(57)【要約】【課題】目標輪郭の製造精度を高める。【解決手段】本発明は、回転軸回りに駆動可能なワークピース保持部と、回転軸回りに駆動可能な少なくとも１つの工具保持部とを備えた加工装置においてワークピースを歯切りする方法を提示する。歯切り作業のために、円筒シェル面を有する工具を使用し、工具をそのシェル面と共に、生成される目標輪郭に対して接するようにワークピースの歯面に沿って案内する。本発明によると、生成される目標輪郭に対するシェル面の接線方向の位置合わせは、第１直線軸に沿った工具の位置決めと、ワークピースのその回転軸回りにおける回転方向の位置決めとによって実現される。【選択図】図１
2019104103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸回りに駆動可能なワークピース保持部と、回転軸回りに駆動可能な少なくとも１つの工具保持部とを備えた加工装置においてワークピースの歯切りをする方法であって、
歯切り作業のために円筒状のシェル面を有する工具を使用し、
上記工具を上記シェル面と共に、生成される目標輪郭に対して接線方向に上記ワークピースの歯面に沿って案内し、
上記生成される目標輪郭に対する上記シェル面の接線方向の位置合わせを、上記工具の第１直線軸（Ｙ１）に沿った位置決めと、上記ワークピースのその回転軸（Ｃ２）回りにおける回転方向の位置決めとによって実現する
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１において、
少なくとも１つの加工ストロークにおいて、上記ワークピースの歯面を加工するための上記工具を、ワークピース幅方向（Ｚ１）において歯面に沿って案内し、
歯部プロファイルの加工を、歯面の高さ方向において互いにオフセットされた複数の加工ストロークにより行い、
上記加工ストロークの互いに対するオフセットを、上記工具の上記第１直線軸（Ｙ１）に沿った対応する位置変更と、上記ワークピースのその回転軸（Ｃ２）回りにおける対応する回転角度変更とによって実現する
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
上記歯切り作業においておよび／または複数の加工ストロークにおいて、上記工具の位置合わせを変更せず、
および／または、
上記ワークピースの仕上げおよび／または仕上げ加工において、上記工具を、上記ワークピースの中心から径方向に延びる第２直線軸（Ｘ１）に対して常に平行に位置合わせし、
および／または、
上記工具の回転軸（Ｂ１）は、上記第１直線軸（Ｙ１）に対して垂直であり、および／または上記ワークピースの回転軸（Ｃ２）に対して垂直であり、および／または上記ワークピースの回転軸（Ｃ２）と平行に延びる第３直線軸（Ｚ１）に対して垂直である
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、
インボリュート歯部の歯面を形成するために、上記工具の上記第１直線軸（Ｙ１）に沿った移動動作と、上記ワークピースのその回転軸（Ｃ２）回りにおける回転動作とを、互いに比例関係にあるものとし、
および／または、
上記工具の上記第１直線軸（Ｙ１）に沿った移動動作を、上記インボリュート歯部の基礎円の展開に対応させる
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、
５００ｍｍよりも大きな直径および／または８よりも大きなモジュールを有する歯部を形成および／または加工する
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、
上記工具保持部は、上記ワークピース保持部の回転軸（Ｃ２）に対して垂直な第２直線軸（Ｘ１）を介して移動可能であり、および／または上記第１直線軸（Ｙ１）と上記第２直線軸（Ｘ２）とは、互いに対して垂直であり、および／または上記歯切り作業において上記工具保持部の回転軸（Ｂ１）は、上記第２直線軸（Ｘ１）に対して平行に位置合わせされ、
および／または、
上記工具保持部は、上記ワークピース保持部の回転軸（Ｃ２）に対して平行な第３直線軸（Ｚ１）を介して移動可能であり、少なくとも１つの加工ストロークにおいて、上記工具は、ワークピース幅方向において上記第３直線軸（Ｚ１）を介して歯面に沿って案内され、かつ斜歯の生成のために、上記第３直線軸（Ｚ１）に沿った上記工具の移動は、上記ワークピースの回転動作と重畳される
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において、
上記ワークピースの左歯面を加工するために、上記工具を、上記第１直線軸（Ｙ１）に沿って直線位置の第１領域に配置し、かつ上記ワークピースの右歯面を加工するために、上記工具を、上記第１直線軸（Ｙ１）に沿って直線位置の第２領域に配置し、
対称形の歯部を生成するために、上記第１および第２領域を、上記ワークピースの回転軸（Ｃ２）に対して径方向に延びかつ上記工具の回転軸（Ｂ１）に対して平行な平面に関して対称に配置し、
および／または、
上記第１および上記第２領域は、該第１および第２領域の広がる範囲の最大で５０％だけおよび／または最大で上記工具のシェル面の半径の２倍だけ重なり、および／または上記第１および第２領域の各々は、少なくとも半分以上が、上記ワークピースの回転軸（Ｃ２）に対して径方向に延びかつ上記工具の回転軸（Ｂ１）に対して平行な平面に対して互いに反対側に位置している
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において、
上記ワークピースの左歯面および右歯面の加工を、同じ工具により行う
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項において、
上記ワークピースの左歯面および右歯面を加工するために、２つの工具保持部に１つずつ収容された２つの工具を提供し、
上記２つの工具保持部の回転軸は、互いに対して平行であり、
および／または、
上記左歯面および上記右歯面の加工を、同時に、各上記歯面の高さ方向において互いにオフセットされた複数の加工ストロークを用いて行い、ここで、各上記歯面に対する高さ方向に連続する加工ストロークを、互いに逆方向にオフセットし、および／または２つの加工ストロークの間において上記２つの工具を、上記第１直線軸（Ｙ１）に沿って同じ方向におよび／または同じ距離だけ移動させる
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
回転軸（Ｃ２）回りに駆動可能なワークピース保持部と、回転軸（Ｂ１）回りに駆動可能な工具保持部とを備えた歯切り装置においてワークピースを粗く歯切りするための方法であって、
歯切り作業のために円筒状または円錐状のシェル面を有する工具を使用し、
歯間ギャップを形成するために、
少なくとも１つの第１加工ストロークにおいて、径方向に延びる溝を形成し、
少なくとも２つのさらなる加工ストロークにおいて、上記工具のシェル面を、上記歯間ギャップを形成する歯部の左歯面および右歯面の目標輪郭に対して接するように位置合わせする
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
２つ以上の大きさが異なる上記工具を使用して、相対的に幅広な第１径方向溝を形成し、そして該第１径方向溝内に相対的に幅狭な少なくとも１つの追加径方向溝を形成し、
最も小さい上記工具を、歯底部を形成するために使用し、および／または上記目標輪郭に対して上記シェル面が接するように位置合わせした２つ以上の加工ストロークのために使用する
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
回転軸（Ｃ２）回りに駆動可能なワークピース保持部と、
回転軸（Ｂ１）回りに駆動可能な少なくとも１つの工具保持部と、
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法を実行するための制御ユニットとを備える
ことを特徴とする歯切り装置。
【請求項１３】
請求項１２において、
