JP6010038B2 - 歯フライスおよび歯車要素の歯を圧延するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、フライス軸の周りを回転可能で、フライスが、歯車要素に接近する時、切削インサートが、隣接する歯の間の空隙の中へ係合するか、またはそれらの空隙を生成するように配設される、交換可能な切削インサートをその周縁部に有するフライスで、直歯形状を伴う歯車要素の歯の列を圧延(フライス加工)する方法に関係する。

このようなフライスは、独国特許出願公開第１０２００８０６３８５８号からの実施例として知られる。その既知のフライスは、歯に沿ったそれぞれの歯間の中へ、すなわち、歯の後部に平行な係合運動の後またはその最中に、直線方向に移動することを意図し、フライス軸は、平行関係で新しい直線に沿って進むために、このような直線パスの後に傾く。それは結果として、歯の後部に平行して延在する、細長い片の歯輪郭となる。その場合に被覆され、圧延される歯に対する、多かれ少なかれ非常に目立ったフライス軸の傾斜運動によってそれぞれ製作される、直線のそれぞれの数および密度に応じて、結果として、僅かに面が刻まれる歯の外形となる。なお、その既知のフライスの利点は、他の従来のフライス加工法とは対照的に、このような方法によって、別の歯形が製作されるべき場合に、フライスを変更する必要がないように、全く同じフライスで、非常に広範囲に変化することができる、異なる歯形を製作することが基本的に可能であることであろう。特に、そのフライスおよび記載の方法で、弓状歯形状を製作することもまた可能である。

その場合に使用されるフライスの刃先は、その目的のために、フライス軸に対する９０°とは著しく異なる角を通じてそれぞれ延在し、すなわち、それらの刃先は、フライス軸に垂直に配向する平面の中にはない。

歯車伝動装置はまた、実際は非常に頻繁に直歯形状の歯を有し、それゆえ、歯の後部は直線に沿って延在する。ある程度は、それは、歯車後部がいかなる事象でも平面図の中で上から直線に沿って延在する、いわゆる斜歯形状を含み、側面図では、湾曲または僅かな湾曲のいずれも有さず、すなわち、例えば、より大きい直径および／または小さい幅、ならびに多数の歯を伴う歯車の場合である。歯の幅または歯車の幅は、その場合、歯の後部の長さに対応する（歯の後部と歯車の軸との間の角度の余弦によっても乗じられる斜歯形状の場合）。本発明は、特に、輪郭形状および輪郭表面において高品質を同時に伴う、このような直歯形状の合理的な製作を目指す。

加えて、歯車要素の歯を圧延する他の方法も知られており、円弧上に配設される、切刃を通常有し、実質的に軸と平行関係に延在し、それぞれの歯間の中へ係合する、いわゆる刃の頭部を使用し、個々の切刃または複数の連続的に配設される刃のそれぞれの外形のいずれかの刃先の形状は、所望の歯輪郭または歯間の輪郭に対応する。

歯車製作の別の方法はまた、「ホブ切り法」または「ホブフライス加工」としても知られている。

しかしながら、刃の頭部の場合、切刃が、所与の歯輪郭に合わせて各々特別に設計されるか、または適合し、新しい輪郭を製作するように、それぞれに変更または再調整される必要があるため、それぞれに異なる歯輪郭が、製作されなくてはならない場合、このような方法は比較的非生産的である。ホブのフライスカッターはまた、これまで所与の歯輪郭に対して設計されているのみである。

対照的に、最初に述べたフライス加工法により、全く同じフライスで、多数の異なる歯輪郭を製作することは確かに可能であるが、多かれ少なかれ、歯輪郭の面が激しく刻まれるという前述の不利点が絶えず存在する。

独国特許出願公開第１０２００８０６３８５８号

最先端と比較して、本発明の目的は、本明細書の冒頭で説明した特性を有する、歯車要素の歯を圧延する方法を提供することであり、高い生産性以外にまた、面を刻むことなく非常に正確な歯輪郭をも可能にし、比較的な複雑な歯輪郭さえも、フライスに載置される切削インサートを変更または再調整することなく、生成することができる。

その目的は、フライスが使用されるという点において達成され、フライスに載置されている状況において、切削インサートが、フライス軸に対して半径方向かつ垂直に延在する、少なくとも１つの刃先を有し、フライス軸が、歯輪郭のフライス加工の際に、歯の後部の縦の広がりに垂直に平面の中で配向され、歯車要素の表面または歯間の中へとフライス軸の周りを回転する切削インサートの係合運動中に、所望の輪郭表面への全法線の範囲を覆う角度に渡って、平面の中で枢動される。

既に述べた通り、本発明に従う方法は、主に、直線の歯形状を伴う歯、すなわち、その歯の後部が直線に沿って延在する歯に対して意図され、その歯との関連で有利である。

このような歯は、直歯歯車、ラック、および他の歯車要素上で頻繁に見つけられる。特に、大きな半径および多数の歯を伴うラックおよび歯車上のいくつかの斜歯の伝動装置要素はまた、本発明に従う方法を用いて製作することもできる。

直歯はまた、いわゆるかさ歯車上で見つけられ、その外皮表面が、円錐軸に対して、より具体的には、円錐角の極値９０°への円錐表面である。最後に述べたケースでは、かさ歯車は、その歯が半径方向に、または半径方向に対する角度でも延在できる、平坦で同じ高さの歯車である。比較的小さい円錐角の場合でさえも、直歯は、円錐軸を含有する平面において、またはこのような平面に対しても傾斜してのいずれかで延在することができるが、しかしながら、その場合、歯の後部の概念上の円錐表面の先端が、歯の底部表面の概念上の円錐表面の先端と一致するように、歯の後部は、同じ円錐表面上にあり、歯の底部表面もまた全て、概して少々小さい円錐角からなるが、共通の円錐表面上にある。その後、個々の歯は、その先端が一致するが異なる円錐角を伴う、２つの円錐表面の間の空隙幅が減少するに従い、半径方向にさらに外向きに配置される部分から、半径方向内向きの部分へと継続的に減少する、異なる歯高さからなる。しかしながら、原則として、歯の底部表面が歯の後部と同じ円錐角を画定する、かさ歯車を構想することも可能である。その場合、歯は、至る所で同じとなる、一定の高さからなるであろう。所与のかさ歯車上の歯の数が一定であるため、歯輪郭は、半径方向外向きに配置される領域から、半径方向内向きに配置される領域へとより狭くなる。

