JP2019119016A - Gear processor and gear processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、歯車加工装置及び歯車加工方法に関する。 The present invention relates to a gear machining device and a gear machining method.
特許文献1には、加工用工具の中心軸線と工作物の中心軸線とをねじれた状態にし、工作物の回転と加工用工具の回転とを同期させながら、工作物に対して加工用工具を工作物の中心軸線方向に送ることにより、加工用工具の外周に設けられた複数の突条工具刃で工作物に歯車を創成する技術が開示されている。 In Patent Document 1, the processing tool is applied to the workpiece while twisting the central axis of the processing tool and the central axis of the workpiece to synchronize the rotation of the workpiece and the rotation of the processing tool. A technique is disclosed for generating gears on a workpiece with a plurality of protruding tool edges provided on the outer periphery of a processing tool by feeding in the direction of the central axis of the workpiece.
例えば、円筒状の素材に対し、軸線方向において歯丈が変化する部位を有する歯車を形成する場合、歯車加工により切削する削り代が軸線方向において変化する。このような歯車を上記した特許文献1の技術を用いて加工する際に、歯車の形状に倣って加工用工具を送ると、削り代が大きくなる部位を切削する際の切削負荷が大きくなるため、加工用工具が早期に破損しやすくなる。 For example, in the case of forming a gear having a portion whose tooth height changes in the axial direction with respect to a cylindrical material, a cutting allowance to be cut by gear machining changes in the axial direction. When processing such a gear according to the shape of the gear when processing this gear according to the technology of Patent Document 1 mentioned above, the cutting load when cutting the portion where the cutting allowance becomes large becomes large if the processing tool is fed , Tools for processing become easy to break early.
本発明は、工具に加わる切削負荷の軽減を図ることができる歯車加工装置及び歯車加工方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a gear machining device and a gear machining method capable of reducing a cutting load applied to a tool.
本発明の歯車加工装置は、工作物の回転軸線の平行線に対して歯切り工具の回転軸線を傾斜させた状態で、歯切り工具と工作物とを同期回転させつつ、前記工作物の回転軸線方向に前記歯切り工具を送りながら切削加工を行うと共に、前記工作物の回転軸線方向において削り代が均一でない場合に、複数の送り動作を行うことにより、前記工作物に歯車を創成する。前記歯車加工装置は、前記複数の送り動作の各々に対応する複数の加工経路を含む加工経路プログラムが格納された記憶装置を備える。前記加工経路プログラムは、最後に行う前記送り動作に対応する加工経路であって前記工作物に創成する歯車の形状に倣った加工経路となる最終加工経路と、最初に行う前記送り動作に対応する加工経路であって前記最終加工経路に対して平行線又は平行曲線とはならない加工経路となる初回加工経路と、を含む。 The gear machining device according to the present invention rotates the workpiece while synchronously rotating the gear cutting tool and the work in a state where the rotation axis of the gear cutting tool is inclined with respect to a parallel line of the rotation axis of the workpiece. The cutting is performed while feeding the gear cutting tool in the axial direction, and when the machining allowance is not uniform in the rotational axis direction of the workpiece, a gear is generated on the workpiece by performing a plurality of feeding operations. The gear machining device includes a storage device storing a machining path program including a plurality of machining paths corresponding to each of the plurality of feed operations. The machining path program corresponds to a final machining path which is a machining path corresponding to the feed operation to be performed last and which becomes a machining path conforming to the shape of a gear generated on the workpiece, and the feed operation to be performed first And a first processing path which is a processing path which is not a parallel line or a parallel curve with respect to the final processing path.
本発明の歯車加工方法は、工作物の回転軸線の平行線に対して歯切り工具の回転軸線を傾斜させた状態で、歯切り工具と工作物とを同期回転させつつ、前記工作物の回転軸線方向に前記歯切り工具を送りながら切削加工を行うと共に、前記工作物の回転軸線方向において削り代が均一でない場合に、複数の送り動作を行うことにより、前記工作物に歯車を創成する。前記加工方法は、前記複数の送り動作のうち最後の送り動作に対応する加工経路となる最終加工経路は、前記工作物に創成する歯車の形状に倣い、前記複数の送り動作の各々に対応する複数の加工経路のうち、最初の送り動作に対応する加工経路となる初回加工経路は、前記最終加工経路に対して平行線又は平行曲線とはならない。 According to the gear machining method of the present invention, the rotation of the gear cutting tool and the workpiece is synchronously rotated while the rotation axis of the gear cutting tool is inclined with respect to the parallel line of the rotation axis of the workpiece. The cutting is performed while feeding the gear cutting tool in the axial direction, and when the machining allowance is not uniform in the rotational axis direction of the workpiece, a gear is generated on the workpiece by performing a plurality of feeding operations. In the machining method, a final machining path, which is a machining path corresponding to the last feed operation among the plurality of feed operations, conforms to the shape of a gear generated on the workpiece, and corresponds to each of the plurality of feed operations. Of the plurality of processing paths, an initial processing path which is a processing path corresponding to an initial feeding operation does not become a parallel line or a parallel curve with respect to the final processing path.
本発明の歯車加工装置及び歯車加工方法は、全ての加工経路を、工作物に形成する歯車の形状に倣った形状にする場合と比べて、歯切り工具に加わる最大切削負荷を低減させることができる。その結果、歯車加工装置及び歯車加工方法は、歯切り工具の工具寿命を向上させることができる。 The gear machining device and the gear machining method of the present invention reduce the maximum cutting load applied to the gear cutting tool as compared with the case where all machining paths are shaped according to the shape of the gear formed on the workpiece. it can. As a result, the gear machining device and the gear machining method can improve the tool life of the gear cutting tool.
以下、本発明に係る歯車加工装置及び歯車加工方法を適用した実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、図1及び図2を参照して、本発明の一実施形態である歯車加工装置1の概略を説明する。 Hereinafter, an embodiment to which a gear machining device and a gear machining method according to the present invention are applied will be described with reference to the drawings. First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the outline of the gear processing apparatus 1 which is one Embodiment of this invention is demonstrated.
