KR101445546B1 - 멀티-스타트 원통 연삭 웜을 드레싱하기 위한 전체 프로파일 드레싱 롤 - Google Patents

Abstract

소형 모듈 기어들의 생성 연삭을 위하여 멀티 스타트 연삭 웜들을 위한 전체 프로파일 드레싱 롤(1)은, 경질 재료 그레인들로 덮여진, 외측 포락 표면(2)의 그루브-형상의 축단면 프로파일, 및 이 포락 표면에 매립되고 복수 파형의 랙 치부 시스템 프로파일을 갖는 프로파일-절단 경질 재료 프로파일 빗 형상부들(3)을 포함하며, 프로파일 빗 형상부의 프로파일은 연삭 웜 플랭크들의 생성에 참여하지 않는 드레싱 롤(1)의 축단면 프로파일의 단면들에서만 드레싱 롤(1)의 외측 포락 표면(2)과 접촉한다. 그 결과, 프로파일 그루브들(4)의 관모(crest) 및 루트(root)에서 드레싱 동안 큰 응력을 받는 프로파일 단면들이 높은 마모 및 때이른 그레인 손실로부터 보호되고, 드레싱 롤의 수명은 프로파일 빗 형상부들(3)에 의해 흐트러지는 드레싱 롤(1)의 플랭크 표면의 불균등성없이 효율적으로 증가된다.

Description

멀티-스타트 원통 연삭 웜을 드레싱하기 위한 전체 프로파일 드레싱 롤{Full profile dressing roll for dressing multi-start cylindrical grinding worms}

본 발명은 연속 생성 연삭 공정(continuous generation grinding process)에 의한 소형 모듈 기어의 연삭을 위해 멀티-스타트 원통 연삭 웜을 드레싱하기 위한 드레싱 롤에 관한 것이다. 연삭 웜의 나선 프로파일(thread profile)은 연삭 웜의 원주 상에서 드레싱 롤의 그루브 프로파일(groove profile)을 재현하는 것에 의해 만들어진다.

세라믹 본드(ceramic bond)를 갖는 드레싱 가능한 원통 연삭 웜들은 연속 생성 연삭 공정에서 2㎜ 미만의 모듈 범위 내에 있는 치면들(tooth flanks)의 최종 경질 가공에 특히 사용되며, 상기 연삭 웜들은 연삭될 작업편(workpiece)의 모듈 및 치부의 수에 따라서 8개 이상의 스타트들(starts)을 가진다. 이러한 연삭 웜들은 때때로 프로파일 그루브들을 갖는 "전체 프로파일 드레싱 롤들"의 수단에 의해 드레싱되며, 상기 드레싱 롤들은 드레싱 동안 활동하는 그 외측 포락 표면(outer envelope surface) 상에 경질 재료 그레인들(hard material grains)이 코팅되고, 일부 스타트 또는 바람직하게 모든 스타트들의 드레싱될 연삭 웜 나선 프로파일을 포함한다. 그 결과, 고정밀도, 짧은 드레싱 시간, 및 그러므로 효율적인 드레싱 공정이 달성될 수 있다.

이러한 공구는 예를 들어, 경질 재료 그레인이 코팅된 전체 프로파일 드레싱 롤이 2-스타트 연삭 웜과 결합하여 도 1에 개략적으로 도시되어 있는 DE 10 2004 020 947 A1로부터 공지되어 있다. 소형 모듈 기어들의 치면들의 연삭을 위한 원통 연삭 웜들의 드레싱 또는 조정(calibrating)을 위하여 전체 프로파일 드레싱 롤들을 사용하는 구성 및 방법이 상세하게 기술되어 있으며, 그러므로, 이들에 대하여는 더이상 상세하게 기술되지 않는다.

