JP2002137119A - マシニングセンタによる歯車の加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークに対するピニオンカッタの位置決めを
円弧補間誤差なく行い、マシニングセンタを使ってワー
クに歯車を効率良く、かつ、高精度に加工する。 【解決手段】 数値制御装置によってマシニングセンタ
の各制御軸が制御され、主軸に装着されたピニオンカッ
タＴが、その軸心ｃ２をワークＷに加工すべき歯車の軸
心ｃ１を中心とする円Ｇの周方向に沿って細分したピッ
チ角Δαだけ、前記歯車の歯数以上に設定された複数の
加工位置ｐ１，ｐ２，ｐ３・・・に順次移動して位置決
めされる。そして、ピニオンカッタＴは、前記各加工位
置に位置決めされる毎に、その軸心回りに各加工位置に
対応して細分したピッチ角Δβだけ回転して位置決めさ
れた後、Ｚ軸方向に切削送りが与えられて切刃Ｔｃによ
り前記ワークＷに歯車の歯面が形成され、ピオンカッタ
Ｔが前記ワークＷの中心ｃ１の回りを１周したところ
で、歯車の加工が終了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主軸に装着したピ
ニオンカッタで歯車を加工するマシニングセンタによる
歯車の加工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、汎用のマシニングセンタは、主軸
に装着した回転工具にワークとの間で３軸方向の相対移
動による切削送りを与えて、ワークの平面削り、孔あ
け、穴ぐり、ねじ立て、曲面の輪郭削り等の切削加工を
行うようになっている。このような汎用のマシニングセ
ンタにおいても、その稼働効率を更に高めるため、上記
通常の切削加工のほかに、形削り盤、スロッター、ギヤ
シェーパ等のように切削工具を往復運動させてワークを
切削加工（スロッティング加工）する機能を持たせるこ
とが要求されるようになってきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マシニングセンタにあっては、切削工具の往復運動によ
るスロッティング加工を予定されておらず、特に、各制
御軸の位置決め制御により、主軸に装着したピニオンカ
ッタのワークに対する運動を適切に行わせて、該ワーク
に歯車を効率良く加工するための機能を持たせたものは
提案されておらず、前記要求に十分に応えられていな
い。ピニオンカッタに、歯車を加工すべきワークの回り
にＸ，Ｙ制御軸の２軸同時円弧補間制御により公転運動
を行わせると共に、該公転運動に同期して軸周りに自転
運動を行わせながら、前記ピニオンカッタにＺ軸方向に
切削送りを与えて、ギヤシェーパのような切削運動によ
り、前記ワークに歯車を加工することもできるが、この
方法では円弧補間誤差が避けられず、また、切削送り終
了後にピニオンカッタがＺ軸の方向に戻るとき、刃先と
ワークの干渉を避けるために、円弧補間と主軸回転を中
断して、ピニオンカッタを法線方向に戻すか、自転と公
転の双方を逆転させなければならず、そのための位置決
め時間が必要で、生産性が悪く、制御が複雑となる。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、円弧補間誤差が生じることがなく、ワークに
歯車を精度良く、効率的に加工することができるマシニ
ングセンタによる歯車の加工方法を提供することを目的
とする。また、本発明の他の目的は、歯車の加工歯面に
摺接痕が生じず、ピニオンカッタの摩耗を防いで仕上げ
精度を向上させることができるマシニングセンタによる
歯車の加工方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、以下の点を特徴としている。すなわち、
請求項１に係るマシニングセンタによる歯車の加工方法
は、数値制御装置によってマシニングセンタの各制御軸
を制御して、ピニオンカッタを装着した主軸に、Ｃ軸に
おける回転の位置決め動作とワークに対するＸ，Ｙ軸に
おける相対的な移動の位置決め動作とをさせると共に、
ワークに対するＺ軸における相対的な往復運動を行わせ
ることにより前記ワークに歯車を形成するマシニングセ
ンタによる歯車の加工方法において、前記ワークに加工
すべき加工歯車の軸心を中心とする円の周方向に沿った
前記加工歯車の歯数以上の複数の加工位置に、前記ピニ
オンカッタの軸心を順次移動して位置決めすると共に、
ピニオンカッタの軸心が前記各加工位置に移動する毎
に、該ピニオンカッタをその軸心回りに各加工位置に対
応した所定量だけ回転して位置決めした後、ピニオンカ
ッタにＺ軸方向に切削送りを与えることによりワークを
切削して、加工歯車の歯形を形成することを特徴とす
る。

