(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピース（２０；２０’）を機械加工するための方法であって、
スカイビングプロセスにおいて、歯部（２；２Ａ；２Ｂ）は、第１の機械加工動作においてワークピース上に作成され、
前記第１の機械加工動作において、歯付き切削ホイール（１０）であって、前記歯付き切削ホイール（１０）の回転軸（Ｚ０）の周りを回転し、第１の端面において歯部（４）上に切れ刃（６）を備える、歯付き切削ホイール（１０）は、前記ワークピースと転動式に結合され、前記ワークピースは、前記ワークピースの回転軸（Ｚ２）の周りを回転し、
ワークピース軸と平行な方向成分を有する前記切れ刃の切削運動は、ワークピース歯部の側部（３；３Ａ、３Ｂ）で終了し、
前記切削ホイールの前記切れ刃は、移動軸を用いて前記ワークピースに対して位置決めされ得る第１の動作領域を形成し、
第２の動作領域（８；１８）を使用する第２の機械加工動作において、前記ワークピースは、前記運動が終了する前記ワークピース歯部の前記側部（３；３Ａ、３Ｂ）において機械加工される、方法であって、
前記第２の動作領域は、前記第１の動作領域と同じ移動軸を用いて前記ワークピースに対して位置決めされ得、前記第２の動作領域は、一緒に移動するように、前記第１の動作領域と結合され、
前記歯付き切削ホイール（１０）の第２の端面（８）上に形成される前記第２の動作領域は、前記切削ホイールの前記切れ刃に形成される前記第１の動作領域の軸方向に位置されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第２の動作領域は、回転軸（Ｚ０）の周りを回転され得、前記第２の機械加工動作において、前記回転軸（Ｚ０）は、前記第１の機械加工動作における前記切削ホイールの前記回転軸（Ｚ２）と同軸に延びる工具スピンドル軸と同軸に延び、前記第１の動作領域と前記第２の動作領域は、同じ回転軸を用いて回転可能なように結合される（Ｂ１）ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の動作領域は、歯部によって形成され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】
前記第２の動作領域は、前記ワークピース軸と平行な切削運動方向成分について前記第１の動作領域の背後に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の動作領域は、第２の切削ホイール（１１）上に形成され、前記第２の切削ホイール（１１）は、第１の機械動作の前記切削ホイールに堅固に連結され、切削ホイール軸の方向における前記第２の切削ホイール（１１）の寸法は、第１の切削ホイールのそれよりも小さく、少なくとも２０％小さく、少なくとも４０％小さいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の機械加工動作において、前記第２の動作領域の前記歯部の歯先円は、前記ワークピース歯部の歯元円と重なるようにされることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の機械加工動作において、前記ワークピース軸に直交する平面に投影して見て、前記ワークピース歯部の側面領域は、前記第２の動作領域の歯部側面領域と重なるようにされることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の機械加工動作において、前記運動が終了する前記ワークピース歯部の前記側部において前記ワークピース歯部の作成の結果として形成された任意のバリが、せん断分離されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記バリを前記せん断分離することは、前記ワークピース歯部の間隙（２２）から離れるように方向付けられたせん断運動によって、前記間隙を画定する歯側面（２２Ｒ、２２Ｌ）の一方において行われ、さらに他方において、隣接する歯元領域において行われることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の機械加工動作において、機械加工は、左歯部側面および右歯部側面の側部で交互に行われることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の機械加工動作において、前記左歯部側面と前記右歯部側面に対する機械加工間で、ワークピース回転の回転方向、さらに前記第２の動作領域の回転の回転方向が反転されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の動作領域は、初めに、前記ワークピース軸と平行な切削運動成分について、前記運動が終了する前記ワークピース歯部の前記側部の背後に位置決めされ、次いで、前記ワークピース軸からの前記第２の動作領域の距離が変更され、前記領域は、前記第２の機械加工動作のために、前記ワークピース軸と平行な前記切削運動成分と反対に移動されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の機械加工動作のために、ワークピース回転軸と前記第２の動作領域の回転の軸／前記軸とが、予め定められた速度比で、関連付けられた歯数の逆比で、駆動されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の機械加工動作のために、前記ワークピースおよび／または工具の追加の回転（ΔＢ１；ΔＣ１）が、重なりを作成するために行われることを特徴とする請求項７乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の機械加工動作において、前記ワークピース軸に対して半径方向（Ｘ１）に延びる方向成分を有する相対運動が行われることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の機械加工動作において、前記ワークピースと、前記第２の動作領域の歯（５）の転がり位置（５’、５”など）の包絡線（５５）／前記包絡線（５５）との間の位置の相互の変更が行われ、前記包絡線は、接線成分（Ｙ１）および半径方向成分（Ｘ１）を有する経路に沿って移動されることを特徴とする請求項３乃至１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記移動軸は、前記ワークピース軸と平行な方向成分を有する第１の線形移動軸（Ｚ１）、および前記第１の線形移動軸と直交する方向成分を有する第２の線形移動軸（Ｘ１）を備え、前記第１の線形移動軸および前記第２の線形移動軸で張られる平面と直交する方向成分を有する第３の線形移動軸（Ｙ１）を備えることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記移動軸は、前記ワークピース軸と切削ホイール軸との間の軸交差角度（ξ）を設定するための回転移動軸（Ａ１）を備えることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の機械加工動作において、前記運動が終了する前記側部における前記ワークピース歯部の前記端面（８、８’、８’’）に面する工具側端面の配向は、前記第２の機械加工動作における機械軸設定に適合された工具成形によって、および／または前記第２の機械加工動作における前記工具の形状に適合された前記機械軸の設定によって、前記ワークピース端面の配向に適合されることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の機械加工動作における接触は、センサを使用して検出されることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の方法の前記第２の機械加工動作を行うための工具装置であって、前記第２の動作領域（８）を備え、前記第２の動作領域（８）は、歯部によって形成され、前記工具装置は、前記第１の動作領域（６）を有する前記切削ホイール（１０）を備えることを特徴とする工具装置。
【請求項２２】
前記第２の動作領域は、第２の端面（８）上に切削ホイール歯部（４）によって形成されることを特徴とする請求項２１に記載の工具装置。
【請求項２３】
前記第２の動作領域は、第２の切削ホイール（１１）上に形成され、前記第２の切削ホイール（１１）は、前記第１の動作領域を備える前記切削ホイールから軸方向距離にあることを特徴とする請求項２２に記載の工具装置。
