JP2021514862A - 面取りツール、面取りシステム、歯車切断機および歯具を面取りするための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ワーク歯具（２２）の面取りのための面取りツール（４）であって、各フライトについて、幾何学的に画定された切縁を有する複数の歯（５）を有し、かつ、ワーク歯具とのローリング加工係合における片面加工のために設計され、ツールの横断面で見ると非対称である、歯のプロファイル（８、９；８’、９’）を有するらせん状の歯具を備える、面取りツールに関する。本発明はさらに、面取りシステム（１００）、歯車切断機、およびワーク歯具の歯面側の歯縁上に面取りを生成するための方法に関する。

Description

本発明は、ワーク歯具を面取りするための面取りツール、および該ツールによって実行される、歯具を面取りするための方法に関する。

既知のように、歯具を加工すると端歯縁にバリが発生し、そのバリは様々な理由で取り除かなければならない。さらに、多くの用途では、単にバリを取り除くだけでは不十分である。これは、歯縁があるいは未加工である場合、その後の過剰浸炭による歯の硬化時に後者がガラス硬度になり、その後負荷下で破裂する危険性があるためである。これらの理由から、歯縁は面取りされるべきであり、そのために多数の技術が開発されてきた。

現在よく使用される技術は、例えば、特許文献１に開示されるように、歯縁を面取りにプラスチック再成形することからなり、この技術では、ワークの材料は、歯縁の領域内で、歯と係合するようにロールする面取りホイールによって変位する。次いで、変位した材料は、例えば、特許文献２に記載されるように、好適に取り除かれる。

切断することで面取りが歯縁上に生成される切断方法もある。この目的のために、歯具とは独立した切縁形状を有するフライカッター（図１０）を使用することができ、軸方向間隔および枢動角度を含む、そのフライカッターの位置は、ローリング運動において切断係合がワーク歯具のプロファイル形状に従うことを可能にするために、面取り中に好適に導かれる。フライカッターと外観が類似している切断面取りツールの形態は、特許文献３に開示される「面取りカッター」であり、これも円盤状であるが、切縁形状が歯具に依存する歯を有する。このようなプロファイルカッターでは、カッター歯のプロファイル形状は、ワーク歯具の歯溝プロファイルと一致する。面取り中に、カッター歯が歯溝の面取り輪郭全体を切断する。これにより、プロファイルカッターと歯の間でローリング運動が生じて、カッター歯に直接従うカッター歯が、最初に切断された歯溝に直接従う歯溝を切断するなどする。このような面取りツールは、特許文献４にも考察されている。

さらに、特許文献５に開示されているように、幾何学的に画定されていない切縁を使用して材料を除去する、すなわち、研削により面取りする、面取りツールの変形例も提案されている。この変形例は、例えば所望の面取りのパラメータが変更された場合、新しい面取りツール全体を設計する必要がないように、面取りツールを再プロファイルすることにより、より高い柔軟性を実現するという利点を有する。さらに、研削による面取りは、面取り表面の高い表面品質をもたらす。

欧州特許出願公開第１２７９１２７号公報 独国特許公開第１０２００９０１８４０５号公報 欧州特許第１４９５８２４号明細書 独国特許公開第１０２０１３０１５２４０号公報 独国特許公開第１０２０１６００４１１２号公報

すべてのこれらの面取りツールにはそれぞれの長所および短所がある。本発明の目的は、過剰ではない加工時間および満足のいく加工精度と柔軟性との間の満足のいく妥協につながる面取りツールを提供することである。

ツール技術に関して、この目的は、ワーク歯具を面取りするための面取りツールであって、各フライトについて、幾何学的に画定された切縁を有する複数の歯を有し、かつ、ワーク歯具とのローリング加工係合における片面加工のために設計され、ツールの横断面で見ると非対称である、歯のプロファイルを有するらせん状の歯具を備える、面取りツールによって実現される。

したがって、本発明による面取りツールは、面取り中に面取りされる歯具とローリング加工係合しており、しかしながら、面取りされた歯溝のカウンター面は加工されていない一方で、プロファイルの１つの切断側のみが面取りされる。このため、歯のプロファイルは非対称である。さらに、各フライトについて複数の歯が提供され、好ましくは少なくとも２つ、より好ましくは少なくとも４つ、特に好ましくは少なくとも６つの歯が提供され、その結果、１つの歯は、ワーク歯具の歯の先端と歯根との間の面取り全体を生成せず、むしろ、ワーク歯具の１つの面上の面取りは、異なる歯の複数の連続したメッシュによって生成され、したがって、面取りらせんの複数の包囲部分からなる。切削加工は、例えば、研削面取りよりも良好な加工時間を生み出す。各フライトに対して複数の歯を有するツール設計は、複数の歯にわたってツール摩耗を分散させ、より良好な負荷条件につながる。また、ローリング加工係合により、一定の軸方向間隔での作業が可能となり、加工工程がより容易になる。片面加工はまた、面取りされた歯具の左右の面の面取り設計においてより高い柔軟性を可能にする。これは、異なる設計の面取りツールを他方の面に使用することができることを意味する。したがって、本発明による非対称面取りワームの設計は、ラック状のツールプロファイルを有するホビングに使用されるホブとも根本的に異なる。

