JP4144955B2 - 歯車加工方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホブを回転させつつ被削歯車に対して相対的に移動させることにより歯車を加工する歯車加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、歯車を加工するに際しては、荒加工としてホブ盤上で高速度鋼製ホブまたは超硬製ホブを用いたホブ加工を行ない、その後歯端面に発生したバリ除去を含めた歯端面の面取加工を専用機で行ない、仕上げ加工としてシェービングカッタ（高速度鋼製）によるシェービング加工を行い所定の精度（ＪＩＳ３〜４級）を得るようにされている。
【０００３】
前記歯端面の面取加工は、▲１▼後工程のシェービング加工で所定の精度を効率的かつ安定して得る、▲２▼端面に発生したバリ除去を含め、歯車の噛合い時に歯面にある突起が原因となり発生する振動を抑制する、ことを目的として行なわれる。
【０００４】
また、その他の歯車加工方法としては、シェービング加工を廃止して、ＮＣホブ盤のみで荒・仕上げ加工を行なう工程集約工法が用いられており、この工程集約工法ではそれら荒・仕上げ加工を行なった後に面取り加工が行なわれる。
【０００５】
ところで、通常ホブ加工時に歯下端に発生するバリをホブ盤上で除去するバリ除去設備として、旋削用切れ刃と同様の切れ刃を歯下端部にセット（歯車下端との隙間０．２〜０．５ｍｍ）し、ホブ加工中に歯下端部に発生したバリを前記切れ刃で切削除去するものが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の一般的な歯車加工方法においては、ホブ加工，面取り加工およびシェービング加工の３工程を必要とするため、それぞれに設備，治工具およびワーク搬送（脱着を含む）を要し、加工費および加工リードタイムが大きくなるという問題点がある。一方、前記工程集約工法では、仕上げ加工が行なわれた後に面取り加工が行われるため、噛合い歯面側にカエリが発生する場合があるという問題点がある。
【０００７】
また、前記バリ除去設備では、歯端面に発生するバリを完全に除去することが不可能であるという問題点がある。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、バリ除去設備，治工具およびワークの搬送を要せず、歯端面にバリを発生させることなく高精度の歯車を加工することができ、加工費および加工リードタイムを小さくすることができる歯車加工方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述された目的を達成するために、本発明による歯車加工方法は、
被削歯車の一端面側から他端面側に向けて正回転し、その回転方向にすくい面を有する第１ホブと、前記被削歯車の他端面側から一端面側に向けて逆回転し、その回転方向にすくい面を有する第２ホブとを用いて歯車加工を行なう歯車加工方法であって、
前記第１ホブを正回転させつつ被削歯車に対して相対的に移動させて被削歯車の切削を行ない、前記第１ホブの回転中心位置が前記被削歯車の他端面の延長線上に達する前に第１ホブを退避させ、次いで前記第１ホブにより形成された歯に対して切れ刃の位相を合せるように第２ホブを配置し、続いて前記第２ホブを逆回転させつつ被削歯車に対して相対的に移動させて被削歯車の切削を行なうことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、被削歯車の一端面が他端面側に向けて、他端面が一端面側に向けてそれぞれ切削されて歯車が加工されるため、一端面もしくは他端面にバリが生じてもバリ除去作業を行なうことなくそのバリを除去することができ、仕上げ加工まで行なうことにより所定の精度（ＪＩＳ３〜４級）の歯車を加工することができる。このようにホブ加工の段階でバリを発生させないため、従来の面取り加工工程を省略することができる。したがって、工程および加工時間（加工リードタイム）の短縮を図ることができるとともに、加工費を低減させることができるという効果を奏する。
【００１１】
通常、歯車加工工程に伴って端面に発生するバリの大きさは、被削材質，モジュール，送り，切削速度，切れ刃の切れ味等により変化するものである。本発明によれば、前述のように第１ホブは一端面を切削し他端面の切削が完了しない状態で退避され、その他端面が第２ホブにより切削されるため、前記条件により大きいバリが発生する場合であってもより確実にバリを除去することができるという効果を奏する。こうして両端面にバリのない所定精度の歯車が加工される。
【００１２】
本発明においては、被削歯車の各端面が上下方向となるように配置し、前記第１ホブを上端面側から下端面側に向けて移動させ、第２ホブを下端面側から上端面側に向けて移動させる際の、第１ホブの回転中心の軌跡が第２ホブの回転中心の軌跡より長くなるように設定されているのが好ましい。こうすることにより、剛性を向上させることができ、加工能率を向上させることができるという効果を奏する。
【００１３】
本発明においては、前記第１ホブにより被削歯車の切削の荒加工を行ない、第２ホブにより被削歯車の切削の仕上げ加工を行なうのが好ましい。こうすることにより、従来の３つの工程（ホブ加工，面取り加工，仕上げ加工）を１つの工程（ホブ加工）に短縮して所定精度の歯車を加工することができる。したがって、加工リードタイムの短縮および加工費の低減を図ることができる。
【００１４】
本発明においては、前記第１ホブおよび第２ホブによる被削歯車の切削終了後に、被削歯車の一端面側から他端面側に正回転もしくは他端面側から一端面側に向けて逆回転し、その回転方向にすくい面を有する第３ホブを前記第１ホブおよび第２ホブにより被削歯車に形成された歯に対して切れ刃の位相を合せて、この第３ホブを回転させつつ一端面側から他端面側に向けて、もしくは他端面側から一端面側に向けて移動させて被削歯車を切削して仕上げ加工を行なうのが好ましい。このように第１ホブおよび第２ホブにより歯が形成された後、第３ホブにより仕上げ加工を行うことにより、第１ホブと第２ホブとの切削加工境界線上に生じる段差を除去することができ、加工精度を向上させることができると