DE 10 2004 020 947 A1에 기술된 바와 같이, 이러한 전체 프로파일 드레싱 롤들은 플랭크 기하학적 형상(flank geometry)을 교정하고 연삭 기어들의 적절한 표면 품질을 보장하기 위하여 경질 재료 코팅을 기술적으로 재작업하는 것이 지금까지 가능하지 않았다. 이러한 이유 때문에, 상기 전체 프로파일 드레싱 롤들은 공지의 시간 소모적인 네거티브 공정(negative process)에 따라서 제조되어야만 한다. 네거티브 또는 반전 공정(reversal process)의 원리는 예를 들어 DE 33 08 107 및 CH 684249로부터 공지되었다.

이러한 전체 프로파일 드레싱 롤들의 추가의 공지된 결점은 그루브 프로파일의 끝(tip) 및 루트(root)에서 원주 방향으로 위치된 경질 재료 그레인들이 드레싱 롤의 방사상 공급에 의해 연삭 웜 나선의 생성 동안 보다 큰 부하를 받고, 그러므로 그루브 프로파일의 플랭크들 상의 그레인들보다 크게 마모된다는 사실에 있다. 부가하여, 그루브들의 끝에 위치된 경질 재료 그레인들은 기하학적 이유 때문에 보다 적은 범위로 금속 본드에 고착된다. 두 원인의 결과는 프로파일 그루브들의 끝에 위치된 경질 재료 그레인들의 때이른 그레인 이탈(break-out)의 보다 큰 위험성에 있으며, 그레인 이탈로 인하여, 드레싱 공구들의 수명이 드레싱 코팅의 나머지 그레인들이 여전히 절단 가능한 상태에 있을 때 종료한다는 것이다. 그 결과, 값비싼 공구의 성능 능력의 많은 부분이 사용되지 않고 폐기된다.

보다 큰 응력을 받는 영역들에서, 특히 이러한 드레싱 공구의 끝 지역에서의 때이른 무뎌짐(premature blunting) 및 그레인 이탈을 피하기 위하여, 특별한 조치에 의해 이러한 지역들을 강화하는 것이 시도되었다. DE 198 49 259에서, 외측 원주 방향 부위들에서 특정적으로 설정되는 특수 체결된 세장형 다이아몬드들(elongated diamonds)의 수단에 의해 예를 들어 드레싱 디스크에서 그와 같은 시도가 행해졌다. 그러나, 고려 가능한 양의 복잡한 작업 및 제한된 접근 용이성 때문에, 이러한 조치는 다중 그로브의 드레싱 롤들에 대해 부적절하다.

회전하는 연삭체들을 위한 프로파일된(profiled) 드레싱 공구가 드레싱 공구의 활성 표면이 경질 재료 그레인들로 형성되고 프로파일-절단(profile-cut) 인공 다이아몬드의 프로파일된 경질 세그먼트들은 활성 표면에 매립되는 DE 3503914 A1에서 제안되며, 상기 세그먼트들은 그 프로파일이 경질 재료 그레인들의 최외측 절단 에지들의 포락 표면(envelope surface)에 놓이고, 그 프로파일의 단면들(sections)로 경질 재료 그레인들의 최외측 에지들의 포락 표면 너머로 연장한다. 2개 이상의 세그먼트들은 사이에 갭을 두고 그 길이 방향으로 서로 이웃하여 배열되고, 운동 방향으로 상기 세그먼트들 앞 또는 뒤에 놓인 세그먼트들은 포개진 방식으로 한쪽으로 치우쳐(offset) 배열된다.