(1.歯車加工装置1の概略)
図1に示すように、歯車加工装置1は、相互に直交する3つの直進軸(X軸、Y軸及びZ軸)と2つの回転軸(A軸及びC軸)を駆動軸として有するマシニングセンタである。歯車加工装置1は、ベッド10と、工具保持装置20と、工作物保持装置30と、制御装置100と、を主に備える。ベッド10は、床上に配置される。ベッド10の上面には、X軸方向へ延びる一対のX軸ガイドレール11と、Z軸方向へ延びる一対のZ軸ガイドレール12とが設けられる。
(1. Outline of gear machining device 1)
As shown in FIG. 1, the gear machining device 1 is a machining center having three rectilinear axes (X axis, Y axis and Z axis) orthogonal to one another and two rotation axes (A axis and C axis) as drive axes. is there. The gear machining device 1 mainly includes a
工具保持装置20は、コラム21と、X軸駆動装置22と、サドル23と、Y軸駆動装置24と、工具主軸25と、工具主軸モータ26と、を備える。なお、図1では、X軸駆動装置22、Y軸駆動装置24、及び、工具主軸モータ26の図示が省略されている。
The
コラム21は、一対のX軸ガイドレール11に案内されながらX軸方向へ移動可能に設けられる。X軸駆動装置22は、ベッド10に対し、コラム21をX軸方向へ送るねじ送り装置である。また、コラム21の側面には、Y軸方向に沿って延びる一対のY軸ガイドレール27が設けられ、サドル23は、コラム21に対し、一対のY軸ガイドレール27に案内されながらY軸方向へ移動可能に設けられる。Y軸駆動装置24は、サドル23をY軸方向へ送るねじ送り装置である。
The
工具主軸25は、サドル23に対し、Z軸方向に平行な軸線まわりに回転可能に支持される。工具主軸25の先端には、工作物Wの加工に用いる歯切り工具40が着脱可能に装着される。歯切り工具40は、工具保持装置20に対してZ軸に平行な軸線まわりに回転可能に保持される。歯切り工具40は、コラム21の移動に伴ってX軸方向へ移動し、サドル23の移動に伴ってY軸方向へ移動する。工具主軸モータ26は、工具主軸25を回転させるための駆動力を付与するモータであり、サドル23の内部に収容される。
The
工作物保持装置30は、送り台31と、Z軸駆動装置32と、チルト装置33と、工作物回転装置34と、を備える。なお、図1では、Z軸駆動装置32の図示が省略されている。送り台31は、ベッド10に対し、一対のZ軸ガイドレール12に案内されながらZ軸方向へ移動可能に設けられる。Z軸駆動装置32は、送り台31をZ軸方向へ送るねじ送り装置である。
The
チルト装置33は、一対のテーブル支持部35と、チルトテーブル36と、A軸モータ37とを備える。一対のテーブル支持部35は、送り台31の上面に設置され、チルトテーブル36は、一対のテーブル支持部35に対し、X軸に平行なA軸まわりに揺動可能に支持される。A軸モータ37は、チルトテーブル36をA軸まわりに揺動させるための駆動力を付与するモータであり、テーブル支持部35の内部に収容される。
The
工作物回転装置34は、回転テーブル38と、C軸モータ39とを備える。回転テーブル38は、チルトテーブル36の底面に対し、A軸に直交するC軸まわりに回転可能に設置される。そして、回転テーブル38には、工作物Wを固定する保持部38aが設けられる。C軸モータ39は、回転テーブル38を回転させるための駆動力を付与するモータであり、チルトテーブル36の下面に設けられる。
The
歯車加工装置1は、歯車加工を行う際、チルトテーブル36を揺動させることにより、工作物Wの回転軸線の平行線に対して歯切り工具40の回転軸線を傾斜させる。その状態で、歯車加工装置1は、歯切り工具40と工作物Wとを同期回転させつつ、工作物Wの回転軸線方向に歯切り工具40を送りながら切削加工を行う。
The gear machining device 1 tilts the rotation axis of the
図2に示すように、制御装置100は、工具回転制御部110と、工作物回転制御部120と、チルト制御部130と、位置制御部140と、記憶装置150と、を備える。工具回転制御部110は、工具主軸モータ26の駆動制御を行い、工具主軸25に装着された歯切り工具40を回転させる。工作物回転制御部120は、C軸モータ39の駆動制御を行い、回転テーブル38に固定された工作物Wを回転軸線周り(C軸まわり)に回転させる。チルト制御部130は、A軸モータ37の駆動制御を行い、チルトテーブル36を揺動させることにより、回転テーブル38に固定された工作物WをA軸まわりに揺動させる。
As shown in FIG. 2, the
位置制御部140は、X軸駆動装置22の駆動制御を行い、コラム21をX軸方向へ移動させると共に、Y軸駆動装置24の駆動制御を行い、サドル23をY軸方向へ移動させる。これにより、工具保持装置20に保持された歯切り工具40は、工作物保持装置30に保持された工作物Wに対し、X軸方向及びY軸方向へ相対移動する。また、位置制御部140は、Z軸駆動装置32の駆動制御を行い、送り台31をZ軸方向へ移動させる。これにより、工作物保持装置30に保持された工作物Wは、工具保持装置20に保持された歯切り工具40に対し、Z軸方向へ相対移動する。
The
記憶装置150には、工作物の回転軸線方向へ歯切り工具40に送りながら切削加工を行う際の加工経路データを含む加工経路プログラムが格納される。なお、加工経路プログラムに含まれる加工経路データの詳細については、後ほど詳述する。
The
(2.工作物Wに形成する歯車の形状)
ここで、図3から図5Bを参照して、本実施形態で工作物Wに形成する歯車の形状を説明する。図3から図5Bに示すように、工作物Wに形成する歯車は、外歯車であり、歯底面が、工作物Wの回転軸線方向一端側(図4右側)の端部において、一端側へ向かうにつれて歯底円直径が小さくなるテーパ状に形成される。
(2. Shape of gear formed on the workpiece W)
Here, with reference to FIGS. 3 to 5B, the shape of the gear formed on the workpiece W in the present embodiment will be described. As shown in FIG. 3 to FIG. 5B, the gear formed on the workpiece W is an external gear, and the tooth bottom surface is to one end at an end of the workpiece W in the rotation axis direction one end side (right side in FIG. 4) It is formed in a tapered shape in which the root diameter decreases as it goes.
