JP6714563B2 - 傘歯車歯縁を面取りするための傘歯車切削機械と傘歯車の歯縁を面取りする方法 - Google Patents

Description

本発明は、傘歯車切削装置と連続方式によって傘歯車の歯先を面取りすることに関する。本発明はまた、傘歯車の歯先を面取りするための方法に関する。

傘歯車の製造において、例えば、切削機械加工の際に外側歯縁にばり（ここでは一次ばりとも呼ぶ）が生じることがある。けがをする危険が高いためだけでなく、傘歯車を焼入れる時にそれが完全に硬くなってしまう危険があるため、面取り加工の範囲内で、これらの歯縁は面取りによって頻繁に切除される。

上述の面取り中に、配置によっては、第１のばりを除去する際に、第２のばりが傘歯車上に生じることがある。ばり取り工具を用いて第１のばりを除去する場合、このばり取り工具の切断面が歯溝から外側に案内され、図１Ａに示すように、傘歯車の外周に第２のばりを生じる。対照的に、第１のばり除去中に、ばり取り工具が傘歯車１０の基部から頭部に向かって歯溝内に誘導されると、傘歯車１０の機能領域に第２のばりが生じる。大量生産では、それゆえ、図１Ａにブロック矢印Ｐ１で表しているように、ほとんどの場合、第１のばり除去は内側から外側へ施される。

対応する例が図１Ａに示されている。第１のばりは、主に凸状側面の歯端１１ｒに生じる。なぜなら、この側面は通常、傘歯車の歯１０の後面１７に対して比較的急な角度δを形成するためである。もし歯端１１ｒで第１のばり２０だけが（例えば、ブラシを使って）除去されるならば、非常に鋭い歯端１１ｒがそのまま残ってしまう。そのため、一般的に、少なくとも歯端１１ｒの範囲で、面取りによって面取り面が形成される。

図１Ａの傘歯車１０について、歯縁１１ｒを面取りした後の状態が、図１Ｂに示されている。第１の面取り面１２の形状は、図１Ｂで概略的に見ることができる。図１Ｂから分かるように、第２のばり２１は、第１の面取り面１２に沿って形成されうる。

しかしながら、第２のばりは常に生じるわけではない。例えば、ばり取り工具の切削刃の質との関係を示すと、ばり取り工具が鋭い切削刃を持ってさえいれば、第１のばり取りは比較的確実に行われる。切削刃が鈍くなるにつれて、傘歯車の材料は切削されなくなり、取りかえられる。この場合、第２のばりを生じる傾向が増す。歯端は、一般的に、傘歯車の歯と例えば傘歯車の基部との間に直線的な外形を有しないため、面取り中に除去される削りくずの厚みが変化する。このような理由から、第２のばりが時々生じる。

そのような第２のばり２１は常に生じるわけではなく、例えば、図１Ｂに示されるように、第１の面取り面１２の一部の領域だけに形成されることがある。

このような第２のばり２１は、多くの弊害をともなう。一方、そのような傘歯車１０を手で扱う際に、第２のばり２１によってけがをする危険がある。もう一方で、第２のばり２１は、傘歯車１０が焼入れされる焼入れ装置の不要な汚れとなり得る。とりわけ閉鎖型の焼入れ装置内で焼入れが行われる時に不都合である。なぜなら、その焼入れ装置の内部は、可能な限り汚れのない状態に保たれるべきだからである。歯側面が微細加工によって研磨される場合、除去されなかった第２のばりが研磨工具を損傷しうる。さらに、第２のばりの残留物が、トランスミッションに組み込む際に分解してトランスミッションに問題を生じる可能性がある。

例えば、ナイロン又は真ちゅうブラシを使うことで、第２のばりは除去されうるが、これらの工具は摩耗を免れない。それゆえ、それらは時々取り変えられる必要がある。第２のばりの発生を避けるために、ばり取り工具の切削刃もまたより頻繁に再研削され得る。しかしながら、それは、特に第２のばりが形成し始める得る前に、十分早い段階で介入しなければならないので、時間と費用の浪費につながる。

従って、すべてのばりが確実かつ安全に除去されるように、傘歯車の面取りをする必要がある。特に傘歯車の大量生産においては、たとえば、自動車の製造に関して、第２のばりにまつわる問題は回避されるべきである。

それゆえ、本発明は、多様な種類の傘歯車に対して、ほとんど費用をかけずに確実に第２のばりが取り除かれるように傘歯車切削装置を設計するという目的に基づいている。

本発明によれば、請求項１による歯車切削装置と請求項９による方法によって、その目的が達成される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項の主題を形成している。

第１のパス中に傘歯車の歯上で歯縁が面取りできるように、傘歯車切削装置に第１のばり取り工具を設けている本発明によってこの目的は達成される。そしてこの第１のパス中に、第１の面取り面の生成によって、歯縁上の主ばりが取り除かれる。第１の面取り面の領域で、第１パス中に生じた縁を面取りするため、第２のパス中に、第１のばり取り工具又は、第２のばり取り工具がこの歯車切削装置で使用される。この第２のパス中に、第１のパスの面取り面よりも狭い第２の面取り面を設けることで、これらの縁に存在しうる第２のばりが取り除かれる。

