JP6720543B2 - Gear processing method - Google Patents
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Description
本発明は、スカイビングにより歯車の加工を行う歯車加工方法に関する。 The present invention relates to a gear machining method for machining a gear by skiving.
特許文献1には、リング状のワークを回転させ、このワークと同期回転するスカイビング加工用カッター(文献ではピニオンカッター)を、ワークに形成される歯部の歯すじ方向に送ることで歯切を実現する加工形態が示されている。
In
この特許文献1にも記載されるように、ワークとスカイビング加工用カッターとを同期回転させて加工を行うものは高速での加工が実現する。
As described in
特許文献1に記載されるようにスカイビング加工の技術によりカッターでワークを切削して歯車を加工するものでは、カッターを継続して使用した場合にはカッターの切刃輪郭の形状が摩耗により変化し、結果として加工精度が悪化する。
As described in
この不都合に対して、カッターのすくい角を砥石により研削し、その後、脱膜及び再コートを施して再利用される。しかし、研削を複数回繰り返して使用すると、カッターの歯形が変化してしまうため、所望の歯形から外れた加工が行われることになり改善の余地がある。 To cope with this inconvenience, the rake angle of the cutter is ground with a grindstone, and then the film is removed and recoated for reuse. However, if the grinding is repeatedly used a plurality of times, the tooth profile of the cutter changes, so that machining that deviates from the desired tooth profile is performed, and there is room for improvement.
本発明の目的は、カッターの歯形の変化による影響を回避して必要とする精度で歯車の加工を行える歯車加工方法を構成する点にある。 An object of the present invention is to configure a gear machining method capable of machining a gear with required accuracy while avoiding the influence of a change in the tooth profile of the cutter.
本発明の特徴は、ワーク軸芯を中心に回転自在に支持される環状のワークと、カッター軸芯を中心に回転自在に支持されるピニオン状のカッターとを備え、
前記カッターにより前記ワークに形成される歯部の歯すじ方向と、前記カッターの切刃部の歯すじ方向との間に逃げ角が作り出されるように前記ワーク軸芯と前記カッター軸芯とが食い違う位置関係に配置され、前記ワークと前記カッターとを同期回転し、前記ワークに形成される歯部の歯すじに沿う方向に前記ワークと前記カッターとの相対移動により切削を行うように切削形態が設定されると共に、
前記カッターによる切削の積算時間が所定値に達する毎に前記カッターのすくい面の研削を行い、この研削の回数あるいは研削の積算量に応じて前記ワークに形成される歯部の歯すじ方向に対して前記カッターの切刃部の歯すじ方向を、前記研削により減少した前記すくい面の切削幅及び歯形が前記ワーク軸芯に沿う方向視で復元する方向に傾斜させるように前記カッター軸芯の姿勢を変更する軸角調整が行われる点にある。
The features of the present invention include an annular work that is rotatably supported around a work axis, and a pinion-shaped cutter that is rotatably supported around a cutter axis.
The work shaft center and the cutter shaft center are misaligned so that a clearance angle is created between the tooth trace direction of the tooth portion formed on the workpiece by the cutter and the tooth trace direction of the cutting edge portion of the cutter. The cutting form is arranged in a positional relationship, the work and the cutter are synchronously rotated, and the cutting mode is such that cutting is performed by relative movement of the work and the cutter in the direction along the tooth trace of the tooth portion formed on the work. Is set,
Every time the cumulative time of cutting by the cutter reaches a predetermined value, the rake face of the cutter is ground, and depending on the number of times of grinding or the cumulative amount of grinding, with respect to the tooth trace direction of the tooth portion formed on the workpiece. Posture of the cutter shaft core so as to incline the tooth trace direction of the cutting edge portion of the cutter in a direction in which the cutting width and tooth profile of the rake face reduced by the grinding are restored in a direction view along the work shaft core. The point is that the adjustment of the axis angle is performed.
研削回数あるいは研削量が増大した場合には、脱膜及び再コートあるいは幾何学的誤差に起因してカッターの歯形が変化する。これに対し、本発明の構成によると、カッターによる切削の積算時間が所定値に達する毎にすくい面を研削することにより切れ刃の輪郭部を鋭利にして切削を行える。また、研削回数あるいは研削量に対応して、切刃部の歯形が変化するものの、切刃部の歯すじ方向をワークに形成される歯部の歯すじ方向に対して、研削により減少したすくい面の切削幅及び歯形がワーク軸芯に沿う方向視で復元する方向に傾斜させることにより、歯車の歯形誤差を補正することが可能となる。
その結果、カッターの歯形の変化による影響を回避して必要とする精度で歯車の加工を行える歯車加工方法が得られた。
When the number of times of grinding or the amount of grinding increases, the tooth profile of the cutter changes due to film removal and recoating or geometrical error. On the other hand, according to the configuration of the present invention, the rake face is ground every time when the integrated time of cutting by the cutter reaches a predetermined value, so that the contour portion of the cutting edge is sharpened and cutting can be performed. Although the tooth profile of the cutting edge changes according to the number of times of grinding or the amount of grinding, the rake decreased by grinding the tooth trace direction of the cutting edge with respect to the tooth trace direction of the tooth part formed on the workpiece. It is possible to correct the tooth profile error of the gear by inclining the cutting width of the surface and the tooth profile in the direction in which the tooth profile is restored along the work axis .
As a result, a gear machining method has been obtained which is capable of machining a gear with required accuracy while avoiding the influence of the change in the tooth profile of the cutter.
