JP2010534142A - 被加工物を機械加工するための工作機械および被加工物を機械加工するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、好ましくは鉛直方向のスピンドル軸線を有した主軸スピンドルユニットと、機械加工工具を収容するために前記スピンドル軸線に対して横方向にスピンドル軸線の隣に配置された機械加工スピンドルユニット、特にホブ切りスピンドルユニットとを備えている被加工物を機械加工するための工作機械であって、 機械加工スピンドルユニットが、第一のガイドにより第一の案内方向、特に鉛直方向（ｚ）に沿って変位可能であり、第二のガイドにより横方向、好ましくは前記第一の案内方向、特に鉛直方向に対して直角（ｘ）またはほぼ直角に変位可能であり、 ホブ切りスピンドルユニットが、主軸スピンドルユニット内にクランプ留めされた被加工物に向かって進むことができ、好ましくは機械加工スピンドルユニット（５）のスピンドル軸線（Ａ）に対して直角になっている旋回軸線（Ｂ）を中心として旋回回転することができ、機械加工工具が任意の数の螺旋状に配置された要素、特に単一のまたは複数の歯付き生成手段を有し、歯を形成する製造方法を実行するように構成されてなる工作機械に関するものである。

Description

本発明は、好ましくは鉛直方向のスピンドル軸線を有した主軸スピンドルユニットと、機械加工工具を取り付けるためのスピンドル軸線に対して横方向にかつスピンドル軸線の隣に配置された機械加工スピンドルユニット（例えばホブ切りスピンドルユニット）とを備えており、被加工物を主軸スピンドルユニットにクランプ留めし、被加工物を機械加工するための工作機械に関するものであり、またこの工作機械によって行われる機械加工方法に関するものである。

歯車を形成する被加工物の機械加工では、インデックス方法と生成方法とがあり両者は相違する。インデックス方法は、機械加工によって得られる被加工物の最終形状が機械加工工具の形状により決まる方法として当業者により理解されており、被加工物の形状はおおよそ機械加工工具の形状の鏡像として得られる。

一方、エクスプレッション生成方法は、機械加工工程によって得られる被加工物の最終形状が、被加工物と機械加工工具との間の相対的移動と機械加工工具の形状とを組み合わせた結果である方法として当業者により理解されている。この生成方法を用いることにより、同一の機械加工工具、同一の機械加工工具を用いて被加工物に対して機械加工工具を適切に移動させることにより、被加工物のさまざまな形状を、得ることができる。一般的に、生成方法を実行する際、機械加工工具と被加工物とを、適切な同期手段の制御の下でそれぞれ対応するスピンドル軸を中心として回転させる。それと同時に、機械加工中、被加工物と機械加工工具との間で並進移動を行うこともある。被加工物を機械加工する間、異なる機械加工工具が用いられる場合もある。例えば、被加工物には、旋削加工、フライス加工、研磨加工、ホーニング仕上げ、シェービング仕上げ、ホブ切りなどが行われることもある。歯車生成方法の具体例としては、ホブ切り、歯車の研磨、歯車のシェービング仕上げ、歯車のホーニング仕上げおよび歯車の圧力式ばり取りが挙げられる。公知の工作機械では、異なる機械加工作業を実行するためにタレットが提供される。このタレットによれば、主軸スピンドルユニット内にクランプ留めされた被加工物を機械加工するためのさまざまな工具を使用することができる。例えば、タレットを備えたこのタイプの工作機械は、ＤＥ １０３ ２５ ４２１ Ｂ４に記載されている。

上述のインデックスタイプの工作機械を用いる際、多くの場合、機械加工により得られた被加工物の形状が所望の形状からずれていることがある。

従来技術におけるこのような問題を鑑み、本発明は、被加工物の非常に正確な機械加工を可能にすることに向けられている。このように機械加工することにより、ピニオン歯車、シリンダ形状の歯車などの歯構造または歯を形成することが可能となる。

本発明の第一の態様によれば、この問題は、下記の特徴を基本的に有するように公知の工作機械を改良することにより解決される。すなわち、機械加工スピンドルユニットが、第一のガイドにより第一の案内方向（特に鉛直方向）に沿って変位可能であり、第二のガイドにより第一の案内方向に対して横方向（好ましくは第一のガイドに対して直角、特に好ましくは鉛直方向に対して直角）に変位可能であり、機械加工スピンドルユニットが、主軸スピンドルユニット内にクランプ留めされた被加工物に向かって進むことができ、横方向（特に主軸スピンドル軸線に対して直角である旋回軸線および／または主軸スピンドル軸線と機械加工スピンドルユニットの回転軸とに対して直角の方向）である旋回軸線を中心として旋回回転させることが可能であり、機械加工工具が、単一のまたは複数の螺旋状に配置された機械加工要素（すなわち歯を形成する製造方法を実行するように構成された任意の数の機械加工要素）を有した手段を備えている。

複数の螺旋状に配置された機械加工要素の場合、これらの機械加工要素は、二つ以上の、すなわち任意の巻数からなり、すなわち複数の巻数を有した生成手段を形成してもよい。

本出願全体にわたって、歯を形成する製造方法を実行するように構成されたフライス加工スピンドルユニット／フライス加工工具を「ホブ切りスピンドルユニット」と呼ぶこととする。さらに、歯を形成する製造方法において実行されるフライス加工方法を「ホブ切り」と呼ぶこととする。