【請求項２４】
前記第２の動作領域は研磨および／または被覆され、前記第２の動作領域の歯縁部は丸みがあることを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれか一項に記載の工具装置。
【請求項２５】
ワークピースを受けるための少なくとも１つのワークピーススピンドルと、工具および制御ユニットを受けるための少なくとも１つの工具スピンドルとを備える、工作機械（１００）、スカイビング機械であって、前記制御ユニットは、制御プログラムを備え、前記制御プログラムは、前記工作機械を制御して、前記少なくとも１つの工具スピンドルのうちの少なくとも１つで受けられた少なくとも１つの工具（１０）、請求項２１乃至２３のいずれか一項に記載の工具装置の工具を使用して、前記少なくとも１つのワークピーススピンドルのうちの少なくとも１つで受けられたワークピース（２０）に対して、請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の方法を行うことを特徴とする工作機械（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークピースを機械加工するための方法であって、特にスカイビングプロセスにおいて、歯部は、第１の機械加工動作においてワークピース上に作成され、第１の機械加工動作において、歯付き切削ホイールであって、その回転軸の周りを回転し、第１の端面においてその歯部上に切れ刃を備える、歯付き切削ホイールは、ワークピースと転動式に結合され、ワークピースは、その回転軸の周りを回転し、ワークピース軸と平行な方向成分を有する切れ刃の切削運動は、ワークピース歯部の軸側部（axial side）で終了し、切削ホイールの切れ刃は、移動軸を用いてワークピースに対して位置決めされ得る第１の動作領域を形成し、第２の動作領域を使用する第２の機械加工動作において、ワークピースは、運動が終了するワークピース歯部の側部において機械加工される、方法に関し、ならびにこの目的に適切な工具装置および歯付け機械（toothing machine）に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような方法は、たとえば、第１の機械加工動作において歯部が作成されるスカイビングプロセス、および、端面上で行われる第２の機械加工動作において、ワークピース歯部の端面に作成されたバリが除去されるバリ取りによって知られている。スカイビングプロセスそれ自体は、切れ刃を片側形成したスカイビングホイールを設計すること、および工具の回転軸とワークピースの回転軸との間の軸交差角度に関連した運動学に関して、当業者に知られており、さらに、スカイビングプロセスのより詳細については、その方法のスカイビングホイールの設計および機械軸運動学に関して参照される特許文献１を参照されたい。
【０００３】
最初に述べられたタイプの方法は、歯部を作成するためのスカイビング（第１の機械加工動作）を説明する特許文献２に開示されており、それに従って、バリを備える作成された歯部の後面に作用するバリ取りブレードを使用して、作成された歯部のバリ取りが行われ、そのブレードは特許文献２の最初の２つの図に示されており、その中の参照番号２３を付している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２５３７６１５号明細書
【特許文献２】ＤＥ  １０  ２００７  ０１５  ３５７  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明によって解決される課題は、特に、より高い機械加工品質を第２機械加工動作において実現できることに関して、最初に述べられたタイプの方法を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、最初に述べられたタイプの方法の発展によって解決され、それは実質的に、第２の動作領域が、第１の動作領域と同じ移動軸を用いてワークピースに対して位置決めされ得、特に第１の動作領域と運動結合されることを特徴とする。
【０００７】
ワークピースに対する位置決めのために同じ移動軸を使用できることによって、第２の動作領域の位置関係の第１の動作領域のそれに対する同様の相対的位置決めが、したがって同じ移動軸を使用して実現され、それによって、特に、第２の機械加工動作における相互の相対的位置決めのより大きい変動のための基盤も形成され、第２の機械加工動作において妥当な機械加工結果が実現され得る。
【０００８】
この目的のために第２の動作領域が第１の動作領域と運動結合された場合、機械加工されるワークピースの位置および／またはクランプ留めを変更することなく、さらに工具を変更する必要なく、第２の機械動作が行われることがさらに実現される。この結果、２つの機械加工動作の間の有利な相互作用をもたらされる。この場合、第１の機械加工動作の機械加工は、第２の機械加工動作のそれの前に必ずしも終了される必要はなく、たとえば、いくつかのスカイビングパス（skiving pass）の後に「中間バリ取り」を行うことも考えられる。しかしながら、原理的には、切削ホイールの代わりに工具スピンドルに対して第２の動作領域を備える工具をクランプ留めすることによって、同じ移動軸を第２の動作領域に使用可能にすることも考えられる。本方法の好ましい変形形態では、場所および／またはクランプ留めを変更することが行われないが、これは、後述される他の視点から行われ得る。
【０００９】
第２の動作領域は第１の動作領域と一致しないが、第１の動作領域以外の領域は、以下で説明される好ましい実施形態を参照して説明されるのと同様に、当然ながら第１の動作領域を支持する構造であり得る。運動が終了する側部の機械加工動作において、歯部の作成によってこの軸側に形成された材料突起、すなわち（１次）バリが、切り離し（せん断分離）によって除去される。より好ましくは、ワークピース歯部の歯縁部の面取り部への塑性変形が、第２の機械加工動作の前または第２の機械加工動作中のいずれでも行われず、特に、縁部それ自体から材料が除去される、作成された歯部の歯縁部に対する効果がない。
【００１０】
加えて、運動が終了するワークピース歯部の側部を備える「ワークピース歯部」という用語は、前記側部が必ずしも「歯部全体」の軸端面である必要がないことを意味していると理解されるべきである。実際、このタイプの「歯部全体」、たとえば内部歯部は、より高い歯部から低い歯部への移行部を有し、移行部に同様に軸側部があってよく、その側部で運動が部分的に終了する。同じことが、歯部に割り込む溝の場合に当てはまる。この場合も、運動が終了する側部を備える歯部（歯部領域）があり、その側部に歯部の作成中にバリが形成される。
【００１１】
本方法は、内部に歯が付けられたワークピースのために使用されるのが好ましいが、外部に歯が付けられたワークピースも本方法により機械加工され得る。加えて、第１の機械加工動作はスカイビングプロセスにおいても実行され得る。
【００１２】
特に好ましい実施形態では、第２の動作領域は、回転軸の周りを回転され得、第２の機械加工動作において、回転軸は、第１の機械加工動作における切削ホイールの回転軸と同軸に延びる工具スピンドル軸と同軸に延びる。特に、第１の動作領域と第２の動作領域は、同じ回転軸を用いて回転結合され得る。このようにして、第２の動作領域は回転運動を行うこともでき、その結果として、第２の機械加工動作のより良い機械加工結果が実現され得る。したがって、バリが確実に除去され得る。既にバリ取りされているワークピースを出力するコンパクトな機械構成も可能である。
【００１３】
別の特に好ましい実施形態では、第２の動作領域が、歯部によって、特に歯部の端面によって形成される。これは、第２の機械加工動作において制御された様式で機械加工されるようにワークピース歯部の端面における個々の領域を機械加工することを可能にする。加えて、機械加工される歯部のクランプデバイスに関するより少ない衝突の問題を考慮に入れなければならない。好ましくは、運動結合されたとき、バリ取り工具上の第２の動作領域は、円板の形状であり得るが、バリ取りブレード、バリ取りピン、またはそのような要素を備えるバリ取り装置の形状であってもよい。特に、比較的小さい付着性を有するバリの場合、第１の動作領域に使用可能な位置決め軸を使用する非回転バリ取り工具の場合のバリ取りも可能である。
【００１４】
