KR20220034118A

KR20220034118A - 홈형 프로파일을 갖는 회전 부품을 창성 방법으로 기계 가공하기 위한 공작 기계 및 방법

Info

Publication number: KR20220034118A
Application number: KR1020227001513A
Authority: KR
Inventors: 로거 컬쉬; 미카엘 엠로스; 미쉘 뮐러; 에르윈 센하우져
Original assignee: 라이스하우어 아게
Priority date: 2019-07-17
Filing date: 2020-07-06
Publication date: 2022-03-17
Also published as: MX2022000662A; CH715794B1; EP3999273A1; CN114126793B; TW202116452A; JP2022540743A; EP3999273B1; US20220288710A1; CN114126793A; WO2021008915A1; CH715794B8; TWI849181B

Abstract

홈형 프로파일을 갖는 회전 부품, 특히 기어를 창성(generating) 방법으로 기계 가공하기 위한 공작 기계가 설계된다. 한편으로, Y 슬라이드(200)가 기계 베드(100)에 배치되고, Y 슬라이드는 Y 방향을 따라 변위 가능하고 작업물 스핀들(210)을 지탱한다. 작업물 스핀들은 작업물(220)을 구동시켜 작업물 축(C) 주위로 회전시킨다. 다른 한편으로, Z 슬라이드(300)가 기계 베드에 배치된다. 이 Z 슬라이드는 Y 방향 및 작업물 축에 의해 규정되는 중심 평면(E1)에 평행한 Z 방향을 따라 배치된다. X 슬라이드(310)가 Z 슬라이드에 배치되며 Z 슬라이드(300)에 대해 X 방향을 따라 변위될 수 있다. X 방향은 중심 평면에 수직이다. 공구 스핀들(320)이 X 슬라이드(310) 상에 배치되고, 이는 공구를 구동시켜 공구 축 주위로 회전시킨다. 공구 스핀들은 중심 평면에 평행한 선회 평면(E2) 내에서 선회 축(A) 주위로 X 슬라이드에 대해 선회될 수 있다.

Description

홈형 프로파일을 갖는 회전 부품을 창성 방법으로 기계 가공하기 위한 공작 기계 및 방법

본 발명은 창성(generating) 방법으로 회전 부품에 홈형 프로파일을 기계 가공하기 위한 또한 특히 기어형 공구를 사용하는 창성 방법으로 기계 가공하기 위한 공작 기계에 관한 것이다. 여기서 "창성 방법에 의한 기계 가공" 이라는 용어는, 기술 문헌에서 때때로 "교차 축 창성" 이라고 하는 모든 공정을 포함하여, 공구와 작업물이 서로의 상에서 창성 (구름) 운동을 수행하는 모든 공정을 말한다. 홈형 프로파일은 특히 치부를 형성할 수 있다. 공작 기계는 특히 기어 스카이빙(skiving) 공정을 수행하도록 구성될 수 있다. 본 발명은 또한 그러한 공작 기계를 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다.

현대의 생산 기술에서, 기어 스카이빙(호브 필링(hob peeling)이라고도 함)이 홈형 프로파일을 갖는 회전 부품의 기계 가공에 점점 더 중요해지고 있다. 기어 스카이빙은 적어도 1910년부터 기어 기계 가공 공정으로 알려져 왔다. 그 공정에 대한 초기의 설명은 DE 243514 C에서 찾아 볼 수 있다. 기어 스카이빙 공정은 기어형 공구를 사용하여 축대칭형의 주기적인 구조체를 제조하기 위한 연속적인 금속 절삭 공정이다. 이들 공구의 치부(tooth)는 그의 끝면에서 절삭날을 갖는다. 공구와 작업물은 회전 스핀들 상에 장착된다. 공구와 작업물의 회전축은 서로에 대해 비스듬하게 배치된다. 회전 축 주위로 일어나는 공구와 작업물의 회전 운동을 결합하여, 전형적인 구름 운동이 실현된다. 이 구름 운동과 작업물 축을 따르는 공구 또는 작업물의 이송 운동에 의해 기어 스카이빙 동안에 절삭 운동이 생기게 된다. 외부 및 내부 기어 둘 모두가 이 절삭 공정으로 기계 가공될 수 있다.

기어 스카이빙 기계는 작업물과 공구의 회전 운동을 발생시키고 또한 작업물과 공구를 서로에 대해 위치 및 배향시키기 위해 종종 6개의 피동 수치 제어 축을 갖는다. 이들 축의 지정은 사용되는 관례에 따라 달라진다. 본 문헌에서는 다음과 같은 관례가 사용된다:

● 서로에 대한 공구 스핀들과 작업물 스핀들의 상대 배향을 위한 선회 축: A 축;

● 공구 스핀들 상의 기어 스카이빙 공구의 회전 축: 공구 축 또는 B 축;

● 작업물 스핀들 상의 작업물의 회전 축: 작업물 축 또는 C 축;

● 서로에 대한 공구 스핀들과 작업물 스핀들의 상대 위치 결정을 위한 3개의 선형적으로 독립적인, 하지만 수직일 필요는 없는 선형 변위 축: X, Y 및 Z 축.

종래 기술에는, 이들 축의 설계 및 배치에 대한 다양한 가능성이 알려져 있다. 이들 가능성은 무엇 보다도 공간에서 작업물 축과 공구 축의 배향에 대해 다르다. 작업물 축은, 예컨대, 공간에서 고정된 배향을 가질 수 있거나 선회될 수 있다. 작업물 축이 공간에서 고정된 배향을 갖지면, 작업물 축은 공간에서 수평 방향으로 또는 수직 방향으로 정렬될 수 있다. 작업물 축이 선회될 수 있는지의 여부에 따라, 공구 축은 공간에서 고정된 배향을 가질 수 있거나 선회될 수 있다. 공구 축이 고정된 배향을 갖지면, 이 축은 수직 방향으로 또는 수평 방향으로도 정렬될 수 있다. 작업물 축과 공구 축을 배향시키는 이들 상이한 방법에 의해, 특히, 작업물의 로딩(loading) 및 언로딩을 위한 상이한 작동 개념 및 칩 제거에 대한 상이한 요건이 생기게 된다. 이들 경우 각각에 대해, 기계 베드에 대한 또한 서로에 대한 상이한 축들의 배치 및 축의 실현에 대해 많은 가능성이 있다.

작업물 및 공구 스핀들이 수평 방향으로 배치되는 기어 스카이빙 기계의 일 예가 일본 나고야에 있는 JTEKT Corporation의 GS300H 기계이다(브로셔 "Gear Skiving Centers/Machining Centers Line Up", 카탈로그 No. M2027-7E, 임프린트 170325U 참조요). 공구 캐리어 상에서, 공구 스핀들은 수직 슬라이드에 의해 반경 방향으로 이송되고, 전체 공구 캐리어는 수평 방향으로 이동될 수 있다. 공구 스핀들은 공간에서 수평 방향으로 있고, 고정된 배향을 갖는다. 수평 슬라이드 상에서 작업물 캐리어는 축방향 송입을 실현한다. 작업물 스핀들은 또한 공간에서 수평 방향으로 있고, 수평 선회 평면 내에서 수직 선회 축 주위로 선회될 수 있다.

유사한 공구 캐리어를 갖는 기계가 또한 US20150043985A1에 알려져 있다. 그러나, 이 기계에서, 작업물 스핀들은 수직 선회 평면 내에서 수평 축 주위로 선회될 수 있다.

그러나, 많은 수의 기어 스카이빙 기계가 수직 방향으로 배향된 작업물 축 및 선회 공구 축을 갖는다. 예컨대, 독일의 Kempten에 있는 Liebherr Verzahntechnik GmbH의 LK 300 및 LK 500 기어 스카이빙 기계에서, 작업물 스핀들은 수직 방향으로 정렬되고 기계 베드에 고정되고, 공구 스핀들은 작업물 스핀들의 위쪽에 위치되며 모든 3개의 선형 변위 축(X, Y, Z)을 따라 기계 베드에 대해 움직일 수 있고 또한 A 축 주위로 선회될 수 있다(브로셔 "Gear Skiving Machines LK 300/500", Liebherr-Verzahntechnik GmbH, 임프린트 BK LVT-LK300/500-1.0.-07.18_en 참조요).

또한, 미국 로체스터에 있는 Gleason Corporation의 400HP 기계에서, 작업물 스핀들은 수직 방향으로 정렬되고 기계 베드에 고정된다. 이러한 배치는 US2017072485A1의 도 11에도 알려져 있다. 일본 시가에 있는 Mitsubishi Heavy Industries Machine Tool Co, Ltd.의 MSS300 기계도 고정된 수직 작업물 스핀들을 갖는다. 이러한 구성은 US2019076943A1의 도 1에도 알려져 있다.

독일 Wuppertal에 있는 Profilator GmbH & Co KG의 S-250 기계에서, 공구 스핀들은 A 축 주위로 선회될 수 있도록 슬라이드 상에 장착되며, 이 슬라이드는 선형 변위 축(기계 베드에 대해 경사져 있음)을 따라 기계 베드에 대해 움직일 수 있다. 작업물 스핀들은 2개의 선형 변위 축을 따라 공구 스핀들 위쪽에서 움직일 수 있다. Profilator GmbH & Co KG의 S-500 기계에서도, 작업물 스핀들은 2개의 선형 변위 축을 따라 공구 스핀들 위쪽에서 움직일 수 있다(Dr. Claus Kobialka의 강의 노트 "Stand der Technik zum W

lzsch

len (SCUDDING)"["State of the art in gear skiving (SCUDDING)"], GETPRO Kongress, March 25 및 26, 2015, W

rzburg, Germany 참조요).

바닥에 배치되는 공구 스핀들(선회될 수 있음)이 또한 독일 Eschwege에 있는 Pr

wema Antriebstechnik GmbH의 "SynchroSkiver"에도 존재한다. 여기서도, 작업물 스핀들은 2개의 축을 따라 공구 스핀들 위쪽에서 선형적으로 변위될 수 있다(브로셔 "SynchroSkiver", Pr

wema Antriebstechnik GmbH, 임프린트 PRW-2015-09-V1-HDM 참조요).'

