelmäßigen Zyklen.
Unter Bezugnahme auf 7A und 7B wird eine Beziehung zwischen einer Variation der Drehzahl V1 des Werkstücks W und der klappernden Vibration, die in dem Werkstück W während des Zahnradbearbeitens erzeugt wird, beschreiben. 7A und 7B sind Graphen, die die Beziehung zwischen der Drehzahl V1 (Bezugsdrehzahl Nw) des Werkstücks W und der Erhöhungsrate (der Stabilitätsgrenzenerhöhungsrate) der Schnittmenge durch das Zahnradschneidwerkzeug 42 in einem Fall anzeigt, in dem das Zahnradbearbeiten bei einer vorbestimmten Drehzahlerhöhungs-/-verringerungsrate und bei einer vorbestimmten Variationsfrequenzrate durchgeführt wird. In 7A und 7B zeigt eine Abszissenachse die Drehzahl V1 des Werkstücks W (die Bezugsdrehzahl Nw) und eine vertikale Achse zeigt die Stabilitätsgrenzenerhöhungsrate, verglichen mit einem Fall, in dem das Zahnradbearbeiten ohne ein Variieren der Drehzahl V1 in einem Zustand eines Beibehaltens der Bezugsdrehzahl Nw durchgeführt wird. Zusätzlich wird die Stabilitätsgrenzenerhöhungsrate, die in diesem Graphen angezeigt ist, basierend auf der Eigenfrequenz des Werkstücks W erlangt, die aus einer Simulation oder einem Schlagen erlangt wird, basierend auf der Drehzahl des Werkstücks W, der Drehzahl des Zahnradschneidwerkzeugs 42, der Schnittkraft (Widerstand) für das Werkstück W und dergleichen.
Die Graphen gemäß 7A und 7B zeigen, dass, wenn die Schnittmenge (Stabilitätsgrenze) bezüglich dem Werkstück W, das bei einer vorbestimmten Bezugsdrehzahl Nw dreht, auf einen Wert festgelegt wird, der kleiner ist als die Schnittmengen, die durch die Liniengraphen A - H angezeigt sind, ein stabiles Zahnradbearbeiten durchgeführt werden kann, ohne die klappernde Vibration in dem Werkstück W zu verursachen. Auch zeigen die Graphen gemäß 7A und 7B an, dass, je höher die Stabilitätsgrenzenerhöhungsrate ist, desto weiter der Bearbeitungswirkungsgrad verbessert wird.
Die Graphenlinie A, die in 7A gezeigt ist, zeigt die Stabilitätsgrenzenerhöhungsrate an, wenn die Drehzahlerhöhungs-/-verringerungsrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W bezüglich der Bezugsdrehzahl Nw ± 5% ist, und die Variationsfrequenzrate der Drehzahl 20% ist. Die Graphenlinie B zeigt die Stabilitätsgrenzenerhöhungsrate an, wenn die Drehzahlerhöhungs-/-verringerungsrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W bezüglich der Bezugsdrehzahl Nw ± 10% ist, und die Variationsfrequenzrate der Drehzahl V1 10% ist. Die Graphenlinie C zeigt die Stabilitätsgrenzenerhöhungsrate an, wenn die Drehzahlerhöhungs-/- verringerungsrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W bezüglich der Bezugsdrehzahl Nw ± 10% ist, und die Variationsfrequenzrate der Drehzahl V1 20% ist. Die Graphenlinie B und die Graphenlinie C haben eine höhere Stabilitätsgrenzenerhöhungsrate als die Graphenlinie A. Aus diesem Grund, wenn die Drehzahlerhöhungs-/-verringerungsrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W ± 10% ist, wird angenommen, dass die Stabilitätsgrenzenerhöhungsrate höher wird als in einem Fall, in dem die Drehzahlerhöhungs-/-verringerungsrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W ± 5% ist.
Die Graphenlinie D zeigt die Stabilitätsgrenzenerhöhungsrate an, wenn die Drehzahlerhöhungs-/-verringerungsrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W bezüglich der Bezugsdrehzahl Nw ± 15% ist, und die Variationsfrequenzrate der Drehzahl V1 10% ist. Die Graphenlinie E zeigt die Stabilitätsgrenzenerhöhungsrate an, wenn die Drehzahlerhöhungs-/-verringerungsrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W bezüglich der Bezugsdrehzahl Nw ± 15% ist, und die Variationsfrequenzrate der Drehzahl V1 30% ist. Die Graphenlinie D und die Graphenlinie E haben eine höhere Stabilitätsgrenzenerhöhungsrate als die Graphenlinie B und die Graphenlinie C. Aus diesem Grund, wenn die Drehzahlerhöhungs-/- verringerungsrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W ± 15% ist, wird angenommen, dass die Stabilitätsgrenzenerhöhungsrate höher ist als in einem Fall, in dem die Drehzahlerhöhungs-/-verringerungsrate der Drehzahl V1 eines Werkstücks W ± 10% ist.
Die Graphenlinie F, die in 7B gezeigt ist, zeigt die Stabilitätsgrenzenerhöhungsrate an, wenn die Drehzahlerhöhungs-/-verringerungsrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W bezüglich der Bezugsdrehzahl Nw ± 20% ist, und die Variationsfrequenzrate der Drehzahl V1 1% ist. Die Graphenlinie G zeigt die Stabilitätsgrenzenerhöhungsrate an, wenn die Drehzahlerhöhungs-/- verringerungsrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W bezüglich der Bezugsdrehzahl Nw ± 20% ist, und die Variationsfrequenzrate der Drehzahl V1 5% ist. Die Graphenlinie H zeigt die Stabilitätsgrenzenerhöhungsrate an, wenn die Drehzahlerhöhungs-/-verringerungsrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W bezüglich der Bezugsdrehzahl Nw ± 20% ist, und die Variationsfrequenzrate der Drehzahl V1 20% ist.
Die Graphenlinie G und die Graphenlinie H zeigen einen kleineren Bereich der Drehzahl V1 des Werkstücks W, in dem die Stabilitätsgrenzenerhöhungsrate verglichen mit der Graphenlinie F unter Null fällt. Entsprechend wird angenommen, dass, wenn Variationsfrequenzrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W gleich wie oder höher als 5% ist, ein Erzeugen der klappernden Vibration verglichen mit dem Fall unterdrückt wird, in dem die Variationsfrequenzrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W 1% ist.