フライスの直径に応じて、およびそれぞれの歯の長さ（歯の後部に平行に測定）に応じて、歯輪郭は、１つ、または場合により２つ以上のパス、もしくはフライス作業において製作することができる。

その点において、歯車要素に対するフライス軸の枢動可能な運動は、必ずしも空間におけるフライス軸の実際の枢動運動を意味しないが、その代わりに、歯車要素はまた、好適に枢動もできる一方、フライス軸は、結果として、歯車要素またはその歯輪郭に対するフライス軸の相対的な枢動運動を実現するために、空間においてその配向を保持する。それは特に、歯の配設を製作中に、例えば、フライスが並進運動で移動のみし、フライス軸がその配向を保持する一方、車軸の周りを単に回転することができる、歯車の製作において適用される。

したがって、本発明に従う表現「フライス軸の枢動運動」は、関与するその要素もまた、実際に空間において、または対応する工作機械の中で枢動するにもかかわらず、歯車要素とフライスとの間の全ての相対的な枢動運動を受け入れる。

その点において、フライスの並進運動は、概して、歯の後部に垂直に平面において、およびフライス軸に対して、独立して制御可能な軸方向および半径方向のコンポーネントを有する。

本発明に従う方法のさらに好ましい形状、関連付けられるフライス、および対応する切削インサートは、付随する特許請求項の範囲において説明する。

それゆえ、変形に従い、本明細書の上文で既に説明した通り、回転フライスおよび切削インサートの係合運動ならびに枢動運動中に、歯車要素が歯車である限り、歯車要素が、歯の列の方向に並進的に変位するか、または歯車要素の軸の周りを回転することを提供する。

さらなる変形において、切削インサートは、フライス本体の外周から半径方向に突出し、相互に対向する側に、フライス軸に垂直である平行な刃先を有し、相互に対向する刃先はそれぞれ、隣接する歯の側面を生成するために、連続的に使用され、側面は、歯付きの空隙に対して対向関係にあることを提供する。

変形において、切削インサートは、フライス軸の周りの円筒表面の中に配置され、フライス軸（２１）に平行なコンポーネントを有する、刃先（９）を追加として有し、追加の刃先は、２つの隣接する歯の後部によって画定される平面に対して半径方向かつ垂直に、歯車要素に接近するフライスによって、歯付きの空隙の底部を生成するように使用され、フライス軸はそれぞれ、歯輪郭の目下生成された表面区分に垂直に配置されることをさらに提供する。

具体的には、歯間の境界を定める歯輪郭の製作のための、本発明に従う方法は、以下のステップを含み得る。

ａ）歯車（２０）の軸（１５）に平行な歯高さに対応する深さである、切削インサートによって画定される切削円で、表面を切開するフライスによって、歯車のブランク（２０）の円筒表面の中に溝を製作するステップ

ｂ）フライスを溝から引き抜き、輪郭が、溝または対応する歯間の境界を定める歯の先端で製作されるべき、歯の後部の軸位置に、フライスを送り込むステップであって、歯車は、適所の中へと回転し、フライスは、それに応じて、フライスの刃先（８）が、輪郭の半径方向外向きの端部分への法線に垂直となるように、それとともに追跡される、ステップ

ｃ）歯車を回転させ、同時に、軸方向および半径方向の並進によって、フライスを追跡するステップであって、フライス軸は、空間においてその配向を保持し、歯の輪郭は、継続的に製作される、ステップ

好適な歯幅で、または歯幅に対するフライスの直径の点での好適な比率で、係合運動および枢動運動のプロセスは、第１の平面に平行な少なくとも１つのさらなる平面において繰り返される。

かさ歯車の製作のための変形において、歯の後部は、円錐表面の軸に対して傾斜する、円錐表面上で延在することを提供する。

その場合、円錐軸に対して測定される円錐表面の角度は、０°から９０°の間で、好ましくは、１０°から８０°の間である。

具体的には、かさ歯車を製作する方法は、以下のステップを含み得る。

ａ）製作されるかさ歯車の歯の底部の円錐角に対応する、円錐軸への傾角の角度で、歯高さに対応する深さである、切削インサートによって画定される切削円で、表面を切開するフライスによって、歯車のブランク（２０）の円錐表面の中に溝を製作するステップ

ｂ）フライスを溝から引き抜き、輪郭が、溝または対応する歯間の境界を定める歯の先端で作成されるべき、歯の後部の軸位置に、フライスの切削円を送り込むステップであって、歯車は、円錐軸の周りを回転し、フライスは、それに応じて、フライスの刃先（８）が、輪郭の半径方向外向きの端部分への法線に垂直となるように、それとともに追跡されるステップ

ｃ）フライス軸に対して、歯車を回転させ、同時に、軸方向および半径方向の並進によって、フライスを追跡するステップであって、フライス軸は、空間においてその配向を保持し、歯の輪郭は、継続的に製作されるステップ

その場合、フライス軸に関係する、フライスの軸方向および半径方向の並進は、円錐軸上にあり、製作されるかさ歯車の円錐表面の、円錐先端に対する略一定の間隔での運動に対応し、フライス軸はそれぞれ、円錐表面への接線に平行に延在する。

本明細書でも、フライスは実際に、空間において並進、軸方向、および半径方向の運動を行うことができる一方、同時に、かさ歯車またはかさ歯車のブランクもまた回転することに留意すべきである。

