JP2020196057A - Gear processing device and gear processing method - Google Patents

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Abstract

To provide a gear processing device and a gear processing method that are able to prevent abnormal stop of the gear processing device.SOLUTION: A control device 100 for a gear processing device 1 comprises: a work-piece main shaft rotational speed control unit 110 that controls a rotational speed of a work-piece main shaft 70; a tool main shaft rotational speed control unit 120 that controls a rotational speed of a tool main shaft 40; an inertia calculation unit 140 by which a rotational speed change command to change a rotational speed of one of the work-piece main shaft and the tool main shaft is input from one of the work-piece main shaft rotational speed control unit and the tool main shaft rotational speed control unit, and inertia, in a rotating direction, of the work-piece main shaft and the tool main shaft is calculated based on the rotational speed change command; and an allowable maximum acceleration calculation unit 150 that, based on the calculated inertia, calculates an allowable maximum acceleration of one of the work-piece main shaft and the tool main shaft.SELECTED DRAWING: Figure 3

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 processing apparatus and a gear processing method.

工作機械においては、切削工具と工作物の相対回転速度を上昇させたり、切込量を大きくすると、工作物にびびり振動が発生し易くなる。そこで、例えば、特許文献１には、工作物の動的ひずみを求め、動的ひずみの大きさに基づいて、工作物のびびり振動の判定を行って工作物の加工を行う技術が記載されている。特許文献２には、工作物の固有振動と切削工具の振動成分とが共振しない回転数で切削工具を回転させることで、工作物のびびり振動の発生を防止して工作物の加工を行う技術が記載されている。 In a machine tool, if the relative rotation speed between the cutting tool and the workpiece is increased or the depth of cut is increased, the workpiece is likely to vibrate. Therefore, for example, Patent Document 1 describes a technique for obtaining a dynamic strain of a work piece, determining the chatter vibration of the work piece based on the magnitude of the dynamic strain, and processing the work piece. There is. Patent Document 2 describes a technique for processing a work piece by preventing the occurrence of chatter vibration of the work piece by rotating the cutting tool at a rotation speed at which the natural vibration of the work piece and the vibration component of the cutting tool do not resonate. Is described.

特許文献３には、工作物又は切削工具の回転を慣性回転にして切削工具と工作物を相対送りすることで、工作物のびびり振動の発生を防止して工作物の加工を行う技術が記載されている。特許文献４には、工作物に対する切削工具の切込深さを減少させることで、工作物のびびり振動の発生を防止して工作物の加工を行う技術が記載されている。しかし、上述の各技術は、スカイビング加工により工作物に歯車を創成する歯車加工装置（歯車加工方法）に対して適用可能か否かは不明である。 Patent Document 3 describes a technique for processing a workpiece by preventing the occurrence of chatter vibration of the workpiece by bilaterally feeding the workpiece or the workpiece by making the rotation of the workpiece or the cutting tool an inertial rotation. Has been done. Patent Document 4 describes a technique for processing a workpiece by reducing the depth of cut of the cutting tool with respect to the workpiece to prevent the occurrence of chatter vibration of the workpiece. However, it is unclear whether each of the above techniques can be applied to a gear processing device (gear processing method) that creates gears in a workpiece by skiving.

本発明者は、スカイビング加工を行う歯車加工装置（歯車加工方法）において、工作物のびびり振動を抑制して工作物に歯車を創成する技術（特許文献５）を見い出した。すなわち、特許文献５には、工作物主軸（工作物）及び工具主軸（歯切り工具）の回転速度を変動させて同期回転させながら、工作物の回転軸線方向に歯切り工具を工作物に対して相対移動させることにより、工作物のびびり振動を抑制して工作物に歯車を創成する技術が記載されている。 The present inventor has found a technique (Patent Document 5) for creating a gear in a work by suppressing chatter vibration of the work in a gear processing device (gear processing method) for skiving. That is, in Patent Document 5, the gear cutting tool is applied to the workpiece in the direction of the rotation axis of the workpiece while the rotation speeds of the workpiece spindle (workpiece) and the tool spindle (gear cutting tool) are varied and synchronously rotated. A technique for creating gears in a workpiece by suppressing chatter vibration of the workpiece by moving them relative to each other is described.

特開２０００−２３７９３２号公報JP 2000-237932 特開２００９−２７４１７９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-274179 特開昭６３−１２７８０１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-127801 特許第５９２９０６５号公報Japanese Patent No. 5929065 特開２０１８−６２０５６号公報JP-A-2018-62056

特許文献５に記載の歯車加工装置（歯車加工方法）では、工作物主軸及び工具主軸の回転速度の変動条件の一つである変動振幅が大きいほど、工作物のびびり振動を抑制できる。なお、回転速度の変動条件の一つである変動周波数は、低過ぎると工作物のびびり振動の抑制効果は低下するので、一定値以上は必要である。ところが、回転速度の変動振幅が大き過ぎると、工作物主軸又は工具主軸の慣性による影響で、加速時に工作物主軸用モータ又は工具主軸用モータの電流値が定格電流値を超え、歯車加工装置が異常停止してしまうおそれがあった。 In the gear processing apparatus (gear processing method) described in Patent Document 5, the larger the fluctuation amplitude, which is one of the fluctuation conditions of the rotation speed of the work spindle and the tool spindle, the more the chatter vibration of the work can be suppressed. If the fluctuation frequency, which is one of the fluctuation conditions of the rotation speed, is too low, the effect of suppressing the chatter vibration of the workpiece will be reduced, so a certain value or more is required. However, if the fluctuation amplitude of the rotation speed is too large, the current value of the work spindle motor or tool spindle motor exceeds the rated current value during acceleration due to the influence of the inertia of the work spindle or tool spindle, and the gear processing device becomes There was a risk of abnormal stoppage.

本発明は、歯車加工装置の異常停止を防止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 processing device and a gear processing method capable of preventing an abnormal stop of the gear processing device.

本発明の歯車加工装置は、工作物と歯切り工具とを同期回転させながら、前記工作物の回転軸線方向に前記歯切り工具を前記工作物に対して相対移動させることにより、前記工作物に歯車を創成する歯車加工装置であって、工作物を回転可能に支持する工作物主軸と、歯切り工具が装着される回転可能な工具主軸と、前記工作物主軸の回転速度を制御する工作物主軸回転速度制御部と、前記工具主軸の回転速度を制御する工具主軸回転速度制御部と、前記工作物主軸回転速度制御部及び前記工具主軸回転速度制御部の何れか一方から、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の回転速度を変動させる回転速度変動指令を入力し、前記回転速度変動指令に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の回転方向の慣性を算出する慣性算出部と、算出した前記慣性に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の許容最大加速度を算出する許容最大加速度算出部と、を備える。 The gear processing apparatus of the present invention moves the gear cutting tool relative to the work piece in the direction of the rotation axis of the work piece while rotating the work piece and the gear cutting tool synchronously, thereby moving the work piece to the work piece. A gear processing device that creates gears, a workpiece spindle that rotatably supports a workpiece, a rotatable tool spindle on which a gear cutting tool is mounted, and a workpiece that controls the rotation speed of the workpiece spindle. From either the spindle rotation speed control unit, the tool spindle rotation speed control unit that controls the rotation speed of the tool spindle, the work spindle rotation speed control unit, or the tool spindle rotation speed control unit, the work spindle And a rotation speed fluctuation command for changing the rotation speed of either one of the tool spindles is input, and the inertia in the rotation direction of either the work spindle or the tool spindle is calculated based on the rotation speed fluctuation command. A permissible maximum acceleration calculation unit for calculating the permissible maximum acceleration of either the work spindle or the tool spindle based on the calculated inertia is provided.

