KR20220066265A - 복수의 공작물 각각에 동일한 치형 세트를 절삭에 의해 생산 또는 기계가공하는 방법, 이를 위한 기계 그룹 및 제어 프로그램 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롤링 기계가공 맞물림에서, 레이크 면(5)을 갖고 회전 축(B1)을 갖는 치형 세트를 갖는 기어-절삭 공구(S)를 갖는 하나 이상의 기어-절삭 기계(100) 상의 공작물 뱃치의 복수의 공작물, 특히 적어도 4개의 공작물 각각 상의 동일한 치형 세트를 절삭함으로써 생산 또는 기계가공하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법에서, 상기 치형 세트에 대해 요구되는 상기 치형 프로파일로부터의 치형 세트의 편차가 검출되거나 예상되는 경우, 상기 편차에 대응하는 대응책이 결정되고, 상기 대응책을 사용하여 상기 공작물 뱃치의 추가적인 공작물의 생산/기계가공이 계속되며, 상기 대응책은, 적어도 부분적으로, 상기 공구의 상기 회전축에 대한 상기 레이크 면의 위치의 변경이며, 상기 변경은 상기 기어-절삭 기계에서 또는 상기 기어-절삭 기계의 기계 그룹에 속하는 연삭 기계(140)에서 수행되는 연삭에 의해 야기된다.

Description

복수의 공작물 각각에 동일한 치형 세트를 절삭에 의해 생산 또는 기계가공하는 방법, 이를 위한 기계 그룹 및 제어 프로그램

본 발명은 롤링 기계가공(rolling machining) 맞물림(engagement)에서, 레이크 면(rake face)을 갖고 회전 축을 갖는 치형 세트(set of teeth)를 갖는 기어-절삭(gear-cutting) 공구를 갖는 하나 이상의 기어-절삭 기계(들) 상의 공작물 뱃치(workpiece batch)의 복수의 공작물, 특히 적어도 4개의 공작물 각각 상의 동일한 치형 세트를 절삭함으로써, 생산 또는 기계가공하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법에서, 상기 치형 세트에 대해 요구되는 상기 치형 프로파일로부터의 치형 세트의 편차(deviation)가 검출되거나 예상되는 경우, 상기 편차에 대응하는 대응책(countermeasure)이 결정되고, 상기 대응책을 사용하여 상기 공작물 뱃치의 추가적인 공작물의 생산/기계가공이 계속된다.

이러한 방법들 및 대응책들이 알려져 있다. 특정 공작물 기어 치형을 위해 설계된 기어-절삭 공구가 요구되는 공작물 기어 상의 치형 프로파일을 정확하게 생성하지 않는다는 것이 반복적으로 발생할 수 있다. 예를 들어, 좌측 및/또는 우측 치형 플랭크(flank)에서 치형 세트를 스카이빙(skiving)하는 동안, 예를 들어 공작물 뱃치(batch)의 제1 공작물 또는 복수의 제1 공작물들을 측정함으로써 너무 높은 프로파일 각도 편차가 결정된다. 적은 수의 공작물만이 있는 경우, 공작물이 중간에 하드닝(hardened)된 후에 이후의 하드-파인 기계가공(hard-fine machining) 동안에만 대응책이 고려될 수 있지만, 이는 특히 더 많은 양의 공작물 뱃치의 경우에 후속 하드-파인 기계가공 공정에 상당한 부담을 초래하고, 일부 경우에 편차가 너무 큰 경우 보상(compensate)하기가 어려울 수 있다.

따라서, 더 큰 공작물 뱃치들의 경우에, 심지어 기계가공 자체 동안에도, 이러한 후속 공작물들을 원하는 치형 프로파일에 더 가깝게 하기 위해 공작물 뱃치에서 후속 공작물들의 기계가공을 위해 이미 사용되고 있는 대응책에 의해 기술에서 응답한다.

이러한 목적을 위해, 현대의 CNC-제어 기어-절삭 기계의 유연성 및 기계가공 정확도는 기계 축 보정(correction)에 의해 설정되는 검출된 편차에 대응하는 기계가공 개입(intervention)의 수정(modification)에 의해 사용된다. 예를 들어, 기어 스카이빙(gear skiving)의 경우에, 스카이빙 기계의 피봇 축은 공작물 회전 축에 대한 공구 회전 축의 수정된 교차 축 각도로 설정될 수 있거나, 기계가공 위치의 오프셋은 예를 들어 접선 캐리지(carriage)를 사용하여 설정될 수 있다. 스카이빙 동안의 이들 조건들 사이의 관계에 관한 추가 세부사항은 EP 2537615 A1을 참조하며, 이 출원은 이러한 양태, 절삭 조건 및 스카이빙의 운동학에 관하여 언급한다. 이는 매우 유연한 보정 방법을 허용하고, 따라서 필요한 기계 축 변경들을 독립적으로 계산하는 대응하는 제어기들이 복수의 제조자들에 의해 만들어진 현대의 CNC 기계들에서 구현된다.

본 발명의 목적은, 특히 유연성과 공구 사용 수명의 만족스러운 조합과 관련하여, 처음에 언급된 유형의 방법을 더 개선하는 것이다.

