KR20170012299A

KR20170012299A - 워크피스를 기계가공하기 위한 방법, 툴 장치 및 톱니 절삭 머신

Info

Publication number: KR20170012299A
Application number: KR1020167034307A
Authority: KR
Inventors: 에드가르 베펠만; 위르겐 크레쉘; 슈테펜 피셔
Original assignee: 글리슨-파아우터 마쉰넨파브리크 게엠베하
Priority date: 2014-06-05
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2017-02-02
Also published as: EP3151993B1; CN106457431B; US20170072485A1; EP3151993A1; CN106457431A; JP2017520416A; DE102014008475B4; JP6527890B2; ES2928786T3; KR101995784B1; US10583507B2; WO2015185186A1; DE102014008475A1

Abstract

워크피스를 기계가공하기 위한 방법으로서, 제1 기계가공 작업에서, 특히 스카이빙 공정으로, 워크피스에 치형부가 생성되고, 상기 제1 기계가공 작업에서는, 그것의 회전 축을 중심으로 회전하고 제1 단부면 상에 치형부의 절삭 에지를 포함하는 톱니형 절삭 휠이 그것의 회전 축을 중심으로 회전하는 워크피스와 구름 방식으로 결합되고, 워크피스 축과 평행한 방향 성분을 갖는 상기 절삭 에지의 절삭 운동이 상기 워크피스 치형부의 축방향 측면에서 끝나고, 상기 절삭 휠의 절삭 에지가 운동 축들에 의해 워크피스에 대해 위치결정될 수 있는 제1 작업 영역을 형성하게 되고, 제2 기계가공 작업에서, 제2 작업 영역을 이용하여 워크피스가 상기 운동이 끝나는 워크피스 치형부의 축방향 측면 상에서 기계가공되고, 상기 제2 작업 영역은 상기 제1 작업 영역과 동일한 운동 축들에 의해 워크피스에 대해 위치결정될 수 있으며, 특히 운동에 대해 상기 제1 작업 영역에 연동되는 방법에 관한 것이다.

Description

워크피스를 기계가공하기 위한 방법, 툴 장치 및 톱니 절삭 머신{METHOD FOR MACHINING A WORKPIECE, TOOL ARRANGEMENT AND TOOTH CUTTING MACHINE}

본 발명은 워크피스를 기계가공하기 위한 방법으로서, 제1 기계가공 작업에서, 특히 스카이빙 공정(skiving process)으로, 워크피스에 치형부가 생성되고, 상기 제1 기계가공 작업에서는, 그것의 회전 축을 중심으로 회전하고 제1 단부면 상에 치형부의 절삭 에지를 포함하는 톱니형 절삭 휠이 그것의 회전 축을 중심으로 회전하는 워크피스와 구름 방식으로 결합되고, 워크피스 축과 평행한 방향 성분을 갖는 상기 절삭 에지의 절삭 운동이 상기 워크피스 치형부의 축방향 측면에서 끝나고, 상기 절삭 휠의 절삭 에지가 운동 축들에 의해 워크피스에 대해 위치결정될 수 있는 제1 작업 영역을 형성하게 되고, 제2 기계가공 작업에서, 제2 작업 영역을 이용하여 워크피스가 상기 운동이 끝나는 워크피스 치형부의 축방향 측면 상에서 기계가공되는 바의 방법, 이 방법에 적합한 툴 장치(tool arrangement) 및 치성형 머신(toothing machine)에 관한 것이다.

이와 같은 방법들은 예를 들어 제1 기계가공 작업에서 치형부가 생성되게 해주는 스카이빙 공정 및 워크피스 치형부의 단부면 상에서 실행되는 제2 기계가공 작업에서 워크피스 치형부의 단부면 상에 발생된 버가 제거되는 디버링(deburring)으로 알려져 있다. 스카이빙 공정 자체는 한쪽 측면 상에 형성된 절삭 에지를 갖는 스카이빙 휠 및 툴의 회전 축과 워크피스의 회전 축 간의 축 교차각(axis-crossing angle)과 관련한 운동학을 설계하는 것과 관련하여 당업자에게 공지되어 있으며, 또한 스카이빙 공정의 더 자세한 세부 사항에 대해서는, 스카이빙 휠 및 방법의 기계 축 운동학의 설계와 관련한 EP 2 537 615 A1을 참조할 수 있다.

서두에서 언급된 유형의 방법은 치형부를 생성하기 위한 스카이빙(제1 기계가공 작업)을 설명하고 있고, 그것에 따라 생성된 치형부의 디버링이 버를 포함하고 있는 생성된 치형부의 후방면 상에서 작동하는 디버링 블레이드를 사용하여 실행되는 DE 10 2007 015 357 A1에 개시되어 있으며, 상기 디버링 블레이드는 DE 10 2007 015 357 A1의 처음 두 도면들에 도시되어 있고, 그 안에서 참조 번호 23을 가지고 있다.

본 발명에 의해 다루어지는 과제는 특히 제2 기계가공 작업에서의 더 높은 기계가공 품질을 성취할 수 있는 것과 관련하여 서두에 언급한 유형의 방법을 개선하는 것이다.

이러한 과제는 제2 작업 영역이 제1 작업 영역과 동일한 운동 축들에 의해 워크피스에 대해 위치결정될 수 있으며, 특히 운동에 대해 제1 작업 영역에 연동되는 것을 특징으로 하는 서두에 언급된 유형의 방법의 개발에 의해 해결된다.

워크피스에 대한 위치결정을 위한 동일한 운동 축들의 이용가능성에 의해, 제1 작업 영역의 위치 관계의 상대 위치결정과 유사한 제2 작업 영역의 위치 관계의 상대 위치결정이 그에 따라 동일한 운동 축들을 이용하여 성취되며, 그것에 의해 특히 제2 기계가공 작업에서의 상호 상대 위치결정의 더 큰 변동성에 대한 기초도 형성되고, 적정한 기계가공 결과가 제2 기계가공 작업에서 성취될 수 있다.

이를 위해 제2 작업 영역이 운동에 대해 제1 작업 영역에 연동되면, 제2 기계가공 작업이 기계가공되는 워크피스의 위치 및/또는 클램핑을 변경하지 않고, 또한 툴을 교체할 필요 없이 실행되는 것도 성취된다. 이는 2가지 기계가공 작업들 간에 유리한 상호작용을 발생시킨다. 이 경우, 제1 기계가공 작업의 기계가공은 반드시 제2 기계가공 작업의 기계가공 이전에 완료될 필요는 없으며, 예를 들어 다수의 스카이빙 패스(pass) 후에 "중간 디버링"을 실행하는 것도 고려할 수 있다. 한편으로, 원리적으로는, 제2 작업 영역을 포함하는 툴을 절삭 휠 대신에 툴 스핀들 상에 클램핑시킴으로써, 동일한 운동 축들을 제2 작업 영역에 대해 이용가능하도록 만드는 것도 고려할 수 있을 것이다. 방법의 바람직한 변형예에 있어서, 위치 및/또는 클램핑을 변경하는 것이 제공되지 않지만, 이것이 후술할 다른 관점으로 실행될 수도 있을 것이다.

제2 작업 영역이 제1 작업 영역과 일치하지 않지만, 이하에 설명되는 바람직한 실시예들을 참조하여 설명되는 것과 마찬가지로, 제1 작업 영역 이외의 영역은 모두 제1 작업 영역을 지지하는 구조일 수 있을 것이다. 운동이 끝나는 곳인 측면 상에서의 기계가공 작업에서, 치형부의 생성에 의해 축방향 측면 상에 형성된 재료 돌기(material protrusion) 즉 버가 절단(cutting off)(전단(shearing-off))에 의해 제거된다. 보다 바람직하게는, 워크피스 치형부의 톱니 에지의 챔퍼(chamfer)로의 소성 변형은 제2 기계가공 작업 전이나 도중에 발생하지 않으며, 특히 생성된 치형부의 톱니 에지 상에서는 재료가 톱니 에지 자체로부터 제거되게 되는 어떠한 작용도 존재하지 않는다.

또한, 운동이 끝나는 곳인 측면을 포함하는 "워크피스 치형부"라는 용어는 상기 측면이 반드시 "전체 치형부"의 축방향 단부면일 필요는 없다는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 실상, 예를 들어 내측 치형부와 같은 이 유형의 "전체 치형부"는 상측 치형부로부터 하측 치형부로의 천이부(transition)를 가질 수 있을 것이며, 유사하게 이 천이부에서 운동이 부분적으로 끝나는 곳인 일종의 축방향 측면이 존재할 수 있을 것이다. 치형부를 단절시키는 그루브의 경우에도 마찬가지이다. 이 경우에도, 치형부의 생성 시에 버가 형성되는, 운동이 끝나는 곳인하나의 측면을 포함하는 하나의 치형부(치형부 영역)가 존재한다.

이 방법은 바람직하게는 내측 톱니형 워크피스에 사용되지만, 외측 톱니형 워크피스도 이 방법에 의해 기계가공될 수 있다. 또한, 제1 기계가공 작업은 스카이빙 공정으로 실행될 수도 있다.

특히 바람직한 실시예에 있어서, 제2 작업 영역은 제1 기계가공 작업에서 절삭 휠의 회전축과 동축으로 연장되는 툴 스핀들 축과 제2 기계가공 작업에서 동축으로 연장되는 회전 축을 중심으로 회전될 수 있다. 특히, 제1 작업 영역 및 제2 작업 영역은 동일한 회전 축에 의해 회전적으로 연동될 수 있다. 이런 방식으로, 제2 작업 영역도 회전 운동을 거칠 수 있으며, 그 결과 제2 기계가공 작업의 보다 우수한 가공 결과가 성취될 수 있다. 따라서 버가 신뢰성 있게 제거될 수 있다. 이미 디버링된 워크피스를 배출하는 컴팩트한 소형 머신 구성도 가능하다.

또 다른 특히 바람직한 실시예에 있어서, 제2 작업 영역은 치형부에 의해 형성된다. 이는 기계가공될 워크피스 치형부의 단부면 상의 개별 영역들이 제2 기계가공 작업에서 제어된 방식으로 기계가공되는 것을 가능하게 한다. 또한, 기계가공될 치형부의 클램핑 장치와의 더 적은 충돌 문제가 고려되어야 한다. 바람직하게는, 운동에 대해 연동될 때, 디버링 툴 상의 제2 작업 영역은 디스크, 디버링 블이드, 디버링 핀 또는 이러한 요소들을 포함하는 디버링 배열부의 형태일 수 있다. 특히, 비교적 낮은 부착을 갖는 버의 경우, 비회전 디버링 툴인 경우에 제1 작업 영역에 이용가능한 위치결정 축들을 이용하여 디버링하는 것도 가능하다.

