(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シングルスレッド又はマルチスレッドの研削ウォーム（３４）をドレッシングするための方法であって：
前記研削ウォーム（３４）を駆動させて、研削ウォームの軸の周りで基本的な回転動作を実行させること；
ギア状ドレッシング工具（９０；９０’）を駆動させて、前記研削ウォームの軸に関して交差方向に伸びる前記ドレッシング工具の軸の周りで基本的な回転動作を実行させること；及び、
前記ドレッシング工具（９０；９０’）と前記研削ウォーム（３４）との間で前記研削ウォームの軸に沿ってシフト動作を生み出すこと
を含み、
前記研削ウォーム（３４）と前記ドレッシング工具（９０；９０’）とが基本的な回転動作を実行するように、前記研削ウォーム（３４）の前記基本的な回転動作、前記ドレッシング工具（９０；９０’）の前記基本的な回転動作、及び前記シフト動作が連結され；さらに、
前記研削ウォーム（３４）と前記ドレッシング工具（９０；９０’）との間で追加の相対的動作を生み出すこと
を含み、
前記研削ウォーム（３４）の少なくとも一つのフランク（６）の変形を生み出すために、前記追加の相対的動作が前記基本的な回転動作に重ねられ、
前記追加の相対的な動作が、以下の少なくとも一つによって生み出されることを特徴とする前記方法。
前記ドレッシング工具（９０；９０’）の軸の周りでの追加の回転動作が、前記ドレッシング工具（９０；９０’）の前記基本的な回転動作に重ねられていること；
前記研削ウォーム（３４）の軸の周りでの追加の回転動作が、前記研削ウォーム（３４）の前記基本的な回転動作に重ねられていること；及び、
前記研削ウォームの軸に沿った前記研削ウォーム（３４）と前記ドレッシング工具（９０；９０’）との間の追加の軸方向の動作が、前記シフト動作に重ねられていること。
【請求項２】
前記追加の相対的な動作の少なくとも一部を生み出すために、前記ドレッシング工具の軸の周りでの前記ドレッシング工具（９０；９０’）の追加の回転動作が、前記ドレッシング工具（９０；９０’）の前記基本的な回転動作に重ねられ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】
前記ドレッシング工具（９０；９０’）の前記基本的な回転動作と、前記ドレッシング工具（９０；９０’）の前記追加の回転動作の両方が、共通のドライブにより生み出されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ドレッシング工具（９０；９０’）が、ワークスピンドルドライブを有するワークスピンドル（３９）上で、ワークピースの代わりにクランプ固定され、かつ、前記ワークスピンドルドライブが、前記ドレッシング工具（９０；９０’）の前記基本的な回転動作と、前記ドレッシング工具（９０；９０’）の前記追加の回転動作の両方を生み出すか、又は
前記ドレッシング工具（９０；９０’）が、ドレッシングスピンドルドライブを有する別のドレッシングスピンドル上でクランプ固定され、かつ、前記ドレッシングスピンドルドライブが、前記ドレッシング工具（９０；９０’）の前記基本的な回転動作と、前記ドレッシング工具（９０；９０’）の前記追加の回転動作の両方を生み出すことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ドレッシング工具（９０；９０’）の前記基本的な回転動作と、前記ドレッシング工具（９０；９０’）の前記追加の回転動作とが、別々のドライブにより生み出されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ドレッシング工具（９０；９０’）が、追加のドライブ（４４；８０）のスピンドル上にクランプ固定され、
前記追加のドライブ（４４；８０）が、ワーク又はドレッシングスピンドル（５２）上にクランプ固定され、
前記ワーク又はドレッシングスピンドル（５２）が、前記ドレッシング工具（９０；９０’）の前記基本的な回転動作を生み出し、
前記追加のドライブ（４４；８０）が、前記ドレッシング工具（９０；９０’）の前記追加の回転動作を生み出し、さらに、
前記追加のドライブが、前記ワーク又はドレッシングスピンドル（５２）の基本的な回転動作とともに、前記ドレッシング工具の軸の周りで回転するように、前記追加のドライブ（４４；８０）がワーク又はドレッシングスピンドル（５２）上にクランプ固定されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記追加の相対的動作の少なくとも一部を生み出すために、前記研削ウォームの軸の周りでの前記追加の回転動作が、前記研削ウォーム（３４）の前記基本的な回転動作に重ねられてい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８】
前記追加の相対的動作の少なくとも一部を生み出すために、前記研削ウォームの軸に沿った前記研削ウォーム（３４）と前記ドレッシング工具（９０；９０’）との間の追加の軸方向の動作が、前記シフト動作に重ねられてい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９】
前記ドレッシング工具（９０；９０’）が、その外周上に一又はそれより多い歯（９１）を有し、前記歯（９１）が、円周方向に歯の厚みを有し、円周方向に歯のピッチ（９４、９５）を有し、これら円周方向は、前記ドレッシング工具（９０；９０’）と前記研削ウォーム（３４）とが、ドレッシングの間の任意の時点で、せいぜい単一の接触点で接触するように選択されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記ドレッシング工具（９０；９０’）が、歯の設計数ｚを有するギアから派生し、前記歯の設計数ｚに対して減らされた数の歯（９１）が前記ギア上に存在し、少なくとも一つの歯が、任意の二つの存在する歯（９１）の間で各々の場合において省略されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ギア状ドレッシング工具（９０）を駆動するための追加のドライブ（４４；８０）であって、
前記追加のドライブ（４４；８０）は、工作機械のワーク又はドレッシングスピンドル上にマウントされるように構成され、ワーク又はドレッシングスピンドルの軸の周りに基本的な回転動作を生み出し、当該追加のドライブが、前記ワーク又はドレッシングスピンドルの基本的な回転動作とともに、前記ワーク又はドレッシングスピンドルの軸の周りで回転するように、前記追加のドライブ（４４；８０）が、前記ワーク又はドレッシングスピンドル（５２）上にマウントされるように構成され、そして、
追加のドライブ（４４；８０）は、ＮＣコントローラ（４５）により、前記ワーク又はドレッシングスピンドルの軸の周りでの追加の回転動作が、前記基本的な回転動作に重ねられるように、制御するよう構成されていることを特徴とする前記追加のドライブ。
【請求項１２】
工作機械であって：
研削ウォーム（３４）；
研削ウォームの軸の周りで前記研削ウォーム（３４）の基本的な回転動作を生み出すための研削ウォームドライブ（３５）；
ギア状ドレッシング工具（９０）；
ワーク又はドレッシングスピンドルの軸の周りで前記ドレッシング工具（９０）の基本的な回転動作を生み出すためのワーク又はドレッシングスピンドルであって、前記ワーク又はドレッシングスピンドルの軸は、前記研削ウォームの軸に対して交差方向に伸びる前記ワーク又はドレッシングスピンドル；
前記研削ウォーム（３４）と前記ワーク又はドレッシングスピンドルとを、前記研削ウォームの軸に沿って互いにシフト動作させるためのシフトドライブ（３７）；
前記研削ウォーム（３４）と前記ドレッシング工具（９０）とを、互いに向かわせたり、互いに離したりして動かすための水平フィードデバイス（３２）；及び
ドレッシングプロセスの間に前記研削ウォーム（３４）と前記ドレッシング工具（９０）との間で基本的な回転動作を生み出すために、前記研削ウォームドライブ（３５）、前記ワーク又はドレッシングスピンドル、及び前記シフトドライブを電気的に連結するように構成されている、ＮＣコントローラ（４５）
を含み、
前記ＮＣコントローラ（４５）は、前記研削ウォーム（３４）の少なくとも一つのフランク（６）の追加の変形を生み出すために、追加の相対的動作が前記基本的な回転動作に重ねられるように、前記ワーク又はドレッシングスピンドル、前記研削ウォームドライブ（３５）、前記シフトドライブ（３７）、及び／又は、前記水平フィードデバイス（３２）を付加的に制御するように構成され、