Kashifuji KK의 KPS20 기계도 선회 공구 스핀들을 가지며, 이 스핀들 위쪽에서 작업물 스핀들은 2개의 축을 따라 움직일 수 있다. 바닥에 선회 공구 스핀들이 있고 이 공구 스핀들 위쪽에서 움직일 수 있는 작업물 스핀들을 갖는 구성이 또한 JP2014151382A2의 도 1에 알려져 있다.

바닥에 선회 공구 스핀들이 있고 이 공구 스핀들 위쪽에 있는 교차형 가동 작업물 스핀들을 갖는 다른 개념이 또한 US2012328384A1(도 18)에 알려져 있다.

일본 토야마에 있는 Nachi-Fujikoshi Corp.의 GMS450 기계에서, 작업물 스핀들은 수직 방향으로 정렬되고 기계 베드에 대해 한 방향을 따라 수평 방향으로 움직일 수 있다. 기계 스탠드(기계 베드에 견고하게 연결됨)에서, 작업물 스핀들 위쪽에 있는 슬라이드는 작업물 스핀들의 운동 방향에 수직하게 수평 방향으로 움직일 수 있다. 이 슬라이드 상에는, 수직 방향으로 변위 가능한 캐리지가 장착된다. 공구 스핀들은 A 축 주위로 선회할 수 있도록 이 슬라이드 상에 장착된다. A 축은 작업물 스핀들이 기계 베드 상에서 움직일 수 있는 축에 평행하다. Nachi-Fujikoshi Corp., Catalog No. M6202E, 임프린트 2016.9.X.MD-SANWA에 의해 발간된 문헌 "GMS450"을 참조한다.

독일 Dietzenbach에 있는 Pittler T & S GmbH의 PV315 기계 상에서, 작업물 스핀들이 수직 방향으로 정렬되고 기계 베드를 따라 한 방향을 따라 움직일 수 있다. 기계 칼럼이 기계 베드에서 작업물 스핀들의 운동 방향에 수직인 방향을 따라 수평으로 움직일 수 있다. 기계 스탠드는 수직 방향으로 변위 가능한 슬라이드를 지탱하고, 공구 스핀들이 수평 변위 방향에 평행한 선회 평면 내에서 선회될 수 있도록 그 슬라이드에 배치된다. PITTLER T&S GmbH, 임프린트 PIT-2017.04-EN-HDM의 "W

lzsch

len in der Komplettbearbeitung"["Gear skiving in total machining"]를 참조한다.

기어 스카이빙 동안의 특수한 운동학으로 인해, 기계 가공력은 절삭날 접촉을 따라 상당히 변하게 된다. 이는 사전에 치부 가공된 작업물의 경질 미세 기계 가공의 경우에 특히 그러하다. 특히, 높은 강하게 변동하는 축방향 힘이 한편으로 공구 및 작업물 축을 따라 발생되고, 다른 한편으로는, 높은 강하게 변동하는 반경 방향 힘도 발생되며, 이에 의해 공구와 작업물에 큰 굽힘 모멘트가 생기게 된다. 대체로, 이들 공정 특징은, 특히 각각의 NC 축이 기계 가공 공정 동안에 움직이면, 얻을 수 있는 제조 정확도에 부정적인 영향을 주게 된다. 높은 제조 정확도를 얻기 위한 중요한 인자는 특히 기계의 정적 및 동적 강성, 감쇠 특성 및 높은 열적 대칭성이다. 그러나, 이들 요건은 기존의 배치 구성으로는 최적으로 만족되지 않는다.

본 발명의 목적은, 홈형 프로파일을 갖는 회전 부품을 창성 방법, 특히 기어 스카이빙으로 기계 가공하는 데에 적합한, 특히, 그의 경질 미세 기계 가공에 적합하고 또한 높은 열적 안정성과 함께 개선된 정적 및 동적 강성을 갖는 공작 기계를 제공하는 것이다.

위의 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 공작 기계로 달성된다. 추가 실시 형태는 종속 청구항에 제공되어 있다.

위의 목적은, 홈형 프로파일을 갖는 회전 부품, 특히 기어를 창성(generating) 방법으로 기계 가공하기 위한 공작 기계로 달성된다. 이 공작 기계는,

기계 베드;

상기 기계 베드에 대해 Y 방향을 따라 선형적으로 변위 가능한 Y 슬라이드;

상기 Y 슬라이드 상에 배치되고, 작업물을 클램핑시키고 또한 그 작업물을 구동시켜 작업물 축(C 축) 주위로 회전시키도록 구성된 작업물 스핀들( 작업물 축은 Y 방향에 대해 횡방향으로, 바람직하게는 수직하게 연장되어 있음);

상기 기계 베드 상에 배치되고 그 기계 베드에 대해 Z 방향을 따라 선형적으로 변위 가능한 Z 슬라이드(Z 방향은 상기 Y 방향과 작업물 축에 의해 규정되는 중심 평면에 평행하며, Z 방향은 작업물 축에 대해 45°미만의 각도, 바람직하게는 그 작업물 축에 평행하게 연장되어 있음);

상기 Z 슬라이드 상에 배치되고 그 Z 슬라이드에 대해 X 방향을 따라 선형적으로 변위 가능한 X 슬라이드(X 방향은 중심 평면에 수직임); 및

창성 기계 가공 공구, 특히 기어형 창성 기계 가공 공구를 클램핑시키고 그 공구를 구동시켜 공구 축(B 축) 주위로 회전시키도록 구성되어 있는 공구 스핀들을 포함하고,

공구 스핀들은 X 슬라이드 상에 배치되고 제 1 선회 축(A 축) 주위로 X 슬라이드에 대해 회전 가능하다.

이 문헌에서, 2개의 축은 그 2개의 축이 서로에 대해 45°이상, 135°미만의 각도, 특히 60°이상, 120°미만의 각도로 있다면 서로에 대해 "횡으로" 연장되어 있는 것으로 이해된다.

공구 스핀들 및 그의 선회 기구를 포함하는 전체 X 슬라이드는 Z 슬라이드 상에 위치되기 때문에, Z 슬라이드 상의 관성 질량은 비교적 크다. 이는 특히 유리한데, 왜냐하면, 주 절삭 방향을 따라 작용하는 기계 가공력은 주로 Z 방향으로 도입되고 그래서 특히 크고 강하게 변동하는 기계 가공력 및 경사 하중이 이 방향을 따라 생기게 되기 때문이다. Z 슬라이드 상의 큰 관성 질량으로 인해, 특히 유리한 동적 거동이 Z 방향을 따라 얻어지며, 이는 특히 높은 하중을 받는다. 추가로, 중심 평면(축들이 이 중심 평면에 대해 정렬됨)을 갖는 설계는, 특히 강성적이고 또한 열적으로 안정적인 구성을 가능하게 한다. 마지막으로, 비교적 가벼운 중량(저질량)의 Y 슬라이드(기계 베드 상에서 독립적으로 안내됨)는 작업물 교환 위치와 기계 가공 위치 사이에서 작업물 스핀들을 빠르게 또한 정밀하게 움직일 수 있다.

유리한 실시 형태에서, 제 1 선회 축(A 축)(이 축 주위로 공구 스핀들이 X 슬라이드에 대해 회전 가능함)은 중심 평면에 수직이며, 공구 축은 제 1 선회 축에 수직하게 연장되어 있다. 이 경우에, 공구 축의 선회 운동은, 중심 평면에 평행하고 그래서 기계 구조의 나머지의 대칭성을 반영하는 선회 평면 내에서 일어난다. 추가로, 공구 축은 바람직하게 제 1 선회 축과 교차하며, 그래서 A 축 주위로의 토크가 최소화된다.

중심 평면에 평행한 선회 평면의 이러한 배치는, 기어형 공구가 사용되는 기어 기계 가공 공정, 예컨대 기어 스카이빙 또는 기어 쉐이빙에 특히 유리하다. 그러나, 중심 평면에 평행하고 또한 특히 X 및 Z 축에 수직인 제 1 선회 축(A 축)의 배치를 또한 생각할 수 있고, 그래서, 공구 축은 유리하게 제 1 선회 축(A 축)에 수직이고 특히 제 1 선회 축과 교차한다. 이러한 배치는 특히 창성 기어 연삭 또는 호빙과 같은 웜형 공구를 사용하는 창성 기계 가공 공정에 유리할 수 있다.

유리한 실시 형태에서, 공구 스핀들은 다음과 같이 X 슬라이드 상에서 선회하도록 배치된다. 공작 기계는 제 1 선회 축 주위로 공구 스핀들을 X 슬라이드 상에 지지하기 위해 2개의 제 1 선회 베어링을 갖는다. 이들 2개의 제 1 선회 베어링은 선회 평면에 대해 공구 스핀들의 양측에서 그리고 바람직하게는 그 선회 평면으로부터 등거리에 배치된다.

공작 기계는 X 슬라이드에 대한 공구 스핀들의 배향을 조절하기 위한 조절 기구를 포함할 수 있다. 이 조절 기구는 제 2 선회 축 주위에 X 슬라이드에 피봇식으로 연결되며, 제 2 선회 축은 제 1 선회 축에 평행하고 또한 그 축으로부터 이격되어 있고, 조절 기구는 또한 제 3 선회 축 주위에 공구 스핀들에 피봇식으로 연결될 수 있으며, 제 3 선회 축은 제 1 선회 축 및 제 2 선회 축에 평행하게 또한 그로부터 이격되어 있다. 그러므로, 이 경우에, X 슬라이드, 공구 스핀들 및 조절 기구가 서로에 연결되는 총 3개의 선회 축이 있다.