本発明の歯車加工方法は、工作物を回転可能に支持する工作物主軸と歯切り工具が装着される回転可能な工具主軸とを同期回転させながら、前記工作物の回転軸線方向に前記歯切り工具を前記工作物に対して相対移動させることにより、前記工作物に歯車を創成する歯車加工方法であって、前記工作物主軸及び前記工具主軸の回転速度を変動させる回転速度変動工程と、前記回転速度の変動中において、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の回転方向の慣性を算出する慣性算出工程と、算出した前記慣性に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の許容最大加速度を算出する許容最大加速度算出工程と、を備える。 In the gear machining method of the present invention, the gear cutting method is performed in the direction of the rotation axis of the workpiece while synchronously rotating the workpiece spindle that rotatably supports the workpiece and the rotatable tool spindle on which the gear cutting tool is mounted. A gear processing method for creating a gear in the work piece by moving the tool relative to the work piece, the rotation speed fluctuation step of changing the rotation speed of the work piece spindle and the tool spindle, and the above-mentioned An inertia calculation step for calculating the inertia in the rotation direction of either the work spindle or the tool spindle while the rotation speed fluctuates, and any of the workpiece spindle and the tool spindle based on the calculated inertia. A step of calculating the allowable maximum acceleration for calculating one of the allowable maximum accelerations is provided.

本発明の歯車加工装置及び歯車加工方法によれば、工作物主軸又は工具主軸の回転速度の限界加速度を見極めているので、従来のように工作物主軸又は工具主軸の慣性による影響で歯車加工装置が異常停止してしまうことを防止できる。 According to the gear processing device and the gear processing method of the present invention, the critical acceleration of the rotation speed of the work spindle or the tool spindle is determined. Therefore, as in the conventional case, the gear processing device is affected by the inertia of the work spindle or the tool spindle. Can be prevented from stopping abnormally.

本発明の実施形態における歯車加工装置の斜視図である。It is a perspective view of the gear processing apparatus in embodiment of this invention. 第一実施形態においてスカイビング加工を行う際の歯切り工具を拡大した一部断面図である。It is an enlarged partial cross-sectional view of the gear cutting tool at the time of performing skiving processing in 1st Embodiment. 歯車加工装置の制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the control device of a gear processing apparatus. 制御装置により実行される歯車加工処理のフローチャートである。It is a flowchart of the gear machining process executed by a control device. 第一実施形態においてスカイビング加工を行う際の歯切り工具と工作物との動作を示す図である。It is a figure which shows the operation of a gear cutting tool and a work piece at the time of performing skiving processing in 1st Embodiment. 制御装置で制御される工作物主軸の回転速度を正弦波で変動させるときのグラフである。It is a graph when the rotation speed of the work spindle controlled by a control device is changed by a sine wave. 制御装置で制御される工作物主軸の回転速度を正弦波で変動させるときの工作物主軸用モータの電流値の変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation of the current value of the motor for the work spindle when the rotation speed of the work spindle controlled by the control device is changed by a sine wave. 制御装置で算出される工作物主軸の回転速度変動条件（回転速度変動振幅と回転速度変動周波数との関係）を示すグラフである。It is a graph which shows the rotation speed fluctuation condition (relationship between rotation speed fluctuation amplitude and rotation speed fluctuation frequency) of the work spindle calculated by a control device. 第一変形例における歯切り工具及び工作物の回転速度の変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation of the rotation speed of a gear cutting tool and a work piece in the 1st modification. 第二変形例における歯切り工具及び工作物の回転速度の変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation of the rotation speed of a gear cutting tool and a work piece in the 2nd modification. 第三変形例における歯切り工具及び工作物の回転速度の変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation of the rotation speed of a gear cutting tool and a work piece in the 3rd modification. 第二実施形態においてホブ加工を行う際の歯切り工具と工作物との動作を示す図である。It is a figure which shows the operation of a gear cutting tool and a work piece when hobbing is performed in 2nd Embodiment.

＜１．第一実施形態＞
（１−１．歯車加工装置の概略構成）
本発明に係る第一実施形態の歯車加工装置の概略構成について図１を参照して説明する。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、コラム２０と、サドル３０と、工具主軸４０と、テーブル５０と、チルトテーブル６０と、工作物主軸７０と、制御装置１００と、を主に備える。 <1. First Embodiment>
(1-1. Schematic configuration of gear processing equipment)
The schematic configuration of the gear processing apparatus of the first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the gear processing device 1 is a machining center having three linear axes (X-axis, Y-axis and Z-axis) and two rotating axes (A-axis and C-axis) orthogonal to each other as drive axes. is there. The gear processing device 1 mainly includes a bed 10, a column 20, a saddle 30, a tool spindle 40, a table 50, a tilt table 60, a workpiece spindle 70, and a control device 100.

ベッド１０は、床上に配置される。このベッド１０の上面には、コラム２０が設けられる。コラム２０は、ベッド１０内に収容されるＸ軸モータ２１及びＸ軸モータ２１に連結されるボールねじ２２により、Ｘ軸線方向（水平方向）へ移動可能に設けられる。さらに、コラム２０の側面には、サドル３０が設けられる。 The bed 10 is arranged on the floor. A column 20 is provided on the upper surface of the bed 10. The column 20 is provided so as to be movable in the X-axis direction (horizontal direction) by the X-axis motor 21 housed in the bed 10 and the ball screw 22 connected to the X-axis motor 21. Further, a saddle 30 is provided on the side surface of the column 20.

サドル３０は、コラム２０内に収容されるＹ軸モータ１１（図３参照）及びＹ軸モータ１１に連結されるボールねじ（図示省略）によりＹ軸線方向（鉛直方向）に移動可能に設けられる。工具主軸４０は、サドル３０内に収容される工具主軸用モータ４１（図３参照）によりＺ軸線回りに回転可能に設けられる。工具主軸４０の先端には、歯切り工具４２が装着され、歯切り工具４２は、工具主軸４０の回転に伴って回転する。 The saddle 30 is provided so as to be movable in the Y-axis direction (vertical direction) by a Y-axis motor 11 (see FIG. 3) housed in the column 20 and a ball screw (not shown) connected to the Y-axis motor 11. The tool spindle 40 is rotatably provided around the Z axis by a tool spindle motor 41 (see FIG. 3) housed in the saddle 30. A gear cutting tool 42 is attached to the tip of the tool spindle 40, and the gear cutting tool 42 rotates as the tool spindle 40 rotates.

ここで、図２を参照しながら、歯切り工具４２について説明する。図２に示すように、歯切り工具４２は、外周面に複数の刃４２ａを備えるスカイビングカッタであり、各々の刃４２ａの端面は、すくい角γを有するすくい面を構成する。各々の刃４２ａのすくい面は、歯切り工具４２の中心軸線を中心としたテーパ状としてもよく、刃４２ａごとに異なる方向を向く面状に形成してもよい。 Here, the gear cutting tool 42 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the gear cutting tool 42 is a skiving cutter having a plurality of blades 42a on the outer peripheral surface, and the end surface of each blade 42a constitutes a rake face having a rake angle γ. The rake face of each blade 42a may be tapered around the central axis of the gear cutting tool 42, or may be formed so that each blade 42a faces in a different direction.

図１に示すように、ベッド１０の上面には、テーブル５０が設けられる。テーブル５０は、ベッド１０内に収容されるＺ軸モータ１２（図３参照）及びＺ軸モータ１２に連結されるボールねじ（図示省略）によりＺ軸線方向（水平方向）に移動可能に設けられる。テーブル５０の上面には、チルトテーブル６０を支持するチルトテーブル支持部６１が設けられる。そして、チルトテーブル支持部６１には、チルトテーブル６０がＡ軸線（Ｘ軸線と平行）回りに揺動可能に設けられる。 As shown in FIG. 1, a table 50 is provided on the upper surface of the bed 10. The table 50 is provided so as to be movable in the Z-axis direction (horizontal direction) by a Z-axis motor 12 (see FIG. 3) housed in the bed 10 and a ball screw (not shown) connected to the Z-axis motor 12. A tilt table support portion 61 that supports the tilt table 60 is provided on the upper surface of the table 50. Then, the tilt table 60 is provided on the tilt table support portion 61 so as to be swingable around the A axis (parallel to the X axis).

