KR102410495B1

KR102410495B1 - 치형 휠들의 치형부들의 치형부 플랭크들 내에 언더커팅들을 포함하기 위한 방법

Info

Publication number: KR102410495B1
Application number: KR1020177001299A
Authority: KR
Inventors: 마르셀 조브치크
Original assignee: 프로필라토어 게엠베하 ＆ 코.카게
Priority date: 2014-06-16
Filing date: 2015-03-18
Publication date: 2022-06-16
Also published as: DE102014108438A1; CA2951462A1; CA2951462C; KR20170021291A; WO2015192979A1; EP3154733B1; MX2016016580A; CN106457432B; US20170113289A1; US10105774B2; EP3154733A1; CN106457432A

Abstract

본 발명은 호브 필링에 의해 치형 기어 블랭크(1)의 치형부들(3)의 좌 및 우 치형부 플랭크들(4, 5) 내에 언더컷들을 포함하기 위한 기계 공구 및 방법에 관한 것이며, 여기서 기어 블랭크(1) 및 기어 블랭크(1)에 교차된-축선들 각도로 배열되는 커팅 휠(11)(상기 커팅 휠은 우 및 좌 커팅 에지들(14, 15)을 갖는 커팅 치형부들(13)을 포함함)은 고정된 속도비로 연속적으로 회전식으로 구동되며, 커팅 치형부들(13)은 쉐이빙들을 제거하는 방식으로 치형부 플랭크들(4, 5)과 맞물리며, 그리고 피드는 치형부들(3)의 연장 방향으로의 하나 이상의 이동 컴포넌트를 가진다. 본 방법에 의해 치형 워크피스들을 경사지게 기계가공할 수 있기 위해, 2 개의 연속적 기계가공 단계들 중 각각에서, 좌 치형부 플랭크들(4)이 커팅 치형부들(13)의 좌 커팅 에지들(14)과의 좌회전 방향(L, TL)의 차동 및/또는 접선 방향 피드 컴포넌트에 의해 각각 기계가공되며, 그리고 우 치형부 플랭크들(5)이 커팅 치형부들(13)의 우 커팅 에지들(15)에 의해 우회전 방향(R, TR)의 차동 및/또는 접선 방향 피드 컴포넌트에 의해 기계가공되는 것이 제안된다.

Description

치형 휠들의 치형부들의 치형부 플랭크들 내에 언더커팅들을 포함하기 위한 방법 {METHOD FOR INCORPORATING UNDERCUTS IN TOOTH FLANKS OF TEETH OF TOOTHED WHEELS}

본 발명은 호브 필링(hob peeling)에 의해 치형 기어 블랭크(toothed gear blank)의 치형부들의 좌 및 우 치형부 플랭크들에서 언더컷들을 포함하기 위한 방법에 관한 것이며, 여기서 기어 블랭크 및 기어 블랭크에 대한 축선 교차 각도로 배열되는 우 및 좌 커팅 에지들을 갖는 커팅 치형부를 가지는 커팅 휠은 고정된 속도비(speed ratio)로 연속적으로 회전식으로 구동되며, 커팅 치형부들은 쉐이빙들(shavings)을 제거하는 방식으로 치형부 플랭크들 내에서 맞물리며, 그리고 피드(feed)는 기어 블랭크의 치형부들의 연장의 방향으로의 하나 이상의 이동 컴포넌트를 가진다.

DE 41 22 460 C1는 이러한 방법을 개시한다. 치형 커팅 휠의 2 개의 치형부 에지들은 언더컷들이 제공될 기어 블랭크의 치형부들의 치형부 갭들(gap) 내에 맞물리며, 여기서 피드는 기어 블랭크의 축 방향으로의 그리고 기어 블랭크의 반경 방향으로의 이동 컴포넌트를 가진다. 치형부 플랭크들의 양자 모두에는 언더컷들이 동시에 제공된다. 본 방법은 직선-치형 워크피스들에 대해서 오직 적합하다.

DE 42 00 418 C1는 단지 하나의 반경 방향의 피드(radial feed)를 갖는 언더컷들을 생성하기 위한 방법을 설명한다.

DE 39 15 976 C2는 호브 필링에 의한 직선- 또는 경사-치형(straight- or sloping-toothed), 내부 또는 외부 치형 기어 휠들의 플랭크들의 다듬질 절삭(finish machining)을 위한 방법을 설명하며, 이 방법에서 워크피스의 회전 이동에 대한 공구의 회전 이동의 축 방향 거리 및 위상 포지션은 연속적으로 변경되며, 그리고 여기서 우 또는 좌 플랭크들은 별도의 작업 프로세스들에서 생성된다.

초기에 언급된 방법 및 그 방법에서 사용되는 공구들에 의해, 오직 직선-치형 구조물들에만 언더컷들이 제공될 수 있다. 이러한 치형 구조물들은, 예를 들어, 자동차 수동 트랜스미션들(transmissions) 내의 슬라이딩 슬리브들 상에서 발견된다. 대형 수송차들(heavy goods vehicles)에서, 경사 치형 기어 휠들(sloping toothed gear wheels)이 자주 사용된다. 초기에 언급된 본 방법의 경우, 경사 치형 기어 블랭크들 내로 언더컷들을 도입하는 것은 가능하지 않다.

본 발명은, 따라서, 본 방법의 적용의 범위를 확장하는 목적에 기초한다.

