KR20140005161A

KR20140005161A - 치형부 밀링 커터 및 치형 기어 요소의 치형부 밀링 방법

Info

Publication number: KR20140005161A
Application number: KR1020137013032A
Authority: KR
Inventors: 슈테판 쉐르바르트
Original assignee: 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2014-01-14
Also published as: RU2567073C2; KR102130852B1; CA2812861C; EP2629917B1; US20130322974A1; MX2013004118A; DE102010042835A1; EP2629917A1; US9352406B2; JP2013543450A; KR102063018B1; WO2012052367A1; KR20190014126A; JP6010038B2; CA2812861A1; CN103180078B; CN103180078A; RU2013123141A; MX346788B; BR112013009764A2

Abstract

본 발명은, 직선으로 치형부들을 가지는 치형 기어 요소의 일련의 치형부들 (12, 13) 을 밀링하는 방법으로서, 밀링 커터 축선 (21) 을 중심으로 회전할 수 있고 밀링 커터의 주연에 교체가능한 절삭 인서트들 (5) 을 가지는 밀링 커터 (10) 를 포함하는데, 밀링 커터 (10) 를 치형 기어 요소로 가져갈 때 절삭 인서트들이 인접한 치형부들 (12, 13) 사이의 간극들 (16) 내에 도달하거나 이 간극들을 생성하도록 절삭 인서트들은 배열되는, 상기 방법에 관한 것이고, 본 발명은 대응하는 밀링 커터에 관한 것이다. 치형 기어 요소의 치형부들을 밀링하는 방법에, 높은 생산성과 함께 패싯화 없이 매우 정확한 치형부 프로파일을 또한 허용하고 밀링 커터에 장착된 절삭 인서트들의 변경 또는 재조절 없이 심지어 비교적 복잡한 치형부 프로파일들을 생성할 수 있는 전술한 특징들을 제공하기 위해, 본 발명에 따르면, 절삭 인서트들이 밀링 커터에 장착된 상태에서 절삭 인서트들이 밀링 커터 축선에 대해 직각으로 그리고 반경방향으로 연장되는 적어도 하나의 절삭날 (8a, 8b) 을 가지는 밀링 커터를 사용하는 것이 제안되며, 치형부 프로파일을 밀링하는 동안, 밀링 커터 축선은, 치형부 배면의 길이방향 영역에 직각을 이루는 평면에 정렬되고, 치형 기어 요소의 치형부들 사이의 간극들 또는 표면으로, 밀링 커터 축선을 중심으로 회전하는 절삭 인서트들 (5) 의 진입 중, 제조될 치형부 (12, 13) 의 프로파일 표면 (12a, 12b; 13a, 13b) 의 모든 법선 범위를 커버하는 각도상 범위에 걸쳐 이 평면에서 피봇된다.

Description

치형부 밀링 커터 및 치형 기어 요소의 치형부 밀링 방법{TOOTH MILLING CUTTER AND METHOD FOR MILLING THE TEETH OF TOOTHED GEAR ELEMENTS}

본 발명은, 밀링 커터 축선을 중심으로 회전할 수 있고 밀링 커터가 치형 기어 요소에 접근할 때 절삭 인서트들이 인접한 치형부들 사이의 간극들에 맞물리거나 그 간극들을 발생시키도록 배열된 교체가능한 절삭 인서트들을 커터의 주연 (periphery) 에 가지는 밀링 커터로, 직선형 치형부 형상 (straight tooth configuration) 을 가지는 치형 기어 요소의 일렬의 치형부들을 밀링하는 방법에 관한 것이다.

이러한 밀링 커터는 예를 들어 DE 10 2008 063 858 에 공지되어 있다. 그 공지된 밀링 커터는 치형부를 따라, 다시 말해서 치형부 배면에 평행하게 각각의 치형부 간극으로 맞물림 운동 후 또는 맞물림 운동시 라인식으로 (line-wise) 움직이도록 되어있고, 이러한 라인이 평행한 관계의 새로운 라인을 따라 이동하도록 통과한 후 밀링 커터 축선은 틸팅된다. 그것은 치형부 배면에 평행하게 연장되는 치형부 프로파일의 스트립 (strips) 을 유발한다. 그런 경우에 커버되고, 밀링될 치형부에 대한 밀링 커터 축선의 다소 크게 현저한 틸팅 운동에 의해 각각 발생되는, 라인의 각각의 개수 및 밀도에 따라, 그것은 약간 패싯화된 (faceted) 치형부 외형 (contour) 을 유발한다. 공지된 밀링 커터의 장점은, 다른 종래의 밀링 방법과는 달리, 이러한 방법으로 하나의 동일한 밀링 커터를 가지고 매우 광범위하게 변할 수 있는 다른 치형부 프로파일들을 기본적으로 제조할 수 있어서, 다른 치형부 모양을 제조해야 할지라도 밀링 커터를 바꿀 필요가 없다는 것이다. 특히, 그 밀링 커터 및 설명된 방법으로 아치형 치형부 형상을 또한 제조할 수 있다.

그 경우에 사용되는 밀링 커터의 절삭날들은 각각 그 목적 때문에 밀링 커터 축선에 대해 90°와 현격히 다른 각도로 연장되고, 다시 말해서 그 절삭날들은 밀링 커터 축선에 직각으로 배향된 평면에 존재하지 않는다.

치형 기어 트랜스미션은 또한 직선형 치형부 형상의 치형부들을 가지는 경우가 실제로 매우 빈번하고, 이때 따라서 치형부 배면은 직선을 따라 연장된다. 어느 정도, 그것은 기어 배면이 어쨌든 위쪽에서 본 평면도에서 직선을 따라 연장되는 소위 헬리컬 치형부 형상을 또한 포함하는데, 그 경우에 다시 말해서 예를 들어 큰 직경 및/또는 작은 폭과 다수의 치형부를 구비한 기어 휠의 경우에 기어 배면은 측면도에서 곡률을 가지지 않거나 단지 약간의 곡률을 가진다. 치형부 폭 또는 기어 휠 폭은 그런 경우에 치형부 배면의 길이 (또한 헬리컬 치형부 형상인 경우에 치형부 배면과 기어 휠의 축선 사이의 각도의 코사인으로 곱해짐) 에 대응한다. 특히 본 발명은 프로파일 형상과 프로파일 표면에서 동시에 고품질을 가지는 이러한 직선형 치형부 형상의 합리적 제조를 목표로 한다.

게다가, 원호에 배열되고 실질적으로 축선과 평행하게 연장되며 각각의 치형부 간극으로 맞물리는 절삭 블레이드를 전형적으로 가지는 소위 블레이드 헤드를 사용하는 치형 기어 요소의 치형부를 밀링하는 다른 방법들이 또한 공지되어 있는데, 개별 절삭 블레이드 또는 복수의 연속 배열된 블레이드의 개별 외형 중 어느 하나의 절삭날 형상은 원하는 치형부 프로파일 또는 치형부 간극 프로파일에 대응한다.

다른 기어 휠 제조 방법은 "호빙 (hobbing) 방법" 또는 "호빙 밀링" 으로 또한 공지되어 있다.

하지만, 이러한 방법들은, 블레이드 헤드의 경우에 절삭 블레이드 각각이 정해진 치형부 프로파일에 맞도록 특별히 설계되거나 맞추어지고 새로운 프로파일을 제조하도록 각각 변경 또는 재조절해야 하므로 각각 다른 치형부 프로파일을 제조해야 한다면 비교적 비생산적이다. 호빙 밀링 커터는 또한 정해진 치형부 프로파일을 위해서만 단지 설계된다.

처음 언급한 밀링 방법으로는, 대조적으로, 하나의 동일한 밀링 커터로 다수의 상이한 치형부 프로파일을 제조할 수 있는 것이 명백하지만, 그 점에 있어서 치형부 프로파일이 다소 심하게 패싯화되는 전술한 단점이 항상 존재한다.