上記工具保持部は、上記歯切り装置において１つ以上の直線軸を介してのみ移動可能であり、
および／または、
上記工具保持部は、第１直線軸（Ｙ１）に対して垂直なおよび／または上記工具保持部の回転軸（Ｂ１）に対して垂直な第２方向において、上記ワークピース保持部に対向して配置された加工ヘッドに設けられ、ここで、該加工ヘッドは、上記ワークピース保持部を支持する加工テーブル上に加工スタンドを介して設けられ、上記加工テーブルは、上記第２方向において上記ワークピース保持部と上記加工ヘッドとの間を延びている
ことを特徴とする歯切り装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３において、
上記ワークピース保持部の回転軸（Ｃ２）に対して径方向に延び、上記工具保持部の回転軸（Ｂ１）に対して平行であり、および／または第１直線軸（Ｙ１）に対して垂直な平面の一方側から他方側へ移動可能な工具保持部を備え、
および／または、
上記第１直線軸（Ｙ１）により提供される移動経路は、上記ワークピース保持部の回転軸（Ｃ２）に対して径方向に延び、上記工具保持部の回転軸（Ｂ１）に対して平行な、および／または上記第１直線軸（Ｙ１）に対して垂直な平面に関して対称である
ことを特徴とする歯切り装置。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のいずれか１項において、
それぞれが回転軸回りに駆動可能で、かつ少なくとも１つの直線軸（Ｙ１）に沿って個別に移動可能な少なくとも２つの工具保持部を備え、
上記少なくとも２つの工具保持部は、上記歯切り装置の第１直線軸（Ｙ１）の共通ガイド上を移動可能であり、および／または１つ以上の別の直線軸を介して一緒に移動可能である
ことを特徴とする歯切り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸回りに駆動可能なワークピース保持部と、回転軸回りに駆動可能な少なくとも１つの工具保持部とを備えた加工装置においてワークピースを歯切りする方法に関する。当該方法では、円筒シェル面を有する工具がワークピースを歯切りするのに使用され、当該工具は、そのシェル面により、生成される目標輪郭に対して接線方向に、ワークピースの歯面に沿って案内される。工具は、特にエンドミルであってもよい。
【背景技術】
【０００２】
そのような方法が、特許文献１から知られている。同文献において、工具保持部は、ワークピースの歯面に対して生成される目標輪郭に対して接するように工具が当たるよう、旋回軸を介して旋回される。ここで、歯部の高さ方向および送り動作方向に対する工具の角度は、生じる加工痕が、それらが対応する歯面をホブ歯切りにより作る場合にナイフヘッドによって形成されるであろう仮想的なナイフ痕と一致するように、すなわち歯面に対して斜めに延びるように選択される。
【０００３】
また、特許文献２から、エンドミルによってワークピースを歯切りする方法が知られている。ここでは、とりわけ、非円筒状のシェル面を有するエンドミルが使用される。そのようなシェル面は、ワークピースの歯面の目標輪郭に対応し、それにより一度きりの加工ストロークで歯面全体を形成することができる。しかしながら、これには欠点が伴う。その欠点とは、生成される歯部にそれぞれ専用的に適合する工具が必要なことである。また、特許文献２には、球状ヘッドまたは円筒シェル面を有する他のエンドミルの使用も示されている。歯面に対するエンドミルの位置合わせは、５軸マシニングセンタの軸を介して行われる。
【０００４】
特許文献３から、５軸マシニングセンタにおける歯部の形成方法が知られているが、当該方法ではディスク状のフライスが使用される。
【０００５】
特許文献４から、２つの加工ヘッドを備えた歯切り装置が知られている。２つの加工ヘッドは、直線状のガイドウェイ上に配置され、当該ガイドウェイ上で互いに独立して移動することができる。ここで、加工ヘッドは、加工工具を収容するためのモータ主軸を有する。工具としては、エンドミルが使用され得る。加工プロセスにおいて、モータ主軸は、互いに対して平行にまたは角度をなして配置されてもよく、対応する工具が２つの異なる歯面に当たる。
【０００６】
円筒シェル面を有する工具、特にエンドミルは、例えば衝突またはプロトタイプや小ロット生産などの理由で他の工具が使用できない場合に使用される。エンドミルを使用することには、基本的にエンドミルによって任意の所望の歯面形状や任意の所望の歯部を形成できるという利点がある。すなわち、他の多くの歯切り方法よりも、特定の歯部に適合する工具の必要性が少ない。
【０００７】
従来技術によると、５軸マシニングセンタは、通常は一般的なフライス加工から知られているため、歯部のフライス加工のためにそのようなエンドミルと共に用いられる。そのような５軸マシニングセンタの加工方針では、通常、フライスができるだけ加工スペースの中央付近に留まるようにする。この方針の背景は、通常のマシニングセンタにおいて、加工スペースの中央からフライスが遠ざかるにつれて製造誤差が大きくなるという事実にある。したがって、特に精確な加工をするために、製造誤差が小さくなる加工スペースの中央にフライスを好ましくは常に位置させることが試みられている。生成される歯面の輪郭に沿って接線方向にエンドミルを案内するために、当該エンドミルは、通常、対応する旋回位置に設定される。しかしながら、歯部の製造の精度に関して、この方針には、本願発明者が気付いた特定の問題が内在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２３１４４０４号明細書
【特許文献２】国際公開第２００８／１３３５１７号
【特許文献３】国際公開第２０１２／０５２３６７号
【特許文献４】独国特許出願公開第１０２０１３００３９６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の課題は、筒状シェル面を有する工具による歯切り方法を改良することである。とりわけ、当該方法によると、所望の目標輪郭の製造の精度が高まる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、請求項１に係る方法によって解決される。本発明に係る方法の有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
【００１１】
第１の態様では、本発明は、回転軸回りに駆動可能なワークピース保持部と、回転軸回りに駆動可能な少なくとも１つの工具保持部とを備えた加工装置においてワークピースを歯切りするための方法であって、歯切り作業のために円筒状のシェル面を有する工具を使用し、当該工具をそのシェル面と共に、生成される目標輪郭に対して接線方向にワークピースの歯面に沿って案内する方法を含む。本発明によると、生成される目標輪郭に対するシェル面の接線方向の位置合わせは、工具の第１直線軸に沿った位置決めと、ワークピースのその回転軸回りにおける回転方向の位置決めとによって実現される。
【００１２】
従来技術に係る５軸マシニングセンタでのエンドミルによる歯切り作業と異なり、目標輪郭に対する接線方向の位置合わせのための工具の旋回が、したがって好ましくは省略される。代わりに、生成される目標輪郭に対する工具の接線方向の位置合わせは、ワークピースの回転動作と工具の移動動作との組合せによって実現される。
【００１３】
好ましくは、工具は、当該工具の回転軸が加工装置の熱膨張の方向に対して平行に延びるように位置合わせされて操作される。これには、工具が旋回される公知の方法と違って、加工装置の熱膨張が生成される輪郭に対して直接に影響しないという利点がある。むしろ、熱膨張は、工具のその回転軸に対して平行な、よって生成される歯部に当たるラインに対して平行な移動を生じるのみであり、したがって生成される輪郭に影響しない。
【００１４】
本発明に係る工具は、特に、エンドミルであってもよい。そのようなエンドミルは、ワークピースの粗加工に、および／またはワークピースの仕上げ加工に使用されてもよい。あるいは、工具は、研削マンドレルであってもよい。
【００１５】