【０００６】上記マシニングセンタによる歯車の加工方
法においては、数値制御装置によってマシニングセンタ
の各制御軸が制御され、主軸に装着されたピニオンカッ
タが、その軸心を加工歯車の軸心を中心とする円の周方
向に沿って、前記加工歯車の歯数以上に設定された複数
の加工位置に順次移動して位置決めされる。そして、ピ
ニオンカッタは、前記各加工位置に位置決めされる毎
に、その軸心回りに各加工位置に対応した所定量だけ回
転して位置決めされた後、Ｚ軸方向に切削送りが与えら
れて前記ワークに加工歯車の歯形が形成され、ピオンカ
ッタが前記ワークの中心の回りを１周したところで、加
工歯車の加工が終了する。

【０００７】このマシニングセンタによる歯車の加工方
法によれば、ピニオンカッタを装着した主軸のワークに
対するＸ，Ｙ軸方向における移動位置の位置決め制御
と、主軸のＣ軸回りの回転位置の位置決め制御とによ
り、各加工位置におけるワークに対するピニオンカッタ
の切刃の位置決め動作を行って、ピニオンカッタにＺ軸
方向における切削送り動作を行わせることにより、ワー
クに歯車を加工することができるので、ワークとピニオ
ンカッタとの間における歯車加工動作のために、Ｘ，Ｙ
軸の２軸同時円弧補間制御を行う必要がない。したがっ
て、Ｘ，Ｙ軸の２軸同時円弧補間制御により、ピニオン
カッタをワークの中心の回りに公転運動させると共に、
該公転運動に同期させてピニオンカッタを自転運動させ
て、ワークに歯車を形成する場合のように、円弧補間誤
差が生じることがないため、加工される歯車の加工精度
が高められる。

【０００８】請求項２に係るマシニングセンタによる歯
車の加工方法は、請求項１に記載の方法において、ピニ
オンカッタの軸心が移動して位置決めする加工位置が、
ワークに加工すべき加工歯車の軸心を中心とする円の周
方向に沿って等間隔に、歯車の歯数の複数倍の数だけ設
定されていることを特徴とする。このマシニングセンタ
による歯車の加工方法では、歯車の１枚当たりの歯面の
切削が歯形に沿って複数に細分されて行われるので、歯
形の仕上げ形状の精度が向上される。

【０００９】請求項３に係るマシニングセンタによる歯
車の加工方法は、請求項１または請求項２に記載の方法
において、ピニオンカッタが、Ｚ軸方向の切削送りが終
了してＺ軸方向の切削開始位置に戻ったときに、次の加
工位置に対する軸心回りの回転位置決めが行われること
を特徴とする。このマシニングセンタによる歯車の加工
方法では、ピニオンカッタがＺ軸方向の切削送りを終了
したとき、切刃を放線方向にワークから後退させなくて
もよく、次の加工位置に対応するピニオンカッタの軸回
りの回転位置決めが切削した歯面に干渉することなく安
全、確実に行える。

【００１０】請求項４に係るマシニングセンタによる歯
車の加工方法は、請求項１または請求項２に記載の方法
において、ピニオンカッタが、Ｚ軸方向の切削送りが終
了した後に、加工歯車の軸心とピニオンカッタの軸心と
を結ぶ法線方向に切刃がワークから離れる位置へ後退さ
れると共に、次の加工位置に対する軸心回りの回転位置
決めが行われることを特徴とする。このマシニングセン
タによる歯車の加工方法では、ピニオンカッタが、Ｚ軸
方向の切削送りが終了すると、次の加工位置に対応する
軸回りの回転位置決めが、切刃と加工歯車の切削された
歯面との隙間の範囲で、Ｚ軸方向に戻る時間内に容易に
行えるので、次の加工位置での切削開始が待ち時間なく
迅速に行える。

【００１１】請求項５に係るマシニングセンタによる歯
車の加工方法は、請求項１〜４のいずれかに記載の方法
において、ピニオンカッタが、各加工位置において、加
工歯車の軸心とピニオンカッタの軸心とを結ぶ法線方向
へ複数回の切り込みが与えられて歯の高さ分の切削が行
われることを特徴とする。このマシニングセンタによる
歯車の加工方法では、ピニオンカッタの刃先のワークに
対する切り込み回数に応じて、ワークの１回当たりの切
削の切削断面積を変えられるので、前記切り込み回数を
適切に設定して切削抵抗や加工精度が良好になるように
調整する。