종래 기술과 비교해 본 발명의 목적은, 높은 생산성 이외에 또한 패싯화 없이 매우 정확한 치형부 프로파일 모양을 허용하고 밀링 커터에 장착된 절삭 인서트를 변경 또는 재조절하지 않으면서 심지어 비교적 복잡한 치형부 프로파일을 만들 수 있는, 본 명세서의 초반에 기술한 특징들을 가지는 치형 기어 요소의 치형부를 밀링하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 절삭 인서트가, 밀링 커터에 장착된 상태에서, 밀링 커터 축선에 대해 직각으로 그리고 반경방향으로 연장되는 적어도 하나의 절삭날을 가지는 밀링 커터가 사용되고, 밀링 커터 축선은, 치형부 프로파일의 밀링시에는, 치형부 배면의 길이방향 영역에 직각으로 하나의 평면 내에 배향되고, 밀링 커터 축선을 중심으로 회전하는 절삭 인서트가 치형 기어 요소의 표면 또는 치형부 간극 내로 맞물림 운동하는 동안에는, 원하는 프로파일 표면의 모든 법선의 범위를 커버하는 각도에 걸쳐 상기 평면에서 피봇되는 것에 의해 달성된다.

이미 언급한 대로 본 발명에 따른 방법은, 직선형 치형부 형상을 가지는 치형부들, 다시 말해서 직선을 따라 치형부 배면이 연장되는 치형부들을 위해 주로 의도되고 이 치형부들에 대해 유리하다.

이러한 치형부는 직선형 치형 기어 휠, 랙 및 다른 치형 기어 요소에서 자주 발견될 것이다. 특히 큰 반경과 다수의 치형부를 가지는 랙 및 기어 휠에서 일부 헬리컬 치형 트랜스미션 요소는 본 발명에 따른 방법에 의하여 또한 제조될 수 있다.

직선형 치형부는, 엔벨로프 표면이 원추형 표면인, 보다 구체적으로 원추부 축선에 대해 극단적으로 90°의 원추각을 가지는 소위 베벨 기어 휠에서 또한 발견될 것이다. 마지막에 언급한 경우에서, 베벨 기어는 치형부가 반경방향으로 또는 또한 반경방향에 대해 각도를 이루며 연장될 수 있는 플랫 레벨 (flat level) 기어 휠이다. 심지어 원추각이 비교적 작은 경우에도 직선형 치형부는 원추부 축선을 포함한 평면에서, 또는 또한 이러한 평면에 대해 경사를 이루며 연장될 수 있는데, 하지만 이 경우에 치형부 배면들은 동일한 원추부 표면에 놓이고 치형부 바닥 표면들은 또한 모두 공통의 원추부 표면에 놓이지만, 이 공통 원추부 표면은 치형부 배면들의 개념상 원추부 표면의 팁이 치형부 바닥 표면들의 개념상 원추부 표면의 팁과 일치하도록 일반적으로 다소 더 작은 원추각을 가진다. 그러면, 개별 치형부는 가변 치형부 높이를 가지며, 이 높이는, 팁들이 일치하지만 다른 원추각을 포함하는 2 개의 원추부 표면들 사이의 감소하는 간극 폭에 따라, 반경방향으로 더 바깥쪽에 배치된 부분으로부터 반경방향으로 안쪽 부분까지 계속해서 감소한다. 하지만, 원리적으로 치형부 바닥 표면이 치형부 배면과 동일한 원추각을 정의하는 베벨 기어를 또한 생각할 수 있다. 그 경우에 치형부는 전체적으로 동일한 일정한 높이를 가질 것이다. 정해진 베벨 기어에서 치형부의 개수가 일정하므로, 치형부 프로파일은 반경방향으로 바깥쪽에 배치된 구역으로부터 반경방향으로 안쪽에 배치된 구역으로 더 좁아지게 된다.

밀링 커터의 직경에 따라 그리고 (치형부 배면에 평행하게 측정된) 각각의 치형부의 길이에 따라, 치형부 프로파일은 하나 또는 가능하다면 또한 둘 이상의 패스 (passes) 또는 밀링 작동으로 제조될 수 있다.

그 점에 있어서, 치형 기어 요소에 대한 밀링 커터 축선의 피봇 운동은 공간에서 밀링 커터 축선의 실제 피봇 운동을 반드시 의미하는 것은 아니고, 대신에 결과적으로 기어 요소 또는 그것의 치형부 프로파일에 대한 밀링 커터 축선의 상대적 피봇 운동을 달성하도록 밀링 커터 축선이 공간에서 그것의 배향을 유지하는 동안 치형 기어 요소가 또한 적합하게 피봇될 수 있다. 그것은 특히, 예를 들어 치형부 배열의 제조 중, 밀링 커터가 병진 운동으로 단지 이동하고 밀링 커터 축선이 그것의 배향을 유지하는 동안 휠 축선을 중심으로 단순히 회전할 수 있는 기어 휠의 제조에 적용된다.

따라서, 본 발명에 따른 표현 "밀링 커터 축선의 피봇 운동" 은, 포함되는 요소들이 실제로 또한 공간에서 또는 대응하는 공작 기계에서 피봇되는지에 관계없이, 치형 기어 요소와 밀링 커터 사이의 모든 상대 피봇 운동을 포함한다.

그 점에 있어서, 밀링 커터의 병진 운동은 일반적으로 밀링 커터 축선에 대해 그리고 치형부 배면에 직각으로 평면에서 독립 제어가능한 축선방향 및 반경방향 성분들을 가진다.

본 발명에 따른 방법, 연관된 밀링 커터 및 대응하는 절삭 인서트의 추가의 바람직한 구성이 첨부된 청구항에 기재되어 있다

따라서, 변형예에 따르면, 이미 위에서 설명한 대로, 회전 밀링 커터 및 절삭 인서트의 맞물림 운동 및 피봇 운동 중, 치형 기어 요소는 치형부 열의 방향으로 병진운동으로 변위되거나, 치형 기어 요소가 기어 휠이라면, 치형 기어 요소의 축선을 중심으로 회전하도록 규정된다.

추가 변형예에서, 절삭 인서트는 밀링 커터 본체의 외주연으로부터 반경방향으로 돌출하고 상호 대향 면에 밀링 커터 축선에 직각을 이루는 평행한 절삭날을 가지고, 상호 대향한 절삭날은 각각 인접한 치형부의 플랭크를 생성하기 위해 연속적으로 사용되고, 플랭크는 치형 간극 (toothed gap) 에 대해 대향 관계로 있도록 규정된다.

또한, 변형예에서, 절삭 인서트가 밀링 커터 축선을 중심으로 원통형 표면에 배치되고 밀링 커터 축선 (21) 에 평행한 구성요소들을 가지는 절삭날 (9) 을 부가적으로 가지고, 부가적인 상기 절삭날은 2 개의 인접한 치형부 배면에 의해 정의된 평면에 직각으로 그리고 반경방향으로 기어 요소에 밀링 커터를 접근시킴으로써, 치형 간극 바닥을 생성하는데 사용되고, 밀링 커터 축선은 치형부 프로파일의 현재 생성된 표면 세그먼트에 직각으로 각각 배치되도록 규정된다.

구체적으로, 치형부 간극의 경계를 정하는 치형부 프로파일을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법은 다음 단계들:

a) 기어 휠 (20) 의 축선 (15) 에 평행한 치형부 높이에 대응하는 깊이로 절삭 인서트들에 의해 정의된 절삭원 (cutting circle) 으로 밀링 커터가 기어 휠 블랭크 (20) 의 원통형 표면을 개방되게 절삭함으로써 상기 원통형 표면에 그루브를 형성하는 단계,

b) 그루브 밖으로 밀링 커터를 인출하고, 그루브 또는 대응하는 치형부 간극의 경계를 정하는 프로파일이 치형부의 팁에서 제조될 치형부 배면의 축선방향 위치로 밀링 커터를 이송하는 단계로서, 기어 휠은 일 위치로 회전하고, 밀링 커터의 상기 절삭날들 (8) 이 상기 프로파일의 반경방향으로 바깥쪽 단부 부분의 법선에 직각을 이루도록 밀링 커터는 기어 휠에 상응하게 트래킹 (tracking) 되는, 밀링 커터를 인출하고 이송하는 단계, 및

c) 기어 휠을 회전시키고 동시에 축선방향 및 반경방향 병진 운동에 의해 밀링 커터를 트래킹하는 단계로서, 밀링 커터 축선은 공간에서 상기 밀링 커터 축선의 배향을 유지하고 치형부의 프로파일이 연속적으로 형성되는, 기어 휠을 회전시키고 동시에 밀링 커터를 트래킹하는 단계를 포함할 수 있다.

적합한 치형부 폭으로 또는 밀링 커터 직경 대 치형부 폭에 대해 적합한 비율로, 맞물림 운동 및 피봇 운동의 프로세스가 제 1 평면에 평행한 적어도 하나의 추가 평면에서 반복된다.