好ましくは、ワークピースの歯面を加工するための工具は、少なくとも１つの加工ストロークにおいて、ワークピース幅方向において当該歯面に沿って案内される。これは、特に、工具をワークピースに対して第３直線軸に沿って、および／またはワークピースの回転軸に対して平行に延びる第３直線軸を介して移動させることにより行われる。
【００１６】
特に好ましくは、歯部プロファイルの加工は、歯面の高さ方向において互いからオフセットされた複数の加工ストロークにおいて行われ、当該加工ストロークの互いに対するオフセットは、工具の第１直線軸に沿った対応する位置変更と、ワークピースのその回転軸回りにおける対応する回転角度変更とによって実現される。２つの加工ストロークの間において、ワークピースは、したがって規定された角度だけ回転され、工具は、規定された距離だけ第１直線軸に沿って移動され、それにより工具と歯面との間の接触領域が高さ方向に移動し、工具の位置合わせは新しい高さ位置において目標輪郭の過程に適合される。
【００１７】
本発明によると、工具の位置合わせは、好ましくは、歯切り作業の間において、および／または複数の、好ましくは全ての加工ストロークにおいて変更されない。
【００１８】
また、工具は、加工装置の熱膨張の方向に対して平行に位置合わせされてもよい。上述したように、それにより、加工装置の熱膨張が歯部の品質に悪影響を及ぼすのを回避することができる。本発明によると、「加工装置の熱膨張の方向」とは、ワークピース保持部と工具保持部との間における熱膨張の主たる方向を意味する。
【００１９】
本発明のある実施形態では、工具は、少なくともワークピースの仕上げおよび／または最終加工の間、常に、ワークピース中心に対して径方向に延びる第２直線軸（Ｘ１）に対して平行に位置合わせされる。
【００２０】
本発明のある実施形態では、工具の回転軸は、第１直線軸に対して垂直であり、および／またはワークピースの回転軸に対して平行に延びる第３直線軸に対して垂直である。
【００２１】
本発明の文脈において特定の方向が他の方向に対して垂直であると記述する場合、これは、好ましくは、当該特定の方向が当該他の方向に対して垂直な平面内を延びていること、あるいはその逆のことを意味する。
【００２２】
本発明によると、インボリュート歯部の歯面を形成するための、工具の第１直線軸に沿った移動動作と、ワークピースのその回転軸回りにおける回転動作とは、好ましくは、互いに対して比例関係にある。特に、この比例関係は、２つの加工ストロークの間で行われる複数の移動動作および回転動作に適用されてもよい。
【００２３】
本発明によると、工具の第１直線軸に沿った移動動作は、好ましくは、インボリュート歯部の基礎円の展開に対応している。したがって、ワークピースが特定の回転角度だけ回転される場合、工具は、好ましくは、基礎円の対応する展開により第１直線軸に沿って移動される。
【００２４】
工具の移動動作およびワークピースの回転動作は、好ましくは、ワークピースに対する工具のシェル面の接触ラインの延長がワークピースの回転軸と交差する位置から開始して、当該移動動作と当該回転動作との間に比例関係が得られるように、および／または工具の第１直線軸に沿った移動動作がワークピースの回転動作に対するインボリュート歯部の基礎円の展開に対応するように選択される。
【００２５】
生成される目標輪郭のインボリュートが基礎円に到達すると、インボリュート歯部の基礎円の領域で歯部を形成する工具は、好ましくは、ワークピースに対する工具のシェル面の接触ラインの延長がワークピースの回転軸と交差するように配置される。
【００２６】
また、インボリュート歯部の歯面を形成するために、工具の第１直線軸に沿った位置およびワークピースの回転位置は、各端面において、生成される目標輪郭に対する工具のシェル面の接触点を通ってワークピースの歯部の基礎円に対して接線方向に延びる直線が、第１直線軸に対して平行に延びるように選択されてもよい。
【００２７】
上述した条件は、厳密には非修整歯部にのみ適用されるが、修整歯部にも概ね適用される。修整インボリュート歯部が生成される場合、厳密な比例関係に関連する、または基礎円の展開により厳密に特定された移動動作に関連する修整が、好ましくは、プロファイル修整をなすために実現される。特に、２つの第１加工ストロークと２つの第２加工ストロークとの間における移動および回転動作は、非修整インボリュート歯部に対してなされる動作と違って、修整と組み合わされてもよい。
【００２８】
本発明のある実施形態では、工具の回転軸は、ワークピースの回転軸に対して垂直な平面内を延びている。これに代えてまたは加えて、第１直線軸は、同様にワークピースの回転軸に対して垂直な平面内を延びていてもよい。さらに代えてまたは加えて、工具の回転軸は、第１直線軸に対して垂直であってもよい。この実施形態によると、加工装置の運動連鎖構成に関する特に好ましい条件が実現される。
【００２９】
本発明に係る方法は、好ましくは、大きな歯部を形成および／または加工するために使用される。本発明における「大きな歯部」は、好ましくは、５００ｍｍよりも大きな（歯部）直径および／または８よりも大きなモジュールを有する。
【００３０】
本発明のある実施形態では、工具保持部は、ワークピース保持部の回転軸に対して垂直に第２直線軸を介して移動可能であり、ここで、第１および第２直線軸は、互いに対して垂直であり、および／または工具保持部の回転軸は、少なくとも歯切り作業の間、第２直線軸に対して平行に位置合わせされる。第２直線軸に沿った移動可能性により、工具の位置は、そのシェル面に対して接線方向に、よって目標輪郭に対して接線方向に移動され得る。一方で、このことは、工具保持部の位置を歯車のサイズに適合させるために、あるいは工具を歯間ギャップ内に移動させるために必要である。
【００３１】
歯切り作業の間、工具保持部の位置は、特に工具のシェル面と歯面との間の接触領域を当該シェル面の特定の領域に配置および／または維持するために、第２直線軸に沿って変更されてもよい。
【００３２】
ある場合には、工具の位置は、２つの加工ストロークの間において、特に工具のシェル面が歯面に当たったままにしておくために、第２直線軸に沿って変更されてもよい。しかしながら、第２直線軸に沿った工具の位置は、生成される歯面の輪郭に直接には影響しない。
【００３３】
本発明のある実施形態では、工具保持部は、ワークピース保持部の回転軸に対して平行な第３直線軸に沿って移動可能である。好ましくは、工具は、少なくとも１つの加工ストロークにおいて、ワークピース幅方向に第３直線軸を介して歯面に沿って案内される。斜歯を形成するために、第３直線軸に沿った工具の移動は、好ましくは、ワークピースの回転動作と重畳される。
【００３４】
好ましくは、ワークピースの各歯面の個別の歯切り作業がそれぞれ実行され、特にワークピースの歯部の左歯面および右歯面の個別の加工作業が実行される。
【００３５】
本発明のある実施形態では、ワークピースの左歯面を加工するための工具は、第１直線軸に沿って直線位置の第１領域に配置され、ワークピースの右歯面を加工するための工具は、第１直線軸に沿って直線位置の第２領域に配置される。特に、第１および第２領域における直線位置の各々は、歯面の形成に用いられる異なる複数の加工ストロークにおいて、目標輪郭に対する工具の接線方向の接触を提供し得る。工具の直線位置としては、第１直線軸に沿った工具の回転軸の位置がそれぞれに考慮される。
【００３６】
対称形の歯部を形成するために、第１および第２領域は、好ましくは、ワークピースの回転軸に対して径方向に延び、工具の回転軸に対して平行であり、および／または第１直線軸に対して垂直な平面に関して対称に配置される。
【００３７】
歯部の形状に関係なく、第１および第２領域は、好ましくは、各々の広がる範囲の最大で５０％だけ重なっている。これに代えてまたは加えて、第１および第２領域は、好ましくは、工具の円筒シェル面の半径の最大で２倍だけ、すなわち工具の回転軸とそのシェル面との間の距離の２倍だけ重なっている。
【００３８】
ある実施形態では、第１および第２領域は、全く重なっていなくてもよい。これは、特に、歯面が歯部の基礎円に到達しない場合である。一方で、歯面が基礎円に到達する場合、第１および第２領域は、工具の円筒シェル面の半径の２倍だけ重なることが好ましい。
