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技術 半仕上げ単一割出方法においてフェースカップリングワークピースの歯面を機械加工する方法

出願人 クリンゲルンベルク・アクチェンゲゼルシャフト
発明者 カール-マルティン・リベック
出願日 2017年8月3日 (2年11ヶ月経過) 出願番号 2017-150711
公開日 2018年4月5日 (2年3ヶ月経過) 公開番号 2018-051752
状態 特許登録済
技術分野 歯車加工
主要キーワード 包囲面 公称半径 遷移面 カップリング要素 円すい形 エンドミルカッタ 機械加工段階 自己センタリング
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図面 (20)

課題

簡単で迅速なフェースカップリング加工方法を提供する。

解決手段

フェースカップリングワークピース10の歯面を機械加工する半仕上げ単一割出方法である。2つの切れ刃または2つの研削面を有する少なくとも1つのカッタヘッドを含む工具が使用され、以下のステップが実行される。A1:少なくとも1つの第1相対設定動作を実行し、第1相対設定を達成するステップ、A2:工具の第1切れ刃を使用して、または第1研削面を使用して、フェースカップリングワークピースの歯間の第1歯面を仕上げ加工し、同時に、第2切れ刃を使用して、または第2研削面を使用して、第2歯間の第2歯面を前加工するステップ、A3:少なくとも1つの第2相対設定動作を実行し、第2相対設定を達成するステップ、A4:工具の第2切れ刃を使用して、または第2研削面を使用して、同一のまたは更なる歯間の第2歯面を仕上げ加工するステップ。

概要

背景

フェースカップリングは、90°の円すい角を有する。フェースカップリングは、平歯車カップリングとも呼ばれる。フェースカップリングは、例えば、発電所車軸に使用され、更に、例えばそれらのカムシャフトにも使用される。フェースカップリングは、風力タービンの中でも使用される。フェースカップリングは、2つのカップリング要素カップリングハーフとも呼ばれる)の非確動的な摩擦固定接続によって特徴付けられた、永久的なカップリングとして使用することができる。この事例では、2つのカップリングハーフは、互いにねじ止めされ、または別の方法で接続されることができる。しかし、フェースカップリングは、取り外すことができるカップリング(シフトカップリングと呼ばれる)として使用されることもできる。

フェースカップリングは、互いの上を転がるギヤホイールを含むギヤ駆動部ではない。したがって、ギヤ駆動部とは完全に異なる条件が、フェースカップリングの製造時と使用時の両方に適用される。したがって、フェースカップリングのカップリング要素は、圧延方法によって製造することができない。また、フェースカップリングのカップリング要素が、製造の結果である歯面の長手方向に一定の歯高を有するものではないことを知ることも重要である。

フェースカップリングの歯は、高精度であり、最大荷重伝達、すなわち高い積載量を可能にするものでなければならない。フェースカップリングの歯は、曲がった(らせん形の)歯形(tooth profile)を有する。すなわち、歯面の長手方向のラインは曲がっている。2つのカップリング要素がペアになると、第1カップリング要素の全ての凹歯面が第2カップリング要素の全ての凸歯面と同時に噛み合う。これは、各事例において、1つの左らせんカップリングハーフが、1つの右らせんカップリングハーフとペアになることを意味する。

後述のように、様々な方法によってフェースカップリングを製造することができる。クリゲルベルサイクロパロイド法によって製造されたフェースカップリングと、エリコン法によって製造されたフェースカップリングとの間で差別化がなされている。さらに、カービック(登録商標)カップリング(グリーソン、アメリカ合衆国)と呼ばれるフェースカップリングもある。

サイクロパロイド法は、連続的な方法であり、サイクロパロイド法によって製造されたフェースカップリングの歯は、様々な歯高を有する。サイクロパロイド法では、互いに偏心して取り付けられた2つのカッタヘッドが使用される。全ての機械が上述の方法で2つのカッタヘッドを収容することができるわけではない。サイクロパロイド法で使用される刃は、組み立てられてグループになり、カッタヘッド上のマルチスレッドスパイラル(multithread spiral)の短い部分に配置される。サイクロパロイド法の間、カッタヘッドとワークピースは、連続的に回転する。一方、新しい刃のグループのそれぞれは、機械加工されるワークピースの後続歯間をそれぞれ通る。別個の刃は、サイクロパロイド法におけるフェースカップリングの凸歯面と凹歯面とに関連付けられる。しかし、長手方向のクラウニングを製造するのに必要な小さな補正値を無視した場合、これらの別個の刃は、同一の回転円半径上に配置される。サイクロパロイド法によって製造されたフェースカップリングの欠点は、硬質精密(hard-fine)加工できないことである。

エリコン法の範囲内で工具として使用されるカッタヘッドは、複雑な構造を有する。エリコン法によって製造されたフェースカップリングの欠点も、硬質精密加工できないことである。

カービック(登録商標)カップリング法では、工具の半径、フェースカップリングの歯の数、およびフェースカップリングの直径は、互いに独立している。カービック(登録商標)では、2つの歯間は、常に同時に切削される。その後、フェースカップリングの歯が研磨される。カービック(登録商標)カップリングの重大な欠点は、必ず整数の歯を備えなければならないことである。さらに、カービック(登録商標)カップリングの歯は、一定の歯高を有する。

フェースカップリングの工業生産では、特に、これらの要因費用対効果に影響を与えるため、簡単で迅速な方法を見つけることが目標である。

概要

簡単で迅速なフェースカップリングの加工方法を提供する。フェースカップリングワークピース10の歯面を機械加工する半仕上げ単一割出方法である。2つの切れ刃または2つの研削面を有する少なくとも1つのカッタヘッドを含む工具が使用され、以下のステップが実行される。A1:少なくとも1つの第1相対設定動作を実行し、第1相対設定を達成するステップ、A2:工具の第1切れ刃を使用して、または第1研削面を使用して、フェースカップリングワークピースの歯間の第1歯面を仕上げ加工し、同時に、第2切れ刃を使用して、または第2研削面を使用して、第2歯間の第2歯面を前加工するステップ、A3:少なくとも1つの第2相対設定動作を実行し、第2相対設定を達成するステップ、A4:工具の第2切れ刃を使用して、または第2研削面を使用して、同一のまたは更なる歯間の第2歯面を仕上げ加工するステップ。B

目的

本発明の目的は、より多くの自由度を提供するとともに、より柔軟に使用することができるフェースカップリングの産業上の製造方法を提供する

効果

実績

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請求項1

工具(100,200)が使用される、フェースカップリングワークピース(10)の歯面を機械加工する半仕上げ単一割出方法であって、工具(100,200)は、少なくとも1つのカッタヘッド(22)上に配置され、先端幅(Sa0)を形成する2つの切れ刃(21.a,21.i)を有する少なくとも1つのカッタヘッド(22)を含むギヤ切削工具(100)、または、輪郭幅(Sa0)を形成する2つの研削面(221.a,221.i)を有するカップ研削ホイールの形状の研削工具(200)であり、A1:少なくとも1つの第1相対設定動作を実行し、第1相対設定を達成するステップと、A2:工具(100,200)の2つの切れ刃(21.a,21.i)のうちの少なくとも1つの第1切れ刃を使用して、または2つの研削面(221.a,221.i)の第1研削面を使用して、フェースカップリングワークピース(10)の歯間(12)の第1歯面(13.2,13.1)を仕上げ加工し、同時に、第1相対設定で、2つの切れ刃(21.a,21.i)の第2切れ刃を使用して、または2つの研削面(221.a,221.i)の第2研削面を使用して、同一の歯間(12)の第2歯面(13.1,13.2)を前加工するステップと、A3:少なくとも1つの第2相対設定動作を実行し、第2相対設定を達成するステップと、A4:工具(100,200)の2つの切れ刃(21.a,21.i)のうちの少なくとも1つの第2切れ刃を使用して、または2つの研削面(221.a,221.i)の第2研削面を使用して、同一のまたは更なる歯間(12)の第2歯面(13.2,13.1)を仕上げ加工するステップと、を含むことを特徴とする方法。