ここでは歯縁は輪郭縁ともよばれる。第２のばりが存在しうる縁は、その歯縁と区別できるように、ここでは面取り縁と呼ばれる。

本発明の方法は、すべての実施形態で、同じばり取り工具を使用して実施されうる。つまり、この場合、第１のばり取り工具は第２のばり取り工具に相当する。しかしながら第１と第２のばり取り工具は異なっていてもよい。

すべての実施形態において、ばり取りカッターヘッドがばり取り工具として使われるのが好ましい。ばり取り工具は、以降、より一般的な用語として用いられ、それぞれの場合で、別段明確に示されなければ、ばり取り工具という言葉はばり取りカッターヘッドという言葉に置き換えられる。

ばり取り工具は、第２のパスを実施する前に、第１のパスにおけるよりも急な勾配に設定されることが望ましい。

本発明によると、すべての実施形態で、２つの連続的に動くパス中にダブルファセットが歯縁の領域に生成される。

すべての実施形態で、第１のパス用の第１のばり取り工具と第２のパス用の第２のばり取り工具を有するばり取り装置が用いられることが望ましい。

すべて実施形態で、第１のばり取り工具と第２のばり取り工具は、共通のばり取り軸と同軸上に設置されるのが望ましい。

すべての実施形態で、超合金で作られたカッター差し込み工具（例えばロッドカッター形状）を有するばり取りカッターが使われるのが望ましい。超合金差し込み工具を用いることで、これらのカッター差し込み工具の切削刃の設計に自由度が与えられる。

あらゆる実施形態で、第１のパスと第２のパスは、連続した方法である。その方法では、ばり取り工具がばり取り回転軸を中心に回転し、ワークピース（傘歯車）がワークピース回転軸を中心に回転する。そこではこれら２つの回転動作は調和した方法で生じる。それゆえこれらは連動した回転動作である。この連動は、傘歯車切削装置のＣＮＣ制御によって実施されるのが好ましい。

対応する傘歯車切削装置が柔軟に使用でき、第１と第２のばりの除去が確実に、かつ、一定の精度で施されることが本発明の効果の１つである。

傘歯車切削装置で本発明の２段階の方法を使用することは、特に信頼性がある。

プログラム化できるＣＮＣ制御方法で数値的に制御できる軸（ＮＣ軸）を用いると、ばり取り工具の切削刃を使用して、ほぼ任意形状の傘歯車の輪郭縁を加工することができるということが本発明の本質的な効果である。それゆえ、曲がった輪郭縁の場合にも、ダブルファセットが生成されうる。第２のパスにおける面取り中に第３のばりの形成は回避されるであろう。なぜなら、傘歯車に対してばり取り工具の切削刃を急傾斜させるので、全歯高に対して狭い第２の面取り面を生成するために、大量の材料が取り除かれる必要がないからである。さらに、傘歯車の基部側で第２の面取り面と円錐状外側面の間にできる角度は、輪郭縁と円錐台側面の間に元々存在する角度ほど鋭角ではない。

本発明によると、面取り、又は、ばり取りが連続した手順で実施され、それが結果的に不連続な手順よりもかなり短い処理時間になることもまた効果的である。

本発明は、６本軸で、ＣＮＣ制御された傘歯車切削装置において特に効果的に実施されるであろう。その装置は、ばり取り装置を有し、少なくとも１つの付加軸が割り当てられている。すべての実施形態で、少なくとも一つの直線軸とばり取り回転軸がばり取り装置と関連付けられるのが好ましい。

すべての実施形態で、ばり取り装置は、直線軸、旋回軸かつ、ばり取り回転軸ともまた関連付けることができる。

以下、図を参照にして、本発明の代表的な実施形態をより詳しく説明する。
図１Ａは、典型的な歯車の概略的透視図を示している。そこでは、歯車切削後の１の歯溝が示されており、その外郭縁に第１のばりが形成されている。 図１Ｂは、外郭縁に第１の面取りが生成された後の図１Ａの傘歯車の概略的透視図を示している。そこでは上部領域における新しく生じた面取り端に、第２のばりが形成されている。 図１Ｃは、第１の面取り領域に、第２の面取りが作られた後の、図１Ａの傘歯車の概略的透視図を示している。 図２は、もう１つの傘歯車の概略的透視図を示している。それは、本発明に係るダブルファセットを有する。 図３は、典型的な歯車切削装置の部分透視図を示している。そこでは、本発明の方法が実施されている。 図４は、典型的な歯車切削装置の概略的透視図の一部を示している。そこでは、本発明の方法が実施されている。 図５は、典型的なばり取り装置の概略的透視図を示している。その装置は本発明の方法で好適に使われうる。 図６Ａは、本発明による面取り中の第１のパスの概略的３次元図を示している。 図６Ｂは、本発明による面取り中の第２のパスの概略的３次元図を示している。