【００３９】
好ましくは、当該２つの領域の大部分は、ワークピースの回転軸に対して径方向に延び、工具の回転軸に対して平行であり、および／または第１直線軸に対して垂直な平面に対して互いに反対側に位置している。
【００４０】
本発明の文脈において考慮すべきこととして、相対的に大きな歯車を形成するためには、工具保持部の第１直線軸に沿った相対的に大きな移動可能性が必要である。左歯面を形成するために、工具は、それが左歯面の下縁に接触する中間位置から第１直線軸に沿って左方へ移動される一方、ワークピースは、工具が歯面の上縁に接触するまで反時計回り方向へ回転される。右歯面を加工するために、工具は、そのシェル面の反対側で歯部に接触し、そして中間位置から右方へ移動される一方、ワークピースは、時計回り方向へ回転される。もちろん、逆方向への移動と、逆方向への回転動作とを組み合わせることも考えられる。したがって、歯部が大きくなるほど、第１直線軸に沿ったより大きな移動経路が必要になる。加工装置は、したがって、工具保持部を第１直線軸に沿って移動させるための相応に長い加工軸を要する。
【００４１】
歯面を加工するために、全ての加工ストロークが高さ方向において互いに直接的に連続している必要はない。むしろ、各加工ストロークは、それらの高さ方向における配置が考慮される限りにおいて、任意に混在した態様で実行されてもよい。
【００４２】
例えば、高さ方向において相対的に低い第１位置での第１加工ストロークをまず実行し、続けて高さ方向において相対的に高い第２位置での第２加工ストロークを実行し、もしくはこの逆に実行し、さらに続けて、高さ方向において第１位置と第２位置との間にある第３位置での第３加工ストロークを実行することが考えられる。
【００４３】
ある実施形態では、ワークピースの左歯面および右歯面を加工するために同じ工具（単一の工具）が使用されてもよい。したがって、一方の歯面を加工した後、工具保持部は、好ましくは、工具がワークピースの他方の歯面に接触するまで、第１直線軸に沿って当該一方の歯面から遠ざかるように移動される。ワークピースの回転動作は、工具が他方の歯面に対して再び接線方向に接触するようになされる。
【００４４】
本発明の別の実施形態によると、ワークピースの左歯面および右歯面を加工するために、それぞれが工具保持部に収容された２つの工具が提供される。したがって、特に、第１工具が左歯面の加工に使用され、かつ第２工具が右歯面の加工に使用されてもよい。好ましくは、２つの工具は、それらが本発明にしたがって使用されるように、円筒状のシェル面を有する工具である。例えば、２つの同じ工具が使用されてもよい。
【００４５】
好ましくは、２つの工具保持部の回転軸は、互いに対して平行である。このことは、加工装置の構造によって、または工具保持部が旋回可能である場合のその対応する平行配置によって実現されてもよい。
【００４６】
好ましくは、左歯面および右歯面の加工は、同時に行われる。したがって、特に、一方の工具が左歯面を加工するために使用されてもよい一方、それと同時に、他方の工具が右歯面を加工するために使用されてもよい。好ましくは、そのような左歯面および右歯面は、ワークピースの異なる歯部の左歯面および右歯面である。
【００４７】
好ましくは、各歯面の高さ方向においてオフセットされた複数の加工ストロークの各々が、加工作業において用いられる。特に、これは、既に上で詳述したような態様で実行されてもよい。
【００４８】
好ましくは、各歯面の高さ方向における連続する加工ストロークは、互いに対して逆方向にオフセットされる。したがって、一方の歯面における第１加工ストロークが第２加工ストロークよりも低い高さ位置にある場合、他方の歯面における対応する第１ストロークは、好ましくは、対応する第２加工ストロークよりも高い高さ位置にある。したがって、そのようなオフセットは、２つの歯面において互いに逆方向になされる。
【００４９】
また、２つの加工ストロークの間において、２つの工具は、第１直線軸に沿って同じ方向におよび／または同じ距離だけ移動されてもよい。したがって、２つの加工ストロークの間における２つの工具の移動動作は、好ましくは、特に当該２つの工具の間の距離が一定となるように、同じ方向において行われる。
【００５０】
２つの歯面の加工は、１つの歯面の加工に対して既に上で詳述したように実行されてもよい。
【００５１】
本発明は、ワークピースの粗い歯切りおよび仕上げ歯切りの両方のために使用されてもよい。
【００５２】
また、本発明は、ワークピースの軟質加工およびワークピースの硬質微細加工の両方のために使用されてもよい。しかしながら、特に好ましくは、本発明は、ワークピースの軟質加工のために、すなわち未硬化ワークピースの加工のために使用される。好ましくは、エンドミルが工具として使用される。
【００５３】
本発明に係る方法が仕上げ加工に、すなわち高品質のワークピース表面を形成するために使用される場合、ワークピース歯面の加工は、好ましくは、複数の加工ストロークにおいて行われる。
【００５４】
一方で、仕上げ加工に先行する粗い歯切り作業のために、すなわち歯部の大まかな輪郭を形成するために、上述した方法を使用する必要はない。
【００５５】
むしろ、例えば、図６に示すような従来技術に係る方法を使用することも可能である。フライス２１は、生成される歯間ギャップに沿って、互いに並んで配置された複数のトラック１８において案内され、これにより所望の歯面に徐々に近づく。
【００５６】
しかしながら、そのような粗加工方法は、コスト高であり、また工具の非均一な摩耗をもたらす。なぜなら、工具が、もっぱらそのヘッド領域により、ワークピースの材料と接触するためである。
【００５７】
本発明の別の課題は、ワークピースの粗い歯切りのための方法を改良することである。
【００５８】
本発明の第２の独立した態様では、この別の目的は、請求項１０に係る方法によって解決される。ここで、有利な態様は、従属請求項の主題である。
【００５９】
その第２の態様において、本発明は、回転軸回りに駆動可能なワークピース保持部と、回転軸回りに駆動可能な工具保持部とを備えた加工装置においてワークピースを粗く歯切りするための方法であって、歯切りのために円筒状または円錐状のシェル面を有する工具を使用する方法を含む。本発明の第２の態様によると、歯間ギャップを形成するために、少なくとも１つの第１加工ストロークにおいて、径方向に延びる溝が形成され、少なくとも２つのさらなる加工ストロークにおいて、工具のシェル面が、当該歯間ギャップを形成する歯部の左歯面および右歯面の目標輪郭に対して実質的に接線方向に位置合わせされる。
【００６０】
径方向溝は、好ましくは、工具径の少なくとも０．３倍の深さを有する。工具の実質的に接線方向の位置合わせにおいて、傾きは、好ましくは、歯部の圧力角の大きさのオーダーに含まれる。好ましくは、工具の回転軸は、接線方向の位置合わせに対して、および／または歯部の圧力角に対して１０°未満、より好ましくは５°未満の角度をなす。また、工具は、目標輪郭に対して接線方向に位置合わせされてもよい。
【００６１】
本発明に係る方法には、さらなる加工ストロークにおいて、除去されるワークピースの材料に対して工具がもっぱらそのシェル面で接触し、それにより工具にかかる負荷が均一化されるという利点がある。また、当該方法には、歯部の目標輪郭に非常に良好に近づけることができ、特に従来技術に係る段付きの設計が回避されるという利点がある。
【００６２】
本発明に係る粗加工方法は、好ましくは、ワークピースブランクの歯部を形成するために使用される。特に、ワークピースブランクは、歯のないブランクであってもよい。
【００６３】
それに代えてまたは加えて、粗い歯切り作業は、軟質加工作業として、すなわち未硬化のワークピースにおいて実行されてもよい。
【００６４】
工具として使用されるのが好ましいものは、円筒状または円錐状のシェル面を有するエンドミルである。
【００６５】
工具は、丸みを帯びたヘッド形状を有してもよい。それに代えてまたは加えて、工具のヘッドは、歯底部の加工に使用されてもよい。
【００６６】