本発明は、前記カッターの前記切刃部のうち前記ワークに最も深く入り込む切削位置と前記ワーク軸芯とを通り前記ワーク軸芯に直交する切削位置直線と、前記ワーク軸芯と、を含む仮想平面が設定され、
前記軸角調整と同時に、前記仮想平面に投影される前記カッター軸芯の前記ワーク軸芯に対する角度を変更するオフセット角調整により前記ワークに対して前記切刃部の歯すじを接近もしくは離間させる方向に変更しても良い。
The present invention includes a cutting position straight line that passes through the cutting position of the cutting edge portion of the cutter that is deepest into the work and the work axis and is orthogonal to the work axis, and a virtual work axis. Plane is set,
At the same time as the axial angle adjustment, a direction in which the tooth trace of the cutting edge portion is moved toward or away from the work by an offset angle adjustment that changes the angle of the cutter shaft center projected on the virtual plane with respect to the work shaft center. You can change to .
これによると、軸角調整を行う際には、軸間距離調整も行うことにより、カッターの切刃部のワークに対する切削深さを変更して歯溝の幅を適正化する。また、前記カッターの前記切刃部のうち前記ワークに最も深く入り込む切削位置と前記ワーク軸芯とを通り前記ワーク軸芯に直交する切削位置直線と、前記ワーク軸芯と、を含む仮想平面が設定され、この仮想平面に投影されるカッター軸芯のワーク軸芯に対する角度を変更するオフセット角調整により、切刃部の歯すじをワークに対して接近もしくは離間させ、ワークに形成される歯車の歯形誤差を抑制することも可能である。 According to this, when the shaft angle is adjusted, the distance between the shafts is also adjusted to change the cutting depth of the cutting edge portion of the cutter with respect to the work to optimize the width of the tooth space. In addition, a virtual plane including a cutting position straight line that passes through the workpiece shaft core and the cutting position that penetrates the workpiece most deeply among the cutting edge portions of the cutter and is orthogonal to the workpiece shaft core, and the workpiece shaft core. is set, the offset angle adjustment to change the angle with respect to the workpiece axis of the cutter axis to be projected on the virtual plane, to approach or separate the tooth trace of the cutting edge to the workpiece, it is formed on the word over click It is also possible to suppress the tooth profile error of the gear.
特に、図15のグラフには軸角調整を行った場合に生ずるワーク歯形の誤差の実測値を示しており、図16のグラフにはオフセット角調整を行った場合に生ずるワーク歯形の誤差の実測値を示している。つまり、軸角調整を行った場合には図15に示す如く、隣り合う一対の歯面の歯形に誤差が発生する。更に、オフセット角調整を行った場合には、図16に示す如く隣り合う一対の歯面の歯形に誤差が発生するものの、軸角調整を行った場合と逆の傾向になる。このように一対の歯面の歯形の誤差の特性が逆傾向となるため、軸角調整とオフセット角調整とを同時に行うことにより、ワークの一対の歯面の歯形の誤差を相殺して歯形を適正に維持できる。その結果、ワークに形成される歯部を高精度で形成できるのである。 In particular, the graph of FIG. 15 shows the actual measurement value of the work tooth profile error that occurs when the axial angle adjustment is performed, and the graph of FIG. 16 shows the actual measurement value of the work tooth profile error that occurs when the offset angle adjustment is performed. Indicates the value. That is, when the axial angle is adjusted, as shown in FIG. 15, an error occurs in the tooth profile of the pair of adjacent tooth surfaces. Further, when the offset angle adjustment is performed, an error occurs in the tooth profile of the pair of adjacent tooth surfaces as shown in FIG. 16, but the tendency is opposite to that when the axial angle adjustment is performed. In this way, the characteristics of the tooth profile error of the pair of tooth surfaces have the opposite tendency, so by performing the axial angle adjustment and the offset angle adjustment at the same time, the tooth profile error of the pair of tooth surfaces of the workpiece is canceled out and the tooth profile is adjusted. Can be properly maintained. As a result, the teeth formed on the work can be formed with high accuracy.
本発明の特徴は、ワーク軸芯を中心に回転自在に支持される環状のワークと、カッター軸芯を中心に回転自在に支持されるピニオン状のカッターとを備え、
前記カッターにより前記ワークに形成される歯部の歯すじ方向と、前記カッターの切刃部の歯すじ方向との間に逃げ角が作り出されるように前記ワーク軸芯と前記カッター軸芯とが食い違う位置関係に配置され、前記ワークと前記カッターとを同期回転し、前記ワークに形成される歯部の歯すじに沿う方向に前記ワークと前記カッターとの相対移動により切削を行うように切削形態が設定されると共に、
前記カッターの前記切刃部のうち前記ワークに最も深く入り込む切削位置と前記ワーク軸芯とを通り前記ワーク軸芯に直交する切削位置直線と、前記ワーク軸芯と、を含む仮想平面が設定され、
前記カッターによる切削の積算時間が所定値に達する毎に前記カッターのすくい面の研削を行い、この研削の回数あるいは研削の積算量に応じて前記仮想平面に投影される前記カッター軸芯の前記ワーク軸芯に対する角度を変更するオフセット角調整により前記ワークに対して前記切刃部の歯すじを接近もしくは離間させる方向に変更する点にある。
The features of the present invention include an annular work that is rotatably supported around a work axis, and a pinion-shaped cutter that is rotatably supported around a cutter axis.
