JP2002192423A - 両面歯切りされたフェースギアの歯切り加工 - Google Patents

両面歯切りされたフェースギアの歯切り加工

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 両側に歯切りされたフェースギアの製造を大
幅に簡略化するとともにより高い精度を保持する。 【解決手段】 数値制御されるギア研削装置またはホブ
切り装置の工具スピンドル（１４）上に固定された工具
（１３）は、本発明に係る工具ヘッド（１７）の構造形
態に基づいて、その互いに対向する２つの部位（１８，
１９）によって両面歯切りされるフェースギア（１）の
上下の歯（２，３）を同一固定中にかつ第１の歯の研削
に際して形成された研削ウォームとワークピースとの間
の回転同期性を解除することなく、また接触を回避しな
がら加工することに適している。これによって、両方の
ギア歯（２，３）の加工の間にワークピース（１）を固
定しなおす必要性が排除され、その結果全加工時間が大
幅に短縮されるとともにワークピース（１）の再固定に
伴って生じる精度の低下を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、フェースギアを研削
またはホブ切りする方法ならびに装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日の工作機械における近代的なＮＣ技
術によって、フェースギアを継続的な創成法によって最
高の精度で加工することが可能になった。その際の決定
的なステップは、そのため必要とされる形状的に極めて
複雑なウォーム形の工具を所要の精度で製造しなければ
ならないという問題を解決することである。
【０００３】高精度のフェースギアは、アングル歯車構
造が可能となるため特にヘリコプターの伝達装置として
好適であるが、これは斜歯車によっては構成できないか
あるいは極めて高コストにしか構成できない。例えば、
トルク分配によって極めて大きな伝達動力にもかかわら
ず極めて小型の寸法および小さな重量を有する伝達装置
構造が知られている。トルク分配とは、駆動回転トルク
を出力軸に伝達する際に分割し２つまたはそれ以上のギ
ア噛合を介して同一の被動ギアに伝達することを意味す
る。この方式により、所与の出力に対して被動ギアをよ
り小さくかつ軽量に設計することができる。
【０００４】この種のトルク分配を有するギアステージ
の好適な構成方式は、対向する２つのギア歯を周囲部に
備える被動フェースギアである。このギア歯のそれぞれ
にピニオンが噛合してそれぞれ全回転トルクの半分を伝
達する。トルク分配の最適な活用のために特に重要な点
は、トルクの分割が極めて正確に行われることである。
そのため、両方のフェースギアは回転軸に対する角度位
置に関して極めて正確に相互に整合している必要があ
る。
【０００５】この種の二重のフェースギア歯の製造は、
従来極めて困難であり以下の２つの処理によって実施す
る必要があった： １． 第１の歯セットの加工；その後ワークピースを解
放して反転させ再度固定する。 ２． ２番目に加工されるギア歯が最初に加工されたギ
ア歯に対して所与の位置関係をもって加工されるように
既に加工されているギアを工具に対して正確に整合させ
る。
【０００６】この処理は時間のかかるものであるととも
に精度が欠落してしまう危険もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、この種の両側に歯切りされたフェースギアの製造を
大幅に簡略化するとともにより高い精度を保持すること
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の課題は、請求項１
ないし３に記載の特徴によって解決される。
【０００９】本発明は以下の記述においては、両側を歯
切りしたフェースギアの両方のギア歯の研削を数値制御
されたフェースギア研削装置によって行う場合について
説明される。しかしながら、これは数値制御されたフェ
ースギアホビング装置にも有効に適用することができ
る。
【００１０】本発明の方法によれば、対向する２つの側
面にウォーム形工具を一度に使用することを可能にする
よう特殊に形成された工具ヘッドによって、二重に歯切
りされたフェースギアの両方のギア歯を一回の同じ固定
のまま第１のギア歯の研削に際して形成された研削ウォ
ームとワークピースとの間の同期を解除せずに加工す
る。
【００１１】これによって複数の利点が得られる： １． 第２のギア歯を研削するためにワークピースを固
定しなおす必要が無くなり、これによって全加工時間が
大幅に短縮される。 ２． ワークピースおよび固定手段は１つの固定装置の
みに装備すればよい。 ３． 両方の加工されたギア歯は同心性および角度的に
極めて精密に相互に設定され、その結果より高い品質と
付加分散が達成される。 ４． ギア歯を回転角度に従って相互にアラインメント
することによって極めて簡便かつ高精度な制御が達成さ
れ、これによってギア全体の品質をさらに高めることが
できる。
【００１２】本発明に係る方法の別の典型的な利点は、