前記追加の相対的な動作が、以下の少なくとも一つによって生み出されることを特徴とする前記工作機械。
前記ドレッシング工具（９０；９０’）の軸の周りでの追加の回転動作が、前記ドレッシング工具（９０；９０’）の前記基本的な回転動作に重ねられていること；
前記研削ウォーム（３４）の軸の周りでの追加の回転動作が、前記研削ウォーム（３４）の前記基本的な回転動作に重ねられていること；及び、
前記研削ウォームの軸に沿った前記研削ウォーム（３４）と前記ドレッシング工具（９０；９０’）との間の追加の軸方向の動作が、前記シフト動作に重ねられていること。
【請求項１３】
前記追加の相対的な動作の少なくとも一部を生み出すために、前記ドレッシング工具の軸の周りでの追加の回転動作が、前記ドレッシング工具（９０；９０’）の前記基本的な回転動作に重ねられるように、前記ＮＣコントローラが、前記ワーク又はドレッシングスピンドルを制御するように構成されることを特徴とする、請求項１２に記載の工作機械。
【請求項１４】
前記追加の相対的動作の少なくとも一部を生み出すために、前記研削ウォームの軸の周りでの追加の回転動作が、前記研削ウォーム（３４）の前記基本的な回転動作に重ねられるように、前記ＮＣコントローラが、前記研削ウォームドライブ（３５）を制御するように構成されることを特徴とする、請求項１２に記載の工作機械。
【請求項１５】
前記追加の相対的動作の少なくとも一部を生み出すために、前記研削ウォームの軸に沿った前記研削ウォーム（３４）と前記ドレッシング工具（９０；９０’）との間の追加の軸方向の動作が、前記シフト動作に重ねられるように、前記ＮＣコントローラが、前記シフトドライブ（３７）を制御するように構成されることを特徴とする、請求項１２に記載の工作機械。
【請求項１６】
工作機械であって：
研削ウォーム（３４）；
研削ウォームの軸の周りで前記研削ウォーム（３４）の基本的な回転動作を生み出すための研削ウォームドライブ（３５）；
ギア状ドレッシング工具（９０）；
ワーク又はドレッシングスピンドルの軸の周りで前記ドレッシング工具（９０）の基本的な回転動作を生み出すためのワーク又はドレッシングスピンドルであって、前記ワーク又はドレッシングスピンドルの軸は、前記研削ウォームの軸に対して交差方向に伸びる前記ワーク又はドレッシングスピンドル；
前記研削ウォーム（３４）と前記ワーク又はドレッシングスピンドルとを、前記研削ウォームの軸に沿って互いにシフト動作させるためのシフトドライブ（３７）；
前記研削ウォーム（３４）と前記ドレッシング工具（９０）とを、互いに向かわせたり、互いに離したりして動かすための水平フィードデバイス（３２）；及び
ドレッシングプロセスの間に前記研削ウォーム（３４）と前記ドレッシング工具（９０）との間で基本的な回転動作を生み出すために、前記研削ウォームドライブ（３５）、前記ワーク又はドレッシングスピンドル、及び前記シフトドライブを電気的に連結するように構成されている、ＮＣコントローラ（４５）
を含み、
前記工作機械は、前記ドレッシング工具（９０）を駆動するための追加のドライブ（４４；８０）を含み、前記追加のドライブ（４４；８０）は、当該追加のドライブ（４０；８０）が、前記ワーク又はドレッシングスピンドルの基本的な回転動作とともに、前記ワーク又はドレッシングスピンドルの軸の周りで回転するように、前記ワーク又はドレッシングスピンドル上に取り付けられ、さらに、前記追加のドライブは、前記研削ウォーム（３４）の少なくとも一つのフランク（６）の追加の変形を生み出すために、前記ワーク又はドレッシングスピンドルの軸の周りでの追加の回転動作が前記ドレッシング工具の前記基本的な回転動作に重ねられるように、前記ＮＣコントローラ（４５）により制御されるように構成されることを特徴とする前記工作機械。
【請求項１７】
前記ドレッシング工具が、その外周上に一又はそれより多い歯を有し、前記歯が、円周方向に歯の厚みを有し、円周方向に歯のピッチを有し、これら円周方向は、前記ドレッシング工具と前記研削ウォームとが、ドレッシングの間の任意の時点で、せいぜい単一の接触点で接触するように選択されることを特徴とする、請求項１２〜１６のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１８】
前記ドレッシング工具が、歯の設計数を有する参照ギアから派生し、前記歯の設計数は、前記回転動作の間に、前記研削ウォームのふたつの向かい合ったフランクの間の各ギャップに、正確にひとつの歯が突入すると仮定して、前記ドレッシング工具の外周上に存在し得る歯の数であり、
前記ドレッシング工具は、前記歯の設計数より少ない数の歯を有し、
前記ドレッシング工具の隣接する歯の間において、前記参照ギアに存在し得る少なくとも一つの歯が、前記ドレッシング工具から欠落していることを特徴とする、請求項１２〜１７のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１９】
請求項１〜１０のいずれかに記載のドレッシング方法において使用するためのドレッシング工具であって、前記ドレッシング工具は、硬質材料粒子で被覆され、かつ、歯の設計数ｚを有するギアから派生し、前記歯の設計数ｚに対して減らされた数の歯（９１）がギア上に存在し、少なくとも一つの歯が、二つの存在する歯（９１）の間で各々の場合において省略され、研削ウォームの外径の方向を変えるため、及び／又は、研削ウォームスレッドルートをプランジ切断するため、前記ドレッシング工具が、硬質材料粒子で被覆された帯域（９２，９３）を有することを特徴とする前記ドレッシング工具。
【請求項２０】
同じ番号の歯が、任意の二つの存在する歯（９１）の間で各々の場合に省略されることを特徴とする、請求項１９に記載のドレッシング工具。
【請求項２１】
前記ドレッシング工具の周囲の周りの分布に関して、前記存在する歯（９１）の間で各々の場合に省略される歯の番号が常に同じではないことを特徴とする、請求項１９に記載のドレッシング工具。
【請求項２２】
二つ又は三つの歯が、二つの存在する歯の間で各々の場合に省略されることを特徴とする、請求項１９に記載にドレッシング工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、研削ウォーム、特に、連続創成研削のための特定的な研削ウォームをドレッシングするための方法、この目的のために具体的に設計されたドレッシング装置、対応して準備された工作機械、及び対応するドレッシング工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
研削ウォームは、特に、例えば自動車産業において大量に使用されている種類のパワートランスミッションのギアに、高精度で歯を形成する際の精密加工又は仕上げ加工のために使用されている。これらのプロセスにおいて使用される研削方法は、連続創成研削であり、高度に効率的かつ正確で、ワークピース上に製造すべきフランク形状に関して大きなフレキシビリティーを付与する方法である。一方、このフレキシビリティーは、ワークピースの加工の間の幾つかの軸上での個々の機械動作の間の相互作用と、研削ウォーム自体に多くの異なるフランク形状を提供できること、また、これらをワークピース上に再現できることから提供される。
【０００３】
研削ウォームは、多くの場合、適する工具、例えばダイヤモンド製工具を用いて精密加工することができるドレッシング可能な本体で作られている。過去、これらの研削ウォームをドレッシングするために多くの異なるタイプの方法が開発されてきたが、程度の差はあるが複雑であり、また、程度の差はあるが要件に依存して適応性があるものである。
【０００４】
殆どの場合において、ドレッシングは、今日では、ディスク形状のドレッシング工具、例えば、ダイヤモンドコートされたディスクにより行われていることが多いであろう。その際、ドレッシング工具のフランク（以下では、アクティブ面とも言う）は、研削ウォーム上に所望のプロフィール形状のネガティブ像（すなわち、プロフィールの高さ方法に沿ったフランク形状）を形成する。これにより、比較的迅速なドレッシングが可能となる。動作に関して、ドレッシングは、スレッドミリング又はスレッド研削と同様なやり方で行われ、ドレッシング工具は、研削ウォームの軸に対してほぼ平行な軸の周りで迅速に回転して、そのアクティブ面は、その軸方向に平行な、回転する研削ウォームを越えて動作する。このプロセスの間に、ドレッシング工具は、全体のプロフィール高さを越えて、研削ウォームと直線状に接触する。結果として、ドレッシング工具のアクティブ面のプロフィール形状が、研削ウォームのフランクに直接転写される。一般に、全体のドレッシングストックを除去するためには、幾つかのパスが必要となる。マルチ−スレッド研削ウォームの場合、すべてのスレッドについて対応する手順が要求される。異なるプロフィールが研削ウォームフランク上に要求される場合はただちに、異なるフランクプロフィールのドレッシング工具が必要である。ドレッシング工具上のアクティブ面のプロフィール形状は、ドレッシングの間に、研削ウォームフランクに対して１：１で転写されるため、研削ウォームフランクの形状は、ウォームの幅を越えて変化させることはできない。トポロジー研削に必要とされる種類のより複雑なフランク形状、特に、真のフリーフォーム表面は、この方法ではドレッシングすることはできない。そのうえ、ドレッシング工具はウォームピッチにしたがって連続して後方及び前方に移動しなければならないため、ドレッシングの間の研削ウォームの速度は大幅に限定される。
