DE102018117368A1

DE102018117368A1 - Bearbeitungsgerät und bearbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE102018117368A1
Application number: DE102018117368.7A
Authority: DE
Inventors: Lin Zhang; Hisashi OTANI; Hiroyuki Nakano
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2018-07-18
Publication date: 2019-01-24
Also published as: CN109277646A; US20190024729A1

Abstract

Aufgabe
Bereitstellen eines Bearbeitungsgeräts und eines Bearbeitungsverfahrens, die eine Reduktion einer Bearbeitungszeit von Nuten eines Werkstücks mit Nuten, die unterschiedliche Drillwinkel aufweisen, erreichen können.
Lösung
Ein Bearbeitungsgerät 1 hat ein Steuergerät 100, das konfiguriert ist, ein Bearbeitungswerkzeug 42 einzusetzen, das eine Drehachse L aufweist, von der ein Schnittwinkel mit Bezug auf eine Drehachse Lw eines Werkstücks 115 geändert werden kann, und Schneiden einer Randoberfläche des Werkstücks 115 durch Zuführen des Bearbeitungswerkzeugs 42 relativ in eine Richtung der Drehachse Lw des Werkstücks 115, während das Bearbeitungswerkzeug 42 synchron mit dem Werkstück 115 gedreht wird. Die Randoberfläche des Werkstücks 115 hat zumindest zwei Nuten 115g, 121g und 131g (122g und 132g), die Drillwinkel aufweisen, die voneinander unterschiedlich sind. Das Steuergerät 100 ändert den Schnittwinkel ausgehend von den Drillwinkeln, um die zumindest zwei Nuten 115g, 121g und 131g (122g und 132g) entsprechend zu schneiden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bearbeitungsgerät und ein Bearbeitungsverfahren.
Stand der Technik
In Getrieben, die in Fahrzeugen eingesetzt sind, wird ein Synchron-Kämmmechanismus bereitgestellt, um einen gleichmäßigen Gangschaltungsvorgang durchzuführen. Wie in der 28 dargestellt ist, hat ein Synchron-Kämmmechanismus 110 der Schlüsselart eine Hauptwelle 111, eine Hauptantriebswelle 112, eine Kupplungsnabe 113, Schlüssel 114, eine Buchse 115, ein Hauptantriebsrad 116, ein Kupplungsrad 117 und einen Synchronisierungsring 118.
Die Hauptwelle 111 und die Hauptantriebswelle 112 sind koaxial vorgesehen. Die Kupplungsnabe 113 ist mittels Keilwelle an die Hauptwelle 111 gepasst. Die Hauptwelle 111 und die Kupplungsnabe 113 drehen zusammen. Die Schlüssel 114 sind durch nicht dargestellte Federn in drei Stellen des äußeren Umfangs der Kupplungsnabe 113 gelagert. Ein innerer Zahn (eine Keilwelle) 115a ist an dem inneren Umfang der Buchse 115 ausgebildet. Die Buchse 115 gleitet zusammen mit den Schlüsseln 114 in eine Richtung einer Drehachse LL entlang einer nicht dargestellten Keilwelle, die auf dem äußeren Umfang der Kupplungsnabe 113 ausgebildet ist.
Das Hauptantriebsrad 116 ist an die Hauptantriebswelle 112 gepasst. Das Kupplungsrad 117, von dem ein abgeschrägter Konus 117b vorragt, ist integriert auf der Seite der Buchse 115 des Hauptantriebsrads 116 ausgebildet. Der Synchronisierungsring 118 ist zwischen der Buchse 115 und dem Kupplungsrad 117 vorgesehen. Ein äußerer Zahn 117a des Kupplungsrads 117 und ein äußerer Zahn 118a des Synchronisierungsrings 118 sind ausgebildet, um mit dem inneren Zahn 115a der Buchse 115 kämmen zu können. Der innere Umfang des Synchronisierungsrings 118 ist in einer schrägen Form ausgebildet, die mit dem äußeren Umfang des abgeschrägten Konus 117b in Reibeingriff gebracht werden kann.
Der Betrieb des Synchron-Kämmmechanismus 110 wird beschrieben. Wie in der 29A dargestellt ist, bewegen sich die Buchse 115 und die Schlüssel 114 gemäß der Betätigung eines nicht dargestellten Schalthebels in die Richtung der Drehachse LL, die durch einen Pfeil in der 29A angezeigt ist. Die Schlüssel 114 schieben den Synchronisierungsring 118 in die Richtung der Drehachse LL und pressen den inneren Umfang des Synchronisierungsrings 118 gegen den äußeren Umfang des abgeschrägten Konus 117b. Folglich beginnen das Kupplungsrad 117, der Synchronisierungsring 118 und die Buchse 115 eine synchronisierte Drehung.
Wie in der 29B dargestellt ist, werden die Schlüssel 114 durch die Buchse 115 nach unten geschoben und drücken den Synchronisierungsring 118 weiter in die Richtung der Drehachse LL. Deswegen steigen eine Adhäsion des inneren Umfangs des Synchronisierungsrings 118 und des äußeren Umfangs des abgeschrägten Konus 117b. Eine starke Reibungskraft wird erzeugt. Das Kupplungsrad 117, der Synchronisierungsring 118 und die Buchse 115 drehen synchron miteinander. Wenn die Drehzahl des Kupplungsrads 117 und die Drehzahl der Buchse 115 vollständig synchronisiert sind, verschwindet die Reibungskraft der inneren Umfangsoberfläche des Synchronisierungsrings 118 und des äußeren Umfangs des abgeschrägten Konus 117b.
Wenn die Buchse 115 und die Schlüssel 114 sich weiter in die Richtung der Drehachse LL bewegen, wie in der 28B durch einen Pfeil angezeigt ist, passen die Schlüssel 114 in eine Nut 118b des Synchronisierungsrings 118 und halten an. Jedoch bewegt sich die Buchse 115 kletternd über konvexe Abschnitte 114a der Schlüssel 114. Der innere Zahn 115a der Buchse 115 kämmt mit dem äußeren Zahn 118a des Synchronisierungsrings 118. Wie in der 29C dargestellt ist, bewegt sich die Buchse 115 weiter in die Richtung der Drehachse LL, wie durch einen Pfeil in der 29C dargestellt ist. Der innere Zahn 115a der Buchse 115 kämmt mit dem äußeren Zahn 117a des Kupplungsrads 117. Auf diese Weise ist das Gangschalten vollständig.
In dem voranstehend beschriebenen Synchron-Kämmmechanismus 110 ist, um ein Abgeraten des äußeren Zahns 117a von dem Kupplungsrad 117 und dem inneren Zahn 115a der Buchse 115 während des Fahrens zu verhindern, wie in den 30 und 31 dargestellt ist, ein Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitt 120 einer abgeschrägten Art in den inneren Zahn 115a der Buchse 115 bereitgestellt. Außerdem ist in dem äußeren Zahn 117a des Kupplungsrads 117 ein nicht dargestellter Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitt einer abgeschrägten Art bereitgestellt, der eine abgeschrägte Passung mit dem Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitt 120 bildet. In der folgenden Beschreibung wird eine Seitenoberfläche 115A auf der linken Seite in den Figuren des inneren Zahns 115a der Buchse 115 als eine linke Seitenoberfläche 115A bezeichnet (gleichwertig einer „Seitenoberfläche auf einer Seite“ der Erfindung). Eine Seitenoberfläche 115B auf der rechten Seite in den Figuren des inneren Zahns 115a der Buchse 115 wird als eine rechte Seitenoberfläche 115B (gleichwertig einer „Seitenoberfläche auf der anderen Seite“ der Erfindung) bezeichnet.
Die linke Seitenoberfläche 115A des inneren Zahns 115a der Buchse 115 hat eine linke Zahnflanke 115b (gleichwertig einer „ersten Zahnflanke“ der Erfindung) und eine Zahnflanke 121 (im Folgenden als eine linke abgeschrägte Zahnflanke 121 bezeichnet; gleichwertig einer „zweiten Zahnflanke“ der Erfindung) und eine Zahnflanke 131 (im Folgenden als eine linke abgefaste Zahnflanke 131 bezeichnet; gleichwertig einer „dritten Zahnflanke“ der Erfindung), die Drillwinkel (torsion angle) aufweisen, die unterschiedlich zu einem Drillwinkel der linken Zahnflanke 115b sind.
Die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 ist ausgebildet, sich zu der linken abgefasten Zahnflanke 131 auf der Seite der Endoberfläche des inneren Zahns 115a zu erstrecken. Die rechte Seitenoberfläche 115b des inneren Zahns 115a der Buchse 115 hat eine rechte Zahnflanke 115c (gleichwertig einer „vierten Zahnflanke“ der Erfindung) und eine Zahnflanke 122 (im Folgenden als eine rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 bezeichnet; gleichwertig einer „fünften Zahnflanke“ der Erfindung) und eine Zahnflanke 132 (im Folgenden als eine rechte abgefaste Zahnflanke 132 bezeichnet; gleichwertig einer „sechsten Zahnflanke“ der Erfindung), die Drillwinkel aufweist, die unterschiedlich von einem Drillwinkel der rechten Zahnflanke 115c sind. Die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 ist ausgebildet, sich zu der rechten abgefasten Zahnflanke 132 auf der Seite der Endoberfläche des inneren Zahns 115a zu erstrecken.
In diesem Beispiel beträgt der Drillwinkel der linken Zahnflanke 115b 0 Grad, der Drillwinkel der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 beträgt θf Grad, der Drillwinkel der linken abgefasten Zahnflanke 131 beträgt θL Grad, der Drillwinkel der rechten Zahnflanke 115c beträgt 0 Grad, der Drillwinkel der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 beträgt θr Grad, und der Drillwinkel der rechten abgefasten Zahnflanke 132 beträgt θR Grad. Die linke abgeschrägte Zahnflanke 121, eine Zahnflanke 121a (im Folgenden als eine linke untere Zahnflanke 121a bezeichnet) und die linke abgefaste Zahnflanke 131, die die linke abgeschrägte Zahnflanke 112 und die linke Zahnflanke 115b verbinden, die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 und eine Zahnflanke 122a (im Folgenden als eine rechte untere Zahnflanke 122a bezeichnet) und die rechte abgefaste Zahnflanke 132, die die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 und die rechte Zahnflanke 115c verbinden, konfigurieren den Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitt 120. Die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 und der Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitt des Kupplungsrads 117 sind schräg gepasst, wodurch eine Verhinderung erlangt wird, dass das Zahnrad abgerät. Die linke abgefaste Zahnflanke 131 und die rechte abgefaste Zahnflanke 132 sind Zahnflanken zum gleichmäßigen Durchführen eines Kämmens mit dem Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitt des Kupplungsrads 117.
Auf diese Weise ist die Struktur des inneren Zahns 115a der Buchse 115 kompliziert. Die Buchse 115 ist ein Bauteil, das mittels Massenerzeugung erzeugt werden muss. Deswegen ist allgemein die linke Zahnflanke 115b und die rechte Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a der Buchse 115, nämlich eine Nut zwischen der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c (im Folgenden einfach als eine „Zahnnut 115g“ bezeichnet; gleichwertig einer „ersten Zahnnut oder zweiten Zahnnut“ der Erfindung) durch Räumen, Zahnformen oder Ähnliches ausgebildet. Die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 und die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 des Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts 120, nämlich eine Nut zwischen der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 und der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 (im Folgenden einfach als eine „linke abgeschrägte Zahnnut 121g“; gleichwertig einer „ersten Zahnnut oder zweiten Zahnnut“ der Erfindung, und als „rechte abgeschrägte Zahnnut 122g“ bezeichnet; gleichwertig einer „ersten Zahnnut oder zweiten Zahnnut“ der Erfindung) ist durch Wälzen ausgebildet (siehe Japanische Gebrauchsmusterregistrierung mit der Nr. 2547999). Die linke abgefaste Zahnflanke 131 und die rechte abgefaste Zahnflanke 132 des Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts 120, nämlich eine Nut zwischen der linken abgefasten Zahnflanke 131 und der rechten abgefasten Zahnflanke 132 (im Folgenden einfach als eine „linke abgefaste Zahnnut 131g“ bezeichnet; gleichwertig einer „ersten Zahnnut oder zweiten Zahnnut“ der Erfindung, und als „rechte abgefaste Zahnnut 132g“ bezeichnet; gleichwertig einer „ersten Zahnnut oder zweiten Zahnnut“ der Erfindung) ist durch Fräsen (Schaftfräsen; Stirnfräsen) ausgebildet (siehe die Druckschrift JP 2004-76837 A ) oder durch Stoßen ausgebildet (siehe JP 3 55215 B ).
Wie voranstehend beschrieben wurde, schließt das Bearbeiten der Buchse 115 verschiedene Bearbeitungen wie z. B. das Räumen, das Zahnformen, das Wälzen, das Fräsen und das Stoßen ein. Um die Bearbeitungsgenauigkeit weiter zu verbessern, ist ein Vorgang zum Entfernen von während des Bearbeitens erzeugten Graten erforderlich. Deswegen tendiert eine Bearbeitungszeit dazu, lange zu sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Die Erfindung wurde unter Betrachtung von solchen Umständen erdacht, und eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bearbeitungsgerät und ein Bearbeitungsverfahren bereitzustellen, die eine Reduktion einer Bearbeitungszeit von Nuten eines Werkstücks mit unterschiedliche Drillwinkel aufweisenden Nuten erlangen kann.
Mittel zum Lösen des Problems
Ein Bearbeitungsgerät gemäß der Erfindung ist ein Bearbeitungsgerät mit einem Steuergerät, das konfiguriert ist, ein Bearbeitungswerkzeug zu verwenden, das eine Drehachse aufweist, von der ein Schnittwinkel mit Bezug auf eine Drehachse eines Werkstücks geändert werden kann, und eine Randoberfläche des Werkstücks durch Zuführen des Maschinenwerkzeugs relativ in eine Richtung der Drehachse des Werkstücks zu schneiden, während das Bearbeitungswerkzeug synchron mit dem Werkstück dreht. Die Randoberfläche des Werkstücks hat zumindest eine erste Nut und eine zweite Nut, die zueinander unterschiedliche Drillwinkel aufweisen, und das Steuergerät ändert den Schnittwinkel ausgehend von den Drillwinkeln, um entsprechend die erste Nut und die zweite Nut zu schneiden.
In dem Bearbeitungsgerät gemäß der Erfindung ist es möglich, eine Bearbeitungszeit stärker als in der Vergangenheit zu reduzieren, da die die unterschiedliche Drillwinkel aufweisenden Nuten lediglich durch das Schneiden ausgebildet werden.
Ein Bearbeitungsverfahren gemäß der Erfindung ist ein Bearbeitungsverfahren zum Einsetzen eines Bearbeitungswerkzeugs, das eine Drehachse aufweist, von der ein Schnittwinkel mit Bezug auf eine Drehachse eines Werkstücks geändert werden kann, und Schneiden einer Randoberfläche des Werkstücks durch Zuführen des Bearbeitungswerkzeugs relativ in eine Richtung der Drehachse des Werkstücks, während das Bearbeitungswerkzeug synchron mit dem Werkstück dreht. Ein Zahn eines Zahnrads, der beide Seitenwandabschnitte einer ersten Nut und einer zweiten Nut als Zahnflanken aufweist, wird auf der Randoberfläche des Werkstücks ausgebildet. Eine Seitenoberfläche auf einer Seite des Zahns des Zahnrads hat eine erste Zahnflanke, eine zweite Zahnflanke, die einen Drillwinkel unterschiedlich von einem Drillwinkel der ersten Zahnflanke aufweist, und eine dritte Zahnflanke, die einen Drillwinkel unterschiedlich von den Drillwinkeln der ersten Zahnflanke und der zweiten Zahnflanke aufweist, und ausgebildet ist, sich zu der zweiten Zahnflanke weiter auf einer Seite einer Endoberfläche des Zahns des Zahnrads zu erstrecken als die zweite Zahnflanke. Eine Seitenoberfläche auf der anderen Seite des Zahns des Zahnrads hat eine vierte Zahnflanke, eine fünfte Zahnflanke, die einen Drillwinkel aufweist, der unterschiedlich von einem Drillwinkel der vierten Zahnflanke ist, und eine sechste Zahnflanke, die einen Drillwinkel aufweist, der unterschiedlich zu den Drillwinkeln der vierten Zahnflanke und der fünften Zahnflanke ist, und die ausgebildet ist, sich zu der fünften Zahnflanke weiter auf die Seite der Endoberfläche des Zahns des Zahnrads als die fünfte Zahnflanke zu erstrecken.
Das Bearbeitungsverfahren hat: einen Schritt, zuerst den Schnittwinkel auf einen ersten Schnittwinkel einzustellen, um zumindest schrupp die erste Zahnflanke und die vierte Zahnflanke zu bearbeiten; einen Schritt, darauffolgend den Schnittwinkel auf einen zweiten Schnittwinkel zu ändern, um die dritte Zahnflanke zu bearbeiten und den Schnittwinkel auf einen dritten Schnittwinkel zu ändern, um die sechste Zahnflanke zu bearbeiten; einen Schritt, darauffolgend den Schnittwinkel auf einen vierten Schnittwinkel zu ändern, um die zweite Zahnflanke zu bearbeiten und den Schnittwinkel auf einen fünften Schnittwinkel zu ändern, um die fünfte Zahnflanke zu bearbeiten; und einen Schritt, zuletzt den Schnittwinkel auf den ersten Schnittwinkel zu ändern, um die erste Zahnflanke und die vierte Zahnflanke fertig zu bearbeiten.
In dem Bearbeitungsverfahren der Erfindung werden die unterschiedliche Drillwinkel aufweisenden Zahnflanken in Reihenfolge geschnitten und ausgebildet. Deswegen können in den Schnitten ausgebildete Grate in der Reihenfolge entfernt werden. Zuletzt ausgebildete Grate können durch die Endschneidbearbeitung entfernt werden. Deswegen ist es nicht notwendig, einen Vorgang zum Entfernen von Graten getrennt bereitzustellen. Es ist möglich, die Bearbeitungszeit stärker als in der Vergangenheit zu reduzieren.
