KR20220062604A

KR20220062604A - 치부를 기계 가공하기 위한 공작 기계, 작업물의 치부 플랭크를 기계 가공하기 위한 방법, 및 이러한 종류의 공작 기계를 사용하여 치부를 기계 가공하기 위한 공구를 드레싱하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20220062604A
Application number: KR1020227012173A
Authority: KR
Inventors: 미쉘 뮐러
Original assignee: 라이스하우어 아게
Priority date: 2019-09-16
Filing date: 2020-09-04
Publication date: 2022-05-17
Also published as: MX2022003174A; CH716649A2; JP2022547970A; CN114401808B; CN114401808A; US20220339723A1; EP4031313A1; CH716649B1; WO2021052787A1; TW202116453A

Abstract

기어의 기계 가공을 위한 공작 기계(1)는 작업물(18)을 작업물 축(C1) 주위로 회전하도록 구동시키는 작업물 스핀들(16), 및 공구(12)를 공구 축(B) 주위로 회전하도록 구동시키는 공구 스핀들(11)을 포함한다. 축방향 슬라이드(7)가 공구 스핀들과 작업물 스핀들 사이에서 작업물 축에 대한 상대적 축방향 이송 위치를 변화시키기 위해 사용된다. 축방향 슬라이드는 작업물 축에 대해 경사 각도(Ψ)로 경사져 있는 축방향 안내 방향(Z')을 따라 안내되며, 경사 각도(Ψ)는 0.1°내지 30°이다.

Description

치부를 기계 가공하기 위한 공작 기계, 작업물의 치부 플랭크를 기계 가공하기 위한 방법, 및 이러한 종류의 공작 기계를 사용하여 치부를 기계 가공하기 위한 공구를 드레싱하기 위한 방법

본 발명은 기어의 기계 가공을 위한 공작 기계, 이 공작 기계의 작동을 위한 방법, 이 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램, 및 이 컴퓨터 프로그램이 저장되는 컴퓨터 판독 가능한 매체에 관한 것이다.

기어 제조 기술에서, 플랭크 라인이 크라운닝(crowning)으로 수정되는 직선형 또는 나선형 기어가 종종 제조된다. 수정의 크기는 종종 단지 수집 마이크로미터 미만의 범위에 있다. 이렇게 수정된 기어는 하중 거동 및 소음 발생에 대해 특별한 이점을 갖는다.

크라운형 기어를 제조하기 위해, 작업물과 공구 사이의 중심 거리가 기계 가공 행정 동안에 반경 방향 송입 방향을 따라 연속적으로 변하는 종래 기술의 공정이 제안되었다. 구체적으로, 공구가 작업물 축에 평행하게 연속적으로 전진되는 중에 먼저 중심 거리를 증가시키고 기어의 중앙에서 정지되고, 그런 다음에 중심 거리를 다시 감소시키는, 반경 방향 송입 방향을 따른 운동을 기계 가공 행정 동안에 수행하는 것이 종래 기술에서 제안되었다.

이 공정은, 반경 방향 송입 운동의 방향이 기계 가공 행정 동안에 역전된다는 점에서 문제가 있다. 반경 방향 송입 운동에는 다수의 구성품이 관여되고, 이들 구성품 사이에는 탄성력 및 마찰력이 생긴다. 방향이 역전될 때, 특히 관련된 시일에서 미끄럼 마찰로부터 정지 마찰로의 전환이 일어나게 된다. 결과적으로, 방향변경 후에, 미끄럼 마찰이 다시 작용하기 전에 정지 마찰이 먼저 극복되어야 한다. 따라서, 역전점에서의 반경 방향 송입 운동은 요구되는 사양을 완전히 따르지는 못하며, 작용력이 정지 마찰력을 다시 극복할 때까지 어떤 시간 동안 완전히 정지하게 된다. 이러한 효과에 의해, 사양으로부터의 플랭크 형상의 바람직하지 않은 편차가 생기게 된다.

특히, 단지 매우 작은 허용 공차가 제거되는 마무리 작업에서, 기계 가공력은 비교적 작을 수 있다. 그래서, 반경 방향 송입 방향이 역전될 때 하중 변화가 일어날 수 있고, 이로 인해, 관련된 구성품의 유한한 강성으로 인해 추가의 바람직하지 않은 역전 효과가 나타나게 된다.

추가로, 심지어 방향 역전에 무관하게 마찰 효과가 매우 느린 반경 방향 송입 운동에 대해 일어날 수 있는데, 이 마찰 효과는, 탄성력과 함께, 마찰 유도 진동을 유발할 수 있다. 이러한 효과는 크라운형 수정 외의 다른 수정, 예컨대 원추형 수정의 생성시에도 일어난다.

이들 효과는 다양한 조치로 억제될 수 있다. 특히, 특수한 저마찰 가이드 및 구동 요소가 사용되어 마찰 효과를 줄일 수 있다. 역전 효과를 줄이기 위해, 가이드 및 구동 요소의 강성은 증가되거나 감쇠와 함께 최적화될 수 있다. 마지막으로, 이들 효과는 제어 알고리즘에 의해서도 억제될 수 있다. 그러나, 모든 이들 조치는 위에서 언급된 문제를 완화시키기만 하고, 그 문제를 완전히 제거하지는 못한다.

DE 10 2012 016515 A1에는, 쉐이핑 헤드 슬라이드가 기계 스탠드 상에 경사지게 장착되는 기어 쉐이핑 기계가 개시되어 있다. 이렇게 해서, 복귀 행정 동안에 쉐이핑 공구를 작업물로부터 들어 올리기 위해, 수직 방향 변위가 일어나면, 쉐이핑 공구가 수평 방향으로 동시에 변위된다. 수정의 생성은 다루어지지 않고 있다.

US 2016/176010 A1에는, 2개의 작업물 스핀들과 하나의 공구 스핀들을 갖는 창성 기어 연삭 기계가 개시되어 있다. 공구 스핀들은 수평면 내에서 경사 축에 평행하게 연장되어 있는 선형 가이드를 따라 슬라이딩 가능하게 장착된다. 작업물 스핀들은 수평 경사 축으로부터 동일한 수평 거리에 배치된다. 수평 방향 투영에서, 공구 회전 축은 수평 경사 축에 대해 예각을 형성한다. 이로써, 공구 스핀들과 작업물 사이의 충돌이 방지된다. 여기서도 수정의 생성은 다루어지지 않고 있다.

본 발명의 목적은, 더 높은 정밀도로 수정형 치부 플랭크를 만들 수 있는 기어 제조 기계를 제공하는 것이다.

이 목적은, 청구항 1에 따른. 기어를 기계 가공하기 위한 공작 기계로 달성된다. 추가의 실시 형태는 종속 청구항에 특정되어 있다.

기어를 기계 가공하기 위한 공작 기계가 제안된다. 이 공작 기계는,

작업물을 작업물 축 주위로 회전하도록 구동시키는 작업물 스핀들;

공구(기계 가공 공구)를 공구 축 주위로 회전하도록 구동시키는 공구 스핀들; 및

공구 스핀들과 작업물 스핀들 사이에서 작업물 축에 대한 상대적 축방향 이송 위치를 변화시키도록 구성된 축방향 슬라이드를 포함한다.

본 발명에 따르면, 축방향 슬라이드는 작업물 축에 대해 경사 각도로 경사져 있는 축방향 안내 방향을 따라 안내된다. 그 경사 각도는 0.1°내지 30°, 바람직하게는 0.1°내지 15°, 특히 바람직하게는 0.1°내지 3°의 값을 갖는다. 어떤 실시 형태에서, 경사 각도는 0.5°내지 30°, 0.5°내지 15°, 또는 0.5°내지 3°의 값을 갖는다.