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による歯車加工方法の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
図１に本発明の第１実施例に係る歯車加工装置１の斜視図が、図２に前記歯車加工装置１に装着されるホブ本体の概略図がそれぞれ示されている。また、図３には、第１実施例の歯車加工方法を説明する説明図が示されている。
【００２３】
第１実施例の歯車加工装置１は、ホブ本体２を支持して図中Ｚ軸方向に上下移動するホブ支持部１ａを備え、Ｘ軸方向に移動可能な加工部１ｂと、その加工部１ｂの対向位置でかつＺ軸を回転軸として回転する歯車支持テーブル１ｃとにより構成されている。前記ホブ支持部１ａには、図示されないモータが装着されており、このホブ支持部１ａに装着されるホブ本体２がＹ軸を回転軸として正方向および逆方向に回転するように構成されている。なお、図１においては、ホブ支持部１ａにホブ本体２を装着していない状態が示されている。
【００２４】
前記ホブ本体２は、ホブ軸２ａ上に第１荒加工ホブ（本発明における第１ホブに相当する。）３と第２荒加工ホブ（本発明における第２ホブに相当する。）４と仕上げ加工ホブ（本発明における第３ホブに相当する。）５とが装着されてなり、前記第１荒加工ホブ３と第２荒加工ホブ４とは互いに回転方向が逆向きとなるようにされている。また、前記ホブ本体２は、前記ホブ支持部１ａに装着される際に回転駆動側（ホブ盤主メタル側）から順に仕上げ加工ホブ５，第１荒加工ホブ３，第２荒加工ホブ４となるように構成されている。また、前記歯車支持テーブル１ｃ上には被削歯車６が支持されている。
【００２５】
前記第１荒加工ホブ３は、被削歯車６の上端面６ａ側から下端面６ｂ側（歯車支持テーブル１ｃ側）に向けて（歯幅下方向に）回転（以下、正回転という。）するようにされており、その回転方向にすくい面３ａが設けられている。前記第２荒加工ホブ４は、被削歯車６の下端面６ｂ側から上端面６ａ側に向けて（歯幅上方向に）回転（以下、逆回転という。）するようにされており、その回転方向にすくい面４ａが設けられている。前記仕上げ加工ホブ５は、第１荒加工ホブ３と同様に、被削歯車６の上端面６ａ側から下端面６ｂ側に向けて正回転するようにされており、その回転方向にすくい面５ａが設けられている。
【００２６】
このように構成される歯車加工装置１においては、ホブ支持部１ａをＹ軸方向（ホブ軸）方向に移動させて被削歯車６の対向位置に第１荒加工ホブ３を配置させ、前記ホブ本体２を第１荒加工ホブ３の回転中心が切削開始位置Ａに達するまで早送りでＸ軸方向に前進させる。この第１荒加工ホブ３の切削開始位置Ａは、被削歯車６の上端面６ａより上方で、この切削開始位置Ａに回転中心が一致された第１荒加工ホブ３の切れ刃が被削歯車６に接することなく、また被削歯車６中心側の切れ刃先端が予め設定される歯車の切込み深さの延長線上より仕上げ加工の取り代分だけ外周側となるように設定されている。次いで、第１荒加工ホブ３を正回転させつつホブ支持部１ａを切削送りで垂直下方向（Ｚ軸方向）に移動させて被削歯車６の上端面６ａを切削し、この第１荒加工ホブ３の回転中心が前記被削歯車の歯下端面６ｂよりやや上方の退避位置Ｂに達した時点でホブ本体２（加工部１ｂ）を早送りでＸ軸方向に後退させる。こうして第１荒加工ホブ３による切削が終了する。
【００２７】
続いて、前記第１荒加工ホブ３により被削歯車６に形成された歯に対して第２荒加工ホブ４の切れ刃の位相を合わせるようにホブ支持部１ａをホブ軸方向（Ｙ軸方向）に移動させて、被削歯車６の対向位置に第２荒加工ホブ４を配置させる。その後、このホブ本体２を第２荒加工ホブ４の回転中心が切削開始位置Ｃに達するまで早送りでＸ軸方向に前進させる。この第２荒加工ホブ４の切削開始位置Ｃは、前記第１荒加工ホブ３の切削開始位置Ａの垂下位置で、かつ被削歯車６の下端面６ｂより下方であり、この切削開始位置Ｃに回転中心が一致された第２荒加工ホブ４の切れ刃が被削歯車６に接しないように設定されている。次いで、前記第２荒加工ホブ４を逆回転させつつホブ軸２を切削送りで垂直上方向（Ｙ軸方向）に移動させ、被削歯車６の下端面６ｂを切削しこの第２荒加工ホブ４の回転中心が前記退避位置Ｂよりやや上方の荒加工終了位置Ｄに達した時点でホブ本体２を早送りでＸ軸方向に後退させる。こうして第２荒加工ホブ４による切削が終了する。
【００２８】
前記第２荒加工ホブ４による切削が終了後、前記第１および第２荒加工ホブ３，４により被削歯車６に形成された歯に対して仕上げ加工ホブ５の切れ刃の位相を合わせるように、ホブ支持部１ａをＹ軸方向に移動させて仕上げ加工ホブ５を被削歯車６に対向させる。この仕上げ加工ホブ５の回転中心が仕上げ加工開始位置Ｅに達するまで前記ホブ本体２を早送りで前進させる。この仕上げ加工開始位置Ｅは、被削歯車６の上端面６ａより上方で、この仕上げ加工開始位置Ｅに回転中心が一致した仕上げ加工ホブ５の切れ刃が被削歯車６に接することなく、また被削歯車６中心側の切れ刃先端が予め設定される歯車の切込み深さの延長線上となるように設定されている。次いで、前記仕上げ加工ホブ５を正回転させつつホブ軸２を切削送りで下方向に移動させ、この仕上げ加工ホブ５の回転中心が前記被削歯車６の下端面６ｂより下方の仕上げ加工終了位置Ｆに達した時点でホブ本体２を早送りで後退させる。こうして第１荒加工ホブおよび第２荒加工ホブにより形成された歯が予め設定された切込み深さとなるように仕上げ加工が施されて歯車加工が完了する。
【００２９】