The work shaft center and the cutter shaft center are misaligned so that a clearance angle is created between the tooth trace direction of the tooth portion formed on the workpiece by the cutter and the tooth trace direction of the cutting edge portion of the cutter. The cutting form is arranged in a positional relationship, the work and the cutter are synchronously rotated, and the cutting mode is such that cutting is performed by relative movement of the work and the cutter in the direction along the tooth trace of the tooth portion formed on the work. Is set,
A virtual plane including a cutting position straight line that passes through the cutting position most deeply into the work and the work axis of the cutting edge portion of the cutter and is orthogonal to the work axis, and the work axis is set. ,
The rake face of the cutter is grounded every time the integrated time of cutting by the cutter reaches a predetermined value, and the work of the cutter axis is projected on the virtual plane according to the number of times of grinding or the integrated amount of grinding. The point is to change the direction in which the tooth trace of the cutting edge portion approaches or separates from the work by adjusting the offset angle for changing the angle with respect to the axis .
研削回数あるいは研削量が増大した場合には、脱膜及び再コートあるいは幾何学的誤差に起因してカッターの歯形が変化する。これに対し、本発明の構成によると、カッターによる切削の積算時間が所定値に達する毎にすくい面を研削することにより切れ刃の輪郭部を鋭利にして切削を行える。また、研削回数あるいは研削量に対応して、切刃部の歯厚方向での寸法が縮小し、切刃部がワークの切削に関与する形状が変化するものの、カッターの切刃部のうちワークに最も深く入り込む切削位置とワーク軸芯とを通りワーク軸芯に直交する切削位置直線と、ワーク軸芯と、を含む仮想平面に投影されるカッター軸芯のワーク軸芯に対する角度を変更するオフセット角調整を行うことにより、切刃部の歯すじをワークに対して接近もしくは離間させ、ワークに形成される歯車の歯形誤差を補正することが可能となる。
その結果、カッターの歯形の変化による影響を回避して必要とする精度で歯車の加工を行える歯車加工方法が得られた。
When the number of times of grinding or the amount of grinding increases, the tooth profile of the cutter changes due to film removal and recoating or geometrical error. On the other hand, according to the configuration of the present invention, the rake face is ground every time when the integrated time of cutting by the cutter reaches a predetermined value, so that the contour portion of the cutting edge is sharpened and cutting can be performed. Further, in correspondence with the grinding times or grinding amount, reduced dimension in the tooth thickness direction of the cutting edge, although the cutting edge is changed in shape to be involved in the cutting of the work, of the cutting edge of the cutter workpiece Offset that changes the angle of the cutter axis with respect to the work axis that is projected on a virtual plane that includes the work axis and the cutting position straight line that passes through the cut position that penetrates deepest into the By adjusting the angle, it becomes possible to move the tooth trace of the cutting edge portion toward or away from the work, and correct the tooth profile error of the gear formed on the work .
As a result, a gear machining method has been obtained which is capable of machining a gear with required accuracy while avoiding the influence of the change in the tooth profile of the cutter.
本発明は、前記オフセット角調整と同時に、前記ワークに形成される歯部の歯すじ方向に対して前記切刃部の歯すじ方向を、前記研削により減少した前記すくい面の切削幅及び歯形が前記ワーク軸芯に沿う方向視で復元する方向に傾斜させるように前記カッター軸芯の姿勢を変更する軸角調整を行い、且つ、前記切刃部を前記ワークに接近または離間させる方向に変更する軸間距離調整を行っても良い。 The present invention, at the same time as the offset angle adjustment, the tooth width direction of the cutting edge portion with respect to the tooth width direction of the tooth portion formed on the workpiece, the cutting width and tooth profile of the rake face reduced by the grinding is Axial angle adjustment is performed to change the posture of the cutter shaft core so that the cutter shaft core is tilted in a direction that restores when viewed along the work shaft core , and the cutting blade portion is changed to a direction that approaches or separates from the work. The distance between the axes may be adjusted.