조절 기구는 또한 유리하게 선회 평면의 양측에서 지지될 수 있다. 이러한 목적으로, 공작 기계는 제 2 선회 축 주위로 조절 기구를 X 슬라이드 상에 지지하기 위한 2개의 제 2 선회 베어링을 포함할 수 있고, 이 2개의 제 2 선회 베어링은 양측에서 그리고 바람직하게는 상기 선회 평면으로부터 등거리에 배치되며, 그리고/또는 공작 기계는 제 3 선회 축 주위로 조절 기구를 공구 스핀들 상에 지지하기 위한 2개의 제 3 선회 베어링을 포함하고, 이 2개의 제 3 선회 베어링은 마찬가지로 양측에서 그리고 바람직하게는 선회 평면으로부터 등거리에 배치된다.

특히, 조절 기구는 다음과 같은 설계일 수 있다: 조절 기구는, X 슬라이드에 대해 회전 가능하고 나사 스핀들을 구동시켜 제 1 선회 축에 수직인 나사 스핀들 축 주위로 회전시키는 A 구동 모터를 포함할 수 있고, 나사 스핀들 축은 선회 평면 내에서 연장되어 있다. 조절 기구는, X 슬라이드에 대해 회전 가능하고 나사 스핀들과 맞물리는 스핀들 너트를 포함할 수 있다. 특히, 나사 스핀들 및 스핀들 너트는 볼 스크류 구동기로 구성될 수 있다. 이러한 종류의 기구(높은 변속비를 가짐)는 제 1 선회 축(A 축) 주위의 공구 스핀들의 배향의 특히 안전하고 강성적이며 정밀하고 또한 부드러운 조절을 가능하게 한다. 이 조절은 심지어 작업물의 기계 가공 동안에도 일어날 수 있고, 정치 작동을 위한 클램핑이 필요하지 않다.

바람직하게는, A 구동 모터는 제 2 선회 축 주위로 회전 가능하도록 X 슬라이드 상에 회전 가능하게 장착되며, 스핀들 너트는 제 3 선회 축 주위로 선회할 수 있도록 공구 스핀들에 연결된다. 그러나, A 구동 모터는 제 3 선회 축 주위로 선회할 수 있도록 공구 스핀들에 연결되고 스핀들 너트는 제 2 선회 축 주위로 회전할 수 있도록 X 슬라이드에 연결되는 반대의 배치도 가능하다.

작업물 스핀들의 선회 위치를 정밀하게 결정하기 위해, 공작 기계는,

나사 스핀들 축 주위의 A 구동 모터 또는 나사 스핀들의 회전 각도를 결정하도록 구성된 제 1 각도 측정 장치; 및/또는

X 슬라이드에 대한 A 축 주위의 공구 스핀들의 선회 각도를 직접 결정하도록 구성된 적어도 하나의 제 2 각도 측정 장치를 포함할 수 있다.

조절 기구의 특히 유리한 구성은 다음과 같다: 공구 스핀들은 공구를 향하는 단부(공구 단부) 및 그 공구로부터 멀어지는 방향으로 향하는 단부(구동 단부)를 갖는다. 공구 단부에서 창성 기계 가공 공구가 공구 스핀들에 클램핑되고, 이 창성 기계 가공 공구는 공구 축에 수직하게 연장되어 있는 공구 기준 평면을 규정한다. 기어 스카이빙 공구의 경우에, 공구 기준 평면은 특히 공구의 원위 단부에서 공구의 절삭날을 통과하는 평면("절삭날 평면")일 수 있다. 다른 종류의 창성 기계 가공 공구(예컨대, 호브 또는 창성 연삭 공구)의 경우에, 공구 기준 평면은 일반적으로 공구가 기계 가공 동안에 작업물과 상호 작용하는 공구 축에 수직인 작용 평면일 수 있다. 공구에 그러한 평면의 전체 세트가 있을 수 있지만, 통상적으로, 이들 평면이 공구 축과 교차하는 공구 축을 따른 범위는 전체 공구 스핀들의 길이에 비해 작으며, 그래서 공구 기준 평면의 구체적인 위치는 다음과 같은 고려 사항에 대해 중요하지 않다. 예컨대, 공구 기준 평면은, 기계 가공을 위한 B 축을 따른 공구의 일부분의 중심을 통과하는 평면이라고 가정할 수 있다. 제 1 경사 축(A 축)은, 공구를 향하는 공구 스핀들의 단부와 그 공구로부터 멀어지는 방향으로 향하는 단부 사이에서 공구 축(B 축)과 교차한다. 공구 스핀들과 조절 기구 사이의 연결은 공구로부터 멀어지는 방향으로 향하는 공구 스핀들의 단부의 영역에서 이루어지는데, 즉 제 3 선회 축은 공구로부터 멀어지는 방향으로 향하는 이 단부의 영역에 있다. 제 1 선회 축(A 축)과 공구 기준 평면은 서로로부터 제 1 거리에 있고, A 축과 제 3 선회 축은 서로로부터 제 2 거리에 있다. 제 2 거리와 제 1 거리는 1 보다 큰, 바람직하게는 1.5 내지 3의 비를 갖는 것이 유리하다.

그러므로, 이러한 구성에서, A 축은 공구측 스핀들 단부의 근처에서 공구 축과 교차한다. 이 결과, X, Y 및 Z 방향으로 공구에 작용하는 힘에 대한 지렛대 팔이 매우 짧게 되며, 이는 기계 가공 공정으로 인해 맥동적인 특성을 가질 수 있다. 그러므로 이들 힘은 비교적 낮은 굽힘 모멘트로 기계 구조물에 작용하고 따라서 공구 캐리어에 작용할 수 있는 비교적 낮은 진동 에너지를 발생시킨다. 전체 공구 캐리어의 큰 질량은 또한 효과적인 대역적 감쇠를 제공한다. 더욱이, A 축 주위로 일어나는 선회 운동에 의해 야기되는 Y 및 Z 방향의 공구 운동은 공구 기준 평면과 선회 축 사이의 최소화된 거리로 인해 작다.

A 축 주위의 공구 스핀들의 배향을 조절하기 위해, 위에서 논의된 나사 조절 기구 대신에 다른 조절 기구, 특히, 토크 모터를 갖는 직접 구동기가 사용될 수 있다. 직접 구동기는 단순한 설계의 면에서 유리하지만, 기계 가공 영역에 위치되고 그 영역에서 많은 공간을 차지한다. 이 결과, 공구와 작업물 사이에 추가적인 충돌 제한이 있게 된다. 추가로, 직접 구동기의 큰 공간 요건으로 인해, 한편으로, X 슬라이드는 더 넓게 설계되어야 하고 그래서 결국 기계 전체가 더 넓게 되며 또한 다른 한편으로 A 축은 X 및 Z 가이드까지의 더 큰 거리를 가져야 하며, 그래서 전술한 힘은 기계 구조물 상의 더 큰 지렛대 팔을 통해 공구에 작용하며, 이에 따라 진동하는 경향에 대해 부정적인 영향이 있게 된다. 위에서 논의된 스크류 구동기를 갖는 버젼은 이들 단점이 없다.

A 축 주위의 공구 스핀들의 진동을 추가적으로 감쇠시키기 위해, 공작 기계는, 양측에서 그리고 바람직하게는 선회 평면으로부터 등거리에 배치되는 적어도 하나의 진동 감쇠기, 바람직하게는 2개의 진동 감쇠기를 가질 수 있고, 이 진동 감쇠기 또는 감쇠기들은 공구 스핀들과 X 슬라이드 사이에 작용한다.

제 1 선회 추(A 축) 주위의 공구 스핀들의 선회 범위는 바람직하게는 비대칭적인데, 즉 공구 스핀들은 바람직하게는, 공구 축(B 축)과 작업물 축(C 축) 사이의 축 교차 각도가 음 또는 양의 값을 취하도록, A 축 주위로 X 슬라이드에 대해 선회될 수 있고, 축 교차 각도의 최대 양의 값은 최소 음의 각도의 크기(절대 값) 보다 크다. 최소 음의 값의 크기는 바람직하게는 10°보다 크지 않고, 최대 양의 값은 바람직하게는 적어도 30°이다. 축 교차 각도는 공구가 X 슬라이드 쪽으로 경사지면 양으로 정의되고, 공구가 X 슬라이드로부터 멀어지는 방향으로 경사지면 음으로 정의된다. 비대칭적인 선회 범위는 더 작은 공간이 요구됨을 의미하고, 선형 가이드 주위의 비틀림에 대해 유효 지렛대 팔을 짧게 유지시키기 위해 작업물 스핀들 또는 A 축은 Z 및 X 슬라이드의 선형 가이드에 더 가깝게 위치될 수 있다. 추가로, 축 교차 각도가 양일 때 공구 중심은 A 축 보다 Z 및 X 슬라이드의 선형 가이드에 더 가깝게 위치되며, 이는 기계 가공 정밀도에 추가의 긍정적인 영향을 준다. 중심 평면에 대한 기계의 대칭적인 설계로 인해, 비대칭적인 선회 범위는 창성 기계 가공에 대한 제한을 의미하지 않는데, 왜냐하면, X 슬라이드를 중심 평면의 좌측 또는 우측으로 이동시킴으로써 공구가 기계 가공될 기어의 나선각의 방향에 따라, 기어 스카이빙 동안에 기계 기공될 기어와 맞물릴 수 있기 때문이다. 선회 평면에 대한 선형 축의 배치의 대칭성은 비대칭적인 선회 범위에 의해 영향을 받지 않는다.

어떤 실시 형태에서, 작업물 축(C 축)은 공간에서 수직 방향으로 있다. 이로써, 작업물 교환이 쉽게 되고 효율적인 칩 제거가 이루어질 수 있다. 추가로, C 축이 수직 방향으로 배치되면, Z 방향은 바람직하게는 공간에서 수직 방향으로 있다. 이러한 배치에서, Z 슬라이드의 중량은, 그에 장착되는 X 슬라이드 및 공구 스핀들과 함께, Z 방향을 따라 작용하고, 그래서 Z 방향을 따라 진동하는 경향이 더 감소된다. 그러나, C 축은 상이한 공간 방향, 특히 수평 방향으로 있을 수도 있다.