第１実施例によれば、被削歯車６の上端面６ａおよび下端面６ｂがそれぞれ第１荒加工ホブ３および第２荒加工ホブ４により上から下向きもしくは下から上向きにそれぞれ切削されるため、各端面６ａ，６ｂにバリが発生するのを防止することができる。また、第１荒加工ホブ３と第２荒加工ホブ４との切削境界線に段差が発生した場合であっても、仕上げ加工ホブ５により矯正されて高精度の歯車を加工することができるという効果を奏する。
【００３０】
第１実施例によれば、ホブ加工のみの工程で従来行なわれていたホブ加工，面取り加工，シェービング加工の３つもしくは２つの工程を行なうことができるため、面取り加工およびシェービング加工用設備，治工具やワークの搬送などが必要でなくなり、加工費の低減，加工リードタイムの短縮を図ることができる。なお、従来の加工リードタイムは３工程（ホブ加工，面取り加工，シェービング加工）で加工した場合が１２．６分，２工程（ホブ加工，面取り加工）で加工した場合が８．４分であったのに対し、本実施例の加工リードタイムは第１，２荒加工ホブ３，４が高速度鋼製ホブである場合が５．０分，超硬製スロアウエイホブである場合が２．５分である。
【００３１】
第１実施例によれば、被削歯車６の下端面６ｂが歯車支持テーブル１ｃに支持されており、上から下向きにかかる力に対して強い構造とされている。したがって、第１荒加工ホブ３および仕上げ加工ホブ５が上端面６ａ側から下端面６ｂ側に向けて移動されるとともに、第１荒加工ホブ３の切削長が第２荒加工ホブ４の切削長より十分長くされているため、剛性および加工能率の向上を図ることができ、長期間に渡って高精度を維持することができるという効果を奏する。
【００３２】
第１実施例においては、仕上げ加工ホブ５が被削歯車６の上端面６ａから下端面６ｂに向けて切削するように設定されているが、これに限らず、下端面６ｂから上端面６ａに向けて切削するように設定されていてもよい。また、第１実施例においては、第１荒加工ホブ３が被削歯車６の上端面６ａから下端面６ｂに向けて、第２荒加工ホブ４が被削歯車６の下端面６ｂから上端面６ａに向けて切削するようにされているが、これに限らず、第１荒加工ホブ３が被削歯車６の下端面６ｂから上端面６ａに向けて、第２荒加工ホブ４が被削歯車６の上端面６ａから下端面６ｂに向けて切削するようにされていてもよい。このように第１荒加工ホブ３と第２荒加工ホブ４とは互いに逆方向に回転および移動するようにされていればよいため、第１荒加工ホブ３，第２荒加工ホブ４および仕上げ加工ホブ５の回転移動方向には表１に示される４種類の組み合わせがある。
【表１】
【００３３】
第１実施例の変形例に係る歯車加工方法は、前記歯車加工装置１を用いて行なわれ、その説明図が図４に示されている。前記第１実施例と同様に、第１荒加工ホブ３による切削が行なわれた後、ホブ支持部１ａをホブ軸方向に移動させて第２荒加工ホブ４を被削歯車６の対向位置になるように配置させる。なお、前記第２荒加工ホブ４の切れ刃は、前記第１荒加工ホブ３により形成された歯に対して位相を合わせるようにされている。
【００３４】
この第２荒加工ホブ４を回転させつつ水平および垂直方向に移動させて水平切削（プランジ加工）および垂直切削が行なわれる。すなわち、前記ホブ本体２を第２荒加工ホブ４の回転中心がプランジ加工開始位置Ｇに達するまで早送りで前進させる。このプランジ加工開始位置Ｇは、被削歯車６の下端面６ｂの延長線上もしくはそのやや下方であり、そのプランジ加工開始位置Ｇに回転中心が一致された第２荒加工ホブ４の切れ刃が被削歯車６に接しないように設定されている。
【００３５】
次いで、前記第２荒加工ホブ４を回転させつつホブ本体２を切削送りで水平方向に前進させ、第２荒加工ホブ４の切れ刃が被削歯車６の切り込み深さより仕上げ加工の取り代分だけ外側位置に到達した時点で垂直上方向に移動され、この第２荒加工ホブ４の回転中心が前記退避位置Ｂよりやや上方の荒加工終了位置Ｄに達した時点でホブ本体２を早送りで後退させる。こうして第２荒加工ホブ４による切削が終了し、続いて第１実施例と同様に、仕上げ加工ホブ５による仕上げ加工が行なわれて歯車加工が完了する。
【００３６】
本変形例によれば、第２荒加工ホブを被削歯車６の下端面６ｂより十分下方に引き下げる必要がないため、被削歯車６の下方にスペースの余裕がなくても切削することができる。こうして第１実施例と同様に、バリの発生を防止して高精度の歯車を加工することができるとともに、加工工程および加工リードタイムの短縮，加工費の低減を図ることができる。なお、本実施例のプランジ加工は、垂直切削と比較すると加工速度が遅いが、加工距離が短いため加工リードタイムは第１実施例と略同一である。また、第１荒加工ホブ３の加工においてプランジ加工を実施しても構わない。
【００３７】
次に、第２実施例に係る歯車加工装置は、前記ホブ支持部１ａに装着されるホブ本体１０の構成が異なる以外は、基本的に第１実施例の構成と異なるところがない。なお、第１実施例と共通する部分は同一符号を用いて説明する。図５に、第２実施例のホブ本体１０の概略図が示されている。前記ホブ本体１０は、同一ホブ軸１１上に被削歯車の上端面から下端面に向けて回転し、その回転方向にすくい面１２ａを有する正転ホブ１２と、被削歯車の下端面から上端面に向けて回転し、その回転方向にすくい面１３ａを有する逆転ホブ１３とが装着されて構成されている。また、前記ホブ本体１０は、ホブ支持部１ａに装着され、ホブ軸方向に移動可能であるとともに、各ホブ１２，１３を各方向に回転させつつ上下方向に移動するようにされている。
【００３８】
