JP2004130434A - 曲り歯かさ歯車の加工方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】加工する歯溝33の一端から他端までの複数の位置に歯溝断面S1〜S5の形状を設定し、工具16が各歯溝断面S1〜S5を通過しながら一端から他端まで移動するように上軸の移動およびチャックの回転を制御し、そのような工具の移動を繰り返して螺旋状の歯溝33を形成する。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、曲り歯かさ歯車の加工方法に係り、特に、種々の仕様に柔軟に対応した加工を行うことができるのは勿論のこと、マシニングセンタを使用した場合のアンダーカットの問題を解消することができる曲り歯かさ歯車の加工装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
曲り歯かさ歯車の加工には、たとえば特許文献1等に開示されているように、専用の歯切盤が用いられる。図5は、そのような歯切盤で曲り歯かさ歯車を加工している状態を示している。この歯切盤は、円板状をなす回転可能なカッター1の端面に、複数の歯切バイト2を円周方向へ等間隔に離間させて配置したもので、円錐台状に下加工されたワーク3を、その外周の母線が歯切バイト2の回転方向に対して傾斜するように配置し、ワーク3を歯切バイト2で複数回切削することで歯溝を1本づつ形成するようになっている。
【0003】
ところで、曲り歯かさ歯車では、歯の端面部の加工に加えてさらに加工が求められる場合がある。たとえば、図6(A)に示すように、歯30の端面の破線で示す部分Pを除去して歯面31の逃げを形成することがある。また、図6(B)に示すように、歯面31のうち相手の歯車と摺接する歯当り面32の位置(実線で示す)を図中破線で示す位置に変更することがある。さらに、放電加工用の電極を曲り歯かさ歯車の形状に形成する場合には、図6(C)で示すように、破線で示す設計上の大きさよりも小さく加工して放電ギャップを補正する必要がある。このように、曲り歯かさ歯車の加工では、歯切盤による単純な加工では対応できない複雑な加工が求められている。
【0004】
複雑な形状を加工する装置としてNC制御されたマシニングセンタがある。マシニングセンタは、エンドミルを把持して回転する主軸を3軸制御するものや、さらに、ワークを把持するチャックの割出し位置(チャックの回転角度位置)を制御する4軸制御のものがある。そのようなマシニングセンタを用いて曲り歯かさ歯車の加工を行う場合には、歯溝の長手方向のほぼ中央が真上を向くようにワークを把持し、歯溝の一端から他端に亘ってエンドミルを螺旋に沿って移動させながら加工する。
【0005】
【特許文献1】
特開平8−323542号公報(第9頁、図12)
【0006】
【発明が解決すべき課題】
ところで、曲り歯かさ歯車の加工を行う場合、歯溝の捻れの程度によってはワークの1回の割り出しではアンダーカット部が生じることがある。すなわち、図7に示すように、歯溝33の左端部がエンドミルから見て真正面に位置するようにワークを配置すると、歯溝33の右端部の底はエンドミルからは見えない。これがアンダーカットであり、そのような状態でNC制御どおりに加工を行うと、歯面31の図7において矢印Qで示す部分を削ってしまう食い込みが生じる。
【0007】
そこで、図8に示すように、歯溝33の例えば半分を加工した後(同図(A))にワークを回転させて割り出し位置を変更し、次いで残り半分の歯溝の加工を行う(同図(B))ことが考えられる。しかしながら、そのような加工を行うと、1回目の加工部分と2回目の加工部分との境界に、2回の加工誤差による段差Sが生じてしまう。このため、マシニングセンタによる曲り歯かさ歯車の加工は実用化に至っていないのが現状であった。
【0008】
したがって、本発明は、以下の要望に応えることができる曲り歯かさ歯車の加工方法を提供することを目的としている。
▲1▼歯面の逃げの形成といった各種仕様に柔軟に対応する。
▲2▼歯溝にアンダーカット部が存在しても食い込みを生じさせることなく加工する。
▲3▼歯面に段差を生じさせない。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、工具を回転させながら3軸方向に位置制御される主軸部と、ワークを把持するとともにその軸線周りに回転させる把持部とをNC制御して曲り歯かさ歯車の加工を行う曲り歯かさ歯車の加工方法であって、加工する歯溝の一端から他端までの複数の位置に歯溝断面の形状を設定し、工具が各歯溝断面を通過しながら上記一端から他端まで移動するように主軸の移動および把持部の回転を制御し、そのような工具の移動を繰り返して螺旋状の歯溝を形成することを特徴としている。
