KR101718330B1

KR101718330B1 - 단부-절삭 공작물 휠의 톱니 에지를 기계가공하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101718330B1
Application number: KR1020100033758A
Authority: KR
Inventors: 마트히아스 필리핀; 위르겐 파스토브
Original assignee: 글리슨-파아우터 마쉰넨파브리크 게엠베하
Priority date: 2009-04-29
Filing date: 2010-04-13
Publication date: 2017-03-21
Also published as: JP2010260171A; EP2246138B1; US8769820B2; KR20100118940A; US20100278605A1; CN101875140B; ATE550126T1; EP2246138A1; CN101875140A; DE102009019433A1

Abstract

단부-절삭 공작물 휠(2)의 각 단부면(22, 24)과 톱니 플랭크(26, 27) 사이에 형성된 톱니 에지(23, 25)를 기계가공하기 위한 방법 및 장치를 개시한다. 기계가공 공구(21)를 지지하는 스핀들의 회전축(20)은 하부 톱니 에지(23)와 상부 톱니 에지(25)의 기계가공시에 절삭 방향이 공작물 휠(2)에 대해 서로 반대로 되도록 직교하는 회전 축(16)을 중심으로 공구 회전축에 대하여 변위한다.

Description

단부-절삭 공작물 휠의 톱니 에지를 기계가공하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR MACHINING THE TOOTH EDGES OF END-CUT WORK WHEELS}

본 발명은 단부-절삭 공작물 휠(end-cut work wheel)의 각 단부면과 톱니 플랭크 사이에 형성된 톱니 에지를 기계가공하는 방법 및 상기 방법을 실행하는데 적합한 장치에 관한 것이다. 블레이드를 가지고 있으며 공구 회전축을 중심으로 절삭 방향으로 회전식으로 구동되는 기계가공 공구는, 2개의 단부면의 톱니 에지에 할당된 2개의 기계가공 위치에서, 공작물 휠 회전축을 중심으로 회전식으로 구동되는 공작물 휠쪽으로 연속적으로 전진한다.

이러한 타입의 공지된 장치(EP 1 495 824 A2)에서, 톱니 에지를 모따기하는 기계가공 공구와 공작물 휠의 단부-절삭 톱니부를 만드는 호빙 커터는 호빙 머신의 하나의 동일 샤프트 상에 고정되어 있다. 정면 절삭(face cutting)이 완료된 후, 상기 샤프트는, 모따기 공구가 모따기를 실행하기 위해 톱니 에지와 맞물리도록 간격이 조정된다. 초기에 상기 기계가공은 공작물 휠의 2개의 단부면 중의 한 단부면에서 실행된다. 그리고 나서 상기 기계가공이 반대쪽의 다른 단부면에서 실행되도록 상기 샤프트가 조정된다. 그러나, 이와같이 가공할 때에, 모따기 공구의 절삭 방향은 한 단부면에서는 안쪽에서 바깥쪽으로 향하고, 반대쪽 단부면에서는 바깥쪽에서 안쪽으로 향한다. 양쪽 단부면에서 절삭 방향이 안쪽에서 바깥쪽으로 진행하는 것이 바람직하다면, 반대되는 절삭 방향을 가진 2개의 모따기 공구는 샤프트 상에 고정되어야 하고, 샤프트의 회전 방향은 양쪽 단부면에서의 각 기계가공시에 역전되어야 한다. 게다가, 호빙 커터의 샤프트 상에 모따기 공구를 설치하는 것은 호빙 커터의 길이를 제한한다. 또한 이러한 방식은 모따기 프로세스를 개시하기 전에 단부면 톱니부의 절삭이 먼저 완료되어야 한다는 것을 요한다. 마지막으로, 동일한 샤프트 상에 함께 설치하는 것으로 인해서, 모따기 공구의 직경은 호빙 커터의 직경에 따라 좌우된다.

본 발명은 프로세스를 보다 유연하게 하며 기계가공 시간을 보다 짧게 할 수 있는 상기한 타입의 방법 및 상기 방법을 실행하는데 적합한 장치를 제공하는 것에 기초하고 있다.