面取りツールの非対称歯のプロファイルでは、切断側は、非切断側と比較してより平坦な歯面を有する。面取りツールの好ましい設計では、歯のプロファイルの非加工歯面側の軸長の、加工側の軸長に対する比率は、１より小さく、好ましくは０．９より小さく、特に０．８より小さく、かつ／または０．０５より大きく、好ましくは０．１より大きく、特に０．２より大きい。これにより、安定した歯形を維持しながら、切断側の有利なプロファイル設計が可能となる。

特に、ツールの鈍側を面取りする面取りツールの場合、この比は、０．７よりも小さく、０．６よりも小さく、特に０．５よりも小さくあり得る。

特に、インボリュート歯具の面取りおよびその根元の丸みについて、加工歯面側の歯のプロファイルは、好ましくは凹部および凸部からなる。凹部は、根元から屈折点にかけて見ると、曲線を連続的に減少させることからなる。この設計は、歯車端面と平行な平面において、面取り面から歯車面へ遷移することを可能にする。

さらに、好ましくは、歯根の丸みおよび遷移後の歯根との間の加工歯面側における歯のプロファイルの圧力角度の変化は、０．１より大きく、好ましくは１より大きく、特に２より大きく、かつ／または１０より小さい相対変化係数で凸領域（屈折点）内に減少することを提供する。したがって、圧力角度は、歯根の丸み後に比べて、屈曲点で３倍小さくすることができる。

特に好ましい実施形態において、面取りツールの軸長は、加工動作の少なくとも２つのツール歯を含む接触長を超えて延在する。接触長とは、加工動作でツールが積載されているツール軸上に投影される長さ（接線オフセットなし）を指す。ここでは、少なくとも２つの歯が含まれており、加工位置の中心性および歯の数に応じて、３つ以上の歯がある場合がある。面取りツールのより大きな軸長のため、ツールおよびワークの相対位置が再位置決めされる場合、他のツール歯は、少なくとも部分的にワークと加工係合することができる。この再位置決めは、ツールの軸に沿ったツールの直接変位であり得、または、例えば、線形軸方向移動を重ねることによって、そのような変位と同様の効果を有し得る。好ましくは、切断可能なツールのすべての歯は、この目的のために同じプロファイルおよび同じ歯の高さを有する。好ましくは、ツール歯は、それらの切断作用に関して同一に設計され、特に、予め切断された歯、特別に設計された初期歯または非活性歯が分配される。これにより効率的な面取りツールが生成される。

この文脈において、面取りツールの軸長は、接触長を超えて、接触長の少なくとも５０％、特に少なくとも１００％延在する。この設計の利点は、例えば、あるツール領域において一定のレベルの摩耗に達するとき、ツールは交換ツールによって交換される必要はないが、面取りツールの別のツール領域でさらに面取りされ得るため、達成可能なより長いツール耐用年数である。

所望の面取りへの歯のプロファイルの設計（面取り幅（端面上のワーク歯がその歯の厚さの５０％超を失う、すなわち、歯全体が加工されている、歯具のいわゆる研摩または開先加工とは異なり、面取り中、歯縁加工、端面のワークの歯の厚さが２０％未満、または場合によっては１５％未満、または１０％未満でテーパ状となる）および面取り角度）に関しては、複数の変形例が考えられる。らせん状の歯具（面取りワームまたはホブ）の外径およびフライト数などの面取りツールのパラメータをまず設定することが便利である。ここでは、ホビングを基準として使用することが可能であり、すなわち、好適な外径およびフライト数は、当業者が典型的には、面取りされる歯具を生成するためのホブを選択する範囲内であり得る。また、ツールを設計する際には、接点のレベルにおけるツール回転軸とツール歯具の端面の位置（ホビングオフセット角）との間の間隔からなる、ワーク軸に沿って見ると、加工動作が実行される軸配座、すなわち作業を行うツール軸の枢動角度を考慮することが便利である。このように発生するパラメータの大部分が設定されている場合、面取り結果を観察することにより、ツールプロファイルの加工側のプロファイル形状を実験的に開始プロファイルから最適化することができる。あるいは、プロファイル形状は、シミュレーションによってコンピュータによって、検討されているワーク歯具の加工される「ハーフプロファイル」（溝の１つの面のみ）によって設計され得、ツールの包囲ネジは、この時点でワーク歯具のプロファイルとの一致があるべきであるように、ワーク歯具の端面から所望の面取り幅で離間しているワークの端平面で検討されている。非切断側については、その貫通曲線が確実に他のワーク面（他のハーフプロファイル）と衝突させることを確実にする必要がある。所望したよりも大きな面取り角度が生成される／生成されるであろうことが判明した場合、枢動角度はやや小さくなるように選択され、逆も同様である。フライト（複数可）のリード角度に関して、３０°未満の値が提供されることが好ましい。