이 목적은, 적어도 부분적으로, 공구의 회전축에 대한 레이크 면의 위치의 변경인 대응책에 의해 공정 기술의 관점에서 본 발명에 의해 달성되며, 이 변경은 기어-절삭 기계 또는 기어-절삭 기계의 기계 그룹에 속하는 연삭 기계에서 수행되는 연삭(grinding)에 의해 야기된다.

따라서, 본 발명은 대응책의 부분, 특히 주요한 부분을 동적 보정으로부터 공구의 구조적 변경, 특히 공구 회전축에 대한 레이크 면의 상대 위치의 변경으로 시프팅시킨다. 이러한 레이크 면, 바람직하게는 본 발명에 따른 평면 레이크 면은 스텝-컷(step-cut) 절삭 휠의 전형적인 설계에서 공구 회전축에 대한 그들의 위치에서, 스텝각(step angle), 즉 원주방향으로 볼 때 공구 회전축에 직교하는 평면에 대한 레이크 면의 기울기, 및 일부 경우에 0이 아닌 각도 팁 레이크 각, 즉 공구 회전축에 대해 반경방향으로 이 평면에 대한 레이크 면의 기울기에 의해 결정된다.

본 발명에 따르면, 레이크 면의 이러한 위치 또는 위치 배향은 적소(in place)에서 재연삭(regrinding)에 의해 변경된다. 기어-절삭 공구는 바람직하게는 재연삭을 위해 기어-절삭 기계 자체에 클램핑된 상태로 유지된다. 본 발명에 따른 방법에 있어서, 위에서 설명된 동적 보정들은 더 이상 공작물 뱃치의 다른 공작물들을 원하는 치형 프로파일에 더 가깝게, 또는 적어도 더 적은 정도 까지만 가져오도록 요구되지 않으며, 이는 기어-절삭 공구를 위해 선택된 원뿔형으로(conicity) 공구를 설계한 기계 축 설정들에 더 가까운 기계 축 설정들에서 기어-절삭 공구가 계속 사용되어, 가장 바람직한 경우에 유효 여유 각도들(clearance angles)이 그 전체로 유지된다는 것을 의미한다. 이는 기어-절삭 공구의 사용 수명에 걸쳐 공정 힘(process forces)이 시프팅(shifting)하는 것을 방지하며, 이는 기어-절삭 공구에 대한 부하를 증가시키는 요인으로 인식되고, 따라서 공구 사용 수명을 감소시킨다.

그러나, 재연삭에 필요한 시간 및 기계를 수용하는 것을 수반해야 함에도 불구하고, 본 방법의 유연성은 기어-절삭 공구를 적소에 재연삭함으로써 유지된다.

이 방법은 4개 이상, 10개 이상, 심지어 20개 이상의 공작물을 갖는 더 작은 공작물 뱃치뿐만 아니라 50개 이상, 심지어 100개 또는 200개 이상의 공작물을 갖는 더 큰 공작물 뱃치에 적합하다.

기어-절삭 공구를 재연삭하는 것으로 결정될 수 있는 상황에는 다양한 이유가 있을 수 있다. 기어-절삭 공구의 정규 사용 수명의 과정에 걸쳐 발생하는 결함을 보정할 수 있을 뿐만 아니라, 예를 들어, 미리 보상될 필요가 있는 하드닝 왜곡(hardening distortion)에 대한 경향이 관찰되는 경우, 또는 예를 들어, 원하는 치형 프로파일의 더 좋은 근사치(approximation)를 위한 여유가 여전히 있는 다른 경우에, 예를 들어, 의도된 최종 기하학적 형상에 허용(allowance)을 더한 것과는 상이한 원하는 치형 프로파일도 해결할 수 있다.

기어-절삭공구는 절삭휠, 즉, 스카이빙용 스카이빙휠 또는 사전절삭후 이미 사전절삭되어 하드닝된 치형 세트를 하드스카이빙하기 위한 스카이빙휠, 또는 기어치형을 형성하기 위한 형상휠인 것이 바람직하다. 경질 금속 또는 분말 금속 고속강(PM-HSS) 재료를 모재로 사용할 수 있지만 다른 재료도 사용할 수 있다. 일부 경우에, Al, CrN, 또는 TiN과 같은 당업자에게 일반적인 임의의 다른 코팅과 같은 내마모성-향상 코팅이 제공될 수 있다.

본 방법의 바람직한 실시예에서, 기어-절삭 공구는, 예를 들어, 단순한 재샤프닝(resharpening) 후에 종래 기술에서 통상적인 바와 같이, 연삭 공정과 그 사용의 계속 사이에 내마모성-향상 층을 갖는 코팅이 더 이상 적용되지 않는 것이 제공된다. 이러한 방식으로, 시간 소모적인 코팅 공정은 더 이상 예상되지 않고 더 이상 시간 지연 효과를 갖지 않는다. 전체적으로, 기어-절삭 공구는 재연삭된 후에 다소 신속하게 다시 사용할 준비가 되는 경향이 있으며, 특히 바람직하게는 적어도 24시간 이내, 더욱 바람직하게는 12시간 이내, 또는 심지어 6시간 이내에 사용되는 것이 바람직하다. 복수의 동일한 기어-절삭 공구가 이용 가능하다면, 재연삭 후에 이러한 동일한 공구 중 하나로 기계가공을 계속할 수도 있다.