チルトテーブル６０の底面には、工作物主軸７０及び工作物主軸用モータ７１が設けられる。工作物主軸７０は、工作物主軸用モータ７１によりＡ軸線に直交するＣ軸線回りに回転可能に設けられる。工作物主軸７０の先端には、工作物Ｗが保持され、工作物Ｗは、工作物主軸７０の回転に伴って回転する。 A work spindle 70 and a work spindle motor 71 are provided on the bottom surface of the tilt table 60. The work spindle 70 is rotatably provided around the C axis orthogonal to the A axis by the work spindle motor 71. The workpiece W is held at the tip of the workpiece spindle 70, and the workpiece W rotates as the workpiece spindle 70 rotates.

（１−２．制御装置の構成）
制御装置１００は、スカイビング加工により工作物Ｗに歯車を創成する。具体的には、図５に示すように、制御装置１００は、チルトテーブル６０をＡ軸線回りに揺動させることにより、工作物Ｗの回転軸線Ｃを、歯切り工具４２の回転軸線Ｏに対して傾斜させる。この工作物Ｗの回転軸線Ｃに対する歯切り工具４２の回転軸線Ｏの傾斜角度を交差角δと称す。 (1-2. Configuration of control device)
The control device 100 creates a gear in the workpiece W by skiving. Specifically, as shown in FIG. 5, the control device 100 swings the tilt table 60 around the A axis to cause the rotation axis C of the workpiece W to rotate with respect to the rotation axis O of the gear cutting tool 42. And tilt. The inclination angle of the rotation axis O of the gear cutting tool 42 with respect to the rotation axis C of the workpiece W is referred to as an intersection angle δ.

そして、制御装置１００は、工作物主軸７０（工作物Ｗ）の回転速度Ｖ１、工具主軸４０（歯切り工具４２）の回転速度Ｖ２、及び歯切り工具４２の工作物Ｗに対する工作物Ｗの回転軸線（中心軸線Ｃ）方向への送り速度Ｖ４を制御する。工具主軸４０の回転速度Ｖ２は、工作物主軸７０の回転速度Ｖ１と同期させる。 Then, the control device 100 has a rotation speed V1 of the work spindle 70 (workpiece W), a rotation speed V2 of the tool spindle 40 (tooth cutting tool 42), and rotation of the work piece W with respect to the work piece W of the gear cutting tool 42. The feed speed V4 in the axial direction (central axis C) is controlled. The rotation speed V2 of the tool spindle 40 is synchronized with the rotation speed V1 of the work spindle 70.

また、切削速度Ｖ３は、歯車加工に要する加工時間（サイクルタイム）、歯切り工具４２の諸元、工作物Ｗの材質、及び工作物Ｗに形成する歯車のねじれ角等に基づいて設定される。すなわち、切削速度Ｖ３は、歯車加工を行う際の加工能率及び歯切り工具４２の工具寿命等を勘案し、最適な速度に設定される。スカイビング加工においては、切削速度Ｖ３を速くするほど、加工能率が向上する一方、面性状等の品質が低下する傾向がある。 The cutting speed V3 is set based on the machining time (cycle time) required for gear machining, the specifications of the gear cutting tool 42, the material of the workpiece W, the twist angle of the gear formed on the workpiece W, and the like. .. That is, the cutting speed V3 is set to an optimum speed in consideration of the machining efficiency when machining the gear, the tool life of the gear cutting tool 42, and the like. In skiving processing, the higher the cutting speed V3, the higher the processing efficiency, but the lower the quality such as surface texture.

本例では、制御装置１００は、工作物主軸７０の回転速度Ｖ１を例えば図６Ａに示す正弦波で変動させる。これに伴い、工具主軸４０の回転速度Ｖ２を変動させ、工作物主軸７０の回転速度Ｖ１と同期させる。そして、工作物主軸７０の回転速度Ｖ１と同期するように送り速度Ｖ４を変動させて歯切り工具４２を工作物Ｗの回転軸線Ｃ方向へ送ることで歯車加工を行う。この制御によれば、歯切り工具４２が工作物Ｗに接触する周期が不規則となるため、工作物主軸７０及び工具主軸４０の回転速度が変動せずに一定である場合と比べて、工作物Ｗに発生するびびり振動の増幅が抑制される。 In this example, the control device 100 fluctuates the rotation speed V1 of the work spindle 70 with, for example, the sine wave shown in FIG. 6A. Along with this, the rotation speed V2 of the tool spindle 40 is changed to synchronize with the rotation speed V1 of the workpiece spindle 70. Then, the gear machining is performed by feeding the gear cutting tool 42 in the direction of the rotation axis C of the workpiece W by varying the feed speed V4 so as to be synchronized with the rotation speed V1 of the workpiece spindle 70. According to this control, the period in which the gear cutting tool 42 comes into contact with the workpiece W becomes irregular, so that the rotation speeds of the workpiece spindle 70 and the tool spindle 40 do not fluctuate and are constant, as compared with the case where the machining is performed. The amplification of chatter vibration generated in the object W is suppressed.

しかし、解決課題でも述べたように、図６Ａに示す工作物主軸７０の中心回転速度Ｖ１ｏを基準とする回転速度変動振幅Ｓが大き過ぎると、工作物主軸７０の慣性による影響で、図６Ｂに示すように、加速時に工作物主軸用モータ７１の電流値Ｉが定格電流値Ｉｍａｘ，−Ｉｍａｘを超え、歯車加工装置１が異常停止してしまうおそれがあった。そこで、制御装置１００は、最適な回転速度変動条件を求めて歯車加工に反映するようにしている。 However, as described in the problem to be solved, if the rotation speed fluctuation amplitude S based on the central rotation speed V1o of the work spindle 70 shown in FIG. 6A is too large, the inertia of the work spindle 70 affects the work spindle 70, and FIG. 6B shows. As shown, the current value I of the work spindle motor 71 may exceed the rated current values Imax and −Imax during acceleration, and the gear machining apparatus 1 may stop abnormally. Therefore, the control device 100 seeks the optimum rotation speed fluctuation condition and reflects it in the gear machining.

次に、制御装置１００の具体的構成について説明する。図３に示すように、制御装置１００は、工作物主軸回転速度制御部１１０と、工具主軸回転速度制御部１２０と、送り速度制御部１３０を備える。さらに、制御装置１００は、慣性算出部１４０と、許容最大加速度算出部１５０と、回転速度変動条件算出部１６０と、回転速度変動条件決定部１７０と、加工電流値推定部１８０を備える。 Next, a specific configuration of the control device 100 will be described. As shown in FIG. 3, the control device 100 includes a workpiece spindle rotation speed control unit 110, a tool spindle rotation speed control unit 120, and a feed speed control unit 130. Further, the control device 100 includes an inertia calculation unit 140, a maximum allowable acceleration calculation unit 150, a rotation speed fluctuation condition calculation unit 160, a rotation speed fluctuation condition determination unit 170, and a machining current value estimation unit 180.

工作物主軸回転速度制御部１１０は、工作物主軸用モータ７１を駆動制御し、工作物主軸７０の回転速度Ｖ１を変動させる。工具主軸回転速度制御部１２０は、工具主軸用モータ４１を駆動制御し、工具主軸４０の回転速度Ｖ２を変動させると共に、工具主軸４０の回転速度Ｖ２を工作物主軸７０の回転速度Ｖ１に同期させる。送り速度制御部１３０は、Ｙ軸モータ１１及びＺ軸モータ１２を駆動制御し、工作物主軸７０の回転速度Ｖ１に同期させて送り速度Ｖ４を変動させつつ、歯切り工具４２と工作物Ｗとの相対距離を調整する。 The work spindle rotation speed control unit 110 drives and controls the work spindle motor 71 to change the rotation speed V1 of the work spindle 70. The tool spindle rotation speed control unit 120 drives and controls the tool spindle motor 41 to change the rotation speed V2 of the tool spindle 40 and synchronize the rotation speed V2 of the tool spindle 40 with the rotation speed V1 of the workpiece spindle 70. .. The feed rate control unit 130 drives and controls the Y-axis motor 11 and the Z-axis motor 12, and changes the feed rate V4 in synchronization with the rotation speed V1 of the work spindle 70, while the gear cutting tool 42 and the work piece W Adjust the relative distance of.

