JP4208162B2

JP4208162B2 - Ｎｃ旋盤による歯車形削り加工方法

Info

Publication number: JP4208162B2
Application number: JP37723498A
Authority: JP
Inventors: 博小柴
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1998-12-29
Filing date: 1998-12-29
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2018-12-29
Also published as: JP2000190126A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋削から歯切加工まで一貫して加工可能なＮＣ旋盤による歯車形削り加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来よりＮＣ旋盤によって複合加工を行おうとする試みがなされている。例えば、ＮＣ旋盤にホブ加工機能を付加したものが、特公平７−５３３２３号公報に開示されている。しかしながらこの特公平７−５３３２３号公報に開示されている技術は、ホブ加工機能であるため、外歯車は加工可能であるものの、内歯車の加工は出来ないという問題があった。
【０００３】
上記内歯車の加工は、ピニオンカッターを用いるが、このピニオンカッターによる加工法は歯車形削り盤に限定されているため、被加工物に旋削加工と歯車加工が併存する場合には、被加工物を完成させるためには、ＮＣ旋盤と歯車形削り盤の２台の工作機械が必要となる。このように上記複合加工においては、複数の装置、その設置スペース、装置間の搬送、各装置の段取り替え等に多大のコストを要することになり、そのため上記複合加工が、多品種少量生産における大きなネックとなっている。
【０００４】
ところでピニオンカッターによる歯車加工は、回転テーブル上に被加工物を載置し、この回転テーブルに垂直で該回転テーブルの回転数と一定の公比で同期回転する主軸にピニオンカッターを取り付け、このピニオンカッターを軸線方向に前後運動させることによる加工法である。
【０００５】
このピニオンカッターによる歯車加工は、ピニオンカッターの切削送りはクランク機構で行なわれる。加工ストロークにおいては、切削速度の大きな変動を避けるような工夫が行なわれているが、クランク機構を採用しているため、図５において実線サイン波形で示すように、切削開始端から切削終端にかけて切削速度に大きな変動が生じるのをどうしても避けることができない。図５の実線に示すように、歯幅の中程に最大切削速度が得られ、切削開始端及び切削終端では切削速度は極めて小さくなる。しかしながらこのように大きな切削速度変化の生じる加工においても、切削工具は、その耐磨耗性と剛性とは、切削速度の最も高いポイントに合わせて選定する必要がある。
【０００６】
したがって切削工具からみれば、従来のピニオンカッターによる歯車加工は、工具性能に見合った速度での加工が行われておらず、その作業能率が悪いという欠点があり、またこれとは逆に平均切削速度からすれば、過剰性能の切削工具を使用しているという問題を有することになる。
【０００７】
本発明は上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、ＮＣ旋盤の機能にピニオンカッターによる歯車形削り加工機能を付加して工程の集約を図ることを可能にし、しかもそれに加えてピニオンカッターの切削速度と工具性能とのマッチングを図り、切削能率の向上、工具コストの低減を図ることが可能なＮＣ旋盤による歯車形削り加工方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び効果】
そこで、本発明の請求項１記載のＮＣ旋盤による歯車形削り加工方法では、ＮＣ旋盤の回転角度制御可能な回転工具取付軸１２にピニオンカッター１１を装着し、回転角度制御可能な主軸２に取り付けられた被加工物Ｗをピニオンカッター１１と一定の公比で同期回転させながら、同時にピニオンカッター１１を装着した回転工具取付軸１２をその軸線方向に、切削開始端から切削終端まで一定の速度を付与して前後の往復運動をさせることにより、歯車形削り加工を行なうようにしていることを特徴としている。
【０００９】
請求項２記載のＮＣ旋盤による歯車形削り加工方法では、回転工具機能付き複合ＮＣ旋盤の主軸台１に回転角度制御可能に主軸２を軸承し、この主軸２の先端に嵌着したチャック３に被加工物Ｗを固定し、Ｚ軸及びＸ軸方向に移動位置決め可能な刃物台４に刃物台タレット５がＺ軸方向の旋回中心軸の回りで旋回割り出し可能に設け、この刃物台タレット５の回転工具取付軸１２にピニオンカッター１１を装着し、回転工具取付軸１２はサーボモータ２９により回転制御され、このサーボモータ２９と主軸２を駆動する主軸モータとが一定の公比で同期回転制御され、主軸２に取り付けられた被加工物Ｗをピニオンカッター１１と一定の公比で同期回転させながら、同時にピニオンカッター１１を装着した回転工具取付軸１２をそのＺ軸方向に、切削開始端から切削終端まで一定の速度を付与して往復運動をさせることにより、歯車形削り加工を行なうようにしていることを特徴としている。
【００１０】
請求項１及び請求項２のＮＣ旋盤による歯車形削り加工方法によれば、ＮＣ旋盤の回転角度制御可能な回転工具取付軸１２にピニオンカッター１１を取り付け、同じく回転角度制御可能な主軸２に取り付けられた被加工物Ｗを一定の公比で同期回転させながら、同時にピニオンカッター１１を取り付けた回転工具取付軸１２を軸線方向に前後の往復運動をさせることにより、外歯車、内歯車の歯車形削り加工を可能とすることができる。そのため、旋削加工と歯車加工の両方が必要な被加工物をＮＣ旋盤１台で完成品に仕上げることができることになり、多品種少量の場合でも対応でき、また工程の集約を図ることができる。さらには、ＮＣ旋盤では、切削開始端から切削終端まで一定の切削速度を付与することができるため、切削速度に応じた性能の工具を選定することができる。したがってピニオンカッター１１からみれば、工具性能に見合った最大の切削速度での加工が行え、その作業能率を向上することができる。またこれとは逆に切削速度に見合う性能のピニオンカッター１１を使用可能となるので工具コストを低減できることにもなる。