【００１２】請求項６に係るマシニングセンタによる歯
車の加工方法は、請求項１〜５のいずれかに記載の方法
において、ピニオンカッタが、加工歯車の軸心を中心と
する円の周方向の一定範囲における複数の加工位置にお
いて、加工位置を移動する毎に、順次、前記加工歯車の
軸心とピニオンカッタの軸心とを結ぶ法線方向における
切り込みを、徐々に増加させて歯の高さ分の切り込みに
よる歯切り加工開始位置に移行する領域が設定されてい
ることを特徴とする。このマシニングセンタによる歯車
の加工方法では、ピニオンカッタの刃先により歯の高さ
分の切り込みを開始するに先だって、一定範囲の領域で
徐々に刃先の切り込みが増加されて、歯の高さ分の切り
込みによる切削の開始に移行するので、歯の高さ分の切
り込みによる切削の開始時に刃先に急に大きな切削抵抗
がかかることがなく、歯面の切削が円滑に開始される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。はじめに、本発明の実施に使
用するマシニングセンタとこれを作動させる数値制御装
置の一例について図１にもとづいて説明する。図１にお
いて、１は汎用のマシニングセンタで、ベッド３の一側
上にコラム２が固定されている。ベッド３の他側上に
は、サドル４がＹ軸サーボモータ４ａによりＹ軸方向に
移動、位置決め可能に設けられており、該サドル４の上
には、テーブル５がＸ軸サーボモータ５ａによりＸ軸方
向に移動、位置決め可能に設けられている。該テーブル
５の中心には、割出テーブル６がその中心軸の周りに割
出用サーボモータ６ａにより回転割り出し可能に設けら
れている。割出テーブル６の上には歯車を加工すべきワ
ークＷが載置されている。

【００１４】そして、前記コラム２の前面には、主軸ヘ
ッド７がＺ軸サーボモータ７ａによりＺ軸方向に移動、
位置決め可能に設けられている。該主軸ヘッド７には、
主軸８がＣ軸サーボモータ８ａにより軸回りに回転、移
動位置決めを可能にして設けられており、該主軸８には
ピニオンカッタＴが取り付けられている。

【００１５】また、９は数値制御装置であり、マイクロ
プロセッサ１０と、このマイクロプロセッサ１０にバス
１１を介してＲＯＭ１２，ＲＡＭ１３、不揮発性メモリ
１４，入力装置１５、表示装置１６が接続されている。
さらに、マイクロプロセッサ１０には、Ｉ／Ｏインタフ
ェース１７を介して前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｃ軸サーボ
モータ５ａ、４ａ、７ａ、８ａと前記割出用サーボモー
タ６ａの回転を制御するＸ軸位置制御回路１８，Ｙ軸位
置制御回路１９，Ｚ軸位置制御回路２０，Ｃ軸位置制御
回路２１と割出位置制御回路２２が、それぞれ接続され
ている。

【００１６】前記ＲＯＭ１２には、マシニングセンタ１
やその他を動作させるシステムプログラムが格納されて
おり、このシステムプログラムに従って前記マイクロプ
ロセッサ１０がマシニングセンタ１や数値制御装置９の
全体の動作を制御する。また、ＲＡＭ１３は、マイクロ
プロセッサ１０の作業領域として各種のデータの一時記
憶等の処理に使用される。不揮発性メモリ１４には、ピ
ニオンカッタＴによりワークＷに歯車を加工するための
ＮＣ加工プログラムやその加工に必要な各種パラメータ
等が記憶されている。

【００１７】上記各種パラメータとしては、ワークＷに
内歯車を加工する場合には、基本項目として、ワークＷ
に加工すべき歯車（加工歯車）Ｈおよびピニオンカッタ
Ｔの歯数とピッチ円径、加工歯車の１歯当たりの加工回
数（切削回数）が設定され、さらに、その他の項目とし
て、加工歯車Ｈの谷の径と山の径、モジュール、切削時
のＺ軸の送り速度、ピニオンカッタＴの逃げ時（Ｚ軸方
向における加工開始位置への後退時）のＺ軸の送り速
度、歯切り加工開始位置Ｐ１の角度、加工深さ、アブソ
リュート座標等が設定される。

【００１８】前記入力装置１５は、マシニングセンタ１
の運転指令や前記各種のパラメータ、データの登録、削
除等の編集作業に使用され、その際、内部データ、設定
データの表示に表示装置１６が使用される。なお、前記
Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，Ｃ軸サーボモータ５ａ，４ａ，７
ａ，８ａと割出用サーボモータ６ａは、それぞれ、エン
コーダ等の位置検出器を備えており、各軸の移動位置を
検出して、その検出信号を前記各軸位置制御回路１８，
１９，２０，２１，２２に送り、フィードバック制御さ
れるようになっている。

【００１９】次に、ピニオンカッタＴによってワークＷ
に内歯車（加工歯車）Ｈを加工する方法について説明す
る。図２、図３は、高さＬを有する円筒状のワークＷ
を、マシニングセンタ１の割出テーブル６上に、その軸
方向を制御軸のＺ軸に平行にして載置すると共に、ピニ
オンカッタＴの軸線をマシニングセンタ１の主軸８の軸
線に一致させて該主軸８に装着し、ピニオンカッタＴを
Ｚ軸方向に往復運動させて、ピニオンカッタＴの外周の
切刃Ｔｃにより、ワークＷの内周面に内歯車を加工する
状態を示す。