歯輪郭の製作用の対応するフライスは、回転可能な回転対称本体と、本体の周縁部に、切削インサートが受容される陥凹とを有し、切削インサートは、半径方向の平面の中に配置され、陥凹を有する本体の部分の周囲表面を、少なくとも６ｍｍ超えて半径方向に延在する、刃先を有する。

したがって、歯輪郭は、フライス軸に垂直で平面の中にある刃先によって生成される。

本明細書の上文に記載した通りの方法において使用するための、フライス用の対応する切削インサートは、逃げ表面上への平面図において、幅を少なくとも２倍超え、中央固定穴を有する長さの細長い平行四辺形から成る、可逆的な接線切削インサートの形態であり、固定穴の縁は、平行四辺形の縦方向において、端部から少なくとも１２ｍｍの間隔にある。

その場合、平行四辺形の縦方向端部にて提供される、その切削部分が少なくとも８ｍｍより大きい切削インサートは、２つの平行な刃先およびそれに隣接する逃げ表面を伴う、接線のすくい角表面を有することができ、２つの平行な刃先およびそれに隣接する逃げ表面は、すくい角表面との９０度より小さい角度を含む。

直歯形状を伴う歯車要素の歯の列を圧延する方法を概括すると、歯車要素は、フライス軸の周りを回転可能で、フライスが、歯車要素に接近する時、切削インサートが、隣接する歯の間の空隙の中へ係合するか、またはそれらの空隙を生成するように配設される、交換可能な切削インサートをその周縁部に有する、フライスを伴うかさ歯車である、方法において、フライスが使用され、フライスに載置される状況において、切削インサートは、フライス軸に対して半径方向かつ垂直に延在する、少なくとも１つの刃先を有し、フライス軸は、歯輪郭を圧延すると、所望の輪郭表面の境界を定める、歯の後部の端部に垂直に平面の中で配向し、歯車要素の表面または歯間の中へとフライス軸の周りを回転する、切削インサートの係合運動中に、製作される歯の輪郭表面への全法線の範囲を覆う角度範囲に渡って、平面の中で枢動される。

フライス上の切削インサートが、その直径が特に使用されるフライスに依存する、円の上を移動するため、および本発明に従う方法で、フライス軸の枢動運動中に、歯間の最深点に、切削インサートのそれぞれの半径方向外側の刃先部分が到達するため、歯間における１つの地点にてのみ、フライス工程の切削インサートの自由端部がそれに沿って通過する円弧が、歯の両端で、すなわち、歯の全幅に渡って完全な歯輪郭を形成するのに、歯間の底部に十分近いかどうかは、フライスの直径およびそれぞれの歯の長さに依存する。必要な場合には、切削インサートが歯間における最深係合位置を有する時、フライス軸はまた、歯間の底部および歯間の底部に任意の隆起を生成するために、歯の後部の縦の広がりに平行して配置することもでき、フライス軸が、それら２つ以上のフライス作業の間（歯の後部に平行関係で）に、多かれ少なかれ傾斜することができることは、まさに、刻み目の形状の隆起を生成することである。特に、第１の隙間または第１の空隙は、このようなフライス作業によって、歯車要素の表面（最初はまだ滑らかであるか、または構造化されていない）において生成することができ、その後、そこから開始し、隣接する歯の輪郭が、本発明に従う方法で生成される。

しかしながら、実際の歯輪郭は、歯の後部の縦の広がりに対するフライス軸用の固定位置で製作され、しかしながら、その場合、フライスの切削インサートによって画定された切削円との関連で、それに応じて大きい歯幅がそれを必要とするなら、フライス作業はまた、２つ以上の位置で繰り返され、フライス軸については、フライス軸の枢動運動、および歯間の生成または歯間への係合により、歯の後部に沿って変位することができる。

その場合、フライス軸の枢動運動は、例えば、フライス軸の延長上のフライスの外側にある点の周りにもたらされ、その枢動運動はまた、同時に、フライスに対するそれぞれの歯の並進運動によって重ね合わせることもできる。

しかしながら、方法の好ましい形状では、歯車要素は、歯の後部に平行に延在する軸の周りを回転する一方、フライスは、空間においてその軸の配向を保持するが、同時に、歯車要素の運動に続くように、およびその場合、歯輪郭を圧延するように、その軸に平行な並進運動で、かつその軸に垂直に（また、歯の後部の縦の広がりに垂直にも）変位する。特に、直歯形状を伴う歯車の場合、旋回軸は歯車の軸である。しかしながら、斜歯歯車の場合、歯車の回転の軸は、歯の後部の方向とは異なり、その場合、歯車の回転はそれにもかかわらず、その回転の軸の周りにもたらされるが、フライス軸は、歯の後部に垂直な平面の中を、並進運動で移動する。

既に述べた通り、歯の輪郭上のそのフライス作業は、特に、状況が比較的幅広の歯に関する場合、歯の幅に渡って種々の位置で繰り返すことができ、その場合、関係は、フライスの半径または直径に関して、それぞれ製作されるべきである。例えば、多くの実際的場合には、そのとき、それぞれの歯の端部部分で、フライスによってもはや係合されない領域が、歯間底部に十分近く、その領域が、対向して配置される歯車要素上での歯の回転運動の際に、係合に至らない場合、フライス半径の最大３０％である、最大幅の歯は、本発明に従う方法で、単一パスにおいて容易に圧延することができる。

歯幅が、フライス半径の３０％より著しく大きい場合、対応するフライス作業は、例えば、歯幅に沿ってフライス半径の３０％以下の間隔で、それぞれ繰り返される必要がある。（歯幅は、各場合において、歯の後部に平行に測定される）。