【００１１】
このように請求項１及び請求項２のＮＣ旋盤による歯車形削り加工方法によれば、工程の集約を図ることを可能にし、しかもそれに加えてピニオンカッターの切削速度と工具性能とのマッチングを図り、切削能率の向上、工具コストの低減を図ることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１はＮＣ旋盤による歯車形削り加工方法の実施例に使用するＮＣ工作機械の一例を示すものである。このＮＣ工作機械の主軸台１には主軸２が回転角制御可能に軸承されており、この主軸２の先端にはチャック３が嵌着されている。そして、このチャック３には被加工物Ｗが固定されるようになっている。
【００１３】
一方、Ｚ軸及びＸ軸方向に移動位置決め可能な刃物台４に、刃物台タレット５がＺ軸方向の旋回中心軸の回りで旋回割り出し可能に設けられており、この刃物台タレット５の回転工具取付軸１２には、ピニオンカッター１１が取り付けられている。この回転工具取付軸１２は回転工具の駆動軸であり、右端部にはクラッチ２６Ａが嵌着されており、このクラッチ２６Ａは刃物台４のタレット割り出し位置に回転可能に設けられたＺ軸方向の回転軸２７の先端に嵌着されているクラッチ２６Ｂと掛け外し自在に係合されている。また、回転軸２７はシンクロベルト２８を介して刃物台４に固定されたサーボモータ２９により駆動されるようになっている。このサーボモータ２９と、主軸２を駆動する図示しない主軸モータとはＮＣ装置により一定の公比で同期回転制御される。
【００１４】
次にＮＣ旋盤に設けたピニオンカッター１１による歯車形削り加工の方法について説明する。ここでは、モジュールｍ、歯数z1のピニオンカッター１１で、モジュールｍ、歯数z2の標準外歯車の加工方法について以下に説明する。
【００１５】
所定の旋削加工が終わった被加工物Ｗとピニオンカッター１１を刃物台４側からＺ軸方向に見ると、図２に示すようになる。ここで、ピニオンカッター１１をＸ軸上のＸ＝（ｍ・z1＋ｍ・z2) ／２の位置に置き、主軸２と回転工具取付軸１２を、主軸２の回転数をＮ、回転工具取付軸１２の回転数をｎとしたとき、Ｎ／ｎ＝z2／z1の比率で同期回転させる。この同期回転と同時にＺ軸方向には、図３に示すように被加工物Ｗに対してピニオンカッター１１が前進、後退運動するようにＺ軸制御を行なう。これによって外歯車加工が出来る。なお、ピニオンカッター１１の後退時には、戻しツールマークを防止するため、前進端で被加工物Ｗから距離ｄだけ離し、後退端で元に戻すサイクルを繰り返すようにしている。
【００１６】
図４は内歯車の加工を行なう場合を示しており、外歯車の加工の場合と同様に工具軸１２をＸ＝（ｍ・z2−ｍ・z1）／２とし、被加工物Ｗのピッチサークル内にすることで、内歯車を加工することができる。
【００１７】
ところで、図５は本発明による歯車形削り加工と通常のピニオンカッターによる加工との差異を示す概念図である。通常のＮＣ駆動装置も含め、ピニオンカッターの切削送りはクランク機構で行なわれる。加工ストロークにおいては、切削速度の大きな変動を避けるような工夫が行なわれているが、クランク機構を採用しているため、図５において実線サイン波形で示すように、切削開始端から切削終端にかけて切削速度に大きな変動が生じるのをどうしても避けることができない。図５の実線に示すように、歯幅の中程に最大切削速度が得られ、切削開始端及び切削終端では切削速度は極めて小さくなる。このような加工において、切削工具は、その耐磨耗性と剛性とは、切削速度の最も高いポイントに合わせて選定する必要がある。したがって切削工具からみれば、従来のピニオンカッターによる歯車加工は、工具性能に見合った速度での加工が行われておらず、その作業能率が悪いということになり、またこれとは逆に平均切削速度からすれば、過剰性能の切削工具を使用しているということになる。
【００１８】
これに対して上記実施形態のＮＣ旋盤では、図５の破線の台形波に示すように、切削開始端から切削終端まで一定の切削速度を付与する機能を備えている。そのため切削速度に応じた切削工具を選定することができる。したがってピニオンカッター１１からみれば、工具性能に見合った最大の切削速度での加工が行え、その作業能率を向上することができるということになる。またこれとは逆に切削速度に見合う性能のピニオンカッター１１を使用可能となるので工具コストを低減できることにもなる。
【００１９】
このように上記実施形態では、回転工具機能付き複合ＮＣ旋盤の回転角度制御可能な回転工具取付軸１２にピニオンカッター１１を取り付け、同じく回転角度制御可能な主軸２に取り付けられた被加工物Ｗを一定の公比で同期回転させながら、同時にピニオンカッター１１を取り付けた回転工具取付軸１２を軸線方向に前後の往復運動をさせることにより、旋削加工等の他に外歯車、内歯車の歯車形削り加工を可能とすることができる。そのため、旋削加工と歯車加工の両方が必要な被加工物をＮＣ旋盤１台で完成品に仕上げることができることになり、多品種少量の場合でも対応でき、また工程の集約を図ることができる。さらには、ＮＣ旋盤では、切削開始端から切削終端まで一定の切削速度を付与することができるため、ピニオンカッター１１の切削速度と工具性能とのマッチングを図り、切削能率の向上、工具コストの低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のＮＣ旋盤の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態の被加工物とピニオンカッターを一定の比率で同期回転させて歯車形削り加工をする場合の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態のピニオンカッターをＺ軸制御を行なわしめる場合の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態の内歯車の加工を行なう場合の断面図である。
【図５】本発明による歯車形削り加工と通常のピニオンカッターによる加工との差異を示す概念図である。
【符号の説明】
１主軸台
２主軸
３チャック
４刃物台
５刃物台タレット
１１ピニオンカッター
１２回転工具取付軸
２６Ａクラッチ
２６Ｂクラッチ
２８シンクロベルト
２９サーボモータ
Ｗ被加工物

