クラウニングが修正された実質的に円筒状の歯車の歯面を斜め創成法によって機械加工する方法
本発明は、実質的に円筒状であるが、修正されたクラウニングを有する歯車の歯面を機械加工するための方法であって、自身の回転の軸の方向にクラウニングが修正された螺旋モールドを使用して、斜め回転法で機械加工するための方法に関し、クラウニングは正にすることも負（凹状クラウン）にすることも可能である。この工具を使用して、この工具のクラウニングを対角比と調和的に働かせることによってセットが生成され、かつ、自然なセットの上に重畳され、それにより加工片に必要なセットが得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実質的に円筒状であるが、クラウニングが修正された歯車の歯面を、請求項１の前段部分による斜め創成法によって機械加工する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続創成法によって、はすばの（螺旋状の歯を付けられた）、クラウニングが修正された円筒歯車が創成（生成）されると、その過程によって得られる歯面は捩れることになる。この特性のための定量的な評価基準として歯面捩れ（ｆｌａｎｋ ｔｗｉｓｔ）がある。この過程で必要とされる課題は、この歯面捩れを回避することであり、或いは「自然歯面捩れ」からの偏差のある歯面捩れを創成することである。
【０００３】
歯面捩れを回避するという課題を解決するために、既存の最新技術（独国特許出願公開第３７０４６０７号明細書）は、右歯面又は左歯面の係合角が、一方の末端の最大値から始まって、もう一方の末端に向かって連続的に小さくなるウォーム形工具を使用した、斜め創成法を使用して歯車の歯を機械加工する解決法を提案している。このウォーム形工具の一方の末端の右歯面の最大係合角は、左歯面の最小係合角と一致しており、又、その逆についても同様である。この工具は、その製造に費用が嵩むうえ、その用途にほとんど柔軟性がない。
【０００４】
欧州特許出願公開第１０３６６２４号明細書の中で提案されている概念は、ピッチが修正されたウォーム工具を使用することである。この工具においては、ウォーム工具の一方の末端から始まる歯面の捩れピッチが、もう一方の末端に向かって、ウォーム工具の末端からの距離に比例して変化する。このウォーム工具の一方の末端の一方の歯面の最大ピッチは、同じ末端の他方の歯面の最小ピッチと一致しており、又、その逆についても同様である。このタイプの工具は、その幅全体にわたって凸状又は凹状のクラウン（中高の面の形成）が施されている。この工具は、斜めモードでの操作が意図されている。
【０００５】
凸状又は凹状のクラウンが施された工具を斜めモードで使用する場合、加工片は、最後には歯面捩れで終わることになる。この歯面捩れは、以下で示されているように２つの成分に分割することができる。第１の成分は、欧州特許出願公開第１０３６６２４号明細書に記載されている成分と同じ成分である。第２の成分は、これまでのところその性質が未だ確認されていない成分である。この第２の成分を介してのみ、所与の幅方向のクラウニングを備えた加工片における歯面捩れを回避し、又は歯面捩れを所望の値にすることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第３７０４６０７号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１０３６６２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、いっそう包括的な方法を開発することである。すなわち、クラウニングが修正された歯面を、事実上、任意の所望の歯面捩れで、１歯面法又は２歯面法において創成することができ、幾何構造が単純な工具を使用することができ、機械加工のために必要な工具の長さが、自由に選択することができる広い範囲内に存在し、短い工具を使用してプロセスを実行することもできるような方法を開発することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１の特徴部分による特徴とともに請求項１の前段部分による包括的方法によって解決される。この方法の好ましい形態は、従属請求項に示されている。
【０００９】
工具のクラウニングと対角比（ｄｉａｇｏｎａｌ ｒａｔｉｏ）が調和しているため、単純な工具を使用して、自然歯面捩れの上に重畳する歯面捩れが創成され、したがって加工片に必要な歯面捩れが得られる。また、斜め送りモードで動作させる場合、工具のクラウニングによる加工片のクラウニングの成分の上に、クラウニングのさらに他の成分が重畳する。重畳の結果、加工片は必要なクラウニングを有しているが、クラウニングの他の成分は、機械加工中に工具と加工片の間の距離を変化させることによって創成される。広い範囲内で長さを自由に選択することができる工具を使用して、幅方向（歯すじ方向）のクラウニングのための必要な値、及び加工片の歯面捩れのための必要な値を創成することができる。次に、工具のクラウニングを工具の長さに適合させることになる。上で定義した課題は、提案されている手段を使用することにより、単純な工具を使用して単純な方法で解決される。
【００１０】
さらに特許請求の範囲、明細書及び図面に、本発明の他の特徴が示されている。以下、本発明について、添付の図面を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】工具０、加工片２並びに位置、距離及び移動を描写するための機械工具の軸を示す図である。
【図２】円筒工具を使用した斜め創成法によって幅方向（歯すじ）クラウニングが創成された、右回転はすば歯車の左歯面及び右歯面の歯面トポグラフィの決定を示す図である。
【図３】修正凹状クラウンが施された工具を使用した斜め創成法によって幅方向（歯すじ）クラウニングが創成された、右回転はすば歯車の右歯面の歯面トポグラフィの決定を示す図である。
【図４】ウォーム形工具の上に凸状又は凹状クラウニングを創成する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、連続創成法による、はすばの（螺旋状の歯が付けられた）クラウニングが修正された円筒歯車の機械加工（ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）において、歯面の捩れが如何にして生じるか、どうすればこの捩れを回避し、若しくは、所望の大きさにすることができるか、又は、この過程のために必要な工具が如何にして設計されるかを説明する。
【００１３】
これらの説明は、従来の創成方法で使用されるように、加工片の回転軸が垂直である機械工具を想定している。工具０及び加工片２（図１）の位置、経路及び移動を描写するための軸は、次の通りである。
Ｘ 軸と軸の間の距離（半径方向）
Ｙ 工具軸の方向（接線方向）
Ｚ 加工片軸の方向（軸方向）
Ａ 工具軸の傾斜
Ａ 工具の回転
Ｃ 加工片の回転
【００１４】
ここで説明されている、円筒歯車の歯面は、特に修正しない限り、インボリュートねじ表面によって形成されている。しかしながら、インボリュートねじ表面は、定量的関係を簡単に説明するためには適していない。したがって、以下では、歯面は、基礎円筒の接平面で示されている（図２）。このように表現すれば、幾何学的に複雑なインボリュートねじ表面が、辺がＬα及びＬβである長方形に変換される。この長方形は、以下では「測定フィールド」と呼ばれる。
【００１５】
歯車がその軸の周りに回転すると、螺旋線と測定フィールドが交差する点は垂直直線を形成する。歯車の標準断面（軸に対して直角）は、水平直線に沿って測定フィールドと交差する。また、ウォーム形工具と完全に機械加工された歯面との間の接触点も、創成接触線である直線上に位置する。創成接触線は、進行の軸速度が小さい限り、標準断面に対して基礎螺旋角βｂだけ傾斜する。この条件は、ここで説明されている事例では満足している。必要に応じて、既知の関係に基づいて進行速度が傾斜角に対して及ぼす影響を計算することができ、また、正確な角度を使用してさらに説明することもできる。
【００１６】