望ましくは、対応するフライスは、切削インサートが、例えば、少なくとも歯元の高さほどは十分に遠い、フライス胴体の外側周縁部から半径方向に突出するような形状からなり、それらの２つの相互に対向する側に、対向して配置される刃先が、歯間に対向する関係で、隣接する歯の側面を生成するために、連続的にそれぞれ使用することができるように、フライス軸に垂直である平行な刃先を有する。したがって、切削インサートの後方の刃先（前端部から離れている）が、まさに製作されるべき輪郭表面領域への法線に垂直に、各々配向されなくてはならないため、フライス軸は、対向して配置される刃先を伴う歯輪郭の製作においてより、フライスの正面端部から離れて面する刃先を使用する時、さらにより枢動する。歯元の高さは、幅広い制限内において変動することができ、その点において、実際に関連する範囲は、歯元の高さが１ｍｍから１５０ｍｍの間であることは理解されるであろう。代替的に、使用されるフライスのサイズ、または半径もしくは直径が、概して、ある範囲の歯車サイズおよび対応する歯元の高さに適合するため、刃先がフライスの外側周縁部を超えて、フライス軸へ突出する分の、半径距離を関連付けることもまた可能である。このような用語で表される、上記に述べた半径方向に突出する刃先の距離は、フライス半径の２％から２０％の間、好ましくは、５％から１６％の間で、概して８％より大きいはずである。

望ましくは、自由端部にて、切削インサートはまた、フライス軸の周りの円筒表面の中にあり、したがって、その軸に平行なコンポーネントを有する、端部刃先をも有し、その追加の端部刃先は、２つの隣接する歯の後部によって画定される平面に垂直に、半径方向に歯車要素に接近し、場合によっては、歯の後部の方向に平行な歯間を通って移動もするフライスによって、歯間底部を生成するために使用される。

回転可能な回転対称本体と、本体の周縁部に、切削インサートが受容される陥凹とを有する、歯輪郭の製作用の対応するフライスは、切削インサートが、半径方向の平面の中にあり、半径方向に延在し、加えて、陥凹を有する本体の部分の周囲表面を、少なくとも歯元の高さだけ超えて半径方向に延在する、刃先を有する点において、本発明の目的を達成する。

可能な歯元の高さ、およびフライス半径に関係する半径方向に突出する距離については、既に本明細書の上文に、より詳細に記載してきた。

半径方向において突出する、切削インサートの端部は、歯間の中へと係合されなくてはならず、加えて、フライス本体の側のフライス軸は、フライス本体が隣接する歯のうちの１つに接触することなく、歯車要素の方へ傾くべきであり、それによって、歯間の中へのさらなる係合運動、またはフライス軸の必要な傾斜運動を防止するであろうため、このような半径方向に突出する寸法が必要である。

すくい角表面上への平面図における好ましい実施形態では、関連付けられる切削インサートは狭い長方形からなり、狭い側は最大でも、歯車要素の底部で歯間の幅に対応し、長方形のすくい角表面の縦側は、２つの平行な刃先を有し、切削インサートは、フライス本体に載置されている状況において、少なくとも歯元の高さのミリメートル分、フライスの周縁部を超えてそれぞれ突出するように十分長い。

好ましくは、突出距離は、歯元の高さの１．１倍であり、それゆえ、それで製作される歯の高さに合致する。歯元の高さがより大きい場合、フライス本体を超える突出寸法はそれぞれ、歯元の高さより少なくとも１０％、好ましくは、少なくとも１５％大きい。

本発明のさらなる利点、特性、および可能な使用法は、好ましい実施形態および添付の図面についての以下の記載から、はっきりと明確になるであろう。

図１Ａ、Ｂ、およびＣは、本発明に従うフライスの３つの異なる図を示し、嵌合される切削インサートも、図１ＢおよびＣの中に見ることができる。 図２ＡおよびＢは、本発明に従う、切削インサートの平面図および側面図を示す。 図３は、第１の方法に従い、歯車の軸に対するフライス軸の枢動運動、および同時半径方向運動による、歯輪郭用の製作プロセスを図式的に示す。 図４は、第１の方法に従い、歯車の軸に対するフライス軸の枢動運動、および同時半径方向運動による、歯輪郭用の製作プロセスを図式的に示す。 図５は、第１の方法に従い、歯車の軸に対するフライス軸の枢動運動、および同時半径方向運動による、歯輪郭用の製作プロセスを図式的に示す。 図６は、第２の方法に従い、工作機械の中でフライス軸を傾けることなく、軸方向および半径方向へのフライスの同時並進運動で、その軸の周りを歯車が回転することによって、歯車を製作するための好ましい図を示す。 図７は、第２の方法に従い、工作機械の中でフライス軸を傾けることなく、軸方向および半径方向へのフライスの同時並進運動で、その軸の周りを歯車が回転することによって、歯車を製作するための好ましい図を示す。 図８に斜視図として、直歯かさ歯車を図式的に示す。 図９に断面図として、直歯かさ歯車を図式的に示す。 図１０ａ〜ｃは、本発明に従う、代替のフライス工具の種々の図を示す。

図１Ａは、フライス本体１０の前部平面図を示す一方、図１ＢおよびＣは、互いに対して９０°回転したフライス本体１０を２つの側面図に示す。概して１０で識別されるフライス本体は、切頭円錐主要部分１、後方円筒形固定突起部２、および前面円筒形拡張部３を含んでなり、周縁部における前面円筒形拡張部３の前端部に、この場合には、総計１２個ある切削インサート５に対して受容ポケット４が提供されている。切削インサートの数は、幅広い制限内において、例えば、４つから４０個のように異なることができる。

図１Ａにおける平面図は、受容ポケット４のうちの２つの中に嵌合され、逃げ表面上への側面図において平行四辺形からなり、少なくとも１つの、この場合、中央固定穴２２を各々有し、座表面の中に提供される、対応する穴７の中に係合される、ねじ６を手段として固定される、切削インサート５を示す。矢印Ｐは、作業において、フライスの回転の意図される方向を示す。切削インサートは、２対の平行な輪郭刃先８および端部刃先９を各々有する、可逆的な切削インサートの形態である。