これによると、オフセット角調整を行う際には、研削により減少したすくい面の切削幅及び歯形がワーク軸芯に沿う方向視で復元する方向に傾斜させる軸角調整を行うことにより、歯形誤差を補正することが可能となる。また、軸間距離調整も行うことにより、カッターの切刃部のワークに対する切削深さを拡大して歯溝の幅が調整される。 According to this, when the offset angle is adjusted, the cutting width of the rake face reduced by grinding and the axial angle adjustment that causes the tooth profile to tilt in the direction in which the tooth profile is restored when viewed in the direction along the work axis center, cause the tooth profile error. It becomes possible to correct. Further, by adjusting the distance between the shafts, the cutting depth of the cutting edge portion of the cutter with respect to the work is enlarged and the width of the tooth space is adjusted.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔スカイビング加工装置〕
図1及び図2に示すように、ワーク1を回転自在に支持するテーブル2と、ワーク1を切削加工するピニオン状のカッター10とを備えると共に、これらを制御する切削制御ユニットCを備えてスカイビング加工装置が構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[Skiving machine]
As shown in FIGS. 1 and 2, a table 2 that rotatably supports a
このスカイビング加工装置は、本発明の歯車加工方法を実現する具体例であり、カッター10は、ギヤ型の複数の切刃部11を備え、シャフトホルダー4によりカッター軸芯Xを中心に回転自在に支持されている。また、ワーク1は環状に構成され、ワーク軸芯Yを中心に回転自在となるようにテーブル2に支持されている。
This skiving apparatus is a specific example for realizing the gear machining method of the present invention. The
このスカイビング加工装置では、ワーク軸芯Yとカッター軸芯Xとを食い違い軸芯上に配置しており、カッター10はカッターモータ10Mで駆動回転され、ワーク1はテーブルモータ2Mによりテーブル2と一体的に駆動回転される。
In this skiving apparatus, the work axis Y and the cutter axis X are arranged on the misaligned axis, the
カッター10は、図1、図2、図4に示すようにカッター軸芯Xの方向での一端側のすくい面12の歯先径(歯先円の直径)が、他端側の基端面13の歯先径(歯先円の直径)と同等以上に設定されている。これにより、切刃部11のすくい面12での歯厚(切刃部11の周方向での厚み)が、基端面13での歯厚と同等以上に設定される。
In the
このスカイビング加工装置では、ワーク1に形成される歯部1Aの歯すじ方向とカッター10の切刃部11の歯すじ方向とが沿うように各々が配置されると共に、図5に示すように、切刃部11とワーク1に形成される歯部1Aとの間に逃げ角αの角度が作り出されるように、カッター軸芯Xとワーク軸芯Yとの位置関係が設定される。
In this skiving apparatus, each is arranged so that the tooth trace direction of the
また、ワーク軸芯Yとカッター軸芯Xとの位置関係を維持したままワーク1を回転方向Rに向けて回転させると共に、この回転と同期するようにカッター10を同期駆動し、カッター10をワーク1(テーブル2に支持されたワーク1)に対してワーク軸芯Yに沿うシフト方向Zにシフトさせることで切削(歯切り)を実現している。このようなシフトを可能にするため、装置には機械的なガイド構造と、シフト力を得るシフトモータ5を備えている。
Further, the
尚、この構成では、テーブル2の位置を維持したまま、カッター10をワーク軸芯Yに沿って移動するものであるが、これに代えて、テーブル2をシフトさせて切削(歯切り)を行うように構成しても良い。
In this configuration, the
特に、ワーク1とカッター10とを同期駆動する場合には、ワーク1の内周の周速度と、カッター10の切刃部11のうちすくい面12の周速度(厳密にはワーク軸芯Yに直交する方向への速度成分)とを一致させるように各々の速度が設定される。
In particular, when the
特に、ワーク軸芯Yとカッター軸芯Xとが食い違い軸芯上に配置されているため、切削を行った場合には、カッター10の切刃部11の速度ベクトルと、ワーク1の速度ベクトルとが異なり、その差分によってワーク1とカッター10との間で「すべり速度」を生じ、この「すべり」により切削が実現する。
In particular, since the work axis Y and the cutter axis X are arranged on the misaligned axis, when cutting is performed, the velocity vector of the
カッター10を、研削を繰り返しながら長時間に亘って切削(歯切り)に使用した場合には、図7に示すように、複数の切刃部11のすくい面12の切刃部11の形状が鈍るように変化する(カッター10の歯先が相対的に細くなる)。図7には、切刃部11の変化後の形状を二点鎖線で示している。その結果、ワーク1に形成される歯部1Aの歯形も、カッター10の切刃部11の形状変化に伴って変化する(歯先の肉厚が減少し、歯元の肉厚が増大する)。更に、切刃部11の突出量が短縮するため歯部1Aの歯丈も短縮し、所望の歯形から外れた形状の歯車が作り出される。
When the
〔制御構成〕
このような不都合を解消して適正な歯車を作り出すため、スカイビング加工装置では、図3に示すように、切削制御ユニットCは、テーブルモータ2Mと、カッターモータ10Mと、シフトモータ5を、軸角調整部21と、オフセット角調整部22と、軸間距離調整部23とに制御信号を出力する構成を備えている。
[Control configuration]
In order to eliminate such an inconvenience and create an appropriate gear, in the skiving processing apparatus, the cutting control unit C includes a
また、切削制御ユニットCは、マイクロプロセッサー等のハードウエアを備えると共に、ソフトウエアで構成される切削レイアウト設定部15と、切削制御部16と、研削カウンター17と、切削時間積算部18とを備えている。尚、切削レイアウト設定部15と、切削制御部16と、研削カウンター17と、切削時間積算部18とは、各々の一部をロジック回路等のハードウエアで構成することが可能である。
Further, the cutting control unit C includes hardware such as a microprocessor and the like, and includes a cutting
切削制御ユニットCでは、図6、図12に示すようにカッター10の切刃部11において径方向の突出位置(すくい面12の外端位置・図4を参照)となる切削位置Pを通り、ワーク軸芯Yに直交する切削位置直線Qに設定する。尚、切削位置Pは、切削時にワーク1に最も深く入り込む位置となる。更に、切削位置直線Qとワーク軸芯Yとを含む仮想平面Sを設定している。
In the cutting control unit C, as shown in FIGS. 6 and 12, the
このように切削位置直線Qと仮想平面Sとを設定することにより、図14に示すように、切削位置直線Qに沿う方向視において、仮想平面Sに対するカッター軸芯Xの姿勢を軸角βと捉えることが可能である。更に、スカイビング加工装置には、カッター軸芯Xの姿勢を調整する構成として、切削位置直線Qを中心にしてカッター軸芯Xの姿勢の揺動を可能にする機械的な構造と、軸角βを設定するアクチュエータとを備えている。 By setting the cutting position straight line Q and the virtual plane S in this way, as shown in FIG. 14, the orientation of the cutter axis X with respect to the virtual plane S is the axis angle β as viewed in the direction along the cutting position straight line Q. It is possible to capture. Further, the skiving apparatus has a mechanical structure for adjusting the attitude of the cutter axis X and a mechanical structure for enabling the attitude of the cutter axis X to swing about the cutting position straight line Q, and an axis angle. and an actuator for setting β.