Figurenliste

Die 1 ist eine Ansicht, die eine allgemeine Konfiguration eines Bearbeitungsgeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
Die 2 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben eines Werkzeugzuordnungsvorgangs für ein Werkzeug zum Bearbeiten einer abgeschrägten Zahnflanke durch ein Steuergerät in der 1;
Die 3 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben eines Werkzeugzuordnungsvorgangs für ein Werkzeug zum Bearbeiten einer abgefasten Zahnflanke durch das Steuergerät, das in der 1 dargestellt ist;
Die 4 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben eines Werkzeugzustandeinstellungsvorgangs durch das Steuergerät, das in der 1 dargestellt ist;
Die 5 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben eines Bearbeitungssteuervorgangs für eine innere Zahnflanke und eine abgefaste Zahnflanke durch das Steuergerät, das in der 1 dargestellt ist;
Die 6 ist ein Flussdiagramm folgend der 5 zum Beschreiben eines Bearbeitungssteuervorgangs für eine abgeschrägte Zahnflanke und die innere Zahnflanke durch das Steuergerät, das in der 1 dargestellt ist;
Die 7 ist eine Ansicht, die Drillwinkel der inneren Zahnflanke, der abgeschrägten Zahnflanke und der abgefasten Zahnflanke, Drillwinkel von Bearbeitungswerkzeugen und einen Schnittwinkel zu der Zeit, zu der die Zahnflanken durch die Bearbeitungswerkzeuge bearbeitet werden, darstellt;
Die 8A ist eine Ansicht, die eine schematische Konfiguration des Bearbeitungswerkzeugs in einer Richtung einer Drehachse von einer Seite einer Werkzeugendoberfläche darstellt;
Die 8B ist eine teilweise Querschnittsansicht, die eine schematische Konfiguration des in der 8A dargestellten Bearbeitungswerkzeugs in einer radialen Richtung betrachtet darstellt;
Die 8C ist eine vergrößerte Ansicht einer Schneidklinge des in der 8B dargestellten Bearbeitungswerkzeugs;
Die 9A ist eine Ansicht, die das Abmessungsverhältnis zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und einem Werkstück darstellt, wenn das Werkzeug zum Bearbeiten der abgeschrägten Zahnflanke entworfen wird, wenn eine linke abgeschrägte Zahnflanke bearbeitet wird;
Die 9B ist eine Ansicht zum Darstellen eines Positionsverhältnisses zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück, wenn das Werkzeug zum Bearbeiten der abgeschrägten Zahnflanke entworfen wird, wenn die linke abgeschrägte Zahnflanke bearbeitet wird;
Die 9C ist eine Ansicht, die ein Abmessungsverhältnis zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück darstellt, wenn das Werkzeug zum Bearbeiten der abgeschrägten Zahnflanke entworfen wird, wenn eine rechte abgeschrägte Zahnflanke bearbeitet wird;
Die 10 ist eine Ansicht, die entsprechende Abschnitte des Bearbeitungswerkzeugs darstellt, das verwendet wird, wenn eine Schneidkantenbreite und eine Klingendicke des Bearbeitungswerkzeugs berechnet werden;
Die 11 ist eine Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines Bearbeitungswerkzeugs zum Bearbeiten einer abgeschrägten Zahnflanke in der radialen Richtung betrachtet darstellt;
Die 12 ist eine Ansicht, die eine schematische Konfiguration einer Schneidklinge eines Bearbeitungswerkzeugs zum Bearbeiten einer abgefasten Zahnflanke in einer axialen Richtung betrachtet darstellt;
Die 13A ist eine Ansicht, die ein Abmessungsverhältnis zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück darstellt, wenn das Werkzeug zum Bearbeiten einer abgefasten Zahnflanke entworfen wird;
Die 13B ist eine Ansicht, die ein Positionsverhältnis zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück darstellt, wenn das Werkzeug zum Bearbeiten einer abgefasten Zahnflanke entworfen wird;
Die 14A ist eine Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines Werkzeugs zum Bearbeiten einer linken abgefasten Zahnflanke in der radialen Richtung betrachtet darstellt;
Die 14B ist eine Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines Werkzeugs zum Bearbeiten einer rechten abgefasten Zahnflanke in der radialen Richtung betrachtet darstellt;
Die 15A ist eine Ansicht, die ein Positionsverhältnis zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück darstellt, wenn die Werkzeugposition des Bearbeitungswerkzeugs in der Richtung der Drehachse geändert wird;
Die 15B ist eine erste Ansicht, die einen Bearbeitungszustand zu der Zeit darstellt, wenn eine Position einer axialen Richtung geändert wird;
Die 15C ist eine zweite Ansicht, die einen Bearbeitungszustand zu der Zeit darstellt, wenn die Position der axialen Richtung geändert wird;
Die 15D ist eine dritte Ansicht, die einen Bearbeitungszustand zu der Zeit darstellt, wenn die Position der axialen Richtung geändert wird;
Die 16A ist eine Ansicht, die ein Positionsverhältnis zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück darstellt, wenn ein Schnittwinkel geändert wird, der eine Neigung der Drehachse des Bearbeitungswerkzeugs mit Bezug auf eine Drehachse des Werkstücks darstellt;
Die 16B ist eine erste Ansicht, die einen Bearbeitungszustand zu der Zeit darstellt, wenn der Schnittwinkel geändert wird;
Die 16C ist eine zweite Ansicht, die einen Bearbeitungszustand zu der Zeit darstellt, wenn der Schnittwinkel geändert wird;
Die 16D ist eine dritte Ansicht, die einen Bearbeitungszustand zu der Zeit darstellt, wenn der Schnittwinkel geändert wird;
Die 17A ist eine Ansicht, die ein Positionsverhältnis zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück darstellt, wenn die Position des Bearbeitungswerkzeugs in der Richtung der Drehachse und der Schnittwinkel geändert werden;
Die 17B ist eine erste Ansicht, die einen Bearbeitungszustand zu der Zeit darstellt, wenn die Position der axialen Richtung und der Schnittwinkel geändert werden;
Die 17C ist eine zweite Ansicht, die einen Bearbeitungszustand zu der Zeit darstellt, wenn die Position der axialen Richtung und der Schnittwinkel geändert werden;
Die 18A ist eine Ansicht, die einen Gratausbildungszustand zu der Zeit darstellt, wenn die innere Zahnflanke schrupp-/zwischen-fertigbearbeitet wird, in der radialen Richtung betrachtet;
Die 18B ist eine Ansicht, die einen Gratausbildungszustand zu der Zeit darstellt, wenn die abgefaste Zahnflanke bearbeitet wird, in der radialen Richtung betrachtet;
Die 18C ist eine Ansicht, die einen Gratausbildungszustand zu der Zeit darstellt, wenn die abgeschrägte Zahnflanke bearbeitet wird, in der radialen Richtung betrachtet;
Die 18D ist eine Ansicht, die einen Gratentfernungszustand zu der Zeit darstellt, wenn die innere Zahnflanke fertig bearbeitet ist, in der radialen Richtung betrachtet;
Die 19A ist eine Ansicht, die eine Position des Bearbeitungswerkzeugs vor dem Bearbeiten der linken abgeschrägten Zahnflanke in der radialen Richtung betrachtet darstellt;
Die 19B ist eine Ansicht, die eine Position des Bearbeitungswerkzeugs darstellt, wenn die linke abgeschrägte Zahnflanke bearbeitet wird, in der radialen Richtung betrachtet;
Die 19C ist eine Ansicht, die eine Position des Bearbeitungswerkzeugs nach dem Bearbeiten der linken abgeschrägten Zahnflanke in der radialen Richtung betrachtet darstellt;
Die 20 ist eine Ansicht, die Drillwinkel der inneren Zahnflanke, der abgeschrägten Zahnflanke und der abgefasten Zahnflanke, einen Drillwinkel des Bearbeitungswerkzeugs und einen Schnittwinkel, wenn die Zahnflanken mit dem Bearbeitungswerkzeug bearbeitet werden, darstellt;
Die 21 ist eine Ansicht, die eine allgemeine Konfiguration eines Bearbeitungsgeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
Die 22 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben eines Werkzeugentwurfsvorgangs für ein Bearbeitungswerkzeug durch ein Steuergerät, das in der 21 dargestellt ist;
Die 23 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben eines Bearbeitungssteuervorgangs für eine innere Zahnflanke und deine abgefaste Zahnflanke durch das Steuergerät, das in der 21 dargestellt ist;
Die 24 ist ein Flussdiagramm folgend der 23 zum Beschreiben eines Bearbeitungssteuervorgangs für eine abgeschrägte Zahnflanke und die innere Zahnflanke durch das Steuergerät, das in der 21 dargestellt ist;
Die 25A ist eine Ansicht zum Beschreiben eines Annäherungsabstands und eines Schneidabstands, wenn eine linke Zahnflanke bearbeitet wird;
Die 25B ist eine Ansicht zum Beschreiben eines Annäherungsabstands und eines Schneidabstands, wenn eine linke abgeschrägte Zahnflanke bearbeitet wird;
Die 25C ist eine Ansicht zum Beschreiben eines Annäherungsabstands und eines Schneidabstands, wenn eine rechte abgefaste Zahnflanke bearbeitet wird;
Die 26A ist eine Ansicht zum Beschreiben eines Korrekturwinkels, wenn die linke Zahnflanke bearbeitet wird;
Die 26B ist eine Ansicht zum Beschreiben eines Korrekturwinkels, wenn die linke abgeschrägte Zahnflanke bearbeitet wird;
Die 26C ist eine Ansicht zum Beschreiben eines Korrekturwinkels, wenn die rechte abgefaste Zahnflanke bearbeitet wird;
Die 27A ist eine Ansicht, die einen Drillwinkel der inneren Zahnflanke, der abgeschrägten Zahnflanke und der abgefasten Zahnflanke, einen Drillwinkel des Bearbeitungswerkzeugs und einen Korrekturwinkel, wenn die Zahnflanken mit dem Bearbeitungswerkzeug bearbeitet werden, darstellt;
Die 27B ist eine Ansicht, die Drillwinkel der inneren Zahnflanke, der abgeschrägten Zahnflanke und der abgefasten Zahnflanke, einen Drillwinkel des Bearbeitungswerkzeugs und einen Korrekturwinkel, wenn die Zahnflanken mit dem Bearbeitungswerkzeug bearbeitet werden, wenn Drillwinkel der abgeschrägten Zahnflanke und der abgefasten Zahnflanke groß sind, Drillwinkel der linken und rechten abgeschrägten Zahnflanken die gleichen sind, und Drillwinkel der linken und rechten abgefasten Zahnflanken die gleichen sind, darstellt;
Die 27C ist eine Ansicht, die Drillwinkel der inneren Zahnflanke, der abgeschrägte Zahnflanke und der abgefaste Zahnflanke, einen Drillwinkel des Bearbeitungswerkzeugs und einen Korrekturwinkel, wenn die Zahnflanken mit dem Bearbeitungswerkzeug bearbeitet werden, wenn Drillwinkel der abgeschrägten Zahnflanke und der abgefasten Zahnflanke groß sind, Drillwinkel der linken und rechten abgeschrägten Zahnflanken unterschiedlich sind, und Drillwinkel der linken und rechten abgefasten Zahnflanken unterschiedlich sind, darstellt;
Die 28 ist eine Querschnittsansicht, die einen Synchron-Kämmmechanismus darstellt, der die Buchse aufweist, die ein Werkstück ist;
Die 29A ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand des in der 28 dargestellten Synchron-Kämmmechanismus vor einem Beginn des Betriebs darstellt;
Die 29B ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand des in der 28 dargestellten Synchron-Kämmmechanismus während des Betriebs darstellt;
Die 29C ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand des in der 28 dargestellten Synchron-Kämmmechanismus nach der Vollendung des Betriebs darstellt;
Die 30 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitt der Buchse darstellt, die ein Werkstück ist; und
Die 31 ist eine Ansicht des Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts der Buchse in der 30 von der radialen Richtung aus betrachtet.

Arten zum Ausführen der Erfindung
Erste Ausführungsform
Konfiguration eines Bearbeitungsgeräts
In einer ersten Ausführungsform wird ein Bearbeitungszentrum mit fünf Achsen, das in der Lage ist ein Zahnrad zu bearbeiten, beispielhaft als ein Bearbeitungsgerät dargestellt und wird mit Bezug auf die 1 beschrieben. Mit anderen Worten, das Bearbeitungsgerät 1 ist ein Gerät, das Antriebsachsen mit drei rechtwinkligen Achse (X-, Y- und Z-Achsen) aufweist, die zueinander rechtwinklig liegen, und zwei Drehachsen (eine A-Achse, parallel zu der X-Achse und eine C-Achse rechtwinklig zu der A-Achse).
Wie in dem Stand der Technik beschrieben ist, schließt das Bearbeiten des Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts 120 verschiedene Arten von Bearbeitung ein. Deswegen tendiert eine Bearbeitungszeit dazu, lang zu sein. Der Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts 120 wird durch Wälzen oder Stoßen ausgebildet, was eine plastische Bearbeitung ist. Deswegen werden Grate ausgebildet und eine Bearbeitungsgenauigkeit tendiert dazu, niedrig zu sein. Deswegen werden in dem voranstehend beschriebenen Bearbeitungsgerät 1 eine linke Zahnflanke 115b und eine rechte Zahnflanke 115c eines inneren Zahns 115a einer Buchse 115, eine linke abgefaste Zahnflanke 131 und eine rechte abgefaste Zahnflanke 132 des Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts 120 und eine linke abgeschrägte Zahnflanke 121 und eine rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 des Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts 120 durch Schneiden durch ein im Folgenden beschriebenes Bearbeitungswerkzeug 42 ausgebildet.
Die Buchse 115 und das Bearbeitungswerkzeug 42 werden nämlich synchron miteinander gedreht, und das Bearbeitungswerkzeug 42 wird in einer Richtung einer Drehachse eines Werkstücks W zugeführt, wodurch zuerst die linke Zahnflanke 115b und die rechte Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a der Buchse 115 schrupp-geschnitten und zwischen-endbearbeitungsgeschnitten werden, und darauffolgend die linke abgefaste Zahnflanke 131 und die rechte abgefaste Zahnflanke 132 des Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts 120 geschnitten werden. Darauffolgend werden die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 und die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 des Zahnrad-Abgeratungs-verhinderungsabschnitts 120 geschnitten. Zuletzt werden die linke Zahnflanke 115b und die rechte Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a der Buchse 115 endgeschnitten. Folglich können alle Zahnflanken lediglich durch das Schneiden bearbeitet werden. Außerdem können in den Schnitten entstandene Grate in Reihenfolge entfernt werden. Insbesondere können zuletzt ausgebildete Grate durch das Endbearbeitungsschneiden entfernt werden. Deswegen ist es möglich, eine Bearbeitungszeit stärker als in der Vergangenheit zu reduzieren.
Wie in der 1 dargestellt ist, ist das Bearbeitungsgerät 1 durch ein Bett 10, eine Säule 20, einen Sattel 30, eine Drehspindel 40, einen Tisch 50, einen Kipptisch 60, einen Drehtisch 70, einen Werkstückhalter 80, ein Steuergerät 100 und Ähnliches konfiguriert. Obwohl dies nicht dargestellt ist, ist ein öffentlich bekanntes automatisches Werkzeugaustauschgerät Seite an Seite mit dem Bett 10 bereitgestellt.
Das Bett 10 ist in einer im Wesentlichen rechteckigen Form ausgebildet und auf einem Boden vorgesehen. Eine nicht dargestellte X-Achsen-Kugelspindel zum Antreiben der Säule 20 in einer Richtung parallel zu der X-Achse ist auf einer oberen Oberfläche des Betts 10 vorgesehen. Zusätzlich ist ein X-Achsen-Motor 11c auf dem Bett 10 vorgesehen, der konfiguriert ist, die X-Achsen-Kugelspindel anzutreiben, damit sie dreht.
Eine nicht dargestellte Y-Achsen-Kugelspindel zum Antreiben des Sattels 30 in einer Richtung parallel zu der Y-Achse ist auf einer Seitenoberfläche (Gleitoberfläche) 20a der Säule 20 parallel zu der Y-Achse vorgesehen. Ein Y-Achsen-Motor 23c, der konfiguriert ist, die Y-Achsen-Kugelspindel anzutreiben, damit sie dreht, ist in der Säule 20 vorgesehen.
Die Drehspindel 40 lagert das Maschinenwerkzeug 42, ist drehbar in dem Sattel 30 gelagert und wird durch einen Spindelmotor 41 gedreht, der in dem Sattel 30 aufgenommen ist. Das Bearbeitungswerkzeug 42 ist durch einen nicht dargestellten Werkzeughalter gehalten und an einem distalen Ende der Drehspindel 40 befestigt und dreht gemäß der Drehung der Spindel 40. Das Bearbeitungswerkzeug 42 bewegt sich mit Bezug auf das Bett 10 in einer Richtung parallel zu der X-Achse und in einer Richtung parallel zu der Y-Achse gemäß der Bewegung der Säule 20 und des Sattels 30. Das Bearbeitungswerkzeug 42 ist im Detail im Folgenden beschrieben.
Eine nicht dargestellte Z-Achsen-Kugelspindel zum Antreiben des Tischs 50 in eine Richtung parallel zu der Z-Achse ist auf der oberen Oberfläche des Betts 10 vorgesehen. Ein Z-Achsen-Motor 12c, der konfiguriert ist, die Z-Achsen-Kugelspindel anzutreiben, damit sie dreht, ist auf dem Bett 10 vorgesehen.
Auf der oberen Oberfläche des Tischs 50 ist ein Kipptischlagerabschnitt 63 bereitgestellt, der konfiguriert ist, den Kipptisch 60 zu lagern. In dem Kipptischlagerabschnitt 63 ist der Kipptisch 60 bereitgestellt, damit er um eine Achse parallel zu der A-Achse drehbar (schwenkbar) ist. Der Kipptisch 60 wird durch einen A-Achsen-Motor 61 gedreht (geschwenkt), der in dem Tisch 50 aufgenommen ist.
In dem Kipptisch 60 ist der Drehtisch 70 bereitgestellt, um um eine Achse parallel zu der C-Achse drehbar zu sein. Der Werkstückhalter 80, der konfiguriert ist, die Buchse 115 als ein Werkstück zu halten, ist auf dem Drehtisch 70 montiert. Der Drehtisch 70 wird durch einen C-Achsen-Motor 62 zusammen mit der Buchse 115 und dem Werkstückhalter 80 gedreht.
Das Steuergerät 100 hat eine Bearbeitungssteuerungseinheit 101, eine Werkzeugentwurfseinheit 102, eine Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103, einen Speicher 105 und Ähnliches. Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101, die Werkzeugentwurfseinheit 102, die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 und der Speicher 105 können entsprechend durch getrennte Arten von Hardware konfiguriert sein, oder können durch Software entsprechend implementiert sein.
Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 steuert den Spindelmotor 41, damit er das Bearbeitungswerkzeug 42 dreht. Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 steuert den X-Achsen-Motor 11c, den Z-Achsen-Motor 12c, den Y-Achsen-Motor 23c, den A-Achsen-Motor 61 und den C-Achsen-Motor 62, die Buchse 115 und das Bearbeitungswerkzeug 42 relativ zueinander in der Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung, in der Richtung parallel zu der Z-Achsenrichtung, in der Richtung parallel zu der Y-Achsenrichtung, um die Achse parallel zu der A-Achse und um die Achse parallel zu der C-Achse zu bewegen. Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 steuert nämlich den C-Achsenmotor 62, eine Drehachse Lw der Buchse 115, die als ein Werkstück dient, und eine Drehachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 auf einen vorbestimmten Schnittwinkel Φ (siehe 8A) einzustellen, und steuert den Spindelmotor 41 und den A-Achsenmotor 61, das Bearbeitungswerkzeug 42 und die Buchse 115 synchron zu drehen. Auf diese Weise führt die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 ein Schneiden der Buchse 115 durch.
Wie im Folgenden im Detail beschrieben ist, berechnet die Werkzeugentwurfseinheit 102 einen Drillwinkel β (siehe 8C) und Ähnliches einer Schneidklinge 42a des Bearbeitungswerkzeugs 42, um das Bearbeitungswerkzeug 42 zu entwerfen.
Wie im Folgenden im Detail beschrieben ist, berechnet die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 einen Werkzeugzustand, der eine relative Position und eine relative Haltung des Bearbeitungswerkzeugs 42 mit Bezug auf die Buchse 115 ist.
In dem Speicher 105 sind Werkzeugdaten betreffend das Bearbeitungswerkzeug 42, nämlich ein Schnittkantenkreisdurchmesser da, ein Bezugskreisdurchmesser d, ein Addendum ha, ein Modul m, ein Addendum-Modifikationskoeffizient λ, ein Druckwinkel α, ein vorderer Druckwinkel αd, und ein Schnittkantendruckwinkel αa wie auch Bearbeitungsdaten zum Schneiden der Buchse 115 im Voraus gespeichert. Der Speicher 105 speichert z. B. eine Anzahl von Klingen Z der Schneidklinge 42a, die eingegeben wird, wenn das Maschinenwerkzeug 42 entworfen wird. Der Speicher 105 speichert Formdaten des Bearbeitungswerkzeugs 42, das durch die Werkzeugentwurfseinheit 102 entworfen wurde, und einen Werkzeugzustand, der durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 berechnet wurde.
Bearbeitungswerkzeug
Der Erfinder hat herausgefunden, dass es möglich ist, dem Schneiden des Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts 120 der Buchse 115 entgegenzukommen, indem entsprechend Schnittwinkel geändert werden, die durch Unterschiede zwischen Drillwinkeln der Zahnflanken der Zahnräder und Drillwinkel der Schneidklingen in drei Bearbeitungswerkzeugen 42 repräsentiert sind. Als die drei Bearbeitungswerkzeuge 42 wird insbesondere, wie aus der 7 ersichtlich ist, ein Bearbeitungswerkzeug (im Folgenden als ein erstes Bearbeitungswerkzeug 42F bezeichnet) zum Schneiden der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a der Buchse 115, der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 mit der linken unteren Zahnflanke 121a und der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 mit der rechten unteren Zahnflanke 122a verwendet. Außerdem wird ein Bearbeitungswerkzeug (im Folgenden als ein zweites Bearbeitungswerkzeug 42L) zum Schneiden der linken abgefasten Zahnflanke 131 verwendet. Außerdem wird ein Bearbeitungswerkzeug (im Folgenden als ein drittes Bearbeitungswerkzeug 42R) zum Schneiden der rechten abgefasten Zahnflanke 132 verwendet.
Drillwinkel der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a, der linken abgeschrägten Zahnflanke 121, der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122, der linken abgefasten Zahnflanke 131 und der rechten abgefasten Zahnflanke 132 des Zahnrad-Abgeratungs-verhinderungsabschnitts 120 der Buchse 115 in diesem Beispiel betragen 0 Grad, θf Grad, θr Grad, θL Grad und θR Grad. Drillwinkel des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42L und des dritten Bearbeitungswerkzeugs 42R betragen β Grad, βL Grad und βR Grad.
Ein Schnittwinkel (ein erster Schnittwinkel) in dem Schneiden der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a mit dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42F beträgt Φ. Ein Schnittwinkel (ein vierter Schnittwinkel) in dem Schneiden der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 mit dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42F beträgt Φf. Ein Schnittwinkel (ein fünfter Schnittwinkel) in dem Schneiden der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 mit dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42F beträgt Φr. Ein Schnittwinkel (ein zweiter Schnittwinkel) in dem Schneiden der linken abgefasten Zahnflanke 131 mit dem zweiten Bearbeitungswerkzeug 42L beträgt ΦL. Ein Schnittwinkel (ein dritter Schnittwinkel) in dem Schneiden der rechten abgefasten Zahnflanke 132 mit dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42F beträgt ΦR.
Auf diese Weise können die Drillwinkel der Schneidklingen der drei Bearbeitungswerkzeuge 42 ausgehend von den Drillwinkeln der Zahnflanken des Zahnrads und der Schnittwinkel bestimmt werden, die in dem Bearbeitungsgerät eingestellt sind. Deswegen können die drei Bearbeitungswerkzeuge 42 einfach entworfen werden. Der Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitt 120 ist durch das Schneiden ausgebildet. Deswegen ist es möglich, die Bearbeitungsgenauigkeit zu verbessern und sicher zu verhindern, dass das Zahnrad abgerät.