図１において当業者がこれを見ることしかできないとしても、いかなる事象でも受容座部の半径方向内向きの端部は、それぞれの逃げ陥凹（relief recess）を有し、その内には、切削インサート５のそれぞれ動いていない内向きに配置された刃先８、９が自由に配置され、それゆえ、摩耗から保護される一方、切削インサートの動いている端部が、例えば、歯元の高さが５ｍｍの場合には、少なくとも歯元の高さ６ｍｍ分、円筒形拡張部３の周縁部を超えてそれぞれ突出する。

また図２にも示す通り、各切削インサート５は、歯輪郭表面１２ａ、ｂ、１３ａ、ｂ、およびフライス軸２０に平行に延在する刃先９の製作のため、すくい角表面１１に沿って対向関係にある、平行な刃先８を有し、それで歯間底部１６が圧延され、平行四辺形の切削インサート５の直径方向に対向する端部に提供されるのは、同一の刃先８、９、およびすくい角表面１１である。すくい角表面１１上への平面図では、切削インサートは狭い長方形の刃先輪郭からなる。

切削インサート５が、フライス本体１０の円筒形拡張部３の端部を超えて、自由端部と共にどのように突出するのか、図１ＡおよびＣから明確に分かるであろう。この場合、刃先８、９はそれぞれ、フライス軸に垂直に平面において延在し、それら概念上の延長は、フライス軸を通って略延在する一方、二次刃先または端部刃先９は、フライス軸に平行に延在する。それら二次刃先９は、歯間の底部を製作するために提供される。

図４から７は、隣接する歯の間の歯輪郭または歯間、例えば、歯車を製作するための、２つの代替の方法を示し、それは、歯付きラックおよび歯車区分に同様に適用するであろう。その点において、図４は、歯間１６および歯間底部１６ａを製作する、一体車輪の周囲部分の中への半径方向の係合を示す。

以下に記載する通り、歯輪郭は、同時に半径方向へ送り込みながら、フライス軸を傾けることによって製作される。図３から７はいつも、製作される歯車部分の同じ一部を実質的に示し、フライス１０もまたいつも同じであり、その点において、同じ参照記号がまた、図面全体を通して同じ一部に対して使用されるが、その一方で、明確さを強化するために、全ての参照記号は、図の全ての一部において示されているわけではなく、むしろ図の個々の一部に分配されている。

図３に示す方法の第１の一部では、図３（ａ）に示すフライス１０は、元は円筒形の歯車のブランクの表面の前面から、歯間１６の領域の中へと動き、刃先８が、歯車に対して半径方向に平行して配向されている。ステップ３（ｂ）では、回転フライス１０は、その切削インサート５とともに、いわゆる歯元の高さに対応する深さへと半径方向に移動し、それゆえ、歯間１６の一部および歯間底部１６ａを生成する。その作業は、ステップ３（ｃ）および（ｄ）において、すくい角表面の幅（または二次刃先９の長さ）より小さい、ある間隔で繰り返される。その結果として、実質的に平行な側の側面を伴う、歯高さに略対応する深さ、および切削インサートの厚さまたはすくい角表面の１倍から２倍の間である幅の溝となる。必要な逃げ角のため、すくい角表面の幅はまた、刃先８ａ、８ｂの背後の切削インサートの最大の厚さも画定する。その後、フライスは、歯車から半径方向に離れるように移動し、輪郭加工作業が始められるべき、歯の後部に沿って適所の中へ移動する。

図４は、６つの個々のステップ４（ａ）から４（ｆ）において、歯１３に隣接する歯１２の下部輪郭１２ｂが、どのように製作されるかを示す。フライス軸２０の傾斜運動中、フライスは、歯１２の下部輪郭１２ｂがそのように製作されるように、図３に示す通り、同時にその軸２０の周りを回転し、同時に歯車の外側周縁部から、一部製作される歯間１６の中へ係合する。同時に、歯間１６の上部もまた完成する。

歯１２の輪郭１２ｂが終了した後、フライス１０は歯間１６から引き抜かれ、フライス１０は、輪郭１２ｂの製作において、開始位置４（ａ）において左の方へ枢動するにため、歯間底部の製作中に、略同じ角度を通って、中立位置に対して、フライス軸が右の方へ枢動する開始位置の中へ枢動して戻る。ステップ５（ａ）から５（ｆ）に従い、輪郭１３ａもまた、歯間１６を伴い、フライス軸２０の垂直配向の中への戻り枢動運動によって、歯間１６の中へ同時に係合して（および、それを完成して）、製作される。

その場合、刃先８は、歯輪郭と刃先８との間の接触の点にて、線によって各場合において示す通り（図４（ｄ）および５（ｃ）も参照）、まさに製作される、歯輪郭の部分の法線に各々垂直である。歯輪郭１２ｂ／１３ａは、歯間１６の中へ同時に係合するとともに、フライス軸の継続的な枢動運動によって、完全に面が刻まれない、統一された様式で製作される。

それぞれの切削インサートの両方の平行な刃先８が、輪郭１２ｂ、１３ａを製作するために、上に記載した方式で使用することができるので、切削インサートは、輪郭１２ｂおよび１３ａそれぞれの製作において、フライス本体が、図３から５の図の中でさらに上方へ配置される、歯車の歯に衝突しないように、フライス本体の周縁部を超えて十分遠くへ突出しなくてはならない。歯付きラック上での歯形状の製作において、ラックの長さは、方法が全ての歯に対するその様式で使用することができるか、または前面にある刃先８のみが中心にある歯に対してそれぞれ使用することができるかに関する重視すべき事柄である。

歯車要素の歯輪郭の製作に対して好ましいシステムを、歯車２０を例として図６および７に示し、そのシステムはまた、概念上の歯車軸に対応する、歯輪郭の後側上にある虚軸の周りを回転する、それぞれの歯付きラック部分によって、複数部分の歯付きラックに同様に少なくとも適用することができ、虚軸は、歯の製作において、歯付きラックに沿って歯とともに移動する。