第２実施例においては、第１実施例の第１荒加工ホブ３と同様に、正転ホブ１２が予め設定される切込み深さ位置より仕上げ加工の取り代分だけ外周側を被削歯車の上端面から下方向に切削し、下端面より下方位置で切削を終了する。次いで、前記逆転ホブ１３を正転ホブ１２により形成された歯に対してその切れ刃位相を合わすように、ホブ軸１１をホブ軸方向に移動させる。仕上げ加工開始位置は被削歯車の下端面より下方で、この仕上げ加工開始位置に回転中心が一致した逆転ホブ１３の切れ刃が被削歯車に接することなく、被削歯車中心側の切れ刃先端が予め設定される歯車の切り込み深さの延長線上となるように設定されている。この逆転ホブ１３を回転させつつ下端面側から上方向に上端面まで移動させて切削する。こうして歯車加工が完了する。なお、正転ホブ１２を仕上げ加工、逆転ホブ１３を荒加工として、それぞれの加工に見合った切り込み深さにして実施しても構わない。
【００３９】
第２実施例によれば、第１実施例と同様に歯車の両端面にバリを発生させることなく高精度の歯車を加工することができる。また、加工工程および加工リードタイムの短縮，加工費の低減を図ることができる。
【００４０】
次に、第３実施例に係る歯車加工装置は、前記ホブ支持部１ａに装着されるホブ本体２０の構成が異なる以外は、基本的に第１実施例の構成と異なるところがない。なお、第１実施例と共通する部分は同一符号を用いて説明する。図６（ａ）（ｂ）には、第３実施例のホブ本体２０の概略図が示されている。前記ホブ本体２０は、２つのホブ軸上２１，２２にそれぞれ被削歯車の上端面から下端面に向けて回転し、その回転方向にすくい面２３ａを有する正転ホブ２３（図６（ａ））と、被削歯車の下端面から上端面に向けて回転し、その回転方向にすくい面２４ａを有する逆転ホブ２４（図６（ｂ））とが装着されて構成されている。前記ホブ支持部１ａには、１つのホブ軸２１（２２）が装着され、他方のホブ軸２２（２１）は前記ホブ軸２１（２２）を取り外した後に装着される。このホブ支持部１ａは、ホブ軸方向に移動可能であるとともに、各ホブ１２，１３を各方向に回転させつつ上下方向に移動するようにされており、さらに加工部１ｂによりＸ軸方向に移動可能とされている。また、前記各ホブ２３，２４が装着されたホブ軸２１，２２の交換は、手動・自動を問わない。
【００４１】
このように構成される歯車加工方法においては、第２実施例と同様に、正転ホブ２３が正回転しつつ被削歯車の上端面から下端面より上方位置まで移動して切削が終了した後、加工部１ｂにより正転ホブ２３を支持するホブ軸２１を退避させて、逆転ホブ２４を支持するホブ軸２２と交換し、逆転ホブ２４を被削歯車の対向位置に配置し、前記正転ホブ２３により形成された歯に対して逆転ホブ２４の切れ刃位相を合わせるように調整する。その後、逆転ホブ２４が逆回転しつつ被削歯車の下端面から上端面にかけて移動し、予め設定された切込み深さ位置まで切削して歯車の加工が完了する。こうして、上記実施例と同等の効果を奏する。
【００４２】
第３実施例においては、加工部１ｂに１つのホブ軸支持部１ａが備えられているが、これに限らず、互いに逆方向の回転駆動力を伝達する２つのホブ軸支持部を設け、それらホブ軸支持部にそれぞれホブ軸２１，２２を装着するようにしてもよい。
【００４３】
また、第３実施例においては、Ｘ軸方向に移動可能な加工部１ｂに装着されるホブ支持部１ａにホブ軸２１，２２が装着されて歯車加工装置が構成されているが、これに限らず、種々の工具を取付け可能である複合加工機に前記ホブ軸２１，２２を装着して歯車加工装置が構成されていてもよい。
【００４４】
第２実施例および第３実施例においては、正転ホブ１２，２３による切削が下端面より上方位置で終了となり、逆転ホブ１３，２４により下端面から上端面にかけて切削するようにされているが、これに限らず、正転ホブ１２，２３により上端面から下端面にかけて切削した後逆転ホブ１３，２４により下端面６ｂから上端面にかけて切削するようにしてもよい。また、逆転ホブ１３，２４により下端面から上端面より下方位置もしくは上端面まで切削した後、正転ホブ１２，２３により上端面から下端面にかけて切削するようにしてもよい。
【００４５】
前記各実施例においては、旋削用切れ刃と同様の切れ刃を被削歯車の下端面側に配置させてなるバリ除去設備を用いて、前述のように歯車が加工された後にバリ除去加工を施すことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施例に係る歯車加工装置の斜視図である。
【図２】図１は、第１実施例のホブ本体の概略図である。
【図３】図３は、第１実施例の歯車加工方法を説明する説明図である。
【図４】図４は、第１実施例の変形例の歯車加工方法を説明する説明図である。
【図５】図５は、第２実施例のホブ本体の概略図である。
【図６】図６は、第３実施例の正転ホブの概略図（ａ）および逆転ホブの概略図（ｂ）である。
【符号の説明】
１ 歯車加工装置
１ａ ホブ支持部
１ｂ 加工部
１ｃ 歯車支持テーブル
２，１０，２０ ホブ本体
２ａ，１１，２１，２２ ホブ軸
３ 第１荒加工ホブ
４ 第２荒加工ホブ
５ 仕上げ加工ホブ
６ 被削歯車
１２，２３ 正転ホブ
１３，２４ 逆転ホブ
Ａ，Ｃ 切削開始位置
Ｂ 退避位置
Ｄ 荒加工終了位置
Ｅ 仕上げ加工開始位置
Ｆ 仕上げ加工終了位置
Ｇ プランジ加工開始位置
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホブを回転させつつ被削歯車に対して相対的に移動させることにより歯車を加工する歯車加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、歯車を加工するに際しては、荒加工としてホブ盤上で高速度鋼製ホブまたは超硬製ホブを用いたホブ加工を行ない、その後歯端面に発生したバリ除去を含めた歯端面の面取加工を専用機で行ない、仕上げ加工としてシェービングカッタ（高速度鋼製）によるシェービング加工を行い所定の精度（ＪＩＳ３〜４級）を得るようにされている。
【０００３】
前記歯端面の面取加工は、▲１▼後工程のシェービング加工で所定の精度を効率的かつ安定して得る、▲２▼端面に発生したバリ除去を含め、歯車の噛合い時に歯面にある突起が原因となり発生する振動を抑制する、ことを目的として行なわれる。