베벨 기어를 제조하기 위한 변형예에서, 치형부 배면은 원추형 표면의 축선에 대해 경사진 원추형 표면에서 연장되도록 규정된다.

그런 경우에, 원추부 축선에 대해 측정된 원추형 표면의 각도는 0 ~ 90°, 바람직하게 10 ~ 80°이다.

구체적으로 베벨 기어를 제조하는 방법은 다음 단계들:

a) 제조될 베벨 기어의 치형부 바닥의 원추각에 대응하는, 원추부 축선에 대한 경사각으로, 치형부 높이에 대응하는 깊이로 절삭 인서트들에 의해 정의된 절삭원으로 밀링 커터가 기어 휠 블랭크 (20) 의 원추형 표면을 개방되게 절삭함으로써 상기 원추형 표면에 그루브를 형성하는 단계,

b) 그루브 밖으로 밀링 커터를 인출하고 그루브 또는 대응하는 치형부 간극의 경계를 정하는 프로파일이 치형부의 팁에서 제조될 치형부 배면의 축선방향 위치에서 밀링 커터 절삭원을 이송하는 단계로서, 기어 휠은 원추부 축선을 중심으로 회전하고, 밀링 커터의 절삭날들 (8) 이 프로파일의 반경방향으로 바깥쪽 단부 부분의 법선에 직각을 이루도록 밀링 커터는 기어 휠에 상응하게 트래킹되는, 밀링 커터를 인출하고 밀링 커터 절삭원을 이송하는 단계, 및

c) 기어 휠을 회전시키고 동시에 축선방향 및 반경방향 병진 운동에 의해 밀링 커터를 트래킹하는 단계로서, 밀링 커터 축선은 공간에서 그것의 배향을 유지하고 치형부의 프로파일이 연속적으로 형성되는, 기어 휠을 회전시키고 동시에 밀링 커터를 트래킹하는 단계를 포함한다.

그런 경우에, 밀링 커터 축선에 관련된, 밀링 커터의 축선방향 및 반경방향 병진 운동은, 제조될 베벨 기어의 원추부 표면들의, 원추부 축선에 놓여있는, 원추부 팁에 대해 대략 일정한 간격의 운동에 대응하고, 밀링 커터 축선은 각각 원추부 표면의 접선에 평행하게 연장된다.

여기에서 역시, 실로 밀링 커터는 공간에서 단지 축선방향 및 반경방향 병진 운동을 수행할 수 있고, 동시에 베벨 기어 또는 베벨 기어 블랭크가 또한 회전되는 것에 주목해야 한다.

치형부 프로파일을 제조하기 위한 대응하는 밀링 커터는 회전가능한 회전 대칭형의 본체, 및 절삭 인서트가 수용되는, 본체의 주연에 구비된 리세스를 가지고, 절삭 인서트는 반경방향 평면에 배치되고 반경방향으로 연장되고 리세스를 가지는 본체의 부분의 주면 (peripheral surface) 너머 적어도 6 ㎜ 만큼 반경방향으로 연장되는 절삭날을 가진다.

그러므로, 치형부 프로파일은 밀링 커터 축선에 직각으로 평면에 존재하는 절삭날에 의해 생성된다.

전술한 바와 같은 방법에 사용하기 위한 밀링 커터용 대응하는 절삭 인서트는 접선방향의 가역형 (reversible) 절삭 인서트의 형태이고 이 인서트는 릴리프 표면에서의 평면도에서 중심 고정 보어를 가지고 길이가 폭의 적어도 2 배를 초과하는 기다란 평행사변형 모양을 가지고, 고정 보어의 가장자리는 평행사변형의 길이방향으로 단부들로부터 적어도 12 ㎜ 이격되어 있다.

그런 경우에 평행사변형의 길이방향 단부에 제공된 절삭 인서트의 절삭 부분의 적어도 8 ㎜ 에 걸쳐 절삭 인서트는 2 개의 평행한 절삭날을 가지는 접선방향 레이크 (rake) 표면 및 이 접선방향 레이크 표면에 인접한 릴리프 표면을 가질 수 있고, 릴리프 표면은 레이크 표면과 90 도 미만의 각도를 이룬다.

요약하면, 밀링 커터 축선을 중심으로 회전할 수 있고 밀링 커터가 치형 기어 요소로 접근할 때 절삭 인서트는 인접한 치형부 사이의 간극에 맞물리거나 그 간극을 생성하도록 배열된 교체가능한 절삭 인서트를 주연에 가지는 밀링 커터로, 베벨 기어인, 직선형 치형부 형상을 가지는 치형 기어 요소의, 일렬의 치형부를 밀링하는 방법은, 밀링 커터에 장착된 상태에서 절삭 인서트가 밀링 커터 축선에 대해 직각으로 그리고 반경방향으로 연장되는 적어도 하나의 절삭날을 가지는 밀링 커터가 사용되고, 치형부 프로파일을 밀링할 때 밀링 커터 축선은 원하는 프로파일 표면의 경계를 정하는 치형부 배면의 가장자리에 직각으로 평면에 배향되고, 밀링 커터 축선을 중심으로 회전하는 절삭 인서트의, 치형 기어 요소의 표면 또는 치형부 간극으로 맞물림 운동 중 밀링 커터 축선은 제조될 치형부의 프로파일 표면의 모든 법선 범위를 커버하는 각도상 범위 (angular range) 에 대해 상기 평면에서 피봇되는 것을 특징으로 할 수 있다.

밀링 커터의 절삭 인서트는, 특정하게 사용되는 밀링 커터에 따라 달라지는 직경을 가지는 원에서 이동하므로, 그리고 본 발명에 따른 방법으로 밀링 커터 축선의 피봇 운동 중 치형부 간극의 가장 깊은 지점은 치형부 간극의 단지 일 지점에서 절삭 인서트의 각각의 반경방향으로 바깥쪽 절삭날 부분에 의해 도달되므로, 밀링 커터의 절삭 인서트의 자유 단부가 따라 통과하는 원호가 치형부의 양 단부에서, 다시 말해서 전체 치형부 폭에 대해 완전한 치형부 프로파일을 형성하도록 치형부 간극의 바닥에 충분히 가까이 있는지에 따라서 그것은 밀링 커터의 직경 및 각각의 치형부의 길이에 의존한다. 필요하다면, 절삭 인서트가 치형부 간격에서 가장 깊은 맞물림 위치를 가질 때 밀링 커터 축선은 치형부 간극의 바닥과 치형부 간극의 바닥에 임의의 돌기를 생성하도록 치형부 배면의 길이방향 영역에 평행하게 또한 변위될 수 있고, 그것은 (치형부 배면과 평행하게) 그런 둘 이상의 밀링 작동 사이에서 밀링 커터 축선이 다소 틸팅될 수 있는 언더컷 형상의 돌기를 정확하게 생성하는 것이다. 특히 제 1 여유 (clearance) 또는 제 1 간극은 이러한 밀링 작동에 의해 치형 기어 요소의 (초기에 여전히 평활하거나 비구조화된) 표면에서 생성될 수 있고, 그 후, 그것으로부터 출발해, 이웃한 치형부의 프로파일은 본 발명에 따른 방법으로 생성된다.

하지만, 실제 치형부 프로파일은 치형부 배면의 길이방향 영역에 대한 밀링 커터 축선에 대해 고정된 위치로 생성되고, 하지만 이 경우에 밀링 커터의 절삭 인서트에 의해 정의된 절삭원에 대해 대응하여 넓은 치형부 폭이 둘 이상의 위치에서 밀링 작동을 요구한다면, 밀링 커터 축선의 피봇 운동 및 치형부 간극의 생성 또는 치형부 간극에 맞물림으로, 밀링 커터 축선에 대해 치형부 배면을 따라 변위되는 둘 이상의 위치에서 상기 밀링 작동이 또한 반복될 수 있다.

그런 경우에 밀링 커터 축선의 피봇 운동이 예를 들어 밀링 커터 축선의 연장부에서 밀링 커터 바깥쪽 지점을 중심으로 실시되고, 피봇 운동은 밀링 커터에 대한 각각의 치형부의 병진 운동과 동시에 또한 중복될 수 있다.