본 목적은 청구항들에서 명시된 본 발명에 의해 해결된다. 초기에 그리고 대체로(substantially), 언더컷들의 포함 중에, 커팅 치형부들이 치형부 갭의 반대편의 치형부 플랭크들 내로 양쪽의 커팅 에지들과 동시에 맞물리지 않는 것이 제안된다. 이와는 반대로, 언더컷들이 2 개의 연속적 기계가공 단계들에서 포함되는 것이 제공되며, 여기서 각각의 경우에 바람직하게는 치형 플랭크들에 대해 경사지게 이어지는 하나의 언더컷 플랭크가 생성되며, 이 언더컷 플랭크는 치형-내향으로(tooth-inwards) 연장된다. 언더컷 플랭크는 이그짓 플랭크(exit flank)에 의해 접해지며, 이 이그짓 플랭크는 언더컷 플랭크의 축 방향 길이보다 상당히 더 짧은 축 방향 길이를 가진다. 제 1 기계가공 단계에서, 축 방향의 이동 컴포넌트 및 차동 피드 컴포넌트를 가지는 피드 중에, 치형부들의 2 개의 치형부 플랭크들 중 하나의 치형부 플랭크는 각각의 경우에 2 개의 커팅 에지들 중 하나의 에지들에 의해 기계가공된다. 차동 피드는 서로에 대한 고정된 속도비로의 회전하는 워크피스 및 공구의 축선들의 위상 포지션에서의 변화에 의해 달성된다. 워크피스 및 공구는, 그에 의해, 하나의 회전 방향으로의 상대적인 회전을 한다. 위상 시프트(phase shift)의 연속적인 증가의 결과로써, 각각의 치형부 플랭크들 내로의 커팅 에지의 엔트리 깊이(depth of entry)가 커팅 에지의 축방향 시프트를 추가하여 증가된다. 다른 커팅 에지는 치형부 갭을 통해 자유롭게 진행한다. 제 2 기계가공 단계에서, 반대의 회전 방향으로의 차동 피드 컴포넌트는 축 방향 피드 컴포넌트 상에 중첩된다. 여기서, 또한 워크피스 축선의 회전 이동과 공구 축선의 회전 이동 사이의 위상 포지션은 축 방향 피드에 의해 연속적으로 변경되어서, 다른 커팅 에지는 공구의 축 방향 시프트를 추가하여 각각의 다른 치형부 플랭크들 내로 더 깊게 점차적으로(increasingly) 내려간다(dip). 제 2 기계가공 단계에서, 일 치형부 플랭크는 치형부 갭을 통해 자유롭게 진행한다. 비슷한 결과가 반시계 방향 회전 또는 시계 방향 회전에서의 치형부 맞물림 지점에 대한 접선 방향 피드 컴포넌트를 축 방향 피드 컴포넌트(즉, 치형부 플랭크의 연장 방향으로의 피드 컴포넌트) 상에 중첩시킴으로써 달성될 수 있다. 워크피스의 회전 축선 및 커팅 휠의 커팅 치형부가 기어 블랭크의 치형부 플랭크에서 커팅 방식으로 맞물리는 치형 맞물림 지점은 일 평면을 가로지른다(span). 이러한 평면은 축선 교차 각도로 공구 축선에 의해 교차된다. 공구 축선이 이러한 평면을 관통하는 지점은 워크피스 축선에 대해 횡 방향으로 이어지고 치형부 맞물림 지점을 통과하여 지나는 평면 내에 놓이는 라인(line) 내에 놓인다. 접선 방향으로의 피드의 변경 중에, 공구 축선의 교차 지점은 기어 블랭크의 회전 평면에서 반경 방향에 대해 수직으로 이동한다. 언더컷 플랭크들에서의 비틀림들의 교정을 위해, 치형부 플랭크에서의 연장 방향으로의 피드 중에, 기어 블랭크의 회전 평면에서의 공구 스핀들 축선의 교차 지점의 축선 교차 각도 또는 반경 방향 거리는 변경될 수 있다. 언더컷들을 생성하기 위한 커팅 기계가공은, 예를 들어, 좌 또는 우 치형부 플랭크들의 기계가공에 의해 시작될 수 있다. 이 때, 이러한 경우에, 단지 좌 또는 우 커팅 에지들이 초기에 사용된다. 예를 들어 기계가공이 좌 치형부 플랭크에 의해 시작된다면, 이러한 제 1 기계가공 단계에서, 단지 커팅 휠의 좌 커팅 에지들은 좌 치형부 플랭크 내의 커팅 맞물림 상태에 있는 반면에, 우 커팅 에지들은 갭을 통해 자유롭게 내려간다. 차동 피드는 반시계 방향으로의 상대적인 회전에 의해 본원에서 달성된다. 바람직하게는, 오직 좌 치형부 플랭크의 언더커팅이 완료된 후에, 우 치형부 플랭크의 기계가공이 발생된다. 이러한 기계가공 단계에서, 우 커팅 에지는 기어 블랭크의 치형부의 우 치형부 플랭크에서 커팅 방식으로 맞물린다. 상대적인 피드는 반시계 방향으로의 상대적인 회전에 의해 달성된다.