慣性算出部１４０は、工作物主軸回転速度制御部１１０から工作物主軸７０の回転速度Ｖ１を変動させる指令を入力し、当該回転速度変動指令に基づいて、工作物主軸７０の回転方向の慣性を算出する。慣性算出部１４０には、複数の変化させた回転速度変動指令が入力されるので、慣性算出部１４０は、回転速度変動指令の入力毎に工作物主軸７０の回転方向の慣性を算出する。回転速度変動指令を変化させて複数入力する理由は、後述する工作物主軸７０の回転速度変動条件を求めるためである。 The inertia calculation unit 140 inputs a command to change the rotation speed V1 of the work spindle 70 from the work spindle rotation speed control unit 110, and based on the rotation speed fluctuation command, calculates the inertia of the work spindle 70 in the rotation direction. calculate. Since a plurality of changed rotation speed fluctuation commands are input to the inertia calculation unit 140, the inertia calculation unit 140 calculates the inertia of the work spindle 70 in the rotation direction each time the rotation speed fluctuation command is input. The reason for changing and inputting a plurality of rotation speed fluctuation commands is to obtain the rotation speed fluctuation conditions of the work spindle 70, which will be described later.

具体的には、慣性算出部１４０は、工作物主軸７０の回転速度Ｖ１が正弦波で変動して工作物主軸７０が空転しているときの工作物主軸用モータ７１に供給する電流値Ｉを工作物主軸回転速度制御部１１０から入力し、次式（１）で表される工作物主軸用モータ７１のトルクＴを算出する。なお、式（１）におけるＫは、工作物主軸用モータ７１固有の換算係数である。 Specifically, the inertia calculation unit 140 determines the current value I supplied to the work spindle motor 71 when the rotation speed V1 of the work spindle 70 fluctuates in a sinusoidal wave and the work spindle 70 is idling. The torque T of the work spindle motor 71 represented by the following equation (1) is calculated by inputting from the work spindle rotation speed control unit 110. In addition, K in the formula (1) is a conversion coefficient peculiar to the motor 71 for the work spindle.

そして、工作物主軸用モータ７１の回転位置情報を工作物主軸用モータ７１のエンコーダから入力し、当該回転位置情報を２階微分して工作物主軸用モータ７１の回転加速度αを算出し、次式（２）で表される工作物主軸７０の慣性ｍｉを算出する。上述のように、工作物主軸７０の慣性ｍｉは、複数算出される。 Then, the rotation position information of the work spindle motor 71 is input from the encoder of the work spindle motor 71, the rotation position information is differentiated to the second order to calculate the rotational acceleration α of the work spindle motor 71, and then The inertia mi of the work spindle 70 represented by the equation (2) is calculated. As described above, a plurality of inertia mis of the work spindle 70 are calculated.

Figure 2020196057
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加工電流値推定部１８０は、予め入力された工具諸元、歯車諸元及び加工条件から算出される推定加工抵抗を基に、工作物主軸用モータ７１の推定加工電流値を算出する。具体的には、加工電流値推定部１８０は、歯切り工具４２で工作物Ｗを加工するときに切り取られる断面積と比切削抵抗から推定加工抵抗を算出する。切り取られる断面積は、工作物Ｗに創成される歯の歯形状と、歯切り工具４２の切込深さと、歯切り工具４２の刃数と工作物Ｗに創成される歯数の比から求められる。比切削抵抗は実測値から求められる。そして、推定加工電流値Ｉｃは、一般的な方法で推定加工抵抗を換算することで求められる。 The machining current value estimation unit 180 calculates the estimated machining current value of the workpiece spindle motor 71 based on the estimated machining resistance calculated from the tool specifications, gear specifications, and machining conditions input in advance. Specifically, the machining current value estimation unit 180 calculates the estimated machining resistance from the cross-sectional area and the specific cutting resistance cut when the workpiece W is machined with the gear cutting tool 42. The cross-sectional area to be cut is obtained from the ratio of the tooth shape of the tooth created in the workpiece W, the cutting depth of the gear cutting tool 42, and the number of blades of the gear cutting tool 42 to the number of teeth created in the workpiece W. Be done. The specific cutting resistance is obtained from the measured value. Then, the estimated machining current value Ic is obtained by converting the estimated machining resistance by a general method.

許容最大加速度算出部１５０は、慣性算出部１４０で算出した工作物主軸７０の慣性、加工電流値推定部１８０で算出した推定加工電流値及び工作物主軸用モータ７１の定格電流値Ｉｍａｘ，−Ｉｍａｘに基づいて、工作物主軸７０の許容最大加速度を算出する。許容最大加速度算出部１５０には、複数の慣性が順次入力されるので、許容最大加速度算出部１５０は、慣性の入力毎に工作物主軸７０の許容最大加速度を算出する。これにより、工作物主軸７０の回転速度の限界加速度を見極めているので、従来のように工作物主軸７０の慣性による影響で歯車加工装置１が異常停止してしまうことを防止できる。 The allowable maximum acceleration calculation unit 150 includes the inertia of the work spindle 70 calculated by the inertial calculation unit 140, the estimated machining current value calculated by the machining current value estimation unit 180, and the rated current values Imax and −Imax of the work spindle motor 71. The maximum allowable acceleration of the work spindle 70 is calculated based on the above. Since a plurality of inertias are sequentially input to the allowable maximum acceleration calculation unit 150, the allowable maximum acceleration calculation unit 150 calculates the allowable maximum acceleration of the work spindle 70 for each inertia input. As a result, since the limit acceleration of the rotational speed of the work spindle 70 is determined, it is possible to prevent the gear processing device 1 from abnormally stopping due to the influence of the inertia of the work spindle 70 as in the conventional case.

具体的には、許容最大加速度算出部１５０は、工作物主軸用モータ７１の定格電流値Ｉｍａｘを工作物主軸回転速度制御部１１０から入力し、次式（３）で表される工作物主軸用モータ７１の最大トルクＴｍａｘを算出する。そして、慣性算出部１４０から工作物主軸７０の慣性ｍｉを入力し、次式（４）で表される工作物主軸用モータ７１の許容最大加速度αｍａｘを算出する。上述のように、工作物主軸用モータ７１の許容最大加速度αｍａｘは、複数算出される。 Specifically, the allowable maximum acceleration calculation unit 150 inputs the rated current value Imax of the motor 71 for the work spindle from the work spindle rotation speed control unit 110, and is for the work spindle represented by the following equation (3). The maximum torque Tmax of the motor 71 is calculated. Then, the inertia mi of the work spindle 70 is input from the inertia calculation unit 140, and the allowable maximum acceleration αmax of the work spindle motor 71 represented by the following equation (4) is calculated. As described above, a plurality of allowable maximum accelerations αmax of the work spindle motor 71 are calculated.

Figure 2020196057
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Figure 2020196057
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回転速度変動条件算出部１６０は、許容最大加速度算出部１５０で算出した許容最大加速度αｍａｘに基づいて、工作物主軸７０の回転速度変動条件を算出する。具体的には、回転速度変動条件算出部１６０には、複数の許容最大加速度αｍａｘが順次入力されるので、回転速度変動条件算出部１６０は、複数の許容最大加速度αｍａｘに基づいて、工作物主軸７０の回転速度変動条件、すなわち図７に示すように、回転速度変動振幅Ｓ（％）と回転速度変動周波数Ｆ（Ｈｚ）との次式（５）で表される反比例の関係を算出する。なお、回転速度変動振幅Ｓ（％）は、回転速度変動周波数Ｆ（Ｈｚ）が高まるにつれて０％に漸近する。なお、式（５）におけるＫｉは、工作物主軸用モータ７１の加工電流値に関する定数である。 The rotation speed fluctuation condition calculation unit 160 calculates the rotation speed fluctuation condition of the work spindle 70 based on the permissible maximum acceleration αmax calculated by the permissible maximum acceleration calculation unit 150. Specifically, since a plurality of allowable maximum accelerations αmax are sequentially input to the rotation speed fluctuation condition calculation unit 160, the rotation speed fluctuation condition calculation unit 160 is based on the plurality of allowable maximum accelerations αmax. The rotation speed fluctuation condition of 70, that is, as shown in FIG. 7, the inverse proportional relationship between the rotation speed fluctuation amplitude S (%) and the rotation speed fluctuation frequency F (Hz) is calculated by the following equation (5). The rotation speed fluctuation amplitude S (%) gradually approaches 0% as the rotation speed fluctuation frequency F (Hz) increases. Ki in the equation (5) is a constant related to the machining current value of the motor for the spindle of the workpiece 71.