つまり、図4から図5Bに示すように、歯車の歯底面には、歯底円直径が歯すじ方向において一定となる部位と、歯底円直径が歯すじ方向において変化するテーパ状の部位とが形成される。一方、歯車の歯先円直径は、歯すじ方向全体において一定である。従って、工作物Wに形成する歯車は、歯底円直径が及び歯丈H1が歯すじ方向において一定な第一部位w1と、歯底円直径及び歯丈H2が歯すじ方向において変化する第二部位w2とを備える。 That is, as shown in FIGS. 4 to 5B, on the tooth base of the gear, a portion where the root diameter is constant in the tooth direction and a tapered portion where the root diameter changes in the tooth direction Is formed. On the other hand, the tip diameter of the gear is constant in the entire tooth direction. Therefore, the gear formed on the workpiece W has a first portion w1 in which the root diameter and the height H1 are constant in the tooth direction, and a second portion in which the root diameter and the height H2 change in the tooth direction. And a part w2.
このような歯車を加工するにあたり、歯車加工を行う前の素材としての工作物Wが円筒状であれば、第二部位w2を形成する部位の削り代Sは、第一部位w1を形成する部位の削り代Sよりも大きくなる。そのため、第二部位w2を切削する際に歯切り工具40に加わる切削負荷は、第一部位w1を切削する際に歯切り工具40に加わる切削負荷よりも大きくなる。
In machining such a gear, if the workpiece W as a material before gear machining has a cylindrical shape, the machining allowance S of the portion forming the second portion w2 is the portion forming the first portion w1 It becomes larger than the cutting allowance S of. Therefore, the cutting load applied to the
この点に関し、歯車加工装置1は、工作物Wの軸線方向一端側から他端側(図4右側から左側)へ歯切り工具40を送る送り動作を複数回行う。具体的に、歯車加工装置1は、工作物Wに荒加工を行う少なくとも1回の荒加工工程と、荒加工後の工作物Wに仕上加工を行う仕上工程とを含む複数回の切削工程を備えた歯車加工処理を実行することにより、所望の形状に形成された歯車を工作物Wに創成する。
In this regard, the gear machining device 1 performs the feeding operation of sending the
そして、記憶装置150に格納される加工経路プログラムには、歯車加工処理で実行される複数回の送り動作の各々に対応する複数の加工経路データが含まれる。加工経路プログラムに含まれる各々の加工経路データは、歯車加工処理内で実行される複数回の切削工程で歯切り工具40が削り取る削り代Sと、歯車加工処理で実行される切削工程の回数(送り動作の回数)とに基づいて作成される。歯車加工装置1は、歯車加工処理で実行する各々の切削工程において、加工経路プログラムに基づいた切削加工を行うことにより、歯切り工具40に加わる最大切削負荷の軽減を図ることができる。以下において、歯車加工処理で実行される各切削工程での加工経路について、具体例を挙げながら説明する。
The machining path program stored in the
(3.歯車加工処理)
次に、図6に示すフローチャートを参照しながら、歯車加工処理の一例を説明する。歯車加工処理は、歯車加工時に制御装置100により実行される。歯車加工処理では、3回の送り動作を行い、図3から図5Bに示す外歯車を工作物Wに創成する。そして、歯車加工処理は、1回目の切削工程として、円筒状の素材である工作物Wに荒加工を行う第一荒加工工程と、2回目の切削工程として、第一荒加工工程後の工作物Wに2回目の荒加工を行う第二荒加工工程と、3回目の切削工程として、荒加工後の工作物Wに仕上加工を行う仕上加工工程とを備える。
(3. Gear processing)
Next, an example of the gear machining process will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The gear machining process is performed by the
図6に示すように、歯車加工処理は、最初に、アプローチ送りを行い、歯切り工具40を送り動作開始位置に配置する(S1)。S1の処理後、歯車加工処理は、第一荒加工工程を実行する(S2)。S2の処理後、歯車加工処理は、歯切り工具40の早送りを行い、第一荒加工工程での送り動作によって工作物Wの回転軸線方向他端側まで到達した歯切り工具40を、工作物Wの回転軸線方向一端側の送り動作開始位置に戻す(S3)。
As shown in FIG. 6, in the gear machining process, first, approach feeding is performed to place the
S3の処理後、歯車加工処理は、第二荒加工工程を実行する(S4)。S4の処理後、歯車加工処理は、S2の処理と同様に、歯切り工具40の早送りを行い、歯切り工具40を送り動作開始位置に戻す(S5)。S5の処理後、歯車加工処理は、仕上加工工程を実行し(S6)、本処理を終了する。
After the process of S3, the gear machining process executes a second roughing process (S4). After the process of S4, in the gear machining process, as in the process of S2, the
(4.加工経路の具体例)
続いて、図7Aから図7Cを参照しながら、歯車加工処理で実行される3回の切削工程での各々の加工経路について、具体例を挙げながら説明する。以下において、第一荒加工工程での加工経路を「初回加工経路」、第二荒加工工程での加工経路を「中間加工経路」、仕上加工工程での加工経路を「最終加工経路」と称す。
(4. Specific example of processing route)
Subsequently, with reference to FIG. 7A to FIG. 7C, each machining path in the three cutting processes performed in the gear machining process will be described by giving a specific example. In the following, the processing path in the first roughing process is referred to as "first processing path", the processing path in the second roughing process as "intermediate processing path", and the processing path in the finishing process as "final processing path" .