図13に示すように、仮想平面Sに直交する方向視において、仮想平面Sに投影されるカッター軸芯Xの姿勢をオフセット角γとして捉えることが可能である。このオフセット角γは、逃げ角αと同一平面に形成されるため、オフセット角γを調整した場合には逃げ角αも調整されることになる。尚、制御においては図12、図13に示す仮想平面Sに沿ってカッター軸芯Xの姿勢を調整した場合に、カッター軸芯Xの姿勢を基準に決まる角度をオフセット角γと称している。 As shown in FIG. 13, in a direction view orthogonal to the virtual plane S, the attitude of the cutter axis X projected on the virtual plane S can be grasped as an offset angle γ. Since the offset angle γ is formed on the same plane as the clearance angle α, when the offset angle γ is adjusted, the clearance angle α is also adjusted. In the control, an angle determined based on the attitude of the cutter axis X when the attitude of the cutter axis X is adjusted along the virtual plane S shown in FIGS. 12 and 13 is referred to as an offset angle γ.
そして、オフセット角γ(逃げ角α)を調整する構成として、スカイビング加工装置には、切削位置Pを中心にして仮想平面Sの沿う方向にカッター軸芯Xの姿勢の揺動を可能にする機械的な構造と、オフセット角γを設定するアクチュエータとを備えている。 Then, as a configuration for adjusting the offset angle γ (clearance angle α), the skiving apparatus enables the posture of the cutter axis X to swing in the direction along the virtual plane S about the cutting position P. It has a mechanical structure and an actuator that sets the offset angle γ.
軸間距離調整部23は、切削位置直線Qに沿う方向での切削位置Pとワーク軸芯Yの位置との距離を調整する。その構成として、スカイビング加工装置には、切削位置直線Qの方向でのワーク1とカッター10との相対距離の調整を可能にする機械的な構成と、この調整を実現するアクチュエータとを備えている。
The inter-axis
このスカイビング加工装置では、軸角調整部21による調整を軸角調整と称し、オフセット角調整部22による調整をオフセット角調整と称し、軸間距離調整部23による調整を軸間距離調整と称している。
In this skiving apparatus, the adjustment by the axial
これらの調整を実現するために、スカイビング加工装置はマシニングセンタと同様に、ワーク1とカッター10との相対的な位置関係を設定する機構を備えている。尚、このような機構に代えて、例えば、シャフトホルダー4を多関節ロボットアームと同様の機構により支持する構成の機器を用いても良い。
In order to realize these adjustments, the skiving apparatus is provided with a mechanism for setting the relative positional relationship between the
〔制御形態〕
切削制御ユニットCは、図11のフローチャートに示す切削ルーチンに従って制御が実行される。つまり、切削の開始時には、加工時間T(積算時間の具体例)と、研削回数Nとを取得し、研削回数Nに応じた切削レイアウトが設定され、次に、加工時間Tに応じた切削レイアウトが設定され、切削が実施される(#01〜#04ステップ)。尚、この制御では、研削量として研削回数Nを用いているが、研削の積算量を用いても良い。
[Control mode]
The cutting control unit C is controlled according to the cutting routine shown in the flowchart of FIG. That is, at the start of cutting, the processing time T (a specific example of the accumulated time) and the number of times of grinding N are acquired, the cutting layout is set according to the number of times of grinding N, and then the cutting layout according to the processing time T is set. Is set and cutting is performed (steps #01 to #04). In this control, the number of times of grinding N is used as the amount of grinding, but an integrated amount of grinding may be used.
#02ステップでは、研削回数Nに対応して切削レイアウト設定部15がワーク1とカッター10とを切削可能な位置関係にセットし、#03ステップでは、加工時間T(積算時間)に対応して切削レイアウト設定部15がワーク1とカッター10とを切削可能な位置関係にセットする。このように切削レイアウトが設定された後に、#04ステップにおいて切削制御部16が、前述したようにテーブルモータ2Mとカッターモータ10Mとを同期駆動し、シフトモータ5を制御することによりカッター10をシフト方向Zにシフトする。
In the #02 step, the cutting
切削レイアウトは、切削レイアウト設定部15で決定されものであり、軸角調整部21による軸角調整と、オフセット角調整部22によるオフセット角調整と、軸間距離調整部23による軸間距離調整とが同時に行われる。この切削レイアウトの詳細については後述する。
The cutting layout is determined by the cutting
また、切削が実施された場合には、カッター10が切削に用いられた使用時間THを、切削時間積算部18が取得し、使用時間THを加工時間Tに加算する演算により、加工時間Tが更新される。そして、切削の実施を継続する場合には#03ステップにおいて加工時間Tに基づいて切削レイアウトを決定(更新)する制御が行われる。
Further, when cutting is performed, the processing time T is calculated by the cutting
尚、この切削の実施では、加工時間Tを切削レイアウトに反映させる制御(#03ステップ)を行わず、決まった切削レイアウトを維持して切削を継続しても良い。 In the execution of this cutting, the control for reflecting the machining time T in the cutting layout (step #03) may not be performed, and the cutting may be continued while maintaining the fixed cutting layout.