Zuerst wird das Entwerfen des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F beschrieben. Das erste Bearbeitungswerkzeug 42F ist ausgehend von den Formen der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a, der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 und der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 entworfen. Wie in der 8A dargestellt ist, wird die Form einer Schneidklinge 42af zu der Zeit, zu der das erste Bearbeitungswerkzeug 42F von der Seite der Werkzeugendoberfläche 42A in der Richtung der Werkzeugachse (Drehachse) L betrachtet wird, in der gleichen Form wie die Evolventenkurve in diesem Beispiel ausgebildet.
Wie in der 8B dargestellt ist, weist die Schneidklinge 42af des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F einen Spanwinkel auf, der um einen Winkel γ mit Bezug auf eine Ebene rechtwinklig zu der Werkzeugachse L auf der Seite der Werkzeugendoberfläche 42A geneigt ist, und einen vorderen Freiwinkel, der um einen Winkel δ mit Bezug auf eine gerade Linie parallel zu der Werkzeugachse L auf einer Seite der Werkzeugrandoberfläche 42B geneigt ist. Wie in der 8C dargestellt ist, weisen Klingenflanken (Klingenspuren) 42bf der Schneidklinge 42af einen Drillwinkel auf, der mit Bezug auf eine gerade Linie parallel zu der Werkzeugachse L um einen Winkel β geneigt ist.
Wie voranstehend beschrieben wurde, werden in dem Schneiden des Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts 120 der Buchse 115 zuerst die linke Zahnflanke 115b und die rechte Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a ausgebildet, und darauffolgend die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 und die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 mit Bezug auf den bereits ausgebildeten inneren Zahn 115a ausgebildet. In diesem Beispiel betragen die Drillwinkel der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a 0 Grad. Deswegen stößt die Schneidklinge 42af des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F nicht mit dem inneren Zahn 115a angrenzend an die Schneidkante 42af während des Schneidens des inneren Zahns 115a zusammen.
Andererseits weisen die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 mit der linken unteren Zahnflanke 121a und die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 mit der rechten unteren Zahnflanke 122a Drillwinkel auf. Deswegen muss die Schneidklinge 42af des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F eine Form aufweisen, um es zu ermöglichen, dass die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 mit der linken unteren Zahnflanke 121a und die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 mit der rechten unteren Zahnflanke 122a sicher geschnitten werden, ohne mit dem angrenzenden inneren Zahn 115a während des Schneidens des inneren Zahns 115a zusammenzustoßen. In der folgenden Beschreibung ist die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 mit der linken unteren Zahnflanke 121a als ein Beispiel beschrieben. Das gleiche trifft auf die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 mit der rechten unteren Zahnflanke 122a zu.
Insbesondere, wie in der 9A dargestellt ist, ist die Schneidklinge 42af derart entworfen, dass eine Schneidkantenbreite Saf der Schneidkante 42a größer als eine Flankenlinienlänge (Zahnspurlänge) gf der linken unteren Zahnflanke 121a ist, wenn die Schneidklinge 42af die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 mit einer Flankenlinienlänge ff schneidet. Außerdem muss die Schneidklinge 42af so entworfen sein, dass eine Klingendicke Taf (siehe 10) auf einen Bezugskreis Cb der Schneidklinge 42af gleich wie oder kleiner als ein Abstand Hf (im Folgenden als ein Zahnflankenabstand Hf bezeichnet) zwischen der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 und einem offenen Ende der zu der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 gerichteten rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 ist. Zu dieser Zeit sind die Schneidkantenbreite Saf der Schneidklinge 42af und die Klingendicke Taf auf dem Bezugskreis Cb der Schneidklinge 42af, die Lebensdauer der Schneidklinge 42af, wie z. B. einen Fehler der Schneidklinge 42af, berücksichtigend eingestellt.
In dem Entwerfen der Schneidklinge 42af, wie in der 9 dargestellt ist, muss als erstes ein Schnittwinkel Φf (im Folgenden als ein Schnittwinkel Φf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F bezeichnet), der durch einen Unterschied zwischen einem Drillwinkel θf der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 und einem Drillwinkel β der Schneidklinge 42af dargestellt ist, eingestellt werden. Der Drillwinkel θf der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 ist ein bekannter Wert. Ein möglicher Bereich des Einstellens eines Schnittwinkels Φf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F ist durch das Bearbeitungsgerät 1 eingestellt. Deswegen stellt ein Bediener vorübergehend einen beliebigen Schnittwinkel Φf ein.
Darauffolgend wird der Drillwinkel β der Schneidklinge 42af aus dem bekannten Drillwinkel θf der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 und dem eingestellten Schnittwinkel Φf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F berechnet. Die Schneidkantenbreite Saf der Schneidklinge 42af und die Klingendicke Taf auf einem Bezugskreis Cb der Schneidklinge 42af werden berechnet. Durch das Wiederholen des voranstehend beschriebenen Vorgangs wird das erste Bearbeitungswerkzeug 42F mit der optimalen Schneidklinge 42af zum Schneiden der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 entworfen. Ein Beispiel der Berechnung zum Berechnen der Schneidkantenbreite Saf der Schneidklinge 42af und der Klingendicke Taf auf dem Bezugskreis Cb der Schneidklinge 42af ist im Folgenden beschrieben.
Wie in der 10 dargestellt ist, ist die Schneidkantenbreite Saf der Schneidklinge 42af durch einen Schneidkantenkreisdurchmesser da und einen halben Winkel ψaf der Klingendicke des Schneidkantenzirkels (siehe Ausdruck (1)) dargestellt.
Ausdruck 1 $Saf = ψ af \cdot da$
Der Schneidkantenkreisdurchmesser da ist durch den Bezugskreisdurchmesser d und das Addendum ha (siehe Ausdruck (2)) dargestellt. Außerdem ist der Bezugskreisdurchmesser d durch die Anzahl der Klingen Z der Schneidklinge 42af, den Drillwinkel β der Klingenflanken 42bf der Schneidklinge 42af und ein Modul m dargestellt (siehe Ausdruck (3)). Das Addendum ha ist durch einen Addendum-Modifikationskoeffizienten λ und der Modul m dargestellt (siehe Ausdruck (4)).
Ausdruck 2 $da = d + 2 \cdot ha$
Ausdruck 3 $d = Z \cdot m/cos β$
Ausdruck 4 $ha = 2 \cdot m (1 + λ)$
Der Halbwinkel ψaf der Klingendicke des Schneidkantenkreises ist durch die Anzahl der Klingen Z der Schneidklinge 42af, den Addendum-Modifikationskoeffizienten λ, den Druckwinkel α, einen vorderen Druckwinkel αt und einen Schneidkantendruckwinkel αa dargestellt (siehe Ausdruck (5)). Der vordere Druckwinkel αt kann durch den Druckwinkel α und den Drillwinkel β der Klingenflanken 42bf der Schneidklinge 42af dargestellt sein (siehe Ausdruck (6)). Der Schneidkantendruckwinkel αa ist durch den vorderen Druckwinkel αt, den Schneidkantenkreisdurchmesser da und den Bezugskreisdurchmesser d dargestellt (siehe Ausdruck (7)).
Ausdruck 5 $ψ af = π / (2 \cdot Z) + 2 \cdot λ \cdot tan α / Z + (tan α t - α t) - (tan α a - α a)$
Ausdruck 6 $α t = {tan}^{- 1} (tan α / cos β)$
Ausdruck 7 $α a = {cos}^{- 1} (d \cdot cos α t / da)$
Die Klingendicke Taf der Schneidklinge 42af ist durch den Bezugskreisdurchmesser d und den Halbwinkel ψf der Klingendicke Taf dargestellt (siehe Ausdruck (8)).
Ausdruck 8 $Taf = ψ f \cdot d$
Der Bezugskreisdurchmesser d ist durch die Anzahl der Klingen Z der Schneidklinge 42af, den Drillwinkel β der Klingenflanken 42bf der Schneidklinge 42af und den Modul m dargestellt (siehe Ausdruck (9)).
Ausdruck 9 $d = Z \cdot m / cos β$
Der Halbwinkel ψf der Klingendicke Taf ist durch die Anzahl der Klingen Z der Schneidklinge 42af, den Addendum-Modifikationskoeffizienten λ und den Druckwinkel α dargestellt (siehe Ausdruck (10)).
Ausdruck 10 $ψ f = π / (2 \cdot Z) + 2 \cdot λ \cdot tan α / Z$
Der Vorgang für die linke abgeschrägte Zahnflanke 121, der voranstehend beschrieben wurde, wird für die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 in der gleichen Weise durchgeführt, wie in der 9C dargestellt ist. In der 9C ist eine Flankenlinienlänge der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 durch fr angezeigt, eine Flankenlinienlänge der rechten unteren Zahnflanke 122 ist durch gr angezeigt, und der Abstand zwischen der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 und dem offenen Ende der linken abgeschrägten Zahnflanke 121, die zu der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 gerichtet ist, ist durch Hr angezeigt (im Folgenden als ein Zahnflankenabstand Hr bezeichnet).
Folglich, wie in der 11 dargestellt ist, ist das erste Bearbeitungswerkzeug 42F derart entworfen, dass die Klingenflanken 42bf der Schneidklinge 42af den Drillwinkel β aufweisen, der von unten links nach oben rechts geneigt ist, wenn die Werkzeugendoberfläche 42A in der Figur von einer Richtung rechtwinklig zu der Werkzeugachse L nach unten betrachtet wird. Das Entwerfen des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, das voranstehend beschrieben wurde, wird in der Werkzeugentwurfseinheit 102 des Steuergeräts 100 durchgeführt. Details eines Vorgangs des Entwurfs werden im Folgenden beschrieben.
Das Entwerfen eines dritten Bearbeitungswerkzeugs 42R wird beschrieben. Das dritte Bearbeitungswerkzeug 42R wird ausgehend von der Form der rechten abgefasten Zahnflanke 132 entworfen. Wie das dritte Bearbeitungswerkzeug 42R ist das zweite Bearbeitungswerkzeug 42L ausgehend von der Form der linken abgefasten Zahnflanke 131 entworfen. Die ausführliche Beschreibung betreffend den Entwurf ist ausgelassen.
Im Vergleich mit der Form des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, die voranstehend beschrieben wurde (siehe 8A, 8B und 8C) ist das dritte Bearbeitungswerkzeug 42R in im Wesentlichen die gleiche Form mit Ausnahme der Form der Schneidklinge 42af des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F ausgebildet (die Form der Evolventenkurve). Wie nämlich in der 12 dargestellt ist, ist die Form einer Schneidklinge 42aR des dritten Bearbeitungswerkzeugs 42R in im Wesentlichen eine rechteckige Form in diesem Beispiel ausgebildet, da ein Druckwinkel der rechten abgefasten Zahnflanke 132 im Wesentlichen 0 Grad beträgt.
Die rechte abgefaste Zahnflanke 132 der Buchse 115 wird durch Schneiden des inneren Zahns 115a der bereits ausgebildeten Buchse 115 mit dem dritten Bearbeitungswerkzeug 42R ausgebildet. Deswegen muss die Schneidklinge 42aR des dritten Bearbeitungswerkzeug 42R in eine Form ausgebildet werden, um zu ermöglichen, dass die rechte abgefaste Zahnflanke 132 sicher geschnitten wird, ohne mit dem angrenzenden inneren Zahn 115a während des Schneidens des inneren Zahns 115a zusammenzustoßen. Insbesondere, wie in der 13A dargestellt ist, muss die Schneidklinge 42Ar derart entworfen werden, dass eine Schneidkantenbreite SaR der Schneidklinge 42aR gleich wie oder kleiner als ein Abstand JR zwischen der rechten abgefasten Zahnflanke 132 und der linken Zahnflanke 115b des inneren Zahns 115a ist, die zu der rechten abgefasten Zahnflanke 132 gerichtet ist (im Folgenden als ein Zahnflankenabstand JR bezeichnet), wenn die Schneidklinge 42aR die rechte abgefaste Zahnflanke 132 mit einer Flankenlinienlänge rr schneidet. Zu dieser Zeit ist die Schneidkantenbreite SaR der Schneidklinge 42aR die Lebensdauer der Schneidklinge 42ar berücksichtigend eingestellt, z. B. einen Fehler der Schneidklinge 42aR.
In dem Entwerfen der Schneidklinge 42aR, wie in der 13B dargestellt ist, muss ein Schnittwinkel ΦR, der durch einen Unterschied zwischen einem Drillwinkel θR der rechten abgefasten Zahnflanke 132 und einem Drillwinkel βR der Schneidklinge 42aR (im Folgenden als ein Schnittwinkel ΦR des dritten Bearbeitungswerkzeugs 42R bezeichnet) eingestellt werden. Der Drillwinkel θR der rechten abgefasten Zahnflanke 132 ist ein bekannter Wert. Ein möglicher Bereich der Einstellung des Schnittwinkels ΦR des dritten Bearbeitungswerkzeugs 42R wird durch das Bearbeitungsgerät 1 eingestellt. Deswegen stellt ein Bediener vorübergehend einen beliebigen Schnittwinkel ΦR ein.
Darauffolgend wird der Drillwinkel βR der Schneidklinge 42aR aus dem bekannten Drillwinkel θR der rechten abgefasten Zahnflanke 132 und dem eingestellten Schnittwinkel ΦR des dritten Bearbeitungswerkzeugs 42R und der Schneidkantenbreite SaR der Schneidklinge 42aR berechnet. Durch da Wiederholen des voranstehend beschriebenen Vorgangs, wird das dritte Bearbeitungswerkzeug 42R mit der optimalen Schneidklinge 42aR zum Schneiden der rechten abgefasten Zahnflanke 132 entworfen.
Folglich wird das dritte Bearbeitungswerkzeug 42R, wie in der 14A dargestellt ist, derart entworfen, dass die Klingenflanken 42bR der Schneidklinge 42aR den Drillwinkel βR aufweisen, der von unten links nach oben rechts geneigt ist, wenn die Werkzeugendoberfläche 42A in der Figur von einer Richtung rechtwinklig zu der Werkzeugachse L nach unten betrachtet wird. Wie in der 14B dargestellt ist, ist das zweite Bearbeitungswerkzeug 42L so entworfen, dass die Klingenflanken 42bL der Schneidklinge 42aL einen Drillwinkel βL aufweisen, der von unten rechtes nach oben links geneigt ist, wenn die Werkzeugendoberfläche 42A in der Figur von einer Richtung rechtwinklig zu der Werkzeugachse L nach unten betrachtet wird.
Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeugs in dem Bearbeitungsgerät
Die Bearbeitungsgenauigkeit, die erlangt wird, wenn das entworfene erste Bearbeitungswerkzeug 42F auf das Bearbeitungsgerät 1 angewendet wird, und die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 durch Ändern eines Werkzeugzustands von dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42F geändert wird, wie z. B. eine Position des Werkzeugs in der Richtung der Werkzeugachse L des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F (im Folgenden als eine Achsenrichtungsposition des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F bezeichnet) und der Schnittwinkel Φf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F wird im Folgenden untersucht.
Das Gleiche betrifft die Bearbeitungsgenauigkeit, die erlangt wird, wenn die linke Zahnflanke 115b, die rechte Zahnflanke 115c und die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 des inneren Zahns 115a durch das erste Bearbeitungswerkzeug 42F geschnitten werden. Deswegen wird eine detaillierte Beschreibung ausgelassen. Das Gleiche betrifft die Bearbeitungsgenauigkeit, die erlangt wird, wenn die linke abgefaste Zahnflanke 131 durch das zweite Bearbeitungswerkzeug 42L geschnitten wird. Deswegen wird eine detaillierte Beschreibung ausgelassen. Das gleiche betrifft die Bearbeitungsgenauigkeit, die erlangt wird, wenn die rechte abgefaste Zahnflanke 132 durch das dritte Bearbeitungswerkzeug 42R geschnitten wird. Deswegen wird eine detaillierte Beschreibung ausgelassen.
Wie z. B. in der 15A dargestellt ist, wurde die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in einem Zustand bearbeitet, in dem die Achsenrichtungsposition des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, nämlich ein Schnittpunkt P zwischen der Werkzeugendoberfläche 42A und der Werkzeugachse L des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F auf einer Drehachse Lw der Buchse 115 angeordnet war (Versatzausmaß: 0). Die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 wurde in einem Zustand bearbeitet, in dem der Schnittpunkt P um einen Abstand +k in der Richtung der Werkzeugachse L des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F versetzt war (Versatzausmaß: +k). Die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 wurde in einem Zustand bearbeitet, in dem der Schnittpunkt P um einen Abstand -k in der Richtung der Werkzeugachse L des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F versetzt war (Versatzausmaß: -k). Der Schnittwinkel Φf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F war in allen diesen Zuständen fest.
Als ein Ergebnis waren die Bearbeitungszustände der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 so, wie in den 15B, 15C und 15D dargestellt ist. Dicke durchgehende Linien E in den Figuren bezeichnen Evolventenkurven der linken abgeschrägten Zahnflanke 121, die in dem Entwurf in gerade Linien umgewandelt sind, und punktierte Abschnitte D bezeichnen geschnittene und entfernte Abschnitte.
Wie in der 15B dargestellt ist, wird mit einem Versatzausmaß von 0 die bearbeitete linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in eine Form bearbeitet, die ähnlich zu einer Evolventenkurve entworfen ist. Andererseits, wie in der 15C dargestellt ist, wird mit dem Versatzausmaß +k die bearbeitete linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in eine Form bearbeitet, die in der Figur nach rechts verschoben ist (in der Richtung eines gepunkteten Pfeils), nämlich in eine Richtung eines Teilkreises im Uhrzeigersinn mit Bezug auf die Evolventenkurve in dem Entwurf verschoben. Wie in der 15D dargestellt ist, wird mit dem Versatzausmaß -k die bearbeitete linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in eine Form bearbeitet, die in der Figur nach links verschoben ist (in der Richtung eines gepunkteten Pfeils), nämlich in eine Richtung eines Teilkreises gegen den Uhrzeigersinn mit Bezug auf die Evolventenkurve in dem Entwurf. Deswegen kann die Form der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 in die Teilkreisrichtung verschoben werden, indem die Position in der Richtung der Werkzeugachsenlinie L in dem Bearbeitungswerkzeug 42 geändert wird.
Wie z. B. in der 16A dargestellt wurde, wurde die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in Fällen bearbeitet, in denen der Schnittwinkel des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F Φf, Φff und Φfff betrug. Ein Größenordnungsverhältnis der Winkel beträgt Φf > Φff > Φfff. Als Ergebnis waren die Bearbeitungszustände der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 so, wie in den 16B, 16C und 16D dargestellt ist.
Wie in der 16B dargestellt ist, wird mit dem Schnittwinkel Φf die bearbeitete linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in eine Form bearbeitet, die ähnlich zu einer Evolventenkurve entworfen ist. Wie andererseits in der 16C dargestellt ist, wird mit dem Schnittwinkel Φff die bearbeitete linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in eine Form bearbeitet, die in der Breite der Zahnspitze in einer Richtung des Teilkreises (in der Richtung eines durchgehenden Pfeils) verengt ist, und in der Breite des Zahnfußes in der Richtung des Teilkreises (in der Richtung des durchgehenden Pfeils) mit Bezug auf die Evolventenkurve in dem Entwurf verbreitert ist. Wie in der 16D dargestellt ist, wird mit dem Schnittwinkel Φfff die bearbeitete linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in eine Form bearbeitet, die in der Breite der Zahnspitze in einer Richtung des Teilkreises (in der Richtung des durchgehenden Pfeils) weiter verengt ist, und in der Breite des Zahnfußes in der Richtung des Teilkreises (in der Richtung des durchgehenden Pfeils) mit Bezug auf die Evolventenkurve in dem Entwurf weiter erweitert ist. Deswegen kann die Form der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 in der Breite der Zahnspitze in der Richtung des Teilkreises und in der Breite des Zahnfußes in der Richtung des Teilkreises durch Ändern des Schnittwinkels des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F geändert werden.
Wie z. B. in der 17A dargestellt ist, wurde die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in einem Zustand bearbeitet, in dem die Achsenrichtungsposition des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, nämlich der Schnittpunkt P zwischen der Werkzeugendoberfläche 42A und der Werkzeugachse L des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F auf der Drehachse Lw der Buchse 115 angeordnet war (Versatzgröße: 0), und der Schnittwinkel des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F Φf betrug. Die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 wurde in einem Zustand bearbeitet, in dem der Schnittpunkt P um einen Abstand +k in der Richtung der Werkzeugachse L des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F versetzt war (Versatzgröße: +k), und der Schnittwinkel betrug Φff. Als Ergebnis waren die Bearbeitungszustände der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 so, wie in den 17B und 17C dargestellt ist.
