JP2013514902A - かさ歯車を製造する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

歯車ブランク４０の前面切削加工が、ＣＮＣかさ歯車創成盤４４であって、既存の工作機械に対する修正が最小でこのような機械に利用することができる運動を利用したＣＮＣかさ歯車創成盤４４上で実施される方法及び装置である。

Description

本発明はかさ歯車の製造に関するものであり、詳細には、歯切盤上での単一チャッキングでの最終寸法の歯車ブランク及び切削歯車の形成に関するものである。

かさ歯車ブランク（すなわち大歯車及び小歯車）、特に大歯車ブランクは、通常、鍛造品から製造される。鍛造品には、ブランク表面を浄化し、且つ、適切なブランク寸法を達成する切削加工を許容するために、過剰な量の切削材料が含まれている。

歯車ブランク鍛造品は、しばしば、すべての部材（つまり歯車）群に使用することができるように寸法化される。その場合、加工素材の許容値は、数ミリメートルにすることができる。部材群のうち小歯車部材の場合、小歯車シャンク設計は、通常、部材群のすべての異なる部材に対して全く同じであり、小歯車ヘッド（直径、面角、等々）のみが部材群の間で変化する。部材群のうち大歯車部材は、通常、全く同じ穴及び背面幾何構造（例えばボルト孔パターン、タップ立て、背面の内径及び外径）を有しており、一方、前面内側表面、前面及び前面外側表面は、通常、部材群の間で変化する。

小歯車ブランクは、通常、中心間の１つのチャッキング（つまり切削加工のために工作機械上に工作物を位置決めし、且つ、固着する）で旋削され、一方、（旋回）大歯車ブランクは、通常、少なくとも２つのチャッキングで旋削される。より小さい大歯車は、たいてい、２スピンドルＣＮＣ旋盤（つまり２つのチャッキング）で旋削され、一方、より大きい大歯車（例えば直径が４００ｍｍ以上）は、しばしば、２つ、さらには３つの個別の機械（つまり複数のチャッキング）で旋削される。このような切削加工に引き続いて、歯車ブランクは、通常、かさ歯切盤に移され、そこで歯車の歯が形成される。

ブランク切削加工及び歯切削のための複数の機械の代替例として、Ｍｕｌｌｅｒらの米国特許出願公開第２００８／０１５２４４６号明細書は、かさ歯車ブランクのグリーン切削加工（ｇｒｅｅｎ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）（例えばせん孔、旋削、フライス削り、等々）を予備切削加工ステーションで実施し、次にかさ歯車の歯を切削する隣接する切削加工ステーションに歯車ブランクを移す装置を教示している。

また、Ｏｚｄｙｋらの米国特許出願公開第２００８／０２１３０５５号明細書は、工具台及び工具筐体を有する旋盤構造を備えたかさ歯車の軟切削加工装置を教示しており、工具台及び工具筐体は、旋盤台上でいずれもＸ方向及びＹ方向の少なくとも水平方向に並進させることができる。工具台は、工具台車と軸Ｂ２の周りに回転させることができる工具ホルダとを備えており、歯車ブランクを切削加工するための少なくとも１つの工具（例えば旋削、せん孔、等々）が工具ホルダの上に配置される。工具ホルダ上のこれらの工具のうちの少なくとも１つは、工具ホルダの軸Ｂ２に対して概ね平行に配置されたもう１つの軸Ｂ４の周りに個別に回転させることができる。工具筐体には、軸Ｂ３の周りに回転させることができる歯車切削工具を備えたフライス盤ヘッドが含まれている。

米国特許出願公開第２００８／０２１３０５５号明細書によって提供されている代替実施例では、旋盤上の工具ホルダ／工具筐体の組合せ構造が説明されており、回転可能な工具ホルダの上に工具（例えば旋削、せん孔、等々）及びフライス盤ヘッドが配置され、フライス軸Ｂ３は、軸Ｂ２及び軸Ｂ４とは別ではあるが、これらの軸に平行に配置されており、また、工具台車は、さらに他の軸Ｂ５の周りに旋回するようになされている。しかしながら、この代替実施例の場合、台車、工具及びフライスを位置決めし、且つ、これらの工具及びフライスを回転させるために必要な、工具ホルダ／工具筐体の複数の直線軸及び回転軸のため、機械剛性及び切削精度が減少している。さらに、歯車ブランクを準備するためにかなりの時間が割かれ、したがって機械上での実際の歯車切削時間が少なくなっている。

