(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
まがりばかさ歯車又はハイポイド歯車である被加工物上に少なくとも一つの歯面を形成する正面ホブ切り又は正面フライス削りにおいて被加工物の所定の深さに工具を送る方法であって、前記工具が工具軸線の周りを回転することができ、かつ少なくとも一つの素材除去面を有し、前記被加工物が自身の軸線の周りを回転し得る、被加工物の所定の深さに工具を送る方法において、該方法が、
前記工具を前記工具軸線の周りに回転させる段階と、
前記回転している工具を前記被加工物と接触させる段階と、
前記工具を前記被加工物に対し送り経路に沿って前記所定の深さまで送る段階とを有し、
前記送り経路が第１および第２ベクトル成分を有する送りベクトルによって画定され、前記第１および第２送りベクトル成分が前記被加工物の軸線と、前記工具軸線の方向とによって画定される面であって、前記被加工物の軸線と理論的創成歯車の軸線とによって形成される面に対して傾斜した面内に位置決めされ、前記第１送りベクトル成分がほぼ前記工具軸線の方向にあって、加工中の歯の歯元の方に向いていて、かつ前記第２送りベクトル成分がほぼ加工中の歯の歯幅の方向にあって、前記被加工物の軸線の方に向いている、被加工物の所定の深さに工具を送る方法。
【請求項２】
計算機制御機械によって、まがりばかさ歯車又はハイポイド歯車を形成する正面ホブ切り又は正面フライス削りにおいて被加工歯車に対して工具を送る方法であって、前記計算機制御機械が前記工具を前記被加工歯車に対して位置決めし、かつこれと係合させるための複数の計算機制御軸線を有し、前記工具が工具軸線の周りに回転自在に配置され、かつ被加工歯車が自身の軸線の周りに回転自在に配置された、被加工歯車に対して工具を送る方法において、該方法が、
前記機械に入力された段取りパラメータに応答して最初の段取り位置を計算する段階と、
前記計算機制御軸線を最初の段取り位置に動かし、先ず前記工具および前記被加工歯車を相互に位置決めする段階と、
前記機械に入力された送りパラメータ入力に応答して前記被加工歯車に対する前記工具の送り経路を計算する段階と、
前記工具を前記工具軸線の周りに回転させる段階と、
前記計算機制御軸線を動かし、前記回転している工具を前記被加工歯車に対し、前記送り経路に沿って、前記被加工歯車内の所定深さまで送り、この時前記送り経路が、送りベクトルによって画定されるようになっている工程とを有し、
前記送りベクトルが第１および第２送りベクトル成分を有し、前記第１および第２送りベクトル成分が前記被加工歯車の軸線と前記工具軸線の方向とによって画定される面であって、前記被加工歯車の軸線と理論的創成歯車の軸線とによって形成される面に対して傾斜した面内に位置決めされ、前記第１送りベクトル成分がほぼ前記工具軸線の方向にあって、加工中の歯の歯元の方に向いていて、かつ前記第２送りベクトル成分がほぼ加工中の歯の歯幅の方向にあって、前記被加工歯車の軸線の方に向いている、被加工歯車に対して工具を送る方法。
【請求項３】
まがりばかさ歯車又はハイポイド歯車を製造するための正面ホブ切り工程において被加工歯車内の所定の深さに工具を送る方法であって、前記工具が工具軸線の回りに回転自在であり、かつ複数の素材除去面を有し、前記被加工歯車が自身の軸線の周りに回転自在である、被加工歯車内の所定の深さに工具を送る方法において、該方法が、
前記工具を前記工具軸線の周りに回転させる段階と、
前記被加工歯車を被加工歯車の軸線の周りに回転せしめ、前記工具および前記被加工歯車が所定のタイミングで回転する段階と、
前記回転している工具および前記回転している被加工歯車を接触させる段階と、
前記工具を送り経路に沿って、前記被加工歯車に対し、所定の深さまで送る段階とを有しており、