이러한 방식으로 경질 세그먼트들을 구비한 드레싱 공구는 경질 재료 그레인들만으로 덮여진 드레싱 공구보다 긴 수명을 가진다. 드레싱 공구의 활성 표면을 형성하는 경질 재료 그레인들은 마모 및 이탈로부터 보호된다. 그러나, 공지된 결점은 드레싱될 연삭 숫돌 표면이 프로파일-절단 인공 다이아몬드의 프로파일된 세그먼트들에 의해 동시에 또는 심지어 전적으로 드레싱된다는 것이다. 경질 세그먼트들의 절단 에지들이 경질 재료 그레인들의 최외측 에지들의 포락 표면에 놓인다는 사실때문에, 불균등성이 드레싱 공구의 작업 표면 상에 일어나고 연삭 공구의 드레싱된 표면 상에서의 불균등성으로서 재현되며, 이러한 불균등성은 연삭된 작업편의 품질을 악화시킬 수 있다. 이러한 것은 치면들을 연삭할 때 특히 그러하며, 치면들을 연삭하는 동안, 연삭된 치면 표면 상에서의 형상 및 구조에서 주기적으로 발생하는 가장 작은 변화 조차도 소음 문제를 초래할 수 있으며, 그러므로 피해야만 한다. 부가하여, 멀티-스타트 연삭 웜의 나선 프로파일의 생성 동안, 생성된 연삭 웜 프로파일의 피치 정확성은 일렬(a row)로 축방향으로 배열되고 서로로부터 한쪽을 치우친 복수의 프로파일된 경질 재료 세그먼트들의 위치 결정 동안의 부정확성에 의해 위험한 상태에 놓이게 된다. 이러한 이유들 때문에, DE 3503914 A1에 따른 드레싱 공구는 소형 모듈 기어를 연삭하기 위해 사용되는 것으로서 멀티-스타트 연삭 웜들의 드레싱에 대해 적절한 것이 아니다.

본 발명의 목적은 소형 모듈 기어의 생성 연삭을 위한 멀티-스타트 연삭 웜들을 드레싱하기 위한 전체 프로파일 드레싱 롤을 제공하는데 있으며, 전체 프로파일 드레싱 롤은 경질 재료 그레인들로 덮여진 외측 포락 표면의 그루브-형상 축단면 프로파일, 및 이 포락 표면에 매립된 프로파일-절단 경질 재료 세그먼트들을 포함하고, 이러한 전체 프로파일 드레싱 롤에서, 큰 응력을 받는 프로파일 단면들을 강화하기 위한 공지의 해결 수단들의 결점들이 회피된다. 이러한 목적은 청구항 제 1 항의 특징들을 갖는 드레싱 공구에 의해 달성된다. 본 발명의 실시예들은 종속항들의 요지이다.

본 발명의 실시예에 따라서, 전체 프로파일 롤의 외측 포락 표면에 매립된 경질 재료 세그먼트들은 고정밀도로 프로파일-절단되고 고정밀도로 가공될 수 있는 인공 다이아몬드 또는 다른 적절한 경질 재료, 또는 복수 파형의 랙 치부 프로파일(multi-ribbed rack tooth profile)을 가진, 경질 재료로 코팅된 적절한 베이스 재료로 0.15 내지 3㎜ 두께의 프로파일 빗 형상부들(profile combs)이고, 프로파일 빗 형상부의 길이는 그 전체 폭에 걸쳐서 드레싱 롤의 회전축의 방향으로 연장하고, 프로파일 빗 형상부의 치부 피치는 전체 프로파일 롤의 치부 피치와 정확하게 일치한다.

이미 기술된 바와 같이, 경질 재료 그레인들에 의한 프로파일 드레싱 롤의 그루브 프로파일의 플랭크들의 코팅은 그로브 프로파일의 외측 포락 표면과 접촉하는 프로파일된 경질 재료 세그먼트들에 의해 중단되지 않아야 하며, 그 이유는 이러한 것이 연삭 웜의 플랭크들의 균등성, 그에 따른 연삭되는 기어의 치면들 상에서의 연삭 패턴의 품질을 위험한 상태에 놓이게 하기 때문이다. 이러한 이유 때문에, 치부 빗 형상부들(tooth combs)의 프로파일은 프로파일 드레싱 롤의 외측 포락 표면에 매립된 프로파일 빗 형상부들이 작업편 치면들의 생성에 참여하지 않는 프로파일 단면들에서만 상기 포락 표면과 접촉하는 방식으로 바람직하게 디자인된다. 이것들은 드레싱 동안 특히 큰 응력을 받고, 따라서 마모 및 그레인 이탈의 위험이 있는 끝 영역이며, 또한 필요한 경우에, 덜 위험한 드레싱 롤의 그루브 프로파일의 루트 영역이고, 프로파일 빗 형상부의 프로파일은 어떠한 프로파일 단면에서도 그루브 프로파일의 외측 포락 표면으로부터 돌출하지 않는다.