図２では、歯面と斜めに交差している直線１、２、３及び５、６、７は、創成接触線（ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｔａｃｔ ｌｉｎｅ）である。左歯面Ｌ及び右歯面Ｒの創成接触線が、点４を通る線を介して互いに厳密に接続された状態に維持され、かつ、点４が方向Ｚに移動する場合、これらの直線は、創成される歯面の幾何形状を画定することになる。ここで、点４が方向Ｚに移動している間に、図の右側部分に描かれているクラウニング曲線に従って点を上に上げ、したがって創成接触線を上に上げると、これらの創成接触線は、それぞれ、左歯面及び右歯面の対応する個々の測定フィールド全体に、閉じた平面領域を画定する。これらの表面積は、創成される歯面を包囲しており、それらは、円筒工具を使用して創成される、幅方向のクラウンが施された歯面のトポグラフィを表している。
【００１７】
連続創成法に従って加工片を機械加工する場合には、加工片上に創成される歯面は、左歯面及び右歯面の点が、事実上、ピッチ円筒上で同じＺ位置を有するという特性を有することになる。したがって、事実上、創成接触線と創成接触線の間に段差は存在しない。
【００１８】
包絡面のうちの１つ、例えば右歯面の包絡面が標準断面と交差する場合、その交線は、選択された標準断面中のこの歯面の輪郭偏差を表している。包絡面が歯車軸と同心の円柱と交差する場合、或いは図２のように測定フィールドに対して直角の平面及び標準断面に対して直角の平面と交差する場合、その交線は、選択された円筒上の歯面輪郭線の偏差を表している。コンピュータを使用すれば、以下に説明されている方法に従って、対象となる輪郭偏差及び歯面輪郭線偏差を高い信頼性で決定することができ、又、偏差曲線から、対応する個々の角度偏差を計算することができる。歯面の捩れを決定するためには、歯面の２つの平面でそれぞれ測定された輪郭偏差及び輪郭線偏差が必要である。この輪郭角度偏差に基づいて、以下のように歯面捩れＳαを計算することができる。
Ｓα＝ｆＨαＩ−ｆＨαＩＩ
上式でｆＨαＩ及びｆＨαＩＩは、それぞれ歯車の平面Ｉ（前面）及びＩＩ（背面）における輪郭角度偏差である。
【００１９】
所望のクラウニング輪郭は、ほとんどの場合、二次放物線で表すことができる。これらの事例では、測定フィールドの４つの角点より上又は下の包絡面領域の直角高さに基づいて歯面の捩れを計算することができる。図２の右歯面の測定フィールドの４つの角点は、８、９、１３、１２である。図２の創成接触線のすべての点は、工具が円筒である場合、良好な近似で、測定フィールドより上又は下に同じ高さを有することになる。対応する個々の高さに対する記号ｆを使用して次のように適用される。
ｆＨαＩ＝ｆ１１−ｆ１０ 及び
ｆＨαＩＩ＝ｆ１５−ｆ１４
【００２０】
加工片のクラウニング輪郭を記述している二次放物線の範囲全体にわたって個々の高さを計算することにより、単純な式で歯面の捩れを表すことができる。クラウニングは、この事例では、既存の技術に従って創成されたこと、つまり、例えば図１に従って軸方向往復台を方向Ｚに前進させている間に、工具０の軸と加工片２の軸の間の距離Ｘを変化させることによって創成されたこと、言い換えると関数Ｘ（Ｚ）によって創成されたことを考慮すると、ここで計算された歯面捩れは、自然歯面捩れＳｎａｔ１と呼ぶことができ、
Ｓｎａｔ１＝ｋ１×Ｃβｘ
で表すことができる。上式で、
ｋ１は、上で説明した計算によって得られる定数であり、
Ｃβｘは、Ｘ（Ｚ）にわたって創成される加工片のクラウニングである。
【００２１】
加工片のクラウニングを創成するために、ウォーム工具自身の回転軸の方向にクラウニングが修正されたウォーム形工具が使用される場合にも、斜めモードで動作させると、同じように歯面が捩れることになる。この歯面捩れの計算は、自然歯面捩れの計算のようには単純ではない。以下の説明は、右回転はすば歯車の右歯面を斜め創成法で機械加工する場合の、凹状クラウンが施された工具の使用に関するものである。工具と加工片の間の距離は、一定であることが仮定されている。図面の平面上への創成接触線の変換により、この場合も標準断面に対して角度βｂで傾斜する直線が得られる。しかしながら、測定フィールドに対して直角の次元では、創成接触線は直線状ではなく、それらは、実際、工具に付与されていたクラウニングの一部として記述することも可能である。図３は、図面の平面内に反転された（ｆｌｉｐｐｅｄ）、工具のクラウニングよってもたらされる加工片のクラウニングＣβｙを示したものである。
【００２２】
機械加工は斜め創成法で実施されるため、異なるＺ位置に存在しているすべての創成接触線は、測定フィールドに対して直角の異なる曲線形状を有している。この曲線形状は計算することができる。したがって、さらに歯面を包囲する修正表面を計算することができる。平面Ｉ及びＩＩ内の包絡面と標準断面の間の交線の形状を解析することにより、それぞれｆＨαＩ及びｆＨαＩＩが得られ、したがって歯面の捩れが得られる。
【００２３】
これを計算するためには、工具の位置Ｙと選択された創成接触線の位置Ｚとの間の相関を知る必要がある。創成接触線のＺ位置と呼ばれている位置は、軸Ｂ及びＣ（図１参照）の交点のＺ位置である。歯面線はピッチ円筒を参照して画定されるため、この交点はピッチ円筒までの創成経路Ｌに存在している。軸ＹとＺの間のこの相関のために、
Ｄ＝ΔＹ／ΔＺ＝（Ｙｅ−Ｙａ）／（Ｚｅ−Ｚａ）
で表すことができる対角比Ｄが適切である。上式で、
ΔＹは、工具自体の回転軸の方向における工具の変位成分であり、
ΔＺは、加工片の回転軸の方向における工具の変位成分であり、
Ｙｅは、Ｙ軸上の工具の終了位置であり、
Ｙａは、Ｙ軸上の工具の開始位置であり、
Ｚｅは、Ｚ軸上の工具の終了位置であり、
Ｚａは、Ｚ軸上の工具の終了位置である。
【００２４】
図３は、角点８、９、１３、１２を備えた右回転はすば歯車の右歯面の測定フィールドを示したものである。点６は、歯幅の中央におけるピッチ円筒までの創成経路Ｌに存在している。工具０の軸ｙ及び加工片２の軸Ｚの基本同期化のために、工具の動作範囲の座標中心も同じく点６の位置、つまり点６におけるＹ＝０及びＺ＝０の位置に設定される。したがって対角比をＤにすることにより、独自に規定された相関が工具０の位置と加工片２の位置の間に得られる。
【００２５】
点８の位置を表すために、また、加工片の点８における修正ｆ８を計算するためには、工具を最初に方向Ｚに移動線分６−１０を介して移動させなければならず、つまりＬβ／２＋ｇｆｓｔ×ｔａｎ（βｂ）の距離だけ方向Ｚに移動させなければならない。点１０には、点８を通り、且つ、標準断面に対して角度βｂで傾斜している創成接触線が通過している。また、点１０には、創成接触線に対して角度αで傾斜した直線Ｙ’が通っている。この直線Ｙ’は、工具の基準円筒の表面線を通って、工具軸に平行に通っている。しかしながら、線Ｙ’は図面の平面内には存在せず、工具の軸方向の断面輪郭は、点８及び１０を通っている創成接触線の周りを図面の平面中に反転（転倒）されている。図に示されている位置に存在している軸方向の断面輪郭には、線８−８’が含まれている。点８’における工具輪郭の修正は、加工片の点８における修正ｆ８に対する良好な近似を表している。
【００２６】
工具軸が６から１０へ移動すると、Ｄ＞０の場合、ウォーム・カッターのゼロ点が図３の左へ移動する。この場合、工具の点１０は、Ｙ＝−Ｄ×（Ｌβ／２＋ｇｆｓｔ×ｔａｎ（βｂ））の位置を取る。これは、点１７でＹ＝０になる。加工片２の点８における修正ｆ８は、位置８’における工具修正の放物線上に見出される。
【００２７】
同様に、ここで説明されている方法に従うことにより、点９、１２及び１３における修正、つまりｆ９、ｆ１２及びｆ１３を決定することができる。したがって加工片の位置９における修正は、位置９’における工具の修正に対応しており、Ｙ＝０は点１８に存在している。したがって、点１２及び１３における修正を計算する場合、Ｙ＝０の位置は、それぞれ点１９及び２０に存在している。
【００２８】
クラウンが施された工具を使用した斜め切断によって創成される加工片の歯面捩れは、円筒工具を使用した軸方向の切断によって創成される加工片の歯面捩れとは区別される。円筒工具を使用した軸方向切断方法の場合、点８及び１０、点９及び１１、点１２及び１４、点１３及び１５は、それぞれ測定フィールドより上又は下の同じ高さに存在しており、これは、（凹状の）クラウンが施された工具を使用した斜め切断方法の場合とは異なっている。ここで、歯面捩れ