본 방법에 의해, 직선-치형 기어 휠들 및 내부 치형(internally toothed) 기어 휠뿐만 아니라, 외부 치형(externally toothed) 기어 휠들에도 언더컷들이 제공된다. 따라서, 반시계 방향 회전 또는 시계 방향 회전의 개별적 차동 피드 컴포넌트에 의해 나선형 치형 워크피스들의 치형부들의 치형부 플랭크들 내에 언더컷들을 포함하는 것은 특히 가능하다. 직선-치형 기어 블랭크들의 경우에, 2 개의 차동 피드 컴포넌트들은 대칭이다. 나선형 치형 기어 휠들의 경우에, 2 개의 차동 피드 컴포넌트들은 서로 상이하여서, 비대칭의 언더컷들이 생성될 수 있다. 언더컷 플랭크와 치형부 플랭크의 논-언더컷 섹션(non-undercut section) 사이의 이송 구역은 경사 이그짓 플랭크(sloping exit flank)에 의해 형성된다. 치형부 플랭크에 대한 언더컷 각도로 내향으로 경사지게 이어지는 언더컷 플랭크의 축 방향의 길이는 치형부 플랭크에 대해 이그짓 각도로 경사지게 이어지는 이그짓 플랭크보다 더 크며, 바람직하게는 이 이그짓 플랭크의 2 배보다 더 크다. 언더컷 각도는 2.5° 내지 17°, 바람직하게는 4° 내지 15°의 범위에 놓인다. 이그짓 각도는 바람직하게는 15° 초과이다. 언더컷들의 기계가공 중에, 커팅 에지는, 최대 커팅-인(cutting-in) 깊이가 도달될 때까지, 축 방향 또는 치형부 연장 방향으로 피드를 증가함으로써 치형부 플랭크 내로 더 깊게 커팅한다. 최대 커팅-인 깊이에 도달할 때, 축 방향 피드가 정지된다. 공구는, 그 후, 치형 구조물 또는 언더컷으로부터 밖으로 이동된다. 이는 반경 방향으로 달성될 수 있다. 그러나, 이러한 목적을 위해, 이러한 이동들의 조합에 의해 치형부 스핀들과 워크피스 스핀들 사이의 비틀림의 각도를 변경시키는 것 또는 언더컷으로부터 밖으로 공구를 이동시키는 것은 또한 가능하다. 실질적으로 축선 교차 축선에 의존적인 이그짓 플랭크는 그 후 유지된다. 이러한 구성의 결과로써, 트랜스미션 내에 설치되는 본 발명에 따른 기어 휠 언더컷 내에서, 치형부 플랭크의 최소 축 방향 구역만이 정합 기어 휠의 정합 치형부 플랭크의 작용을 위한 지지 표면으로서 이용가능하지 않다. 제 1 정합 기어 휠의 제 1 치형부 플랭크들은 언더컷 플랭크들 상에 작용할 수 있으며, 그리고 제 2 정합 기어 휠의 치형부 플랭크들은 치형부 플랭크들의 논-언더컷 섹션들 상에 작용할 수 있다. 바람직하게는, 기어 블랭크의 직경에 비해 비교적으로 작은 직경을 갖는 커팅 휠이 사용된다. 기어 블랭크의 치형부들에 대한 커팅 휠의 치형부들의 비율은 바람직하게는 1/2 미만이고, 1/3 미만이고, 1/4 미만이거나 대략적으로 1/5 미만이다. 예시적인 실시예에서, 기어 블랭크는 77개의 치형부들을 가지며, 그리고 커팅 휠은 16 개의 치형부들을 가진다. 커팅 휠은 리샤프너블(resharpenable) 공구 또는 리-샤프너블(non-resharpenable) 공구일 수 있다. 커팅 에지들은 공통의 표면, 예를 들어 평면 표면 또는 원뿔 표면 내에 놓일 수 있다. 커팅 휠은, 이 때, 디스크 연삭부(disk grinding)를 가진다. 그러나, 커팅 휠이 스텝 컷(step cut)을 가지는 것이 또한 제공될 수 있다. 커팅 에지의 팁 여유 각도(tip clearance angle)는 바람직하게는 6° 내지 15°의 범위 내에 놓인다. 커팅 휠의 커팅 에지의 플랭크 여유 각도는 적어도 언더컷 각도만큼 크며, 바람직하게는 이러한 경우에 언더컷 각도보다 2°만큼 더 크다. 이 플랭크 여유 각도는 예를 들어 6° 내지 17°의 범위에 놓일 수 있다. 이러한 바람직한 커팅 휠은 바람직하게는 리-리샤프너블하지 않지만, 작은 축 방향 연장부를 갖는 이그짓 플랭크들을 제작할 수 있는 장점을 가진다. 다른 프로세스 변경예들이 또한 가능하다. 축 방향 피드 및 차동 피드에 의한 커팅 기계가공 중에, 추가적인 피드 컴포넌트들이 가능하다. 원뿔형 치저원(root circle)은 반경 방향 피드에 의해 생성될 수 있다. 공구 스핀들 축선 및 워크피스 스핀들 축선의 축선 교차 각도 또는 축선 교차 지점의 포지션을 동시에 시프팅하는(shift) 것은 추가적으로 가능하다. 피드를 변경시키기 위해 이러한 각각의 자유도를 개별적으로 또는 조합으로 사용하는 것이 특히 제공된다.

본 발명은, 게다가, 공구를 수용하기 위한 공구 스핀들 및 워크피스를 수용하기 위한 워크피스 스핀들을 갖는 기계 공구에 관한 것이며, 여기서 공구 스핀들 및 워크피스 스핀들은 서로 동기화된 개별 드라이브들(individual drives)에 의해 구동될 수 있다. 전기 드라이브들에는 축 방향 피드가 달성될 수 있는 것이 추가적으로 제공될 수 있다. 개별 드라이브들은 제어 프로그램(control program)에 의한 제어 디바이스(control device)에 의해 구동된다. 제어 프로그램은, 기계 공구가 전술된 방법을 수행하도록 적응된다.