図7Aの左側には、3回の切削工程で歯切り工具40が第一部位w1を削り取る削り代の断面を模式的に表した図が示されており、図7Aの右側には、3回の切削工程で歯切り工具40が第二部位w2を削り取る削り代の断面を模式的に表した図が示されている。なお、第一部位w1の削り代のうち、第一荒加工工程で削り取る削り代の断面積を「切削断面積s11」、第二荒加工工程で削り取る削り代の断面積を「切削断面積s21」、仕上加工工程で削り取る削り代の断面積を「切削断面積s31」と称す。同様に、第二部位w2の削り代のうち、第一荒加工工程で削り取る削り代の断面積を「切削断面積s12」、第二荒加工工程で削り取る削り代の断面積を「切削断面積s22」、仕上加工工程で削り取る削り代の断面積を「切削断面積s32」と称す。
On the left side of FIG. 7A, a diagram schematically showing a cross section of a cutting allowance for cutting off the first portion w1 by the cutting
図7Bは、図4に示す歯車加工後の工作物Wの断面図(工作物Wの回転軸線及び歯底面を含む断面図)のうち、削り代Sとして削り取られた部位に、初回加工経路、中間加工経路及び最終加工経路を図示したものである。なお、初回加工経路、中間加工経路及び最終加工経路の各々において、第一部位w1を加工する際の加工経路をそれぞれ、「第一経路P11,P21,P31」と称し、第二部位w2を加工する際の加工経路をそれぞれ、「第二経路P12,P22,P32」と称す。また、図7Bには、歯車加工処理のS2及びS4の処理で早送りを実行する際の歯切り工具40の経路を点線で図示している。
FIG. 7B shows a first machining path at a portion scraped off as a machining allowance S in the sectional view of the workpiece W after gear machining shown in FIG. 4 (a sectional view including the rotation axis and the tooth bottom of the workpiece W), The intermediate processing path and the final processing path are illustrated. In each of the initial processing path, the intermediate processing path, and the final processing path, the processing path when processing the first portion w1 is referred to as “first path P11, P21, P31” and the second portion w2 is processed The processing path at the time of making is referred to as "second path P12, P22, P32", respectively. Moreover, in FIG. 7B, the path of the
図7Aに示すように、加工経路プログラムに含まれる3つの加工経路は、3回の切削工程の各々において、歯切り工具40が削り取る削り代Sの切削断面積となるように設定されている。つまり、第一経路P11,P21,P31は、切削断面積s11,s21,s31が均一となるように設定され、第二経路P12,P22,P32は、切削断面積s21,s22,s32が均一となるように設定される。 As shown in FIG. 7A, the three machining paths included in the machining path program are set so as to have a cutting cross-sectional area of a cutting allowance S to be scraped off by each of the three cutting steps. That is, the first paths P11, P21, and P31 are set so that the cutting cross-sectional areas s11, s21, and s31 become uniform, and the second paths P12, P22, and P32 have the cutting cross-sectional areas s21, s22, and s32 are uniform. Is set to be
この場合、図7Bに示すように、第一部位w1において、初回加工経路、中間加工経路及び最終加工経路の各々の第一経路P11,P21,P31は、工作物Wの回転軸線に倣った直線状となる。一方、第二部位w2において、最終加工経路の第二経路P32は、工作物Wに形成する歯車の形状(歯底面の形状)に倣った形状であるに対し、中間加工経路の第二経路P22は、第一経路P21と比べて、最終加工経路から離れた位置をとる。同様に、初回加工経路の第二経路P12は、第一経路P11と比べて、中間加工経路から離れた位置をとる。このように、3つの切削工程の何れにおいても、第二部位w2を切削する際の切込量は、第一部位w1を切削する際の切込量よりも大きくなる。 In this case, as shown in FIG. 7B, in the first portion w1, the first paths P11, P21, and P31 of the first machining path, the intermediate machining path, and the final machining path are straight lines that follow the rotation axis of the workpiece W. It becomes a state. On the other hand, in the second portion w2, the second path P32 of the final machining path is a shape conforming to the shape of the gear (the shape of the tooth bottom) formed on the workpiece W, while the second path P22 of the intermediate machining path Takes a position away from the final processing path as compared to the first path P21. Similarly, the second path P12 of the first processing path takes a position away from the intermediate processing path as compared to the first path P11. As described above, in any of the three cutting processes, the amount of cutting when cutting the second portion w2 is larger than the amount of cutting when cutting the first portion w1.
