JP2018134690A - 複合歯切加工装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係る複合歯切加工装置の特徴構成は、
加工対象のワークを保持しつつ回転させるワーク駆動部と、
歯切工具である第1工具を保持し、当該第1工具を前記ワーク駆動部と同期回転させつつ前記ワークに対する加工位置に移動させる第1加工部と、
他の切削工具である第2工具を保持し、当該第2工具を前記ワーク駆動部と同期させつつ前記ワークに対する加工位置に移動させる第2加工部と、
前記ワーク駆動部および前記第1加工部および前記第2加工部の駆動動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、前記ワーク駆動部のワーク基準点に対する第1加工前の前記ワークの形状を示すワーク情報と、
前記第1加工部の第1基準点に対する前記第1工具の切刃の位置を特定する第1工具情報と、
前記第2加工部の第2基準点に対する前記第2工具の切刃の位置を特定する第2工具情報と、
前記ワーク基準点および前記第1基準点および前記第2基準点の相対位置を特定する相対位置情報と、を記憶する記憶部を有すると共に、
前記第1工具による第1加工が終了したときの前記第1工具情報および前記ワーク情報および前記相対位置情報に基づいて、前記ワーク基準点に対する前記ワークの歯溝形状情報を算出する歯溝形状演算部を有し、
前記歯溝形状情報と前記第2工具情報と前記相対位置情報とに基づいて、前記第2工具を前記ワークに対する第2加工の開始位置に移動させるように構成した点にある。
本構成によれば、第1加工が終了したときのワーク情報と、第1工具情報と、相対位置情報に基づいてワークの歯溝形状を特定することができる。つまり、引き続き第2工具による第2加工を行う際には、ワークの歯溝位置を特段の装置でセンシングする必要がない。よって、第1加工から第2加工にかけてのアイドルタイムが大幅に短縮され、歯切加工と後続の加工を効率的に行うことができる。
本発明に係る複合歯切加工装置においては、前記第1工具を、歯溝が厚み方向に沿って、ゼロを含め所定の捩じれ角を有するスカイビング加工用のカッターとし、前記カッターの切刃の位置が、前記第1工具情報のうち前記捩じれ角と前記カッターの厚みの変化量によって自動で算出されるように構成することができる。
スカイビング加工用のカッターでは外側面部に歯溝が形成され、厚み方向の一方の端部にあるエッジ部のみが切刃となる。そのため、スカイビング加工用のカッターでは、歯切加工を所定回数行ったのち切刃の再生研磨が行われる。ただし、カッターのタイプによっては、厚み方向に沿って所定の捩じれ角を有するものもある。その場合、再生研磨によってカッターの厚みが薄くなると、切刃を形成する各歯の先端位置が回転軸芯の方向に沿って変位する。このように切刃の位置が変更されると、当該カッターを第1加工部に取り付けたとき、自身の捩じれ角のために切刃の輪郭が回転方向に沿って僅かに変位する。
本発明に係る複合歯切加工装置においては、前記第2工具をドリルとし、前記ドリルを前記第2加工の開始位置に移動させる際に、前記ワーク駆動部が前記ワークを前記ドリルによる加工に対応した姿勢に回転させ、前記第2加工に際しては、前記ワーク駆動部が動作しないように構成することができる。
本構成のように第2加工に際してワーク駆動部が所定の姿勢となるよう回転可能であれば、ドリルを保持する第2加工部での姿勢調節範囲が少なくて済む。例えば、ワークに対するドリルの姿勢を決定する場合に、ワーク駆動部の回転動作を利用することで第2加工部の側に設ける駆動軸を減らすことができる。よって本構成の複合歯切加工装置であれば、装置構成を簡略化しつつワークおよび第2工具の何れか一方が静止した状態での加工を容易に行うことができる。
本発明に係る複合歯切加工装置においては、前記第2工具を歯面取り用の第2カッターとし、前記第2カッターを前記第2加工の開始位置に移動させる間に、前記ワーク駆動部が前記ワークの回転を開始し、前記ワークに対して前記第2カッターを同期駆動させるように構成することができる。
