CN105636732A - 内齿轮加工设备及内齿轮加工方法 - Google Patents

内齿轮加工设备及内齿轮加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种内齿轮加工设备及内齿轮加工方法，其能够利用现有结构消除在刀具旋转轴上产生的倾斜角，并可进行高精度的加工。因此，该齿轮加工设备使插齿刀(17)与工件(W)相咬合并同步旋转，同时，通过对插齿刀(17)进行切割和进给，利用插齿刀(17)对工件(W)进行切齿，在进行切齿加工前，根据刀具旋转轴(B)的倾斜角将插齿刀(17)配置为使该刀具旋转轴(B)在XY平面中平行移动，并使插齿刀(17)中与工件(W)的咬合位置向刀具的圆周方向偏移。

Description

内齿轮加工设备及内齿轮加工方法
技术领域
本发明涉及一种内齿轮加工设备及内齿轮加工方法，其能够消除插齿刀的倾斜，从而进行内齿轮的切齿加工。
背景技术
以往，作为利用插齿刀在工件上成形切齿的设备，提供有齿轮加工设备。例如，专利文献1中公开的这种齿轮加工设备，其用于与插齿刀同为切齿用工具的滚铣刀难以进行的内齿轮等工件的切齿加工。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2012-218100号公报
发明内容
发明要解决的课题
这里，上述以往的齿轮加工设备在对工件进行切齿时，使插齿刀绕刀具旋转轴旋转，但该刀具旋转轴因设备的组装误差等原因，有向预想外的方向倾斜的情况。这样，若在作为插齿刀旋转中心的刀具旋转轴向预想外的方向倾斜的状态下进行切齿加工，则会导致加工精度下降。
另外，为了解决上述问题，可以考虑在加工齿轮设备上设置可调节刀具旋转轴的倾斜角的倾斜角调节机构，但这样会使设备的结构复杂化，所以认为并非良策。
因此，本发明为解决上述课题的发明，目的在于提供一种内齿轮加工设备及内齿轮加工方法，其能够利用现有结构消除在刀具旋转轴上产生的倾斜角，并可进行高精度的加工。
技术方案
根据解决上述课题的第1发明所涉及的内齿轮加工设备，
其使可绕工件旋转轴旋转的被加工内齿轮和可绕刀具旋转轴旋转的齿轮状刀具相咬合并同步旋转，同时，通过对所述齿轮状刀具进行切割和进给，利用所述齿轮状刀具对所述被加工内齿轮进行切齿，其特征在于，具备：
刀具切割单元，其使所述齿轮状刀具向与工件旋转轴方向垂直的切割轴方向移动；
刀具横向移动单元，其使所述齿轮状刀具向与切割轴方向和刀具旋转轴方向垂直的横轴方向移动；
刀具进给单元，其使所述齿轮状刀具向与工件旋转轴方向平行的进给轴方向移动；
旋转单元，其使所述刀具旋转轴绕于切割轴方向上延伸的刀具旋转轴旋转，对该刀具旋转轴赋予与所述工件旋转轴之间的轴交叉角；
检测单元，其检测被赋予所述轴交叉角的所述刀具旋转轴相对于包含横轴和进给轴的第1平面的倾斜角，
在进行切齿加工之前，利用所述刀具切割单元以及所述刀具横向移动单元，根据所述检测单元检测出的所述倾斜角，将所述齿轮状刀具配置为使所述刀具旋转轴在包含切割轴和横轴的第2平面中平行移动，并使所述齿轮状刀具中与所述被加工内齿轮的咬合位置向该齿轮状刀具的圆周方向偏移。