歯車１８の、例えば、それらの間に歯間１６を伴う２つの隣接する歯１２、１３を示し、そのそれぞれの上部輪郭（図６および７の中で）は、参照記号１２ａおよび１３ａによってそれぞれ示される一方、歯１２、１３のそれぞれの下部輪郭は、参照記号１２ｂおよび１３ｂそれぞれによって示される。第１に、この方法はまた、ステップ３（ａ）から３（ｄ）に従う、歯間１６の第１の一部を製作することを伴う。

ステップ６（ａ）において、歯車は、その軸の周りで少々上向きに回転し、フライスは、第１に輪郭１３ａの半径方向外側の一部を圧延する作業で始めるために、歯１３の外側領域において半径方向に切削インサートによって画定される、切削円とともに送り込まれ、その場合、歯車が再び下方に回転する一方で、フライスが、空間においてその配向（垂直配向）を保持している間、継続的に互いに混ざり合う、ステップ６（ｂ）から６（ｆ）において、輪郭１３ａの半径方向内側の一部を圧延するために、下方におよび同時に右の方へ水平に移動する（しかしながら、結果として、コンポーネントは歯車軸１５の方向において半径方向内向きである）。回転する歯車に対する、フライスの継続的回転ならびに同時継続的下方内向き運動は、結果として、面を刻むことなく滑らかな輪郭をもたらす。切削インサート５の半径方向外側部分が、歯１３と係合したままである間、輪郭が、ステップ６（ｆ）において、場合によっては僅かな刻み目形状の形態でもあり得る、隆起の製作を場合により伴い、歯間１６に対する所望の深さにまで圧延されるまで、歯車の回転および対応するフライスの追跡運動がもたらされる。

その後、フライスが歯間から移動した後、その軸１５の周りでの歯車の下向き回転運動が続き、フライスが送り込まれ、ここで、フライスの前端部から離れて、歯１２の半径方向外側の一部へ向き合う上部刃先８が輪郭１２ｂを製作し、その後、輪郭１３ａが、継続的に互いに混ざり合うステップ７（ａ）から７（ｆ）において、上向き回転運動、ならびに対応するフライスの軸および半径方向の追跡運動と類似の様式で製作される。

その後、方法は、歯１３と次に続く歯１４との間に、ステップ３（ａ）から３（ｄ）に対応する次の溝を生成することによって継続され、輪郭１４ａおよび１３ｂは、結論として、いまだ歯車を完成させるために製作されなくてはならない、輪郭１２ａのみとなるまで、同一の様式などで製作される。

歯が、フライスの切削円直径と比較して、過剰な幅（＝歯の後部の長さ）からなる場合、１つのフライス作業で製作されるために、上記手順が、歯の後部の縦の広がりに対して、１つ以上の異なる位置で繰り返される。

本発明に従う方法は、全く同じフライスで高度に異なる歯輪郭を製作することを可能にし、所望の輪郭を製作するために、フライス軸の枢動運動または並進運動、ならびに歯車および／もしくはフライス本体の同時回転ならびに／または並進運動のみは、互いに合致する必要があり、しかしながら、それは、現代の多軸工作機械および好適なプログラミングによる、当業者の日常業務の一部を形成する。

したがって、異なる歯輪郭のために異なるフライスおよび／または切削インサートを使用することに対する要件は、適用することが中止され、それによって、歯車要素の製作が相当に合理化および単純化される。

図８および９は、図８に斜視図、および図９に断面図として、直歯かさ歯車を図式的に示す。特に図９から分かる通り、かさ歯車は、全ての歯の後部２３が合同で置かれる、円錐外皮表面Ｋ１を有し、また、歯の後部表面２４も、概念上の円錐表面Ｋ₁およびＫ₂が、かさ歯車の軸１５上にある共通の先端Ｓを有するように、より小さい円錐角を有する、共通円錐表面Ｋ₂上にある。図９から分かる通り、歯２５の各々は、半径方向外側領域から、または円錐先端Ｓからさらに離れた領域から、半径方向内向き領域へ、または円錐先端Ｓにより近い領域へと減少する、歯高さからなる。全体として、歯２５の輪郭は、同じ位置の対応する円錐表面の断面と同じ比率で、先端Ｓから遠隔の領域から始まり、円錐先端Ｓに近い領域へと狭くなる。

図９はまた、歯輪郭を圧延するフライスの切削歯によって画定される切削円を、２本の破線Ｆにより図式的に示す。切削円は、歯の２つの端点、すなわち、歯輪郭に関係して最も低い、切削円の点がＰ１により示される歯の後部２３、および再び歯輪郭に関係して最も低い、切削円の点がＰ₂により示される歯の底部に示される。その切削円上の最も低い点は、Ｐ₁からＰ₂の矢印に沿って、フライス作業中に移動する。

その点において、同時に、かさ歯車は、その軸１５の周りを回転する一方、加えて、本明細書に導入する図において、本文書の平面に垂直に延在する、フライスの軸２１は、点Ａ₁から点Ａ₂へと変位する。この変位は、本明細書に図式的にのみ図示し、点Ａ₁およびＡ₂の正確な位置は、フライス半径、ならびに切削円輪郭Ｐ₁およびＰ₂それぞれの最も低い点に基づき、判定することができることは理解されるであろう。

そうでなければ、歯輪郭は、図６および７との関連で既に示したものと同じ様式で、正確に製作され、その点において、代替的に、図３から５の図と同様に、空間においてフライス軸の枢動運動を実装することも可能であろうことは、理解されるであろう。それぞれの歯車のブランクに対する軸２１の位置決めのみが、かさ歯車の場合において、円筒歯車にかかわる位置決めと異なる一方、歯車、およびフライスまたはフライス軸の実際のフライス作業ならびに運動は、実質的に類似している。