【０００４】
また、その他の歯車加工方法としては、シェービング加工を廃止して、ＮＣホブ盤のみで荒・仕上げ加工を行なう工程集約工法が用いられており、この工程集約工法ではそれら荒・仕上げ加工を行なった後に面取り加工が行なわれる。
【０００５】
ところで、通常ホブ加工時に歯下端に発生するバリをホブ盤上で除去するバリ除去設備として、旋削用切れ刃と同様の切れ刃を歯下端部にセット（歯車下端との隙間０．２〜０．５ｍｍ）し、ホブ加工中に歯下端部に発生したバリを前記切れ刃で切削除去するものが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の一般的な歯車加工方法においては、ホブ加工，面取り加工およびシェービング加工の３工程を必要とするため、それぞれに設備，治工具およびワーク搬送（脱着を含む）を要し、加工費および加工リードタイムが大きくなるという問題点がある。一方、前記工程集約工法では、仕上げ加工が行なわれた後に面取り加工が行われるため、噛合い歯面側にカエリが発生する場合があるという問題点がある。
【０００７】
また、前記バリ除去設備では、歯端面に発生するバリを完全に除去することが不可能であるという問題点がある。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、バリ除去設備，治工具およびワークの搬送を要せず、歯端面にバリを発生させることなく高精度の歯車を加工することができ、加工費および加工リードタイムを小さくすることができる歯車加工方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述された目的を達成するために、本発明による歯車加工方法は、
被削歯車の一端面側から他端面側に向けて正回転し、その回転方向にすくい面を有する第１ホブと、前記被削歯車の他端面側から一端面側に向けて逆回転し、その回転方向にすくい面を有する第２ホブとを用いて歯車加工を行なう歯車加工方法であって、
前記第１ホブを正回転させつつ被削歯車に対して相対的に移動させて被削歯車の切削を行ない、前記第１ホブの回転中心位置が前記被削歯車の他端面の延長線上に達する前に第１ホブを退避させ、次いで前記第１ホブにより形成された歯に対して切れ刃の位相を合せるように第２ホブを配置し、続いて前記第２ホブを逆回転させつつ被削歯車に対して相対的に移動させて被削歯車の切削を行なうことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、被削歯車の一端面が他端面側に向けて、他端面が一端面側に向けてそれぞれ切削されて歯車が加工されるため、一端面もしくは他端面にバリが生じてもバリ除去作業を行なうことなくそのバリを除去することができ、仕上げ加工まで行なうことにより所定の精度（ＪＩＳ３〜４級）の歯車を加工することができる。このようにホブ加工の段階でバリを発生させないため、従来の面取り加工工程を省略することができる。したがって、工程および加工時間（加工リードタイム）の短縮を図ることができるとともに、加工費を低減させることができるという効果を奏する。
【００１１】
通常、歯車加工工程に伴って端面に発生するバリの大きさは、被削材質，モジュール，送り，切削速度，切れ刃の切れ味等により変化するものである。本発明によれば、前述のように第１ホブは一端面を切削し他端面の切削が完了しない状態で退避され、その他端面が第２ホブにより切削されるため、前記条件により大きいバリが発生する場合であってもより確実にバリを除去することができるという効果を奏する。こうして両端面にバリのない所定精度の歯車が加工される。
【００１２】
本発明においては、被削歯車の各端面が上下方向となるように配置し、前記第１ホブを上端面側から下端面側に向けて移動させ、第２ホブを下端面側から上端面側に向けて移動させる際の、第１ホブの回転中心の軌跡が第２ホブの回転中心の軌跡より長くなるように設定されているのが好ましい。こうすることにより、剛性を向上させることができ、加工能率を向上させることができるという効果を奏する。
【００１３】
本発明においては、前記第１ホブにより被削歯車の切削の荒加工を行ない、第２ホブにより被削歯車の切削の仕上げ加工を行なうのが好ましい。こうすることにより、従来の３つの工程（ホブ加工，面取り加工，仕上げ加工）を１つの工程（ホブ加工）に短縮して所定精度の歯車を加工することができる。したがって、加工リードタイムの短縮および加工費の低減を図ることができる。
【００１４】
本発明においては、前記第１ホブおよび第２ホブによる被削歯車の切削終了後に、被削歯車の一端面側から他端面側に正回転もしくは他端面側から一端面側に向けて逆回転し、その回転方向にすくい面を有する第３ホブを前記第１ホブおよび第２ホブにより被削歯車に形成された歯に対して切れ刃の位相を合せて、この第３ホブを回転させつつ一端面側から他端面側に向けて、もしくは他端面側から一端面側に向けて移動させて被削歯車を切削して仕上げ加工を行なうのが好ましい。このように第１ホブおよび第２ホブにより歯が形成された後、第３ホブにより仕上げ加工を行うことにより、第１ホブと第２ホブとの切削加工境界線上に生じる段差を除去することができ、加工精度を向上させることができると
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による歯車加工方法の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
図１に本発明の第１実施例に係る歯車加工装置１の斜視図が、図２に前記歯車加工装置１に装着されるホブ本体の概略図がそれぞれ示されている。また、図３には、第１実施例の歯車加工方法を説明する説明図が示されている。
【００２３】