축방향 슬라이드는 작업물 스핀들 또는 공구 스핀들을 지닌다. 축방향 슬라이드의 경사 안내로 인해, 축방향 슬라이드가 축방향 안내 방향을 따라 이동할 때 공구 축과 작업물 축 사이의 반경 방향 거리가 변한다. 이로써, 기어의 기계 가공 동안에 반경 방향 송입 운동의 방향을 역전시킬 필요 없이 플랭크 라인 수정을 갖는 기어를 제조할 수 있다. 이리하여, 방향이 역전될 때 생기는 위에서 언급된 문제를 피할 수 있다. 더욱이, 방해적인 마찰 효과 없이 심지어 가장 작은 플랭크 라인 수정을 만들 수 있다.

바람직하게는, 본 공작 기계는 송입 슬라이드를 포함하고, 이 송입 슬라이드로, 공구 축과 작업물 축 사이의 중심 거리가 송입 방향을 따라 추가적으로 변화될 수 있다. 이 송입 운동은 축방향 안내 방향을 따른 운동에 독립적으로 수행될 수 있다. 그 송입 운동은 축방향 슬라이드의 경사 안내로 인해 중심 거리의 변화에 중첩된다. 따라서, 치부 플랭크의 기계 가공 동안에, 축방향 슬라이드와 송입 슬라이드의 동시적인 운동이 일어난다.

송입 방향은 작업물 축에 수직일 수 있지만, 그럴 필요는 없다.

이하, 이는, 반경 방향 송입 방향이 반드시 작업물 축에 대해 정확히 반경 방향일 필요는 없더라도, 즉 반드시 그 작업물 축에 정확히 수직일 필요는 없더라도, "반경 방향 송입 방향"이라고 할 것이다. 예컨대, 반경 방향 송입 방향은 작업물 축과 60°내지 120°의 범위의 각도를 형성할 수 있다.

축방향 안내 방향은 바람직하게는 작업물 축과 반경 방향 송입 방향과 공통 평면 내에 있다. 이 평면 내에서의 경사 각도는 양 또는 음일 수 있는데, 즉 축방향 안내 방향은 (기계 베드에서 볼 때) 작업물 축으로부터 멀어지게 또는 그 작업물 축 쪽으로 경사질 수 있다.

바람직하게는, 공구 스핀들은 축방향 슬라이드 상에 직접 또는 간접적으로(즉, 추가의 슬라이드 및/또는 선회 본체를 통해) 배치되는데, 즉 공구 스핀들은 공작 기계의 기계 베드에 대한 경사 축방향 안내 방향을 따르는 운동을 실행한다. 이 경우에, 축방향 슬라이드는 공구 캐리어를 형성한다. 그러나, 작업물 스핀들은 축방향 슬라이드 상에 직접 또는 간접적으로 배치될 수 있는데, 즉 작업물 스핀들은 기계 베드에 대한 경사 축방향 안내 방향을 따르는 운동을 실행한다.

특히, 다음과 같은 축의 순서가 있을 수 있다: 송입 슬라이드는 반경 방향 송입 방향을 따라 변위 가능하도록 기계 베드 상에서 안내될 수 있고 공구 캐리어를 형성하며, 축방향 슬라이드는 축방향 안내 방향을 따라 안내되도록 송입 슬라이드 상에 배치될 수 있다.

유리한 실시 형태에서, 공구 스핀들은 축방향 슬라이드에 대해 선회 축 주위로 선회되도록 구성된다. 이러한 목적으로, 공작 기계는 선회 본체를 포함할 수 있다. 특히, 선회 본체는 축방향 슬라이드 상에 배치될 수 있다. 공구가 연삭 공구인 경우에, 선회 본체를 연삭 헤드라고도 한다. 선회 축은 바람직하게는 반경 방향 송입 방향에 평행하거나 작업물 축에 수직이다. 그러나, 선회 축은 반경 방향 송입 방향에 대해 0°가 아닌 각도로 있을 수 있고, 이 각도는 바람직하게는 0°내지 30°의 절대 값을 갖는다. 선회 축은 또한 작업물 축에 대해 90°가 아닌 각도로 있을 수 있고, 이 각도는 바람직하게는 60°내지 120°이다. 특히, 선회 축은 축방향 안내 방향에 수직일 수 있다. 선회 축은 작업물 축과 축방향 안내 방향에 의해 정해지는 평면 내에 있는 것이 유리하다.

연속 창성 연삭에 특히 적합한 실시 형태에서, 공구 스핀들은 공구 축에 평행한 시프트 방향을 따라 축방향 슬라이드에 대해 움직일 수 있다. 이러한 목적으로, 공작 기계는 시프트 슬라이드를 포함할 수 있다. 특히, 시프트 슬라이드는 시프트 방향을 따라 선회 본체에 대해 움직일 수 있도록 선회 본체에 장착될 수 있다. 시프트 방향은 공구 스핀들이 선회될 수 있는 선회 축에 바람직하게 수직이다. 어떤 실시 형태에서, 시프트 방향은 또한 반경 방향 송입 방향에 수직이다.

본 발명은 또한 위에서 언급된 종류의 공작 기계로 작업물의 치부 플랭크를 기계 가공하기 위한 방법을 또한 제공한다. 이 방법은,

공구 스핀들 상에 장착되어 있는 공구가 작업물 스핀들 상에 장착되어 있는 작업물과 기계 가공 결합되어 있을 때, 공구 스핀들과 작업물 스핀들 사이에서 경사 축방향 안내 방향을 따른 운동을 수행하여 기계 가공 행정을 수행하는 단계; 및

기계 가공 행정과 동시에, 공구 스핀들과 작업물 스핀들 사이에서 반경 방향 송입 방향을 따른 송입 운동을 수행하는 단계를 포함하고,

경사 축방향 안내 방향을 따른 운동은 축방향 안내 속도로 수행되고, 반경 방향 송입 방향을 따른 운동은 반경 방향 송입 속도로 수행된다.

따라서, 기계는 바람직하게는, 공구 스핀들과 작업물 스핀들 사이에서 경사 축방향 안내 방향과 반경 방향 송입 방향을 따른 대응하는 동시적인 운동을 수행하도록 공작 기계를 제어하도록 설계된 제어 장치를 포함한다.

바람직하게는, 축방향 안내 속도의 부호는 기계 가공 행정 동안에 변하지 않는다. 반경 방향 송입 속도의 부호도 기계 가공 행정 동안에 바람직하게도 변하지 않는다. 기계 가공 행정 동안에(그래서 또한 각 개별 치부 플랭크의 기계 가공 동안에) 반경 방향 송입 속도가 미리 결정된 임계 값 아래로 떨어지지 않는 것이 유리하다. 이로써, 반경 방향 송입 운동 동안에 부정적인 영향이 방지된다. 결과적으로, 플랭크 라인 수정이 종래 기술에서 보다 훨씬 더 큰 정확도로 만들어질 수 있다.

반경 방향 송입 속도와 축방향 안내 속도는 시간에 따라 변하는 비를 갖는 경우에 특별한 이점이 얻어진다. 특히, 이들 속도는, 반경 방향 송입 속도의 부호가 기계 가공 행정 동안에(따라서 또한 치부 플랭크의 기계 가공 동안에) 변하지 않도록 그러한 가변적인 비를 가질 수 있고, 공구 스핀들과 작업물 스핀들 사이에서 반경 방향 송입 방향을 따르는 결과적인 운동은, 치부 플랭크의 기계 가공 동안에(또는 기계 가공 행정 동안에) 부호가 변하는 속도를 갖는다. 이로써, 위에서 언급된 종래 기술의 단점 없이, 특히 폭 크라운닝으로 수정된 기어링을 제조할 수 있다.