請求項2

ステップA2において、・第1相対設定では、全ての第1切れ刃または第1研削面は、第1飛行経路に沿って移動し、かつ全ての第2切れ刃または第2研削面は、第2飛行経路に沿って移動し、・第1飛行経路は、第2飛行経路と共に、共通の平面に広がっていることを特徴とする請求項1に記載の方法。

請求項3

ステップA4において、・第2相対設定では、全ての第2切れ刃または第2研削面は、第3飛行経路に沿って移動し、・第3飛行経路は、第2飛行経路の有効半径より大きい有効半径を有し、・第3飛行経路は、共通の平面に対して傾斜した平面に広がっていることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。

請求項4

ステップA1において、第1相対設定動作の一部として、・第1機械加工設定の設定、および/または・抜出動作とブローチ動作の実行、および/または・割出動作の実行が行われることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方法。

請求項5

ステップA2において、第2相対設定動作の一部として、・第2機械加工設定の設定、および/または・抜出動作とブローチ動作の実行、および/または・割出動作の実行が行われることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の方法。

請求項6

第1相対設定および第2相対設定において、工具(100,200)は、フェースカップリングワークピース(10)に対して傾斜し、これによりフェースカップリングワークピース(10)の現在加工されている歯間(12)を通って、傾斜経路(B)に沿って案内され、傾斜経路(B)は、フェースカップリングワークピース(10)を通る軸方向断面において、現在加工されている歯間(12)の歯基礎(14)の輪郭に対して本質的に平行であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方法。

請求項7

歯間(12)の歯基礎(14)は、フェースカップリングワークピース(10)の基準面(TE1)に対して、機械加工基礎角(κ)だけ傾斜していることを特徴とする請求項6に記載の方法。

請求項8

歯間ベース半仕上げ単一割出方法であって、第1歯間(12)の第1歯面(13.2,13.1)は、第1相対設定を使用して仕上げ加工され、第1歯間(12)の第2歯面(13.2,13.1)は、第2相対設定を使用して仕上げ加工された後、中間ステップにおいて、抜出動作、割出動作、およびブローチ動作が実行され、次に、後続のステップにおいて、第1相対設定を使用して更なる歯間(12)の第1歯面(13.2,13.1)と、第2相対設定を使用して更なる歯間(12)の第2歯面(13.2,13.1)と、を仕上げ加工することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の方法。

請求項9

歯間包囲半仕上げ単一割出方法であって、第1歯間(12)の第1歯面(13.2,13.1)は、第1相対設定を使用して仕上げ加工された後、中間ステップにおいて、抜出動作、割出動作、およびブローチ動作が実行され、次に、後続のステップにおいて、第1相対設定を再び使用して、更なる歯間(12)の第1歯面(13.2,13.1)を仕上げ加工し、2つの異なる歯間(12)の少なくとも2つの第1歯面(13.2,13.1)が仕上げ加工された後に、第2相対設定の設定と第2歯面(13.2,13.1)の仕上げ加工とが、まず実行されることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の方法。

請求項10

第2機械加工設定は、・フェースカップリングワークピース(10)の位置に対する、工具(100)の回転中心(M,Mi,Ma)の位置、および/または・その中で前記方法が実行される機械の半径の設定、および/または・その中で前記方法が実行される機械の旋回角の設定、および/または・その中で前記方法が実行される機械の傾斜角τ)の設定、の変数のうちの1つ以上によって第1機械加工設定と異なることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の方法。

請求項11

工具(100)は、複数の刃(20)を備えまたは複数の刃を有する、カッタヘッドギヤ切削工具(100)またはむく工具であり、各刃(20)は、第1切れ刃としての内側切れ刃(21.i)と、第2切れ刃としての外側切れ刃(21.a)と、を有するカッタヘッド(22)を有し、内側切れ刃(21.i)および外側切れ刃(21.a)は、カッタヘッド(22)上に配置され、先端幅(Sa0)を形成することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の方法。

請求項12

第1歯面は、凸歯面(13.1)であり、第2歯面は、凹歯面(13.2)であり、・凸歯面(13.1)の仕上げ加工は、ギヤ切削工具(100)の内側切れ刃(21.i)を使用して行われ、同時に、同一の歯間(12)の凹歯面(13.2)の前加工が、ギヤ切削工具(100)の外側切れ刃(21.a)を使用して行われ、・内側切れ刃(21.i)および外側切れ刃(21.a)は、同一のカッタヘッド(22)上に配置されることを特徴とする請求項11に記載の方法。

請求項13

工具(100)は、複数の刃(20)を備えまたは複数の刃を有する、カッタヘッドギヤ切削工具(100)またはむく工具であり、各刃(20)は、第1切れ刃としての外側切れ刃(21.a)と、第2切れ刃としての内側切れ刃(21.i)と、を有するカッタヘッド(22)を有し、外側切れ刃(21.a)および内側切れ刃(21.i)は、カッタヘッド(22)上に配置され、先端幅(Sa0)を形成することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の方法。

請求項14

第1歯面は、凹歯面(13.2)であり、第2歯面は、凸歯面(13.1)であり、・凹歯面(13.2)の仕上げ加工は、ギヤ切削工具(100)の外側切れ刃(21.a)を使用して行われ、同時に、同一の歯間(12)の凸歯面(13.1)の前加工が、ギヤ切削工具(100)の内側切れ刃(21.i)を使用して行われ、・内側切れ刃(21.i)および外側切れ刃(21.a)は、同一のカッタヘッド(22)上に配置されることを特徴とする請求項13に記載の方法。

請求項15

ギヤ切削工具(100)の刃(20)の全てのカッタヘッド(22)は、ギヤ切削工具(100)の回転中心(M)と同心に配置されたギヤ切削工具(100)の共通の円上にあることを特徴とする請求項11または13に記載の方法。

請求項16

全ての歯面の仕上げ加工の後、全ての歯面の硬質精密加工について研削方法が使用されることを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の方法。

請求項17

工具(100)は、カップ研削ホイールの形状の研削工具(200)であり、内側研削面(221.i)は、第1研削面として使用され、外側研削面(221.a)は、第2研削面として使用されることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の方法。

請求項18

工具(100)は、カップ研削ホイールの形状の研削工具(200)であり、内側研削面(221.i)は、第2研削面として使用され、外側研削面(221.a)は、第1研削面として使用されることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の方法。

請求項19

フェースカップリングワークピース(10)の歯(11)は、半仕上げ単一割出方法の範囲内で、工具(100,200)の傾斜によって影響を受けるクラウニングを得ることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の方法。

請求項20

フェースカップリングワークピース(10)のねじれ角誤差は、第1相対設定および/または第2相対設定を変更することによって補正されることができることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の方法。

技術分野

0001

本発明の主題は、フェースカップリングギヤ歯機械加工する方法であり、特に、半仕上げ(semi-completing)単一割出方法である。

背景技術

0002

フェースカップリングは、90°の円すい角を有する。フェースカップリングは、平歯車カップリングとも呼ばれる。フェースカップリングは、例えば、発電所車軸に使用され、更に、例えばそれらのカムシャフトにも使用される。フェースカップリングは、風力タービンの中でも使用される。フェースカップリングは、2つのカップリング要素カップリングハーフとも呼ばれる)の非確動的な摩擦固定接続によって特徴付けられた、永久的なカップリングとして使用することができる。この事例では、2つのカップリングハーフは、互いにねじ止めされ、または別の方法で接続されることができる。しかし、フェースカップリングは、取り外すことができるカップリング(シフトカップリングと呼ばれる)として使用されることもできる。

0003

フェースカップリングは、互いの上を転がるギヤホイールを含むギヤ駆動部ではない。したがって、ギヤ駆動部とは完全に異なる条件が、フェースカップリングの製造時と使用時の両方に適用される。したがって、フェースカップリングのカップリング要素は、圧延方法によって製造することができない。また、フェースカップリングのカップリング要素が、製造の結果である歯面の長手方向に一定の歯高を有するものではないことを知ることも重要である。