【０００５】
線状プロフィール形成だけが真に世界共通である。この方法は、これまでに説明したドレッシングプロセスと運動学的に同様なやり方で機能し、ディスク形状の工具を同様に使用する。しかし、これらは、その外側の周縁上にのみアクティブ表面（一般的にはトロイダルの）を有する。この表面の半径は、工具の軸方向の断面で見た場合、ドレッシングすべきプロフィール高さに関して小さく、近似すれば、その表面は、ドレッシングの間に研削ウォームフランクと点接触するだけである。ウォームスレッドを軸方向に通過する間に、ウォームフランク上の、列とも呼ばれるラインだけがドレッシングされる。ウォームフランク上の全体のプロフィール高さをドレッシングするためには、対応して多数の列又はパスが要求され、その際、各々の列はウォームフランク上で異なる直径に位置し、その軸方向の進路では、ＮＣプログラムの制御下で、各々の場合において隣接したものからわずかに異なることができる。ここで、列から列に選択される空間は、ドレッシングされるフランク上に形成される波形が充分な程度まで低減されるほど小さいものでなければならない。マルチ−スレッドプロフィールの研削ウォームの場合、全体のプロセスは、各々のスレッドについて要求される。これは、必然的に、非常に長いドレッシング時間につながり、最も好ましい場合であっても、一つのワークピースについて研削時間が様々となる。したがって、多くの場合、ドレッシング時間は、非常に長くなり経済的ではない。
【０００６】
上述のドレッシング方法の発展は、ＤＥ  １９７  ０６  ８６７  Ｂ４に開示されている。ＤＥ  １９６  ２４  ８４２  Ａ１は、ウォームスレッドプロフィールの一部を線状の接触でドレッシングし、他の部分をおよそ点接触でドレッシングする方法を開示している。ＷＯ９５/２４９８９には、線状にプロフィールを形成するための方法が開示されている。
【０００７】
最も迅速で、既知であるが、同時に最も適応性の乏しいドレッシング方法は、工具として“ドレッシングマスター”を使用し、これは円筒型のドレッシングギア又はドレッシングウォームであり、歯形成の形状に関して同じである。モジュール及び変形に関して、ドレッシングマスターの歯形成形状は、研削すべきワークピースの歯形成と正確に対応する。その外側の表面上では、硬質材料粒子、例えばダイヤモンドで被覆されている。ワークピースの代わりにドレッシングマスターを研削ウォームとかみ合わせて、研削プロセスにおけるワークピースと同様に、ウォームの軸と平行に研削ウォームを通過させて移動させることにより、ドレッシングを行う。結果として、マスターのフランク形状が、研削ウォームのフランク上に再現される。ウォームスレッドのプロフィール形状が研削ウォームの幅を越えて可変であるべき場合、これはトポロジカルな歯形成の研削のために必要であるが、ドレッシングマスターは、それ自体、このトポロジーを有していなければならず、ドレッシングマスターは、シフト動作と同時にその軸方向に移動して、対角線の切削におけるものと同様の動作を生じさせなければならない。
【０００８】
ドレッシングをこの方法によってのみ実施する機械は、ドレッシングマスターが、ワークピースの代わりに適所にクランプ固定して研削ウォームとかみ合うことができるように構成されていれば、特別なドレッシング装置を必要とせず、ドレッシングのために要求されるすべての動作は、ワークピースを研削する場合と同じである。要求されるドレッシング時間は、およそ、ワークピースについての研削時間に相当する。ダイヤモンド製ドレッシングマスターを使用するドレッシング方法の例は、ＵＳ３，６０２，２０９に開示されている。
【０００９】
この方法は、迅速であったとしても、適応性が充分と言うわけではない。変形に対してごくわずかな変化をさせるべき場合であったとしても、一般的には、ドレッシングマスターを再加工することが少なくとも必要であり、殆どの場合、完全に再製造が要求される。どちらの施策も多くの労力と高いコストが伴う。そのうえ、全ての側面において研削すべき歯形成の正確な形状を有していなければならず、すなわち、常にテーラーメイドの個別の製造であるから、マスターの製造は一般的に高価である。
【００１０】
概して、研削ウォームをＮＣプログラムにより記述することができる形状へと効率的かつ適応性よくドレッシングすることができる使用可能な方法は、今までのところ存在しない。技術的な観点から要求が非常に多いとしても、このことが“トポロジカルな研削”がこれまでに大量生産において確立されていない一つの理由である。この種のドレッシング方法が利用可能であれば、それにより、非常に複雑な歯システムであっても経済的に製造することが可能であろう。動力処理量の最適化と低いノイズレベルのトランスミッションにおける新規な可能性が設計者らに対して開かれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ＤＥ  １９７  ０６  ８６７  Ｂ４
【特許文献２】ＤＥ  １９６  ２４  ８４２  Ａ１
【特許文献３】ＷＯ９５/２４９８９
【特許文献４】ＵＳ３，６０２，２０９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、簡単な標準的工具とともに作動でき、迅速なドレッシングを可能とするが、製造することができるフランク変形に関して、高度に適応性のある、シングル−スレッド又はマルチ−スレッドの研削ウォームをドレッシングするための方法を提供することである。
【００１３】
この目的は、請求項１に記載の方法により達成される。この方法を実施するために特別に設計された追加のドライブが請求項１２に提供される。請求項１３は、前記方法を実行するために特別に構成された工作機械を規定している。この方法を実施するために特別に設計されたドレッシング工具を請求項１４に示す。更なる態様は、従属する請求項に示す。
【００１４】
本発明にしたがったシングル−スレッド又はマルチ−スレッドの研削ウォームをドレッシングするための方法は、まず、以下の特性を有する：基本的な回転動作が、研削ウォームとギア状ドレッシング工具、すなわち、その外周上に一又はそれより多い歯を有するドレッシング工具との間に生み出される。この目的のために、研削ウォームは、通常、研削ウォームの軸の周りで基本的な回転動作を行うために駆動され；ドレッシング工具は、ドレッシング工具の軸の周りで基本的な回転動作を行うために駆動され、その際、ドレッシング工具の軸は、研削ウォームの軸に関して、交差方向に（横方向に）伸び、ドレッシング工具と研削ウォームとの間の研削ウォームの軸に沿ったシフト動作がさらに生み出される（例えば、研削ウォームをその軸に沿ってドレッシング工具に対して動かすことにより、又は、ドレッシング工具を研削ウォームに対してその軸に沿って動かすことにより）。研削ウォームの基本的な回転動作、ドレッシング工具の基本的な回転動作、及びシフト動作は、研削ウォーム及びドレッシング工具が、ドレッシング操作の間、常に、正確な回転のかみ合いをするように連結される。基本的な回転動作のみを基礎として、ドレッシング工具は、ドレッシング工具がドレッシング操作の任意の特定の時間点においてかみ合っている研削ウォームフランクの領域に対して、常に同じ軸方向の位置にあるであろう、すなわち、ドレッシング工具は、ドレッシングの間、常に研削ウォームフランクから同じ量のストックを除去するであろう。
【００１５】
この点で、本発明にしたがった方法は、ドレッシングマスターを用いる慣用的なドレッシング方法と基本的には対応し、また、この点で、ドレッシング工具の歯のフランク形状は、この方法において、研削ウォームフランク上に制限されるであろう。
【００１６】