その結果、図7Cに示すように、第一荒加工工程、第二荒加工工程及び仕上加工工程の各々において、第二部位w2の加工時に歯切り工具40に加わる切削負荷は、第一部位w1の加工時に歯切り工具40に加わる切削負荷よりも大きくなる。
As a result, as shown in FIG. 7C, in each of the first roughing process, the second roughing process, and the finishing process, the cutting load applied to the
ここで、3回の切削工程のうち、最後の切削工程である仕上加工工程では、工作物Wに形成される歯車の形状が、最終的な所望の形状となるような切削加工を行う必要があるので、最終加工経路は、工作物Wに形成する歯車の最終的な形状に倣った形状となる。この点に関し、第一荒加工工程及び第二加工工程において、工作物Wに形成する歯車の形状に倣った加工経路で切削加工を行うと、第一荒加工工程での第二部位w2の加工時において歯切り工具40に発生する最大切削負荷が大きくなる。
Here, in the finishing process, which is the final cutting process among the three cutting processes, it is necessary to perform cutting so that the shape of the gear formed on the workpiece W becomes the final desired shape. Because of this, the final machining path is shaped according to the final shape of the gear formed on the workpiece W. In this regard, if cutting is performed in the first roughing process and the second processing process along the processing path according to the shape of the gear formed on the workpiece W, the second portion w2 in the first roughing process is processed The maximum cutting load generated on the
つまり、3つの加工経路を工作物Wに形成する歯車の形状に倣った形状にすると、全ての加工経路が平行となる。この場合、第二荒加工工程及び仕上加工工程では、第二部位w2を切削する際の切込量が第一部位w1を切削する際の切込量と同等になる。そのため、第一部位w1と比べて増大する第二部位w2の削り代の増大分を、第一荒加工工程で1度に削り取ることになる。その結果、第一荒加工工程において、第二部位w2を切削する際の最大切削負荷が大きくなる。 That is, when the three machining paths are shaped according to the shape of the gear formed on the workpiece W, all the machining paths become parallel. In this case, in the second roughing process and the finishing process, the cutting amount when cutting the second portion w2 is equal to the cutting amount when cutting the first portion w1. Therefore, an increase in the cutting allowance of the second portion w2 which increases as compared with the first portion w1 is cut at a time in the first roughing process. As a result, in the first roughing process, the maximum cutting load when cutting the second portion w2 is increased.
これに対し、加工経路プログラムに含まれる3つの加工経路は、初回加工経路及び中間加工経路が最終加工経路に対して平行線又は平行曲線とはならないように設定される。即ち、本実施形態では、初回加工経路及び中間加工経路の第二経路P12,P22は、最終加工経路の第二経路P32に対して平行線又は平行曲線とはならないように設定される。これにより、歯車加工装置1は、全ての加工経路を、工作物Wに形成する歯車の形状に倣った形状にする場合と比べて、歯切り工具40に加わる最大切削負荷を抑制することができる。
On the other hand, the three processing paths included in the processing path program are set such that the initial processing path and the intermediate processing path do not become parallel lines or parallel curves with respect to the final processing path. That is, in the present embodiment, the first processing path and the second paths P12 and P22 of the intermediate processing path are set so as not to be parallel lines or parallel curves with respect to the second path P32 of the final processing path. Thereby, the gear machining device 1 can suppress the maximum cutting load applied to the
また、本実施形態において、歯車加工装置1は、第一部位w1より工作物Wを多く削り取る必要がある第二部位w2を加工するにあたり、3回の切削加工の各々において、第二部位w2の切込量を第一部位w1の切込量よりも大きくしている。これにより、歯車加工装置1は、複数回行う切削工程の中で、特定の切削工程において歯切り工具40に加わる最大切削負荷が高くなることを回避できる。
Further, in the present embodiment, the gear machining device 1 processes the second portion w2 which needs to scrape the workpiece W more than the first portion w1. The cut amount is made larger than the cut amount of the first portion w1. Thereby, the gear machining device 1 can avoid that the maximum cutting load applied to the
これに加えて、本実施形態では、初回加工経路及び中間加工経路の第二経路P12,P22は、切削断面積s12,s22,s32が均一となるように設定される。これにより、歯車加工装置1は、3回の切削工程の各々において、歯切り工具40に加わる最大切削負荷の低減を図ることができる。
In addition to this, in the present embodiment, the first processing path and the second paths P12 and P22 of the intermediate processing path are set so that the cutting cross-sectional areas s12, s22 and s32 become uniform. Thereby, the gear machining device 1 can reduce the maximum cutting load applied to the
なお、図7Bに示すように、3回の切削工程において、切削断面積が均一となるように3回の加工経路を設定した場合に、仕上加工工程は、第一荒加工工程及び第二荒加工工程と比べて、第一部位w1の加工時に発生する切削負荷が小さくなると共に、第二部位w2の加工時に発生する切削負荷が小さくなる。その結果、歯車加工装置1は、仕上加工工程において、精度の高い歯車加工を行うことができる。また、加工経路プログラムに含まれる加工経路データは、切削断面積を基準に設定されるので、加工経路の設定を容易に行うことができる。 As shown in FIG. 7B, in the case of setting the processing path three times so that the cross-sectional area becomes uniform in the three cutting steps, the finishing step includes the first roughing step and the second roughing step. As compared with the processing step, the cutting load generated at the time of processing the first portion w1 becomes smaller, and the cutting load generated at the time of processing the second portion w2 becomes smaller. As a result, the gear machining device 1 can perform gear machining with high accuracy in the finishing process. Further, since the machining path data included in the machining path program is set based on the cutting cross-sectional area, the machining path can be easily set.
(5.加工経路の変形例)
次に、図8Aから図10Bを参照しながら、加工経路プログラムに含まれる加工経路の変形例について、具体例を挙げながら説明する。なお、上記実施形態と同一の構成には、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、以下に示す変形例の何れにおいても、送り動作は、3回行う。また、図8A及び図9Aは、図7Aに相当する図である。同様に、図8B、図9B及び図10Bは、図7Bに相当する図であり、図8C、図9C及び図10Aは、図7Cに相当する図である。
(5. Modification of machining path)
Next, with reference to FIG. 8A to FIG. 10B, a modification of the processing path included in the processing path program will be described by giving a specific example. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the said embodiment, and the description is abbreviate | omitted. Also, in any of the following modified examples, the feeding operation is performed three times. 8A and 9A correspond to FIG. 7A. Similarly, FIGS. 8B, 9B and 10B correspond to FIG. 7B, and FIGS. 8C, 9C and 10A correspond to FIG. 7C.