上で既に考察されたように、面取りツールは、ワーク歯具の左右の面の各々に対して異なって形成され得る。したがって、本発明はまた、第１の面取りツールが、ツール歯具の左側面上の歯面の片面面取りのために設計され、第２の、特に異なるように形成された面取りツールが、ワーク歯具の右側面上の歯縁の片面面取りのために設計されている、上記態様のうちの１つによる２つ以上の面取りツールからなる面取りシステムを含む。好ましくは、少なくとも２つの面取りツールは、ツールヘッドの共通のツール主軸上に配置され、同じ主軸駆動によって駆動される。ただし、原則として各ツールに独自の駆動を有する独自のツール主軸を持たせることも考えられる。この場合、特に、面取りシステムは、４つの面取りツールを有し、ワーク歯具の一方の端面および他方の端面上の左右の面の各々に対して１つのツールを有する。生成に関しては、面取りツールは、好ましくは、材料除去によって、すなわち、１つのピースで固体材料で作られる。これは、同じキャリアを有する複数のツールが提供されてもより好ましく、この場合、複数のホブから形成される組み合わせツールは、好ましくは、完全に固体材料で作られる。

特に好ましい実施形態では、１つ以上の面取りツールを支持し、かつ自転でそれらを駆動するように設計されたツールヘッドが、少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つ、特に３つの線形独立した空間軸において、ワーク回転軸に対して移動することができ、かつワーク軸に対するツール軸の傾斜角に対して枢動することができ、この枢動性を引き起こす枢動デバイスが、スライド、特に、軸間の軸方向間隔を設定する半径方向スライドによって直接支持され、このスライドが、残りの空間軸移動を引き起こすスライド装置によって支持される。

したがって、この設計は、らせん状のツールに典型的であり、枢動デバイスによってツール回転軸に沿って線形移動軸が支持されるツールヘッド位置配置とは異なる。この設計は、枢動角度を変更する際の枢動の重量を軽減するものであり、枢動角度は、好ましくは、ワーク歯具の左側面の加工とワーク歯具の右側面の加工との間で実施される。半径方向スライドが枢動デバイスを支持する場合、最も頻繁に使用されるスライドは、相対的に最も低い重量で搭載することもできる。また、枢動デバイスが半径方向スライドによって直接支持される設計はまた、面取りツールの設計の種類に関係なく有利であると考えられ、それに応じて独立して開示され、かつ独立して保護されることが可能である。

したがって、本発明はまた、少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つ、特に３つの線形独立した空間軸内のワーク回転軸に対して、１つ以上の面取りツールを支持し、回転中にそれらを駆動するように設計されたツールヘッドを移動させ、ワーク軸に対してツール軸の傾斜角に対して枢動させることができる面取りシステム、この枢動性を軸間の軸方向間隔を決定する半径方向スライドによって直接支持させる枢動デバイス、およびこの半径方向スライドを残りの空間軸移動を引き起こすスライド装置によって支持させることができ、１つ以上の面取りツールを支持し、かつ自転でそれらを駆動するように設計されたツールヘッドが、少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つ、特に３つの線形独立した空間軸において、ワーク回転軸に対して移動することができ、かつワーク軸に対するツール軸の傾斜角に対して枢動することができ、この枢動性を引き起こす枢動デバイスが、スライド、特に、軸間の軸方向間隔を設定する半径方向スライドによって直接支持され、このスライドが、残りの空間軸移動を引き起こすスライド装置によって支持される、面取りシステムに関する。

特に好ましい実施形態において、枢動デバイスは、＋／−１２０°以上、特に＋／−１６０°以上の枢動を可能にする。このように、例えば、共通のツール主軸上の本発明による２つの面取りツールの場合、ワーク歯具の他方の端面上の歯縁は、該主軸を枢動させた後に面取りされ得る。この場合、加工シーケンスは、大きな範囲で自由に調整可能であり、好ましい変形例は、まず、端面上の左右の面の面取り（例えば、特に、これが面取り位置に対してオフセットされた主加工位置で既に同時に行われている場合、ワーク歯具の生成の非移動端面）であり、その後、他方の端面上の面取りである。しかしながら、特に別個の面取りステーションの場合、面取りツールは、まず、両端面に割り当てられた面を面取りすることができ、その後、他方の面取りツールを使用することができる。