【００２０】上記内歯車Ｈの加工においては、例えば、
ワークＷの中心ｃ１を通り該中心ｃ１を原点とするＸ，
Ｙ座標軸のＸ軸から角度θだけ変位した放線Ｓ上の位置
に中心ｃ２を置いたピニオンカッタＴを、その切刃Ｔｃ
の外周部（刃先）が、ワークＷの内周面から内側（中心
ｃ１寄り）に僅少距離ｅだけ離れるように、前記放線Ｓ
に沿って後退させておくと共に、切刃Ｔｃの下端をワー
クＷの上面よりＺ軸方向の上方に間隔Ｌ１だけ離間した
切削開始位置ｚ１に待避させておく。このとき、ピニオ
ンカッタＴは、ワークＷに近接する１つの切刃Ｔｃの刃
先の中心が前記放線Ｓ上に位置するようにして、軸回り
に回転を位置決めされて固定されている。

【００２１】この状態から、加工の開始指令が出される
と、ピニオンカッタＴの切刃Ｔｃが前記法線Ｓに沿って
ワークＷの内周面に向けて移動され、ピニオンカッタＴ
のピッチ円が内歯車Ｈのピッチ円に内接する位置までの
切り込みｆを与えられた後、ピニオンカッタＴにＺ軸方
向に切削送り運動が与えられ、ワークＷに切刃Ｔｃによ
る切り込みｆにもとづく加工面が形成される。前記切刃
ＴｃがワークＷの下端より適宜距離Ｌ２だけＺ軸方向の
下方に下降した位置で、ピニオンカッタＴは前記法線Ｓ
上を中心ｃ１方向に距離Ｅだけ後退して加工面から切刃
Ｔｃを離した後、Ｚ軸方向の上方に移動し、切刃Ｔｃの
下端が前記切削開始位置ｚ１に戻る。前記角度θだけ変
位した放線Ｓを起点とするワークＷの周方向における歯
切りの加工開始角度位置（第１の加工位置）Ｐ１では、
１回の切り込みｆで歯車の高さ分（歯丈分）の切削をす
ると切削抵抗が大きくなり過ぎるので、前記放線Ｓの方
向における１回の切削当たりの切り込みｆを小さくして
複数回前記切削動作を繰り返して歯丈分の切り込み量に
達するようにする。

【００２２】上記のようにして加工開始角度位置Ｐ１に
おける歯面の加工が済むと、ピニオンカッタＴは、Ｚ軸
方向の切削開始位置ｚ１において、その中心ｃ２が、内
歯車Ｈのピッチ円半径とピニオンカッタＴのピッチ円半
径との差に相当する半径を有する中心ｃ１を中心とする
円Ｇに沿って、内歯車Ｈのピッチ角（３６０度を内歯車
Ｈの歯数ｎで除した角度）αだけイ矢方向に移動した加
工角度位置（第２の加工位置）Ｐ２（Ｘ，Ｙ座標軸の座
標（Ｘ１，Ｙ１））に位置決めされる。このとき、ピニ
オンカッタＴは、そのピッチ角（３６０度をピニオンカ
ッタＴの歯数ｍで除した角度）βとすると、βとαの角
度差（以下「角度δ」という）だけ、前記加工開始角度
位置Ｐ１での回転位置決め角度から、自身の軸回りにロ
矢方向に回転（自転）して位置決めされる。

【００２３】このようにして、ピニオンカッタの中心ｃ
１の回りの公転と中心ｃ２の回りの自転により、次の加
工角度位置Ｐ２におけるピニオンカッタＴの切刃Ｔｃの
切削位置が設定されると、ピニオンカッタＴに内歯車Ｈ
の歯の高さ分の切り込みｆとＺ軸方向の切削送りが与え
られて、内歯車Ｈの次の歯面の切削が行われる。そし
て、以下、同様にしてピニオンカッタＴが、順次、中心
ｃ１の回りに公転して各加工角度位置（各加工位置）Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３・・・に位置決めされる毎に、角度δだ
け回転して位置決めされて内歯車Ｈの歯面の切削が繰り
返され、ピニオンカッタＴが中心ｃ１の回りを１周公転
したところで内歯車Ｈの加工が終了される。

【００２４】なお、前記歯車の加工方法では、内歯車Ｈ
のピッチ角αだけ移動した加工角度位置（内歯車Ｈの歯
１枚分の移動位置）Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３・・・に位置決め
される毎に、１回のＺ軸方向の切削送りで歯面を形成す
るように説明したが、実際には、内歯車Ｈの歯１枚分の
移動毎に、１回の切削送りでは歯面を滑らかな歯形形状
に加工することはできない。そこで、前記内歯車Ｈのピ
ッチ角αを複数ｎに細分して、その細分したピッチ角Δ
αの加工角度位置ｐ１，ｐ２，ｐ３・・・にピニオンカ
ッタＴを公転移動して位置決めする毎に、ピニオンカッ
タＴをそのピッチ角βを複数ｎに細分したピッチ角Δβ
とすると、Δβ−Δαの角度差（以下「角度Δδ」とい
う）だけ自転させて回転位置決めし、各歯面の切削を切
削回数ｎだけ繰り返して行う。