この場合、第２の動作領域が、第１の機械加工動作のワークピース軸に平行な切削運動方向成分について第１の動作領域の背後に配置されることが実現され得る。運動結合された動作領域の場合において、運動が終了するワークピース歯部の側部がワークピース歯部クランプ留めに面する側部である場合、第１の動作領域は対応してワークピースクランプ留めのより近くに位置決めされ、対応する空間が空くように維持される必要があるであろう。
【００１５】
１つのあり得る実施形態では、第２の動作領域は、切削ホイールの第２の端面の近くに、特に切削ホイール歯部を用いて前記第２の端面上に形成される。この場合、切削ホイールの形態での方法に適切な工具装置の特に簡単な実装が成功し、切れ刃が設けられたその前側部が、歯部を作成するために使用され（第１の動作領域および第１の機械加工動作）、その後部側（第２の動作領域）が、第２の機械加工動作において運動が終了するワークピース歯部の側部を機械加工する。
【００１６】
同様に、第２の動作領域が、第２の切削ホイール上に形成され、第２の切削ホイールは特に、第１の機械動作の切削ホイールに堅固に連結され、切削軸の方向における第２の切削ホイールの寸法は特に、第１の切削ホイールのそれよりも小さく、好ましくは少なくとも２０％小さく、特に少なくとも４０％小さいことが考えられる。この目的に適切な工具は、たとえば、タンデム工具、すなわち、２つの工具を支持し工具スピンドルにクランプ留めされ得る工具装置として設計されてよい。この変形形態は、歯部の作成のために（第１の）切削ホイールの歯部幾何形状に拘束されないという利点をもたらす。しかしながら、第２の切削ホイールは、第１の切削ホイールと同様に、好ましくは類似の係数で、特に同じ係数で歯付けされることが好ましい。用語「第２の切削ホイール」は、この場合、ホイール状の形態であり、前記形態はバリをせん断分離するために適切であり、第２の切削ホイールは歯部を作成するために切れ刃を必要としないことを意味していると理解されるべきである。
【００１７】
第２のホイールは、特に運動が終了する側部で機械加工が行われるべきときに、より小さい軸方向寸法を有することができ、その側部は、溝またはより高い歯部とより低い歯部との間の移行部によって作られ、特に、第２のホイールの軸方向寸法が溝に貫入するために十分に小さく設計されることが実現され得る。
【００１８】
実際、２つの上述された利点を組み合わせることも実現される。したがって、第１の切削ホイールの後側部は、第２の動作領域を設けられてよく、特に運動結合される別のホイール形状にされた工具が提供されてよく、その軸方向寸法は、第１の切削ホイールのそれよりも、少なくとも２０％、特に少なくとも４０％、または実際に５０％以上も小さくなり、その切削ホイールは、端面上に第３の（またはｎ個のさらなる第２の）動作領域を形成し、その領域によって、特に、ワークピース上の歯部高さの溝または移行部に形成されたバリが除去され得る。
【００１９】
本方法の１つの好都合な実施形態では、第２の動作領域の外径、特に第２の動作領域の歯部の歯先円が、第２の機械加工動作においてワークピース歯部の歯元円と重なるようにされることが実現される。このようにして、バリは、ワークピース歯部の元領域（root region）においても信頼できる様式で除去され得る。
【００２０】
さらに、特に好ましい実施形態では、第２の機械加工動作において、ワークピース軸に直交する平面に投影して見て、ワークピース歯部の側面（flank）領域は、第２の動作領域の歯部側面領域と重なるようにされることが実現される。特に、この点で、第２の動作領域の歯部が、ワークピース軸の回転に対して転動結合（rolling coupling）して回転し、ワークピース歯部の側面領域が、第２の動作領域の歯の転がり位置の包絡線と重なるようにされることが実現される。
【００２１】
既に上述されたように、運動が終了するワークピース歯部の側部においてワークピース歯部の作成の結果として第２の機械加工動作において形成されたバリが、せん断分離によって除去されることになる。この文脈では、特に好ましい実施形態において、バリがせん断運動によってせん断分離されることが実現される。せん断運動は、バリを除去する、工具とワークピースとの間の相対運動である。好ましくは、機械加工動作において機械加工される各ワークピース側面側部のワークピース領域のせん断分離点の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、特に少なくとも９０％に関して、せん断分離点におけるせん断運動の方向ベクトルであって、そのベクトルがワークピース軸に直角な平面に投影されそこで長さ１に正規化されるベクトルからと、ワークピース軸に直角な平面に投影されそこで長さ１に正規化され、ワークピース側面にせん断分離点および間隙への点で配置される法線ベクトルからとの内積が、０．５以下、好ましくは０．３以下、より好ましくは０．１以下、特に０以下であり、したがって、せん断運動が、好ましくは、間隙を画定しその歯元領域を含む歯側面の一方において、特にさらに他方において、ワークピース歯部の間隙から離れるように方向付けられる。それ以外に、バリが確実にせん断分離されないリスクがあるが、むしろ歯部における間隙内に折れてそこに残る可能性があり、歯部の継続的使用での問題をもたらし得る。たとえば、そのようなリスクは、少なくとも１つの側面側部の固定されたバリ取り工具を通過して移動されるワークピースの場合にある。本発明のこの好ましい実施形態によって、精巧な下流の補償対策が回避され得る。
【００２２】
別の実施形態では、第２の機械加工動作において、機械加工が左歯部側面および右歯部側面の側部で交互に行われることが実現され、ここで順序は問題でない。これは、各側面側部でのワークピース歯部のより低い面のより制御された機械加工を行い、したがって、せん断分離運動の方向成分の協調された調節を行うことを可能にする。
【００２３】
さらに、本方法の一実施形態では、第２の機械加工動作において、左歯部側面と右歯部側面に対する機械加工間で、ワークピース回転の回転方向、特にさらに第２の動作領域の回転の回転方向が反転される。これも、各側面のバリ取りプロセスで行われるせん断分離運動のせん断方向をカスタマイズすることを可能にする。
【００２４】
有利とみなされる本方法の変形形態において、第２の動作領域は、初めに、ワークピース軸と平行な切削運動成分について、運動が終了するワークピース歯部の側部の背後に位置決めされ、次いで、ワークピース軸からの第２の動作領域の距離が変更され、第２の動作領域は、第２の機械加工動作のために、ワークピース軸と平行な切削運動成分と反対に移動される。ワークピース軸に対する中心距離の変化は、作成される歯部が内部歯部であるときに増大であり、それが外部歯部であるときに減少である。例示の目的のため、縦ワークピース軸および下方に方向付けられた工具の運動が歯部の作成のために想定される場合、本方法のこの変形形態では、初めに、第２の動作領域が、好ましくは、第２の機械加工領域の歯先円が、半径方向成分を有する切込み（infeed）に対応する作成された歯部の歯元円に少なくとも到達し好ましくはそれを越えて行くまで、機械加工されるべき歯部下面の下に下げられ、バリと接触が確立されるまで、軸方向送り運動で第２の動作領域を上方に移動させ、バリが、歯部の下面からせん断分離される。この場合、（表面接触を有する）歯部の下面の位置に正確に達する必要はなく、バリのせん断分離のために十分な第２の機械加工動作において互いに面する面の間の最小距離を維持できる。
【００２５】
本方法の特に好ましい実施形態では、第２の機械加工動作のために、ワークピースの回転軸と第２の動作領域の回転軸とが、予め定められた速度比で、特に関連付けられた歯数の逆比（｜ｎ2／ｎ0｜＝｜ｚ0／ｚ2｜）で、すなわち転動結合条件下で駆動される。このようにして、ワークピース軸に直交する平面に投影して見て、作成された歯部の移動された間隙の視点から、歯部輪郭の領域が、第２の動作領域の歯の転がり位置の包絡線と重なるようにされ得ることが実現される。ワークピース回転において、バリ取りはこの重なり領域において行うことができ、この領域で改善されたバリ取り結果を実現するために複数の回転を行うことが考えられる。
【００２６】
そのような機械加工はまた、本発明によって、自己充足したものとして、すなわち、歯部の作成のタイプ、ならびにバリ取りおよび／または歯部を作成する工具に対する結合の間に同じ軸を使用できることから独立して、保護に値する自己充足した方法として開示される。
【００２７】
したがって、本発明は同様に、ワークピース歯部の端面を機械加工するための方法であって、ワークピース歯部がそのワークピースの軸の周りを回転し、工具側の歯部が、機械加工されるべき端面に面する端面に機械加工係合するようにされ、その歯部はその工具軸を中心としてワークピース軸の回転に転動結合して回転して、機械加工されるべき端面における材料突起がせん断分離されるようにする、方法に関する。