本発明の工作機械では、歯を形成する製造方法を実行するために必要となるすべての動作（被加工物の回転運動以外）は、加工工具の回転運動および並進運動により行われる。

このことにより、工作機械の機械トレーに被加工物を安定に結合することが可能となる。このように処置することにより、被加工物の最終的な形状の正確さの観点から非常に高いプロセス安定性を担保することができる。この改善は、被加工物を不正確に並進運動させてはならない点、被加工物を機械フレームへ非常に安定に結合させる点に基づいたものであり、この改善は、機械加工に用いられる工具の並進運動をさらに高い精度で行い、生じうる不正確さを工具自体の適切な選択によって補償することによって実現される。

本発明の工作機械の機械加工工具は、単一の機械加工要素または複数の機械加工要素を有した生成手段を備えている。この手段は、単一の機械加工要素または複数の機械加工要素を有した手段をフライス加工することによって実現することができる。本発明の好ましい実施形態では、主軸スピンドルユニットのスピンドル軸線は重力方向（鉛直方向）である。

本発明の好ましい実施形態では、主軸スピンドルユニットが回転駆動手段を備えており、機械加工工具は機械加工スピンドルユニットと回転することにより駆動される。主軸スピンドル軸線が鉛直方向である場合、被加工物を主軸スピンドルユニット内に鉛直方向に自立させた状態でクランプ留めしてもよいし、または鉛直方向に吊り下げた状態でクランプ留めしてもよい。

さらに、工作機械は、（フライス加工工具のような）機械加工工具を取り付けるための（フライススピンドルユニットのような）機械加工スピンドルユニットを備えており、フライス加工工具は、主軸スピンドルユニットのスピンドル軸線の隣りに配置されている。この取り付けられた工具を、機械加工スピンドルユニットの回転により駆動することができる。すなわち機械加工スピンドルユニットのスピンドル軸を中心として回転させることができる。

第一のガイドにより、第一の案内方向（機械加工スピンドルユニットを主軸スピンドル軸線のスピンドル軸線に対してほぼ平行）に沿って長手方向に変位させることができる。また、機械加工スピンドルユニットを第一のガイドにより鉛直方向に変位できることが好ましい。さらに、機械加工スピンドルユニットを第二のガイドにより横方向に（好ましくは直角方向、さらに好ましくは鉛直方向に対して直角）に変位させてもよい。所望の機械加工を実行するため、主軸スピンドルユニットの中にクランプ留めされている被加工物に向けて機械加工スピンドルユニットを進めることができるようにしてもよい。

さらに、機械加工スピンドルユニットを横方向に（特に主軸スピンドル軸線に対して直角である旋回軸線および／または主軸スピンドル軸線と機械加工スピンドルユニットの回転軸とに対して直角である旋回軸線を中心として）旋回回転できるようにしてもよい。これにより、クランプ留めされた被加工物に向けてさまざまな角度で機械加工スピンドルユニットを進めることが可能となる。このことにより、複数の加工方法を実行することが可能となる。生成機械加工工具は、単一のまたは複数の螺旋状に配置された機械加工要素、すなわち任意の数の機械加工要素を備えた手段（特に二つまたはそれ以上の数、すなわち任意の数の巻数を有しうるフライス加工工具を備えた手段）として実現される。

上述のように、本発明の好ましい実施形態では、主軸スピンドルユニットのスピンドル軸線は鉛直方向に沿って配置されている。しかしながら、本発明の他の実施形態では、主軸スピンドルユニットは、その機械全体の配置を回転させることによりスピンドル軸線を水平に向けることができるように配置されている。

機械加工工具、すなわち生成手段は、シリンダ形状、凹形状、凸形状またはテーパ形状を有している。歯のピッチは任意に選択可能であり、また、工具長さ方向に変化させてもよい。本発明の技術範囲内で、歯のピッチが工具の長さ方向に沿って変わるような工具使用法も意図されている。機械加工工具、すなわち生成手段には、歯形状またはウォーム形状に配置された成形および非成形の刃先が設けられている。本発明の好ましい実施形態では、切削歯が、シリンダ形状の基体のまわりに螺旋状に設けられる生成手段として提供されている。この切削歯が連続した刃先を形成している。それに加えてまたはそれに代えて、交換可能なインデックス挿入部材のような個々の切削歯が刃先の形成に用いられてもよい。本発明の工作機械による機械加工（例えば対応するフライス加工）では、生成手段および被加工物が生成手段の刃先のピッチに応じてウォーム歯車ように協働するように構成されている。主軸スピンドルユニットの回転が機械加工スピンドルユニットの回転と同期することにより、均一な形状を有する被加工物を製造することができる。機械加工作業（例えばホブ切り加工）により、クランプ留めされている被加工物内に歯車のための歯または歯のギャップが形成される。好ましくは、同期は電子制御により行われる。

好ましくは、機械加工スピンドルユニットを少なくとも一つの任意に指定された旋回位置に位置決めおよび／またはロックすることができる。旋回軸線を中心として機械加工スピンドルユニットを回転させることにより、任意のねじれ角を有するギャップを生成することが可能となる。

機械加工スピンドルユニットの旋回位置に関しては、ロック手段により、特にクランプ留め手段および／またはインデックス回転ロック手段を任意に選択して適切にロックすることができる。