Ｓ＝（ｆ９−ｆ８）−（ｆ１３−ｆ１２）
を決定するｆ８、ｆ９、ｆ１２、ｆ１３の個々の量を計算しなければならない。ｆ８、ｆ９、ｆ１２、ｆ１３を図３に従って幾何学量に置き換えることにより、歯面捩れ
Ｓｙ＝ｋ１×Ｃβｙ＋ｋ２×Ｃβｙ
が得られる。
【００２９】
定数ｋ１は、円筒工具を使用した場合に生じる自然歯面捩れを計算することによって分かる。定数ｋ２は、上で説明した計算で生じるすべての定数量の組合せから、ｋ１×Ｃβｙで既に計算されている歯面捩れのこれらの成分を取り除いて計算できる。
【００３０】
Ｓｙは、Ｓｎａｔ２及びＳｋと呼ばれる２つの成分から構成されている。それらは、
Ｓｎａｔ２＝ｋ１×Ｃβｙ 及び
Ｓｋ＝ｋ２／Ｄ×Ｃβｙ
で定義される。Ｓｎａｔ２の符号は、Ｃβｙの符号によって決定される（凸状クラウンが施された加工片の場合はＣβｙ＞０であり、凹状クラウンが施された加工片の場合はＣβｙ＜０である）。Ｃβｙが与えられると、Ｓｋの符号はＤの符号によって決定することができる。このように、歯面捩れの成分が別に設定され、その成分を介して、具体的な要求に応じて自然歯面捩れを大きくし、或いは小さくすることができる。
【００３１】
ここで、凹状クラウンが施された工具が斜め切断に使用され、軸方向往復台が移動している間に、円筒工具を使用してクラウニングＣβｘを創成する場合と同じように、軸と軸の間の距離が変更されたと仮定すると、
Ｃβ＝Ｃβｘ＋Ｃβｙ
Ｓｎａｔ＝Ｓｎａｔ１＋Ｓｎａｔ２
Ｓｋ＝ｋ２／Ｄ×Ｃβｙ
Ｓ＝Ｓｎａｔ＋Ｓｋ
が得られる。
【００３２】
目標量のクラウニングＣβｓ及び目標量の歯面捩れＳｓを創成するために、以下の構成が提案されている。
Ｓｎａｔ＝ｋ１×Ｃβｓ
Ｓｋｓ＝Ｓｓ−Ｓｎａｔ
Ｃβｙ＝Ｓｋｓ×Ｄ／ｋ２
Ｃβｘ＝Ｃβｓ−Ｃβｙ
Ｓｒｅｓ＝ｋ１×Ｃβｓ＋ｋ２×Ｃβｙ
Ｓｒｅｓは、結果として得られる歯面捩れを表している。
【００３３】
場合によっては、二次放物線では記述することができない円筒歯車のための歯面修正が指定されることがある。例えば、歯車の軸方向に対向する表面の一方又は両方の近傍の修正が、二次放物線の場合よりも負に急激に降下することがある。この種類の歯車は、本明細書において次のように説明されている方法に従って機械加工することができる。従来の手段を使用して、必要な修正を、二次輪郭を使用した修正を介して必要な修正を最適近似している成分１と、必要な修正の残りの部分を構成している成分２に細分する。加工片は、請求項６から１３までの一項に従って、指定された修正があたかも成分１のみからなり、成分２を創成するために必要な追加移動が機械の軸移動に重畳しているかのように、機械加工される。これは、例えば、軸方向往復台が移動している間に、軸距離及び／又は加工片・テーブルの追加回転を変化させることによって達成することができる。
【００３４】
以上の説明は、右回転はすば歯車の右歯面に関している。以下は、右回転はすば歯車の左歯面に適用される。請求項６に従って２歯面法で機械加工が実施される場合、右歯面の場合と同じクラウニングが創成されることになる。自然歯面捩れは、右歯面の場合と同じ大きさを有することになるが、符号が逆になる。左回転はすば歯車を請求項６に従って２歯面法で機械加工する場合、右回転はすば歯車の場合と同じクラウニングが創成され、自然歯面捩れの大きさは、右回転はすば歯車の自然歯面捩れの大きさと同じであるが、符号が逆である。したがって以下の規則が適用される。請求項６による２歯面法での機械加工の場合、機械工具が同じ方法でプログラムされると仮定すると、同じクラウニングが創成される。右回転はすば歯車の右歯面の自然歯面捩れ及び左回転はすば歯車の左歯面の自然歯面捩れは、Ｃβｙ＞０、且つ、Ｄ＞０である場合は正であり、対応する個々の反対側の歯面では負である。
【００３５】
上で説明した効果は、凸状クラウンが施された工具を使用して達成することも可能である。しかしながら、凹状クラウンが施された工具を使用して得られる結果とは逆に、Ｃβｙ＜０及び逆符号の自然歯面捩れが得られる。したがって、結果として得られる歯面捩れの大きさを自然歯面捩れの大きさと比較して小さくするためには、凹状クラウンが施された工具を使用する場合に適用される条件と比較してＤの符号を反転しなければならない。
【００３６】
工具の必要なクラウニングを創成するためのとりわけ単純な方法は、整形（ｄｒｅｓｓ）を施すことができる工具に適している（図４）。このプロセスは、ダイヤモンド被覆が施された「二重円すいディスク」を使用して実施される。輪郭形成法（ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）は、ウォーム・カッターが自身の軸の方向に移動している間、輪郭形成ディスクとウォーム・カッターの間の距離Ｚαｂｒが変更される点でのみ、円筒ウォーム・カッターの輪郭形成とは異なっている。ウォーム軸からの輪郭形成ディスクの定義済み距離がウォーム・カッターの中央に対して設定され、そしてウォーム・カッターの中心からの距離の二乗に比例して増加（工具のクラウニングが正の場合）若しくは減少（工具のクラウニングが負の場合）される。ウォーム・カッター修正を伝達する場合（工具の軸平面に見られるが）、軸方向の断面平面、したがって概ね標準断面の平面にクラウニングを得るためには、輪郭形成のための軸距離の変化をｓｉｎ（αｎ）倍しなければならないことを頭に入れておかなければならない。工具軸から加工片軸までの直線距離の伝達は対角比によって生じる。図４には、工具の輪郭形成で創成される修正された（大きく誇張された）輪郭（軸方向の断面に見られる）のみが示されており、工具の歯の輪郭は示されていない。軸方向の断面平面における工具の凹状クラウニングの大きさはＣβ０ｒである。工具が長さｌ０にわたって輪郭形成される場合、そして、Ｃβｙのクラウニングを創成しなければならない場合、Ｃβ０ｒは次の式を満足しなければならない。
Ｃβ０ｒ＝Ｃβｙ／ｓｉｎ（αｎ）×（ｌ０／（Ｄ×Ｌβ））２
【００３７】
工具は、長さｌ０の（ほぼ）全体にわたって修正する必要はない。又、その長さのうちの微小区分、例えば工具の一方の末端の近傍の微小区分のみを修正することも可能である。このようにして、工具のより広い部分が円筒の形で利用可能に残される。これは、従来の粗い機械加工のための円筒部分の使用、及び所望の修正を加工片上に創成するための修正部分の使用の可能性を提供している。
【００３８】
提案されている方法は、所与の課題を解決するための近似方法である。この方法を使用して課題を解決する場合、特定の事例では、場合によっては依然として望ましくない偏差が残されることがあり、これは、詳細には短い工具が使用される場合に言える。この偏差は、場合によっては、歯面捩れ及び／又はクラウニングに関する仕様が十分な精度で満たされないような種類の偏差である。また、輪郭角度の望ましくない偏差が生じることも、高さが低いクラウニングが生じることもあり得る。このような場合、修正された「目標データ」を使用して設定データを計算しなおし、また、必要に応じてウォーム・カッター輪郭の整形に追加の輪郭修正を加えることが提案されている。
【００３９】
以上の説明を要約すると、本発明により、実質的に円筒状であるが、クラウニングが修正された歯車の歯面を、自身の回転軸の方向にクラウニングが修正されたウォーム形工具を使用した斜め創成法によって機械加工する方法が提供され、クラウニングは正にすることも負（凹状クラウニング）にすることも可能であり、創成されたクラウニングによる歯面の捩れに対応する歯面捩れが創成され、加工片の歯面のクラウニングは、指定された対角比を使用して斜めモードで動作させる場合に、工具のクラウニングによって生じる成分と、機械加工中に、工具と加工片の間の距離を変化させることによって創成される、自然歯面捩れに対応する他の成分との重畳の結果であり、また、必要な歯面捩れを達成するために、工具のクラウニングを対角比に適合させることによって２つの成分の重畳が制御される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実質的に円筒状であるが、クラウニングが修正された歯車の歯面を、請求項１の前段部分による斜め創成法によって機械加工する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続創成法によって、はすばの（螺旋状の歯を付けられた）、クラウニングが修正された円筒歯車が創成（生成）されると、その過程によって得られる歯面は捩れることになる。この特性のための定量的な評価基準として歯面捩れ（ｆｌａｎｋ ｔｗｉｓｔ）がある。この過程で必要とされる課題は、この歯面捩れを回避することであり、或いは「自然歯面捩れ」からの偏差のある歯面捩れを創成することである。