根据解决上述课题的第2发明所涉及的内齿轮加工设备，
其特征在于，使所述齿轮状刀具形成为圆筒形，
并向所述刀具旋转轴平行移动后的所述齿轮状刀具中的咬合位置赋予间隙角。
根据解决上述课题的第3发明所涉及的内齿轮加工方法，其特征在于，
使可绕工件旋转轴旋转的被加工内齿轮和可绕刀具旋转轴旋转的齿轮状刀具相咬合并同步旋转，同时，通过对所述齿轮状刀具进行朝向与工件旋转轴方向垂直的切割轴方向的切割和与工件旋转轴方向平行的进给轴方向的进给，利用所述齿轮状刀具对所述被加工内齿轮进行切齿，在此之前，
使所述刀具旋转轴旋转，对该刀具旋转轴赋予与所述工件旋转轴之间的轴交叉角，
并检测被赋予所述轴交叉角的所述刀具旋转轴相对于包含横轴和进给轴的第1平面的倾斜角，其中所述横轴与切割轴方向以及刀具旋转轴方向垂直，
根据所述倾斜角，将所述齿轮状刀具配置为使所述刀具旋转轴在包含切割轴和横轴的第2平面中平行移动，并使所述齿轮状刀具中与所述被加工内齿轮的咬合位置向该齿轮状刀具的圆周方向偏移。
有益效果
因此，根据本发明所涉及的内齿轮加工设备及内齿轮加工方法，在进行切齿加工前，根据刀具旋转轴的倾斜角，将齿轮状刀具配置为使该刀具旋转轴在第2平面中平行移动，并使齿轮状刀具中与被加工内齿轮的咬合位置向刀具的圆周方向偏移，从而即使因设备组装误差等原因，在刀具旋转轴上产生倾斜角，也能利用现有结构消除其倾斜角，并可进行高精度的加工。
附图说明
图1是本发明一实施例所涉及的内齿轮加工设备的整体立体图。
图2是表示本发明一实施例所涉及的内齿轮加工方法的立体图。
图3是表示插齿刀的刀具旋转轴相对于YZ平面倾斜的状态的图。
图4(a)是表示利用刀具旋转轴配置在基准位置的插齿刀对工件进行切齿时的状态的平面图，图4(b)为该图(a)的Ⅰ-Ⅰ向剖面图。
图5(a)是表示利用刀具旋转轴配置在偏移位置的插齿刀对工件进行切齿时的状态的平面图，图5(b)为该图(a)的Ⅱ-Ⅱ向剖面图。
图6是图5(b)的Ⅲ-Ⅲ向剖面图，是表示对插齿刀赋予间隙角后的状态的图。
具体实施方式
以下，利用附图详细说明本发明所涉及的内齿轮加工设备及内齿轮加工方法。
实施例
如图1所示，在内齿轮加工设备(例如，齿轮状刨床)1的床身11上，以可向水平的X轴方向(切割轴方向)移动的方式支撑有方柱(刀具切割单元)12。另外，在方柱12的前面，以可在与X轴方向垂直的垂直Z轴方向(进给轴方向)上升降的方式支撑有滑鞍(刀具进给单元)13。再者，在滑鞍13的前面，以可绕于X轴方向上延伸的刀具旋转轴A旋转的方式支撑有旋转头(旋转单元、轴交叉角设定单元)14。
另外，在旋转头14的前面，以可在内齿轮加工设备1中为横向(以下称为设备横向)的Y轴方向(横轴方向)上移动的方式支撑有滑动头(刀具横向移动单元)15。再者，在滑动头15的前部，刀头16形成为从该滑动头15以呈半圆形的形式突出。而且，在刀头16的内部，以可绕与X轴、Y轴方向垂直的刀具旋转轴B旋转的方式支撑有主轴16a，并且在该主轴16a的前端安装有可拆卸的圆筒形插齿刀(齿轮状刀具)17。