(5−1:第一変形例)
まず、図8Aから図8Cを参照して、第一変形例を説明する。図8A及び図8Bに示すように、第一変形例の中間加工経路は、工作物Wに形成する歯車の形状に倣った形状に設定される。一方、第一変形例の初回加工経路は、第二部位w2の加工時において第一荒加工工程での切削断面積s12と第二荒加工工程での切削断面積s22が均一になるように設定される。なお、第一変形例において第一経路P11,P21,P31は、上記実施形態と同様に設定される。
(5-1: First Modification)
First, the first modification will be described with reference to FIGS. 8A to 8C. As shown to FIG. 8A and FIG. 8B, the intermediate | middle process path | route of a 1st modification is set as the shape which followed the shape of the gearwheel formed in the workpiece W. As shown in FIG. On the other hand, the initial machining path of the first modification is set such that the cutting cross-sectional area s12 in the first roughing process and the cutting cross-sectional area s22 in the second roughing process become uniform when processing the second portion w2. Be done. In the first modification, the first paths P11, P21, and P31 are set in the same manner as the above embodiment.
この場合、中間加工経路は、最終加工経路と平行となる。この場合、最終加工工程で第二部位w2を切削する際の切込量は、第一部位w1を切削する際の切込量と同等になる。その一方、初回加工経路の第二経路P12は、第一経路P11と比べて、中間加工経路から離れた位置をとる。よって、第一荒加工工程及び第二加工工程では、第二部位w2を切削する際の切込量が、第一部位w1を切削する際の切込量よりも大きくなる。 In this case, the intermediate processing path is parallel to the final processing path. In this case, the cutting amount when cutting the second portion w2 in the final processing step is equal to the cutting amount when cutting the first portion w1. On the other hand, the second path P12 of the first processing path takes a position away from the intermediate processing path as compared with the first path P11. Therefore, in the first roughing process and the second processing process, the cutting amount when cutting the second portion w2 is larger than the cutting amount when cutting the first portion w1.
その結果、図8Cに示すように、仕上加工工程は、第一荒加工工程及び第二荒加工工程と比べて、第一部位w1の加工時と第二部位w2の加工時とで歯切り工具40に発生する切削負荷の差が小さくなる。このように、第一変形例は、上記実施形態と比べて、仕上加工工程で歯切り工具40に加わる最大切削負荷を低減させることができる。これにより、第一変形例は、工作物Wに形成する歯車の精度を向上させることができる。
As a result, as shown in FIG. 8C, in the finishing process, compared with the first roughing process and the second roughing process, the gear cutting tool at the time of processing the first portion w1 and the time of processing the second portion w2 The difference in cutting load generated at 40 is reduced. As described above, the first modification can reduce the maximum cutting load applied to the
その一方、第一変形例は、第一荒加工工程及び第二荒加工工程において、第二部位w2の切込量を第一部位w1の切込量よりも大きくしている。この場合、歯車加工装置1は、第一荒加工工程及び第二荒加工工程で歯切り工具40に加わる最大切削負荷の抑制を図ることができる。このように、第一変形例の加工経路プログラムは、第二部位w2を加工する際の切込量が、第一部位w1を切削する際の切込量よりも大きくなるような複数の加工経路を含むので、歯車加工装置1は、歯切り工具40に加わる最大切削負荷を低減させることができる。
On the other hand, in the first modification, in the first roughing process and the second roughing process, the incised amount of the second portion w2 is made larger than the incised amount of the first portion w1. In this case, the gear machining device 1 can suppress the maximum cutting load applied to the
なお、第一変形例は、仕上加工工程での第一部位w1の切削断面積s31が、第一荒加工工程及び第二荒加工工程での第一部位w1の切削断面積s11,s21よりも小さくなるように、3つの加工経路を設定してもよい。この場合、第一変形例は、仕上加工工程で歯切り工具40に発生する最大切削負荷をより低減させることができるので、工作物Wに形成する歯車の精度の更なる向上を図ることができる。
In the first modification, the cutting cross-sectional area s31 of the first portion w1 in the finishing process is greater than the cutting cross-sectional areas s11 and s21 of the first portion w1 in the first roughing step and the second roughing step. Three processing paths may be set to be smaller. In this case, since the first modification can further reduce the maximum cutting load generated on the
(5−2:第二変形例)
次に、図9Aから図9Cを参照して、第二変形例を説明する。図9A及び図9Bに示すように、第二変形例の初回加工経路及び中間加工経路は、第一経路P11,P21及び第二経路P12,P22が工作物の加工軸線に平行な一直線状となるように設定される。なお、第二変形例において第一経路P11、P21,P31は、上記実施形態と同様に設定される。この場合、最終加工工程で第二部位w2を切削する際の切込量は、第一荒加工工程及び第二荒加工工程で第二部位w2を切削する際の切込量よりも大きくなる。
(5-2: Second Modified Example)
Next, a second modification will be described with reference to FIGS. 9A to 9C. As shown in FIGS. 9A and 9B, the first machining path and the intermediate machining path of the second modification are in a straight line in which the first paths P11 and P21 and the second paths P12 and P22 are parallel to the machining axis of the workpiece. Is set as In the second modification, the first paths P11, P21, and P31 are set in the same manner as the above embodiment. In this case, the amount of cutting when cutting the second portion w2 in the final processing step is larger than the amount of cutting when cutting the second portion w2 in the first roughing step and the second roughing step.