複数のチャッキングでの大歯車ブランクの旋削は、時間及びコストがかかり、また、多くの場合、望ましくない歯溝の振れをもたらし、穴、背面及び前面の精度を悪くする。前面における精度不良及び歯溝の振れは、最終的なかさ歯車対にかみ合い干渉をもたらすことがある。このような干渉は、歯車対が故障する原因になることがある。製造の柔軟性及び経済性並びに部品品質に関して、好ましくは部材（歯車）群のすべての部材に共通のこれらの表面を切削加工することは（部材群内で変化する表面は切削加工しない）、ＣＮＣ旋盤において大歯車ブランク及び小歯車ブランクに対して実施しなければならないチャッキングが単一であるならば、有利であろう。部材群の場合、後続する前面旋削操作を利用して所望の大きさのブランクを製造することができるため、ブランクの余裕代を最少化することができる。

米国特許出願公開第２００８／０１５２４４６号明細書 米国特許出願公開第２００８／０２１３０５５号明細書

本発明は、歯車ブランクの前面切削加工が、既存の工作機械に対する修正が最小でこのような機械に利用することができる運動を利用したＣＮＣかさ歯車創成盤上で実施される方法及び装置を対象としている。

大歯車鍛造品が左スピンドルの左側チャックに締め付けられた２スピンドルＣＮＣ旋盤を示す図である。左植刃は、鍛造品の内側の穴を旋削している。 図１に示されている旋盤と同じ旋盤を示す図であって、左植刃は、異なる切刃で鍛造品の背面を旋削している。 図１に示されている旋盤と同じ旋盤を示す図であって、左植刃は、鍛造品の背面外径を旋削している。 図１に示されている旋盤と同じ旋盤を示す図であって、右スピンドルの右側チャックに大歯車鍛造品が締め付けられている。万能工具ホルダは、大歯車ブランクの前面内部（前面角）を旋削するために右上部植刃を使用している。 図４に示されている構造と同じ構造を示す図であって、下部右植刃は、大歯車ブランクの前面（面角）を旋削している。 図４に示されている構造と同じ構造を示す図であって、下部右植刃は、植刃の第２の切刃で大歯車ブランクの前面外側表面（背面角）を旋削している。 旋盤の第１のチャッキング（図１ないし図３）の旋削のみを実施した大歯車ブランクを示す図である。部分的に旋削された大歯車ブランクは、６軸ＣＮＣかさ歯車創成盤の工作主軸に締め付けられている。工具ホルダの上部植刃は、大歯車ブランクの外側表面（背面角）を旋削している。 図７に示されている旋削操作のための工具ホルダを含んだ６軸かさ歯切盤の部分上面図である。 締め付けられた大歯車ブランクを備えたかさ歯切盤工作主軸の側面図であって、上部植刃の第２の切刃で大歯車ブランクの前面表面（面角）が旋削される。 図９のかさ歯切盤工作主軸の側面図であって、下部植刃の第１の切刃で大歯車ブランクの前面内側表面（前面角）が旋削される。 旋削操作のための工具ホルダを含んだ６軸かさ歯切盤の部分上面図であって、かさ歯車正面フライスが歯切削操作を実行している。 切削大歯車が締め付けられたかさ歯切盤工作主軸の側面図であって、バリ除去操作のために上部植刃が利用される。 かさ歯切盤の上面図であって、図１２に示されているバリ除去操作のために上部植刃が利用される。 スプラインと、静止後部ポスト（左）へのボルト接続とを備えた交換可能中央部分を備えた、本発明による工具ホルダを示す図である。 スプラインの正面図である。 本発明による旋削工具ホルダを含んだ６軸自由形態かさ歯切盤の略図である。

本発明の何らかの特徴及び少なくとも１つの構造を詳細に説明する前に、本発明の用途は、以下の説明の中で示されている、或いは図面に示されている構造の詳細及びコンポーネントの配置の詳細に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の構造が可能であり、また、様々な方法で実践又は実施することができる。また、本明細書において使用されている言い回し及び専門用語は、説明を目的としたものであり、本発明を制限するものとして解釈してはならないことを理解されたい。本発明の文脈においては、「かさ」歯車という用語は、かさ歯車（大歯車（リングギヤ）及び小歯車（ピニオンギヤ））、「ハイポイド」歯車として知られているタイプの歯車、並びに「冠」歯車又は「フェース」歯車として知られているタイプの歯車を包含する十分な範囲の用語であることを理解されたい。