【００２８】
本方法のこの独立実施形態の機械加工動作は、先の説明に関連して、好ましくは歯縁部の形状に影響せずに、バリを除去するために使用される第２の機械加工動作に対応する。この点から、第２の機械加工動作に関連して上記および下記に示されている特徴、設定、および方法実施形態は、本方法のこの独立して開示される実施形態にも適用され、また、この独立して開示される実施形態に組み合わされまたは移転され得る。
【００２９】
この文脈において、たとえば、第２の機械加工動作のために、重なりを作るおよび／または重なり領域を変更をするために、ワークピースおよび／または工具の追加の回転が行われることが実現され得る。このタイプの追加の回転は、接線方向のワークピースおよび工具の相互シフトと同じ効果を最終的に有する。さらに、本方法の特に好ましい実施形態では、第２の機械加工動作において、相対運動がワークピース軸に対して半径方向に延びる方向成分で行われることが実現される。したがって、半径方向成分を有する送り運動が、好ましくは機械加工された歯部の歯元に向かって行われる。
【００３０】
本方法の別の好ましい実施形態では、第２の機械加工動作において、ワークピースと、第２の動作領域の歯の転がり位置の包絡線との間の位置の相互の変更が行われ、特に、包絡線は、接線成分および半径方向成分を有する経路に沿って移動されることが実現される。言い換えれば、ワークピース軸に対する法平面に投影して見て、運動が終了する歯部の側部で機械加工される歯部の間隙の観点から見られる第２の動作領域の歯の転がり位置の包絡線は、それが、たとえば歯間隙の輪郭を離れ、すなわち歯側面および間隙の元領域に成功裏に重なるようにシフトされ得る。図面の説明を参照して後で説明されるように、基本的運動の方向を反転してまたは反転しないで部分的に通過する調節可能な運動経路のタイプに関しても様々な変形形態がある。
【００３１】
特に、間隙から離れるバリ取り中の望ましいせん断分離運動の文脈において、現在バリ取りされていて半径方向切込みの場合に変化できる領域におけるワークピースの周辺速度が、工具側のバリ取り縁部の周辺速度におよそ等しいことが好ましい。この文脈において、この目的で、回転速度ｎ2およびｎ0が、特に半径方向送り運動中に適合され得る。作成された歯部の対称的間隙幾何形状の場合、工具の現在作用しているバリ取り縁部のおよそ半径方向の相対運動成分がそのように達成される。非対称的間隙幾何形状の場合、同じ目的を達成するために回転速度が対応する様式で適合され得る。
【００３２】
バリが歯部へ折れることの上述された回避はまた、本発明の教示のさらなる態様によって、独立して達成することが可能なものとして開示され、すなわち、歯部の作成のタイプ、ならびにバリ取りおよび／または歯部を作成する工具に対する結合の間に同じ軸を使用することから独立して、さらに特に第２の機械加工動作のための工具の形状から独立して達成することができる。
【００３３】
保護する価値がある自己充足した方法として、本発明は、そのように同様にワークピース歯部の端面を機械加工するための方法に関し、ワークピース歯部は、そのワークピースの軸の周りを回転し、バリ取り工具は、その工具軸の回りを回転し、機械加工されるべき端面に面する動作領域に機械加工係合するようにされて、せん断運動において、機械加工されるべき端面における材料突起がせん断分離されるようにし、そして、機械加工動作において機械加工される各ワークピース側面側部のワークピース領域のせん断分離点の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、特に少なくとも９０％に関して、せん断分離点におけるせん断運動の方向ベクトルであって、ワークピース軸に直角な平面に投影されそこで長さ１に正規化されるベクトルからと、ワークピース軸に直角な平面に投影されそこで長さ１に正規化され、ワークピース側面にせん断分離点および間隙への点で配置される法線ベクトルからとの内積が、０．５以下、好ましくは０．３以下、より好ましくは０．１以下、特に０以下である。本方法のこの独立実施形態の機械加工動作は、先の説明に関連して、好ましくは歯縁部の形状に影響せずに、バリを除去するために使用される第２の機械加工動作に対応する。特に本方法のこの実施形態に関して、この目的のために、現在バリ取りされている領域におけるワークピースおよび工具のそれぞれの周辺速度を、特に実質的に等しい周辺速度の形態で、互いに調節することが好ましい。この目的のために、バリ取り工具は、歯付き工具とすることができるが、たとえば、バリ取り円板または１もしくは複数の回転バリ取りブレードであってもよい。
【００３４】
本方法の特に好ましい実施形態では、（第１の動作領域を位置決めするための）移動軸は、ワークピース軸と平行な方向成分を有する第１の線形移動軸、および第１の線形移動軸と直交する方向成分を有する第２の線形移動軸を備え、特に、第１の線形移動軸および第２の線形移動軸で張られる平面と直交する方向成分を有する第３の線形移動軸を備える。
【００３５】
特に好都合な実施形態では、第１の線形移動軸はワークピース軸と平行に延びことができ、第２の線形移動軸はそれと直交して延びることができる。第１の線形移動軸および第２の線形移動軸は同じ移動軸に属することが好ましく、それによって、第２の動作領域がワークピースに対して位置決めされ得る。
【００３６】
本方法の好ましい実施形態では、移動軸（それによって第１の動作領域が位置決めされ得る）は、ワークピース軸と切削ホイール軸との間の軸交差角度を設定するための回転軸を有する。特にこの場合、軸交差角度は、第１の機械加工動作および第２の機械加工動作について同じままにすることができ、その結果として回転機械軸が軽減される。この回転軸は、スカイビングプロセスによってワークピースに対して歯部が作成されるときに必要とされる。しかしながら、ワークピースに対する歯部の作成はたとえば、歯車形削りによっても作成されてよく、この場合は回転軸が必要とされない。第２の動作領域に使用可能な同じ移動軸に関して、回転軸および第３の線形移動軸は、第１の動作領域の位置決めに使用可能な場合、第２の動作領域のための使用可能な同じ回転軸に属する必要がないことが実現されるが、それは、特に第１の動作領域と第２の動作領域が運動結合および／または回転結合される場合に好ましいことがある。
【００３７】
さらに、本方法の特に好ましい実施形態では、第２の機械加工動作において、運動が終了する側部におけるワークピース歯部の端面に面する工具側端面の配向は、特に、第２の機械加工動作における機械軸設定に適合された工具成形（tool shaping）によって、および／または第２の機械加工動作における工具の形状に適合された機械軸の設定によって、ワークピース端面の配向に適合されることが実現される。この「および／または」の組み合わせでの「および」の変形形態は、この場合、第２の機械加工動作において、互いに面する面の配向が対応する様式で適合されるように、すなわち、前記面が特に互いに平行に配向されるように、工具成形および機械軸設定が互いに調整され、それにより、工具とワークピースとの間の望ましくない衝突を回避する、特に工具側面への機械加工を回避することを意味していると理解されるべきである。
【００３８】
好都合な実施形態では、第２の機械加工動作における接触は、センサを使用して検出されることも実現され得る。これは、たとえば、騒音放射を検出する音響センサによって、または切込み軸もしくは回転軸で発生する電力消費を検出することによって、または機械の振動挙動を分析することによって行うことができる。たとえば、第２の動作領域が、機械加工される歯部端面により近く軸方向に移動されると、追加の軸方向送り運動が適時に停止され得る。
【００３９】
上述された態様の１または複数による方法を行うための適切な工具に関して、本発明はまた、先に述べられた態様のいずれかによる方法の第２の機械加工動作を行うための工具装置であって、好ましくは歯部によって形成された第２の動作領域を使用し、工具装置は、特に第１の動作領域を有する切削ホイールを備える、工具装置に関する。
【００４０】
本発明による工具装置の利点は、方法の上述された実施形態の利点から生じる。この文脈において、第２の動作領域は、その第２の端面上に切削ホイール歯部によって形成されることが実現され得る。この場合、工具装置は、（２つの異なる動作領域を備える）個別工具として形成され得る。
【００４１】