しかしながら、図9Cに示すように、第一部位w1において、仕上加工工程で歯切り工具40に加わる切削負荷L3は、第一荒加工工程及び第二荒加工工程で歯切り工具40に加わる切削負荷L1,L2よりも小さい。この点において、第二変形例は、全ての加工経路を工作物Wに形成する歯車の形状に倣った形状にする場合に最初の切削工程で歯切り工具40に加わる最大切削負荷との比較において、歯切り工具40に加わる最大切削負荷を抑制することができる。
However, as shown in FIG. 9C, the cutting load L3 applied to the
なお、第二変形例は、仕上加工工程での第一部位w1の切削断面積s31が、第一荒加工工程及び第二荒加工工程での第一部位w1の切削断面積s11,s21よりも小さくなるように、3つの加工経路を設定してもよい。この場合、第二変形例は、仕上加工工程で歯切り工具40に加わる最大切削負荷を抑制することができる。また、例えば、工作物Wに形成した歯車の用途において、第一部位w1において高い精度が要求される一方、第二部位w2において第一部位w1ほど高い精度が要求されない場合がある。この場合において、第二変形例は、第一部位w1に形成される歯車の精度を高めることにより、使用用途ごとの要求に応じた歯車を創成することができる。
In the second modification, the cutting cross-sectional area s31 of the first portion w1 in the finishing process is greater than the cutting cross-sectional areas s11 and s21 of the first portion w1 in the first roughing step and the second roughing step. Three processing paths may be set to be smaller. In this case, the second modification can suppress the maximum cutting load applied to the
(5−3:第三変形例)
次に、図10A及び図10Bを参照して、第三変形例を説明する。上記実施形態では、3つの加工経路は、3回の切削工程において切削断面積が均一となるように設定したのに対し、第三変形例は、図10A及び図10Bに示すように、3回の切削工程において切削負荷が均一となるように、3つの加工経路を設定する。これにより、第三変形例は、切削断面積を基準として加工経路を設定する上記実施形態と同様の効果を奏し、歯切り工具40に加わる最大切削負荷を抑制することができる。
(5-3: Third Modified Example)
Next, a third modified example will be described with reference to FIGS. 10A and 10B. In the above embodiment, the three processing paths are set so that the cutting cross-sectional area becomes uniform in three cutting steps, while the third modification example is three times as shown in FIGS. 10A and 10B. Three processing paths are set so that the cutting load is uniform in the cutting process of Thereby, the third modified example can achieve the same effect as the above embodiment in which the machining path is set based on the cutting cross-sectional area, and can suppress the maximum cutting load applied to the
なお、第三変形例は、上記した第一変形例に適用することも可能である。即ち、上記した第一変形例は、第二部位w2の加工時において第一荒加工工程での切削負荷L1と第二荒加工工程での切削負荷L2とが均一になるように、初回加工経路及び中間加工経路を設定してもよい。この場合の第三変形例は、切削断面積を基準として加工経路を設定する第一変形例と同様の効果を奏し、歯切り工具40に加わる最大切削負荷を抑制することができる。
The third modification can also be applied to the first modification described above. That is, in the first modification example described above, the first processing path is performed so that the cutting load L1 in the first roughing process and the cutting load L2 in the second roughing process become uniform at the time of processing the second portion w2. And an intermediate processing path may be set. The third modification in this case has the same effect as the first modification in which the machining path is set based on the cutting cross-sectional area, and can suppress the maximum cutting load applied to the
(6.その他)
以上、上記実施形態及び各変形例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態及び各変形例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。
(6. Other)
As mentioned above, although the present invention was explained based on the above-mentioned embodiment and each modification, the present invention is not limited at all to the above-mentioned embodiment and each modification, and various modification within the range which does not deviate from the meaning of the present invention It is easy to guess that improvements are possible.
例えば、上記実施形態及び各変形例では、工作物Wに形成する歯車の例として、歯底面がテーパ状に形成された第二部位を含む外歯車に本発明を適用する場合を例に挙げて説明したが、工作物の回転軸線方向において削り代が均一とはならない歯車を形成する際に、本発明を適用できる。つまり、本発明は、軸線方向において歯丈が変化する部位を有する歯車を形成する歯車、例えば、軸線方向において歯先面が変形する歯車や、第二部位が曲面である歯車等にも適用することができる。さらに、本発明は、外歯車だけでなく、内歯車に適用することも可能である。 For example, in the above embodiment and each modification, as an example of the gear formed on the workpiece W, the present invention is applied to an external gear including a second portion in which the tooth bottom is formed in a tapered shape. Although described, the present invention can be applied when forming a gear whose cutting allowance is not uniform in the rotational axis direction of the workpiece. That is, the present invention is also applicable to a gear forming a gear having a portion where the tooth height changes in the axial direction, for example, a gear whose tip surface is deformed in the axial direction, a gear whose second portion is a curved surface, etc. be able to. Furthermore, the present invention can be applied not only to the external gear but also to the internal gear.
上記実施形態及び各変形例では、送り操作を3回行う場合を例に挙げて説明したが、送り操作は、2回又は4回以上であってもよい。同様に、歯車加工処理は、荒加工工程を1回のみにして中間加工処理を省略してもよく、荒加工工程を3回以上について中間加工処理を複数回実行してもよい。 In the above embodiment and each modification, the case where the feeding operation is performed three times has been described as an example, but the feeding operation may be performed twice or four times or more. Similarly, in the gear machining process, the rough machining process may be performed only once and the intermediate machining process may be omitted, or the intermediate machining process may be performed multiple times for three or more rough machining processes.