「含む」、「有する」及び「備える」並びにそれらの変化の使用は、その後に挙げられている項目及びそれらの等価物並びに追加項目の包含を意味している。以下では、図面の説明に際して、上部、下部、上に向かって、下に向かって、後方に向かって、底部、頂部、前面、後方、等々などの方向が参照されているが、それらの参照は、便宜上、その図面（普通に見たとき）に対してなされている。これらの方向には、文字通りに解釈されること、或いは本発明を何らかの形態に限定することは意図されていない。

上で言及したように、旋盤上の１つのチャッキング、２つのチャッキング又はそれ以上のチャッキングでの歯車ブランクの準備は、当分野でよく知られている。例えば図１〜図６は、大歯車ブランクを準備するための、２つのチャッキングを含むこのような方法を示したものである。

図１は、大歯車鍛造品８が左スピンドル４の左側チャック１０に締め付けられた２つのスピンドル４、６を有するＣＮＣ旋盤２を示したものである。万能工具ホルダ１２は、図面の平面によって与えられる少なくとも２つの方向（Ｘ、Ｚ）に移動させることができる。左植刃１４は、鍛造品８の内側の穴１６を旋削している。図２は、左植刃１４の異なる切刃を使用した鍛造品８の背面１８の旋削を示したものである。図３では、左植刃１４は、鍛造品８の背面外径２０を旋削している。

図４では、大歯車鍛造品８は、右スピンドル６の右側チャック２２に移送され、且つ、固定されている。万能工具ホルダ１２は、Ｘ、Ｚ運動することによって再配置されており、万能工具ホルダ１２は、大歯車ブランク８の前面内側表面２６（前面角）を旋削するために右上部植刃２４を使用している。図５では、下部右植刃２８は、大歯車ブランク８の前面３０（面角）を旋削している。図６では、下部右植刃２８は、大歯車ブランク８の前面外側表面３２（背面角）を旋削している。

本発明の場合、大歯車の「第１のチャッキング」は、図１〜図３に例示されているように、実施される、部材群のすべての部材に穴及び背面幾何構造をもたらす切削加工操作（例えば穴１６、背面１８、背面外径２０の旋削、並びにせん孔操作及びタップ立て操作の処理）からなっていると見なされる（せん孔及びタップ立ては示されていないが、同じ機械又は異なる機械上で実施することができる）。通常、第１のチャッキング操作は、既に説明したように部材群のすべての部材に対して同じである。通常、部材群の部材に異なる最終幾何構造をもたらす残りの操作（つまり前面切削加工操作）（例えば前面外側表面３２、前面内側表面２６及び前面３０の旋削）は、図４〜図６に例示されているように「第２のチャッキング操作」と見なされる。

本発明及び小歯車ファミリ部材に関して、「第１のチャッキング」は、実施される、部材群のすべての部材に同じ幾何構造（例えばシャンク幾何構造）をもたらす切削加工操作からなっていると見なされる。小歯車ファミリ部材に異なる最終幾何構造をもたらす残りの「前面切削加工」操作（例えば小歯車ヘッドの直径及び面角の旋削、等々）は、「第２のチャッキング」操作と見なされる。

図７は本発明を示したもので、旋盤又はマシニング・センタ上の「第１のチャッキング」（図１ないし図３）で部分的に切削加工された（例えば旋削された）大歯車ブランク４０は、多軸ＣＮＣかさ歯車創成盤（好ましくは図１５に示されている６軸ＣＮＣかさ歯車創成盤４４）の工作物スピンドル４２の軸Ａの周りに回転するように締め付けられている。このような機械は公知であり、例えば米国特許第６６６９４１５号明細書、米国特許第６７１２５６６号明細書、米国特許第４９８１４０２号明細書及び米国特許第５９６１２６０号明細書に記載されており、これらの開示は、参照により本明細書に組み込まれている。歯車ブランク４０は、拡張型心棒４８によって、基準穴４６を介して保持されている（つまりチャックに固定されている）。非回転工具（例えばカッタ）スピンドル筐体５２（図８）に剛直に接続されている工具ホルダ５０は、工作物４０と工具５４（図８）の間の相対運動と同じ方法で、工具ホルダ５０と工作物４０の間の相対運動を可能にしている。工具ホルダ５０は、１つ又は複数の植刃を有することができるが、２つの植刃５６、５８を備えていることが好ましい。図７では、上部植刃５６は、大歯車ブランク４０の前面外側表面６０（背面角）を旋削している。ブランク４０に対する工具ホルダ５０の相対運動は、矢印の方向である。