あるいは（または加えて）、第２（または第３）の動作領域は、第２の工具、特に歯付き切削ホイール上に形成され、第２の切削ホイールは、第１の機械動作領域を備える切削ホイールから軸方向距離にあることが実現され得る。
【００４２】
機械技術を用いるとき、たとえば、保持要素、工具、ワークピース、クランプ手段、および機械要素からなる、装置全体の幾何学的構成は、ワークピースと工具または機械の他の要素との間の望ましくない衝突が第１の機械加工動作または第２の機械加工動作において発生しないことを保証するように確認されるべきであることを理解されたい。しかしながら、これは、保持要素に対する工具の位置決め、前記工具の直径、および第１の動作領域および第２の動作領域の維持されるべき距離を適切に選択することによって、単純な手段で行われるべきである。
【００４３】
歯部に割り込む溝におけるバリ取りの上述された適合性に関して、本発明は同様に、特に独立して保護に値するものとして、工具装置を開示しており、工具装置は、第１の端面においてその歯部上に切れ刃を有する切削ホイールを備え、それによって、特にスカイビングプロセスにおいて、歯部がワークピース上に作成され得、切削ホイールに堅固な様式で結合され同じ回転軸の周りを回転できるようにされたバリ取り工具を備え、前記工具は、特に歯部の形態であり、その軸方向寸法は、ワークピース歯部の軸側部領域で材料突起を除去するために（簡単にはバリ取りするために）、切削ホイールのそれよりも少なくとも２０％、好ましくは少なくとも４０％、特に少なくとも６０％小さい。
【００４４】
好ましい実施形態では、第２の動作領域が研磨されることが実現され得る。さらに、第２の動作領域は被覆されてよく、特に、被覆される前に研磨され得る。これらの処置は、バリ取り工具の磨耗の軽減に関して良い効果を有することができる。
【００４５】
最後に、機械技術に関して、本発明はまた、工作機械、特にスカイビング機械を保護し、この機械は、ワークピースを受けるための少なくとも１つのワークピーススピンドルと、工具および制御ユニットを受けるための少なくとも１つの工具スピンドルとを備え、制御ユニットは、制御プログラムを備え、制御プログラムは、工作機械を制御して、少なくとも１つの工具スピンドルのうちの少なくとも１つで受けられた少なくとも１つの工具を使用して、少なくとも１つのワークピーススピンドルのうちの少なくとも１つで受けられたワークピースに対して、上述された方法の態様のいずれかによる方法を行うことを実質的に特徴とする。この機械は、歯車形削り機械の形態とすることもできる。
【００４６】
好ましい実施形態では、工作機械は、上記方法が、任意に、単純な構成を有する機械を使用して工具交換をして行われ得るように、正確に１つの工具スピンドルと正確に１つのワークピーススピンドルとを備えることができる。工作機械において、ワークピーススピンドルにクランプ留めされたワークピースに対する機械加工動作のために、第１の動作領域を備える工具のために工具スピンドルが提供され得、第２の動作領域を備える（バリ取り）工具のために第２の工具スピンドルが提供され得る。加えて、工作機械変形形態も考えることができ、この形態において、第１の機械加工動作の場所と第２の機械加工動作の場所が、ワークピースを再配置することが必要なほどに互いに異なり、再配置は、クランプ留めされたワークピースを、特にそのクランプ留めを変更することなく、第１の機械加工動作の場所から第２の機械加工動作の場所へ移動する配置手段を使用し、たとえば、回転運動によって、または線形運動によっても行われ、線形運動は、たとえば、懸架されたワークピーススピンドルが台上で線形に移動し、工具スピンドルが底部に配設された、ピックアップ機械に実装することができる。したがって、このタイプの工作機械は、第１の機械加工動作における１つの場所のワークピースと、第２の機械加工動作における別の場所のワークピースとを並行して機械加工するように構成される。特に好ましい実施形態では、特に正反対に対向した第２のクランプ留めが、第１の機械加工動作のための場所で達成される。そのような機械は、少なくとも２つのワークピーススピンドルを備え、それらは、たとえばクランプ留めの位置決め運動に沿って移動され、または位置決め運動の前に分離され、その後に結合される。しかしながら、位置の変更は、静止スピンドルおよびクランプ留めの場合に、ローディング／アンローディングシステムによって行われてもよい。
【００４７】
特に第１／第２の機械加工動作の（１または複数の）位置の工具の、機械軸として、上述された第１、第２、および第３の線形移動軸および回転軸が、各スピンドル自体の回転軸に加えて使用され得る。従来のように、たとえばサーボ駆動、特に直接駆動の形態で、それぞれの駆動を有する前記移動軸は、制御ユニットを使用してＣＮＣ制御された様式で作動され得る。
【００４８】
本発明のさらなる特徴、詳細、および利点は、添付図面を参照して以下の説明で見出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１ａ】第２の機械加工動作のための位置決め特性の軸方向断面図である。
【図１ｂ】第２の機械加工動作のための位置決め特性の軸方向断面図である。
【図２ａ】第２の機械加工動作のための位置決め特性の軸方向断面図である。
【図２ｂ】第２の機械加工動作のための位置決め特性の軸方向断面図である。
【図３ａ】第２の動作領域に関する工具外形の軸方向断面図である。
【図３ｂ】第２の動作領域に関する工具外形の軸方向断面図である。
【図３ｃ】第２の動作領域に関する工具外形の軸方向断面図である。
【図４】図３ｂによる工具の第２の機械加工動作の軸方向断面図である。
【図５】図４のそれと異なるワークピース幾何形状に関してこのタイプの機械加工動作を示す図である。
【図６】図３ｃの工具のための第２の機械加工動作を示す図である。
【図７ａ】バリ取り機械加工動作におけるタンデム工具と比較的複雑な歯部外形を有するワークピースとの種々の相対位置を示す図である。
【図７ｂ】バリ取り機械加工動作におけるタンデム工具と比較的複雑な歯部外形を有するワークピースとの種々の相対位置を示す図である。
【図７ｃ】バリ取り機械加工動作におけるタンデム工具と比較的複雑な歯部外形を有するワークピースとの種々の相対位置を示す図である。
【図８ａ】歯の転がり位置およびその発生の包絡線を示すための例示的投影図である。
【図８ｂ】歯の転がり位置およびその発生の包絡線を示すための例示的投影図である。
【図８ｃ】歯の転がり位置およびその発生の包絡線を示すための例示的投影図である。
【図９ａ】包絡線を使用して工具およびワークピースを相互に位置決めする可能性を図８と同じタイプの図で示す図である。
【図９ｂ】包絡線を使用して工具およびワークピースを相互に位置決めする可能性を図８と同じタイプの図で示す図である。
【図９ｃ】包絡線を使用して工具およびワークピースを相互に位置決めする可能性を図８と同じタイプの図で示す図である。
【図１０ａ】ワークピース歯部に関する軌道に沿った包絡線のシフトを示す図である。
【図１０ｂ】ワークピース歯部に関する軌道に沿った包絡線のシフトを示す図である。
【図１０ｃ】ワークピース歯部に関する軌道に沿った包絡線のシフトを示す図である。
【図１１】移動軸がマーク付けされたスカイビング機械を示す図である。
【図１２】図１１の機械構成に対する代替機械構成の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
図１および図２は、本発明による方法の一実施形態を示す。図１ａによれば、内部歯部２を備える内部に歯が付けられたギヤホイールの形態のワークピース２０が提供されている。歯部２の作成中に、ワークピース２０は、回転軸Ｃ１を有するワークピーススピンドルに従来の様式でクランプ留めされ、ワークピースは、この実施形態において垂直に延びるワークピース軸Ｚ２を有する。明瞭にするためにクランプ留めの詳細は示されておらず、ワークピース２０は、単にワークピースクランプ留めの支持体３０上に見られる。
【００５１】
内部歯部２は、スカイビングホイール１０を使用して作成され、スカイビングホイール１０は、そのホイール軸Ｚ０に関連して、クランプ留めから離れているその周囲面に歯部４を備える。ワークピース２０を使用して歯部２を作成する（第１の）機械加工動作において、スカイビングホイール１０は、ホイール軸Ｚ０の周りを回転しホイール軸Ｚ０は、工具スピンドル（図示せず）の回転の回転軸Ｂ１と一致し、ワークピース軸Ｚ２を中心とするワークピース２０の回転と転動結合している。
【００５２】