前記送り経路が第１および第２ベクトル成分を有する送りベクトルによって画定され、前記第１および第２送りベクトル成分が前記被加工歯車の軸線と前記工具軸線の方向とによって画定される面であって、前記被加工歯車の軸線と理論的創成歯車の軸線とによって形成される面に対して傾斜した面内に位置決めされ、前記第１送りベクトル成分がほぼ前記工具軸線の方向にあって、加工中の歯の歯元の方に向いていて、かつ前記第２送りベクトル成分が、ほぼ加工中の歯の歯幅の方向にあって、前記被加工歯車の軸線の方に向いている、被加工歯車の所定の深さに工具を送る方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明はかさ歯車等の形成に関するものである。特に本発明は、被加工物の所定の深さに工具を送る方法であって、送り経路が制御されるようになった方法に関する。
発明の背景
かさ歯車およびハイポイド歯車を製造する場合には、通常二つの形式の工程、すなわち創成工程および非創成工程が使用される。
創成工程においては、工具は所定の深さに達するように、被加工物の中に送られる。一旦この深さに達すれば、工具および被加工物は共に、一つの経路に沿って転がり運動（すなわち、創成転がり運動）を行い、この経路は、創成歯車軸線の周りを回転する理論的創成歯車と噛合する被加工物の回転を、工具の素材除去面によって表わされた理論的歯車の歯面に倣わせる（emulate）。歯の輪郭形は、創成転がり運動が行われる時の、工具および被加工物の相対的運動によって形成される。
創成工程は二つの部類、すなわち正面フライス削り、および正面ホブ切りに分けることができる。創成正面フライス削りを行う時には、被加工物の各歯溝（連続する歯の、隣接する歯側面）が個々に形成される。一つの歯溝が形成された後、カッターが被加工物から相対的に引抜かれ、被加工物は次の歯溝位置に割出され、かつカッターおよび被加工物が、歯溝を形成するように係合せしめられる。この工程は、総ての歯溝が形成されるまで繰返される。個々の歯溝の形成、カッターの引出し、および被加工物の割出しを必要とする工程は、間欠工程または間欠割出し工程と称される。工具が、歯溝内の所定の深さまで送られた後、創成転がり運動が開始される。
創成転がり運動においては、歯面は幾つかの周知のサイクルによって形成される。歯溝の一つ歯面は、前進創成転がり運動によって形成され、かつ隣接した歯面は、反対方向の創成転がり運動によって形成される。あるいは、歯溝の両側面は、１回の前方創成転がり運動によって切削され、もし二次的または仕上げ切削が必要であれば、これは反対方向の転がり運動によって成され、所要の歯面を形成する。一旦、歯側面が形成されれば、工具は被加工物から引抜かれ、被加工物は次に次の歯溝に割出させる。この間欠割出しは、被加工物上に総ての歯面が形成されるまで続行される。
創成正面ホブ切り工程は、連続割出し工程であり、この場合は工具および被加工物間の所定のタイミングの回転が、創成転がり運動に重ねられる。このようにして、被加工物上の総ての歯溝（したがって総ての歯面）は、１回の創成転がり運動によって形成される。工具および被加工物は、所定のタイミングで回転せしめられ、次に、工具は被加工物内に送られ、所定の深さまで送られた時に、総ての歯溝から素材を除去する。一旦最終深さに達すれば、所要の創成サイクルが開始され、被加工物上に総ての歯を、完全に形成する。
間欠割出し又は連続割出しである非創成工程は被加工物上の歯の輪郭形状が、工具の輪郭形状から直接形成される工程である。工具は被加工物内に送られ、該工具の輪郭形状が被加工物に与えられる。創成転がり運動が使用されない時は、“冠歯車”として知られている理論的創成歯車の概念が、非創成工程に適用可である。冠歯車はその歯面が被加工物の歯面と補合する理論的歯車である。したがって工具の切刃は、非創成被加工物上に歯面を形成する時に、冠歯車の歯の形に相当する。