공작 기계는, Z 방향에 평행하게 연장되어 있고 양측에서 그리고 바람직하게는 위에서 언급된 중심 평면으로부터 등거리에 배치되어 있는 2개의 평행한 Z 선형 가이드를 바람직하게 포함하고, 이 선형 가이드 상에서 Z 슬라이드가 기계 베드에 대해 Z 방향을 따라 안내된다. 그래서, Z 슬라이드를 기계 베드에 대해 Z 방향을 따라 움직이기 위해 별도의 Z 구동기가 각 선형 가이드에 할당될 수 있다. 특히, 이들 Z 구동기 각각은 구동 모터, 나사 스핀들 및 관련된 스핀들 너트를 포함할 수 있다. 나사 스핀들과 스핀들 너트는 바람직하게는 볼 스크류 구동기로 구성된다. 이러한 이중 Z 구동기는 높은 동적 강성에 기여하고 또한 공작 기계 구조물에서 중심 평면에 대한 대칭성을 유지한다.

작업물 스핀들의 Z 위치를 정밀하게 결정하기 위해, 공작 기계는 하나의, 바람직하게는 2개의 Z 선형 측정 시스템을 포함할 수 있고, 각 Z 선형 측정 시스템은 Z 슬라이드 상에 장착되는 측정 헤드 및 기계 베드 상에 장착되는 선형 스케일을 포함한다. 각 Z 선형 측정 시스템의 측정 헤드는, Z 방향에 수직이고 A 축을 포함하는 A 기준 평면에서 위치 측정을 수행하도록 배치된다. 그래서, 작업물 스핀들의 위치를 특징짓는 데에 매우 잘 적합한 규정된 위치에서 측정이 수행된다.

Z 슬라이드 상에서 X 슬라이드를 안내하기 위해, 공작 기계는, 서로 평행하고 X 방향에 평행하게 연장되어 있는 2개의 X 선형 가이드를 포함하고, 이 선형 가이드 상에서 X 슬라이드는 X 방향을 따라 Z 슬라이드에 대해 안내된다. X 축을 위한 단일의 X 구동기가 제공될 수 있고, 이는 특히 구동 모터, 나사 스핀들 및 관련된 스핀들 너트를 포함할 수 있다. 나사 스핀들과 스핀들 너트는 바람직하게 볼 스크류 구동기로서 구성된다. 그러나, Z 방향에 대해 위에서 언급된 바와 같이, 이중 구동기가 여기서 또한 가능하다.

기계 베드 상에서의 Y 슬라이드의 안내는 Z 슬라이드 상에서의 안내와 매우 유사한 방식으로 행해질 수 있다. 특히, 공작 기계는, Y 방향에 평행하게 연장되어 있고 양측에서 그리고 바람직하게는 중심 평면으로부터 등거리에 배치되어 있는 2개의 평행한 Y 선형 가이드를 포함할 수 있고, 이 선형 가이드 상에서 Y 슬라이드가 기계 베드에 대해 Y 방향을 따라 안내된다. 공작 기계는 Y 슬라이드를 기계 베드에 대해 Y 방향을 따라 움직이기 위해 2개의 Y 구동기를 가질 수 있고, Y 구동기 중의 하나가 각 Y 선형 가이드에 할당되어 있다. 각 Y 구동기는 구동 모터, 나사 스핀들 및 관련된 스핀들 너트를 포함할 수 있다. 나사 스핀들과 스핀들 너트는 바람직하게 볼 스크류 구동기로서 구성된다.

Z 축과 유사하게, 공작 기계는 하나의, 바람직하게는 2개의 Y 선형 측정 시스템을 포함하고, 각 Y 선형 측정 시스템은 Y 슬라이드 상에 장착되는 측정 헤드 및 기계 베드 상에 장착되는 선형 스케일을 포함한다. Y 선형 측정 시스템의 각 측정 헤드는, Y 방향에 수직이고 작업물 축(C 축)을 포함하는 C 기준 평면에서 위치 측정을 수행하도록 배치된다. 이렇게 해서, Y 방향에 대한 작업물 중심의 위치를 특히 잘 특징짓는 위치에서 측정이 수행된다.

Y 및 Z 축에 있는 쌍을 이룬 구동기로 인해, 각각의 방향을 따른 축방향 운동 및 Y 및 Z 방향 주위의 경사 운동 모두에 대한 강성이 개선된다.

공작 기계는 다음과 같은 추가적인 구성품 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다:

작업물의 치부 틈의 위치를 결정하기 위한 메싱(meshing) 장치;

작업물 및/또는 공구를 측정하기 위한 광학식 측정 브리지; 및

공구를 교환하기 위한 공구 교환 장치.

각 추가적인 구성품을 위해 2개의 대안적인 체결 구조체가 제공될 수 있으며, 이는 중심 평면의 양측에 배치된다. 특히, 메싱 프로브를 위한 2개의 대안적인 장착 구조체가 X 슬라이드에서 중심 평면의 양측에 형성될 수 있다. Y 슬라이드 상에서, 측정 브리지를 위한 2개의 대안적인 장착 구조체가 중심 평면의 양측에 형성될 수 있다. 공구 교환 장치를 위한 2개의 대안적인 장착 구조체가 기계 베드 상에서 중심 평면의 양측에 형성될 수 있다. 이렇게 해서, 작업물 로더(loader)가 고객의 요구에 따라 여러 가능한 위치들 중의 하나에 배치될 수 있고, 추가적인 구성품은 작업물 로더와 충돌하지 않도록 기계에 부착될 수 있다. 가장 단순한 경우에, 각 체결 구조체는 예컨대 적절한 보어를 갖는 체결 표면을 포함할 수 있다. 더 복잡한 실시 형태에서, 체결 구조체는, 구체적으로 각각의 추가적인 구성품의 부착을 위해 구성된 3차원 구조체를 포함할 수 있다.

공작 기계는, 기계 베드 아래에서 중심 평면에 배치되는 칩 컨베이어를 포함할 수 있다. 기계 베드는 칩이 기계 가공 영역으로부터 칩 컨베이어 상으로 떨어질 수 있게 해주는 중심 개구를 가질 수 있다. 칩 컨베이어는 바람직하게는 칩을 기계의 전방부에 있는 기계 가공 영역으로부터 기계의 후방 영역에 전달하도록 배치될 수 있다. 그러나, 대안적으로, 칩을 기계의 전방 방향으로 전달하는 것도 가능하다.

공작 기계는 구체적으로 홈형 프로파일을 갖는 회전 부품, 특히 기어를 창성 기계 방법으로 기계 가공하도록 구성된다. 이러한 목적으로, 공작 기계는 창성 기계 가공 공구의 회전과 작업물의 회전 사이의 포지티브한 결합을 이루도록 구성된 제어기를 포함한다. 기계는 연질 기계 가공에 사용될 수 있지만, 바람직하게는 사전에 치부 가공된 작업물의 경질 미세 기계 가공에 사용된다. 공작 기계는 기어 스카이빙에 특히 적합하지만, 다른 창성 방법, 특히 기어 쉐이빙, 기어 호닝, 창성 기어 연삭 또는 호빙에 사용될 수 있다.

위의 종류의 공작 기계로 작업물을 기계 가공하는 방법은,

작업물이 작업물 스핀들 상에 클램핑되어 있을 때, 공구 스핀들에 클램핑되어 있는 창성 기계 가공 공구를 작업물에 맞물리게 하는 단계(이 맞물림은 공구 축이 공작 기계의 중심 평면에 대해 오프셋되어 연장되도록 창성 기계 가공 공구를 작업물에 대해 배치하여 일어남); 및

공작 기계로 작업물에 대해 창성 기계 가공 작업을 수행하는 단계를 포함한다.

특히, 창성 기계 가공 공구는 기어형 창성 기계 가공 공구, 예컨대 기어 스카이빙 공구일 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 도면을 참조하여 설명하고, 도면은 단지 설명을 위한 것이고 한정적인 것으로 해석되지 않는다.
도 1은 제 1 실시 형태에 따른 공작 기계의 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 A1 영역의 확대 상세도를 나타낸다.
도 3은 중심 평면(E1)에서 도 1의 공작 기계의 단면도를 나타낸다.
도 4는 도 3의 A2 영역의 확대 상세도를 나타낸다.
도 5는 도 1의 공작 기계의 사시도를 나타내고, X 슬라이드의 영역에 있는 부품은 생략되어 있다.
도 6은 제 2 실시 형태에 따른 공작 기계의 사시도를 나타낸다.

도 1 내지 4는 제 1 실시 형태에 따른 공작 기계의 서로 다른 도를 나타낸다. 도 5에서, 그 공작 기계의 일부분, 특히, Z 슬라이드의 전방 부분 및 공구 스핀들이 그에 장착되어 있는 전체 X 슬라이드는 더 양호한 가시성을 위해 나타나 있지 않다.

도시되어 있는 공작 기계는 특히 기어 스카이빙에 특히 적합한 기계이다. 그러나, 다른 종류의 기계 가공 공정, 특히, 다른 창성 기계 가공 공정도 그러한 기계로 수행할 수 있다.

기계는 기계 베드(100)를 포함한다. 도 3에서 가장 잘 볼 수 있듯이, 기계 베드(100)는 측면도에서 볼 때 대략 L-형이고, 수평 부분(110) 및 수직 부분(120)을 갖는다. 기계 베드의 수직 부분(120)은 전방 기계 가공 영역(130)을 기계의 후방 영역(140)으로부터 분리시킨다.

Y 슬라이드(200)가 기계 베드(100)의 수평 부분(110) 상에 배치된다. Y 슬라이드는 Y 방향을 따라 기계 베드(100)에 대해 변위될 수 있다. Y 방향은 공간에서 수평 방향이다. Y 슬라이드(200)는 작업물 스핀들(210)을 지탱하며, 이 스핀들 상에는 사전에 치부 가공된 작업물(220)이 클램핑된다. 따라서 Y 슬라이드(200)는 작업물 캐리어로서 역할한다. 작업물(220)은 작업물 축(C 축) 주위로 회전할 수 있도록 작업물 스핀들(210) 상에서 구동된다. C 축은 공간에서 수직 방향인데, 즉 중력 방향을 따른다. C 축과 Y 방향은 함께 기계의 중심 평면(E1)을 규정한다. 이 중심 평면(E1)은 Y 방향을 따른 Y 슬라이드(200)의 위치에 대해 독립적으로 C 축을 포함한다.