図１Ａから１Ｃに傘歯車１０の概略斜視図が示されており、これら３つの図面に基づいて本発明の必須の工程を説明する。本明細書で使われる構成要素と用語もまた、図１Ａから１Ｃに基づいて定義される。

上述の図では、傘歯車ピニオン１０の本体の一部だけが略図の形式で見ることができる。
１つの歯溝の幅（歯幅）１４は本体材料の中に示されている。歯１５ｒと歯１５ｌの形状から分かるように、示されている例は長軸方向の曲線状波面ラインを有する。しかしながら、本発明は他の傘歯車１０にも適用され得る。示された例において、傘歯車ピニオン１０は本体を有する。本体は、対応する円錐側面を有する２つの円錐台によって形成されている。これらの円錐側面は、正確には、円錐台の側面である。２つの円錐台は、加工対象物の回転軸（スピンドル軸）Ｂに関して同軸上に配置される。ワークピース（加工対象物）回転軸Ｂは図３，４に見られる。

傘歯車ピニオン１０の歯１５ｒと１５ｌは、円錐台側面に沿って伸びる。参照符号１７により図１Ａから１Ｃに示された円錐台側面は、本明細書では、一般的に（輪状の）踵側側面１７という。傘歯車に関して、傘歯車頭部もしくは単に頭部Ｋ、および傘歯車基部の下部もしくは基部Ｆという用語もまた用いられる。傘歯車１０の頭部Ｋは図１Ａから１Ｃにおいて左側に位置し、基部Ｆは円錐台側面１７側に位置する。

切削加工（本明細書では、「歯車切削」若しくは「歯車切削加工」という。）中、歯１５ｒと１５ｌから円錐台側面１７への遷移領域に第１の（主）ばり２０が生じ得る。（図１Ａ参照）。凹状の歯側面１６ｒから円錐台側面１７への遷移領域では歯車切削中に右歯縁１１ｒ（「右側輪郭縁」ともいう。）が生じ、凸状の歯面１６ｌから円錐台外側面１７への遷移領域には歯車切削中に左歯縁１１ｌ（「左側輪郭縁」ともいう。）が生じる。

凹状歯側面１６ｒから円錐台側面１７への遷移領域内には、とりわけ凹状歯側面１６ｒに第１のばり２０が形成される。しかしながら、第１のばり２０は歯側面と歯基部（歯底部）１８の両方に生じうる、ことに留意すべきである。

歯車の切削中に内側から外側にフライス加工が行われると、すなわち、歯溝１４に沿って頭部Ｋから基部Ｆに向かって歯溝１４を通過する工具が歯溝１４から円錐台側面１７への遷移領域に抜け出るとき、一般的に上述した領域に第１のばり２０が生じる。図１Ａには、歯溝１４の中にブロック矢印Ｐ１が示されている。この矢印は、歯溝１４から抜け出る際の、歯車切削工具の切削方向を示している。

第１のばり２０を除去できるようにするために、傘歯車切削機械２００では傘歯車１０が面取りされる（例えば、図３又は４を参照）。本発明によれば、以下のように面取りは２つのパスを有する。
例として図１Ｂに概略的に示されるように、第１のパス中、第１のばり取り工具６０又は６０．１を用いて歯縁１１ｒ又は歯縁１１ｌ若しくはそれらの両方に第１の面取り面１２が連続する手順で施される。本発明では、「連続する手順」は、傘歯車１０と第１のばり取り工具６０，６０．１が互いにかみ合いながら連結した状態で回転する手順である。この場合、傘歯車１０はワークピース回転軸Ｂを中心に回転し、ばり取り工具６０，６０．１はばり取り回転軸Ｑを中心に回転する。
第２のパス中、例として図１Ｃに概略的に示されるように、連続する手順で、第１のばり取り工具６０又は６０．１を用いるか、又は第２の面取り工具６０．２を用いて、第１の面取り面１２領域に第２の面取り面１３が施される。

すべての実施形態において、第１の面取り面１２は第２の面取り面１３と共にダブルファセット（２つの切削面）を形成することが望ましい。図１Ｃに見られるように、それぞれの面取り面１２，１３は、互いにほぼ平行に伸びている。

本発明の傘歯車１０の隣り合った２つの歯溝１４が図２に示されている。ワークピースである傘歯車１０の円錐台側面１７は回転工具を用いて機械加工されている。従って、歯の材料を歯溝１４からより明確に区別するために、図２では対応する機械加工の跡が陰影によって示されている。図２に示される他の傘歯車１０の例では、ダブルファセットのそれぞれの面取り面１２，１３は部分的に少し曲がった形状を有することが分かる。その形状は、最終的には円錐台側面１７の側面形状と湾曲となる。