正面フライス削りの場合は、工具は通常その表面から突出した、複数の棒形切刃を有する円形のカッターを有する。この切刃はその側方刃先が、歯車の歯の縦方向に凹面を形成する外切刃となすことができ、またはこの切刃はその側方刃先が、歯車の歯の縦方向に凸面を形成する内切刃となすことができる。なお正面フライス工具は、交互に位置する外刃および内刃を有し、これらは刃溝の両側を形成する。正面フライス削りにおいては、各歯溝が個々に形成されるから、歯溝形成時、カッターの総ての刃が、各歯溝を通過する。
正面ホブ切りにおいては、外刃および内刃（場合によっては、“底”刃として知られる第３の刃）が、群としてカッターヘッド内に配置される。これらの群は切削時、工具および被加工物が所定のタイミングで回転される時に、各群が連続する歯溝を切るように位置されている。このようにして、総ての歯溝はほぼ同時に、切削工具の一回の突っ込み（plunge）によって形成される。
非創成および創成工程においては、第１段階は切削工具または研削工具を、被加工物と係合せしめ、次いで工具を、被加工物内の所定の深さまで送ることである。工具が被加工物の方に送られ、または被加工物が工具の方に送られ、あるいは工具および被加工物が相互の方に送られることができる。工具及び／又は被加工物の何れが動かされるかに拘らず工具は、素材除去が完了し、工具が引抜かれ（非創成工程）、または創成転がり運動が開始される（創成工程）前に、被加工物内の所定の突っ込み深さに達しなければならない。
工具が被加工物と最初に接触する位置から、その所定の深さ、または“全”深さに達するまでの経路は、変えることができる。1990年、ニューヨーク州ロチェスターの、The Gleason Workから刊行されたGoldrichの著者、「まがりばかさ歯車およびハイポイド歯車のCNC創成、その理論および実際」に論述されているように、理論的創成歯車を倣わせる受け台を含む、従来の機械的歯車切削機及び／又は研削機においては、送り経路は受け台（創成歯車）の軸線に沿った方向にある。この形式の工具送りは確立しているが、不均一の工具負荷または応力が認められている。
前記Goldrichの著者はなお、被加工物への工具の送り経路が工具軸線に沿った方向であってもよい、CNC多軸歯車創世機を開示している。工具軸線に沿った送りにおいては、送り経路は工具軸線と、設計点（この点の周りにおいて歯の形状が計算される）における、歯に直角なベクトルとによって画定される面内にある。この面は“直角面”と称される。設計点は通常歯の平均点であり、この平均点は歯の元から先まで、およびつま先からかがとまでの中央点である。この型式の送りは、送り経路が受け台軸線に沿っている時、工具の巻込みが起こる場合に有利である。工具の巻込みは、工具の被加工物に対する特に大きな切込みおよび大きな運動によって、材料除去が過大となる状態である。工具軸線に沿う送りは、工具を被加工物に対して、工具の巻込みが防止される態様で提供する。しかしながら、工具軸線に沿った送りは、特に創成正面ホブ切り工程の場合は、過大不均一工具負荷を呈している。
Goldrichはさらに、不均一な圧力角を有する切刃に対する、チップ負荷を平衡させるために、工具の送りが、工具軸線に対して或角度をなして起ってもよいことを開示している。不当な圧力角を有する切削工具が使用された時、刃の片側が他の側より、多くの素材を除去し、したがって刃の１組を他の組より早く摩耗させる。工具を工具軸線に沿って送る時、このような不当圧力角を有する工具の使用によって、工具負荷の不均一な状態はさらに増大される。このような状況においては、送り経路は、工具軸線に対して或角度変化されてもよいが、この送り経路は直角面内に留まる。直角面内のこの角度送り経路は、工具を、その両側の間で除去される素材が平衡され、かつ素材の不等除去に起因する歯の摩耗が軽減される態様で、被加工物と接触させる。