Z 슬라이드(300)가 기계 베드(100)의 수직 부분(120)에 배치된다. Z 슬라이드는 Z 방향을 따라 기계 베드(100)에 대해 이동될 수 있다. Z 방향은 중심 평면(E1)에 평행하다. 본 예에서, Z 방향은 공간에서 수직 방향이고, C 축에 평행하며 Y 방향에 수직이다. X 슬라이드(310)가 Z 슬라이드(300)에 배치되고, X 슬라이드는 공구 스핀들(320)을 지탱하고 그래서 공구 캐리어를 형성한다. X 슬라이드(310)는 X 방향을 따라 Z 슬라이드(300)에 대해 변위될 수 있다. X 방향은 공간에서 수평 방향이고, Z 방향과 Y 방향에 수직이며 그래서 중심 평면(E1)에 수직이다. 또한, Z 슬라이드(300)와 X 슬라이드(310)는, 그에 장착되는 공구 스핀들(320)이 Z 및 X 방향(서로 수직임)을 따라 움직일 수 있게 해주는 복합 슬라이드 레스트를 함께 형성한다.

공구 스핀들(320)은 그에 장착되는 창성 기계 가공 공구(본 경우에 기어 스카이빙 공구(330)("호브 필링 휠", 도 3 및 4 참조))를 구동시켜 공구 축(B 축, 도 4 참조) 주위로 회전시킨다. 공구 스핀들(320)은 X 슬라이드(310)에 대해 제 1 선회 축(A 축, 도 2 참조) 주위로 선회될 수 있다. A 축은 B 축에 수직이고 중심 평면(E1)에 수직이다. A 축은 B 축과 교차한다. B 축이 선회하는 평면을 선회 평면(E2)이라고 한다. 이 선회 평면(E2)은 A 축에 수직이고(즉, A 축에 수직인 평면) A 축 주위로의 선회 위치에 무관하게 B 축을 포함한다. 이는 중심 평면(E1)에 평행하다.

칩 컨베이어(500)가 칩을 Y 슬라이드(200) 아래의 영역으로부터 기계의 후방 영역(140)으로 전달하도록 기계 베드(100) 아래에 그리고 뒤에 배치된다. 칩 컨베이어(500)는 이러한 목적으로 구동기(510)를 갖는다. Y 슬라이드(200) 아래에는, 생성된 칩의 배출을 위한 개구가 기계 베드(100)에 배치되어 있다. 대안적으로, 칩 컨베이어(500)는 칩을 후방 대신에 전방으로 전달하도록 배치될 수 있다.

제어 패널(600)을 갖는 기계 제어기가 기계를 제어하고 작동시키기 위해 사용된다.

A 축 주위로의 공구 스핀들 배향의 설정

창성 기계 가공 작업을 수행할 때, A 축 주위로의 공구 스핀들(320)의 배향이 정밀하게 조절될 수 있는 것이 중요하다. 이러한 목적으로, 기계에는 적절한 조절 기구가 구비된다.

도 2 및 4는 선회 장착 공구 스핀들(320) 및 A 축 주위로의 공구 스핀들(320)의 배향을 조절하기 위한 조절 기구를 나타낸다. X 슬라이드(310)는 선회 평면(E2)의 각 측에서 측벽("칙(cheek)")(313)을 가지며, 이 측벽은 선회 평면(E2)에 평행하게 Y 방향에 대해 전방으로 연장되어 있다. 공구 스핀들(320)을 위한 충분히 큰 오목부가 두 칙(313) 사이에 제공되어 있다. 공구 스핀들(320)은 선회 평면(E2)에서 칙(313) 사이에 위치되며, 대응하는 칙(313)에서 무유격(paly-free) 구름 베어링의 형태인 선회 베어링(314)을 통해 지지된다. 두 선회 베어링(314)은 공구 스핀들(320)이 제 1 선회 축(A 축) 주위로 X 슬라이드(310)에 대해 선회할 수 있게 해준다.

X 슬라이드(310)의 상측 단부 영역에는, A 구동 모터(340)가 칙(313) 사이에서 중심에 배치된다. A 구동 모터는 선회 평면(E2)의 양측에서 2개의 무유격 구름 베어링(315)에 장착되어, X 슬라이드(310)에서 제 2 선회 축(A') 주위로 선회할 수 있다. 제 2 선회 축(A')은 A 축에 평행하다. A 구동 모터(340)는 나사 스핀들(342)을 구동시켜 나사 스핀들 축(343) 주위로 회전시킨다. 나사 스핀들(342)은 스핀들 너트(344)와 상호 협력한다. 나사 스핀들(342)과 스핀들 너트(344)는 무유격 볼 스크류 구동기로서 구성된다.

스핀들 너트(344)는 선회 평면(E2)의 양측에서 공구 스핀들(320)의 상측 단부에 연결된다. 스핀들 너트(344)는 2개의 무유격 구름 베어링(325)을 통해 제 3 선회 축(A") 주위로 공구 스핀들(320)에 대해 선회될 수 있다. 제 3 선회 축(A")은 A 축에 평행하다.

A 구동 모터(340)를 작동시킴으로써, 나사 스핀들(342)은 나사 스핀들 축(343) 주위로 회전하도록 구동된다. 이는 나사 스핀들 축(343)을 따른 스핀들 너트(344)의 위치를 변화시킨다. 이는 공구 스핀들(320)이 A 축 주위로 선회되게 한다. 높은 변속비로 인해, A 구동 모터(340)의 비교적 낮은 구동 토크가 비교적 높은 변위력 또는 공구 스핀들(320)에 대한 비교적 높은 선회 토크로 변환된다. 대체로, 따라서 공구 스핀들(320)의 선회 운동은 매우 부드럽게 또한 정밀하게 실행될 수 있다. 심지어 기계 가공 동안에도, 공구 스핀들(320)의 배향을 변화시킬 수 있다. 정치 작업을 위한 클램핑이 필요 없다.

여기서의 기하학적 조건은 도 4에서 더 상세히 설명된다. A 축(도 2 참조)은, 공구를 향하는 공구 스핀들(320)의 단부와 그 공구로부터 멀어지는 방향으로 향하는 단부 사이의 영역에서 B 축과 교차한다. 공구(330)는 그의 자유 단부에서 다수의 절삭날을 가지며, 이 절삭날들은 함께 절삭날 평면(331)을 규정한다. 이 절삭날 평면(331)은 공구 상의 기준 평면이다. 절삭날 평면(331)은 B 축에 수직이다. A 축으로부터 절삭날 평면(331)까지의 거리는 지렛대 팔(H)을 규정한다. A 축과 제 3 선회 축(A")(이 축 주위로 스핀들 너트(344)가 선회될 수 있음) 사이의 거리는 선회 반경(R)을 규정한다.

작업물 기계 가공 동안에 작업물과 공구 사이에 작용하는 반경 방향 절삭력으로 인해, A 축에 대한 대응하는 토크가 생기게 된다. 선회 평면(E2) 내에 있는주어진 반경 방향 절삭력에 대해 A 축에 대한 토크는 지렛대 팔(H)의 길이에 비례한다. 이 토크로 인해, 나사 스핀들 축(343)을 따르는 스핀들 너트(344)에 대응하는 축방향 힘이 생기게 된다. 선회 반경(R)이 클 수록 그 힘은 더 작게 된다. 본 경우에, 선회 반경(R)은 지렛대 팔(H) 보다 상당히 더 크다. 바람직하게는, R/H 비는 1 보다 크고, 특히 1.5와 3 사이에 있다. 그러므로 A 구동 모터(340)는 대응적으로 감소된 힘만 흡수하면 된다. 이는 A 축 주위의 진동에 대한 기계의 강성에 유리하다.

A 축 주위의 진동을 감쇠시키기 위해, 추가적으로 2개의 진동 감쇠기(346)가 공구 스핀들(320)과 X 슬라이드(310) 사이에 배치된다. 이것들은 선회 평면(E2)의 양측에서 나사 스핀들(342)에 인접하여 공구 스핀들(320)의 상측 단부와 X 슬라이드(310)의 상측 단부 사이에 연장되어 있다.

기어 스카이빙 공정과 같은 창성 기계 가공 공정에서 작업물의 정밀 기계 가공을 위해, A 축 주위의 공구 스핀들(320)의 배향, 즉 B 축과 C 축 사이의 각도(α)(도 4 참조)를 정밀하게 아는 것이 중요하다. 이 실시 형태에서 그 각도(α)를 축 교차 각도라고 한다. 기계는 바람직하게는 이 각도의 정밀한 측정을 위한 2개의 독립적인 각도 측정 장치를 갖는다. 각도 측정 장치 중의 하나는 나사 스핀들(342)의 회전 각도를 측정하고, 이 정보는 나사 스핀들(342)을 따르는 스핀들 너트(344)의 위치를 간접적으로 결정하고 그래서 공구 스핀들(320)의 경사 각도를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 이 제 1 각도 측정 장치는 A 구동 모터(340)에 통합되고 도 2에서 참조 번호 "347"로 나타나 있다. 적어도 하나의 다른 각도 측정 장치가 A 축에 대한 공구 스핀들(320)의 경사 각도 및 그래서 축 교차 각도(α)를 직접 측정한다. 이 추가 각도 측정 장치는 두 선회 베어링(314) 중의 하나에 통합되고 참조 번호 "323"로 나타나 있다(도 2 참조).

도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 축 교차 각도(α)는 양의 값과 음의 둘 다를 가질 수 있다. 이 축 교차 각도(α)는, 공구(330)가 X 슬라이드(310) 쪽으로 경사지면 양으로 정의되고, 공구(330)가 X 슬라이드(310)로부터 멀어지는 방향으로 경사지면 음으로 정의된다. 공구 스핀들(320)의 선회 범위는 비대칭적이다. 축 교차 각도(α)는 음의 값 보다 상당히 더 큰 양의 값을 취할 수 있다. 구체적으로, 선회 범위는 -5°내지 +35°일 수 있지만, 다른 선회 범위도 가능하다. 중심 평면(E1)에 대한 기계의 거의 거울 대칭적인 설계로 인해, 이는, 창성 기계 가공 공정이 기계 가공될 기어의 한 나선 방향에만 한정되는 것을 의미하지 않는데, 왜냐하면, 나선 방향에 따라, 공구(330)는 중심 평면(E1)의 좌측 또는 우측에서 기계 가공될 기어와 맞물릴 수 있기 때문이다.