図１０は、代替のフライス１００の種々の図を示す。図１０でも、フライス１００は、この場合に円筒形である本体１´を有し、図１のフライスに関する重要な違いは、本体１´には少ないが、むしろ切削インサートが接線方向ではなく、半径方向に載置されているという事実にある。しかしながらこの場合も、切削インサート５´は、フライスの軸３５に垂直に延在する、少なくとも１つの刃先８´を有する。図１０でも、切削インサート５´またはそれらの刃先８´は、フライス本体１´の周縁部を、より具体的には、少なくとも、歯の底部と歯間との間の歯の高さに対応する寸法分だけ超えて突出する。しかしながら、切削インサートの半径方向の装備によって、この配設は、フライス本体１´を超えて半径方向にも延在し、切削インサート５´の後側を支持する、支持フィンガ３０を追加として有する。個々の支持フィンガ３０´は、チップ空間３１によって分離され、それらの前側に、切削インサート５´を受容するためのそれぞれの受容ポケットを各々有する。しかしながら、この場合、図１０ｂの中の側面図の上下領域において、特に見ることができる通り、支持フィンガ３０の輪郭は、それぞれの切削インサート５´の輪郭より狭くなる。個々の支持フィンガ３０、対応する受容ポケットの中の支持フィンガの前側に載置される切削インサート５´、ならびに支持フィンガ間および切削インサート５´の前面にあるチップ空間は、図１０ａの端面図において、最もよく見ることができる。図１０ｃはフライス１００の斜視図を示す。

このフライスの場合、軸３５に垂直に延在する、切削インサート５´のそれぞれの端部刃先８´のみが使用される。菱形切削インサートの先端はまた、そのように隣接する歯の間に歯の底部を、より簡単に製作することができるように、場合により非対称に、すなわち、記載した刃先８´に垂直に延在もする、扁平または傾斜形状を場合により有することもできる。歯輪郭の側が、軸３５に垂直に延在する刃先８´によって機械加工される場合、このようなフライスで製作される歯形状の歯間は、支持フィンガ３０を含む、菱形切削インサート５´を受容することができるほどの十分な幅がなくてはならないことは理解されるであろう。

元の開示の目的のために、明示的に除外されていない、または技術態様により、このような組み合わせが不可能もしくは無意味になる限り、本記述から当業者が分かる全ての特性、図面、および添付の特許請求の範囲は、ある他の特性に関連してのみ特定の用語で記載される場合でさえも、個々に、ならびに本明細書に記載する特性および特性の一群とその他とのいかなる組み合わせにおいても、両方で組み合わせることができることを指摘する。特性の全ての考え得る組み合わせの包括的な明示的表現、および互いからの個々の特性の独立の強調は、本記述の簡潔さおよび可読性のためにのみ、本明細書で省かれる。

１ 切頭円錐主要部分
１´ 本体
２ 歯
３ 前面円筒形拡張部
４ 受容ポケット
５ 切削インサート
５´ 切削インサート
６ ねじ
７ 穴
８ 刃先
８´ 刃先
８ａ 刃先
８ｂ 刃先
９ 刃先
１０ フライス本体
１１ すくい角表面
１２ 歯
１２ａ 輪郭表面
１２ｂ 輪郭表面
１３ 歯
１３ａ 輪郭表面
１３ｂ 輪郭表面
１５ 軸
１６ 空隙、歯間
１６ａ 歯間底部
２０ 歯車、歯車のブランク、フライス軸
２１ フライス軸
２２ 中央固定穴
２３ 歯の後部
２４ 歯の後部表面
２４ フライスの軸
３０ 支持フィンガ
３０´ 支持フィンガ
３１ チップ空間
３５ フライス
Ａ₁ 点
Ａ₂ 点
Ｋ₁ 円錐外皮表面
Ｋ₂ 円錐表面
Ｐ 矢印
Ｐ₁ 矢印
Ｐ₂ 矢印
Ｓ 円錐先端

Claims (13)

