JP7073721B2 - 歯車加工装置及び歯車加工方法 - Google Patents
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前記複数回の送り動作の各々に対応する複数回の加工経路を含む加工経路プログラムが格納された記憶装置を備え、
前記複数回の加工経路の各々は、前記工作物のうち前記総削り代が前記工作物の回転軸線方向において変化する部位を加工するための削り代変化経路部を含み、
前記複数回の加工経路のうちの少なくとも第一加工経路および第二加工経路は、それぞれの前記削り代変化経路部において、前記工作物の回転軸線方向において前記総削り代の変化に応じて切込量または切削負荷を変化させながら加工を行うことにより、前記複数回の加工経路の全てにおける切削負荷を所定の上限値以下とするように構成された加工経路である、歯車加工装置にある。
また、本発明の他の態様は、工作物の回転軸線の平行線に対して歯切り工具の回転軸線を傾斜させた状態で、歯切り工具と工作物とを同期回転させつつ、前記工作物の回転軸線方向に前記歯切り工具を送りながら切削加工を行うと共に、前記工作物の回転軸線方向において総削り代が均一でない場合に、複数回の送り動作を行うことにより、前記工作物に歯車を創成する歯車加工装置であって、
前記複数回の送り動作の各々に対応する複数回の加工経路を含む加工経路プログラムが格納された記憶装置を備え、
前記複数回の加工経路の各々は、
前記工作物のうち前記総削り代が前記工作物の回転軸線方向において変化する部位を加工する際の加工経路である削り代変化経路部と、
前記工作物のうち前記総削り代が前記工作物の回転軸線方向において変化しない部位を加工する際の加工経路である削り代非変化経路部と、
を含み、
前記加工経路プログラムは、
最後に行う前記送り動作に対応する加工経路であって前記工作物に創成する歯車の形状に倣った加工経路となる最終加工経路と、
最初に行う前記送り動作に対応する加工経路であって前記最終加工経路に対して平行線又は平行曲線とはならない加工経路となる初回加工経路と、
を含み、
前記初回加工経路の前記削り代変化経路部は、前記最終加工経路の前記削り代変化経路部に対して平行線又は平行曲線とはならない加工経路であり、
前記加工経路プログラムに含まれる全ての加工経路は、前記削り代変化経路部において加工する際の切込量が前記削り代非変化経路部において加工する際の切込量よりも大きい加工経路である、歯車加工装置にある。
また、本発明の他の態様は、工作物の回転軸線の平行線に対して歯切り工具の回転軸線を傾斜させた状態で、歯切り工具と工作物とを同期回転させつつ、前記工作物の回転軸線方向に前記歯切り工具を送りながら切削加工を行うと共に、前記工作物の回転軸線方向において総削り代が均一でない場合に、複数回の送り動作を行うことにより、前記工作物に歯車を創成する歯車加工装置であって、
前記複数回の送り動作の各々に対応する複数回の加工経路を含む加工経路プログラムが格納された記憶装置を備え、
前記複数回の加工経路の各々は、
前記工作物のうち前記総削り代が前記工作物の回転軸線方向において変化する部位を加工する際の加工経路である削り代変化経路部と、
前記工作物のうち前記総削り代が前記工作物の回転軸線方向において変化しない部位を加工する際の加工経路である削り代非変化経路部と、
を含み、
前記加工経路プログラムは、
最後に行う前記送り動作に対応する加工経路であって前記工作物に創成する歯車の形状に倣った加工経路となる最終加工経路と、
最初に行う前記送り動作に対応する加工経路であって前記最終加工経路に対して平行線又は平行曲線とはならない加工経路となる初回加工経路と、
を含み、
前記初回加工経路の前記削り代変化経路部は、前記最終加工経路の前記削り代変化経路部に対して平行線又は平行曲線とはならない加工経路であり、
前記加工経路プログラムは、前記削り代変化経路部において加工する際の切削負荷が前記削り代非変化経路部において加工する際の切削負荷よりも大きくなる加工経路を複数含む、歯車加工装置にある。
前記複数回の加工経路の各々は、前記工作物のうち前記総削り代が前記工作物の回転軸線方向において変化する部位を加工するための削り代変化経路部を含み、
前記複数回の加工経路のうちの少なくとも第一加工経路および第二加工経路は、それぞれの前記削り代変化経路部において、前記工作物の回転軸線方向において前記総削り代の変化に応じて切込量または切削負荷を変化させながら加工を行うことにより、前記複数回の加工経路の全てにおける切削負荷を所定の上限値以下とするように構成された加工経路である、歯車加工方法にある。
