JP2019111629A - 歯車加工シミュレーション装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の歯車加工シミュレーション装置の適用対象である歯車加工の基本動作について、図3及び図4を参照して説明する。ここでは、工作物20の内周面に歯車21を加工する場合を例に挙げる。ただし、工作物20の外周面に歯車を加工する場合にも適用可能である。
本実施形態の歯車加工方法を適用する装置は、例えば、5軸マシニングセンタを適用できる。すなわち、加工用工具10と工作物20とを相互に直交する3軸方向に相対的に直進移動させ、加工用工具10及び工作物20をそれぞれ軸回りに回転させ(U軸回転、C軸回転)、かつ、加工用工具10の中心軸線Ztと工作物20の中心軸線Zwとを傾斜させることができる装置を適用する。
本発明の実施形態に係る歯車加工シミュレーション装置100の概要について説明する。ここで、図5A及び図5Bに示すように、ギヤスカイビング加工においては、工作物20と加工用工具10とを同期回転(U軸回転、C軸回転)させながら、加工用工具10を工作物20の中心軸線Zw方向に送るが、このときの工作物20の回転角ηと加工用工具10(工具刃11)の回転角σ(以下、「工具回転角σ」という)は、次式(1)の関係がある。なお、Zwは歯車21の歯数、Ztは工具刃11の刃数、δは補正角である。歯車加工シミュレーション装置100は、歯車加工装置の制御装置に内蔵されていてもよい。また、歯車加工シミュレーション装置100は、PLC(Programmable Logic Controller)やCNC(Computer Numerical Control)装置などの組み込みシステムとすることもでき、パーソナルコンピュータやサーバなどとすることもできる。
歯車加工シミュレーション装置100について説明する。図1に示すように、歯車加工シミュレーション装置100は、定義点決定部110、交点算出部140及び工具刃特性算出部200を備える。そして、工具刃特性算出部200は、切込ベクトル算出部120、すくい角算出部130、除去長さ算出部150、最終加工位置抽出部160、切削力算出部170、トルク算出部180及び切り取り厚さ算出部190を備える。
すくい角算出処理については、図1における定義点決定部110,切込ベクトル算出部120,すくい角算出部130についての説明となる。
次に、2次元切削モデルについて、図14を参照して説明する。図14は、上述した平面G(i)における切削モデルを示す。図14において、加工用工具10の工具刃11によって、工作物20が切削される。
上記2次元切削モデルにおいて、切込量d1(i)を得ることができれば、切削力FH(i)を得ることができる。直前における工作物20の形状と、今回切削する際の工作物20の形状とが分かれば、両者の差分により切込量d1(i)を得ることができる。以下に、図15〜図18を参照して、詳細に説明する。
次に、切込量d1(i)を用いて、切り取り厚さの算出について説明する。図1における切り取り厚さ算出部190は、図19に示すように、最終加工位置抽出部160で算出した最終加工位置、すなわち工具回転角σがσ2のときの工作物20の歯溝22の形状(図示実線で示す)と、工具回転角σがσ1のときの工作物20の歯溝22の形状(図示破線で示す)とから、歯溝22を形成する歯側面22aの法線方向の厚みttを切り取り厚さとして算出する。
次に、2次元切削モデルを用いて、各領域ΔP(i,i+1)による切削力FH(i)の算出、トルクの算出について説明する。
Claims (7)
- 外周に複数の工具刃を有する加工用工具の中心軸線を工作物の中心軸線に平行な軸線に対して角度を有する状態とし、
前記工作物の中心軸線回りへの前記工作物の回転と前記加工用工具の中心軸線回りへの前記加工用工具の回転とを同期させながら、
前記加工用工具を前記工作物に対して前記工作物の中心軸線方向に送ることで、前記工作物に歯車を加工する歯車加工シミュレーション装置であって、
前記歯車の一つの歯溝を切削する一つの前記工具刃における端面と側面との境界線を複数の定義点P(k)(ただし、k=1〜n)により規定する定義点決定部と、
前記一つの工具刃の回転角及び送り量に基づいて、前記一つの工具刃の工具包絡面を算出し、前記工具包絡面と前記工作物の形状との交点を算出する交点算出部と、
前記定義点P(k)及び前記交点に基づいて、前記加工用工具の工具刃特性を算出する工具刃特性算出部と、
を備える、歯車加工シミュレーション装置。 - 前記交点算出部は、前記一つの工具刃による前記一つの歯溝の切削開始から切削終了までの範囲で前記交点を算出する、請求項1に記載の歯車加工シミュレーション装置。
- 前記交点算出部は、前記一つの工具刃による前記一つの歯溝の切削開始から切削終了までを繰り返し実行する度に、前記工作物の形状を更新して前記交点を算出する、請求項2に記載の歯車加工シミュレーション装置。
- 前記工具刃特性算出部は、
隣り合う2つの定義点P(i),P(i+1)間の領域ΔP(i,i+1)毎に、前記一つの工具刃の回転角及び送り量に基づいて、当該領域ΔP(i,i+1)が切込方向へ移動する切込ベクトルL(i)を算出する切込ベクトル算出部と、
前記切込ベクトルL(i)に基づいて、前記領域ΔP(i,i+1)によるすくい角α(i)を前記加工用工具の工具刃特性として算出するすくい角算出部と、
を備える、請求項1−3の何れか一項に記載の歯車加工シミュレーション装置。 - 前記工具刃特性算出部は、前記すくい角α(i)に基づいて、前記領域ΔP(i,i+1)毎に前記領域ΔP(i,i+1)による切削力FH(i)を前記加工用工具の工具刃特性として算出する切削力算出部、
を備える、請求項4に記載の歯車加工シミュレーション装置。 - 前記工具刃特性算出部は、前記切削力FH(i)と前記切込ベクトルL(i)とに基づいて、前記工作物に生じるトルクTw又は前記加工用工具に生じるトルクTtを前記加工用工具の工具刃特性として算出するトルク算出部、
を備える、請求項5に記載の歯車加工シミュレーション装置。 - 前記工具刃特性算出部は、一つの前記歯溝を切削する一つの前記工具刃の所定の回転角及び所定の送り量における前記工作物の形状変化に基づいて、算出された隣り合う2つの定義点P(i),P(i+1)間の領域ΔP(i,i+1)による切込量d1(i)を用いて、前記工具刃による前記工作物の切り取り厚さttを前記加工用工具の工具刃特性として算出する切り取り厚さ算出部、
を備える、請求項1−6の何れか一項に記載の歯車加工シミュレーション装置。
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JP2014237185A (ja) * | 2013-06-07 | 2014-12-18 | 株式会社ジェイテクト | 歯車加工シミュレーション装置 |
JP2016218641A (ja) * | 2015-05-18 | 2016-12-22 | 広島県 | 加工誤差予測方法、プログラムおよび加工誤差予測装置 |
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