第１実施例の歯車加工装置１は、ホブ本体２を支持して図中Ｚ軸方向に上下移動するホブ支持部１ａを備え、Ｘ軸方向に移動可能な加工部１ｂと、その加工部１ｂの対向位置でかつＺ軸を回転軸として回転する歯車支持テーブル１ｃとにより構成されている。前記ホブ支持部１ａには、図示されないモータが装着されており、このホブ支持部１ａに装着されるホブ本体２がＹ軸を回転軸として正方向および逆方向に回転するように構成されている。なお、図１においては、ホブ支持部１ａにホブ本体２を装着していない状態が示されている。
【００２４】
前記ホブ本体２は、ホブ軸２ａ上に第１荒加工ホブ（本発明における第１ホブに相当する。）３と第２荒加工ホブ（本発明における第２ホブに相当する。）４と仕上げ加工ホブ（本発明における第３ホブに相当する。）５とが装着されてなり、前記第１荒加工ホブ３と第２荒加工ホブ４とは互いに回転方向が逆向きとなるようにされている。また、前記ホブ本体２は、前記ホブ支持部１ａに装着される際に回転駆動側（ホブ盤主メタル側）から順に仕上げ加工ホブ５，第１荒加工ホブ３，第２荒加工ホブ４となるように構成されている。また、前記歯車支持テーブル１ｃ上には被削歯車６が支持されている。
【００２５】
前記第１荒加工ホブ３は、被削歯車６の上端面６ａ側から下端面６ｂ側（歯車支持テーブル１ｃ側）に向けて（歯幅下方向に）回転（以下、正回転という。）するようにされており、その回転方向にすくい面３ａが設けられている。前記第２荒加工ホブ４は、被削歯車６の下端面６ｂ側から上端面６ａ側に向けて（歯幅上方向に）回転（以下、逆回転という。）するようにされており、その回転方向にすくい面４ａが設けられている。前記仕上げ加工ホブ５は、第１荒加工ホブ３と同様に、被削歯車６の上端面６ａ側から下端面６ｂ側に向けて正回転するようにされており、その回転方向にすくい面５ａが設けられている。
【００２６】
このように構成される歯車加工装置１においては、ホブ支持部１ａをＹ軸方向（ホブ軸）方向に移動させて被削歯車６の対向位置に第１荒加工ホブ３を配置させ、前記ホブ本体２を第１荒加工ホブ３の回転中心が切削開始位置Ａに達するまで早送りでＸ軸方向に前進させる。この第１荒加工ホブ３の切削開始位置Ａは、被削歯車６の上端面６ａより上方で、この切削開始位置Ａに回転中心が一致された第１荒加工ホブ３の切れ刃が被削歯車６に接することなく、また被削歯車６中心側の切れ刃先端が予め設定される歯車の切込み深さの延長線上より仕上げ加工の取り代分だけ外周側となるように設定されている。次いで、第１荒加工ホブ３を正回転させつつホブ支持部１ａを切削送りで垂直下方向（Ｚ軸方向）に移動させて被削歯車６の上端面６ａを切削し、この第１荒加工ホブ３の回転中心が前記被削歯車の歯下端面６ｂよりやや上方の退避位置Ｂに達した時点でホブ本体２（加工部１ｂ）を早送りでＸ軸方向に後退させる。こうして第１荒加工ホブ３による切削が終了する。
【００２７】
続いて、前記第１荒加工ホブ３により被削歯車６に形成された歯に対して第２荒加工ホブ４の切れ刃の位相を合わせるようにホブ支持部１ａをホブ軸方向（Ｙ軸方向）に移動させて、被削歯車６の対向位置に第２荒加工ホブ４を配置させる。その後、このホブ本体２を第２荒加工ホブ４の回転中心が切削開始位置Ｃに達するまで早送りでＸ軸方向に前進させる。この第２荒加工ホブ４の切削開始位置Ｃは、前記第１荒加工ホブ３の切削開始位置Ａの垂下位置で、かつ被削歯車６の下端面６ｂより下方であり、この切削開始位置Ｃに回転中心が一致された第２荒加工ホブ４の切れ刃が被削歯車６に接しないように設定されている。次いで、前記第２荒加工ホブ４を逆回転させつつホブ軸２を切削送りで垂直上方向（Ｙ軸方向）に移動させ、被削歯車６の下端面６ｂを切削しこの第２荒加工ホブ４の回転中心が前記退避位置Ｂよりやや上方の荒加工終了位置Ｄに達した時点でホブ本体２を早送りでＸ軸方向に後退させる。こうして第２荒加工ホブ４による切削が終了する。
【００２８】
前記第２荒加工ホブ４による切削が終了後、前記第１および第２荒加工ホブ３，４により被削歯車６に形成された歯に対して仕上げ加工ホブ５の切れ刃の位相を合わせるように、ホブ支持部１ａをＹ軸方向に移動させて仕上げ加工ホブ５を被削歯車６に対向させる。この仕上げ加工ホブ５の回転中心が仕上げ加工開始位置Ｅに達するまで前記ホブ本体２を早送りで前進させる。この仕上げ加工開始位置Ｅは、被削歯車６の上端面６ａより上方で、この仕上げ加工開始位置Ｅに回転中心が一致した仕上げ加工ホブ５の切れ刃が被削歯車６に接することなく、また被削歯車６中心側の切れ刃先端が予め設定される歯車の切込み深さの延長線上となるように設定されている。次いで、前記仕上げ加工ホブ５を正回転させつつホブ軸２を切削送りで下方向に移動させ、この仕上げ加工ホブ５の回転中心が前記被削歯車６の下端面６ｂより下方の仕上げ加工終了位置Ｆに達した時点でホブ本体２を早送りで後退させる。こうして第１荒加工ホブおよび第２荒加工ホブにより形成された歯が予め設定された切込み深さとなるように仕上げ加工が施されて歯車加工が完了する。
【００２９】
第１実施例によれば、被削歯車６の上端面６ａおよび下端面６ｂがそれぞれ第１荒加工ホブ３および第２荒加工ホブ４により上から下向きもしくは下から上向きにそれぞれ切削されるため、各端面６ａ，６ｂにバリが発生するのを防止することができる。また、第１荒加工ホブ３と第２荒加工ホブ４との切削境界線に段差が発生した場合であっても、仕上げ加工ホブ５により矯正されて高精度の歯車を加工することができるという効果を奏する。
【００３０】
第１実施例によれば、ホブ加工のみの工程で従来行なわれていたホブ加工，面取り加工，シェービング加工の３つもしくは２つの工程を行なうことができるため、面取り加工およびシェービング加工用設備，治工具やワークの搬送などが必要でなくなり、加工費の低減，加工リードタイムの短縮を図ることができる。なお、従来の加工リードタイムは３工程（ホブ加工，面取り加工，シェービング加工）で加工した場合が１２．６分，２工程（ホブ加工，面取り加工）で加工した場合が８．４分であったのに対し、本実施例の加工リードタイムは第１，２荒加工ホブ３，４が高速度鋼製ホブである場合が５．０分，超硬製スロアウエイホブである場合が２．５分である。