Wie in der 17B dargestellt ist, wird mit der Versatzgröße 0 und dem Schnittwinkel Φf die bearbeitete linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in eine Form bearbeitet, die ähnlich zu einer Evolventenkurve entworfen ist. Andererseits, wie in der 17C dargestellt ist, wird mit der Versatzgröße +k und dem Schnittwinkel Φff die bearbeitete linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in der Figur nach rechts verschoben (in der Richtung eines punktierten Pfeils), nämlich in der Richtung in dem Uhrzeigersinn des Teilkreises verschoben, und in eine Form mit einer in der Breite in der Richtung des Teilkreises (Richtung eines durchgehenden Pfeils) verengten Zahnspitze und einem in der Richtung des Teilkreises (in der Richtung eines durchgehenden Pfeils) verbreiterten Zahnfuß mit Bezug auf die Evolventenkurve in dem Entwurf. Deswegen kann die Form der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 in die Richtung des Teilkreises verschoben werden, indem die Achsenrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42 und der Schnittwinkel des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F geändert werden. Die Breite der Zahnspitze in der Umfangsrichtung und die Breite des Zahnfußes in der Richtung des Teilkreises können geändert werden.
Folglich kann das erste Bearbeitungswerkzeug 42F sehr genau die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 schneiden, indem es mit der Versatzgröße und dem Schnittwinkel Φf in dem Bearbeitungsgerät 1 eingestellt wird. Die Werkzeugzustände des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F werden durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 des Steuergeräts 100 eingestellt. Details des Vorgangs werden im Folgenden beschrieben.
Vorgang durch die Werkzeugentwurfseinheit des Steuergeräts
Ein Entwurfsvorgang (Auslegungsvorgang) für das erste Bearbeitungswerkzeug 42F durch die Werkzeugentwurfseinheit (Werkzeugauslegungseinheit) 102 des Steuergeräts 100 wird mit Bezug auf die 2, 9A, 9B und 9C beschrieben. Daten betreffend den Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitt 120, nämlich der Drillwinkel θf und die Flankenlinienlänge ff der linken abgeschrägten Zahnflanke 121, die Flankenlinienlänge gf und der Zahnflankenabstand Hf der linken unteren Zahnflanke 121a, der Drillwinkel θr und die Flankenlinienlänge fr der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 und die Flankenlinienlänge gr und der Zahnflankenabstand Hr der rechten unteren Zahnflanke 122a werden angenommen, in dem Speicher 105 im Voraus gespeichert zu werden. Außerdem werden Daten betreffend das erste Bearbeitungswerkzeug 42F, nämlich die Anzahl der Klingen Z, der Schneidkantenkreisdurchmesser da, der Bezugskreisdurchmesser d, das Addendum ha, der Modul m, der Addendum-Modifikationskoeffizient λ, der Druckwinkel α, der vordere Druckwinkel αt und der Schneidkantendruckwinkel αa angenommen, im Voraus in dem Speicher 105 gespeichert zu sein.
Die Werkzeugentwurfseinheit 102 des Steuergeräts 100 liest den Drillwinkel θf der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 aus dem Speicher 105 aus (Schritt S1 in der 2). Dann berechnet die Werkzeugentwurfseinheit 102 einen Unterschied zwischen dem Schnittwinkel Φf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F in dem Schneiden der linken abgeschrägten Zahnflanke 121, der durch den Bediener eingegeben wurde, und dem gelesenen Drillwinkel θf der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 als den Drillwinkel β der Klingenflanken 42bf der Schneidklinge 42af des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F (Schritt S2 in der 2).
Die Werkzeugentwurfseinheit 102 liest die Anzahl der Klingen Z oder Ähnliches des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F von dem Speicher 105 aus und berechnet ausgehend von der gelesenen Anzahl der Klingen Z oder Ähnlichem des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F und dem gelesenen Drillwinkel β der Klingenflanken 42bf der Schneidklinge 42af, die Schneidkantenbreite Saf und die Klingendicke Taf der Schneidklinge 42af. Die Schneidkantenbreite Saf der Schneidklinge 42af wird gemäß der Evolventenkurve ausgehend von der Klingendicke Taf berechnet. Falls ein zufriedenstellendes Kämmen in dem Zahnabschnitt beibehalten bleiben kann, berechnet die Werkzeugentwurfseinheit 102 die Schneidkantenbreite Saf als eine nicht evolventische oder lineare Zahnflanke (Schritt S3).
Wenn die berechnete Klingenbreite Saf der Schneidklinge 42af gleich wie oder kleiner als die Flankenlinienlänge gf der linken unteren Zahnflanke 121a ist, kehrt die Werkzeugentwurfseinheit 102 zu dem Schritt S2 zurück und wiederholt den voranstehend beschriebenen Vorgang. Wenn andererseits die berechnete Klingenbreite Saf der Schneidklinge 42af größer als die Flankenlinienlänge gf der linken unteren Zahnflanke 121a ist, liest die Werkzeugentwurfseinheit 102 den Zahnflankenabstand Hf von dem Speicher 105 aus. Die Werkzeugentwurfseinheit 102 bestimmt, ob die berechnete Klingendicke Taf der Schneidklinge 42af kleiner als der Zahnflankenabstand Hf auf der Seite der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 ist (Schritt S4 in der 2).
Wenn die berechnete Klingendicke Taf der Schneidklinge 42af gleich wie oder größer als der Zahnflankenabstand Hf auf der Seite der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 ist, kehrt die Werkzeugentwurfseinheit 102 zu dem Schritt S2 zurück und wiederholt den voranstehend beschriebenen Vorgang. Wenn andererseits die berechnete Klingendicke Taf der Schneidklinge 42af kleiner als der Zahnflankenabstand Hf auf der Seite der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 ist, liest die Werkzeugentwurfseinheit 102 den Drillwinkel θr der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 aus dem Speicher 105 aus (Schritt S5 in der 2). Die Werkzeugentwurfseinheit 102 berechnet einen Unterschied zwischen dem Drillwinkel β der Klingenflanken 42bf der Schneidklinge 42af des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, die in dem Schritt S2 berechnet wurde, und dem gelesenen Drillwinkel θr der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 als einen Schnittwinkel Φr (siehe 9C) des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F in dem Schneiden der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 (Schritt S6 in der 2).
Die Werkzeugentwurfseinheit 102 liest den Zahnflankenabstand Hr aus dem Speicher 105 aus und bestimmt, ob die Klingendicke Taf kleiner als der Zahnflankenabstand Hr auf der Seite der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 ist (Schritt S7 in der 2). Wenn die Klingendicke Taf gleich wie oder größer als der Zahnflankenabstand Hr auf der Seite der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 ist, kehrt die Werkzeugentwurfseinheit 102 zu dem Schritt S2 zurück und wiederholt den voranstehend beschriebenen Vorgang.
Wenn andererseits die Klingendicke Taf kleiner als der Zahnflankenabstand Hr auf der Seite der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 ist, bestimmt die Werkzeugentwurfseinheit 102 ausgehend von z. B. dem berechneten Drillwinkel β der Klingenflanken 42bf der Schneidklinge 42af eine Form des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F (Schritt S8 in der 2). Die Werkzeugentwurfseinheit 102 speichert vorbestimmte Formdaten des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F in dem Speicher 105 (Schritt S9 in der 2) und beendet den gesamten Vorgang. Folglich ist das erste Bearbeitungswerkzeug 42F mit der optimalen Schneidklinge 42af entworfen.
Ein Vorgang zum Entwerfen des dritten Bearbeitungswerkzeugs 42R durch die Werkzeugentwurfseinheit 102 des Steuergeräts 100 wird mit Bezug auf die 3, 13A und 13B beschrieben. Ein Vorgang zum Entwerfen des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42L ist der gleiche. Der Drillwinkel θR, die Flankenlinienlänge rr, die Höhe, der Druckwinkel und der Zahnflankenabstand JR der rechten abgefasten Zahnflanke 132 werden angenommen, im Voraus in dem Speicher 105 gespeichert zu sein. Außerdem wird angenommen, dass Daten betreffend das dritte Bearbeitungswerkzeug 42R, nämlich die Anzahl der Klingen Z, der Schnittkantenkreisdurchmesser da, der Bezugskreisdurchmesser d, das Addendum ha, der Modul m, der Addendum-Modifikationskoeffizient λ, der Druckwinkel α, der vordere Druckwinkel αt und der Schneidkantendruckwinkel αa im Voraus in dem Speicher 105 gespeichert sind.
Die Werkzeugentwurfseinheit 102 des Steuergeräts 100 liest den Drillwinkel θR der rechten abgefasten Zahnflanke 132 aus dem Speicher 105 aus (Schritt S21 in der 3). Dann berechnet die Werkzeugentwurfseinheit 102 einen Unterschied zwischen dem Schnittwinkel ΦR des dritten Bearbeitungswerkzeus 42R, der durch den Bediener eingegeben wird, und dem gelesenen Drillwinkel θR der rechten abgefasten Zahnflanke 132 als einen Drillwinkel βR der Klingenflanken 42bR der Schneidklinge 42aR des dritten Bearbeitungswerkzeugs 42R (Schritt S22 in der 3).
Die Werkzeugentwurfseinheit 102 liest die Anzahl der Klingen Z oder Ähnliches des dritten Bearbeitungswerkzeugs 42R aus dem Speicher 105 aus, und berechnet ausgehend von der gelesenen Anzahl der Klingen Z oder dem Ähnlichen des dritten Bearbeitungswerkzeugs 42R und dem berechneten Drillwinkel θR der Klingenflanken 42bR der Schneidklinge 42aR die Schneidkantenbreite SaR der Schneidklinge 42aR (Schritt 23 in der 3). Die Werkzeugentwurfseinheit 102 liest den Zahnflankenabstand JR aus dem Speicher 105 aus und bestimmt, ob die berechnete Schneidkantenbreite SaR der Schneidklinge 42ar kleiner als der Zahnflankenabstand JR ist (Schritt S24 in der 2).
Wenn die berechnete Klingendicke SaR (die Schneidkantenbreite) der Schneidklinge 42aR gleich groß wie oder größer als der Zahnflankenabstand JR ist, kehrt die Werkzeugentwurfseinheit 102 zurück zu dem Schritt S22 und wiederholt den voranstehend beschriebenen Vorgang. Wenn andererseits die berechnete Klingendicke SaR der Schneidklinge 42aR kleiner als der Zahnflankenabstand JR ist, bestimmt die Werkzeugentwurfseinheit 102 ausgehend von z. B. dem berechneten Drillwinkel βR die Klingenflanken 42bR der Schneidklinge 42aR, eine Form des dritten Bearbeitungswerkzeugs 42R (Schritt S25 in der 3). Die Werkzeugentwurfseinheit 102 speichert vorbestimmte Formdaten des dritten Bearbeitungswerkzeugs 42R in dem Speicher 105 (Schritt S26 in der 3) und beendet den gesamten Vorgang. Folglich ist das dritte Bearbeitungswerkzeug 42R mit der optimalen Schneidklinge 42aR entworfen.
Vorgang durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit des Steuergeräts
Ein Vorgang durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 des Steuergeräts 100 wird mit Bezug auf die 4 beschrieben. Dieser Vorgang ist ein Simulationsvorgang um ausgehend von einer bekannten Zahnradentwurfstheorie eine Spur der Schneidklinge 42af des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F zu berechnen. Deswegen ist ein tatsächliches Bearbeiten nicht notwendig. Eine Kostenreduktion kann erlangt werden. Das Gleiche betrifft das zweite Bearbeitungswerkzeug 42L und das dritte Bearbeitungswerkzeug 42R. Eine ausführliche Erläuterung des Vorgangs wird ausgelassen.
Die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 des Steuergeräts 100 liest einen Werkzeugzustand wie z. B. die Achsenrichtungsposition des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F in dem Schneiden der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 aus dem Speicher 105 aus (Schritt S31 in der 4). Die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 speichert „1 (das erste Mal bezeichnend)“ als die Anzahl der Wiederholungen der Simulation n in dem Speicher 105 (Schritt S32 in der 4) und stellt das erste Bearbeitungswerkzeug 42F auf den gelesenen Werkzeugzustand ein (Schritt S33 in der 4).
Die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 berechnet ausgehend von den Formdaten des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, die von dem Speicher 105 gelesen wurden, eine Werkzeugspur in dem Bearbeiten der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 (Schritt S34 in der 4) und berechnet eine Form der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 nach dem Bearbeiten (Schritt S35 in der 4). Dann vergleicht die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 die berechnete Form der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 nach dem Bearbeiten und die Form der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 in dem Entwurf, berechnet einen Formfehler, und speichert den berechneten Formfehler in dem Speicher 105 (Schritt S36 in der 4). Die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 zählt 1 zu der Anzahl der Wiederholungen der Simulation n hinzu (Schritt S37 in der 4).
Die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 bestimmt, ob die Anzahl der Wiederholungen der Simulation n eine voreingestellte Anzahl von Wiederholungen nn erreicht hat (Schritt S38 in der 4). Wenn die Anzahl der Wiederholungen der Simulation n die voreingestellte Anzahl der Wiederholungen nicht erreicht hat, ändert die Werkzeugbearbeitungseinheit 103 den Werkzeugzustand des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, z. B. die Achsenrichtungsposition des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F (Schritt S39 in der 4), kehrt zu dem Schritt S34 zurück und wiederholt den voranstehend beschriebenen Vorgang. Wenn andererseits die Anzahl der Wiederholungen der Simulation n die voreingestellte Anzahl der Wiederholungen nn erreicht hat, wählt die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 die Achsenrichtungsposition des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, das einen minimalen Fehler unter den gespeicherten Formfehlern aufweist, speichert die ausgewählte Achsenrichtungsposition in dem Speicher 105 (Schritt S40 in der 4), und beendet den gesamten Vorgang.
In dem voranstehend beschriebenen Vorgang wird die Simulation eine Mehrzahl von Wiederholungen durchgeführt, und die Achsenrichtungsposition des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, das den minimalen Fehler aufweist, wird ausgewählt. Jedoch ist es ebenfalls möglich, einen gewährbaren Formfehler im Voraus einzustellen, und die Achsenrichtungsposition des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F zu der Zeit auszuwählen, zu der der in dem Schritt S36 berechnete Formfehler gleich wie oder kleiner als der gewährbare Formfehler ist. In dem Schritt S39 ist es ebenfalls möglich, anstelle die Achsenrichtungsposition des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F zu ändern, den Schnittwinkel Φf des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F zu ändern oder die Position des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F um die Achse zu ändern, oder beliebige Kombinationen des Schnittwinkels, der Achsenrichtungsposition und der Position um die Achse zu ändern.
Vorgang durch die Bearbeitungssteuerungseinheit des Steuergeräts
Ein Vorgang (ein Zahnradbearbeitungsverfahren) durch die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 des Steuergeräts 100 wird mit Bezug auf die 5 und 6 beschrieben. Es wird hier angenommen, dass der Bediener ausgehend von den entsprechenden Formdaten des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42L und des dritten Bearbeitungswerkzeugs 42R, die durch die Werkzeugentwurfseinheit 102 entworfen wurden, das erste Bearbeitungswerkzeug 42F, das zweite Bearbeitungswerkzeug 42L und das dritte Bearbeitungswerkzeug 42R herstellt und das erste Bearbeitungswerkzeug 42F, das zweite Bearbeitungswerkzeug 42L und das dritte Bearbeitungswerkzeug 42R in ein automatisches Werkzeugersetzungsgerät in dem Bearbeitungsgerät 1 vorsieht. Es wird ebenfalls angenommen, dass die Buchse 115 an dem Werkstückhalter 80 des Bearbeitungsgeräts 1 angebracht ist.
Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 des Steuergeräts 100 bringt das erste Bearbeitungswerkzeug 42F an der Drehspindel 40 mit dem automatischen Werkzeugersetzungsgerät an (Schritt S41 in der 5). Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 sieht das erste Bearbeitungswerkzeug 42F und die Buchse 115 derart vor, dass ein Werkzeugzustand des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F zum Schneiden der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a auf dem inneren Umfang der Buchse 115 mit dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42F, das durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 berechnet wurde, erlangt wird (Schritt S42 in der 5).
Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 führt das erste Bearbeitungswerkzeug 42F einmal oder eine Mehrzahl von Wiederholungen in die Richtung der Drehachse Lw der Buchse 115 zu, während das erste Bearbeitungswerkzeug 42F synchron mit der Buchse 115 dreht und den inneren Umfang der Buchse 115 schrupp-schneidet, um die linke Zahnflanke 115b und die rechte Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a auszubilden. Außerdem schneidet die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 die ausgebildete linke Zahnflanke 115b und die ausgebildete rechte Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a vorübergehend fertig (Schritt S43 in der 5; gleichwertig dem „ersten Schritt“ der Erfindung). Das vorübergehende Fertigschneiden wird durch das Einstellen der Werkzeugzufuhrgeschwindigkeit niedriger als die Werkzeugzufuhrgeschwindigkeit während des schruppen Schneidens durchgeführt. Wie in der 18A dargestellt ist, werden Grate B1 an den Endabschnitten von einer Schneidendseite des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F in der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a durch das vorübergehende Fertigschneiden ausgebildet.
Wenn das Schneiden der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c vollständig ist (Schritt S44 in der 5), ersetzt die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 mit dem automatischen Werkzeugersetzungsgerät das erste Bearbeitungswerkzeug 42F mit dem zweiten Bearbeitungswerkzeug 42L (Schritt S45 in der 5). Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 sieht das zweite Bearbeitungswerkzeug 42L und die Buchse 115 derart vor, dass ein Werkzeugzustand des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42L zum Schneiden der linken abgefasten Zahnflanke 131 auf der linken Zahnflanke 115b des inneren Zahns 115a mit dem zweiten Bearbeitungswerkzeug 42L, das durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 berechnet wurde, erlangt wird (Schritt S46 in der 5). Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 führt das zweite Bearbeitungswerkzeug 42L in die Richtung der Drehachse Lw der Buchse 115 einmal oder eine Mehrzahl von Wiederholungen zu, während das zweite Bearbeitungswerkzeug 42L synchron mit der Buchse 115 gedreht wird und den inneren Zahn 115a schneidet, um die linke abgefaste Zahnflanke 131 auf der linken Zahnflanke 115b des inneren Zahns 115a auszubilden (Schritt S47 in der 5; gleichwertig dem „zweiten Schritt“ der Erfindung).
Wenn das Schneiden der linken abgefasten Zahnflanke 131 vollständig ist (Schritt S48 in der 5), ersetzt die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 mit dem automatischen Werkzeugersetzungsgerät das zweite Bearbeitungswerkzeug 42L mit dem dritten Bearbeitungswerkzeug 42R (Schritt S49 in der 5). Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 sieht das dritte Bearbeitungswerkzeug 42R und die Buchse 115 derart vor, dass ein Werkzeugzustand des dritten Bearbeitungswerkzeugs 42R zum Schneiden der rechten abgefasten Zahnflanke 132 auf der rechten Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a mit dem dritten Bearbeitungswerkzeug 42R, das durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 berechnet wurde, erlangt wird (Schritt S50 in der 5).
Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 führt das dritte Bearbeitungswerkzeug 42R einmal oder eine Mehrzahl von Wiederholungen in der Richtung der Drehachse Lw der Buchse 115 zu, während sie das dritte Bearbeitungswerkzeug 42R synchron mit der Buchse 115 dreht und die rechte Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a schneidet, um die rechte abgefaste Zahnflanke 132 auf der rechten Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a zu schneiden (Schritt S51 in der 5; gleichwertig dem „zweiten Schritt“ der Erfindung). Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 kann die linke abgefaste Zahnflanke 131 nach dem Schneiden der rechten abgefasten Zahnflanke 132 schneiden. Durch das Schneiden, wie in der 18B dargestellt ist, werden Grate B2 an den Endabschnitten an einer Schneidendseite des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42L in die linke abgefaste Zahnflanke 131 und einer Schneidendseite des dritten Bearbeitungswerkzeugs 42R in der rechten abgefasten Zahnflanke 132 ausgebildet.
Wenn das Schneiden der rechten abgefasten Zahnflanke 132 vollständig ist (Schritt S52 in der 5), ersetzt die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 die mit dem automatischen Werkzeugersetzungsgerät das dritte Bearbeitungswerkzeug 42R mit dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42F (Schritt S53 in der 6). Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 sieht das erste Bearbeitungswerkzeug 42F und die Buchse 115 derart vor, dass ein Werkzeugzustand des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F zum Schneiden der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 mit der linken unteren Zahnflanke 121a mit dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42F, das durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 berechnet wurde, erlangt wird (Schritt S54 in der 6). Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 führt das erste Bearbeitungswerkzeug 42F in der Richtung der Drehachse Lw der Buchse 115 einmal oder eine Mehrzahl von Wiederholungen zu, während sie das erste Bearbeitungswerkzeug 42F synchron mit der Buchse 115 dreht und den inneren Zahn 115a schneidet, um die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 mit der linken unteren Zahnflanke 121a auszubilden (Schritt S55 in der 6; gleichwertig dem „dritten Schritt“ der Erfindung).