図８は、旋削操作用（図７に示されているような）の工具ホルダ５０を含んだ６軸かさ歯切盤４４を示したものであるが、かさ歯切盤のコンポーネントが追加されている。工具ホルダ５０の上部植刃５６は、大歯車ブランク４０の前面外側表面６０（背面角）を旋削している。工具５４は、工具スピンドル筐体５２内に存在している工具スピンドル５５を介して、工具軸Ｃの周りに回転することができる。歯切削操作のためのカッタ・ヘッド６２及び切削刃６４を備えた工具５４は、旋削操作中は駆動されない。

図９は、上部植刃５６の他の切刃を使用した大歯車ブランク４０の前面表面６６（面角）の旋削を示したものである。歯車ブランク４０に対する工具５６ホルダの相対運動は、矢印で示されている。

図１０では、大歯車ブランク４０の前面内側表面６８（前面角）の旋削は、下部植刃５８の切刃を使用して実施されている。歯車ブランク４０に対する工具ホルダ５０の相対運動は、矢印で示されている。また、６７及び／又は６９で示されている角などの旋削を実施して、所望の切子面又は丸みを付けることも可能である。

大歯車表面６０、６６及び６８が所望の最終寸法まで旋削されると、かさ歯車正面フライス５４が歯車ブランク４０に対して配置され、図１１に示されている歯切削操作が実施される。歯はすば方向が右向きである大歯車のこの実例では、旋削操作の間、歯切削（例えば連続切削方法、正面ホブ切り）のための大歯車ブランク４０の回転（つまり反時計方向）は、歯車ブランク４０の回転方向（つまり図８に示されている時計方向）に対して反転される。また、図１１には、カッタの回転方向が同じく示されている。歯切削操作中は、工具ホルダ５０及びその植刃５６、５８は駆動されず、大歯車ブランク及びすべての機械コンポーネントがない場所に置かれる。

切削（図１１）が終了すると、大歯車ブランク４０は、図１２に示されている歯７２を備えた歯車７０になる。歯を切削している間（この切削は、歯車面全体にわたって内側から外側に向かって実施されることが好ましい）、カッタが回転するため（図１１）、個々の歯７２の外側の末端にバリ７４が形成される。はすばかさ歯車及びハイポイド歯車の場合、凸状歯逃げ面の末端は、大歯車７０の外側表面と鈍角を形成し、また、凹状逃げ面の末端は、大歯車７０の外側表面と鋭角を形成する。バリ７４は鋭角によって生じるため、バリ７４が形成されるのは、通常、凹状逃げ面の外部（基底面）端のみである。歯の切削操作が終了すると、図１２又は図１３に示されている位置へ工具ホルダ５０が移動し、植刃５６が、歯の切削によって、図１２又は図１３に示されている大歯車７０の回転方向に生じるバリ７４を除去することができる。はすば方向が異なる場合（つまり左向きの場合）、植刃が反対側にも同じく切刃を有している場合は、大歯車の逆方向の回転を使用することができる。好ましくは植刃５６の長い方の側を使用して（複数の先細り角のうちの１つを使用せずに）バリ７４をこすり取り、それにより凹状逃げ面の方向の歯スロットから削り落とすために、植刃５６を備えた工具ホルダ５０を１つの位置に速やかに移動させることができる（大歯車の外径に触れるだけで）。