본 발명에 따르면, 상기의 문제점은 2개의 기계가공 위치 사이에서, 절삭 방향이 공작물 휠에 대해 서로 반대인 직교하는 회전 축 둘레로의 2개의 회전 위치 사이로 공구 회전축이 회전하는 방법에 의해 해결된다.

본 발명에 따른 방법에 의하면, 기계가공 공구의 공구 회전축이 독립적으로 조정가능한 축으로 사용될 수 있다. 이러한 방식에 있어서, 기계가공 공구의 직경은 자유롭게 선택될 수 있고, 특히 결합 충돌(clamping collision)을 회피하는데 도움이 되는 비교적 작은 직경으로 선택될 수 있다. 게다가, 기계가공 공구의 구동의 회전 방향은 양쪽 회전 위치에서 동일하게 유지되는 반면에, 기계가공 공구의 절삭 방향은 서로 반대쪽이므로 양쪽 기계가공 위치에서의 톱니부의 2개의 단부면에서 톱니부가 안쪽에서 바깥쪽으로 절삭될 수 있다. 기계가공 공구는 단 하나의 블레이드만 가지거나 복수의 블레이드를 가질 수 있다. 특히, 기계가공 공구는 톱니 에지를 모따기 및/또는 디버링(deburring)하도록 구성될 수 있다. 게다가, 기계가공 공구의 블레이드의 적절한 설계 및/또는 기계가공 공구의 공구 회전축의 운동학적인 적절한 설계에 의하면, 기계가공 공구는 공작물 휠의 하나의 플랭크 또는 2개의 플랭크를 기계가공하도록 구성될 수도 있다. 첫번째 경우에서는, 하나의 톱니 간격의 왼쪽 톱니 에지 및 오른쪽 톱니 에지가 연속적으로 기계가공된다. 두번째 경우에서는, 하나의 톱니 간격의 왼쪽 톱니 에지 및 오른쪽 톱니 에지가 동시에 기계가공된다.

본 발명의 방법에 따르면, 단부 톱니는 호빙 가공 또는 모방절삭(profiling) 가공으로 형성되는 것이 바람직하다. 호빙 가공에 의하면, 2개의 단부면 중의 한 단부면에서의 기계가공이 메인(main) 호빙가공 시간 동안 먼저 이루어질 수 있다. 메인 프로세싱 시간 동안 밀링 커터 및 상기 기계가공 공구가 사용되는 경우, 2개의 공구의 회전축의 회전 운동이 공작물 휠의 회전축의 회전 운동과 결합된다.

기계가공 공구는 하나 또는 복수의 블레이드를 가지도록 설계될 수 있다. 기계가공 공구는 나선형 경사를 가진 짧은 호브(hob) 또는 유니버설 밀링 커터로서 구성될 수 있다. 기계가공 공구의 블레이드와 톱니 에지의 적절하게 위치된 맞물림을 위해 요구되는 공작물 휠의 회전 운동과 기계가공 공구의 회전 운동 사이의 동기화는 적절하게 프램그램된 제어에 의해 실행된다. 이러한 목적을 위해서, 한 가지 바람직한 실시예는 단부면 톱니를 절삭하는 것이 공작물 휠의 하나의 견본에서 먼저 완료되고 기계가공 공구의 회전 운동 및 전진 운동의 컨트롤이 공작물 휠의 회전 위치의 함수로서 티치인(teach-in) 방법에 의해 프로그램되는 것을 제공한다. 예를 들면, 기계가공 공구가 완전히 톱니부가 형성된 공작물 휠의 하나의 톱니 간격 속으로 수동으로 진입되고 왼쪽 및 오른쪽 톱니 플랭크를 훑고 지나간다. 유사하게, 절삭 공구의 회전 위치에 의해 결정되는 절삭 공구의 블레이드의 위치는 공작물 휠의 단부면에 대하여 기록된다. 이 기록된 데이타를 제어부로 전달함으로써, 제어부가 특정의 기계가공 작업을 하도록 프로그램된다.