有利には、機械加工中の旋回軸線を中心とした回転によって、生成手段の刃先の上昇を補償することができる。

特に有利には、機械加工スピンドルユニットは、クランプ留めされた生成手段、特にホブ切り手段の自由端部、すなわち非駆動端部を案内する逆側軸受け、逆側スピンドルまたはガイド手段を有している。逆側軸受けは、工具を駆動する機能を有した、クランプ留め手段に対向する機械加工スピンドルユニットに結合されている。次いで、クランプ留めされた生成手段の非駆動端部は、逆側軸受けに案内され、通され、回転可能に取り付けられる。これにより、機械加工中、特にフライス加工時に生成手段の回転を安定させることができる。また、切削衝撃または高い進行速度のような生成手段の横方向の負荷および／または起こりうる接線負荷によっても、生成手段がその実際の位置から変位することはない。このように、クランプ留めされた被加工物を高い精度で機械加工することができる。

有利には、機械加工スピンドルユニットを、好ましくは水平方向の第三のガイドにより軸方向におよび／または接線方向にシフトすることができ、また、クランプ留めされている被加工物に向かって進めることができる。第三のガイドは、工具駆動軸線に対してほぼ平行となっており、特に水平方向の第二のガイドに対して直角となっている。すなわち、機械加工スピンドルユニットが第三のガイド上をシフトする場合、いわゆるシフト軸線では、クランプ留めされた被加工物と機械加工スピンドルユニット内にクランプ留めされている生成手段との間の機械加工距離は同一のままである。械加工スピンドルユニットが第三のガイド上を接線方向にシフトするため、例えば刃先のうちの現在フライス加工に用いられ摩耗および裂傷を受けている領域を機械加工領域から移動させフライス加工手段の刃先のうちのまだ未使用な（切れ味の良い）領域をさらなるフライス加工に用いることで、異なる工具領域を用いることができる。生成手段を接線軸に沿って連続的にまたは離散的にシフトさせることによって、工具の機械加工領域全体を等しく用いることができるようになる。このことは、生成手段の刃先全体を完全に利用することができ、この手段の耐用年数を高めることができるということを意味する。

生成手段は、連動のための任意の数の機械加工要素を有した工具から選択され、それは、特に少なくとも一つの単一スタートホブもしくは複数スタートホブ、単一スタートスキーベホブもしくは複数スタートスキーベホブまたは生成研削工具を有していてもよい。

主軸スピンドルユニットは、機械加工される被加工物をクランプ留めするクランプ留め手段を有している。機械加工される被加工物をクランプ留め手段の中にクランプ留めすることにより、被加工物の一方の端部を自由にアクセス可能なままにしておくことができ、機械加工スピンドルユニットの工作機械で機械加工することができる。本発明の好ましい実施形態では、歯のギャップを形成するとき、被加工物の自由端部を支持するようにしてもよい。

特に有利には、機械加工により生じた切りくずが重力の方向に落下し、生成手段の機械加工領域の中またはガイド上には落下しないように、被加工物が鉛直方向にクランプ留めされており、切りくずが重力の方向および／または頂部から底部に向けて落下するように構成されている。汚れの減少により、被加工物をより正確に機械加工することができ、さらに、例えばガイドの汚れのために必要となる保守時間を短縮することができる。有利には、被加工物を機械加工するとき、被加工物を鉛直方向に自立させた状態でクランプ留めし、切りくずを重力の方向に落下させる。このことは、心押し台（ｔａｉｌ ｓｔｏｃｋ）によって機械加工中に生じた圧力を吸収するように、従来のまたは逆送り（ｃｌｉｍｂ ｃｕｔ）手法を用いて実現することができる。これにより、機械加工中、クランプ留めされた被加工物の位置を安定化させ、機械加工の精度を高めることができる。

好ましくは、工作機械は、第一の主軸スピンドルユニットの対向側に鉛直方向に変位可能なスピンドルスリーブまたは鉛直方向に変位可能な逆側スピンドルを有している。スピンドルスリーブまたは逆側スピンドルをシフトさせることによって、例えばシャフトのような細長い被加工物をクランプ留めすることができるようになる。このように、フライス加工衝撃または作用によって機械加工中に被加工物をクランプ留めされた位置から変位するのを回避することができる。例えば細長いシャフトの場合、逆側スピンドルを用いることにより、機械加工の際に安定化を図ることができる。本発明の技術範囲内において、引張荷重を加えることによってシャフトタイプの被加工物を安定化させることも意図されている。被加工物が逆側スピンドル内に一時的にクランプ留めされている場合、その直前にまたは直後に、主軸スピンドル内にクランプ留めされる端部の機械加工を行ってもよい。

このような機械加工工程、例えば第一の機械加工ステップでは、被加工物が、その軸方向の上端部で適切なクランプ留め手段を介して主軸スピンドルユニットに結合され、スピンドルスリーブによりまたは鉛直方向に変位可能な逆側スピンドルにより支持される旋削プロセスの実行が可能となる。この第一の機械加工ステップに続いて、既に開かれたクランプ留め手段により依然として支えられ、主軸スピンドルユニットのスピンドル軸線を中心として（下側）逆側スピンドルにより回転運動させられた状態で、歯を形成する製造ステップ、すなわち歯を形成する機械加工ステップが被加工物に行われる。次いで、クランプ留め手段を被加工物から軸方向に変位させ、直前にクランプ留め手段によるクランプ留めに用いられた被加工物の軸方向の上側端部を機械加工してもよい。鉛直方向に変位可能なスピンドルスリーブおよび／または鉛直方向に変位可能な逆側スピンドルを用いると、主軸スピンドルユニット内における被加工物の位置を修正する必要なく、被加工物をその全長にわたり機械加工することが可能である。この目的のため、被加工物を並進運動させることなく、主軸スピンドルユニットおよびスピンドルスリーブまたは鉛直方向に置き換え可能な逆側スピンドルにより被加工物を同一のスピンドル軸線を中心として回転させることが非常に重要となる。このことにより、機械加工の精度が向上することになる。