Wie nämlich in den 19A bis 19C dargestellt ist, führt das erste Bearbeitungswerkzeug 42F einen Schneidvorgang in der Richtung der Drehachse Lw der Buchse 115 einmal oder eine Mehrzahl von Wiederholungen durch, um die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 mit der linken unteren Zahnflanke 121a in dem inneren Zahn 115a auszubilden. Das erste Bearbeitungswerkzeug 42F zu dieser Zeit muss einen Zufuhrvorgang und einen Rückführvorgang in die entgegengesetzte Richtung zu dem Zufuhrvorgang durchführen. Wie jedoch in der 19C dargestellt ist, wirkt eine Trägheitskraft in diesem Umkehrvorgang. Deswegen endet der Zufuhrvorgang des ersten Bearbeitungswerkzeug 42F an einem Punkt Q, der um eine vorbestimmte Länge kürzer als die Flankenlinienlänge ff der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 ist, die die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 mit der linken unteren Zahnflanke 121a ausbildet kann, und schaltet zu dem Rückführvorgang um. Der Zufuhrendpunkt Q kann durch Messen mit einem Sensor oder Ähnlichem berechnet werden. Falls jedoch die Zufuhrgröße ausreichend genau mit Bezug auf die notwendige Bearbeitungsgenauigkeit ist, kann der Punkt Q durch die Zufuhrgröße angepasst werden, ohne gemessen zu werden. Es kann nämlich eine genaue Bearbeitung durch das Durchführen einer Schneidarbeit erlangt werden, während die Zufuhrgröße derart angepasst wird, dass die Bearbeitung bis zu dem Punkt Q durchgeführt werden kann.
Wenn das Schneiden der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 vollständig ist (Schritt S56 in der 6), sieht die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 das erste Bearbeitungswerkzeug 42F und die Buchse 115 derart vor, dass ein Werkzeugzustand des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F zum Schneiden der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 mit der rechten unteren Zahnflanke 122a, das durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 berechnet wurde, erlangt wird (Schritt S57 in der 6). Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 führt das erste Bearbeitungswerkzeug 42F in die Richtung der Drehachse Lw der Buchse 115 einmal oder eine Mehrzahl von Wiederholungen zu, während das erste Bearbeitungswerkzeug 42F synchron mit der Buchse 115 dreht und den inneren Zahn 115a schneidet, um die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 mit der rechten unteren Zahnflanke 122a auszubilden (Schritt S58 in der 6; gleichwertig dem „dritten Schritt“ der Erfindung).
Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 kann die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 nach dem Schneiden der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 schneiden. Durch das Schneiden, wie in der 18C dargestellt ist, werden die auf der linken abgefasten Zahnflanke 131 und der rechten abgefasten Zahnflanke 132 ausgebildeten Grate B2 entfernt, und Grate B3 werden an Endabschnitten an einer Schneidendseite des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F in der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 und der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 ausgebildet.
Wenn das Schneiden der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 vollständig ist (Schritt S59 in der 6), sieht die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 das erste Bearbeitungswerkzeug 42F und die Buchse 115 derart vor, dass ein Werkzeugzustand des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F zum Fertigschneiden des vorübergehend fertig geschnittenen inneren Zahns 115a, das durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 berechnet wurde, erlangt wird (Schritt S60 in der 6). Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 führt das erste Bearbeitungswerkzeug 42F in die Richtung der Drehachse Lw der Buchse 115 einmal zu, während sie das erste Bearbeitungswerkzeug 42F synchron mit der Buchse 115 dreht und die linke Zahnflanke 115b und die rechte Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a fertig schneidet (Schritt S61 in der 6; gleichwertig dem „vierten Schritt“ der Erfindung). Das Fertigschneiden wird durch das Einstellen der Werkzeugzufuhrgeschwindigkeit niedriger als die Werkzeugzufuhrgeschwindigkeit während des vorrübergehenden Fertigschneidens durchgeführt.
Wenn das Fertigschneiden der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a vollständig ist (Schritt S62 in der 6), beendet die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 den gesamten Vorgang. Durch das Fertigschneiden, wie in der 18D dargestellt ist, werden die auf der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a ausgebildeten Grate B1 und die auf der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 und der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 ausgebildeten Grate B3 entfernt. Obwohl Grate sogar nach dem Fertigschneiden ausgebildet werden, können diese Grate, da die Grate ausgesprochen klein sind, durch eine Nachbearbeitung (z. B. Bürsten) entfernt werden.
Wie voranstehend beschrieben wurde, werden in dem Bearbeitungsgerät 1 zuerst der innere Zahn 115a der Buchse 115 schrupp geschnitten und vorübergehend fertig geschnitten, und darauffolgend die linke abgefaste Zahnflanke 131 und die rechte abgefaste Zahnflanke 132 des Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts 120 geschnitten. Folglich werden die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 und die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 des Zahnrad-Abgeratungs-verhinderungsabschnitts 120 geschnitten. Zuletzt wird der innere Zahn 115a der Buchse 115 fertig geschnitten. Folglich können allgemein in den Schneidvorgängen ausgebildete Grate entfernt werden.
Falls die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 und die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 geschnitten werden, und dann die linke abgefaste Zahnflanke 131 und die rechte abgefaste Zahnflanke 132 geschnitten werden, besteht keine Möglichkeit in dem Fertigschneiden, die inneren Zähne 115a in Berührung mit der linken abgefasten Zahnflanke 131 und der rechten abgefasten Zahnflanke 132 zu bringen. Deswegen können in der linken abgefasten Zahnflanke 131 und der rechten abgefasten Zahnflanke 132 ausgebildete Grate nicht entfernt werden. Wie voranstehend beschrieben wurde, kann der Zahnrad-Abgeratungsverhinderungs-abschnitt 120 durch lediglich Schneiden ausgebildet werden, und ausgebildete Grate können gleichzeitig mit dem Schneiden entfernt werden. Deswegen ist es möglich, eine Bearbeitungszeit des Wälzens, des Endfräsens und des Stoßens stärker als in der Vergangenheit zu reduzieren.
Anderes Beispiel des Bearbeitungswerkzeugs
In dem voranstehend beschriebenen Beispiel wird das Schneiden des Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts 120 der Buchse 115, wie im Folgenden beschrieben wird, unter Verwendung der drei Bearbeitungswerkzeuge durchgeführt, nämlich des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F, des zweiten Bearbeitungswerkzeugs 42L und des dritten Bearbeitungswerkzeugs 42R, wie in der 7 dargestellt ist. Das Schneiden wird nämlich durchgeführt durch Ändern der Schnittwinkel Φ, Φf, Φr, ΦL und ΦR, die durch die Unterschiede zwischen den Drillwinkeln 0° und 0° der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a dargestellt sind, der Drillwinkel θf und θr der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 mit der linken unteren Zahnflanke 121a der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 mit der rechten unteren Zahnflanke 122a, der Drillwinkel θL und θR der linken abgefasten Zahnflanke 131 und der rechten abgefasten Zahnflanke 132 und der Drillwinkel β, βL und βR der Schneidklingen 42aF, 42aL und 42aR.
Wie jedoch in der 20 dargestellt ist, haben die Erfinder herausgefunden, dass alle Zahnflanken manchmal lediglich durch das erste Bearbeitungswerkzeug 42F geschnitten werden können. Als eine Bedingung in diesem Fall müssen Schnittwinkel ΦLL und ΦRR in dem Schneiden der linken abgefasten Zahnflanke 131 und der rechten abgefasten Zahnflanke 132 mit dem ersten Bearbeitungswerkzeug 42F in der Lage sein, durch das Bearbeitungsgerät 1 eingestellt zu werden. Die Schnittwinkel ΦLL und ΦPP sind nämlich Unterschiede zwischen dem Drillwinkel β des ersten Bearbeitungswerkzeugs 42F und den Drillwinkeln θLL und 8RR der linken abgefasten Zahnflanke 131 und der rechten abgefasten Zahnflanke 132. Die Schnittwinkel ΦLL und ΦRR müssen lediglich in der Lage sein, ausgehend von den Drillwinkeln β, θLL und θRR eingestellt zu werden. Wenn nämlich die Drillwinkel θLL und θRR der linken abgefasten Zahnflanke 131 und der rechten abgefasten Zahnflanke 132 vorbestimmte Werte sind, können alle Zahnflanken 115b, 115c, 121, 122, 131 und 132 lediglich durch das erste Bearbeitungswerkzeug 42F geschnitten werden. Es ist möglich, die Bearbeitungszeit stärker zu reduzieren, da ein Werkzeugaustausch nicht notwendig ist.
Anderes
In dem voranstehend beschriebenen Bespiel wird das Bearbeiten auf dem inneren Umfangszahn durchgeführt. Jedoch kann das Bearbeiten auch auf einem äußeren Umfangszahn durchgeführt werden. Das Werkstück ist die Buchse 115 des Synchron-Kämmmechanismus 110. Jedoch kann das Werkstück ein Werkstück mit einem Zahnabschnitt sein, der wie ein Zahnrad kämmt, und ein zylindrisches Werkstück, oder ein scheibenförmiges Werkstück. Eine Mehrzahl von Zahnflanken (die eine unterschiedliche Mehrzahl von Flankenlinien oder Zahnformen aufweisen (Zahnköpfe und Zahnfüße)) können in der gleichen Weise auf einem oder beiden aus dem inneren Umfang (der innere Zahn) und dem äußeren Umfang (der äußere Zahn) bearbeitet werden. Kontinuierlich ändernde Flankenlinien und Zahnformen (Zahnspitzen und Zahnfüße) wie z. B. längsballige Zahnflächen und Rücknahmen (z.B. Zahnkopf oder -Fuß) können ebenfalls in der gleichen Weise bearbeitet werden. Das Kämmen kann optimiert werden (in einem zufriedenstellenden Zustand durchgeführt werden).
In dem voranstehend beschriebenen Beispiel ist das Bearbeitungsgerät 1, das ein Bearbeitungszentrum mit fünf Achsen ist, in der Lage, die Buchse 115 um die A-Achse zu drehen. Andererseits kann das Bearbeitungszentrum mit fünf Achsen als ein vertikales Bearbeitungszentrum konfiguriert sein, um in der Lage zu sein, die Bearbeitungswerkzeuge 42F, 42R und 42 um die A-Achse zu drehen. In der voranstehend gegebenen Beschreibung wird die Erfindung auf das Bearbeitungszentrum angewendet. Jedoch kann die Erfindung auch auf eine Maschine angewendet werden, die zum Zahnradschneiden bestimmt ist.
Zweite Ausführungsform
Mechanische Konfiguration eines Bearbeitungsgeräts
Eine mechanische Konfiguration eines Bearbeitungsgeräts 1 in einer zweiten Ausführungsform, die in der 21 dargestellt ist, ist die Gleiche wie die mechanische Konfiguration des Bearbeitungsgeräts 1 in der ersten Ausführungsform, das in der 1 dargestellt ist. Jedoch ist eine Steuerkonfiguration eines Steuergeräts 200 des Bearbeitungsgeräts 1 in der zweiten Ausführungsform unterschiedlich zu der Steuerkonfiguration des Steuergeräts 100 des Bearbeitungsgeräts 1 in der ersten Ausführungsform. In der 21 werden die gleichen Bauteile wie die in der 1 dargestellten Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen und Kennzeichnungen bezeichnet. Eine ausführliche Beschreibung dieser Bauteile wird ausgelassen.
Wie in der 21 dargestellt ist, hat das Steuergerät 200 die Bearbeitungssteuerungseinheit 101, die Werkzeugentwurfseinheit 102, die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103, eine Korrekturwinkelberechnungseinheit 104 und den Speicher 105.
Wie im Detail im Folgenden beschrieben wird, wenn eine Drehphase des Bearbeitungswerkzeugs 42 und der Buchse 115 während des synchronen Drehens, wenn die Zahnflanken 115b und 115c geschnitten werden (beide Seitenwandabschnitte der Zahnnut 115g) des inneren Zahns 115a der Buchse 115, als Bezugsdrehphase (0 Grad) eingestellt ist, berechnet die Korrekturwinkelberechnungseinheit 104 Korrekturwinkel σf, σr, σL und σR (siehe 27A) mit Bezug auf die Bezugsdrehphase (0 Grad) des Bearbeitungswerkzeugs 42 und der Buchse 115 in dem Schneiden der abgefasten Zahnflanken 131 und 132 des Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts 120 (beide Seitenwandabschnitte der abgefasten Zahnnuten 131g und 132g) und der abgeschrägten Zahnflanken 121 und 122 (beide Seitenwandabschnitte der abgeschrägten Zahnnuten 121g und 122g) des Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts 120.
In dem Speicher 105 werden im Voraus Werkzeugdaten betreffend das Bearbeitungswerkzeug 42, nämlich der Schneidkantenkreisdurchmesser da, der Bezugskreisdurchmesser d, das Addendum ha, der Modul m, der Addendum-Modifikationskoeffizient λ, der Druckwinkel α, der vordere Druckwinkel αt und der Schneidkantendruckwinkel αa wie auch die Bearbeitungsdaten zum Schneiden der Buchse 115 im Voraus gespeichert. Der Speicher 105 speichert z. B. eine Anzahl der Klingen Z der Schneidklinge 42a, die eingegeben werden, wenn das Bearbeitungswerkzeug 42 entworfen wird. Der Speicher 105 speichert Formdaten des Bearbeitungswerkzeugs 42, das durch die Werkzeugentwurfseinheit 102 entworfen wurde, und einen Werkzeugzustand, der durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 berechnet wurde. Der Speicher 105 speichert die Korrekturwinkel σf, σr, σL und σR der Drehphase der Buchse 115, die durch die Korrekturwinkelberechnungseinheit 104 berechnet wurde.
Bearbeitungswerkzeug
Das Entwerfen des Bearbeitungswerkzeugs 42, das in dem Bearbeitungsgerät 1 in der zweiten Ausführungsform verwendet wird, wird beschrieben. Das Entwerfen des Bearbeitungswerkzeugs 42 ist im Wesentlichen das Gleiche wie der Inhalt, der in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde. Deswegen ist das Entwerfen im Folgenden mit Bezug auf die 8A bis 8C und 10 (Bezugszeichen in Klammern in den Figuren entsprechen der zweiten Ausführungsform) beschrieben. Das Bearbeitungswerkzeug 42 wird ausgehend von den Formen der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a entworfen. Wie in der 8A dargestellt ist, weist die Schneidklinge 42a, wenn das Bearbeitungswerkzeug 42 von der Seite der Werkzeugendoberfläche 42 in der Richtung der Werkzeugachse (Drehachse) L betrachtet wird, in diesem Beispiel die gleiche Form wie die Evolventenkurve auf.
Wie in der 8B dargestellt ist, weist die Schneidklinge 42A des Bearbeitungswerkzeugs 42 einen Spanwinkel auf, der um den Winkel γ mit Bezug auf eine Ebene rechtwinklig zu der Werkzeugachse L auf der Seite der Werkzeugendoberfläche 42 geneigt ist, und einem vorderen Freiwinkel, der um den Winkel δ mit Bezug auf eine gerade Linie parallel zu der Werkzeugachse L an einer Seite einer Werkzeugrandoberfläche 42B geneigt ist. Wie in der 8C dargestellt ist, weisen Klingenflanken 42b der Schneidklinge 42a einen Drillwinkel auf, der um den Winkel β mit Bezug auf eine gerade Linie parallel zu der Werkzeugachse L geneigt ist.
Für das Entwerfen der Schneidklinge 42a wird zuerst der Drillwinkel β der Schneidklinge 42a aus einer Summe von Drillwinkeln der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c (die Zahnnut 115g) des inneren Zahns 115a und des Schnittwinkels Φ berechnet (siehe 25A). Da in diesem Beispiel die Drillwinkel der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c (die Zahnnut 115g) 0 Grad betragen, ist der Drillwinkel β der Schneidklinge 42a der Gleiche wie der Schnittwinkel Φ.
Folglich werden eine Schneidkantenbreite Sa (siehe 10) der Schneidklinge 42a und eine Klingendicke Ta (siehe 10) auf einem Bezugskreis Cb (siehe 10) der Schneidklinge 42a berechnet. Gemäß dem voranstehend beschriebenen Vorgang wird das Bearbeitungswerkzeug 42 mit der optimalen Schneidklinge 42a zum Schneiden der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c (der Zahnnut 115g) entworfen. Ein Beispiel einer Berechnung zum Berechnen der Schneidkantenbreite Sa der Schneidklinge 42a und der Klingendicke Ta auf dem Bezugskreis Cb der Schneidklinge 42a ist im Folgenden beschrieben.
Wie in der 10 dargestellt ist, ist die Schneidkantenbreite Sa der Schneidklinge 42a durch den Schneidkantenkreisdurchmesser da und einen Halbwinkel ψa der Klingendicke des Schneidkantenkreises dargestellt (siehe Ausdruck (11)).
Ausdruck 11 $Sa = ψ a \cdot da$
Der Schneidkantenkreisdurchmesser da wird durch den Bezugskreisdurchmesser d und das Addendum ha dargestellt(siehe Ausdruck (12)). Außerdem ist der Bezugskreisdurchmesser d durch die Anzahl der Klingen Z der Schneidklinge 42a, den Drillwinkel β der Klingenflanken 42b der Schneidklinge 42a und den Modul m dargestellt (siehe Ausdruck (13)). Das Addendum ha ist durch einen Addendum-Modifikationskoeffizienten λ und den Modul m dargestellt (siehe Ausdruck (14)).
Ausdruck 12 $da = d + 2 \cdot ha$
Ausdruck 13 $d = Z \cdot m / cos β$
Ausdruck 14 $ha = 2 \cdot m (1 + λ)$
Der Halbwinkel ψa der Klingendicke des Schneidkantenkreises ist durch die Anzahl der Klingen Z der Schneidklinge 42a, den Addendum-Modifikationskoeffizienten λ, den Druckwinkel α, den vorderen Druckwinkel αt und den Schneidkantendruckwinkel αa dargestellt (siehe Ausdruck (15)). Der vordere Druckwinkel αt kann durch den Druckwinkel α und den Drillwinkel β der Klingenflanken 42b der Schneidklinge 42a ausgedrückt sein (siehe Ausdruck (16)). Der Schneidkantendruckwinkel αa kann durch den vorderen Druckwinkel αt, den Schneidkantenkreisdurchmesser da und den Bezugskreisdurchmesser d dargestellt sein (siehe Ausdruck (17)).
Ausdruck 15 $ψ a = π / (2 \cdot Z) + 2 \cdot λ \cdot tan α / Z + (tan α t - α t) - (tan α a - α a)$
Ausdruck 16 $α t = {tan}^{- 1} (tan α / cos β)$
Ausdruck 17 $α a = {cos}^{- 1} (d \cdot cos α t / da)$
Die Klingendicke Ta der Schneidklinge 41a ist durch den Bezugskreisdurchmesser d und den Halbwinkel ψ der Klingendicke Ta dargestellt (siehe Ausdruck (18)).
Ausdruck 18 $Ta = ψ \cdot d$
Der Bezugskreisdurchmesser d ist durch die Anzahl der Klingen Z der Schneidklinge 42a, den Drillwinkel β der Klingenflanken 42b der Schneidklinge 42a und den Modul m dargestellt (siehe Ausdruck (19)).
Ausdruck 19 $d = Z \cdot m / cos β$
Der Halbwinkel ψ der Klingendicke Ta ist durch die Anzahl der Klingen Z der Schneidklinge 42a, den Addendum-Modifikationskoeffizienten λ und den Druckwinkel α dargestellt (siehe Ausdruck (20)). Das Entwerfen des voranstehend beschriebenen Bearbeitungswerkzeugs 42 wird in der Werkzeugentwurfseinheit 102 des Steuergeräts 100 durchgeführt. Details der Vorgänge werden im Folgenden beschrieben.
Ausdruck 20 $ψ = π / (2 \cdot Z) + 2 \cdot λ \cdot tan α / Z$
Korrekturwinkel der Drehphase
Wie in dem Stand der Technik beschrieben wurde, beinhaltet das Bearbeiten der Buchse 115 verschiedene Arten von Bearbeitungen. Um außerdem die Bearbeitungsgenauigkeit zu verbessern, ist ein getrennter Vorgang zum Entfernen von ausgebildeten Graten erforderlich. Deswegen tendiert eine Bearbeitungszeit dazu, lange zu sein. In dem voranstehend beschriebenen Bearbeitungsgerät 1 ist die Drehachse Lw der Buchse 115 in dem Schnittwinkel Φ mit Bezug auf die Drehachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 geneigt. Das Bearbeitungswerkzeug 42 wird in der Richtung der Drehachse Lw der Buchse 115 zugeführt, während es synchron mit der Buchse 115 gedreht wird. Die Zahnflanken 115b und 115c (die Zahnnut 115g) des inneren Zahns 115a der Buchse 115 wird geschnitten. Eine Drehphase des Bearbeitungswerkzeugs 42 und der Buchse 115 während der synchronen Drehung zu dieser Zeit ist als eine Bezugsdrehphase (0 Grad) eingestellt.
Der Erfinder hat herausgefunden, dass es möglich ist, mit einem Bearbeitungswerkzeug 42 die linken und rechten abgefasten Zahnflanken 131 und 132 (die linken und rechten abgefasten Zahnnuten 131g und 132g) des Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts 120 und die linken und rechten abgeschrägten Zahnflanken 121 und 122 (die linken und rechten abgeschrägten Zahnnuten 121g und 122g) des Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts 120 durch Korrigieren der Drehphase des Bearbeitungswerkzeugs 42 und der Buchse 115 während der synchronen Drehung mit den Korrekturwinkeln σf, σr, σL und σR (siehe 27A) mit Bezug auf die Bezugsdrehphase (0 Grad) zu schneiden. Das Schneiden wird im Folgenden beschrieben.
