JP2538927B2 - 歯切り方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はギアシェーパおよびホブ盤に適用される歯切
り方法に関する。

〔従来の技術〕

従来ギアシェーパによる歯切り法では，工具と被削歯
車との距離を接近させて切込んでいくラジアル送りは，
その送り速度を一定とした方式が行なわれている。その
ため切込みが浅い間は切屑面積が小さく，切削能率が低
く，切込みが深くなるにつれて切屑面積が増大し，ラジ
アル送りを停止して工具と被削歯車を回転して行なうド
ウエルカットの直前で切屑面積が最大となる。第５図
は，ラジアル送りを一定とした従来のギアシェーパ切り
における切屑面積をコンピュータシミュレーションによ
って計算し，横軸に工具上下運動のストローク回数Ｎ
（str）をとってグラフにしたものである。ラジアル送
り速度は0.02mm/strである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような従来の歯切り法ではラジアル送り速度が一
定で切削能率が低く，したがってサイクルタイムが長く
なる。サイクルタイムを短くするにはラジアル送り速度
を大きくすればよい。しかし，第６図のシミュレーショ
ン結果に示すように，ドウェルカットの直前での切屑面
積が約50％大きくなる（ラジアル送り速度は0.03mm/st
r）。その結果工具刃および機械への荷重が大きくなっ
て，工具刃が欠損するなどの恐れがある。

一方，自動車用歯車の加工ラインでは，他の加工ライ
ンとの整合性の点から，サイクルタイムの短い歯車加工
機械の実現が強く要望されており，工具刃への負担を抑
制しながら高能率化できる加工法の出現が待たれてい
る。

本発明は，従来のものがもつ以上のような問題点を解
決させ，工具刃への負担を抑えるとともに能率の高い加
工法を提供することを目的としたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成させるために本発明は，例えばギアシ
ェーパでは従来法におけるラジアル送リ速度をfr,切込
みをCrとするとき，工具刃を高さCrの台形で近似し，該
台形の左右の辺を延長して成る交点と該台形の上辺との
距離をａとし,cを定数として,Nストローク目における切
屑面積Area（Ｎ）を,Nストローク目におけるラジアル送
り速度fr（Ｎ），累積ラジアル送り量（切込み量）Fr
（Ｎ）を用いて,Area（Ｎ）＝ｃ（ａ＋Fr（Ｎ））・fr
（Ｎ）で近似し,fr（Ｎ）＝（ａ＋Cr）・fr/（ａ＋Fr
（Ｎ））となるように，ラジアル送り速度を制御するよ
うにしたものである。

〔作用〕

切屑面積の最大値を殆んど従来の加工法のレベルに抑
制しながら，ストローク回数Ｎの小さい間はラジアル送
り速度が大きく,Nが大きくなるにつれて，ラジアル送り
速度が漸減して，トータルの切削能率を高める。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を説明する。説明のための記号を
次のように定義する。

fr: ラジアル送り速度一定の従来法におけるラジアル
送り速度 fr（Ｎ）： 本発明の加工法におけるＮストローク目の
ラジアル送り速度 Fr（Ｎ）： Ｎストローク目の累積ラジアル送り量 Cr: 切込み量 a: 工具刃を台形近似したとき，台形の左右の辺を延長
して成る交点と上辺間の距離 Area（Ｎ）： Ｎストローク目で，被削歯車と噛み合い
状態にある工具刃の切屑面積の総和 発明者等は，ラジアル送り一定の従来のギアシェーパ
切りにおける切屑面積を，コンピュータシミュレーショ
ンによって解析することにより,Nストローク目の切屑面
積の総和の約80％を，被削歯車と噛み合い状態にある工
具刃の中の，中央の工具刃の切屑面積が占めていること
を見い出した。したがって，切屑面積は，被削歯車との
傾きの小さい，正面に近い角度で対面している中央の工
具刃に焦点を絞って考えればよい。

そこで，第１図に示すように，工具刃を同図のような
高さCrの台形ABCDで近似し考えた。さらに，上辺ABと図
中の２点鎖線との間の切屑も含めて，切屑面積を図中に
斜線で示す帯状三角波で示す部分の面積で近似した。こ
のように考えると,Area（Ｎ）は，次式で近似される。
ただし,cは定数である。

Area（Ｎ）＝ｃ（ａ＋Fr（Ｎ））・fr（Ｎ） …（第１
式） 一方，従来の加工法においては，切屑面積はドウエル
カットの直前で最大となり，その値をAmaxとするとき,A
maxは次式で近似される。