8 ist ein Graph eines Vergleichs zwischen einem Fall, in dem eine Stabilitätsgrenze eines Falls, in dem das Zahnradbearbeiten durchgeführt wird, ohne die Drehzahl V1 zu variieren, und ein Stabilitätsgrenze eines Falls, in dem die Drehzahlerhöhungs-/-verringerungsrate der Drehzahl V1 auf ± 15% festgelegt wird, und die Variationsfrequenzrate der Drehzahl V1 auf 5% festgelegt ist. Wie in 8 gezeigt ist, wenn die Bezugsdrehzahl 1200 min^-1 ist, kann beispielsweise die Stabilitätsgrenzenerhöhungsrate verdoppelt werden, wenn die Drehzahl V1 des Werkstücks W variiert wird, verglichen mit einem Fall, in dem die Drehzahl V1 nicht variiert wird.
Bei dem Zahnradbearbeiten durch die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 wird die Bezugsdrehzahl Nw, die dem Werkstück W entspricht, an dem Bezugsdrehzahlfestlegungsabschnitt 110, basierend auf der Beziehung zwischen der Drehzahl V1 des Werkstücks W und der Stabilitätsgrenze festgelegt. Der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 erhöht und verringert die Drehzahl V1 des Werkstücks W wiederholt, während der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 synchron mit der Drehzahl V1 des Werkstücks W erhöht und verringert. In diesem Fall muss die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 die Übersetzung zwischen dem Zahnradschneidwerkzeug 42 und dem Werkstück W verglichen mit dem Fall nicht berücksichtigen, in dem die Bezugsdrehzahl Nw des Zahnradschneidwerkzeugs 42 festgelegt wird, und wobei dadurch ein einfacheres Festlegen der Bezugsdrehzahl Nw entsprechend ermöglicht wird.
Auf diese Weise erhöht und verringert der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 die Drehzahl V1 des Werkstücks W wiederholt bei einer hohen Drehzahl, während der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 mit der Drehzahl V1 des Werkstücks W synchronisiert. In diesem Fall kann eine Schnittkraft (Schnittquerschnittsfläche) von jeder der Schneiden 42a (siehe 2) des Zahnradschneidwerkzeugs 42 mit der das Werkstück W geschnitten wird, ungleichmäßig werden. Dementsprechend kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 beim Zahnradbearbeiten ein Verstärken einer sich erneuernden klappernden Vibration, die in dem Werkstück W erzeugt wird, verglichen mit dem Fall unterdrücken, in dem die Drehzahl V1 des Werkstücks W und die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 nicht variiert und konstant gehalten werden. Daher kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 die Schnittmenge (Stabilitätsgrenze) des Zahnradschneidwerkzeugs 42 für das Werkstück W festlegen, während sie die klappernde Vibration unterdrückt, die in dem Werkstück W für das Zahnradbearbeiten des Werkstücks W erzeugt wird. Entsprechend kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 sowohl eine Verbesserung der Oberflächeneigenschaften der bearbeiteten Fläche, die an dem Werkstück W ausgebildet wird, als auch ein Verbessern des Bearbeitungswirkungsgrades erreichen.
Der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 legt die Drehzahlerhöhungs-/-verringerungsrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W fest, um zu erreichen, dass der obere Drehzahlwert der Drehzahl V1 des Werkstücks W 10% oder mehr, vorzugsweise 15% oder mehr erreicht, und der untere Drehzahlwert der Drehzahl V1 des Werkstücks W -10% oder weniger, vorzugsweise -15% oder weniger in den entsprechenden Variationszyklen erreicht. Zusätzlich legt der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 in den jeweiligen Variationszyklen die Variationsfrequenzrate der Drehzahl V1 des Werkstücks W fest, um 5% oder höher zu sein, und erhöht und verringert die Drehzahl V1 des Werkstücks W zwischen der Drehzahl V1, die gleich wie oder niedriger als der obere Drehzahlwert ist, und der Drehzahl V1, die gleich wie oder höher als der untere Drehzahlwert ist. Entsprechend kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 die Stabilitätsgrenze während des Zahnradbearbeitens des Werkstücks W wirksam erhöhen.
Wenn die Drehzahl V1 des Werkstücks W und die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 in einem Zustand variiert werden, in dem der Vorschub des Zahnradschneidwerkzeugs 42 konstant gehalten wird, wird eine Welle oder dergleichen an der bearbeiteten Fläche erzeugt, die auf dem Werkstück W ausgebildet wird, und daher werden die Oberflächeneigenschaften der bearbeiteten Oberfläche verringert. Im Gegenzug erhöht und verringert der Vorschubsteuerungsabschnitt 150 den Vorschub V4 für den Bezugsvorschub Fw, der durch eine Zykluszeit zum Bearbeiten eines Werkstücks W festgelegt wird. Der Vorschubsteuerungsabschnitt 150 synchronisiert dann den Erhöhungs- und Verringerungszyklus des Vorschubs V4 mit der Variationsfrequenz der Drehzahl V1 des Werkstücks W.
Verglichen mit dem Fall, in dem die Drehzahl V1 des Werkstücks W und die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 erhöht und verringert werden, ohne den Vorschub V4 zu variieren, kann die Zahnfläche, die an dem Werkstück W durch das Zahnradschneidwerkzeugs 42 ausgebildet wird, die Oberflächeneigenschaften der Zahnfläche verbessern. Wenn ein Zahnradbearbeiten durch einen Schälvorgang durchgeführt wird, kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 sowohl ein Verbessern von Oberflächeneigenschaften der bearbeiteten Fläche, die an dem Werkstück W ausgebildet wird, als auch eine Verbesserung eines Bearbeitungswirkungsgrades erreichen.
Es ist zu beachten, dass die Halteeinheit 80, die eingerichtet ist, das Werkstück W zu halten, der Umlauftisch 70 und der Kipptisch 60 eine niedrige Haltesteifigkeit, verglichen mit dem Zahnradschneidwerkzeug 42 haben, und daher die klappernde Vibration dazu neigt, erzeugt zu werden. Hinsichtlich dieses Punkts erhöht und verringert der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 bei der Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 die Drehzahl V1 des Werkstücks W wiederholt. Dann erhöht und verringert der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 synchron mit der Drehzahl V1 des Werkstücks W. Entsprechend kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 das Erzeugen der klappernden Vibration wirksam unterdrücken, die in dem Werkstück W erzeugt wird, während das Zahnradschneidwerkzeug 42 mit hoher Drehzahl gedreht wird.
