JP2010158748A - 歯車加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】偏心して取り付けられた被加工歯車を高精度に歯車加工することができる歯車加工方法を提供する。
【解決手段】ホブカッタ１５とワークＷとを噛み合せ、これらを同期回転させることにより、ワークＷに歯車加工を行う歯車加工方法であって、ワークＷの諸元に基づいて、回転テーブル１６の目標テーブル回転位相Ｃｏ及びホブカッタ１５の目標切り込み量Ｘｏを設定し、回転テーブル１６に対するワークＷのワーク偏心量δ及びワーク偏心回転位相φに基づいてテーブル回転位相補正量ΔＣを求め、目標テーブル回転位相Ｃｏにそのテーブル回転位相補正量ΔＣを加味した実テーブル回転位相Ｃｔで回転テーブル１６を回転させると共に、ワーク偏心量δ、ワーク偏心回転位相φ、及び、実テーブル回転位相Ｃｔに基づいて切り込み補正量ΔＸを求め、目標切り込み量Ｘｏにその切り込み補正量ΔＸを加味した実切り込み量Ｘｈでホブカッタ１５をワークＷに切り込ませる。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転工具と被加工歯車とを噛み合せ、これらを同期回転させることにより、被加工歯車に歯車加工を行う歯車加工方法に関する。

従来から、被加工歯車のワークを回転工具により歯車加工するものとして、歯車加工機械が提供されている。このような歯車加工機械には、ホブ盤や歯車研削盤のように、ホブカッタやねじ状砥石等の回転工具によって、ワークに創成加工を行うものがある。そして、歯車加工を行う場合には、回転工具及びワークをそれぞれの軸心周りに回転させた状態で、回転工具をワークに切り込ませることにより、ワークの外周が回転工具の刃部により削られて、該ワークに歯形が形成される。

ここで、ワークのその軸心周りの回転は、ワークが取り付けられる回転テーブルを、その軸心周りに回転させることにより行われている。つまり、ワークは、回転テーブル上において、この回転テーブルと同軸に取り付けられなければならない。

一般に、回転テーブルには取付治具が取り付けられており、ワークはこの取付治具を介して回転テーブルに取り付けられる。しかしながら、これらの加工誤差や組付誤差等の要因から、ワークを回転テーブルと同軸に精度良く取り付けることは困難である。特に、直径が数ｍで、且つ、重さが数トンにもなるような大きなワークにおいては、このようなワーク心出し作業は更に困難なものとなる。

回転テーブルに対してワークが偏心して取り付けられると、切り込み量（径方向）の誤差だけでなく、歯車の累積ピッチ（周方向）の誤差も生じることになる。切り込み量の誤差だけを補正することは容易であるが、歯車の累積ピッチ誤差も含めた補正を行うことは、計算式が複雑となるため、容易ではない。

そこで、従来から、偏心して取り付けられたワークに対して歯車加工を可能とした歯車加工方法が提供されている。このような歯車加工方法は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００３−１９１１３１号公報

上述した従来の歯車加工方法では、回転テーブルに対するワークの偏心量及び回転位相差から、回転テーブルのテーブル回転位相補正量を算出した後、このテーブル回転位相補正量を用いて、ホブカッタの切り込み補正量を算出している。そして、テーブル回転位相補正量を予め設定された目標テーブル回転位相に加味して、回転テーブルを回転させると共に、切り込み補正量を予め設定された目標切り込み量に加味して、回転工具を切り込ませることにより、ワークが偏心して取り付けられていても、歯車加工を行えるようにしている。

しかしながら、従来の歯車加工方法においては、算出されたテーブル回転位相補正量の中心は、必ずしも回転テーブルの軸心と一致したものにはならず、回転テーブルの回転軸からずれた位置に設定される場合がある。更に、切り込み補正量の算出では、テーブル回転位相補正量が加味された補正後の実テーブル回転位相を用いなければ、回転工具による正確な切り込みは行えないにも関わらず、補正前の目標テーブル回転位相を用いている。これにより、従来の歯車加工方法では、偏心して取り付けられたワークを精度良く加工することは困難となっている。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、偏心して取り付けられた被加工歯車を高精度に歯車加工することができる歯車加工方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明に係る歯車加工方法は、
回転工具と被加工歯車とを噛み合せ、これらを同期回転させることにより、被加工歯車に歯車加工を行う歯車加工方法であって、
被加工歯車の諸元に基づいて、被加工歯車を回転させる回転テーブルの目標テーブル回転位相と、当該目標テーブル回転位相に対応する前記回転工具の被加工歯車への目標切り込み量とを設定し、
前記回転テーブルに対する被加工歯車の偏心量及び回転位相差に基づいて、前記回転テーブルのテーブル回転位相補正量を求め、前記目標テーブル回転位相に前記テーブル回転位相補正量を加味した実テーブル回転位相で前記回転テーブルを回転させ、
前記偏心量、前記回転位相差、及び、前記実テーブル回転位相に基づいて、前記回転工具の切り込み補正量を求め、前記目標切り込み量に前記切り込み補正量を加味した実切り込み量で前記回転工具を被加工歯車に切り込ませる
ことを特徴とする。