結果として生じた面取り縁１２．１（図１Ｂ参照）に沿って第２の面取り面１３を第２のパス中に生成するために、ばり取り工具６０，６０．１，６０．２は、ばり取りされる傘歯車１０の歯縁に対して第１のパスの範囲よりも第２のパスの範囲で、より急な勾配に設定される。この点に関して、詳細は図６Ａ，６Ｂの概略図から推測され得る。

図３は、らせん状の歯付傘歯車１０を生成するための、本発明に係る第１のＣＮＣ歯車切削機械２００の基本構造の斜視図を示す。このような切削機械２００は特別なばり取り装置５０によって傘歯車１０のばり取り又は面取りを実施するように、本発明に従って設計または装備されている。本発明の方法は他のＣＮＣ歯車切削機械２００に適用できるが、示された特別なばり取り装置５０以外のばり取り装置も用いることができる。

ＣＮＣ歯車切削機械２００は以下のように構成されうる。切削機械２００は装置筐体２０１を有する。装置筐体２０１により、切削用回転軸２０４は、座標軸Ｘ（第１の軸）に沿って垂直かつ直線的に、また座標軸Ｙ（第２の軸）に沿って水平かつ直線的に、さらに座標軸Ｚ（第３の軸）に沿って水平かつ直線的にガイドされ得る。上述の切削用回転軸２０４は切削機械２００にぶら下がるように配置され得る。対応する工作機械回転軸Ａ（第４の軸）は空間を垂直に垂れ下がる。切削用回転軸２０４は例としてここでは多数のロッドカッターを有するカッターヘッド２０２のような工具を有する。

第１の旋回装置２０３は、切削機械２００に設けられ、ワークピース回転軸Ｂ（第５の軸）を有するワークピース回転軸２０５を備えている。ワークピース回転軸Ｂを含むワークピース回転軸２０５は、第１の旋回装置２０３の旋回軸（Ｃ軸、第６の軸）を中心に旋回可能である。旋回軸Ｃは工作機械回転軸Ａに垂直であり、空間内を水平方向に伸びている。図３の切削機械２００に向かって前部から旋回軸Ｃの方向に見ると、図示の時点でワークピース回転軸２０５は１４時の位置にある。この位置で、ばり取り工具６０は傘歯車１０のワークピースと相互に作用し合うようになる。

ワークピース回転軸２０５は、図示する例の傘歯車１０のように、らせん歯傘歯車ピニオンを有する。従って、第１の旋回装置２０３は、傘歯車１０が歯車切削工具２０２の下の加工位置に旋回して入ってくるように、軸Ｃを中心に旋回可能である。また、ばり取りのために、傘歯車１０は第１の旋回装置２０３によって図３に示された位置に送り込まれる。

さらに、例えば、本発明にしたがって、傘歯車１０のワークピースに対してばり取り工具６０を動かし、それらを相互に作用させることができるように、送り込み装置を有するばり取り装置５０が設けられる。

ばり取り装置５０（例えば、ばり取り工具６０としてのばり取りカッターヘッド６０．１）は、例えば、図３に示すように直線軸Ｘ２（第７の軸）とばり取り回転軸Ｑ（第８の軸）を有する。

前述の軸を１つ若しくはそれ以上使うと、ばり取り工具６０は傘歯車１０のワークピースと関連してばり取りのために適切な開始位置に移動される。

その後、傘歯車１０はワークピース回転軸Ｂを中心に回転駆動され、これに連動してばり取り工具６０はばり取り回転軸Ｑを中心に回転駆動させ、それらは相対的に動かされる。連続した方法で、ばり取り工具６０の切削刃（例えば、ばり取りカッターヘッド６０．１のばり取りカッターの切削刃）が、傘歯車１０のあらかじめ決められた縁１１ｒ又は１１ｌ若しくはそれらの両方に対して対応する面取り動作を行う。第１のパスと呼ばれるこの処理により、第１の面取り面１２が作られる。この第１のパスの結果が例として図１Ｂに示されており、そこでは第１の面取り面１２が右側の縁１１ｒに作られている。

すべての実施形態において同じ切削機械２００で実行される第２のパスでは、第２の面取り面１３が第１の面取り面１２の領域に形成される。これは、これは同様のばり取り工具６０（例えばばり取りカッターヘッド６０．１）を使用するか、または、別の（第２の）ばり取りカッターヘッド６０．２を使用して行われる。第２のパスの結果は、例えば図１Ｃに示されており、そこでは第２の面取り面１３だけが上述の右縁１１ｒの領域に形成されている。

すでに説明したように、別のばり取り工具６０は、第１のパス中よりもむしろ、第２のパス中に使用してもよい。第１のパス中は例えば、ばり取り工具６０．１を使用し、第２のパス中は例えば、ばり取り工具６０．２を使用してもよい。

本発明に従って面取りやばり取りを行うことができるように、図３，４で示される、数値制御された少なくとも６つの軸を備えた傘歯車切削機械２００が好ましい。

しかしながら、本発明に従って、その他のＣＮＣ傘歯車切削機械２００を再度装備してもよいし、備え付けてもよい。その場合、図３に基づいて既に説明したように、数値制御される７本又は８本の軸を有する機械が好ましい。