0004

フェースカップリングの歯は、高精度であり、最大荷重伝達、すなわち高い積載量を可能にするものでなければならない。フェースカップリングの歯は、曲がった(らせん形の)歯形(tooth profile)を有する。すなわち、歯面の長手方向のラインは曲がっている。2つのカップリング要素がペアになると、第1カップリング要素の全ての凹歯面が第2カップリング要素の全ての凸歯面と同時に噛み合う。これは、各事例において、1つの左らせんカップリングハーフが、1つの右らせんカップリングハーフとペアになることを意味する。

0005

後述のように、様々な方法によってフェースカップリングを製造することができる。クリゲルベルサイクロパロイド法によって製造されたフェースカップリングと、エリコン法によって製造されたフェースカップリングとの間で差別化がなされている。さらに、カービック(登録商標)カップリング(グリーソン、アメリカ合衆国)と呼ばれるフェースカップリングもある。

0006

サイクロパロイド法は、連続的な方法であり、サイクロパロイド法によって製造されたフェースカップリングの歯は、様々な歯高を有する。サイクロパロイド法では、互いに偏心して取り付けられた2つのカッタヘッドが使用される。全ての機械が上述の方法で2つのカッタヘッドを収容することができるわけではない。サイクロパロイド法で使用される刃は、組み立てられてグループになり、カッタヘッド上のマルチスレッドスパイラル(multithread spiral)の短い部分に配置される。サイクロパロイド法の間、カッタヘッドとワークピースは、連続的に回転する。一方、新しい刃のグループのそれぞれは、機械加工されるワークピースの後続歯間をそれぞれ通る。別個の刃は、サイクロパロイド法におけるフェースカップリングの凸歯面と凹歯面とに関連付けられる。しかし、長手方向のクラウニングを製造するのに必要な小さな補正値を無視した場合、これらの別個の刃は、同一の回転円半径上に配置される。サイクロパロイド法によって製造されたフェースカップリングの欠点は、硬質精密(hard-fine)加工できないことである。

0007

エリコン法の範囲内で工具として使用されるカッタヘッドは、複雑な構造を有する。エリコン法によって製造されたフェースカップリングの欠点も、硬質精密加工できないことである。

0008

カービック(登録商標)カップリング法では、工具の半径、フェースカップリングの歯の数、およびフェースカップリングの直径は、互いに独立している。カービック(登録商標)では、2つの歯間は、常に同時に切削される。その後、フェースカップリングの歯が研磨される。カービック(登録商標)カップリングの重大な欠点は、必ず整数の歯を備えなければならないことである。さらに、カービック(登録商標)カップリングの歯は、一定の歯高を有する。

0009

フェースカップリングの工業生産では、特に、これらの要因費用対効果に影響を与えるため、簡単で迅速な方法を見つけることが目標である。

0010

したがって、本発明の目的は、より多くの自由度を提供するとともに、より柔軟に使用することができるフェースカップリングの産業上の製造方法を提供すること自体を提示する。さらに、本方法は、従来の公知の方法よりも費用対効果が高いものである。

0011

本発明によると、半仕上げ単一割出方法である点で区別される方法が提供される。この半仕上げ単一割出方法では、工具が使用される。工具は、ギヤ切削工具であり、2つの切れ刃を有する少なくとも1つのカッタヘッドを含む。2つの切れ刃は、少なくとも1つのカッタヘッド上に配置されて、先端幅(positive tip width)を形成する。しかし、この半仕上げ単一割出方法には、カップ研削ホイールの形状の研削工具が使用されてもよい。研削工具は、輪郭幅を形成する2つの研削面を有する。本発明の半仕上げ単一割出方法は、以下のステップを含む。
A1:少なくとも1つの第1相対設定動作を実行し、フェースカップリングワークピースに関する工具の第1相対設定を達成するステップ、
A2:工具の2つの切れ刃の第1切れ刃を使用して、または2つの研削面の第1研削面を使用して、フェースカップリングワークピースの歯間の第1歯面を仕上げ加工し、同時に、第1相対設定で、2つの切れ刃の第2切れ刃を使用して、または2つの研削面の第2研削面を使用して、同一の歯間の第2歯面を前加工するステップ、
A3:少なくとも1つの第2相対設定動作を実行し、フェースカップリングワークピースに関する工具の第2相対設定を達成するステップ、
A4:第2相対設定において、工具の2つの切れ刃の第2切れ刃を使用して、または2つの研削面の第2研削面を使用して、同一のまたは更なる歯間の第2歯面を仕上げ加工するステップ。

0012

以下の記述は、好ましくは、第1相対設定の全ての具体例に適用される。
・ 全ての第1切れ刃または第1研削面は、第1飛行経路に沿って移動し、かつ全ての第2切れ刃または第2研削面は、第2飛行経路に沿って移動し、
・ 第1飛行経路は、第2飛行経路と共に、共通の平面に広がる。

0013

以下の記述は、好ましくは、第2相対設定の全ての具体例に適用される。
・ 全ての第2切れ刃または第2研削面は、第3飛行経路に沿って移動し、
・ 第3飛行経路は、第2飛行経路の半径より大きい半径を有し、
・ 第3飛行経路は、共通の平面に対して傾斜した平面に広がる。

0014

前述のステップA1〜A4は、必ずしも連続して実行される必要はないことに留意すべきである。ステップA3およびA4は、好ましい具体例(歯間包囲半仕上げ単一割出方法)においてまず実行される。ここでは、例えば、フェースカップリングワークピースの全ての歯間の全ての第1歯面が、ステップA1とA2の繰り返しの範囲内で仕上げ加工され、全ての歯間の全ての第2歯面が前加工される。

0015

全ての具体例において、一定ブローチ進行、(例えば、漸次増加する)可変ブローチ進行、または複数のブローチステップを使用して、歯面の機械加工が実行される。

0016

本発明の有利な具体例は、従属請求項から推測することができる。

0017

本発明の方法のシーケンスに応じて、更なる機械加工ステップが行われる前に、例えば機械加工設定に応じて、工具とフェースカップリングワークピースとの間の相対的な動作が、異なる時に、実行され、および/または割出動作および/または抜出動作とブローチ動作が、部分的に同時に、直後に連続して、または異なる時に、実行される。要約すると、これらの相対的な動きは、相対設定動作と呼ばれる。

0018

相対設定動作は、全ての具体例において、例えば、抜出動作および(例えば、第1歯間からすぐ隣の歯間への)ブローチ動作の実行、または、例えば、単に機械加工設定の変更(例えば、第1機械加工設定から第2機械加工設定への、またはその逆の変更)を含むことができる。しかし、相対設定動作は、全ての具体例において、抜出動作、割出動作、および機械加工設定の変更の実行と、ブローチ動作の実行と、をも含むことができる。

0019

好ましくは、本発明の半仕上げ単一割出方法では、全ての具体例において、第1機械加工設定と第2機械加工設定とで同一である、機械加工基礎角が指定される。この機械加工基礎角は、ギヤ切削工具のカッタヘッドが、フェースカップリングワークピースの歯間を通って、傾斜経路に沿って案内されるように指定される。同様に、カップ研削ホイールを使用すると、機械加工基礎角は、カップ研削ホイールが、フェースカップリングワークピースの歯間を通って、傾斜経路に沿って案内されるように指定される。

0020

具体例に応じて、本発明の方法は、以下の2つの方法のシーケンスK1〜K4またはL1〜L6のうちの1つを有することができる。
K1:フェースカップリングワークピースの歯間の第1歯面は、工具の第1切れ刃を使用して、または第1研削面を使用して、仕上げ加工され、準同時に、同一の歯間の第2の対向する歯面は、工具の第2切れ刃を使用して、または第2研削面を使用して、前加工される。これは、例えば、第1(機械加工)設定で実行される。
K2:次に、例えば、(機械加工)設定は、相対設定動作の範囲内で変更され、例えば、第2(機械加工)設定を使用した同一の歯間の機械加工が続く。この機械加工の範囲内では、歯間の第2の、対向する歯面は、工具の第2切れ刃を使用して、または第2研削面を使用して、仕上げ加工される。
K3:次に、例えば、フェースカップリングワークピースの抜出動作と、(例えば、1つの歯間ごとの)割出動作と、ブローチ動作とが、相対設定動作として実行される。
K4:ステップK1〜K3は、全ての歯面が仕上げ加工されるまで繰り返される。