別法としては、植刃５６を備えた工具ホルダ５０を図７に示されている位置へ移動させ、それにより歯深さの領域の前面外側表面６０の旋削を反復することも可能である。いずれの場合においても、切刃配向及び大歯車の回転方向によって、植刃の側面又は尖った角を使用して、歯スロットから歯の凹状逃げ面に向かう切削行為が提供されなければならない。植刃の切刃の下方の適切な逃げ角を保証するために、切刃は、図面の平面に対して概ね直角に延在するオフセットを有している。バリ除去中の部品の回転方向が切断中の部品の回転方向とは逆である場合（頂部及び底部に切刃を備えた植刃が利用される）、バリ除去のための適切な逃げ角をもう一度生成するためには、オフセットを逆方向に変更しなければならない。

図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、スプライン８２と、静止後部ポスト８６への接続のためのボルト８４とを備えた一次アーム８１を有する交換可能前面部分８０を備えた工具ホルダ５０の各部材を示したものである。前面部分８０には、さらに、間隔アーム８８及び植刃アーム９０が含まれており、これらはいずれも様々な大きさ（つまり長さ）に交換することができる。後部ポスト８６は、工具スピンドル筐体５２（図１５）内の、或いはこの工具スピンドル筐体５２に隣接するかさ歯切盤４４などに剛直に接続されることが好ましい。図１４（ｂ）は、スプライン８２の正面図を示したものである。この互換性により、広範囲にわたる異なる部品（大きさ及び設計）に適応することができる。また、この互換性により、機械コンポーネントとの干渉を回避するための適切な大きさの工具ホルダ５０を提供することができる。工具ホルダ５０は、一部材として設計された工具ホルダであってもよいし、或いはいくつかの部品（例えば８１、８８及び９０）から構成されていてもよい。これらの部品は、設備の使用者が積木式スキームで組み合わせることができ、或いは機械製造者が専用に設計することができる。

別法としては、油圧式手段、空気圧式手段、電気式手段、手動手段又は他の手段を介して工具ホルダ５０を歯切盤４４に対して前進又は後退させることも可能である（例えば伸縮式に）。工具ホルダ５０は、「待機」位置から旋削位置へピボット軸の周りに切り替えることができ、或いは待機位置と動作位置との間を移動するための台形連動又は他の連動を使用することができる。動作位置では、一次アーム８１及び植刃アーム９０は、それぞれ工具軸Ｃに対して平行に配向されることが好ましく、一方、間隔アーム８８は、一次アーム８１及び植刃アーム９０の配向に対して直角に配向されることが好ましい。また、異なる剛直、後退可能及び／又は回転式工具ホルダの組合せを備えることができる歯切盤に複数の工具ホルダを取り付けることも可能である。

図１５は、３つの直線軸Ｘ、直線軸Ｙ及び直線軸Ｚ、並びに３つの回転軸Ａ（工作主軸回転）、回転軸Ｂ（工具スピンドル・ピボット軸）及び回転軸Ｃ（工具軸回転）を備えた６自由度型のかさ歯切盤の三次元図を示したものである。工具ホルダ・ポスト５０はカッタ・スピンドル筐体に取り付けられている。この好ましい構造によれば、旋削操作（又はバリ除去操作）のために、機械の４つの軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ及びＢ）を利用して工具ホルダ５０を歯車ブランク４０（又は切削刃車７０）に対して位置づけることができる。また、旋削操作（又はバリ除去操作）のために、歯車ブランク（又は歯車）を回転させる軸Ａ（工作物回転）も同じく利用される。

かさ歯車創成盤の自由度、精度及び剛性は、通常、同じ大きさの部品を旋削するために指定されるＣＮＣ旋盤よりも優れている。本発明の方法によれば、かさ歯車創成盤上のチャッキングは、旋盤又はマシニング・センタ上の第２のチャッキング（及び処理）に取って代わっており、また、かさ歯車創成盤上の処理及びチャッキングは、かさ歯車創成盤上の１つのチャッキングのみに取って代わっている。かさ歯車創成盤上のチャッキングは極めて正確であり、通常、大歯車穴と背面（旋盤の第１のチャッキングで形成される）及び歯先円錐の間の最小振れを保証することができる高精度円板ばねエキスパンダを使用して達成されている。第２のチャッキングは、通常、高い振れ品質を保証しない３つジョーチャックを使用して実施されるため、振れ品質は必ずしも旋盤に関して与えられるわけではない。