이러한 것은, 비록 관모(crest) 영역에서 드레싱 롤의 그루브 프로파일에 정확하게 일치할지라도 그리고 루트 영역에서 필요하면, 프로파일 빗 형상부들의 프로파일이 드레싱 롤의 프로파일 그루브들의 플랭크들의 지역에서 경질 재료 그레인들의 크기의 10 내지 40%로 셋 백(set back)되는 본 발명에 따라서 달성된다. 이러한 것은 예를 들어, 드레싱 롤의 그루브 프로파일의 플랭크 각(flank angle)과 비교하여 약간 감소된 프로파일 빗 형상부들의 플랭크 각에 의해, 또는 플랭크들의 영역에서 감소된 프로파일 폭의 형태로 하는 또 다른 방식으로 후퇴되는 프로파일 빗 형상부들의 절단 에지들에 의해 달성된다.

본 발명의 실시예에 따라서, 복수의 프로파일 빗 형상부들은 드레싱 롤의 원주 위에서 이격된 균일 또는 불균일한 거리에 분포된 방식으로 배열된다. 전체 프로파일 롤은 드레싱 롤의 외측 포락 표면을 보완하는 형상의 내부면을 갖는 네거티브 몰드(negative mould)에서 경질 재료 그레인들 및 프로파일 빗 형상부들의 접착제로서 금속 침착(metal deposition)에 의해 공지의 네거티브 공정에 따라서 바람직하게 제조된다. 프로파일 빗 형상부들은 정확하게 제조된 베어링 표면들(bearing surfaces)의 수단에 의해 네거티브 몰드에 정확하게 위치된다.

발명의 실시 방식

본 발명은 바람직한 예시적인 실시예를 참조하고 도면들의 도움으로 아래에 보다 상세하게 설명된다.

도 1은 네거티브 몰드의 제거 전에 제조 스테이지에 있는 본 발명에 따른 전체 프로파일 드레싱 롤의 개략적인 축방향 단면도.
도 2a는 네거티브 몰드가 제거된, 도 1의 본 발명에 따른 전체 프로파일 드레싱 롤의 개략적인 축방향 단면도.
도 2b는 프로파일 빗 형상부 없이, 경질 재료 그레인들이 보이는 축단면 평면에서의 전체 프로파일 롤의 축방향 단면도.

본원에서 선택된 예시적인 실시예는 네거티브 몰드(11) 내로 삽입되고 길이 방향 단면으로 도시된 프로파일 빗 형상부(3)가 단지 둥근 끝 부분(5)에서만 드레싱 롤(1)의 네거티브 몰드(11)에 의해 사전 결정된 외측 포락 표면(2)과 접촉하는 경우에 관한다. 드레싱 롤(1)의 그루브 플랭크들에서 그리고 루트 영역에서, 드레싱 빗 형상부(3)의 프로파일 윤곽은 연삭 웜 나선의 드레싱 및 조정 동안 연삭 웜의 플랭크들 및 끝 영역과 접촉하는 것을 방지하기 위하여 드레싱 롤의 외측 포락 표면(2)에 대해 내향하여 후퇴된다. 이는 드레싱 롤(1)의 그루브 프로파일(2)의 플랭크 각(δ)에 대해 약간 감소된 프로파일 빗 형상부들(3)의 플랭크 각(δ')에 의해 본원에서 도시된 경우에서 달성된다.