Figure 2020196057
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回転速度変動条件決定部１７０は、回転速度変動条件算出部１６０で算出した回転速度変動振幅Ｓ（％）と回転速度変動周波数Ｆ（Ｈｚ）との関係のうち、使用可能範囲内で所定の回転速度変動条件を決定する。使用可能範囲内とは、高能率加工、すなわち加工抵抗が高い場合は、図７のクロス線部であり、低能率加工、すなわち加工抵抗が低い場合は、図７のクロス線部を含む斜線部である。そして、工作物主軸回転速度制御部１１０に対し、決定した所定の回転速度変動条件に基づいて、工作物主軸７０の回転速度変動の変更指令を入力する。 The rotation speed fluctuation condition determination unit 170 rotates a predetermined rotation within the usable range of the relationship between the rotation speed fluctuation amplitude S (%) calculated by the rotation speed fluctuation condition calculation unit 160 and the rotation speed fluctuation frequency F (Hz). Determine the speed fluctuation conditions. The usable range is the cross-line portion of FIG. 7 when high-efficiency machining, that is, high machining resistance, and the shaded portion including the cross-line portion of FIG. 7 when low-efficiency machining, that is, low machining resistance. Is. Then, a command for changing the rotation speed fluctuation of the work spindle 70 is input to the work spindle rotation speed control unit 110 based on the determined predetermined rotation speed fluctuation condition.

上述の歯車加工装置１によれば、工作物主軸７０の回転速度変動条件の使用可能範囲が明確化できるので、この使用可能範囲内で最適な工作物主軸７０の回転速度変動条件を決定して歯車加工できる。よって、従来のように工作物主軸７０の慣性による影響で歯車加工装置１が異常停止してしまうことを防止でき、歯車加工の生産性を高めることができる。 According to the gear processing device 1 described above, the usable range of the rotation speed fluctuation condition of the work spindle 70 can be clarified. Therefore, the optimum rotation speed fluctuation condition of the work spindle 70 is determined within this usable range. Can process gears. Therefore, it is possible to prevent the gear processing device 1 from abnormally stopping due to the influence of the inertia of the work spindle 70 as in the conventional case, and it is possible to increase the productivity of gear processing.

（１−３．制御装置による歯車加工処理）
次に、制御装置１００により実行される歯車加工処理（歯車加工方法）について図を参照して説明する。なお、歯車加工処理を実行するにあたり、工作物主軸７０には、工作物Ｗが保持され、工具主軸４０には、歯切り工具４２が装着されているものとする。また、工作物Ｗの回転軸線Ｃに対する歯切り工具４２の回転軸線Ｏの傾斜角度は、交差角δに設定され、歯切り工具４２は、工作物Ｗの加工開始位置に位置決めされているものとする。 (1-3. Gear processing by control device)
Next, the gear processing (gear processing method) executed by the control device 100 will be described with reference to the drawings. In executing the gear machining process, it is assumed that the workpiece W is held on the workpiece spindle 70 and the gear cutting tool 42 is mounted on the tool spindle 40. Further, the inclination angle of the rotation axis O of the gear cutting tool 42 with respect to the rotation axis C of the workpiece W is set to the intersection angle δ, and the gear cutting tool 42 is positioned at the machining start position of the workpiece W. To do.

工作物主軸回転速度制御部１１０は、工作物主軸７０の回転速度Ｖ１を正弦波で変動させて工作物主軸７０を空転させる（図４のステップＳ１、回転速度変動工程）。そして、慣性算出部１４０は、工作物主軸７０の空転中に工作物主軸７０の慣性を算出する（図４のステップＳ２、慣性算出工程）。加工電流値推定部１８０は、予め入力された工具諸元、歯車諸元及び加工条件から算出される推定加工抵抗を基に、工作物主軸用モータ７１の推定加工電流値を算出する（図４のステップＳ３、加工電流値推定工程）。許容最大加速度算出部１５０は、慣性算出部１４０で算出した工作物主軸７０の慣性、加工電流値推定部１８０で算出した推定加工電流値及び工作物主軸用モータ７１の定格電流値Ｉｍａｘ，−Ｉｍａｘに基づいて、工作物主軸７０の許容最大加速度を算出する（図４のステップＳ４、許容最大加速度算出工程）。 The work spindle rotation speed control unit 110 fluctuates the rotation speed V1 of the work spindle 70 with a sine wave to cause the work spindle 70 to idle (step S1 in FIG. 4, rotation speed fluctuation step). Then, the inertia calculation unit 140 calculates the inertia of the work spindle 70 while the work spindle 70 is idling (step S2 in FIG. 4, the inertia calculation step). The machining current value estimation unit 180 calculates the estimated machining current value of the motor for workpiece spindle 71 based on the estimated machining resistance calculated from the tool specifications, gear specifications, and machining conditions input in advance (FIG. 4). Step S3, processing current value estimation step). The allowable maximum acceleration calculation unit 150 includes the inertia of the work spindle 70 calculated by the inertial calculation unit 140, the estimated machining current value calculated by the machining current value estimation unit 180, and the rated current values Imax and −Imax of the work spindle motor 71. Based on the above, the allowable maximum acceleration of the work spindle 70 is calculated (step S4 in FIG. 4, the allowable maximum acceleration calculation step).

回転速度変動条件算出部１６０は、所定数の工作物主軸７０の許容最大加速度が算出されたか否かを判断し（図４のステップＳ５）、所定数の工作物主軸７０の許容最大加速度が算出されていないときはステップＳ１に戻って上述の処理を繰り返す。一方、所定数の工作物主軸７０の許容最大加速度が算出されたときは、許容最大加速度算出部１５０で算出した許容最大加速度αｍａｘに基づいて、工作物主軸７０の回転速度変動条件を算出する（図４のステップＳ６、回転速度変動条件算出工程）。 The rotation speed fluctuation condition calculation unit 160 determines whether or not the allowable maximum acceleration of the predetermined number of workpiece spindles 70 has been calculated (step S5 in FIG. 4), and calculates the allowable maximum acceleration of the predetermined number of workpiece spindles 70. If not, the process returns to step S1 and the above process is repeated. On the other hand, when the allowable maximum acceleration of a predetermined number of workpiece spindles 70 is calculated, the rotation speed fluctuation condition of the workpiece spindle 70 is calculated based on the allowable maximum acceleration αmax calculated by the allowable maximum acceleration calculation unit 150 ( Step S6 of FIG. 4, rotation speed fluctuation condition calculation step).

回転速度変動条件決定部１７０は、回転速度変動条件算出部１６０で算出した変動振幅（％）と変動周波数（Ｈｚ）との関係のうち、使用可能範囲内（図７のクロス線部又はクロス線部を含む斜線部）で所定の回転速度変動条件を決定する（図４のステップＳ７）。そして、工作物主軸回転速度制御部１１０に対し、決定した所定の回転速度変動条件に基づいて、工作物主軸７０の回転速度変動の変更指令を入力する（図４のステップＳ８）。なお、同一形状の歯車を複数加工する場合、工作物主軸７０の回転速度変動の変更指令の入力は、加工開始直前に一回のみ行えばよい。 The rotation speed fluctuation condition determination unit 170 is within the usable range of the relationship between the fluctuation amplitude (%) and the fluctuation frequency (Hz) calculated by the rotation speed fluctuation condition calculation unit 160 (cross line portion or cross line in FIG. 7). A predetermined rotation speed fluctuation condition is determined by the shaded portion including the portion) (step S7 in FIG. 4). Then, a command for changing the rotation speed fluctuation of the work spindle 70 is input to the work spindle rotation speed control unit 110 based on the determined predetermined rotation speed fluctuation condition (step S8 in FIG. 4). When machining a plurality of gears having the same shape, the command for changing the rotation speed fluctuation of the work spindle 70 may be input only once immediately before the start of machining.