0021

この方法のシーケンスK1〜K4は、ここでは歯間ベース半仕上げ単一割出方法と呼ばれる。なぜなら、ここでは歯間ごとに機械加工が行われるからである。

0022

ステップ2における(機械加工)設定の調整は、例えば、歯間の中で、または歯間の外側で、実行することができる。歯間の外側で調整が行われる場合、相対設定動作は、抜出動作と、(機械加工)設定の調整と、ブローチ動作と、を含むことができる。

0023

この方法のシーケンスL1〜L6は、以下のステップを含むことができる。
L1:フェースカップリングワークピースの第1歯間の第1歯面は、工具の第1切れ刃を使用して、または第1研削面を使用して、仕上げ加工され、準同時に、第1歯間の第2の対向する歯面は、工具の第2切れ刃を使用して、または第2研削面を使用して、前加工される。これは、例えば、第1(機械加工)設定で実行される。
L2:次に、割出動作と、例えば、フェースカップリングワークピースの抜出動作と、(例えば、1つの歯間ごとの)割出動作と、ブローチ動作とが、相対設定動作として実行される。
L3:フェースカップリングワークピースの更なる歯間(例えば、第1歯間の直後に続く歯間)の第1歯面が、工具の第1切れ刃を使用して、または第1研削面を使用して、仕上げ加工され、準同時に、更なる歯間の第2の、対向する歯面が、工具の第2切れ刃を使用して、または第2研削面を使用して、前加工される。これは、第1(機械加工)設定で実行される。
L4:次に、割出動作と、例えば、フェースカップリングワークピースの抜出動作と、(例えば、1つの歯間ごとの)割出動作と、ブローチ動作とが、相対設定動作として実行される。
L5:ステップL1〜L4は、全ての歯間が最初に機械加工されるまで繰り返される。
L6:第1(機械加工)設定を使用して前加工された各歯間は、次に、第2(機械加工)設定を使用して機械加工される。ここでは、相対設定動作は、個々の歯間の間で再び実行される。

0024

ステップL6における(機械加工)設定の調整は、例えば、歯間の中で、または歯間の外側で、実行される。

0025

ステップL1〜L6の方法は、歯間包囲半仕上げ単一割出方法とも呼ばれる。この方法では、例えば、全ての歯間の全ての凹歯面が第1経路で仕上げ加工され、次に全ての歯間の全ての凸歯面が第2経路で仕上げ加工される。

0026

K1〜K4による半仕上げ方法は、2つの機械加工ステップが、歯間ごとに短く連続して実行され、その後に、抜出動作と、割出動作と、ブローチ動作とが、相対的な設定動作として続く点で区別される。

0027

本発明は、いわゆる半仕上げ単一割出方法であり、従来はフェースカップリングの場合には適用されていなかったものである。この場合、本発明は、フェースカップリングワークピースのギヤ歯のフライス加工および/または研削に使用される単一割出方法である。機械加工されるべきフェースカップリングワークピースの歯間の2つの対向する歯面は、同一の工具を使用して、しかし異なる機械加工設定を使用して、(切削または研削によって)機械加工される。

0028

本発明の半仕上げ単一割出方法は、不連続な方法として分類される。なぜなら、各事例において、歯間から歯間への割出動作が必要であるからである。

0029

本発明の半仕上げ単一割出方法は、歯が付けられていないフェースカップリングワークピースに、または予め歯が付けられたフェースカップリングワークピースに、使用することができる。

0030

本発明の半仕上げ単一割出方法は、単一の切削方法で使用されることができる。なぜなら、(ベベルギヤワークピースに比べて)フェースカップリングワークピースが小さな歯高を有するからである。小さな歯高に起因して、フェースカップリングワークピース内の歯面ごとに除去されなければならない材料は、比較的少ない。したがって、第1機械加工設定で1つのブローチ動作のみを使用し、かつ第2機械加工設定で1つのブローチ動作のみを使用して、歯間を仕上げ加工することができる。

0031

本発明の半仕上げ単一割出方法は、この方法によって、冒頭で言及したカービック(登録商標)カップリングよりも、歯の数に関して高い柔軟性を有するフェースカップリングを製造することができるという利点を有する。さらに、本発明のフェースカップリングは、研磨されてもよい。すなわち、本発明のフェースカップリングの歯面は、必要であれば、硬質精密加工されることができる。

0032

本発明の半仕上げ単一割出方法はまた、全てが規定されたモジュール範囲に割り当てられた複数の異なるワークピースが、標準化された工具を使用して機械加工される利点を有する。

0033

好ましくは、複数の標準化された工具を有するセットが、本発明によって提供され、このセットを使用して、異なるモジュールを有するフェースカップリングを機械加工することができる。標準化された工具のセットは、少数の異なる工具のみを含む。これは、この場合、フェースカップリングの2つの半体の間の非確動(non-positive)の固定の問題(すなわち接触パターンの問題)で、若干の犠牲がなされなければならないことを意味する。ベベルギヤのペアとは対照的に、これはここでは2つのベベルギヤの回転を伴わず、2つのフェースカップリング要素間の準静的な非確動の固定を含む。

0034

本発明の工具セットの標準化された工具の公称半径は、例えば、一定であってもよい。したがって、例えば、4.5〜5.5のモジュールを有するフェースカップリングギヤ歯は、第1工具を使用して加工され、5.5〜6.5のモジュールを有するフェースカップリングギヤ歯は、第2工具を使用して加工されることができる。

0035

本発明は、工具の組合せを単純化することができる。なぜなら、1つの工具を使用して、複数のわずかに異なるワークピースを、(定義されたモジュール範囲内で)機械加工することができるからである。本発明の意味において、わずかに異なるワークピース(ここでは類似のワークピースとも呼ばれる)とは、そのモジュールが互いにわずかだけ逸れたワークピースである。すなわち、そのワークピースのモジュールは、同一のモジュール範囲の一部である。

0036

本発明の範囲内では、少なくとも1つのスティック刃を(端面に)備えた、フライス加工カッタヘッドが用いられることが好ましい。このスティック刃は、その上に外側切れ刃内側切れ刃とが配置されたカッタヘッドを有し、これにより、これらの2つの切れ刃の間に、先端幅が生じる。

0037

本発明の方法をより生産的にするために、複数のスティック刃を(端面上に)備える全ての具体例において、(端面)フライス加工カッタヘッドが使用されることが好ましい。これらのスティック刃のそれぞれは、その上に外側切れ刃と内側切れ刃とが配置されたカッタヘッドを有し、これにより、これらの2つの切れ刃の間に、先端幅が生じる。全ての具体例において、スティック刃は、均一なまたは不均一な角度距離で、カッタヘッド上に(その端面上に)配置されることができる。

0038

本発明の更なる利点は、本発明のフェースカップリングの歯のクラウニングが、本質的に自由に選択されることである。

0039

本発明の更なる利点は、フェースカップリングの歯面が、互いに独立して最適化されることである。

0040

本発明の半仕上げ単一割出方法は、(従来の)ベベルギヤ機械に使用される利点を有する。

0041

本発明の半仕上げ単一割出方法は、標準化された工具のうちの1つを使用して所望のギヤ歯を機械加工することができるため、小さなシリーズに特に適している。

0042

本発明の半仕上げ単一割出方法は、冒頭で言及したサイクロパラロイド法、エリコン法、およびカービック(登録商標)カップリング法の場合よりも、簡単な工具を使用できるという利点を有する。

