JP2000190127A - マシニングセンタ―による歯車形削り加工方法 - Google Patents
マシニングセンタ―による歯車形削り加工方法Info
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- JP2000190127A JP2000190127A JP10377237A JP37723798A JP2000190127A JP 2000190127 A JP2000190127 A JP 2000190127A JP 10377237 A JP10377237 A JP 10377237A JP 37723798 A JP37723798 A JP 37723798A JP 2000190127 A JP2000190127 A JP 2000190127A
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Abstract
ことにより、穴あけ加工と歯車加工の両方が必要な被加
工物をマシニングセンター1台で完成品に仕上げること
ができるようにすること。 【解決手段】 Y軸方向に移動可能なYテーブル2の上
にX軸方向に移動可能なXテーブル3を設ける。Xテー
ブル3の上には被加工物Wを固定する。コラム6にはZ
軸方向に移動可能なZ軸スライダ7を設け、このZ軸ス
ライダ7に主軸ヘッド9を設ける。主軸ヘッド9には、
Z軸と同一方向の軸線周り、すなわちC軸周りに回転可
能な主軸10を設ける。この主軸10にピニオンカッタ
ー12を装着する。主軸10の被加工物Wに対する相対
的な円弧補間運動と主軸10の回転数とを一定の公比で
同期回転させながら、同時に主軸10をZ軸方向に前後
の往復運動をさせて、歯車形削り加工を行なう。
Description
ーによる歯車形削り加工方法に関するものである。
ングセンターの加工自由度を向上しようとする試みとし
ては、例えば特開平8−118101号公報を挙げるこ
とができる。この特開平8−118101号公報に開示
されている技術は、マシニングセンターの回転角度制御
可能な主軸にバイト工具を取り付け、主軸の円弧補間運
動と主軸の回転角を同期させることにより、多角形加工
を可能にしたものである。しかしながらこの提案のもの
においては、特定の円筒内周面加工は行えるものの、歯
車加工を行うには至っていない。
るが、このピニオンカッターによる加工法は歯車形削り
盤に限定されているため、被加工物に穴あけ加工と歯車
加工が併存する場合には、被加工物を完成させるために
は、マシニングセンターと歯車形削り盤の2台の工作機
械が必要となる。このように上記複合加工においては、
複数の装置、その設置スペース、装置間の搬送、各装置
の段取り替え等に多大のコストを要することになり、そ
のため上記複合加工が、多品種少量生産における大きな
ネックとなっている。
は、回転テーブル上に被加工物を載置し、この回転テー
ブルに垂直で該回転テーブルの回転数と一定の公比で同
期回転する主軸にピニオンカッターを取り付け、このピ
ニオンカッターを軸線方向に前後運動させることにより
行われる。
いては、ピニオンカッターの切削送りはクランク機構で
行なわれる。加工ストロークにおいては、切削速度の大
きな変動を避けるような工夫が行なわれているが、クラ
ンク機構を採用しているため、図8において実線サイン
波形で示すように、切削開始端から切削終端にかけて切
削速度に大きな変動が生じるのをどうしても避けること
ができない。図8の実線に示すように、歯幅の中程に最
大切削速度が得られ、切削開始端及び切削終端では切削
速度は極めて小さくなる。しかしながらこのように大き
な切削速度変化の生じる加工においても、切削工具は、
その耐磨耗性と剛性とは、切削速度の最も高いポイント
に合わせて選定する必要がある。
ニオンカッターによる歯車加工は、工具性能に見合った
速度での加工が行われておらず、その作業能率が悪いと
いう欠点があり、またこれとは逆に平均切削速度からす
れば、過剰性能の切削工具を使用しているという問題を
有することになる。
なされたものであって、その目的は、マシニングセンタ
ーの機能にピニオンカッターによる歯車形削り加工機能
を付加して工程の集約を図ることを可能にし、しかもそ
れに加えてピニオンカッターの切削速度と工具性能との
マッチングを図り、切削能率の向上、工具コストの低減
を図ることが可能なマシニングセンターによる歯車形削
り加工方法を提供することにある。
の請求項1記載のマシニングセンターによる歯車形削り
加工方法では、マシニングセンターの回転角度制御可能
な主軸10にピニオンカッター12を装着し、上記主軸
10の被加工物Wに対する相対的な円弧補間運動と主軸
10の回転数とを一定の公比で同期回転させながら、同
時に主軸10を軸線方向に前後の往復運動をさせること
により、被加工物Wを回転させることなくピニオンカッ
ター12にて歯車加工を行なうようにしていることを特
徴としている。
歯車形削り加工方法では、基台1と、この基台1上にY
軸方向に駆動可能に設けられているYテーブル2と、こ
のYテーブル2上にX軸方向に駆動可能に設けられてい