【００３１】
第１実施例によれば、被削歯車６の下端面６ｂが歯車支持テーブル１ｃに支持されており、上から下向きにかかる力に対して強い構造とされている。したがって、第１荒加工ホブ３および仕上げ加工ホブ５が上端面６ａ側から下端面６ｂ側に向けて移動されるとともに、第１荒加工ホブ３の切削長が第２荒加工ホブ４の切削長より十分長くされているため、剛性および加工能率の向上を図ることができ、長期間に渡って高精度を維持することができるという効果を奏する。
【００３２】
第１実施例においては、仕上げ加工ホブ５が被削歯車６の上端面６ａから下端面６ｂに向けて切削するように設定されているが、これに限らず、下端面６ｂから上端面６ａに向けて切削するように設定されていてもよい。また、第１実施例においては、第１荒加工ホブ３が被削歯車６の上端面６ａから下端面６ｂに向けて、第２荒加工ホブ４が被削歯車６の下端面６ｂから上端面６ａに向けて切削するようにされているが、これに限らず、第１荒加工ホブ３が被削歯車６の下端面６ｂから上端面６ａに向けて、第２荒加工ホブ４が被削歯車６の上端面６ａから下端面６ｂに向けて切削するようにされていてもよい。このように第１荒加工ホブ３と第２荒加工ホブ４とは互いに逆方向に回転および移動するようにされていればよいため、第１荒加工ホブ３，第２荒加工ホブ４および仕上げ加工ホブ５の回転移動方向には表１に示される４種類の組み合わせがある。
【表１】
第１実施例の変形例に係る歯車加工方法は、前記歯車加工装置１を用いて行なわれ、その説明図が図４に示されている。前記第１実施例と同様に、第１荒加工ホブ３による切削が行なわれた後、ホブ支持部１ａをホブ軸方向に移動させて第２荒加工ホブ４を被削歯車６の対向位置になるように配置させる。なお、前記第２荒加工ホブ４の切れ刃は、前記第１荒加工ホブ３により形成された歯に対して位相を合わせるようにされている。
【００３４】
この第２荒加工ホブ４を回転させつつ水平および垂直方向に移動させて水平切削（プランジ加工）および垂直切削が行なわれる。すなわち、前記ホブ本体２を第２荒加工ホブ４の回転中心がプランジ加工開始位置Ｇに達するまで早送りで前進させる。このプランジ加工開始位置Ｇは、被削歯車６の下端面６ｂの延長線上もしくはそのやや下方であり、そのプランジ加工開始位置Ｇに回転中心が一致された第２荒加工ホブ４の切れ刃が被削歯車６に接しないように設定されている。
【００３５】
次いで、前記第２荒加工ホブ４を回転させつつホブ本体２を切削送りで水平方向に前進させ、第２荒加工ホブ４の切れ刃が被削歯車６の切り込み深さより仕上げ加工の取り代分だけ外側位置に到達した時点で垂直上方向に移動され、この第２荒加工ホブ４の回転中心が前記退避位置Ｂよりやや上方の荒加工終了位置Ｄに達した時点でホブ本体２を早送りで後退させる。こうして第２荒加工ホブ４による切削が終了し、続いて第１実施例と同様に、仕上げ加工ホブ５による仕上げ加工が行なわれて歯車加工が完了する。
【００３６】
本変形例によれば、第２荒加工ホブを被削歯車６の下端面６ｂより十分下方に引き下げる必要がないため、被削歯車６の下方にスペースの余裕がなくても切削することができる。こうして第１実施例と同様に、バリの発生を防止して高精度の歯車を加工することができるとともに、加工工程および加工リードタイムの短縮，加工費の低減を図ることができる。なお、本実施例のプランジ加工は、垂直切削と比較すると加工速度が遅いが、加工距離が短いため加工リードタイムは第１実施例と略同一である。また、第１荒加工ホブ３の加工においてプランジ加工を実施しても構わない。
【００３７】
次に、第２実施例に係る歯車加工装置は、前記ホブ支持部１ａに装着されるホブ本体１０の構成が異なる以外は、基本的に第１実施例の構成と異なるところがない。なお、第１実施例と共通する部分は同一符号を用いて説明する。図５に、第２実施例のホブ本体１０の概略図が示されている。前記ホブ本体１０は、同一ホブ軸１１上に被削歯車の上端面から下端面に向けて回転し、その回転方向にすくい面１２ａを有する正転ホブ１２と、被削歯車の下端面から上端面に向けて回転し、その回転方向にすくい面１３ａを有する逆転ホブ１３とが装着されて構成されている。また、前記ホブ本体１０は、ホブ支持部１ａに装着され、ホブ軸方向に移動可能であるとともに、各ホブ１２，１３を各方向に回転させつつ上下方向に移動するようにされている。
【００３８】
第２実施例においては、第１実施例の第１荒加工ホブ３と同様に、正転ホブ１２が予め設定される切込み深さ位置より仕上げ加工の取り代分だけ外周側を被削歯車の上端面から下方向に切削し、下端面より下方位置で切削を終了する。次いで、前記逆転ホブ１３を正転ホブ１２により形成された歯に対してその切れ刃位相を合わすように、ホブ軸１１をホブ軸方向に移動させる。仕上げ加工開始位置は被削歯車の下端面より下方で、この仕上げ加工開始位置に回転中心が一致した逆転ホブ１３の切れ刃が被削歯車に接することなく、被削歯車中心側の切れ刃先端が予め設定される歯車の切り込み深さの延長線上となるように設定されている。この逆転ホブ１３を回転させつつ下端面側から上方向に上端面まで移動させて切削する。こうして歯車加工が完了する。なお、正転ホブ１２を仕上げ加工、逆転ホブ１３を荒加工として、それぞれの加工に見合った切り込み深さにして実施しても構わない。
【００３９】
第２実施例によれば、第１実施例と同様に歯車の両端面にバリを発生させることなく高精度の歯車を加工することができる。また、加工工程および加工リードタイムの短縮，加工費の低減を図ることができる。
【００４０】