面取りシステムのさらなる実施形態では、さらなる１つ以上のフライカッターが、追加の面取りツール（複数可）として提供される。フライカッターは、円周上の同じ間隔で少なくとも１つ、好ましくは複数の切縁を有する円盤状のツールであり、面取り面を切断するための歯具と一緒にローリング運動をしており、歯具のプロファイル形状に沿った空間経路曲線上で誘導され、それによって、３つの線形軸Ｘ、ＹおよびＺならびに枢動軸Ａおよびワーク軸Ｃが連続して調整される歯具に対して変化する位置を想定する。１つ以上のフライカッターが使用され、特に、同じツールヘッドにも配置され、すなわち、共通のツール主軸上にクランプされ、面取りシステムは本発明による面取りツールを使用して制御され、第１の動作モードで最初に説明され、第２の動作モードで少なくとも１つのフライカッターを使用する。これは、本発明によるフライカッターの利点および面取りツールの利点をそれぞれ必要に応じて使用することができるため、面取り中に達成される柔軟性を増大させる。例えば、本発明による面取りツールを使用して面取りされる非常に大きなバッチのワークが使用されるが、その加工が、面取りツールが設計されていない別のバッチのワークによって中断される場合、この他のバッチのワークは、時間のかかるツール変更なしにフライカッターを使用してさらに面取りされ得る。この文脈において、ツール主軸はまた、合計で少なくとも３つまたは少なくとも４つの面取りツールをクランプするのに十分な長さを有し、この目的のために、好ましくは少なくとも１００ｍｍ、特に少なくとも３００ｍｍの有効なクランプ長を有する。ワーク主軸の有効なクランプ長に応じて、ツール主軸を両側に取り付けることもできる。

少なくとも２つの面取りツールを有する面取りシステムの特に好ましい実施形態は、好ましくは少なくとも２つの面取りツールから形成され、ツールの共通回転軸を有する取付ユニットを備え、その取付ユニットによって、共通回転軸に対する相対軸位置および／または相対回転位置が、各面取りツールの所定の参照歯の間に画定される。このデザインの利点を以下の説明に示す。

したがって、歯面は、ローリング加工係合において面取りが生成されるワーク上に既に存在する。これは、面取りツール（複数可）のプロファイルがワーク歯具に適合されるだけでなく、面取りツールと面取りされるワークとの間の相対位置を、加工係合のために設計された設定になければならないことを意味する。したがって、歯研削におけるセンタリング処理と同様に、面取りされる歯具に対するツール歯の位置が知られていることを確実にしなければならない。これは通常、機械上の参照表面、例えば、ワーク主軸のテーブル表面および切断主軸の平面表面を介して直接行われ、各主軸は、１回転当たりに定義されたゼロ位置を通過する。

機械に対して面取りされる歯具の相対位置は、テーブル表面の上部のクランプ高さから生じ、テーブル主軸に対して面取りされる歯具の歯溝の位置は、センタリングセンサなどの較正された測定システムを使用して、当業者になじみのある方式で検出することができる。

周辺部に規則的なピッチ（クランプ溝）を有するらせん形状を介した面取りツールの実施形態のため、面取りツールのツール歯の位置は、一方が他方の下にあることが知られている。したがって、例えば、切断主軸の平面からのその間隔および切断主軸の回転位置に対するその位置から生じる、機械に対する面取りツールの基準歯の相対位置を決定することは十分である。このようにして、面取りされる歯具に対する面取りツール歯の位置間の関係は、機械ベースを介して確立され得る。正しい位置に到達するために必要な移動は、それによって制御される機械軸を介して機械制御によって設定／達成され得る。

２つの面取りツールを使用し、それによって予想される、すなわち、１つのツールにつき１回決定する位置を決定するためのより大きな労力にも関わらず、好ましくは提供される取付ユニットは、別の面取りツールに対する面取りツールの歯の位置の所定の画定が、例えば、上述の方法を使用して、取付ユニットを介して１回のみ位置を確立する必要があることを意味するため、セッタに必要とされる労力を大幅に低減させる。次いで、画定された事前画定から、純粋に計算によって他の面取りツールについて自動的に判定することができ、したがって、オペレータによって行われる位置決めまたは較正措置を介して追加の労力なく達成することができる。

これにより、面取りシステムの使用に誤りが生じにくくなり、予め設定された取付ユニットが用意されているため、機械内の面取りツールの配置を誤る恐れもなくなる。

特に好ましい実施形態において、少なくとも２つの面取りツールは、共通のベース本体を有し、画定された基準表面を介して互いに剛性的に接続され得る。さらに好ましい実施形態において、２つ以上の面取りツールは、共通のベース本体から製造することができる。より好ましい実施形態は、本発明によって設計された４つの面取りツールを有する「クワトロ」取付ユニットからなる。

したがって、一方の歯具が他方の下にある面取りツールの一回限りの所定の相対位置を維持することができ、したがって、面取りツールの再研削後もそのまま保持することができる。共通のベース本体または統合設計はまた、信頼性の高い、任意選択でさらに優れた同心特性を可能にする。

取付ユニットの個々の面取りツールと取付ユニット自体との間の相対位置情報の割り当てを生成することも可能であり得る。これは、例えば、取付ユニットに装着されたデータキャリアを介して、または例えば、取付ユニットに割り当てられ、かつ、取付ユニットの識別コードを介して割り振られたセントラルストアの記憶空間領域を介して行われ得る。このように、個々の取付ユニットのツール管理を実装することができ、さらに、個々の面取りツールまたは取付ユニットに割り当てられたこのような一連の面取りツールの処理データも、例えば保存／記憶することができる。