본 발명의 예시적인 실시예는 첨부된 도면들을 참조로 하여 이후에 설명된다.
도 1은 기어 블랭크(1) 및 커팅 휠(11)의 공간 포지션을 예시하도록 도시하며, 기어 블랭크(1)는 도 7에서 개략적으로 도시되는 기계 공구(machine tool)의 척(20)에 의해 유지되며, 그리고 절단 휠(11)은 사시도에서 공구 스핀들(18) 상에 놓인다.
도 2는 기어 블랭크(1)의 치형부 플랭크들(4, 5) 사이의 치형부 갭 내로의 커팅 휠(11)의 커팅 치형부(13)의 치형 맞물림의 구역에서 기어 블랭크(1)의 전방 측에 대한 평면도를 도시한다.
도 3은 기어 블랭크(1)의 치형부들(3)의 치형부 플랭크들(4, 5) 내에서 본 방법에 의해 생성된 언더컷들(6)에 대한 확대 정면도를 도시한다.
도 4는 언더컷 플랭크(7)의 플랭크 프로파일 및 이그짓 플랭크(exit flank)(9)를 예시하기 위해 언더컷(6)의 구역 내에서 치형부(3)를 통과하는 단면을 도시한다.
도 5는 6° 내지 15°의 범위에 놓인 팁 여유 각도(tip clearance angle)(γ)를 예시하기 위해 도 2의 라인(V-V)을 따른 단면을 도시한다.
도 6은 6° 내지 17°의 범위에 놓일 수 있는 플랭크 여유 각도(flank clearance angle)(ε)를 예시하기 위해 도 2의 라인(VI-VI)을 따른 단면을 도시하며, 그리고
도 7은 기계 공구의 구조를 개략적으로 도시한다.

도 7에서 개략적으로 도시되는 기계 공구는, 워크피스 스핀들(19)에 대한 공구 스핀들(18)의 위치를 포지셔닝하기 위해 제어 디바이스(22)에 의해 제어될 수 있는 포지셔닝 드라이브들을 갖는 도시되지 않은 기계 베드(machine bed)를 가진다. 도 7은 제어 디바이스(22)에 의해 제어되는 전기 단일 드라이브를 포함하는 공구 스핀들(18)을 도시한다. 공구 스핀들은 공구 스핀들 축선(12)을 중심으로 회전하는 커팅 휠(11)을 구동시킨다. 워크피스 스핀들(19)은 전기 단일 드라이브에 의해 회전 축선(2)을 중심으로 회전식으로 구동되고, 언더컷들이 제공될 치형 기어 블랭크(1)가 클램핑되는 척(20)을 가진다. 피드 디바이스(21)는, 피드(V)가 워크피스 스핀들 축선(2)의 축 방향으로 달성될 수 있음에 의해 제공된다. 피드(V)는 기어 블랭크(1)의 축 방향(2)으로의 이동 컴포넌트를 가진다. 제어 디바이스(22)에 의해, 기어 블랭크(1) 및 커팅 휠(11)은 미리규정된 속도비로 서로에 대해 동기화되어 구동되며, 이 속도비는 기어 블랭크(1) 및 커팅 휠(11)의 치형부 비율에 상응한다. 또한, 제어 디바이스(22)는 차동 피드(differential feed)를 구현하기 위해 제어 프로그램에 따라 워크피스 스핀들(19) 및 공구 스핀들(18)의 회전의 위상 포지션을 변경할 수 있다. 차동 피드는 반시계 방향 회전(L)으로 그리고 또한 시계 방향 회전(R) 양자 모두로 달성될 수 있다. 나선형 치형 워크피스들의 기계가공을 위해, 위상 포지션은 또한 기어 블랭크(1) 내의 커팅 휠(11)의 관통 깊이(depth of penetration)에 의존한다.

제어 디바이스(22)는 이후에 설명되는 본 방법(본 발명의 예시적인 실시예를 포함함)이 기계 공구에서 실시될 수 있는 방식으로 프로그래밍된 제어 프로그램을 가진다.

도 3 및 도 4에서 도시되는 언더컷들은 본 방법에 의해 생성될 수 있다. 이러한 언더컷들은 미리-치형형성된(pre-toothed) 내부 치형 기어 블랭크(1)의 치형부들(3)의 치형부 플랭크들(4, 5) 내에 오목부들을 포함한다. 기어 블랭크(1)의 치형부들(3)은 치형부 플랭크들(4, 5)을 가진다. 따라서, 좌 치형부 플랭크들(4) 및 우 치형부 플랭크들(5)은 2 개의 치형부들(3) 사이에 배열되는 치형부 갭 쪽을 향한다(point towards). 좌 언더컷들(6)은 좌 치형부 플랭크들(4) 내에 포함될 수 있으며, 그리고 우 언더컷들(7)은 우 치형부 플랭크들(5) 내에 포함될 수 있다. 언더컷들의 기하학적 형상은 도 3 및 도 4에 도시된다. 좌 언더컷들(6) 및 우 언더컷들(7) 양자 모두는 2.5° 내지 17°의 범위에 바람직하게는 6° 내지 17°의 범위에 놓이는 언더컷 각도(α)로 좌 치형부 플랭크(4) 또는 우 치형부 플랭크(5)로 이어지는 언더컷 플랭크들(8)를 각각 가진다. 언더컷 플랭크들(8)은 천이부(transition)(10)의 구역에서 좌 치형부 플랭크(4) 또는 우 치형부 플랭크(5) 내로의 이들의 가장 큰 관통 깊이를 가진다. 치형 내향 방향에서, 천이부(10)는 최대 언더컷 플랭크(8)의 절반만큼 긴 이그짓 플랭크(9)에 의해 접하게 된다. 이그짓 플랭크(9)는 치형부 플랭크(4, 5)에 대해 15° 초과의 이그짓 플랭크 각도를 가진다. 언더컷들(6)의 연장의 방향에 대해 횡방향으로 이어지는 라인들(이는 도 3 및 도 6에서 볼 수 있음)은 커팅 휠(11)의 커팅 치형부들(13)의 좌 및 우 커팅 에지들(14, 15)의 개별 연속적 커트들을 나타낸다.