工作物主軸回転速度制御部１１０は、入力した工作物主軸７０の回転速度変動の変更指令に基づいて、工作物主軸７０の回転速度Ｖ１を設定する（図４のステップＳ９）。さらに、工具主軸回転速度制御部１２０は、工作物主軸回転速度制御部１１０により設定された工作物主軸７０の回転速度Ｖ１に同期するように、工具主軸４０の回転速度Ｖ２を設定する（図４のステップＳ１０）。そして、送り速度制御部１３０は、送り速度Ｖ４が工作物主軸７０の回転速度Ｖ１の変動周波数と同期するように、送り速度Ｖ４を設定する（図４のステップＳ１１）。 The work spindle rotation speed control unit 110 sets the rotation speed V1 of the work spindle 70 based on the input change command of the rotation speed fluctuation of the work spindle 70 (step S9 in FIG. 4). Further, the tool spindle rotation speed control unit 120 sets the rotation speed V2 of the tool spindle 40 so as to be synchronized with the rotation speed V1 of the workpiece spindle 70 set by the workpiece spindle rotation speed control unit 110 (FIG. 4). Step S10). Then, the feed rate control unit 130 sets the feed rate V4 so that the feed rate V4 is synchronized with the fluctuation frequency of the rotation speed V1 of the workpiece spindle 70 (step S11 in FIG. 4).

以上の処理により、歯切り工具４２は、工作物Ｗに噛合しながら、工作物Ｗに連続的な歯車加工を行い、工作物Ｗに歯面形状を創成する（図４のステップＳ１２）。そして、一の工作物Ｗの歯車加工が完了したか否かを判断し（図４のステップＳ１３）、一の工作物Ｗの歯車加工が完了したら、次の工作物Ｗの歯車加工の有無を確認する（図４のステップＳ１４）。そして、次の工作物Ｗの歯車加工が有るときは、ステップＳ１２に戻って上述の処理を繰り返し、次の工作物Ｗの歯車加工が無いときは、全ての処理を終了する。 Through the above processing, the gear cutting tool 42 continuously gears the workpiece W while meshing with the workpiece W to create a tooth surface shape on the workpiece W (step S12 in FIG. 4). Then, it is determined whether or not the gear processing of one workpiece W is completed (step S13 in FIG. 4), and when the gear processing of one workpiece W is completed, the presence or absence of gear machining of the next workpiece W is determined. Confirm (step S14 in FIG. 4). Then, when there is gear machining of the next workpiece W, the process returns to step S12 and the above process is repeated. When there is no gear machining of the next workpiece W, all the processes are completed.

この歯車加工処理によれば、工作物主軸７０の回転速度変動条件の使用可能範囲が明確化できるので、この使用可能範囲内で最適な工作物主軸７０の回転速度変動条件を決定して歯車加工できる。よって、従来のように工作物主軸７０の慣性による影響で歯車加工装置１が異常停止してしまうことを防止でき、歯車加工の生産性を高めることができる。 According to this gear machining process, the usable range of the rotation speed fluctuation condition of the work spindle 70 can be clarified. Therefore, the optimum rotation speed fluctuation condition of the work spindle 70 is determined within this usable range to perform gear machining. it can. Therefore, it is possible to prevent the gear processing device 1 from abnormally stopping due to the influence of the inertia of the work spindle 70 as in the conventional case, and it is possible to increase the productivity of gear processing.

そして、工作物主軸７０の回転速度を変動させているので、工作物Ｗに発生するびびり振動の増幅が抑制される。その結果、工作物Ｗに対する歯切り工具４２の切込量を大きく設定することができる。よって、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図れる。 Since the rotation speed of the work spindle 70 is changed, the amplification of the chatter vibration generated in the work W is suppressed. As a result, the depth of cut of the gear cutting tool 42 with respect to the workpiece W can be set large. Therefore, it is possible to achieve both improvement of the surface texture of the machined surface formed on the work piece W and improvement of the machining efficiency.

（１−４．第一実施形態の変形例）
上記第一実施形態の実施例においては、工作物主軸７０の回転速度Ｖ１を正弦波で変動させる場合について説明したが、図８Ａに示す第一変形例のように、工作物主軸７０の回転速度Ｖ１を三角波で変動させてもよい。この場合、工作物主軸回転速度制御部１１０は、上述の正弦波と同様に、回転速度変動条件算出部１６０で算出した変動振幅（％）と変動周波数（Ｈｚ）との関係のうち、使用可能範囲内で決定された所定の回転速度変動条件で工作物主軸７０の回転速度Ｖ１を制御する。同様に、工作物主軸７０の回転速度Ｖ１を放物線が波状に変化するように変動させてもよい。 (1-4. Modified example of the first embodiment)
In the embodiment of the first embodiment, the case where the rotation speed V1 of the work spindle 70 is changed by a sine wave has been described, but as in the first modification shown in FIG. 8A, the rotation speed of the work spindle 70 has been described. V1 may be varied by a triangular wave. In this case, the work spindle rotation speed control unit 110 can be used in the relationship between the fluctuation amplitude (%) and the fluctuation frequency (Hz) calculated by the rotation speed fluctuation condition calculation unit 160, similarly to the above-mentioned sine wave. The rotation speed V1 of the work spindle 70 is controlled under a predetermined rotation speed fluctuation condition determined within the range. Similarly, the rotation speed V1 of the work spindle 70 may be changed so that the parabola changes in a wavy shape.

また、工作物主軸７０の回転速度Ｖ１を直線的に加速又は減速させてもよい。例えば、工作物主軸回転速度制御部１１０は、図８Ｂに示す第二変形例のように、工作物主軸７０の回転速度Ｖ１を一定の加速度で加速させてもよい。同様に、工作物主軸回転速度制御部１１０は、図８Ｃに示す第三変形例のように、工作物主軸７０の回転速度Ｖ１を一定の減速度で減速させてもよい。 Further, the rotation speed V1 of the work spindle 70 may be linearly accelerated or decelerated. For example, the work spindle rotation speed control unit 110 may accelerate the rotation speed V1 of the work spindle 70 at a constant acceleration as in the second modification shown in FIG. 8B. Similarly, the work spindle rotation speed control unit 110 may reduce the rotation speed V1 of the work spindle 70 at a constant deceleration as in the third modification shown in FIG. 8C.

この場合、工作物主軸回転速度制御部１１０は、工作物主軸７０の回転速度変動条件として、許容される工作物主軸７０の回転速度Ｖ１である上限値及び下限値である限界速度上限値及び限界速度下限値、並びに回転速度Ｖ１の加速度又は減速度（直線の傾き）を算出する。そして、工作物主軸回転速度制御部１１０は、回転速度Ｖ１の限界速度上限値及び限界速度下限値、並びに回転速度Ｖ１の加速度又は減速度（直線の傾き）と加工時間とに基づき、歯車加工時の回転速度Ｖ１が限界速度上限値及び限界速度下限値を超えないように、歯車加工の開始時及び終了時における回転速度Ｖ１を設定する。 In this case, the work spindle rotation speed control unit 110 sets the upper limit value and the lower limit value of the allowable rotation speed V1 of the work spindle 70 as the rotation speed fluctuation condition of the work spindle 70. The lower limit of the speed and the acceleration or deceleration (slope of a line) of the rotation speed V1 are calculated. Then, the workpiece spindle rotation speed control unit 110 is at the time of gear machining based on the limit speed upper limit value and the limit speed lower limit value of the rotation speed V1, the acceleration or deceleration (slope of a line) of the rotation speed V1, and the machining time. The rotation speed V1 at the start and end of gear machining is set so that the rotation speed V1 does not exceed the upper limit value and the lower limit value of the limit speed.