첨부된 도면은 단부 절삭 공작물 휠의 각 단부면과 톱니 플랭크 사이에 형성된 톱니 에지를 기계가공하는 본 발명에 따른 방법을 실행하는데 적합한 장치를 도시하고 있다. 상기 방법은, 공작물 휠 회전축을 중심으로 회전하도록 구동되고 공작물 휠이 고정되는 공작물 휠 시트(seat); 공구 회전축을 중심으로 회전하도록 구동되고 블레이드를 가지고 있는 기계가공 공구가 절삭 방향으로 회전하도록 고정되는 공구 스핀들; 기계가공 공구를 공작물 휠쪽으로 전진시키는 제 1 직선 운동 축을 가지고 있는 제 1 직선 운동 유닛; 그리고 2개의 단부면의 톱니 에지와 관련된 2개의 기계가공 위치 사이에서 기계가공 공구를 조정하는 제 2 직선 운동 축을 가지고 있는 제 2 직선 운동 유닛에 의해 실행되는 것이 바람직하다. 본 발명의 방법 및 장치는 상기 기계가공 공구의 회전축에 대해 직교하는 회전 축을 가지고 있는 회전 수단이 절삭 방향이 공작물 휠에 대해 서로 반대인 2개의 기계가공 위치 사이의 2개의 회전 위치에서 공구 회전축을 회전시키도록 제공되는 것을 특징으로 한다.

공구 회전축이 회전할 수 있기 때문에, 공구 스핀들의 구동의 회전 방향은 동일하게 유지하면서 기계가공 공구의 절삭 방향은 공작물 휠에 대하여 양쪽 회전 위치에서 서로 반대로 된다. 따라서, 톱니의 2개의 반대쪽 단부의 모따기부는 반대 방향으로, 예를 들면, 톱니의 축방향 중심으로부터 2개의 단부면을 향하는 방향으로, 다시 말해서, 안쪽에서 바깥쪽으로 절삭된다. 이것은 단 하나의 기계가공 공구를 필요로 한다. 상기 기계가공 공구는 단 하나 또는 복수의 블레이드를 가질 수 있다. 특히, 상기 기계가공 공구는 모따기 및/또는 디버링 공구로서 구성될 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 장치는 공작물 휠과 맞물릴 수 있는 호빙 공구가 공작물 휠 회전축의 방향에 있는 한 구역에 배치되도록 구성되어 있고, 상기 구역은 공작물 휠의 단부 톱니를 절삭하기 위해 공구 스핀들에 의해 차지된 구역에 대해서 오프셋되어 있다. 이렇게 구성하면, 기계가공 공구는 호빙 공구으로부터 완전히 독립된다. 예를 들면, 기계가공 공구의 직경은 결합 충돌(clamping collision)을 회피하도록 호빙 공구의 직경보다 작게 선택될 수 있다. 기계가공 공구를 호빙 공구와 정렬시킬 필요도 없다. 특히, 호빙 공구의 결합 길이가 축소되지 않는다. 마지막으로, 기계가공, 예를 들면 디버링 및/또는 모따기가 호빙 공구가 공작물 휠와 맞물리는 동안 2개의 단부면 톱니 단부 중의 하나에서 실행될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예는 종속항에 기재되어 있다.

본 발명의 방법 및 장치에 의하면, 기계가공 프로세스를 보다 유연하게 할 뿐만아니라 기계가공 시간을 보다 단축할 수 있다.

도 1은 금속 제거 머신의 기둥 및 이 금속 제거 머신 상에 배치될 수 있는 공작물을 나타내고 있다.