円筒状のシェル面を有する工具が使用される場合、工具のシェル面の接線方向の位置合わせは、好ましくは、工具の回転軸が歯面の目標輪郭に対して平行になるように行われる。円錐状のシェル面を有する工具が使用される場合、目標輪郭に対するシェル面の接線方向の配置は、好ましくは、工具の回転軸が目標輪郭に対する接線に対して当該円錐角だけずれるように行われる。
【００６７】
円錐状のシェル面を有する工具が使用される場合、円錐角は、好ましくは、歯底部の加工時における回転軸の径方向位置合わせにおいて、当該工具が歯面の目標輪郭と接触しないように選択される。
【００６８】
本発明によると、歯面全体を加工するために、各歯面に対して、目標輪郭に対して工具のシェル面を接線方向に位置合わせした上で、単一の加工ストロークが行われることが考えられる。特に歯部が非常に大きい場合、インボリュートと直線ラインとの間のずれが相対的に小さいことが多く、そのため、これにより目標輪郭に十分に近づき得る。
【００６９】
しかしながら、本発明の代替的な実施形態では、歯面の加工は、高さ方向において互いにオフセットされた複数の加工ストロークにおいて行われてもよく、各ストロークにおいて工具のシェル面が目標輪郭に対して接線方向に位置合わせされる。これには、また、ワークピースに対する工具の位置合わせの対応する変更が伴う。
【００７０】
しかしながら、好ましくは、歯面の加工は、１０未満のストロークにおいて、より好ましくは５未満のストロークにおいて、さらに好ましくは３未満のストロークにおいて行われる。
【００７１】
工具は、好ましくは、比較的幅広である。好ましくは、円筒シェル面の直径は、歯面間の最小距離の少なくとも３０％、より好ましくは少なくとも４０％、特に好ましくは少なくとも６０％、さらに好ましくは少なくとも７５％である。歯面間の最小距離は、歯面のうち歯底部に最も近い箇所の間の距離により定義される。
【００７２】
本発明の全体の文脈において、歯面は、歯の側面における歯部の作用部のみを示すものとして理解されたく、それらは通常、インボリュート形状または修整インボリュート形状を有する。本発明の文脈において、歯底部または歯ヘッドの非インボリュート領域は、歯面としては言及されない。
【００７３】
円錐シェル面を有する工具が使用される場合、円筒シェル面の直径に対して上述した寸法は、好ましくは、シェル面の最も幅広の部分に、より好ましくは最も幅狭の部分に適用され、すなわちシェル面の最大直径にまたはシェル面の円錐領域の最小直径に適用され、すなわち円錐シェル面が先端の丸み部で終わる前のものに適用される。
【００７４】
第２の態様のある実施形態によると、少なくとも２つの異なる大きさの工具が連続的に使用されてもよく、それにより相対的に幅広な第１径方向溝が形成され、この第１径方向溝内に、相対的に幅狭な第２径方向溝が形成される。特に、互いに直径の大きさが異なる少なくとも２つの工具が使用されてもよい。
【００７５】
好ましくは、より小さなもしくは最も小さな工具、またはより小さなもしくは最も小さな直径を有する工具が、歯底部を形成するために使用される。
【００７６】
それに代えてまたは加えて、より小さなもしくは最も小さな工具、またはより小さなもしくは最も小さな直径を有する工具が、シェル面を目標輪郭に対して接線方向に位置合わせしての２つのさらなる加工ストロークに使用されてもよい。
【００７７】
相対的に大きな溝と相対的に小さな溝を形成することにより、径方向溝の形成後に歯面の上側領域に残る材料が低減される。そのような残る材料は、接線方向の加工ストロークにより除去される必要がある。
【００７８】
しかしながら、好ましくは、本発明の文脈において、歯の同じ高さで１つのみの加工ストロークが行われる。すなわち、好ましくは、歯の同じ高さにおいて、互いに並んだ複数の加工ストロークは用いられない。
【００７９】
本発明の第２の態様に係る方法は、まず、第１の態様に係る方法から独立している。特に、ワークピースに対する工具の位置合わせは、ワークピース保持部の旋回により、および／またはワークピースの回転を伴わずに行われてもよい。第２の態様の文脈において、このことはあまり重要ではない。なぜなら、粗い歯切りでは、監視される公差に関する要求がそれほど厳しくないためである。
【００８０】
しかしながら、好ましくは、本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様と組み合わされる。この場合、工具の位置合わせの変更は、径方向ストロークと接線方向の位置合わせを伴う２つのストロークとの間において、工具の第１直線軸に沿った直線的な移動とワークピースの回転動作とによって行われる。特に、これは、既に上で詳述したように行われてもよい。
【００８１】
本発明に係る方法と並んで、本発明は、対応する加工装置に関する。
【００８２】
特に、本発明は、回転軸回りに駆動可能なワークピース保持部と、回転軸回りに駆動可能な少なくとも１つの工具保持部と、上述した方法の少なくとも１つを実行するための制御ユニットとを備えた加工装置に関する。特に、制御ユニットは、加工装置が、上述した方法を自動的に実行するように構成されている。
【００８３】
したがって、本発明に係る制御ユニットは、本発明に係る方法を自動的に実行するための対応する制御機能および／または対応するプログラムを有してもよい。
【００８４】
制御ユニットは、好ましくは、マイクロコントローラと、制御プログラムが格納された不揮発性メモリと、加工装置の回転軸および加工装置の加工軸を駆動するための制御ラインとを有する。
【００８５】
加工装置の加工軸は、好ましくは、ＮＣ軸である。
【００８６】
本発明のある実施形態によると、工具保持部は、加工装置に回転不能に設けられていてもよく、１つまたはそれ以上の直線軸を介して移動可能であってもよい。そのような加工装置は、特に、第１の態様に係る方法を実行するために使用されてもよい。好ましくは、加工装置は、互いに対して垂直な３つの直線軸を有する。特に、それらの直線軸は、本発明の文脈において既に上で詳述したように設けられてもよい。
【００８７】
しかしながら、工具保持部は、加工装置に回転可能に設けられていてもよく、この場合に第１の態様を実行するために、好ましくは、本発明に係る方法を実行するための旋回位置に保持または拘束される。
【００８８】
本発明のある実施形態では、工具保持部は、第１直線軸に対して垂直なおよび／または工具保持部の回転軸に対して平行に延びる第２直線軸において、ワークピース保持部と反対側に配置された加工ヘッドに設けられている。
【００８９】
加工スタンドを介して、加工ヘッドは、特に、ワークピース保持部を支持する加工テーブル上に配置されてもよく、ここで、加工テーブルは、ワークピース保持部と加工ヘッドとの間を第２直線軸に沿って延びている。そのような構成において、第２直線軸は、加工装置の熱膨張の方向に一致している。上述したように、工具保持部の回転軸は、したがって、好ましくは、第２直線軸に対して平行である。
【００９０】
本発明に係る加工装置の第２の例示的な実施形態では、当該加工装置は、ワークピース保持部の回転軸に対して径方向に延び、工具保持部の回転軸に対して平行であり、および／または第１直線軸に対して垂直な平面の一方側から他方側へ移動可能な工具保持部を備える。
【００９１】
それに代えてまたは加えて、第１加工軸により提供される移動経路は、ワークピース保持部の回転軸に対して径方向に延び、工具保持部の回転軸に対して平行であり、および／または第１直線軸に対して垂直な平面に関して対称であってもよい。
【００９２】
本発明に係る加工装置は、１つのみの工具保持部を備えてもよく、この場合において当該工具保持部は、好ましくは、左歯面の加工と右歯面の加工との両方に使用される。
【００９３】
本発明の代替的な実施形態では、加工装置は、それぞれが回転軸回りに駆動可能な少なくとも２つの工具保持部を備え、当該２つの工具保持部は、第１直線軸に沿って個別に移動可能である。特に、２つの工具保持部は、上で詳述したように、ワークピースの左歯面および右歯面を同時に加工するために使用されてもよい。
【００９４】