Wie voranstehend beschrieben wurde, weist das Bearbeitungswerkzeug 42 die Drillwinkel der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c (die Zahnnut 115g) und den Drillwinkel β der Klingenflanken 42b der Schneidklinge 42a entsprechend 0 Grad in diesem Beispiel auf, um das Schneiden der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c (die Zahnnut 115g) des inneren Zahns 115a zu ermöglichen. Wenn ein derartiges Bearbeitungswerkzeug 42 synchron mit der Buchse 115 mit dem Schnittwinkel Φ dreht, wie in der 25A dargestellt ist, nimmt eine Schneidkante 42c der Schneidklinge 42a, wenn die linke Zahnflanke 115b geschnitten wird, eine lineare Bewegungsspur ML1 parallel zu der Drehachse Lw der Buchse 115 ein, die eine Schneidvollendungsposition U13 (das andere Ende (das obere Ende in der Figur) der linken Zahnflanke 115b) von einer vorbestimmten Annäherungsposition U11 durch eine Schneidanfangsposition U12 (ein Ende (das untere Ende in der Figur) der linken Zahnflanke 115b) erreicht. Die Annäherungsposition U11 ist eine vorbestimmte Position auf einer geraden Linie, die sich in einer Zahnstütz-Richtung (tooth brace direction) der linken Zahnflanke 115b von der Schneidanfangsposition U12 zu der Seite des Bearbeitungswerkzeugs 42 erstreckt.
Unter Berücksichtigung der voranstehend beschriebenen Punkte wird der folgende Vorgang durchgeführt, um die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 (die linke abgeschrägte Zahnnut 121g) mit einem festen Schnittwinkel Φ mit dem gleichen Bearbeitungswerkzeug 42 zu schneiden. Es muss nämlich lediglich die synchrone Drehung des Bearbeitungswerkzeugs 42 und der Buchse 115 derart gesteuert werden, dass eine Bewegungsspur ML2 der Schneidkante 42c der Schneidklinge 42a linear eine Schneidvollendungsposition U23 (das andere Ende (das obere Ende in der Figur) der linken abgeschrägten Zahnflanke 121) von der Annäherungsposition U11 durch eine Schneidanfangsposition U22 (ein Ende (das untere Ende in der Figur) der linken abgeschrägten Zahnflanke 121) erreicht, wie in der 25B dargestellt ist. Die Annäherungsposition U11 muss nämlich lediglich auf einer geraden Linie angeordnet sein, die sich in einer Flankenlinienrichtung der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 von der Schneidanfangsposition U22 zu der Seite des Bearbeitungswerkzeugs 42 erstreckt. Die Bewegungsspur ML2 zu dieser Zeit ist parallel zu einer geraden Linie, die um den Drillwinkel θf der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 mit Bezug auf die Drehachse Lw der Buchse 115 geneigt ist. Das gleiche trifft zu, wenn die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 (die rechte abgeschrägte Zahnnut 122g) geschnitten wird.
Um die rechte abgefaste Zahnflanke 132 (die rechte abgefaste Zahnnut 132g) mit dem festen Schnittwinkel Φ mit dem gleichen Bearbeitungswerkzeug 42 zu schneiden, muss ähnlich die synchrone Drehung des Bearbeitungswerkzeugs und die Buchse 115 lediglich derart gesteuert werden, dass eine Bewegungsspur ML3 der Schneidkante 42c der Schneidklinge 42a linear eine Schneidvollendungsposition U33 (das andere Ende (das obere Ende in der Figur) der rechten abgefasten Zahnflanke 132) von der Annäherungsposition U11 durch eine Schneidanfangsposition U32 (ein Ende (das untere Ende in der Figur) der rechten abgefasten Zahnflanke 132) erreicht, wie in der 25C dargestellt ist. Die Annäherungsposition U1 muss nämlich lediglich auf einer geraden Linie angeordnet sein, die sich in einer Flankenlinienrichtung der rechten abgefasten Zahnflanke 132 von der Schneidanfangsposition U32 zu der Seite des Bearbeitungswerkzeugs 42 erstreckt. Die Bewegungsspur ML3 liegt parallel zu einer geraden Linie, die um den Drillwinkel θR der rechten abgefasten Zahnflanke 132 mit Bezug auf die Drehachse Lw der Buchse 115 geneigt ist. Das Gleiche trifft zu, wenn die linke abgefaste Zahnflanke 131 (die linke abgefaste Zahnnut 131g) geschnitten wird.
Folglich, wie in der 25A dargestellt ist, wenn die linke Zahnflanke 115b geschnitten wird, da der Drillwinkel der linken Zahnflanke 115b 0 beträgt, bewegt sich die Schneidkante 42c der Schneidklinge 42a nicht in die radiale Richtung der Buchse 115, um die Schneidvollendungsposition U13 von der Annäherungsposition U11 durch die Schneidanfangsposition U12 zu erreichen. Andererseits, wie in den 25B und 25C dargestellt ist, wenn die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 und die rechte abgefaste Zahnflanke 132 geschnitten werden, da die Drillwinkel der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 und der rechten abgefasten Zahnflanke 132 θf und θR getragen, bewegt sich die Schneidkante 42c der Schneidklinge 42a in die radiale Richtung der Buchse 115 um Abstände M1 und M2, um die Schneidvollendungspositionen U23 und U33 von der Annäherungsposition U11 durch die Schneidanfangspositionen U22 und U32 zu erreichen.
Deswegen, wie in den 25A und 26A dargestellt ist, ist eine Drehphase des Bearbeitungswerkzeugs 42 und der Buchse 115 während der synchronen Drehung, wenn die linke Zahnflanke 115b geschnitten wird, nämlich eine Drehphase zu der Zeit, zu der die Annäherungsposition U11, die Schneidanfangsposition U12 und die Schneidvollendungsposition U13 auf einer geraden Linie parallel zu der Drehachse Lw der Buchse 115 vorhanden sind, als eine Bezugsdrehphase eingestellt (0 Grad). Wie in den 25B, 26B, 25C und 26C dargestellt ist, wird eine Drehphase des Bearbeitungswerkzeugs 42 und der Buchse 115 während der synchronen Drehung, wenn die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 und die rechte abgefaste Zahnflanke 132 geschnitten werden, um eine Drehphase (die Korrekturwinkel σf und σR) der Buchse 115 entsprechend den Bewegungsabständen M1 und M2 in der radialen Richtung der Buchse 115 mit Bezug auf die Bezugsdrehphase (0 Grad) korrigiert. Folglich ist es möglich, die Schneidkante 42c der Schneidklinge 42a auf den Bewegungsspuren ML2 und ML3 zu bewegen, die voranstehend beschrieben wurden.
Die Korrekturwinkel σf und σR sind durch den Ausdruck (21) und den Ausdruck (22) dargestellt, die im Folgenden unter Verwendung unter einer Summe von ersten Abständen M11 und M21 von der Annäherungsposition U11 zu den Schneidanfangspositionen U22 und U32 und zweiten Abständen M12 und M22 von den Schneidanfangspositionen U22 und U32 zu den Schneidvollendungspositionen U23 und U33 und den Drillwinkeln θf und θR der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 und der rechten abgefasten Zahnflanke 132 beschrieben.
Ausdruck 21 $σ f = (M11 + M 12) \cdot sin θ f \cdot 360 / π \cdot Z \cdot m$
Ausdruck 22 $σ R = (M21 + M2 2) \cdot sin θ R \cdot 360 / π \cdot Z \cdot m$
Das Schneiden wird durch Steuern der synchronen Drehung des Bearbeitungswerkzeugs 42 und der Buchse 115 gesteuert, um die Korrekturwinkel σf und σR mit Bezug auf die Bezugsdrehphase (0 Grad) in einem Zustand umzuschalten, in dem der Schnittwinkel Φ fixiert ist. Die Steuerung der synchronen Drehung ist durch Anpassen der Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs 42 und der Drehzahl der Buchse 115 ermöglicht. Das Gleiche trifft zu, wenn die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 und die linke abgefaste Zahnflanke 131 geschnitten werden. Folglich ist es in dem Bearbeitungsgerät 1 nicht notwendig, ein Phasenpassen des Bearbeitungswerkzeugs 42 und der Buchse 115 durchzuführen. Außerdem muss lediglich das Schneiden mit einem Bearbeitungswerkzeug 42 durchgeführt werden. Deswegen ist ein Werkzeugaustausch nicht erforderlich. Das Entfernen von ausgebildeten Graten ist ebenfalls möglich. Deswegen ist es möglich, eine Bearbeitungszeit stark zu reduzieren.
Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeugs in dem Bearbeitungsgerät
Die Bearbeitungsgenauigkeit, die erlangt wird, wenn das entworfene Bearbeitungswerkzeug 42 an dem Bearbeitungsgerät 1 in der zweiten Ausführungsform angewendet wird, und die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 durch Ändern eines Werkzeugzustands des Bearbeitungswerkzeugs 42 derart, dass eine Position des Werkzeugs in der Richtung der Werkzeugachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 (im Folgenden als eine Achsenrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42 bezeichnet) und des Schnittwinkels Φ des Bearbeitungswerkzeugs 42 geschnitten wird, wird im Folgenden untersucht. Der Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeugs 42 ist im Wesentlichen der Gleiche, wie der in der ersten Ausführungsform beschriebene Inhalt. Deswegen wird der Werkzeugzustand im Folgenden mit Bezug auf die 15A, 15B, 15C bis 17A, 17B und 17C (die Bezugszeichen in Klammern in den Figuren entsprechen der zweiten Ausführungsform) beschrieben. Das Gleiche betrifft die Bearbeitungsgenauigkeit, die erlangt wird, wenn die linke Zahnflanke 115b, die rechte Zahnflanke 115c, die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122, die linke abgefaste Zahnflanke 131 und die rechte abgefaste Zahnflanke 132 des inneren Zahns 115a durch das Bearbeitungswerkzeug 42 geschnitten werden. Deswegen wird eine detaillierte Beschreibung ausgelassen.
Wie z. B. in der 15A dargestellt ist, wurde die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in einem Zustand bearbeitet, in dem die Achsenrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42, nämlich ein Schnittpunkt P zwischen der Werkzeugendoberfläche 42A und der Werkzeugachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 auf der Drehachse Lw der Buchse 115 angeordnet war (Versatzgröße: 0). Außerdem wurde die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in einem Zustand bearbeitet, in dem der Schnittpunkt P um einen Abstand +k in der Richtung der Werkzeugachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 versetzt war (Versatzgröße: +k). Außerdem wurde die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in einem Zustand bearbeitet, in dem der Schnittpunkt P um einen Abstand -k in der Richtung der Werkzeugachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 versetzt war (Versatzgröße: -k). Der Schnittwinkel Φf des Bearbeitungswerkzeugs 42 war in allen diesen Zuständen fixiert.
Als ein Ergebnis waren die Bearbeitungszustände der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 so, wie in den 15B, 15C und 15D dargestellt ist. Dicke durchgehende Linien E in den Figuren zeigen Evolventenkurven der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 an, die im Entwurf in gerade Linien umgewandelt sind, und gepunktete Abschnitte D bezeichnen geschnittene und entfernte Abschnitte.
Wie in der 15B dargestellt ist, wird mit einer Versatzgröße von 0 die bearbeitete linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in eine Form bearbeitet, die in dem Entwurf ähnlich der Evolventenkurve ist. Wie andererseits in der 15C dargestellt ist, wird mit der Versatzgröße +k die bearbeitete linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in eine Form bearbeitet, die nach rechts (in der Richtung eines gepunkteten Pfeils) in der Figur verschoben ist, nämlich, in einer Richtung eines Teilkreises im Uhrzeigersinn mit Bezug auf die Evolventenkurve in dem Entwurf verschoben. Wie in der 15D dargestellt ist, wird mit der Versatzgröße -k die bearbeitete linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in eine Form bearbeitet, wie nach links (in der Richtung eines gepunkteten Pfeils) in der Figur verschoben ist, nämlich in eine Richtung eines Teilkreises gegen den Uhrzeigersinn mit Bezug auf die Evolventenkurve in dem Entwurf verschoben. Deswegen kann die Form der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 in der Teilkreisrichtung durch Ändern der Position in der Richtung der Werkzeugachsenlinie L des Bearbeitungswerkzeugs 42 verschoben werden.
Wie z. B. in der 16A dargestellt ist, wurde die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in Fällen bearbeitet, in denen der Schnittwinkel des Bearbeitungswerkzeugs 42 Φ, Φf und Φff betrug. Ein Größenordnungsverhältnis der Winkel ist Φ > Φf > Φff. Als ein Ergebnis waren Bearbeitungszustände der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 so, wie in den 16B, 16C und 16D dargestellt ist.
Wie in der 16B dargestellt ist, wird mit dem Schnittwinkel Φ die bearbeitete linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in eine Form ähnlich der Evolventenkurve in dem Entwurf bearbeitet. Andererseits, wie in der 16C dargestellt ist, wird mit einem Schnittwinkel Φf die bearbeitete linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in eine Form bearbeitet, die in der Breite der Zahnspitze in einer Richtung des Teilkreises (in der Richtung eines durchgehenden Pfeils) verengt ist, und in der Breite des Zahnfußes in der Richtung des Teilkreises (in der Richtung des durchgehenden Pfeils) mit Bezug auf die Evolventenkurve in dem Entwurf verbreitert ist. Wie in der 16D dargestellt ist, wird mit einem Schnittwinkel Φff die bearbeitete linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in eine Form bearbeitet, die in der Breite der Zahnspitze in einer Richtung des Teilkreises (in der Richtung des durchgehenden Pfeils) weiter verengt ist, und in der Breite des Zahnfußes in der Richtung des Teilkreises (in der Richtung des durchgehenden Pfeils) mit Bezug auf die Evolventenkurve in dem Entwurf weiter verbreitert ist. Deswegen kann die Form der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 in der Breite der Zahnspitze in der Richtung des Teilkreises und in der Breite des Zahnfußes in der Richtung des Teilkreises durch Ändern des Schnittwinkels in dem Bearbeitungswerkzeug 42 geändert werden.
Wie z. B. in der 17A dargestellt ist, wurde die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in einem Zustand bearbeitet, in dem die Achsenrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42, nämlich der Schnittpunkt P zwischen der Werkzeugendoberfläche 42A und der Werkzeugachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 auf der Drehachse Lw der Buchse 115, angeordnet war (Versatzgröße: 0), und der Schnittwinkel des Bearbeitungswerkzeugs 42 betrug Φ. Außerdem wurde die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in einem Zustand bearbeitet, in dem der Schnittpunkt P um einen Abstand +k in der Richtung der Werkzeugachse L des Bearbeitungswerkzeugs 42 versetzt war (Versatzgröße: +k), und der Schnittwinkel betrug Φf. Als ein Ergebnis waren die Bearbeitungszustände der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 so, wie in den 17B und 17C dargestellt ist.
Wie in der 17B dargestellt ist, wird die bearbeitete linke abgeschrägte Zahnflanke 121 mit der Versatzgröße 0 und dem Schnittwinkel Φ in eine Form bearbeitet, die ähnlich zu der Evolventenkurve in dem Entwurf ist. Wie andererseits in der 17C dargestellt ist, wird mit der Versatzgröße +k und dem Schnittwinkel Φf die bearbeitete linke abgeschrägte Zahnflanke 121 in der Figur nach rechts verschoben (in die Richtung eines gepunkteten Pfeils), nämlich in der Richtung in dem Uhrzeigersinn des Teilkreises verschoben, und in eine Form bearbeitet, die in der Breite der Zahnspitze in der Richtung des Teilkreises (Richtung eines durchgehenden Pfeils) verengt ist, und in der Breite eines Zahnfußes in der Richtung des Teilkreises (in der Richtung des durchgehenden Pfeils) mit Bezug auf die Evolventenkurve in dem Entwurf verbreitert ist. Deswegen kann die Form der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 in der Richtung des Teilkreises durch Ändern der Achsenrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42 und des Schnittwinkels des Bearbeitungswerkzeugs 42 verschoben werden. Die Breite der Zahnspitze in der Umfangsrichtung und die Breite des Zahnfußes in der Richtung des Teilkreises können geändert werden.
Folglich kann das Bearbeitungswerkzeug 42 sehr genau die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 schneiden, indem sie mit der Versatzgröße 0 und dem Schnittwinkel Φ in dem Bearbeitungsgerät 1 eingestellt ist. Die Werkzeugzustände des Bearbeitungswerkzeugs 42 sind durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 des Steuergeräts 200 eingestellt. Details des Vorgangs werden im Folgenden beschrieben.
Vorgang durch die Werkzeugentwurfseinheit des Steuergeräts
Ein Entwurfsprozess für das Bearbeitungswerkzeug 42 durch die Werkzeugentwurfseinheit 102 des Steuergeräts 200 wird mit Bezug auf die 22, 8A, 8B und 8C beschrieben. Daten betreffend das Bearbeitungswerkzeug 42, nämlich die Anzahl der Klingen Z, der Schneidkantenkreisdurchmesser da, der Bezugskreisdurchmesser d, das Addendum ha, der Modul m, der Addendum-Modifikationskoeffizient λ, der Druckwinkel α, der vordere Druckwinkel od und der Schneidkantendruckwinkel α werden als im Voraus in dem Speicher 105 gespeichert angenommen.
Die Werkzeugentwurfseinheit 102 des Steuergeräts 200 liest einen Drillwinkel (in diesem Beispiel 0 Grad) der linken Zahnflanke 115b aus dem Speicher 105 (Schritt S71 in der 22). Dann berechnet die Werkzeugentwurfseinheit 102 einen Unterschied zwischen dem Schnittwinkel Φ des Bearbeitungswerkzeugs 42 in dem Schneiden einer linken Zahnflanke 115b, der durch den Bedienter eingegeben wurde, und dem gelesenen Drillwinkel (0 Grad) der linken Zahnflanke 115b als den Drillwinkel β (= Φ) der Klingenflanken 42b der Schneidklinge 42a des Bearbeitungswerkzeugs 42 (Schritt S72 in der 22).
Die Werkzeugentwurfseinheit 102 liest die Anzahl der Klingen Z oder Ähnliches des Bearbeitungswerkzeugs 42 aus dem Speicher 105 und berechnet ausgehend von der gelesenen Anzahl der Klingen Z oder Ähnlichem des Bearbeitungswerkzeugs 42 und des berechneten Drillwinkels β der Klingenflanken 42b der Schneidklinge 42a die Schneidkantenbreite Sa und die Klingendicke Ta der Schneidklinge 42a (Schritt S73 in der 23). Die Werkzeugentwurfseinheit 102 bestimmt die Form des Bearbeitungswerkzeugs 42 ausgehend von z. B. dem berechneten Drillwinkel β der Klingenflanken 42b der Schneidklinge 42a (Schritt S74 in der 22). Die Werkzeugentwurfseinheit 102 speichert vorbestimmte Formdaten des Bearbeitungswerkzeugs 42 in dem Speicher 105 (Schritt S75 in der 22) und beendet den gesamten Vorgang. Folglich ist das Bearbeitungswerkzeug 42 mit der optimalen Schneidklinge 42a entworfen.
Vorgang durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit des Steuergeräts
Ein Vorgang durch die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 des Steuergeräts 200 ist im Wesentlichen der Gleiche wie der in der ersten Ausführungsform beschriebene Inhalt. Deswegen wird der Vorgang mit Bezug auf die 4 beschrieben. Dieser Vorgang ist ein Simulationsvorgang zum Berechnen auf Basis einer bekannten Zahnraderzeugungstheorie einer Spur der Schneidklinge 42a des Bearbeitungswerkzeugs 42. Deswegen ist ein tatsächliches Bearbeiten nicht notwendig. Eine Kostenreduktion kann erlangt werden.
Die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 des Steuergeräts 200 liest einen Werkzeugzustand wie z. B. die Achsenrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42 in dem Schneiden der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 aus dem Speicher 105 (Schritt S31 in der 4). Die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 speichert „1 (das erste Mal anzeigend)“ als die Anzahl der Wiederholungen der Simulation n in dem Speicher 105 (Schritt S32 in der 4) und stellt das Bearbeitungswerkzeug 42 ein, den Werkzeugzustand zu lesen (Schritt S33 in der 4).
Die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 berechnet ausgehend von den Formdaten des Bearbeitungsgeräts 42, die von dem Speicher 105 gelesen wurden, eine Werkzeugspur in dem Bearbeiten der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 (Schritt S34 in der 4) und berechnet eine Form der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 nach dem Bearbeiten (Schritt S35 in der 4). Dann vergleicht die Werkzeugzustandsbearbeitungseinheit 103 die berechnete Form der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 nach dem Bearbeiten und die Form der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 in dem Entwurf, berechnet einen Formfehler und speichert den berechneten Formfehler in dem Speicher 105 (Schritt S36 in der 4). Die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 zählt 1 zu der Anzahl der Wiederholungen der Simulation n hinzu (Schritt S37 in der 4).