이 경우, 제2 작업 영역이 제1 기계가공 작업의 워크피스 축에 평행한 절삭 운동 방향 성분에 대해 상기 제1 작업 영역 후방에 위치되는 것이 제공될 수 있다. 운동에 대해 연동되는 작업 영역들의 경우에, 운동이 끝나는 곳인 워크피스 치형부의 측면이 워크피스 치형부 클램핑과 대향하는 측면이면, 제1 작업 영역은 대응적으로 워크피스 클램핑에 더 근접하게 위치결정될 것이고, 대응하는 공간이 자유롭게 유지되어야 할 것이다.

하나의 가능한 실시예에 있어서, 제2 작업 영역은 절삭 휠의 제2 단부면에 근접하여, 특히 절삭 휠 치형부에 의한 제2 단부면 상에 형성된다. 이 경우, 절삭 휠 형태의 방법에 적합한 툴 장치의 특히 단순한 구현이 가능하며, 절삭 에지가 제공된 전방 측면이 치형부를 생성하는데 사용되고(제1 작업 영역 및 제1 기계가공 작업), 후방 측면(제2 작업 영역)이 제2 기계가공 작업에서 운동이 끝나는 곳인 워크피스 치형부의 측면을 기계가공한다.

마찬가지로, 제2 작업 영역이 제2 절삭 휠 상에 형성되고, 상기 제2 절삭 휠이 특히 제1 기계가공 작업의 절삭 휠에 강체적으로 연결되고(rigidly connected), 제2 절삭 휠의 절삭 휠 축 방향의 치수가 특히 제1 절삭 휠의 절삭 휠 축 방향의 치수보다 바람직하게는 적어도 20% 만큼, 특히 적어도 40% 만큼 더 작은 것을 고려할 수 있다. 이를 위해 적합한 툴은 예를 들어 탠덤 툴(tandem tool), 즉 2개의 툴을 지지하고 툴 스핀들에 클램핑될 수 있는 툴 장치로 디자인될 수 있다. 이 변형예는 치형부의 생성을 위한 (제1) 절삭 휠의 치형부 기하형상에 구속되지 않는 장점을 제공한다. 하지만, 제2 절삭 휠이 바람직하게는 제1 절삭 휠과 유사한 모듈 특히 동일한 모듈을 구비하여 마찬가지로 톱니형인 것이 바람직하다. "제2 절삭 휠"이라는 용어는 이 경우 휠과 같은 형태가 존재하고 상기 형태가 버를 전단하는 데 적합하지만, 제2 절삭 휠이 치형부를 생성하기 위한 절단 에지를 필요로 하지 않는다는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

제2 휠은 특히 기계가공이 상측 치형부와 하측 치형부 사이의 그루브 또는 천이부에 의해 생성되는 운동이 끝나는 곳인 측면 상에서 실행될 때 더 작은 축방향 치수를 가질 수 있다. 특히, 제2 휠의 축방향 치수가 그루브 내로 침투하기에 충분히 작도록 디자인되는 것이 제공될 수 있다.

실상, 2개의 상술한 장점들을 조합하는 것도 제공된다. 그에 따라, 제1 절삭 휠의 후방 측면이 제2 작업 영역을 구비할 수 있고, 특히 운동에 대해 연동되는 또 다른 휠형상 툴이 제공되고, 상기 또 다른 휠형상 툴의 축방향 치수가 제1 절삭 휠의 축방향 치수보다 적어도 20% 만큼, 특히 적어도 40% 만큼 또는 심지어 50% 이상 만큼 더 작게 되고, 상기 또 다른 휠형상 툴이 특히 워크피스의 치형부 높이 내의 그루브 또는 천이부 상에 형성되는 버가 제거될 수 있는 추가적인 제2의 또는 제3의 작업 영역을 단부면 상에 형성할 수 있을 것이다.

본 방법의 일 방편의 실시예에 있어서, 제2 기계가공 작업에서, 제2 작업 영역의 외경, 특히 제2 작업 영역의 치형부의 이끝원이 워크피스 치형부의 이뿌리원과 중첩하게 되는 것이 제공된다. 이런 방식으로, 버는 워크피스 치형부의 뿌리 영역에서도 신뢰성 있게 제거될 수 있다.

또한, 특히 바람직한 실시예에 있어서, 제2 기계가공 작업에서, 워크피스 축에 수직한 평면 상에 투영하여 보았을 때, 워크피스 치형부의 플랭크 영역이 제2 작업 영역의 치형부 플랭크 영역과 중첩하게 되는 것이 제공된다. 특히 이 양태에서, 제2 작업 영역의 치형부가 워크피스 축의 회전에 대해 구름 결합으로 회전하고, 워크피스 치형부의 플랭크 영역(flank region)이 제2 작업 영역의 치형부의 구름 위치들의 포락선과 중첩하게 되는 것이 제공된다.

이미 전술한 바와 같이, 워크피스 치형부의 생성의 결과로서 운동이 끝나는 곳인 워크피스 치형부의 측면 상에 형성되는 버가 제2 기계가공 작업에서 전단에 의해 제거된다. 이런 맥락에서, 특히 바람직한 실시예에 있어서, 버는 전단 운동에 의해 전단(sheare off)되는 것이 제공된다. 전단 운동은 버를 제공하는 툴과 워크피스 사이의 상대 운동이다. 바람직하게는, 기계가공 작업에서 기계가공되는 각각의 워크피스 플랭크 측면의 워크피스 영역의 전단 지점들의 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 70%, 특히 적어도 90%에 대해, 워크피스 축에 수직한 평면 내로 투영되어 그 평면 내에서 길이 1로 표준화되는 전단 지점에서의 전단 운동의 방향 벡터와, 워크피스 축에 수직한 평면 내에 투영되어 그 평면 내에서 길이 1로 표준화되고 워크피스 플랭크 상의 전단 지점에 위치되어 톱니 갭(tooth gap)을 지향하는 법선 벡터에 의한 내적(inner product)은 0.5 이하, 바람직하게는 0.3 이하, 보다 바람직하게는 0.1 이하, 특히 0 이하이며, 따라서 전단 운동은 바람직하게는 갭을 한정하는 톱니 플랭크들 중의 일방 및 특히 또한 타방에서 그리고 톱니 뿌리 영역에서 워크피스 치형부의 갭에서 멀어지는 방향으로 안내된다. 그렇지 않으면, 버가 신뢰성 있게 전단되는 대신 치형부의 갭 내로 접혀 들어가 그곳에 잔존할 위험성이 존재할 것이고, 이는 치형부의 연속된 사용에 문제점을 초래할 수 있다. 고정된 디버링 툴의 적어도 하나의 플랭크 측면을 통과하게 되는 워크피스의 경우에 그러한 위험성이 존재한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 복잡한 하류 보상 수단이 회피될 수 있다.

또 다른 실시예에 있어서, 제2 기계가공 작업에서, 기계가공은 좌측 톱니 플랭크 및 우측 톱니 플랭크의 측면에서 차례로 실행되는 것이 제공되며, 여기서 그 순서는 중요하지 않다. 이는 워크피스 치형부의 각각의 플랭크 측면 상의 하측 면의 보다 제어된 기계가공을 실행하고, 그에 따라 전단 운동의 방향 성분들의 협조 조정(coordinated adjustment)을 실행하는 것을 가능하게 한다.

또한, 본 방법의 하나의 실시예에 있어서, 제2 기계가공 작업에서, 좌측 플랭크와 우측 플랭크에서의 기계가공 사이에, 워크피스 회전의 회전 방향이 역전되고, 특히 제2 작업 영역의 회전의 회전 방향도 역전된다. 이는 또한 디버링 공정에서 각각의 플랭크에 대해 실행되는 전단 운동의 전단 방향을 맞춤화(customizing)하는 것을 가능하게 한다.

유리하게 고려되는 본 방법의 하나의 변형예에 있어서, 제2 작업 영역은 초기에 워크피스 축과 평행한 절삭 운동 성분에 대해 운동이 끝나는 곳인 워크피스 치형부의 측면 후방에 위치결정되고, 그런 다음 워크피스 축으로부터의 거리가 변경되고, 제2 작업 영역은 제2 기계가공 작업을 위해 워크피스 축과 평행한 절삭 운동 성분에 대해 이동된다. 워크피스 축에 대한 중심 거리의 변경은 생성되는 치형부가 내측 치형부일 때 확대되고, 외측 치형부일 때 감소된다. 예시를 목적으로, 수직방향 워크피스 축 및 하향 툴 운동이 치형부의 생성을 위해 가정된다면, 본 방법의 변형예에 있어서, 제2 작업 영역은 초기에는 바람직하게는 제2 작업 영역이 반경방향 송입에 대응하여 생성된 치형부의 이뿌리원에 적어도 도달하고 바람직하게는 생성된 치형부의 이뿌리원을 넘어설 때까지 기계가공될 치형부 하측면 아래에 하강되어 있다가, 버와의 접촉이 이루어질 때까지 축방향 이송 운동으로 상향 이동하여, 버가 치형부의 하측면에서 전단된다. 이 경우, 치형부의 하측면의 높이에 정확하게 도달할(표면 접촉으로) 필요는 없으며, 제2 기계가공 작업에서 서로 대향하는 표면들 사이에 버를 전단하기에 충분한 최소 거리가 유지될 수 있다.

본 방법의 특히 바람직한 실시예에 있어서, 워크피스의 회전 축과 제2 작업 영역의 회전 축은 제2 기계가공 작업을 위해 특히 해당 잇수에 반비례하는(|n₂/n₀| = |z₀/z₂|) 소정의 속도비로, 즉 구름 결합 조건하에서 구동된다. 이런 방식으로, 생성된 치형부의 이동된 갭의 관점에서, 워크피스 축에 수직한 투영으로 보았을 때, 치형부 프로파일의 영역은 제2 작업 영역의 톱니의 구름 위치들의 포락선과 중첩하게 된다. 워크피스 회전으로, 디버링이 이 중첩 영역에서 실행될 수 있으며; 이 영역에서의 개선된 디버링 결과를 성취하기 위해 복수의 회전을 실행하는 것이 고려될 수 있다.