そして、加工時間Tが予め設定された設定値を超え、研削回数Nが設定値未満である場合には、カッター10のすくい面12の研削が行われ、研削回数Nがインクリメントされる(#05〜#07ステップ)。
When the machining time T exceeds the preset value and the number of grinding times N is less than the set value, the
#07ステップでは、研削盤等によりすくい面12を研削する。この研削の後には、#01〜#05のステップの制御が再度実行されることになる。
In
更に、#06ステップで研削回数Nが設定値を超えることが判定された場合には、カッター10の廃棄が必要であることを示すメッセージ等を出力して制御を終了する(#08ステップ)。
Further, when it is determined in
特に、この制御では、以下のように切削レイアウトが決定される。つまり、初期状態のカッター10でワーク1を切削する場合には、図8に示す如く、カッター10の切刃部11の歯すじ方向での姿勢を設定してワーク1の切削が行われる。このように切削された領域が歯溝1Sとなる。また、カッター10を継続して使用することにより図7に破線で示す如く、切刃部11のすくい面12が摩耗する。このため、摩耗の影響を解消するためにすくい面12の研削が行われる。
In particular, this control determines the cutting layout as follows. That is, when cutting the
具体的に説明すると、すくい面12の研削を繰り返した場合には、図9に示すように、研削によりカッター10の切刃部11のうち歯幅方向(同図では上下方向)での長さが短縮するだけでなく、切刃部11において切削に関与する面積(ワーク軸芯Yに沿う方向視での面積)の低下や歯形の変化に起因して、切削可能な幅(周方向での幅)やワーク1の歯形が変化する。
More specifically, when the grinding of the
同図には誇張して示しているが、切削可能な幅(切削幅)の減少に連係して減少した歯溝1Sを実線で示し、適正な値の歯溝1Sを二点鎖線で示している。そして、切削幅の減少量が、設定値を超える場合には、歯溝1Sを適正にするために、#02ステップに示すように切削レイアウトが決定される。尚、切削幅の減少と歯形の変化は研削回数Nに比例するため、切削レイアウトの軸角βと、オフセット角γと、軸間距離とを更新するタイミングを決める目的から研削回数Nがカウントされる。
Although shown in an exaggerated manner in the same figure, the
また、切削レイアウトの1つとしての軸角調整において軸角βを設定する場合には、切削に関与する面積低下と歯形の変化を補うため、研削回数Nが設定に達する毎に軸角調整により、図10に示すように切削位置直線Q(切削位置Pと共通する位置)を中心にして矢印Fで示す方向に切刃部11を設定角度だけ傾斜させ、切刃部11において切削に関与する面積を増大させ、且つ歯形を適正化させることになる。その結果、切削幅と歯形が復元する。尚、この軸角調整では、仮想平面上で切削位置直線Qと平行姿勢となる軸芯を中心にカッター10の姿勢を傾斜させるように制御形態を設定することも可能である。
Further, when setting the shaft angle β in the shaft angle adjustment as one of the cutting layouts, the shaft angle adjustment is performed every time the number of grinding times N reaches the setting in order to compensate for the reduction of the area involved in cutting and the change of the tooth profile. As shown in FIG. 10, the
この軸角調整が複数回行われた場合には、切刃部11の歯厚方向での一方(同図では左側の側面)が、これに対向する歯部1Aの歯面に接触する接触状態に達する。この接触状態が切削レイアウトの更新の限界であり、切削レイアウトの更新は限界に達しない領域で行われる。また、この限界は、研削回数Nによって判断され、限界に達する場合には#08ステップのようにカッター10は廃棄される。
When this axial angle adjustment is performed a plurality of times, a contact state in which one of the
特に、軸角βの初期値としては、ワーク1に形成される歯部1Aの歯すじ方向と、カッター10の切刃部11の歯すじ方向とが、平行するようにレイアウトを行うのが基本的な考え方である。しかしながら、カッター10の寿命をできるだけ長くするため(研削回数Nを増大させるため)、図10に破線で示すように、切刃部11の歯厚方向での他方(同図では右側の側面)を、これに対向する歯部1Aの側面に近接させるように、カッター10の切刃部11の歯すじ方向の姿勢を設定して軸角βの初期値が設定される。
In particular, as the initial value of the axis angle β, it is basically necessary to perform the layout so that the tooth trace direction of the
また、切削レイアウトの1つとして、軸間調整により軸間距離を設定する場合には、切刃部11での切削深さを増大させる方向に軸間距離調整が行われる。これにより、切刃部11の歯元側(カッター軸芯Xに近い領域)で切削が行われ、歯厚方向での切削不足が改善される。
Further, as one of the cutting layouts, when the inter-axis distance is set by the inter-axis adjustment, the inter-axis distance adjustment is performed in the direction of increasing the cutting depth at the
特に、軸角調整を行った場合には、歯厚方向での切削量の不足や歯形誤差の大部分を補えるが、以下のように切削誤差を招くことになる。このような理由から、軸角調整による切削誤差を相殺するため、切削レイアウトの1つとして、オフセット角調整が行われる。 In particular, when the axial angle is adjusted, the shortage of the cutting amount in the tooth thickness direction and most of the tooth profile error can be compensated, but the cutting error is caused as follows. For this reason, the offset angle adjustment is performed as one of the cutting layouts in order to cancel the cutting error due to the adjustment of the axis angle.