かさ切削盤４４は、複数の連結部品プログラムを実行することが好ましい。例えば、１つは旋削操作のための連結部品プログラムであり、１つはかさ歯車切削のための連結部品プログラムであり、また、１つはバリ除去のための連結部品プログラムである。旋削プログラム及び／又はバリ除去プログラムは、入力データとして、部品図（大歯車又は小歯車）から情報を受け取ることができ、さらに、工具ホルダに関する情報（組合せエレメントの寸法）を受け取ることができる。旋削操作に必要な精度に応じて、場合によっては旋削工具のゲージングが必要である。ゲージングには専用のゲージング設備（機械外）を利用することができ、或いはゲージ・バー、ゲージ・ディスクさらにはマスタ・ブランクを使用して機械内で実施することができる。

本発明に従って歯車ブランクを処理する場合、所望の数及び所望の幾何構造の歯を提供するために、本発明による方法及び機械の柔軟性を考慮すれば、「どたん場での」決定として、１つの部材群（第１のチャッキングで既に切削加工されている）のすべての歯車を所望のブランク寸法に前面切削加工し、且つ、切削することができる。したがって部品の余裕代の量を著しく少なくすることができ、延いてはコストを著しく低減することができる。

動作中、例えば図７ないし図１５に示されているタイプの工具ホルダ及び歯車ブランクを使用して、以下のステップによって切削加工プロセスを実施することができる。

歯車ブランク４０が工作物スピンドル４２に装填され、且つ、チャックに固定される。

機械軸線Ｘ、機械軸線Ｙ、機械軸線Ｚ及び機械軸線Ｂ（図１５参照）がそれらの装填位置から、好ましくは速やかに、上部植刃５６が存在し、左角が前面外側表面６０の後方に位置している位置へと（つまり図７の角７１の右へ）移動する。

旋削操作のための十分な表面速度を達成するために、工作物スピンドル４２が所定の速度（ＲＰＭ）で回転を開始する。機械軸Ｘ及び機械軸Ｚが直線補間関係で同時に移動し、それにより上部植刃５６の左角が外側表面６０に沿って削りくずを除去する。旋削運動は、外側表面６０の旋削を終了し、且つ、必要に応じて外部表面６０と前面表面６６の間の角６９に切子面を旋削するために上部植刃５６の右角を開始位置に配置することを目的として、外側表面６０をわずかに越えて過剰移動した位置まで通常の旋削送り速度で送り運動が実施される。

（上部植刃５６の右角が外側表面６０と前面６６の間の切子面を旋削している間）機械軸Ｘ及び機械軸Ｚが、前面表面６６を旋削する（上部植刃５６の同じ右角を使用して）ための開始点である位置へ直線補間関係で同時に移動する。

機械軸Ｘ及び機械軸Ｚが直線補間関係で同時に移動し、それにより上部植刃５６の右角が歯車ブランク４０の前面表面６６を旋削する。この旋削ステップの間に直径が変化するため、許容可能な旋削表面速度を達成するために前面旋削の開始と終了の間でスピンドルＲＰＭを変化させることができる。また、最適旋削表面速度を達成するためにＲＰＭを実際の旋削直径まで直線関係で絶えず変化させることも可能である。前面６６を旋削している間の植刃５６と円錐前面６６の間の逃げ角は、外側表面６０を旋削していたときの逃げ角とは異なっている。図面の平面に対して直角の方向（歯切盤のＹ方向）の異なるオフセットを使用して十分な逃げ角を確立しなおすことができる。オフセットの変更は、上で説明した切子面を旋削している間に達成することができる。そのためには、切子面を旋削している間、補間モードでＸ軸及びＺ軸と共に同時に変化するＹ軸値が必要である。植刃５６の切削角が外径から内径へ移動し、且つ、前面６６を旋削している間、最適切削植刃逃げ角を維持するためにオフセットＹを同時に変更することができる。以下の旋削ステップには作用切刃及び作用植刃の変更が必要であるため、このステップの旋削には過剰移動が必要である。

次に、機械軸が、好ましくは高速移動で新しいＸ位置、Ｙ位置及びＺ位置へ移動する（Ｙ位置は、切子面及び前面内側表面の旋削操作中、植刃の最適逃げ角を提供する）。この時点で、下部植刃５８の右角を使用して、歯車ブランク４０の前面６６と前面内側表面６８の間の角６７に切子面を生成することができる。機械軸Ｘ及び機械軸Ｚは、補間モードで切子面の末端位置へ同時に移動する（最適植刃逃げ角を維持するためにＹ軸も同じく変更することができる）。工作主軸ＲＰＭは、最適旋削表面速度が提供されるように選択される。