【００２５】この場合には、内歯車Ｈの１歯毎に歯面が
ｎ回数だけ切削されることになり、歯形に沿った切刃Ｔ
ｃの移動による切削が行われるため、切削された歯面が
滑らかに仕上げられる。結局、この場合には、ピニオン
カッタＴは、内歯車Ｈの歯数Ｎのｎ倍数に相当する加工
角度位置（加工位置）に公転して位置決めされる毎に、
（β−α）／ｎの角度だけ自転による回転位置決めが行
われて、歯面の切削が繰り返されて内歯車の加工が行わ
れることになる。

【００２６】次に、上記歯車の加工を、マシニングセン
タ１を数値制御装置９によって制御して行う方法につい
て説明する。上記前記数値制御装置９を動作させて、入
力装置１５によって前記各種のパラメータ、データを前
記不揮発性メモリ１４に登録した後に、マシニングセン
タ１を作動させる。数値制御装置９では、マイクロプロ
セッサ１０が前記不揮発性メモリ１４に登録された各種
パラメータやデータを読み出し、ピニオンカッタＴのの
中心ｃ１の回りを公転移動する軌跡となる円Ｇの径を演
算する。また、切削回数ｎを考慮した内歯車Ｈの細分し
たピッチ角ΔαとピニオンカッタＴの細分したピッチ角
（自転角度）Δβとを、前記細分したピッチ角Δαと前
記円Ｇの径とから細分化した各加工角度位置ｐ１，ｐ
２，ｐ３・・・に対応するピニオンカッタＴの中心ｃ２
のＸ，Ｙ軸座標系の座標（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ
２）、（Ｘ３，Ｙ３）・・・を、歯切りの加工開始角度
位置Ｐ１の角度θから１周して加工終了するまでのもの
について演算する。

【００２７】この演算結果と各種パラメータにもとづ
き、マイクロプロセッサ１０は、ＮＣ加工プログラムに
従ってＩ／Ｏインタフェース１７を介して各軸位置制御
回路１８，１９，２０，２１に各軸に対する移動位置を
指令するので、各軸位置制御回路１８，１９，２０，２
１は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，Ｃ軸サーボモータ５ａ，４
ａ，７ａ，８ａを作動させる。

【００２８】これにより、Ｘ軸，Ｙ軸サーボモータ５
ａ，４ａが回転してテーブル５のＸ軸，Ｙ軸方向の移
動、位置決めの動作が行われ、割出テーブル６上のワー
クＷの中心ｃ１を通るＸ，Ｙ座標系における主軸８の中
心（ピニオンカッタＴの中心ｃ２）の位置決めがなされ
るが、ピニオンカッタＴが前記放線Ｓの角度θにおける
加工開始角度Ｐ１おいては、先ず、ピニオンカッタＴ
は、その切刃Ｔｃ刃先が中心ｃ１寄りにワークＷの内周
面から僅少距離ｅだけ離れるように、軸心ｃ２が前記放
線Ｓ上の加工待機位置ｃ（Ｘ，Ｙ）に位置決めされる。
また、Ｃ軸サーボモータ８ａが回転して主軸８が、その
軸回りに回転、位置決め動作をされ、軸心ｃ２を通る
ｘ、ｙ座標系におけるｘ軸から角度φだけ変位した角度
位置にピニオンカッタＴの切刃Ｔｃが位置決めされる。

【００２９】次に、Ｘ軸，Ｙ軸サーボモータ５ａ，４ａ
によりテーブル５とサドル４が同時に作動されて、主軸
８がワークＷとの間に相対移動することにより、主軸８
の中心ｃ２が、該中心ｃ２とワークＷの中心ｃ１とを結
ぶ法線Ｓ上に沿ってワークＷの外周方向へ向けて移動し
て座標位置（Ｘ１，Ｙ１）に位置決めされ、内歯車Ｈの
ピッチ円にピニオンカッタのピッチ円が内接した状態と
なる。これにより、ピニオンカッタＴの切刃Ｔｃに、ワ
ークＷに対する内歯車Ｈの歯の高さ分に相当する切り込
みｆが与えられると、Ｚ軸サーボモータ７ａが作動され
て、主軸８にその軸方向の下方へ向けて切削送りが所要
の切削速度で与えられるので、１つないし複数の切刃Ｔ
ｃによりワークＷに歯形の加工が開始される。