Die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 bestimmt, ob die Anzahl der Wiederholungen der Simulation n eine voreingestellte Anzahl von Wiederholungen nn erreicht (Schritt S38 in der 4). Wenn die Anzahl der Wiederholungen der Simulation n die voreingestellte Anzahl von Wiederholungen nn nicht erreicht, ändert die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 den Werkzeugzustand des Bearbeitungswerkzeugs 42, z. B. die Achsenrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42 (Schritt S39 in der 4), kehrt zu dem Schritt S34 zurück, und wiederholt den voranstehend beschriebenen Vorgang. Wenn andererseits die Anzahl der Wiederholungen der Simulation n die voreingestellte Anzahl von Wiederholungen nn erreicht, wählt die Werkzeugzustandsberechnungseinheit 103 die Achsenrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42 aus, das unter den gespeicherten Formfehlern einen minimalen Fehler aufweist, speichert die ausgewählte Achsenrichtungsposition in dem Speicher 105 (Schritt S40 in der 4), und beendet den gesamten Vorgang.
In dem voranstehend beschriebenen Vorgang wird die Simulation eine Mehrzahl von Wiederholungen durchgeführt, und die Achsenrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42, das den minimalen Fehler aufweist, wird ausgewählt. Es ist jedoch ebenfalls möglich, einen gewährbaren Formfehler im Voraus einzustellen und die Achsenrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42 zu der Zeit auszuwählen, zu der der in dem Schritt S36 berechnete Formfehler gleich wie oder kleiner als der gewährbare Formfehler ist. In dem Schritt S39 ist es, anstelle die Achsenrichtungsposition des Bearbeitungswerkzeugs 42 zu ändern, ebenfalls möglich, den Schnittwinkel Φ des Bearbeitungswerkzeugs 42 zu ändern oder die Position des Bearbeitungswerkzeugs 42 um die Achse zu ändern, oder eine Kombination des Schnittwinkels, der Achsenrichtungsposition und der Position um die Achse zu ändern.
Vorgang durch die Bearbeitungssteuerungseinheit des Steuergeräts
Ein Vorgang (ein Bearbeitungsverfahren) durch die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 und die Korrekturwinkelberechnungseinheit 104 des Steuergeräts 200 ist mit Bezug auf die 23 und 24 beschrieben. Es wird hier angenommen, dass der Bediener das Bearbeitungswerkzeug 42 ausgehend von den Formdaten des Bearbeitungswerkzeugs 42 herstellt, das durch die Werkzeugentwurfseinheit 102 entworfen wurde. Es wird angenommen, dass das Bearbeitungswerkzeug 42 an der Drehspindel 40 des Bearbeitungsgeräts 1 angebracht ist, und die Buchse 115 an dem Werkstückhalter 80 des Bearbeitungsgeräts 1 angebracht ist.
Die Drillwinkel θf und θr der abgeschrägten Zahnflanken 121 und 122, die Drillwinkel θL und θR der abgefasten Zahnflanken 131 und 132, und eine Summe eines ersten Abstands von einer Annäherungsposition U11 der abgeschrägten Zahnflanken 121 und 122 zu einer Schneidanfangsposition und ein zweiter Abstand von der Schneidanfangsposition zu einer Schneidvollendungsposition werden als in dem Speicher 105 im Voraus gespeichert angenommen. In der folgenden Beschreibung wird eine Beschreibung der Zahnnuten 115g, 121g, 122g, 131g und 132g ausgelassen. Lediglich die Zahnflanken 115b, 115c, 121, 122, 131 und 132 werden beschrieben.
Die Korrekturwinkelberechnungseinheit 104 des Steuergeräts 200 berechnet die Korrekturwinkel σf, σr, σL und σR in dem Schneiden der abgeschrägten Zahnflanken 121 und 122 und der abgefasten Zahnflanken 131 und 132 und speichert die Korrekturwinkel σf, σr, σL und σR in dem Speicher 105 (Schritt S81 in der 23; gleichwertig zu dem „Berechnungsschritt“ der Erfindung). Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 stellt den Schnittwinkel Φ auf einen vorbestimmten Wert ein (Schritt S82 in der 23; gleichwertig dem „Einstellschritt“ der Erfindung) und sieht das Bearbeitungswerkzeug 42 in der Annäherungsposition U11 vor (Schritt S83 in der 23).
Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 führt das Bearbeitungswerkzeug 42 in der Richtung der Drehachse Lw der Buchse 115 einmal oder eine Mehrzahl von Wiederholungen zu, während sie das Bearbeitungswerkzeug 42 synchron mit der Buchse 115 dreht. Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 schneidet den inneren Umfang der Buchse 115 schrupp, um die linke Zahnflanke 115b und die rechte Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a auszubilden. Außerdem schneidet die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 die ausgebildete linke Zahnflanke 115b und die ausgebildete rechte Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a vorübergehend fertig (Schritt S84 in der 23; gleichwertig zu „erster Schneidschritt“ der Erfindung). Das vorübergehende Fertigschneiden wird durch das Einstellen der Werkzeugzufuhrgeschwindigkeit niedriger als der Werkzeugzufuhrgeschwindigkeit während des Schruppschneidens durchgeführt. Durch das vorübergehende Fertigschneiden, wie in der 18A dargestellt ist, werden Grate B1, die an Endabschnitten einer Schneidendseite des Bearbeitungswerkzeugs 42 in der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a ausgebildet.
Wenn das Schneiden der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a vollständig ist (Schritt S58 in der 23), speichert die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 eine Drehphase des Bearbeitungswerkzeugs 42 und der Buchse 115 zu dieser Zeit in dem Speicher 105 als eine Bezugsdrehphase (Schritt S86 in der 23; gleichwertig dem „Speicherschritt“ der Erfindung). Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 sieht das Bearbeitungswerkzeug 42 in der Annäherungsposition U11 in einem Zustand vor, in dem der Schnittwinkel Φ beibehalten bleibt (Schritt S87 in der 23).
Die Bearbeitungsteuerungseinheit 101 führt das Bearbeitungswerkzeug 42 in der Richtung der Drehachse Lw der Buchse 115 einmal oder eine Mehrzahl von Wiederholungen zu, während sie das Bearbeitungswerkzeug 42 synchron mit der Buchse 115 ausgehend von der Bezugsdrehphase und dem Korrekturwinkel σL der linken abgefasten Zahnflanke 131 dreht. Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 schneidet den inneren Zahn 115a, um die linke abgefaste Zahnflanke 131 auf der linken Zahnflanke 115b des inneren Zahns 115a auszubilden (Schritt S88 in der 23; gleichwertig zu dem „zweiten Schneidschritt“ der Erfindung). Wenn das Schneiden der linken abgefasten Zahnflanke 131 vollständig ist (Schritt S89 in der 23), sieht die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 das Bearbeitungswerkzeug 42 in der Annäherungsposition U11 in einem Zustand vor, in dem der Schnittwinkel Φ beibehalten bleibt (Schritt S90 in der 23).
Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 führt das Bearbeitungswerkzeug 42 in der Richtung der Drehachse Lw der Buchse 115 einmal oder eine Mehrzahl von Wiederholungen zu, während sie das Bearbeitungswerkzeug 42 synchron mit der Buchse 115 ausgehend von der Bezugsdrehphase und dem Korrekturwinkel σR der rechten abgefasten Zahnflanke 132 dreht. Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 schneidet die rechte Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a, um die rechte abgefaste Zahnflanke 132 auf der rechten Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a auszubilden (Schritt S91 in der 23; gleichwertig zu dem „zweiten Schneidschritt“ der Erfindung). Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 kann die linke abgefaste Zahnflanke 131 nach dem Schneiden der rechten abgefasten Zahnflanke 132 schneiden. Durch das Schneiden, wie in der 18B dargestellt ist, werden Grate B2 an Endabschnitten auf einer Schneidendseite des Bearbeitungswerkzeugs 42 in der linken abgefasten Zahnflanke 131 und an Endabschnitten auf einer Schneidendseite des Bearbeitungswerkzeugs 42 in der rechten abgefasten Zahnflanke 132 ausgebildet.
Wenn das Schneiden der rechten abgefasten Zahnflanke 132 vollständig ist (Schritt S92 in der 24), sieht die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 das Bereitungswerkzeug 42 in der Annäherungsposition U11 in einem Zustand vor, in dem der Schnittwinkel Φ beibehalten bleibt (Schritt S93 in der 24). Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 führt das Bearbeitungswerkzeug 42 einmal oder eine Mehrzahl von Wiederholungen in der Richtung der Drehachse Lw der Buchse 115 zu, während sie das Bearbeitungswerkzeug 42 synchron mit der Buchse 115 ausgehend von der Bezugsdrehphase und dem Korrekturwinkel σf der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 dreht. Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 schneidet den inneren Zahn 115a, um die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 mit der linken unteren Zahnflanke 121a auszubilden (Schritt S94 in der 24; gleichwertig dem „zweiten Schneidschritt“ der Erfindung).
Wie nämlich in den 19A bis 19C dargestellt ist, führt das Bearbeitungswerkzeug 42 einen Schneidvorgang in der Richtung der Drehachse Lw der Buchse 115 einmal oder eine Mehrzahl von Wiederholungen durch, um die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 mit der linken unteren Zahnflanke 121a in dem inneren Zahn 115a auszubilden. Das Bearbeitungswerkzeug 42 muss zu dieser Zeit einen Zufuhrvorgang und einen Rückführvorgang in die entgegengesetzte Richtung zu dem Zufuhrvorgang durchführen. Wie jedoch in der 19C dargestellt ist, wirkt eine Trägheitskraft in diesem Rückführvorgang. Deswegen endet der Zufuhrvorgang des Bearbeitungswerkzeugs 42 an einem Punkt Q, der um eine vorbestimmte Länge kürzer als die Flankenlinienlänge ff der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 liegt, die die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 mit der linken unteren Zahnflanke 121a ausbilden kann, und kehrt zu dem Rückführvorgang zurück. Der Zufuhrendpunkt Q kann durch Messen mit einem Sensor oder Ähnlichem berechnet werden. Falls jedoch die Zufuhrgröße ausreichend genau mit Bezug auf die notwendige Bearbeitungsgenauigkeit ist, kann der Punkt Q durch die Zufuhrgröße angepasst werden, ohne gemessen zu werden. Ein genaues Bearbeiten kann nämlich durch Durchführen einer Schneidarbeit erlangt werden, während die Zuführgröße so angepasst wird, dass die Bearbeitung bis zu dem Punkt Q durchgeführt werden kann.
Wenn das Schneiden der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 vollständig ist (Schritt S95 in der 24), sieht die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 das Bearbeitungswerkzeug 42 in der Annäherungsposition U11 in einem Zustand vor, in dem der Schnittwinkel Φ beibehalten bleibt (Schritt S96 in der 24). Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 führt das Bearbeitungswerkzeug 42 in der Richtung der Drehachse Lw der Buchse 115 einmal oder eine Mehrzahl von Wiederholungen zu, während sie das Bearbeitungswerkzeug 42 synchron mit der Buchse 115 ausgehend von der Bezugsdrehphase und dem Korrekturwinkel σr der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 dreht. Der Bearbeitungssteuerungseinheit 101 schneidet den inneren Zahn 115a, um die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 mit der rechten unteren Zahnflanke 122a durch Schneiden auszubilden (Schritt S97 in der 24; gleichwertig dem „zweiten Schneidschritt“ der Erfindung).
Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 kann die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 nach dem Schneiden der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 schneiden. Durch das Schneiden, wie in der 18C dargestellt ist, werden die auf der linken abgefasten Zahnflanke 131 und der rechten abgefasten Zahnflanke 132 ausgebildeten Grate B2 entfernt, und Grate B3 werden an Endabschnitten auf einer Schneidendseite des Bearbeitungswerkzeugs 42 in der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 und der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 ausgebildet.
Wenn das Schneiden der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 vollständig ist (Schritt S98 in der 24), sieht die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 das Bearbeitungswerkzeug 42 in der Annäherungsposition U11 in einem Zustand vor, in dem der Schnittwinkel Φ beibehalten bleibt (Schritt S99 in der 24). Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 führ das Bearbeitungswerkzeug 42 in der Richtung der Drehachse Lw der Buchse 115 einmal zu, während sie das Bearbeitungswerkzeug 42 und die Buchse 115 zu dem Zustand der Bezugsdrehphase zurückführt und das Bearbeitungswerkzeug 42 synchron mit der Buchse 115 dreht. Die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 schneidet die linke Zahnflanke 115b und die rechte Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a fertig (Schritt S100 in der 24). Das Fertigschneiden wird durch das Einstellen der Werkzeugzufuhrgeschwindigkeit niedriger als der Werkzeugzufuhrgeschwindigkeit während des vorübergehenden Fertigschneidens durchgeführt.
Wenn das Fertigschneiden der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a vollständig ist (Schritt S101 in der 24), beendet die Bearbeitungssteuerungseinheit 101 den gesamten Vorgang. Durch das Fertigschneiden, wie in der 18D dargestellt ist, werden die Grate B1, die auf der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a ausgebildet sind, und die Grate B3, die auf der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 und der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 ausgebildet sind, entfernt. Obwohl Grate sogar nach dem Fertigschneiden ausgebildet werden, können die Grate durch eine Nachbearbeitung (z. B. Bürsten) entfernt werden, da die Grate ausgesprochen klein sind.
Wie voranstehend beschrieben wurde, wird in dem Bearbeitungsgerät 1 zuerst die Nut 115g zwischen der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c der Buchse 115 schrupp-geschnitten und vorübergehend fertig geschnitten. Darauffolgend wird eine Nut 131g zwischen der linken abgefasten Zahnflanke 131 und der rechten abgefasten Zahnflanke 132 des Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts 120 geschnitten. Darauffolgend wird die Nut 121g zwischen der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 und der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 des Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts 120 geschnitten. Zuletzt wird die Nut 115g zwischen der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a der Buchse 115 fertig geschnitten. Folglich können alle Zahnflanken 115b, 115c, 121, 122, 131 und 132 durch lediglich Schneiden bearbeiten werden, indem das Werkzeugaustauschen und Phasenpassen des Bearbeitungswerkzeugs 42 und des Werkstücks W nicht notwendig sind. Außerdem können in den Schnitten ausgebildete Grate in der Reihenfolge entfernt werden. Insbesondere können die zuletzt ausgebildeten Grate durch das Fertigschneiden entfernt werden. Deswegen ist es möglich, eine Bearbeitungszeit stärker als in der Vergangenheit zu reduzieren.
Falls die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 und die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 geschnitten werden, und dann die linke abgefaste Zahnflanke 131 und die rechte Zahnflanke 132 geschnitten werden, treten die folgenden Probleme auf. Es besteht nämlich in dem Fertigschneiden keine Chance, den inneren Zahn 115a in Berührung mit der linken abgefasten Zahnflanke 131 und der rechten abgefasten Zahnflanke 132 zu bringen. Deswegen können in der linken abgefasten Zahnflanke 131 und der rechten abgefasten Zahnflanke 132 ausgebildete Grate nicht entfernt werden. Wie voranstehend beschrieben wurde, kann der Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitt 120 lediglich durch Schneiden ausgebildet werden, und die ausgebildeten Grate können gleichzeitig mit dem Schneiden entfernt werden. Deswegen ist es möglich, eine Bearbeitungszeit des Wälzens, des End-Fräsens und des Stoßens stärker als in der Vergangenheit zu reduzieren.
Anderes
In dem voranstehend beschriebenen Beispiel ist das Bearbeitungswerkzeug 42 entworfen, zu dem Schneiden der linken Zahnflanke 115b und der rechten Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a angepasst zu werden. Das Bearbeitungswerkzeug 42 ist nicht auf das Schneiden der linken abgeschrägten Zahnflanke 121, der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122, der linken abgefasten Zahnflanke 131 und der rechten abgefasten Zahnflanke 132 des Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts 120 angepasst. Deswegen wird das Bearbeitungswerkzeug 42 an das Schneiden unter Verwendung der Korrekturwinkel σf, σr, σL und σR angepasst. Jedoch, wenn das Bearbeitungswerkzeug 42 entworfen ist, um an das Schneiden aus einer beliebigen aus der linken abgeschrägten Zahnflanke 121, der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122, der linken abgefasten Zahnflanke 131 und der rechten abgefasten Zahnflanke 132 angepasst zu werden, kann das Bearbeitungswerkzeug 42 unter Verwendung der Korrekturwinkel auf die verbleibenden Schnitte angepasst werden.
In dem voranstehend beschriebenen Beispiel werden die Zahnnut 115g, die abgeschrägte Zahnnut 121g und die abgefaste Zahnnut 131g bearbeitet. Jedoch ist das Bearbeiten nicht insbesondere auf die Zahnnuten begrenzt. Beliebige Nuten können in der gleichen Weise bearbeitet werden. In dem voranstehend beschriebenen Beispiel wird das Bearbeiten an dem inneren Umfangszahn des innen verzahnten Zahnrads durchgeführt. Jedoch kann das Bearbeiten auch an einem äußeren Umfangszahn eines außen verzahnten Zahnrads durchgeführt werden. Das Werkstück ist die Buchse 115 des Synchron-Kämmmechanismus 110. Jedoch kann das Werkstück ein Werkstück mit einem Zahnabschnitt sein, der wie ein Zahnrad kämmt, ein zylindrisches Werkstück oder ein scheibenförmiges Werkstück. Eine Mehrzahl von Zahnflanken (die unterschiedliche Mehrzahl von Flankenlinien oder Zahnformen (Zahnspitzen und Zahnfüße) aufweisen) können in der gleichen Weise auf einem oder beiden aus dem inneren Umfang (dem inneren Zahn) und dem äußeren Umfang (dem äußeren Zahn) bearbeitet werden. Kontinuierliches Ändern der Flankenlinien und der Zahnformen (Zahnspitzen und Zahnfüße) wie z. B. längsballige Zahnflächen und Rücknahmen können ebenfalls in der gleichen Weise bearbeitet werden. Das Kämmen kann optimiert werden (in einem zufriedenstellenden Zustand durchgeführt werden).
In dem voranstehend beschriebenen Beispiel ist das Bearbeitungsgerät 1, das ein Bearbeitungszentrum mit fünf Achsen ist, in der Lage, die Buchse 115 um die A-Achse zu drehen. Andererseits kann das Bearbeitungszentrum mit fünf Achsen als ein vertikales Bearbeitungszentrum konfiguriert sein, um in der Lage zu sein, das Bearbeitungswerkzeug 42 um die A-Achse zu drehen. In der voranstehend gegebenen Beschreibung ist die Erfindung auf das Bearbeitungszentrum angewendet. Jedoch kann die Erfindung auch auf eine Maschine angewendet werden, die insbesondere zum Zahnrad-Bearbeiten vorgesehen ist. In der voranstehend gegebenen Beschreibung wird das Bearbeiten des Zahnbodens des Zahnrads als das Beispiel beschrieben. Jedoch ist die Erfindung auf das Bearbeiten einer Nut einer Umfangsoberfläche eines allgemein zylindrischen Werkstücks anwendbar.
In dem voranstehend beschriebenen Beispiel ist das eine Bearbeitungswerkzeug 42 angepasst, sechs Bearbeitungsteile zu schneiden, nämlich die linke Zahnflanke 115b und die rechte Zahnflanke 115c des inneren Zahns 115a des Werkstücks (der Buchse 115) und die linke abgeschrägte Zahnflanke 121, die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122, die linke abgefaste Zahnflanke 131 und die rechte abgefaste Zahnflanke 132 des Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts 120. Wenn jedoch die Breite der Zahnnuten 115g (die linken Zahnflanken 115b und die rechten Zahnflanken 115c) der angrenzenden inneren Zähne 115a des Werkstücks (der Buchse 115) eng ist, wenn sie Drillwinkel der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 und der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 groß sind, oder wenn die Drillwinkel der linken abgefasten Zahnflanke 131 und der rechten abgefasten Zahnflanke 132 groß sind, stoßen das Bearbeitungswerkzeug 42 und das Werkstück (die Buchse 115) manchmal miteinander zusammen. In einem derartigen Fall, kann das Zusammenstoßen durch das Durchführen der Bearbeitung unter Verwendung einer Mehrzahl von Bearbeitungswerkzeugen 42 verhindert werden.
Zum Beispiel wird angenommen, dass, wie in der 27B dargestellt ist, ein Drillwinkel θf1 der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 und ein Drillwinkel θr1 der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 die gleichen sind, und ein Drillwinkel θL1 der linken abgefasten Zahnflanke 131 und ein Drillwinkel θR1 der rechten abgefasten Zahnflanke 132 die gleichen sind. In diesem Fall können die linke abgeschrägte Zahnflanke 121 und die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122 durch Einstellen der Drehphase des Bearbeitungswerkzeugs 42 und der Buchse 115 während der synchronen Drehung auf Korrekturwinkel σf1 und σr1 mit Bezug auf die Bezugsdrehphase (0 Grad) in einem Zustand bearbeitet werden, in dem der Schnittwinkel Φ in dem Bearbeitungswerkzeug 42 fest gehalten bleibt, das den gleichen Drillwinkel β1 aufweist. Die linke abgefaste Zahnflanke 131 und die rechte abgefaste Zahnflanke 132 können durch Einstellen der Drehphase des Bearbeitungswerkzeugs 42 und der Buchse 115 während der synchronen Drehung auf die Korrekturwinkel σL1 und σR1 mit Bezug auf die Bezugsdrehphase (0 Grad) in einem Zustand bearbeitet werden, in dem der Schnittwinkel Φ in dem Bearbeitungswerkzeug 42 festgehalten bleibt, das den Drillwinkel β2 aufweist.