Auch, wenn ein Werkstück W ein Schrägzahnrad ist, können die Drehzahl V1 des Werkstücks W und die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 durch ein Verlagern in Übereinstimmung mit einer Richtung einer Flankenlinie des Werkstücks W ausgebildet (erzeugt) werden. Dabei wird der Schwankungsbereich (Variationsfrequenz und Drehzahlschwankungsbreite) der Drehzahl V1 des Werkstücks W in Übereinstimmung mit der Richtung einer Flankenlinie eines Schrägzahnrads eingestellt, das dem Werkstück W entspricht.
(Abwandlung der ersten Ausführungsform)
Hier wird eine Abwandlung der ersten Ausführungsform beschrieben. In der ersten Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, in dem der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 die Drehzahl V1 des Werkstücks W wiederholt erhöht und verringert. Demgegenüber kann der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 die Drehzahl V1 des Werkstücks W linear beschleunigen oder verzögern.
Beispielsweise kann der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 die Drehzahl V1 des Werkstücks W mit einer konstanten Beschleunigung beschleunigen, wie in der ersten Abwandlung, die in 9 gezeigt ist. Ähnlich kann der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 die Drehzahl V1 eines Werkstücks mit einer konstanten Verzögerung verzögern, wie in einer zweiten Abwandlung, die in 9B gezeigt ist.
In diesen Fällen berechnet der Bezugsdrehzahlfestlegungsabschnitt 110 die optimale Schnittgeschwindigkeit, basierend auf der Prozesszeit (Zykluszeit), die für ein Zahnradbearbeiten erforderlich ist, den Spezifikationen des Zahnradschneidwerkzeugs 42, dem Werkstoff des Werkstücks W und dem Schrägungswinkel des Zahnrads, das in dem Werkstück W ausgebildet wird, usw. Der Bezugsdrehzahlfestlegungsabschnitt 110 legt die Drehzahl V1 des Werkstücks W, die aus der berechneten Schnittgeschwindigkeit abgeleitet wird, auf die Bezugsdrehzahl Nw fest.
Ferner berechnet der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 den zulässigen Schnittgeschwindigkeitsbereich aus Sicht einer Werkzeugstandzeit und berechnet den oberen Drehzahlgeschwindigkeitswert und den unteren Drehzahlgeschwindigkeitswert, die ein oberer Grenzwert und ein unterer Grenzwert der zulässigen Drehzahl V1 des Werkstücks W sind. Basierend auf dem oberen Grenzdrehzahlwert und dem unteren Grenzdrehzahlwert der Drehzahl V1 und der Prozesszeit legt der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 die Beschleunigung und Verzögerung der Drehzahl V1 und die Drehzahl V1 fest, wenn das Drehzahlbearbeiten begonnen hat und beendet ist, sodass die Drehzahl V1 beim Zahnradbearbeiten den oberen Grenzdrehzahlwert und den unteren Grenzdrehzahlwert nicht übersteigt.
In diesem Fall kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 das Verstärken einer sich erneuernden klappernden Vibration unterdrücken, die in dem Werkstück W während eines Zahnradbearbeitens erzeugt wird. Daher kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 sowohl ein Verbessern von Oberflächeneigenschaften einer bearbeiteten Fläche, die an einem Werkstück W ausgebildet wird, als auch ein Verbessern eines Bearbeitungswirkungsgrades erreichen.
Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 variiert auch die Drehzahl V1 des Werkstücks W bei einer konstanten Beschleunigung oder Verzögerung. In diesem Fall kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 den Synchronisationsfehler zwischen der Drehzahl V1 des Werkstücks W und der Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, verglichen mit dem Fall unterdrücken, in dem die Drehzahl V1 des Werkstücks W variiert wird, während die Beschleunigung oder die Verzögerung geändert wird. Außerdem, weil die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 in der ersten Abwandlung und der zweiten Abwandlung die Drehzahl V1 des Werkstücks W von dem Beginn zu dem Ende des Zahnradbearbeitens variiert, kann die Verstärkung einer sich erneuernden klappernden Vibration wirksam unterdrückt werden.
Zusätzlich kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 in diesem Fall die Drehzahl V1, verglichen mit dem Fall allmählich variieren, indem die Drehzahl V1 des Werkstücks W wiederholt erhöht und verringert wird. Daher kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 den Synchronisationsfehler zwischen der Drehzahl V1 des Werkstücks W und der Drehzahl V2 und dem Vorschub V4 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 unterdrücken. Infolgedessen kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 die Synchronisationssteuerung der Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 durch den Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 und die Synchronisationssteuerung des Vorschubs V4 durch den Vorschubsteuerungsabschnitt 150 vereinfachen.
Ferner beschleunigt der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 die Drehzahl V1 des Werkstücks W mit einer konstanten Beschleunigung, und wenn die Drehzahl V1 den oberen Grenzdrehzahlwert erreicht, kann die Drehzahl V1 konstant gemacht werden, wie in der dritten Abwandlung, die in 9 gezeigt ist. Ähnlich verzögert der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 die Drehzahl V1 des Werkstücks W mit einer konstanten Verzögerung, wie in einer vierten Abwandlung, die in 9D gezeigt ist, und wenn die Drehzahl V1 deren unteren Grenzdrehzahlwert erreicht, kann die Drehzahl V1 konstant gemacht werden.
In diesen Fällen variiert die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 die Drehzahl V1 des Werkstücks W mit einer konstanten Beschleunigung oder Verzögerung, wie die erste Abwandlung und die zweite Abwandlung. Daher kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 den Synchronisationsfehler zwischen der Drehzahl V1 des Werkstücks W und der Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 unterdrücken. Zusätzlich kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 die Drehzahl V1, verglichen mit dem Fall allmählich variieren, indem die Drehzahl V1 des Werkstücks W wiederholt erhöht und verringert wird, sodass die Drehzahl V1 des Werkstücks W und die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 und der Synchronisationsfehler mit dem Vorschub V4 unterdrückt werden können. Daher kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 die Synchronisationssteuerung der Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 durch den Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 und die Synchronisationsteuerung des Vorschubs V4 durch den Vorschubsteuerungsabschnitt 150 vereinfachen.