構造上、複数の実装オプションが考えられる。つまり、共通のツール本体は、個々の面取りツール間および該ツールの前後に所定のすべての距離を既に含有することができることを意味する。上記で既に説明したように、共通のツール本体は、異なる面取り技術を有する複数のツールを含有することが完全に考えられる。さらに、共通の回転軸を中心とする回転方向も異なる面取りツールの使用間で変更することができるため、共通のツール本体上の個々の面取りツールの切断方向が同じ方向であることは絶対に必要ではない。ツール主軸への取付接続が好ましく提供される。例えば各々が２つの面取りツールを支持する複数のツールベース本体が使用される場合、２つのツールベース本体間の取付接続が提供され得る。原則として、特定の切断材料を選択することが可能であり、例えば、異なる切断材料で作られた切縁を使用することができる。好ましい実施形態において、すべてのツールの耐用年数は、できるだけ均一なレベルに維持され、必要に応じて、これは、ツールの耐摩耗性を増大させるコーティングの影響を受ける。共通のツール本体は、それをカッターアーバ上に保持することができる中心軸ボアを有することができる。より代替的な設計は、シャフトツールとしての立体設計であろう。使用される機械のツールヘッド内の共通のツール本体は、一方の面上に支持されることができる（浮かぶ）。代替例としては、両方の側面上に支持されることであろう。これは、４つの面取りツールを有する実施形態に特に好適である。

加えて、本発明はまた、加工によるワーク歯具の生成のための主加工ステーションを有する歯車切断機を保護し、歯車切断機は、最初に言及された態様のうちの１つによる少なくとも１つの面取りツールを備えるか、またはさらに言及された態様のうちの１つによる面取りシステムを有する。主加工ステーションは、例えば、ホビングステーションまたはパワースカイビングステーションであってもよく、成形ステーションも考えられる。主加工ステーションおよび面取りステーションが同じワークテーブル／ワーク主軸を共有しているため、並列加工動作が可能である場合がある。しかしながら、ワーク変更システムが、生成された歯具を主加工ステーションのワーク主軸から面取りステーションの別個のワーク主軸に移動させる変形例も考えられ、好まれる。マルチ主軸ソリューション、特に２主軸ソリューションも考えられ、ワーク主軸は回転キャリア上に配置され、回転キャリアの回転によって加工ステーションと面取りステーションとの間を移動することができる。本発明は、１つ以上のワーク主軸が主軸として提供されるピックアップシステムにも使用され得る。

本発明は、本発明の方法では、片面加工処理を行うことにより、本発明による面取りツールを使用して、ワーク歯具の歯面側の歯縁上に面取りを生成するための方法に関する。この場合、面取りは、ローリング接続で行われる。

本方法では、ワーク歯具の端面の両歯面側の歯縁も、２つの片面加工処理を行うことにより、本発明による面取りシステムを使用して面取りされる。他方の端面上におけるさらなる片面加工動作により、両端面上に面取りを生成することも可能である。

特に好ましい方法
の実施形態では、軸長が関連する面取り面を切断するのに必要な軸長よりも大きい面取りツールを使用して、面取りツールの軸長に対して見ると、第１のツール領域を使用してワーク歯具を面取りし、少なくとも部分的に異なるツール歯を有する第２のツール領域を使用して同じ種類の別のワーク歯具を面取りする。上記で既に説明したように、これにより、面取りシステムの面取りツールの耐用年数が増大する。

らせん状のワーク歯具を面取りするときに使用することができる特に好ましい実施形態では、面取りは、ツールの回転軸の異なる枢動位置のらせん状の歯具のそれぞれの縁（鈍縁および尖縁）上で行われ、尖側は、軸方向に見られる直交位置に対して、好ましくは１０°未満、特に５°未満の枢動角度で加工され、かつ／または鈍側は、好ましくは５°超、特に１０°超、好ましくは３５°未満、特に３０°未満の枢動角度で加工される。これらの設定は、所望の面取りパラメータに対してできるだけ均一な面取りを生成するのに役立つ。ホビングオフセット角ＨＯＡは、好ましくは１０°より大きく、特に２０°より大きく、かつ／または好ましくは７０°より小さく、特に６０°より小さい。

さらに、鈍側を面取りするときに、尖側を面取りするときよりも、特に少なくとも５ｍｍ、好ましくは少なくとも１０ｍｍだけ、接線方向に見ると、さらに中心を外れて作業が行われることが好ましい。これにより、ツールの設計において、フライトピッチ（複数可）のピッチ角、または軸方向に見ると、歯のプロファイルの伸長または圧縮などの残りの自由度を有利に使用することが可能になる。

本発明のさらなる詳細、特徴および利点は、添付の図面を参照して以下の説明に見出すことができる。

ツール歯のプロファイルの横断面である。 ツール歯のプロファイルの横断面である。 歯車と係合する面取りホブの概略横断面である。 らせん状の歯車の尖った面取り面を切断する際の面取りホブの位置を示す。 らせん状の歯車の鈍い面取り面を切断する際の面取りホブの位置を示す。 非対称な歯のプロファイルを有する面取りホブを示す。 ２つの面取りホブを有する加工ヘッドを示す。 ４つの面取りホブを有する加工ヘッドを示す。 面取りユニットの軸方向配置を示す。 フライカッターを示す。 ４つの面取りツールを有する取付ユニットの説明概要である。