【０００３】
歯面捩れを回避するという課題を解決するために、既存の最新技術（独国特許出願公開第３７０４６０７号明細書）は、右歯面又は左歯面の係合角が、一方の末端の最大値から始まって、もう一方の末端に向かって連続的に小さくなるウォーム形工具を使用した、斜め創成法を使用して歯車の歯を機械加工する解決法を提案している。このウォーム形工具の一方の末端の右歯面の最大係合角は、左歯面の最小係合角と一致しており、又、その逆についても同様である。この工具は、その製造に費用が嵩むうえ、その用途にほとんど柔軟性がない。
【０００４】
欧州特許出願公開第１０３６６２４号明細書の中で提案されている概念は、ピッチが修正されたウォーム工具を使用することである。この工具においては、ウォーム工具の一方の末端から始まる歯面の捩れピッチが、もう一方の末端に向かって、ウォーム工具の末端からの距離に比例して変化する。このウォーム工具の一方の末端の一方の歯面の最大ピッチは、同じ末端の他方の歯面の最小ピッチと一致しており、又、その逆についても同様である。このタイプの工具は、その幅全体にわたって凸状又は凹状のクラウン（中高の面の形成）が施されている。この工具は、斜めモードでの操作が意図されている。
【０００５】
凸状又は凹状のクラウンが施された工具を斜めモードで使用する場合、加工片は、最後には歯面捩れで終わることになる。この歯面捩れは、以下で示されているように２つの成分に分割することができる。第１の成分は、欧州特許出願公開第１０３６６２４号明細書に記載されている成分と同じ成分である。第２の成分は、これまでのところその性質が未だ確認されていない成分である。この第２の成分を介してのみ、所与の幅方向のクラウニングを備えた加工片における歯面捩れを回避し、又は歯面捩れを所望の値にすることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第３７０４６０７号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１０３６６２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、いっそう包括的な方法を開発することである。すなわち、クラウニングが修正された歯面を、事実上、任意の所望の歯面捩れで、１歯面法又は２歯面法において創成することができ、幾何構造が単純な工具を使用することができ、機械加工のために必要な工具の長さが、自由に選択することができる広い範囲内に存在し、短い工具を使用してプロセスを実行することもできるような方法を開発することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１の特徴部分による特徴とともに請求項１の前段部分による包括的方法によって解決される。この方法の好ましい形態は、従属請求項に示されている。
【０００９】
工具のクラウニングと対角比（ｄｉａｇｏｎａｌ ｒａｔｉｏ）が調和しているため、単純な工具を使用して、自然歯面捩れの上に重畳する歯面捩れが創成され、したがって加工片に必要な歯面捩れが得られる。また、斜め送りモードで動作させる場合、工具のクラウニングによる加工片のクラウニングの成分の上に、クラウニングのさらに他の成分が重畳する。重畳の結果、加工片は必要なクラウニングを有しているが、クラウニングの他の成分は、機械加工中に工具と加工片の間の距離を変化させることによって創成される。広い範囲内で長さを自由に選択することができる工具を使用して、幅方向（歯すじ方向）のクラウニングのための必要な値、及び加工片の歯面捩れのための必要な値を創成することができる。次に、工具のクラウニングを工具の長さに適合させることになる。上で定義した課題は、提案されている手段を使用することにより、単純な工具を使用して単純な方法で解決される。
【００１０】
さらに特許請求の範囲、明細書及び図面に、本発明の他の特徴が示されている。以下、本発明について、添付の図面を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】工具０、加工片２並びに位置、距離及び移動を描写するための機械工具の軸を示す図である。
【図２】円筒工具を使用した斜め創成法によって幅方向（歯すじ）クラウニングが創成された、右回転はすば歯車の左歯面及び右歯面の歯面トポグラフィの決定を示す図である。
【図３】修正凹状クラウンが施された工具を使用した斜め創成法によって幅方向（歯すじ）クラウニングが創成された、右回転はすば歯車の右歯面の歯面トポグラフィの決定を示す図である。
【図４】ウォーム形工具の上に凸状又は凹状クラウニングを創成する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、連続創成法による、はすばの（螺旋状の歯が付けられた）クラウニングが修正された円筒歯車の機械加工（ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）において、歯面の捩れが如何にして生じるか、どうすればこの捩れを回避し、若しくは、所望の大きさにすることができるか、又は、この過程のために必要な工具が如何にして設計されるかを説明する。
【００１３】
これらの説明は、従来の創成方法で使用されるように、加工片の回転軸が垂直である機械工具を想定している。工具０及び加工片２（図１）の位置、経路及び移動を描写するための軸は、次の通りである。
Ｘ 軸と軸の間の距離（半径方向）
Ｙ 工具軸の方向（接線方向）
Ｚ 加工片軸の方向（軸方向）
Ａ 工具軸の傾斜
Ａ 工具の回転
Ｃ 加工片の回転
【００１４】
ここで説明されている、円筒歯車の歯面は、特に修正しない限り、インボリュートねじ表面によって形成されている。しかしながら、インボリュートねじ表面は、定量的関係を簡単に説明するためには適していない。したがって、以下では、歯面は、基礎円筒の接平面で示されている（図２）。このように表現すれば、幾何学的に複雑なインボリュートねじ表面が、辺がＬα及びＬβである長方形に変換される。この長方形は、以下では「測定フィールド」と呼ばれる。
【００１５】
歯車がその軸の周りに回転すると、螺旋線と測定フィールドが交差する点は垂直直線を形成する。歯車の標準断面（軸に対して直角）は、水平直線に沿って測定フィールドと交差する。また、ウォーム形工具と完全に機械加工された歯面との間の接触点も、創成接触線である直線上に位置する。創成接触線は、進行の軸速度が小さい限り、標準断面に対して基礎螺旋角βｂだけ傾斜する。この条件は、ここで説明されている事例では満足している。必要に応じて、既知の関係に基づいて進行速度が傾斜角に対して及ぼす影響を計算することができ、また、正確な角度を使用してさらに説明することもできる。
【００１６】
図２では、歯面と斜めに交差している直線１、２、３及び５、６、７は、創成接触線（ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｔａｃｔ ｌｉｎｅ）である。左歯面Ｌ及び右歯面Ｒの創成接触線が、点４を通る線を介して互いに厳密に接続された状態に維持され、かつ、点４が方向Ｚに移動する場合、これらの直線は、創成される歯面の幾何形状を画定することになる。ここで、点４が方向Ｚに移動している間に、図の右側部分に描かれているクラウニング曲線に従って点を上に上げ、したがって創成接触線を上に上げると、これらの創成接触線は、それぞれ、左歯面及び右歯面の対応する個々の測定フィールド全体に、閉じた平面領域を画定する。これらの表面積は、創成される歯面を包囲しており、それらは、円筒工具を使用して創成される、幅方向のクラウンが施された歯面のトポグラフィを表している。
【００１７】