기어-절삭 공구의 사용은 정확히 동일한 기어-절삭 기계 상에서 계속되는 것이 바람직하지만, 동일한 유형의 공작물 뱃치를 병렬로 처리하는 복수의, 특히 동일한 기어-절삭 기계를 갖는 더 큰 시스템에서, 이러한 병렬 기계 상에서 사용이 또한 계속될 수 있다.

본 방법의 바람직한 실시예에서, 레이크면은 연삭 동안 수정된 팁 레이크 각도로 연삭되고, 즉 팁 레이크 각도는 재연삭에 의해 변경된다. 팁 레이크 각도의 감소는 공작물 기어링의 치형 프로파일에 대한 프로파일 각도 또는 압력 각도의 증가를 야기하는 반면, 팁 레이크 각도의 증가는 반대로 (2-플랭크 방법으로 작업할 때) 공작물 기어링의 양 치형 플랭크들에 대한 프로파일 각도의 감소로 이어진다. 따라서, 이와 관련하여 재연삭은 공작물 기어링의 좌측 및 우측 플랭크들 상에서 주로 대칭적으로 발생하는 편차들을 보정하거나 영향을 미치는 데 특히 적합하다.

또한, 대안적으로 또는 추가적으로, 바람직하게는 연삭 또는 재연삭이 연삭 공정 동안 수정된 스텝 각도로 수행되는 것이 제공된다. 이는 공작물 기어링의 하나의 플랭크 및 다른 플랭크에 비대칭적인 영향을 초래한다. 예를 들어, 스텝 각도를 감소시킴으로써 좌측 플랭크에서의 프로파일 각도가 증가되면, 이는 우측 플랭크 측에서 증가되지 않고(2-플랭크 방법에서) 오히려 감소된다. 따라서, 좌측 및 우측 플랭크에서의 편차에 대한 프로파일 오차의 비대칭 부분은 바람직하게는 스텝 각도를 수정함으로써 대응된다.

간단히 설명하기 위해, 공작물 기어링의 좌측 플랭크에서 +5 및 우측 플랭크에서 +1의 프로파일 각도 편차로, 예를 들어, 좌측 플랭크에 대해 -2의 스텝 각도 수정 및 -3의 팁 레이크 각도 수정을 행할 수 있다. 좌측 플랭크에서, 이들 보정은 가산적이며 +5와 -5의 프로파일 각도 편차에 대응하며; 우측 플랭크에서, 스텝 각도 수정은 팁 레이크 각도 수정에 대응하여, -1의 총 수정은 또한 프로파일 각도 편차의 +1을 보상한다.

본 발명에 따른 방법은 또한 추가적인 대응책으로서 위에서 설명된 동적 보정들을 포함할 수 있다. 따라서, 레이크 면들의 상대 위치를 변경하는 것에 추가하여, 상기 대응책은 또한 검출된 편차 또는 검출될 편차를 갖는 기어 치형의 원래 의도된 생산/기계가공을 위한 기계 축 이동들(movements) 또는 기어 치형의 생산/기계가공을 위한 기계 축 이동들에 비해 수정된 기계 축 이동들의 형태에서의 동적 보정을 포함하는 것이 명확하게 의도된다. 이러한 예들은 본 발명의 이러한 추가 개발을 위해 또한 사용될 수 있는 설명에 대한 소개에서 이미 언급되어 있다.

이러한 맥락에서, 동적 보정은 레이크 면에 대해 이루어진 수정에 따라 기계가공 작업을 위한 기계 축을 제어하는 제어기에 의해 독립적으로 계산되도록 제공되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 기계 작업자는 취해질 대응책이 식별될 때 요구되는 치형 프로파일로부터의 편차로부터 계산된 기어-절삭 공구의 재연삭을 위한 목표 값 또는 보정 값을 기계 제어기로부터 수신한다. 이어서, 연삭 기계를 반자동으로 또는 자동으로 적절히 제어된 재연삭으로 작업(task)할 수 있다. 그러나, 작업자가 더 적은 재연삭을 결정하는 것도 생각할 수 있는데, 이는 단지 편차의 부분 교정으로 이어질 것이고, 나머지 편차는 동적 교정을 통해 수행된다.

또한, 재연삭을 통해 전체 편차가 보정되어야 하지만, 가능한 나중 시점에 동적으로 보정되어야 할 보정의 필요성이 감지될 수도 있다. 이 경우, 기어-절삭 기계는 재연삭 전에 원래 공구 컨투어(contour )가 아니라 필요한 기계 축 보정을 결정하기 위한 기초로서 이전에 재연삭된 공구 컨투어를 사용한다.

앞서 이미 나타낸 바와 같이, 기어-절삭 공구의 재연삭은 기어-절삭 기계의 기계 그룹에 속하는 연삭 기계, 예를 들어 기계 조합에서 기어-절삭 기계에 기계적으로 링크되는 연삭 기계 상에서 수행될 수 있다. 어느 경우든, 제어기들은, 별도로 제공된다면, 바람직하게는, 위에서 설명된 재연삭 파라미터들에 관한 데이터 교환을 허용하기 위해 링크되어야 한다. 바람직한 실시예에서, 기어-절삭 공구는 공구 교환 시스템을 통해 또는 일부 다른 방식으로 연삭 기계로 가져올 수 있다. 더욱 더 바람직한 실시예에서, 적어도 공작물 뱃치를 스스로 처리하는 기어-절삭 기계의 경우에, 기어-절삭 공구는 기어-절삭 기계의 공구 헤드로부터 기어-절삭 공구를 언클램핑할 필요 없이 재연삭될 수 있다. 이와 관련하여 바람직한 방법 구성에서, 기계가공 개입의 기계 축은 연삭 작업 동안 기어-절삭 공구를 위치시키는데 사용될 수 있다.