바람직한 실시예의 상세한 설명

아래에서는, 도면에 도시된 실시예를 이용하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

수평방향의 머신 베드(도시되어 있지 않음)에는, 공작물 휠 시트(도시되어 있지 않음) 및 길이방향으로 수직으로 뻗어 있는 기둥(1)이 상기 머신 베드의 길이방향으로 나란히 배열되어 있다. 상기 공작물 휠 시트에는, 단부면 톱니를 구비하게 될 공작물 휠(2)이 수직방향의 공작물 휠 회전축(3)을 중심으로 회전회도록 고정되어 있다. 이러한 목적에 필요한 공작물 휠 시트의 회전 액추에이터는 도시되어 있지 않다. 도시되어 있지 않은 상기 부분은 종래의 호빙 머신의 기술분야의 전문가에게 알려져 있는 방식으로 구성되어 있다.

제 1 직선 운동 유닛(4) 및 제 2 직선 운동 유닛(5)은 각각 캐리지 지지부(6) 및/또는 캐리지 지지부(7)와 제 1 캐리지(10) 및/또는 제 2 캐리지(11)를 가지고 있고, 제 1 캐리지(10) 및/또는 제 2 캐리지(11)는 제 1 직선 운동 축(8) 및/또는 제 2 직선 운동 축(9)을 따라서 길이방향으로 이동할 수 있다. 제 1 캐리지(10) 및 제 2 캐리지(11)는 도면에 개략적으로 도시되어 있는 구동 모터(12) 및/또는 구동 모터(13)를 가지고 있는 스핀들 드라이브에 의해 제 1 직선 운동 축(8) 및/또는 제 2 직선 운동 축(9)을 따라서 구동된다.

제 2 직선 운동 유닛(5)의 캐리지 지지부(7)는 머신 베드의 길이방향에 평행한 기둥(1)의 측면에 배치되어 있어서 제 2 직선 운동 축(9)은 공작물 휠 회전축(3)에 수직방향으로 평행하게 뻗어 있다. 제 1 직선 운동 유닛(4)의 캐리지 지지부(6)는, 제 1 직선 운동 유닛(4)의 제 1 직선 운동 축(8)이 공작물 휠(3)의 방향으로 정렬되고 또한 제 2 직선 운동 축(9)과 직교하게 뻗어 있는 방식으로 횡방향 바(14)에 의해 제 2 캐리지(11)에 고정되어 있다.

제 1 캐리지(10)는 제 1 직선 운동 축(8)과 평행하게 뻗어 있는 회전 축(16)을 가지고 있는 회전 운동 수단(15)을 지지한다. 상기 회전 축(16)을 중심으로 회전하는 회전 운동 수단(15)의 회전 헤드(17)에는, 공구 회전축(20)이 회전 축(16)에 대해 직각으로 뻗어 있으며 상기 회전 축(16)과 교차하는 방식으로 공구 스핀들(18) 및 회전 액추에이터(19)가 지지되어 있다.

공구 스핀들(18)에는 모따기 공구(21)로 구성되어 있는 대체로 원통형의 기계가공 공구가 고정되어 있다. 상기 기계가공 공구는 적어도 하나의 블레이드를 가지고 있으며 공구 스핀들(18)에 의해 절삭 방향으로 회전식으로 구동된다.

도면에 도시되어 있는 상태에서, 모따기 공구(21)는 제 2 직선 운동 유닛(9)에 의해 수직방향으로 하부 기계가공 위치로 변위되고 그 위치에서 모따기 공구(21)가 공작물 휠(3)의 톱니 에지(23)에 모따기부를 만들기 위해 공작물 휠(3)의 하부 면(22)과 접하는 상기 공작물 휠(3)의 톱니 에지(23)와 맞물리도록 제 1 직선 운동 유닛(8)에 의해 공작물 휠(3)쪽으로 반경방향으로 전진한다. 이렇게 함에 있어서, 절삭 방향은 공작물 휠(3)에 대해 상부에서 하부로 진행한다. 하부 톱니 에지(23)의 모따기가 완료된 후, 모따기 공구(21)는 제 1 직선 운동 유닛(4)에 의해 공작물 휠(3)로부터 멀어지게 이동되고 제 2 직선 운동 유닛(5)에 의해 수직방향으로 상부 기계가공 위치로 변위된다. 이 상부 기계가공 위치에서 상기 모따기 공구(21)는 제 1 직선 운동 유닛(4)에 의해 공작물 휠(3)의 상부 면(24)과 접하는 상부 톱니 에지(25)로 전진하여 상기 톱니의 모따기를 실행한다. 그러나, 모따기 공구가 전진하기 전에, 왼쪽 톱니 플랭크(26)를 향하는 모따기 공구(21)의 반경방향의 면이 회전 운동후에 오른쪽 톱니 플랭크(27)를 향하도록 공구 스핀들(18)이 회전 운동 수단(15)에 의해 회전하고, 절삭 방향은 공작물 휠(3)에 대해 하부에서 상부로 진행한다.