連続創成法に従って加工片を機械加工する場合には、加工片上に創成される歯面は、左歯面及び右歯面の点が、事実上、ピッチ円筒上で同じＺ位置を有するという特性を有することになる。したがって、事実上、創成接触線と創成接触線の間に段差は存在しない。
【００１８】
包絡面のうちの１つ、例えば右歯面の包絡面が標準断面と交差する場合、その交線は、選択された標準断面中のこの歯面の輪郭偏差を表している。包絡面が歯車軸と同心の円柱と交差する場合、或いは図２のように測定フィールドに対して直角の平面及び標準断面に対して直角の平面と交差する場合、その交線は、選択された円筒上の歯面輪郭線の偏差を表している。コンピュータを使用すれば、以下に説明されている方法に従って、対象となる輪郭偏差及び歯面輪郭線偏差を高い信頼性で決定することができ、又、偏差曲線から、対応する個々の角度偏差を計算することができる。歯面の捩れを決定するためには、歯面の２つの平面でそれぞれ測定された輪郭偏差及び輪郭線偏差が必要である。この輪郭角度偏差に基づいて、以下のように歯面捩れＳαを計算することができる。
Ｓα＝ｆＨαＩ−ｆＨαＩＩ
上式でｆＨαＩ及びｆＨαＩＩは、それぞれ歯車の平面Ｉ（前面）及びＩＩ（背面）における輪郭角度偏差である。
【００１９】
所望のクラウニング輪郭は、ほとんどの場合、二次放物線で表すことができる。これらの事例では、測定フィールドの４つの角点より上又は下の包絡面領域の直角高さに基づいて歯面の捩れを計算することができる。図２の右歯面の測定フィールドの４つの角点は、８、９、１３、１２である。図２の創成接触線のすべての点は、工具が円筒である場合、良好な近似で、測定フィールドより上又は下に同じ高さを有することになる。対応する個々の高さに対する記号ｆを使用して次のように適用される。
ｆＨαＩ＝ｆ１１−ｆ１０ 及び
ｆＨαＩＩ＝ｆ１５−ｆ１４
【００２０】
加工片のクラウニング輪郭を記述している二次放物線の範囲全体にわたって個々の高さを計算することにより、単純な式で歯面の捩れを表すことができる。クラウニングは、この事例では、既存の技術に従って創成されたこと、つまり、例えば図１に従って軸方向往復台を方向Ｚに前進させている間に、工具０の軸と加工片２の軸の間の距離Ｘを変化させることによって創成されたこと、言い換えると関数Ｘ（Ｚ）によって創成されたことを考慮すると、ここで計算された歯面捩れは、自然歯面捩れＳｎａｔ１と呼ぶことができ、
Ｓｎａｔ１＝ｋ１×Ｃβｘ
で表すことができる。上式で、
ｋ１は、上で説明した計算によって得られる定数であり、
Ｃβｘは、Ｘ（Ｚ）にわたって創成される加工片のクラウニングである。
【００２１】
加工片のクラウニングを創成するために、ウォーム工具自身の回転軸の方向にクラウニングが修正されたウォーム形工具が使用される場合にも、斜めモードで動作させると、同じように歯面が捩れることになる。この歯面捩れの計算は、自然歯面捩れの計算のようには単純ではない。以下の説明は、右回転はすば歯車の右歯面を斜め創成法で機械加工する場合の、凹状クラウンが施された工具の使用に関するものである。工具と加工片の間の距離は、一定であることが仮定されている。図面の平面上への創成接触線の変換により、この場合も標準断面に対して角度βｂで傾斜する直線が得られる。しかしながら、測定フィールドに対して直角の次元では、創成接触線は直線状ではなく、それらは、実際、工具に付与されていたクラウニングの一部として記述することも可能である。図３は、図面の平面内に反転された（ｆｌｉｐｐｅｄ）、工具のクラウニングよってもたらされる加工片のクラウニングＣβｙを示したものである。
【００２２】
機械加工は斜め創成法で実施されるため、異なるＺ位置に存在しているすべての創成接触線は、測定フィールドに対して直角の異なる曲線形状を有している。この曲線形状は計算することができる。したがって、さらに歯面を包囲する修正表面を計算することができる。平面Ｉ及びＩＩ内の包絡面と標準断面の間の交線の形状を解析することにより、それぞれｆＨαＩ及びｆＨαＩＩが得られ、したがって歯面の捩れが得られる。
【００２３】
これを計算するためには、工具の位置Ｙと選択された創成接触線の位置Ｚとの間の相関を知る必要がある。創成接触線のＺ位置と呼ばれている位置は、軸Ｂ及びＣ（図１参照）の交点のＺ位置である。歯面線はピッチ円筒を参照して画定されるため、この交点はピッチ円筒までの創成経路Ｌに存在している。軸ＹとＺの間のこの相関のために、
Ｄ＝ΔＹ／ΔＺ＝（Ｙｅ−Ｙａ）／（Ｚｅ−Ｚａ）
で表すことができる対角比Ｄが適切である。上式で、
ΔＹは、工具自体の回転軸の方向における工具の変位成分であり、
ΔＺは、加工片の回転軸の方向における工具の変位成分であり、
Ｙｅは、Ｙ軸上の工具の終了位置であり、
Ｙａは、Ｙ軸上の工具の開始位置であり、
Ｚｅは、Ｚ軸上の工具の終了位置であり、
Ｚａは、Ｚ軸上の工具の終了位置である。
【００２４】
図３は、角点８、９、１３、１２を備えた右回転はすば歯車の右歯面の測定フィールドを示したものである。点６は、歯幅の中央におけるピッチ円筒までの創成経路Ｌに存在している。工具０の軸ｙ及び加工片２の軸Ｚの基本同期化のために、工具の動作範囲の座標中心も同じく点６の位置、つまり点６におけるＹ＝０及びＺ＝０の位置に設定される。したがって対角比をＤにすることにより、独自に規定された相関が工具０の位置と加工片２の位置の間に得られる。
【００２５】
点８の位置を表すために、また、加工片の点８における修正ｆ８を計算するためには、工具を最初に方向Ｚに移動線分６−１０を介して移動させなければならず、つまりＬβ／２＋ｇｆｓｔ×ｔａｎ（βｂ）の距離だけ方向Ｚに移動させなければならない。点１０には、点８を通り、且つ、標準断面に対して角度βｂで傾斜している創成接触線が通過している。また、点１０には、創成接触線に対して角度αで傾斜した直線Ｙ’が通っている。この直線Ｙ’は、工具の基準円筒の表面線を通って、工具軸に平行に通っている。しかしながら、線Ｙ’は図面の平面内には存在せず、工具の軸方向の断面輪郭は、点８及び１０を通っている創成接触線の周りを図面の平面中に反転（転倒）されている。図に示されている位置に存在している軸方向の断面輪郭には、線８−８’が含まれている。点８’における工具輪郭の修正は、加工片の点８における修正ｆ８に対する良好な近似を表している。
【００２６】
工具軸が６から１０へ移動すると、Ｄ＞０の場合、ウォーム・カッターのゼロ点が図３の左へ移動する。この場合、工具の点１０は、Ｙ＝−Ｄ×（Ｌβ／２＋ｇｆｓｔ×ｔａｎ（βｂ））の位置を取る。これは、点１７でＹ＝０になる。加工片２の点８における修正ｆ８は、位置８’における工具修正の放物線上に見出される。
【００２７】
同様に、ここで説明されている方法に従うことにより、点９、１２及び１３における修正、つまりｆ９、ｆ１２及びｆ１３を決定することができる。したがって加工片の位置９における修正は、位置９’における工具の修正に対応しており、Ｙ＝０は点１８に存在している。したがって、点１２及び１３における修正を計算する場合、Ｙ＝０の位置は、それぞれ点１９及び２０に存在している。
【００２８】
クラウンが施された工具を使用した斜め切断によって創成される加工片の歯面捩れは、円筒工具を使用した軸方向の切断によって創成される加工片の歯面捩れとは区別される。円筒工具を使用した軸方向切断方法の場合、点８及び１０、点９及び１１、点１２及び１４、点１３及び１５は、それぞれ測定フィールドより上又は下の同じ高さに存在しており、これは、（凹状の）クラウンが施された工具を使用した斜め切断方法の場合とは異なっている。ここで、歯面捩れ
Ｓ＝（ｆ９−ｆ８）−（ｆ１３−ｆ１２）
を決定するｆ８、ｆ９、ｆ１２、ｆ１３の個々の量を計算しなければならない。ｆ８、ｆ９、ｆ１２、ｆ１３を図３に従って幾何学量に置き換えることにより、歯面捩れ
Ｓｙ＝ｋ１×Ｃβｙ＋ｋ２×Ｃβｙ
が得られる。
【００２９】
定数ｋ１は、円筒工具を使用した場合に生じる自然歯面捩れを計算することによって分かる。定数ｋ２は、上で説明した計算で生じるすべての定数量の組合せから、ｋ１×Ｃβｙで既に計算されている歯面捩れのこれらの成分を取り除いて計算できる。
【００３０】
Ｓｙは、Ｓｎａｔ２及びＳｋと呼ばれる２つの成分から構成されている。それらは、
Ｓｎａｔ２＝ｋ１×Ｃβｙ 及び
Ｓｋ＝ｋ２／Ｄ×Ｃβｙ