以下、図４を参照して別の傘歯車切削機械２００を説明する。図４の傘歯車切削機械２００は、図３の傘歯車切削機械２００と同様に構成される。この機械２００はワークピース回転軸２０５を有する。このワークピース回転軸２０５は、ワークピース回転軸Ｂに対して同軸に、加工すべき傘歯車１０を保持する。ワークピース回転軸２０５は、旋回装置２０３に取り付けられており、旋回軸Ｃを中心に旋回するように設けられている。傘歯車１０の上方には、歯車切削工具２０２（ロッドカッタを有するカッターヘッド）が、切削用回転軸２０４に回転可能に又は工作機械回転軸Ａを中心に回転可能に設けられている。歯車切削工具２０２を含む切削用回転軸２０４は、ここでは機械台にぶら下がる状態で設けられている。機械台の筐体には、符号２０１が付されている。機械台には、図３，４に示されるように、３つの直線軸Ｘ，Ｙ，Ｚが与えられている。したがって、傘歯車切削機械２００は、数値制御される６本の軸Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｘ，Ｙ，Ｚを有する。

ばり取り装置５０を有するキャリッジ３０は、機械台又はハウジング若しくは両方に設けられている。キャリッジ３０により、ばり取り装置５０が傘歯車１０に対して直線的に移動することができる。対応する直線軸は、ここではＸ２軸として示されており、例えばＸ軸に平行に伸びている。

すべての実施形態において、ばり取り装置５０はばり取りスピンドル５１を有することが好ましい。ばり取りスピンドル５１は、上述したばり取り回転軸Ｑを有する。ばり取り回転軸Ｑは、ここで示す実施形態では、水平方向に向けられている。ばり取り工具６０は、図３に示されるように、ばり取りスピンドル５１に固定される。ばり取り工具６０は、第１のばり取り工具６０．１という。図３で示されたばり取り工具６０は、特にばり取りカッターヘッド６０．１であり、ばり取り工具６０．１の外周から放射線状に突出するように、カッターインサート（例えば、ロッドカッターの形をしたもの）が設けられている。対応するばり取り工具６０．１の詳細が図５の左側に示されている。

しかしながら、図４に示されるように、２つのばり取り工具６０．１と６０．２もまた、ばり取りスピンドル５１に固定してもよい。

２つの軸Ｘ２とＱは、ばり取り装置５０に関係しており、好ましくはＣＮ制御される補助軸である。したがって、傘歯車切削機械２００は、図３に示されたアセンブリでは、全部で８本の数値制御される軸Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｘ２，Ｑを有する。図４に示されたアセンブリでは、傘歯車切削機械２００は全部で９本の数値制御される軸Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｘ２，Ｑ２、Ｄを有する。ここで、軸Ｄはばり取り装置５０の旋回軸である。

この実施形態において、数値制御される軸は、プログラマブルコントローラを介して制御可能な軸である。数値制御される軸は、少なくとも１つの軸を調節することによって、傘歯車１０を含むワークピーススピンドル２０５が、ばり取り工具６０に対して移動可能となり、その結果、ワークピース回転軸Ｂを中心とするワークピース回転軸２０５の回転とばり取り回転軸Ｑを中心とするばり取り工具６０の回転を同時連結すると、ばり取り工具６０の切削刃が傘歯車１０の隣接する歯１５ｒと１５ｌの中間スペース１４に連続的に入り、予め決められた歯縁１１ｒ、１１ｌに対して面取り動作又はばり取り動作を行い、傘歯車１０の面取り縁１２．１を面取りするように、設計されて配置されている。

例えば、図３に示されるように、ばり取り工具６０のばり取りばり取り回転軸ＱはＹ軸に平行に伸びている。しかしながら、その他の軸配置も可能である。

概して、傘歯車切削機械２００は、８本若しくは９本の数値制御された軸を有することが好ましい。しかしながら、その他の数の軸を有する傘歯車切削機械２００もまた使うことができる。その場合、（２つのパスを利用してばり取りする方法を連続的に行うために）少なくとも６本の数値的に制御された軸を設けなければならない。

本発明によれば、傘歯車１０に対してばり取り工具６０の切削刃を移動するために、１つ又はそれ以上の数値制御された軸が使われることが望ましい。本発明に係る方法の第２のパスを実行する前に、傘歯車切削機械２００の機械設定は、ばり取り工具６０の切削刃が、傘歯車１０の影響を受ける端に対して、第１のパスの範囲より、より急な勾配になるように変更される。

この点についての詳細は、図６Ａと６Ｂの３次元的概略図から推測されうる。図６Ａには、１つの歯溝１４だけを有する傘歯車１０のワークピースが示されている。傘歯車１０のワークピースはワークピース軸Ｂを中心に角速度ω１で回転し、ばり取り工具６０はばり取り回転軸Ｑ（ここではＱ*と表される）を中心に角速度ω２で回転し、２つの回転動作が連動することにより、ばり取り工具６０のカッター６１は３次元空間でらせん状の軌跡を描く。図６Ａは、歯溝１４の凹面上に第１の面取り面１２を形成するカッター６１の軌跡のみを示している。（図６Ａでは面取り面１２は認識できない。）