장치 기술의 관점에서, 본 발명은 상기 양태들에 따른 제어기를 갖는 대응하는 기계 그룹에 의해, 뿐만 아니라 제어 프로그램 자체에 의해 보호된다.

본 발명에 따른 기술적 실현의 장점은 앞에서 설명한 방법 양태의 장점으로부터 기인한다.

추가적인 양태에서, 적소 연삭성(in-place grindability)은 또한 기어-절삭 공구를 재연삭하기 위해, 즉 공구 회전축에 대한 레이크면의 위치가 변경되지 않고 오히려 공구 회전축 상의 기준점에 대한 그들의 높이만 변경하는 레이크면의 연삭 공정을 수행하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 추가적인 특징들, 세부사항들 및 장점들은 첨부된 도면들을 참조하여 다음의 설명에서 찾을 수 있다.
도 1은 연삭기계를 내장한 기어- 절삭 기계를 도시하고,
도 2는 기어-절삭 공구를 스텝-컷 절삭 휠의 형태로 도시하고,
도 3은 스텝-연삭 공구 상의 연삭 맞물림을 개략적으로 도시하고,
도 4는 팁 레이크 각도를 갖는 절삭 휠 상에 대한 연삭 맞물림을 개략적으로 도시하고,
도 5는 스텝 컷의 예시를 도시하고,
도 6은 스텝 각도를 수정하는 효과를 개략적으로 도시하고,
도 7은 팁 레이크 각도의 예시를 도시하고,
도 8은 팁 레이크 각도를 수정하는 효과를 개략적으로 도시하고,
도 9는 보정 레이크 면 수정을 적용하기 전과 후의 프로파일 각도 편차를 도시한다.

도 1에 도시된 공작 기계는 스카이빙 휠(S)로 스카이빙하도록 설계된 기계(100)이다. 공작물 측에서, 기계(100)는 공구테이블(80)을 가지며, 공구테이블은 회전 구동식으로 기계 베드(90)에 장착되고, 예를 들어 기계가공될 내부 기어링을 갖는 기계가공될 공작물(도 1에 도시되지 않음)이 공구측에서 기계 회전축(C1)을 중심으로 회전가능하도록 클램핑가능하다.

공구 측에서, 기계(100)는 공작물에 대한 공구의 반경방향 위치 설정 이동을 위한 선형 기계 축(X1), 테이블 축(C1)의 축 방향을 따른 공구의 이동을 위한 축(Z1), 및 공구와 공작물 사이의 접선 방향 상대 이동을 위한 축(Y1)을 갖는다. 이들 선형 축(X1, Z1)은 서로 수직이고, X1 이동을 위한 선형 캐리지(72)가 Z1 이동을 위한 수직 캐리지(74)를 운반하는 캐리지 배열(70)를 통해 구현된다. 본 실시예에서 회전축(B1)을 갖는 공구 회전을 위한 직접 구동으로서 CNC 구동을 또한 운반하는 공구(S)를 운반하는 공구 헤드(78)는 접선 이동(Y1)을 위한 선형 캐리지(76)와 함께 이동될 수 있다. 그러나, 접선 캐리지(76)는 피봇 축(A1)을 갖는 수직 캐리지(74) 상에 회전 가능하게 배열됨으로써, 캐리지 이동은 도 1에 도시된 위치에서 단지 수평이고, 그렇지 않으면 설정된 피봇 각도(A1)만큼 Z1 축에 대해 기울어진다.

도 1에 도시된 바와 같이, 기어-절삭 기계(100)는 연삭 기계(140)와 함께 기계 조합(200)을 형성한다. 연삭 기계(140)는 또한 공구가 재연삭되도록 그 자신의 클램핑을 가질 수 있지만, 기어-절삭 기계(100)의 공구 스핀들 상에 유지되는 클램핑이 바람직하다.

연삭 기계(140)는 연삭 공구(M)가 공구 헤드(78)의 공구 클램핑 내에 클램핑된 스카이빙 휠(S)과 연삭 맞물림되게 할 수 있는 이동 시스템을 가지며, 여기서 공구측 선형 및 회전 축도 또한 연삭 맞물림의 생성을 위해 사용된다(사용될 수 있다). 예시된 실시예에서, 본 실시예에서 컵 휠의 형태로 구성되는 연삭 공구(M)는 X1-Z1 평면에 직교하는 접선 방향(Y)으로 이동 가능하다. 따라서, 이는 반경 방향(X1)에 대해 측방향으로 기계가공 공간 내로 도입될 수 있다. Y-방향 이동은 이중 캐리지(41, 42)에 의해 구현되며, 이중 캐리지의 하부 캐리지(41)는 축(Y3)과 위치설정하기 위해 제공되는 반면, 상부 캐리지(42)는 연삭 작업에서의 리프팅 이동을 위해 제공된다. 또한, 연삭 공구(M)를 운반하고 축(D1)을 중심으로 회전 구동되는 연삭 스핀들(44)은 Y 방향에 직교하는 평면(피봇축은 A2로 표시됨)에서 피봇가능하게 배열되며, 따라서 각도(

)는 회전축(D1)의 축 방향과 축(Z1(C1)) 사이의 X1-Z1 평면에 평행하게 이어지는 평면에 형성된다.