歯面取りは、第1加工で得られた歯車に対し、歯車の回転軸芯に沿った歯溝の端部と歯車の端面との交差エッジに沿って一様に面取り加工を行うものである。よって、交差エッジの形状として、ワーク端面における歯溝の位相を完全に認識することが欠かせない。
本発明に係る複合歯切加工装置Sは、ワークWをワーク駆動部Aに保持し続けた状態で、第1の歯切加工と第2の切削加工とを連続して行うものである。以下、本発明に係る複合歯切加工装置Sの実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1に、本実施形態に係る複合歯切加工装置Sの構成を示す。当該装置は、主に、加工対象のワークWを保持しつつ回転させるワーク駆動部Aと、当該ワークWに歯切りなどの第1加工を行う第1加工部Bと、これに続けて穴あけなどの第2加工を行う第2加工部C、さらには、これらワーク駆動部A・第1加工部B・第2加工部Cを連動させつつ駆動させる制御部Dを有する。
図1に示すように、ワーク駆動部Aは、ワークWを保持し、所定の回転速度でワークWを回転駆動する。ワークWは主軸A1によって把持される。ここでのワークWは歯車部を二箇所備えたものを示すが、歯車部の数は一つであっても良い。主軸A1としては、例えば、円筒形のワークWの中心部に設けられた筒状の内径部に内挿され、径外方向に拡径する爪状のチャックや、ワークWの端部に設けた棒状の把持部を挿入する受部を有し熱嵌合によってワークWを把持する焼嵌め式のものなど各種の形式のものが利用できる。
第1加工部Bは、第1工具1を保持し、ワークWに最初の加工を施すものである。ここでの第1工具1は歯車を作製する歯切工具であり、例えばスカイビング加工用のカッター11である。
第2加工部Cは、他の切削工具である第2工具2を保持し、第1加工に続けて、ワークWをワーク駆動部Aから取り外さずに連続して加工することができる。ここでの第2工具2は図1に示すように例えばドリル21である。
ワーク駆動部Aおよび第1加工部B、第2加工部Cの駆動動作は制御部Dによって制御される。例えば、ワーク駆動部Aの回転速度と第1加工部Bの回転速度とを同期させつつ第1加工部Bの加工ヘッドB1を並進移動させたり、第2加工部Cのドリル21をワークWに接近させる際に、ワークWの加工位置がドリル21に正確に対向するようにワークWを所定角度だけ回転させることができる。
第1加工部BによってワークWを加工する際には、ワークWとカッター11との相対位置を正確に把握する必要がある。本実施形態では、第1加工に際してワークWに接触するタッチセンサのようなものは使用しないから、例えば、ワークWの位置とカッター11の相対位置関係を演算で特定しなければならない。そのために、まず、ワーク駆動部Aのワーク基準点A0と、第1加工部Bの第1基準点B0との相対位置関係を正確に特定する必要がある。さらに、ワーク駆動部Aにおいては、ワーク基準点A0に対するワークWの外形形状が正確に把握され、一方の第1加工部Bでは、第1基準点B0に対してカッター11の切刃11aの各歯先の位置が正確に特定される。
図3には、第1加工および後述の第2加工を実施する際の複合歯切加工装置Sの動作態様、即ち、具体的にどのような情報が考慮されて複合歯切加工装置Sが運転されるかを示した。図3に示すように、上記のごとく求めたワーク情報D11、第1工具情報D12、相対位置情報D14に基づき、制御部Dの駆動指令部D2は第1加工のための第1駆動指令を作成する(図3中、実線のフロー)。この第1駆動指令は、例えば、ワークWの回転速度や、第1工具1の姿勢、回転速度、送り速度などである。この第1駆動指令がワーク駆動部Aおよび第1加工部Bに送られて第1加工が行われる。
次に、第1加工が終了したワークWに対して施される穴あけ加工などの第2加工について説明する。
第2工具情報D13は、第2加工部Cの第2基準点C0に対する第2工具2の切刃21aの位置を特定する情報である。第2工具2としては種々の工具を用いることができ、本実施形態ではドリル21を用いた例を示す。