0043

本発明の例示的な具体例は、図面を参照して以下でより詳細に説明される。

図面の簡単な説明

0044

4つの歯と3つの歯間のみが示された、本発明に係る第1フェースカップリングの上面図を示す(4つの歯はパターンによって強調されている)。
図1Aの第1フェースカップリングの軸方向断面を示す。
ワークピースの基準面に関して機械加工基礎角κだけ傾いた、設計基準点を通る工具の基準面を示す。
図1C拡大部分を示し、この拡大に基づいて、更なる詳細が示されている。
本発明のフェースカップリングの1つの歯間の斜視図を示す。
2つの切れ刃を通る模式的な断面を示し、本発明を導き出すために使用される図である。
本発明の切削ヘッドを通る模式的な垂直断面を示す。
本発明の例示的な(スティック)刃の模式的な斜視図を示す。
ここでは12個のスティック刃を備えた例示的なスティック刃カッタヘッドの上面図を示す。
例示的なカップ研削ホイールの非常に模式的な側面を示し、カップ研削ホイールの一部が断面で示されている。
本発明に係る方法を実行する前の、本発明に係るフェースカップリングの基準面の図を示す。
第1歯間の凸歯面が仕上げ加工された後の、図6Aのフェースカップリングの基準面の図を示す。
第2歯間の凸歯面が仕上げ加工された後の、図6Bのフェースカップリングの基準面の図を示す。
全ての歯間の凸歯面が仕上げ加工された後の、図6Cのフェースカップリングの基準面の図を示す。
第1歯間の凸歯面が仕上げ加工された後の、図6Dのフェースカップリングの基準面の図を示す。
全ての歯間の凹歯面が仕上げ加工された後の、図6Eのフェースカップリングの基準面の図を示す。
本発明に係る方法を実行する前の、本発明に係るフェースカップリングの基準面の図を示す。
第1歯間の凸歯面が仕上げ加工された後の、図7Aのフェースカップリングの基準面の図を示す。
第1歯間の凹歯面が仕上げ加工された後の、図7Bのフェースカップリングの基準面の図を示す。
第2歯間の凸歯面が仕上げ加工された後の、図7Cのフェースカップリングの基準面の図を示す。
第2歯間の凹歯面が仕上げ加工された後の、図7Dのフェースカップリングの基準面の図を示す。
全ての歯間の歯面が仕上げ加工された後の、図7Eのフェースカップリングの基準面の図を示す。

実施例

0045

本発明の範囲内では、形成された切れ刃を有するギヤ切削工具100および研削面を有する研削工具200の両方を使用することができる。以下の説明と併せて、まず、カッタヘッドギヤ切削工具100またはむく(solid)工具が使用される具体例の詳細が説明される。続いて、説明は、研削工具200にも拡大される。

0046

参照符号10は、ここでは、フェースカップリングワークピースおよび仕上げ加工フェースカップリング要素の両方に使用される。

0047

図1Aは、本発明の第1のフェースカップリングワークピース10の一部の上面図を示す。歯11には、パターンが設けられ、歯11を視覚的に強調している。4つの歯11と3つの歯間12が見られる。図1Bは、第1のフェースカップリングワークピース10を通る軸方向断面を示している。図1Aでは、一点鎖線カーブ部分は、フェースカップリングワークピース10の基準面TE1の中の凹歯面13.2と凸歯面13.1の歯面ラインを示している。1つの凹歯面13.2と1つの凸歯面13.1とが、各歯11を形成している。工具の回転運動は、図1Cにおいてω2で示されている。ギヤ切削工具100は、図1A〜1Eには示されていない。しかし、ギヤ切削工具100の動きは、ここに示されている。

0048

フェースカップリングワークピース10に対するギヤ切削工具100の相対位置は、機械加工の瞬間的な設定によって定められる。この相対位置で、フェースカップリングワークピース10がフライス加工によって機械加工される。ここでは、この設定は、第1機械加工設定と呼ばれる。工具回転運動ω2によって図1Cに示されているように、フライス加工によって、ギヤ切削工具100は、回転中心MiまたはMaを中心に回転駆動される。

0049

本発明の半仕上げ単一割出方法は、不連続な方法である。なぜなら、機械加工(すなわち、各歯面の機械加工)中、フェースカップリングワークピース10は、ギヤ切削工具100と共に回転しないからである。

0050

工具100の座標系において、刃20のカッタヘッド22(図2B参照)は、円形の回転円に沿って動く。その回転円の半径は、工具回転軸R1からのカッタヘッド22の距離によって決定される。本発明の方法の間、工具100は、フェースカップリングワークピース10に対して傾斜する。したがって、フェースカップリングワークピース10の位置から動きを観察した場合、カッタヘッド22は、ギヤ切削工具100の回転駆動ω2中に、楕円形の飛行経路に沿って移動する。

0051

ここでvで示された変数は、フェースカップリングワークピース10の凹歯面13.2に関するものである。ここでxで示された変数は、フェースカップリングワークピース10の凸歯面13.1に関するものである。したがって、ここでiで示された変数は、内側切れ刃または内側研削面に関し、aで示された変数は、外側切れ刃または外側研削面に関するものである。

0052

図1Cでは、ギヤ切削工具100の円弧の一部のみが示されている。ギヤ切削工具100は、工具半径riによって規定され、ここでは参照符号KBが与えられている。工具半径riは、凸歯面13.1の機械加工に使用されるギヤ切削工具100の内側切れ刃21.iに関し、工具半径raは、凹歯面13.2の機械加工に使用されるギヤ切削工具100の外側切れ刃21.aに関する。

0053

ここで、図1Cは、工具傾斜なし(すなわち、ここではτ=0)の特殊な場合を示していることに留意しなければならない。したがって、ギヤ切削工具100の経路KBは、設計基準点19を通る基準面TE内の円であり、図1Bの中の刃先基礎経路Bは、直線である。工具の傾斜があると(すなわち、τ≠0では)、経路KBは楕円となり、刃先の基礎経路Bも楕円となる。ギヤ切削工具100は、工具半径に垂直な回転ベクトルに関して、角度τだけ傾斜している。

0054

凸歯面13.1を機械加工するための回転中心は、Miで示され、凹歯面13.2を機械加工するための回転中心は、Maで示されている(図1C参照)。2つの異なる回転中心MiとMaとがあるという事実から、凸歯面13.1は、(例えば第2機械加工設定を使用して機械加工される)凹歯面13.2とは異なる機械加工設定を使用して(例えば、第1機械加工設定を使用して)機械加工されることがわかる。

0055

「第1機械加工設定」および「第2機械加工設定」という名前は、ここでは、順序を特定するものではなく、単に、2つの機械加工設定を区別できるように使用されるものである。

0056

凹歯面13.2の切削中に、工具の基準面における異なる機械加工設定のために、外側切れ刃21.aの外転サイクロイド飛行経路13.2*が生じる。円弧形状の外転サイクロイド歯面ラインは、図1Aおよび図1E中に鎖線で示されている。凹歯面13.2の工具基準面内の円弧は、図1Cおよび図1E中に破線で示されており、ねじれ角誤差Δβによってワークピースの基準面TE1の歯面ラインから逸れている。

0057

図1Cでは、回転円は、図の平面内に投影されている。この図の平面は、フェースカップリングワークピース10の基準面TE1に対応する。既に述べたように、飛行経路は楕円であるから、フェースカップリングワークピース10の座標系から飛行経路を観察する場合、それらの半径riおよびraは、可変である。凸歯面13.1のフライス加工(または研削加工)では、カッタヘッド22の内側切れ刃21.iの有効半径(effective radius)13.1*が重要であり、基準面TE1におけるフェースカップリングワークピース10の凸歯面13.1上の法線として定義される。

0058

ここで、図1A図1C図1Dおよび図1Eの図は、模式的なものであることに留意しなければならない。示された飛行経路の輪郭は、誇張して描かれている。

0059

カッタヘッド22のいわゆる内側切れ刃21.iは、飛行経路13.1*に沿って移動し、同一のカッタヘッド22の外側切れ刃21.aは、飛行経路13.2*に沿って移動する。飛行経路13.2*は、基準面TE1内のフェースカップリングワークピース10の凹歯面13.2上の対応する有効半径に関連する。ここで、次の条件が適用される。
A:2つの飛行経路13.1*および13.2*は、共通の平面内にある。この共通平面は、内側切れ刃21.iおよび外側切れ刃21.aが各カッタヘッド22上に設けられ、カッタヘッド22が工具100上の円に沿って配置されるために生じるものである。
B:2つの飛行経路13.1*および13.2*は、それぞれの回転中心MiとMaと同心である。
C:共通のカッタヘッド22の内側切れ刃21.iと外側切れ刃21.aは、フェースカップリングワークピース10の材料の機械加工中、同じ角速度で動く。