Palmateer,Jr.他の米国特許第５、310、295号は、工具を送り経路に沿って、被加工物内に送る方法であって、少なくとも該送り経路の一部分が、軸方向面内に位置する、第１成分および第２成分を有する送りベクトルから成る方法が記載されている。軸線方向の面は理論的創成歯車の軸線と、被加工物の軸線とによって画定される。第１送りベクトル成分は、理論的創成歯車の軸線の方向にあり、第２送りベクトル成分は、実質的に理論的創成歯車の軸線に対して垂直である。この工具送り方法は、工具の不等負荷を軽減し、かつ機械の振動を減少させる。
しかしながら、チップ負荷の平衡した工具を、ほぼ理論的創成工具の方向に送ることは、常には機械の振動を著しく減少させるとは限らず、普通は各刃群の第１刃の第２刃先に過大な刃の摩耗を起こす。特に正面ホブ切り工程の場合。
前述の従来技術においては、チップ負荷は幾何学的に平衡せしめられているが、歯群内の第１切刃、たとえば外刃は歯溝から、その外方刃先だけによってではなく、その尖端部分と、刃の尖端に近い逃げ側刃先の小部分によっても材料を除去する。その理由は、カッター送りの結果、それが新しい深さを切るからである。素材を除去する逃げ側の部分は、“第２刃先”とも称される。
本発明者達は、溝内において刃に働く不適当な切削力が、機械振動及び工具摩耗、特に“第１刃”、すなわち新しい溝を切削する第１刃、または溝内の新しい深さを切削する第１刃の摩耗の重量な原因であることを発見した。これは第１刃が最も多くの不適当な、過大切削にさらされることに起因するものと考えられる。その理由は第１の刃が、同じ歯溝深さの位置において、この第１刃に続く他の刃より、多くの素材を除去するからである。前述した従来の送り方法は、第２切刃を扱っておらず、かつこれら文献に開示されているチップ平衡は幾何学的な平衡であって、切刃のチップ負荷の平衡に向けられている。
本発明の目的は、第１刃の第２刃先へのチップ負荷を減少せしめ、それによって刃の摩耗と、工程を行う時に誘導される振動を軽減することである。
発明の概要
本発明は被加工物に少なくとも一つの歯面を形成するための機械加工工程において、該被加工物内の所定の深さに工具を送る方法に向けられている。被加工物は加工軸線の周りを回転することができ、かつ工具は工具軸線の周りを回転することができ、少なくとも一つの素材除去表面を有している。
本方法は工具軸線の周りに工具を回転させる段階と、回転しつつある工具および、被加工物を接触させる段階とを有する。工具は送り経路に沿って、被加工物に対し、所定の深さに達するまで送られ、この時、送り経路の少なくとも一部分が、少なくとも第１および第２送りベクトル成分を有する送りベクトルによって画定される。第１および第２送りベクトル成分は、加工軸線および工具軸線の方向によって画定される面内に位置決めされ、前記第１送りベクトル成分は実質的に工具軸線の方向にあり、かつ第２送りベクトル成分は実質的に被加工物の面の幅の方向にある。
本方法を多軸計算機制御機械によって実施する場合には、軸線の最初の段取り位置が、機械に入力された段取りパラメータに応答して計算される。次に計算機制御軸線が、最初の段取り位置に動かされ、先ず工具および被加工歯車を相互に位置決めする。被加工歯車に対する工具の送り経路が機械に入力された送りパラメータに応答して計算される。次に工具が工具軸線の周りに回転させられ、かつ計算機制御軸線が動かされ、回転しつつある工具を送り経路に沿って、被加工歯車に対し、その所定の深さに送る。送り経路の少なくとも一部分は、前述のように第１および第２送りベクトル成分を有する送りベクトルによって画定される。