본 방법은,

반경 방향 송입 방향과 경사 축방향 안내 방향을 따라 위치 변수를 측정하는 단계; 및

측정된 위치 변수를 반경 방향 송입 방향 및 작업물 축에 평행한 축방향 이송 방향을 따른 변환된 위치 변수로 변환시키는 단계를 포함한다.

본 방법은, 또한,

작업물 축에 평행한 축방향 이송 방향을 따른 작업물 스핀들에 대한 공구 스핀들의 운동을 위한 제어 명령을 생성하는 단계; 및

생성된 제어 명령을 경사 축방향 안내 방향 및 반경 방향 송입 방향을 따른 공구 스핀들의 동시적인 운동을 위한 변환된 제어 명령으로 변환시키는 단계를 포함한다.

이들 조치로, 축방향 안내 방향이 작업물 축의 방향에 평행한 기계를 위해 설계된 제어기로 기계를 제어할 수 있다.

따라서 공작 기계의 제어 장치는,

반경 방향 송입 방향 및 경사 축방향 안내 방향을 따라 측정된 위치 변수를 반경 방향 송입 방향 및 작업물 축에 평행한 축방향 이송 방향을 따른 변환된 위치 변수로 변환시키기 위한 제 1 변환 장치; 및

작업물 축에 평행한 축방향 이송 방향을 따른 작업물 스핀들에 대한 공구 스핀들의 운동을 위한 제어 명령을 경사 축방향 안내 방향 및 반경 방향 송입 방향을 따른 공구 스핀들의 동시적인 운동을 위한 변환된 제어 명령으로 변환시키기 위한 제 2 변환 장치

중의 적어도 하나를 포함한다.

특히, 공작 기계는 연속 창성 연삭, 불연속 창성 연삭, 불연속 또는 연속 프로파일 연삭, 기어 호닝, 호빙 또는 호브 필링(기어 스카이빙) 중의 하나를 수행하도록 구성될 수 있다. 이러한 목적으로, 적절한 공구가 공구 스핀들 상에 클램핑될 수 있다. 제어 장치는, 각각의 공정에 전형적인 공구 스핀들과 작업물 스핀들의 운동을 실행하도록 공작 기계를 제어하도록 구성될 수 있다.

공작 기계는 드레싱 공구를 갖는 드레싱 장치를 포함할 수 있다. 제어 장치는 드레싱 동안에 경사 축방향 안내 방향을 따른 운동을 발생시키면서, 드레싱 공구로 공구, 특히 연삭 웜을 드레싱하도록 구성될 수 있다. 따라서, 드레싱은, 공구가 드레싱 공구와 결합해 있을 때 공구와 드레싱 공구 사이에서 경사 축방향 안내 방향을 따른 상대 운동을 포함한다. 이렇게 해서, 기어 기계 가공에서와 유사한 이점이 드레싱에서 얻어질 수 있다.

특히, 공구 축이 축방향 안내 방향과 반경 방향 송입 방향에 의해 정해지는 평면 내에 있거나 그에 평행하도록 제어 장치는 관련된 선회 축을 사용하여 공구 스핀들을 축방향 슬라이드에 대해 정렬시키도록 구성될 수 있다. 공구 스핀들의 이 배향을 이하에서 드레싱 배향이라고 한다. 드레싱 배향의 그렇게 정의된 선택은 공구가 연삭 웜인 경우에 특히 유리하다. 이렇게 해서, 연삭 웜을 그의 전체 폭에 걸쳐 드레싱하기 위해 연삭 웜을 경사 축방향 안내 방향을 따라 이동시킴으로써, 드레싱 공정 동안에 연삭 웜은 그의 길이 방향 축을 따라, 즉 공구 축을 따라 드레싱 공구에 대해 쉽게 움직일 수 있다. 축방향 슬라이드는 이러한 목적으로 사용될 수 있다. 공구 스핀들이 시프트 슬라이드 상에 장착되면, 시프트 슬라이드는 실시 형태에 따라 대안적으로 또는 추가적으로 사용될 수 있다.

드레싱 장치는, 드레싱 공구를 드레싱 스핀들 축 주위로 회전하도록 구동시키도록 설계된 드레싱 스핀들을 포함할 수 있다. 공구 스핀들이 위에서 언급된 드레싱 배향으로 있을 때 드레싱 공구를 기계 가공 공구와 결합시키기 위해 드레싱 스핀들은 바람직하게는 적어도 하나의 선회 축 주위로 선회되도록 구성된다. 이러한 목적으로, 드레싱 장치는 대응하는 선회 본체를 포함할 수 있다. 드레싱 스핀들의 선회 축은 바람직하게는 축방향 이송 방향에 대해 횡방향으로, 특히 그 축방향 이송 방향에 대해 60°내지 120°의 각도로 있고, 또한 작업물 축에 대해 횡방향으로, 바람직하게는 그 작업물 축에 대해 60°내지 120°의 각도로, 특히 작업물 축에 수직하게 있다. 작업물 축이 공간에서 수직으로 있으면, 드레싱 스핀들의 선회 축은 바람직하게 수평이다.

드레싱 장치는 적어도 하나의 작업물 스핀들과 함께 가동 공구 캐리어 상에 장착될 수 있고, 또는 기계 베드에 대해 움직이지 않게 배치될 수 있다.

본 발명은 또한 컴퓨터 프로그램을 제공한다. 이 컴퓨터 프로그램은 위에서 설명된 종류의 공작 기계에 있는 제어 장치, 특히 그 제어 장치의 하나 이상의 프로세서가 위에서 설명된 공정을 수행하게 하는 명령을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 적절한 메모리 장치에 저장될 수 있다.

더욱이, 본 발명은 컴퓨터 프로그램이 저장되는 컴퓨터 판독 가능한 매체를 제공한다. 이 매체는 비휘발성 매체, 예컨대, 플래시 메모리, CD, 하드 디스크 등일 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 도면을 참조하여 설명하며, 그 실시 형태는 단지 설명을 위한 것이고 한정적인 것으로 해석되어서는 안 된다

도 1은 제 1 실시 형태에 따른 창성 기어 연삭 기계의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 창성 기어 연삭 기계의 개략적인 측면도이다.
도 3은 원통형 기어의 기계 가공 동안에 좌표 변환을 도시하는 도를 나타낸다.
도 4는 크라운닝으로 수정된 기어링(gearing)을 갖는 원통형 기어의 개략적인 측면도이다.
도 5는 도 4에 따른 원통형 기어를 기계 가공할 때 좌표 변환을 도시하는 도를 나타낸다.
도 6은 축방향 이송 운동을 제어하기 위한 기능 유닛의 개략적인 블럭도를 나타낸다.
도 7은 제 2 실시 형태에 따른 창성 기어 연삭 기계의 개략적인 측면도이다.
도 8은 제 3 실시 형태에 따른 창성 기어 연삭 기계의 개략적인 측면도이다.
도 9는 제 4 실시 형태에 따른 창성 기어 연삭 기계의 개략적인 측면도이다.