另一方面，在床身11中的方柱12的正面侧，以可绕于Z轴方向上延伸的工件旋转轴C旋转的方式支撑有旋转工作台(工件旋转单元)18。而且，在旋转工作台18的上面，安装有圆筒状安装夹具19，在该安装夹具19的顶端内周面上，安装有可拆卸的工件(被加工内齿轮)W。此外，将工件W装在安装夹具19后，该工件W的中心与旋转工作台18的工件旋转轴C为同轴状态。
这样，通过驱动方柱12和滑鞍13，可以向插齿刀17进行朝向X轴方向的切割以及朝向Z轴方向的进给。另外，通过驱动滑动头15，可以在Y轴方向上横向移动插齿刀17。而且，通过旋转驱动刀头16的主轴16a，可使插齿刀17绕刀具旋转轴B旋转，同时，通过旋转驱动旋转工作台18，可使工件W绕工件旋转轴C旋转。
再者，如图1和图2所示，通过使旋转头14绕刀具旋转轴A旋转，可变更主轴16a以及作为插齿刀17旋转中心的刀具旋转轴B的旋转角度。据此，可调节刀具旋转轴B和工件旋转轴C之间的轴交叉角Σ，该轴交叉角Σ可按照工件W的螺旋角等进行调节。
即，轴交叉角Σ是在包含Y轴和Z轴的YZ平面(第1平面、垂直面)中，由刀具旋转轴B和工件旋转轴C所形成的交叉角。因此，在切齿加工时插齿刀17绕刀具旋转轴B旋转，该刀具旋转轴B相对于工件W的工件旋转轴C以轴交叉角Σ交叉。
此外，如上所述，使旋转头14能够绕刀具旋转轴A旋转，因此随着该旋转头14的旋转动作，不仅主轴16a以及作为插齿刀17的旋转中心的刀具旋转轴B旋转，支撑在该旋转头14上的滑动头15的移动方向也一起旋转(倾斜)。
也就是说，无论刀具旋转轴B的旋转角度为任何角度，插齿刀17都会在为设备横向(滑动头17的宽度方向)的Y轴方向上移动，该刀具旋转轴B时常配置为与X轴、Y轴方向垂直。其中，当刀具旋转轴B的旋转角度为0°时，Y轴方向变为与X轴、Z轴方向垂直，刀具旋转轴B在Z轴方向上延伸(平行于工件旋转轴C)。
于是，如上所述，插齿刀17的刀具旋转轴B在YZ平面中旋转，但是因内齿轮加工设备1中各组成构件的组装误差等原因，该刀具旋转轴B也有不平行于YZ平面的情况。即，刀具旋转轴B相对于YZ平面倾斜(交叉)的状态。若在此种状态下利用插齿刀17对工件W进行切齿，则有可能会导致其加工精度下降。
因此，在本发明所涉及的内齿轮加工设备1中，于切齿加工之前，检测出刀具旋转轴B相对于YZ平面的倾斜角将插齿刀17设置在可消除该倾斜角的位置上。
具体而言，如图3所示，内齿轮加工设备1具有检测刀具旋转轴B相对于YZ平面的倾斜角的检测功能(检测单元、检测器)。而且，详情如后所述，首先，在内齿轮加工设备1中根据检测出的倾斜角将以工件W的中心位置(工件旋转轴C)为坐标原点的偏移位置Pb(X轴坐标：Xb、Y轴坐标：Yb)设置在包含X轴以及Y轴的XY平面(第2平面、水平面)内。其次，为了使该刀具旋转轴B通过偏移位置Pb，而使插齿刀17在XY平面内水平移动。
如此，使以倾斜角相对于YZ平面倾斜的刀具旋转轴B相应该倾斜角在XY平面内平行移动，从而使可绕该刀具旋转轴B旋转的插齿刀17处于可消除倾斜角的状态，进而与工件W咬合。
接下来利用图2至图6说明内齿轮加工设备1的动作。
首先，使插齿刀17绕刀具旋转轴A旋转，对其刀具旋转轴B赋予轴交叉角Σ。其次，如图3所示，使插齿刀17在X轴、Y轴、Z轴方向上移动，将其设置在可检测出该倾斜角的可检测区域内。然后，检测刀具旋转轴B相对于YZ平面的倾斜角