図１ａの図の視方向は、半径方向軸Ｘ１のそれであり、その軸に対して、工具１０およびワークピース２０が互いに対して移動されて、互いから望ましい中心距離を設定することができる。図１は、スカイビングで一般的な軸交差角度ξを示している。軸交差角度ξは、回転軸Ａ１によって設定され得、それは、半径方向軸Ｘ１と平行または同軸である軸を中心とする回転の形態で実装され得る。これは、例として示されている。スカイビング（パワースカイビング）は、横方向オフセットを用いておよび／または円筒形工具を使用して行うことも可能である。
【００５３】
クランプ留めから離れたスカイビングホイール歯部４の端面上に、その歯縁部６が、歯部２のスカイビング中に切削効果を有する動作領域を形成する。歯部２の作成中、スカイビングホイール１０は、図１に示される場合、ワークピース軸Ｚ２に沿って上部から下部へ、運動が終了する歯部２の側部に向かって、対応する半径方向切込みに従って、ワークピース軸Ｚ２に沿って１または複数のパスでシフトされる。運動が終了する歯部２の軸端面が、参照番号３によって図１ｂに示される。
【００５４】
スカイビングホイール１０は、第２の機械加工動作において、運動が終了する歯部２の側部３でそのように機械加工が行われて、この歯部側部３から突出するバリをせん断分離するように設計される。この目的のために、説明されているこの実施形態で示されるように、回転移動軸Ａ１を調節することによって、スカイビングホイール１０は、歯部２の作成中のより低いパス位置に対応する図１ａに示される位置から、軸交差角度ξ＝０°を有する図１ｂに示される位置へ移動され得る。結果として、スカイビングホイールクランプ留めの側部における他方の端面８上の歯部４の形態のスカイビングホイール１０の第２の動作領域は、ワークピース軸Ｚ２に直交して、すなわち、平面状に形成され運動が終了する歯部２の側部３と平行に方向付けられる。このようにして、歯部２の歯縁部とのさらなる衝突無しに、バリのみがせん断分離されることが保証される。
【００５５】
図１に示されるワークピース２０に対するスカイビングホイール１０の位置は、断面図で図２ａに再現されるが、ここでは、紙面上の平面は、軸Ｚ２および半径方向切込み軸Ｘ１によって与えられる。図２ａの図では、スカイビングホイール１０は、半径方向（Ｘ１）送り運動によってワークピース２０に対して既に位置決めされていて、スカイビングホイール歯部４の歯部２および８の、図２ａの左側にある領域における互いに反対側の端部面３の間の距離が依然としてあるとき、端部面８の歯部４の歯先円が、作成された歯部２の歯元円を重なるように越えて行くようにされている。ここで、スカイビングホイール１０が、図２ａに示される相対位置からワークピース２０に向けてワークピース軸Ｚ２と平行に移動された場合、図２ｂに示される相対位置に到達し、そこで、スカイビングホイール歯部４の後端面８（第２の動作領域）および歯部２の端面３が、機械加工係合（第２の機械加工動作）状態になり、バリが歯部２の下方端面３からせん断分離される。結果として、この実施形態の方法変形形態では、スカイビングホイール歯部４の前端面（第１の動作領域）の切削歯縁部６を使用して歯部２も作成する（第１の機械加工動作）同じ工具を使用して、下方端面３のバリ取りが行われる。
【００５６】
バリ取り機械加工のための図２ｂに示されている位置へのスカイビングホイール１０を位置決めは、Ｚ２軸平行運動に関する既に使用可能な制御情報によって可能である。あるいは、バリ取り動作は、センサを使用して検出されてもよく、たとえば、音響センサによって、またはスピンドル軸Ｂ１もしくはＣ１または推力軸によって検出され得るバリ取りの除去レートによって、または機械の振動挙動の分析によっても検出され得る。
【００５７】
バリ取りプロセスの追加の視点がより詳細に説明される前に、追加のスカイビングホイール設計が図３ａから図３ｃを参照して説明される。
【００５８】
図３ａは、図１および図２に既に示されたスカイビングホイール１０の軸方向断面図であり、歯部４の後端面８が、平面状に、すなわちスカイビングホイール軸Ｚ０と直交して形成されている。この設計は、たとえば、工作機械の軸を基準に発生する図２ｂに示された機械加工動作における軸交差角度ξ＝０°の場合のバリ取りプロセスに特に適切であり、その方法は、使用可能な半径方向移動軸Ｘ１に対するスカイビングホイール軸Ｚ０がワークピース軸Ｚ２と揃うとき（λ＝０°位置）、また、半径方向移動軸Ｘ１への回転の２つの軸の連結方向に関する別の角度位置（λ）においても行われる。そのような位置は、接線移動軸Ｙ１を通して生成されてもよく、その軸は、半径方向移動軸Ｘ１と直交して延びることができ、また、ξ＝０に設定された軸交差角度の場合に好ましくは線形移動軸Ｚ１に直交して延びることもでき、それによって、スカイビングホイール１０は、ワークピース軸に平行して移動され得、その軸は、特にワークピース軸Ｚ０に平行に延びる（図１１も参照）。
【００５９】
図３ｂは、別のスカイビングホイール１０’の軸方向断面図であり、その後端面８は、９０°とは異なるスカイビングホイール軸Ｚ０に対する角度で形成され、たとえば研磨される。このようにして設計されたスカイビングホイールは、有利なことに、作成される歯部の運動が終了する端部面３’が、ワークピース軸Ｚ２に直角な平面に対して同様に傾斜されるときに使用され得、スカイビングホイール側部の端面８’の傾斜は、図４に示されるように、バリ取りがξ＝０°位置で行われるべき場合に、ワークピース側部における端部面３’のそれに適合されることが好ましい。
【００６０】
第２に、図３ｂに示されるスカイビングホイール１０’を使用して、バリ取り中の軸交差角度ξの適切な設定によって衝突を回避するように、係合された表面８’および３の配向を行うことによって、平面状ワークピース歯部側部３をバリ取りすることも実際に可能である。これは、視方向について図１ａに対応する図５に示され、したがって角度位置λ＝９０°でスカイビングホイール１０’を示す。この方法変形形態では、ワークピース２０の下でより大きい空間要件が考慮に入れられるべきであり、それは、対応して下方に配置される支持体３０’の基部によって生成され得る。この場合、スカイビングとバリ取りとの間で軸交差角度ξを変更する必要がないことが有利である。
【００６１】
第２の動作領域の設計、この場合はスカイビングホイールの後端面８が、第２の機械加工動作（この場合はバリ取り）中の互いに面するワークピースの面３、８と工具との間の適切な無衝突位置関係を作るために使用され得ることが分かる。さらに、図４および図５の比較から、さらに軸設定が面３、８の無衝突相互位置決めを達成するために使用され得ることが分かる。図示されていないが、これらの変形形態を組み合わせることも可能であり、たとえば、部分的にはスカイビングホイール歯部４の後端面８の傾斜を通して、部分的には軸交差角度を設定することによって、傾斜されたまたは平面状の面３が達成され得る。歯車形削りに関しては、図４に示される変形形態が好ましい。
【００６２】
図３ｃは、さらに別の変形形態を示し、ワークピース歯部２の運動が終了する端部面３’’の図６に示される係合状態について、後端面８’’が部分的に適合され、図示されているこの実施形態では、外側部分８’’ｐが平面状に形成され、それに隣接する部分８’’ｋが円錐状に形成されて、第２の部分８’’ｋの傾斜を下方端面３’’の内側部分のそれに適合させることによって無衝突様式で図６に示されている第２の機械加工動作を行う。
【００６３】
さらに図４、図５、および図６から分かるように、バリ取り機械加工動作中のワークピース歯部２との衝突を回避するために、スカイビングホイール１０の装着突出部と後端面８上の歯部４の歯元円との間で十分な距離が作られることになる。
【００６４】
図３ａから図３ｃに示されているスカイビングホイール１０、１０’および１０’’は、円錐状に形成されるが、円筒状スカイビングホイールが使用されてもよい。スカイビングホイール歯部４の側部上の歯部は、歯部２の作成のための動作領域を形成し、その歯部が切削歯縁部６を備え、従来のように、スカイビングホイールのらせん状歯部の場合の研磨するステップで形成されてもよいが、本発明はこれに関してさらに限定されない。
【００６５】
第２の動作領域、図３の例ではスカイビングホイール歯部４の後端面８、８’、８’’は、有利なバリ取り結果のために研磨されてよく、さらに、第２の動作領域の耐久性を増大するために保護層が設けられてよい。また、後端面８に形成された歯縁部は、その磨耗を軽減するために丸められてよい。
【００６６】