で定義される。Ｓｎａｔ２の符号は、Ｃβｙの符号によって決定される（凸状クラウンが施された加工片の場合はＣβｙ＞０であり、凹状クラウンが施された加工片の場合はＣβｙ＜０である）。Ｃβｙが与えられると、Ｓｋの符号はＤの符号によって決定することができる。このように、歯面捩れの成分が別に設定され、その成分を介して、具体的な要求に応じて自然歯面捩れを大きくし、或いは小さくすることができる。
【００３１】
ここで、凹状クラウンが施された工具が斜め切断に使用され、軸方向往復台が移動している間に、円筒工具を使用してクラウニングＣβｘを創成する場合と同じように、軸と軸の間の距離が変更されたと仮定すると、
Ｃβ＝Ｃβｘ＋Ｃβｙ
Ｓｎａｔ＝Ｓｎａｔ１＋Ｓｎａｔ２
Ｓｋ＝ｋ２／Ｄ×Ｃβｙ
Ｓ＝Ｓｎａｔ＋Ｓｋ
が得られる。
【００３２】
目標量のクラウニングＣβｓ及び目標量の歯面捩れＳｓを創成するために、以下の構成が提案されている。
Ｓｎａｔ＝ｋ１×Ｃβｓ
Ｓｋｓ＝Ｓｓ−Ｓｎａｔ
Ｃβｙ＝Ｓｋｓ×Ｄ／ｋ２
Ｃβｘ＝Ｃβｓ−Ｃβｙ
Ｓｒｅｓ＝ｋ１×Ｃβｓ＋ｋ２×Ｃβｙ
Ｓｒｅｓは、結果として得られる歯面捩れを表している。
【００３３】
場合によっては、二次放物線では記述することができない円筒歯車のための歯面修正が指定されることがある。例えば、歯車の軸方向に対向する表面の一方又は両方の近傍の修正が、二次放物線の場合よりも負に急激に降下することがある。この種類の歯車は、本明細書において次のように説明されている方法に従って機械加工することができる。従来の手段を使用して、必要な修正を、二次輪郭を使用した修正を介して必要な修正を最適近似している成分１と、必要な修正の残りの部分を構成している成分２に細分する。加工片は、請求項６から１３までの一項に従って、指定された修正があたかも成分１のみからなり、成分２を創成するために必要な追加移動が機械の軸移動に重畳しているかのように、機械加工される。これは、例えば、軸方向往復台が移動している間に、軸距離及び／又は加工片・テーブルの追加回転を変化させることによって達成することができる。
【００３４】
以上の説明は、右回転はすば歯車の右歯面に関している。以下は、右回転はすば歯車の左歯面に適用される。請求項６に従って２歯面法で機械加工が実施される場合、右歯面の場合と同じクラウニングが創成されることになる。自然歯面捩れは、右歯面の場合と同じ大きさを有することになるが、符号が逆になる。左回転はすば歯車を請求項６に従って２歯面法で機械加工する場合、右回転はすば歯車の場合と同じクラウニングが創成され、自然歯面捩れの大きさは、右回転はすば歯車の自然歯面捩れの大きさと同じであるが、符号が逆である。したがって以下の規則が適用される。請求項６による２歯面法での機械加工の場合、機械工具が同じ方法でプログラムされると仮定すると、同じクラウニングが創成される。右回転はすば歯車の右歯面の自然歯面捩れ及び左回転はすば歯車の左歯面の自然歯面捩れは、Ｃβｙ＞０、且つ、Ｄ＞０である場合は正であり、対応する個々の反対側の歯面では負である。
【００３５】
上で説明した効果は、凸状クラウンが施された工具を使用して達成することも可能である。しかしながら、凹状クラウンが施された工具を使用して得られる結果とは逆に、Ｃβｙ＜０及び逆符号の自然歯面捩れが得られる。したがって、結果として得られる歯面捩れの大きさを自然歯面捩れの大きさと比較して小さくするためには、凹状クラウンが施された工具を使用する場合に適用される条件と比較してＤの符号を反転しなければならない。
【００３６】
工具の必要なクラウニングを創成するためのとりわけ単純な方法は、整形（ｄｒｅｓｓ）を施すことができる工具に適している（図４）。このプロセスは、ダイヤモンド被覆が施された「二重円すいディスク」を使用して実施される。輪郭形成法（ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）は、ウォーム・カッターが自身の軸の方向に移動している間、輪郭形成ディスクとウォーム・カッターの間の距離Ｚαｂｒが変更される点でのみ、円筒ウォーム・カッターの輪郭形成とは異なっている。ウォーム軸からの輪郭形成ディスクの定義済み距離がウォーム・カッターの中央に対して設定され、そしてウォーム・カッターの中心からの距離の二乗に比例して増加（工具のクラウニングが正の場合）若しくは減少（工具のクラウニングが負の場合）される。ウォーム・カッター修正を伝達する場合（工具の軸平面に見られるが）、軸方向の断面平面、したがって概ね標準断面の平面にクラウニングを得るためには、輪郭形成のための軸距離の変化をｓｉｎ（αｎ）倍しなければならないことを頭に入れておかなければならない。工具軸から加工片軸までの直線距離の伝達は対角比によって生じる。図４には、工具の輪郭形成で創成される修正された（大きく誇張された）輪郭（軸方向の断面に見られる）のみが示されており、工具の歯の輪郭は示されていない。軸方向の断面平面における工具の凹状クラウニングの大きさはＣβ０ｒである。工具が長さｌ０にわたって輪郭形成される場合、そして、Ｃβｙのクラウニングを創成しなければならない場合、Ｃβ０ｒは次の式を満足しなければならない。
Ｃβ０ｒ＝Ｃβｙ／ｓｉｎ（αｎ）×（ｌ０／（Ｄ×Ｌβ））２
【００３７】
工具は、長さｌ０の（ほぼ）全体にわたって修正する必要はない。又、その長さのうちの微小区分、例えば工具の一方の末端の近傍の微小区分のみを修正することも可能である。このようにして、工具のより広い部分が円筒の形で利用可能に残される。これは、従来の粗い機械加工のための円筒部分の使用、及び所望の修正を加工片上に創成するための修正部分の使用の可能性を提供している。
【００３８】
提案されている方法は、所与の課題を解決するための近似方法である。この方法を使用して課題を解決する場合、特定の事例では、場合によっては依然として望ましくない偏差が残されることがあり、これは、詳細には短い工具が使用される場合に言える。この偏差は、場合によっては、歯面捩れ及び／又はクラウニングに関する仕様が十分な精度で満たされないような種類の偏差である。また、輪郭角度の望ましくない偏差が生じることも、高さが低いクラウニングが生じることもあり得る。このような場合、修正された「目標データ」を使用して設定データを計算しなおし、また、必要に応じてウォーム・カッター輪郭の整形に追加の輪郭修正を加えることが提案されている。
【００３９】
以上の説明を要約すると、本発明により、実質的に円筒状であるが、クラウニングが修正された歯車の歯面を、自身の回転軸の方向にクラウニングが修正されたウォーム形工具を使用した斜め創成法によって機械加工する方法が提供され、クラウニングは正にすることも負（凹状クラウニング）にすることも可能であり、創成されたクラウニングによる歯面の捩れに対応する歯面捩れが創成され、加工片の歯面のクラウニングは、指定された対角比を使用して斜めモードで動作させる場合に、工具のクラウニングによって生じる成分と、機械加工中に、工具と加工片の間の距離を変化させることによって創成される、自然歯面捩れに対応する他の成分との重畳の結果であり、また、必要な歯面捩れを達成するために、工具のクラウニングを対角比に適合させることによって２つの成分の重畳が制御される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に円筒状であるが、クラウニングが修正された歯車の歯面を、自身の回転軸の方向にクラウニングが修正されたウォーム形工具を使用した斜め創成法によって機械加工する方法であって、
前記クラウニングを正にすることも負（凹状クラウニング）にすることも可能である方法において、
対角比に対する前記ウォーム形工具の前記クラウニングを調整することにより、前記ウォーム形工具を使用して歯面捻りを創成するステップと、
前記歯面捻りを自然歯面捻りの上に重畳して、重畳の結果として、加工片に対して指定された必要な歯面捻りを得るステップと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記斜め創成法で動作させる場合に、前記ウォーム工具の前記クラウニングによって生じる前記加工片のクラウニングの成分と、前記クラウニングの他の成分が互いに重畳し、重畳の結果として、前記加工片が必要なクラウニングを有し、