이러한 기계가공은 독자적인 것으로서, 즉 치형부의 생성 유형, 보호할 가치가 있는 독자적인 방법으로서의 디버링 시의 동일한 축들의 이용가능성 및/또는 치형부를 생성하는 툴에의 연동에 독립적인 것으로서 본 발명에 의해 개시된다.

따라서, 본 발명은 또한 워크피스 치형부의 단부면을 기계가공하기 위한 방법으로서, 워크피스 치형부가 워크피스 축을 중심으로 회전하고, 툴측의 치형부가 기계가공될 단부면과 대향하는 단부면으로 기계가공 결합하게 되고, 툴측의 치형부가 툴 축을 중심으로 한 워크피스 축의 회전에 대해 구름 결합으로 회전하여, 기계가공될 단부면 상의 재료 돌기들이 전단되는 방법에 관한 것이다.

이 독립적인 방법의 실시예의 기계가공 작업은 전술한 설명에 대해 바람직하게 톱니 에지의 형상에 어떠한 영향도 미치는 일없이 버를 제거하는 데 이용되는 제2 기계가공 작업에 대응된다. 이 양태에 있어서, 제2 기계가공 작업과 관련하여 상술되거나 후술될 특징들, 설정들 및 방법의 실시예들도 이 독립적으로 개시되는 실시예에 적용되고, 그것과 조합되거나 그것으로 변환될 수 있다.

이런 맥락에서, 예를 들어, 제2 기계가공 작업에 대해, 중첩을 생성하기 위해 그리고/또는 중첩 영역을 변경시키기 위해, 워크피스 및/또는 툴의 추가적인 회전이 실행되는 것이 제공될 수 있다. 이 유형의 추가적인 회전은 궁극적으로 워크피스와 툴의 접선방향 상호 이동과 동일한 효과를 가진다. 또한, 본 방법의 특히 바람직한 실시예에 있어서, 제2 기계가공 작업에서, 워크피스 축에 대해 반경방향으로 연장되는 방향 성분들을 갖는 상대 운동이 실행되는 것이 제공된다. 따라서, 반경방향 성분을 갖는 이송 운동이 바람직하게는 기계가공된 치형부의 톱니 뿌리를 향해 실행된다.

본 방법의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 제2 기계가공 작업에서, 워크피스와 제2 작업 영역의 톱니의 구름 위치들의 포락선 간의 상호 위치 변경이 실행되고, 특히 포락선은 접선방향 성분 및 반경방향 성분을 갖는 경로를 따라 이동되는 것이 제공된다. 다시 말해, 워크피스 축에 대해 수직한 평면 상에 투영하여 보았을 때, 운동이 끝나는 곳인 치형부의 측면 상에서 기계가공될 치형부의 갭의 관점에서 보여지는 제2 작업 영역의 톱니의 구름 위치들의 포락선은 예를 들어 톱니 갭의 프로파일을 벗어나는, 즉 갭의 톱니 플랭크들 및 뿌리 영역과 연속적으로 중첩하는 식으로 이동될 수 있다. 도면의 설명을 참조하여 이하에서 설명되는 바와 같이, 기본 운동 방향의 역전을 갖거나 갖지 않으면서 부분 부분적으로 통과되는 조정가능한 운동 경로의 유형에 대한 다양한 변형예들이 존재한다.

특히, 갭에서 멀어지는 디버링 시의 소정의 전단 운동과 관련하여, 현재 디버링되고 있고 반경방향 송입의 경우에 변화할 수 있는 영역에서의 워크피스의 원주 속도가 툴측의 디버링 에지의 원주 속도와 대략 동일한 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 이런 목적으로, 회전 속도(n₂ 및 n₀)는 특히 반경방향 이송 운동 중에 맞춤될 수 있다. 생성된 치형부의 갭 기하형상이 대칭형인 경우, 툴의 현재 작동하는 디버링 에지들의 대략적인 반경방향 상대 운동 성분들이 유효하다. 갭 기하형상이 비대칭형인 경우에는, 동일한 목적을 성취하기 위해, 회전 속도들이 대응적으로 맞춤될 수 있을 것이다.

상술한 치형부 내로 접혀져 들어가는 버의 회피도 독립적으로, 즉 치형부의 생성 유형, 디버링 시의 동일한 축들의 이용가능성 및/또는 치형부를 생성하는 툴에의 연동에 독립적으로 그리고 특히 제2 기계가공 작업을 위한 툴의 형상에 독립적으로 성취하는 것이 가능한 것으로서 본 발명의 교시의 또 다른 양태에 의해 개시된다.

보호할 가치가 있는 독자적인 방법으로서, 본 발명은 또한 워크피스 치형부의 단부면을 기계가공하기 위한 방법으로서, 워크피스 치형부가 워크피스 축을 중심으로 회전하고, 툴 축을 중심으로 회전하는 디버링 툴이 기계가공될 단부면과 대향하는 작업 영역으로 기계가공 결합하게 되어, 기계가공될 단부면 상의 재료 돌기들이 전단 운동으로 전단되고, 기계가공 작업에서 기계가공되는 각각의 워크피스 플랭크 측면의 워크피스 영역의 전단 지점들의 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 70%, 특히 적어도 90%에 대해, 워크피스 축에 수직한 평면 내로 투영되어 그 평면 내에서 길이 1로 표준화되는 전단 지점에서의 전단 운동의 방향 벡터와, 워크피스 축에 수직한 평면 내에 투영되어 그 평면 내에서 길이 1로 표준화되고 워크피스 플랭크 상의 전단 지점에 위치되어 톱니 갭을 지향하는 법선 벡터에 의한 내적은 0.5 이하, 바람직하게는 0.3 이하, 보다 바람직하게는 0.1 이하, 특히 0 이하인 방법에 관한 것이다. 이 독립적인 방법의 실시예의 기계가공 작업은 전술한 설명에 대해 바람직하게 톱니 에지의 형상에 어떠한 영향도 미치는 일없이 버를 제거하는 데 이용되는 제2 기계가공 작업에 대응된다. 특히 이 방법의 실시예에 있어서, 이를 위해, 현재 디버링되고 있는 영역에서의 워크피스와 툴의 각각의 원주 속도를, 특히 실질적으로 동일한 원주 속도의 형태로, 서로 협조(coordination)시키는 것이 바람직하다. 이를 위해, 디버링 툴은 톱니형 툴일 수 있지만, 예를 들어 디버링 디스크 또는 하나 이상의 회전 디버링 블레이드일 수도 있다.

특히 바람직한 방법의 실시예에 있어서, (제1 작업 영역을 위치결정시키기 위한) 운동 축들은 워크피스 축과 평행한 방향 성분을 갖는 제1 선형 운동 축, 제1 선형 운동 축에 수직한 방향 성분을 갖는 제2 선형 운동 축, 및 특히 제1 선형 운동 축과 제2 선형 운동 축에 의해 한정되는 평면에 수직한 방향 성분을 갖는 제3 선형 운동 축을 포함한다.

특히 일 방편의 실시예에 있어서, 제1 선형 운동 축은 워크피스 축과 평행하게 연장될 수 있고, 제2 선형 운동 축은 그것에 대해 수직으로 연장될 수 있다. 제1 및 제2 선형 운동 축들은 제2 작업 영역이 워크피스에 대해 위치결정될 수 있게 해주는 운동 축들에 속하는 것이 바람직하다.

더 바람직한 방법의 실시예에 있어서, (제1 작업 영역이 위치결정될 수 있게 해주는) 운동 축들은 워크피스 축과 절삭 휠 축 간의 축 교차각을 설정하기 위한 회전 축을 가진다. 특히 이 경우, 축 교차각은 제1 및 제2 기계가공 작업에 대해 동일하게 유지될 수 있으며, 그 결과 회전 기계 축이 작동해제된다. 이 회전 축은 스카이빙 공정에 의해 워크피스 상에 치형부가 생성될 때 필요하다. 하지만, 워크피스 상의 치형부의 생성도 예를 들어 기어 성형에 의해 생성될 수 있으며; 이 경우 회전 축은 필요하지 않을 것이다. 제2 작업 영역에 이용가능한 동일한 운동 축들에 대해, 제1 작업 영역의 위치결정을 위해 이용가능한 경우의 회전 축 및 제3 선형 운동 축이 제2 작업 영역을 위해 이용가능한 동일한 축들에 속할 필요는 없지만, 특히 제1 및 제2 작업 영역들이 이동 및/또는 회전에 대해 연동되는 경우에는 바람직할 수 있다.

또한, 특히 바람직한 방법의 실시예에 있어서, 제2 기계가공 작업에서, 워크피스 치형부의 운동이 끝나는 곳인 측면의 단부면에 대향하는 툴측 단부면의 배향은 특히 제2 기계가공 작업에서의 기계 축 설정에 맞춤된 툴 성형에 의해 그리고/또는 제2 기계가공 작업에서의 툴의 형상에 맞춤되는 기계 축들의 설정에 의해 워크피스 단부면의 배향에 맞춤되는 것이 제공된다. "및"과 "그리고"의 변형 형태인 "및/또는"과 "그리고/또는"의 조합은 이 경우, 툴과 워크피스 간의 바람직하지 않은 충돌을 회피하기 위해 그리고 특히 톱니 플랭크 내부로의 기계가공을 회피하기 위해 서로 대향하는 면들의 배향이 그에 대응하게 맞춤되도록, 즉 상기 면들이 특히 서로 평행하게 배향되도록, 제2 기계가공 작업에서 툴 성형과 축 설정이 서로 협조(coordination)되는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

일 방편의 실시예에 있어서, 또한 제2 기계가공 작업에서의 접촉이 센서를 사용하여 검출되는 것이 제공될 수 있다. 이는 예를 들어 노이즈 방출을 감지하는 음향 센서에 의해, 또는 송입 축들이나 회전 축들에서 발생하는 전력 소비를 감지하는 것에 의해, 또는 머신의 진동 거동을 분석하는 것에 의해 이루어질 수 있을 것이다. 예를 들어, 제2 작업 영역이 기계가공될 치형부 단부면에 축방향으로 근접 이동될 때, 추가적인 축방향 이송 운동이 시기 적절하게 중지될 수 있다.