使用されるスカイビングホイールが円錐状または円筒状であるか、直線状の歯またはらせん状の歯が付けられたものであるかに関わらず、従来のスカイビングホイールの場合にスカイビングホイールの後部に向かって外径に形成される面取りが存在せず、代わりにスカイビングホイール軸に沿って延長部で見たときに外径が直線に沿って延びることが好ましく、なぜならば、そのような面取りが意図されるバリ取り経路を難しくするからである。
【００６７】
図７ａ、図７ｂ、および図７ｃの軸方向断面図で示される別の実施形態では、工具は、タンデム工具の形態であり、第１に、たとえば図７ａから図７ｃに示される実施形態では図３ａから図３ｃで示されるスカイビングホイールの形態を取ることができ、たとえば図３ａでの変形形態が使用される、スカイビングホイール１０を備え、第２に、スカイビングホイール１０から距離がある別のバリ取り工具１１を備え、タンデム工具１０、１１は、結合回転に関して堅固に結合された工具装置を表す。したがって、たとえば、第２の歯部は、バリ取り工具１１上に提供されてよく、その歯部は、スカイビングホイール自体（図示せず）よりも工具クランプ留めに近く配置され、すなわち、歯部は、第１の動作領域を支持するスカイビングホイール歯部４から独立している。そして、独立した歯部設計が可能であり、したがって、２つの動作領域が、機械加工動作ごとに互いから独立して最適化され得る。たとえば、後部バリ取り領域が、適切なバリ取り幾何形状を作るために、周囲が円錐状に研磨されてよく、および／または端面上に凹状に堆積されてよい。また、工具クランプ留めにより近いこのタイプの第２の動作領域は、歯付けされずに、たとえば、歯無しに代わりにバリ取り円板を形成することも考えられる。
【００６８】
第２に、図７ａから図７ｃに示される状況も考えられ、その場合、第２の動作領域が、前側部の第１の動作領域を支持するスカイビングホイール歯部４の後側部８に配置されてよく、タンデム工具（工具装置）の第２の工具１１が、第１の動作領域から軸方向距離にあるが、クランプ留めから離れた側部にあるように提供される。第２の工具は、たとえば、円板の形状であってよく、特にやはり歯部を有してよい。したがって、たとえば、図７ａに示されるバリ取り工具１１は、工具軸Ｚ０についてスカイビングホイール歯部４よりもかなり小さい寸法を有する歯部１４を備えられる。これはまた、ワークピース２０’の歯部２が溝２２によって割り込まれて作成される歯部分２Ｂの外向き側部３Ｂにおけるバリ取りを可能にする（図７ｂ参照）。また、外向き軸端面３Ａは機械加工され得、それにより、ワークピース２０’の歯部２が、より高い歯部の部分２Ａからより低い歯部の部分２Ｂに移行する。これらの（追加の）バリに対する第２の動作領域は、図７ａの上部にある歯部１４の端面１８である。これは図７ｃに示される。
【００６９】
図８ａから図８ｃは、バリ取りを可能にする第２の機械加工動作のための重なり領域の形成の概略図である。したがって、図８ａは、この場合に内側歯部であるワークピース歯部２における間隙２２の観点から見られたバリ取り歯部の歯５の転がり運動を示す。バリ取り工具およびワークピースの回転方向は、反時計周り方向である。ワークピース軸に対する法平面に投影したこの図（図８ｂ）は、転がり運動中の歯５のスナップショット５’、５’’などが、間隙２２に関してすべての転がり位置５、５’’などの外形によって開示される包絡曲線５５を形成することを示している。包絡曲線５５は、図８ｃにそれだけで、すなわち歯５の個々の転がり位置５’、５’’などの例示無しに示される。
【００７０】
歯部２の間隙２２に対する包絡曲線５５の相対的位置決めによって、包絡線５５および歯輪郭の重なり領域が変化することが可能であり、それにより、歯部の端面における歯部の各領域内のバリ取りが可能になることが分かる。相対的位置決めを変更することによって、重なり領域がたとえば連続的にシフトされ、それによって端面および歯間隙２２が完全にバリ取りされ得る。
【００７１】
以下では、いくつかの変形形態が論じられ、それによって、第２の機械加工動作および包絡曲線５５の各重なり領域の形成がもたらされ得る。図を簡単にするために、バリ取り歯５の個々の転がり位置５’、５’’などをもはや用いずに、歯５の転がり運動によって形成される包絡曲線５５を用いる。
【００７２】
したがって、たとえば、図９ａは、図８ａから図８ｃと同じ図における歯部２の間隙２２に対するバリ取り工具の半径方向切込みによって包絡曲線５５の位置決めを示し、ここで、バリ取り工具端面は、それから距離を置いて、バリ取りされる歯部端面３と反対側にある。図８ｃに対応する位置（工具の歯先円がワークピースの歯元円と重なり、工具の歯元円がワークピースの歯先円と重ならない）から、包絡曲線５５は、歯間隙２２に対して続いてシフトされ、図９ｂに示される位置関係がもたらされるようにされ、ここで、重なり領域は、歯間隙２２の右側面２２Ｒおよびその元領域の一部を備える。この目的に必要とされる位置決め運動は、線形移動軸、たとえば接線方向線形移動軸Ｙによって、または互いに対する工具およびワークピースの回転、たとえば追加の回転ΔＢ１もしくはΔＣ１を適用することによって、またはこれらのタイプの運動の組み合わせによって達成され得る。
【００７３】
工具とワークピースの転がり運動の維持される回転運動結合の結果として、図９ｂに示される相対位置において、バリ取り工具端面８が、バリ取りされるべきワークピース端面３に係合するとすぐに、バリ取りされるべき歯部２の端面３は、右側面のすべての歯縁部においてバリ取りされ、なぜならば、それらは軸方向により近く一緒に移動され、その係合でバリがせん断分離されるからである。これらの図は、説明の目的でいくらか単純化されている。したがって、ピッチ円直径の変化による中心距離が変化するときの当業者に開示される包絡線の変化は、より詳細に説明されない。
【００７４】
続いて、同じように、歯部端面３のバリ取りは、図９ｃに示されるように、左側面２２Ｌ（および左側側面元領域）で行ってよく、なぜならば、重なり領域が、図９ｂの説明に関連して説明される移動軸によって右ではなく図８ｃに関連して左にシフトされるからである。このようにして、バリ取りされるべき歯部２の端面３の各側面２２Ｒ、２２Ｌおよび底部を伴う工具歯５の転がり運動位置５’、５’’などの包絡線５５の各場合における十分な重なりが達成され、したがって、材料突起の形態でそこに存在するバリが完全にせん断分離されることが分かる。必要な場合、工具は、一定の時間量にわたって各バリ取り位置に滞在する。経路の右側面から左側面への順序は反転されてよく、正確なシフトの様式は修正され得る。歯部２および工具の回転方向もそれぞれ反転され得る。
【００７５】
この場合のバリ取りのためのせん断分離運動は、好ましくは、図８および図９の紙面上の平面に配置されワークピース歯部の歯部側面に直行するせん断分離運動の運動成分が、歯部２の間隙から離れるよう方向付けられるように設定され、すなわち、せん断分離が歯部材料に向けて間隙から行われる。この目的のため、図９ｃに示される相対位置が占有される前に、各場合に工具およびワークピースの回転方向を反転することが実現され得る。
【００７６】
その他の側面側部の別の半径方向切込みの代わりに、左および右歯部側面２２Ｌ、２２Ｒの側部のバリ取りの間で、移行が、図９ｂおよび図９ｃに示される２つの相対位置の間で直接行われてもよく、バリ取り位置のこの変化中に、係合された端面３、８が好ましくは軸方向に互いに離される。図９ａから図９ｃを参照して示される変形形態に関係する既述の場合と同様に、運動「半径方向切込み」または「軸方向により近く移動する」は、必ずしも軸に平行な様式で行われる必要がなく、これらの方向の運動方向成分が必要とされるだけであることは理解されよう。特に機械加工される傾斜された端面３の場合、垂直軸Ｚ１が組み込まれ得る。ワークピースおよび工具の回転方向が変化しないとすると、バリ取りする歯部４およびバリ取りされる歯部２は、（内部歯部がバリ取りされる場合）反時計回り方向および時計周り方向に一緒に回転することができ、外部歯部がバリ取りされる場合、工具およびワークピースの回転方向は、転動結合を達成するために互いに反対にされる。
【００７７】
下方半径方向切込みによって、重なり領域は、バリ取りが間隙の両側で同時に行われる程度まで拡大されることも可能である。工具の歯部が、間隙全体の完全なバリ取りが半径方向切込みだけによって既に達成されるように適合されることも可能である。
【００７８】