好ましくは、工作機械は、機械本体（特に主軸スピンドルユニットおよび／または第四のガイドもしくは第五のガイドが堅固に接続されている機械フレーム）を備えている。このように、主軸スピンドルユニットと機械フレームとの間には安定した結合が存在する。このようにして、機械加工の際に生じる振動を重量感のある機械フレームによって減衰させることができ、また、被加工物を非常に精密に機械加工することができる。

請求項１５によれば、工作機械は、主軸スピンドルユニットと、上述の機械加工スピンドルユニットと、少なくとも一つのさらなる機械加工手段とを備えている。このさらなる機械加工手段を主軸スピンドルユニットのスピンドル軸線の隣りにかつ主軸スピンドルユニットのうちの機械加工スピンドルユニットとは反対側に配置してもよい。機械加工手段は、第五のガイドにより水平方向にシフトすることができ、第四のガイドによって鉛直方向にシフトすることができる。具体的にいえば、第四のガイドと第五のガイドとにより横方向のスライド台が形成される。クランプ留めされた被加工物に機械加工手段を進めることができる。機械加工スピンドルユニットおよび機械加工ユニットによって、クランプ留めされた被加工物を複数の側面から同時に機械加工することができる。このことにより、被加工物一つ当たりの変更時間をより少なくし、加工時間をより少なくすることができる。一方における機械加工スピンドルユニットによる機械加工と他方における少なくとも一つの機械加工手段による機械加工との間で被加工物を移動させることは特に必要ではなくなる。並進運動のない場合、被加工物を主軸スピンドルユニット内にクランプ留めしたままであってもよい。このことにより、被加工物の安定的な取り付けを担保することが可能となり、それに応じて、プロセスの安定性を担保することが可能となる。

有利には、機械加工手段は、第四のガイドに対して吊り下げられて設けられる。また、このことにより、切りくず、および冷却剤が使用されているならばこれによる機械加工手段のガイドを汚すことがなくなる。

有利には、二つ以上の機械加工手段、特に同一タイプの二つの機械加工手段が提供される。このように、必要ならば、二つ、三つまたはそれ以上の異なる工具を用いてクランプ留めされた被加工物を機械加工することができる。このことにより、被加工物当たりの交換時間および加工時間を減らすことができる。

有利には、少なくとも一つの機械加工手段が、旋削機械加工手段、タレット、研削装置、レーザ焼入れデバイス、多重周波数インダクション焼入れ手段またはピボット回転可能スピンドルユニットである。この加熱手段により、短期のオーステナイト化を行うことが可能である。具体的にいえば、機械加工手段は取り扱い手段を有しており、この取り扱い手段を用いることにより、機械加工される被加工物を主軸スピンドルユニットに進めることができ、および／または、既に機械加工された被加工物を主軸スピンドルユニットから取り除くことができる。この目的のために、被加工物コンベヤシステムを主軸スピンドルユニットに関連づけすることが有効である。被加工物コンベヤシステムは、連続した格納システムであってもよいし、または、非連続な格納システムであってもよい（例えば、ロボット、コンベヤベルト、パレット格納システム）。被加工物コンベヤシステムの場合、被加工物は、時間を節約する方法で、好ましくは個別に、主軸スピンドルユニットに向けて進められるように構成してもよく、または主軸スピンドルユニットから取り除かれるように構成してもよい。

本発明の技術範囲内では、主軸スピンドルユニットおよびスピンドルスリーブまたは逆側スピンドルを相互に独立させて駆動することが可能であるということが非常に重要なことである。

有利には、主軸スピンドルユニットをそのドライブまたはさらなるロック手段を用いて被加工物の標準的な旋削位置に固定するおよび／またはロックすることができる。有利な実施形態では、この主軸スピンドルは被加工物を中央領域または端部で適所な場所にクランプ留めするように構成されている。

本発明の特に好ましい実施形態では、本発明の機械は、被加工物（特にシャフトタイプの被加工物）を引張荷重の下でクランプ留めすることにより機械加工中の被加工物の曲りを減らすことで機械加工の精度を向上させるための装置を備えている。

本発明の工作機械の上記説明から分かるように、このような工作機械を用いて被加工物、好ましくは回転対称の形状を有する被加工物を機械加工する方法は、工作機械の主軸スピンドルユニットの中にクランプ留めされている被加工物が、主軸スピンドルユニットのスピンドル軸線に対して回転運動するように設定され、回転機械加工工具により、生成機械加工を加えられ、機械加工中、主軸スピンドルユニットのスピンドル軸線が機械フレームに対して固定された状態で、工作機械の機械フレームに対して並列運動を受けることを特徴としている。

先に説明されているように、被加工物それ自体は回転運動しか受けないので、このように機械加工することにより、与えられた形状を非常に精密に観察したものを、考えうる被加工物の形状に制限されることなく具象化することが可能となる。

本発明の方法を実行する際、主軸スピンドルユニットのスピンドル軸線を（機械フレームに対して）変更しない状態で、機械加工スピンドルユニットの機械加工工具を用いて機械加工する前に、機械加工中におよび／または機械加工した後に、被加工物にさらなる機械加工が行われ、さらなる機械加工が、機械加工スピンドルユニットに対向する主軸スピンドルユニットの隣りに配置された機械加工ユニットにより行われ、このことにより、被加工物を二つの工作機械間で移動させる必要なく被加工物を完全に機械加工することができる。このことにより、工作機械の多様性を向上させることができる。多様性を向上させるためには、機械加工プロセスを仕上げるにあたって必要となる機械加工時間の延長が了承されることが必要となりうる。