【００３０】ピニオンカッタＴの下面がワークＷの下面
より距離Ｌ２だけ下降したところで、Ｘ，Ｙ軸サーボモ
ータ５ａ，４ａが同時に作動されて、主軸８がワークＷ
に対して前記法線Ｓ上を中心ｃ１寄りの待避位置ｃ３に
後退した後、Ｚ軸サーボモータ７ａが逆転して主軸８が
元の切削開始位置ｚ１に戻ると、再びＸ，Ｙ軸サーボモ
ータ５ａ，４ａが同時に作動されることにより、次の加
工角度位置ｐ１にピニオンカッタＴの中心ｃ２が細分し
たピッチ角Δαだけ公転移動して位置決めされると共
に、ピニオンカッタＴがΔδだけ自転して回転位置決め
され、切り込みｆが与えられ後、Ｚ軸の切削送りが与え
られて、前記と同様にしてワークＷに対する内歯車Ｈの
歯形の加工が行われる。

【００３１】以下、同様にして、Ｘ，Ｙ軸サーボモータ
４ａ，５ａが作動して、Ｚ軸方向の切削開始位置ｚ１に
ある主軸８に対してワークＷを相対移動して、主軸８の
中心ｃ２を中心ｃ１の回りに内歯車Ｈの細分したピッチ
角Δα毎に公転移動の位置決め動作が行われると共に、
各公転移動毎に位置決めされた各加工角度位置ｐ１，ｐ
２，ｐ３・・・において、主軸８のピニオンカッタＴの
Δδに対応した自転による回転位置決め動作と、Ｚ軸方
向における切削送り動作とが行われて、前記内歯車Ｈの
歯形の切削が繰り返され、主軸８が中心ｃ１を１周した
ところで前記内歯車Ｈの加工が終了される。

【００３２】このように、前記マシニングセンタによる
歯車の加工方法によれば、Ｘ，Ｙ軸サーボモータ５ａ，
４ａによるワークＷのＸ，Ｙ軸方向における位置決め動
作と、Ｃ軸サーボモータ８ａによるピニオンカッタＴの
回転の位置決め動作とにより、ワークＷに対するピニオ
ンカッタＴの加工位置への位置決め動作を行うと共に、
Ｚ軸サーボモータ７ａによるピニオンカッタＴのＺ軸方
向における切削送り動作を行うことにより、ピニオンカ
ッタＴがワークＷの中心の回りに１周する間に加工歯車
の歯数の複数倍分の切削動作を行うだけで、ワークＷに
歯車を加工することができるので、Ｘ，Ｙ軸の２軸同時
円弧補間制御により、ピニオンカッタをワークの中心の
回りに公転運動させると共に、該公転運動に同期させて
ピニオンカッタを自転運動させて、ワークに歯車を形成
する場合のように、円弧補間誤差が生じることがないた
め、加工される歯車の加工精度を高めることができる。

【００３３】そして、前記ピニオンカッタＴは、Ｚ軸方
向に切削送りが終了して、切削開始位置ｚ１へ戻ると
き、ピニオンカッタＴの中心ｃ２が放線Ｓに沿って中心
ｃ１方向に移動し、切刃Ｔｃが加工歯車Ｈの加工した歯
形面から離れてその間に隙間ができるので、刃先Ｔｃが
歯形面に接触して該歯形面が損傷したり、前記切刃Ｔｃ
が摩耗したりすることがない。前記切削開始位置ｚ１へ
戻るときの切刃Ｔｃと加工した歯形との隙間は極く僅か
でよく、Ｘ軸，Ｙ軸、Ｚ軸方向へのピニオンカッタＴの
逃しを同時に行うことができ、その逃しのために軸移動
時間は多くを必要としない。

【００３４】なお、前記内歯車Ｈの加工においては、主
軸８の中心ｃ２を中心ｃ１の回りに内歯車Ｈの細分化し
たピッチ角Δα毎に公転移動の位置決め動作が行われる
と共に、各公転移動毎に位置決めされた各加工角度位置
ｐ１，ｐ２，ｐ３・・・において、主軸８のピニオンカ
ッタＴの細分化したピッチ角Δβに対応した自転による
回転位置決め動作が行われるようになっているが、ＮＣ
加工プログラム上は、ピニオンカッタＴの、内歯車Ｈの
ピッチ角度α毎の公転移動指令と、ピッチ角度αに対応
する自転角度βの回転指令とがメインプログラムで与え
られ、内歯車Ｈの１歯当たりの切削回数ｎの切削を繰り
返すときの公転、自転の動作指令がサブルーチンによる
プログラムで与えられ、切削回数ｎが入力されると、前
記のように、ピニオンカッタＴの細分化したピッチ角度
Δαの公転移動とピッチ角度Δβの自転とが継続して行
われるように、マイクロプロセッサ１０の指令により各
軸位置制御回路１８，１９，２０，２１が動作されて各
軸サーボモータ４ａ，５ａ，７ａ，８ａが作動する。

