JP7058240B2 - ワークの面取り加工装置 - Google Patents
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Description
を含む。すなわち、ワークを保持するために回転軸の周りに回転可能に支持されるワークホルダを有するワークスピンドルと、エンドミルを保持するために回転軸の周りに回転可能に支持される工具ホルダを有し、装置の少なくとも1つの直線軸を通ってワークホルダに対して移動可能である工具スピンドルと、工具ホルダに保持されるエンドミルが機械加工対象の縁部と係合する状態で、歯付きワークの面取り加工のためにワークスピンドルを制御することによってワークホルダに保持されるワークを回転させる機械加工機能を有する制御器と、を含む。本発明によれば、機械加工機能は、面取り加工中にワークの回転速度を変化させるものとされる。
(さらに好ましくは、大きい値の30%を超えた分だけ)変化する。
動し、左歯面は、右歯面に用いられる回転速度プロファイルと対称でない回転速度プロファイルで機械加工される。具体的には、これにより、はすば歯車機構の面取りに対する特別な要求が考慮される。しかしながら、左右歯面に対して異なるこのような回転速度プロファイルは、ストレート歯車機構を用いる場合に使用してもよい。ギヤ歯自体は、左右歯面上で対称的又は非対称的に構成することができる。
ドミルがワークへ相対的に移動できるという利点となり得る。
の場合に、第2の直線軸Zを通って位置が変更されてもよい。
取り部が創成されないか、又は、より小さい面取り部が創成されるように構成される。具体的には、この構成は、ギヤ製造機の動作軸(エンドミルはこの軸を通って縁部の輪郭に沿って制御下で移動する)の相応的な制御により行われる。
セスをさらに含む。
り大きなワーク又は非常に小さいバッチサイズの場合に、特に重要である。
くは、機械の複数のNC軸によって実行される。
以下の用語が変換のために使用される。
Rx(φ) x軸周りの角度φの回転であり、y及びzに類似。
Tx(ν) x方向へのパスvによる並進運動であり、y及びzに類似。
H(A1,...,AN) N座標のA1~ANまでの合計により同次行列で表記可能な一般
変換。
工具とワークとの間の相対的位置は、以下の運動学的連鎖KRによって表される。
φT:工具の回転角度
ω:歯車装置に対するギヤホブの噛合い角
γ:ギヤホブの回転軸と歯車装置の回転軸(z軸)との軸交差角
yT:歯車装置の中心からのギヤホブの並進運動量
d:歯車装置の中心からのギヤホブの距離
zT:ワークの回転軸に沿ったギヤホブの並進運動量
φW:ワークの回転角度
計算は、ワークの基準系で行われる。
H(A1,...,ANS) = KR
座標A1,...,ANSの計算は、座標変換によって行われ得る。
第2の回動軸A2 ω:歯車装置に対するギヤホブの噛合い角
第1の回動軸A γ:ギヤホブの回転軸と歯車装置の回転軸(z軸)との間の軸交差角
第3の直線軸Y又はV yT:歯車装置の中心からのギヤホブの並進運動量
第1の直線軸X d:歯車装置の中心からのギヤホブの距離
第2の直線軸Z zT:ワークの回転軸に沿ったギヤホブの並進運動量
ワークホルダの回転軸C2 φW:ワークの回転角度
工具(ここでは、エンドミル)は、歯溝(図2参照)内に送られ、一般的には、パラメータω、γ、yT、d、zT、及びφWによって示される1つ又は複数の軸を通って移動する
。
、ギヤホブ高さzT)である。これらの関係は、例えば、曲線上の離散数の点について定式化され、解を出すことができる。従って、求められたパラメータは、面取り部上の点の位置の関数として得られる。
例えば、ギヤホブ高さzT及び軸交差角γ)とは、この目的のために利用可能である。
少させる。しかしながら、これら全ての効果は、補正量計算によって自動的に考慮される。
られることにより、所望の面取り部を創成する。
メータ)が得られる。これらの運動学は、異なるパラメータについて図5及び図7に示されている。
D=歯元
1.Fl=第1の歯面
2.Fl=第2の歯面
一般的な場合のうちの別の特別な場合は、第1の特別な場合におけるように、滑らかなジョルダン曲線が面取り部(例えば、面取り部の開始位置)について指定されることであるが、このとき、パラメータzT、ω、γ及びyTは、固定的に設定され、面取り部を生成するためにdをどのように変動させなければならないかについての運動学のみを計算する。このプロセスの利点は、z方向に僅かな空間しか許容しない点で面取りを施すことができることである。また、このプロセスは、好ましくは、これらの問題のある関係の場合に使用されるべきである。なぜなら、第1の特別な場合とは対照的に、ギヤホブが1つの領域にのみ装着されるからである。
とは、ここでは必要ない。これにより、ギヤホブのより大きな領域が使用されるので、ギヤホブの実用寿命が延びる。