Amax＝ｃ（ａ＋Cr）・fr …（第２式） したがって，任意のストロークＮにおいて,Area
（Ｎ）をAmaxに等しくするためには，（第１式）と（第
２式）より,fr（Ｎ）を次式の値とすればよいことがわ
かる。

fr（Ｎ）＝（ａ＋Cr）・fr/（ａ＋Fr（Ｎ）） …（第３
式） ラジアル送りの終了するストロークをNrとするとき,N
rおよびfr（１）,fr（２），…,fr（Nr）は，第２図に
示すフローに従って計算できるので，ギアシェーパのNC
装置のユーザマクロエリアを用いて実現することができ
る。また，（第３式）と第２図は,1ストロークごとにラ
ジアル送り速度を変える方法を示したが，第３図に示す
フローに従ってfr（Ｎ）を計算し，△Nrストロークごと
にラジアル送り速度を変更することも可能である。但
し，△Nrは正の整数とする。

第２図に従ってfr（Ｎ）を定めて，切屑面積のコンピ
ュータシミュレーションを行なった結果を第４図に示
す。

本発明に基く切屑面積を示す第４図と，従来の加工法
に基く切屑面積を示す第５図とを比較すると，次の点が
明らかである。

（１） 本発明によって，実切削ストローク数が従来の
341から,249まで減少している。例えば，工具上下動の
速度を800spm（ストローク／分）とするとき，実切削時
間が25.6秒から18.7秒となり,6.9秒サイクルタイムが短
縮される。

（２） 切屑面積は三角波または台形波の形状の上に振
幅の小さい成分が重畳している。振幅の小さい成分を除
けば，本発明による切屑面積Area（Ｎ）の最大値は，従
来法の最大値Amaxに対して，約10％増加しているにすぎ
ない。

さらに，実際の歯切りでは，工具と被削歯車との間に
1mmのギャップを設けた位置からラジアル送りを開始す
る。このエアカットの時間も発明者等の計算によれば従
来法に比べて約２秒短縮される。

上述した実施例では，ギアシェーパによる歯切りに本
発明を適用した例を示したが，ピニオンカッターの上下
運動をホブの回転運動に置換すれば，ホブ盤による歯切
りにも適用できる。

前述した計算及びそれに基づいてラジアル送り制御す
る装置を第７図に示す。工具１と被削歯車２が同期回転
するとともに，工具１が上下運動し被削歯車２がラジア
ル送りされることによって歯切加工が行なわれるが，こ
のラジアル送りは，前述した計算がNC制御装置３内のNC
ユーザマクロエリア４で行われ，それに基づいてラジア
ル送り速度制御装置５がラジアル送り装置を駆動するこ
とによって行なわれる。

〔発明の効果〕

本発明による歯切り法をギアシェーパまたはホブ盤に
適用することによりラジアル送り速度を切込み量の大き
さに応じて制御するようにしたから，工具刃への負担を
従来の最大値レベルに抑制しながら，サイクルタイムを
大幅に短縮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基礎となる工具刃の台形近似及び近似
切屑面積の説明図。第２図，第３図は本発明の核心とな
る，ラジアル送り速度の計算フロー図。第４図は本発明
による切屑面積のシミュレーション結果，第５図，第６
図は従来の加工法による切屑面積のシミュレーション結
果をそれぞれ示す線図。第７図は本発明をギアシェーパ
に適用した例を示すブロック図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西本 基生 京都府京都市右京区太秦巽町１番地 三 菱重工業株式会社京都精機製作所内 (56)参考文献 特開 昭53−88293（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ギアシェーパあるいはホブ盤による歯切り
   加工において，ピニオンカッターのＮ回目の切込みまた
   はホブのＮ回転目をＮストロークとし,Nストロークでの
   ラジアル送り速度をfr（Ｎ），累積ラジアル送り量をFr
   （Ｎ），最終切込み量をCrとするとき，工具刃を高さCr
   の台形で近似し，該台形の左右の辺を延長して成る交点
   と該台形の上辺との距離をａとし,cを定数とし,Nストロ
   ーク目の切屑面積を,Area（Ｎ）＝ｃ（ａ＋Fr（Ｎ））
   ・fr（Ｎ）で近似し，ラジアル送り速度を一定とした加
   工法におけるラジアル送り速度をfrとするときにfr
   （Ｎ）＝（ａ＋Cr）・fr/（ａ＋Fr（Ｎ））となるよう
   に，ラジアル送り速度を制御することを特徴とする歯切
   り方法。