本発明の特に好ましい実施形態では、被加工物が、クランプ留め手段により主軸スピンドルユニットのスピンドル軸線に対して第一の軸方向の端部で主軸スピンドルユニットに結合され、第二の機械加工ステップ中に、第一の軸方向の端部に対向する第二の軸方向の端部で被加工物に結合されている第二のクランプ留め手段により、主軸スピンドルユニットのスピンドル軸線を中心として回転する。このプロセス中の第二の機械加工ステップの間、第一のクランプ留め手段を半径方向および／または軸線方向に被加工物から変位させることが可能である。

本発明の工作機械の上記説明から明らかなように、本発明の方法では、機械加工中に被加工物、特にシャフトタイプの被加工物を引っ張り荷重の下に置くことにより、機械加工の精度を向上させることが可能となる。

請求項１に関して記述されているような工作機械の有利な実施形態を請求項１５に関して記載されている工作機械と組み合わせてもよいし、逆に、請求項１５に関して記述された工作機械の有利な実施形態を請求項１に関して記述されている工作機械と組み合わせてもよい。

図面を用いて、本発明の実施形態をより詳細に説明する。

工作機械の好ましい実施形態を示す斜視図である。 図１の工作機械を示す側面図である。 図１の工作機械を示す正面図である。 図１の工作機械を示す平面図である。 工作機械のさらなる好ましい実施形態を示す斜視図である。

図１には、工作機械１の好ましい実施形態の斜視図が示されている。機械フレーム２６の上側領域に主軸スピンドルユニット４が配設されている。主軸スピンドルユニット４は、鉛直方向（ｚ）に延びる回転軸線（Ｃ）および／またはスピンドル軸線を有する回転式アクチュエータを備えている。さらに、主軸スピンドルユニット４のハウジングを機械フレーム２６に固定することにより、主軸スピンドルユニット４と機械フレーム２６との間で安定した結合が担保されるようになっている。

主軸スピンドルユニット４の中に被加工物（図示せず）をクランプ留めするために、被加工物の一方の端部が、主軸スピンドルのクランプチャック８（図３を参照）により狭持される。このように、被加工物のうちのクランプ留めされていない端部を機械加工することもできる。また、例えばシャフトのような長い被加工物であれば、被加工物を安定させるために、主軸スピンドルユニット４は軸線上に対向するスピンドルスリーブ６を有してもよい。被加工物は、スピンドルスリーブ６を鉛直方向第六の直線ガイド４４上を移動させることにより、主軸スピンドルユニット４とスピンドルスリーブ６との間に留められる。クランプチャック８とスピンドルスリーブ６との間でクランプ留めすることによって、フライス加工時のレバレッジ衝撃（ｌｅｖｅｒａｇｅ ｍｉｌｌｉｎｇ ｉｍｐａｃｔｓ）および機械加工時の断続切断衝撃（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄ ｃｕｔｓ）のような切削力（ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｆｏｒｃｅｓ）に起因するクランプ留めされた被加工物の反れまたは逃げを阻止することが可能となる。

主軸スピンドルユニット４のスピンドル軸線の隣りに、工具スピンドル５（図２参照）および／または機械加工スピンドルユニット、特に、ホブ切りスピンドルユニットが配置されている。鉛直方向（ｚ）用の第一の直線ガイド１０および水平方向（ｘ）用の第二の直線ガイド１２を用いて工具スピンドル５を移動させることができる。第一の直線ガイド１０および第二の直線ガイド１２により工具スピンドル５を、水平方向（ｘ）および鉛直方向（ｚ）に同時に移動させることができる。水平（ｙ）のまたは傾斜した第三の直線ガイド１４により、工具スピンドル５を生成手段（すなわち、フライス加工工具）の駆動軸に対して平行に移動させることができる。このように、工具を、クランプ留めされた被加工物に向けて全方向から移動させることができる。工具スピンドル５は、第二の直線ガイド１２に取り付けられ、横向きに配置されている。主軸スピンドルユニット４および工具スピンドル５の取り付けガイドが鉛直方向に配置されているので、機械加工中に形成される切りくずは、工具スピンドル５のガイドを汚すことなく、重力の方向に向かって機械加工領域から下方に向けて落下する。被加工物を鉛直方向に機械加工するので、冷却水、油系冷却潤滑剤または水系冷却潤滑剤のような必要となりうる冷却剤もまた鉛直方向下側に向かって流れるため、はねがかかるような危険に、ガイドおよび複式載置用スライド（ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｒｅｓｔ ｓｌｉｄｅ）がひんしているわけではない。

旋回手段４０を用いて、工具スピンドル５を工具スピンドル５のスピンドル軸線Ａに対して直角となっている旋回軸線Ｂを中心として旋回回転させることができる。ロック可能な鋸歯状またはハース歯状の縁を有しうるロック手段を用いて、工具スピンドル５の旋回位置を、旋回軸線Ｂに対して、任意の旋回位置にロックすることができる。工具スピンドル５の工具容器３６（図２を参照）に収容されている工具３０に関しては、直線ガイド１０、１２、１４上を移動させ、主軸スピンドルユニット４のスピンドル軸線に対して任意の角度でまたは主軸スピンドル軸線に対して半径方向に移動させて、旋回軸線Ｂを中心として回転させることにより用いることができる。さらに、機械加工中、工具スピンドルを旋回軸線Ｂを中心として回転させてもよい。