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、工具保持装置20と、工作物保持装置30と、制御装置100と、を主に備える。ベッド10は、床上に配置される。ベッド10の上面には、X軸方向へ延びる一対のX軸ガイドレール11と、Z軸方向へ延びる一対のZ軸ガイドレール12とが設けられる。
ここで、図3から図5Bを参照して、本実施形態で工作物Wに形成する歯車の形状を説明する。図3から図5Bに示すように、工作物Wに形成する歯車は、外歯車であり、歯底面が、工作物Wの回転軸線方向一端側(図4右側)の端部において、一端側へ向かうにつれて歯底円直径が小さくなるテーパ状に形成される。
次に、図6に示すフローチャートを参照しながら、歯車加工処理の一例を説明する。歯車加工処理は、歯車加工時に制御装置100により実行される。歯車加工処理では、3回の送り動作を行い、図3から図5Bに示す外歯車を工作物Wに創成する。そして、歯車加工処理は、1回目の切削工程として、円筒状の素材である工作物Wに荒加工を行う第一荒加工工程と、2回目の切削工程として、第一荒加工工程後の工作物Wに2回目の荒加工を行う第二荒加工工程と、3回目の切削工程として、荒加工後の工作物Wに仕上加工を行う仕上加工工程とを備える。
続いて、図7Aから図7Cを参照しながら、歯車加工処理で実行される3回の切削工程での各々の加工経路について、具体例を挙げながら説明する。以下において、第一荒加工工程での加工経路を「初回加工経路」、第二荒加工工程での加工経路を「中間加工経路」、仕上加工工程での加工経路を「最終加工経路」と称す。
次に、図8Aから図10Bを参照しながら、加工経路プログラムに含まれる加工経路の変形例について、具体例を挙げながら説明する。なお、上記実施形態と同一の構成には、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、以下に示す変形例の何れにおいても、送り動作は、3回行う。また、図8A及び図9Aは、図7Aに相当する図である。同様に、図8B、図9B及び図10Bは、図7Bに相当する図であり、図8C、図9C及び図10Aは、図7Cに相当する図である。
まず、図8Aから図8Cを参照して、第一変形例を説明する。図8A及び図8Bに示すように、第一変形例の中間加工経路は、工作物Wに形成する歯車の形状に倣った形状に設定される。一方、第一変形例の初回加工経路は、第二部位w2の加工時において第一荒加工工程での切削断面積s12と第二荒加工工程での切削断面積s22が均一になるように設定される。なお、第一変形例において第一経路P11,P21,P31は、上記実施形態と同様に設定される。
次に、図9Aから図9Cを参照して、第二変形例を説明する。図9A及び図9Bに示すように、第二変形例の初回加工経路及び中間加工経路は、第一経路P11,P21及び第二経路P12,P22が工作物の加工軸線に平行な一直線状となるように設定される。なお、第二変形例において第一経路P11、P21,P31は、上記実施形態と同様に設定される。この場合、最終加工工程で第二部位w2を切削する際の切込量は、第一荒加工工程及び第二荒加工工程で第二部位w2を切削する際の切込量よりも大きくなる。
次に、図10A及び図10Bを参照して、第三変形例を説明する。上記実施形態では、3つの加工経路は、3回の切削工程において切削断面積が均一となるように設定したのに対し、第三変形例は、図10A及び図10Bに示すように、3回の切削工程において切削負荷が均一となるように、3つの加工経路を設定する。これにより、第三変形例は、切削断面積を基準として加工経路を設定する上記実施形態と同様の効果を奏し、歯切り工具40に加わる最大切削負荷を抑制することができる。
以上、上記実施形態及び各変形例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態及び各変形例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。
Claims (18)
- 工作物の回転軸線の平行線に対して歯切り工具の回転軸線を傾斜させた状態で、歯切り工具と工作物とを同期回転させつつ、前記工作物の回転軸線方向に前記歯切り工具を送りながら切削加工を行うと共に、前記工作物の回転軸線方向において総削り代が均一でない場合に、前記切削加工を行うための複数回の送り動作を行うことにより、前記工作物に歯車を創成する歯車加工装置であって、
前記複数回の送り動作の各々に対応する複数回の加工経路を含む加工経路プログラムが格納された記憶装置を備え、