상술한 양태들 중의 하나 이상에 따른 방법을 실행하기 위한 적절한 툴과 관련하여, 본 발명은 또한 전술한 양태들 중의 어느 하나에 따른 방법의 제2 기계가공 작업을 실행하기 위한 툴 장치로서, 바람직하게는 치형부에 의해 형성되는 제2 작업 영역을 포함하고, 특히 제1 작업 영역을 갖는 절삭 휠을 포함하는 툴 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 툴 장치의 장점들은 상술한 방법의 실시예들의 장점들로부터 발생한다. 이와 관련하여, 제2 작업 영역이 절삭 휠 치형부에 의해 상기 절삭 휠 치형부의 제2 단부면 상에 형성되는 것이 제공될 수 있다. 이 경우, 툴 장치는 개별 툴(2개의 상이한 작업 영역을 포함)로서 형성될 수 있다.

선택적으로(또는 추가적으로), 제2(제 3) 작업 영역이 제1 작업 영역을 포함하는 절삭 휠로부터 일정 축방향 거리에 위치하는 제2 툴, 특히 톱니형 절삭 휠 상에 형성되는 것이 제공될 수 있다.

기계 기술을 사용할 때, 예를 들어 유지 요소, 툴, 워크피스, 클램핑 수단 및 기계 요소로 이루어진 전체 장치의 기하학적 구성이 머신의 워크피스와 툴 또는 다른 요소 간의 바람직하지 않은 충돌이 제1 또는 제2 기계가공 작업에서 발생하지 않는 것을 보장하기 위해 검토되어야 한다는 것을 이해할 것이다. 하지만, 이는 유지 요소 상에서의 툴들의 위치결정, 상기 툴들의 직경 및 제1 및 제2 작업 영역의 유지되어야할 거리를 적절하게 선택함으로써 간단한 수단에 의해 실행되어야 한다.

상술한 치형부를 단절시키는 그루브 상에서의 디버링에 대한 적합성과 관련하여, 본 발명은 또한 특히 독립적으로 보호할 가치가 있는 것으로서, 특히 스카이빙 공정으로 치형부가 워크피스 상에 생성될 수 있게 해주는 절삭 에지들을 치형부의 제1 단부면 상에 갖는 절삭 휠; 및 절삭 휠에 강체적으로 또한 동일한 회전 축을 중심으로 회전할 수 있도록 연동되고, 특히 치형부의 형태이고, 워크피스 치형부의 축방향 측면 영역의 재료 돌기를 제거하기 위해(간단히 디버링하기 위해) 축방향 치수가 절삭 휠의 축방향 치수보다 적어도 20%, 바람직하게는 적어도 40%, 특히 적어도 60% 만큼 더 작은 디버링 툴을 포함하는 툴 장치에 관한 것이다.

하나의 바람직한 실시예에 있어서, 제2 작업 영역이 연삭가공되는 것이 제공될 수 있다. 또한, 제2 작업 영역은 코팅될 수 있고, 특히 코팅 전에 연삭가공될 수 있다. 이러한 조치들은 디버링 툴의 마모 감소에 긍정적인 효과를 가질 수 있다.

마지막으로, 기계 기술과 관련하여, 본 발명은 또한 워크피스를 수용하기 위한 적어도 하나의 워크피스 스핀들, 툴을 수용하기 위한 적어도 하나의 툴 스핀들 및 제어 유닛을 포함하는 머신 툴, 특히 스카이빙 머신으로서, 제어 유닛은 적어도 하나의 워크피스 스핀들 중의 적어도 하나에 수용되는 워크피스에 대해, 적어도 하나의 툴 스핀들 중의 적어도 하나에 수용되는 적어도 하나의 툴을 사용하여, 상술한 방법의 양태들 중의 어느 하나에 따른 방법을 실행하기 위해 머신 툴을 제어하는 제어 프로그램을 구비하는 것을 특징으로 하는 머신 툴에 관한 것이다. 머신은 또한 기어 성형 머신의 형태일 수 있다.

하나의 바람직한 실시예에 있어서, 머신 툴은 간단한 구성을 가진 머신을 사용하여 툴 교체의 의해 방법이 선택적으로 실행될 수 있도록, 정확하게 하나의 툴 스핀들과 정확하게 하나의 워크피스 스핀들을 포함할 수 있다. 머신 툴에 있어서, 워크피스 스핀들에 클램핑된 워크피스 상에서의 기계가공 작업들을 위해, 하나의 툴 스핀들이 제1 작업 영역을 포함하는 툴을 위해 제공될 수 있고, 제 2 툴 스핀들이 제2 작업 영역을 포함하는 (디버링) 툴을 위해 제공될 수 있다. 또한, 예를 들어 매달린 워크피스 스핀들이 스탠드 위에서 선형적으로 이동하고 툴 스핀들들이 바닥에 배치되어 있게 되는 픽업 머신(pick-up machine)에서 구현될 수 있는 회전 운동에 의해 또는 또한 선형 운동에 의해 특히 워크피스의 클램핑을 변경하는 일없이 클램핑된 워크피스를 제1 기계가공 작업의 위치로부터 제2 기계가공 작업의 위치로 반송하는 위치결정 수단을 사용하여 워크피스를 재위치결정시키는 것이 필요할 정도로 제1 기계가공 작업의 위치와 제2 기계가공 작업의 위치가 상이한 머신 툴 변형예들도 고려할 수 있다. 이러한 유형의 머신 툴은 그에 따라 제1 기계가공 작업의 하나의 위치에서의 하나의 워크피스와 제2 기계가공 작업의 또 다른 위치에서의 또 다른 워크피스를 동시에 기계가공하도록 구성된다. 하나의 특히 바람직한 실시예에 있어서, 이러한 위치결정에 의해, 특히 직경방향으로 대향된 제2 클램핑이 제1 기계가공 작업을 위한 위치에서 성취된다. 이러한 머신은 예를 들어 클램핑들의 위치결정 운동을 따라 이동되거나 위치결정 운동 전에 분리되고 위치결정 운동 이후에 결합되는 적어도 2개의 워크피스 스핀들을 포함한다. 하지만, 위치의 변경은 고정형 스핀들 및 클램핑인 경우에는 장착/탈착 시스템(loading and unloading system)에 의해 이루어질 수도 있다.

특히 제1/제2 기계가공 작업의 위치에서의 툴의 기계 축들로서, 상술한 제1, 제2 및 제3 선형 운동 축들 및 회전 축들이 각각의 스핀들 자체의 회전축들에 추가적으로 사용될 수 있다. 통상적인 대로, 예를 들어 서보 드라이브(servo drive), 특히 다이렉트 드라이브(direct drive) 형태의 개별 드라이브를 갖는 상기 운동 축들은 제어 유닛을 사용하여 CNC 제어 방식으로 작동될 수 있다.

본 발명의 다른 특징, 세부 사항 및 장점들은 여기에 간단히 설명되는 첨부 도면을 참조하는 이하의 설명에서 찾을 수 있다.
도 1a, 1b 및 2a, 2b는 제2 기계가공 작업을 위한 위치결정 성능의 축방향 단면도들이다.
도 3a 내지 3c는 제2 작업 영역에 대한 툴 형상의 축방향 단면도들이다.
도 4는 도 3b에 따른 툴의 제2 기계가공 작업의 축방향 단면도이다.
도 5는 도 4와 상이한 워크피스 기하형상에 대한 이 유형의 기계가공 작업을 도시한 도면이다.
도 6은 도 3c의 툴에 대한 제2 기계가공 작업을 도시한 도면이다.
도 7a 내지 7c는 여러 디버링 기계가공 작업들에 있어서의, 탠덤 툴과 비교적 복잡한 치형부 형상을 갖는 워크피스 간의 여러 상대 위치들을 도시한 도면들이다.
도 8a 내지 8c는 하나의 톱니의 구름 위치들의 포락선 및 그것의 발생을 보여주기 위한 예시적인 투영도들을 도시하고 있다.
도 9a 내지 9c는 포락선을 이용하여 툴과 워크피스를 서로 위치결정시키기 위한 한 가지 가능성을 도 8과 동일한 형태로 도시하고 있다.
도 10a 내지 10c는 워크피스 치형부에 대한 궤적을 따른 포락선의 이동을 도시하고 있다.
도 11은 운동 축들이 표시되어 있는 스카이빙 머신을 도시하고 있다.
도 12는 도 11의 머신 구성에 대한 대안적인 머신 구성의 개략도이다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 방법의 하나의 실시예를 도시하고 있다. 도 1a에 따르면, 내측 치형부(2)를 포함하는 내측 톱니형 기어휠 형태의 워크피스(20)가 제공된다. 치형부(2)의 생성 중에, 워크피스(20)는 회전 축(C1)을 갖는 워크피스 스핀들 상에 통상적인 방식으로 클램핑되며, 상기 워크피스는 이 실시예에서 수직으로 연장되는 워크피스 축(Z2)을 갖는다. 클램핑에 대한 세부 사항은 명료함을 위해 도시되지 않았으며, 워크피스(20)는 단지 워크피스 클램핑의 지지대(30) 상에 있는 것으로만 보여진다.

내측 치형부(2)는 스카이빙 휠 축(Z0)에 대하여 클램핑으로부터 멀리 떨어져 있는 외주면 상의 치형부(4)를 포함하는 스카이빙 휠(skiving wheel)(10)을 사용하여 생성된다. 워크피스(20)를 사용하여 치형부(2)를 생성하는 (제1) 기계가공 작업에서는, 스카이빙 휠(10)은 워크피스 축(Z2)을 중심으로 한 워크피스(20)의 회전에 대한 구름 결합으로 툴 스핀들(도시되지 않음)의 회전 축(B1)과 일치하는 휠 축(Z0)을 중심으로 회전한다.

도 1a의 도면의 관찰 방향은 툴(10)과 워크피스(20)가 서로로부터의 소정의 중심 거리를 설정하도록 서로에 대해 상대적으로 이동될 수 있는 반경방향 축(X1)의 방향이다. 도 1은 스카이빙에 일반적인 축 교차각(axis-crossing angle)(ξ)을 도시하고 있다. 축 교차각(ξ)은 반경방향 축(X1)과 평행 또는 동축인 하나의 축을 중심으로 하는 회전 형태로 구현될 수 있는 회전 축(A1)에 의해 설정될 수 있다(도 11 참조). 이것은 예시로서 도시되어 있다. 스카이빙(파워 스카이빙)은 또한 횡방향 오프셋(lateral offset)을 가지고서 그리고/또는 원통형 툴을 사용하여 실행될 수 있다.