공구 헤드(78)의 Y1 축(가능하게는 Z1과 조합됨)이 연삭 스트로크 이동을 위해 사용되고, 일부 경우에 연삭 헤드 상의 축, 예컨대 Y2가 그후 저장되는 변형도 고려될 수 있다. 또한, X1 방향에 평행한 연삭 헤드의 추가 축(X2), 또는 피봇 축(X2)을 갖는 추가 피봇 축이 고려될 수 있다.

그 치형 프로파일이 미리 결정된 원하는 치형 프로파일로부터 벗어나는 것이 (예를 들어, 기어링 테스트 기계(도시되지 않음) 상에서 측정함으로써) 스카이빙 휠(S)에 의해 이미 기계가공된 공작물에 대해 이제 결정되면, 이는 신호로 보내고, 이 실시예에서, 동일한 공작물 뱃치의 추가 공작물들이 검출된 프로파일 편차에 대응하는 스카이빙 휠(S)의 수정 후에만 기계가공되도록 결정된다. 기계 조합(200)의 제어기(도시되지 않음)는 (그들의 법선 벡터의) 레이크 면의 배향에 필요한 변경(스텝 각도 및/또는 팁 레이크 각도)를 계산하고, 연삭 기계(140)는 이들 사양에 따라 이를 수정하기 위해 스카이빙 휠(S)에 대해 연삭 작업을 수행한다.

이는 스카이빙 휠(S)에 대해 아래에서 설명되며, 이는 스텝 연삭(도 2 참조)에서 구현되고 0이 아닌 팁 레이크 각도를 갖는다. 이 경우, 연삭공구(M)는 피봇축(A2)을 갖는 스카이빙 휠(S)의 수정된 스텝 각도로 피봇된다. 스카이빙 휠(S)의 피봇축(A1)은 스카이빙 휠(S)의 수정된 팁 레이크 각도로 피봇된다. 이 설정에서, (인덱싱 방법에서) 재연삭될 그리고 연삭 공구(M)의 측면을 향하는 레이크 면(5)의 중심선은 반경방향 축(X1)에 대해 90° 위치에서 수평으로 이어진다. 연삭 스트로크 이동(축 Y2) 동안, 이어서 기계가공 영역은 연삭 스트로크 동안 레이크 면(5)을 따라 이동하며, 여기서 컵 휠(M)의 연삭 영역의 배향은 수정된 레이크 면의 배향과 매칭되며, 레이크 면(5)이 그에 따라 재연삭될 수 있다. 스카이빙 휠(S)의 Z1 축은 기계가공 맞물림 및 전달의 높이 조절을 위해 사용될 수 있는 반면, XY 기계 축은 위치설정을 위해 사용된다.

반경방향 축(X1)에 대해 측방향으로 연삭 공구(M)를 이송함으로써, 기계측 상의 경쟁 공간 요구 사항을 피할 수 있다. 또한, 연삭 스트로크 및 이송 방향의 평행성으로 인해, 재연삭시 진동이 크게 방지된다. 이러한 방식으로 인덱싱 기계가공시 모든 레이크면(5)이 연속적으로 재연삭되는 경우, 연삭공구(M)가 후퇴되어 스카이빙휠(S)에 의한 기어 기계가공이 재개되고 계속될 수 있다.

재연삭에 의해 스카이빙 휠의 형상이 변경됨에 따른 변경 사항은 기계 제어기에 자동으로 채택된다. 기계 제어기는 원래 저장된 공구 설계로부터의 모든 필요한 정보 및 이 공정에서 사용된 기계 축들의 축 위치를 통한 재연삭동안 수행되는 절삭에 대한 지식을 갖는다. 보정 조치가 단지 재연삭에 의해 결정된 경우, 이전과 동일한 기계 축 제어기를 사용하여 연속 기계가공이 수행된다. 그러나, 재연삭에 의해 요구되는 대응책의 (특히 주요한) 부분만을 보정하기 위한 제공이 또한 이루어질 수 있다. 이 경우, 기계 제어기는 재연삭 공구의 데이터에 따라 아직 고려되지 않은 보정 성분(correction component)을 자동으로 계산하고, 이 보정 성분에 관하여, 예를 들어 수정된 피봇 설정(축 A1) 또는 편심(축 Y1)에 의해 기계가공 맞물림에 대한 기계 축 설정을 변경함으로써, 종래 기술에서 관례되었던 바와 같이 동적 보정을 수행한다.