도 1 및 2는 기어의 기계 가공을 위한 공작 기계의 일 예로서 제 1 실시 형태에 따른 창성 기어 연삭 기계(1)를 나타낸다. 이 기계는 기계 베드(4)를 포함하고, 이 기계 베드 상에서 공구 캐리어(5)가 선형 가이드(6)에 의해 반경 방향 송입 방향(X)을 따라 안내된다. 공구 캐리어(5)는 축방향 슬라이드(7)를 지니고 있으며, 이 슬라이드는 공구 캐리어(5)에 대해 축방향 안내 방향(Z')을 따라 변위 가능하게 안내된다. 연삭 헤드(9)가 축방향 슬라이드(7) 상에 장착되며, 이 슬라이드는 기계 가공될 기어의 나선 각도에 적합하게 되도록 X-방향에 평행한 선회 축(A) 주위로 선회될 수 있다. 그리고 연삭 헤드(9)는 시프트 캐리지를 지니고 있으며, 이 시프트 캐리지 상에서 공구 스핀들(11)이 시프트 방향(Y)을 따라 이동되도록 배치된다. 시프트 방향(Y)은 선회 축(A)에 수직이고, 그래서 X 방향에도 수직인데, 하지만 Z' 방향에 수직일 필요는 없다. 웜형 연삭 휠(연삭 웜)(12)의 형태로 된 마무리 공구가 공구 스핀들(11)에 클램핑된다. 연삭 웜(12)은 공구 축(B) 주위로 회전하도록 공구 스핀들(11)에 의해 구동된다. 공구 축(B)은 Y 방향에 평행하다.

기계 베드(4)는 또한 적어도 2개의 위치 사이에서 수직 축(C3) 주위로 선회될 수 있는 터릿(turret) 형태의 선회 작업물 캐리어(15)를 지니고 있다. 2개의 동일한 작업물 스핀들(16, 17)이 작업물 캐리어(15) 상에서 직경 방향으로 서로 반대편에 장착된다. 도 2의 좌측에 나타나 있는 작업물 스핀들(16)은, 그에 클램핑되어 있는 작업물(18)이 연삭 웜(12)으로 기계 가공될 수 있는 기계 가공 위치에 있다. 이러한 목적으로, 이 작업물 스핀들은 작업물(18)을 수직의 제 1 작업물 축(C1) 주위로 회전하도록 구동한다. 180°로 오프셋되어 있는 다른 작업물 스핀들(17)은, 마무리된 작업물(19)이 이 스핀들로부터 제거될 수 있고 새로운 블랭크가 클램핑될 수 있는 작업물 교환 위치에 있다. 이 위치에 있는 작업물 스핀들의 축을 제 2 작업물 축(C2)이라고 한다.

추가로, 드레싱 공구(14)를 갖는 드레싱 장치(13)(개략적으로만 나타나 있음)가 터릿에 장착된다. 드레싱 장치(13)는 연삭 웜(12)을 드레싱하는 역할을 한다.

기어 연삭 기계(1)의 모든 피동 선형 및 회전 축은, 작업자 패널(2)과 축 모듈(3)을 갖는 기계 제어 장치로 디지털식으로 제어된다. 각 축 모듈(3)은 하나의 기계 축을 위해(즉, 관련된 기계 축을 구동하기 위해 사용되는 적어도 하나의 액츄에이터(예컨대, 서보 모터)를 위해) 그의 출력부에서 제어 신호를 제공한다.

작업물의 기계 가공

기계 가공되지 않은, 예비 치형 가공된 작업물(블랭크)(19)을 기계 가공하기 위해, 그 작업물(19)은 자동 작업물 교환기에 의해, 작업물 교환 위치에 있는 작업물 스핀들(17) 상에 클램핑된다. 작업물은 기계 가공 위치에 있는 다른 작업물 스핀들(16) 상에 있는 다른 작업물(18)의 기계 가공 동안에 교환된다. 기계 가공될 새로운 작업물(19)이 클램핑되고 다른 작업물(18)의 기계 가공이 완료되면, 작업물 캐리어(15)는 C3 축 주위로 180°선회되며, 그래서 기계 가공될 새로운 작업물이 있는 스핀들이 기계 가공 위치에 이르게 된다. 선회 작동 전에 그리고/또는 동안에, 메싱 프로브(meshing probe)(도면에는 나타나 있지 않음)의 도움으로 메싱 작업이 수행되고, 그 메싱 프로브는 작업물 캐리어(15) 상에 배치된다. 이러한 목적으로, 작업물 스핀들(17)이 회전되고 작업물(19)의 치부 틈의 위치가 메싱 프로브의 도움으로 측정된다. 이에 근거하여, 구름 각도가 설정된다.

기계 가공될 작업물(19)을 지니고 있는 작업물 스핀들(17)이 기계 가공 위치에 이르면, 공구 캐리어(5)를 X 축을 따라 이동시켜, 작업물(19)은 연삭 웜(12)과결합된다. 이제 작업물(19)은 구름 결합으로 회전 연삭 웜(12)으로 기계 가공된다. 기계는 X, Y 및 Z' 축을 따른 조화된 운동을 수행한다. 기계 가공은 하나 이상의 축방향 기계 가공 행정으로 수행될 수 있다. 각 기계 가공 행정 동안에, 기계는 Z' 축을 따른 운동을 수행하며, 이 운동의 속도의 부호는 변하지 않는다.

작업물의 기계 가공과 함께, 마무리된 작업물(18)은 다른 작업물 스핀들(16)로부터 제거되고, 다른 블랭크가 이 스핀들 상에 클램핑된다.

축 방향

이미 언급된 방향(X, Y, Z')에 추가로, 추가 방향(Z)이 정의된다. 정의로, 이 방향은 작업물 축(C1)에 평행한데, 즉 처리 위치에 있는 작업물의 회전 축에 평행하다. Z' 축을 따른 기계 가공 행정은, 작업물의 전체 폭에 걸쳐 기어를 기계 가공하기 위해 그 작업물의 기계 가공 동안에 Z 방향을 따라 작업물에 대한 공구의 위치를 연속적으로 변화시킨다. 이를 축방향 이송이라고 하며, 그래서 또한 Z 방향을 축방향 이송 방향이라고 한다.

종래 기술에서, 축방향 안내 방향(Z')(즉, 축방향 슬라이드(7)가 변위 가능하게 안내될 때 따르는 방향)은 일반적으로 축방향 이송 방향(Z)과 일치한다. 그러나, 본 기계에서, 이들 방향은 서로 다르다. 구체적으로, Z' 방향은 X 방향과 Z 방향에 의해 정해지는 평면 내에 있고, Z 방향에 대해 각도(Ψ)로 경사져 있다. Ψ의 절대 값은 0.1°내지 30°이며, 특히 0.1°내지 30°이고, 바람직하게는 0.1°내지 15°이다. 상대적으로 작은 각도, 예컨대, 0.1°내지 3°이고, 특히 0.5°내지 3°가 충분할 수 있다.

방향(X, Y, Z, Z', A, B 및 C1)의 현재 제안된 배치에 대해, 다음과 같은 관계가 성립한다:

여기서 부호

는 "평행함"을 의미하고, 부호

는 "평행하지 않음"을 의미하며, 부호

는 "수직임"을 의미하고, 그리고 부호

는 "0°와 90°가 아닌 각도로 있음"을 의미한다.

좌표 변환

기계 제어기는 일반적으로, 기어링의 원하는 플랭크 형상에 대해, X, Y, Z 좌표계에서 대응하는 제어 명령을 계산한다. 본 기계에서, Z 방향을 따른 순수한 이송 운동은 X 및 Z' 방향을 따른 동시적인 운동을 필요로 한다. 모든 기계 프로그램을 다시 작성할 필요 없이 본 기계를 작동시킬 수 있기 위해, 기계 제어 장치는 유리하게도, Z 방향을 따른 운동에 대한 통상적인 이송 명령을 X 및 Z' 방향을 따른 동시적인 운동에 대한 변환된 제어 명령으로 변환하도록 설계된다.

이에 대해서는 이하에서 도 3을 참조하여 설명한다. 공구는 초기 위치(x = x₀, z = z₀)로부터 끝점(x = x₀, z = z₁)까지 Z 방향을 따른 일정한 속도(v_z)로 그리고 작업물까지의 일정한 중심 거리를 유지하면서 이동한다고 가정한다. 대응하는 운동 프로파일(31)이 도 3의 (a) 부분에 도시되어 있다. 이러한 운동 프로파일은, 플랭크가 추가적인 축 운동으로 수정됨이 없이 원통형 기어가 기계 가공되는 경우에 선택된다.