本発明にしたがえば、追加の相対的動作が、ドレッシング工具と研削ウォームとの間で基本的な回転動作に重ねられる。この追加の相対的動作は、種々のやり方で生み出すことができる。追加の相対的動作は、好ましくは、ドレッシング工具の基本的な回転動作に重ねられる、ドレッシング工具の軸の周りでのドレッシング工具の追加の回転動作により生み出される。結果として、ドレッシングの間にドレッシング工具により研削ウォームフランクから除去されるストックの量に直接の変化が生じる。しかし、別の態様としては、追加の回転動作を研削ウォームの基本的な回転動作に重ねることも考えられる。結果として、研削ウォームは、ドレッシング工具のフランクに対して、それ自体ねじ切るか又は、ドレッシング工具のフランクから離れるものと考えることができ、それにより、同様に、ドレッシングの間にドレッシング工具により研削ウォームフランクから除去されるストックの量を変化させる。また、シフト動作に、研削ウォームとドレッシング工具との間で研削ウォームの軸に沿って追加の軸方向の動作を重ねることも考えることができ、この追加の軸方向の動作は、研削ウォームに対してドレッシング工具上に追加の動作を重ねるか、又は、ドレッシング工具に対して研削ウォーム上に追加の動作を重ねることにより、生み出すことができる。または、同様の可能性は、いわゆるＸ軸上に追加の動作を行うことである。この場合、ドレッシング工具と研削ウォームとの間で小さな相対的動作が起こり、ドレッシング工具及び研削ウォームが、ドレッシング工具の回転の軸に対して垂直で、研削ウォームの軸に対して垂直な方向に関して、互いに向かったり、互いに離れたりして移動する。いわゆるＺ軸に沿った相対的動作も考えられる。追加の相対的動作を生み出すためのこれらの可能性も組み合わせることができる。
【００１７】
追加の相対的動作により、研削ウォームフランク上で変形が生み出される、すなわち、研削ウォームフランクは、純粋に、回転の連結に基づいて、ドレッシング工具の歯のフランク形状を再生することに起因する形状から外れたプロフィール形状を受容する。
【００１８】
本発明にしたがった方法は、研削ウォームとドレッシング工具との間の全体の相対的な動作を、基本的な回転動作と追加の操作に分け、この追加の動作は、研削ウォームフランクの所望な変形を示している。追加の操作をドレッシング工具の追加の回転動作により生み出す場合、例えば、ドレッシング工具の全体的な回転動作は、基本速度ｎｇの基本的な回転動作と、所望の変形を示す、追加の回転動作とに分けられる。
【００１９】
ドレッシング工具の基本的な回転動作の角速度ωｇは、もっぱら、ドレッシング工具の幾何学的特徴と研削ウォームの幾何学的特徴（具体的には、ドレッシング工具の歯の設計数ｚと研削ウォームのスレッドの数ｇとの間の比ｉ＝ｚ／ｇ）、研削ウォームの基本的な回転動作の角速度ωｓ、及びシフト動作の速度ｖｙに依存する。以下に説明するように、歯はドレッシング工具から欠落させることができる。“歯の設計数”という用語は、歯を取り除かない場合に有するであろう同じ直径及び同じらせん角をもつ同一の歯の、歯の数をいうために使用する。言い換えれば、歯の設計数は、各々の場合において、回転動作の間に、研削ウォームのふたつの向かい合ったフランクの間の各ギャップに、正確にひとつの歯が突入すると仮定して、ドレッシング工具の外周上に存在し得る歯の数である。ドレッシング工具の基本的な回転動作の角速度は、全体のシフト動作の間にわたって、固定されたサインを有する。研削ウォームの基本的な回転動作の一定の角速度ωｓとシフト動作の一定の速度ｖｙにおいて、ドレッシング工具の基本的な回転動作の角速度もまた一定である。基本的な回転動作の角速度は、研削ウォームの角速度及び／又はシフト速度が変化する場合にのみ、変化する。ドレッシング工具の基本的な回転動作は、既知の創成研削機械で標準的な様式で製造するように、ワークピースの回転動作に対応する。
【００２０】
追加の相対的動作は、研削ウォームの回転の角度に依存する。動作の量は、研削ウォームの回転の確度の関数として変化する。同時に、追加の相対的な動作は、ドレッシング操作の間に、数回、方向を変化させる。以下により詳細に説明するが、これらの方向の変化は、一般的に、研削ウォームの回転角に関してほぼ周期的に起こる。特に、ワークピース上にワークピースの幅にわたって一定である簡単なプロフィールを最終的に形成することを意図する場合（例えば、“トポロジカルな”変形なしの簡単なプロフィールの頂部形成）、同じ追加の動作パターンを全体のシフト領域にわたって周期的に繰り返す。次いで、ドレッシングの結果は、既知のドレッシングディスクにより達成することができるものに相当する。ワークピースフランク上により一般的な“トポロジカルな”変形を設計する場合、シフト領域にわたった追加の動作パターンは、さらに、シフト経路の関数として変化する。したがって、研削ウォームフランク上に生み出される変形は、ウォームの幅にわたって、各シフト位置又は各場所において異なる。全体のドレッシング操作を通して、追加の相対的動作の速度は、本質的には平均してゼロになるのが一般的である。
【００２１】
追加の相対的動作は、好ましくは、ＮＣ制御により生み出される。変形は、ＮＣ制御装置のＮＣプログラムにおいて特定することができ、必要な場合は、直ちに変えることができる。次いで、ＮＣプログラムは、この変形を、ドレッシング工具及び／又は研削ウォームの対応する追加の動作へと転化する。線状プロフィール形成の非常に遅い既知のプロセスと同様に、複雑な三次元のフリーフォーム表面であっても、このようにＮＣプログラムによりドレッシングすることができる。線状プロフィール形成とは対照的に、本発明にしたがった方法は、非常に効率的である。
【００２２】
本発明にしたがった方法は、交差された軸でかみ合う二つの円筒型のギアの間で係合するフランクの間に、通常、点接触のみが発生するという特徴を使用する。 歯形成の幾何学に関して、研削ウォームは、急勾配のらせん状の歯をもつ円筒型のギアである。ここで、本発明にしたがった方法は、かみ合いの間にウォームフランク上に形成する接触跡が、円筒型ギアの歯形成の幾何学とは殆ど無関係であるという事実を利用している。頂部が大きいか又は小さい、まっすぐか又はらせん状の歯形成かどうか、重ねられたトポロジーを伴うか又はないか： ウォームフランク上の接触跡は、常におよそ同じ配置を有し、すなわち、通常およそふたつのスレッドピッチにわたって、根元から先端まで、又は先端から根元まで、らせんのフランクにわたって伸びる。このことから、例えば、位相的に変形されたらせんの歯形成を研削するかのように、連続創成法で変形されていないまっすぐな歯形成を行う場合、研削ウォームフランク上に殆ど同じ接触跡が形成される。接触跡が全く同じとは限らないのは、変形の領域における圧力の角度がわずかに変化することによる。しかし、変形は、一般的には、対応するプロフィール高さよりも少なくとも二桁小さいことから、偏差は全体的には非常に小さい。
【００２３】
変形されていない、理論的に正確でまっすぐな、歯数ｚのインボリュート歯の形成は、概念上、研削ウォームではなくトランスミッションウォームである、スレッド数ｇのウォームとかみ合わせられるが、しかしそのフランクは、頂部のある歯形成を研削するための研削ウォームが有するべき形状をぴったり有し、およそ言及した接触跡にはフランク接触が存在し、ギアの不規則な運転となる。ギアをかみ合わせる法則はもはや満たされない、すなわち、トランスミッション比ｉ＝ｚ／ｇは、研削ウォームの回転のそれぞれの角度についてもはや一定ではない。効果的なことには、接触比がおよそ２であったとしても、これはほぼ常に通常の歯形成の場合であるが、まっすぐな歯形成のシングルフランクを接触させることだけは可能である、又は言い換えれば、接触跡の全体の長さにわたっては、ウォームフランクによる接触はないという状況である。これはなぜなら、瞬間的に最も大きい正の変形量である帯域に最も近い創成領域においてギアフランクがウォームと接触できるからである。この時間点において、各々のリーディングフランク又はトレイリングフランクはウォームフランクによる接触はない。
【００２４】
まっすぐな歯形成のシングルフランクがウォームを通して回転する場合、ｚ歯のｚ−１歯が取り除かれた歯形成におけるときは、状況は異なる。この場合、リーディングフランク又はトレイリングフランクによって、かみ合いが妨げられることはない。もちろん、かみ合いの時間の間に依然として不規則な走行はあるが、ウォームフランク上の接触跡は、各々の場合において、その全体の長さにわたって使われるようになる。まっすぐな歯形成の回転動作の不規則性は、ウォーム上に存在する変形の再現である。
【００２５】
より正確には、ウォームを通って回転するから、シングル歯をもつこのギアの回転動作は、歯数対スレッド数の比ｉ＝ｚ／ｇ、ウォームの回転動作及びシフト動作ｖｙ、及び、ウォームフランク上の変形に基づいて得られる非常に小さい追加の回転動作（以下、“微細動作”ともいう）の重ね合わせフラクションで与えられる基本的な回転動作を構成する。ここで、小さな回転動作の量及び方向は、ウォームの回転の角度に依存する。