Z 및 Y 방향으로의 공구 캐리어의 위치 결정

이미 언급한 바와 같이, 기계는 공구 스핀들(320)의 위치가 Z 방향 및 X 방향 둘 다를 따라 조절 가능하도록 설계된다. 창성 기계 가공에서 Z 변위는 축방향 이송에 사용되고, X 변위 또는 X 및 Y 변위의 조합은 반경 방향 이송에 사용된다. 기계 가공력은 Z 방향을 따라 특히 강하게 변동하므로, Z 방향을 따른 조절은, 기계 베드(100) 상에서 직접 안내되는 Z 슬라이드(300)로 수행되며, X 슬라이드(310)는 공구 캐리어로서 이 Z 슬라이드 상에 장착된다. 이는, X 방향을 따르는 경우 보다 훨씬 더 큰 관성 질량이 Z 방향을 따라 이동될 필요가 있음을 의미한다. 이는 Z 방향을 따르는 진동의 진폭(변동하는 기계 가공력에 의해 여기될 수 있음)을 작게 유지시키는 데에 도움이 된다.

Z 슬라이드(300)를 기계 베드(100)에 대해 안내하기 위해, 2개의 평행한 Z 선형 가이드(301)가 기계 베드의 수직 부분(120)에 제공되며, Z 방향에 평행하게 연장되어 있고 중심 평면(E1)에 대해 대칭적으로 양측에 배치된다. Z 슬라이드(300)는 이들 선형 가이드(301) 상에서 Z 방향을 따라 기계 베드(100)에 대해 안내된다. 각 선형 가이드(301)에는 Z 구동 모터(302)가 할당되어 있다. 이들 Z 구동 모터(302) 각각은 무유격 볼 스크류 구동기(303)를 통해 Z 슬라이드(300)와 상호 작용하여 Z 슬라이드(300)를 Z 방향을 따라 구동시킨다(도 5 참조). Z 선형 가이드(301), Z 구동 모터(302) 및 볼 스크류 구동기(303) 각각은 거의 동일하게 쌍으로 만들어지며, 중심 평면(E1)에 대해 서로에 대칭적으로 배치된다. 2개의 Z 구동 모터는 개별적으로 위치 제어되거나("이중 구동") 또는 마스터-슬레이브 작동으로 함께 작동한다.

Z 방향을 따르는 진동을 감쇠시키기 위해, 각 Z 선형 가이드(301)에는 진동 감쇠기(도면에는 나타나 있지 않음)가 선택적으로 할당된다. 이 진동 감쇠기는 특히 2018년 8월 24일의 스위스 특허 출원 1023/18에 따라 구성될 수 있다. 진동 감쇠기는 또한 동일하게 쌍으로 만들어지고 대칭적으로 배치된다.

기계 베드(100) 상의 Z 슬라이드(300)의 위치를 가능한 한 정확하게 결정하기 위해 2개의 Z 선형 가이드(301) 각각에는 Z 선형 측정 시스템(350)이 할당되어 있다. 2개의 Z 선형 측정 시스템(350)은 또한 동일하게 구성되고 중심 평면(E1)에 대해 대칭적으로 배치된다. 이들 Z 선형 측정 시스템 각각은 측정 헤드(351)를 가지며, 이 측정 헤드는 Z 슬라이드(300)의 외면에 부착된다. 추가로, 각 Z 선형 측정 시스템은 기계 베드(100)에 부착되는 선형 스케일(352)을 갖는다. 측정 헤드(351)는, Z 방향에 수직이고(즉, Z 방향에 수직인 평면) A 축을 포함하는 평면(E4)에서 위치 측정을 수행하도록 장착된다. 이 평면(E4)은 Z 방향에 대한 기계 베드(100)에 대한 A 축의 위치를 특징짓는 데에 특히 적합하고 그래서 A 기준 평면이라고도 한다.

X 슬라이드(310)를 Z 슬라이드(300) 상에서 안내하기 위해, 2개의 X 선형 가이드(311)가 서로 평행하게 Z 슬라이드(300) 상에 제공되며, 그 선형 가이드는 X 방향에 평행하게 연장되어 있고 또한 그 선형 가이드 상에서 X 슬라이드(310)는 X 방향을 따라 Z 슬라이드에 대해 안내된다. X 구동 모터(312)는 X 방향을 따른 X 슬라이드(310)의 위치를 조절하기 위해 사용된다.

Y 방향으로의 작업물 캐리어의 위치 결정

Y 방향을 따르는 기계 베드(100)에 대한 Y 슬라이드(200)(즉, 작업물 캐리어)의 안내 및 변위는 Z 방향을 따르는 Z 슬라이드(300)의 안내 및 변위와 매우 유사하다. 기계 베드(100)의 수평 부분 상에서, 2개의 평행한 Y 선형 가이드(201)가 중심 평면(E1)에 대해 대칭적으로 배치된다. Y 슬라이드(200)는 이들 선형 가이드(201) 상에서 주행한다. Y 슬라이드(200)를 구동시키기 위해, 별도의 Y 구동 모터(202)가 두 선형 가이드(201) 각각에 할당되어 있다(도 3 참조). 각 Y 구동 모터(202)는 무유격 볼 스크류 구동기(203)를 통해 Y 슬라이드(200)와 상호 작용한다. 여기서도, Y 구동 모터(202)는 개별적으로 위치 제어되거나 마스터-슬레이브 모드로 작동될 수 있다. Y 방향을 따른 진동을 감쇠시키기 위해, 각 선형 가이드(201)에는 진동 감쇠기(도면에는 나타나 있지 않음)가 선택적으로 할당되며, 이 진동 감쇠기는 2018년 8월 24일의 스위스 특허 출원 1023/18에 따라 구성될 수 있다.

두 선형 가이드(201) 각각에는 Y 선형 측정 시스템(230)이 할당된다. 이들 Y 선형 측정 시스템 각각은 Y 슬라이드(200)의 외부에 장착되는 측정 헤드(231) 및 기계 베드(100)에 장착되는 선형 스케일(232)을 포함한다. 측정 헤드(231)는, Y 방향에 수직이고(즉, Y 방향에 수직인 평면) C 축을 포함하는 평면(E3)에서 그의 위치 측정을 수행한다. 이 평면(E3)은 Y 방향에 대한 기계 베드(100)에 대한 C 축의 위치를 특징짓는 데에 특히 적합하고 그래서 C 기준 평면이라고도 한다.

Z 축의 경우처럼, Y 축의 모든 관련된 구성품, 특히 Y 선형 가이드(201), Y 구동 모터(202), 볼 스크류 구동기(203), 진동 감쇠기 및 Y 선형 측정 시스템(230)은 쌍으로 동일하고 중심 평면(E1)에 대해 대칭적으로 배치된다.

메싱 (meshing) 장치

사전에 치부 가공된 작업물의 경질 미세 기계 가공을 위해, 메싱 장치(410)가 X 슬라이드(310) 상에 배치되며, 이 메싱 장치는 접촉 없이 C 축에 대한 작업물(220)의 치부 틈의 각위치를 결정하도록 구성되며, 그래서 공구(330)는 충돌 없이 사전에 치부 가공된 작업물(220)과 맞물릴 수 있다. 이러한 목적으로, 메싱 장치(410)는 그의 하단부에 배치되는 메싱 프로브(411)를 가지며, 이 프로브는 알려져 있는 방식으로 치부 틈을 측정한다. 단일의 메싱 장치(410)가 X 슬라이드(310)의 두 칙(313)의 어느 하나에 부착될 수 있다. 이러한 목적으로, 두 칙은 전방측에서 대응하는 구멍을 갖는 장착 표면(412)을 갖는다(도 2 참조).

측정 브리지

도 3에서, 광학식 측정 브리지(420)를 특히 잘 볼 수 있는데, 이 브리지는 Y 슬라이드(200) 상에 장착되고 공구(330)를 측정하기 위해 사용된다. 특히, 측정 브리지는 레이저와 광검출기를 갖는 레이저 측정 브리지일 수 있다. 측정 브리지(420)는 작업물 캐리어(200)에서 중심 평면(E1)의 좌측 또는 우측에 위치될 수 있다. 이러한 목적으로, 대응하는 구멍을 갖는 대응하는 장착 표면(421)이 중심 평면(E1)의 좌측과 우측에서 Y 슬라이드(200) 상에 제공된다(도 4 참조). 공구는 특히 WO 2019/115332 A1에 따라 측정될 수 있다.

공구 교환기

도 5는 공구의 자동 교환을 위한 교환 장치(430)를 개략적으로 나타낸다. 이 교환 장치는 기계 베드(100)에 부착되고, 중심 평면(E1)의 좌측 또는 우측에 배치될 수 있다. 이러한 목적으로, 대응하는 장착 표면(431) 및 구멍이 기계 베드(100)에 제공된다.

작업물 로더(loader)

도 5에 나타나 있는 바와 같이, 기계에는 작업물 로더(440)가 선택적으로 구비되어 있다. 이 작업물 로더는 마무리된 작업물(220)을 작업물 스핀들(210)로부터 제거하여, 기계 가공될 소재(blank)로 교체하거나, 작업물 클램핑 장치를 교환할 수 있다. 고객의 요구에 따라, 작업물 로더(440)는 중심 평면(E1)의 좌측 또는 우측에 위치될 수 있다.

작업물 교환 동안에 메싱 장치(410), 측정 브리지(420) 또는 공구 교환기(430)와의 충돌을 피하기 위해, 이들 추가적인 구성품은 작업물 로더(440)의 위치에 따라 중심 평면(E1)의 좌측 또는 우측에 배치된다. 대응하는 배치는 기계의 프로젝트 계획 단계 동안에 고객의 요구에 따라 결정될 것이다.