0060

この方法によると、全ての具体例において、一定ブローチ進行、(例えば、漸次増加する)可変ブローチ進行、または複数のブローチステップを使用して、歯面の機械加工を実行することができる。典型的には、フェースカップリングワークピース10は、予め歯が付けられていないから、凸歯面13.1の仕上げ加工と同時に、同一の歯間12の凹歯面13.2は、工具100の同一のカッタヘッドの外側切れ刃21.aを使用して機械加工される。本発明の方法のこの段階では、凹歯面13.2は、最終的な形状をまだ与えられていないから、第1機械加工設定の範囲内で実行されるこの機械加工は、前加工とも呼ばれる。これに関する更なる詳細は、例えば、図6A〜6Fおよび図7A〜7Fから推測することができる。

0061

カッタヘッド22の寸法(特に、内側切れ刃21.iと外側切れ刃21.aの位置、および先端幅Sa0)と機械加工運動学は、凹歯面13.2の前加工中に外側カッタヘッド21.aがフェースカップリングワークピース10の材料内を過度に切らないように特定されることに留意しなければならない。図6Bおよび図7Bでは、前加工された凹歯面には、参照符号13.3が付されている。

0062

本発明によると、第2機械加工設定が機械に設定され、以下に説明するステップが続く。同一の歯間12の凹歯面13.2は、ギヤ切削工具100の外側切れ刃21.aを用いて、このステップで仕上げ加工される。

0063

必要に応じて、歯間ベースアプローチ(例えば、図7A〜7F参照)または歯間包囲アプローチ(図6A〜6F参照)を適用することができる。詳細は後述する。

0064

ギヤ切削工具100のカッタヘッド22は、全ての具体例において、フェースカップリング10の歯間12を通って、傾斜経路B(図1B参照)に沿って案内されることが好ましい。この態様は、第1および第2の機械加工設定を指定する際に考慮されるべきである。傾斜経路Bの輪郭に影響を与える機械加工基礎角κは、理想的には、両機加工設定で同一であって、歯間12の歯基礎14の領域におけるオフセットまたはステップを避ける。

0065

本発明による方法では、ギヤ切削工具100の切れ刃21.i,21.aは、ギヤ切削工具100の永続的に形成された、互いに同心の、回転円の上に据え付けられるという事実のため、ギヤ切削工具100は、形成された切れ刃を有さない研削工具200によって置き換えられることもできる。全体的な構成のため、カップ研削ホイールが、研削工具200(図5参照)として適切である。ここでは、前述の内側切れ刃21.iの代わりに内側研削面221.iが使用され、前述の外側切れ刃21.aの代わりに外側研削面221.aが使用される。研削工具100の切れ刃21.i,21.aが先端幅Sa0(図2B参照)を形成する場合、カップ研削ホイール200は、輪郭幅Sa0を有する。これに関する詳細は、模式的な図5から推測することができます。内側研削面221.iおよび外側研削面221.aは、カップ研削ホイールの工具回転軸R1と同心である。

0066

本発明の方法によって製造されたフェースカップリング10は、以下の特徴によって区別される。ここでは、特に図1Bを参照する。このようなフェースカップリング10は、全ての具体例において、90°の基準円すい角δを有する。図1Bでは、対応する基準面TE1が、鎖線によって示されており、これは、ワークピースの回転軸R2に対して垂直に延びている。

0067

本発明のフェースカップリング10は、全ての具体例において、特に以下の特徴によって区別される。
・ フェースカップリング10は、図1Bおよび図1Eに示すように、歯先の高さが可変である歯11を有する。すなわち、歯11は、円すい形である。
・ 歯11は、フライス加工および/または研削加工によって機械加工されることができる。
・ 歯11は、選択的な硬質精密加工の範囲内で再研削(仕上げ加工)されることができる。
図1Bおよび図1Eに示すように、歯間12は、それぞれ、傾いた基礎面、または歯基礎14を有する。特に、必要であれば、本発明の方法の中で機械加工基礎角κを設定することができるので、歯基礎14の傾斜が生じる。これにより、ギヤ切削工具100の刃20のカッタヘッド22は、(すでに述べたように)フェースカップリング10の歯間12を通って、傾斜経路Bに沿って案内される。この傾斜経路Bは、フェースカップリング10の軸方向断面における基準面TE1に対して、斜めである。ここで、歯基礎の基礎円すい角δfは、δf=δ−κである。傾斜経路Bは、カッタヘッド22の連続運転によるフェースカップリング10の逆方向の切削が回避されるように意図的に選択される。経路Bは、カッタヘッド22の刃先23の輪郭を描く。図1Bでは、領域Aにおいて、傾斜経路Bに沿って、三次元空間を通って、刃先23が案内されて、刃先23が、現在加工されている歯間の領域内のフェースカップリングワークピース10の材料のみを除去することが分かる。
・ フェースカップリングワークピース10の歯基礎14は、ヒール部から(すなわち、包囲面(envelopingsurface)16から開始して)ワークピース回転軸R2の方向に増加する傾斜を有する。
・凸歯面13.1および凹歯面13.2は、円弧形状の輪郭を有さないが、楕円形の輪郭を有する。

0068

図1Bと併せて、傾斜経路Bの図の平面内への投影は、直線ではなく、わずかに曲がった経路であることに留意すべきである。したがって、ここでは、フェースカップリングワークピース10を通る軸方向断面において、この傾斜経路Bが、現在加工されている歯間12の歯基礎14の輪郭に対して本質的に平行であるという事実が示される。

0069

さらに、本発明のフェースカップリング10の歯面はクラウニングを有し、歯面は円弧形状を有し、フェースカップリング10は自己センタリングされる。

0070

図1A〜1Eのフェースカップリング10の更なる詳細は、本発明の特徴ではなく、したがって、単に例として理解されるべきである。例示されているフェースカップリング10は、例えば、背面設置面15を有する。これは、完全に平らであってもよい。この例では、包囲面16と設置面15との間のヒール部に遷移面は設けられていないが、設けられてもよい。したがって、ここでは、包囲面16は、直角に設置面15に合流する。ヘッド円すい角δaは、示されている例では90°より大きく、基礎円すい角δfは、90°より小さい。歯高は、ヒール部からつま先部まで(すなわち、外側から内側まで)連続的に減少する。しかし、ヘッド円すい角δaが90°に等しい本発明の具体例も存在する。

0071

図1Aのフェースカップリング10は、右らせんの歯形を有する。フェースカップリング10とペアになる相手は、左らせんの歯形を有する必要がある。

0072

理論上の中間ステップ図2Aに基づいて説明する。これは本発明につながる。2つのカップリングハーフを互いにペアにすることを可能にするためには、歯面は互いに接合されなければならない。これは、工具半径が基準面TE1内で交差して、単一割出方法で接合歯面を製造しなければならないという、この場合のギヤ切削理論に起因する。図2Aでは、理論的なカッタヘッド22.Tを通る、対応する垂直断面が示されている。内側切れ刃21.iの理論的な位置が実線で示されている。外側切れ刃21.aの理論的な位置が破線で示されている。2つの切れ刃21.iと21.aとが、基準面TE1内で交差していることがわかる。これを実際に実施するには、内側切れ刃21.iは第1カッタヘッド上に配置され、外側切れ刃21.aは第2カッタヘッド上に配置される必要がある。言い換えれば、割出方法では、図2Aの条件を満たすために、フェースカップリングワークピースは、2つの異なる工具を使用して歯切りされなければならない。

0073

本発明は、意図的に他の経路を進む。なぜなら、可能な限り費用対効果の高い解決策を提供するように設計されているからである。従来公知のアプローチに関連して工具の消費を低減するために、本発明の目標は、できる限り少ない工具を使用して管理することであった。