커팅 휠(11)은 평면 전방 면을 가진다. 그러나, 전방 면은 또한 원뿔형으로 또는 계단-형상 방식으로 이어질 수 있다. 각각 일 커팅 치형부(13)에서의 전방 면은 좌 커팅 에지(14) 또는 우 커팅 에지(15)에 접한다. 좌 플랭크들(16) 또는 우 플랭크들(17)은 커팅 에지들(14, 15)에 접한다. 커팅 중에 플랭크 여유 각도에 상응하는 플랭크들(16 또는 17)의 플랭크 각도(ε)는 6° 내지 17°의 범위에 놓이고, 언더컷 각도(α)보다 적어도 2° 만큼 더 커야한다. 커팅 에지들(16, 17)의 교차 라인의 범위 내에서 팁 각도(γ)는 6° 내지 15°이다.

예시적인 실시예에서, 내부 치형 구조물은 유성 트랜스미션(planetary transmission)을 수용하기 위한 중공형 휠과 같은 역할을 한다. 유성 기어들은 나선형 내부 치형 구조물 상에서 롤링 방식으로 롤링한다(roll). 예시적인 실시예에서, 내부 치형 구조물은 나선형 치형 구조물이다. 그러나, 치형 구조물은 또한 직선형일 수 있다. 이는 일반적인 커플링 치형 구조물보다 더 큰 치형부 높이 및 더 작은 각도의 맞물림을 갖는 이어지는 치형 구조물을 포함한다. 치형부 높이는 계수(modulus)의 대략적으로 2 배에 상응한다. 언더컷들은 내부 치형(internally toothed) 기어 휠에 동축으로 회전하는 외부 치형 정합(mating) 기어의 치형부 플랭크들과 협동한다. 2 개의 치형 구조물들은 축 방향의 변위에 의해 맞물림되게 그리고 맞물림되지 않게 운반된다.

반경 방향의 피드는 원뿔형 치저원(root circle)을 생성하기 위해 가능하다. 언더컷들(6)의 제조 중에 축선 교차 각도(θ)를 변경하는 것 그리고/또는 공구 스핀들 축선(12) 및 워크피스 스핀들 축선(2)의 포지션을 변경시키는 것이 추가적으로 제공된다. 언더컷들(6)의 생성 중에 개별 하나하나씩 또는 모든 제조 파라미터들을 변경시키는 조합에 의해 치형부 플랭크들(4, 5)에 영향을 주는 것을 특히 제공한다.

언더컷들을 생성하기 위한 본 방법은 다음의 단계들로 실시된다:

우선적으로 각각의 경우의 호브 필링 이동에서, 단지 기어 블랭크(1)의 치형부들(3)의 하나의 치형부 플랭크에는 언더컷들이 제공된다. 예시적인 실시예에서, 이는 우 플랭크(5)이다. 이러한 목적을 위해, 공구 스핀들 축선(12)은 축선 교차 각도(θ)로 워크피스 스핀들 축선(2)으로 운반된다. 커팅 휠(11)은 우 커팅 에지(15)가 치형부(3)의 우 치형부 플랭크(5)에 맞닿아 접하는 포지션으로 운반된다. 공구 스핀들(18) 및 워크피스 스핀들(19)은 그 후 동기화된 회전으로 운반된다. 이 다음에는, 치형부들(3)의 연장 방향으로의 이동 컴포넌트를 가지는 기어 블랭크(1)에 대한 커팅 휠(11)의 상대적인 변위의 형태의 연속적인 피드가 후속된다. 예시적인 실시예에서 도시되는 나선형 치형 기어 블랭크의 경우에, 따라서, 피드는 워크피스 스핀들 축선(2)의 축 방향으로의 컴포넌트 및 회전 방향으로의 컴포넌트를 가지며, 즉 워크피스 스핀들 회전과 공구 스핀들 회전 사이의 위상 포지션은 연속적으로 변경된다.

시계 방향 회전(R)의 차동 피드는 이러한 피드 상에 중첩되며, 이는 단지 치형부 플랭크들(4, 5)을 따른 커팅 에지들(14, 15)의 변위를 발생시킨다. 시계 방향의 이러한 차동 피드는 우 커팅 에지(15)가 치형부(3)의 재료로부터 언더컷 플랭크(8)를 절취하기(cut out) 위해 우 치형부 플랭크(5)로 들어가는 결과를 가진다. 천이부(10)에 도달한 후에, 축 방향의 피드가 정지되며, 그리고 공구는 치형 구조물 밖으로 반경 방향으로 이동된다. 축 교차 각도(θ)의 결과로써, 이그짓 플랭크(9)가 유지된다. 직선-치형 블랭크의 경우에, 기본 피드(basic feed)는 기어 블랭크(2)의 축 방향으로 발생한다. 차동 피드는 이러한 기본 피드 상에 중첩된다.

도 2는 우 치형부 플랭크(5)를 기계가공한 후 상황을 도시한다.

