JP2014155990A - 歯車加工方法及び歯車加工用カッター - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ワーク軸芯Yを中心に回転自在なワーク1と、カッター軸芯Xを中心に回転自在なカッター10とを同期回転させ、第1切削方向にカッター10を移動させることで第1カッター部11による切削を開始し、切削領域の終端部に達する以前に切削深さを浅くする。次に、カッター軸芯Xの姿勢を変更し、ワーク1とカッター10とを逆方向に同期回転させ、カッター軸芯Xの姿勢を変更し、設定された切削深さで第1切削方向と逆方向にカッター10を作動させることで第2カッター部12による切削を行う。
【選択図】図1
Description
次に、ワークとカッターとを逆転させ、カッター軸芯を切り換え、第2カッター部による切削深さを設定値に維持してカッターを第1切削方向と逆向きとなる第2切削方向に移動させることにより、ワークに対して設定深さの歯溝が形成される。特に、この第2切削工程により第1切削方向での終端部に形成されたバリを取り除くことが可能となり、この第2切削工程では既に歯溝が形成された領域を切削するため、新たにバリを形成することもない。
従って、スカイビングによりカッターでワークを切削した際にバリの発生を抑制する歯車加工方法が合理的に構成された。
次に、ワークとカッターとを逆転させ、カッター軸芯を切り換え、第2カッター部による切削深さを設定値より設定量だけ増加させてカッターを第1切削方向と逆向きとなる第2切削方向に移動させる切削を開始する。この第2切削方向への切削の開始後にはカッターを第2切削方向へ設定距離だけ移動させることにより第1切削方向での終端部に形成されたバリを取り除くことが可能となり新たにバリを形成することもない。
従って、スカイビングによりカッターでワークを切削した際にバリの発生を抑制する歯車加工方法が合理的に構成された。
本発明のカッターでは第1カッター部と第2カッター部とが等しく構成されているため、第1カッター部と第2カッター部との何れで切削を行った場合でもワークに対して同じ形状の歯面を形成することが可能となる。特に、本発明のカッターでワークの切削を行う場合には、先の切削による切削領域の終端部の切削深さを浅くし、この後において逆方向から終端部を切削しても所望の歯面形状の歯車の切削が可能となるため、先の切削によりワークに形成されるバリを後の切削で除去することも可能となる。
従って、スカイビングによりカッターでワークを切削する際にバリの発生を抑制する歯車加工用カッターが構成された。
〔スカイビング加工装置〕
図1〜図3に示すように本発明の歯車加工方法を実現するスカイビング加工装置が構成されている。この加工装置は、切削対象物としてリング状のワーク1を支持するテーブル2と、ワーク1を加工するピニオン型のカッター10(歯車加工用カッターの具体例)と、このカッター10による切削作動を可能にする作動ユニットAと、これらを制御する制御ユニットBとを備えて構成されている。
カッター10は、高速度鋼等、高硬度の円柱状の母材の外面にヘリカル状の溝を形成することにより、複数の刃部10Aが所定のねじれ角を有するヘリカルギヤ状(はすば歯車状)となる形状を有している。このカッター10は、ピッチ円が円筒となる円筒ギヤの範疇に含まれるものであり、カッター軸芯Xの方向での一端には複数の刃部10Aのエッジ部分で第1カッター部11が形成され、他端には複数の刃部10Aのエッジ部分で第2カッター部12が形成されている。尚、はすば歯車をワーク1として加工する際には、カッター10をヘリカルギヤ状としてもスパーギヤ状(平歯車状)としても良い。
作動ユニットAは、例えば、ワーク軸芯Yと平行するレール状のガイド部材21の長手方向に沿って移動自在に支持されるスライド部材22を有すると共に、スライド部材22に基端側が支持される基端アーム23と、これに連なる中間アーム24と、先端アーム25と、作動アーム26と、カッター支持部材27とを有している。
作動ユニットAの構成は図1、図2に示す構成に限るものではなく、一般の工作機械で多用されるボールネジによるものであって良いし、多関節ロボットアームを用いても良い。例えば、多関節ロボットアームを用いる構成では複数の関節部分の揺動によりカッター軸芯Xの姿勢と、切換軸芯Zを中心にしたカッター支持部材27の姿勢とを設定し、複数の関節部分の揺動によりカッター10を切削方向にシフト作動させるように作動形態を設定しても良い。