Claims

ＮＣ旋盤の回転角度制御可能な回転工具取付軸（１２）にピニオンカッター（１１）を装着し、回転角度制御可能な主軸（２）に取り付けられた被加工物（Ｗ）を上記ピニオンカッター（１１）と一定の公比で同期回転させながら、同時にピニオンカッター（１１）を装着した回転工具取付軸（１２）をその軸線方向に、切削開始端から切削終端まで一定の速度を付与して前後の往復運動をさせることにより、歯車形削り加工を行なうようにしていることを特徴とするＮＣ旋盤による歯車形削り加工方法。
回転工具機能付き複合ＮＣ旋盤の主軸台（１）に回転角度制御可能に主軸（２）を軸承し、この主軸（２）の先端に嵌着したチャック（３）に被加工物（Ｗ）を固定し、Ｚ軸及びＸ軸方向に移動位置決め可能な刃物台（４）に刃物台タレット（５）がＺ軸方向の旋回中心軸の回りで旋回割り出し可能に設け、この刃物台タレット（５）の回転工具取付軸（１２）にピニオンカッター（１１）を装着し、回転工具取付軸（１２）はサーボモータ（２９）により回転制御され、このサーボモータ（２９）と主軸（２）を駆動する主軸モータとが一定の公比で同期回転制御され、主軸（２）に取り付けられた被加工物（Ｗ）を上記ピニオンカッター（１１）と一定の公比で同期回転させながら、同時にピニオンカッター（１１）を装着した回転工具取付軸（１２）をそのＺ軸方向に、切削開始端から切削終端まで一定の速度を付与して往復運動をさせることにより、歯車形削り加工を行なうようにしていることを特徴とするＮＣ旋盤による歯車形削り加工方法。