하지만, 본 방법의 바람직한 구성에서, 밀링 커터가 공간에서 커터 축선의 배향을 유지하는 동안 치형 기어 요소는 치형부 배면에 평행하게 연장되는 축선을 중심으로 회전하지만, 동시에 치형 기어 요소의 운동을 뒤따르고 그런 경우에 치형부 프로파일을 밀링하도록 커터의 축선에 직각으로 (또한 치형부 배면의 길이방향 영역에 직각으로) 그리고 평행한 병진 운동으로 변위된다. 특히, 직선형 치형부 형상을 가지는 기어 휠의 경우에, 피봇 축선은 기어 휠의 축선이다. 헬리컬 치형 기어 휠의 경우, 기어 휠의 회전 축선은 하지만 치형부 배면의 방향과 상이하고, 그럼에도 불구하고 이 경우에 기어 휠의 회전은 그것의 회전 축선을 중심으로 실시되지만, 밀링 커터 축선은 치형부 배면에 직각을 이루는 평면에서 병진 운동으로 이동된다.

이미 언급한 대로 특히 비교적 넓은 치형부를 포함하는 상황이라면 치형부의 프로파일에서 상기 밀링 작동은 치형부의 폭에 대해 다양한 위치에서 반복될 수 있고, 이 경우에 이 관계는 밀링 커터의 반경 또는 직경에 대해 각각 발생될 것이다. 예를 들어 많은 실제적 경우에, 밀링 커터 반경의 최대 30 % 인 폭까지 치형부는 본 발명에 따른 방법으로 단일 패스로 쉽게 밀링될 수 있고, 그러면 각각의 치형부의 단부 부분에서 밀링 커터에 의해 더 이상 맞물리지 않는 구역이 치형부 간극 바닥에 충분히 가깝게 되고 그 구역은 대향하게 배치된 치형 기어 요소에서 치형부의 구름 운동시 맞물리지 않게 된다.

치형부 폭이 밀링 커터 반경의 30 % 보다 매우 크다면 대응하는 밀링 작동들이 치형부 폭을 따라 밀링 커터 반경의 예를 들어 30 % 이하의 간격으로 각각 반복되어야 한다. (각각의 경우에 치형부 폭은 치형부 배면에 평행하게 측정된다).

바람직하게 대응하는 밀링 커터는, 절삭 인서트가 예를 들어 적어도 치형부 루트 높이만큼 충분히 멀리 밀링 커터 본체의 외주연으로부터 반경방향으로 돌출하고, 인서트의 2 개의 상호 대향 면에 평행한 절삭날들을 가지는데 이 절삭날은, 대향 배치된 절삭날들이 인접한 치형부의, 치형부 간극에서 대향하게, 플랭크를 생성하기 위해 각각 연속적으로 사용될 수 있도록 밀링 커터 축선에 직각을 이루는 구성을 가진다. 그러므로, 절삭 인서트의 (전단부에서 멀리 떨어진) 후방 절삭날 각각이 막 제조된 프로파일 표면 구역의 법선에 직각으로 배향되어야 하므로, 대향 배치된 절삭날을 가지는 치형부 프로파일의 제조시보다 밀링 커터의 전단부에서 멀리 향하는 절삭날을 사용할 때 밀링 커터 축선은 훨씬 더 피봇된다. 치형부 루트 높이는 넓은 한계 내에서 변동할 것이고, 이 점에서 실제로 관련된 범위는 1 ㎜ ~ 150 ㎜ 의 치형부 루트 높이라는 것을 인식할 것이다. 대안적으로, 사용된 밀링 커터의 크기 또는 반경 또는 직경이 일반적으로 임의의 범위의 기어 휠 크기 및 대응하는 치형부 루트 높이에 맞추어지므로 밀링 커터의 외주연 너머로 절삭날이 돌출하는 반경방향 거리를 밀링 커터 축선에 결부시키는 것이 또한 가능하다. 이러한 용어로 표현했을 때, 절삭날의 전술한 반경방향 돌출 거리는 밀링 커터 반경의 2 % ~ 20 %, 바람직하게 5 % ~ 16 %, 그리고 일반적으로 8 % 를 초과해야 한다.

바람직하게, 절삭 인서트의 자유 단부에서 절삭 인서트는 밀링 커터 축선 둘레에서 원통형 표면에 있어 그 축선에 평행한 성분을 가지는 단부 절삭날을 또한 가지고, 밀링 커터를 2 개의 인접한 치형부 배면에 의해 정의된 평면에 직각으로 그리고 반경방향으로 기어 요소에 접근시킴으로써, 가능하다면 또한 치형부 배면의 방향에 평행한 치형부 간극을 통하여 이동시킴으로써, 치형부 간극 바닥을 발생시키는데 부가적 단부 절삭날이 사용된다.

회전가능한 회전 대칭형 본체, 및 본체의 주연에 구비된, 절삭 인서트가 수용되는 리세스를 가지는, 치형부 프로파일을 제조하기 위한 대응하는 밀링 커터는, 절삭 인서트가 반경방향 평면에 놓여있고, 반경방향으로 연장되고 게다가 리세스를 가지는 본체 부분의 주면 너머로 적어도 치형부 루트 높이만큼 반경방향으로 연장되는 절삭날을 가진다는 점에서, 본 발명의 목적을 달성한다.

가능한 치형부 루트 높이 및 밀링 커터 반경에 관련된 반경방향 돌출 거리는 이미 위에서 더 상세히 설명되었다.

이러한 반경방향 돌출 치수는, 반경방향으로 돌출한 절삭 인서트의 단부가 치형부 간극에 맞물려야 하고 게다가 밀링 커터 본체가 인접한 치형부들 중 하나와 접촉하지 않으면서 밀링 커터 본체 측의 밀링 커터 축선이 치형 기어 요소를 향하여 틸팅되어야 하기 때문에 필요하고, 이는 치형부 간극 내로의 치형부의 추가 맞물림 운동 또는 밀링 커터 축선의 필요한 틸팅 운동을 방지할 것이다.

바람직한 실시형태에서 레이크 표면에서의 평면도에서 연관된 절삭 인서트는 좁은 직사각형 모양을 가지고, 좁은 변은 최대 치형 기어 요소의 바닥에서 치형부 간극의 폭에 대응하고 직사각형 레이크 표면의 길이방향 변은 2 개의 평행한 절삭날을 가지고, 밀링 커터 본체에 절삭 인서트가 장착된 상태에서 절삭 인서트가 각각 적어도 치형부 루트 높이 (㎜) 만큼 밀링 커터의 주연 너머로 돌출하도록 절삭 인서트는 충분히 길다.

바람직하게 돌출 거리는 치형부 루트 높이의 1.1 배이므로 함께 제조될 치형부의 높이와 매칭된다. 더 큰 치형부 루트 높이의 경우, 밀링 커터 본체 너머로 돌출 치수는 각각 치형부 루트 높이보다 적어도 10 %, 바람직하게 적어도 15 % 더 크다.

본 발명의 추가 장점, 특징 및 가능한 용도는 바람직한 실시형태 및 첨부 도면에 대한 하기 설명으로부터 명확히 분명하게 될 것이다.

도 1 의 A, B 및 C 는 본 발명에 따른 밀링 커터의 3 가지 다른 도면을 나타내는데, 끼움장착된 절삭 인서트를 도 1 의 B 및 C 에서 또한 볼 수 있다.
도 2 의 A 및 B 는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 평면도 및 측면도를 나타낸다.
도 3 내지 도 5 는 제 1 방법에 따라 밀링 커터 축선의 피봇 운동과 동시에 기어 휠 축선에 대한 반경방향 운동에 의한 치형부 프로파일의 제조 프로세스를 개략적으로 나타낸다.
도 6 및 도 7 은 제 2 방법에 따라 공작 기계에서 밀링 커터 축선의 틸팅없이 축선방향 및 반경방향으로 밀링 커터의 병진 운동과 동시에 기어 휠의 축선을 중심으로 기어 휠을 회전시킴으로써 기어 휠을 제조하는 바람직한 도면을 나타낸다.
도 8 및 도 9 는, 직선형 치형부가 있는 베벨 기어를, 도 8 에서는 사시도로, 도 9 에서는 단면도로 개략적으로 나타낸다.
도 10 의 a) 내지 c) 는 본 발명에 따른 대안적인 밀링 공구의 다양한 도면들을 나타낸다.