機械加工中に、前記ウォーム工具と前記加工片の間の距離を変化させることによって、前記クラウニングの前記他の成分が創成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ウォーム工具の前記クラウニングが、前記ウォーム工具の一方の末端から他方の末端まで、前記歯面の螺旋ピッチの連続変化によって構成される、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記螺旋ピッチの前記連続変化が前記ウォーム工具の前記末端からの距離に比例する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ウォーム工具の一方の末端の一方の歯面の最大ピッチと、前記ウォーム工具の同じ末端の他方の歯面の最小ピッチが一致し、その逆についても同様である、請求項３又は請求項４に記載の方法。
【請求項６】
機械加工のための対角比
Ｄ＝（Ｙｅ−Ｙａ）／（Ｚｅ−Ｚａ）
が指定され、自然歯面捻り
Ｓｎａｔ＝ｋ１×Ｃβ
と、歯面捻りの補償成分
Ｓｋｓ＝Ｓｓ−Ｓｎａｔ
と、ウォーム工具の前記クラウニングによって生じる前記加工片クラウニングの成分
Ｃβｙ＝Ｓｋｓ×Ｄ／ｋ２
と、及び、機械加工中に軸距離を変化させることによって創成される加工片クラウニングの成分
Ｃβｘ＝Ｃβ−Ｃβｙ
と、が計算され、定数ｋ１及びｋ２が、それぞれ、ＣβｘとＳｘの間、及びＣβｙとＳｙの間の関係を、それぞれ測定フィールドの４つの角点における修正量から計算するために必要な定数の組合せを表し、また、機械加工中に前記軸距離を変化させることによって生じる歯面捻り
Ｓｘ＝ｋ１×Ｃβｘ
と、及び、前記斜め創成法で動作させる場合に前記ウォーム工具の前記クラウニングによって生じる歯面捻り
Ｓｙ＝（ｋ１＋ｋ２／Ｄ）×Ｃβｙ
と、並びに、総歯面捻り
Ｓｒｅｓ＝Ｓｘ＋Ｓｙ
と、が計算され、Ｃβｙが、半径方向のクラウニング（工具の軸方向の断面のクラウニング）を有する工具を使用して、式
Ｚａｂｒ＝±４×Ｃβｙ／（ｓｉｎ（αｎ）×（Ｄ×Ｌβ）２）×ｙ２
に従って創成され、凹状クラウンが施された工具に負の符号が付され、また、前記方法を使用して得られるクラウニングＣβｙ及び／又は歯面捻りＳｉの実際の量の指定目標値からの偏差である差
ΔＣβｓ＝Ｃβｉ−Ｃβｓ 及び／又は
ΔＳｓ＝Ｓｉ−Ｓｓ
が依然として大きすぎる場合、Ｃβｓ及び／又はＳｓに対する修正値を使用して前記斜め創成法が繰り返され、Ｃβｓ及び／又はＳｓが、
Ｃβｓ＋ΔＣβｓ 及び／又は
Ｓｓ＋ΔＳｓ
に置き換えられ、輪郭角度偏差及び／又は高さクラウニングに関して、さらに不足量が見出された場合、技術水準にある処置によってこれらの不足量が除去される、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
十分な長さにわたって輪郭形成された既存の工具を使用して、前記ウォーム工具及び前記斜め創成法の設計で予想されたものとは異なるクラウニング及び／又は歯面捻りが創成される方法であって、
機械加工中に、前記軸距離を調整することによって、かつ、前記対角比を調整することによって、所望の量のクラウニング及び歯面捻りが創成されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
単一歯面機械加工法の場合、機械加工中に前記軸距離を変化させる代わりに、機械加工中に前記加工片の追加回転を変化させることができ、又は、機械加工中に前記軸距離の変化及び前記追加回転を組み合わせることができることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
単一歯面機械加工法の場合、接線方向往復台が移動している間に、整形ローラと工具の間の軸距離を変化させても前記クラウニングが創成されないが、
接線方向往復台が移動している間に、前記ウォーム工具の追加回転によって前記クラウニングが創成され、及び／又は、前記ウォーム工具の自身の回転軸の方向における追加直線移動によって前記クラウニングが創成される、工具が使用されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
左歯面及び右歯面に対してそれぞれ異なる量のクラウニング及び／又は歯面捻りが指定される加工片を機械加工するために、
前記ウォーム工具の個々の輪郭形成のため、及び、マシン・セッティングを決定するための異なるセットアップが実施されることを特徴とし、かつ、前記加工片が単一歯面機械加工によって創成されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
左歯面及び右歯面に対してそれぞれ異なる量のクラウニング及び／又は歯面捻りが指定される加工片を機械加工するために、
前記方法が二重歯面機械加工法であることを特徴とし、かつ、前記左歯面及び前記右歯面に対してそれぞれ異なる構成が実施されることを特徴とし、
しかしながら、前記対角比（Ｄ）が両方の構成に対して等しく選択され、Ｃβｘが、軸方向往復台が移動している間の工具と加工片の間の軸距離の変化と、変化と同時に実行される、軸方向往復台が移動している間の前記加工片の追加回転の変化と、の重畳からなり、そして、
Ｃβｙが、工具クラウニングが２つの成分の重畳からなる工具によって前記斜めモードで創成され、そのうちの一方の成分が整形ローラと前記ウォーム工具の間の軸距離を変化させることによって創成され、他方の成分が前記ウォーム工具の追加回転又は前記ウォーム工具の追加直線移動のいずれかによって創成され、
前記ウォーム工具クラウニング成分の前記創成が、接線方向往復台が移動している間、輪郭形成プロセスにおいて生じる、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
歯面修正を二次放物線で記述することができない加工片を機械加工するために、必要な修正が、従来の手段を介して、二次放物線による輪郭を使用した修正を介して前記必要な修正を最適近似している成分１と、前記必要な修正の残りの部分を構成している成分２に細分されることを特徴とし、かつ、
成分１の機械加工が請求項１から請求項１１までのいずれか一項に従って実施されることを特徴とし、成分２を創成するために必要な軸移動が、成分１を創成するために必要な軸移動に重畳される、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
個々の事例に使用されている前記ウォーム工具が、整形を施すことができる研削工具又は整形を施すことができない研削工具であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
個々の事例に使用されている前記ウォーム工具がホブであることを特徴とし、前記ウォーム工具の移動及び輪郭形成のために必要な特性が前記ウォーム工具の包絡面に関連し、前記ウォーム工具の自由表面を機械加工するために必要な移動が追加で実施される、請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１】
実質的に円筒状であるが、クラウニングが修正された歯車の歯面を、自身の回転軸の方向にクラウニングが修正されたウォーム形工具を使用した斜め創成法によって機械加工する方法であって、
前記クラウニングを正にすることも負（凹状クラウニング）にすることも可能である方法において、
対角比に対する前記ウォーム形工具の前記クラウニングを調整することにより、前記ウォーム形工具を使用して歯面捻りを創成するステップと、
前記歯面捻りを自然歯面捻りの上に重畳して、重畳の結果として、加工片に対して指定された必要な歯面捻りを得るステップと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記斜め創成法で動作させる場合に、前記ウォーム工具の前記クラウニングによって生じる前記加工片のクラウニングの成分と、前記クラウニングの他の成分が互いに重畳し、重畳の結果として、前記加工片が必要なクラウニングを有し、