其中，检测出的倾斜角为0°时，插齿刀17的刀具旋转轴B与YZ平面平行，因此无需改变插齿刀17在XY平面内的切齿开始位置即可进行切齿。
即，如图4所示，使插齿刀17在X轴、Y轴、Z轴方向上移动。据此，插齿刀17在被赋予轴交叉角Σ的状态下，与工件W咬合。
此时，插齿刀17被设置为，其刀具旋转轴B在XY平面中通过以工件W中心位置(工件旋转轴C)为坐标原点的基准位置Pa(X轴坐标：Xa、Y轴坐标：Ya)。另外，设置在基准位置Pa的插齿刀17中与工件W相咬合的位置17a被设置为，在XY平面内通过工件W的中心位置(工件旋转轴C)以及基准位置Pa(刀具旋转轴B)的直线上(X轴上)。
其次，根据上述咬合状态，使插齿刀17绕刀具旋转轴B旋转，同时使工件W绕工件旋转轴C旋转。然后，相对于插齿刀17，进行朝向X轴方向的切割，以及朝向Z轴方向的进给。即，使插齿刀17和工件W咬合并同步旋转，同时使插齿刀17一边在X轴方向进行逐次切割，一边使其在Z轴方向上进行往复移动。
此外，在Z轴方向上往复移动的插齿刀17向下方移动时，对工件W进行切齿，另一方面，向上方移动时，从工件W向X轴方向偏离，处于无法对该工件W进行切齿的状态。
因此，在插齿刀17和工件W之间会产生较大的滑动，通过插齿刀17的刃面(齿面)可在工件W上切齿加工出内齿。
另一方面，检测出的倾斜角大于0°时，插齿刀17的刀具旋转轴B不与YZ平面平行，因此在加工切齿之前，需改变插齿刀17在XY平面内的切齿开始位置后，再进行切齿。
即，如图2和图5所示，使插齿刀17在X轴、Y轴、Z轴方向上移动。据此，插齿刀17在被赋予轴交叉角Σ的状态下，与工件W咬合。
此时，插齿刀17被设置为，其刀具旋转轴B在XY平面中通过以工件W中心位置(工件旋转轴C)为坐标原点的偏移位置Pb。另外，设置在偏移位置Pb的插齿刀17中与工件W相咬合的位置17b被设置为，在XY平面内通过工件W的中心位置(工件旋转轴C)以及偏移位置Pb(刀具旋转轴B)的直线上，同时，在插齿刀17的圆周方向中，位于与咬合位置17a错开的位置。
即，使在基准位置Pb处以倾斜角倾斜的刀具旋转轴B在XY平面内，从其基准位置Pa向偏移位置Pb平行移动，同时使插齿刀17中与工件W相咬合的位置从咬合位置17a向咬合位置17b偏移，从而使插齿刀17和工件W之间的XY平面上的咬合方向从通过工件W中心位置和基准位置Pa的基准轴方向变更为通过工件W的中心位置以及偏移位置Pb的偏移轴方向。
另外，如图6所示，使刀具旋转轴B设置在偏移位置Pb位置，同时使插齿刀17中的咬合位置向咬合位置17b偏移，从而在该咬合位置17b处，其下端侧与工件W咬合，且随着向上端侧移动而与工件W分离。即，在插齿刀17中咬合位置17b上，形成间隙角θ。
其次，根据上述咬合状态，使插齿刀17绕刀具旋转轴B旋转，同时使工件W绕工件旋转轴C旋转。然后，相对于插齿刀17，进行朝向X轴方向的切割，以及朝向Z轴方向的进给。即，使插齿刀17和工件W咬合并同步旋转，同时使插齿刀17一边在X轴方向进行逐次切割，一边使其在Z轴方向上进行往复移动。