도 1 의 A 는 밀링 커터 본체 (10) 의 전단부 평면도를 나타내고, 도 1 의 B 및 C 는 서로에 대해 90°로 돌린 2 개의 측면도로 밀링 커터 본체를 나타낸다. 일반적으로 도면부호 10 으로 식별하는 밀링 커터 본체는 절두원추형 주요부 (1), 후방 원통형 고정 돌기 (2) 및 전방 원통형 확장부 (3) 를 포함하고, 확장부의 전단부에서 주연에 절삭 인서트들 (5) 을 위한 수용 포켓들 (4) 이 제공되는데, 절삭 인서트들은 이 경우에 총 12 개이다. 절삭 인서트의 개수는 넓은 범위 내에서, 예를 들어 4 ~ 40 개에서 달라질 수 있다.

도 1 의 A 에 나타낸 평면도는 절삭 인서트들 (5) 을 보여주고 절삭 인서트들은 수용 포켓들 (4) 중 2 개에 끼워지고 릴리프 표면에서의 측평면도에 평행사변형 모양을 가지고 각 절삭 인서트는 적어도 하나의, 이 경우에 중심, 고정 보어 (22) 를 가지고 시트 표면들에 제공된 대응하는 보어들 (7) 에 맞물리는 나사들 (6) 을 통하여 고정된다. 화살표 (P) 는 작동시 밀링 커터의 의도된 회전 방향을 나타낸다. 절삭 인서트들은 각각 2 쌍의 평행한 프로파일 절삭날들 (8) 과 단부 절삭날 (9) 을 가지는, 가역형 절삭 인서트의 형태이다.

비록 이것은 도 1 에서 본 기술분야의 당업자들에 의해서 단지 알 수 있을지라도, 수용 시트의 반경방향 안쪽 단부는 어쨌든 각각의 릴리프 리세스를 가지고, 이 릴리프 리세스 내에 절삭 인서트 (5) 의 각각 비활성인, 안쪽에 배치된 절삭날들 (8, 9) 이 자유롭게 배치되어서, 적어도 치형부 루트 높이만큼, 예를 들어 5 ㎜ 의 치형부 루트 높이인 경우에 6 ㎜ 만큼 원통형 확장부 (3) 의 주연 너머로 절삭 인서트들의 활성 단부들이 각각 돌출하는 동안 마모되지 않도록 보호된다.

도 2 에 또한 나타난 것처럼, 각각의 절삭 인서트 (5) 는, 치형부 프로파일 표면들 (12a, 12b; 13a, 13b) 을 제조하기 위해 레이크 표면 (11) 을 따라 대향해 있는 평행한 절삭날들 (8), 및 밀링 커터 축선 (20) 에 평행하게 연장되고, 치형부 간극 바닥 (16) 을 밀링하는 단부 절삭날 (9) 을 가지고, 평행사변형 모양의 절삭 인서트 (5) 의 정반대의 단부에 동일한 절삭날들 (8, 9) 과 레이크 표면 (11) 이 제공된다. 평면도에서 레이크 표면 (11) 에 절삭 인서트들은 좁은 직사각형 절삭날 프로파일을 가진다.

절삭 인서트들 (5) 의 자유 단부들이 밀링 커터 본체 (10) 의 원통형 확장부 (3) 의 가장자리 너머로 어떻게 돌출되는지 도 1 의 A 와 C 에서 명확히 알 것이다. 이 경우에 절삭날들 (8, 9) 은 각각 밀링 커터 축선에 직각을 이루는 평면에서 연장되고 절삭날들의 개념상 연장부들은 대략 밀링 커터 축선을 통하여 연장되고 2 차 절삭날들 또는 단부 절삭날들 (9) 은 밀링 커터 축선에 평행하게 연장된다. 이런 2 차 절삭날들 (9) 은 치형부 간극의 바닥을 제조하기 위해 제공된다.

도 4 내지 도 7 은 치형부 프로파일 또는 인접한 치형부들 사이의 치형부 간극, 예를 들어 기어 휠을 제조하기 위한 2 가지 대안적인 방법을 보여주는데, 그것은 치형 랙과 기어 휠 세그먼트에 비슷하게 적용될 것이다. 그 점에 있어서, 도 4 는 솔리드 (solid) 휠의 주연부에 반경방향으로 맞물려, 치형부 간극 (16) 및 치형부 간극 바닥 (16a) 을 형성하는 것을 보여준다.

하기에 설명되는 것처럼, 치형부 프로파일은 반경방향 이송과 동시에 밀링 커터 축선을 틸팅함으로써 제조된다. 도 3 내지 도 7 은 제조될 기어 휠 부분의 동일한 부분을 항상 실질적으로 보여주고, 밀링 커터 (10) 는 또한 항상 동일하며, 이 점에 있어서 동일한 부분에 대해 전체적으로 동일한 도면부호가 또한 사용되지만, 한편 명료성을 높이기 위해 도면의 모든 부분에 모든 도면부호가 표시되지 않고, 오히려 도면의 각 부분에 분산된다.

도 3 에 나타낸 방법의 제 1 부분에서, 도 3 의 (a) 에 나타난 것처럼 밀링 커터 (10) 는 원래 원통형인 기어 휠 블랭크의 표면 앞에서 치형부 간극 (16) 의 구역 내로 이동하고, 절삭날들 (8) 은 기어 휠에 대해 반경방향에 평행하게 배향된다. 단계 3(b) 에서, 회전하는 밀링 커터 (10) 는, 그것의 절삭 인서트들 (5) 과 함께, 소위 치형부 루트 높이에 대응하는 깊이까지 반경방향으로 움직여 치형부 간극 (16) 과 치형부 간극 바닥 (16a) 의 일부를 생성한다. 그 작동은 레이크 표면의 폭 (또는 2 차 절삭날 (9) 의 길이) 보다 적은 임의의 간격으로 단계 3(c) 와 3(d) 에서 반복된다. 그 결과 실질적으로 평행한 사이드 플랭크를 가지고 치형부 높이에 대략적으로 대응하는 깊이를 가지고 절삭 인서트 두께 또는 레이크 표면의 1 ~ 2 배의 폭을 가지는 그루브를 발생시킨다. 필요한 릴리프 각 때문에, 레이크 표면의 폭은 절삭날들 (8a, 8b) 뒤에 절삭 인서트의 최대 두께를 또한 정의한다. 그 후, 밀링 커터는 기어 휠로부터 이격되게 반경방향으로 이동하고 치형부 배면을 따라 윤곽가공 작동이 개시될 위치로 이동된다.

도 4 는, 치형부 (13) 에 인접한 치형부 (12) 의 하부 프로파일 (12b) 이 어떻게 제조되는지 6 개의 개별 단계들 4(a) 내지 4(f) 로 나타낸다. 밀링 커터 축선 (20) 의 틸팅 운동 중, 밀링 커터는 동시에 축선 (20) 을 중심으로 회전하고 동시에 치형부 (12) 의 하부 프로파일 (12b) 이 이런 식으로 제조되도록 도 3 에 나타난 것처럼 부분적으로 제조된 치형부 간극 (16) 으로 기어 휠의 외주연에서부터 맞물린다. 동시에, 치형부 간극 (16) 의 상부가 또한 완성된다.

치형부 (12) 의 프로파일 (12b) 이 완성된 후 밀링 커터 (10) 는 치형부 간극 (16) 밖으로 인출되고, 프로파일 (12b) 의 제조시 시작 위치 4(a) 에서 좌측으로 피봇되었기 때문에, 대략 동일한 각도로 (도 5 의 (a) 참조), 치형부 간극 바닥의 제조시 중립 위치에 대해 밀링 커터 축선이 우측으로 피봇되는 시작 위치로 밀링 커터 (10) 가 다시 피봇된다. 단계 5(a) 내지 단계 5(f) 에 따르면, 치형부 간극 (16) 으로 맞물림과 동시에 (및 그것의 완성과 함께), 수직 배향으로 밀링 커터 축선 (20) 의 복귀 피봇 운동에 의해, 치형부 간극 (16) 을 가지고 프로파일 (13a) 이 또한 제조된다.

그런 경우에, 절삭날들 (8) 은 각각, 치형부 프로파일과 절삭날 (8) 사이의 접촉 지점에서 선으로 각 경우에 나타낸 것처럼, 막 제조된, 치형부 프로파일 부분의 법선에 직각을 이룬다 (또한, 도 4 의 (d) 및 도 5 의 (c) 참조). 치형부 프로파일 (12b/13a) 은, 치형부 간극 (16) 으로 맞물림과 동시에 밀링 커터 축선의 연속 피봇 운동에 의해 완전히 패싯이 없는 균일한 방식으로 제조된다.