클램핑으로부터 떨어진 스카이빙 휠 치형부(4)의 단부면에서, 스카이빙 휠 치형부(4)의 톱니 에지(6)는 치형부(2)의 스카이빙 시에 절삭 효과를 갖는 작업 영역을 형성한다. 치형부(2)의 생성 시에, 스카이빙 휠(10)은, 대응하는 반경방향 송입에 의해, 운동이 끝나는 곳인 치형부(2)의 측면을 향해, 워크피스 축(Z2)을 따른, 도 1에 도시된 경우 워크피스 축(Z2)을 따라 상부에서 하부로의, 1번 이상의 패스(pass)로 이동된다. 운동이 끝나는 곳인 치형부(2)의 축방향 단부면이 도 1b에 참조 번호 3으로 나타내져 있다.

스카이빙 휠(10)은 제2 기계가공 작업에서, 운동이 끝나는 곳인 치형부(2)의 측면(3)으로부터 돌출한 버를 전단(shearing-off)하기 위해, 치형부(2)의 측면(3) 상에서 기계가공이 실행되는 방식으로 디자인된다. 이 목적을 위해, 설명되고 있는 이 실시예에 도시된 바와 같이, 회전 운동 축(A1)을 조정함으로써, 스카이빙 휠(10)은 치형부(2)의 생성 시의 하측 패스 위치에 해당하는 도 1a에 도시된 위치로부터 축 교차각(ξ = 0°)을 갖는 도 1b에 도시된 위치로 운동될 수 있다. 그 결과, 스카이빙 휠 클램핑의 측부의 다른 쪽 단부면(8) 상의 치형부(4) 형태의 스카이빙 휠(10)의 제2 작업 영역이 워크피스 축(Z2)에 수직으로, 즉 평평하게 형성되고, 운동이 끝나는 곳인 치형부(2)의 측면(3)에 평행하게 배향된다. 이런 방식으로, 치형부(2)의 톱니 에지와의 추가적인 충돌없이, 버만 전단되는 것이 보장된다.

도 1에 도시된 워크피스(20)에 대한 스카이빙 휠(10)의 위치는 다시 지면의 평면이 축(Z2)과 반경방향 송입 축(X1)에 의해 주어지는 도 2a의 단면도로 재현된다. 도 2a의 도면에서, 스카이빙 휠(10)은, 도 2a의 좌측의 영역에서 서로 대향하는 워크피스의 치형부(2)와 스카이빙 휠 치형부(4)의 단부면(3, 8) 사이에 여전히 일정 거리가 존재할 때, 단부면(8)에서의 치형부(4)의 이끝원이 중첩식으로 워크피스의 생성된 치형부(2)의 이뿌리원을 넘어서는 식으로, 반경방향(X1) 송입 운동을 통해 워크피스(20)에 대해 이미 위치결정되어 있다. 스카이빙 휠(10)이 이제 도 2a에 도시된 상대 위치로부터 워크피스(20)를 향하여 워크피스 축(Z2)과 평행하게 이동되면, 도 2b에 도시된 상대 위치에 도달하게 되고, 이 상대 위치에서 스카이빙 휠 치형부(4)의 후방 단부면(8)(제2 작업 영역)과 워크피스 치형부(2)의 단부면(3)이 결국 기계가공 결합(제2 기계가공 작업)하게 되고, 이 기계가공 결합으로 치형부(2)의 하측 단부면(3)에서 버가 전단된다. 결과적으로, 이 실시예의 변형된 방법에서, 하측 단부면(3)의 디버링은 스카이빙 휠 치형부(4)의 전방 단부면 상의 절삭 톱니 에지(6)(제1 작업 영역)를 사용하여 치형부(2)도 생성하는(제1 기계가공 작업) 동일한 툴을 사용하여 실행된다.

디버링 기계가공을 위해 스카이빙 휠(10)을 도 2b에 도시된 위치에 위치결정시키는 것은 Z2 축 평행 운동에 대해 이미 가용한 제어 정보에 의해 가능하다. 선택적으로, 디버링 작업은 예를 들어 음향 센서에 의하거나, 스핀들 축(B1 또는 C1) 또는 추력축(thrust axis)에 의해 검출될 수 있는 디버링의 제거율에 의하거나, 머신의 진동 거동의 분석에 의하는 센서들을 이용하여 검출될 수도 있을 것이다.

디버링 공정에 대한 추가적인 관점을 보다 상세하게 설명하기 전에, 추가적인 스카이빙 휠 디자인들이 도 3a 내지 3c를 참조하여 설명될 것이다.

그에 따라, 도 3a는 치형부(4)의 후방 단부면(8)이 평평하게, 즉 스카이빙 휠 축(Z0)에 수직하도록 형성되어 있는, 이미 도 1 및 2에 도시된 스카이빙 휠(10)의 축방향 단면도이다. 이 디자인은 예를 들어 도 2b에 도시된 기계가공 작업에서와 같이 머신 툴의 축들에 대해 발생하는 축 교차각이 ξ = 0°인 경우의 디버링 공정에 특히 적합하며, 여기서 이 방법은 이용가능한 반경방향 운동 축(X1)에 대해 스카이빙 휠 축(Z0)이 워크피스 축(Z2)과 정렬될 때(λ = 0° 위치) 실행되지만, 반경방향 운동 축(X1)에 대한 2개의 회전 축의 연결 방향에 관한 또 다른 각위치(λ)에서도 실행된다. 이러한 위치는 반경방향 운동 축(X1)에 대해 수직으로 연장될 수 있고, 축 교차각이 ξ = 0°로 설정된 경우, 바람직하게 스카이빙 휠(10)이 워크피스 축과 평행하게 이동될 수 있게 하고 특히 워크피스 축(Z2)과 평행하게 연장되는 선형 운동 축(Z1)에 대해 수직으로 연장될 수 있는 접선방향 운동 축(Y1)을 통해 생성될 수도 있다(도 11 참조).

도 3b는 후방 단부면(8')이 스카이빙 휠 축(Z0)에 대해 90°와 다른 일정 각도로 형성되어 있는 예컨대 연삭가공되어 있는, 또 다른 스카이빙 휠(10')의 축방향 단면도이다. 이 방식으로 디자인된 스카이빙 휠은 생성되는 치형부의 운동이 끝나는 단부면(3')이 마찬가지로 워크피스 축(Z2)에 수직한 평면에 대해 경사져 있을 때 유리하게 사용될 수 있으며, 여기서 스카이빙 휠측의 단부면(8')의 경사는 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이 디버링이 ξ = 0°위치에서 실행되어질 때 워크피스 측의 단부면(3')의 경사에 맞춤된다.

다음으로, 디버링 시에 축 교차각(ξ)의 적절한 설정에 의해 충돌을 회피하도록 결합면(8' 및 3)의 배향을 실행함으로써, 평평한 워크피스 치형부 측면(3)을 디버링하는 데 도 3b에 도시된 스카이빙 휠(10')을 사용하는 것도 가능하다. 이것이 도 5에 도시되어 있으며, 도 5는 관찰 방향의 관점에서 도 5에 대응되며, 각위치 λ = 90°에서의 스카이빙 휠(10')을 도시하고 있다. 이 방법 변형예에서는, 워크피스(20) 아래의 더 큰 공간 필요성이 고려되어어야 하며, 이는 대응적으로 아래쪽에 배치되는 지지대(30')의 베이스에 의해 생성될 수 있다. 이 경우, 스카이빙과 디버링 간에 축 교차각(ξ)을 변경할 필요가 없는 것이 유리하다.

제2 작업 영역의, 이 경우에는 스카이빙 휠의 후방 단부면(8)의 디자인은 제2 기계가공 작업(이 경우 디버링) 시에 서로 대향하는 워크피스와 툴의 면(3, 8) 사이의 적절한 충돌없는 위치 관계를 발생시키도록 이용될 수 있음을 알 수 있다. 또한, 도 4 및 5의 대비로부터, 축 설정도 상기 면(3, 8)의 충돌없는 상호 위치결정을 성취하는데 이용될 수 있음을 알 수 있다. 도시되지는 않았지만, 예를 들어 경사진 또는 평평한 면(3)이 부분적으로는 스카이빙 휠 치형부(4)의 후방 단부면(8)의 경사를 통해 그리고 부분적으로는 축 교차각을 설정함으로써 성취될 수 있도록 이들 변형예를 조합하는 것도 가능하다. 기어 성형을 위해서는, 도 4에 도시된 변형예가 바람직할 것이다.

도 3c는 도 6에 도시되어 있는, 워크피스 치형부(2)의 운동이 끝나는 곳인 단부면(3")의 결합 상태와 관련하여, 후방 단부면(8")이 부분 부분으로 맞춤되는 또 다른 변형예를 도시하고 있으며, 도 3c에 도시된 이 실시예에서는, 제2 부분(8"k)의 경사를 하측 단부면(3")의 내측 부분의 경사에 맞춤시킴으로써 충돌없는 방식으로 도 6에 도시된 제2 기계가공 작업을 실행하도록, 외측 부분(8"p)은 평평하게 형성되는 반면에, 외측 부분(8"p)에 인접한 제2 부분(8"k)은 원추형으로 형성되어 있다.

또한, 도 4, 5 및 6에서 알 수 있는 바와 같이, 디버링 기계가공 작업 시에 워크피스 치형부(2)와의 충돌을 회피하기 위해, 스카이빙 휠(10)의 장착 돌출부와 후방 단부면(8) 상의 치형부(4)의 이뿌리원 사이에 충분한 거리가 생성되어야 한다.

도 3a 내지 3c에 도시된 스카이빙 휠(10, 10', 10")은 원추형으로 형성되어 있지만, 원통형 스카이빙 휠도 사용될 수 있을 것이다. 스카이빙 휠 치형부(4) 중의 치형부(2)의 생성을 위한 작업 영역을 형성하는 측의 절삭 톱니 에지(6)를 포함하는 치형부는 헬리컬 치형의 스카이빙 휠인 경우 통상적인 대로 단계 연삭가공으로 형성될 수도 있다. 본 발명은 이와 관련하여 제한되지 않는다.