)では鍔との衝突が生じないが、可能であれば、非臨界領域(non-critical region)ではギヤホブ長さ全体にわたって摩耗が分散されるようにする。このため、臨界領域では、とりわけdは変動させられるが、この後、臨界領域でdは一定に保たれ、zTは変動させられる。
支持されたワークホルダ2を有するワークスピンドル1を備える。さらに、この装置は、エンドミル6を保持するために回転軸B3を中心として回転可能に支持された工具ホルダ4を有する工具スピンドル3を備える。
の回動軸A2を中心として設定してもよい。
Claims (13)
- 歯付きワークの歯の軸方向端面縁部を面取りする面取り加工装置であって、
前記ワークを保持するために回転軸の周りに回転可能に支持されたワークホルダを有するワークスピンドルと、
エンドミルを保持するために回転軸の周りに回転可能に支持された工具ホルダを有し、前記ワークホルダに対して前記面取り加工装置の少なくとも1つの直線軸を通って移動可能である工具スピンドルと、
前記ワークスピンドルの回転軸に対して工具スピンドルが傾斜し、前記工具ホルダに保持されるエンドミルが機械加工対象の縁部と係合する状態で、歯付きワークの歯の軸方向端面縁部の面取り加工のために前記ワークスピンドルを制御することによって前記ワークホルダに保持される前記ワークを回転させる機械加工機能を有する制御器と、を備え、
前記機械加工機能により、左歯面が、
右歯面とは異なる回転速度及び回転加速度の少なくとも一方で機械加工されることと、
右歯面に用いられる回転速度プロファイルと対称ではない前記ワークの回転速度プロファイルで機械加工されることと、の少なくとも一方であるように
前記面取り加工中に前記ワークの回転速度が変動するように構成されている
ことを特徴とする歯付きワークの面取り加工装置。 - 請求項1に記載の装置において、
前記機械加工機能により、歯溝全体にわたって前記回転速度が変動することと、
前記機械加工機能は、全ての歯溝に対して同じ回転速度プロファイルを用いることと、
前記機械加工機能により、歯溝全体にわたって回転速度が変動し、時間単位ごとの前記エンドミルの切削量、及び、前記縁部と前記エンドミルとの間の相対的な速度の少なくとも一方が、最大値の30%以下だけ前記歯溝全体にわたって変化することと、
前記機械加工機能により、歯溝全体にわたって前記回転速度が変動し、歯元の領域では、少なくとも1つの歯面よりも高い回転加速度で作業が行われることとのうち、少なくとも1つに該当する、
ことを特徴とする装置。 - 請求項2に記載の装置において、
前記機械加工機能により、歯溝を通って移動する際に、前記ワークの回転方向が変更される、
ことを特徴とする装置。 - 請求項1~3のうちいずれか1つに記載の装置において、
前記ワークホルダに保持された歯付きワークの面取り加工のための機械加工機能により、前記工具スピンドルは、前記ワークスピンドルに対して少なくとも1本の直線軸を通って移動し、前記工具ホルダに保持されたエンドミルが、機械加工対象の前記ワークの縁部の輪郭に沿って制御下で案内される一方、前記ワークが前記ワークの回転軸の周りを回転させられる、
ことを特徴とする装置。 - 請求項1~4のうちいずれか1つに記載の装置において、
前記工具スピンドルは、前記ワークホルダの前記回転軸に垂直な方向に第1の直線軸Xを通って移動可能及び前記ワークホルダの前記回転軸と平行に第2の直線軸Zを通って移動可能の少なくとも一方であることと、
前記機械加工機能は、前記第1の直線軸X及び前記第2の直線軸Zの少なくとも一方によって前記工具スピンドルを制御し、前記工具ホルダに保持されたエンドミルが、機械加工対象の前記ワークの縁部の輪郭に沿って制御下で案内される一方、前記ワークが前記ワークの回転軸の周りに回転させられることと、
前記エンドミルは、前記第1の直線軸Xと前記第2の直線軸Zとの動作の重畳により、歯溝の少なくとも一部領域上で前記輪郭に沿って制御下で案内されることと、
前記エンドミルは、前記第1の直線軸X及び前記第2の直線軸Z両方の動作により、歯溝を通過する際に、前記輪郭に沿って制御下で案内されることとのうち、少なくとも1つに該当する、
ことを特徴とする装置。 - 請求項1~5のうちいずれか1つに記載の装置において、
前記工具スピンドルは、前記ワークホルダの前記回転軸に垂直な方向に第1の直線軸Xを通って移動可能であり、且つ、前記ワークホルダの前記回転軸と平行に第2の直線軸Zを通って移動可能であることと、
前記機械加工機能は、前記第1の直線軸X及び前記第2の直線軸Zの少なくとも一方によって前記工具スピンドルを制御し、前記工具ホルダに保持されたエンドミルが、機械加工対象の前記ワークの縁部の輪郭に沿って制御下で案内されることと、
前記機械加工機能は、前記第1の直線軸X及び前記第2の直線軸Zの少なくとも一方によって前記工具スピンドルを制御し、前記工具ホルダに保持されたエンドミルのジャケット面の別々の軸方向領域が、機械加工対象の前記ワークの縁部と係合するようにすることと、