Zusätzlich hält die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 der dritten Abwandlung und der vierten Abwandlung die Drehzahl V1 konstant, wenn die Drehzahl V1 die Grenzdrehzahl (den oberen Grenzdrehzahlwert oder den unteren Grenzdrehzahlwert) erreicht. Entsprechend wird eine Verringerung einer Werkzeugstandzeit des Zahnradschneidwerkzeugs 42 unterdrückt. Dementsprechend kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 der dritten Abwandlung und der vierten Abwandlung imstande sein, die Drehzahl V1 mit einer optimalen Beschleunigung oder Verzögerung zu variieren, auch wenn die Prozesszeit lang ist. Entsprechend kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 sowohl eine Verbesserung der Oberflächeneigenschaften der bearbeiteten Fläche, die an dem Werkstück W ausgebildet wird, als auch eine Verbesserung des Bearbeitungswirkungsgrades erreichen.
In dem Fall der dritten Abwandlung ist die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 eingerichtet, das Zahnradbearbeiten in einem Zustand durchzuführen, in dem die Drehzahl V1 auf den oberen Grenzdrehzahlwert festgelegt ist, wenn die Drehzahl V1 den oberen Grenzdrehzahlwert erreicht, und somit kann die Zeit reduziert werden, die für das Zahnradbearbeiten erforderlich ist.
Es ist zu beachten, dass bei der Beschreibung der dritten Abwandlung und der vierten Abwandlung der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 die Drehzahl V1 von dem Beginn des Zahnradbearbeitens variiert und die Drehzahl V1 bei einer konstanten Geschwindigkeit hält, wenn die Drehzahl V1 eine Grenzdrehzahl erreicht. Jedoch ist der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 nicht darauf beschränkt. Anders gesagt, der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 kann die Drehzahl V1 bei dem Beginn des Zahnradbearbeitens konstant halten, und kann dann die Drehzahl V1 variieren, nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Entsprechend, wenn beispielsweise die Drehzahl V1 mit einer konstanten Verzögerung, nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, von dem Beginn des Zahnradbearbeitens reduziert wird, kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 eine Erhöhung einer Länge einer Zeitspanne vermeiden, wenn die Drehzahl V1 zu einer niedrigen Drehzahl wird. Daher kann eine Erhöhung einer Zeitdauer unterdrückt werden, die für das Zahnradbearbeiten erforderlich ist.
Alternativ kann der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130, wie in einer fünften Abwandlung, die in 9E gezeigt ist, die Drehzahl V1 mit einer konstanten Verzögerung verzögern, wenn die Drehzahl V1 den oberen Grenzdrehzahlwert erreicht, und kann die Drehzahl V1 mit einer konstanten Beschleunigung beschleunigen, wenn die Drehzahl V1 den unteren Grenzdrehzahlwert erreicht. In diesem Fall, auch in einem Fall, in dem die Drehzahl V1 wiederholt erhöht und verringert wird, kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 den Synchronisationsfehler zwischen der Drehzahl V1 des Werkstücks W und der Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 verglichen mit dem Fall unterdrücken, in dem die Drehzahl V1 des Werkstücks W variiert wird, während die Beschleunigung oder die Verzögerung geändert wird. Außerdem kann in diesem Fall, weil die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 die Drehzahl V1 des Werkstücks W von dem Beginn zu dem Ende des Bearbeitens variiert, die Verstärkung einer sich erneuernden klappernden Vibration wirksam unterdrückt werden.
Bei der Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 in der fünften Abwandlung kann die Drehzahl V1 leicht variiert werden, indem der Variationszyklus der Drehzahl V1 auf einen Variationszyklus erhöht wird, der viel länger ist als in dem Fall eines Zahnradbearbeitungsvorgangs, der in der ersten Ausführungsform beschrieben ist (siehe 6). Außerdem ist die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 in diesem Fall imstande, die Anzahl von Malen eines Umschaltens von einer Beschleunigung zu einer Verzögerung oder von einer Verzögerung zu einer Beschleunigung der Drehzahl V1 reduzieren. Daher kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 den Synchronisationsfehler zwischen der Drehzahl V1 des Werkstücks W und der Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 unterdrücken.
Wie vorstehend beschrieben wurde, variiert bei der Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 von der ersten Abwandlung zu der fünften Abwandlung der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 die Drehzahl V1 des Werkstücks W mindestens zeitweise mit einer konstanten Beschleunigung oder Verzögerung. Im Zusammenhang damit variiert der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 mit einer konstanten Beschleunigung oder Verzögerung synchron mit der Drehzahl V1 des Werkstücks W. Daher kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 die Verstärkung der sich erneuernden klappernden Vibration unterdrücken, die in dem Werkstück W erzeugt wird, während das Zahnradschneidwerkzeug 42 mit einer hohen Drehzahl bei dem Zahnradbearbeiten dreht. Daher werden sowohl eine Verbesserung der Oberflächeneigenschaften einer bearbeiteten Fläche, die an dem Werkstück W ausgebildet ist, als auch eine Verbesserung des Bearbeitungswirkungsgrades erreicht.
Zusätzlich variiert die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 von der ersten Abwandlung zu der fünften Abwandlung die Drehzahl V1 des Werkstücks W bei einer konstanten Beschleunigung oder Verzögerung. Entsprechend können eine Synchronisationssteuerung der Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 durch den Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 und eine Synchronisationssteuerung des Vorschubs V4 durch den Vorschubsteuerungsabschnitt 150 vereinfacht werden. Dementsprechend kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 den Synchronisationsfehler zwischen der Drehzahl V1 eines Werkstücks W und der Drehzahl V2 des Vorschubs V4 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 unterdrücken.
Zusätzlich legt der Bezugsdrehzahlfestlegungsabschnitt 110 die Bezugsdrehzahl Nw basierend auf dem Werkstoff des Werkstücks W und den Spezifikationen des Zahnradschneidwerkzeugs 42 fest, und der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 variiert die Drehzahl des Werkstücks mit einer konstanten Beschleunigung oder Verzögerung unter Bezugnahme auf die Bezugszahl Nw. Entsprechend kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 ein Verringern der Werkzeugstandzeit des Zahnradschneidwerkzeugs 42 unterdrücken.
Zusätzlich erhöht und verringert der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 die Drehzahl V1 des Werkstücks W wiederholt, während der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 mit einer konstanten Beschleunigung oder Verzögerung synchron mit der Drehzahl V1 des Werkstücks W variiert. In diesem Fall muss die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 nicht die Übersetzung zwischen dem Zahnradschneidwerkzeug 42 und dem Werkstück W verglichen mit Fall berücksichtigen, in dem die Bezugsdrehzahl Nw des Zahnradschneidwerkzeugs 42 festgelegt ist, und wobei dadurch ein einfacheres Festlegen der Bezugsdrehzahl Nw entsprechend ermöglicht wird.