前記複数回の加工経路の各々は、前記工作物のうち前記総削り代が前記工作物の回転軸線方向において変化する部位を加工するための削り代変化経路部を含み、
前記複数回の加工経路のうちの少なくとも第一加工経路および第二加工経路は、それぞれの前記削り代変化経路部において、前記工作物の回転軸線方向において前記総削り代の変化に応じて切込量または切削負荷を変化させながら加工を行うことにより、前記複数回の加工経路の全てにおける切削負荷を所定の上限値以下とするように構成された加工経路である、歯車加工装置。 - 前記第一加工経路は、前記工作物に前記歯車の形状を形成するための仕上加工経路よりも前工程の荒加工経路であり、
前記第二加工経路は、前記仕上加工経路である、請求項1に記載の歯車加工装置。 - 前記第一加工経路は、前記工作物に前記歯車の形状を形成するための仕上加工経路よりも前工程の第一荒加工経路であり、
前記第二加工経路は、前記仕上加工経路よりも前工程の加工経路であって、前記第一荒加工経路よりも後工程の加工経路である第二荒加工経路である、請求項1に記載の歯車加工装置。 - 前記複数回の加工経路の全ては、それぞれの前記削り代変化経路部において、前記工作物の回転軸線方向において前記総削り代の変化に応じて切込量または切削負荷を変化させながら加工を行うことにより、前記複数回の加工経路の全てにおける切削負荷を所定の上限値以下とするように構成された加工経路である、請求項1~3のいずれか1項に記載の歯車加工装置。
- 前記第一加工経路および前記第二加工経路は、それぞれの前記削り代変化経路部において、前記回転軸線方向の同一位置における切削断面積が均一である、請求項1~4のいずれか1項に記載の歯車加工装置。
- 前記複数回の加工経路の全ては、それぞれの前記削り代変化経路部において前記回転軸線方向の同一位置における切削断面積が均一である、請求項5に記載の歯車加工装置。
- 前記複数回の加工経路のうち前記工作物に前記歯車の形状を形成するための仕上加工経路は、前記削り代変化経路部において前記回転軸線方向の各位置における切削断面積が前記複数回の加工経路の中で最も小さい、請求項5に記載の歯車加工装置。
- 前記第一加工経路および前記第二加工経路は、それぞれの前記削り代変化経路部において、前記回転軸線方向の同一位置における切削負荷が均一である、請求項1~4のいずれか1項に記載の歯車加工装置。
- 前記複数回の加工経路の全ては、それぞれの前記削り代変化経路部において、前記回転軸線方向の同一位置における切削負荷が均一である、請求項8に記載の歯車加工装置。
- 前記複数回の加工経路のうち前記工作物に前記歯車の形状を形成するための仕上加工経路は、前記削り代変化経路部において前記回転軸線方向の各位置における切削負荷が前記複数回の加工経路の中で最も小さい、請求項8に記載の歯車加工装置。
- 前記複数回の加工経路の各々は、
前記削り代変化経路部と、
前記工作物のうち前記総削り代が前記工作物の回転軸線方向において変化しない部位を加工するための削り代非変化経路部と、
を含み、
前記第一加工経路および前記第二加工経路は、
それぞれの前記削り代非変化経路部において、切込量を一定として加工を行い、
それぞれの前記削り代変化経路部において、対応する前記削り代非変化経路部における切込量よりも大きな切込量となるように加工を行うとともに、切込量を変化させながら加工を行う、請求項1~10のいずれか1項に記載の歯車加工装置。 - 前記複数回の加工経路の全ては、
それぞれの前記削り代非変化経路部において、切込量が一定となるように加工を行い、
それぞれの前記削り代変化経路部において、対応する前記削り代非変化経路部における切込量よりも大きな切込量となるように加工を行うとともに、切込量を変化させながら加工を行う、請求項11に記載の歯車加工装置。 - 前記複数回の加工経路の各々は、
前記削り代変化経路部と、
前記工作物のうち前記総削り代が前記工作物の回転軸線方向において変化しない部位を加工するための削り代非変化経路部と、
を含み、
前記第一加工経路および前記第二加工経路は、
それぞれの前記削り代非変化経路部において、切削負荷が一定となるように加工を行い、
それぞれの前記削り代変化経路部において、対応する前記削り代非変化経路部における切削負荷よりも大きな切削負荷となるように加工を行うとともに、切削負荷を変化させながら加工を行う、請求項1~10のいずれか1項に記載の歯車加工装置。 - 前記複数回の加工経路の全ては、
それぞれの前記削り代非変化経路部において、切削負荷が一定となるように加工を行い、