図１０ａから図１０ｃは、包絡曲線５５が歯部２の間隙２２に対する所定の経路に沿って移動される変形形態を示す。この実施形態では、工具およびワークピースの回転方向が反時計回りであり、軸方向切込み（Ｚ１）によって、機械加工動作において互いに反対側の歯部端面３、８が、軸方向機械加工近傍に一緒に近づくように移動され、使用可能な半径方向、接線、および／または回転移動軸によって、包絡曲線５５が、歯部２の間隙２２の右側面２２Ｒの歯先円に近い図１０ａに示された位置にシフトされる。そこから、包絡線が、図１０の紙面上の平面におけるバリ取りされるべき端面と平行に「シフト」され（もちろん、工具とワークピースの相対位置が変更される）、右側面２２Ｒに沿って歯先円から歯元円に向かい（図１０ｂ）、底部を通り、間隙２２の底部から左側面２２Ｌに沿って歯部２の歯先円に向かって戻り、これによって、バリ取りされるべき端面３が、すべての間隙に対する連続的プロセスで、この運動経路に沿ってバリ取りされる。
【００７９】
図１０ａから図１０ｃより分かるように、そのような経路を実施するために、運動成分が、半径方向（Ｘ）と接線方向（Ｙ）の両方の方向で必要とされる。しかしながら、接線方向成分（Ｙ）については、上述された追加の回転ΔＢ１、ΔＣ１を使用することもでき、したがって、原則的に、このバリ取り変形形態は、第３の線形移動軸（Ｙ）を使用することなく実施することもできる。必要とされる経路が、ワークピース回転軸に直交する平面に配置されない場合、（たとえば、傾斜されたワークピース下方面３の場合に）Ｚ１移動軸が使用可能である。
【００８０】
図１０ａから図１０ｃを参照して説明された変形形態の代わりに、運動経路に沿って包絡曲線５５を移動することによって行われるこれらのバリ取りプロセスの場合、経路は、反対方向に通されてもよく、ワークピースおよび工具の回転のそれぞれ反転された方向の場合もそうであり、バリ取り中のせん断分離運動は、できる限り間隙から離れるように方向付けられることになる。
【００８１】
この文脈において、図１０ａから図１０ｃを参照して説明された変形形態は、（右側面２２Ｒに沿った）第１の経路部分でのバリ取りと（左側面２２Ｌに沿った）第２の経路部分でのバリ取りとの間で、ワークピースおよび工具の回転のそれぞれの方向が反時計回り方向に切り替えられるようにさらに修正され得る。しかしながら、第１の機械加工部分において時計回り方向に機械加工し、次いで第２の機械加工部分において反時計回り方向に機械加工することも可能である。図１０ａから図１０ｃに説明された運動経路は他の方向に通されてもよく、すなわち、バリ取りは、回転方向の変更を伴いまたは伴わずに、第１に左側面２２Ｌに沿って、次いで右側面２２Ｒに沿って行われてよい。
【００８２】
さらに、部分的に運動経路を通ることも考えられる。たとえば、歯元円から開始して歯先円に向かう右歯部側面２２Ｒに沿って動き、また左歯部側面２２Ｌに沿って動き、各場合に、時計回り方向または反時計周り方向で動き、または回転方向の変化も割り込まれる。
【００８３】
バリ取り機械加工動作のためのバリ取りされるべき歯部と転動結合する歯付きバリ取り工具を位置決めするための様々な選択肢があり、したがって、ワークピースの完全なバリ取りが材料をそこから除去することなくその端面上で行われることが可能であり、特にバリ取りされた歯部の間隙から離れるせん断分離運動によって、歯縁部自体に対する変形を生じるまたは他の何らかの効果を有することが分かる。
【００８４】
図１１は、本発明による変形形態を実施するための十分な機械軸を有する別の歯付け機械である。歯付け機械１００は、スカイビングのために特に構成され、そのマシンベッド６０上に、第１に、回転軸Ｃ１を有するワークピーススピンドル（テーブルスピンドル）を備え、そのスピンドルに対して、従来のクランプ手段を備える外部または内部に歯が付けられたワークピースがクランプ留めされ得る。工具側において、マシンベッド６０上で半径方向Ｘで移動され得る半径方向キャリッジ６２が提供され、半径方向キャリッジ６２は、タワー状に構築され、ワークピーススピンドルに面する側部で垂直キャリッジ６４を支持し、そのキャリッジは、運動方向Ｚ１を有するワークピーススピンドルの軸に平行に半径方向キャリッジ６２に対して移動され得る。垂直キャリッジ６４は、次に接線方向キャリッジ６６を支持し、接線方向キャリッジ６６は、半径方向軸Ｘ１に平行な軸の周りを回転するように取り付けられ、ワークピース軸と工具軸との軸交差角度ξは、回転運動Ａ１によって設定され得るようにされている。図１１に示される回転位置（ピボット角度＝０）において、接線方向キャリッジ６６の移動軸Ｙ１は、半径方向移動軸Ｘ１および垂直移動軸Ｚ１に直交する。接線方向キャリッジ６６上に工具ヘッド６８が配置され、工具ヘッド６８は、切削ホイール、たとえばスカイビング工具および／またはバリ取り工具を受けるための回転軸Ｂ１を画定する工具スピンドルを備え、バリ取り工具は、タンデム工具の形態であってもよい。
【００８５】
図１２は、機械構成の別の概略図であり、ここで、図１２で示される回転軸Ｃ１を中心に回転され得るワークピース（図示せず）が、工具ブロック１００Ａの工具によって機械加工され得、これは、たとえば、図１１に示される単一スピンドル機械の工具側部分と同様に構築され得る。この構成において、第２の工具側ブロック１００Ｂが正反対側に提供され、これは、工具ブロック１００Ａと機能的に同様に構築され得、すなわち、図１２内でマーク付けされたワークピース回転軸Ｃ１’の位置に対して同じ移動軸を有することができる。回転位置決めユニット２００が、回転軸Ｃ１、Ｃ１’に関するクランプ留めを備え、特に回転結合される様式で対応するワークピーススピンドル軸を備え、図１２の左側で１８０°回転され得るということに基づいて、たとえば、スカイビングプロセスが行われ、結果として、歯部がワークピース上に作成され、図１２の右側で、上述された態様の方法の１または複数に従ってバリ取り動作が行われ得る。この目的のため、上述されたバリ取り工具装置のいずれかに従って、工具ブロック１００Ａはスカイビングホイールを備えられ、工具ブロック１００Ｂはバリ取り工具を備えられる。加えて、工具ブロック１００Ｂのコントローラは、バリ取りに関する上述された態様の方法のいずれかに従ってバリ取り方法を制御することができる。ワークピースチェンジャ（workpiece changer）は、図示されていないが、たとえば、工具ブロック１００Ｂでのバリ取りの後にそれぞれのワークピースが回転位置決めプレート２００の回転位置に関して変更されるように、配置され得、それらのワークピースは、図１２の図における回転軸Ｃ１’を中心にクランプ留めされる。しかしながら、１つの修正形態では、ブロック１００Ａ、１００Ｂをそれらが互いに１２０°だけオフセットされるように配置し、回転位置決めプレード２００の１２０°パルスの残りの１２０°位置におけるワークピース変更位置を配置することも可能である。また、たとえば、図１２に示される正反対側の位置に工具ブロック１００Ａ、１００Ｂの配列を維持し、図１２で占有されていない９０°回転位置にワークピースチェンジャを配置することも可能である。いずれの場合も、特に、工具ブロック１００Ａのすべての移動軸が工具ブロック１００Ｂに使用可能であることが実現されるので、このように装備された機械は、ワークピース歯部の作成（第１の機械加工動作）とバリ取り（第２の機械加工動作）との両方が工具ブロック１００Ａ、１００Ｂの両方で行われる、別の動作モードで動作され得る。機械加工されるワークピースのタイプ、ならびに歯部を作成するのに必要な時間とバリ取りを行うのに必要な時間から生じる比に応じて、このように構成された機械が、機械加工に関して２つの別個の機械の機能に取って代わることができ、さらに、ワークピースをロードおよびアンロードするプロセスのそれらの機械を超える利点を有し、それらのプロセスは、回転位置決めプレート２００によって結合され、９０°位置で、工具ブロック１００Ａ、１００Ｂにおける他のワークピースの機械加工と同時に、それらの空間要件を対応して２倍必要とすることなく実施され得る。第２に、前述された動作モードにおいて、異なる���械加工が２つの工具ブロック１００Ａ、１００Ｂにおいて行われてよい。この文脈において、ワークピースを回転位置決めプレート２００に移送でき、それから１８０°位置と９０°位置の両方でワークピースを受け入れることができる、ローディングおよびアンローディングシステムが使用され得る。
【００８６】
添付図面を参照した上記の説明の詳細は、本発明を限定する効果を有すると解釈されるべきではない。むしろ、上記の説明および添付の特許請求の範囲の個々の特徴は、本発明の種々の実施形態で本発明を実装するために別個にまたは組み合わせで本質的であり得る。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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