【図面の簡単な説明】
図１は切削工具を示す軸線方向断面図。
図２は切削工具と係合したピニオン部材の半径方向断面図における、本発明の送りベクトルと、従来技術の送りベクトルを示す。
図３はピニオン部材の軸線方向断面図における本発明の送りベクトルを示す。
図４は歯車の歯幅に沿って向けられた本発明の送りリベクトルの一成分を示す。
図５は計算機制御多軸歯車製造機械を概略的に示す。
図６は受け台型式の歯車製造機を概略的に示す。
本発明の詳細な説明
本発明が添付図面を参照して詳細に説明される。全図において同様な構成部材は同じ参照数字によって表されている。
図１は回転軸線Ｔを有する素材除去工具２の部分的軸線方向断面図である。説明の目的のために、以後、工具２は切削工具として示されるが、研磨工具も本発明に含まれるものと解すべきである。工具２はたとえば、Blakesley他の米国特許第４、575、285号に開示されている型式のように、工具２の表面から突出した切刃４を含んでいる。一例として切刃４は外刃と見なされ、したがって切刃先６、刃先丸み８および逃げ刃先10を含んでいる。外刃が説明されているが、該説明は内刃にも等しく適用される。
本発明者達は、機械の振動および工具摩耗の大きな部分は、刃先丸み８の隣りの逃げ刃先の部分12に加わる過大な負荷によって引起されることに気付いた。逃げ刃先のこの部分は第２刃先と称される。このことは特に、被加工物の歯溝の所定の深さに工具を送ることに起因する歯溝深さの新しい位置において歯溝を通る第１切刃に関して認められる。刃先10が“逃げ”刃先であっても、もしも切刃４が特定の歯溝深さ位置を通る第１切刃であれば、素材と出会うのは刃先６ばかりでなく、刃先丸み８および、逃げ刃先10の一部分、すなわち第２刃先12も出会う。
同じ歯溝位置を通る次の切刃（たとえば内歯）の第２刃先に生じる摩耗量は、比較的小さい、その理由は内刃の第２刃先が除去する素材は少なく、または皆無であるためで、これは先行した外刃の第２刃先によって、素材が除去されているからである。第２刃先12は、カッターに第１の摩耗を発生させるから、工具の寿命に対する限定要因である。振動および摩耗は主として、創成型式および非創成型式の両方の、正面ホブ切り工程において生じるが、正面フライス削り工程も同様な振動および摩耗を発生させる。
第２刃先12の長さは次式によって決定される：
0003598117.tif 000002
式中  ｄ＝第２刃先の長さ
nwork＝被加工歯車の歯数
ntool＝カッターの刃群の数。
図２は軸線Ｗを有する被加工歯車14と係合する切削工具２の、半径方向断面図で、該歯車上には、説明のために連続する二つの歯16だけが示されている。この図においてはカッター２は、角度αだけ傾斜せしめられ、歯16の縦方向クラウニングを行う。送りベクトルFGは、前述の米国特許第５、310、295号に示された送りベクトルを表し、理論的創成歯車の軸線と、被加工歯車の軸線Ｗとによって画定される面PG内にある。本発明者達は、少なくとも部分的に送りベクトルFTを有する送り経路に沿って、工具２を被加工歯車14に対して送ることは、第２刃先12の摩耗を著しく減じ、かつこの第２刃先12によって行われる過剰切削作用に関連する機械の振動も、減少されることを発見した。送りベクトルFTは、被加工歯車の軸線Ｗと、工具軸線Ｔの方向とによって画定される面PT内にある。
図３は被加工歯車14の軸線方向断面図で、面PT内において取られたものであり、本発明による送りベクトルFTの成分を示す。第１送りベクトル成分Ft1は工具軸線Ｔ（図２参照）の方向に延びている。好ましくは第１送りベクトル成分Ft1は、歯の歯元線18に対して垂直に向けられているが、切削工具の調整段取りに起因して、垂線に対し±５度まで変位することができる。第２送りベクトル成分Ft2は被加工歯車14の歯幅の方向に延びている。