具体的には、軸角調整を行うことにより、ワーク1に形成される歯部1Aの一方の面と他方の面との間に切削誤差を招く。つまり、図15のグラフでは、歯部1Aの一対の歯面の一方を便宜的にLeftとし、他方をRightとして示している。同図から理解できるように、軸角β(図14を参照)が設計値である25度を基準にして、この基準から増大する方向に傾斜した場合には、Right面のマイナス誤差がLeft面の誤差より大きくなり、Right面の切削量が、Left面より多くなる傾向で誤差が拡大する。
Specifically, the axial angle adjustment causes a cutting error between the one surface and the other surface of the
これとは逆に、軸角βを、設計値である25度(初期値)を基準にして、この基準から減少する方向に傾斜した場合には、Right面の切削量が、Left面より少なくなり誤差が逆となる傾向で拡大する。 On the contrary, when the axis angle β is tilted in the direction of decreasing from the reference with reference to the design value of 25 degrees (initial value), the cutting amount of the Right surface is smaller than that of the Left surface. The error tends to be reversed, and the error increases.
これに対して、オフセット角調整を行った場合にも、ワーク1に形成される歯部1Aの一方の面と他方の面との間に誤差を招く。つまり、図16のグラフでは、歯部1Aの一対の歯面の一方を便宜的にLeftとし、他方をRightとして示している。同図から理解できるように、オフセット角γ(図13を参照)が基準となる点(図16に「0」として示した点)から減少した場合には(同図において左側の領域)、Right面の切削量が増大するものの、Left面の切削量は減少する。尚、基準となる点ではオフセット角γが初期値を取る。
On the other hand, even when the offset angle is adjusted, an error is caused between the one surface and the other surface of the
このような現象は実測により確認されたものであり、軸角調整によって拡大する誤差を、オフセット角調整により相殺するように、本制御における各々の調整方向が設定されている。従って、例えば、軸角βを25度より減少させる場合には、オフセット角γも減少させることによりRight面とLeft面との切削量の誤差が相殺される。その結果、歯部1Aに現れる誤差が極めて小さいものとなる。
Such a phenomenon has been confirmed by actual measurement, and each adjustment direction in this control is set so that an error that increases due to the axial angle adjustment is canceled by the offset angle adjustment. Therefore, for example, when the axial angle β is reduced to less than 25 degrees, the offset angle γ is also reduced to offset the error in the cutting amount between the Right surface and the Left surface. As a result, the error that appears in the
また、切刃部11の歯先の摩耗には、摩耗量に対応した量だけ軸間距離を拡大する方向(歯先がワーク1に接近する方向)に軸間調整を行い、さらに軸角調整も行うことによりワーク1に形成される歯部1Aの歯丈方向への切削不足及び歯形誤差を抑制している。
For wear of the tooth tip of the
〔実施形態の作用・効果〕
このように、カッター10が使用された加工時間Tが所定値に達する毎に、すくい面12の研削を行うことにより切刃部11を鋭利な状態に維持して良好な切削を実現する。また、研削回数Nが設定回数に達した場合に、軸角調整とオフセット角調整と軸間距離調整とを変更することにより、カッター10の切刃部11が切削に関与する切刃の形状を仮想的に変更して必要とする形状の歯部1Aを作り出すことが可能となる。
[Operation/Effect of Embodiment]
As described above, the
尚、軸角調整では、ワーク1における周方向での歯厚及び歯形の形状を補正し、オフセット角調整では、軸角調整によって発生した左右歯形の差を解消することが可能となり、良好な歯部1Aの形成が実現する。
In addition, the axial angle adjustment corrects the tooth thickness and the tooth profile in the circumferential direction of the
このよう切削形態から、例えば、カッター10の切刃部11の歯溝を研削するものと比較して、研削が簡単となり、コストを大幅に削減でき、結果としてワーク1の加工コストの低減を実現する。
Compared with, for example, grinding the tooth groove of the
〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い(実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している)。
[Another embodiment]
The present invention may be configured as follows in addition to the above-described embodiment (those having the same functions as those in the embodiment are given the same numbers and reference numerals as those in the embodiment).
(a)切削レイアウトを変更する場合に、軸角βと、軸間距離とを変更し、オフセット角γを維持するように制御形態を設定しても良い。このように制御するものでは、ワーク1に形成される歯部1Aに誤差を招くものであるが、軸角βの変更量が僅かである場合には誤差も僅かであり実用上問題ない。
(A) When changing the cutting layout, the control mode may be set so that the axis angle β and the distance between the axes are changed and the offset angle γ is maintained. Such control causes an error in the
(b)切削レイアウトを変更する場合に、軸角βと、オフセット角γとを変更し、軸間距離調整を行わないように制御形態を設定しても良い。このように制御するものでも、ワーク1に形成される歯部1Aに誤差を招くものであるが、軸角βの変更量が僅かである場合には誤差も僅かであり実用上問題ない。
(B) When the cutting layout is changed, the axis angle β and the offset angle γ may be changed and the control mode may be set so that the adjustment of the inter-axis distance is not performed. Even with such control, an error is caused in the
(c)切削レイアウトを変更する場合に、オフセット角γと、軸間距離とを変更し、軸角βの調整を行わないように制御形態を設定しても良い。このように制御するものでも、ワーク1に形成される歯部1Aに誤差を招くものであるが、オフセット角γの変更量が僅かである場合には誤差も僅かであり実用上問題ない。
(C) When changing the cutting layout, the offset angle γ and the inter-axis distance may be changed, and the control mode may be set so that the axis angle β is not adjusted. Even if the control is performed in this way, an error is caused in the
本発明は、スカイビングによる歯車加工方法に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a gear machining method by skiving.