<Zweite Ausführungsform>
Unter nachfolgender Bezugnahme auf 10 wird eine zweite Ausführungsform beschrieben. Bei der Beschreibung der ersten Ausführungsform ist das Zahnradschneidwerkzeug 42 ein Schäler und die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 führt ein Zahnradbearbeiten durch den Schälvorgang durch. Im Gegenzug ist das Zahnradschneidwerkzeug 242 in der zweiten Ausführungsform ein Fräser und die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 führt ein Zahnradbearbeiten durch einen Fräsvorgang durch. Es ist zu beachten, dass gleiche Teile wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind und ihre Beschreibung ausgelassen wird.
(Betrieb eines Werkstücks W und eines Zahnradschneidwerkzeugs 242)
Wie in 10 gezeigt ist, ist das Zahnradschneidwerkzeug 242 ein Fräser. Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 umfasst das Zahnradschneidwerkzeug 242 und das Werkstück W, das so angeordnet ist, dass sich die Drehachse O des Zahnradschneidwerkzeugs 242 und die C-Achse, die der Drehachse des Werkstücks W entspricht, schneiden. Es ist zu beachten, dass in 10 das Zahnradschneidwerkzeug 242 und das Werkstück W so angeordnet sind, dass die Drehachse O des Zahnradschneidwerkzeugs 242 und die C-Achse, die der Drehachse des Werkstücks W entspricht, senkrecht zueinander sind.
Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 erzeugt ein Zahnrad an dem Werkstück W durch ein Zuführen (relatives Bewegen) des Zahnradschneidwerkzeugs 42 in Richtung der Z-Achsenrichtung, die eine Mittelachse des Werkstücks W ist, während sie das Werkstück W und das Zahnradschneidwerkzeug 42 individuell beim Zahnradbearbeiten dreht. Dabei variiert die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 die Drehzahl V1 des Werkstücks W unter der Steuerung des Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitts 130 beim Zahnradbearbeiten, und synchronisiert die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 242 mit der Drehzahl V1 des Werkstücks W unter der Steuerung des Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitts 140. Entsprechend kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 die Verstärkung der sich erneuernden klappernden Vibration unterdrücken, die in dem Werkstück W erzeugt wird, während das Zahnradschneidwerkzeug 42 mit einer hohen Drehzahl dreht. Daher werden sowohl eine Verbesserung der Oberflächeneigenschaften einer bearbeiteten Fläche, die an dem Werkstück W ausgebildet ist, als auch eine Verbesserung des Bearbeitungswirkungsgrades erreicht.
<Sonstiges>
Obwohl die vorliegende Erfindung soweit basierend auf den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Abwandlungen können erfolgen, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise wurde in den entsprechenden Ausführungsformen der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 in einem Fall beschrieben, in dem die Drehzahl V1 des Werkstücks W mit einer konstanten Frequenz erhöht und verringert wird. Jedoch muss die Drehzahl V1 nicht notwendigerweise mit einer konstanten Frequenz erhöht und verringert werden, solange wie die Drehzahl V1 des Werkstücks W mindestens wiederholt erhöht und verringert wird. Der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 kann die Variationsfrequenz der Drehzahl V1 des Werkstücks W unregelmäßig ändern. Außerdem passen bei der Beschreibung der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die Frequenzen der Drehzahl V1 des Werkstücks W in den entsprechenden Zyklen einer Variation zu der Variationsfrequenz in den entsprechenden Variationszyklen. Jedoch ist die Konfiguration nicht darauf beschränkt, solange wie die Drehzahl V1 des Werkstücks W bei jeder Variationsfrequenz festgelegt wird, um bei einer Frequenz erhöht und verringert zu werden, die gleich wie oder höher als die Variationsfrequenz ist.
Bei der Beschreibung der entsprechenden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen erhöht und verringert der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 die Drehzahl V1 des Werkstücks W wiederholt, und der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 erhöht und verringert die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 synchron mit der Drehzahl V1 des Werkstücks W. Jedoch ist die Konfiguration nicht darauf beschränkt und kann einen Fall umfassen, in dem der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 wiederholt erhöht und verringert, während der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 die Drehzahl V1 des Werkstücks W synchron mit der Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 erhöht und verringert. Alternativ kann der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 die Variationsfrequenz der Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 unregelmäßig ändern.
Bei der Beschreibung der entsprechenden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen variiert der Vorschubsteuerungsabschnitt 150 den Vorschub V4 so, dass der Vorschub V4 mit der Drehzahl V1 des Werkstücks W synchronisiert wird. Jedoch muss der Vorschubsteuerungsabschnitt 150 den Vorschub V4 nicht notwendigerweise variieren. Anders gesagt, die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 kann die Verstärkung der klappernden Vibration (einer sich erneuernden Art) unterdrücken, die im Werkstück W erzeugt wird, indem sie die Drehzahl V1 des Werkstücks W und die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 variiert, sodass die Drehzahl V1 des Werkstücks W und/oder die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 synchronisiert werden. Auch kann der Vorschubsteuerungsabschnitt 150 den Vorschub V4 unregelmäßig variieren.
Es ist zu beachten, dass die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 ein Bearbeitungszentrum der Seitenart oder ein Bearbeitungszentrum sein kann. Auch kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 eingerichtet sein, um imstande zu sein, einen relativen Winkel zwischen der Drehachse des Werkstücks W und der Drehachse des Zahnradschneidwerkzeugs 42 einzustellen, indem zusätzlich eine Antriebswelle vorgesehen wird, die senkrecht zu einer Drehachse des Werkstücks W und der Drehachse des Zahnradschneidwerkzeugs 42 ist. Zusätzlich kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 mit einer Werkzeugwechselvorrichtung zum Wechseln des Zahnradschneidwerkzeugs 42 in Übereinstimmung mit dem Bearbeitungsvorgang (Grobbearbeitungsvorgang, Endvorgang usw.) versehen sein.
<Vorteilhafte Wirkung>
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung eine Zahnradbearbeitungsvorrichtung, die eingerichtet ist, ein Zahnrad in einem Werkstück W zu erzeugen, indem sie das Zahnradschneidwerkzeug 42, 242 relativ zu dem Werkstück W entlang einer Richtung der Drehachse des Werkstücks W bewegt, während sie das Zahnradschneidwerkzeug 42, 242 und das Werkstück W synchron dreht. Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 umfasst den Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130, der eingerichtet ist, die Drehzahl V1 des Werkstücks W zu steuern, sowie den Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140, der eingerichtet ist, die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 zu steuern.