本発明に係る歯車加工方法によれば、回転テーブルに対して被加工歯車が偏心して取り付けられても、この被加工歯車を高精度に歯車加工することができる。

本発明の一実施例に係る歯車加工方法が適用されるホブ盤の側面図である。 図１の要部拡大図である。 偏心して取り付けられたワークを歯車加工するときの様子を示した概略平面図である。

以下、本発明に係る歯車加工方法について図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例に係る歯車加工方法が適用されるホブ盤の側面図、図２は図１の要部拡大図、図３は偏心して取り付けられたワークを歯車加工するときの様子を示した概略平面図である。

図１に示すように、ホブ盤１のベッド１１上には、コラム１２が水平なＸ軸方向に移動可能に支持されている。コラム１２の前面には、ホブサドル１３が鉛直なＺ軸方向に昇降可能に支持されており、このホブサドル１３には、ホブヘッド１４が水平なＡ軸周りに旋回可能で、且つ、水平なＹ軸方向に移動可能に支持されている。ホブヘッド１４には、ホブカッタ（回転工具）１５が着脱可能に取り付けられており、このホブカッタ１５は、ホブヘッド１４に取り付けられることにより、水平なＢ軸周りに回転可能となっている。

また、図１及び図２に示すように、ベッド１１上におけるコラム１２の正面には、回転テーブル１６が鉛直なＣ軸周りに回転可能に支持されている。回転テーブル１６の上面には、取付治具１７が着脱可能に取り付けられており、この取付治具１７には、歯車素材であるワーク（被加工歯車）Ｗが着脱可能に取り付けられている。なお、図１では、取付治具１７へのワークＷの取り付けは行われていない。

更に、ベッド１１上における回転テーブル１６を挟んだコラム１２の反対側には、サポートコラム１８が立設されている。サポートコラム１８の前面には、昇降ヘッド１９がＺ軸方向に昇降可能に支持されており、この昇降ヘッド１９の先端には、サポートセンタ２０が設けられている。なお、サポートセンタ２０は、その軸心がＣ軸と一致するように配置されている。即ち、サポートセンタ２０を昇降ヘッド１９によって下降させることで、取付治具１７とサポートセンタ２０との間でワークＷが回転可能に支持されることになり、この状態で、回転テーブル１６を回転させることにより、ワークＷがＣ軸周りに回転することになる。

そして、ホブ盤１には、当該ホブ盤１全体を統合的に制御するＮＣ装置２１が設けられている。このＮＣ装置２１は、例えば、コラム１２、ホブサドル１３、ホブヘッド１４、回転テーブル１６、昇降ヘッド１９等と接続されており、入力された加工条件やワーク（歯車）緒元に基づいて、ホブカッタ１５のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向への移動、Ａ軸周りの旋回、Ｂ軸周りの回転や、ワークＷのＣ軸周りの回転を制御するようになっている。

従って、ホブ盤１を用いてワークＷに歯車加工を行う場合には、先ず、ワークＷを取付治具１７に装着した後、サポートセンタ２０を下降させて、取付治具１７とサポートセンタ２０との間でワークＷを回転可能に支持する。次いで、コラム１２、ホブサドル１３、ホブヘッド１４を駆動させることにより、ホブカッタ１５を、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動させると共に、ワークＷのねじれ角に応じてＡ軸周りに旋回させて、ワークＷに噛み合わせる。そして、ホブカッタ１５をＢ軸周りに回転させると共に、回転テーブル１６をＣ軸周りに回転させた後、この状態から、コラム１２をＸ軸方向に移動させて、ホブカッタ１５をワークＷに切り込ませる。これにより、ワークＷの外周がホブカッタ１５の刃部により削り取られて、該ワークＷに歯形が創成される。

ここで、ホブ盤等の歯車加工機械において、大形のワークを加工する場合には、ワークを回転テーブルと同軸に精度良く取り付けることが困難となる。これにより、回転テーブルに対してワークが偏心するため、切り込み量誤差や歯車の累積ピッチ誤差等の歯車加工精度の低下を招くおそれがある。

そこで、ホブ盤１のＮＣ装置２１では、上述したようなワーク心出し作業が十分に行えなかった場合でも、回転テーブル１６に対するワークＷの偏心量を打ち消すように、回転テーブル１６の回転位相（後述する目標テーブル回転位相Ｃｏ）とホブカッタ１５の切り込み量（コラム１２のＸ軸方向の移動量で、後述する目標切り込み量Ｘｏ）に対して補正を行うようにしている。

次に、このようなＮＣ装置２１によるワーク偏心補正処理について、図３を用いて詳細に説明する。

先ず、ホブカッタ１５をワークＷに切り込ませる前に、回転テーブル１６の中心ＯｔとワークＷの中心Ｏｗとの間の距離（以下、ワーク偏心量δと称す）と、回転テーブル１６に対するワークＷの回転位相差（以下、ワーク偏心回転位相φ）とを計測し、これらワーク偏心量δ及びワーク偏心回転位相φをＮＣ装置２１に入力する。また、ＮＣ装置２１においては、予め入力されているワークＷを所定の歯形形状に加工するためのワーク諸元に基づいて、ホブカッタ１５及び回転テーブル１６の回転数や、回転テーブル１６が所定の回転位相（以下、目標テーブル回転位相Ｃｏと称す）に達したときのホブカッタ１５の切り込み量（以下、目標切り込み量Ｘｏと称す）が設定されることになる。