1. 直歯形状を伴う歯車要素の歯（１２、１３）の列をフライス加工する方法であって、フライス軸（２１）の周りを回転可能で、フライス（１０）が、前記歯車要素に接近する時、切削インサートが、隣接する歯（１２、１３）の間の空隙（１６）の中へ係合するか、またはそれらの空隙を生成するように配設される、交換可能な前記切削インサート（５）をその周縁部に有する、前記フライス（１０）による、前記方法において、フライスが使用され、前記切削インサートは、前記フライスに載置される状況において、前記フライス軸に対して半径方向かつ垂直に延在する、少なくとも１つの刃先（８ａ、ｂ）を有し、前記フライス軸は、前記歯の輪郭をフライス加工すると、前記歯の背中部の長手方向に垂直な平面の中で位置合わせがされ、歯車要素の表面または歯間の中へと前記フライス軸の周りを回転する、前記切削インサート（５）の前記係合運動中に、製作される前記歯（１２、１３）の前記輪郭表面（１２ａ、ｂ、１３ａ、ｂ）への全法線の範囲を覆う角度範囲に渡って、前記平面の中で前記フライス軸が枢動されること、および前記切削インサートは、前記フライス本体の外周から半径方向に突出し、相互に対向する側に、前記フライス軸に垂直である平行な刃先（８ａ、ｂ）を有し、前記相互に対向する刃先はそれぞれ、隣接する歯（１２、１３）の側面を生成するために連続的に使用され、その側面は、歯間で対向関係にあることを特徴とする、方法。
2. 前記回転フライスおよび前記切削インサートの、前記係合運動ならび前記枢動運動中に、前記歯車要素が歯車の一部品、すなわち歯車とするための加工中製品である限り、前記歯車要素は、前記歯の列の方向に並進的に変位するか、または前記歯車要素の軸の周りを回転することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記切削インサートは、前記フライス軸の周りの円筒表面の中に配置され、前記フライス軸（２１）に平行なコンポーネントを有する、刃先（９）を追加として有し、前記追加の刃先は、２つの隣接する歯の背中部によって画定される平面に半径方向かつ垂直に、前記歯車要素に接近する前記フライスによって、前記歯間の底部を生成するように使用され、前記フライス軸は、前記歯の輪郭の目下生成された表面区分に垂直にそれぞれ配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 歯間の境界を定める前記歯の輪郭は、以下のステップ、
   ａ）歯車（２０）の軸（１５）に平行な歯高さに対応する深さである、前記切削インサートによって画定される切削円で、面を切開する前記フライスによって、前記歯車のブランク（２０）の円筒表面の中に溝を製作するステップと、
   ｂ）前記フライスを前記溝から引き抜き、前記輪郭が、前記溝または対応する歯間の境界を定める歯の先端で製作されるべき、前記歯の背中部に対応する軸位置に、前記フライスを送り込むステップであって、前記歯車は、適所へと回転し、前記フライスは、それに応じて、前記フライスの前記刃先（８）が、前記輪郭の前記半径方向外向きの端部分への法線に垂直となるように、前記の回転する歯車とともに追跡される、ステップと、
   ｃ）前記歯車を回転させ、同時に、軸方向および半径方向の並進によって、前記フライスを追跡するステップであって、前記フライス軸は、空間においてそのオリエンテーションを保持し、前記歯の前記輪郭は、継続的に製作される、ステップと、で製作されることを特徴とする、請求項１〜３に記載の方法。
5. 前記係合運動および枢動運動のプロセスは、初めに前記係合運動および枢動運動のプロセスが行われた平面に平行である、少なくとも１つのさらなる平面において繰り返されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記歯の背中部は、かさ歯車に製造される円錐表面の軸に対して傾斜する、前記円錐表面上で延在することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記円錐軸に対して測定される、前記円錐表面の角度は、０°より大きく９０°より小さい、好ましくは、１０°から８０°の間であることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 以下のステップ、
   ａ）製作されるかさ歯車の前記歯の底部の前記円錐角に対応する、前記円錐軸への傾角の角度で、前記歯高さに対応する深さである、前記切削インサートによって画定される切削円で、前記表面を切開する前記フライスによって、歯車のブランク（２０）の前記円錐表面の中に溝を製作するステップと、
   ｂ）前記フライスを前記溝から引き抜き、前記歯の背中部に対応する軸位置に、前記フライスの切削円を送り込み、そこで前記輪郭が、前記溝または対応する歯間の境界を定める前記歯の先端で製作されることになるステップであって、前記歯車は、前記円錐軸の周りを回転し、前記フライスは、それに応じて、前記フライスの前記刃先（８）が、前記輪郭の前記半径方向外向きの端部分への法線に垂直となるように、前記の回転する歯車とともに追跡される、ステップと
   ｃ）前記歯車を回転させ、同時に、軸方向および半径方向の並進によって、前記フライスを追跡するステップであって、前記フライス軸は、空間においてそのオリエンテーションを保持し、前記歯の前記輪郭は、継続的に製作される、ステップと、を含んでなる、請求項６または７に記載の方法。
9. 前記フライス軸に関係する、前記フライスの前記軸方向および半径方向の並進は、前記円錐軸上にあり、製作される前記かさ歯車の前記円錐表面の、円錐先端の周りの円運動に対応し、前記フライス軸は、前記円錐表面への接線に平行にそれぞれ延在することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 回転可能な回転対称本体と、前記本体の周縁部に、切削インサートが受容される陥凹とを含んでなる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法によって、歯の輪郭を製作するためのフライスにおいて、前記切削インサートは、半径方向の平面の中に配置され、半径方向に延在し、前記陥凹を有する前記本体部分の周縁表面を、少なくとも６ｍｍ超えて半径方向に延在する、刃先を有することを特徴とする、フライス。
11. 前記切削インサートは、可逆的な接線切削インサートの形態であり、逃げ表面上への平面図は、長さが幅の少なくとも２倍を超え、中央固定穴を有する細長い平行四辺形からなり、前記固定穴の縁は、前記平行四辺形の長手方向における端部から少なくとも１２ｍｍの間隔であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法において使用するための、請求項１０に記載のフライスのための切削インサート。
12. 前記平行四辺形の前記長手方向端部にて提供される、その切削部分が少なくとも８ｍｍより大きい前記切削インサートは、２つの平行な刃先およびそれに隣接する逃げ表面を伴う接線のすくい角表面を有し、前記２つの平行な刃先およびそれに隣接する逃げ表面は、前記すくい角表面に対して９０度より小さい角度となることを特徴とする、請求項１１に記載の切削インサート。
13. 直歯形状を伴う歯車要素の歯（１２、１３）の列をフライス加工する方法であって、前記歯車要素は、かさ歯車であり、フライス軸（２１）の周りを回転可能で、フライス（１０）が、前記歯車要素に接近する時、切削インサートが、隣接する歯（１２、１３）の間の空隙（１６）の中へ係合するか、またはそれらの空隙を生成するように配設される、交換可能な前記切削インサート（５）をその周縁部に有する、前記フライス（１０）を含んでなる、前記方法において、
    フライスが使用され、前記切削インサートは、前記フライスに載置される状況において、前記フライス軸に対して半径方向かつ垂直に延在する、少なくとも１つの刃先（８ａ、ｂ）を有し、前記フライス軸は、前記歯の輪郭をフライス加工すると、前記所望の輪郭表面の境界を定める、歯の背中部（２、１３）の端部に垂直な平面の中で位置方向が合わせられ、歯車要素の前記表面または歯間の中へと前記フライス軸の周りを回転する、前記切削インサート（５）の前記係合運動中に、製作される前記歯（１２、１３）の前記輪郭表面（１２ａ、ｂ、１３ａ、ｂ）への全法線の前記範囲を覆う角度範囲に渡って、前記平面の中で枢動されること、および前記切削インサートは、前記フライス本体の外周から半径方向に突出し、相互に対向する側に、前記フライス軸に垂直である平行な刃先（８ａ、ｂ）を有し、前記相互に対向する刃先はそれぞれ、隣接する歯（１２、１３）の側面を生成するために連続的に使用され、その側面は、歯間で対向関係にあることを特徴とする、方法。

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