Der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 oder der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 variiert die Drehzahl V1 des Werkstücks W oder die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242, wobei der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 oder der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 die Drehzahl des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 oder die Drehzahl V1 des Werkstücks W mit der Drehzahl V1 des Werkstücks W oder der Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 synchronisiert.
Gemäß der Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 wird eine Schnittkraft (Schnittquerschnittsfläche) des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 zum Schneiden des Werkstücks W ungleichmäßig beim Erzeugen des Zahnrads an dem Werkstück W durch das Zahnradschneidwerkzeug 42, 242. Entsprechend wird eine Verstärkung einer klappernden Vibration, die in dem Werkstück W erzeugt wird, unterdrückt, verglichen mit einem Fall, in dem die Drehzahl V1 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 und des Werkstücks W konstant sind, ohne Variation. Dementsprechend kann mit der Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 eine Schnittmenge des Zahnradschneidwerkzeugs 42 bezüglich dem Werkstück W auf einen großen Wert festgelegt werden, während ein Erzeugen der klappernden Vibration, die in einem Werkstück W erzeugt wird, unterdrückt wird. Daher kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 sowohl eine Verbesserung von Oberflächeneigenschaften einer bearbeiteten Fläche, die an einem Werkstück W ausgebildet wird, als auch eine Verbesserung des Bearbeitungswirkungsgrades erreichen.
Bei der vorstehend beschriebenen Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 erhöht und verringert der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 oder der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 die Drehzahl V1 des Werkstücks W oder die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 wiederholt. Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 kann die klappernde Vibration unterdrücken, die in dem Werkstück W erzeugt wird. Daher werden sowohl eine Verbesserung der Oberflächeneigenschaften einer bearbeiteten Fläche, die an dem Werkstück W ausgebildet wird, als auch eine Verbesserung des Bearbeitungswirkungsgrades erreicht.
Bei der vorstehend beschriebenen Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 sind die oberen Drehzahlwerte und die unteren Drehzahlwerte der Drehzahl V1 des Werkstücks W und der Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 Werte, die durch ein Multiplizieren der Bezugsdrehzahl Nw, die ein Bearbeitungsbezug des Werkstücks W ist, mit einer vorbestimmten Drehzahlerhöhungs-/- verringerungsrate erlangt werden, und wobei der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 oder der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 die Drehzahl V1 des Werkstücks W oder die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 zwischen der Drehzahl, die gleich wie oder niedriger als der obere Drehzahlwert ist, und der Drehzahl, die gleich wie oder höher als der untere Drehzahlwert ist, erhöht und verringert. Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 unterdrückt die klappernde Vibration wirksam, die in dem Werkstück erzeugt wird. Daher wird eine Verbesserung der Oberflächeneigenschaften einer bearbeiteten Fläche, die an dem Werkstück W ausgebildet ist, erreicht.
Bei der vorstehend beschriebenen Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 wird die Variationsfrequenz, die die Drehzahl V1 des Werkstücks W und die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 wiederholt erhöht und verringert, basierend auf der Bezugsdrehzahl Nw des Werkstücks W oder des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 bestimmt, und wobei der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 oder der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 die Drehzahl V1 des Werkstücks W oder die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 mit einer Frequenz gleich wie oder höher als der Variationsfrequenz variiert. Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 unterdrückt die klappernde Vibration wirksam, die in dem Werkstück W erzeugt wird. Daher wird eine Verbesserung der Oberflächeneigenschaften einer bearbeiteten Fläche, die an dem Werkstück W ausgebildet ist, erreicht.
Bei der vorstehend beschriebenen Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 erhöht und verringert der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 oder der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 die Drehzahl V1 des Werkstücks W oder die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 mit einer konstanten Frequenz. Bei der Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 können eine Steuerung der Drehzahl V1 des Werkstücks W durch den Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 oder eine Steuerung der Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 durch den Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 vereinfacht werden.
Bei der vorstehend beschriebenen Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 erhöht und verringert der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 die Drehzahl V1 des Werkstücks W wiederholt. Außerdem erhöht und verringert der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 synchron mit der Drehzahl V1 des Werkstücks W. Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 ermöglicht ein einfaches Festlegen der Bezugsdrehzahl Nw.
Bei der vorstehend beschriebenen Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 variiert der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 oder der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 die Drehzahl V1 des Werkstücks W oder die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 mit einer konstanten Beschleunigung und Verzögerung mindestens zeitweise.
Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 kann die klappernde Vibration unterdrücken, die in dem Werkstück W erzeugt wird. Daher werden sowohl eine Verbesserung der Oberflächeneigenschaften einer bearbeiteten Fläche, die an dem Werkstück W ausgebildet wird, als auch eine Verbesserung des Bearbeitungswirkungsgrads erreicht. Zusätzlich variiert die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 die Drehzahl V1 des Werkstücks W mit einer konstanten Beschleunigung oder Verzögerung. Entsprechend kann eine Synchronisationssteuerung der Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 durch den Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 vereinfacht werden. Daher kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 einen Synchronisationsfehler zwischen der Drehzahl V1 des Werkstücks W und der Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 unterdrücken.
Bei der vorstehend beschriebenen Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 variiert der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 oder der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 die Drehzahl V1 des Werkstücks W oder die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 mit einer konstanten Beschleunigung oder Verzögerung während eines Zeitraums von dem Beginn zu dem Ende des Zahnradbearbeitens. Weil die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 die Drehzahl V1 des Werkstücks W oder die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 von dem Beginn bis zu dem Ende des Bearbeitens variiert, wird eine Verstärkung einer sich erneuernden klappernden Vibration wirksam unterdrückt.
Bei der vorstehend beschriebenen Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 macht der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 oder der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 die Drehzahl V1 des Werkstücks W oder die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 konstant, wenn die Drehzahl V1 des Werkstücks W oder die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 eine vorbestimmte Grenzdrehzahl erreicht (einen oberen Grenzdrehzahlwert oder einen unteren Grenzdrehzahlwert).
Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 kann ein Verringern der Werkzeugstandzeit unterdrücken, während sie die Drehzahl V1 des Werkstücks W und die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 mit einer optimalen Beschleunigung oder Verzögerung variiert, auch wenn die Prozesszeit lang ist. Entsprechend kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 sowohl eine Verbesserung der Oberflächeneigenschaften der bearbeiteten Fläche, die an dem Werkstück W ausgebildet ist, als auch eine Verbesserung des Bearbeitungswirkungsgrades erreichen.