次に、機械軸Ｘ及び機械軸Ｚが直線補間関係で同時に移動し、それにより下部植刃５８の右角を利用して歯車ブランク４０の前面内側表面６８が旋削される。この旋削ステップの間には直径が変化するため、許容可能な旋削表面速度を達成するために前面内側旋削の開始と終了の間でスピンドルＲＰＭをある速度に調整することができる。また、最適旋削表面速度を達成するためにＲＰＭを実際の旋削直径まで直線関係で絶えず変化させることも可能である。

次に、機械軸Ｘ、機械軸Ｙ、機械軸Ｚ及び機械軸Ｂが、それらの前面内側６８旋削末端位置から、好ましくは速やかな移動で割出し位置へ移動する。この割出し位置は、歯切削プロセスの開始時に歯車ブランク４０にカッタ５４を当てる位置である。この実例では、歯車ブランク４０は、歯車７０（図１２）を製造するために、正面ホブ切りカッタ・ヘッド５４を使用して、非創成連続割出し操作（図１１）で切削されている。そのためにはカッタ・ヘッド５４及び歯車ブランク４０を図１１にそれぞれ対応する矢印で示されている方向に回転させなければならない。この実例における切削には、歯車ブランク４０材料中に全深さ位置までカッタ５４を送る運動が必要である。この送り運動は、通常は、軸Ｘ、軸Ｙ及び軸Ｚの同時運動によって達成され、また、いくつかのプロセスでは、さらにＢ軸の回転が必要となる。しかしながら、本実例の場合には、少なくともＸ軸の運動によって工具送りが達成される。

カッタ５４を歯スロット７２から後退させ、好ましくは割出し位置へ復帰させるために機械軸Ｘ、機械軸Ｙ、機械軸Ｚ（及び場合によっては機械軸Ｂ）が移動する。カッタ５４の回転が停止し、また、工作物スピンドル４２の回転が反転する。次に、機械軸Ｘ、機械軸Ｙ、機械軸Ｚ及び機械軸Ｂが割出し位置から、好ましくは速やかな移動で、図１２に示されているバリ除去位置へ移動し、その位置で停止して、上部植刃５６の長いエッジが歯７２のバリ７４をこすり取っている間、歯車７２が少なくとも１回転する。このステップにおけるＹ軸オフセットは、こすり取りのための最適条件が提供されるように選択される。また、（割出し位置からバリ除去位置へ速やかに移動させる代わりに）割出し位置から図１２に示されているバリ除去位置に近い一定の距離へ速やかな移動で移動させ、次に遅い速度で図１２に示されている最終バリ除去位置へ移動させることも可能である。

次に、機械軸Ｘ、機械軸Ｙ、機械軸Ｚ及び機械軸Ｂがバリ除去位置からそれらの最初の装荷位置へ、好ましくは速やかな移動で移動する。工作物スピンドル４２の回転が停止する。

切削が終了し、バリが除去された歯車７２がチャックから外され、機械から取り除かれる。

本発明の場合、旋削プロセスは湿式又は乾式で実施することができるが、乾式旋削が好ましい。工具ホルダで利用される切刃は、植刃（例えば炭化物）であることが好ましいが、ろう付けすることも可能であり、或いは固体工具材料であってもよい。また、特定の領域の切削量が多い場合、場合によっては１回又は複数回にわたって旋削ステップ（すべてのステップ又は単に個々のステップ）を繰り返さなければならないことを理解されたい。軸Ｘ、軸Ｙ及び軸Ｚに加えて、機械Ｂ軸を利用して、旋削操作の間、旋削工具を配置し、且つ、移動させることができる。

歯切盤の削りくずコンベヤを利用して削りくずを除去している間、これらの削りくずが問題にならないようにするためには削りくずの長さを短くすることが好ましい。削りくずは、当業者に知られているように適切な刃物角及び送り速度を使用して、それらの巻き径及び長さを制御することができる。別法としては、本発明による方法は、短い送り中断（つまりパルス送り）を提案している。