좌 치형부 플랭크(4)를 기계가공하기 위해, 커팅 휠(11)은 기어 블랭크(1)에 관하여 도 2에서 도시되는 포지션으로 운반되며, 이 포지션에서 좌 커팅 에지(14)는 좌 치형부 플랭크(4)에 맞닿게 접한다. 치형부들(3)의 연장 방향으로의 전술된 기본 피드를 수반하여, 좌 언더컷들(6)은 좌 치형부 플랭크들(4) 내에 이제 포함되며, 여기서 커팅 휠(11)의 반시계 방향 회전(L)의 차동 피드는 기본 피드 상에 중첩되어서, 언더컷 플랭크(8)는, 천이부(10)가 도달하기 전에 좌 치형부 플랭크 내로 포함된다. 이그짓 플랭크(9)가 유지된다.

반시계 방향 회전(L) 및 시계 방향 회전(R)을 표시하는 화살표들뿐만 아니라, 도 2는 반경 방향(RD), 반시계 방향 회전(TL)의 접선 방향 및 시계 방향 회전(TR)의 접선 방향을 표시하는 부가적인 화살표들을 도시한다. 우선적으로 우 치형부 플랭크들(5) 및 그 후 좌 치형부 플랭크들(4)에는 언더컷들이 연속적으로 제공되는 본 방법의 일 변형예에서, 각각의 경우에 기어 블랭크(1) 내의 커팅 휠(11)의 치형 맞물림 지점에 대한 접선 방향의 피드는 축 방향으로의 피드, 즉 일반적으로 치형부 플랭크 연장 방향으로의 피드 상에 중첩된다. 접선 방향의 피드(TL 또는 TR)는 기어 블랭크(1)의 회전 평면에서 워크피스 스핀들에 대한 공구 스핀들의 선형 변위에 의해 구현된다. 기어 블랭크(1)의 회전 평면이 페이퍼(paper)의 평면 상에 놓이는 도 2에 관하여, 워크피스 스핀들 축선(12)은 좌 치형부 플랭크(4) 또는 우 치형부 플랭크(5)에 언더컷을 제공하기 위해 좌로 또는 우로 연속적으로 이동된다. 반경 방향(RD), 즉 접선 방향의 변위 방향(TL, TR)에 횡 방향으로의 피드 이동은 이러한 피드 이동 상에 중첩될 수 있다. 이러한 접선 방향의 피드 이동 중에 축선 교차 각도(θ)를 변경시키는 것이 또한 가능하다.

최종적으로, 단지 차동 피드(L, R)에 의해 또는 단지 접선 방향의 피드(TL, TR)에 의해 언더컷들을 생성하는 것이 가능하다. 그러나, 조합된 차동 및 접선 방향의 이동에 의한 피드를 구현하는 것이 또한 가능하다.

공구 스핀들 축선(12)은 기어 블랭크(1)의 회전 평면을 관통하며, 이 기어 블랭크의 회전 평면은 기어 블랭크(1)의 회전 축선에 대한 호브-필링 맞물림 지점의 반경 방향 라인 내에서 커팅 에지(14, 15)의 호브-필링 맞물림 지점을 통과하여 이어진다.

이전의 설명들은, 적어도 다음의 특징들 조합들에 의해 각각의 경우에 종래 기술을 독립적으로 추가적으로 개량한 본 출원에 의해 전반적으로 커버되는 발명들을 설명하는데 사용되며, 다시 말해:

2 개의 연속적 기계가공 단계들에서, 좌 치형부 플랭크들(4)이 커팅 치형부들(13)의 좌 커팅 에지들(14)과의 반시계 방향 회전(L, TL)의 차동 및/또는 접선 방향 피드 컴포넌트에 의해 각각 기계가공되며, 그리고 우 치형부 플랭크들(5)이 커팅 치형부들(13)의 우 커팅 에지들(15)과의 시계 방향 회전(R, TR)의 차동 및/또는 접선 방향 피드 컴포넌트에 의해 기계가공되는 것을 특징으로 하는 방법.

단지 반시계 방향 회전(L) 또는 시계 방향 회전(R)으로의 차동 피드 컴포넌트 또는 단지 좌 접선 방향 피드 컴포넌트(TL) 또는 우 접선 방향 피드 컴포넌트(TR)가 치형부들의 연장 방향으로의 피드 이동 상에 중첩되는 것을 특징으로 하는 방법.

치형부 플랭크 방향으로의 피드 중에 언더컷 플랭크들(7, 8)의 표면 프로파일에서의 비틀림들의 교정을 위해, 워크 피스 스핀들 축선(2)에 대한 워크피스 스핀들 축선(2) 및 공구 스핀들 축선(12)의 교차 지점의 반경 방향의 거리 및/또는 축선 교차 각도(θ)가 변경되는 것을 특징으로 하는 방법.

축선 교차 각도(θ)가 8° 내지 25°의 범위에, 바람직하게는 10° 내지 15°의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 방법.

기어 블랭크(1)의 치형부들(3)에 대한 커팅 휠(11)의 커팅 치형부들(13)의 비율이 1/2 미만이고, 1/3 미만이고, 1/4 미만이거나 대략적으로 1/5 미만인 것을 특징으로 하는 방법.

치형부 플랭크(4, 5)에 대한 2.5° 내지 17°의, 특히 4° 내지 15°의 언더컷 각도(α)의 언더컷들(6, 7)은 치형-내향으로 이어지는 언더컷 플랭크들(8)을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.

커팅 에지들(14, 15)의 플랭크 여유 각도(ε)가 언더컷 각도(α)보다 적어도 2°만큼 더 크고, 바람직하게는 6 내지 17°의 범위에 놓이는 것을 특징으로 하는 방법.

언더컷들(6)이 이그짓 각도(β)(> 15°)로 치형부 플랭크(4, 5)로 이어지는 이그짓 플랭크들(9)을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.