그러나, 대안적인 실시예에서, 예를 들어 주 기계 스탠드(70)에 가장 가까운(예를 들어, 내부 기어링들에 대해 0°위치) 또는 가장 먼(예를 들어, 외부 기어링들에 대해 180°위치) 공구의 측면이 재연삭되는 경우, 연삭 스트로크가 또한 X1 기계 방향으로 수행될 수 있다. 이 경우, 바람직하게는 공구 헤드(78)의 피봇 축 설정이 기계가공 축 교차 각도로 설정되게 한다. 예를 들어, 공작물 기계가공이 내부 기어링의 기계가공인 경우, 0°위치에서 작업이 수행되는 경우, 레이크 면(5)을 수평으로 설정하기 위해 180° 위치를 반대 축 교차 각도의 2배로 설정할 수 있다. 그러나 이러한 방식으로 축 교차 각도를 변경하지 않거나 기계가공 위치에 그대로 둘 수도 있다. 이어서, 연삭 헤드(44)가 추가적인 피봇 축을 수용하도록 제공될 수 있다; 컵 휠로서 설계되지 않은 연삭 휠 상의 고원뿔형(highly conical) 외부 표면들을 사용하는 것도 또한 생각할 수 있다. 팁 레이크 각도가 없는 경우에, 반경방향으로 수평방향으로 이어지는 레이크 면은 재연삭되어야 할 것이며; 기존의 팁 레이크 각도의 경우에, 재연삭 접촉은 예를 들어 기계축(Z1)의 추가적인 이동에 의해 유지될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 컵 휠을 사용할 때, 축(A2)(도 1)은 팁 레이크 각도로 피봇될 수 있고; 재연삭 헤드의 피봇 축(A2)은 기계가공 작업에서 연삭될 표면의 동일한 배향을 설정한다.

이러한 변형예에서, 공작물 테이블(80)과의 공간 경쟁을 피하기 위해 주 기계 스탠드(캐리지 배열(70))에 가장 가까운 공구(S)의 측면에서 재연삭을 수행하는 것이 바람직하다. 이것은 내부 기어링을 기계가공할 때 특히 중요한데, 이는 공구 헤드(78)가 피봇 축(A1)을 통해 피봇될 필요가 없기 때문이다. 외부 기어링의 경우에, 재연삭은 피봇 축(A1)을 통해 피봇하도록 의도되지 않는다면 180° 위치에서 행해져야 한다. 180° 위치에서는, 종종 더 유리한 이용가능한 설치 공간에 대한 조건들이 존재한다. 특히, 스카이빙 휠(S)이 팁 레이크 각도를 갖지 않는 경우에, 기계가공 동안 공작물을 운반하는 스핀들(도 1과 유사한 구성에서, 기계 테이블(80))을 통한 연삭 공구(M)의 회전 이동을 사용하는 것을 고려하는 것도 가능하고 반경방향 축(X1)을 통한 연삭 스트로크를 수행하는 것도 가능하다. 이러한 변형은 또한, 연삭 스트로크에 대해 사용되는 반경방향 축(X1) 및 사용되는 중첩된 이동(Y1 및 Z1)과 함께 (0° 위치에 대한) 맞물림 영역의 조정된 오프셋에 의해, 0과 동일하지 않은 팁 레이크 각도로 생각할 수 있다.

연삭 스트로크가 대각선 방향으로(즉, X 및 Y 방향 성분을 갖는) 만들어지는 중첩 변형은 또한 스카이빙 휠(S) 및 연삭 공구(M)에 대한 한편으로는 도 1에 도시된 기계 구성의 기존 기계 축에 대해 또한구현될 수 있다. 그런 다음, 스카이빙 휠(S)의 피봇 각도(A1 축)는 바람직하게는 수정된 헤드 레이크 각도에 적합한 연삭 공구(M)에 대해 설정된 연삭 스트로크 방향 및 각도(

)에 따라 설정된다.

사용된 연삭 공구(M)의 치수에 따라, 연삭 스트로크의 실현을 완전히 생략하는 것, 즉 레이크 면(5)이 이미 완전히 덮여있는 경우에도 또한 생각할 수 있다. 그런 다음 재연삭은 플런지 연삭(plunge grinding)이다.

스카이빙 휠(S)과 연삭 공구(M) 사이의 상대 위치를 정확하게 결정하기 위해, 연삭 공구(M)에 대한 공구(S)의 치형의 정확한 상대 높이 위치 및 상대 각도 위치를 결정하기 위해 축 방향 및 원주 방향으로 연삭 공구(M)로 스카이빙 휠(S)을 프로빙(probe)할 수 있다. 이는 특히 기계가공 공구(S) 및/또는 연삭 공구(M)의 변경 후에 표시된다. 이는 연삭 헤드(78)에서 피봇팅이 공구(S)를 기계가공 축 교차 각도로 남기는 것을 가능하게 하기 때문이다. 그러나, 공구 치형(4)의 각도 위치는 기계 축(B1)의 이전의 기계가공 및 모니터링으로 인해 이미 알려져 있을 수 있다. 노이즈 검출은 예를 들어 공구 또는 공작물 스핀들(B1/C1) 상의 토크 변경를 통해 기계 축의 모니터링을 할 수 있는 바와 같이 접촉 검출에 사용될 수 있다. 스파킹(sparking)과 같은 시각적 검출 방법들이 또한 사용될 수 있다.

이러한 프로빙은 연삭 공구(M) 자체가 드레싱 작업을 받는 경우에도 또한 바람직하다. 이는 완전히 자동으로 운행될 수 있는데, 즉, 기계 조합(200)은 독립적으로 프로빙을 수행하거나, 작업자에 의한 대략적인 사전-위치 설정으로 반자동으로, 또는 대안적으로 작업자가 기계 사용자 인터페이스를 통해 프로빙을 제어하는 경우 소프트웨어-안내를 수행한다. 수동 제어를 사용하여 축 이동을 통해 프로빙하여 순수한 수동 변형도 생각할 수 있다.