각각의 절삭 인서트의 양쪽 평행한 절삭날들 (8) 이 프로파일들 (12b, 13a) 을 제조하는데 전술한 방식으로 사용될 수 있도록, 절삭 인서트들이 밀링 커터 본체의 주연 훨씬 너머로 충분히 돌출하여야, 프로파일들 (12b, 13a) 을 각각 제조할 때, 밀링 커터 본체는 도 3 내지 도 5 의 도면에서 더 위쪽에 배치된 기어 휠의 치형부에 부딪치지 않는다. 치형 랙에 치형부 형상을 제조할 때, 모든 치형부에 대해 그 방식으로 방법이 사용될 수 있는지 여부 또는 전방에 있는 절삭날 (8) 만 중심에 있는 치형부에 각각 사용될 수 있는지 여부에 대해, 랙의 길이가 중요하게 고려된다.

치형 기어 요소의 치형부 프로파일을 제조하기 위한 바람직한 시스템은 기어 휠 (20) 을 예로 들어 도 6 및 도 7 에 나타내는데, 그 시스템은 각각의 치형 랙 부분을 개념상 기어 휠 축선에 대응하는 치형부 프로파일의 후면에서 가상 축선을 중심으로 회전시킴으로써 적어도 치형 랙의 부분에 또한 유사하게 적용될 수 있고, 가상 축선은 치형부를 제조할 때 치형 랙을 따라 치형부와 함께 이동한다.

기어 휠 (18) 의, 예를 들어 사이에 치형부 간극 (16) 을 갖는 2 개의 인접한 치형부들 (12, 13) 이 나타나 있고, 치형부 각각의 상부 프로파일 (도 6 및 도 7) 은 도면부호 12a 및 13a 로 각각 표시하고 치형부 (12, 13) 각각의 하부 프로파일은 도면부호 12b 및 13b 로 각각 표시한다. 먼저, 본 방법은 단계 3(a) 내지 3(d) 에 따라 치형부 간극 (16) 의 제 1 부분을 제조하는 것을 또한 포함한다.

단계 6(a) 에서 기어 휠은 그것의 축선을 중심으로 다소 상방으로 회전하고 밀링 커터는 먼저 프로파일 (13a) 의 반경방향으로 바깥쪽 부분을 밀링하는 작동으로 개시하도록 치형부 (13) 의 바깥쪽 구역에서 반경방향으로 절삭 인서트에 의해 정의된 절삭원으로 이송되고, 그런 경우에 기어 휠은 다시 하방으로 회전하고 그동안 (하지만, 기어 휠 축선 (15) 의 방향으로 반경방향으로 내향 성분을 가지기 때문에) 밀링 커터는 하방으로 이동하고 동시에 우측으로 수평 이동하여서 밀링 커터 축선이 공간에서 그것의 배향 (수직 배향) 을 유지하는 동안 계속해서 서로 혼합되는 단계 6(b) 내지 6(f) 로 프로파일 (13a) 의 반경방향 안쪽 부분을 밀링한다. 회전하는 기어 휠에 대한 밀링 커터의 연속 회전과 동시에 이루어지는 연속 하향 및 내향 운동은 패싯 없이 평활한 프로파일을 발생시킨다. 절삭 인서트 (5) 의 반경방향으로 바깥쪽 부분이 치형부 (13) 와 맞물림 유지되는 동안 6(f) 에 나타낸 위치 너머로 회전시킴으로써, 가능하다면 또한 작은 언더컷 형상의 형태일 수 있는 가능하다면 돌기들의 제조와 함께, 치형부 간극 (16) 을 위한 원하는 깊이로 단계 6(f) 에서 프로파일이 밀링될 때까지 기어 휠의 회전 및 밀링 커터의 대응하는 트래킹 운동이 일어난다.

그 후, 밀링 커터가 치형부 간극 밖으로 이동한 후, 이제 프로파일 (12b) 을 제조하도록 밀링 커터의 전단부에서 멀어져 치형부 (12) 의 반경방향 바깥쪽 부분을 향하는 상부 절삭날들 (8) 을 가지고, 밀링 커터 이송과 함께, 기어 휠 축선 (15) 을 중심으로 기어 휠의 하향 회전 운동이 뒤따르고, 그러면 프로파일 (13a) 은 계속해서 서로 혼합되는 단계들 7(a) 내지 7(f) 로 밀링 커터의 상향 회전 운동 및 대응하는 축선방향 및 반경방향 트래킹 운동으로 유사한 방식으로 제조된다.

그 후, 치형부 (13) 와 그 다음의 뒤따르는 치형부 (14) 사이에 단계 3(a) 내지 3(d) 에 대응하는 다음 그루브를 생성함으로써 본 방법이 지속되는데, 결론적으로 기어 휠을 완성시키기 위해서 제조되어야 하는 프로파일 (12a) 이 단지 여전히 존재할 때까지 프로파일들 (14a, 13b) 은 동일한 방식으로 계속 제조된다.

한 번의 밀링 작동으로 제조되도록 밀링 커터의 절삭원 직경과 비교해 치형부가 과도한 폭 (= 치형부 배면의 길이) 을 가진다면, 전술한 절차는 치형부 배면의 길이방향 영역에 대해 하나 이상의 다른 위치에서 반복된다.

본 발명에 따른 방법은 하나의 동일한 밀링 커터로 매우 다른 치형부 프로파일들을 제조할 수 있도록 하고, 원하는 프로파일을 제조하기 위해서, 밀링 커터 축선의 단독 피봇 운동 또는 병진 운동 및 기어 휠 및/또는 밀링 커터 본체의 동시 회전 및/또는 병진 운동이 서로 매칭되어야 하는데, 하지만 이것은 최신 다축 공작 기계 및 적합한 프로그래밍을 이용한 본 기술분야의 당업자의 루틴한 작업의 일부를 형성한다.

그러므로, 다른 치형부 프로파일을 위한 다른 밀링 커터 및/또는 절삭 인서트의 사용 요건을 적용하는 것을 중단하는데, 이는 치형 기어 요소의 제조를 상당히 합리화하고 단순화한다.

도 8 및 도 9 는 직선 치형 베벨 기어를 도 8 에서 사시도로, 도 9 에서 단면도로 개략적으로 나타낸다. 특히 도 9 에서 볼 수 있듯이, 베벨 기어는 모든 치형부 배면들 (23) 이 공동으로 놓여있는 원추형 엔벨로프 표면 (K₁) 을 가지고 또한 개념상 원추형 표면들 (K₁, K₂) 이 베벨 기어의 축선 (15) 상에 있는 공통 팁 (S) 을 가지도록 치형부 배면 표면들 (24) 이 또한 더 작은 원추각을 가지는 공통 원추형 표면 (K₂) 에 놓여있다. 도 9 에서 또한 볼 수 있듯이, 각각의 치형부 (25) 는 반경방향으로 바깥쪽 구역으로부터 또는 원추형 팁 (S) 에서 더 멀리 이격된 구역으로부터 반경방향으로 안쪽 구역 또는 원추부 팁 (S) 에 더 가까운 구역까지 감소하는 치형부 높이를 가진다. 전체적으로, 치형부 (25) 의 프로파일은, 팁 (S) 으로부터 멀리 떨어진 구역에서 시작해, 원추부 팁 (S) 에 가까운 구역까지, 동일한 위치에서 대응하는 원추부 표면의 단면적과 동일한 비율로 좁아진다.

도 9 는 또한 치형부 프로파일을 밀링하는 밀링 커터의 절삭 치형부에 의해 정의된 절삭원을 2 개의 파선 (F) 으로 개략적으로 나타낸다. 절삭원은, 치형부의 2 개의 극점에서, 즉 치형부 프로파일에 대해 가장 아래쪽에 있는 절삭원 지점이 도면부호 P₁ 로 표시된 치형부 배면 (23), 및 다시 치형부 프로파일에 대해 가장 아래쪽에 있는 절삭원 지점이 도면부호 P₂ 로 표시된 치형부 바닥에 나타나 있다. 절삭원 상의 최저 지점은 밀링 작동 중 P₁ 에서 P₂ 까지 화살표를 따라 이동한다.