図面では、以下の記号を使用している。

まず、図９を参照すると、関連付けられた移動軸と一緒に面取りユニット１００が示され、これは可能かつ好ましい実施形態である。ワーク（図示せず）を受容するために面取りユニット１００の機械ベッド４０上に回転可能に取り付けられたワーク主軸５０は、ワーク側に見られ、ワーク主軸（ワーク軸）の回転軸はＣによって示される。

互いに垂直な移動軸Ｘ、Ｙ、Ｚの形態にあるこの実施形態では、ツール側に列６０が提供され、この列は、ツールとワークとの間の線形相対移動を実装するためのスライド装置を支持する。したがって、軸方向スライド７０が提供され、移動方向Ｚがワーク回転軸と平行に、したがって、この実施形態では垂直に延在する。スライド７０は次いで、方向Ｙの移動と共に、接線スライド７２を支持する。半径方向スライド７４は、接線スライド７２の開口部で誘導される。半径方向スライド７４は、（枢動軸Ａを有する）枢動可能な方式でツールヘッド８０を支持する。この実施形態では、ツールヘッド８０は、主軸Ｂを有する間接（ＣＮＣ）駆動ツール主軸８２を有する。モータと主軸との間にベルト駆動を有するこのような間接駆動に加えて、直接ＣＮＣ駆動主軸も考えられる。図９に示される実施形態では、ワーク主軸８２は、さらなる図面を参照して以下でより詳細に説明される２つの面取りツールを支持する。

枢動軸Ａを有する枢動デバイスのみであるが、他の線形移動軸のいずれもスライドしないように、その移動によってツール回転軸Ｂとワーク軸Ｃとの間の軸方向間隔が変化する半径方向スライドＸの配置により、機械軸は、枢動移動および半径方向移動のための低負荷およびモーメントのみに曝される。

ツールヘッド８０は、図７に再び拡大されて示される。ツール主軸８２の片側装着が見られ得る。しかしながら、図８に示される別の実施形態では、ツール主軸８２はまた、両側に取り付けられ得、任意選択的に、より多くのツール、例えば、４つの面取りツール４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを支持することもできる。

これらの面取りツール４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄはすべて、本発明による面取りホブであり得るが、例えば、ツールのうちの２つは、本発明による面取りホブである一方、他の２つは、図１０に示されるようなフライカッターであることも考えられる。

第１の場合、ワークの上端面および下端面に左右の面を面取りするための非対称の面取りホブを提供することができる。この場合、枢動軸Ａのための水平からの＋／−８０°以下の枢動性は、面取り目的に十分であり得る。しかしながら、図７のツールヘッド８０の設計のために、例えば、らせん歯状のワークの場合の鈍縁および尖縁のために提供される２つの面取りツール４ａ、４ｂが、例えば、一方の端面上で、かつ必要に応じて、他方の端面上で適切な枢動後に作業するように、１６０°超、特に１８０°超の枢動性が提供されることが好ましい。

面取りツール４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの各々は、図６に示すように、らせん状の歯５を有するツールであってもよい。図６は、マルチフライト変形例が考えられるが、単一フライト面取りホブ４を示す。一般的に、８つ未満、特に６つ未満のフライトが提供されることが好ましい。

ツール４の横断面において非対称である歯のプロファイルが明確に視認可能である。したがって、歯５は、著しく非対称なプロファイルを有して設けられ、加工歯面６および非加工歯面７を有する。したがって、面取りホブ４は、片面加工のみを意図する。したがって、図７において、ワーク主軸８２上の第２の面取りホブは、ワークの他方の面を加工するために設計されるであろう。

一実施形態の面取りホブ４の非対称歯のプロファイルは、図１により詳細に示される。加工歯面６のプロファイル８は、ツールの軸方向ピッチのａ_p/2を一部図１に示す。根元領域における曲線から始まり、プロファイル８は、歯の先端の丸みに遷移する前に、非切断歯面の軸方向ピッチａ_p/1の遷移付近の屈折点を通過するまで、凹形で延在する。先端丸みと根元丸みとの間の非切断歯面７の領域におけるプロファイル曲線９は、切断歯面６のプロファイル８よりも著しく急激に延在することが明らかである。

この実施形態では、ワークの尖端を加工する面取りツールのツールプロファイル（例えば、１０°〜３５°の間にらせん角βでらせん歯状にしたもの）を図２に示す。ここでも明確な非対称性が見られる。切断歯面のプロファイル曲線８’は、ツールの非切断歯面のプロファイル曲線９’よりも著しく低い傾斜で延在する。しかしながら、ワークの鈍縁を加工するために、図１に示すプロファイル曲線８、９に比べて、その違いは顕著ではない。