머신 베드의 길이방향으로, 호빙 공구용 바(도시되어 있지 않음)가 기둥(1)으로부터 멀어지게 향하는 호빙 공구용 바의 측면에 인접한 공작물 휠(3) 옆에 배치되어 있다. 상기 호빙 공구는 공지의 방식으로 공작물 휠(3)과 맞물려서 톱니를 기계가공한다.

Claims

단부-절삭 공작물 휠(2)의 톱니 에지(23, 25)를 기계가공하는 방법으로서, 블레이드를 가지고 있으며 절삭 방향으로 공구 회전축(20)을 중심으로 회전식으로 구동되는 기계가공 공구(21)가 2개의 단부면(22, 24)의 톱니 에지(23, 25)에 할당된 2개의 기계가공 위치에서 공작물 휠 회전축(3)을 중심으로 회전식으로 구동되는 공작물 휠(2)쪽으로 연속적으로 전진하여, 단부-절삭 공작물 휠(2)의 각 단부면(22, 24)과 톱니 플랭크(26, 27) 사이에 형성된 톱니 에지(23, 25)를 기계가공하는 방법에 있어서,
상기 2개의 기계가공 위치 중 하나의 기계가공 위치에서 톱니 에지(23)를 기계가공하는 단계와 상기 2개의 기계가공 위치 중 다른 하나의 기계가공 위치에서 톱니 에지(25)를 기계가공하는 단계 사이에서, 절삭 방향이 상기 공작물 휠(2)에 대하여 서로 반대인 2개의 회전 위치 사이로 공구 회전축(20)이 공구 회전축에 대하여 직교하는 회전 축(16)을 중심으로 변위되는 것을 특징으로 하는 단부-절삭 공작물 휠(2)의 톱니 에지(23, 25)를 기계가공하는 방법.
제 1 항에 있어서, 작업 위치에서, 각각의 절삭 방향이 상기 단부면 쪽으로 향하는 것을 특징으로 하는 단부-절삭 공작물 휠(2)의 톱니 에지(23, 25)를 기계가공하는 방법.
제 1 항에 있어서, 단부면 톱니가 호빙 가공에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 단부-절삭 공작물 휠(2)의 톱니 에지(23, 25)를 기계가공하는 방법.
제 3 항에 있어서, 2개의 단부면(22, 24) 중의 한 단부면에서의 상기 기계가공은 호빙 가공 동안에 실행되는 것을 특징으로 하는 단부-절삭 공작물 휠(2)의 톱니 에지(23, 25)를 기계가공하는 방법.
제 4 항에 있어서, 호빙 가공을 위해 회전식으로 구동되는 호빙 공구 회전축의 회전과, 상기 기계가공 공구의 공구 회전축의 회전은 공작물 휠 회전축의 회전의 함수로서 조정되는 것을 특징으로 하는 단부-절삭 공작물 휠(2)의 톱니 에지(23, 25)를 기계가공하는 방법.
제 1 항에 있어서, 단부면 톱니를 형성하기 위해서 모방절삭이 사용되는 것을 특징으로 하는 단부-절삭 공작물 휠(2)의 톱니 에지(23, 25)를 기계가공하는 방법.
제 1 항에 있어서, 먼저 공작물 휠(2)의 하나의 견본에서 단부면 톱니가 완성되고, 기계가공 공구(21)의 회전 운동 및 전진 운동의 컨트롤은 공작물 휠(2)의 회전 위치의 함수로서 티치인 방법에 의해 프로그램되는 것을 특징으로 하는 단부-절삭 공작물 휠(2)의 톱니 에지(23, 25)를 기계가공하는 방법.