예를 들어, 스카이빙 휠이 스텝 연삭을 갖지 않는 경우, 재연삭을 위한 연속 공정이 간헐적인 공정, 예를 들어 컵 휠과 함께 사용될 수 있다.

0도가 아닌 수정된 팁 레이크 각도가 생성되면, 레이크 면은 또한 반경 방향으로 약간 만곡된 표면을 갖는 칼로트(calotte)의 형태로 연삭될 수 있다. 공구 헤드(78)의 추가적인 피봇 축(도 1에 도시되지 않음)은 또한 0도 이외의 헤드 레이크 각도를 생성하는데 사용될 수 있다.

원칙적으로, 비교적 평평한 컵이 컵 휠, 또는 그 밖에 접시 휠로서 사용될 수 있다. 중실(solid)의 원통형 휠에 비해, 컵 휠의 경우 좁은 영역만을 사용하므로, 이를 더욱 쉽고 정확하게 드레싱할 수 있어, 연삭 공구의 드레싱에 유리하다.

도 2는 도 1에 도시된 기계(100)에 사용될 수 있는 스카이빙 휠(S)의 형상을 도시한다. 스텝-컷 레이크 면(5)을 갖는 공구 치형(4)의 스텝-컷 설계가 명확하게 보일 수 있다. 도 2에 도시된 공구(S)에서, 0이 아닌 팁 레이크 각도(Φ, 도 7)가 있고, 레이크 면들은 또한 반경 방향에 대해 기울어 진다.

도 3은 컵 형상의 연삭 휠 형태의 연삭 공구(M3)로 절삭 휠(S3)을 재연삭하는 동안의 개입 상황을 도시한다. 절삭 휠(S3) 및 연삭 공구(M3)의 회전 축들은, 오른손잡이의 경우 한 번, 왼손잡이 절삭 설계의 경우 한 번, 수정된 스텝 연삭 각도(τ)에 매칭하도록 서로를 향해 피봇된다는 것을 알 수 있다.

도 4는 스텝 연삭이 제공되지 않은 절삭 휠(S4)이 회전하는 원통형 연삭 휠(M4)에 의해 재연삭되는 변형예를 개략적으로 도시한다. 여기서, 각각의 회전 축들의 상대 각도 위치가 절삭 휠(S4)의 수정된 팁 레이크 각도와 매칭하도록 어떻게 설정되는지를 알 수 있다. 연삭 스트로크 이동은 양쪽에 화살표로 표시된다. 그러나, 예를 들어, 절삭 휠의 축 방향으로 보상 이동을 수행하고 이를 연삭 스트로크에 결합하는 것도 생각할 수 있다. M4와 같은 이러한 유형의 원통형 연삭 공구는 또한 스텝 연삭의 경우에 사용될 수 있지만, 도 4에 도시된 재연삭 위치에서는 사용되지 않고, 일부 경우에 오프셋을 갖는 90°(스카이빙 헤드에 가까운 0°와 스카이빙 헤드로부터 먼 180° 사이의 중간 위치임) 회전된 위치에서 사용될 수 있다.

도 5는 스텝 각도가 그려진 스텝-컷 절삭 휠의 상세 예시를 다시 도시한다. 도 6은 스텝 각도의 변경에 의해 공작물 기어링의 프로파일의 수정이 야기되는 것을 설명하기 위해 도시한다. 따라서, 도 5의 예시에서 스텝 각도를 감소시키는 것은 좌측에서 프로파일 각도를 증가시키고 우측에서 프로파일 각도를 감소시키고(도 6a), 스텝 각도를 증가시키는 것은 효과를 역전시킨다(도 6b). 수정된 공구의 영향은 점선으로 도시된다. 공구를 오른쪽으로 올림에서 왼쪽으로 올림으로 그리고 그 반대로 변경하면, 그 영향이 반대가 된다.

도 7은 도시된 스텝-컷 절삭 휠의 상세에 대한 팁 레이크 각도(Φ)를 다시 도시한다. 도 6과 유사하게, 도 8은 레이크 면(5)을 상이한 팁 레이크 각도로 재연삭함으로써 수정의 영향을 예시한 것에 대응한다. 여기서, 팁 레이크 각도를 감소시키는 것은 공작물의 양 측면에서의 프로파일 각도의 증가를 야기하는 반면(도 8a), 팁 레이크 각도를 증가시키는 것은 양 측면에서의 프로파일 각도의 감소를 야기한다(도 8b).

양쪽 보정을 중첩시킴으로써, 프로파일 편차의 대칭 부분은 팁 레이크 각도를 보정함으로써 보정될 수 있고, 프로파일 편차의 비대칭 부분은 스텝 각도의 영향에 의해 보정될 수 있다.

예를 들어, 공작물 뱃치의 치형 세트는 다음의 기어 데이터를 갖는다: 모듈 1.7 압력 각도 20° 치형의 수 90, 나선 각도 0(직선) 치형 폭 25 mm; 루트 서클 직경 155 mm; 팁 서클 직경 148 mm, 및 이러한 치형 세트를 생산하기 위해 사용되는 절삭 휠은 다음의 파라미터를 갖는다: 치형의 수 54; 나선 각도 10°, 뿐만 아니라 10°의 스텝 각도 및 5°의 팁 레이크 각도, 및 도 9a의 측정 프로파일에 도시된 바와 같이, 좌측 3.9 ㎛ 및 우측 9.3 ㎛의 프로파일 편차가 이러한 절삭 휠에 대해 결정되면, 절삭 휠의 레이크 면을 3°의 팁 레이크 각도 및 12°의 스텝 각도로 보상하는 재연삭이 이 구체적 실시예에서 수행된다. 수정된(보정된) 절삭 휠을 갖는 것에 의해 생성된 도 9b의 측정 프로파일로부터, 도 9a로부터의 편차에 대응하는 재연삭의 효과를 인식하는 것이 가능하다.