図６Ｂは、第２のパスに相当する図を示している。第２のパスでは、すでに説明したように、第１の面取り面１２上に、第２の面取り面１３が形成される。（面取り面１３は図６Ｂでは認識できない。）

図６Ａと６Ｂは、静止した傘歯車１０のワークピースを示しており、傘歯車１０のワークピースの回転は、傘歯車１０のワークピースを中心とするばり取り工具６０の回転に変換されている。

３次元空間における図６Ａと６Ｂの軌跡を互いに比較すると、図６Ｂでは、ばり取り工具６０がばり取りされるべき端に沿って、図６Ａよりもよりやや急勾配に誘導されることが見受けられる。第１のパス第２のパスとの間での機械設定の違いをよりよく示すために、図６Ｂには、第１のパスのばり取り回転軸Ｑ*と第２のパスのばり取り回転軸Ｑの両方の位置が示されている。

図６Ａと６Ｂは単なる略図であり、機械設定の変更が見えるように簡易化されている。

図４の切削機械２００は、ばり取り工具５０を有する。その工具は、２つのばり取りスピンドル５１、５２、並びに、２つのばり取り工具６０．１と６０．２を有する。２つのばり取りスピンドル５１，５２と、その上に固定された２つのばり取り工具６０．１、６０．２は、同軸上に配置される。ばり取り工具６０．１は、ばり取り回転軸Ｑ１を中心にして旋回駆動され、ばり取り工具６０．２は、ばり取り回転軸Ｑ２を中心に旋回駆動される。図４に示されるばり取り装置５０の旋回位置で、ばり取り工具６０．１は傘歯車１０と接触して、第１のばり取り又は、面取り行程を実行する。第２のばり取り工具６０．２を傘歯車１０と接触するようにするため、ばり取り装置５０は垂直軸Ｄを中心に旋回される。

図５に例として詳細が示されるように、たとえば、図４の傘歯車切削機械２００には、ばり取り装置５０が備え付けられている。図５では、キャリッジ３０の下方の範囲が示されている。旋回装置５３と駆動装置５４は、垂直軸Ｄを中心に旋回装置５３対して旋回することができ、キャリッジ３０の下に設置される。図５で示される第１の位置では、第１のばり取りスピンドル５１を含む第１のばり取り工具６０．１は左側に向き、第２のばり取りスピンドル５２を含む第２のばり取り工具６０．２は右側に向いている。図５から分かるように、２つのばり取りスピンドル５１，５２とその上に固定された２つのばり取り工具６０．１，６０．２は、同軸上に配置されている。ばり取り回転軸Ｑ１とＱ２は共通の軸を形成する。第１のばり取りスピンドルを含む第１のばり取り装工具６０．１の回転動作と、第２のばり取りスピンドル５２を含む第２のばり取り装工具６０．２の回転動作は（例えば、駆動装置５４に１つだけ回転駆動部を設けることによって）互いに連結されている。しかしながら駆動装置５４には２つの別々の回転駆動部を設けてもよい。

それぞれのばり取りカッターヘッド６０，６０．１，６０．２は、以下の原理に従って構成されうる。以下の説明は、単なる例として理解されるべきである。図５の左側に示されているばり取りカッターヘッド６０．１に基づいて、この原理を説明する。

適当なばり取りフライス加工刃の一例が、登録欧州特許ＥＰ１５９８１３７ Ｂ１．から推測されうる。

ばり取りカッターヘッド６０．１は、板６２と（図示されていない）ねじを介して、ばり取りスピンドル５１にねじで取り付けられる。主ホルダ６３が備え付けられている。主ホルダは、カッター差し込み工具６１を収容するために（例えば、ロッド型ばり取りカッターの形をした）さまざまな構成部品を有している。３つのカッター差し込み工具６１は、図５で見ることができる。ばり取りカッターヘッド６０．１は、複数のカッター差し込み工具６１を有する。これらのカッター差し込み工具は、ばり取りカッターヘッド６０．１のくぼみに挿入でき、ばり取り回転軸Ｑ、Ｑ１，Ｑ２に対して、ほぼ放射方向に向けられている。各カッター差し込み工具６１は、傘歯車１０に面取り又はばり取り、若しくはその両方をするための切削刃を少なくとも１つ有する。カッター差し込み工具６１を金具で留めるもしくは固定するために、ばり取りカッターヘッド６０．１のくぼみに代えて、その他の手段を設けてもよい。