0074

図2Bは、本発明の工具100のカッタヘッド22を通る垂直断面を示している。図2Bは、本発明の更なる特徴を定義するために使用される模式図である。本発明の工具100のカッタヘッド22は、本質的に、2つの切れ刃(外側切れ刃21.aおよび内側切れ刃21.iと呼ばれる)と、刃先23と、によって形成される。図2Aと比較すると、外側切れ刃21.aと内側切れ刃21.iは、互いに対してずれて、1つの工具100の中で、または1つのカッタヘッドの中で、それぞれ組み合わされることができる。図2B中の外側切れ刃21.aと内側切れ刃21.iの輪郭をそれぞれ形成する2本の直線の交差点は、カッタヘッド22の材料の外側にある。したがって、図2Bに示されているように、カッタヘッド22は、先端幅(Sa0)を有する。基準面1の位置も示されている。工具100,200の前述の飛行経路は、基準面TE1と外側切れ刃21.aとの交点と、基準面TE1と内側切れ刃21.iとの交点と、に基づく半径riおよびraによって規定されることができる。

0075

内側切れ刃21.iおよび外側切れ刃21.aは、このように、先端幅Sa0を有する実際に実装可能なカッタヘッド22が得られるまで、本発明によって離れて動く。しかし、一見すると、共通のカッタヘッド22上の2つの切れ刃21.iおよび21.aのこのような構成の欠点は、2つの半径riおよびraの差が、フェースカップリングワークピース10上の歯面の長手方向のクラウニングを生じさせることである。しかし、この長手方向のクラウニングは、機械加工設定を指定する際に、フェースカップリングワークピース10に対する工具100,200のそれぞれの適切な傾斜角τ(チルトと呼ばれる)を設定することによって、完全にまたは実質的に低減可能であることが示されている。

0076

τ≠0である適切な機械加工設定を指定することによって、本発明のフェースカップリングワークピース10の歯の長手方向のクラウニングは、実質的に自由に選択されることができる。ここで、互いにペアとなる2つのフェースカップリング要素は、互いの上を転がらず、むしろ互いに固定的にペアになっていることに留意しなければならない。結果として、歯の長手方向のクラウニングは、例えばベベルギヤのペアの場合ほど重要ではない。

0077

言い換えれば、フェースカップリングワークピース10では、歯の長手方向のクラウニングは、必ずしも(コンピュータによって確定された)理想的な点にある必要はない。本発明の特に有利な実施は、標準化された工具100,200を提供することによって、工具の消費をさらに低減する、この決定に起因する。

0078

標準化された工具は、本発明と併せて、1つ以上の種類のフェースカップリングワークピース10のフライス加工または研削加工に使用できるように設計された工具である。

0079

標準化された工具は、本発明と併せて、2つの異なる噛合い角度段階(例えば、21°および19°)のみが与えられた工具である。あるいは、標準化された工具100,200は、歯の高さが同一であるそれぞれの場合に、フェースカップリングワークピース10を製造する。しかし、標準化された工具100,200には、例えば、先端幅Sa0または輪郭幅Sa0に関して、様々な段階が与えられてもよい。

0080

言い換えれば、標準化された工具100または200は、本発明の範囲内で使用されて、複数の類似の、しかし互いにわずかに異なる、フェースカップリング10を機械加工することができる。

0081

このように、例えば、フェースカップリング10は、先端幅Sa0または輪郭幅Sa0のために、同一である歯基礎14の中の間隙の幅を有するという点で、類似であり得る。

0082

このように、例えば、フェースカップリング10は、類似のモジュールを有するという点で、類似であり得る。例えば、第1標準化工具100または200を使用して、モジュール=3.5を有するフェースカップリングワークピースを製造することができる。同一の標準化工具100を使用して、モジュール=4.5を有する類似のフェースカップリングワークピースを製造することもできる。したがって、標準化工具100または200を使用して、例えば、3.5〜4.5の範囲内のモジュールを有するフェースカップリングワークピース10を製造することができる。更なる標準化工具100または200を使用して、例えば、4.6〜6の範囲内のモジュールを有するフェースカップリングワークピース10を製造することができる。これは、これらの標準化工具100,200のそれぞれを使用して、特定のモジュール範囲をカバーすることができることを意味する。

0083

好ましくは、本発明の全ての具体例において、このような標準化工具は、ギヤ切削工具100として、または研削工具200として使用されて、複数の類似のフェースカップリングワークピース10を製造することができる。

0084

既に述べたように、本発明は、半仕上げ単一割出方法である。機械加工されるフェースカップリングワークピース10の対向する歯面13.1,13.2は、同一の工具100を使用して、しかし異なる機械加工設定を使用して、仕上げ加工される。この機械加工は、それぞれの場合に、直接的に、時間的に連続して実行されることができ、または個々の機械加工ステップは、例えば、複数の抜出動作と、割出動作と、送り込み動作(ブローチ動作)とに、互いに時間的に分離されることができる。

0085

本発明の歯間包囲機械加工方法の例は、図6A〜6Fに基づいて説明される。これらの図のそれぞれに、様々な機械加工段階におけるフェースカップリングワークピース10の小部分のみが、模式的な形態で示されている。

0086

図6Aは、本発明による方法を実行する前の、フェースカップリングワークピース10の基準面TE1の図を示している。予定される歯面の輪郭は、基準面TE1の中に破線によって示されている。ここで、参照符号13.2は、凹歯面の予定された輪郭を示し、参照符号13.1は、凸歯面の予定される輪郭を示す。歯間12は、これらの2つの歯面13.2と13.1の間に位置する。ここで、参照符号11は、隣接した歯を示す。

0087

図6Bは、第1歯間12の第1凸歯面13.1が仕上げ加工された後の、図6Aのフェースカップリングワークピース10を示している。仕上げ加工された歯面は、実線の曲線として示されている。工具100の内側切れ刃21.iが第1凸歯面13.1を仕上げ加工している間、第1凹歯面13.2は、同じカッタヘッド22の外側切れ刃21.aによって前加工される。前加工された歯面は、点線の曲線13.3として示されている。図6Bに基づいて分かるが、前加工された第1凹歯面13.3の輪郭は、凹歯面13.2の予定される輪郭に一致していない。

0088

次に、ワークピース回転軸R2を中心とするフェースカップリングワークピース10の相対的な割出運動が続く。前に使用された機械加工設定がそのまま維持される。

0089

図6Cは、第2歯間12の第2凸歯面13.1が仕上げ加工され、第2凹歯面が前加工された後の、図6Bのフェースカップリングワークピース10を示している。

0090

図6Dは、全ての歯間12の全ての凸歯面13.1が仕上げ加工され、全ての凹歯面が前加工された後の、図6Cのフェースカップリングワークピース10を示している。各歯間12の機械加工の前に、各場合において、割出動作が実行され、機械加工設定がそのまま維持される。

0091

これらの機械加工ステップは、全て第1機械加工設定を使用して実行される。次に、第2機械加工設定は、前加工された凹歯面13.3を仕上げ加工するように指定される。

0092

図6Eは、第1歯間12の第1凹歯面13.2が仕上げ加工された後の、図6Dのフェースカップリングワークピース10を示している。仕上げ加工された歯面は、実線の曲線として示されている。

0093

ワークピース回転軸R2を中心とするフェースカップリングワークピース10の割出動作は、ステップのそれぞれの間に行われる。

0094

図6Fは、全ての歯間12の全ての凹歯面13.2が仕上げ加工された後の、フェースカップリングワークピース10を示している。ここで、歯11には、パターンが設けられ、歯11を視覚的により明瞭に強調している。

0095

本発明の歯間ベース機械加工の例は、図7A〜7Fに基づいて説明される。図7Eと7Fの歯11には、パターンが設けられ、歯11を視覚的により明瞭に強調している。

0096

図7Aは、本発明による方法を実行する前の、フェースカップリングワークピース10の基準面TE1の図を示している。図7Aは、付された参照符号の説明について、図6Aに対応する。

0097

図7Bは、付された参照符号の説明について、図6Bに対応する。

0098

図7Cは、第1歯間12の第1凹歯面13.2が仕上げ加工された後の、図7Bのフェースカップリングワークピース10を示している。これを可能にするために、第1機械加工設定から第2機械加工設定への切換えが行われ、その後、カッタヘッド22が再び第1歯間12に案内される。割出動作は行われない。