るXテーブル3と、このXテーブル3上に固定される被
加工物Wと、コラム6に設けられXY平面に対して直交
するZ軸方向に駆動可能なZ軸スライダ7と、このZ軸
スライダ7に取り付けられている主軸ヘッド9と、この
主軸ヘッド9に装着され上記Z軸と同一方向の軸線周り
に回転角度制御可能な主軸10と、この主軸10に装着
されているピニオンカッター12とでマシニングセンタ
ーを構成し、上記被加工物WはXテーブル3とYテーブ
ル2の駆動制御によりX座標とY座標による任意の座標
位置に軸制御され、上記主軸10の被加工物Wに対する
相対的な円弧補間運動と主軸10の回転数とを一定の公
比で同期回転させながら、同時に主軸10をZ軸方向に
往復運動をさせることにより、ピニオンカッター12に
て歯車加工を行なうようにしていることを特徴としてい
る。
ンターによる歯車形削り加工方法によれば、マシニング
センターの回転角度制御可能な主軸10にピニオンカッ
ター12を装着し、上記主軸10の被加工物Wに対する
相対的な円弧補間運動と主軸10の回転数とを一定の公
比で同期回転させながら、同時に主軸10を軸線方向に
前後の往復運動をさせることにより、歯車形削り加工を
可能とすることができる。そのため、穴あけ加工と歯車
加工の両方が必要な被加工物をマシニングセンター1台
で完成品に仕上げることができることになり、多品種少
量の場合でも対応でき、また加工日数を短縮できる。さ
らにはマシニングセンターでは、切削開始端から切削終
端まで一定の切削速度を付与することができるため、切
削速度に応じた性能の切削工具を選定することができ
る。したがってピニオンカッター12からみれば、工具
性能に見合った最大の切削速度での加工が行え、その作
業能率を向上することができる。またこれとは逆に切削
速度に見合う性能のピニオンカッター12を使用可能と
なるので工具コストを低減できることにもなる。
ングセンターによる歯車形削り加工方法によれば、工程
の集約を図ることを可能にし、しかもそれに加えてピニ
オンカッターの切削速度と工具性能とのマッチングを図
り、切削能率の向上、工具コストの低減を図ることが可
能となる。
を参照して詳細に説明する。図1は本発明のマシニング
センターによる歯車形削り加工方法の実施例に使用する
マシニングセンターの一例を示している。このマシニン
グセンターは、基台1と、この基台1上にY軸方向に移
動可能に設けられたYテーブル2と、このYテーブル2
上にX軸方向に移動可能に設けられたXテーブル3とを
有し、このXテーブル3上に被加工物Wが固定されてい
る。
Y軸方向の駆動され、Xテーブル3はX軸モータ5によ
ってX軸方向に駆動される。そしてXテーブル3上の被
加工物Wは、このXテーブル3とYテーブル2のX−Y
平面内での移動により、水平面に沿ってX座標とY座標
による任意の座標位置に軸制御されるようになってい
る。
は、Z軸スライダ7が上下方向、すなわちZ軸方向に移
動可能に装着されており、Z軸スライダ7はZ軸モータ
8によってZ軸方向に駆動される。また、Z軸スライダ
7には主軸ヘッド9が取り付けられており、主軸ヘッド
9には主軸10がZ軸と同一方向の軸線周り、すなわち
C軸周りに回転可能に装着されている。この主軸10は
主軸モータ11により回転駆動され、主軸10にはピニ
オンカッター12が装着されている。
ータ8、主軸モータ11は、いずれもサーボモータであ
るが、これらモータ5、4、8、11のそれぞれにはロ
ータリー式のエンコーダ13、14、15、16が装着
されており、このエンコーダ13、14、15、16は
各軸モータ5、4、8、及び主軸モータ11の回転角を
検出し、その回転角度についての情報を制御装置20へ
出力するようになっている。
C加工プログラムを実行して各軸指令と主軸回転指令を
出力する主制御部21と、この主制御部21より軸指令
を入力して補間演算を行なう演算部22とを有してい
る。この演算部22は、X、Y、Zの各軸の移動量を指
令値として各軸の位置制御部23、24、25、26へ
出力するようになっている。これら位置制御部23、2
4、25、26は、それぞれ同軸に設けたロータリー式
のエンコーダ13、14、15、16より回転角情報を
入力し、位置フィードバック補償制御により演算される
各軸の操作量をもって各軸のモータ5、4、8、11の
駆動を制御するものである。
ー12による歯車形削り加工の方法について説明する。
図3は主軸10にピニオンカッター12を取り付けた状
態を示すものであり、図4はそのピニオンカッター12
の詳細図である。ここでは、モジュールm、歯数z1のピ
ニオンカッター12で、モジュールm、歯数z2の標準外
歯車の加工方法について以下に説明する。
ニオンカッター12をZ軸方向から見ると図5に示すよ
うになる。ここで、ピニオンカッター12をC軸周りに
回転数nで自転させながら、この主軸10が被加工物W
を中心として相対的に半径(m・z1+m・z2)/2の円
周上を公転するようにX軸テーブル5とY軸テーブル3
を軸制御する。この時、公転の周期Nと自転の回転数n
とは、N/n=z2/z1の関係を保つものとする。
には、図6に示すように被加工物Wに対して、ピニオン
カッター12が上下動作をするようにZ軸制御をするこ