すべての実施形態で、ばり取りカッターヘッド６０．２は、ばり取りカッターヘッド６０．１と同様に又はそれと全く同じように構成してもよい。図５に示されるように、第２のばり取りカッターヘッド６０．２は、第１のばり取りカッターヘッド６０．１より小さいことが好ましい。なぜならば、一方で、第２のばり取りカッターヘッド６０．２のカッター差し込み工具６１の切削刃は、第１のばり取りカッターヘッド６０．１のカッター差し込み工具６１の切削刃より、第２の面取り面１３をより短く切削しなければならないからである。さらに、第２の面取り面１３の切削できるようにするために、第２のばり取りカッターヘッド６０．２はより急勾配に設定されるべきである。傘歯車１０との衝突を避けるために、第２のばり取りカッターヘッド６０．２は、第１のばり取りカッターヘッド６０．１よりも突出量を少なくすべきである。

本発明によれば、すべての実施形態において、硬質合金、工具鋼又は、切削セラミックのいずれかで作られたカッター差し込み工具６１が使用されうる。これは従来型のばり取りフライス加工カッターとの大きな違いである。１つの好ましい実施形態では、カッター差し込み工具６１の切削刃が長期にわたって鋭さを維持し、かつきれいに切れるために、微粒の硬質合金が使われる。

特別なカッター差し込み工具６１の使用により、一連の方法で比較的速い切削速度で作動することが可能であるため、２つのパスを通して歯車切削用装置上でのばり取りを行っても、著しく時間を損失することがない。

１０：傘歯車／ワークピース
１１：歯端／輪郭縁
１１．ｒ：右歯端／右側輪郭縁
１１．ｌ：左歯端／左側輪郭縁
１２：第１の面取り面
１２．１：面取り縁
１３：第２の面取り面
１４：歯溝
１５．ｒ：右歯
１５．ｌ：左歯
１６．ｒ：凸状歯側面
１６ｌ：凹状歯側面
１７：円錐台側面
１８：歯基部
２０：第１のばり
２１：第２のばり
３０：キャリッジ
５０：ばり取り装置
５１：ばり取りスピンドル
５２：ばり取りスピンドル
５３：旋回装置
５４：駆動装置
６０：ばり取りカッターヘッド／ばり取り工具
６０．１：第１のばり取りカッターヘッド／第１のばり取り工具
６０．２：第２のばり取りカッターヘッド／第２のばり取り工具
６１：カッター差し込み工具
６２：板
６３：主ホルダ
２００：傘歯車切削機械／ＣＮＣ歯車切削機械
２０１：装置筐体
２０２：歯車切削工具
２０３：旋回装置
２０４：切削用回転軸
２０５：ワークピース回転軸
Ａ：工作機械回転軸
Ｂ：ワークピース回転軸
Ｃ：旋回軸
Ｄ：垂直軸／旋回軸
δ：角度
Ｆ：傘歯車基部
Ｋ：傘歯車頭部
Ｐ１：切削方向
Ｑ：ばり取り回転軸
Ｑ１：ばり取り回転軸
Ｑ２：ばり取り回転軸
ω１：ワークピースの角速度
ω２：ドレッシング工具の角速度
Ｘ：座標軸／直線軸
Ｘ２：座標軸／直線軸
Ｙ：座標軸／直線軸
Ｚ：座標軸／直線軸

Claims (16)