以上のように、各変形例において、工作物主軸７０の回転速度変動条件の使用可能範囲が明確化できるので、この使用可能範囲内で最適な工作物主軸７０の回転速度変動条件を決定して歯車加工できる。よって、従来のように工作物主軸７０の慣性による影響で歯車加工装置１が異常停止してしまうことを防止でき、歯車加工の生産性を高めることができる。そして、歯車加工時において、歯切り工具４２を高速回転させつつ、工作物Ｗに発生する再生びびり振動の増幅を抑制できるので、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図れる。 As described above, since the usable range of the rotation speed fluctuation condition of the work spindle 70 can be clarified in each modification, the optimum rotation speed fluctuation condition of the work spindle 70 is determined within this usable range. Can process gears. Therefore, it is possible to prevent the gear processing device 1 from abnormally stopping due to the influence of the inertia of the work spindle 70 as in the conventional case, and it is possible to increase the productivity of gear processing. Then, during gear machining, the gear cutting tool 42 can be rotated at high speed while suppressing the amplification of the regenerated chatter vibration generated in the workpiece W, so that the surface texture of the workpiece formed on the workpiece W can be improved and the machining efficiency can be improved. It is possible to achieve both improvement and improvement.

また、各変形例では、工作物主軸７０の回転速度Ｖ１を一定の加速度又は減速度で変動させることにより、工具主軸回転速度制御部１２０による工具主軸４０の回転速度Ｖ２の同期制御、及び、送り速度制御部１３０による送り速度Ｖ４の同期制御を簡素化できる。その結果、工作物主軸７０の回転速度Ｖ１と、工具主軸４０の回転速度Ｖ２及び送り速度Ｖ４との同期誤差を抑制できる。 Further, in each modification, by varying the rotation speed V1 of the work spindle 70 with a constant acceleration or deceleration, the tool spindle rotation speed control unit 120 synchronously controls the rotation speed V2 of the tool spindle 40 and feeds it. Synchronous control of the feed rate V4 by the speed control unit 130 can be simplified. As a result, it is possible to suppress a synchronization error between the rotation speed V1 of the work spindle 70 and the rotation speed V2 and the feed rate V4 of the tool spindle 40.

＜２．第二実施形態＞
次に、図９を参照して、第二実施形態について説明する。第一実施形態において、歯切り工具４２がスカイビングカッタであり、歯車加工装置１は、スカイビング加工による歯車加工を行う場合について説明した。これに対し、第二実施形態では、歯切り工具２４２がホブカッタであり、歯車加工装置１が、ホブ加工による歯車加工を行う場合を説明する。なお、上記した第一実施形態と同一の部品には同一の符号を付し、その説明を省略する。 <2. Second Embodiment>
Next, the second embodiment will be described with reference to FIG. In the first embodiment, the case where the gear cutting tool 42 is a skiving cutter and the gear processing device 1 performs gear processing by skiving processing has been described. On the other hand, in the second embodiment, the case where the gear cutting tool 242 is a hobb cutter and the gear processing device 1 performs gear processing by hobbing will be described. The same parts as those in the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

歯車加工装置１は、歯切り工具２４２の回転軸線Ｏと工作物Ｗの回転軸線であるＣ軸とが交差するように、歯切り工具２４２及び工作物Ｗを配置する。なお、図９には、歯切り工具２４２の回転軸線Ｏと工作物Ｗの回転軸線であるＣ軸とが直交するように、歯切り工具２４２及び工作物Ｗが配置されている。そして、歯車加工装置１は、歯車加工時において、工作物Ｗ及び歯切り工具４２をそれぞれ回転させながら、歯切り工具４２を工作物Ｗの中心軸線であるＺ軸方向へ送る（相対移動させる）ことにより、工作物Ｗに歯車を創成する。 The gear processing device 1 arranges the gear cutting tool 242 and the workpiece W so that the rotation axis O of the gear cutting tool 242 and the C axis which is the rotation axis of the workpiece W intersect. In FIG. 9, the gear cutting tool 242 and the workpiece W are arranged so that the rotation axis O of the gear cutting tool 242 and the C axis which is the rotation axis of the workpiece W are orthogonal to each other. Then, the gear processing device 1 sends (relatively moves) the gear cutting tool 42 in the Z-axis direction, which is the central axis of the workpiece W, while rotating the workpiece W and the gear cutting tool 42, respectively, during gear machining. By doing so, a gear is created in the workpiece W.

この歯車加工においても、工作物主軸７０の回転速度変動条件の使用可能範囲が明確化できるので、この使用可能範囲内で最適な工作物主軸７０の回転速度変動条件を決定して歯車加工できる。よって、従来のように工作物主軸７０の慣性による影響で歯車加工装置１が異常停止してしまうことを防止でき、歯車加工の生産性を高めることができる。そして、歯車加工装置１は、歯切り工具２４２を高速回転させつつ、工作物Ｗに発生する再生びびり振動の増幅を抑制できるので、工作物Ｗに形成された加工面の面性状の向上と加工能率の向上との両立を図れる。 Also in this gear machining, the usable range of the rotation speed fluctuation condition of the work spindle 70 can be clarified, so that the optimum rotation speed fluctuation condition of the work spindle 70 can be determined within this usable range and the gear can be machined. Therefore, it is possible to prevent the gear processing device 1 from abnormally stopping due to the influence of the inertia of the work spindle 70 as in the conventional case, and it is possible to increase the productivity of gear processing. Then, the gear processing device 1 can suppress the amplification of the regenerated chatter vibration generated in the workpiece W while rotating the gear cutting tool 242 at high speed, so that the surface texture of the processed surface formed on the workpiece W can be improved and processed. It is possible to achieve both efficiency improvement.

＜３．その他＞
上記各実施形態においては、歯車加工前に工作物主軸７０の回転速度変動条件を算出する構成としたが、歯車加工途中、すなわち荒加工と仕上げ加工の途中で、工作物主軸７０の回転速度変動条件を算出する構成としてもよい。これにより、荒加工で重量変化が生じた工作物Ｗに対して工作物Ｗに発生する再生びびり振動の増幅を抑制できるので、工作物Ｗに形成された加工面の面性状のさらなる向上を図れる。なお、歯車加工前及び歯車加工途中で、工作物主軸７０の回転速度変動条件を算出する構成としてもよい。また、工作物主軸７０の回転速度変動条件を算出する構成としたが、工具主軸４０の回転速度変動条件を算出する構成としてもよい。 <3. Others>
In each of the above embodiments, the rotation speed fluctuation condition of the work spindle 70 is calculated before the gear machining, but the rotation speed fluctuation of the work spindle 70 is performed during the gear machining, that is, during the roughing and finishing. It may be configured to calculate the condition. As a result, it is possible to suppress the amplification of the regenerated chatter vibration generated in the workpiece W with respect to the workpiece W whose weight has changed due to rough machining, so that the surface texture of the machined surface formed on the workpiece W can be further improved. .. The rotation speed fluctuation condition of the work spindle 70 may be calculated before and during the gear machining. Further, although the configuration is such that the rotation speed fluctuation condition of the work spindle 70 is calculated, the rotation speed fluctuation condition of the tool spindle 40 may be calculated.

また、上記各実施形態では、歯車加工装置１は、コラム２０がＸ軸線方向へ移動可能な構成を説明したが、コラム２０の代わりにテーブル５０がＸ軸線方向へ移動可能に構成されてもよい。また、テーブル５０がＺ軸線方向へ移動可能な構成を説明したが、テーブル５０の代わりにコラム２０がＺ軸線方向へ移動可能に構成されていてもよい。また、歯車加工装置１として横型のマシニングセンタについて説明したが、縦型のマシニングセンタにも本発明は適用可能である。また、工作機械全般に本発明を適用可能である。 Further, in each of the above embodiments, the gear processing device 1 has described the configuration in which the column 20 can be moved in the X-axis direction, but the table 50 may be configured to be movable in the X-axis direction instead of the column 20. .. Further, although the configuration in which the table 50 is movable in the Z-axis direction has been described, the column 20 may be configured to be movable in the Z-axis direction instead of the table 50. Further, although the horizontal machining center has been described as the gear machining center 1, the present invention can also be applied to the vertical machining center. Further, the present invention can be applied to all machine tools.