位相修正された両側のフェースギアの歯を前後して研削
することができ、ここで位相は工具面の形状を変更する
ことによって形成され、両作業の間に工具の形状を変更
するかまたは工具を交換する必要はない。これは両方の
ギア歯の噛合い側および反噛合い側歯面がそれぞれ同じ
工具部分に接触するためであり、既知の方法においては
第１のギア歯と第２のギア歯の加工の間にワークピース
を固定しなおすことによってワークピース面に対応する
工具面が変更される。
【００１３】
【実施例】次に、本発明の実施例につき添付の図１ない
し図４を参照しながら、以下詳細に説明する。
【００１４】図１には、例えばヘリコプターのギアとし
て使用される、二重に歯切りされた被動フェースギア１
の断面が概略的に示されている。両方のギア歯２，３上
に分割されたピニオン４，５を介してそれぞれ駆動回転
トルクの一部が伝達される。ピニオンシャフト８，９の
軸６，７は互いに平行であるか、または所定の傾斜角δ
をもって相互に傾斜することができる。後者の場合フェ
ースギア２，３のうちの少なくとも一方が凹形または凸
形である必要がある。
【００１５】前述したフェースギア歯２，３の正確な接
線アラインメントは、両方のギア歯の歯溝中央がそれぞ
れフェースギア軸と同じ面内の所定の半径上に位置する
か、またはオフセット角εをもって互いに心違いになる
ように実施することができる。
【００１６】図２には、一般的なＮＣ制御されたフェー
スギア研削装置の作業空間が示されている。加工するフ
ェースギア１は、適宜な固定装置１０によってワークピ
ーススピンドル１１上に固定されている。これは加工中
において軸１２周りで回転する。研削ウォーム１３は研
削スピンドル１４上に取り付けられており、これは研削
ヘッド１５上に回転可能に取り付けられるとともにここ
には単に例示的に示されている手段２５を介して研削モ
ータ１６を介して駆動される。フェースギア歯２の加工
中においてワークピース１および研削ウォーム１３は切
削ウォームのスレッド数とフェースギアの歯数の比に従
って互いに同期するよう回転し、他方研削ヘッド１５お
よび従って研削ウォーム１３はＮＣ軸Ｘ，Ｙ，Ｚによっ
て制御され所定のピニオン軸６に沿って移動する。ワー
クピース１を反転させた後、同様な方式でギア歯３が加
工され、この際研削ウォーム１３は所定のピニオン軸７
に沿って移動する。
【００１７】図３には、本発明に従って同一の固定中に
両面フェースギアを研削する装置が示されている。切削
ウォーム１３は切削スピンドル１４上に取り付けられて
おり、これは切削ヘッド１７上に回転可能に取り付けら
れている。ここで、研削ヘッド１７は、研削ウォーム１
３が互いに対向する面１８，１９をもってワークピース
１に衝突することなくそれぞれ両方のフェースギア歯
２，３の一方に噛合し得るよう形成され、これに対応し
て駆動モータ１６が配設されている。切削ヘッド１７
は、ワークピース軸１２に向かって放射状に延在するｘ
方向に突出しており、研削スピンドル１４の取付けおよ
び駆動部分はｚ方向において研削ウォーム１３の直径よ
り細くなっているか、またはギア歯２およびギア歯３の
いずれの加工時においてもワークピース１およびワーク
ピーススピンドル１１と接触することがないように切削
ウォーム１３に対して軸方向にオフセットされる。この
ため、後者の場合スピンドル１４の取り付けおよび駆動
部分は、このスピンドルの軸方向においてウォーム１３
の軸中央に対して少なくともワークピース１の外径の半
分オフセットされる。固定装置１０は軸方向の延長部３
０を備えており、その外径３１はギア歯３の内径と切削
ウォーム１３の外径との差よりも小さいものとなる。延
長部３０の軸方向の長さ３３は、切削ウォーム１３の直
径とワークピース１のワークピースのボス３４のギア歯
３を超えて突出する部分の長さとの差に略相当する。
【００１８】図４には、本発明に従って同一固定中にフ
ェースギア１の両方のギア歯２，３を研削する方法が概
略的に示されている。ここに示された実施例において
は、まずギア歯３が加工される。しかしながら、全く同
じようにギア歯２の加工からはじめることもできる。切
削ウォーム１３の加工サイクルの出発点は、位置２０で
ある。切削ウォームはまず既知の方式で所定のピニオン
軸７に沿って研削するギア歯３に対して軌道２１上を往
復動作し、この際予備加工されたフェースギア歯の許容
切削量に従って徐々に切込まれる。ギア歯３の仕上げ寸
法に到達した後、切削ウォーム１３は切削のために必要
な工具とワークピースの回転の間の同期を解除すること
なく所定の距離２２の分だけ後退し、この所定の距離は
その後接触を回避しながらギア歯２の研削のための開始
位置２４への移動２３を可能にするものである。
【００１９】ギア歯２の研削の開始前に、なおワークピ
ースと同期回転している切削ウォーム１３は相対工具シ
フト角度φ分シフトされる。この角度の大きさは、フェ
ースギア歯の歯数と、切削ウォームのスレッド数と、両
方のフェースギア歯２，３の間の所要の角度ずれε（オ
フセット角度）と、両方のギア歯の間の傾斜角度δすな
わち所要のピニオン軸６，７の平行からのずれに依存す
るものとなる。切削ウォーム１３の工具シフト角度φ分