단부-절삭 공작물 휠(2)의 톱니 에지(23, 25)를 기계가공하는 장치로서, 공작물 휠 회전축(3)을 중심으로 회전식으로 구동되며 공작물 휠(2)이 고정되는 공작물 휠 시트; 공구 회전축(3)을 중심으로 회전식으로 구동되며 블레이드를 가지고 있는 기계가공 공구(21)가 절삭 방향으로 회전하도록 고정되는 공구 스핀들(18); 기계가공 공구(21)를 공작물 휠(2)쪽으로 전진시키는 제 1 직선 운동 축(8)을 가지고 있는 제 1 직선 운동 유닛(4); 그리고 2개의 단부면(22, 24)의 톱니 에지(23, 25)에 할당된 2개의 기계가공 위치 사이에서 기계가공 공구(21)를 직선으로 변위시키는 제 2 직선 운동 축(9)을 가지고 있는 제 2 직선 운동 유닛(5)를 구비하여, 단부-절삭 공작물 휠(2)의 각 단부면(22, 24)과 톱니 플랭크(26, 27) 사이에 형성된 톱니 에지(23, 25)를 기계가공하는 장치에 있어서,
절삭 방향이 공작물 휠(2)에 대하여 서로 반대인 2개의 회전 위치의 2개의 기계가공 위치 사이에서 공구 회전축(20)을 회전시키기 위해 공구 회전축(20)에 대하여 직각인 회전 축(16)을 가지고 있는 회전 운동 수단(15)이 제공되는 것을 특징으로 하는 단부-절삭 공작물 휠(2)의 톱니 에지(23, 25)를 기계가공하는 장치.
제 8 항에 있어서, 공구 회전축(20)과 회전 축(16)은 교차하는 것을 특징으로 하는 단부-절삭 공작물 휠(2)의 톱니 에지(23, 25)를 기계가공하는 장치.
제 8 항에 있어서, 제 1 직선 운동 축(8) 및 제 2 직선 운동 축(9)은 서로에 대해 직각으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 단부-절삭 공작물 휠(2)의 톱니 에지(23, 25)를 기계가공하는 장치.
제 8 항에 있어서, 제 2 직선 운동 축(9) 및 공작물 휠 회전축(3)은 서로에 대해 평행한 것을 특징으로 하는 단부-절삭 공작물 휠(2)의 톱니 에지(23, 25)를 기계가공하는 장치.
제 8 항에 있어서, 공작물 휠 회전축(3)은 수직으로 향하는 것을 특징으로 하는 단부-절삭 공작물 휠(2)의 톱니 에지(23, 25)를 기계가공하는 장치.
제 8 항에 있어서, 회전 운동 수단(15)은 제 1 직선 운동 축(8)을 따라서 이동할 수 있는 제 1 직선 운동 유닛(4)의 제 1 캐리지(10)에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 단부-절삭 공작물 휠(2)의 톱니 에지(23, 25)를 기계가공하는 장치.
제 13 항에 있어서, 제 1 직선 운동 유닛(4)은 제 2 직선 운동 축(9)을 따라서 이동할 수 있는 제 2 직선 운동 유닛(5)의 제 2 캐리지(11)에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 단부-절삭 공작물 휠(2)의 톱니 에지(23, 25)를 기계가공하는 장치.
제 8 항에 있어서, 공작물 휠(2)과 맞물려서 공작물 휠(2)의 단부면 톱니를 형성시키는 호빙 공구는 공구 스핀들(18)에 의해 차지된 구역에 대하여 오프셋되어 있는 공작물 휠 회전축(3) 방향의 한 구역에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 단부-절삭 공작물 휠(2)의 톱니 에지(23, 25)를 기계가공하는 장치.