【0010】
上記加工方法によれば、各歯溝断面の形状を適宜設定することにより、歯溝断面間の歯溝形状を任意に設定することができる。したがって、歯面の逃げなどの加工も、端部の歯溝断面の形状およびそれに隣接する歯溝断面の形状を設定することによって容易に加工することができる。また、把持部を回転させながら工具を移動させるから、工具を常に加工部位の真正面に向かわせることができ、したがって、アンダーカットの問題は生じない。なお、歯面を特殊な形状にする場合には、各歯溝断面間の距離を小さく設定することによって、アンダーカット部が生じないようにすることができる。さらに、工具が各歯溝断面を通過しながら歯溝の一端から他端まで移動するから、段差のない円滑な歯面を得ることができる。
【0011】
具体的には、基準位置から各歯溝断面までの1軸方向の距離が設定される。この場合、歯溝断面どうしを直線でつなげると、加工データの作成が容易となる。また、基準位置から各歯溝断面までの把持手段の1軸回りの回転角度が設定される。この場合の把持手段の回転は連続回転であり、これにより、螺旋状の歯溝が加工される。また、各歯溝断面の形状が例えばCADにより設計され、それらの諸元と工具の1パス当たりの送り量などからNC制御用の加工データが作成され、加工データは例えばマシニングセンタに入力される。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図1〜図4を参照して説明する。図1は実施形態の曲り歯かさ歯車の加工方法を実施するためのマシニングセンタであり、図において符号10はその基台である。基台10の一端部には、回転駆動部11が取り付けられ、回転駆動部11には、それによって回転させられる開閉可能なチャック(把持部)12が取り付けられている。また、基台10の他端部には、芯押し台13が取り付けられ、芯押し台13には、チャック12と軸線を一致させた芯押し14が回転自在に支持されている。また、基台10の上方には、主軸(主軸部)15が配置され、主軸15にはエンドミルなどの工具16が着脱自在に取り付けられている。
【0013】
上記のようなマシニングセンタには、ワークWが装着されて加工される。その場合、ワークWの先端部が芯押し14に嵌合され、基端部がチャック12に把持される。ワークWの加工に先立ち、NCデータが作成される。図2は、ワークWに加工する歯溝33を示す斜視図である。この実施形態では、まず、X軸の原点からX軸に直交する歯溝断面S1,S2,S3,S4,S5までのX軸方向の距離L1,L2,L3,L4,L5および各歯溝断面S2,S3,S4,S5までのチャック12のX軸回りの回転角度θ1,θ2,θ3,θ4,θ5が設定され、また、各歯溝断面S1〜S5がCAD等によって設計される。歯溝断面S1〜S5は、歯溝33の歯面の形状に応じて設計され、その数や間隔は任意である。上記回転角度θ1,…およびX軸方向の距離L1,…の比θ1,…/L1,…が歯溝33の捻れ角となり、この捻れ角は、一般には歯溝33の全長に亘って一定とされる。
【0014】
歯溝断面S1〜S5は、歯面31の形状に変化を与えるために設けられる。たとえば、歯溝33の端部に歯面31の逃げを設ける場合には、歯溝断面S1を歯溝断面S2よりも大きくする。歯溝断面S1から歯溝断面S2までは直線状につなげられる。これにより、歯溝断面S2から歯溝断面S1にかけて断面積が徐々に大きくなる逃げが形成される。また、相手の歯車と摺接する歯当り面を例えば歯溝断面S3,S4間に設けることができる。その場合には、その間の歯面31の一部が他の部分から僅かに突出するように歯溝断面S3,S4が設計される。このように、歯面31の形状が変化する部分に歯溝断面S1〜S4が設定されるが、歯面31の形状が変化しない部分にも歯溝断面を設定することが望ましい。これにより、工具の軌跡を設計された歯溝形状に確実に合致させることができる。
【0015】
図3(A)はX軸方向から見た各歯溝断面S1〜S5を示している。各歯溝断面S1〜S5は、基準となるZ軸からそれぞれ角度θ1,…,θ5をなす位置に設定されている。図3(B)に示すように、工具16は、チャック12を回転させながら歯溝断面S1〜S5を通過するように3軸制御され、これにより歯溝33が加工される。図4は、工具16の動作をY軸方向から見た状態を示す図である。工具16は歯溝33の一端と他端との間で往復し、その際にピッチPだけワークW側へ送られて加工が進められる。図4(B)に示すように、チャック12を回転させながら工具16を移動させるから、工具16は常に歯溝33の正面に向かっている。したがって、アンダーカット部は生じない。