好ましくは、２つの工具保持部は、第１直線軸に沿って、加工装置が備える共通のガイド上を移動可能である。それに代えてまたは加えて、２つの工具保持部は、１つまたはそれ以上の共通の直線軸を介して移動可能であってもよい。特に、２つの工具保持部は、少なくとも２つの直線軸を介して移動可能な加工ヘッドに設けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】図１は、本発明に係る加工装置の例示的な実施形態を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の第１の態様に係る方法の第１の例示的な実施形態を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の第１の態様に係る方法の第２の例示的な実施形態を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明に係る加工装置の第１の例示的な実施形態の加工ヘッドであって、特に図２に係る方法を実行するために使用され得る加工ヘッドの細部図である。
【図５】図５は、本発明に係る加工装置の加工ヘッドの第２の例示的な実施形態を示す概略図であって、当該加工ヘッドは、特に図３に係る方法を実行するために使用され得る。
【図６】図６は、従来技術に係る粗い歯切り方法を示す図であって、当該方法は、第１の態様に係る本発明の方法に先行し得る。
【図７】図７は、本発明の第２の態様に係る粗い歯切り方法の例示的な実施形態を示す概略図である。
【図８】図８は、本発明の第２の態様に係る粗い歯切り方法と、本発明の第１の態様との組合せを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００９６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
【００９７】
図１は、本発明に係る加工装置（歯切り装置）の例示的な実施形態を示している。特に、この加工装置の例示的な実施形態は、本発明の第１の態様に係る方法を実行するために使用されてもよい。
【００９８】
加工装置は、（第１）回転軸Ｃ２回りに駆動可能なワークピース保持部１０と、（第２）回転軸Ｂ１回りに駆動可能な工具保持部２０とを備える。工具保持部２０は、加工工具の複数の加工軸を介して、ワークピース保持部１０に対して移動することができる。したがって、工具保持部２０は、加工装置の複数の加工軸を介して移動可能である一方、ワークピース保持部１０は、回転軸Ｃ２を介して加工ベッド５０上に配置されている。しかしながら、本発明の代替的な実施形態では、ワークピース保持部１０が加工軸を介して移動可能であってもよいし、あるいはワークピース保持部１０および工具保持部２０の両方が加工軸を介して移動可能であってもよい。
【００９９】
図１に示す例示的な実施形態では、工具保持部２０は、第１直線軸Ｙ１を介して第１方向において直線的に移動可能である。第１直線軸Ｙ１は、それを介して工具保持部２０が往復台により直線的に移動できる往復台ガイド３０として設計されている。例示的な駆動軸では、第１直線軸Ｙ１は、工具保持部２０の第２回転軸Ｂ１に対して垂直であり、かつワークピース保持部１０の第１回転軸Ｃ１に対して垂直である。
【０１００】
また、工具保持部２０は、第２直線軸Ｘ１を介して第２方向において移動可能である。第２直線軸Ｘ１および第２方向は、工具保持部２０の回転軸Ｂ１に対して平行であり、および／またはワークピース保持部１０の回転軸Ｃ２に対して垂直であり、および／または第１直線軸Ｙ１に対して垂直である。さらに、工具保持部２０は、第３直線軸Ｚ１を介して第３方向において移動可能である。この第３直線軸Ｚ１および第３方向は、ワークピース保持部１０の回転軸Ｃ２に対して平行である。
【０１０１】
例示的な実施形態では、第１直線軸Ｙ１が第３直線軸Ｚ１を介して工具スタンド４０に設けられ、当該工具スタンド４０は、第２直線軸Ｘ１を介して加工テーブル５０に対して移動可能である。
【０１０２】
加工装置の他の運動学的および構造的な構成が、本発明を実現するために同様に使用可能である。しかしながら、好ましくは、工具保持部２０の回転軸Ｂ１は、ワークピース保持部１０の回転軸Ｃ２に対して垂直に延びている。すなわち、好ましくは、工具保持部２０の回転軸Ｂ１は、ワークピース保持部１０の回転軸Ｃ２に対して垂直な平面内を延びている。好ましくは、工具保持部２０の回転軸Ｂ１は、第１直線軸Ｙ１に対して垂直である。しかしながら、このことは、本発明を実施するために必須ではない。
【０１０３】
加工装置は、回転軸および加工軸を動作させるための、ただ概略的に図示する制御ユニット６０を備える。加工軸およびワークピース保持部１０の回転軸は、好ましくはＮＣ軸である。本発明に係る制御ユニット６０は、好ましくは、後述する本発明に係る方法のいずれかが加工装置で実行され得るように、特に加工装置の制御ユニット６０によって自動的に実行されるように、プログラムされている。
【０１０４】
図２は、本発明の第１の態様に係る歯切り方法の例示的な実施形態を示している。このために、円筒シェル面２３を有する工具２１が使用される。当該工具２１は、工具保持部２０内に配置され、かつ第２回転軸Ｂ１回りに駆動可能である。第２回転軸Ｂ１回りに工具２１が回転する場合において、当該工具２１のシェル面２３がワークピースに当たるときに当該ワークピースの切削加工が行われる。
【０１０５】
ワークピース１１の歯１２の歯面１３を加工するために、シェル面２３を有する工具２１は、生成される目標輪郭に対して接する方向においてワークピース１１の歯面１３に沿って案内される。
【０１０６】
本発明によると、生成される目標輪郭に対する接線方向のシェル面２３の位置合わせは、第１直線軸Ｙ１に沿った工具２１の位置決めと、ワークピース１１のその回転軸Ｃ２回りにおける回転方向の位置決めとによってなされる。そのため、目標輪郭に対する工具２１の位置合わせは、第１直線軸Ｙ１に沿った当該工具２１の直線移動と、ワークピース１１の回転軸Ｃ２回りにおける回転動作とによってなされる。したがって、ワークピース１１は、工具保持部１０に収容され、かつ回転軸Ｃ２回りに回転されてもよい。
【０１０７】
工具のシェル面の接線方向の位置合わせとは、シェル面のうち歯に当たる部分が、生成される目標輪郭に対して接するように位置合わせされることを意味する。とりわけ、そのような位置合わせは、回転軸Ｂ１が、シェル面と歯部とが当たる領域における目標輪郭の接線に対して平行にされることで実現される。
【０１０８】
本発明によると、工具保持部２０の旋回が省略され得る。なぜなら、工具２１と歯面１３との間の位置合わせが、もっぱら、第１直線軸Ｙ１に沿った移動動作と、ワークピース１１の回転軸Ｃ２回りの回転動作とを介してなされるためである。
【０１０９】
インボリュート形状を作るために、第１直線軸Ｙ１に沿った工具保持部２０の移動動作は、好ましくは、ワークピース１１の回転軸Ｃ２回りの回転動作の間における、歯部の基礎円の展開に対応する。とりわけ、歯部に当たる工具２１のシェル面２３の延長がワークピース１１の回転軸Ｃ２と交差する位置から始まる第１直線軸Ｙ１に沿った移動経路は、当該位置からの回転動作における歯部の基礎円の展開に対応していてもよい。
【０１１０】
歯面１３がその基礎円に達すると、基礎円において歯面１３を加工するための工具は、好ましくは、工具保持部２０の回転軸Ｂ１が、ワークピース１１の回転軸Ｃ２に対して径方向に延びかつ平面からシェル面２３の半径の半分だけ離れるように位置決めされ、かつ工具保持部２０の回転軸Ｂ１に対して平行に位置合わせされる。この位置では、歯に当たる歯面１３の延長は、回転軸Ｃ２と交差する。
【０１１１】
歯面１３の加工は、好ましくは、複数の加工ストロークにより実行される。このことは、特に仕上げ歯切り方法が使用される場合に有利である。
【０１１２】
仕上げには、精密加工のための少量の材料の除去が伴う。前もって荒仕上げされたワークピースにおいて、１０分の数ミリのみが概ね除去される。荒仕上げ後の仕上げには、要求される表面品質や寸法精度、ならびに形状の精度を実現する目的がある。ワークピースの要求精度に応じて、微細仕上げまたは極微細仕上げもなされ得る。ここでの目的は、歯面の優れた表面品質を実現することである。
【０１１３】