도 3의 예에 있어서의 제2 작업 영역 즉 스카이빙 휠 치형부(4)의 후방 단부면(8, 8', 8")은 유리한 디버링 결과를 위해 연삭가공될 수 있고, 더 나아가 제2 작업 영역의 내구성을 증가시키기 위해 보호층을 구비할 수 있다. 후방 단부면(8) 상에 형성되는 톱니 에지는 또한 그것의 마모를 감소시키기 위해 라운딩 가공될 수 있다.

원추형 또는 원통형, 직선 톱니형 또는 헬리컬 톱니형의 어느 스카이빙 휠이 사용되는지에 상관없이, 통상적인 스카이빙 휠의 경우에 스카이빙 휠의 후방을 향한 외경에 형성되는 챔퍼(chamfer)는 존재하지 않고, 그 대신 외경은 스카이빙 휠 축을 따른 연장 방향에서 보았을 때 직선을 따라 연장되는 것이 바람직하며, 이는 그와 같은 챔퍼가 의도한 디버링 과정을 더 어렵게 만들 것이기 때문이다.

도 7a, 7b 및 7c의 축방향 단면도에 도시된 또 다른 실시예에 있어서, 툴은 탠덤 툴(tandem tool)의 형태이고, 첫째로 예를 들어 도 3a 내지 3c에 도시된 스카이빙 휠들의 형태를 취할 수 있는 스카이빙 휠(10)(도 7a 내지 7c의 실시예에서는, 예컨대 도 3a의 변형예가 사용되고 있다) 및 둘째로 상기 스카이빙 휠(10)로부터 일정 거리에 위치하고 있는 또 다른 디버링 툴(11)을 포함하고 있으며, 이 탠덤 툴(10, 11)은 공동 회전에 대해 강체적으로 연동되는 툴 장치(tool arrangement)를 나타낸다. 따라서, 예를 들어, 스카이빙 휠 자체(도시되지 않음)보다 툴 클램핑에 더 가까이 배치되는 제2 치형부 즉 제1 작업 영역을 지지하는 스카이빙 휠 치형부(4)와 독립적인 치형부가 디버링 툴(11) 상에 제공될 수 있을 것이다. 그에 따라서, 독립적인 치형부 디자인이 가능하므로, 2개의 작업 영역이 각각의 기계가공 작업에 대해 서로 독립적으로 최적화될 수 있다. 예를 들어, 후방 디버링 영역은 적절한 디버링 기하형상을 생성하기 위해 외주부에 원추형으로 연삭가공되고 그리고/또는 단부면 상에 오목하게 적층될 수 있다. 툴 클램핑에 더 가까운 이 형태의 제2 작업 영역이 톱니형이 아니라 예를 들어 톱니가 없는 디버링 디스크를 형성하는 것도 고려할 수 있다.

다음으로, 제2 작업 영역이 전방 측면 상에 제1 작업 영역을 지지하는 스카이빙 휠 치형부(4)의 후방 측면(8) 상에 배치될 수 있고, 탠덤 툴(툴 장치)의 제2 툴이 제1 작업 영역으로부터 일정 축방향 거리에 위치하면서도 클램핑으로부터 멀리 떨어진 측면 상에 제공되는 도 7a 내지 7c에 도시된 상태도 고려될 수 있다. 상기 제2 툴은 예를 들어 디스크의 형태일 수 있으며, 특히 치형부를 지지할 수도 있을 것이다. 따라서, 예를 들어 도 7a에 도시된 디버링 툴(11)은 툴 축(Z0)에 대해 스카이빙 휠 치형부(4)보다 상당히 작은 치수를 갖는 치형부(14)를 구비한다. 이는 또한 워크피스(20')의 치형부(2)가 그루브(22)에 의해 단절되도록 생성되어 있는 치형부(2B)의 외향 측면(3B) 상에서의 디버링을 가능하게 해준다(도 7b 참조). 워크피스(20')의 치형부(2)가 상측 치형부(2A)로부터 하측 치형부(2B)로 천이(transition)하는 곳인 외향 축방향 단부면(3A)도 기계가공될 수 있다. 이들 (추가적인) 버에 대한 제2 작업 영역은 치형부(14)의 도 7a에서 상부에 위치한 단부면(18)이다. 이는 도 7c에 도시되어 있다.

도 8a 내지 8c는 디버링을 가능하게 해주는 제2 기계가공 작업을 위한 중첩 영역의 형성의 개략도이다. 그에 따라, 도 8a는 이 경우 내측 치형부인 워크피스 치형부(2)의 갭(gap)(22)의 관점에서 본 디버링 치형부의 하나의 톱니(5)의 구름 운동을 나타낸다. 디버링 툴과 워크피스의 회전 방향은 반시계 방향이다. 워크피스 축에 대해 수직한 평면 상에 투영한 이 도면은 구름 운동 동안 톱니(5)의 스냅숏(snapshot)(5', 5" 등)이 갭(22)에 대한 모든 구름 위치(5', 5" 등)의 외곽선에 의해 드러나는 포락선(55)을 형성하는 것을 설명한다(도 8b). 도 8c에는 상기 포락선(55)만이, 즉 톱니(5)의 개별적인 구름 위치(5', 5" 등)의 예시 없이 도시되어 있다.

치형부(2)의 갭(22)에 대한 포락선(55)의 상대 위치결정에 의해, 포락선(55)과 톱니 프로파일의 중첩 영역이 변경될 수 있어, 치형부의 단부면 상의 각각의 영역에서의 디버링을 가능하게 해준다. 상대 위치결정을 변경함으로써, 중첩 영역이 예를 들어 연속적으로 이동될 수 있으며, 이에 의해 단부면과 톱니 갭(22)이 완전히 디버링될 수 있다.

다음에, 제2 기계가공 작업 및 포락선(55)의 각각의 중첩 영역의 발생이 생성될 수 있게 해주는 몇 가지 변형예가 논의될 것이다. 설명을 간단히 하기 위해, 더 이상 디버링 톱니(5)의 개별적인 구름 위치(5', 5" 등)에 의존하여 설명하지 않고, 그 대신 톱니(5)의 구름 운동에 의해 형성된 포락선(55)에 의존하여 설명한다.

그에 따라서, 예를 들어 도 9a는 도 8a 내지 8c와 동일한 도면에 치형부(2)의 갭(22)에 대한 디버링 툴의 반경방향 송입에 의한 포락선(55)의 위치결정을 도시하고 있으며, 여기서는 디버링 툴 단부면은 디버링될 치형부 단부면(3)으로부터 일정 거리 위치에서 디버링될 치형부 단부면(3)과 대향하고 있다. 도 8c에 대응하는 중간 위치로부터(툴의 이끝원은 워크피스의 이뿌리원과 중첩되고, 툴의 이뿌리원은 워크피스의 이끝원과 중첩하지 않음), 포락선(55)은 그 후에 중첩 영역이 톱니 갭(22)의 우측 플랭크(22R)와 뿌리 영역의 일부를 포함하게 되는 도 9b에 도시된 위치 관계가 생성되도록 톱니 갭(22)에 대해 이동된다. 이를 위해 필요한 위치결정 운동은 예를 들어 접선방향 선형 운동 축(Y) 등과 같은 선형 운동 축들에 의해, 또는 추가적인 회전(ΔB1 또는 ΔC1) 또는 이러한 유형의 운동들의 조합을 적용하는 등에 의한 툴과 워크피스의 서로에 대한 회전에 의해 성취될 수 있다.

툴과 워크피스의 구름 운동의 지속된 회전 운동 결합의 결과로서, 도 9b에 도시된 상대 위치에서, 디버링 툴 단부면(8)과 디버링될 워크피스 단부면(3)이 서로 축방향 근접 이동되므로, 디버링 툴 단부면(8)이 디버링될 워크피스 단부면(3)과 결합하자마자, 디버링될 치형부(2)의 단부면(3)은 우측 플랭크(flank)의 모든 톱니 에지 상에서 디버링되며, 이 결합으로 버는 전단된다. 이들 도면은 설명을 목적으로 다소 단순화되어 있다. 따라서, 중심 거리가 피치원 직경의 변화로 인해 변할 때의 당업자에게 알려진 포락선의 변화는 더 상세히 설명하지 않는다.

이어서, 동일한 방식으로, 도 9c에 도시된 바와 같이, 도 9b와 관련하여 시사된 운동 축들에 의해, 중첩 영역이 우측으로 이동되지 않고 그 대신 도 8c에 대해 좌측으로 이동되므로, 좌측 플랭크(22L)(및 좌측 플랭크 뿌리 영역) 상에서 치형부 단부면(3)의 디버링이 실행될 수 있을 것이다. 이런 식으로, 툴 톱니(5)의 구름 운동 위치(5', 5" 등)의 포락선(55)과 디버링될 치형부(2)의 단부면(3)의 각각의 플랭크(22R, 22L) 및 골면의 각각의 경우의 충분한 중첩이 성취되어, 재료 돌기 형태로 표면 상에 존재하는 버가 완전히 전단된다. 필요한 경우, 툴은 일정량의 시간 동안 각각의 디버링 위치에 머물러 있는다. 우측 플랭크로부터 좌측 플랭크로의 순서는 당연히 역전될 수 있으며, 정확한 이동 방식은 수정될 수 있다. 치형부(2)와 툴의 회전 방향도 각각 역전될 수 있다.

이 경우의 디버링을 위한 전단 운동은 바람직하게는 도 8 및 9의 지면 내에 배치되고 워크피스 치형부의 톱니 플랭크에 수직한 전단 운동의 운동 성분이 치형부(2)의 갭에서 멀어지는 방향으로 안내되도록 설정된다. 즉, 전단은 갭으로부터 치형부 재료를 향해 실행된다. 이를 위해, 도 9c에 도시된 상대 위치가 점유되기 전에, 각각의 경우에 툴과 워크피스의 회전 방향을 역전시키는 것이 제공될 수 있다.