위에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 전술한 예들에 구체적으로 예시된 구현예에 제한되지 않는다. 오히려, 상기 설명 및 하기 청구항들의 개별적인 특징들은 그 상이한 실시예들에서 본 발명을 구현하기 위해 개별적으로 그리고 조합하여 필수적일 수 있다.

Claims (14)

1. 롤링 기계가공 맞물림에서, 레이크 면(rake face, 5)을 갖고 회전 축을 갖는 치형 세트를 갖는 기어-절삭 공구(S)를 갖는 하나 이상의 기어-절삭 기계(들) 상의 공작물 뱃치(batch)의 복수의 공작물, 특히 적어도 4개의 공작물 각각 상의 동일한 치형 세트를 절삭함으로써, 생산 또는 기계가공하는 방법으로서, 상기 방법에서, 상기 치형 세트에 대해 요구되는 상기 치형 프로파일로부터의 치형 세트의 편차가 검출되거나 예상되는 경우, 상기 편차에 대응하는 대응책이 결정되고, 상기 대응책을 사용하여 상기 공작물 뱃치의 추가적인 공작물의 생산/기계가공이 계속되는, 상기 방법에 있어서,
   상기 대응책은, 적어도 부분적으로, 상기 공구의 상기 회전축에 대한 상기 레이크 면(5)의 위치(Φ, τ)의 변경이며, 상기 변경은 상기 기어-절삭 기계에서 또는 상기 기어-절삭 기계의 기계 그룹에 속하는 연삭 기계(140)에서 수행되는 연삭에 의해 야기되는 것을 특징으로 하는, 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 기어-절삭 공구는 연삭 작업과 계속 사용 사이에 내마모성 층으로 코팅되지 않는, 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기어-절삭 공구(S)의 상기 레이크 면(5)은 상기 연삭 작업 동안 수정된 팁 레이크 각도(tip rake angle)(Φ)로 연삭되는, 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기어-절삭 공구(S)의 상기 레이크면(5)은 스텝-연삭되고, 상기 연삭 작업 동안 수정된 스텝-각도(τ)로 연삭되는, 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 기계 가공 맞물림은 2-플랭크 방법을 사용하여 발생하고, 상기 스텝 각도(τ)의 수정은 상기 좌측 및 우측 플랭크에서의 편차에 대한 상기 프로파일 오차의 비대칭 부분에 대응하는, 방법.
6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기계 가공 맞물림은 상기 2-플랭크 방법을 사용하여 발생하고, 상기 팁 레이크 각도(Φ)의 수정은 상기 좌측 및 우측 플랭크에서의 편차에 대한 상기 프로파일 오차의 대칭 부분에 대응하는, 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대응책이, 상기 레이크 면들의 상대 위치를 변경하는 것에 추가하여, 상기 검출된 편차를 갖는 상기 치형의 세트를 생산/기계가공하기 위한 기계 축 이동들(A1, Y1)에 관련하여 수정된 상기 기계 축 이동들의 형태에서의 동적 보정을 또한 포함하는, 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 동적 보정은 상기 레이크 면에 대해 이루어진 상기 수정에 따라 상기 기계 가공 맞물림에 대한 기계 축을 제어하는 제어기에 의해 독립적으로 계산되는, 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기계 가공 맞물림의 기계 축이 연삭 작업 동안 상기 기어-절삭 공구를 위치시키는데 사용되는, 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기계가공 맞물림은 기어 스카이빙 또는 기어 성형의 맞물림인, 방법.
11. 롤링 기계가공 맞물림에서 공작물 상의 기어 치형을 절삭 가공함으로써 생산 및/또는 기계가공하기 위한 제어기를 구비한 기어-절삭 기계(100), 및 상기 기어-절삭 기계에 사용되는 기어-절삭 공구의 레이크 면을 연삭하기 위한 연삭 기계(140)를 포함하는 기계 그룹으로서, 특히 상기 연삭 기계의 제어기가 상기 기어 절삭 기계의 제어기에 링크되거나 포함되고, 상기 제어기(들)가 제1항 내지 제10항 중 어느 한 청구항에 따른 방법에 따른 제어를 위해 상기 기계 그룹의 적어도 하나의 작업 모드로 설계되는 것을 특징으로 하는, 기계 그룹.
12. 제11항에 있어서, 상기 기어-절삭 기계(100) 및 상기 연삭 기계(140)는 기계 조합(200)을 형성하는, 기계 그룹.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 기계 그룹은 또한 기어 치형의 프로파일 및 프로파일 오차를 측정하기 위한 기어링 테스트 기계를 갖는, 기계 그룹.
14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 기계 조립체 또는 상기 기계 조립체의 기어- 절삭 기계의 제어기 상에서 실행될 때, 상기 제어기가 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 제어하는 제어 프로그램.
    

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