대안적으로, 작업물 로더는 또한, 도 5에도 나타나 있는 바와 같이, 중심 평면(E1)에서 기계 가공 영역(130)의 전방 단부에 위치될 수 있다. 요구된다면, 작업물 로더를 기계의 후방에 배치할 수 있고, 그래서 기계 베드의 수직 부분(120)에 있는 개구를 통해 로딩 및 언로딩 과정이 일어난다. 이러한 목적으로, 칩 컨베이어(500)는 도 1 내지 6의 배치에 대해 180°만큼 회전되어 배치되며, 그래서 그의 상승 부분은 구동기와 함께 기계 가공 영역(130)의 전방 단부에서 정지된다. 그러나, 제한된 접근성으로 인해, 작업물 로더의 이 배치는 예외적인 경우에만 유용하다.

제 2 실시 형태: 수평 작업물 축

제 1 실시 형태의 기계는 수직 방향으로 정렬된 작업물 축(C)을 갖지만, 전술한 원리에서 벗어남이 없이 그 작업물 축(C)을 수평 방향으로 정렬시키는 것도 가능하다. 이는 도 6에 도시되어 있다. 동등하게 작용하는 부분은 도 1 내지 5에서와 동일한 참조 부호를 갖는다.

여기서도, 기계 베드(100)는 수평 부분(110) 및 수직 부분(120)을 갖는다. 제 1 실시 형태에서와는 달리, Y 슬라이드(200)(작업물 캐리어로서 역할함)는 이제 수직 부분(120) 상에서 수직 방향으로 변위될 수 있는데, 즉 이제는 Y 방향이 수직 방향이다. 따라서, C 축은 이제 수평 방향이다. 이전 처럼, C 축은 중심 평면(E1) 내에 있고, 기계 베드(100) 상의 Y 슬라이드(200)는 2개의 선형 가이드에 의해 중심 평면에 대해 대칭적으로 안내된다. Z 슬라이드(300)는 이제 C 축에 평행한 기계 베드(100)의 수평 부분(110) 상에서 수평 방향으로 움직일 수 있는데, 즉 이제는 Z 방향이 수평 방향이다. 마찬가지로 Z 슬라이드는 2개의 선형 가이드에 의해 중심 평면에 대해 대칭적으로 안내된다. 제 1 실시 형태에서 처럼, X 슬라이드(310)(공구 캐리어로서 역할함)는 이제 Z 슬라이드(300) 상에 배치된다. 이는 제 1 실시 형태에서와 동일한 방식으로 구성된다.

작동 방법

이제 제 1 실시 형태(도 1 내지 5)에 따른 기계를 위한 작동 방법을 이제 설명한다.

작업물 소재를 기계 가공하기 위해, Y 슬라이드(200)는 먼저 Y 방향에 대해 작업물 교환 위치로 보내지고, 그 작업물 교환 위치는 도 1 내지 3에 도시되어 있다. 이 위치에서, 작업물 로더(440)는 마지막의 마무리된 작업물(220)을 작업물 스핀들(210)로부터 제거하기 위해 사용되고, 기계 가공될 작업물 소재는 작업물 스핀들(210) 상에 배치되어 클램핑된다. 그런 다음에 Y 슬라이드(200)는 Y 방향을 따라 도 5에 도시되어 있는 바와 같은 기계 가공 위치로 이동된다.

경질 미세 기계 가공의 경우에, Z 슬라이드(300)와 X 슬라이드(310)는 이제 메싱 장치가 소재의 치부 틈을 측정할 수 있도록 위치된다. 이렇게 해서, 소재의 치부 틈의 각위치가 결정된다.

Z 슬라이드(300)와 X 슬라이드(310)는 그런 다음에 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 공구(330)가 소재와 맞물리는 위치로 보내진다. B 축은 작업물과 공구의 나선각에 따라, 오프셋되어 공작 기계의 중심 평면의 좌측 또는 우측으로 연장된다. 이제 소재의 창성 기계 가공이 통상적인 방식으로 수행된다. 공구(330) 및 작업물(220)은 그의 회전 속도의 고정된 비로 회전한다. 이 포지티브한 커플링은 기계 제어기에 의해 전자적으로 수행된다.

요구되면, 공구는 측정 장치(420)의 도움으로 측정된다. 기어 스카이빙 공구의 경우에, 이는 예컨대 WO 2019/115332 A1에 기재되어 있는 방식으로 행해질 수 있다. 그러한 측정은 예컨대 각 공구 교환 후에 그리고 어떤 횟수의 기계 가공 작업 후에 추기적으로 수행될 수 있다.

공구가 교환되어야 하면, 이는 바람직하게는 교환 장치(430)로 행해진다.

변형예

물론, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 다양한 변형예가 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 가능하다.

예컨대, 제 1 실시 형태에서, Y 방향은 또한 수평에 대해 각도를 이룰 수 있지만, 중심 평면(E1)에는 여전히 평행하다. 이는 어떤 상황에서 설계 상의 이유 또는 작업물 스핀들의 로딩 및 언로딩의 이유로 유리할 수 있다. Z 방향이 중심 평면(E1)에 평행하게 유지되는 한 그 Z 방향은 C 축에 반드시 평행할 필요는 없다. 기계의 대칭성은 그러한 변형예로 훼손되지 않는다.

다양한 다른 변형예도 가능하다. 특히, 기계는 기어 스카이빙 외의 다른 창성 기계 가공에도 사용될 수 있다. 이 경우에, 각각의 공정에 전형적인 공구(바람직하게는 기어휠형 공구)가 사용된다. 2개 이상의 기계 가공 공정의 조합이 또한 동일한 기계에서 연속적으로 수행될 수 있다. 예컨대, 작업물은 먼저 기어 스카이빙으로 가공되고 그런 다음에 기어 호닝(honing)으로 가공될 수 있다.

경질 미세 기계 가공에 추가로, 기계는 연질 기계 가공에도 사용될 수 있고, 그래서 메싱 프로브만 작동 안하고 연질 기계 가공 공정에 전형적인 공구가 사용된다.

100 기계 베드
110 수평 부분
120 수직 부분
130 기계 가공 영역
140 후방 영역
200 Y 슬라이드/작업물 캐리어
201 Y 선형 가이드
202 Y 구동 모터
203 볼 스크류 구동기
210 작업물 스핀들
220 치형 작업물
230 Y 선형 측정 시스템
231 측정 헤드
232 선형 스케일
300 Z 슬라이드/공구 캐리어
301 Z 선형 가이드
302 Z 구동 모터
303 볼 스크류 구동기
310 X 슬라이드/공구 캐리어
311 X 선형 베어링
312 X 구동 모터
313 칙(cheek)
314 제 1 선회 베어링
315 제 2 선회 베어링
320 공구 스핀들
323 각도 측정 장치
325 제 3 선회 베어링
330 공구
331 절삭날 평면
340 A 구동 모터
342 나사 스핀들
343 나사 스핀들 축
344 스핀들 너트
346 진동 감쇠기
347 각도 측정 장치
350 Z 선형 측정 시스템
351 측정 헤드
352 선형 스케일
410 메싱 장치
411 메싱 프로브
412 장착 표면
420 측정 브리지
421 장착 표면
430 공구 교환기
431 장착 표면
440 작업물 로더
500 칩 컨베이어
501 컨베이어 구동기
600 제어 패널
A 제 1 선회 축
A' 제 2 선회 축
A" 제 3 선회 축
X, Y, Z 선형 축
E1 중심 평면
E2 선회 평면
E3 C 기준 평면
E4 A 기준 평면
α 축 교차 각도