面PT内における本発明の送りベクトルFTの好適な向きは、被加工歯車の軸線Ｗに対して垂直で、被加工歯車の歯底円錐角に等しい配向φ１（Ft(1)）と、相対する歯溝22の歯底方向20に対して垂直で、被加工歯車の歯底円錐角の２倍に等しい配向φ２（FT(2)）との間（を含む）に位置し、これら角度は、角度φ０で表される第１送りベクトル成分Ft1に対するものである。φ１とφ２の間のベクトルに沿う送りが工具２と歯16との間の干渉を起し、したがって所要の歯形が実現され得ない場合は、φ０（Ft1）の方向における送りベクトルの角度配向φの増分的調節が、干渉を漸次減少させ、最後にはこれを消除し得ることがわかった。歯車セットの比がさらに低い場合（たとえばほぼ3.5またはそれ以下）は、角度φ１と、φ２との間の干渉は、さらに頻繁に起こるようになる。
一例として、次の歯車セットのピニオン部材が機械加工された：
ピニオンの歯数＝11
歯車の歯数＝39
歯車／ピニオン比＝3.5:1
ピニオンの歯底円錐角＝28.6゜
前述の説明および、図３によって、角度φ１は被加工物の歯底円錐角（すなわち、28.6゜）に等しく、角度φ２は被加工歯車の歯底円錐角の２倍（すなわち、57.2゜）に等しい。したがって、被加工物に対する工具の送りは最初、これら二つの角度の間で設定された。しかしながら、ほぼ30゜に配向された最初の送り経路は、干渉を発生せしめ、これは歯車比が3.5:1のように低い場合は、予想外の結果ではなかった。工具送りの角度が、干渉の生じない24゜の送り角度φまで、２度の間隔で、増分的に減少せしめられた。
逆に、送りベクトルFTが、最初φ１と、φ２との間にあり、干渉が生じないような状態においても、送りベクトルFTのφ２への増分的調節は機械の騒音および振動を減少させることがわかった。
前記説明の一例として、次の歯車セットのピニオン部材が機械加工された：
ピニオンの歯数＝６
歯車の歯数＝37
歯車／ピニオン比＝6.2:1
ピニオンの歯底円錐角＝12.68゜
前述の説明および図３を参照すると、角度φ１は被加工物の歯底円錐角（すなわち12.68゜）に等しく、角度φ２は被加工歯車の歯底円錐角の２倍（すなわち25.36゜）に等しい。したがって、被加工物への工具の送りは、最初これら二つの角度の間に設定された。しかしながら、φ１に配向された最初の送り経路は、高い比6.2:1から予想されるような干渉を起こさなかった。しかし、機械の騒音および振動が検出された。そのため、工具の送り角は僅かに増加され、ほぼ14゜に増加された。その後22゜の送り角φが実質的に機械の騒音または振動を起さなくなる迄２゜の間隔のさらなる増加が行われた。
前記実施例で得られた結果に基づいて、Ft1に対するほぼ22゜から、ほぼ24゜までの、送り角φの範囲は、送りベクトルFTに対して最も好ましい。大部分の歯車セットに対して、この範囲は前述のように、歯車セット比が低いために干渉が生じる場合以外は、角度φ１とφ２との間にある。そのような場合は、送り角の範囲は下限角φ１と重なり、または該下限角の外にある。
もちろん、最適の送りベクトルの前記実験的決定方法は、歯溝の所要の形を、本発明の送りベクトルの配向に基づいて計算した歯溝と比較することと置き換えられる。この比較は、The Gleason Worksから得られるT2000のような商業的に利用可能なソフトウエアを使用して行われ得る。この比較方法によれば、種種の機械的試行が避けられ、かつ最適の送りベクトル配向を見出すための作業において無駄な製品が作られない。