歯面の優れた表面品質を実現するために、当該歯面は、それぞれが加工ストロークで生成される複数の接線によって目標形状に近づけられる。
【０１１４】
各加工ストロークでは、工具保持部２０は、第１直線軸Ｙ１に沿った特定の位置にあり、ワークピース１１は、シェル面と目標輪郭とが接する位置合わせを実現し得る特定の回転位置にある。加工ストロークの実行のために、工具２１は、ワークピース１１の回転軸Ｃ２と平行な方向において、歯幅に沿って移動させられる。それが斜歯である場合、この動作は、ワークピース１１のその回転軸Ｃ２回りの対応する回転動作と重畳される。
【０１１５】
そのような加工ストロークの実行後、工具と生成される歯面との間の相対位置が変更され、それにより当該工具は、歯部の高さ方向に関する別の位置で歯に当たる。このために、相対的な位置合わせを変更する必要がある。なぜなら、歯面の湾曲と、目標輪郭に対するシェル面の接線方向の位置合わせとのために、ワークピースに対する工具の別の位置合わせが必要になるためである。本発明によると、これは、第１方向Ｙ１における工具の対応する移動動作と、回転軸Ｃ２回りにおけるワークピース１１の対応する回転動作とによってなされる。
【０１１６】
図２において、例えば、ワークピース１１が反時計回り方向に回転する場合、工具保持部２０は、好ましくは歯部の基礎円の展開に対応する、それ相応の距離だけ第１直線軸Ｙ１に沿って左へ移動する。それにより、工具２１は、歯面のより高い位置に当たるようになる。この移動と回転を組み合わせた動作により、歯と当たる工具２１のシェル面２３は、インボリュート形状にしたがう。プロファイルを変更すべき場合、第１方向における移動動作と回転動作との比率が相応に変更されてもよい。とりわけ、そのような変更は、頂部、先端部、および／または根元部の起伏プロファイルの生成であってもよい。歯プロファイルの生成精度の要求に応じて、対応する数の加工ストロークが必要となる。各加工ストロークにより、対応する接片を介して目標輪郭に近づく。
【０１１７】
本発明の文脈において、工具保持部２０は、第２直線軸Ｘ１に沿って回転軸Ｂ１と平行に移動されてもよい。とりわけ、そのような移動は、工具２１のシェル面２３の特定の部分を歯に当てるために利用されてもよい。これにより、例えば、工具２１の全体にわたって摩耗が分散され、および／または工具２１がそのシェル面２３により歯部に当たるようになるかもしくは当たったままになり得る。したがって、第２方向Ｘ１における移動動作は、第１方向Ｙ１における移動動作と共になされてもよい。しかしながら、この移動動作の規模は、シェル面２３が実際に歯部と当たっている限りにおいて、生成される輪郭に対して重要ではない。
【０１１８】
このことは、本発明の方法の大きな利点である。なぜなら、それにより、工具保持部２０の回転軸Ｂ１に対して平行に生じる装置の熱膨張が、生成される歯部の品質や輪郭に影響しないためである。
【０１１９】
例えば、図１に示す加工装置において、加工ベッド５０の熱膨張は、工具保持部２０とワークピース保持部１０との間の第２方向Ｘ１における相対位置に影響するところ、この影響因子が、本発明の第１の態様に係る方法では完全に排除される。
【０１２０】
工具保持部２０が１つのみである場合、当該工具保持部２０は、左歯面および右歯面の両方の加工に使用されてもよい。図２に示す例示的な実施形態では、図示の状況における歯切り作業は、左歯面においてなされている。このために、特に第１直線軸Ｙ１に沿った中央位置の左側への移動経路が必要となる。
【０１２１】
歯部の右歯面における歯切り作業を実行するために、工具２１は、左歯面から離されて、第１直線軸Ｙ１に沿った右方への対応する移動動作によって右歯面に当てられる。また、ワークピース１１の回転動作は、工具２１を目標輪郭に接するように位置合わせするために時計回り方向に行われる。
【０１２２】
右歯面において、同じ方法が、左歯面について上述したのと同様に実行される。ここで、右方への移動動作および時計回り方向の回転動作は、工具２１を、歯面の高さ方向の下側にある接触位置から、歯面の高さ方向の上側にある接触位置へ移動させるように行われる。このために、特に第１方向Ｙ１における中央位置の右側の領域が必要となる。
【０１２３】
２つの歯面において、および／または一方の歯面の高さ方向において各加工ストロークが実行される順序は、本発明にしたがって自由に選択されてもよく、特に当該ストロークが高さ方向に連続して行われる場合に限定されない。むしろ考えられるのは、まず下側経路を、次に上側経路を、そして中間経路を移動するような加工順序である。また、加工作業は、左歯面から右歯面へ、あるいは右歯面から左歯面へ移ることも考えられる。
【０１２４】
図３は、本発明の第１の態様に係る方法の第２の例示的な実施形態を示している。ここでは、２つの工具保持部２０，２０’が使用される。工具保持部２０は、回転軸Ｂ１回りに駆動可能であり、工具保持部２０’は、回転軸Ｂ１’回りに駆動可能である。それに対応して、２つの工具２１，２１’が使用される。
【０１２５】
２つの工具２１，２１’の各々によるワークピースの加工は、図２の例示的な実施形態に関連して上述したのと同様に行われる。
【０１２６】
この例示的な実施形態では、２つの工具２１，２１’が、第１歯部１４の左歯面１６と、好ましくは第２歯部１５にある右歯面１７とを同時に加工するために使用される。
【０１２７】
複数の加工ストロークにおいて加工が行われる場合、２つの工具保持部２０，２０’は、２つの加工ストロークの間において、第１直線軸Ｙ１に沿って同じ距離だけ移動される。これは、ワークピース１１の回転軸Ｃ２回りにおける回転動作が、両方の歯面１６，１７に対して当然に同じであることによる。したがって、両工具保持部２０，２０’が歯部の基礎円の対応する展開にしたがって移動される場合、両工具保持部２０，２０’において同じ移動動作がなされる。しかしながら、修整がなされる場合、２つの工具保持部２０，２０’の距離が変えられてもよい。
【０１２８】
各加工ストロークは、２つの歯面１６，１７に対して高さ方向において反対に動かされる。すなわち、第１歯面１６において第１加工ストロークが相対的に高い位置で行われると共に第２加工ストロークが相対的に低い位置で行われる場合、第２歯面１７では対応する第１加工ストロークが相対的に低い位置で行われると共に第２加工ストロークが相対的に高い位置で行われる。
【０１２９】
２つの工具保持部２０，２０’は、加工作業において互いに対して平行に並んでいる。このことは、工具の構造的な構成によって、または対応する旋回軸がある場合の当該旋回軸の同様な位置合わせによって規定され得る。
【０１３０】
異なる歯車の加工に加工装置を使用できるようにするために、または修整できるようにするために、２つの工具保持部２０，２０’は、２つの回転軸Ｂ１，Ｂ１’の間の距離を調節できるように、第１方向Ｙ１において個別に移動可能であるべきである。
【０１３１】
しかしながら、２つの加工ヘッドは、同じ直線状ガイド上に配置されていてもよく、および／または共通する別の軸を介して移動可能であってもよい。
【０１３２】
それにより図２および図３に係る例示的な実施形態を実行可能な加工ヘッドの具体的な実施例は、図４および図５に示されている。
【０１３３】
図４は、１つのみの工具保持部２０を伴う実施形態を示している。工具保持部２０は、その駆動部２２と共に、第１直線軸Ｙ１の直線状ガイド３１に沿って移動可能である。直線状ガイド３１は、キャリア３０に設けられている。このキャリア３０は、図示しないワークピース保持部１０の回転軸Ｃ２に対して平行な第３直線軸Ｚ１の直線状ガイド４１に沿って移動可能である。このために、駆動部４２が設けられている。直線状ガイド４１は、例えば、図１に示す工具スタンド４０に設けられていてもよい。
【０１３４】
図５は、２つの工具保持部２０，２０’が設けられた例示的な実施形態を示している。図５に示す例示的な実施形態は、図４に示す例示的な実施形態と、直線状ガイド３１に沿って、１つの工具保持部のみでなく２つの工具保持部２０，２０’が第１方向Ｙ１において個別に移動可能である点で異なる。２つの工具保持部２０，２０’は、この例示的な実施形態では、同様に構成されている。