【００３５】なお、前記実施の形態においては、歯切り
の加工開始角度位置（第１の加工位置）Ｐ１において、
ピニオンカッタＴの切り込みｆを複数回行って歯の高さ
分の切り込み量に達するようにしているので、１回当た
りの切り込みｆが小さくなり、主軸８の軸方向における
切削負荷を小さく抑えられ、汎用のマシニングセンタで
も主軸８の軸受に過大な負担がかかることがない。切り
込みｆの回数ｎを多くすれば、切削面積が小さくなり、
前記切削負荷を一層小さくすることができる。

【００３６】これに代えて、ピニオンカッタＴが、内歯
車Ｈの軸心ｃ１を中心とする円Ｇの周方向における加工
開始角度位置Ｐ１の手前の一定範囲、例えば１／４円の
範囲だけ手前における複数の加工位置において、加工位
置を移動する毎に、順次、前記内歯車Ｈの軸心ｃ１とピ
ニオンカッタＴの軸心ｃ２とを結ぶ法線Ｓ方向における
切り込みｆを歯の高さ分の切り込みまで徐々に増加させ
て行って歯切りの加工開始角度位置Ｐ１に付けるアプロ
ーチ切削をすることができる。このようにアプローチ切
削をすると、ピニオンカッタＴの切刃Ｔｃにより歯の高
さ分の切り込みを開始するに先だって、一定範囲の領域
で徐々に切刃Ｔｃの切り込みが増加されて、歯の高さ分
の切り込みによる切削の開始に移行するので、歯の高さ
分の切り込みによる切削の開始時に切刃Ｔｃに急に大き
な切削抵抗がかかることがなく、歯面の切削が円滑に開
始させることができる。

【００３７】上記アプローチ切削の工程は、ＮＣ加工プ
ログラム上はサブルーチンの処理プログラムとして構成
し、歯車の加工開始時にアプローチ切削が選択される
と、マイクロプロセッサ１０の指令でサブルーチンの処
理プログラムで、上記歯切りの加工開始角度位置Ｐ１に
おける切削が開始される前にアプローチ切削が開始され
るようにすることができる。前記実施の形態において
は、主軸８に取り付けられたピニオンカッタＴがＣ軸サ
ーボモータ８ａにより軸回りに回転、位置決めされて歯
車を加工する方法を示したが、Ｃ軸サーボモータを制止
させた状態のまま、ワークＷが載置されている割出テー
ブル６をワークＷの軸心回りに回転、位置決めさせて歯
車を加工することもできる。

【００３８】また、前記実施の形態においては、ワーク
Ｗの内周に歯車を加工する方法を示したが、本発明はこ
れに限定されず、ワークＷの外周に歯車を加工する場
合、または、ワークの直線状の部分にラックを形成する
場合にも適用することができることは勿論である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下の優れた効果を奏する。請求項１に係るマシニングセ
ンタによる歯車の加工方法によれば、ピニオンカッタを
装着した主軸のワークに対するＸ，Ｙ軸方向における移
動位置の位置決め制御と、主軸のＣ軸回りの回転位置の
位置決め制御とにより、各加工位置においてワークに対
するピニオンカッタの刃先の位置決め動作を行って、ピ
ニオンカッタにＺ軸方向における切削送り動作を行わせ
ることにより、ワークに歯車を加工することができるの
で、ワークとピニオンカッタとの間における歯車加工動
作のために、加工テーブルのＸ，Ｙ軸の２軸同時円弧補
間制御を行う必要がない。したがって、加工テーブルの
Ｘ，Ｙ軸の２軸同時円弧補間制御により、ピニオンカッ
タをワークの中心の回りに公転運動させると共に、該公
転運動に同期させてＣ軸回りにピニオンカッタを自転運
動させて、ワークに歯車を形成する場合のように、円弧
補間誤差が生じることがないため、加工される歯車の加
工精度を高めることができる。

【００４０】請求項２に係るマシニングセンタによる歯
車の加工方法によれば、歯車の１枚当たりの歯面の切削
を歯形に沿って複数に細分して行うことができるので、
歯形の仕上げ形状の精度を向上させることができる。

【００４１】請求項３に係るマシニングセンタによる歯
車の加工方法によれば、ピニオンカッタがＺ軸方向の切
削送りを終了したとき、切刃を放線方向にワークから後
退させなくてもよく、次の加工位置に対応するピニオン
カッタの軸回りの回転位置決めを、切削した歯面に干渉
することなく、安全、確実に行うことができる。

【００４２】請求項４に係るマシニングセンタによる歯
車の加工方法によれば、ピニオンカッタのＺ軸方向の切
削送りが終了すると、次の加工位置に対応するピニオン
カッタの軸回りの回転位置決めを、切刃と加工歯車の切
削された歯面との隙間の範囲で、Ｚ軸方向に戻る時間内
に容易に行うことができるので、次の加工位置での切削
開始を待ち時間なくして迅速に行うことができる。