본 기계에서 그러한 운동 프로파일이 생성되게 하기 위해, 구동기는 X 및 Z' 방향을 따라 동시에 작동되어야 한다. 이는 도 3의 (b) 부분에 도시되어 있다. 이 도에서 알 수 있는 바와 같이, 축방향 슬라이드(7)는 양의 Z' 방향을 따라 연속적으로 이동하고, 공구 캐리어(5)는 축방향 안내 방향(Z')의 경사를 보상하기 위해 음의 X 방향(즉, 도 2에서 우측)으로 연속적으로 이동한다. 전반적으로, 공구 캐리어(5)는 위치(z'₀)로부터 위치(z'₁)까지 일정한 속도로 Z' 방향을 따라 이동되며, 또한 공구 캐리어는 위치(x₀)로부터 위치(x₁)까지 일정한 속도로 X 방향을 따라 이동된다. 출발 위치와 끝 위치에 대해 다음이 성립한다:

따라서, Z' 방향을 따른 속도(v'_Z) 및 X 방향을 따른 속도(v_X)에 대해 다음이 성립한다:

X 및 Z' 방향을 따른 대응하는 운동 프로파일(31')이 도 3의 (b) 부분에 도시되어 있다.

이에 기반하여, Z 방향을 따른 이송 명령을 X 및 Z' 방향을 따른 변환된 이송 명령으로 쉽게 변환할 수 있다.

공구가 Y-축을 따른 시프트 운동을 동시에 수행하면, 이 운동은 X, Y, Z' 좌표계로의 변환에 영향을 받지 않고 유지된다. 또한, 예컨대, A 축 주위로의 경사 운동(기계 가공 동안에 실행되면) 또는 작업물과 공구 사이의 추가적인 회전 운동을 발생시키는 구름 각도의 변화는 영향을 받지 않고 유지된다.

Z 및 Z' 방향의 좌표 원점이 일치한다고 가정하면, X, Y, Z 좌표계에서의 공간 좌표(x, y, z)는 다음과 같이 X, Y, Z' 좌표계에서의 공간 좌표(x', y', z')로 변환될 수 있다:

측정이 X 및 Z' 방향을 따라 배치된 측정 시스템으로 이루어지고 또한 그러한 측정에 근거하여 공구 캐리어(5)의 X 및 Z 좌표를 결정하고자 한다면, 역변환(T^-1)이 적용될 것이다. 이 역변환은 요구되는 형태의 측정된 좌표를 기계 제어기에 제공하기 위해 필요할 수 있다. 이 경우에, X, Y, Z 좌표계에서의 좌표(x, y, z)는 다음과 같이 X, Y, Z' 좌표계에서의 좌표(x', y', z')로부터 계산될 수 있다.

크라운형 수정의 생성

이하, 원통형 기어에 크라운형 수정을 생성하는 것을 도 4 및 5를 참조하여 설명한다.

폭을 따라 크라운닝되는 수정형 원통형 기어(32)가 도 4에 기호로 나타나 있다. 원통형 기어의 치부는 폭 방향(기계 가공 동안에, 이는 Z 방향임)을 따른 두께가 끝에서 보다 중심에서 더 두껍고, 그에 따라 치부 플랭크의 플랭크 라인은 만곡되어 있다. 가끔, 제조상의 이유로, 팁 직경도 끝에서 보다 기어의 중심에서 더 크고, 그래서 기어는 배럴형 외부 윤곽을 갖는다. 도 4에서, 배럴형 외부 윤곽은 원리를 더 쉽게 설명하기 위해 극히 과장되어 나타나 있다. 실제로, 그러한 수정은 일반적으로 단지 몇 마이크로미터의 범위에 있고, 육안으로는 보이지 않는다.

X 방향의 느린 반경 방향 송입 운동을 Z 방향을 따른 이송 운동에 중첩시켜 크라운형 원통형 기어를 창성하는 것이 종래 기술에 알려져 있다. 이러한 운동 프로파일(33)은 도 5의 (a) 부분에 도시되어 있다. Z 방향을 따른 일정한 속도를 갖는 균일한 축방향 이송 운동은 X 방향을 따른 송입 운동과 중첩된다. 송입 운동은 처음에 양의 속도를 가지며(x 좌표가 증가됨), 이 양의 속도는 기어 폭의 중심에서의 송입 속도가 영으로 되고 그의 부호가 변할 때까지(즉, x 좌표가 다시 감소됨) 감소한다.

매우 낮은 반경 방향 송입 속도는 피할 수 없는 마찰 효과 때문에 문제가 된다. X-방향을 따르는 가이드에 관련된 요소는 불가피한 역전 효과를 나타내기 때문에, 송입 운동의 방향의 역전이 또한 문제가 된다.

본 기계로, 수정을 생성할 때 송입 운동의 방향의 역전이 피해지며, 크라운닝의 요구되는 양이 너무 크지 않으면 기어 치부의 기계 가공 동안에 송입 속도는 특정한 최소 속도 아래로 떨어지지 않는다. 이는 도 5의 (b) 부분에 도시되어 있고, 여기에 결과적인 운동 프로파일(33')이 도시되어 있다. 공구 캐리어(5)는 음의 X 방향으로 연속적으로 이동하여, Z' 방향의 경사를 보상한다. 이 연속적인 기본 운동은 그 운동과 중첩되어 수정을 생성한다. 그러나, 중첩 운동의 속도는 항상 기본 운동의 속도 보다 작으며, 그래서 방향은 기어의 기계 가공 동안에 역전되지 않으며, 특정한 최소 속도는 아래로 떨어지지 않는다.

축방향 이송 운동 및 반경 방향 송입 운동을 제어하기 위한 기능 유닛

도 6은 Z 방향을 따른 축방향 이송 운동 및 X 방향을 따른 반경 방향 송입 운동을 발생시키기 위해 사용되는 다양한 기능 유닛을 개략적으로 도시한다. 위치 센서(41, 42)는 X 및 Z' 방향을 따른 공구 캐리어(7)의 위치(x', z')를 검출한다. 제 1 변환 장치(43)는, 역변환(T^-1)을 적용하여 X, Y, Z' 좌표계에서의 이들 위치를 X, Y, Z 좌표계에서의 위치(x, z)로 변환시키고, 이들 실제 값을 기계 제어기의 제어 컴퓨터(44)에 전달한다. 제어 컴퓨터(44)는 제어 신호(Ax, Az)를 발생시키고, 이 제어 신호는 X, Y, Z 좌표계에서의 공구 캐리어(7)의 위치에 대한 공칭 값에 대응한다. 제 2 변환 장치(45)가 이들 제어 신호를 X, Y, Z' 좌표계에서의 변환된 제어 신호(Ax', Az')로 변환시키고, 이들 변환된 제어 신호를 기계 제어기의 축 모듈(3)에 전달한다.

드레싱 동안의 용례

대각선 공정에서 다음 기계 가공 동안에 이들 수정을 작업물 플랭크에 전달하기 위해 대응하는 축 운동에 의해 드레싱 동안에 연삭 웜의 플랭크에 수정을 생성하는 것이 종래 기술에 알려져 있다. 이러한 목적으로, 회전 드레싱 휠을 포함하는 공간적으로 고정된 드레싱 장치를 연삭 웜에 맞물리게 하고 또한 기계 축(X, Y)으로 필요한 운동을 발생시키는 것이 알려져 있다.

상이한 드레싱 전략이 본 기계로 가능하다. 이 드레싱 전략을 위해, 시프트 축(Y)과 공구 축(B)이 수직이 되도록, 즉 Z 방향을 따르도록 연삭 웜이 A 축 주위로 선회된다. 그에 따라 드레싱 장치가 또한 정렬된다.