【０１３５】
両方の例示的な実施形態は、共通して、工具保持部２０，２０’の旋回可能性が省略されている。
【０１３６】
しかしながら、代替的な実施形態では、例えば通常の５軸マシニングセンタで使用されるように、旋回可能な工具保持部が使用されてもよい。この場合、対応する旋回軸は、上述した運動連鎖や位置合わせが得られるようにシンプルに調節または固定されてもよい。
【０１３７】
第２の態様では、本発明は、第１の態様から独立して使用され得るワークピースの粗い歯切り方法を含む。そのような方法の例示的な実施形態が、図５に示されている。
【０１３８】
粗い歯切り作業の目的は、短い加工時間内で、ワークピースを最終輪郭に近づけることにある。したがって、この作業は、通常、粗いフライス加工作業である。それによると、歯間ギャップから多くの材料が除去される。粗加工方法の実行後において、歯面は、従来技術に係る方法のように粗く、加工痕がはっきりと見える。
【０１３９】
第２の態様に係る方法によると、粗加工によってより滑らかな表面構造が実現され、および／または粗加工プロセスが加速される。
【０１４０】
第２の態様に係る方法に対応する図５に示す例示的な実施形態では、円筒シェル面を有する工具２１，２１’が使用される。特に、これらの工具は、エンドミルであってもよい。
【０１４１】
第１加工ステップ（ａ）では、相対的に大きな径を有するフライス２１が、歯間ギャップに沿って径方向に延びる溝を生成するために使用される。第１溝は、好ましくは、工具径の少なくとも０．３倍の深さを有する。第２加工ステップ（ｂ）では、相対的に小さな径を有する工具２１’が使用され、当該工具２１’は、歯間ギャップにより深く潜り込み、歯間ギャップに沿って径方向に延びる溝を同様に生成する。この第２フライス２１’は、続くステップ（ｃ）およびステップ（ｄ）において、径方向溝の並びに対して左歯面および右歯面の方へ傾けられる。それにより、フライスのシェル面は、歯面に当たり、目標輪郭に対して接線方向に位置合わせされる。接線方向ストロークのために、工具の傾斜角は、歯部の圧力角の大きさのオーダーに含まれる。
【０１４２】
したがって、工具は、互いに連続して並んだ複数の線において歯間ギャップの幅を生成しないが、相対的に大径の第１フライス２１によって、歯間ギャップの幅の大部分にわたる材料の第１除去が実現され、そのため相対的に小径の第２フライス２１’が歯間ギャップ内により深く潜り込むことができ、そこで溝が生成され得、それにより歯間ギャップの幅の大部分が実現される。これらの粗い材料除去が行われた後、第２フライス２１’を歯部の中間位置から両方向に傾けることにより、所望の最終輪郭へさらに近づけることができる。このように傾けることには、フライスがほぼ全長にわたって材料に当たることで当該フライスの摩耗が抑制されるという利点がある。
【０１４３】
ステップ（ａ）およびステップ（ｂ）で形成される複数の径方向溝は、好ましくは、それぞれが歯間ギャップに対して中央を延びており、ここで、少なくとも第２フライス２１’は、好ましくは、溝の形成時にそのヘッド領域により歯底部１９を生成する。
【０１４４】
図５で用いられるような円筒シェル面を有する工具に代わるものとして、円錐テーパシェル面を有する工具が、同じ方法によって使用されてもよい。この場合、テーパ角度を、工具を傾ける際に考慮する必要がある。
【０１４５】
本発明に係る方法のある実施形態では、歯面の接線方向の加工は単一ストロークで行われてもよい。特に歯部が大きい場合、直線形状とインボリュート形状との間のずれはそれほど大きくないので、歯の高さ全体にわたる１つのストロークにより、目標輪郭に十分に近づけることができる。
【０１４６】
１つの加工ストロークにおいて仕上代が大きすぎる場合、接線方向の加工が、高さ方向において互いにオフセットした複数の接線方向ストロークにより実行されてもよい。
【０１４７】
工具と目標輪郭との間の接線方向の位置合わせに関して、粗い歯切りにおける目標輪郭は当然に最終輪郭に一致するものではないが、後の仕上げ歯切り作業で除去される一定の仕上代を提供するものであることが考慮されるべきである。
【０１４８】
本発明の第２の態様に係る方法は、上で詳述したフライスの位置合わせまたは傾けを、工具保持部の旋回によって行うことで実施されてもよい。このことは、大きな問題ではない。なぜなら、これは単なる粗い加工作業であり、したがって工具の熱膨張に起因する所望輪郭からのずれが許容され得るためである。
【０１４９】
そのような粗加工方法に続いて、本発明の第１の態様に係る仕上げ加工が、相応の高い表面品質を実現するために行われてもよい。
【０１５０】
しかしながら、第２の態様に係る粗い歯切り方法は、第２の態様に係る運動連鎖と共に用いられてもよい。すなわち、工具保持部の旋回の代わりに、工具保持部の直線的な移動動作がワークピースの対応する回転動作と組み合わされてもよく、それにより歯部に対する工具の相対位置が変更される。
【０１５１】
そのような一連の手順が、図８に示されている。図８に示す方法によると、工具２１’の旋回は行われず、第１直線軸Ｘ１に沿った移動およびワークピースの回転動作が行われる。
【０１５２】
図８に示す第２の態様の例示的な実施形態は、図１、図４、および図５を参照して上で詳述した加工装置において実施されてもよい。また、方法は、第１の態様に関連して上述したように実行されてもよい。
【０１５３】
しかしながら、最もシンプルな例示的な実施形態では、歯面を高さ方向の全体にわたって加工するために、単一の接線方向加工ストロークが用いられる。しかしながら、これが粗い歯切り作業または目標輪郭への必要な接近に対して不十分である場合、粗加工方法は、高さ方向において互いにオフセットした複数の加工ストロークを伴ってもよい。そして、これは、本願の第１の態様にしたがって実行されてもよい。
【０１５４】
図８では、１つの加工ストロークにおける左歯面の接線方向加工が左に示され、径方向位置が中央に示され、そして右歯面の接線方向加工が右に示されている。ここで、径方向または接線方向の位置合わせの各々は、フライスの直線方向Ｘ１における移動と、ワークピースのその回転軸回りにおける回転動作とによって行われる。
【０１５５】
３つの加工ストロークは、まず径方向溝を、続いて接線方向加工作業を実行する順序で行われてもよいが、これに限られるものではない。むしろ、図８に示すように、別の順序が選択されてもよい。
【０１５６】
しかしながら、図８に示す一連の手順に代わるものとして、図８の中央に示す径方向位置から開始して、続けて同図の左および右に示す加工位置へ、工具の対応する直線移動動作およびワークピースの回転動作によって到達することも考えられる。
【０１５７】
第１の態様と第２の態様とを組み合わせて用いることの利点は、特に、荒い歯切り作業が工具保持部に対する旋回軸を必要としないことにある。したがって、方法は、その後の仕上げ歯切り作業に使用される第１の態様に係る方法と同じ加工装置で実行することができ、ここで追加的な旋回軸は不要である。
【０１５８】
とりわけ、この第２の態様の実施形態によると、４軸マシニングセンタにおいて、粗い歯切り作業および仕上げ歯切り作業の両方を実行することができる。
【符号の説明】
【０１５９】
１０    ワークピース保持部
１１    ワークピース
１３    歯面
１６    左歯面
１７    右歯面
２０    工具保持部
２１    工具
２３    シェル面
４０    加工スタンド
５０    加工テーブル
６０    制御ユニット
Ｂ１    （工具の）回転軸
Ｃ２    （ワークピースの）回転軸
Ｘ１    第２直線軸
Ｙ１    第１直線軸
Ｚ１    第３直線軸、ワークピース幅方向
【図１】
2019104103.tif 000003
【図２】
2019104103.tif 000004
【図３】
2019104103.tif 000005
【図４】
2019104103.tif 000006
【図５】
2019104103.tif 000007
【図６】
2019104103.tif 000008
【図７】
2019104103.tif 000009
【図８】
2019104103.tif 000010