Bei der vorstehend beschriebenen Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 variiert der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt 130 oder der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 die Drehzahl V1 des Werkstücks W mit einer konstanten Beschleunigung oder Verzögerung bezüglich der Bezugsdrehzahl Nw, die basierend auf dem Werkstoff des Werkstücks W und den Spezifikationen des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 festgelegt wird, während der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt 140 die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 mit einer konstanten Beschleunigung oder Verzögerung synchron mit der Drehzahl V1 des Werkstücks W variiert. Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 ermöglicht ein einfaches Festlegen der Bezugsdrehzahl Nw.
Die vorstehend beschriebene Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 umfasst den Vorschubsteuerungsabschnitt 150, der eingerichtet ist, den Vorschub V4 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 bezüglich dem Werkstück W in der Richtung der Drehachse synchron mit der Frequenz der Drehzahl V1 des variierenden Werkstücks W zu variieren. Die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 ist imstande, die Oberflächeneigenschaften der bearbeiteten Fläche, die an dem Werkstück W ausgebildet ist, verglichen mit einem Fall eines Variierens der Drehzahl V1 des Werkstücks W und der Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42 weiter zu verbessern, und andererseits den Vorschub V4 ohne Variation konstant zu halten.
Bei der vorstehend beschriebenen Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 ist das Zahnradschneidwerkzeug 42 ein Schäler, und wobei die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 eingerichtet ist, einen Schälvorgang für ein Zahnrad an dem Werkstück W durchzuführen, indem sie das Zahnradschneidwerkzeug 42 relativ bezüglich dem Werkstück W entlang der Richtung der Drehachse des Werkstücks W in einem Zustand bewegt, in dem die Drehachse des Werkstücks W bezüglich der Drehachse des Zahnradschneidwerkzeugs 42 geneigt ist. Wenn der Schälvorgang zum Ausbilden eines Zahnrads an dem Werkstück W durchgeführt wird, kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 sowohl ein Verbessern von Oberflächeneigenschaften der bearbeiteten Fläche, die an dem Werkstück W ausgebildet ist, als auch eine Verbesserung eines Bearbeitungswirkungsgrades erreichen.
Bei der vorstehend beschriebenen Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 ist das Zahnradschneidwerkzeug 242 ein Fräser, und wobei die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 eingerichtet ist, einen Fräsvorgang für ein Zahnrad an dem Werkstück W durchzuführen, indem sie das Zahnradschneidwerkzeug 242 relativ bezüglich dem Werkstück W entlang der Richtung der Drehachse des Werkstücks W in einen Zustand bewegt, in dem die Drehachse des Werkstücks W bezüglich der Drehachse des Zahnradschneidwerkzeugs 242 geneigt ist. Wenn der Fräsvorgang zum Ausbilden eines Zahnrades an dem Werkstück W durchgeführt wird, kann die Zahnradbearbeitungsvorrichtung 1 sowohl ein Verbessern von Oberflächeneigenschaften einer bearbeiteten Fläche, die an dem Werkstück W ausgebildet ist, als auch ein Verbessern des Bearbeitungswirkungsgrades erreichen.
Zusätzlich ist das Zahnradbearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ein Zahnradbearbeitungsverfahren zum Erzeugen eines Zahnrades in einem Werkstück W, in dem das Zahnradschneidwerkzeug 42, 242 relativ zu dem Werkstück W entlang der Richtung der Drehachse des Werkstücks W bewegt wird, während das Zahnradschneidwerkzeug 42, 242 und das Werkstück W synchron gedreht werden. Das Zahnradbearbeitungsverfahren umfasst einen Werkstückdrehzahlfestlegungsschritt S1 zum Variieren der Drehzahl V1 des Werkstücks W sowie einen Werkzeugdrehzahlfestlegungsschritt S2, der eingerichtet ist, die Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 synchron mit einer Variation der Drehzahl V1 des Werkstücks W zu variieren, die durch den Werkstückdrehzahlfestlegungsschritt festgelegt wird.
Gemäß dem Zahnradbearbeitungsverfahren wird ein Kontaktzyklus des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 mit dem Werkstück W unregelmäßig, wenn das Zahnrad an dem Werkstück W durch das Zahnradschneidwerkzeug 42, 242 ausgebildet wird. Entsprechend wird eine Verstärkung einer sich erneuernden klappernden Vibration, die in dem Werkstück W erzeugt wird, verglichen mit einem Fall unterdrückt, in dem die Drehzahlen des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 und des Werkstücks W ohne Variation konstant sind. Dementsprechend kann mit dem Zahnradbearbeitungsverfahren eine Schnittmenge des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 bezüglich dem Werkstück W auf einen großen Wert festgelegt werden, während ein Erzeugen der klappernden Vibration unterdrückt wird, die in dem Werkstücks W erzeugt wird. Daher kann das Zahnradbearbeitungsverfahren sowohl eine Verbesserung von Oberflächeneigenschaften einer bearbeiteten Fläche, die an dem Werkstück W ausgebildet ist, als auch eine Verbesserung des Bearbeitungswirkungsgrades erreichen.
Das vorstehend beschriebene Zahnradbearbeitungsverfahren umfasst den Vorschubfestlegungsschritt S3, der eingerichtet ist, den Vorschub V4 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242 bezüglich dem Werkstück W in der Richtung der Drehachse synchron mit der Frequenz der Drehzahl V1 des variierenden Werkstücks W zu variieren. Das Zahnradbearbeitungsverfahren ist imstande, die Oberflächeneigenschaften der bearbeiteten Oberfläche, die an dem Werkstück W ausgebildet wird, verglichen mit einem Fall eines Variierens der Drehzahl V1 des Werkstücks W und der Drehzahl V2 des Zahnradschneidwerkzeugs 42, 242, zu verbessern und andererseits den Vorschub V4 ohne Variation konstant zu halten.