図４は本発明の工具送りと共に被加工歯車14の正面において見た正面ホブ切り工程を示す。前述のように、正面ホブ切り作業においては、被加工歯車およびカッターは、所定のタイミングで回転し、かつカッターは相次ぐ各刃群が相次ぐ歯溝に入るような複数の刃群を有している。図４においては、相次ぐ歯溝は21および23によって識別されている。カッターおよび被加工歯車が回転すると、外刃25および内刃26を有する第１刃群24が刃溝21に入る。外刃28および内刃29を有する第２刃群27は次に刃溝23に入る。本発明の送り方法によらなければ、刃溝を通る第１刃の第２刃先（すなわち25、28）がより大きな切削作業にさらされる。その理由は、特定の刃溝深さにおいて、この深さの素材を除去する刃に先行する刃がないからである。内刃26および29の第２刃先はほとんど摩耗しない。その理由は、これら刃先は素材とは僅かしか接触しないからで、これは先行する外刃がすでに、刃溝から多くの素材を除去しているためである。したがって、刃溝を通る第１刃の第２刃先は速く摩耗し、かつ大きな切削力が機械振動を発生させる。
しかしながら本発明は、切刃が歯溝を通る時に、主として本発明の送りベクトルFTの第２送り成分Ft2に起因して、この切刃を移動させる。この成分は、歯元面から外刃を離し、刃元面に向かって内刃を移動せしめ、それによって大きなチップ負荷を内刃、特に内刃の刃先に動かす。内刃が大きなチップ負荷を有する場合は、歯元深さが大なる時においてさえも、相次ぐ外刃の第２刃先に対して呈される、除去すべき素材は少ない。その理由は、先行する内刃が、歯溝から大量の素材を除去しているからである。本発明の方法によれば、両方の刃、したがって歯溝を形成する刃の総ての刃先の間に運動量の平衡が存在する。なお被加工歯車の刃幅に沿った、送りベクトル成分Ft2の方向における送り運動は、ハイポイド歯車の縦方向すべり運動と同様なすべり運動を起こす。このすべり運動は振動緩衝器として働き、機械の振動を減少させる。
本発明の方法は好ましくは、工具を位置決めおよび被加工歯車に係合させる複数の計算機制御軸を含む計算機制御機械によって行われる。このような機械は、図５に示され、図５はKrenzer他の米国特許第４、981、402号に開示されている型式の自由形の計算機制御多軸歯車製造機を示す。
この機械は機械基礎30、工具ヘッド32および工作主軸台34を有している。工具送り台36は線形運動（Ay）自在に案内路38を介して工具ヘッド32に装架され、かつ該工具ヘッド32は線形運動（Ax）自在に案内路40を介して機械基礎30に装架されている。工具42は工具送り台36に装架され、かつ工具軸線WTの周りを回転自在である。工作主軸台34は弧状（ピボット）運動（Ap）自在に案内路46を介して加工テーブル44に装架され、かつこの加工テーブル44は線形運動（Az）自在に案内路48を介して機械基礎30に装架されている。被加工歯車50は工作主軸台34に装架され、被加工歯車軸線WGの周りに回転する。
本発明に必要な機械運動は、たとえば機械の段取り、工具の送り、もしも必要であれば創成転がり運動等を行うための、計算機に入力された命令に応答して実施される。最初の段取り位置が計算され、計算機制御軸線がこの段取り位置に動かされる。次にAX、AYおよびAZ座標のような送りパラメータに応答して、被加工物に対する工具の送り経路が計算される。次に計算機制御軸線が動かされ、工具が送り経路に沿って被加工物に対し送られ、この時送り経路の少なくとも一部分が前記送りベクトルを含んでいる。もしもこの工程が創成型式のものであれば、計算機制御軸線も創成転がり運動が行われる態様で動かされ、及び／又は被加工物も正面ホブ切り工程が行なわれるように工具と所定のタイミングで回転される。
図５に示される機械においては、被加工歯車の軸線と工具軸線の方向によって画定される面内の工具送りベクトルは、常に機械基礎と平行な工具軸線WTの向きと、機械基礎に平行に固定された被加工歯車の軸線WGによって水平面内に位置する。したがって、被加工歯車への工具の送りは、垂直方向の運動なしに行われることが見られる。これは後述のように非常に有利である。