0099

次の歯間12を機械加工できるようにするために、第2機械加工設定から第1機械加工設定への切換えが行われ、割出動作が実行される。

0100

図7Dは、第2歯間12の凸歯面13.1が仕上げ加工された後の、図7Cのフェースカップリングワークピース10を示している。この経路の間に、第2歯間12の第2凹歯面13.2が前加工される(13.3で示す)。

0101

第2歯間12の仕上げ加工を可能にするために、再び第1機械加工設定から第2機械加工設定への切換えが行われる。図7Eは、第2歯間12が仕上げ加工された後の、図7Dのフェースカップリングワークピース10を示している。

0102

図7Fは、付された参照符号の説明について、図6Fに対応する。

0103

機械加工設定のそれぞれの調整および/または割出動作を実行するために必要な時間の消費を低減するために、他の(代わりの)方法のシーケンスが適用されてもよい。示された方法は、それぞれ単に例として理解されるべきである。凸歯面13.1の仕上げ加工から始まる代わりに、全ての具体例は、凹歯面13.2の仕上げ加工から始めることもできる。

0104

図1A〜1Eでは、第1機械加工設定は、特に、回転中心Miおよび半径riによって規定される。凸歯面13.1は、仕上げ加工され、同時に、凹歯面13.2は、この第1機械加工設定を使用して前加工される。第1機械加工設定では、内側切れ刃21.iは、回転中心Miを中心とする、半径riを有する楕円形の飛行経路をたどり、外側切れ刃21.aは、同じ回転中心Miを中心とする、他の楕円形の飛行経路をたどる。

0105

これらの2つの楕円形の飛行経路は、共通の平面に広がっている。この平面は、フェースカップリングワークピース10の基準面TE1と平行ではない。なぜなら、傾斜角τ≠0であり、機械加工基礎角κ≧0であるからである。この共通平面は、傾斜角τによって、および選択的に機械加工基礎角κによって、規定されるように傾斜しており、カッタヘッド22の刃先23は、図1Bの領域Aにおいて、フェースカップリングワークピース10の材料と衝突しない。

0106

本発明の方法は、例えば、ベベルギヤ切削機上で実行することができる。ここでは、フェースカップリングワークピース10がワークピーススピンドルに固定され、工具100または200がベベルギヤ切削機のスピンドル上に固定される。本発明の方法を実行できる多数の異なるギヤ切削機(例えば、5軸および6軸のギヤ切削機)がある。

0107

この環境において、特定の機械加工設定を規定する典型的な変数は、以下の通りである。
・フェースカップリングワークピース10の位置に対する回転中心M,Mi,Maの位置(特に、軸オフセットによって規定される)、
・半径、
旋回角
・ 機械加工基礎角κ、
・ 傾斜の角度τ(チルト角)、
・工具回転軸R1の回転位置
ローラ揺動角
・ フェースカップリングワークピース10に対する工具100または200の深さ位置。

0108

フェースカップリングワークピース/フェースカップリング要素10に対する工具100,200の設定は、第1および第2の相対設定と呼ばれる。これらの用語は、限定的なものと理解されるべきではない。例えば、工具100,200が、多数のステップによって、完全な歯間の深さまで、フェースカップリングワークピース/フェースカップリング要素10の材料内にブローチ挿入される場合、このブローチ動作は、相対設定を追加的に変化させる。

0109

第1機械加工設定から第2機械加工設定への移行時に、前述の典型的な変数(特に傾斜角τ)のうちの少なくとも1つが変更される。

0110

上記の説明は、スティック刃のカッタヘッドに対してだけでなく、固定刃を有するむく工具に対しても適用することができる。前述のように、上記の説明は、カップ形状を有する研削工具200に対しても適用することができる。

0111

本発明によれば、全ての具体例において、ギヤ切削工具100のカッタヘッドとして、好適にはエンドミルカッタヘッドが使用される。エンドミルカッタヘッドは、ギヤ切削工具100から端面に突き出た複数のスティック刃20を備えている。全ての具体例において、スティック刃20は、図3に例として示されているような形状を有することが好ましい。スティック刃20は、シャフト24を有する。スティック刃20がカッタヘッドギヤ切削工具100の対応する刃溝またはチャンバの中にしっかりと正確に固定されるように、シャフト24の形状が選択される。シャフト24の断面は、例えば、長方形または多角形である。

0112

スティック刃20のヘッド領域(ここではカッタヘッド22として示されている)には、例えば、第1開面(open surface)25と、第2開面26と、(共通)すくい面27と、ヘッド開面28と、内側切れ刃21.iと、外側切れ刃21.aと、ヘッド刃先29と、が配置される。カッタヘッド22の最前の領域は、刃先23とも呼ばれる。

0113

すくい面27は、仮想交線において、第1開面25と交差する。この仮想の交線は、内側切れ刃21.iの輪郭にほぼ一致し、または内側切れ刃21.iの輪郭に正確に一致するものである。すくい面27は、仮想の交線において、第2開面26と交差する。この仮想の交線は、外側切れ刃21.aの輪郭に対応し、または外側切れ刃21.aの輪郭に正確に一致するものである。

0114

しかし、すくい面27は、簡略化した図に基づいて図3Aに示されているような平坦面である必要はない。

0115

全ての具体例において、第1機械加工設定では、外側切れ刃21.aが、歯間12を離れる際に、凹歯面13.2内に切り込まないように、先端幅Sa0が選択される。わずかな過剰の材料は、常に、前加工の間に所定の位置に留まるべきであり、その後、凹歯面13.2の仕上げ加工中に、第2機械加工設定で除去される。

0116

図4は、例示的なスティック刃カッタヘッドの上面図を示している。これは、ギヤ切削工具100として使用される。示されているスティック刃カッタヘッドは、端面に12本のスティック刃20を備えている。スティック刃20は、スティック刃カッタヘッドの円周に沿って、等角度距離で配置されている。図4から推測できるように、個々のスティック刃20のすくい面27は、ギヤ切削工具100の半径方向断面に平行である。個々のスティック刃20は、本発明のギヤ切削工具100の中で、斜面上にない(すなわち、全てのスティック刃20は、軸R1に対して同一の半径距離を有する)。なぜなら、本発明の方法は、単一割出ブローチ加工法であり、連続的な圧延方法ではないからである。

0117

同様に、模式的な例に基づいて図5に示されたカップ研削ホイール200では、カップ研削ホイール200の外側研削面221.aが、歯間12を離れる際に、凹歯面13.2上に立って、わずかな材料を残すように、輪郭幅Sa0が選択される。このわずかな過剰の材料は、次に、凹歯面13.2の仕上げ加工中に、第2機械加工設定で、研削によって、除去される。

0118

10フェースカップリングワークピース/フェースカップリング要素
11 歯
12歯間
13.1凸歯面
13.1*内側切れ刃の外転サイクロイド飛行経路
13.2凹歯面
13.2*外側切れ刃の外転サイクロイド飛行経路
13.3 凹歯面
14 歯基礎
15 設置面
16包囲面
19設計基準点
20 (スティック)刃
21.a 外側切れ刃
21.i 内側切れ刃
22カッタヘッド
22.T理論的なカッタヘッド
23刃先
24 スティック/シャフト
25 第1開面
26 第2開面
27すくい面
28ヘッド開面
29 ヘッド刃先
100 (カッタヘッド)ギヤ切削工具
200研削工具
221.a 外側研削面
221.i 内側研削面
A 範囲
A1〜A4 ステップ
α輪郭角度
B 飛行経路
イメージ詳細
δ基準円すい角
δa ヘッド円すい角
δf基礎円すい角
k機械加工基礎角
KB円弧
K1〜K4 ステップ
L1〜L6 ステップ
Ma,Mi回転中心
r(cv) 外側切れ刃の飛行経路の有効半径
r(cx) 内側切れ刃の飛行経路の有効半径
R1工具回転軸
R2ワークピース回転軸
ri,ra回転円の半径
Sa0先端幅
TE1 ワークピースの基準面
TE2工具の基準面
τ傾斜角(チルト)
τx 凸歯面の機械加工中の工具傾斜(チルト)
τv 凹歯面の機械加工中の工具傾斜(チルト)
Δω1 (歯の)割出しについてのフェースカップリングワークピースの回転角
ω2 工具の回転運動

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