１：歯車加工装置、 ４０：工具主軸、 ４１：工具主軸用モータ、 ４２：歯切り工具、 ７０：工作物主軸、 ７１：工作物主軸用モータ、 １００：制御装置、 １１０：工作物主軸回転速度制御部、 １２０：工具主軸回転速度制御部、 １３０：送り速度制御部、 １４０：慣性算出部、 １５０：許容最大加速度算出部、 １６０：回転速度変動条件算出部、 １７０：回転速度変動条件決定部、 １８０：加工電流値推定部、 Ｗ：工作物 1: Gear processing device, 40: Tool spindle, 41: Tool spindle motor, 42: Gear cutting tool, 70: Work spindle, 71: Work spindle motor, 100: Control device, 110: Work spindle rotation speed Control unit, 120: Tool spindle rotation speed control unit, 130: Feed speed control unit, 140: Inertivity calculation unit, 150: Allowable maximum acceleration calculation unit, 160: Rotation speed fluctuation condition calculation unit, 170: Rotation speed fluctuation condition determination unit , 180: Machining speed estimation unit, W: Work piece

Claims (9)

工作物と歯切り工具とを同期回転させながら、前記工作物の回転軸線方向に前記歯切り工具を前記工作物に対して相対移動させることにより、前記工作物に歯車を創成する歯車加工装置であって、
工作物を回転可能に支持する工作物主軸と、
歯切り工具が装着される回転可能な工具主軸と、
前記工作物主軸の回転速度を制御する工作物主軸回転速度制御部と、
前記工具主軸の回転速度を制御する工具主軸回転速度制御部と、
前記工作物主軸回転速度制御部及び前記工具主軸回転速度制御部の何れか一方から、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の回転速度を変動させる回転速度変動指令を入力し、前記回転速度変動指令に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の回転方向の慣性を算出する慣性算出部と、
算出した前記慣性に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の許容最大加速度を算出する許容最大加速度算出部と、
を備える、歯車加工装置。 A gear processing device that creates gears in the work by moving the gear cutting tool relative to the work in the direction of the rotation axis of the work while rotating the work and the gear cutting tool synchronously. There,
A work spindle that rotatably supports the work piece,
A rotatable tool spindle on which a gear cutting tool is mounted and
A work spindle rotation speed control unit that controls the rotation speed of the work spindle,
A tool spindle rotation speed control unit that controls the rotation speed of the tool spindle,
From either one of the work spindle rotation speed control unit and the tool spindle rotation speed control unit, a rotation speed fluctuation command for varying the rotation speed of either the work spindle or the tool spindle is input, and the rotation An inertia calculation unit that calculates the inertia in the rotation direction of either the work spindle or the tool spindle based on the speed fluctuation command.
A permissible maximum acceleration calculation unit that calculates the permissible maximum acceleration of either the work spindle or the tool spindle based on the calculated inertia.
A gear processing device. 前記歯車加工装置は、さらに、予め入力された工具諸元、歯車諸元及び加工条件から算出される推定加工抵抗を基に推定加工電流値を算出する加工電流値推定部を備え、
前記許容最大加速度算出部は、算出した前記慣性及び算出した前記推定加工電流値に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の許容最大加速度を算出する、請求項１に記載の歯車加工装置。 The gear machining apparatus further includes a machining current value estimation unit that calculates an estimated machining current value based on an estimated machining resistance calculated from tool specifications, gear specifications, and machining conditions input in advance.
The maximum allowable acceleration according to claim 1, wherein the allowable maximum acceleration calculation unit calculates the allowable maximum acceleration of either the workpiece spindle or the tool spindle based on the calculated inertia and the calculated estimated machining current value. Gear processing equipment. 前記歯車加工装置は、さらに、算出した前記許容最大加速度に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の回転速度変動条件を算出する回転速度変動条件算出部を備える、請求項１又は２に記載の歯車加工装置。 The gear processing device further includes a rotation speed fluctuation condition calculation unit that calculates a rotation speed fluctuation condition of either the workpiece spindle or the tool spindle based on the calculated maximum allowable acceleration. Or the gear processing apparatus according to 2. 前記歯車加工装置は、さらに、算出した前記回転速度変動条件の使用可能範囲内で所定の回転速度変動条件を決定し、前記工作物主軸回転速度制御部及び前記工具主軸回転速度制御部に対し、決定した前記所定の回転速度変動条件に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の回転速度変動の変更指令を入力する回転速度変動条件決定部を備える、請求項３に記載の歯車加工装置。 The gear processing device further determines a predetermined rotation speed fluctuation condition within the usable range of the calculated rotation speed fluctuation condition, and causes the workpiece spindle rotation speed control unit and the tool spindle rotation speed control unit to be subjected to. The third aspect of claim 3, further comprising a rotation speed fluctuation condition determining unit for inputting a rotation speed fluctuation change command for either the workpiece spindle or the tool spindle based on the determined predetermined rotation speed fluctuation condition. Gear processing equipment. 前記慣性算出部は、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の空転中に前記慣性の算出を行う、請求項１−４の何れか一項に記載の歯車加工装置。 The gear processing device according to any one of claims 1-4, wherein the inertia calculation unit calculates the inertia while one of the work spindle and the tool spindle is idling. 前記歯切り工具は、スカイビングカッタであり、
前記歯車加工装置は、前記工作物の回転軸線を前記歯切り工具の回転軸線に対して傾斜させた状態で、前記歯切り工具を前記工作物に対して前記工作物の回転軸線方向に相対移動させることにより、前記工作物に歯車のスカイビング加工を行う、請求項１−５の何れか一項に記載の歯車加工装置。 The gear cutting tool is a skiving cutter.
The gear processing device moves the gear cutting tool relative to the work in the direction of the rotation axis of the work in a state where the rotation axis of the work is inclined with respect to the rotation axis of the gear cutting tool. The gear processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the workpiece is skived with gears. 工作物を回転可能に支持する工作物主軸と歯切り工具が装着される回転可能な工具主軸とを同期回転させながら、前記工作物の回転軸線方向に前記歯切り工具を前記工作物に対して相対移動させることにより、前記工作物に歯車を創成する歯車加工方法であって、
前記工作物主軸及び前記工具主軸の回転速度を変動させる回転速度変動工程と、
前記回転速度の変動中において、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の回転方向の慣性を算出する慣性算出工程と、
算出した前記慣性に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の許容最大加速度を算出する許容最大加速度算出工程と、
を備える、歯車加工方法。 While synchronously rotating the work spindle that rotatably supports the work piece and the rotatable tool main shaft on which the gear cutting tool is mounted, the gear cutting tool is moved to the work piece in the direction of the rotation axis of the work piece. A gear processing method that creates gears in the workpiece by moving them relative to each other.
A rotation speed fluctuation process that changes the rotation speed of the work spindle and the tool spindle, and
An inertia calculation step of calculating the inertia in the rotation direction of either the work spindle or the tool spindle while the rotation speed fluctuates.
A maximum allowable acceleration calculation step for calculating the maximum allowable acceleration of either the work spindle or the tool spindle based on the calculated inertia.
A gear processing method. 前記歯車加工方法は、さらに、予め入力された工具諸元、歯車諸元及び加工条件から算出される推定加工抵抗を基に推定加工電流値を算出する加工電流値推定工程を備え、
前記許容最大加速度算出工程は、算出した前記慣性及び算出した前記推定加工電流値に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の許容最大加速度を算出する、請求項７に記載の歯車加工方法。 The gear machining method further includes a machining current value estimation step of calculating an estimated machining current value based on an estimated machining resistance calculated from tool specifications, gear specifications, and machining conditions input in advance.
The allowable maximum acceleration calculation step according to claim 7, wherein the allowable maximum acceleration of either the workpiece spindle or the tool spindle is calculated based on the calculated inertia and the calculated estimated machining current value. Gear processing method. 前記歯車加工方法は、さらに、算出した前記許容最大加速度に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の回転速度変動条件を算出する回転速度変動条件算出工程を備える、請求項７又は８に記載の歯車加工方法。 7. The gear processing method further includes a rotation speed fluctuation condition calculation step of calculating the rotation speed fluctuation condition of either the workpiece spindle or the tool spindle based on the calculated maximum allowable acceleration. Or the gear processing method according to 8.
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