以上、本発明について、好ましい実施例を参照して説明したが、本発明はそれらの特定の実施例に限定されないことを理解されたい。本発明には、特許請求の範囲の精神及び範囲を逸脱することなく本発明の主題に関連する、当業者には明らかであろう修正が包含されることが意図されている。

Claims (15)

1. かさ歯車及びハイポイド歯車を製造する機械であって、
   工作物の回転軸線の周りに回転可能な工作物スピンドルと、
   非回転工具スピンドル筐体内に存在している、工具回転軸線の周りに回転可能な工具スピンドルとを備え、
   前記工作物スピンドル及び前記工具スピンドルが互いに対して最大３つの異なる方向に並進可能であり、
   前記工作物スピンドル及び前記工具スピンドルが互いに対して少なくとも１つのピボット軸線の周りに回動可能であり、また、
   １つ又は複数の金属除去工具を備えた、前記非回転工具スピンドル筐体に接続された工具ホルダを備える機械。
2. 前記金属除去工具が旋削植刃を備える、請求項１に記載の機械。
3. 前記金属除去工具が２つの旋削植刃を備える、請求項２に記載の機械。
4. 前記工具ホルダが前記非回転工具スピンドル筐体に取外し可能に接続される、請求項１に記載の機械。
5. 前記工具ホルダが、一次アーム、植刃アーム、及び前記一次アームと前記植刃アームを接続する間隔アームを備える、請求項１に記載の機械。
6. 前記一次アームが前記工具回転軸線に対して平行に配向される、請求項５に記載の機械。
7. 前記工具スピンドルに取り付けられた正面フライス又は正面ホブ、及び前記工作物スピンドルに取り付けられた大歯車ブランク又は小歯車ブランクをさらに備える、請求項１に記載の機械。
8. 工作物回転軸線の周りに回転可能な工作物スピンドルと、非回転工具スピンドル筐体内に存在している、工具回転軸線の周りに回転可能な工具スピンドルとを含み、前記工作物スピンドル及び前記工具スピンドルが互いに対して最大３つの異なる方向に並進可能であり、前記工作物スピンドル及び前記工具スピンドルが互いに対して少なくとも１つのピボット軸線の周りに回動可能であり、また、１つ又は複数の金属除去工具を備えた、前記非回転工具スピンドル筐体に接続された工具ホルダを含む機械上でかさ歯車及びハイポイド歯車を機械加工する方法であって、
   前記工具スピンドルに工具を取り付けるステップと、
   前記工作物スピンドルに工作物を取り付けるステップと、
   前記１つ又は複数の金属除去工具を前記工作物に係合させるために、前記工具スピンドルを前記工作物スピンドルに対して、前記３つの異なる方向のうちの少なくとも１つに沿って、及び／又は前記少なくとも１つのピボット軸線の周りに回動させるステップと、
   前記工作物の１つ又は複数の所定の表面を切削加工するステップと、
   前記工具スピンドルの前記工具を回転させるステップと、
   前記工作物に１つ又は複数の歯を形成するために、前記回転している工具を前記工作物に係合させるステップと
   を含む方法。
9. 歯を形成するステップで生じるバリを除去するために、前記１つ又は複数の金属除去工具を前記工作物の歯に係合させるステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記１つ又は複数の金属除去工具が植刃を備える、請求項８に記載の方法。
11. 前記工具スピンドルに取り付けられる前記工具が、正面フライス・カッタ又は正面ホブ切りカッタを含む、請求項８に記載の方法。
12. 大歯車ブランクが前記工作物スピンドルに取り付けられ、且つ、前記大歯車ブランクの前面外側表面、前面表面及び前面内側表面のうちの少なくとも１つが前記１つ又は複数の金属除去工具によって切削加工される、請求項８に記載の方法。
13. 正面フライス・カッタ又は正面ホブ・カッタが前記工具スピンドルに取り付けられ、前記表面機械加工に引き続いて１つ又は複数の歯が前記輪歯車ブランクに切削される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記切削加工ステップが旋削ステップを含む、請求項８に記載の方法。
15. 小歯車ブランクが前記工作物スピンドルに取り付けられ、且つ、直径及び面角のうちの少なくとも１つが前記１つ又は複数の金属除去工具によって切削加工される、請求項８に記載の方法。
    

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