機械工具の切削力の最も重要な成分は、垂直方向におけるものである。一つまたは二つのすべり案内路（たとえば、図５の40及び／又は48）に沿った水平運動は、機械工具に対して最適な状態を示す垂直切削力成分に対して直角である。工具送りベクトルが垂直成分を含む時、または送りが、被加工歯車または創成歯車の追加的回転を採用する時、機械の性能は低下させられる。垂直力はすべり案内路の垂直運動に対抗して作用し、かつまた案内路の垂直運動を行なう歯車およびボールスピンドルのような、動的に敏感な部材に直接的に逆らって作用する。このような垂直運動は追加的な振動を誘発し、これは機械加工工程に否定的な影響を及ぼす。
本発明の方法は、図６に示されるような機械的、または計算機制御受け台型式の機械を使用し、プランジ送りに対する受け台位置を選択して、送り軸線に対して傾斜した工具を、定位置に配向し、送りベクトルが被加工歯車の軸線と、カッター軸線の方向とによって画定される面内に位置するようになすことにより実施することができる。
図６は機械的、または計算機制御受け台型式の歯車切削機械を示すもので、機械基礎62、および該基礎に取付けられた案内路66上を線形に移動し得る（Xb）工具ヘッド64を有している。この機械はさらに、加工テーブル72に取付けられた案内路70上を線形に移動し得る（Xp）工作主軸台68も含み、前記加工テーブル72は案内路74上の、駆動軸線Wp回りの弧状通路Σを移動する。工具ヘッド64には受け台76が装架され、該受け台はその軸線WCの回りを回転することができ、かつ該受け台には、一連の調節自在ドラム78、80および82が取付けられ、これらドラムはそれぞれ偏心、旋回および傾斜角度を制御する。前記ドラムは工具軸線WTの回りを回転し得る工具84を、被加工歯車86に対し、適当な態様で位置決めするようセットされる。工作主軸台68は送り台88を含み、該送り台自体は被加工物軸線WGの回りを回転し得る被加工歯車86を担持している。送り台88は、所要のハイポイドオフセット距離Emに位置決めされ、かつセットされる。
受け台76または旋回台80の段取りは、傾斜カッターを配向し本発明の送りベクトルを達成するために採用され得る。この理由はこのような段取りは、カッターの軸線の水平面内の位置決めを可能にし、したがって、前述のように効果的な水平送り面の設定を可能にするからである。送り軸線に対して、傾斜を配向するための装置は、旋回機構80とすることができ、この機構は普通傾斜カッターに、被加工歯車に対する配向を与えるために使用され、適当な歯形を創成する。この旋回運動は、本実施例の場合は、二つの機能を有し、すなわち第１にはプランジサイクルに対して、最適の傾斜配向を与え、第２には適当な歯形を形成するために、傾斜配向を変えことである。
本発明の工具送り方法は、工具の寿命の長期化達成と、専門機械の性能の改善を可能にする。さらに、機械加工される歯車の表面仕上げは、工程の型式、すなわち切削または研削、正面ホブ切りまたは正面フライス削り、創成または非創成の如何に拘らず改良される。素材除去工程の型式とは関わりなく、本発明の送り方法を使用することができる。その理由は、切削または研削工程のあらゆる型式に対して、工具は先ず送り経路に沿って、被加工物の所要の深さまで送らねばならぬからである。
以上、本発明を好適な実施例と関連して説明したが、本発明はこの特定実施例に制限されるものではない。本発明は熟練技術者にとって明らかな変形、すなわち主要事項が添付請求の範囲から離れることのない変形を含むものと解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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