螺旋状に配設された刃先構造を有するホブ切り用切削工具のような工具３０が、工具スピンドル５の工具容器３６の中にクランプ留めされている。平歯車の直線状の歯のホブ切り中、螺旋状のホブ切りにおける上昇を補償するために、旋回軸線Ｂを中心として工具スピンドル５を回転させることができる。機械加工中、主軸スピンドル４の回転は、ホブ切り用切削工具３０の上昇および被加工物の円周長に応じて、工具スピンドルの回転および／または旋回回転と調整される。このようにして、フライス加工されるギャップが等間隔に配置されることが担保されている。さらに、ホブ切り用切削工具３０の旋回回転により、例えばウォーム歯車に必要となるような被加工物のまわりを螺旋状に延びるいかなるギャップであっても形成することができるようになる。

機械加工中、クランプ工具３０の小さな領域しか用いられず、消耗および摩損が生じる。第三の直線ガイド１４により、この工具を有する工具スピンドル５は、接線軸線および／またはシフト軸線に沿って工具スピンドル軸線に対して平行にシフトできるようになっている。シフト軸線Ｄ上の移動では、フライス盤３０とクランプ留めされた被加工物との間の機械加工距離が保持される、すなわち、フライス加工深さまたはフライス加工角度は変わらない。しかしながら、生成工具のうちの既に用いられ、又は摩耗した可能性のある領域が機械加工ゾーンから軸方向に移動して出され、生成工具の未使用（切れ味の良い）領域がさらなる歯車形成（ｇｅａｒｉｎｇ）に用いられる。シフトは、連続的にまたはある特定の時間間隔で行われるようになっている。

鉛直方向の第四の直線ガイド２０は、主軸スピンドルユニット４の隣にある鉛直方向の第一の直線ガイド１０と平行になるように配置されている。鉛直方向の第四の直線ガイド２０は、第一の直線ガイド１０と同様に、機械フレーム２６に固定されている。第四の直線ガイド２０にタレット４６が配置されている。第四の直線ガイド２０上には、第五の直線ガイド１８が、第四の直線ガイド２０に対して直角に設けられており、これにより、水平方向の移動が可能となる。タレット４６は複式載置用スライド上に取り付けられている。タレット４６を第四の直線ガイド２０上で主軸スピンドルユニット４のスピンドル軸線に対して平行（ｚ）にシフトさせることができる。第五の直線ガイド１８を用いてタレット４６を水平方向（ｘ）にシフトすることができる。第四の直線ガイド２０と第五の直線ガイド１８とにより複式載置用スライド３８が構成されており、また、タレット４６は複式載置用スライドに吊り下げられて保持された状態で案内される。主軸スピンドルユニット４にクランプ留めされた被加工物を機械加工するために、クランプ留めされた被加工物に向けてタレット４６を進めることができる。クランプ留めされた被加工物を、タレット４６、および工具スピンドル５の中にクランプ留めされた生成工具３０に対して平行に機械加工することができる。

図２には、図１の工作機械１を示す側面図が示されている。ここで、工具スピンドル５の軸線は、主軸スピンドルユニットのスピンドル軸線に対して直角となっている。機械加工において、シフト軸線Ｄおよび／または接線軸線Ｙの上をシフトさせることにより、クランプ留めされた生成工具３０のさまざまな領域が用いられるようになっていることが極めて明白である。タレット４６および機械加工スピンドル５を用いることにより、複数の側面から、及びさまざまな高さから被加工物を同時に機械加工することができる。

図３には、図１の工作機械の正面図が示されている。タレット４６が吊り下げられて保持され、工具スピンドル５が横方向に吊り下げられて保持されているので、工作機械のガイド類を汚すことなく、機械加工で生じた切りくずおよび冷却剤を受タブ４８の中に直接落下させることができる。図４には、図１の工作機械１の平面図が示されている。

図５には、工作機械の他の好ましい実施形態の斜視図が示されている。この実施形態では、工具スピンドル５の位置とタレットの位置とが交換されている。主軸スピンドルユニット４は底部に配置されているので、クランプ留めされた被加工物（図示せず）を鉛直方向に自立させた配置で機械加工することができる。フライス加工工具３０が工具スピンドル５内にクランプ留めされている場合、クランプ留めされた被加工物を頂部から底部に機械加工することが好ましい。というのは、機械加工により生じたいかなる切りくずであっても、重力の方向に向かって下方に直接に落下しおよび／または押し出されるため、生成工具３０の機械加工領域に再度侵入してくることはないからである。頂部から底部への機械加工において生じる切削力は、主軸スピンドルユニット４および／またはドライブ可能スピンドルスリーブ６に吸収されるので、被加工物の加工位置の安定性が担保されることになる。機械加工中におけるこの安定性がさらに機械加工の高精度に結びつくことになる。

１ 工作機械
４ 主軸スピンドルユニット
５ 工具スピンドル
６ スピンドルスリーブ
８ クランプチャック
１０ 第一の直線ガイド
１２ 第二の直線ガイド
１４ 第三の直線ガイド
１８ 第五の直線ガイド
２０ 第四の直線ガイド
２６ 機械フレーム
３０ フライス加工工具
３６ 工具容器
３８ 複式載置用スライド
４０ 旋回手段
４４ 第六の直線ガイド
４６ タレット
４８ 受タブ
Ａ 旋回軸線
Ｂ スピンドル軸線
Ｃ 回転方向
Ｄ シフト方向（第三の直線軸線）