前記工具ホルダは、前記第2の直線軸Zのみを通って、又は、前記第1の直線軸Xのみを通って、それぞれ他の直線軸を通すことなく、歯溝の少なくとも一部領域上で機械加工対象の前記縁部の輪郭に沿って制御下で案内されることとのうち、少なくとも1つに該当する、
ことを特徴とする装置。 - 請求項1~6のうちいずれか1つに記載の装置において、
前記機械加工機能は、20°未満の円錐角で円筒形ジャケット面又は円錐形ジャケット面を有するエンドミルを使用するために構成されることと、前記機械加工機能は、前記工具ホルダに保持された前記エンドミルが前記工具ホルダから歯溝を通って機械加工対象の歯車装置の縁部まで延在するように前記工具ホルダを配向した状態で作用することの少なくとも一方である、
ことを特徴とする装置。 - 請求項1~7のうちいずれか1つに記載の装置において、
前記工具スピンドルは、歯溝を通過する際に回動しないこと、及び/又は、前記工具スピンドルは、第1の回動軸A及びA2の少なくとも一方の周りに回動可能であることの少なくとも一方であることと、
前記機械加工機能は、前記歯溝を通過する際に前記第1の回動軸A及びA2の少なくとも一方の周りに前記工具スピンドルを回動させることにより、前記歯溝上で歯面に垂直に交差する平面で測定される面取り角の変動を抑制することと、
前記第1の回動軸Aは、前記ワークホルダの回転軸に垂直及び第1の直線軸Xと平行の少なくとも一方に延在することとのうち、少なくとも1つに該当する、
ことを特徴とする装置。 - 請求項1~8のうちいずれか1つに記載の装置において、
前記工具スピンドルは、前記工具スピンドルの回転軸に垂直に配向される第2の回動軸A2を中心として回動可能であり、第1の直線軸Xに垂直な平面に延在することと、
前記第2の回動軸A2は、調整軸又はNC軸であることと、
前記工具スピンドルは、前記ワークの下縁部を機械加工するための第1の機械加工位置から上縁部を機械加工するための第2の機械加工位置に前記第2の回動軸A2を中心として回動可能であることと、
前記第2の回動軸A2により、第1の回動軸Aが延在する平面で前記工具ホルダの回転軸が回動可能になることとのうち、少なくとも1つが該当する、
ことを特徴とする装置。 - 請求項1~9のうちいずれか1つに記載の装置において、
前記制御器は、所望の面取り形状のパラメータを入力する機能、及び、面取りされる歯車装置の溝の輪郭の1つ又は複数のパラメータから面取り形状を決定する機能の少なくとも一方を有し、
前記歯車装置の溝の輪郭の前記1つ又は複数のパラメータは、前記歯車装置が創成する歯車装置プロセスを調整する機能により入力し得る1つ又は複数のパラメータであり、
前記面取り形状は、前記面取り形状の入力パラメータ及び前記溝の輪郭の前記1つ又は複数のパラメータを基準にして決定される、
ことを特徴とする装置。 - 請求項1~10のうちいずれか1つに記載の装置において、
前記制御器は、所望の面取り形状である、面取り幅と、面取り深さと、面取り角度とのうち少なくとも1つが歯溝全体にわたって変動する所望の面取り形状が指定できる入力機能を有し、
前記制御器は、前記所望の面取り形状に基づいて実現可能な面取り形状を求める算出機能をさらに有し、
前記制御器は、前記所望の面取り形状及び前記実現可能な面取り形状をイメージ図として表すことにより、2つの面取り形状を視覚的に比較できるようにする表示機能、及び、前記所望の面取り形状と前記実現可能な面取り形状との間の偏差を表す表示機能の少なくとも一方を有する、
ことを特徴とする装置。 - 請求項1~11のうちいずれか1つに記載の装置により歯付きワークの縁部を面取り加工するための方法であって、
前記工具スピンドルは、前記ワークスピンドルに対して前記少なくとも1つの直線軸を通って移動させられることによって、前記ワークホルダに保持された歯付きワークの面取り加工を行い、前記工具ホルダに保持されたエンドミルが、機械加工対象の前記ワークの縁部の輪郭に沿って制御下で案内される一方、前記ワークが前記ワークの回転軸の周りに回転させられる、
ことを特徴とする方法。 - 請求項12に記載の方法において、
第1の機械加工工程において、面取り部が創成され、又は
第1の面取り部が測定され、第2の機械加工工程で考慮される複数の修正値が前記第1の面取り部から求められ、又は
前記第1の機械加工工程は第1のワークで実行され、前記第2の機械加工工程は第2のワークで実行されるか、又は、前記第1の機械加工工程及び前記第2の機械加工工程は同じワークで実行されるかのいずれかであり、又は
前記第1の面取り部は、依然として所望の深さを有さず、前記第2の機械加工工程において完全な深さまでフライス加工される、
ことを特徴とする方法。
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