制御ユニットBは、マイクロプロセッサやDSPを備え、スカイビング加工を実現するソフトウエアがセットされている。このソフトウエアとして、同期回転制御部31と、カッター姿勢制御部32と、相対位置設定部33と、切削深さ設定部34と、切削作動制御部35とを備えている。また、この制御ユニットBは、テーブルモータ2Mと、カッターモータ10Mとの駆動回路に制御信号を出力する出力インタフェースを備えると共に、作動ユニットAの各アクチュエータの駆動回路に制御信号を出力する出力系と、作動ユニットAの各センサの検出信号を取り込む入力インタフェースを備えている。
この制御ユニットBによる歯車加工制御の概要を図10のフローチャートに示している。つまり、歯車加工を行う場合には、第1切削工程の初期設定の後に切削が実行される(#101、#102ステップ)。
この制御により、第1切削工程では、カッター10のスカイビングによりワーク1の高速な加工が実現する。また、カッター10の切削領域の終端部に達する以前に切削深さを浅くして切削を終えている。これにより、切削領域の終端部(図8において下端位置)には小さいバリ(ポアソンバリ)が形成されるが、第2切削工程によりバリを含む領域を切削により除去するので、バリの除去が可能となり、バリを除去するための特別の切削工程等を設定しなくて済む。
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い。
10 カッター
11 第1カッター部
12 第2カッター部
27 カッター支持部材
D 設定値
F1 第1切削方向
F2 第2切削方向
P1 第1姿勢
P2 第2姿勢
X カッター軸芯
Y ワーク軸芯
Z 切換軸芯
Claims (6)
- ワーク軸芯を中心にして回転自在に支持されるワークと、カッター軸芯を中心にして回転自在に支持されるカッターとを、食い違い軸上に配置し、所定の角速度比によって各々を同期回転し、
前記カッターの一端のギヤ状の第1カッター部の歯すじ方向をワークの歯すじ方向に沿わせる第1姿勢に前記カッター軸芯を設定し、前記ワーク軸芯に沿う方向で前記第1カッター部が移動方向の下流になる第1切削方向を設定し、前記第1カッター部の切削深さを設定値に維持した状態で前記カッターを前記第1切削方向に移動させる切削を開始し、この切削の過程において前記第1カッター部が前記第1切削方向での切削領域の終端部に達する以前に切削深さを低減する第1切削工程が行われると共に、
前記第1切削工程の後に、前記ワークと前記カッターとを逆方向に同期回転させ、前記カッターの他端のギヤ状の第2カッター部の歯すじ方向を前記ワークの歯すじ方向に沿わせる第2姿勢に前記カッター軸芯を設定し、この第2カッター部による切削深さを前記設定値に維持し、前記カッターを前記第1切削方向と逆向きの第2切削方向に移動させて前記切削領域の前記終端部を切削する第2切削工程が行われる歯車加工方法。 - ワーク軸芯を中心にして回転自在に支持されるワークと、カッター軸芯を中心にして回転自在に支持されるカッターとを、食い違い軸上に配置し、所定の角速度比によって各々を同期回転し、
前記カッターの一端のギヤ状の第1カッター部の歯すじ方向をワークの歯すじ方向に沿わせる第1姿勢に前記カッター軸芯を設定し、前記ワーク軸芯に沿う方向で前記第1カッター部が移動方向の下流になる第1切削方向を設定し、前記第1カッター部の切削深さを設定値に維持した状態で前記カッターを前記第1切削方向に移動させる切削を開始し、この切削を前記第1切削方向での切削領域の終端部まで継続する第1切削工程が行われると共に、
前記第1切削工程の後に、前記ワークと前記カッターとを逆方向に同期回転させ、前記カッターの他端のギヤ状の第2カッター部の歯すじ方向を前記ワークの歯すじ方向に沿わせる第2姿勢に前記カッター軸芯を設定し、この第2カッター部による切削深さを前記設定値より設定量だけ増加させ、前記カッターを前記第1切削方向と逆向きの第2切削方向に設定長だけ移動させて前記切削領域の前記終端部を切削する第2切削工程が行われる歯車加工方法。 - 前記第1カッター部と第2カッター部とのピッチ円、歯数及び切刃形状が等しく設定されている請求項1又は2記載の歯車加工方法。
- 前記カッターを回転自在に支持するカッター支持部材が単一の切換軸芯を中心に揺動自在に支持され、前記切換軸芯を中心した揺動により前記第1カッター部を前記第1姿勢と、前記第2姿勢とに切り換える請求項1〜3のいずれか一項に記載の歯車加工方法。
- カッター軸芯を中心にして回転自在で、一端にギヤ状の第1カッター部を形成し、他端にギヤ状の第2カッター部を形成すると共に、前記第1カッター部と前記第2カッター部とが等しいピッチ円、等しい歯数及び等しい切刃形状で形成されている歯車加工用カッター。
- 前記第1カッター部が第2カッター部と比較して高硬度の素材で構成されている請求項5記載の歯車加工用カッター。
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