上記実施形態では、3つの加工経路は、3回の切削工程において切削断面積が均一となるように設定される場合について説明したが、切削断面積が均一であることに限定されるものではない。即ち、全ての加工経路が、少なくとも第二経路において互いに平行線又は平行曲線とならないようにしつつ、全ての切削工程の各々において、第二部位w2を加工する際の切削負荷が、第一部位w1を加工する際の切削負荷よりも大きくなるように設定されていればよい。これにより、歯車加工装置1は、歯切り工具40に加わる最大切削負荷の軽減を図ることができる。
Although in the above embodiment, the three processing paths are set so that the cutting cross-sectional area becomes uniform in three cutting steps, the present invention is not limited to the case where the cutting cross-sectional area is uniform . That is, the cutting load at the time of processing the second portion w2 in each of all the cutting steps is the first portion w1 while all the processing paths do not become parallel lines or parallel curves in at least the second path. It may be set to be larger than the cutting load when machining. Thus, the gear machining device 1 can reduce the maximum cutting load applied to the
さらにこの場合、最終加工経路が、全ての加工経路の中で、第二部位w2の加工時における切削断面積又は最大切削負荷が最も小さくなるように、全ての加工経路が設定されていてもよい。これにより、歯車加工装置1は、仕上加工工程で歯切り工具40に発生する最大切削負荷を低減させることができる。
Furthermore, in this case, all the processing paths may be set such that the cutting cross-sectional area or the maximum cutting load at the time of processing the second portion w2 is the smallest among all the processing paths. . Thus, the gear machining device 1 can reduce the maximum cutting load generated on the
ここで、歯車加工装置1を用いてギヤスカイビング加工を行う際、工作物Wに対して歯切り工具40が接する加工点と工作物Wの回転軸線とを含む平面に直交する方向から見た歯切り工具40の回転軸線及び工作物Wの回転軸線は、互いに垂直でも平行でもない。つまり、ギヤスカイビング加工は、歯切り工具40の回転軸線及び工作物Wの回転軸線をねじれた状態で配置し、歯切り工具40と工作物Wとを同期させながら高速回転することにより、効率の高い歯車加工を行うことが可能となる。
Here, when performing gear skiving processing using the gear processing apparatus 1, viewed from a direction orthogonal to a plane including the processing point at which the
その一方、加工時における切込量や送り量を大きくすると、歯車加工に要する時間が短縮される一方で、歯切り工具40に加わる切削負荷が大きくなる。特に、ギヤスカイビング加工では、すくい角を連続的に変化させながら歯車加工が行われるのに対し、切削量や送り量を大きくするほど、すくい角が負の方向へ大きく変化した状態で加工が行われる時間が長くなり、歯切り工具40に加わる切削負荷が大きくなる。つまり、切込量や送り量を大きくすることは、歯切り工具40の磨耗や破損等が早期に発生する原因となる。この点に関し、歯車加工装置1は、切削負荷の軽減を図ることで、歯車加工に要する時間の短縮を図りつつ、歯切り工具40の磨耗や破損等を低減させることができる。
On the other hand, when the amount of infeed and the amount of feed during machining are increased, the time required for gear machining is shortened, while the cutting load applied to the
1:歯車加工装置、 150:記憶装置、 H1,H2:歯丈、 L1,L2,L3:切削負荷、 P11,P21,P31:第一経路、 P12,P22,P32:第二経路、 S:削り代、 s11,s12,s21,s22,s31,s32:切削断面積、 W:工作物、 w1:第一部位、 w2:第二部位 1: Gear processing device, 150: Storage device, H1, H2: Tooth length, L1, L2, L3: Cutting load, P11, P21, P31: First path, P12, P22, P32: Second path, S: Shaping S11, s12, s21, s22, s31, s32: cutting cross section, W: workpiece, w1: first part, w2: second part
Claims (13)
前記歯車加工装置は、前記複数の送り動作の各々に対応する複数の加工経路を含む加工経路プログラムが格納された記憶装置を備え、
前記加工経路プログラムは、最後に行う前記送り動作に対応する加工経路であって前記工作物に創成する歯車の形状に倣った加工経路となる最終加工経路と、最初に行う前記送り動作に対応する加工経路であって前記最終加工経路に対して平行線又は平行曲線とはならない加工経路となる初回加工経路と、を含む、歯車加工装置。 In a state in which the rotational axis of the gear cutting tool is inclined with respect to the parallel line of the rotational axis of the workpiece, the gear cutting tool is rotated in the rotational axis direction of the workpiece while synchronously rotating the gear cutting tool and the workpiece. A gear machining device for generating gears on a work by performing a plurality of feeding operations when cutting is performed while being fed and a machining allowance is not uniform in the direction of the rotation axis of the work.
The gear machining device includes a storage device storing a machining path program including a plurality of machining paths corresponding to each of the plurality of feed operations,
The machining path program corresponds to a final machining path which is a machining path corresponding to the feed operation to be performed last and which becomes a machining path conforming to the shape of a gear generated on the workpiece, and the feed operation to be performed first And a first machining path which is a machining path which is not a parallel line or a parallel curve with respect to the final machining path.
前記工作物のうち前記削り代が前記工作物の回転軸線方向において変化しない第一部位を加工する際の加工経路である第一経路と、
前記工作物のうち前記削り代が前記工作物の回転軸線方向において変化する第二部位を加工する際の加工経路である第二経路と、
を含み、
前記初回加工経路の前記第二経路は、前記最終加工経路の前記第二経路に対して平行線又は平行曲線とはならない、請求項1に記載の歯車加工装置。 Each of the plurality of processing paths is
A first path which is a processing path when processing a first portion of the workpiece in which the cutting allowance does not change in the rotational axis direction of the workpiece;
A second path which is a processing path when processing a second portion of the workpiece in which the cutting allowance changes in the rotational axis direction of the workpiece;
Including
The gear machining device according to claim 1, wherein the second path of the first machining path does not form a parallel line or a parallel curve with respect to the second path of the final machining path.
前記複数の送り動作のうち最後の送り動作に対応する加工経路となる最終加工経路は、前記工作物に創成する歯車の形状に倣い、
前記複数の送り動作の各々に対応する複数の加工経路のうち、最初の送り動作に対応する加工経路となる初回加工経路は、前記最終加工経路に対して平行線又は平行曲線とはならない、歯車加工方法。 In a state in which the rotational axis of the gear cutting tool is inclined with respect to the parallel line of the rotational axis of the workpiece, the gear cutting tool is rotated in the rotational axis direction of the workpiece while synchronously rotating the gear cutting tool and the workpiece. A gear machining method for generating a gear on the work by performing a plurality of feeding operations when cutting is performed while being fed and a cutting allowance is not uniform in the rotational axis direction of the work.
The final machining path, which is the machining path corresponding to the last feeding operation among the plurality of feeding operations, follows the shape of a gear generated on the workpiece;
Of a plurality of machining paths corresponding to each of the plurality of feed operations, an initial machining path serving as a machining path corresponding to the first feed operation does not form a parallel line or parallel curve with respect to the final machining path Processing method.
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