다른쪽 플랭크 측면을 위한 또 다른 반경방향 송입 대신에, 좌측 및 우측 플랭크(22L, 22R)의 디버링 사이에, 도 9b 및 9c에 도시된 상대 위치들 간의 직접적인 천이가 이루어질 수도 있으며, 이러한 디버링 위치의 변경 동안, 결합되는 단부면(3, 8)은 바람직하게는 축방향으로 리프팅(lifting)되어 서로 떨어진다. 이미 도 9a 내지 9c에 도시된 변화와 관련한 경우로서, "반경방향 송입(raidal infeed)" 또는 "축방향 근접 이동(moving axially closer)"의 운동들은 반드시 축 평행식으로 실행되어야만 하는 것은 아니고, 그보다는 단순히 그러한 방향의 운동 방향 성분을 필요로 한다는 것임을 이해할 것이다. 특히, 기계가공될 경사진 단부면(3)의 경우, 수직축(Z1)이 편입될 수 있다. 워크피스와 툴의 회전 방향이 변하지 않는다면, 디버링 치형부(4)와 디버링되는 치형부(2)는 반시계 방향으로 그리고 시계 방향으로 함께 회전할 수 있으며(내측 치형부가 디버링되는 경우), 외측 치형부가 디버링되는 경우에는, 툴과 워크피스의 회전 방향은 구름 결합을 성취하기 위해 상호 반대로 된다.

더 낮은 반경방향 송입에 의해, 중첩 영역도 디버링이 갭의 양측 모두에서 동시에 실행될 정도로 확대될 수 있다. 툴의 치형부도 전체 갭의 완전한 디버링이 반경방향 송입만으로 빨리 성취되도록 맞춤될 수 있다.

도 10a 내지 10c는 포락선(55)이 치형부(2)의 갭(22)에 대해 사전 설정된 경로를 따라 이동되는 변형예를 도시하고 있다. 이 실시예에서, 툴과 워크피스의 회전 방향은 반시계 방향이며, 축방향 송입(Z1)에 의해, 기계가공 작업에서 서로 대향하는 치형부 단부면(3, 8)은 일정한 축방향 기계가공 근접도까지 서로 근접 이동되고, 이용가능한 반경방향, 접선방향 및/또는 회전 운동 축들에 의해, 포락선(55)이 치형부(2)의 갭(22)의 우측 플랭크(22R)의 이끝원에 근접한 도 10a에 도시된 위치로 이동된다. 그곳으로부터, 포락선은 도 10의 지면 내의 디버링될 단부면에 평행하게 우측 플랭크(22R)를 따라 이끝원으로부터 이뿌리원을 향해(도 10b), 골면을 거친 다음, 갭(22)의 골면으로부터 좌측 플랭크(22L)를 따라 다시 치형부(2)의 이끝원을 향해 "이동되며(shifted)"(툴과 워크피스의 상대 위치가 물론 변경된다), 이에 의해 디버링될 단부면(3)이 이 운동 경로를 따라, 모든 갭들에 대한 연속 공정으로 디버링된다.

도 10a 내지 10c로부터, 이러한 경로를 실행하기 위해서는, 반경방향(X) 및 접선방향(Y)의 모두의 운동 성분들이 요구된다는 것을 알 수 있다. 하지만, 접선방향 성분(Y) 대신에, 전술한 추가적인 회전(ΔB1, ΔC1)도 사용될 수 있으므로, 원리적으로, 이 디버링 변형예는 제3 선형 운동 축(Y)을 사용하지 않고 실행될 수도 있다. 필요한 경로가 워크피스 회전 축과 수직한 평면 내에 위치되지 않을 경우, Z1 운동 축이 사용가능하다(예를 들어 경사진 워크피스 하측 단부면(3)의 경우).

도 10a 내지 10c를 참조하여 설명된 변형예 대신에, 포락선(55)을 운동 경로를 따라 이동시킴으로써 실행되는 이러한 디버링 공정들의 경우에, 경로가 반대 방향으로 통과될 수도 있을 것이고, 또한 워크피스와 툴의 회전 방향이 각각 역전된 경우에도, 경로가 반대 방향으로 통과될 수 있을 것이며, 디버링 동안의 전단 운동들은 차례로 갭에서 가능한한 많이 멀어지는 방향으로 안내된다.

이런 맥락에서, 도 10a 내지 10c를 참조하여 설명된 변형예는 또한 제1 경로 부분(우측 플랭크(22R)를 따른)에서의 디버링과 제2 경로 부분(좌측 플랭크(22L)를 따른)에서의 디버링 사이에서, 워크피스와 툴의 각각의 회전 방향이 반시계 방향으로 전환되도록 변경될 수 있다. 하지만, 제1 가공 부분에서는 시계 방향으로 기계가공하고, 그런 다음 제2 가공 부분에서 반시계 방향으로 기계가공하는 것도 가능하다. 도 10a 내지 10c에 설명된 운동 경로는 또한 다른 방향으로 통과될 수 있다. 즉, 디버링은 회전 방향의 변경을 갖거나 갖지 않으면서 먼저 좌측 플랭크(22L)를 따라 그리고 다음에 우측 플랭크(22R)를 따라 실행될 수 있도 있을 것이다.

또한, 운동 경로를 부분 부분적으로 통과하는 것도 고려할 수 있다. 예를 들어, 이뿌리원에서 시작하여 이끝원을 향하여 우측 톱니 플랭크(22R)를 따라 그리고 또한 좌측 톱니 플랭크(22L)를 따라, 각각의 경우에 시계 방향 또는 반시계 방향으로 또는 회전 방향에 있어서의 중간개입으로 진행하는 것이 가능하다.

워크피스의 완전한 디버링이, 워크피스의 단부면 상에서, 특히 디버링되는 치형부의 갭에서 멀어지는 전단 운동에 의해, 톱니 에지 자체에 대해 재료를 제거하거나 변형을 야기하거나 임의의 다른 영향을 미치는 일 없이, 실행될 수 있도록, 디버링 기계가공 작업을 위해 톱니형 디버링 툴을 디버링될 치형부와의 구름 결합으로 위치결정시키는 다양한 가능성들이 존재한다는 것을 알 수 있다.

도 11은 본 발명에 따른 변형예들을 실행하기에 충분한 기계 축들을 갖는 또 다른 치성형 머신(toothing machine)을 도시하고 있다. 특히 스카이빙을 위해 구성된 이 치성형 머신(100)은 머신 베드(60) 상에 첫째로 회전 축(C1)을 갖는 워크피스 스핀들(테이블 스핀들)을 포함하고 있으며, 워크피스 스핀들 상에 통상의 클램핑 수단을 포함하는 외측 또는 내측 톱니형 워크피스가 클램핑될 수 있다. 툴측에는, 머신 베드(60) 상에서 반경방향(X1)으로 이동될 수 있는 반경방향 캐리지(62)가 제공되고, 반경방향 캐리지(62)는 타워식으로 구조되어, 워크피스 스핀들과 대향하는 측면 상에 수직방향 캐리지(64)를 지지하고, 수직방향 캐리지(64)는 운동 방향(Z1)을 가지고 워크피스 스핀들의 축과 평행하게 반경방향 캐리지(62)에 대해 이동될 수 있다. 다음으로, 수직방향 캐리지(64)는 접선방향 캐리지(66)를 지지하고, 접선방향 캐리지(66)는, 워크피스 축과 툴 축 간의 축 교차각(ξ)이 회전 운동(A1)에 의해 설정될 수 있도록, 반경방향 축(X1)과 평행한 축을 중심으로 회전하도록 장착된다. 도 11에 도시된 회전 위치(피벗 각도 = 0)에서, 접선방향 캐리지(66)의 운동 축(Y1)은 반경방향 운동 축(X1) 및 수직방향 운동 축(Z1)에 대해 수직이다. 접선방향 캐리지(66) 상에는, 회전 축(B1)을 한정하는, 예를 들어 스카이빙 툴 및/또는 디버링 툴과 같은 절삭 휠을 수용하기 위한 툴 스핀들을 포함하는 툴 헤드(68)가 배치되며, 디버링 툴은 탠덤 툴의 형태일 수도 있다.

도 12는 도 12에 도시된 회전 축(C1)을 중심으로 회전될 수 있는 워크피스(도시되지 않음)가 예컨대 도 11에 도시된 단일 스핀들 머신의 툴측 부분과 동일한 방식으로 구조될 수 있는 툴 블록(100A)의 툴에 의해 기계가공될 수 있는 머신 구성의 또 다른 개략도이다. 이 구성에서는, 툴 블록(100A)과 기능적으로 동일한 방식으로 구조될 수 있는 즉 도 12에 표시된 워크피스 회전 축(C1')의 위치에 대해 동일한 운동 축들을 가질 수 있는 제2 툴측 블록(100B)이 직경방향 대향적으로 제공된다. 회전 축(C1, C1')을 위한 클램핑들을 포함하고, 특히 대응하는 워크피스 스핀들 축들을 회전적으로 연동된 방식으로 포함하는 회전 위치결정 유닛(200)이 180°만큼 회전될 수 있다는 사실로 인해, 도 12의 좌측에서는, 예컨대 스카이빙 공정이 실행됨으로써 치형부가 워크피스 상에 생성되는 한편, 도 12의 우측에서는, 디버링 작업이 상술한 본 발명의 양태들 중의 하나 이상에 따라 실행될 수 있다. 이를 위해, 툴 블록(100A)은 스카이빙 휠을 구비하는 한편, 툴 블록(100B)은 상술한 디버링 툴 장치들 중의 어느 하나에 따른 디버링 툴을 구비한다. 또한, 툴 블록(100B)의 제어기가 상기 디버링과 관련한 방법의 양태들 중의 어느 하나에 따른 디버링 방법을 제어할 수 있다. 예를 들어 도 12의 도면에서 회전 축(C1') 둘레에 클램핑된 각각의 워크피스가 툴 블록(100B) 상에서의 디버링 후에 회전 위치결정 플레이트(200)의 회전 위치에서 교체되는 식으로 구성될 수 있는 워크피스 교체기는 도시되지 않았다. 하지만, 하나의 변형예에서, 블록(100A, 100B)이 서로 120°만큼만 이격되도록 블록(100A, 100B)을 배치하고, 회전 위치결정 플레이트(200)의 120°간격의 나머지 120°위치에 워크피스 교체 위치를 배치하는 것도 가능할 것이다. 예를 들어, 도 12에 도시된 직경방향 대향 위치에서의 툴 블록(100A, 100B)의 배치를 유지하고, 워크피스 교체기들을 도 12에서 점유되지 않은 90°회전 위치들에 배치하는 것도 가능할 것이다. 어느 경우든, 특히 툴 블록(100A)의 모든 운동 축들이 툴 블록(100B)에 이용가능하도록 제공되기 때문에, 이런 식으로 구비된 머신은 워크피스 치형부의 생성(제1 기계가공 작업) 및 디버링(제2 기계가공 작업)의 모두가 양 툴 블록(100A, 100B)에서 실행되게 되는 또 다른 작동 모드에서 작동될 수도 있을 것이다. 기계가공될 워크피스의 종류 및 그에 따른 워크피스를 생성하는 데 필요한 시간과 디버링을 실행하는 데 필요한 시간의 비에 따라, 이런 식으로 구성된 머신은 기계가공과 관련하여 2개의 별개의 머신들의 기능들을 대체할 수 있으면서도, 상기 개별 머신들을 능가하는 워크피스의 장착 및 탈착(loading and unloading) 과정들의 장점을 가지며, 상기 워크피스의 장착 및 탈착 과정들은 회전 위치결정 플레이트(200)에 의해 연동되어, 그를 위해 상응하여 2배의 공간을 필요로 하는 일없이, 툴 블록(100A, 100B) 상에서의 다른 워크피스들의 기계가공과 동시에 90°위치들에서 실행될 수 있다. 다음으로, 전술한 작동 모드에서, 상이한 기계가공이 2개의 툴 블록(100A, 100B) 상에서 실행될 수 있을 것이다. 이런 맥락에서, 워크피스를 회전 위치결정 플레이트(200)로 전송하고, 워크피스를 그곳으로부터 180°위치 및 90°위치에 수용할 수 있는 장착 및 탈착 시스템(loading and unloading system)이 사용될 수 있다.