Claims

홈형 프로파일을 갖는 회전 부품, 특히 기어를 창성(generating) 방법으로 기계 가공하기 위한 공작 기계로서,
기계 베드(100);
상기 기계 베드(100)에 대해 Y 방향을 따라 선형적으로 변위 가능한 Y 슬라이드(200);
상기 Y 슬라이드(200) 상에 배치되고, 작업물(220)을 클램핑시키고 또한 그 작업물을 구동시켜 작업물 축(C) 주위로 회전시키도록 구성된 작업물 스핀들(210) - 상기 작업물 축(C)은 Y 방향에 대해 횡방향으로, 바람직하게는 수직하게 연장되어 있음 -; 및
창성 기계 가공 공구(330), 특히 기어형 창성 기계 가공 공구를 클램핑시키고 그 공구를 구동시켜 공구 축(B) 주위로 회전시키도록 구성되어 있는 공구 스핀들(320)을 포함하고,
상기 공작 기계는,
상기 기계 베드(100) 상에 배치되고 그 기계 베드(100)에 대해 Z 방향을 따라 선형적으로 변위 가능한 Z 슬라이드(300) - 상기 Z 방향은 상기 Y 방향과 작업물 축(C)에 의해 규정되는 중심 평면(E1)에 평행하며, Z 방향은 작업물 축(C)에 대해 45°미만의 각도, 바람직하게는 그 작업물 축에 평행하게 연장되어 있음 -; 및
상기 Z 슬라이드(300) 상에 배치되고 그 Z 슬라이드(300)에 대해 X 방향을 따라 선형적으로 변위 가능한 X 슬라이드(310)를 더 포함하고,
상기 X 방향은 상기 중심 평면(E1)에 수직이고, 상기 공구 스핀들(320)은 X 슬라이드(310) 상에 배치되고 제 1 선회 축(A) 주위로 X 슬라이드(310)에 대해 회전 가능한, 공작 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 선회 축(A)은 상기 중심 평면(E1)에 수직이며,
공구 축(B)은 상기 제 1 선회 축(A)에 수직하게 연장되어 있고, 중심 평면(E1)에 평행하게 연장되어 있는 선회 평면(E2) 내에서 상기 제 1 선회 축(A)을 주위로 회전 가능하며,
바람직하게는 상기 제 1 선회 축(A)은 공구 축(B)과 교차하는, 공작 기계.
제 2 항에 있어서,
상기 공작 기계는 상기 제 1 선회 축(A) 주위로 공구 스핀들(320)을 X 슬라이드(310) 상에 회전 가능하게 지지하기 위한 2개의 제 1 선회 베어링(314)을 포함하고, 이 2개의 제 1 선회 베어링(314)은 상기 선회 평면(E2)에 대해 공구 스핀들(320)의 양측에서 그리고 바람직하게는 그 선회 평면(E2)으로부터 등거리에 배치되는, 공작 기계.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 공작 기계는 X 슬라이드(310)에 대한 공구 스핀들(320)의 배향을 조절하기 위한 조절 기구(340, 342, 344)를 포함하고,
상기 조절 기구(340, 342, 344)는 제 2 선회 축(A') 주위로 회전 가능하도록 X 슬라이드(310)에 연결되며, 제 2 선회 축(A')은 상기 제 1 선회 축(A)에 평행하게 또한 그로부터 이격되어 연장되어 있고,
상기 조절 기구(340, 342, 344)는 제 3 선회 축(A'') 주위로 회전 가능하도록 공구 스핀들(320)에 연결되며, 상기 제 3 선회 축(A")은 상기 제 1 선회 축(A) 및 제 2 선회 축(A')에 평행하게 또한 그로부터 이격되어 연장되어 있는, 공작 기계.
제 4 항에 있어서,
상기 공작 기계는 상기 제 2 선회 축(A') 주위로 상기 조절 기구(340, 342, 344)를 X 슬라이드(310) 상에 회전 가능하게 지지하기 위한 2개의 제 2 선회 베어링(315)을 포함하고, 이 2개의 제 2 선회 베어링(315)은 양측에서 그리고 바람직하게는 상기 선회 평면(E2)으로부터 등거리에 배치되며, 그리고/또는
상기 공작 기계는 상기 제 3 선회 축(A'') 주위로 상기 조절 기구(340, 342, 344)를 상기 공구 스핀들(320) 상에 회전 가능하게 장착하기 위한 2개의 제 3 선회 베어링(325)을 포함하고, 이 2개의 제 3 선회 베어링(325)은 양측에서 그리고 바람직하게는 상기 선회 평면(E2)으로부터 등거리에 배치되는, 공작 기계.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 조절 기구(340, 342, 344)는,
상기 제 2 선회 축(A') 주위로 회전 가능하도록 바람직하게는 상기 X 슬라이드(310) 상에 장착되는 A 구동 모터(340);
상기 제 1 선회 축(A)에 수직하게 연장되어 있는 나사 스핀들 축(343) 주위로 회전하도록 상기 A 구동 모터(340)로 구동 가능한 나사 스핀들(342) - 상기 나사 스핀들 축(343)은 상기 선회 평면(E2) 내에서 연장되어 있음 -: 및
상기 나사 스핀들(342)과 맞물리고 바람직하게는 상기 제 3 선회 축(A") 주위로 회전 가능하도록 공구 스핀들(320)에 연결되는 스핀들 너트(344)를 포함하는, 공작 기계.
제 6 항에 있어서,
상기 나사 스핀들 축(343) 주위의 상기 나사 스핀들(342)의 회전 각도를 결정하도록 구성된 제 1 각도 측정 장치(347); 및/또는
상기 X 슬라이드(310)에 대한 상기 제 1 선회 축(A) 주위의 공구 스핀들(320)의 선회 각도를 직접 결정하도록 구성된 적어도 하나의 제 2 각도 측정 장치(323)를 포함하는, 공작 기계.
제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공구 스핀들(320)은 상기 공구를 향하는 단부 및 그 공구로부터 멀어지는 방향으로 향하는 단부를 가지며,
공구를 향하는 상기 단부에서 창성 기계 가공 공구(330)가 상기 공구 스핀들(320)에 클램핑되고, 이 창성 기계 가공 공구(330)는 공구 축(B)에 수직하게 연장되어 있는 공구 기준 평면(331), 특히 절삭날 평면을 규정하고,
상기 제 1 선회 축(A)은, 상기 공구를 향하는 공구 스핀들(320)의 상기 단부와 그 공구로부터 멀어지는 방향으로 향하는 상기 단부 사이에서 상기 공구 축(B)과 교차하며,
상기 제 1 선회 축(A)과 공구 기준 평면(331)은 서로로부터 제 1 거리(H)를 두고 연장되어 있으며,
상기 제 1 선회 축(A)과 제 3 선회 축(A'')은 서로로부터 제 2 거리(R)를 두고 연장되어 있고,
상기 제 2 거리(R)와 제 1 거리(H)는 1 보다 큰, 바람직하게는 1.5 내지 3의 비를 갖는, 공작 기계.
제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공작 기계는, 양측에서 그리고 바람직하게는 상기 선회 평면(E2)으로부터 등거리에 배치되는 적어도 하나의 진동 감쇠기(346), 바람직하게는 2개의 진동 감쇠기(346)를 포함하고, 이 진동 감쇠기 또는 감쇠기들(346)은 상기 제 1 선회 축(A) 주위의 공구 스핀들(320)의 진동을 감쇠시키기 위해 상기 공구 스핀들(320)과 X 슬라이드(310) 사이에 작용하는, 공작 기계.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공구 스핀들(320)은, 공구 축(B)과 작업물 축(C) 사이의 축 교차 각도(α)가 음 또는 양의 값을 취하도록 상기 제 1 선회 축(A) 주위로 X 슬라이드(310)에 대해 회전 가능하고, 상기 축 교차 각도(α)의 최대 양의 값은 최소 음의 각도의 크기 보다 큰, 공작 기계.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작업물 축(C)은 공간에서 수직 방향으로 있는, 공작 기계.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
공작 기계는, Z 방향에 평행하게 연장되어 있고 양측에서 그리고 바람직하게는 중심 평면(E1)으로부터 등거리에 배치되어 있는 2개의 서로 평행한 Z 선형 가이드(301)를 포함하고, 이 선형 가이드 상에서 상기 Z 슬라이드(300)가 기계 베드(310)에 대해 Z 방향을 따라 안내되며,
공작 기계는 Z 슬라이드(300)를 기계 베드(100)에 대해 Z 방향을 따라 움직이기 위한 2개의 Z 구동기(302, 303)를 포함하며,
각 경우에 Z 구동기(302, 303) 중의 하나가 각 Z 선형 가이드(301)에 할당되어 있는, 공작 기계.
제 12 항에 있어서,
상기 공작 기계는 적어도 하나의, 바람직하게는 2개의 Z 선형 측정 시스템(350)을 포함하고, 각 Z 선형 측정 시스템(350)은 상기 Z 슬라이드(300) 상에 장착되는 측정 헤드(351) 및 기계 베드(100) 상에 장착되는 선형 스케일(352)을 포함하고, Z 선형 측정 시스템(350)의 측정 헤드(350)는, Z 방향에 수직이고 제 1 선회 축(A)을 포함하는 A 기준 평면(E4)에서 위치 측정을 수행하도록 배치되는, 공작 기계.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공작 기계는, Y 방향에 평행하게 연장되어 있고 양측에서 그리고 바람직하게는 중심 평면(E1)으로부터 등거리에 배치되어 있는 2개의 평행한 Y 선형 가이드(201)를 포함하고, 이 선형 가이드 상에서 상기 Y 슬라이드(200)가 기계 베드(100)에 대해 Y 방향을 따라 안내되며,
공작 기계는 Y 슬라이드(200)를 기계 베드(100)에 대해 Y 방향을 따라 움직이기 위한 2개의 Y 구동기(202, 203)를 포함하며,
각 경우에 Y 구동기(202, 203) 중의 하나가 각 Y 선형 가이드(201)에 할당되어 있는, 공작 기계.
제 14 항에 있어서,
상기 공작 기계는 적어도 하나의, 바람직하게는 2개의 Y 선형 측정 시스템(250)을 포함하고, 각 Y 선형 측정 시스템은 상기 Y 슬라이드(200) 상에 장착되는 측정 헤드(231) 및 기계 베드(100) 상에 장착되는 선형 스케일(232)을 포함하고, Y 선형 측정 시스템(350)의 측정 헤드(231)는, Y 방향에 수직이고 작업물 축(C)을 포함하는 C 기준 평면(E3)에서 위치 측정을 수행하도록 배치되는, 공작 기계.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공작 기계는 다음과 같은 추가적인 구성품, 즉
작업물(220)의 치부 틈의 위치를 결정하기 위한 메싱(meshing) 장치(410);
작업물(220) 및/또는 공구(330)를 측정하기 위한 광학식 측정 브리지(420); 및
공구(330)를 교환하기 위한 공구 교환 장치(430)
중의 적어도 하나를 포함하고,
상기 공작 기계는 상기 추가적인 구성품 각각을 위한 2개의 대안적인 체결 구조체를 가지며, 이 대안적인 체결 구조체는 상기 중심 평면(E1)의 양측에 배치되는, 공작 기계.
제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공작 기계는, 바람직하게는 상기 중심 평면(E1)에 배치되는 칩 컨베이어(500)를 포함하고,
상기 기계 베드(100)는 상기 칩 컨베이어(500) 상으로의 칩 배출을 허용하는 중심 개구를 갖는, 공작 기계.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 창성 기계 가공 공구(330)의 회전과 작업물(220)의 회전 사이의 포지티브한 결합을 이루도록 구성된 제어기를 포함하는 공작 기계.
제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 공작 기계로 작업물(220)을 기계 가공하는 방법으로서,
작업물(220)이 작업물 스핀들(210) 상에 클램핑되어 있을 때, 공구 스핀들(320)에 클램핑되어 있는 창성 기계 가공 공구(330)를 작업물(220)에 맞물리게 하는 단계 - 이 맞물림은 공구 축(B)이 공작 기계의 중심 평면(E1)에 대해 오프셋되어 연장되도록 창성 기계 가공 공구(330)를 작업물(220)에 대해 배치하여 일어남 -; 및
공작 기계로 작업물에 대해 창성 기계 가공 작업을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 창성 기계 가공 공구는 기어형이고 특히 기어 스카이빙(skiving) 공구인, 방법.