【００４３】請求項５に係るマシニングセンタによる歯
車の加工方法によれば、ピニオンカッタの刃先のワーク
に対する切り込み回数に応じて、ワークの１回当たりの
切削の切削断面積を変えることができるので、前記切り
込み回数を適切に設定して切削抵抗や加工精度が良好に
なるように調整することができる。

【００４４】請求項６に係るマシニングセンタによる歯
車の加工方法によれば、ピニオンカッタの刃先により歯
の高さ分の切り込みを開始するに先だって、一定範囲の
領域で徐々に刃先の切り込みを増加させて、歯の高さ分
の切り込みによる切削の開始に移行させることができる
ので、歯の高さ分の切り込みによる切削の開始時に刃先
に急に大きな切削抵抗がかかる防止して、歯面の切削を
円滑に開始させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係るマシニングセンタ
による歯車の加工方法を実施するマシニングセンタの側
面図と同マシニングセンタの数値制御装置の構成を示す
ブロック図とを併記した図である。

【図２】 本発明の一実施の形態に係るマシニングセン
タによる歯車の加工方法を示す平面図である。

【図３】 同じく縦断面図である。

【符号の説明】

１ マシニングセンタ ４ サドル ４ａ Ｙ軸サーボモータ ５ テーブル ５ａ Ｘ軸サーボモータ ７ 主軸ヘッ
ド ７ａ Ｚ軸サーボモータ ８ 主軸 ８ａ Ｃ軸サーボモータ ９ 数値制御
装置 １０ マイクロプロセッサ １４ 不揮発
性メモリ １８ Ｘ軸位置制御回路 １９ Ｙ軸位
置制御回路 ２０ Ｚ軸位置制御回路 ２１ Ｃ軸位
置制御回路 Ｔ ピニオンカッタ Ｔｃ 切刃 Ｗ ワーク

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 数値制御装置によってマシニングセンタ
   の各制御軸を制御して、ピニオンカッタを装着した主軸
   に、Ｃ軸における回転の位置決め動作とワークに対する
   Ｘ，Ｙ軸における相対的な移動の位置決め動作とをさせ
   ると共に、ワークに対するＺ軸における相対的な往復運
   動を行わせることにより前記ワークに歯車を形成するマ
   シニングセンタによる歯車の加工方法において、 前記ワークに加工すべき加工歯車の軸心を中心とする円
   の周方向に沿った前記加工歯車の歯数以上の複数の加工
   位置に、前記ピニオンカッタの軸心を順次移動して位置
   決めすると共に、ピニオンカッタの軸心が前記各加工位
   置に移動する毎に、該ピニオンカッタをその軸心回りに
   各加工位置に対応した所定量だけ回転して位置決めした
   後、ピニオンカッタにＺ軸方向の切削送りを与えること
   によりワークを切削して、加工歯車の歯形を形成するこ
   とを特徴とするマシニングセンタによる歯車の加工方
   法。
2. 【請求項２】 前記ピニオンカッタの軸心が移動して位
   置決めする前記加工位置は、前記円の周方向に沿って等
   間隔に、加工歯車の歯数の複数倍の数だけ設定されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載のマシニングセンタ
   による歯車の加工方法。
3. 【請求項３】 前記ピニオンカッタは、Ｚ軸方向の切削
   送りが終了してＺ軸方向の切削開始位置に戻ったとき
   に、次の加工位置に対する軸心回りの回転位置決めが行
   われることを特徴とする請求項１または２に記載のマシ
   ニングセンタによる歯車の加工方法。
4. 【請求項４】 前記ピニオンカッタは、Ｚ軸方向の切削
   送りが終了し後に、前記加工歯車の軸心とピニオンカッ
   タの軸心とを結ぶ法線方向に切刃がワークから離れる位
   置へ後退されると共に、次の加工位置に対する軸心回り
   の回転位置決めが行われることを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載のマシニングセンタによる歯車の加工方
   法。
5. 【請求項５】 前記ピニオンカッタは、前記各加工位置
   において、前記加工歯車の軸心とピニオンカッタの軸心
   とを結ぶ法線方向へ複数回の切り込みが与えられて歯の
   高さ分の切削が行われることを特徴とする請求項１〜４
   のいずれかに記載のマシニングセンタによる歯車の加工
   方法。
6. 【請求項６】 前記ピニオンカッタは、前記加工歯車の
   軸心を中心とする円の周方向の一定範囲における前記複
   数の加工位置において、加工位置を移動する毎に、順
   次、前記加工歯車の軸心とピニオンカッタの軸心とを結
   ぶ法線方向における切り込みを、徐々に増加させて歯の
   高さ分の切り込みによる歯切り加工開始位置に移行する
   領域が設定されていることを特徴とする請求項１〜５の
   いずれかに記載のマシニングセンタによる歯車の加工方
   法。