기어 블랭크(1)의 치형부들(3)이 기어 블랭크(1)의 축선(2)에 대해 나선으로 이어지는 것을 특징으로 하는 방법.

치형부 플랭크(4, 5)에서의 관통의 최대 깊이에 도달한 후에, 커팅 휠(11)이 축 방향의 피드 없이 치형 구조물로부터 밖으로 특히 반경 방향으로 이동되어서, 천이부(10)에 접하는 이그짓 플랭크(9)가 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.

좌 및 우 커팅 치형부들(14, 15)을 가지는 커팅 휠(11)을 지탱하는 공구 스핀들(18)을 포함하며, 언더컷들이 제공되는 치형 기어 블랭크(1)를 지탱하는 워크피스 스핀들(19)을 가지며, 그리고 적어도 워크피스 스핀들(19)의 축 방향(2)으로의 기어 블랭크(1)에 대한 커팅 휠(11)의 상대적인 변위를 위한 피드 디바이스(21)를 가지며, 여기서 공구 스핀들(19), 워크피스 스핀들(18) 및 피드 디바이스(21)는 제어 디바이스(22)에 의해 제어 프로그램을 따라 구동될 수 있는 개별 전기 드라이브들을 가지며, 여기서 제어 프로그램은 2 개의 연속적 기계가공 단계들에서 호브 필링에 의해 치형 기어 블랭크(1)의 치형부들(3)의 좌 및 우 치형부 플랭크들(4, 5) 내에 언더컷들(6)을 포함하기 위한 방식으로 적응되며, 좌 치형부 플랭크들(4)은 커팅 치형부들(13)의 좌 커팅 에지들(14)과의 반시계 방향 회전(L, TL)으로의 차동 및/또는 접선 방향 피드 컴포넌트에 의해 각각 기계가공되며, 그리고 우 치형부 플랭크들(5)은 커팅 치형부들(13)의 좌 커팅 에지들(15)과의 시계 방향 회전(R, TR)으로의 차동 및/또는 접선 방향 피드 컴포넌트에 의해 기계가공되는 것을 특징으로 하는 기계가공 공구.

모든 개시된 특징들은 (그 자체가, 또한 서로 조합된) 본 발명에 대해서 필수적이다. 본 출원의 개시는, 또한 본 출원의 청구항들에서의 이러한 서류들의 포함 특징들의 목적을 위해 관계된/첨부된 우선권 서류들(종래 출원의 사본)의 개시 내용을 본원에서 충분히 포함한다. 이의 특징들을 갖는 종속항들은, 특히 이러한 청구항들을 기초하여 분할 출원들을 만들기 위해, 종래 기술의 독립적인 추가적인 개량들을 특징으로 한다.

1 기어 블랭크
2 회전 축선, 워크피스 스핀들 축선
3 치형부
4 치형부 플랭크
5 치형부 플랭크
6 언더컷
7 언더컷 플랭크(우)
8 언더컷 플랭크(좌)
9 이그짓 플랭크
10 천이부
11 커팅 휠
12 공구 스핀들 축선
13 커팅 치형부
14 커팅 에지
15 커팅 에지
16 좌 플랭크
17 우 플랭크
18 공구 스핀들
19 워크피스 스핀들
20 척
21 피드 디바이스
22 제어 디바이스
L 반시계 방향 회전
R 시계 방향 회전
RD 반경 방향
TL 좌 피드 컴포넌트
TR 우 피드 컴포넌트
V 피드
α 언더컷 각도
β 이그짓 각도
γ 팁 여유 각도
ε 플랭크 각도
θ 축선 교차 각도