1 ワーク
1A 歯部
10 カッター
11 切刃部
12 すくい面
13 基端面
T 積算時間(加工時間)
X カッター軸芯
Y ワーク軸芯
α 逃げ角
1
X Cutter axis Y Work axis axis α Clearance angle
Claims (4)
前記カッターにより前記ワークに形成される歯部の歯すじ方向と、前記カッターの切刃部の歯すじ方向との間に逃げ角が作り出されるように前記ワーク軸芯と前記カッター軸芯とが食い違う位置関係に配置され、前記ワークと前記カッターとを同期回転し、前記ワークに形成される歯部の歯すじに沿う方向に前記ワークと前記カッターとの相対移動により切削を行うように切削形態が設定されると共に、
前記カッターによる切削の積算時間が所定値に達する毎に前記カッターのすくい面の研削を行い、この研削の回数あるいは研削の積算量に応じて前記ワークに形成される歯部の歯すじ方向に対して前記カッターの切刃部の歯すじ方向を、前記研削により減少した前記すくい面の切削幅及び歯形が前記ワーク軸芯に沿う方向視で復元する方向に傾斜させるように前記カッター軸芯の姿勢を変更する軸角調整が行われる歯車加工方法。 An annular work that is rotatably supported around the work shaft center, and a pinion-shaped cutter that is rotatably supported around the cutter shaft center are provided.
The work shaft center and the cutter shaft center are misaligned so that a clearance angle is created between the tooth trace direction of the tooth portion formed on the workpiece by the cutter and the tooth trace direction of the cutting edge portion of the cutter. The cutting form is arranged in a positional relationship, the work and the cutter are synchronously rotated, and the cutting mode is such that cutting is performed by relative movement of the work and the cutter in the direction along the tooth trace of the tooth portion formed on the work. Is set,
Every time the cumulative time of cutting by the cutter reaches a predetermined value, the rake face of the cutter is ground, and depending on the number of times of grinding or the cumulative amount of grinding, with respect to the tooth trace direction of the tooth portion formed on the workpiece. Posture of the cutter shaft core so as to incline the tooth trace direction of the cutting edge portion of the cutter in a direction in which the cutting width and tooth profile of the rake face reduced by the grinding are restored in a direction view along the work shaft core. A gear machining method in which the shaft angle is adjusted to change.
前記軸角調整と同時に、前記仮想平面に投影される前記カッター軸芯の前記ワーク軸芯に対する角度を変更するオフセット角調整により前記ワークに対して前記切刃部の歯すじを接近もしくは離間させる方向に変更する請求項1に記載の歯車加工方法。 A virtual plane including a cutting position straight line that passes through the cutting position most deeply into the work and the work axis of the cutting edge portion of the cutter and is orthogonal to the work axis, and the work axis is set. ,
At the same time as the adjustment of the axial angle, a direction in which the tooth trace of the cutting edge portion is moved toward or away from the work by an offset angle adjustment that changes the angle of the cutter axis projected on the virtual plane with respect to the work axis. The method for machining a gear according to claim 1, wherein the method is changed to .
前記カッターにより前記ワークに形成される歯部の歯すじ方向と、前記カッターの切刃部の歯すじ方向との間に逃げ角が作り出されるように前記ワーク軸芯と前記カッター軸芯とが食い違う位置関係に配置され、前記ワークと前記カッターとを同期回転し、前記ワークに形成される歯部の歯すじに沿う方向に前記ワークと前記カッターとの相対移動により切削を行うように切削形態が設定されると共に、
前記カッターの前記切刃部のうち前記ワークに最も深く入り込む切削位置と前記ワーク軸芯とを通り前記ワーク軸芯に直交する切削位置直線と、前記ワーク軸芯と、を含む仮想平面が設定され、
前記カッターによる切削の積算時間が所定値に達する毎に前記カッターのすくい面の研削を行い、この研削の回数あるいは研削の積算量に応じて前記仮想平面に投影される前記カッター軸芯の前記ワーク軸芯に対する角度を変更するオフセット角調整により前記ワークに対して前記切刃部の歯すじを接近もしくは離間させる方向に変更する歯車加工方法。 An annular work that is rotatably supported around the work shaft center, and a pinion-shaped cutter that is rotatably supported around the cutter shaft center are provided.
The work shaft center and the cutter shaft center are misaligned so that a clearance angle is created between the tooth trace direction of the tooth portion formed on the workpiece by the cutter and the tooth trace direction of the cutting edge portion of the cutter. The cutting form is arranged in a positional relationship, the work and the cutter are synchronously rotated, and the cutting mode is such that cutting is performed by relative movement of the work and the cutter in the direction along the tooth trace of the tooth portion formed on the work. Is set,
A virtual plane including a cutting position straight line that passes through the cutting position most deeply into the work and the work axis of the cutting edge portion of the cutter and is orthogonal to the work axis, and the work axis is set. ,
The rake face of the cutter is grounded every time the integrated time of cutting by the cutter reaches a predetermined value, and the work of the cutter axis is projected on the virtual plane according to the number of times of grinding or the integrated amount of grinding. A gear machining method for changing the direction in which the tooth trace of the cutting edge portion approaches or separates from the work by adjusting an offset angle that changes an angle with respect to the axis .
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