Claims (26)

1. 被加工物を機械加工するための工作機械であって、
   好ましくは鉛直方向のスピンドル軸線を有した主軸スピンドルユニット（４）と、
   機械加工工具（３０）を取り付けるための、前記スピンドル軸線に対して横方向かつ前記スピンドル軸線の隣に配置された機械加工スピンドルユニット、特にホブ切りスピンドルユニット（５）とを備えており、
   前記機械加工スピンドルユニット（５）が、第一のガイド（１０）により第一の案内方向、特に鉛直方向（ｚ）に沿って変位可能であり、第二のガイドにより横方向、好ましくは前記第一の案内方向、特に前記鉛直方向に対して直角（ｘ）またはほぼ直角に変位可能であり、前記ホブ切りスピンドルユニット（５）が、前記主軸スピンドルユニット（４）内にクランプ留めされた被加工物に向かって進むことができ、旋回軸線（Ｂ）、好ましくは前記機械加工スピンドルユニット（５）の前記スピンドル軸線（Ａ）に対して直角の軸線を中心として回転することができ、
   前記機械加工工具（３０）が、任意の数の螺旋状に配置された要素、特に単一のまたは複数の歯付き生成手段を有し、歯を形成する製造方法を実行するように構成されてなる、工作機械。
2. 前記機械加工工具が、生成工具、特に単一のまたは複数の歯を有するフライス加工手段を有してなる、請求項１に記載の工作機械。
3. 前記主軸スピンドルユニット（４）の回転が前記機械加工スピンドルユニット（５）の回転と同期するように構成されてなる、請求項１または２に記載の機械。
4. 前記機械加工スピンドルユニット（５）が前記旋回軸線（Ａ）を中心とする少なくとも一つの指定された旋回位置に位置決め可能におよび／またはロック可能に構成されてなる、請求項１乃至３のうちのいずれか一の項に記載の工作機械
5. 前記機械加工スピンドルユニット（５）が、該機械加工スピンドルユニット（５）を前記旋回軸線（Ａ）を中心とする少なくとも一つの指定された旋回位置にロックしおよび／またはクランプ留めするための少なくとも一つのロック手段を有してなる、請求項１乃至４のうちのいずれか一の項に記載の工作機械
6. 前記ロック手段が、クランプ留め手段および／またはインデックス回転ロック手段、特に鋸歯状の縁またはハース歯である、請求項１乃至５のうちのいずれか一の項に記載の工作機械。
7. 機械加工中、前記旋回軸線（Ａ）を中心とした旋回回転によって、歯付きの前記機械加工工具の上昇を補償するように構成されてなる、請求項１乃至６のうちのいずれか一の項に記載の工作機械。
8. 前記機械加工スピンドルユニット（５）が、クランプ留めされた前記機械加工工具（３０）の自由端部および／または非駆動端部を案内するための逆側ベアリング、逆側スピンドルまたはガイド手段を有してなる、請求項１乃至７のうちのいずれか一の項に記載の工作機械、
9. 前記機械加工スピンドルユニット（５）が、該機械加工スピンドルユニット（５）の前記スピンドル軸線と平行に設けられた、水平（ｘ）な前記第二のガイド（１２）に対して直角となっている好ましくは水平（ｙ）な第三のガイド（１４）により、クランプ留めされた被加工物に向かって進むように構成されてなる、請求項１乃至８のうちのいずれか一の項に記載の工作機械。
10. 前記機械加工工具（３０）が、前記第三のガイド（１４）により、クランプ留めされた被加工物に対して接線方向に沿って変位可能に構成されてなる、請求項１乃至９のうちのいずれか一の項に記載の工作機械。
11. 前記生成手段が、ホブ、スキーベホブまたは歯付きホイール研削工具のような単一のまたは複数のピッチで形成される精密な歯車工具から選択可能に構成されてなる、請求項１乃至１０のうちのいずれか一の項に記載の工作機械。
12. 前記主軸スピンドルユニット（４）が、被加工物をクランプ留めするためのクランプ留め手段（８）を有してなる、請求項１乃至１１のうちのいずれか一の項に記載の工作機械。
13. 鉛直方向（ｚ）に変位可能な好ましくはドライブ可能な心押し台（６）または鉛直方向に変位可能な逆側スピンドルが前記主軸スピンドルユニット（４）に対向する位置に配置されてなる、請求項１乃至１２のうちのいずれか一の項に記載の工作機械。
14. 前記機械加工工具が、機械本体（２６）、特に機械フレームを有しており、該機械フレームには、前記主軸スピンドルユニット（４）および／または前記第一のガイド（１０）および／または前記第二のガイド（２０）が固定されてなる、請求項１乃至１３のうちのいずれか一の項に記載の工作機械。
15. 被加工物を機械加工するための工作機械であって、
    主軸スピンドルユニット（４）と、
    機械加工工具（３０）を取り付けるための、前記主軸スピンドルユニット（４）のスピンドル軸線の隣に前記主軸スピンドルユニットの前記スピンドル軸線に対して横方向に配置される機械加工スピンドルユニット（５）とを備え、
    前記機械加工スピンドルユニット（５）が、第一のガイド（１０）により、第一の案内方向、特に鉛直方向（ｚ）に沿って変位可能であり、第二のガイド（１２）により、好ましくは前記第一の案内方向に対して直角（ｘ）にまたはほぼ直角に、特に鉛直方向（ｚ）に沿って変位可能であるように構成され、また、好ましくは前記機械加工スピンドルユニット（５）の前記スピンドル軸線（Ａ）に対して直角な旋回軸線（Ｂ）を中心として旋回回転するように構成されており、