そして、ＮＣ装置２１は、ワーク偏心量δ及びワーク偏心回転位相φを用いて、目標テーブル回転位相Ｃｏに加味する補正量、即ち、テーブル回転位相補正量ΔＣを算出する。このテーブル回転位相補正量ΔＣは、下記に示す式（１）により算出される。
ΔＣ＝δ・ｓｉｎ（Ｃｏ＋φ）／（Ｄｐ／２−δｘ）・・・（１）
なお、Ｄｐはワーク諸元の一要素であるワークピッチ円直径である。また、δｘはワーク偏心量δのＸ軸方向成分を示したものであって、δｘ＝δ・ｃｏｓ（Ｃｏ＋φ）となる。

次いで、目標テーブル回転位相Ｃｏに、算出したテーブル回転位相補正量ΔＣを加味することにより、回転テーブル１６の実際の回転位相となる実テーブル回転位相Ｃｔを算出する。この実テーブル回転位相Ｃｔは、下記に示す式（２）により算出される。
Ｃｔ＝Ｃｏ＋ΔＣ・・・（２）

更に、ＮＣ装置２１は、上記のように算出した実テーブル回転位相Ｃｔを用いて、目標切り込み量Ｘｏに加味する補正量、即ち、切り込み補正量ΔＸを算出する。この切り込み補正量は、下記に示す式（３）により算出される。
ΔＸ＝δ・ｃｏｓ（Ｃｔ＋φ）・・・（３）

次いで、目標切り込み量Ｘｏに、算出した切り込み補正量を加味することにより、ホブカッタ１５の実際の切り込み量となる実切り込み量Ｘｈを算出する。この実切り込み量Ｘｈは、下記に示す式（４）により算出される。
Ｘｈ＝Ｘｏ＋ΔＸ・・・（４）

従って、回転テーブル１６の目標テーブル回転位相Ｃｏに、当該回転テーブル１６の中心Ｏｔ（Ｃ軸）を中心としたテーブル回転位相補正量ΔＣを加味する共に、ホブカッタ１５の目標切り込み量Ｘｏに、補正後の実テーブル回転位相Ｃｔに応じて求めた切り込み補正量ΔＸを加味することにより、ワークＷの外周が常にホブカッタ１５の軸方向中央部に接触するため、見かけ状、ワークＷのワーク偏心量δが打ち消されるようにして、その外周に歯形が創成されることになる。これにより、回転テーブル１６に対してワークＷが偏心して取り付けられたとしても、このワークＷを高精度に歯車加工することができる。

なお、本実施例においては、本発明に係る歯車加工方法を、ホブ盤のホブカッタによりワークをホブ切りするホブ加工方法に適用したが、歯車形削盤のカッタによりワークを形削り（シェーピング）する形削り加工方法や、歯車研削盤のねじ状砥石によりワークを研削する研削加工方法に適用することも可能である。

本発明は、ワークが偏心して取り付けられたことによる回転工具やワークの破損を防止することができる歯車加工方法に適用可能である。

１ ホブ盤
１１ ベッド
１２ コラム
１３ ホブサドル
１４ ホブヘッド
１５ ホブカッタ
１６ 回転テーブル
１７ 取付治具
１８ サポートコラム
１９ 昇降ヘッド
２０ サポートセンタ
２１ ＮＣ装置
Ｗ ワーク
Ｏｔ 回転テーブルの中心
Ｏｗ ワークの中心
δ ワーク偏心量
φ ワーク偏心回転位相
Ｄｐ ワークピッチ円直径
Ｃｏ 目標テーブル回転位相
ΔＣ テーブル回転位相補正量
Ｃｔ 実テーブル回転位相
Ｘｏ 目標切り込み量
ΔＸ 切り込み補正量
Ｘｈ 実切り込み量

Claims (1)

1. 回転工具と被加工歯車とを噛み合せ、これらを同期回転させることにより、被加工歯車に歯車加工を行う歯車加工方法であって、
   被加工歯車の諸元に基づいて、被加工歯車を回転させる回転テーブルの目標テーブル回転位相と、当該目標テーブル回転位相に対応する前記回転工具の被加工歯車への目標切り込み量とを設定し、
   前記回転テーブルに対する被加工歯車の偏心量及び回転位相差に基づいて、前記回転テーブルのテーブル回転位相補正量を求め、前記目標テーブル回転位相に前記テーブル回転位相補正量を加味した実テーブル回転位相で前記回転テーブルを回転させ、
   前記偏心量、前記回転位相差、及び、前記実テーブル回転位相に基づいて、前記回転工具の切り込み補正量を求め、前記目標切り込み量に前記切り込み補正量を加味した実切り込み量で前記回転工具を被加工歯車に切り込ませる
   ことを特徴とする歯車加工方法。

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