それぞれの前記削り代変化経路部において、対応する前記削り代非変化経路部における切削負荷よりも大きな切削負荷となるように加工を行うとともに、切削負荷を変化させながら加工を行う、請求項13に記載の歯車加工装置。 - 前記歯車加工装置は、円筒状に形成された前記工作物に対し、歯すじ方向において歯丈が変化する部位を有する歯車を創成し、
前記複数回の加工経路の全ては、前記歯すじ方向の全長に亘る加工経路である、請求項1~14のいずれか1項に記載の歯車加工装置。 - 工作物の回転軸線の平行線に対して歯切り工具の回転軸線を傾斜させた状態で、歯切り工具と工作物とを同期回転させつつ、前記工作物の回転軸線方向に前記歯切り工具を送りながら切削加工を行うと共に、前記工作物の回転軸線方向において総削り代が均一でない場合に、複数回の送り動作を行うことにより、前記工作物に歯車を創成する歯車加工装置であって、
前記複数回の送り動作の各々に対応する複数回の加工経路を含む加工経路プログラムが格納された記憶装置を備え、
前記複数回の加工経路の各々は、
前記工作物のうち前記総削り代が前記工作物の回転軸線方向において変化する部位を加工する際の加工経路である削り代変化経路部と、
前記工作物のうち前記総削り代が前記工作物の回転軸線方向において変化しない部位を加工する際の加工経路である削り代非変化経路部と、
を含み、
前記加工経路プログラムは、
最後に行う前記送り動作に対応する加工経路であって前記工作物に創成する歯車の形状に倣った加工経路となる最終加工経路と、
最初に行う前記送り動作に対応する加工経路であって前記最終加工経路に対して平行線又は平行曲線とはならない加工経路となる初回加工経路と、
を含み、
前記初回加工経路の前記削り代変化経路部は、前記最終加工経路の前記削り代変化経路部に対して平行線又は平行曲線とはならない加工経路であり、
前記加工経路プログラムに含まれる全ての加工経路は、前記削り代変化経路部において加工する際の切込量が前記削り代非変化経路部において加工する際の切込量よりも大きい加工経路である、歯車加工装置。 - 工作物の回転軸線の平行線に対して歯切り工具の回転軸線を傾斜させた状態で、歯切り工具と工作物とを同期回転させつつ、前記工作物の回転軸線方向に前記歯切り工具を送りながら切削加工を行うと共に、前記工作物の回転軸線方向において総削り代が均一でない場合に、複数回の送り動作を行うことにより、前記工作物に歯車を創成する歯車加工装置であって、
前記複数回の送り動作の各々に対応する複数回の加工経路を含む加工経路プログラムが格納された記憶装置を備え、
前記複数回の加工経路の各々は、
前記工作物のうち前記総削り代が前記工作物の回転軸線方向において変化する部位を加工する際の加工経路である削り代変化経路部と、
前記工作物のうち前記総削り代が前記工作物の回転軸線方向において変化しない部位を加工する際の加工経路である削り代非変化経路部と、
を含み、
前記加工経路プログラムは、
最後に行う前記送り動作に対応する加工経路であって前記工作物に創成する歯車の形状に倣った加工経路となる最終加工経路と、
最初に行う前記送り動作に対応する加工経路であって前記最終加工経路に対して平行線又は平行曲線とはならない加工経路となる初回加工経路と、
を含み、
前記初回加工経路の前記削り代変化経路部は、前記最終加工経路の前記削り代変化経路部に対して平行線又は平行曲線とはならない加工経路であり、
前記加工経路プログラムは、前記削り代変化経路部において加工する際の切削負荷が前記削り代非変化経路部において加工する際の切削負荷よりも大きくなる加工経路を複数含む、歯車加工装置。 - 工作物の回転軸線の平行線に対して歯切り工具の回転軸線を傾斜させた状態で、歯切り工具と工作物とを同期回転させつつ、前記工作物の回転軸線方向に前記歯切り工具を送りながら切削加工を行うと共に、前記工作物の回転軸線方向において総削り代が均一でない場合に、前記切削加工を行うための複数回の送り動作を行うことにより、前記工作物に歯車を創成する歯車加工方法であって、
前記複数回の加工経路の各々は、前記工作物のうち前記総削り代が前記工作物の回転軸線方向において変化する部位を加工するための削り代変化経路部を含み、
前記複数回の加工経路のうちの少なくとも第一加工経路および第二加工経路は、それぞれの前記削り代変化経路部において、前記工作物の回転軸線方向において前記総削り代の変化に応じて切込量または切削負荷を変化させながら加工を行うことにより、前記複数回の加工経路の全てにおける切削負荷を所定の上限値以下とするように構成された加工経路である、歯車加工方法。
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