    さらに、前記主軸スピンドルユニット（４）の隣にかつ前記機械加工スピンドルユニット（５）に対向して配置される少なくとも一つの機械加工手段を備え、
    前記機械加工手段が、第五のガイドにより水平方向（ｘ）におよび／または第四のガイド（２０）により前記第一の案内方向にほぼ平行に、特にほぼ鉛直（ｚ）に変位可能に構成されており、
    前記機械加工スピンドルユニット（５）および／または前記機械加工手段が、前記主軸スピンドルユニット（４）にクランプ留めされた被加工物に向かって進められるように構成され、
    前記機械加工工具（３０）が、生成歯製造プロセスを実行するように構成された生成工具、特にフライス加工手段のような単一のまたは複数のピッチの歯付き生成手段を有してなる、工作機械。
16. 少なくとも一つの機械加工手段が前記第四のガイドに対して吊り下げられて保持されてなる、請求項１５に記載の工作機械、
17. 少なくとも二つ機械加工手段、特に同一タイプの少なくとも二つの機械加工手段が設けられてなる、請求項１４または１５に記載の工作機械。
18. 少なくとも一つの機械加工手段が、少なくとも一つの旋削機械加工手段、少なくとも一つのタレット（４６）、少なくとも一つの研削装置、少なくとも一つのレーザ焼入れデバイス、少なくとも一つのプレスローラ端デバイス、少なくとも一つの位置決めデバイス、少なくとも一つのインデックデバイス（ｉｎｄｅｘｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）、少なくとも一つの歯切りスキーベデバイス（ｇｅａｒ ｃｕｔｔｉｎｇ ｓｋｉｖｅ ｄｅｖｉｃｅ）、少なくとも一つの研磨デバイス、少なくとも一つのマーキングデバイス（ｍａｒｋｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）および／または少なくとも一つの旋回スピンドルユニットを有してなる、請求項１４、１５または１６に記載の工作機械。
19. 前記工作機械が、被加工物を前記主軸スピンドルユニット（４）の中に供給するためのまたは前記主軸スピンドルユニット（４）から取り出すための取り扱い手段を有してなる、請求項１乃至１８のうちのいずれか一の項に記載の機械。
20. 鉛直方向の前記主軸スピンドルユニット（４）が、前記機械本体（２６）の前記底部に配置されて自立させた配置で被加工物をクランプ留めしており、前記機械加工スピンドルユニット（５）の機械加工の方向が、実質的に鉛直方向に沿って頂部から底部への方向または底部から頂部への方向であり、前記生成プロセス中の切りくずが重力の方向に落下するように構成されてなる、請求項１乃至１９のうちのいずれか一の項に記載の工作機械。
21. 被加工物が、シャフトタイプの場合に特に、引張荷重の下でクランプ留めされてなる、請求項１乃至２０のうちのいずれか一の項に記載の工作機械。
22. 請求項１乃至２１のうちのいずれか一の項に記載の工作機械を用いて、被加工物、好ましくは回転対称の形状を有する被加工物を機械加工する方法であって、前記工作機械の前記主軸スピンドルユニットの中にクランプ留めされている前記被加工物が前記主軸スピンドルユニットのスピンドル軸線を中心として回転運動するように設定され、機械加工工具が機械加工軸スピンドルユニットのスピンドル軸線に対して回転され、生成工具形成マシンにより加工される方法において、
    機械加工中、前記主軸スピンドルユニットの前記スピンドル軸線が前記工作機械の機械フレームに対して固定された状態で、前記機械加工工具が前記機械フレームに対して平行に移動されることを特徴とする方法。
23. 前記主軸スピンドルユニットの前記スピンドル軸線を前記機械フレームに対して変更しない状態で、前記機械加工スピンドルユニットの前記機械加工工具を用いて機械加工する前に、機械加工中におよび／または機械加工した後に、前記被加工物がさらなる機械加工を受け、該さらなる機械加工が、前記機械加工スピンドルユニットに対向する前記主軸スピンドルユニットの隣りに配置された機械加工ユニットにより行われることを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
24. 前記被加工物が、第一の機械加工ステップ中に、クランプ留め手段により前記主軸スピンドルユニットの前記スピンドル軸線に対して第一の軸方向端部で前記主軸スピンドルユニットに結合され、第二の機械加工ステップ中に、前記第一の軸方向端部の反対側の第二の軸方向端部で前記被加工物に結合されている第二のクランプ留め手段により、前記主軸スピンドルユニットのスピンドル軸線を中心として回転することを特徴とする、請求項２２または２３に記載の方法。
25. 前記第二の機械加工ステップ中に、前記第一のクランプ留め手段が前記被加工物から半径方向または軸線方向に取り除かれることを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
26. 工作機械の主軸スピンドルユニットの中にクランプ留めされ、回転対称の形状を有したシャフト形状の被加工物が、歯を形成する製造機械加工を受け、前記被加工物が、機械加工の少なくともある期間中、前記主軸スピンドルユニットの前記スピンドル軸線に沿った引張荷重を受けることを特徴とする、請求項２２乃至２５のうちのいずれか一の項に記載の方法。

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