従来の加工方法では、ドリル21による加工に際してワークWの歯溝の形状をタッチセンシングするものがあるが、本実施形態ではこれを演算で行う。つまり、図3に示すように、第1加工が終了した後のワーク情報D11と、第1工具情報D12、相対位置情報D14とに基づいて、制御部Dの内部に設けた歯溝形状演算部D3がワークWに形成された歯溝形状を演算し、歯溝形状情報D31を作成する(図3中、点線のフロー)。尚、第1加工が終了した時とは、第1工具1によるワークWへの予定の加工が終了し、ワークWの回転軸芯AXに沿った第1工具1の送り動作が停止した瞬間をいう。
本実施形態では、第2工具2として歯面取り用の第2カッター22を用いる例を示す。当該第2カッター22は、例えば図4に示すような、軸部22aの先端に面取り加工用のビット22bを少なくとも一つ備えたものである。
ワークWをワーク駆動部Aに取り付ける際には、凸部および凹部などからなる係合部Wbを両者に振り分け形成し、ワーク駆動部Aに対するワークWの回転位相が変化しないように構成されている。しかし、係合部Wbにガタがある場合などには、ワーク姿勢の演算精度が低下してしまう。そこで、本実施形態では、第1加工後のワーク姿勢を演算で決定する手法に加え、タッチセンサなどの別の位置測定装置を用いてワークWの姿勢を測定する手法を示す。その具体例を図5(a)〜(g)に示す。
11 カッター
11a カッターの切刃
11a 第1工具の切刃
2 第2工具
21 ドリル
21a 第2工具の切刃
22 第2カッター
A ワーク駆動部
A0 ワーク基準点
B 第1加工部
B0 第1基準点
C 第2加工部
C0 第2基準点
D 制御部
D1 記憶部
D11 ワーク情報
D13 第2工具情報
D14 相対位置情報
D3 歯溝形状演算部
D31 歯溝形状情報
D12 第1工具情報
S 複合歯切加工装置
W ワーク
γ3 捩じれ角
Claims (4)
- 加工対象のワークを保持しつつ回転させるワーク駆動部と、
歯切工具である第1工具を保持し、当該第1工具を前記ワーク駆動部と同期回転させつつ前記ワークに対する加工位置に移動させる第1加工部と、
他の切削工具である第2工具を保持し、当該第2工具を前記ワーク駆動部と同期させつつ前記ワークに対する加工位置に移動させる第2加工部と、
前記ワーク駆動部および前記第1加工部および前記第2加工部の駆動動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、
前記ワーク駆動部のワーク基準点に対する第1加工前の前記ワークの形状を示すワーク情報と、
前記第1加工部の第1基準点に対する前記第1工具の切刃の位置を特定する第1工具情報と、
前記第2加工部の第2基準点に対する前記第2工具の切刃の位置を特定する第2工具情報と、
前記ワーク基準点および前記第1基準点および前記第2基準点の相対位置を特定する相対位置情報と、を記憶する記憶部を有すると共に、
前記第1工具による第1加工が終了したときの前記第1工具情報および前記ワーク情報および前記相対位置情報に基づいて、前記ワーク基準点に対する前記ワークの歯溝形状情報を算出する歯溝形状演算部を有し、
前記歯溝形状情報と前記第2工具情報と前記相対位置情報とに基づいて、前記第2工具を前記ワークに対する第2加工の開始位置に移動させるように構成してある複合歯切加工装置。 - 前記第1工具が、歯溝が厚み方向に沿って、ゼロを含め所定の捩じれ角を有するスカイビング加工用のカッターであり、
前記カッターの切刃の位置が、前記第1工具情報のうち前記捩じれ角と前記カッターの厚みの変化量によって自動で算出される請求項1に記載の複合歯切加工装置。 - 前記第2工具がドリルであり、前記ドリルを前記第2加工の開始位置に移動させる際に、前記ワーク駆動部が前記ワークを前記ドリルによる加工に対応した姿勢に回転させ、前記第2加工に際しては、前記ワーク駆動部が動作しないように構成してある請求項1または2に記載の複合歯切加工装置。
- 前記第2工具が歯面取り用の第2カッターであり、前記第2カッターを前記第2加工の開始位置に移動させる間に、前記ワーク駆動部が前記ワークの回転を開始し、前記ワークに対して前記第2カッターを同期駆動させるように構成してある請求項1または2に記載の複合歯切加工装置。
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