【００２６】
この考慮事項において、個々の歯の対向するフランクは決して接触せず、それどころか、まっすぐな歯形成の歯の後ろ側は、ウォームの対向するフランクに関して常に十分なクリアランスが存在するように後方に離れていなければならないことは自明である。
【００２７】
この理論的なモデルを位相的に変形されたウォームに適用する場合、異なる重ね合された微細動作は、ウォームの幅にわたる“シングル歯”ギアのシフトの間に歯フランクがウォームスレッドを通って回転する各々のシフト位置において得られる。この場合、これらのμ動作のうち各々個別の動作の量及び方向は、ウォームの回転の角度だけでなくそれぞれのシフト位置にも関連付けられている。すべてのこれらの重ね合わせられた動作の全体は、全体の位相的形状を示す。
【００２８】
次の工程として、既に説明したウォームをもう一度研削ウォームと取り換えて、歯を省略したまっすぐな歯形成を、適する手段で駆動させて説明した不規則な様式で回転する、ダイヤモンド又は他の適する硬質材料粒子に被覆されたドレッシング工具と取り換える場合、研削ウォームを所望の形状にドレッシングすることができる。連続動作の間、ドレッシング工具をウォームの幅にわたってシフトさせて、ウォームが完全にドレッシングされるようにし、このプロセスの間、重ね合せられた微細動作のパターンを、シフト位置の関数として量及び方向に関して連続的に変化させる。対向するウォームフランクのプロフィール形成は、ドレッシング工具上の歯の対向するフランクにより第二の経路において同様に実施する。
【００２９】
上述の考慮事項において、開始位置は、シングル歯をもつドレッシング工具である。しかし、ドレッシング工具は外周上にただ一つより多くの歯を有することも可能である。唯一の条件は、同じ方向の向かっている二又はそれより多いフランク（すなわち、右又は左のフランク）は決して同時にかみ合うことが無いように歯が離れているということであり、すなわち、二つの連続する歯の間の空間は、かみ合いの長さよりも常に大きくなければならない。このことにより、微細動作を実行するときに歯が互いに干渉しなくなる。大多数の場合において、これは三つ目の歯が存在する場合だけである。これゆえ、例示的なドレッシング工具は、ｚ歯を有するまっすぐに歯形成されたギアから三つの歯ごとに二つが取り除かれたものであることができる。残っている歯に関して、歯の厚みは、研削ウォームに関して二つのフランクの接触が決して起こらない程度に低減すべきである。
【００３０】
上述の考慮事項における開始点は、ドレッシング工具上でのまっすぐな歯形成である。しかし、考慮事項は、らせん状の歯形成にも容易に適用することができる。
【００３１】
より一般的に表現すると、好ましいドレッシング工具は、その外周上に、一又はそれより多い、好ましくは同じように設計された、まっすぐな又はらせん上の歯形成の歯を有する。各々の歯は、半径方向に歯の高さを有し、円周方向に歯の厚みを有する。円周方向における歯の間隔は、各々の場合において、二つの歯の間に提供される。歯の厚み及び歯の空間は、ドレッシング工具及び研削ウォームがドレッシングプロセスの間の各時間点においてただ単一の接触点において接触するように選択される。
【００３２】
ドレッシング工具は、好ましくは、歯の設計数がｚである、まっすぐ又はらせん状に歯形成されたギアに由来し、その際、歯の設計数ｚに対してギア上に低減された数の歯が存在し、各々の場合、二つの存在する歯の間で少なくとも一つの歯が省略される。各々の場合に置いて、好ましくは、二つ又は三つの歯が省略される。
【００３３】
本発明にしたがった方法によれば、非常に近接したドレッシング跡が研削ウォームのフランク上に作られ、前記跡は、概して、予め決めることができる研削ウォームのフランク形状で得られる。原則として、これらのドレッシング跡は、ワークピースのフランクと接触する、後に続く研削の間に生ずる接触跡に相当する。
【００３４】
既に説明したとおり、ドレッシング工具と研削ウォームとの間の追加の相対的動作は、好ましくは、追加の回転動作をドレッシング工具の基本的な回転動作と重ね合わせることにより生み出される。このことがなぜ好ましいかの理由として、ドレッシング工具の慣性モーメントが一般的に研削ウォームの慣性モーメントよりかなり低く、ドレッシング工具での迅速な追加の回転動作を、研削ウォームよりも簡単に生み出すことができる。そのうえ、ドレッシング工具の追加の回転動作は、一般的には、研削ウォームとドレッシング工具の間の研削ウォームの軸に沿った迅速で小さい軸方向の追加の動作より簡単かつ正確に生み出すことができる。ドレッシング工具の追加の回転動作は種々のやり方で生み出すことができる。第一の可能性は、基本的な回転動作と、ドレッシング工具の追加の回転動作の両方を生み出すことにある。第二の可能性は、この目的のための別のドライブを提供することにある。
【００３５】
特に、ワークスピンドルドライブを有するワークスピンドル上にワークピースの代わりにドレッシング工具をクランプ固定し、ワークスピンドルドライブにより、基本的な回転動作とドレッシング工具の追加の回転動作の両方を生み出す態様が可能である。言い換えれば、ワークスピンドルは、そのような態様においてドレッシングスピンドルとしての役目をする。連続創成プロセスにおいて研削することができる歯フランク研削機械でのドレッシングについて、本方法は、原則として、ワークピースの代わりにワークスピンドルにクランプ固定することができる特別なドレッシング工具のみを必要とする。理論的には、特別なドレッシング装置は必要ではない。しかし、ワークスピンドルが、必要とされる追加の回転動作を十分な精度と速度で実行できることが前提条件である。
【００３６】
しかし、実際には、多くの場合、ワークスピンドル又はその装置は、必要とされる小さい追加の回転動作を生み出すために理想的には適合されていない。剛性の理由のために、連続創成研削機械のワークスピンドルは、一般的には、非常に頑丈に構成されており、したがって、比較的大きい慣性モーメントを有する。このことは、摂動力を除去することから研削のためには実際には望ましいが、選択的に適用される、小さい迅速な追加の回転動作を実行することをより難しくしている。主として良好な外乱挙動のために駆動制御システムも最適化される一方、誘導挙動は第一に決定的には重要ではない。小さいが迅速な回転動作を生み出すように想定されたシステムの要件は真逆であり、質量はできるだけ小さく、駆動制御システムは非常に良好な誘導挙動を有する。したがって、特別なドレッシング装置が提供される場合は都合がよい。
【００３７】
したがって、ドレッシング工具を、ドレッシングスピンドルドライブを有する別のドレッシングスピンドルにクランプ固定する態様が可能であり、その場合、ドレッシングスピンドルドライブは、基本的な回転動作とドレッシング工具の追加の回転動作の両方を生み出す。
【００３８】
しかし、追加の回転動作を追加のドライブにより別に生み出す態様も可能である。この場合、ドレッシング工具の基本的な回転動作はワークピースドライブにより実行可能とすることができる。しかし、ドレッシング工具の基本的な回転動作は、ドレッシングのために最適化された別のドレッシングスピンドルにより生み出すことができる。多くの場合において、たとえわずかではない費用を伴うとしても、これが最も目的にかなった解決策である。どのような設計が最も有益かは、機械の概念と、どのように何の目的で機械を使用するかに依存する。
【００３９】
両方の場合において、ドレッシング工具の追加の動作は、ワーク又はドレッシングスピンドル上に取り付けられる、具体的な要件に適合させた特別な追加のドライブにより生み出される。この追加のドライブの特別な特徴は、それ自体、回転スピンドル上に置くことである。したがって、この場合において、ドレッシング工具を追加のドライブ上にクランプ固定して、その際、追加のドライブ自体は、ワーク又はドレッシングスピンドルドライブを有するワーク又はドレッシングスピンドル上に取り付ける。次いで、ワーク又はドレッシングスピンドルドライブは、ドレッシング工具の基本的な回転動作を生み出し、追加のドライブは追加の回転動作を生み出す。
【００４０】
したがって、本発明は、また、ギア状ドレッシング工具を駆動するための追加のドライブに関する。前記ドライブは以下の特徴により識別される。追加のドライブは、工作機械のワーク又はドレッシングスピンドル上にマウントされるように設計され、ワーク又はドレッシングスピンドルの軸の周りに基本的な回転動作を生み出し、そして、追加のドライブは、ＮＣコントローラにより、ワーク又はドレッシングスピンドルの軸の周りでの追加の回転動作が、基本的な回転動作に重ねられるように、制御するよう構成されている。