歯のプロファイルの非対称性は、それぞれ鈍側と尖側との比率（ａ_p/2：ａ_p/1）の商として表すことができる。ツールプロファイルが鈍縁を面取りする場合の比率（ａ_p/2：ａ_p/1）_bluntとツールプロファイルが尖縁を面取りする場合の比率（ａ_p/2：ａ_p/1）_pointedとの商が１．１超、好ましくは１．２５超、特に１．４超、かつ／または３．０未満、好ましくは２．５未満、特に２．０未満であることが好ましい。

加工動作の相対位置を図３に概略的に示し、図３の図面は半径軸方向平面であり、視野方向は図９に示す座標系の接線方向Ｙである。

面取りのための機械軸設定は、面取りホブが、ツールに面したワークの端面からの面取り幅ｂ_Fの間隔で設定されたホビングオフセット角ＨＯＡと共に、最も深い半径方向前進のその先端円（ΔＸ最小）でワーク２０の歯根と接するように選択される。軸Ｚおよび半径方向軸Ｘは、好ましくは、前進軸および送り軸である。好ましい設計では、ツール中心ＴＣＰのＺ軸位置は、図３に示される高さ（面取り平面からの距離Δｚで）に設定され、ツール４とワーク２０との間の相対移動は、純粋に半径方向移動Ｘに限定され得る。しかしながら、組み合わせられたＸＺ移動も考えられる。

図４は、接線／軸方向平面におけるツール４とワーク（歯車）２０との間の好ましい相対位置を示し、ここで、視野方向は、半径方向Ｘである。図４では、上記で説明したように、ワークの尖歯縁を小さな枢動角度ηで面取りするための特定の実施形態として、枢動角度Ａがゼロに設定されていることがわかる。

一方、ワーク２０の鈍い歯縁を面取りするために、枢動軸Ａの設定として、ゼロとは明らかに異なる枢動角度ηが好まれる。加えて、図４と図５の比較から明らかにわかるように、ツール４は、中心を外れて配置され、ツール中心ＴＣＰまたはワークセンターＰＣＰを接線方向Ｙに直交して含有する平面は、ΔＹだけ離間する。

図１０に示されるフライカッターとは対照的に、図６に示される面取りホブ４は、各フライトのための複数の歯のために、著しく大きな切縁領域を有する。１つの加工位置にすべての歯縁が加工効果を有するわけではなくても、加工領域は、ツール軸に対して軸方向の変位によって軸方向に移動することができ、したがって、面取りツールを再調整または交換する必要がある前に、常に新しい未使用切縁を加工に使用することができる。これにより、ツールの耐用年数にも利点が生まれる。

図６に示す面取りホブならびに図１および図２に示すツールプロファイルは、意図される加工相対位置で面取りされるワークと一致しているため、ワーク固有である。一方、図１０に示すフライカッター１４は、割り出し可能なインサート１５によって形成される切縁の対称設計を有しており、ワークとは独立して使用することができ、使用されるとき、面取りは、面取りされるワークに応じて個別に行われる、連結された機械軸移動によってワーク上に形成される。

図８に示されるツールヘッド８０’の一実施形態では、２つの面取りホブおよび２つのフライカッターを組み合わせることによって、極めて柔軟な適用可能性を有する設計が作成される。例えば、面取りホブが設計されたより大きなバッチの同一のワークを加工することができるが、その間、このワークのバッチと一致しないワークは、フライカッターを使用することによって面取りすることもできる。

図１１では、上記で説明した面取りシステムについて、取付ユニットの観点から再び簡単に説明する。４つの面取りホブ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄを支持する共通ベース本体２０２を有する取付ユニット２００を概略的に示す。個々の面取りツール間の間隔が画定されており、取付ユニット２００を使用する際には変更されなくなる。参照番号２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄの矩形ボックスは、ミーリング主軸２０８の平面と各面取りツールの第１の全歯の軸位置との間に画定された間隔を模式的に示しており、この実施形態ではこの歯の回転位置も同様に整列している。これらの軸位置および回転位置の両方が記憶されており、上記に説明されたように、取付ユニット２００の各個々の面取りツールを面取りする位置設定を行うことができるように、取付ユニット２００を使用する際に面取り機のオペレータに利用可能である。

本発明は、上述の実施形態に記載された特徴および詳細に限定されない。むしろ、以下の特許請求の範囲および上記説明の特徴は、個々に、かつ組み合わせて、その異なる実施形態において本発明を実施するために不可欠であり得る。

Claims (17)