Claims

호브 필링(hob peeling)에 의해 치형 기어 블랭크(toothed gear blank)(1)의 치형부들(teeth)(3)의 좌 및 우 치형부 플랭크들(tooth flanks)(4, 5) 내에 언더컷들(undercuts)(6, 7)을 포함하기 위한 방법으로서,
상기 치형 기어 블랭크(1)에 축선 교차 각도(θ)로 배열되는 좌 및 우 커팅 에지들(cutting edges)(14, 15)을 갖는 커팅 치형부들(13)(cutting teeth)을 가지는 커팅 휠(cutting wheel)(11), 및 상기 치형 기어 블랭크(1)는 고정된 속도비(speed ratio)로 연속적으로 회전식으로 구동되며, 상기 커팅 치형부들(13)은 쉐이빙들(shavings)을 제거하는 방식으로 상기 좌 및 우 치형부 플랭크들(4, 5) 내에서 맞물리며,
피드(feed)는 상기 치형 기어 블랭크(1)의 치형부들(3)의 연장 방향으로의 하나 이상의 이동 컴포넌트(movement component)를 갖고,
2 개의 연속적 기계가공 단계들에서, 상기 좌 치형부 플랭크들(4)은 상기 커팅 치형부들(13)의 좌 커팅 에지들(14)로 반시계 방향 회전(L, TL)의 차동(differential) 및/또는 접선 방향 피드 컴포넌트(tangential feed component)에 의해 각각 기계가공되며, 그리고 상기 우 치형부 플랭크들(5)은 상기 커팅 치형부들(13)의 우 커팅 에지들(15)로 시계 방향 회전(R, TR)의 차동 및/또는 접선 방향 피드 컴포넌트에 의해 기계가공되는,
호브 필링에 의해 치형 기어 블랭크의 치형부들의 좌 및 우 치형부 플랭크들 내에 언더컷들을 포함하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
단지 반시계 방향 회전(L) 또는 시계 방향 회전(R)으로의 차동 피드 컴포넌트 또는 단지 좌 접선 방향 피드 컴포넌트(TL) 또는 우 접선 방향 피드 컴포넌트(TR)는 치형부들의 연장 방향으로의 피드 이동 상에 중첩되는(superposed) 것을 특징으로 하는,
호브 필링에 의해 치형 기어 블랭크의 치형부들의 좌 및 우 치형부 플랭크들 내에 언더컷들을 포함하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 언더컷들(6, 7)은 언더컷 플랭크들(undercut flank; 8)을 포함하며,
치형부 플랭크 방향으로의 피드 중에 상기 언더컷 플랭크들(8)의 표면 프로파일(profile)에서의 비틀림들의 교정을 위해, 워크 피스 스핀들 축선(workpiece spindle axis; 2)에 대한 상기 워크피스 스핀들 축선(2) 및 공구 스핀들 축선(12)의 교차 지점의 반경 방향의 거리 및/또는 축선 교차 각도(θ)가 변경되는 것을 특징으로 하는,
호브 필링에 의해 치형 기어 블랭크의 치형부들의 좌 및 우 치형부 플랭크들 내에 언더컷들을 포함하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 축선 교차 각도(θ)는 8° 내지 25°의 범위에 있는 것을 특징으로 하는,
호브 필링에 의해 치형 기어 블랭크의 치형부들의 좌 및 우 치형부 플랭크들 내에 언더컷들을 포함하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 치형 기어 블랭크(1)의 치형부들(3)에 대한 상기 커팅 휠(11)의 상기 커팅 치형부들(13)의 비율은 1/2 미만인 것을 특징으로 하는,
호브 필링에 의해 치형 기어 블랭크의 치형부들의 좌 및 우 치형부 플랭크들 내에 언더컷들을 포함하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 좌 및 우 치형부 플랭크(4, 5)에 대한 2.5° 내지 17°의 언더컷 각도(α)의 상기 언더컷들(6, 7)은 치형-내향으로(tooth-inwards) 이어지는 언더컷 플랭크들(8)을 가지는 것을 특징으로 하는,
호브 필링에 의해 치형 기어 블랭크의 치형부들의 좌 및 우 치형부 플랭크들 내에 언더컷들을 포함하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 좌 및 우 커팅 에지들(14, 15)의 플랭크 여유 각도(flank clearance angle)(ε)가 상기 언더컷들(6, 7)의 언더컷 각도(α)보다 적어도 2°만큼 더 큰 것을 특징으로 하는,
호브 필링에 의해 치형 기어 블랭크의 치형부들의 좌 및 우 치형부 플랭크들 내에 언더컷들을 포함하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 언더컷들(6)은 이그짓 각도(exit angle)(β)(> 15°)로 좌 및 우 치형부 플랭크(4, 5)로 이어지는 이그짓 플랭크들(exit flanks)(9)을 가지는 것을 특징으로 하는,
호브 필링에 의해 치형 기어 블랭크의 치형부들의 좌 및 우 치형부 플랭크들 내에 언더컷들을 포함하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 치형 기어 블랭크(1)의 치형부들(3)은 상기 치형 기어 블랭크(1)의 축선(2)에 대해 나선으로 이어지는 것을 특징으로 하는,
호브 필링에 의해 치형 기어 블랭크의 치형부들의 좌 및 우 치형부 플랭크들 내에 언더컷들을 포함하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 좌 및 우 치형부 플랭크(4, 5)에서의 관통의 최대 깊이에 도달한 후에, 상기 커팅 휠(11)이 축 방향의 피드 없이 치형 구조물로부터 반경 방향 외향으로 이동되어서, 천이부(10)에 접하는 이그짓 플랭크(9)가 형성되는 것을 특징으로 하는,
호브 필링에 의해 치형 기어 블랭크의 치형부들의 좌 및 우 치형부 플랭크들 내에 언더컷들을 포함하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하기 위한 기계 공구(machine tool)로서,
상기 좌 및 우 커팅 에지들(14, 15)을 갖는 커팅 치형부들(13)을 갖는 상기 커팅 휠(11)을 지탱하는 공구 스핀들(tool spindle)(18)을 가지며, 언더컷들이 제공되는 치형 기어 블랭크(1)를 지탱하는 워크피스 스핀들(workpiece spindle)(19)을 가지며, 그리고 적어도 상기 워크피스 스핀들(19)의 축 방향(2)으로의 상기 치형 기어 블랭크(1)에 대한 상기 커팅 휠(11)의 상대적인 변위를 위한 피드 디바이스(feed device)(21)를 가지며,
상기 공구 스핀들(18), 상기 워크피스 스핀들(19) 및 상기 피드 디바이스(21)는 제어 디바이스(22)에 의해 제어 프로그램(control program)을 따라 구동될 수 있는 개별 전기 드라이브들(electrical individual drives)을 가지며,
상기 제어 프로그램은, 2 개의 연속적 기계가공 단계들에서 호브 필링에 의해 치형 기어 블랭크(1)의 치형부들(3)의 좌 및 우 치형부 플랭크들(4, 5) 내에 언더컷들(6)을 포함하기 위하여, 상기 좌 치형부 플랭크들(4)은 상기 커팅 치형부들(13)의 좌 커팅 에지들(14)로 반시계 방향 회전(L, TL)의 차동 및/또는 접선 방향 피드 컴포넌트에 의해 각각 기계가공되며, 그리고 상기 우 치형부 플랭크들(5)은 상기 커팅 치형부들(13)의 우 커팅 에지들(15)로 시계 방향 회전(R, TR)의 차동 및/또는 접선 방향 피드 컴포넌트에 의해 기계가공되는 방식으로, 적응되는 것을 특징으로 하는,
기계 공구.
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