【００４１】
追加のドライブの構成について多くの異なる態様を考えることができ、例えば、通常のサーボモーター又はトルクモーラーを有する態様、又は圧電作動装置を有する態様が考えられる。エネルギー及びデータを回転するドレッシング装置と交換するために考えられる多くの異なる可能性が同様に存在する。これらには、接触することなく運転するスリップリング及びシステムをもつ態様が含まれる。接触することなく運転するシステムの場合、特に、エネルギー及び／又はデータは、一方の巻線が固定され、他方の巻線がドレッシング装置とともに回転する変圧器により誘導的に伝達することができる。データは光学的に伝達することができる。
【００４２】
また、本発明は、本発明にしたがった方法を実行するために具体的に設計された工作機械に関する。この種の工作機械は、
研削ウォームスピンドルの軸の周りで回転動作を生み出すための研削ウォームスピンドルドライブを有する研削ウォームスピンドル；
研削ウォームスピンドル上にクランプ固定される研削ウォーム；
ギア状ドレッシング工具；
ワーク又はドレッシングスピンドルの軸の周りでドレッシング工具の基本的な回転動作を生み出すための、ワーク又はドレッシングスピンドルドライブを有するワーク又はドレッシングスピンドル（ワーク又はドレッシングスピンドルの軸は、研削ウォームスピンドルの軸に対して交差方向に伸びる）；
研削ウォームスピンドルとワーク又はドレッシングスピンドルとを、研削ウォームの軸に沿って互いに動かす（シフトする）ためのシフトドライブ；
研削ウォームとドレッシング工具とを、互いに向かわせたり、互いに離したりして動かすための水平フィードデバイス；
ドレッシングプロセスの間に研削ウォームとドレッシング工具との間で基本的な回転動作を生み出すために、研削ウォームドライブ、ワーク又はドレッシングスピンドル、及びシフトドライブを電気的に連結する、ＮＣコントローラ
を含む。
【００４３】
本発明にしたがった方法を実行可能とするために、ＮＣコントローラは、研削ウォームフランクの追加の変形を生み出すために、追加の相対的動作が基本的な回転動作に重ねられるように、ワーク又はドレッシングスピンドルドライブ、研削ウォームスピンドルドライブ、シフトドライブ、及び／又は、水平フィードデバイスを付加的に制御するように構成されていることを前提条件とすることができる。別の態様では、工作機械は、上述のタイプの追加のドライブを有し、研削ウォームフランクの追加の変形を生み出すために、ワーク又はドレッシングスピンドルの軸の周りでの追加の回転動作がドレッシング工具の基本的な回転動作に重ねられるように、この追加のドライブがＮＣコントローラにより制御されることを前提条件にすることができる。両方の場合において、ＮＣコントローラは、プロセッサ及びメモリを有し、メモリを使用してソフトウェアプログラムを記憶し、プロセッサにおいてプログラムを実行すると、追加の相対的動作（微細動作）を示すＮＣコントローラの出力信号を生み出す。
【００４４】
そのうえ、本発明は、上述のタイプのドレッシング方法において使用するためのドレッシング工具を利用可能とする。ドレッシング工具は、硬質材料粒子で被覆され、かつ、歯の設計数ｚを有する（まっすぐ又はらせん状に歯形成された）ギアから派生し、歯の設計数ｚに対して減らされた数の歯がギア上に存在し、少なくとも一つの歯が、任意の二つの存在する歯の間で各々の場合において省略される。
【００４５】
研削ウォームの外径及び／又はスレッドルートをフランクと同時にドレッシングすることを可能とするために、ドレッシング工具は、研削ウォームの外径の方向を変えるため、及び／又は、研削ウォームスレッドルートをプランジ切断するため、硬質材料粒子で被覆された帯域を有することができる。これらの二つのドレッシング帯域について直径を適切に選択することを前提として、この方法の過小評価すべきでない利点は、一定の限界の範囲内で、研削ウォームの外径又はウォームスレッドのプロフィール高さをすべての他のプロフィール特徴と独立して自由に選択又は設定できることである。
【００４６】
同じ番号の歯は、各々の場合において、任意の二つの存在する歯の間で各々の場合に省略できる。多くの場合、二つ又は三つが省略された歯の数が適切であり得る。しかし、より大きい数の歯、例えば、四つ、五つ、又は六つの歯を省略することも考えられる。しかし、各々の場合において二つの歯が常に省略されるドレッシング工具は、簡単に認識できる理由のため、三つで割り切れるスレッド数をもつドレッシング研削ウォームについて有用性がごく限定される。このことは、ただ一つのウォームスレッドを各々の経路においてドレッシングできることを意味する。しかし、その代わりに、残りの歯について外周上での異なる配置を選択することができる。規則的なピッチはここでは前提条件ではなく、すなわち、例えば、各々の場合において、任意の二つの残りの歯の間で外周上で、二つ、それから三つ、それから再び二つの歯等を省略することができる。次いで、微細動作を制御するためのソフトウェアを、アクティブ歯の配置に適合させる。
【００４７】
存在する歯は、予め決められたタイプの歯の設計数ｚの歯形成について、変形されていない又は変形されたフランク形状に相当するフランク形状を有することができる。製造すべき歯形成が変形されたインボリュート歯形成の場合は、例えば、存在する歯は、好ましくはインボリュート形状を有する。ドレッシング工具上に存在する歯のフランク形状は、それ自体、変形されている場合、必要とされる追加の回転動作がはるかに小さいことから、ある環境下では、同様に変形されたフランクをもつギアを研削するための研削ウォームを有意に迅速にドレッシングすることができる。
【００４８】
本発明の好ましい態様を以下に図面を参照しながら説明する。図面は例示のためだけであり、限定するものとして解釈すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、インボリュート歯フランクと変形されたウォームフランクとの間のかみ合いを説明することを意図した図を示す。
【図２】図２は、研削ウォームフランクの接触跡の説明を示す。
【図３】図３は、微細動作の変位／時間の概略図を示す。
【図４】図４は、図３の微細動作の速度／時間の概略図を示す。
【図５】図５は、連続創成研削のための工作機械の構成を概略説明する図である。
【図６】図６は、回転微細動作を生み出すためのドレッシング装置概略断面図である。
【図７】図７は、ワークスピンドル上にクランプ固定するためのドレッシング装置の例を示す。
【図８】図８は、規則的に配置されたアクティブ歯をもつドレッシング工具の第一の例を示す。
【図９】図９は、不規則的に配置されたアクティブ歯をもつドレッシング工具の第二の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
図１は、ウォームによる軸方向の断面における創成（回転）の間の、ギア状ドレッシング工具の個々の変形されていない歯フランク８と変形された研削ウォームフランク６との間のかみ合いを説明する。図中、ウォームは、プロフィール（深さ）頂部をもつ歯形成を研削するためにドレッシングされる。プロフィール頂部の任意の形状は、例のために想定されている。しかし、この関係は、主として、任意の他の種類の変形について同じである。ドレッシング工具の歯フランク８を、変形されていないウォームフランク６とかみ合う種々の回転位置１、２、３、４及び５において示す。比較のため、破線で示された細い線は、変形されていないウォームフランク７を示す。ライン９は、同様に細い破線であるが、変形されていないウォームと一致する場合に歯フランク８がとるそれぞれの位置を示す。これゆえに、ライン９は、ギア形成の法則にしたがった、歯フランクのそれぞれの理論的に正確な位置を示す。このプロセスをよりはっきり明確なものとするため、ウォームフランクの変形を非常に強調した形態で示す。ウォームが回転するとき、ウォームフランク６は左から右へと動き、シングル歯をもつかみ合いドレッシング工具は、その結果として回転位置１から回転位置５へと時計回りに回転し、このプロセスの間、回転角φ１、φ２、φ３、φ４、及びφ５をとる。
【００５１】