次に、第３実施例に係る歯車加工装置は、前記ホブ支持部１ａに装着されるホブ本体２０の構成が異なる以外は、基本的に第１実施例の構成と異なるところがない。なお、第１実施例と共通する部分は同一符号を用いて説明する。図６（ａ）（ｂ）には、第３実施例のホブ本体２０の概略図が示されている。前記ホブ本体２０は、２つのホブ軸上２１，２２にそれぞれ被削歯車の上端面から下端面に向けて回転し、その回転方向にすくい面２３ａを有する正転ホブ２３（図６（ａ））と、被削歯車の下端面から上端面に向けて回転し、その回転方向にすくい面２４ａを有する逆転ホブ２４（図６（ｂ））とが装着されて構成されている。前記ホブ支持部１ａには、１つのホブ軸２１（２２）が装着され、他方のホブ軸２２（２１）は前記ホブ軸２１（２２）を取り外した後に装着される。このホブ支持部１ａは、ホブ軸方向に移動可能であるとともに、各ホブ１２，１３を各方向に回転させつつ上下方向に移動するようにされており、さらに加工部１ｂによりＸ軸方向に移動可能とされている。また、前記各ホブ２３，２４が装着されたホブ軸２１，２２の交換は、手動・自動を問わない。
【００４１】
このように構成される歯車加工方法においては、第２実施例と同様に、正転ホブ２３が正回転しつつ被削歯車の上端面から下端面より上方位置まで移動して切削が終了した後、加工部１ｂにより正転ホブ２３を支持するホブ軸２１を退避させて、逆転ホブ２４を支持するホブ軸２２と交換し、逆転ホブ２４を被削歯車の対向位置に配置し、前記正転ホブ２３により形成された歯に対して逆転ホブ２４の切れ刃位相を合わせるように調整する。その後、逆転ホブ２４が逆回転しつつ被削歯車の下端面から上端面にかけて移動し、予め設定された切込み深さ位置まで切削して歯車の加工が完了する。こうして、上記実施例と同等の効果を奏する。
【００４２】
第３実施例においては、加工部１ｂに１つのホブ軸支持部１ａが備えられているが、これに限らず、互いに逆方向の回転駆動力を伝達する２つのホブ軸支持部を設け、それらホブ軸支持部にそれぞれホブ軸２１，２２を装着するようにしてもよい。
【００４３】
また、第３実施例においては、Ｘ軸方向に移動可能な加工部１ｂに装着されるホブ支持部１ａにホブ軸２１，２２が装着されて歯車加工装置が構成されているが、これに限らず、種々の工具を取付け可能である複合加工機に前記ホブ軸２１，２２を装着して歯車加工装置が構成されていてもよい。
【００４４】
第２実施例および第３実施例においては、正転ホブ１２，２３による切削が下端面より上方位置で終了となり、逆転ホブ１３，２４により下端面から上端面にかけて切削するようにされているが、これに限らず、正転ホブ１２，２３により上端面から下端面にかけて切削した後逆転ホブ１３，２４により下端面６ｂから上端面にかけて切削するようにしてもよい。また、逆転ホブ１３，２４により下端面から上端面より下方位置もしくは上端面まで切削した後、正転ホブ１２，２３により上端面から下端面にかけて切削するようにしてもよい。
【００４５】
前記各実施例においては、旋削用切れ刃と同様の切れ刃を被削歯車の下端面側に配置させてなるバリ除去設備を用いて、前述のように歯車が加工された後にバリ除去加工を施すことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施例に係る歯車加工装置の斜視図である。
【図２】図１は、第１実施例のホブ本体の概略図である。
【図３】図３は、第１実施例の歯車加工方法を説明する説明図である。
【図４】図４は、第１実施例の変形例の歯車加工方法を説明する説明図である。
【図５】図５は、第２実施例のホブ本体の概略図である。
【図６】図６は、第３実施例の正転ホブの概略図（ａ）および逆転ホブの概略図（ｂ）である。
【符号の説明】
１ 歯車加工装置
１ａ ホブ支持部
１ｂ 加工部
１ｃ 歯車支持テーブル
２，１０，２０ ホブ本体
２ａ，１１，２１，２２ ホブ軸
３ 第１荒加工ホブ
４ 第２荒加工ホブ
５ 仕上げ加工ホブ
６ 被削歯車
１２，２３ 正転ホブ
１３，２４ 逆転ホブ
Ａ，Ｃ 切削開始位置
Ｂ 退避位置
Ｄ 荒加工終了位置
Ｅ 仕上げ加工開始位置
Ｆ 仕上げ加工終了位置
Ｇ プランジ加工開始位置
Claims (4)
- 被削歯車の一端面側から他端面側に向けて正回転し、その回転方向にすくい面を有する第１ホブと、前記被削歯車の他端面側から一端面側に向けて逆回転し、その回転方向にすくい面を有する第２ホブとを用いて歯車加工を行なう歯車加工方法であって、
前記第１ホブを正回転させつつ被削歯車に対して相対的に移動させて被削歯車の切削を行ない、前記第１ホブの回転中心位置が前記被削歯車の他端面の延長線上に達する前に第１ホブを退避させ、次いで前記第１ホブにより形成された歯に対して切れ刃の位相を合せるように第２ホブを配置し、続いて前記第２ホブを逆回転させつつ被削歯車に対して相対的に移動させて被削歯車の切削を行なうことを特徴とする歯車加工方法。 - 被削歯車の各端面が上下方向となるように配置し、前記第１ホブを上端面側から下端面側に向けて移動させ、第２ホブを下端面側から上端面側に向けて移動させる際の、第１ホブの回転中心の軌跡が第２ホブの回転中心の軌跡より長くなるように設定されている請求項１に記載の歯車加工方法。
- 前記第１ホブにより被削歯車の切削の荒加工を行ない、第２ホブにより被削歯車の切削の仕上げ加工を行なう請求項１または２に記載の歯車加工方法。
- 前記第１ホブおよび第２ホブによる被削歯車の切削終了後に、被削歯車の一端面側から他端面側に正回転もしくは他端面側から一端面側に向けて逆回転し、その回転方向にすくい面を有する第３ホブを前記第１ホブおよび第２ホブにより被削歯車に形成された歯に対して切れ刃の位相を合せて、この第３ホブを回転させつつ一端面側から他端面側に向けて、もしくは他端面側から一端面側に向けて移動させて被削歯車を切削して仕上げ加工を行なう請求項１または２に記載の歯車加工方法。
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