프로파일 빗 형상부들(3)의 그루브 피치(7)는 경질 재료 그레인들(16)로 이루어진, 드레싱 롤(1)의 외측 포락 표면(2)의 프로파일 피치에 정확하게 일치한다. 프로파일 빗 형상부들(3)의 외측 단부들 상에서 고정밀도로 제조된 베어링 표면들(12, 12')의 수단에 의해, 상기 프로파일 빗 형상부들(3)은 이것들이 전기 도금된 금속 본드(13)에 결합되기 전에 방사상 및 축방향으로 정확하게 위치되어 접착제의 수단에 의해 고정된다. 네거티브 몰드의 내부면에서 공지된 방식으로 베어링되는 경질 재료 그레인들(16)은 도 1에 도시되지 않았다. 네거티브 몰드(11)는 드레싱 롤(1)의 회전축(15)에 대해 동심으로 금속 본드(13)의 내부 원주 회전 후에 그리고 본체(14, basic body)의 삽입 및 내부 원통 연삭 후에 제거된다. 도 2a는 도 1에서와 동일한 축단면 평면에서 네거티브 몰드(11)의 제거 후의 전체 프로파일 드레싱 롤(1)을 도시한다. 프로파일 빗 형상부(3)가 없는 축단면 평면에서의 전체 프로파일 드레싱 롤(1)의 축방향 단면도가 도 2b에 도시되어 있다. 경질 재료 그레인들(16)로 이루어진, 전체 프로파일 드레싱 롤(1)의 프로파일 그루브들(4)의 코팅이 상기 도면에 도시되어 있다.

전체 프로파일 드레싱 롤(1)은 프로파일-절단 경질 재료 세그먼트들을 갖는다. 상기 세그먼트들은 복수 파형의 랙 치부 프로파일을 갖는 프로파일 빗 형상부들(3)을 형성한다. 프로파일 빗 형상부(3)의 프로파일은 드레싱 롤(1)의 축단면 프로파일의 선택된 단면들에서만 드레싱 롤(1)의 외측 포락 표면(2)과 접촉한다. 상기 프로파일은 어떠한 프로파일 단면에서도 외측 포락 표면으로부터 돌출하지 않는다.

1 : 드레싱 롤 2 : 드레싱 롤의 외측 포락 표면
3 : 프로파일 빗 형상부 4 : 프로파일 그루브
5 : 둥근 끝 부분 6 : 루트 반경부(Root radius)
7 : 그루브 피치 8 : 프로파일 빗 형상부들의 프로파일 높이
9 : 드레싱 롤의 프로파일 높이 10 : 드레싱 롤의 폭
11 : 네거티브 몰드 12, 12’: 베어링 표면들
13 : 금속 본드 14 : 본체
15 : 드레싱 롤의 회전축 16 : 경질 재료 그레인들
δ : 그루브 프로파일의 플랭크 각
δ' : 프로파일 빗 형상부의 플랭크 각

Claims (13)