Bezugszeichenliste
1: Zahnradbearbeitungsvorrichtung, 42: Zahnradschneidwerkzeug, 130: Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt, 140: Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt, 150: Vorschubsteuerungsabschnitt, Nw: Bezugsdrehzahl, W: Werkstück, S1: Werkstückdrehzahlfestlegungsschritt, S2: Werkzeugdrehzahlfestlegungsschritt, S3: Vorschubfestlegungsschritt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012171020 A [0003]

Claims

Zahnradbearbeitungsvorrichtung, die eingerichtet ist, ein Zahnrad in einem Werkstück zu erzeugen, indem sie ein Zahnradschneidwerkzeug relativ zu dem Werkstück entlang einer Richtung einer Drehachse des Werkstücks bewegt, während sie das Schneidwerkzeug und das Werkstück synchron dreht, wobei die Zahnradbearbeitungsvorrichtung Folgendes aufweist: einen Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt, der eingerichtet ist, eine Drehzahl des Werkstücks zu steuern, und einen Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt, der eingerichtet ist, die Drehzahl des Zahnradschneidwerkzeugs zu steuern, wobei der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt oder der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt die Drehzahl des Werkstücks oder des Zahnradschneidwerkzeugs variiert, und der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt oder der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt die Drehzahl des Zahnradschneidwerkzeugs oder des Werkstücks mit der Drehzahl des Werkstücks oder des Zahnradschneidwerkzeugs synchronisiert.
Zahnradbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt oder der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt die Drehzahl des Werkstücks oder des Zahnradschneidwerkzeugs wiederholt erhöht und verringert.
Zahnradbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein oberer Drehzahlwert und ein unterer Drehzahlwert der Drehzahl des Werkstücks oder des Zahnradschneidwerkstücks Werte sind, die erlangt werden, in dem eine Bezugsdrehzahl des Werkstücks oder des Zahnradschneidwerkzeugs, die ein Bezug zum Bearbeiten des Werkstücks ist, mit einer vorbestimmten Drehzahlerhöhungs-/- verringerungsrate multipliziert wird, und der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt oder der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt die Drehzahl des Werkstücks oder des Zahnradschneidwerkzeugs wiederholt zwischen der Drehzahl, die gleich wie oder niedriger als der obere Drehzahlwert ist, und der Drehzahl, die gleich wie oder höher als der untere Drehzahlwert ist, erhöht und verringert.
Zahnradbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine Variationsfrequenz zum Erhöhen und Verringern der Drehzahl des Werkstücks oder des Zahnradschneidwerkzeugs basierend auf der Bezugsdrehzahl des Werkstücks und des Zahnradschneidwerkzeugs wiederholt bestimmt wird, und der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt oder der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt die Drehzahl des Werkstücks oder des Zahnradschneidwerkzeugs mit einer Frequenz variiert, die gleich wie oder höher als die Variationsfrequenz ist.
Zahnradbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt oder der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt die Drehzahl des Werkstücks oder des Zahnradschneidwerkzeugs mit einer kontanten Frequenz erhöht und verringert.
Zahnradbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt die Drehzahl des Werkstücks wiederholt erhöht und verringert, und der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt die Drehzahl des Zahnradschneidwerkzeugs wiederholt synchron mit der Drehzahl des Werkstücks erhöht und verringert.
Zahnradbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt oder der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt die Drehzahl des Werkstücks oder des Zahnradschneidwerkzeugs mit einer konstanten Beschleunigung oder Verzögerung mindestens zeitweise variiert.
Zahnradbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt und der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt die Drehzahl des Werkstücks oder die Drehzahl des Zahnradschneidwerkzeugs mit einer konstanten Beschleunigung oder Verzögerung während eines Zeitraums von einem Beginn zu einem Ende einer Zahnradbearbeitung variiert.
Zahnradbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt oder der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt die Drehzahl des Werkstücks oder des Zahnradschneidwerkzeugs konstant hält, wenn die Drehzahl des Werkstücks oder des Zahnradschneidwerkzeugs eine vorbestimmte Grenzdrehzahl erreicht.
Zahnradbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Werkstückdrehzahlsteuerungsabschnitt die Drehzahl des Werkstücks mit einer konstanten Beschleunigung oder Verzögerung bezüglich einer Bezugsdrehzahl variiert, die basierend auf einem Werkstoff des Werkstücks und Spezifikationen des Zahnradschneidwerkzeugs festgelegt ist, und der Werkzeugdrehzahlsteuerungsabschnitt die Drehzahl des Zahnradschneidwerkzeugs mit einer konstanten Beschleunigung oder Verzögerung synchron mit der Drehzahl des Werkstücks variiert.
Zahnradbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Zahnradbearbeitungsvorrichtung einen Vorschubsteuerungsabschnitt aufweist, der eingerichtet ist, einen Vorschub eines Zahnradschneidwerkzeugs bezüglich des Werkstücks in der Richtung der Drehachse synchron mit einer variierenden Drehzahl des Werkstücks zu variieren.
Zahnradbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Zahnradschneidwerkzeug ein Schäler ist, und die Zahnradbearbeitungsvorrichtung eingerichtet ist, einen Schälvorgang für ein Zahnrad an dem Werkstück durchzuführen, indem das Zahnradschneidwerkzeug relativ bezüglich dem Werkstück entlang der Richtung der Drehachse des Werkstücks bewegt wird, wobei die Drehachse des Werkstücks bezüglich der Drehachse des Zahnradschneidwerkzeugs geneigt ist.
Zahnradbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Zahnradschneidwerkzeug ein Fräser ist, und die Zahnradbearbeitungsvorrichtung eingerichtet ist, einen Fräsvorgang für ein Zahnrad an dem Werkstück durchzuführen, indem das Zahnradschneidwerkzeug relativ bezüglich dem Werkstück entlang der Richtung der Drehachse des Werkstücks bewegt wird, wobei die Drehachse des Werkstücks bezüglich der Drehachse des Zahnradschneidwerkzeugs geneigt ist.
Zahnradbearbeitungsverfahren, das eingerichtet ist, ein Zahnrad in einem Werkstück zu erzeugen, indem ein Zahnradschneidwerkzeug relativ zu dem Werkstück entlang einer Richtung einer Drehachse des Werkstücks bewegt wird, während das Zahnradschneidwerkzeug und das Werkstück synchron gedreht werden, wobei das Zahnradbearbeitungsverfahren Folgendes aufweist: einen Werkstückdrehzahlfestlegungsschritt zum Variieren einer Drehzahl des Werkstücks, und einen Werkzeugdrehzahlfestlegungsschritt zum Variieren der Drehzahl des Zahnradschneidwerkzeugs synchron mit einem Variieren der Drehzahl des Werkstücks, die in dem Werkstückdrehzahlfestlegungsschritt festgelegt wird.
Zahnradbearbeitungsverfahren nach Anspruch 14, mit einem Vorschubfestlegungsschritt zum Variieren eines Vorschubs des Zahnradschneidwerkzeugs bezüglich des Werkstücks in der Richtung der Drehachse, synchron mit einer Frequenz einer variierenden Drehzahl des Werkstücks.