1. ワーク歯具（２２）の面取りのための面取りツール（４）であって、各フライトについて、幾何学的に画定された切縁を有する複数の歯（５）を有し、かつ、前記ワーク歯具（２２）とのローリング加工係合における片面加工のために設計され、前記ツールの横断面で見ると非対称である、歯のプロファイル（８、９；８’、９’）を有するらせん状の歯具を備える、面取りツール（４）。
2. 前記歯のプロファイルの非加工歯面側の軸長（ａ_p/1）の、加工側の軸長（ａ_p/2）に対する比率が、１より小さく、好ましくは０．９より小さく、特に０．８より小さく、かつ／または０．０５より大きく、好ましくは０．１より大きく、特に０．２より大きい、請求項１に記載の面取りツール。
3. 特に、前記歯のプロファイルの特に主たる部分が、前記加工歯面側においては凹形であり、前記歯の先端に向かって凸形に遷移する、請求項１または請求項２に記載の面取りツール。
4. 前記歯根と遷移部との間の前記加工歯面側の前記歯のプロファイルの圧力角度が、０．１より大きく、好ましくは１より大きく、特に２より大きく、かつ／または１０より小さい相対変化係数で凸領域内に減少する、請求項３に記載の面取りツール。
5. 前記ツールの軸に沿った前記ツールの変位に一致する、前記ツールおよびワークの相対位置の再位置決めの際に、他のツール歯が、少なくとも一部、前記ツールと加工係合することができるように、前記面取りツールの軸長（Ｌ）が少なくとも２つのツール歯を有する加工動作の接触長を超えて延在する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の面取りツール。
6. 前記面取りツールの前記軸長（Ｌ）が、前記接触長を超えて少なくとも５０％、特に少なくとも１００％延在する、請求項５に記載の面取りツール。
7. 第１の面取りツール（４ａ）が、ツール歯具の左側面上の歯縁の片面面取りのために設計され、第２の、特に異なるように形成された面取りツール（４ｂ）が、ワーク歯具の右側面上の前記歯縁の片面面取りのために設計されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の２つ以上の面取りツールからなる面取りシステム（１００）。
8. １つ以上の面取りツール（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）を支持し、かつ自転でそれらを駆動するように設計されたツールヘッド（８０；８０’）が、少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つ、特に少なくとも３つの線形独立した空間軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）において、ワーク回転軸（Ｃ）に対して移動することができ、かつ前記ワーク軸に対するツール軸の傾斜角（η）に対して枢動することができ、この枢動性（Ａ）を引き起こす枢動デバイスが、スライド、特に、前記軸間の軸方向間隔を設定する半径方向スライド（７４）によって直接支持され、このスライドが、残りの空間軸移動を引き起こすスライド装置（７０、７２）によって支持される、請求項７に記載の面取りシステム。
9. 前記枢動デバイスが、＋／−１２０°以上、特に＋／−１６０°の枢動を可能にする、請求項８に記載の面取りシステム。
10. １つ以上のフライカッター（１４）がさらなる面取りツールとして提供され、特にどのフライカッターもさらに同じツールヘッド（８０’）に配置されており、前記面取りシステムが、第１の動作モードにおいては、請求項１〜６のいずれか１項に従って設計された前記面取りツールを使用して、第２の動作モードにおいては、少なくとも１つのフライカッター面取りツールを使用して、面取りするように制御される、請求項７〜９のいずれか１項に記載の面取りシステム。
11. 加工によりワーク歯具を生成するための主加工ステーションを備える歯車切断機であって、請求項１〜６のいずれか１項に記載の面取りツールおよび／または請求項７〜１０のいずれか１項に記載の面取りシステムを備えた面取りシステム（１００）を備える、歯車切断機。
12. 片面加工処理を行うことにより、請求項１〜６のいずれか１項に記載の面取りツールを使用して、ワーク歯具の歯面側の歯縁上に面取りを生成するための方法。
13. 前記ワーク歯具の端面の両歯面側の前記歯縁が、２つの片面加工処理を行うことにより、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の面取りシステム（１００）を使用して面取りされる、請求項１２に記載の方法。
14. 前記面取りツールの前記軸長（Ｌ）に対して見ると、ワーク歯具が第１のツール領域によって面取りされ、同じ種類の別のワーク歯具が、少なくとも部分的に異なるツール歯を有する第２のツール領域によって面取りされる、請求項１２または請求項１３に記載の方法。
15. 前記ワーク歯具がらせん歯状であり、前記らせん歯具の尖縁および鈍縁を面取りするための前記面取りツールが、前記ワーク回転軸に対してツール回転軸の異なる枢動位置で行われ、前記軸方向間隔の方向で見られる前記回転軸（Ｂ、Ｃ）の直交位置に対して、尖側が、好ましくは１０°未満、特に５°未満の枢動角度（η）で加工され、かつ／または鈍側が、好ましくは５°超、特に１０°超、かつ好ましくは３５°未満、特に３０°未満の枢動角度（η）で加工される、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記鈍側を面取りするときに、前記尖側を面取りするときよりも、特に少なくとも５ｍｍ、好ましくは少なくとも１０ｍｍだけ、接線方向に見ると、さらに中心を外れて作業が行われる、請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記面取りツールのうちの少なくとも２つから形成され、前記ツールの共通回転軸を有する取付ユニットを備え、その取付ユニットによって、前記共通回転軸に対する相対軸位置および／または相対回転位置が、前記面取りツールの所定の参照歯の間に画定される、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の面取りシステム。

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