1. 소형 모듈 기어들의 생성 연삭을 위한 멀티-스타트 연삭 웜들(multi-start grinding worms)을 드레싱하기 위한 전체 프로파일 드레싱 롤로서, 상기 드레싱 롤은 회전축(15)을 규정하는, 상기 전체 프로파일 드레싱 롤에 있어서,
   경질 재료 그레인들(16)의 코팅으로서, 상기 코팅은 상기 드레싱 롤의 외측 포락 표면(2)을 규정하고, 상기 외측 포락 표면(2)은 상기 회전축(15)을 따른 단면에서 볼 때 그루브-형상 프로파일을 갖고, 상기 그루브-형상 프로파일은 플랭크 부분들(flank portions) 에 의해 연결된 둥근 끝 부분들(5) 및 루트(root) 부분들(6)을 갖는, 상기 경질 재료 그레인들의 코팅; 및
   상기 외측 포락 표면(2)에 매립된 복수의 세그먼트들로서, 각각의 세그먼트는, 경질 재료로부터 프로파일-절단된 프로파일 빗 형상부(3)로 형상되고, 각각의 프로파일 빗 형상부(3)는 상기 회전축(15)을 따른 단면에서 볼 때 복수 파형의 랙 치부 프로파일(multi-ribbed rack tooth profile)을 갖고, 상기 랙 치부 프로파일은 상기 외측 포락 표면(2)의 선택된 부분들과만 접촉하면서 상기 외측 포락 표면(2)의 그루브-형상 프로파일을 따라 어디에서도 상기 외측 포락 표면(2)으로부터 돌출하지 않고, 상기 랙 치부 프로파일은 적어도 상기 외측 포락 표면(2)의 그루브-형상 프로파일의 플랭크 부분들로부터 셋 백(set back)되는, 상기 외측 포락 표면(2)에 매립된 복수의 세그먼트들을 포함하는, 전체 프로파일 드레싱 롤.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 프로파일 빗 형상부(3)의 상기 랙 치부 프로파일은 상기 드레싱 롤(1)의 상기 외측 포락 표면(2)의 상기 선택된 부분들에서 상기 외측 포락 표면(2)의 상기 그루브-형상 프로파일과 정확하게 일치하는 것을 특징으로 하는, 전체 프로파일 드레싱 롤.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 랙 치부 프로파일이 상기 외측 포락 표면(2)과 접촉하는 상기 외측 포락 표면(2)의 상기 선택된 부분들은 상기 둥근 끝 부분들(5)인 것을 특징으로 하는, 전체 프로파일 드레싱 롤.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 랙 치부 프로파일이 상기 외측 포락 표면(2)과 접촉하는 상기 외측 포락 표면(2)의 상기 선택된 부분들은 상기 둥근 끝 부분들(5) 및 상기 루트 부분들(6)인 것을 특징으로 하는, 전체 프로파일 드레싱 롤.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 프로파일 빗 형상부(3)의 랙 치부 프로파일은 상기 외측 포락 표면(2)의 그루브-형상 프로파일의 그루브 피치와 정확하게 일치하는 그루브 피치(7)를 갖는 것을 특징으로 하는, 전체 프로파일 드레싱 롤.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 프로파일 빗 형상부(3)의 랙 치부 프로파일의 프로파일 높이(8)는 상기 드레싱 롤의 상기 외측 포락 표면(2)의 그루브-형상 프로파일의 프로파일 높이(9)와 같거나 또는 그보다 높은 것을 특징으로 하는, 전체 프로파일 드레싱 롤.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 프로파일 빗 형상부(3)의 상기 랙 치부 프로파일은 상기 외측 포락 표면의 그루브-형상 프로파일의 플랭크 부분들로부터 상기 경질 재료 코팅을 형성하는 경질 재료 그레인들의 크기의 10 내지 40 %에 대응하는 양만큼 셋 백(set back)되는 것을 특징으로 하는, 전체 프로파일 드레싱 롤.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 프로파일 빗 형상부(3)의 상기 랙 치부 프로파일의 플랭크 각(δ')은 상기 외측 포락 표면(2)의 상기 그루브-형상 프로파일의 플랭크 각(δ)보다 작은 것을 특징으로 하는, 전체 프로파일 드레싱 롤.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 프로파일 빗 형상부(3)는 상기 드레싱 롤(1)의 회전축(15)에 대해 평행한 방향으로 상기 드레싱 롤(1)의 전체 폭(10)에 걸쳐 연장하는 것을 특징으로 하는, 전체 프로파일 드레싱 롤.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    복수의 프로파일 빗 형상부(3)는 상기 드레싱 롤(1)의 원주 위로 균일 또는 불균일한 거리만큼 떨어져 분포되는 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는, 전체 프로파일 드레싱 롤.
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프로파일 빗 형상부(3)은 프로파일-절단 인공 다이아몬드로 이루어진 것을 특징으로 하는, 전체 프로파일 드레싱 롤.
12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 드레싱 롤(1)은 자체 공지된 네거티브 공정에 따라서 네거티브 몰드(11)에서의 금속 침착에 의해 제조되고, 상기 네거티브 몰드(11)는 상기 드레싱 롤의 상기 외측 포락 표면(2)을 보완하는 형상의 내부면을 갖는 것을 특징으로 하는, 전체 프로파일 드레싱 롤.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로파일 빗 형상부(3)은 그의 단부들에서, 네거티브 몰드(11)에서의 정확한 방사상 및 축 방향 위치 결정을 보장하는 베어링 표면들(12, 12')을 갖는 것을 특징으로 하는, 전체 프로파일 드레싱 롤.

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