【0016】
このように、上記のような加工方法では、アンダーカットの問題が生じず、しかも、各歯溝断面S1からS5の形状を適宜設定することにより、歯溝断面S1〜S5間の歯溝形状を任意に設定することができる。したがって、歯面の逃げなどの加工も、歯溝断面S1の形状およびそれに隣接する歯溝断面S2の形状を設定することによって容易に加工することができる。また、工具16が各歯溝断面S1〜S5を通過しながら歯溝33の一端から他端まで移動するから、段差のない円滑な歯面を得ることができる。
【0017】
なお、上記実施形態では、工具16を歯溝33の一端と他端との間で往復させて加工を行っているが、他の加工方法を採用することもできる。たとえば、工具16をY,Zへ移動させて歯溝33の断面を加工し、次いで工具16をX軸方向へ移動させるとともにチャック12を回転させるというように、歯溝33を彫り進んでゆく加工方法も採用することができる。ただし、この場合には、工具16の送りがX軸方向であるために送りピッチPの痕がX軸と直交して生じてしまい、歯溝33として望ましくない。そこで、上記のような加工方法を粗加工で行い、仕上加工は、上記のように工具16を歯溝33の一端と他端との間で往復させて行うことが望ましい。
【0018】
また、マシニングセンタは、複数の工具を装着して加工時に適宜交換して用いることができるので、工具16を粗加工と仕上加工とで交換することができる。ただし、加工装置は、マシニングセンタに限定されるものではなく、NCフライス盤などNC制御される他の加工装置を用いることもできる。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したとおり本発明によれば、加工する歯溝断面の一端から他端までの複数の位置に歯溝断面の形状を設定し、工具が各歯溝断面を通過しながら一端から他端まで移動するように主軸の移動および把持部の回転を制御し、そのような工具の移動を繰り返して螺旋状の歯溝を形成するから、各歯溝断面の形状を適宜設定することにより、歯溝断面間の歯溝形状を任意に設定することができるとともに、アンダーカットの問題が生じず、さらに、段差のない円滑な歯面を得ることができる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の加工方法を実施するためのマシニングセンタを示す側面図である。
【図2】本発明の実施形態で加工される歯溝を示すY軸方向矢視である。
【図3】(A)は、本発明の実施形態で加工される歯溝の歯溝断面をX軸方向から見た図、(B)は歯溝のX軸方向矢視である。
【図4】(A)および(B)は、本発明の実施形態で加工される歯溝のY軸方向矢視である。
【図5】歯切盤で曲り歯かさ歯車を加工する従来の加工方法を示す裏面図である。
【図6】(A)〜(C)は、従来の加工方法で問題となる歯溝の特殊加工を説明するためのY軸方向矢視である。
【図7】従来の加工方法で問題となるアンダーカットを説明するための歯溝を示すY軸方向斜視である。
【図8】(A)および(B)はアンダーカットに対する従事の加工方法を説明するための図である。
【符号の説明】
12 チャック(把持部)
15 主軸(主軸部)
16 工具
33 歯溝
S1〜S5 歯溝断面
W ワーク
Claims (3)
- 工具を回転させながら3軸方向に位置制御される主軸部と、ワークを把持するとともにその軸線周りに回転させる把持部とをNC制御して曲り歯かさ歯車の加工を行う曲り歯かさ歯車の加工方法であって、
加工する歯溝の一端から他端までの複数の位置に歯溝断面の形状を設定し、上記工具が各歯溝断面を通過しながら上記一端から他端まで移動するように上記主軸の移動および把持部の回転を制御し、そのような上記工具の移動を繰り返して螺旋状の歯溝を形成することを特徴とする曲り歯かさ歯車の加工方法。 - 前記各歯溝断面間の距離は、歯溝断面間でアンダーカット部が生じないように設定されていることを特徴とする請求項1に記載の曲り歯かさ歯車の加工方法。
- 基準位置から前記各歯溝断面までの1軸方向の距離を設定し、各歯溝断面どうしを直線でつなげる加工データを作成することを特徴とする請求項1または2に記載の曲り歯かさ歯車の加工方法。
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