この例では、歯フランク８の回転の角度は、回転角φ１でのかみ合いの初めに、理論的に正確な位置から回転角の偏差ε１だけ遅れる。このことは、“トレイリング”とも呼ばれる。回転が進むと、回転角φ２での第二の位置では、このトレイリングがε２まで減り、およそφ３でのピッチ位置Ｐ（正確な位置はウォームフランク上の変形に依存する）では、完全になくなる。続いて、φ４まで、回転角の偏差は、再びε３まで増加し、かみ合いのちょうど最後である回転角φ５で、ε４まで増加する。このトレイリング、又はより一般的には、回転角の偏差（ε値）の回転経路に沿った進展は、考慮しているシフト位置でのウォームフランク上の変形の再現である。一定の環境下においてすぐ後の又は先行するフランクはフランク接触がピッチ点Ｐの周りの領域において起こるのを妨げることから、これらが存在しない場合にこの種の回転が可能であることは容易に理解できる。
【００５２】
図１から分かるように、ドレッシング工具の歯形成と研削ウォームフランクとの間には一般的には点接触のみが存在する。回転動作により、ドレッシング工具の接触跡が、ウォームフランク６上につくり出される。図２は、かかる接触跡２１の一部を説明する。接触跡２１は、先端からルートまでおよそふたつのスレッドピッチにわたって、フランクを横断してらせん状に伸びる。図２では、第一のスレッドピッチだけを示す。この接触跡２１のらせん状の形状は、ドレッシング工具の歯形成の幾何学とはほぼ独立している。
【００５３】
図３は、ドレッシング工具の回転角の偏差εの、回転角φに対する進展をプロットしている。上述の回転角φ１〜φ５ を図に同様にプロットしている。基本速度ｎｇが一定であると仮定すると、時間軸ｔを横座標として使用することも可能である。この場合、値φ１〜φ５は、対応する回転角が採用される時間点を示す。単に幾何学的な考慮事項として、回転角φへの依存はより適切であるが、運動学的分析のためには、時間ｔがより有利である。これゆえ、図は、基本的な回転動作に重ねられる、ドレッシング工具の追加の回転動作（“微細動作”）の進展を説明する。
【００５４】
図中、ひとつの歯ピッチを完全に創成するために必要な時間をｔｚとしてプロットする。実線１０は、かみ合いの時間の間のウォームフランク変形の幾何学により与えられる微細動作機能の一部を示す。一つの歯ピッチを完全に創成するための時間ｔｚとかみ合いの時間との比較は、この例における重なり度合いがわずか２であることを示している。点Ｐのみにおいて、すなわち、ピッチ点の近くにおいて、回転角の偏差は０であり、すべての他の点において、ドレッシング工具の回転角は、変形されていないウォームにより創成する間にドレッシング工具がとる位置より遅れる。
【００５５】
考慮しているフランクのφ５での走行終了後、創成のために到着する次のフランクは、φ１で、もう一度、正確には偏差ε１で走行して入ってくるように確実に位置付けられる。この目的のために、図３において破線で説明する伝達関数が利用される。伝達関数１１は、各々の場合においてアクティブ歯の間で二つの歯が省略される場合に適する。対照的に、伝達関数１２は、三つの歯が省略される場合に適する。もちろん、歯フランクはかみ合いから外れるから、原則として、φ５とφ１との間の伝達関数の正確な進行は有意ではない。しかし、加速が最小限にとどまるように便宜的に規定される。すなわち、伝達関数の時間に関する二次導関数（数学的に表現される：ｄ２ε／ｄｔ２) は大きさに関して可能な限り小さくとどまるべきである。この目的のため、選択される伝達関数は、常に微分可能であるべきである。三つの歯が省略される場合に、伝達関数はおよそ二つの歯ピッチをカバーし、まさにその性質により、進行はいくぶんより穏やかであることができる。
【００５６】
図４は、図３の経路プロフィールを時間ｔに関して微分した場合に得られる“微細動作機能”の速度プロフィールを示す。実線１３は、創成帯域における速度のプロフィールを示し、破線１４及び１５は、再度それぞれ二つ又は三つの歯が省略された場合について、二つの伝達関数を示す。
【００５７】
回転動作の基本的な回転を考慮に入れると、この関数は、基本的回転の角速度ωｇで上方へ移動し、この角速度は、ウォームの角速度ωｓ、ウォームのスレッドの数ｇ、ドレッシングギアのための歯の設計数ｚ、及びシフト速度ｖｙから得られる。しかし、重ねられた微細動作だけを考慮する場合は、ｔ軸はω＝０にて縦座標と交差する。
【００５８】
これまでに既に説明したそれぞれの伝達関数は、φ１での次のフランクの創成帯域へのエントリーでの速度が、微細動作のための、そこで必要とされる幾何学製造の角速度と一致するように定義される。
【００５９】
図３及び図４から分かるように、微細動作の経路と速度についておよそ周期的なプロフィールが得られる。このプロフィールは、この例におけるサイン関数と同様である。一の周期について微細動作の速度の時間平均（及び全体のドレッシング操作についての時間平均）は、事実上ゼロである。もちろん、研削ウォームフランク上の異なるタイプの変形により、いくぶん異なるプロフィールがもたらされる。しかし、この関数の基本的な特徴は、常におよそ同じである。ここで、微細動作の基本的な周波数は、ドレッシング工具から省略されたそれぞれ歯の数に依存する。各々第三の歯が存在する場合、歯の周波数ｆｚ＝１／ｔｚの三分の一であり、四つごとに歯が存在する場合は、ｆｚの四分の一などである。ここで、歯の周波数Ｈｚに対して以下を数値的に適用する。ｆｚ［Ｈｚ］＝ｎｓ［ｒｐｍ］・ｇ／６０、式中、ｎｓは、１分当たりの回転数での研削ウォーム速度であり、ｇはウォームスレッドの数を示す。
【００６０】
基本的な回転動作と、重ねられた微細動作は、共通のドライブユニットにより、又は、それぞれ別のドライブユニットにより、生み出すことができる。これは、図５〜７を参照しながら、以下により詳細に説明する。
【００６１】
例として、図５は、これまでに説明した方法を実行するために具体的に設計された創成研削機械を示す。
【００６２】
この機械は、水平（Ｘ方向）に動かすことができる工具キャリア３２を備えたマシンベッド３１を有する。この工具キャリア３２には、さらに、垂直（Ｚ方向）に動かすことができるスライドが取り付けられ、このスライドには、Ｙ方向に動かすことができるシフトスライド３６を備えた研削ヘッド３３と、その上に回転可能に取り付けられた研削ウォーム３４とが取り付けられている。研削ウォーム３４は、電気駆動モータ３５により回転駆動される。シフトスライド３６により、研削ウォーム３４は、運転の間にその軸に沿ってシフトさせることができる。この目的のために、シフトスライドは、電気モータシフトドライブ３７を有する。研削ヘッド３３は、工具キャリア３２に対し、Ｘ方向に平行な軸に関して旋回させることができる。ここで、座標系Ｘ−Ｙ−Ｚは、Ｙ軸がＺ軸に対して垂直ではなく（個別に調節可能な）傾斜角で傾斜しているから、直交ではない。しかし、直交の座標系である創成研削機械も使用できる。
【００６３】
さらに、タレットの形態のワークキャリア３８が、マシンベッド３１上に取り付けられている。ワークキャリアには、電気モータ駆動される二つのワークスピンドル３９、４０が置かれ、これらの各々には、考慮される例において加工するために、平歯車シャフトの形態の一つのワークピース４１がクランプ固定される。考慮される例において、一方のワークスピンドル４０は加工位置にあり、関連したワークピースを研削ウォーム３４により加工することができる。他方のワークスピンドル３９は、搭載及び荷下ろし位置に置かれ、完全に加工されたワークピースが取り外され、加工すべき新しいワークピースをクランプ固定することができる。ドレッシングユニット４２は、ワークスピンドルに対してオフセット角度（ここでは９０°）にてワークキャリア３８上に配置される。研削ウォーム３４をドレッシングするため、ワークキャリア３８を回転させることにより、このドレッシングユニットを加工位置にする。
【００６４】
ドレッシングユニット４２は、二つのドライブ、すなわち基本ドライブ４３（図５では一部のみがみえる）と追加のドライブ４４を含み、追加のドライブ４４は、迅速な追加の回転動作（微細動作）を基本ドライブ４３により生み出される基本的な回転動作に対して重ねるために、基本ドライブ４３のスピンドル上に取り付けられている。ギア状ドレッシング工具９０は、追加のドライブ４４のスピンドルにクランプ固定されている。
【００６５】
創成研削機械の種々のドライブは、ＮＣ制御ユニット４５により制御される。ＣＮＣ操作ユニット４６を使用して、ＮＣ制御ユニットを操作する。考慮される例においては、ＮＣ制御ユニット４５のＮＣモジュールを４つだけ示している。最初の二つのモジュールは、ドレッシングユニット４２の基本ドライブ４３と追加のドライブ４４を制御する。他の二つのモジュールは、研削ウォーム３４のドライブモータ３５とシフトドライブ３７を制御して、シフトスライド３６を動かす。さらに、図示していないＮＣモジュールを使用して、さらなるドライブを制御する。フィードライン４７は、ＮＣモジュールを種々のドライブに接続する。ＮＣ制御ユニット４５は、ドライブを制御するためのソフトウェアを実行する。