도 2는 드레싱 장치(13)를 나타내는데, 이 드레싱 장치는 점선으로 기호적으로만 나타나 있다. 드레싱 장치는 작업물 캐리어(터릿)(15)에 장착된다. 터릿을 90°선회시키면 드레싱 장치는 연삭 웜(12)과 마주하는 위치에 있게 된다. 드레싱 장치(13)는 드레싱 스핀들을 포함하고 드레싱 휠(14)이 그 스핀들 상에 장착되어 있고 회전하도록 구동된다. 드레싱 스핀들은 선회 본체(21)에 장착된다. 이 선회 본체는 작업물 캐리어에 연결되어 있어, 드레싱 휠(14)이 웜 나사산의 방향으로 그리고 연삭 웜 프로파일에 대해 정렬되도록 선회될 수 있다. 대응하는 선회 축은 각 작업물 축(C1, C2)에 수직이고 공간에서 수평으로 있다. 도 2에서, 대응하는 선회 축은 도면의 평면에 수직이다. 추가로, 드레싱 스핀들은 추가 선회 축 주위로 선회될 수 있고, 그 추가 선회 축도 공간에서 수평으로 있고 위의 선회 축에 수직이다. 도 2에서, 이 추가 선회 축은 도면의 평면에서 수평으로 있다. 이 추가 선회 축은 예컨대 드레싱 동안에 프로파일 각도를 변경하기 위해 사용될 수 있다.

통상적인 경우처럼, 공구 축(B)을 따른 요구되는 드레싱 운동은 이제 Y 축을 따른 시프트 슬라이드 대신에 축방향 슬라이드(7)로 발생된다. 작업물 기계 가공에 대해 전술한 바와 유사한 고려 사항이 여기에도 적용된다. 특히, 이렇게 해서, 수정이 연삭 웜 플랭크에 발생될 때 방향의 역전이 X-방향을 따라 일어나는 것이 피해질 수 있다.

마찬가지로, 본 발명은 작업물 스핀들 상에 장착되는 기어형 드레싱 휠에 의해 드레싱이 수행될 때 본 발명이 유리하다.

추가 용례

본 발명의 이점은 크라운형 원통형 기어의 제조 예를 사용하여 위에서 설명되었다. 그러나, 본 발명은 이 용례에 한정되지 않고, 유리하게도 다른 기어링 또는 기어의 제조에도 사용될 수 있다. 특히, 본 발명은, 방해적인 마찰 효과를 피하기 위해 사용될 수 있기 때문에, 다른 방식으로 수정된 기어링, 예컨대 원추형으로 수정된 기어링의 제조에도 이점을 갖는다.

제 2 실시 형태

도 7은 제 2 실시 형태에 따른 창성 기어 연삭 기계를 개략적으로 나타낸다. 이 실시 형태는, A 축이 Z 방향에 수직이지 않고 또한 X 방향에 평행하지 않지만 Z' 방향에 수직이고 따라서 X 방향에 대해 각도(Ψ)를 이루고 있다는 점에서 제 1 실시 형태와 다르다. 이는, A 축 주위의 선회 각도가 도 7에 나타나 있는 위치로부터 벗어나자 마자 Y 축과 공구 축(B)은 X 방향에 더 이상 수직이 아님을 의미한다. 그럼에도 불구하고, 위에서 언급된 이점은 이 배치 구성으로도 얻어질 수 있다. 이 실시 형태는 0.1°내지 3°의 작은 경사 각도에 대해 특히 적합하다.

대체로, 이 실시 형태에서 다음이 방향(X, Y, Z, Z', A, B 및 C1)의 배치에 적용된다:

경사진 A 축 때문에, 기계 축(X, Y, Z', A, B, C1)으로 정의되는 좌표계로부터 직교 좌표계 또는 기계 제어기의 통상적인 좌표계로 또한 그 반대로 변환하기 위해 제 1 실시 형태와 비교하여 추가 좌표 변환이 필요하다. 그러나, 대응하는 변환은 간단한 삼각법적 고려로 쉽게 유도될 수 있다.

제 3 실시 형태

도 8은 제 3 실시 형태에 따른 창성 기어 연삭 기계를 개략적으로 나타낸다. 이 실시 형태에서, 축방향 슬라이드(7), 시프트 슬라이드 및 연삭 헤드(9)를 포함하는 전체 공구 캐리어(5)는 통상적으로 구성된다. 특히, 축방향 안내 방향(Z')은 송입 방향(X)에 수직이다. 대신에, 작업물 캐리어(터릿)(15)는 수직에 대해 경사져 있다. 결과적으로, 특히 작업물 축(C1) 및 따라서 축방향 이송 방향(Z)(정의에 의해, 작업물(C1)에 평행함)은 더 이상 X 방향에 수직이 아니다.

또한, 이 실시 형태의 경우에도, 기계 축(X, Y, Z', A, B, C1)으로 정의되는 좌표계로부터 직교 좌표계 또는 기계 제어기의 통상적인 좌표계로 또한 그 반대로 변환하기 위해 제 1 실시 형태와 비교하여 추가 좌표 변환이 필요하다. 여기서도, 대응하는 변환은 간단한 삼각법적 고려로 쉽게 유도될 수 있다.

제 4 실시 형태

도 9는 제 4 실시 형태에 따른 기어 연삭 기계를 개략적으로 나타낸다. 제 1 및 제 2 실시 형태에서 처럼, 축(C1, C3)을 갖는 터릿은 공간에서 수직으로 위치되며, 축방향 슬라이드(7)는 공구 캐리어(5)에 대해 축방향 안내 방향(Z')을 따라 안내되며, 그 축방향 안내 방향은 공간에서 수직으로 있는 작업물 축(C1)에 대해 수직에 대한 경사 각도(Ψ)로 경사져 있다. 그러나, 제 1 및 제 2 실시 형태와는 달리, 축방향 슬라이드(7), 시프트 슬라이드 및 연삭 헤드(9)와 함께 전체 공구 캐리어(5)는 기계 베드(4)에서 정확히 수평으로 안내되지 않고 그 수평에 대해 경사 각도(Ψ)로 경사져 있는 방향을 따라 안내된다. 전술한 실시 형태에서 처럼, 여기서도 안내 방향을 X 방향이라고 한다. 그래서 여기서 X 방향은 Z 방향에 수직이지 않고, Z' 방향에 수직이다. 제 1 실시 형태에서 처럼, A 축은 공간에서 수평이며 그래서 Z 방향에 수직이다. 경사진 X 축 때문에, A 축은 X 방향에 평행하지 않다.

이 실시 형태에 대해서도, 기계 축(X, Y, Z', A, B, C1)으로 정의되는 좌표계로부터 직교 좌표계 또는 기계 제어기의 통상적인 좌표계로 또한 그 반대로 변환하기 위해 제 1 실시 형태와 비교하여 추가 좌표 변환이 필요하다. 여기서도 대응하는 변환은 간단한 삼각법적 고려로 쉽게 유도될 수 있다.

변형예

전술한 예에서, 경사 각도(Ψ)는 양인데, 즉 Z' 축은 작업물 축(C1)으로부터 멀어지게 양의 X 방향 쪽으로 경사져 있다. 그러나, 이 각도는 또한 음일 수 있다. 언급된 변환은 이 경우에도 유효하게 유지된다. 공구 캐리어(5)는 보상 운동을 발생시키기 위해 음의 X 방향을 따라, 즉 작업물 쪽으로 이동되기 때문에, 음의 경사 각도(Ψ)는, 마지막 마무리 행정이 음의 Z 방향을 따르는(즉, 도 2에서 위에서 아래로) 경우에 특히 유리할 수 있다. 이것이 유리한데, 왜냐하면, 이렇게 해서, 반경 방향 기계 가공력이 보상 운동을 저지하여, X 운동을 발생시키는 데에 관여되는 구성품에서 규정된 힘 조건이 나타나기 때문이다.