とによって歯車形削り加工を行なうことができる。な
お、ピニオンカッター12の上昇時はピニオンカッター
12の戻しツールマークを防止するために、最下点で被
加工物Wからdだけ離して上昇させ、最上点で元に戻す
サイクルを繰り返せば良い。
おり、外歯車の加工の場合と同様に公転の半径を(m・
z2−m・z1)/2とし、被加工物Wのピッチ円の半径よ
り小とすれば、内歯車が加工でき、公転半径を無限大と
すれば、ラック加工を行なうこともできる。
加工と通常のピニオンカッターによる加工との差異を示
す概念図である。通常のNC駆動装置も含め、ピニオン
カッターの切削送りはクランク機構で行なわれる。加工
ストロークにおいては、切削速度の大きな変動を避ける
ような工夫が行なわれているが、クランク機構を採用し
ているため、図8において実線サイン波形で示すよう
に、切削開始端から切削終端にかけて切削速度に大きな
変動が生じるのをどうしても避けることができない。図
8の実線に示すように、歯幅の中程に最大切削速度が得
られ、切削開始端及び切削終端では切削速度は極めて小
さくなる。このような加工において、切削工具は、その
耐磨耗性と剛性とは、切削速度の最も高いポイントに合
わせて選定する必要がある。したがって切削工具からみ
れば、従来のピニオンカッターによる歯車加工は、工具
性能に見合った速度での加工が行われておらず、その作
業能率が悪いということになり、またこれとは逆に平均
切削速度からすれば、過剰性能の切削工具を使用してい
るということになる。
ンターでは、図8の破線の台形波に示すように、切削開
始端から切削終端まで一定の切削速度を付与する機能を
備えている。そのため切削速度に応じた切削工具を選定
することができる。したがってピニオンカッター12か
らみれば、工具性能に見合った最大の切削速度での加工
が行え、その作業能率を向上することができるというこ
とになる。またこれとは逆に切削速度に見合う性能のピ
ニオンカッター12を使用可能となるので工具コストを
低減できることにもなる。
センターにピニオンカッター12を装着することで、歯
車形削り加工を可能とすることができ、そのため、穴あ
け加工と歯車加工の両方が必要な被加工物をマシニング
センター1台で完成品に仕上げることができることにな
り、多品種少量の場合でも対応でき、また素材から完成
品になるまでの加工日数を短縮できる。さらには、マシ
ニングセンターでは、切削開始端から切削終端まで一定
の切削速度を付与することができるため、ピニオンカッ
ター12の切削速度と工具性能とのマッチングを図り、
切削能率の向上、工具コストの低減を図ることが可能と
なる。
例を示す概略構成図である。
御系を示すブロック構成図である。
を取り付けた状態を示す要部拡大斜視図である。
カッターの断面図及び底面図である。
ターを自転と公転を行なわせて歯車形削り加工をする場
合の説明図である。
制御を行なわしめる場合の説明図である。
合の断面図である。
カッターとの差異を示す概念図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 マシニングセンターの回転角度制御可能
な主軸(10)にピニオンカッター(12)を装着し、
上記主軸(10)の被加工物(W)に対する相対的な円
弧補間運動と主軸(10)の回転数とを一定の公比で同
期回転させながら、同時に主軸(10)を軸線方向に前
後の往復運動をさせることにより、ピニオンカッター
(12)にて歯車加工を行なうようにしていることを特
徴とするマシニングセンターによる歯車形削り加工方
法。 - 【請求項2】 基台(1)と、この基台(1)上にY軸
方向に駆動可能に設けられているYテーブル(2)と、
このYテーブル(2)上にX軸方向に駆動可能に設けら
れているXテーブル(3)と、このXテーブル(3)上
に固定される被加工物(W)と、コラム(6)に設けら
れXY平面に対して直交するZ軸方向に駆動可能なZ軸
スライダ(7)と、このZ軸スライダ(7)に取り付け
られている主軸ヘッド(9)と、この主軸ヘッド(9)
に装着され上記Z軸と同一方向の軸線周りに回転角度制
御可能な主軸(10)と、この主軸(10)に装着され
ているピニオンカッター(12)とでマシニングセンタ
ーを構成し、上記被加工物(W)はXテーブル(3)と
Yテーブル(2)の駆動制御によりX座標とY座標によ
る任意の座標位置に軸制御され、上記主軸(10)の被
加工物(W)に対する相対的な円弧補間運動と主軸(1
0)の回転数とを一定の公比で同期回転させながら、同
時に主軸(10)をZ軸方向に往復運動をさせることに
より、ピニオンカッター(12)にて歯車加工を行なう
ようにしていることを特徴とするマシニングセンターに
よる歯車形削り加工方法。
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1998
- 1998-12-29 JP JP37723798A patent/JP3561761B2/ja not_active Expired - Lifetime
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