【００６６】
ドレッシングの間、基本ドライブ４３は、研削ウォーム速度ｎｓ、ウォームスレッドの数ｇ、ドレッシング工具の歯の設計数ｚ、及びシフト速度ｖｙといったドレッシングプロセスを決定するパラメータにしたがって、ドレッシング工具９０について基本速度を生み出す。追加のドライブ４４は、ソフトウェアの制御下において、迅速な追加の回転動作をこの基本速度に重ねる。
【００６７】
基本ドライブ４３及び追加のドライブ４４の可能な態様を、図６に軸方向の断面で示す。基本ドライブ４３は、既知の様式で構成され、ハウジング５１、主スピンドル５２、スピンドルベアリング５３、及びドライブモータ５４を含む。上方スピンドル端部５５の近くには、測定ディスク５６と読みヘッド５７を有する回転角測定システムが配置される。追加のドライブ４４は、上方スピンドル端部５５に取り付けられる。このドライブは、高精度ＮＣ軸についてすべての必要な要素、すなわち、ハウジング６１、スピンドル６２（ここでは環状）、ドライブモータ６３（同様にここでは環状）、及び測定ディスク６４と読みヘッド６５を有する測定システムを含む。主スピンドルとともに回転するモータ６３と、測定システムの読みヘッド６５とに、電力を供給することを可能とするため、固定子７１及びロータ７２を有する回転式フィードスルー７０が提供され、主スピンドルの下端に置かれる。ＮＣ制御ユニットに出入りするフィードラインは、回転式フィードスルー７２のの固定子７１に接続される。エネルギーとデータは、固定子７１とロータ７２との間で、スリップリングを介して、又は（固定子７１とロータ７２において二つの同心コイルにより）誘導的に、また場合により光学的に転送される。電流は、動力ケーブル７３及び測定ライン７４を介して、主スピンドル５２を通ってロータ７２から追加のドライブ４４へと通過する。
【００６８】
図７は、特に本明細書中で説明した新規なドレッシング方法のために機械的に準備されたものではない、創成研削機械のワークスピンドル上にクランプ固定するのに適する、ドレッシング装置の例を示す。このドレッシング装置は、ワークスピンドルの基本的な回転動作に加えて、迅速な回転動作を生み出すたえに、ワークスピンドルのために追加のドライブを利用可能とする。ドレッシングのために、ドレッシング装置８０は、クランプ固定穴８１の助けにより、ワークスピンドルの中心に置かれクランプ固定される。ＮＣコントローラとの動力供給とデータ交換は、電流供給と測定データのための接続ケーブル８２（概略のみを図示する）を介して、かつ、回転式フィードスルー８３を介して行われる。この装置は、これまでに説明したタイプの追加のドライブと測定システムを含有する。ドレッシング工具９０は、ドレッシング装置にクランプ固定される。これは、例えば、一旦サービスラインの端部に到達した場合か、又は、ワークピースを異なる歯形成データにより転化させることを意図するときに、容易に交換することができる。
【００６９】
図６に示す態様とは対照的に、図７のドレッシング装置は、主として他のドレッシング方法のために機械的に構成された機械において、したがって、別のドレッシングスピンドルを有しないか、又は、ワークスピンドルの回転式フィードスルーがない機械においても使用することができる。
【００７０】
図８は、各々の場合において任意の二つの残りの歯９１の間で二つの歯が省略された、本発明にしたがったドレッシング工具９０の例を示す。残りの歯は、硬質材料粒子、例えばダイヤモンド粒子で被覆されており、さらに、その歯の厚みはいくぶん低減され、ドレッシングの間に研削ウォームフランクと二つのフランクが接触する可能性を排除している。歯フランクに加えて、研削ウォームを直径の外側に転回させるための歯ルートにおいて、また、ウォームスレッドのルートをプランジ切断するための歯の先端９３において、部分９２は硬質材料粒子で被覆されている。
【００７１】
この例は、まっすぐに歯形成されたドレッシング工具を示すが、二つのフランクが決して同時にウォームフランクと接触しないという条件が満たされる限りにおいて、これは、左側又は右側を傾斜させてらせん状に歯形成することもできる。
【００７２】
本方法の説明においては、ドレッシング工具について、変形されていないインボリュートギアが想定されている。しかし、これは前提条件ではない。何か他のやり方で頂部を形成したか又は変形させたドレッシング工具での歯形成も同様に機能する。
【００７３】
図８のドレッシング工具では、部分的な操作がなければ、そのスレッドの数を３で割ることができる研削ウォームをドレッシングすることはできない。これらの場合について、各々の場合に三つの歯が省略されているか、又は、アクティブ歯が外周にわたって不規則な分布を有しているかのいずれかについて、必要性が存在する。これゆえに、例えば、二つ、次いで三つ、次いで再び二つというように、歯を省略することができる。次いで、微細動作を制御するためのソフトウェアを不規則なピッチに適合させる。特に、異なる伝達関数は、ソフトウェアに関して、工具の回転位置と正確に関係づけるべきである。多数のそのような不規則なピッチが考えられ、各々の場合において、特定の分布パターンが、ドレッシングすべきスレッドの数に対してどの程度良好に適しているか確認すべきである。基本的には、以下が適用される。歯の設計数ｚのうちアクティブ歯の割合が高いほど、ドレッシングプロセスはより効率がよい。
【００７４】
図９は、アクティブ歯を不均一に配置したドレッシング工具９０’の例を示す。二つの歯が領域９４において省略され、三つの歯が領域９５において省略され、次いで再び二つの歯が省略されている。基本的なピッチは、したがって、７つの歯である。したがって、この変形例は、７−、１４−、２１−・・・のスレッド研削ウォームには適していない。この例において、アクティブ歯の位置についてのパターンを外周にわたって規則的に分布させるためには、歯の設計数ｚは、７で割り切れるものでなければならない。
【００７５】
これまでの方法及びドレッシング工具の説明において、ドレッシング工具の歯形成はインボリュートの歯形成を想定した。これは主として、このタイプの歯形成が、歯車関連産業において最も広く知られ、最も使用されているだけでなく、関係を特に十分に示すことができ、この場合に特に明確であるからである。しかし、原則として、本方法は、連続創成研削のため、すなわち、創成法により加工することができる任意の他の歯形成について、研削ウォームを研削すべきすべての場合において使用することができる。
【００７６】
既にこれまでに説明したように、インボリュートな歯形成を有するドレッシング工具の場合において、例えば、その歯フランクが純粋にインボリュートであること、すなわち、完全に変形されていないことは前提条件ではない。今日研削される歯の殆どのセットは一般的に非常に小さいプロフィール頂部を有するから、ドレッシング工具に対して同様にそのような変形を施すことは好都合である。実際に、このことは、研削する頂部のある歯形成が全体として小さい場合に、研削ウォームのドレッシングの間に、ドレッシング工具の微細動作をもたらす。ドレッシング装置におけるドライブに依存して、これにより、より速いドレッシング速度が可能となる。そのような変形されたドレッシング工具を使用する場合において、ドレッシング歯形成の実際の形状は、ソフトウェアにより適切な様式で考慮される。次いで、研削ウォームフランク上に必要とされる変形を生み出すために微細動作を計算する際に考慮すべきであるのは、理論的な歯フランク形状に関する違いではなく、変形された工具フランクに関する違いである。
【００７７】
これまでに説明した例においてドレッシング工具の追加の回転動作を各々の場合で生み出す一方、別の態様として、又はそれに加えて、研削ウォームの追加の回転動作を生み出すことも考えられる。これは、研削ウォームドライブの対応する制御により達成することができ、あるいは、ドレッシング工具について既に説明した追加のドライブと同様に、この目的のために追加のドライブを提供することができる。別の態様として、又は、これに加えて、線状の追加の動作をシフト動作及び／又はＸ動作に重ねることも可能である。これは、シフトスライド又はＸ軸のためのドライブの適切な制御により達成することができ、あるいは、研削ウォーム又はドレッシング工具の小さい迅速な軸方向の動作を高精度で生み出すことができる対応する追加のドライブをこの目的のために提供することができる。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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