の回転は、ＮＣ制御によって高い精度で実施され、これ
は前述した入力パラメータに基づいて正確な角度数値を
計算するものである。切削ウォーム１３を工具シフト角
度φ分シフトさせた後、これは再びギア歯３についての
記述と同様に所定のピニオン軸６に平行に往復動作し、
仕上げ寸法に達するまで所定の切削量分ずつ切込まれ
る。切削ウォームが開始位置に戻された後両方のギア歯
２，３の加工が終了する。
【図面の簡単な説明】
【図１】両面フェースギアの軸方向断面図である。
【図２】一般的なフェースギア研削装置の作業空間を示
す構成図である。
【図３】本発明に従って同一固定において両面フェース
ギアを研削する装置を示す構成図である。
【図４】本発明に係る研削方法を示す概略図である。
【図５】フェースギアの歯の一部を示す透視図である。
【符号の説明】
１ ワークピース ２，３ ギア歯 ４，５ 駆動ピニオン ６，７，１２ 軸 ８，９ ピニオンシャフト １０ 固定装置 １１，１４ スピンドル １３ 切削ウォーム １５，１７ 切削ヘッド １６ 切削モータ １８，１９ 面 ２０ 位置 ２１ 軌道 ２２，２３ 距離 ２４ 開始位置 ３０ 延長部 ３１ 外径 ３２ 内径 ３３ 長さ ３４ ワークピースボス

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 両面フェースギアの歯を数値制御された
    フェースギア研削装置またはホビング装置上において連
    続的に研削またはホブ切りする方法であり、まず１つの
    ギア歯（３）を加工した後この第１のギア歯（３）の加
    工に際して形成された工具（１３）とワークピース
    （１）の間の回転同期性を解除することなく工具（１
    ３）をその角度位置および立体的位置についてワークピ
    ース（１）に対してＮＣ装置軸Ｘ，Ｙ，Ｚによって第２
    のギア歯（２）の所定の歯切り位置にアラインメント
    し、その後第２のギア歯（２）を加工することを特徴と
    する方法。
  2. 【請求項２】 第１のギア歯（３）を加工した後工具
    （１３）をその回転角度についてのアラインメントに従
    って第２のギア歯（２）の角度位置まで角度量φ分第１
    のギア歯を加工するために形成されたワークピース回転
    動作との同期によって決定されたその理論所要位置に対
    して回転させるものであり、前記角度量φは 【数１】 φは工具回転角度［°］ εは両方のフェースギア歯（２，３）の基準歯溝間のオ
    フセット角度［°］ ｇは工具のスレッド数 ｚはフェースギア歯（２，３）の歯数 δはピニオン軸（６，７）の平行からの偏移［°］ で示されることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 請求項１または２記載の方法に従って数
    値制御されたギア研削装置またはホブ切り装置上でフェ
    ースギアを連続的に研削またはホブ切りするものであ
    り、ワークピーススピンドル（１１）と、固定装置（１
    ０）によってその上に固定されたワークピース（１）
    と、ならびに数値制御軸ｘ，ｙ，ｚによってワークピー
    ス（１）に対して変位可能であり工具スピンドル（１
    ４）とその上に固定されたウォーム工具（１３）とを有
    する工具ヘッド（１７）とからなり、ここでワークピー
    ス（１）とウォーム工具（１３）の回転はワークピース
    （１）の歯数およびウォーム工具（１３）のスレッド数
    に従って相互に同期し、工具ヘッド（１７）の構成形状
    に基づいてその上に取り付けられた工具（１３）はその
    周囲上の一部分（１８）およびこれに対向する部分（１
    ９）のいずれについてもワークピース（１）と工具ヘッ
    ド（１７）とを接触させることなくワークピース（１）
    の１つのギア歯（３）あるいはこれに対向するギア歯
    （２）に対して加工噛合位置に移動可能であることを特
    徴とする装置。
  4. 【請求項４】 工具ヘッド（１７）はワークピース軸
    （１２）の方向に見て工具（１３）よりも細くなること
    を特徴とする請求項３記載の装置。
  5. 【請求項５】 工具ヘッド（１７）内の工具スピンドル
    （１４）の取付けおよび駆動部分は工具スピンドル軸の
    方向について少なくともワークピース（１）の外径の半
    分に相当する分ウォーム工具（１３）の軸の中央に対し
    てオフセットしていることを特徴とする請求項３または
    ４記載の装置。
  6. 【請求項６】 ワークピース固定装置（１０）はワーク
    ピース軸（１２）の方向に延長部（３０）を備え、その
    外径（３１）はギア歯（２，３）の内径（３２）とウォ
    ーム工具（１３）の外径との間の差よりも小さいことを
    特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の装置。
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