본 발명은 구체적인 처리 방법에 한정되지 않는다. 본 발명의 이점은 연속 창성 연삭을 참조하여 위에서 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 기하학적으로 정의되지 않은 절삭날을 사용하는 공정 및 기하학적으로 정의된 절삭을 사용하는 공정을 포함하여, 다른 기어 제조 공정에서도 이점을 나타낸다. 그러한 공정의 예는 불연속 창성 연삭, 불연속 또는 연속 프로파일 연삭, 기어 호닝, 기어 호빙 또는 호브 필링(peeling)(기어 스카이빙(skiving))이다. 본 발명은 외부 치형이 가공된 작업물 및 내부 치형이 가공된 작업물 둘 모두의 제조에 사용될 수 있다. 본 발명은 예비 치형 가공된 작업물의 미세 기계 가공(마무리 가공), 특히 하드 미세 기계 가공에 특히 유리하다.

본 발명은 기계 축의 구체적인 순서에 한정되지 않는다. 기계의 종류에 따라, 예컨대, 축방향 슬라이드를 기계 베드 상에 직접 배치하고 또한 작업물 스핀들을 움직여 반경 방향 송입을 달성하기 위해 작업물 스핀들을 반경 방향 슬라이드 상에 배치하는 것이 또한 유리할 수 있다.

본 발명은 또한 반경 방향 송입 방향(X)이 작업물 축선(C1)에 수직인 경우에 한정되지 않는다. 예컨대, 제 3 및 제 4 실시 형태에서, 반경 방향 송입 방향(X)은 작업물 축(C1)에 대해 90°가 아닌 각도로 있다. 그러나, 이 경우에, 축방향 안내 방향(Z')이 반경 방향 송입 방향(X) 및 작업물 축(C1)과 공통 평면 내에 있는 것이 또한 유리하다.

두 작업물 스핀들 대신에, 3개 이상의 작업물 스핀들 또는 단지 하나의 작업물 스핀들이 있을 수 있다. 적어도 하나의 작업물 스핀들은 가동 작업물 캐리어 상에 배치될 필요가 없고, 기계 베드 상에 직접 위치될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 적어도 하나의 작업물 스핀들은 가동 작업물 캐리어 상에 배치되며, 이로써, X 방향을 따른 반경 방향 송입 운동이 실현된다. 또한, A 축이 공구측 대신에 작업물 측에서 실현될 수 있다.

드레싱 장치(13)는 가동 작업물 캐리어 대신에 기계 베드 상에 장착될 수 있다. 이 경우에, 예컨대, US5857894B에 알려져 있는 바와 같이, 공구 캐리어(15)는 기계 가공 공구를 드레싱 공구에 이동시키기 위해 기계 베드에 대해 회전되도록 구성될 수 있다.

이상은, 관련된 축의 매우 많은 수의 상대 배치가 가능함을 보여준다. 본 발명은 어떤 구체적인 배치에 한정되지 않는다.

더욱이, 본 발명은 다양한 선형 가이드를 위한 특정한 종류의 구동기에 한정되지 않는다. 이 구동기는 종래 기술에 알려져 있는 어떤 방식으로도 구현될 수 있데, 예컨대, 볼 스크류 구동기 또는 선형 모터로 구현될 수 있다.