그 점에 있어서 동시에 베벨 기어가 그것의 축선 (15) 을 중심으로 회전하고 게다가 여기에 채택된 도면에서 종이 평면에 직각으로 연장되는 밀링 커터의 축선 (21) 이 지점 (A₁) 으로부터 지점 (A₂) 으로 변위된다. 이 변위는 여기에서 단지 개략적으로 도시되고 지점 (A₁, A₂) 의 정확한 위치는 밀링 커터 반경 및 절삭원 프로파일의 각각의 최저 지점 (P₁, P₂) 을 각각 기반으로 결정될 수 있음을 인식할 것이다.

그렇지 않으면, 치형부 프로파일은 도 6 및 도 7 과 관련하여 이미 도시된 바와 정확히 동일하게 제조되고, 이 점에 있어서 대안적으로 도 3 내지 도 5 의 도면과 유사하게 공간에서 밀링 커터 축선의 피봇 운동을 또한 구현할 수 있음을 인식할 것이다. 베벨 기어인 경우에 각각의 기어 휠 블랭크에 대한 축선 (21) 의 위치결정만 원통형 기어 휠에 수반되는 위치결정과 상이하고, 기어 휠의 실제 밀링 작동과 운동 및 밀링 커터 또는 밀링 커터 축선은 실질적으로 유사하다.

도 10 은 대안적인 밀링 커터 (100) 의 다양한 도면을 보여준다. 여기에서 역시, 밀링 커터 (100) 는 본체 (1') 를 가지는데 이 경우에 본체는 원통형이고, 도 1 의 밀링 커터에 대한 본질적 차이점은 본체 (1') 가 더 작고, 절삭 인서트가 접선방향이 아니라 반경방향으로 장착된다는 사실에 있다. 하지만, 이 경우에 또한 절삭 인서트 (5') 는 밀링 커터의 축선 (35) 에 직각으로 연장되는 적어도 하나의 절삭날 (8') 을 가진다. 여기에서 역시, 절삭 인서트 (5') 또는 그것의 절삭날 (8') 은 밀링 커터 본체 (1') 의 주연 너머로, 보다 구체적으로 적어도 치형부 바닥과 치형부 간극 사이의 치형부의 높이에 대응하는 치수만큼 돌출해 있다. 하지만, 절삭 인서트의 반경방향 끼움장착에 의해, 이 장치는 부가적으로 지지 핑거 (30) 를 가지는데 지지 핑거는 또한 밀링 커터 본체 (1') 너머로 반경방향으로 연장되고 절삭 인서트 (5') 의 후면을 지지한다. 개별 지지 핑거 (30') 는 칩 공간 (31) 에 의해 분리되고 핑거의 전방측에서 각각은 절삭 인서트 (5') 를 수용하기 위한 각각의 수용 포켓을 가진다. 하지만, 이 경우에 도 10 의 b) 의 측면도의 상부 및 하부 구역에서 특히 볼 수 있듯이 지지 핑거 (30) 의 프로파일은 각각의 절삭 인서트 (5') 의 프로파일보다 좁다. 개별 지지 핑거 (30), 대응하는 수용 포켓에서 지지 핑거의 전방측에 장착된 절삭 인서트 (5'), 및 지지 핑거 사이 및 절삭 인서트 (5') 전방의 칩 공간은 도 10 의 a) 의 단부도에서 가장 잘 볼 수 있다. 도 10 의 c) 는 밀링 커터 (100) 의 사시도를 나타낸다.

이 밀링 커터의 경우에, 축선 (35) 에 직각으로 연장되는 절삭 인서트 (5') 의 각각의 단부 절삭날 (8') 만 사용된다. 마름모형 절삭 인서트의 팁은, 그런 식으로 인접한 치형부들 사이에 치형부 바닥을 보다 쉽게 제조할 수 있도록, 가능하다면 또한 비대칭으로, 다시 말해서 전술한 절삭날 (8') 에 직각으로 연장되는 편평하거나 경사진 형상을 가능하다면 또한 가질 수 있다. 치형부 프로파일의 일면이 축선 (35) 에 직각으로 연장되는 절삭날 (8') 에 의해 기계가공된다면, 이러한 밀링 커터로 제조될 치형부 형상의 치형부 간극은 마름모형 절삭 인서트 (5') 를 수용할 수 있도록 충분히 넓어야 한다는 것을 인식할 것이다.

원본을 개시하기 위해, 본 설명, 도면 및 첨부된 청구항으로부터 본 기술분야의 당업자들이 알 수 있는 모든 특징들은, 그것이 단지 임의의 다른 특징들과 관련해 구체적으로 설명될지라도, 조합이 명확히 배제되지 않았거나 기술적 측면에서 그러한 조합이 불가능하거나 무의미하지 않은 한, 개별적으로 결합될 수 있고 또한 여기에서 개시된 다른 특징들 또는 특징들의 그룹과 임의의 조합으로 결합될 수 있음이 지적된다. 생각할 수 있는 모든 특징 조합 및 서로 독립된 개별 특징의 강조사항에 대해 포괄적으로 분명하게 나타내는 것은 단지 설명의 간결성과 읽힘성을 위해 여기에서 생략된다.