1. 複数の数値制御可能な軸を有する傘歯車切削機械（２００）であって、
   前記傘歯車切削機械（２００）はワークピーススピンドル（２０５）を有し、
   ワークピーススピンドルはワークピーススピンドル軸（Ｂ）に対して同軸上に傘歯車（１０）を保持し、
   前記傘歯車切削機械（２００）は、少なくとも一つの切削刃を有する少なくとも一つの第１のばり取り工具（６０、６０．１）、及び少なくとも一つの切削刃を有する一つの第２のばり取り工具（６０．２）を収容するばり取りスピンドル（５１、５２）を有するばり取り装置（５０）を備えており、
   前記第１のばり取り工具（６０、６０．１）、及び前記第２のばり取り工具（６０．２）は前記傘歯車（１０）の歯端（１１）にダブルファセットを形成するように構成され、
   前記傘歯車切削機械（２００）は、２つのパスを通じて前記歯端（１１）をダブルファセットを形成して面取りするように設計されており、
   前記第１のパスでは、
   前記第１のばり取り工具（６０、６０．１）の少なくとも一つの切削刃を使って前記歯端（１１）に連続して第１の面取り面（１２）が設けられ、
   前記傘歯車（１０）と前記第１のばり取り工具（６０、６０．１）が互いにかみ合うように連結された状態で回転され、
   前記第２のパスでは、
   第２のばり取り工具（６０．２）の少なくとも一つの切削刃を用いて前記第１の面取り面（１２）に沿って連続的に第２の面取り（１３）が設けられ、
   前記傘歯車（１０）と第２のばり取り工具（６０．２）は互いにかみ合うように連結された状態で回転される、傘歯車切削機械。
2. 前記第２のばり取り工具（６０．２）は、前記第２のパスの前では、先の前記第１のパスにおける前記第１のばり取り工具（６０、６０．１）の前記傘歯車（１０）に対する勾配よりも、前記傘歯車（１０）に対してより急勾配に設定される請求項１に記載の傘歯車切削機械（２００）。
3. 前記ばり取り工具（６０、６０．１、６０．２）がばり取りカッターヘッドであることを特徴とする請求項１又は２に記載の傘歯車切削機械（２００）。
4. 前記ばり除去カッターヘッドが、超合金、工具鋼、又は切削用セラミックで作られたカッター差し込み工具（６１）を有することを特徴とする請求項３に記載の傘歯車切削機械（２００）。
5. 前記ばり取り装置（５０）が前記第１のばり取り工具（６０、６０．１）と前記第２のばり取り工具（６０．２）を有することを特徴とする請求項１、２、又は３のいずれか一つに記載の傘歯車切削機械（２００）。
6. 前記第２のばり取り工具（６０．２）に対して前記第１のばり取り工具（６０、６０．１）が同軸上に配置されており、
   前記ばり取り装置（５０）が、前記傘歯車切削機械（２００）の垂直軸として設計される旋回軸（Ｄ）を中心に旋回するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の傘歯車切削機械（２００）。
7. 前記傘歯車切削機械（２００）は６本の軸を備えた傘歯車切削機械であり、
   前記傘歯車切削機械（２００）は前記６本の軸に加えて前記ばり取りスピンドル（５１、５２）の回転軸としてばり取り回転軸（Ｑ）を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の傘歯車切削機械（２００）。
8. 前記傘歯車切削機械（２００）は、前記ばり取り回転軸（Ｑ）に加えて、前記第１のばり取り工具（６０、６０．１）又は前記第２のばり取り工具（６０．２）若しくはそれらの両方を直線的に移動できるようにするために直線軸（Ｘ２）を有することを特徴とする請求項７に記載の傘歯車切削機械（２００）。
9. 数値制御可能な傘歯車切削機械（２００）において傘歯車（１０）の歯端（１１）を面取りする方法であって、
   前記歯端（１１）の領域に第１の面取り面（１２）を形成する第１のパスにおいて第１のばり取り工具（６０、６０．１）を使用する工程と、
   前記第１の面取り面（１２）の領域に第２の面取り面（１３）を形成する第２のパスにおいて前記第１のばり取り工具（６０、６０．１）、又は第２のばり取り工具（６０．２）を使用する工程を有し、
   前記第１の面取り面（１２）が前記第２の面取り面（１３）とともに、互いにほぼ平行に伸びるダブルファセットを形成することを特徴とする方法。
10. 前記第１のパス及び前記第２のパスの両方はそれぞれ連続した加工手順であり、
    該加工手順において、
    前記第１のパスでは前記傘歯車（１０）と前記第１のばり取り工具（６０、６０．１）は互いにかみ合いながら連結した状態で回転し、
    前記第２のパスでは前記傘歯車（１０）と前記第１のばり取り工具（６０、６０．１）、又は前記第２のばり取り工具（６０．２）は互いにかみ合いながら連結した状態で回転することを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記第１のばり取り工具（６０、６０．１）が、前記第１のパスにおいては、前記第２のパスにおける前記傘歯車（１０）に対する前記第１のばり取り工具（６０、６０．１）又は前記第２のばり取り工具（６０．２）よりも、前記傘歯車１０に対して緩やかな勾配になるように設定される請求項９又は請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１のばり取り工具（６０、６０．１）は、複数のロッド型カッター差し込み工具（６１）を有するばり取りカッターヘッド（６０、６０．１）であることを特徴とする請求項９、１０、又は１１のいずれか一つに記載の方法。
13. 前記第１のパスにおいて、前記第１のばり取り工具（６０、６０．１）の切削刃は、前記傘歯車（１０）の歯溝（１４）を通って、前記傘歯車（１０）の頭部から前記傘歯車（１０）の基部まで外側へ向かって案内され、前記歯端（１１）の領域に前記第１の面取り面（１２）を形成することを特徴とする請求項９から１２のいずれか一つに記載の方法。
14. 前記第２のパスにおいて、前記第１のばり取り工具（６０、６０．１）の切削刃、又は前記第２のばり取り工具（６０．２）の切削刃は、前記傘歯車（１０）の歯溝（１４）を通って、前記傘歯車（１０）の前記頭部から前記傘歯車（１０）の前記基部まで外側へ向かって案内され、前記第１の面取り面（１２）の領域に前記第２の面取り面（１３）を形成することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記第２のパスでは前記第２のばり取り工具（６０．２）が使われることを特徴とする請求項９から１４のいずれか一つに記載の方法。
16. 前記傘歯車切削機械（２００）は前記第１のばり取り工具（６０、６０．１）及び前記第２のばり取り工具（６０．２）を備えたばり取り装置（５０）を含み、
    前記ばり取り装置（５０）は、前記第２のパスでは前記第２のばり取り工具（６０．２）を用いるために、前記第２のパスの前に回転運動又は旋回運動を行うことを特徴とする請求項９から１４のいずれか一つに記載の方法。

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