Claims

기어의 기계 가공을 위한 공작 기계(1)로서,
작업물(18)을 작업물 축(C1) 주위로 회전하도록 구동시키는 작업물 스핀들(16);
공구(12)를 공구 축(B) 주위로 회전하도록 구동시키는 공구 스핀들(11); 및
상기 공구 스핀들(11)과 작업물 스핀들(16) 사이에서 상기 작업물 축(C1)에 대한 상대적 축방향 이송 위치를 변화시키도록 구성된 축방향 슬라이드(7)를 포함하고,
상기 축방향 슬라이드(7)는 작업물 축(C1)에 대해 경사 각도(Ψ)로 경사져 있는 축방향 안내 방향(Z')을 따라 안내되며, 상기 경사 각도(Ψ)는 0.1°내지 30°, 특히 0.5°내지 30°의 절대 값을 갖는, 공작 기계(1).
제 1 항에 있어서,
반경 방향 송입 방향(X)을 따르는 상기 공구 축(B)과 작업물 축(C1) 사이의 반경 방향 거리를 변화시키도록 구성된 송입 슬라이드(5)를 포함하고, 상기 축방향 안내 방향(Z')은 상기 작업물 축(C1)과 반경 방향 송입 방향(X)과 공통 평면 내에 있는, 공작 기계(1).
제 2 항에 있어서,
상기 반경 방향 송입 방향(X)은 작업물 축(C1)에 대해 60°내지 120°의 각도, 특히 작업물 축(C1)에 대해 수직으로 있는, 공작 기계(1)
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
기계 베드(4)를 포함하고,
상기 송입 슬라이드(5)는 상기 반경 방향 송입 방향(X)을 따라 변위 가능하도록 상기 기계 베드(4) 상에서 안내되고 공구 캐리어를 형성하며
상기 축방향 슬라이드(7)는 송입 슬라이드(5) 상에서 축방향 안내 방향(Z)을 따라 안내되는, 공작 기계(1).
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공구 스핀들(1)은 축방향 슬라이드(7)에 대해 선회 축(A) 주위로 회전 가능하고, 선회 축(A)은 작업물 축(C1) 및 반경 방향 송입 방향(X)과 공통 평면 내에서, 반경 방향 송입 방향(X)에 대해 0°내지 30°의 절대 값을 갖는 각도로, 특히 반경 방향 송입 방향(X)에 평행하게 연장되어 있는, 공작 기계(1).
제 5 항에 있어서,
상기 공구 스핀들(11)은 공구 축(B)에 평행한 시프트 방향을 따라 축방향 슬라이드(7)에 대해 변위 가능하며, 상기 시프트 방향(Y)은 상기 선회 축(A)에 수직인, 공작 기계(1).
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공구 스핀들(11)과 작업물 스핀들(16) 사이에서 경사 축방향 안내 방향(Z')과 반경 방향 송입 방향(X)을 따른 동시적인 운동을 수행하기 위해 공작 기계(1)를 제어하도록 구성된 제어 장치(2, 3)를 포함하는 공작 기계(1).
제 7 항에 있어서,
상기 제어 장치(2, 3)는,
공구 스핀들(11) 상에 클램핑되어 있는 공구(12)가 작업물 스핀들 상에 클램핑되어 있는 작업물(18)과 기계 가공 결합되어 있을 때, 상기 공구 스핀들(11)과 작업물 스핀들(16) 사이에서 경사 축방향 안내 방향(Z')과 반경 방향 송입 방향(X)을 따른 동시적인 운동을 일으키는 방법을 수행하도록 구성되어 있고,
상기 경사 축방향 안내 방향(Z')을 따른 운동은 축방향 안내 속도로 수행되며, 상기 반경 방향 송입 방향(X)을 따른 운동은 반경 방향 송입 속도로 수행되며,
각 개별 치부 플랭크의 기계 가공 동안의 반경 방향 송입 속도는 미리 결정된 임계 값 아래로 떨어지지 않는, 공작 기계(1).
제 8 항에 있어서,
상기 제어 장치(2, 3)는, 반경 방향 송입 속도와 축방향 안내 속도가 치부 플랭크의 기계 가공 동안에 변하는 비를 가지도록, 상기 반경 방향 송입 속도와 축방향 안내 속도를 제어하도록 구성되어 있는, 공작 기계(1).
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 제어 장치(2, 3)는, 반경 방향 송입 속도의 부호가 치부 플랭크의 기계 가공 동안에 변하지 않도록 상기 반경 방향 송입 속도와 축방향 안내 속도를 제어하도록 구성되어 있고, 공구 스핀들(11)과 작업물 스핀들(16) 사이에서 반경 방향 송입 방향(X)을 따르는 결과적인 운동은 치부 플랭크의 기계 가공 동안에 부호가 변하는 속도(v_X)를 갖는, 공작 기계(1).
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 장치(2, 3)는 다음과 같은 변환 장치, 즉
반경 방향 송입 방향(X) 및 경사 축방향 안내 방향(Z')을 따라 측정된 위치 변수(x', z')를 반경 방향 송입 방향(X) 및 작업물 축(C1)에 평행한 축방향 이송 방향(Z)을 따른 변환된 위치 변수(x, z)로 변환시키기 위한 제 1 변환 장치(43); 및
상기 작업물 축(C1)에 평행한 축방향 이송 방향(Z)을 따른 작업물 스핀들(16)에 대한 공구 스핀들(11)의 운동을 위한 제어 명령을 경사 축방향 안내 방향(Z') 및 반경 방향 송입 방향(X)을 따른 공구 스핀들(11)의 동시적인 운동을 위한 변환된 제어 명령(Ax', Az')으로 변환시키기 위한 제 2 변환 장치(45)
중의 적어도 하나를 포함하는, 공작 기계(1).
제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
드레싱(dressing) 공구(14)를 갖는 드레싱 장치(13)를 포함하고, 제어 장치(2, 3)는, 상기 경사 축방향 안내 방향(Z')을 따른 운동을 일으키면서 상기 공구(12)가 상기 드레싱 공구(14)로 드레싱되게 하도록 구성되어 있는, 공작 기계(1).
제 12 항에 있어서,
상기 제어 장치(2, 3)는 상기 공구 스핀들(11)을 드레싱 배향으로 있게 하며, 그 드레싱 배향에서 상기 공구 축(B)은 상기 축방향 안내 방향(Z')과 반경 방향 송입 방향(X)에 의해 정해지는 평면 내에 있거나 그 평면에 평행한, 공작 기계(1).
제 13 항에 있어서,
상기 드레싱 장치(13)는, 드레싱 공구(14)를 드레싱 스핀들 축 주위로 회전하도록 구동시키도록 구성된 드레싱 스핀들을 포함하고, 이 드레싱 스핀들은 적어도 하나의 드레싱 피봇 축 주위로 회전 가능하여, 공구 스핀들(11)이 상기 드레싱 배향으로 있을 때 드레싱 공구(14)를 공구(12)와 결합시키며, 상기 드레싱 피봇 축은 바람직하게는 상기 축방향 이송 방향(Z')에 대해 횡방향으로, 특히 그 축방향 이송 방향에 대해 60°내지 120°의 각도로 연장되어 있는, 공작 기계(1).
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공작 기계는 연속 창성(generating) 연삭, 불연속 창성 연삭, 불연속 또는 연속 프로파일 연삭, 기어 호닝(honing), 호빙(hobbing) 또는 호브 필링(hob peeling) 중의 하나를 수행하도록 구성되어 있는, 공작 기계(1).
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 공작 기계(1)로 작업물(18)의 치부 플랭크를 기계 가공하기 위한 방법으로서,
공구 스핀들(11) 상에 장착되어 있는 공구(12)가 작업물 스핀들 상에 장착되어 있는 작업물(18)과 기계 가공 결합되어 있을 때, 상기 공구 스핀들(11)과 작업물 스핀들(16) 사이에서 경사 축방향 안내 방향(Z') 및 반경 방향 송입 방향(X)을 따른 동시적인 운동을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 경사 축방향 안내 방향(Z')을 따른 운동은 축방향 안내 속도로 수행되고, 상기 반경 방향 송입 방향(X)을 따른 운동은 반경 방향 송입 속도로 수행되는, 작업물의 치부 플랭크를 기계 가공하기 위한 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 반경 방향 송입 속도는, 각 개별 치부 플랭크의 기계 가공 동안에 미리 결정된 임계 값 아래로 떨어지지 않는 절대 값을 갖는, 방법.
제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
상기 반경 방향 송입 속도와 축방향 안내 속도는 치부 플랭크의 기계 가공 동안에 변하는 비를 갖는, 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 반경 방향 송입 속도와 축방향 안내 속도는, 반경 방향 송입 속도의 부호가 치부 플랭크의 기계 가공 동안에 변하지 않도록 시간 가변 비를 가지며, 상기 공구 스핀들(11)과 작업물 스핀들(16) 사이에서 반경 방향 송입 방향(X)을 따른 결과적인 운동은 치부 플랭크의 기계 가공 동안에 부호가 변하는 속도(v_X)를 갖는, 방법.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 기계로 기어를 기계 가공하기 위한 공구(12)를 드레싱하는 방법으로서,
상기 공구(12)가 드레싱되도록 공구(12)가 드레싱 공구(14)와 결합되어 있을 때, 경사 축방향 안내 방향(Z')을 따라 공구(12)와 상기 드레싱 공구(14)를 포함하는 드레싱 장치(13) 사이의 상대 운동을 일으키는 단계를 포함하는, 기어를 기계 가공하기 위한 공구를 드레싱하는 방법.
제 20 항에 있어서,
드레싱 전에, 공구 스핀들(11)은 드레싱 배향으로 있고, 그 드레싱 배향에서 공구 축(B)은 상기 축방향 안내 방향(Z')과 반경 방향 송입 방향(X)에 의해 정해지는 평면 내에 있거나 그 평면에 평행한, 방법.
제 21 항에 있어서,
상기 드레싱 장치(13)는 드레싱 공구(14)를 드레싱 스핀들 축 주위로 회전하도록 구동시키도록 구성된 드레싱 스핀들을 포함하며,
상기 방법은, 상기 공구 스핀들(11)이 드레싱 배향으로 있을 때 드레싱 공구(14)를 공구(12)와 결합시키기 위해 드레싱 스핀들을 적어도 하나의 드레싱 피봇 축 주위로 선회시키는 단계를 포함하고, 상기 드레싱 피봇 축은 바람직하게는 축방향 이송 방향(Z')에 대해 횡방향으로, 특히 그 축방향 이송 방향에 대해 60°내지 120°의 각도로 연장되어 있는, 방법.
제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반경 방향 송입 방향(X)과 경사 축방향 안내 방향(Z')을 따라 위치 변수(x', z')를 측정하는 단계; 및
측정된 위치 변수(x', z')를 반경 방향 송입 방향(X) 및 작업물 축(C1)에 평행한 축방향 이송 방향(Z)을 따른 변환된 위치 변수(x, z)로 변환시키는 단계를 포함하는, 방법.
제 16 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작업물 축(C1)에 평행한 축방향 이송 방향(Z)을 따른 작업물 스핀들(16)에 대한 공구 스핀들(11)의 운동을 위한 제어 명령(Ax, Az)을 생성하는 단계; 및
생성된 제어 명령을 경사 축방향 안내 방향(Z') 및 반경 방향 송입 방향(X)을 따른 공구 스핀들(11)의 동시적인 운동을 위한 변환된 제어 명령(Ax', Az')으로 변환시키는 단계를 포함하는, 방법.
제 16 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 연속 창성 연삭, 불연속 창성 연삭, 불연속 또는 연속 프로파일 연삭, 기어 호닝, 호빙 또는 호브 필링 중의 하나인, 방법.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 공작 기계(1)의 제어 장치(2, 3)가 제 16 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하게 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
제 26 항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 컴퓨터 판독 가능한 매체.