此外，在Z轴方向上往复移动的插齿刀17向下方移动时，对工件W进行切齿，另一方面，向上方移动时，从工件W向X轴方向偏离，处于无法对该工件W进行切齿的状态。
因此，在插齿刀17和工件W之间会产生较大的滑动，通过插齿刀17的刃面(齿面)可在工件W上切齿加工出内齿。
因此，在进行切齿加工之前，根据刀具旋转轴B的倾斜角将插齿刀17配置为使该刀具旋转轴B在XY平面中平行移动，并使插齿刀17中与工件W的咬合位置向刀具的圆周方向偏移，从而即使因设备组装误差等原因，在刀具旋转轴B上产生倾斜角也能利用现有结构消除该倾斜角并可进行高精度的加工。
另外，使刀具旋转轴B设置在偏移位置Pb，同时使插齿刀17中的咬合位置向咬合位置17b偏移，从而相对于对插齿刀17中的咬合位置17b，形成间隙角θ。所以，即使利用圆筒形插齿刀17，也可以很容易地形成间隙角θ，因此无需使用锥形插齿刀。
工业上的可利用性
本发明可用于利用剃齿刀以及木桶形螺纹磨砂轮加工被加工内齿轮的内齿轮加工设备。

Claims (3)

1.一种内齿轮加工设备，其使可绕工件旋转轴旋转的被加工内齿轮和可绕刀具旋转轴旋转的齿轮状刀具相咬合并同步旋转，同时，通过对所述齿轮状刀具进行切割和进给，利用所述齿轮状刀具对所述被加工内齿轮进行切齿，其特征在于，具备：
刀具切割单元，其使所述齿轮状刀具向与工件旋转轴方向垂直的切割轴方向移动；
刀具横向移动单元，其使所述齿轮状刀具向与切割轴方向和刀具旋转轴方向垂直的横轴方向移动；
刀具进给单元，其使所述齿轮状刀具向与工件旋转轴方向平行的进给轴方向移动；
旋转单元，其使所述刀具旋转轴绕于切割轴方向上延伸的刀具旋转轴旋转，对所述刀具旋转轴赋予与所述工件旋转轴之间的轴交叉角；
检测单元，其检测被赋予所述轴交叉角的所述刀具旋转轴相对于包含横轴和进给轴的第1平面的倾斜角，
在进行切齿加工之前，利用所述刀具切割单元以及所述刀具横向移动单元，根据所述检测单元检测出的所述倾斜角，将所述齿轮状刀具配置为使所述刀具旋转轴在包含切割轴和横轴的第2平面中平行移动，并使所述齿轮状刀具中与所述被加工内齿轮的咬合位置向所述齿轮状刀具的圆周方向偏移。
2.根据权利要求1中所述的内齿轮加工设备，
其特征在于，使所述齿轮状刀具形成为圆筒形，
并向所述刀具旋转轴平行移动后的所述齿轮状刀具中的咬合位置赋予间隙角。
3.一种内齿轮加工方法，其特征在于，使可绕工件旋转轴旋转的被加工内齿轮和可绕刀具旋转轴旋转的齿轮状刀具相咬合并同步旋转，同时，通过对所述齿轮状刀具进行朝向与工件旋转轴方向垂直的切割轴方向的切割和与工件旋转轴方向平行的进给轴方向的进给，利用所述齿轮状刀具对所述被加工内齿轮进行切齿，在此之前，
使所述刀具旋转轴旋转，对所述刀具旋转轴赋予与所述工件旋转轴之间的轴交叉角，
并检测被赋予所述轴交叉角的所述刀具旋转轴相对于包含横轴和进给轴的第1平面的倾斜角，其中所述横轴与切割轴方向以及刀具旋转轴方向垂直，
根据所述倾斜角，将所述齿轮状刀具配置为使所述刀具旋转轴在包含切割轴和横轴的第2平面中平行移动，并使所述齿轮状刀具中与所述被加工内齿轮的咬合位置向所述齿轮状刀具的圆周方向偏移。
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