첨부 도면을 참조한 상기 설명의 세부사항들은 본 발명을 제한하는 효과를 가지는 것으로 해석되어서는 안된다. 그 대신, 상세한 설명 및 이어지는 청구범위의 개개의 특징들은 본 발명을 다양한 실시예로 구현하기 위해 단독적으로 또는 조합적으로 필수적일 수 있다.

Claims

워크피스(20; 20')를 기계가공하기 위한 방법으로서, 제1 기계가공 작업에서, 특히 스카이빙 공정으로, 워크피스에 치형부(2; 2A; 2B)가 생성되고, 상기 제1 기계가공 작업에서는, 회전 축(Z0)을 중심으로 회전하고 제1 단부면 상에 치형부(4)의 절삭 에지(6)를 포함하는 톱니형 절삭 휠(10)이 회전 축(Z2)을 중심으로 회전하는 워크피스와 구름 방식으로 결합되고, 워크피스 축과 평행한 방향 성분을 갖는 상기 절삭 에지(6)의 절삭 운동이 상기 워크피스 치형부(2; 2A; 2B)의 축방향 측면(3, 3A, 3B)에서 끝나고, 상기 절삭 휠의 절삭 에지(6)가 운동 축들에 의해 워크피스에 대해 위치결정될 수 있는 제1 작업 영역을 형성하게 되고, 제2 기계가공 작업에서, 제2 작업 영역(8; 18)을 이용하여 워크피스가 상기 운동이 끝나는 워크피스 치형부(2; 2A; 2B)의 축방향 측면(3, 3A, 3B) 상에서 기계가공되는 바의 방법에 있어서, 상기 제2 작업 영역은 상기 제1 작업 영역과 동일한 운동 축들에 의해 워크피스에 대해 위치결정될 수 있으며, 특히 운동에 대해 상기 제1 작업 영역에 연동되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 작업 영역은 상기 제1 기계가공 작업에서 상기 절삭 휠의 회전축(Z0)과 동축으로 연장되는 툴 스핀들 축과 상기 제2 기계가공 작업에서 동축으로 연장되는 회전 축(Z0)을 중심으로 회전될 수 있고, 특히 상기 제1 작업 영역 및 상기 제2 작업 영역은 동일한 회전 축(B1)에 의해 회전적으로 연동되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제2 작업 영역은 치형부에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 작업 영역은 워크피스 축에 평행한 절삭 운동 방향 성분에 대해 상기 제1 작업 영역 후방에 위치되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 작업 영역은 상기 절삭 휠의 제2 단부면에 근접하여, 특히 상기 절삭 휠 치형부(4)에 의한 상기 제2 단부면(8) 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 작업 영역은 제2 절삭 휠(11) 상에 형성되고, 상기 제2 절삭 휠(11)은 특히 상기 제1 기계가공 작업의 절삭 휠에 강체적으로 연결되고, 상기 제2 절삭 휠(11)의 절삭 휠 축 방향의 치수는 특히 상기 제1 절삭 휠(10)의 절삭 휠 축 방향의 치수보다 바람직하게는 적어도 20% 만큼, 특히 적어도 40% 만큼 더 작은 것을 특징으로 하는 방법.
제 3 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 기계가공 작업에서, 상기 제2 작업 영역의 치형부의 이끝원이 상기 워크피스 치형부의 이뿌리원과 중첩하게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 3 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 기계가공 작업에서, 워크피스 축에 수직한 평면 상에 투영하여 보았을 때, 상기 워크피스 치형부의 플랭크 영역이 상기 제2 작업 영역의 치형부 플랭크 영역과 중첩하게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 기계가공 작업에서, 상기 워크피스 치형부의 생성의 결과로서 상기 워크피스 치형부의 운동이 끝나는 곳인 측면 상에 형성된 버가 전단되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 버의 전단은 상기 워크피스 치형부의 갭(22)을 한정하는 톱니 플랭크(22R, 22L) 중의 일방 및 특히 또한 타방에서, 그리고 인접한 톱니 뿌리 영역에서, 상기 워크피스 치형부의 갭(22)에서 멀어지는 방향으로 안내되는 전단 운동에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 기계가공 작업에서, 기계가공은 좌측 톱니 플랭크 및 우측 톱니 플랭크의 측면에서 차례로 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 제2 기계가공 작업에서, 좌측 플랭크와 우측 플랭크에서의 기계가공 사이에, 워크피스 회전의 회전 방향이 역전되고, 특히 상기 제2 작업 영역의 회전의 회전 방향도 역전되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 있어서, 제2 작업 영역은 초기에 워크피스 축과 평행한 절삭 운동 성분에 대해 운동이 끝나는 곳인 워크피스 치형부의 측면 후방에 위치결정되고, 그런 다음 워크피스 축으로부터의 거리가 변경되고, 상기 제2 작업 영역은 상기 제2 기계가공 작업을 위해 워크피스 축과 평행한 절삭 운동 성분에 대해 이동되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 13 항 중의 어느 한 항에 있어서, 워크피스 회전 축과 상기 제2 작업 영역의 회전 축은 상기 제2 기계가공 작업을 위해 특히 해당 잇수에 반비례하는 소정의 속도비로 구동되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 7 항 내지 제 14 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 기계가공 작업에 대해, 중첩을 생성하기 위해, 워크피스 및/또는 툴의 추가적인 회전(ΔB1; ΔC1)이 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 15 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 기계가공 작업에서, 워크피스 축에 대해 반경방향(X1)으로 연장되는 방향 성분들을 갖는 상대 운동이 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 3 항 내지 제 16 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 기계가공 작업에서, 워크피스와 상기 제2 작업 영역의 톱니(5)의 구름 위치(5', 5", 등)의 포락선(55) 간의 상호 위치 변경이 실행되고, 특히 상기 포락선은 접선방향(Y1) 성분 및 반경방향(X1) 성분을 갖는 경로를 따라 이동되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 17 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 운동 축들은 워크피스 축과 평행한 방향 성분을 갖는 제1 선형 운동 축(Z1), 상기 제1 선형 운동 축에 수직한 방향 성분을 갖는 제2 선형 운동 축(X1), 및 특히 상기 제1 선형 운동 축과 상기 제2 선형 운동 축에 의해 한정되는 평면에 수직한 방향 성분을 갖는 제3 선형 운동 축(Y1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 18 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 운동 축들은 워크피스 축과 절삭 휠 축 간의 축 교차각(ξ)을 설정하기 위한 회전 축(A1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 19 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 기계가공 작업에서, 상기 워크피스 치형부의 운동이 끝나는 곳인 측면의 단부면(3, 3', 3")에 대향하는 툴측 단부면(8, 8', 8")의 배향은 특히 상기 제2 기계가공 작업에서의 기계 축 설정에 맞춤된 툴 성형에 의해 그리고/또는 상기 제2 기계가공 작업에서의 툴의 형상에 맞춤되는 기계 축들의 설정에 의해 상기 워크피스 단부면(3, 3', 3")의 배향에 맞춤되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 20 항 중의 어느 한 항에 있어서, 제2 기계가공 작업에서의 접촉이 센서를 사용하여 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 21 항 중의 어느 한 항에 따른 방법의 상기 제2 기계가공 작업을 실행하기 위한 툴 장치로서, 바람직하게는 치형부에 의해 형성되는 제2 작업 영역(8)을 포함하고, 특히 제1 작업 영역(6)을 갖는 절삭 휠(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 툴 장치.
제 22 항에 있어서, 상기 제2 작업 영역은 절삭 휠 치형부(4)에 의해 상기 절삭 휠 치형부(4)의 제2 단부면(8) 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 툴 장치.
제 23 항에 있어서, 상기 제2 작업 영역은 상기 제1 작업 영역을 포함하는 상기 절삭 휠로부터 일정 축방향 거리에 위치하는 제2 절삭 휠(11) 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 툴 장치.
제 22 항 내지 제 24 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 작업 영역은 연삭가공 및/또는 코팅되고, 특히 상기 제2 작업 영역의 톱니 에지는 라운딩 가공되는 것을 특징으로 하는 툴 장치.
워크피스를 수용하기 위한 적어도 하나의 워크피스 스핀들, 툴을 수용하기 위한 적어도 하나의 툴 스핀들 및 제어 유닛을 포함하는 머신 툴(100), 특히 스카이빙 머신에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 적어도 하나의 워크피스 스핀들 중의 적어도 하나에 수용되는 워크피스(20)에 대해, 상기 적어도 하나의 툴 스핀들 중의 적어도 하나에 수용되는 적어도 하나의 툴(10), 특히 제 22 항 내지 제 24 항 중의 어느 한 항에 따른 툴 장치의 툴을 사용하여, 제 1 항 내지 제 21 항 중의 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위해 상기 머신 툴을 제어하는 제어 프로그램을 구비하는 것을 특징으로 하는 머신 툴(100).