Claims

밀링 커터 (10) 로, 직선형 치형부 형상 (straight tooth configuration) 을 가지는 치형 기어 요소의 일렬의 치형부들 (12, 13) 을 밀링하는 방법으로서,
상기 밀링 커터는 밀링 커터 축선 (21) 을 중심으로 회전할 수 있고 상기 밀링 커터의 주연에 교체가능한 절삭 인서트들 (5) 을 갖고,
상기 밀링 커터 (10) 가 상기 치형 기어 요소에 접근할 때 상기 절삭 인서트들은 인접한 치형부들 (12, 13) 사이의 간극들 (16) 내로 맞물리거나 상기 간극들을 생성하도록 상기 절삭 인서트들이 배열되고,
상기 절삭 인서트들이, 밀링 커터에 장착된 상태에서, 상기 밀링 커터 축선에 대해 직각으로 그리고 반경방향으로 연장되는 적어도 하나의 절삭날 (8a, 8b) 을 가지는, 밀링 커터가 사용되고,
상기 밀링 커터 축선은, 치형부 프로파일의 밀링시에는, 치형부 배면의 길이방향 영역에 직각으로 하나의 평면 내에 배향되고, 상기 밀링 커터 축선을 중심으로 회전하는 상기 절삭 인서트들 (5) 이 상기 치형 기어 요소의 표면 또는 치형부 간극들 내로 맞물림 운동하는 동안에는, 제조될 상기 치형부 (12, 13) 의 프로파일 표면 (12a, 12b; 13a, 13b) 의 모든 법선의 범위를 커버하는 각도상 범위 (angular range) 에 걸쳐 상기 평면 내에서 피봇되는 것을 특징으로 하는 치형 기어 요소의 일렬의 치형부들을 밀링하는 방법.
제 1 항에 있어서,
회전하는 상기 밀링 커터 및 상기 절삭 인서트들의 맞물림 운동 및 피봇 운동 동안 상기 치형 기어 요소는 상기 일렬의 치형부의 방향으로 병진운동으로 변위되거나 또는 상기 치형 기어 요소가 기어 휠이면 상기 치형 기어 요소의 축선을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 치형 기어 요소의 일렬의 치형부들을 밀링하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 절삭 인서트들은 밀링 커터 본체의 외주연으로부터 반경방향으로 돌출하고 상호 대향한 면들에 상기 밀링 커터 축선에 직각을 이루는 평행한 절삭날들 (8a, 8b) 을 가지고,
상호 대향한 상기 절삭날들은 인접한 치형부들 (12, 13) 의 플랭크들을 연속적으로 생성하기 위해 각각 사용되고, 상기 플랭크들은 치형부 간극으로 대향해 있는 것을 특징으로 하는 치형 기어 요소의 일렬의 치형부들을 밀링하는 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 절삭 인서트들은, 상기 밀링 커터 축선을 중심으로 원통형 표면에 배치되고 상기 밀링 커터 축선 (21) 에 평행한 구성요소들을 가지는 절삭날 (9) 을 부가적으로 가지고,
부가적인 상기 절삭날은, 2 개의 인접한 치형부 배면들에 의해 정의된 평면에 직각으로 그리고 반경방향으로 상기 기어 요소에 상기 밀링 커터를 접근시킴으로써, 치형부 간극 바닥을 생성하는데 사용되고,
상기 밀링 커터 축선은 상기 치형부 프로파일의 현재 생성된 표면 세그먼트에 직각으로 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 치형 기어 요소의 일렬의 치형부들을 밀링하는 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
치형부 간극의 경계를 정하는 상기 치형부 프로파일은:
a) 상기 기어 휠 (20) 의 축선 (15) 에 평행한 치형부 높이에 대응하는 깊이로 상기 절삭 인서트들에 의해 정의된 절삭원으로 상기 밀링 커터가 기어 휠 블랭크 (20) 의 원통형 표면을 개방되게 절삭함으로써 상기 원통형 표면에 그루브를 형성하는 단계,
b) 상기 그루브 밖으로 상기 밀링 커터를 인출하고, 상기 그루브 또는 대응하는 치형부 간극의 경계를 정하는 상기 프로파일이 치형부의 팁에서 제조될 상기 치형부 배면의 축선방향 위치로 상기 밀링 커터를 이송하는 단계로서, 상기 기어 휠은 일 위치로 회전하고, 상기 밀링 커터의 상기 절삭날들 (8) 이 상기 프로파일의 반경방향으로 바깥쪽 단부 부분의 법선에 직각을 이루도록 상기 밀링 커터는 상기 기어 휠에 상응하게 트래킹되는, 상기 밀링 커터를 인출하고 이송하는 단계, 및
c) 상기 기어 휠을 회전시키고 동시에 축선방향 및 반경방향 병진 운동에 의해 상기 밀링 커터를 트래킹하는 단계로서, 상기 밀링 커터 축선은 공간에서 상기 밀링 커터 축선의 배향을 유지하고 상기 치형부의 상기 프로파일이 연속적으로 형성되는, 상기 기어 휠을 회전시키고 동시에 상기 밀링 커터를 트래킹하는 단계로 제조되는 것을 특징으로 하는 치형 기어 요소의 일렬의 치형부들을 밀링하는 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
맞물림 운동 및 피봇 운동의 프로세스는 제 1 평면에 평행한 적어도 하나의 추가 평면에서 반복되는 것을 특징으로 하는 치형 기어 요소의 일렬의 치형부들을 밀링하는 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 치형부 배면은 원추형 표면의 축선에 대해 경사진 원추형 표면에서 연장되는 것을 특징으로 하는 치형 기어 요소의 일렬의 치형부들을 밀링하는 방법.
제 7 항에 있어서,
원추부 축선에 대해 측정된 상기 원추형 표면의 각도는 0 ~ 90°, 바람직하게 10 ~ 80°인 것을 특징으로 하는 치형 기어 요소의 일렬의 치형부들을 밀링하는 방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
a) 제조될 베벨 기어의 치형부 바닥의 원추각에 대응하는, 원추부 축선에 대한 경사각으로, 치형부 높이에 대응하는 깊이로 상기 절삭 인서트들에 의해 정의된 절삭원으로 상기 밀링 커터가 기어 휠 블랭크 (20) 의 원추형 표면을 개방되게 절삭함으로써 상기 원추형 표면에 그루브를 형성하는 단계,
b) 상기 그루브 밖으로 상기 밀링 커터를 인출하고 상기 그루브 또는 대응하는 치형부 간극의 경계를 정하는 상기 프로파일이 치형부의 팁에서 제조될 상기 치형부 배면의 축선방향 위치에서 밀링 커터 절삭원을 이송하는 단계로서, 상기 기어 휠은 상기 원추부 축선을 중심으로 회전하고, 상기 밀링 커터의 상기 절삭날들 (8) 이 상기 프로파일의 반경방향으로 바깥쪽 단부 부분의 법선에 직각을 이루도록 상기 밀링 커터는 상기 기어 휠에 상응하게 트래킹되는, 상기 밀링 커터를 인출하고 밀링 커터 절삭원을 이송하는 단계, 및
c) 상기 기어 휠을 회전시키고 동시에 축선방향 및 반경방향 병진 운동에 의해 상기 밀링 커터를 트래킹하는 단계로서, 상기 밀링 커터 축선이 공간에서 상기 밀링 커터 축선의 배향을 유지하고 상기 치형부의 상기 프로파일이 연속적으로 형성되는, 상기 기어 휠을 회전시키고 동시에 상기 밀링 커터를 트래킹하는 단계를 포함하는, 치형 기어 요소의 일렬의 치형부들을 밀링하는 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 밀링 커터 축선에 관련된, 상기 밀링 커터의 상기 축선방향 및 반경방향 병진 운동은, 제조될 상기 베벨 기어의 원추부 표면들의, 상기 원추부 축선에 놓여있는, 원추부 팁을 중심으로 하는 원운동에 대응하고,
상기 밀링 커터 축선은 상기 원추부 표면의 접선에 평행하게 각각 연장되는 것을 특징으로 하는 치형 기어 요소의 일렬의 치형부들을 밀링하는 방법.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 치형부 프로파일들을 제조하는 밀링 커터로서,
회전가능한, 회전 대칭형의 본체, 및 절삭 인서트들이 수용되는, 상기 본체의 주연에 구비된 리세스들을 포함하고,
상기 절삭 인서트들은, 반경방향 평면에 배치되고 반경방향으로 연장되고 상기 리세스들을 가지는 상기 본체의 부분의 주면 (peripheral surface) 너머로 적어도 6 ㎜ 만큼 반경방향으로 연장되는 절삭날들을 가지는 것을 특징으로 하는 밀링 커터.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 방법에서 사용하기 위한 제 11 항에 따른 밀링 커터용 절삭 인서트로서,
상기 절삭 인서트는, 릴리프 표면에서의 평면도에서 중심 고정 보어를 가지고 길이가 폭의 적어도 2 배를 초과하는 기다란 평행사변형 모양을 가지는 접선방향 가역형 (tangential reversible) 절삭 인서트의 형태이고,
상기 고정 보어의 가장자리는 평행사변형의 길이방향으로 단부들로부터 적어도 12 ㎜ 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 밀링 커터용 절삭 인서트.
제 12 항에 있어서,
상기 평행사변형의 상기 길이방향 단부들에 제공된 상기 절삭 인서트의 절삭 부분들의 적어도 8 ㎜ 에 걸쳐 상기 절삭 인서트는 2 개의 평행한 절삭날들을 구비한 접선방향 레이크 (rake) 표면 및 상기 접선방향 레이크 표면에 이웃한 릴리프 표면들을 가지고,
상기 릴리프 표면들은 상기 레이크 표면과 90 도 미만의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 밀링 커터용 절삭 인서트.
직선형 치형부 형상을 가지는 치형 기어 요소의 일렬의 치형부들 (12, 13) 을 밀링하는 방법으로서,
상기 치형 기어 요소는 베벨 기어이고,
밀링 커터 축선 (21) 을 중심으로 회전할 수 있고 밀링 커터의 주연에 교체가능한 절삭 인서트들 (5) 을 갖는 밀링 커터 (10) 를 포함하고,
상기 밀링 커터 (10) 가 상기 치형 기어 요소에 접근할 때 상기 절삭 인서트들이 인접한 치형부들 (12, 13) 사이의 간극들 (16) 내로 맞물리거나 상기 간극들을 생성하도록 상기 절삭 인서트들은 배열되고,
상기 절삭 인서트들은, 상기 밀링 커터에 장착된 상태에서, 상기 밀링 커터 축선에 대해 직각으로 그리고 반경방향으로 연장되는 적어도 하나의 절삭날 (8a, 8b) 을 가지는, 밀링 커터가 사용되고,
상기 밀링 커터 축선은, 치형부 프로파일의 밀링시에는, 희망하는 프로파일 표면의 경계를 정하는 치형부 (12, 13) 배면의 가장자리에 직각으로 하나의 평면 내에 배향되고, 상기 밀링 커터 축선을 중심으로 회전하는 상기 절삭 인서트들 (5) 이 상기 치형 기어 요소의 표면 또는 치형부 간극들 내로 맞물림 운동하는 동안에는, 제조될 상기 치형부 (12, 13) 의 프로파일 표면 (12a, 12b; 13a, 13b) 의 모든 법선의 범위를 커버하는 각도상 범위에 걸쳐 상기 평면 내에서 피봇되는 것을 특징으로 하는 치형 기어 요소의 일렬의 치형부들을 밀링하는 방법.