Auf diese Weise kann die Anzahl der Bearbeitungswerkzeuge 42 mit Bezug auf die sechs Bearbeitungsteile auf drei eingestellt werden. Deswegen ist es möglich, eine Frequenz eines Werkzeugaustauschs zu reduzieren. Es ist möglich, eine Bearbeitungszeit zu reduzieren und Werkzeugausgaben zu reduzieren. Der Schnittwinkel kann auf Φ mit Bezug auf die sechs Bearbeitungsteile festgelegt werden. Deswegen ist eine Wiedereinstellung einer Bearbeitungsposition (einer Phase, usw.) des Bearbeitungswerkzeugs 42 nicht notwendig. Es ist möglich, die Bearbeitungszeit zu reduzieren. Die Korrekturwinkel σf1, σr1, σL1 und σR1, die einfach angepasst werden können, müssen lediglich geändert werden. Deswegen ist es möglich, die Bearbeitungszeit zu reduzieren.
Zum Beispiel wird angenommen, dass, wie in der 27C dargestellt ist, der Drillwinkel θf1 der linken abgeschrägten Zahnflanke 121 und der Drillwinkel θr1 der rechten abgeschrägten Zahnflanke 122 unterschiedlich sind, und der Drillwinkel θL1 der linken abgefasten Zahnflanke 131 und der Drillwinkel θR1 der rechten abgefasten Zahnflanke 132 unterschiedlich sind. In diesem Fall können die linke abgeschrägte Zahnflanke 121, die rechte abgeschrägte Zahnflanke 122, die linke abgefaste Zahnflanke 131 und die rechte abgefaste Zahnflanke 132 durch Einstellen der Drehphase des Bearbeitungswerkzeugs 42 und der Buchse 115 während der synchronen Drehung auf Korrekturwinkel σf2, σr2, σL2 und σR2 mit Bezug auf die Bezugsdrehphase (0 Grad) in einem Zustand bearbeitet werden, in dem der Schnittwinkel Φ in dem Bearbeitungswerkzeug 42 fest beibehalten bleibt, das unterschiedliche Drillwinkel β3, β4, β5 und β6 aufweist.
Auf diese Weise kann der Schnittwinkel auf Φ mit Bezug auf die sechs Bearbeitungsteile festgelegt werden. Deswegen ist ein Wiederanpassen einer Bearbeitungsposition (einer Phase usw.) des Bearbeitungswerkzeugs 42 nicht notwendig. Es ist möglich, eine Bearbeitungszeit zu reduzieren. Die Korrekturwinkel σf2, σr2, σL2 und σR2, die einfach angepasst werden können, müssen lediglich geändert werden. Deswegen ist es möglich, die Bearbeitungszeit zu reduzieren. In einigen Fällen ist es möglich, eine Werkzeugaustauschfrequenz durch teilweises Ändern der Schnittwinkel in den Bearbeitungsvorgängen zu reduzieren (Arten der Zahnflanken). Es ist möglich, die Bearbeitungszeit zu reduzieren.
Bezugszeichenliste

1:: Bearbeitungsgerät
42F, 42L, 42R, 42:: Bearbeitungswerkzeug
42af, 42aL, 42aR, 42a:: Schneidklinge
42bf, 42bL, 42bR, 42b:: Klingenflanken
100, 200:: Steuergerät
101:: Bearbeitungssteuerungseinheit
102:: Werkzeugentwurfseinheit
103:: Werkzeugzustandsberechnungseinheit
104:: Korrekturwinkelberechnungseinheit
105:: Speicher
115:: Buchse (Werkstück)
121:: linke abgeschrägte Zahnflanke
122:: rechte abgeschrägte Zahnflanke
131:: linke abgefaste Zahnflanke
132:: rechte abgefaste Zahnflanke
β, βL, βR:: Drillwinkel der Klingenflanken
θf, θr, θL, θR, θLL, θRR, θf1, θr1, θL1, θR1, θf2, θr2, θL2, θR2:: Drillwinkel der Zahnflanke
Φ, Φf, Φr, ΦL, ΦR, ΦLL, ΦRR:: Schnittwinkel
σf, σr, σL, σR, σf1, σr1, σL1, σR1, σf2, σr2, σL2, σR2:: Korrekturwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2004076837 A [0012]
JP 3055215 B [0012]

Claims

Bearbeitungsgerät (1) umfassend ein Steuergerät (100, 200), das konfiguriert ist, ein Bearbeitungswerkzeug (42) einzusetzen, das eine Drehachse (L) aufweist, von dem ein Schnittwinkel (Φ) mit Bezug auf eine Drehachse (Lw) eines Werkstücks (115) geändert werden kann, und eine Randoberfläche des Werkstücks (115) durch Zuführen des Bearbeitungswerkzeugs (42) relativ in eine Richtung der Drehachse (Lw) des Werkstücks (115) zu schneiden, während es das Bearbeitungswerkzeug (42) synchron mit dem Werkstück (115) dreht, wobei die Randoberfläche des Werkstücks (115) zumindest eine erste Nut und eine zweite Nut hat, die zueinander unterschiedliche Drillwinkel aufweisen, und das Steuergerät (100, 200) den Schnittwinkel (Φ) ausgehend von den Drillwinkeln ändert, um die erste Nut und die zweite Nut entsprechend zu schneiden.
Bearbeitungsgerät (1) nach Anspruch 1, wobei ein Zahn eines Zahnrads, das beide Seitenwandabschnitte der ersten Nut oder der zweiten Nut als Zahnflanken aufweist, an der Randoberfläche des Werkstücks (115) ausgebildet ist, eine Seitenoberfläche (115A) auf einer Seite des Zahns des Zahnrads eine erste Zahnflanke (115b), eine zweite Zahnflanke (121), die einen Drillwinkel (θf) unterschiedlich von einem Drillwinkel der ersten Zahnflanke (115b), und eine dritte Zahnflanke (131), die einen Drillwinkel (θL) unterschiedlich von dem Drillwinkel der ersten Zahnflanke (115b) und der zweiten Zahnflanke (121) hat, und ausgebildet ist, sich zu der zweiten Zahnflanke (121) weiter auf einer Seite einer Endoberfläche des Zahns des Zahnrads als die zweite Zahnflanke (121) zu erstrecken, eine Seitenoberfläche (115B) auf einer anderen Seite des Zahns des Zahnrads eine vierte Zahnflanke (115c), eine fünfte Zahnflanke (122), die einen Drillwinkel (θr) unterschiedlich von einem Drillwinkel der vierten Zahnflanke (115c) aufweist, und eine sechste Zahnflanke (132), die einen (θR) von den Drillwinkeln der vierten Zahnflanke (115c) und der fünften Zahnflanke (122) unterschiedlichen Drillwinkel aufweist, hat, und ausgebildet ist, sich zu der fünften Zahnflanke (122) weiter auf einer Seite einer Endoberfläche des Werkzeugs des Zahnrads als die fünfte Zahnflanke (122) zu erstrecken, und das Steuergerät (100, 200) zuerst den Schnittwinkel (Φ) auf einen ersten Schnittwinkel einstellt, um die erste Zahnflanke (115b) und die vierte Zahnflanke (115c) zumindest zu schrupp-schneiden, darauffolgend den Schnittwinkel (Φ) auf einen zweiten Schnittwinkel ändert, um die dritte Zahnflanke (131) zu schneiden, und den Schnittwinkel (Φ) auf einen dritten Schnittwinkel ändert, um die sechste Zahnflanke (132) zu schneiden, darauffolgend den Schnittwinkel (Φ) auf einen vierten Schnittwinkel ändert, um die zweite Zahnflanke (121) zu schneiden, und den Schnittwinkel (Φ) auf einen fünften Schnittwinkel ändert, um die fünfte Zahnflanke (122) zu schneiden, und zuletzt den Schnittwinkel (Φ) auf den ersten Schnittwinkel ändert, um die erste Zahnflanke (115b) und die vierte Zahnflanke (115c) fertig zu schneiden.
Bearbeitungsgerät (1) nach Anspruch 2, wobei das Bearbeitungsgerät (1) ein erstes Bearbeitungswerkzeug (42F), ein zweites Bearbeitungswerkzeug (42L) und ein drittes Bearbeitungswerkzeug (42R) als das Bearbeitungswerkzeug (42) hat, eine Klingenflanke (42bf) einer Schneidklinge (42af) des ersten Bearbeitungswerkzeugs (42F) einen Drillwinkel (β) aufweist, der ausgehend von den Drillwinkeln der ersten Zahnflanke (115b), der zweiten Zahnflanke (121), der vierten Zahnflanke (115c) und der fünften Zahnflanke (122) und dem ersten Schnittwinkel, dem vierten Schnittwinkel und dem fünften Schnittwinkel eingestellt ist, um in der Lage zu sein, die erste Zahnflanke (115b) zu schneiden und die zweite Zahnflanke (121) mit Bezug auf die erste Zahnflanke (115b) zu schneiden, und in der Lage zu sein, die vierte Zahnflanke (115c) zu schneiden und die fünfte Zahnflanke (122) mit Bezug auf die vierte Zahnflanke (115c) zu schneiden, eine Klingenflanke (42bL) einer Schneidklinge (42aL) des zweiten Bearbeitungswerkzeugs (42L) einen Schnittwinkel (βL) aufweist, der ausgehend von dem Drillwinkel (θL) der dritten Zahnflanke (131) und dem zweiten Schnittwinkel eingestellt ist, um in der Lage zu sein, die dritte Zahnflanke (131) mit Bezug auf die erste Zahnflanke (115b) zu schneiden, und eine Klingenflanke (42bR) einer Schneidklinge (42aR) des dritten Bearbeitungswerkzeugs (42R) einen Schnittwinkel (βR) aufweist, der ausgehend von dem Drillwinkel (θR) der sechsten Zahnflanke (132) und dem dritten Schnittwinkel eingestellt ist, um in der Lage zu sein, die sechste Zahnflanke (132) mit Bezug auf die vierte Zahnflanke (115c) zu schneiden.
Bearbeitungsgerät (1) nach Anspruch 2, wobei eine Klingenflanke (42b) einer Schneidklinge (42a) des Bearbeitungswerkzeugs (42) einen Drillwinkel (β) aufweist, der ausgehend von den Drillwinkeln der ersten Zahnflanke (115b), der zweiten Zahnflanke (121), der vierten Zahnflanke (115c) und der fünften Zahnflanke (122) eingestellt ist, um in der Lage zu sein, die erste Zahnflanke (115b) zu schneiden und die zweite Zahnflanke (121) mit Bezug auf die erste Zahnflanke (115b) zu schneiden, und in der Lage zu sein, die vierte Zahnflanke (115c) zu schneiden und die fünfte Zahnflanke (122) mit Bezug auf die vierte Zahnflanke (115c) und dem Schnittwinkel (Φ) zu schneiden, und der Schnittwinkel (Φ) ausgehend von dem Drillwinkel (β) der Klingenflanke (42b) der Schneidklinge (42a) des Bearbeitungswerkzeugs (42), dem Drillwinkel (θL) der dritten Zahnflanke (131) und dem Drillwinkel (θR) der sechsten Zahnflanke (132) eingestellt ist.
Bearbeitungsgerät (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Zahnrad eine Buchse eines Synchron-Kämmmechanismus ist, und die zweite Zahnflanke (121), die dritte Zahnflanke (131), die fünfte Zahnflanke (122) und die sechste Zahnflanke (132) Zahnflanken eines Zahnrad-Abgeratungsverhinderungsabschnitts (120) sind, der in einem inneren Umfangszahn der Buchse bereitgestellt ist.
Bearbeitungsgerät (1) nach Anspruch 1, wobei das Bearbeitungswerkzeug (42) einen Drillwinkel (β) einer Klingenflanke (42b) einer Schneidklinge (42a) des Bearbeitungswerkzeugs (42) entsprechend einem Drillwinkel der ersten Nut oder der zweiten Nut aufweist, um in der Lage zu sein, die erste Nut oder die zweite Nut zu schneiden, und das Steuergerät (100, 200) hat: eine Korrekturwinkelberechnungseinheit (104), die konfiguriert ist, jede aus erster Nut und zweiter Nut betreffend, einen Korrekturwinkel mit Bezug auf eine Drehphase des Werkstücks (115) ausgehend von einem Abstand zu berechnen, der eine Schneidvollendungsposition von einer Annäherungsposition des Schneidens der ersten Nut oder der zweiten Nut durch eine Schneidanfangsposition erreicht, und von dem Drillwinkel der ersten Nut oder der zweiten Nut; und eine Bearbeitungssteuerungseinheit (101), die konfiguriert ist, einen Schnittwinkel (Φ) einer Drehachse (Lw) des Werkstücks (115) und eine Drehachse (L) des Bearbeitungswerkzeugs (42) auf einen vorbestimmten Wert einzustellen, eine synchrone Drehung des Bearbeitungswerkzeugs (42) und des Werkstücks (115) zu steuern, so dass sie um den Korrekturwinkel der ersten Nut oder der zweiten Nut verschoben wird, und die erste Nut oder die zweite Nut zu schneiden.
Bearbeitungsgerät (1) nach Anspruch 6, wobei die Bearbeitungssteuerungseinheit (101) als eine Bezugsdrehphase eine Drehphase des Bearbeitungswerkzeugs (42) und des Werkstücks (115) während der synchronen Drehung speichert, wenn die erste Nut oder die zweite Nut geschnitten werden, die synchrone Drehung des Bearbeitungswerkzeugs (42) und des Werkstücks (115) steuert, um den Korrekturwinkel der verbleibenden ersten oder zweiten Nut mit Bezug auf die Bezugsdrehphase zu verschieben, und die erste Nut oder die zweite Nut schneidet.
Bearbeitungsgerät (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei ein Bearbeitungsziel des Bearbeitungsgeräts (1) ein innerer Umfangszahn eines innen verzahnten Zahnrads oder ein äußerer Umfangszahn eines außen verzahnten Zahnrads ist.
Bearbeitungsgerät (1) nach Anspruch 8, wobei die erste Nut oder die zweite Nut eine Zahnnut des inneren Umfangszahns oder eine Zahnnut des äußeren Umfangszahns ist, und die verbleibende erste oder zweite Nut eine abgeschrägte Zahnflanke ist, die in dem inneren Umfangszahn oder dem äußeren Umfangszahn ausgebildet ist.
Bearbeitungsgerät (1) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die erste Nut oder die zweite Nut eine Zahnnut des inneren Umfangszahns oder eine Zahnnut des äußeren Umfangszahns ist, und die verbleibende erste oder zweite Nut eine abgefaste Zahnflanke ist, die in dem inneren Umfangszahn oder dem äußeren Umfangszahn ausgebildet ist.
Bearbeitungsverfahren zum Verwenden eines Bearbeitungswerkzeugs (42), das eine Drehachse (L) aufweist, von dem ein Schnittwinkel (Φ) mit Bezug auf eine Drehachse (Lw) eines Werkstücks (115) geändert werden kann, und Schneiden einer Randoberfläche des Werkstücks (115) durch Zuführen des Bearbeitungswerkzeugs (42) relativ in eine Richtung der Drehachse (Lw) des Werkstücks (115), während das Bearbeitungswerkzeug (42) synchron mit dem Werkstück (115) gedreht wird, wobei ein Zahn eines Zahnrads, der beide Seitenwandabschnitte einer ersten Nut und einer zweiten Nut als Zahnflanken aufweist, die auf der Randoberfläche des Werkstücks (115) ausgebildet werden, und eine Seitenoberfläche (115A) auf einer Seite des Zahns des Zahnrads mit einer ersten Zahnflanke (115b), einer zweiten Zahnflanke (121), die einen Drillwinkel (θf) unterschiedlich von einem Drillwinkel der ersten Zahnflanke (115b) aufweist, und einer dritten Zahnflanke (131), die einen Drillwinkel (θL) unterschiedlich von dem Drillwinkel der ersten Zahnflanke (115b) und dem Drillwinkel der zweiten Zahnflanke (121) aufweist und die ausgebildet ist, sich zu der zweiten Zahnflanke (121) weiter auf einer Seite einer Endoberfläche des Zahns des Zahnrads als die zweite Zahnflanke (121) zu erstrecken, eine Seitenoberfläche (115B) auf einer anderen Seite des Zahns des Zahnrads mit einer vierten Zahnflanke (115c), einer fünften Zahnflanke (122), die einen Drillwinkel (θr) unterschiedlich von einem Drillwinkel der vierten Zahnflanke (115c) aufweist, und einer sechsten Zahnflanke (132), die einen Drillwinkel (θR) unterschiedlich von den Drillwinkeln der vierten Zahnflanke (115c) und der fünften Zahnflanke (122) aufweist, und die ausgebildet ist, sich zu der fünften Zahnflanke (122) weiter auf der Seite der Endoberfläche des Zahns des Zahnrads als die fünfte Zahnflanke (122) zu erstrecken, wobei das Bearbeitungsverfahren umfasst: einen ersten Schritt, zuerst den Schnittwinkel (Φ) auf einen ersten Schnittwinkel einzustellen, um die erste Zahnflanke (115b) und die vierte Zahnflanke (115c) zumindest zu schrupp-schneiden; einen zweiten Schritt, darauffolgend den Schnittwinkel (Φ) auf einen zweiten Schnittwinkel zu ändern, um die dritte Zahnflanke (131) zu bearbeiten, und den Schnittwinkel (Φ) auf einen dritten Schnittwinkel zu ändern, um die sechste Zahnflanke (132) zu schneiden; einen dritten Schritt, darauffolgend den Schnittwinkel (Φ) auf einen vierten Schnittwinkel zu ändern, um die zweite Zahnflanke (121) zu bearbeiten, und den Schnittwinkel (Φ) auf einen fünften Schnittwinkel zu ändern, um die fünfte Zahnflanke (122) zu schneiden; und einen vierten Schritt, zuletzt den Schnittwinkel (Φ) zu dem ersten Schnittwinkel zu ändern, um die erste Zahnflanke (115b) und die vierte Zahnflanke (115c) fertig zu bearbeiten.
Bearbeitungsverfahren zur Verwendung eines Bearbeitungswerkzeugs (42), das eine mit Bezug auf eine Drehachse (Lw) eines Werkstücks (115) geneigte Drehachse (L) aufweist und eine Randoberfläche des Werkstücks (115) durch Zuführen des Bearbeitungswerkzeugs (42) relativ in eine Richtung der Drehachse (Lw) des Werkstücks (115) schneidet, während das Bearbeitungswerkzeug (42) synchron mit dem Werkstück (115) gedreht wird, wobei die Randoberfläche des Werkstücks (115) zumindest eine erste Nut und eine zweite Nut hat, die voneinander unterschiedliche Drillwinkel aufweisen, und das Bearbeitungswerkzeug (42) einen Drillwinkel einer Klingenflanke (42b) einer Schneidklinge (42a) des Bearbeitungswerkzeugs (42) entsprechend dem Drillwinkel der ersten Nut oder der zweiten Nut aufweist, um in der Lage zu sein, die erste Nut oder die zweite Nut zu schneiden, wobei das Bearbeitungsverfahren umfasst: einen Berechnungsschritt, um unter Berücksichtigung von jeder aus der ersten Nut und der zweiten Nut einen Korrekturwinkel mit Bezug auf eine Drehphase des Werkstücks (115) ausgehend von einem Abstand zum Erreichen einer Schneidvollendungsposition von einer Annäherungsposition des Schneidens der ersten Nut oder der zweiten Nut durch eine Schneidanfangsposition und dem Drillwinkel der ersten Nut oder der zweiten Nut zu berechnen; einen Einstellschritt zum Einstellen eines Schnittwinkels (Φ) einer Drehachse (Lw) des Werkstücks (115) und einer Drehachse (L) des Bearbeitungswerkzeugs (42) auf einen vorbestimmten Wert; einen ersten Schneidschritt, zum Steuern einer synchronen Drehung des Bearbeitungswerkzeugs (42) und des Werkstücks (115), das um den Korrekturwinkel der ersten Nut oder der zweiten Nut zu verschieben ist, und Schneiden der ersten Nut oder der zweiten Nut; einen Speicherschritt, um als Bezugsdrehphase eine Drehphase des Bearbeitungswerkzeugs (42) und des Werkstücks (115) während der synchronen Drehung während dieser Zeit zu speichern; und einen zweiten Schneidschritt, um die synchrone Drehung des Bearbeitungswerkzeugs (42) und des Werkstücks (115) zu steuern, das durch den Korrekturwinkel der verbleibenden ersten oder zweiten Nut mit Bezug auf die Bezugsdrehphase zu verschieben ist, und Schneiden der verbleibenden ersten Nut oder der zweiten Nut.