機械加工中に、前記ウォーム工具と前記加工片の間の距離を変化させることによって、前記クラウニングの前記他の成分が創成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ウォーム工具の前記クラウニングが、前記ウォーム工具の一方の末端から他方の末端まで、前記歯面の螺旋ピッチの連続変化によって構成される、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記螺旋ピッチの前記連続変化が前記ウォーム工具の前記末端からの距離に比例する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ウォーム工具の一方の末端の一方の歯面の最大ピッチと、前記ウォーム工具の同じ末端の他方の歯面の最小ピッチが一致し、その逆についても同様である、請求項３又は請求項４に記載の方法。
【請求項６】
機械加工のための対角比
Ｄ＝（Ｙｅ−Ｙａ）／（Ｚｅ−Ｚａ）
が指定され、自然歯面捻り
Ｓｎａｔ＝ｋ１×Ｃβ
と、歯面捻りの補償成分
Ｓｋｓ＝Ｓｓ−Ｓｎａｔ
と、ウォーム工具の前記クラウニングによって生じる前記加工片クラウニングの成分
Ｃβｙ＝Ｓｋｓ×Ｄ／ｋ２
と、及び、機械加工中に軸距離を変化させることによって創成される加工片クラウニングの成分
Ｃβｘ＝Ｃβ−Ｃβｙ
と、が計算され、定数ｋ１及びｋ２が、それぞれ、ＣβｘとＳｘの間、及びＣβｙとＳｙの間の関係を、それぞれ測定フィールドの４つの角点における修正量から計算するために必要な定数の組合せを表し、また、機械加工中に前記軸距離を変化させることによって生じる歯面捻り
Ｓｘ＝ｋ１×Ｃβｘ
と、及び、前記斜め創成法で動作させる場合に前記ウォーム工具の前記クラウニングによって生じる歯面捻り
Ｓｙ＝（ｋ１＋ｋ２／Ｄ）×Ｃβｙ
と、並びに、総歯面捻り
Ｓｒｅｓ＝Ｓｘ＋Ｓｙ
と、が計算され、Ｃβｙが、半径方向のクラウニング（工具の軸方向の断面のクラウニング）を有する工具を使用して、式
Ｚａｂｒ＝±４×Ｃβｙ／（ｓｉｎ（αｎ）×（Ｄ×Ｌβ）２）×ｙ２
に従って創成され、凹状クラウンが施された工具に負の符号が付され、また、前記方法を使用して得られるクラウニングＣβｙ及び／又は歯面捻りＳｉの実際の量の指定目標値からの偏差である差
ΔＣβｓ＝Ｃβｉ−Ｃβｓ 及び／又は
ΔＳｓ＝Ｓｉ−Ｓｓ
が依然として大きすぎる場合、Ｃβｓ及び／又はＳｓに対する修正値を使用して前記斜め創成法が繰り返され、Ｃβｓ及び／又はＳｓが、
Ｃβｓ＋ΔＣβｓ 及び／又は
Ｓｓ＋ΔＳｓ
に置き換えられ、輪郭角度偏差及び／又は高さクラウニングに関して、さらに不足量が見出された場合、技術水準にある処置によってこれらの不足量が除去される、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
十分な長さにわたって輪郭形成された既存の工具を使用して、前記ウォーム工具及び前記斜め創成法の設計で予想されたものとは異なるクラウニング及び／又は歯面捻りが創成される方法であって、
機械加工中に、前記軸距離を調整することによって、かつ、前記対角比を調整することによって、所望の量のクラウニング及び歯面捻りが創成されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
単一歯面機械加工法の場合、機械加工中に前記軸距離を変化させる代わりに、機械加工中に前記加工片の追加回転を変化させることができ、又は、機械加工中に前記軸距離の変化及び前記追加回転を組み合わせることができることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
単一歯面機械加工法の場合、接線方向往復台が移動している間に、整形ローラと工具の間の軸距離を変化させても前記クラウニングが創成されないが、
接線方向往復台が移動している間に、前記ウォーム工具の追加回転によって前記クラウニングが創成され、及び／又は、前記ウォーム工具の自身の回転軸の方向における追加直線移動によって前記クラウニングが創成される、工具が使用されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
左歯面及び右歯面に対してそれぞれ異なる量のクラウニング及び／又は歯面捻りが指定される加工片を機械加工するために、
前記ウォーム工具の個々の輪郭形成のため、及び、マシン・セッティングを決定するための異なるセットアップが実施されることを特徴とし、かつ、前記加工片が単一歯面機械加工によって創成されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
左歯面及び右歯面に対してそれぞれ異なる量のクラウニング及び／又は歯面捻りが指定される加工片を機械加工するために、
前記方法が二重歯面機械加工法であることを特徴とし、かつ、前記左歯面及び前記右歯面に対してそれぞれ異なる構成が実施されることを特徴とし、
しかしながら、前記対角比（Ｄ）が両方の構成に対して等しく選択され、Ｃβｘが、軸方向往復台が移動している間の工具と加工片の間の軸距離の変化と、変化と同時に実行される、軸方向往復台が移動している間の前記加工片の追加回転の変化と、の重畳からなり、そして、
Ｃβｙが、工具クラウニングが２つの成分の重畳からなる工具によって前記斜めモードで創成され、そのうちの一方の成分が整形ローラと前記ウォーム工具の間の軸距離を変化させることによって創成され、他方の成分が前記ウォーム工具の追加回転又は前記ウォーム工具の追加直線移動のいずれかによって創成され、
前記ウォーム工具クラウニング成分の前記創成が、接線方向往復台が移動している間、輪郭形成プロセスにおいて生じる、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
歯面修正を二次放物線で記述することができない加工片を機械加工するために、必要な修正が、従来の手段を介して、二次放物線による輪郭を使用した修正を介して前記必要な修正を最適近似している成分１と、前記必要な修正の残りの部分を構成している成分２に細分されることを特徴とし、かつ、
成分１の機械加工が請求項１から請求項１１までのいずれか一項に従って実施されることを特徴とし、成分２を創成するために必要な軸移動が、成分１を創成するために必要な軸移動に重畳される、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
個々の事例に使用されている前記ウォーム工具が、整形を施すことができる研削工具又は整形を施すことができない研削工具であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
個々の事例に使用されている前記ウォーム工具がホブであることを特徴とし、前記ウォーム工具の移動及び輪郭形成のために必要な特性が前記ウォーム工具の包絡面に関連し、前記ウォーム工具の自由表面を機械加工するために必要な移動が追加で実施される、請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２０１２−５０９７７４（Ｐ２０１２−５０９７７４Ａ）
【公表日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３６７９３（Ｐ２０１１−５３６７９３）
【出願日】平成２１年１１月２４日（２００９．１１．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／００８３６３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０６０５９６
【国際公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（５００１２０２１１）グリーソン − プァウター マシネンファブリク ゲーエムベーハー (8)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２４日（２００９．１１．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／００８３６３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０６０５９６
【国際公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（５００１２０２１１）グリーソン − プァウター マシネンファブリク ゲーエムベーハー (8)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]