JP7268329B2 - Gear processing device and gear processing method - Google Patents

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JP7268329B2 JP2018208032A JP2018208032A JP7268329B2 JP 7268329 B2 JP7268329 B2 JP 7268329B2 JP 2018208032 A JP2018208032 A JP 2018208032A JP 2018208032 A JP2018208032 A JP 2018208032A JP 7268329 B2 JP7268329 B2 JP 7268329B2
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本発明は、歯車加工装置及び歯車加工方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gear machining apparatus and a gear machining method.

歯車の加工方法としてピ二オン加工やギヤスカイビング加工がある。ピ二オン加工に用いられる加工用工具(ピ二オンカッタ)においては、特許文献1に記載のように、工具刃のすくい面のすくい角を負に設定することで、工作物の切削面のムシレの発生を防止できるものがある。また、特許文献2に記載のように、工具刃のすくい面に横すくい角を設けることで、切削効率を向上できるものがある。 Gear processing methods include pinion processing and gear skiving processing. In a machining tool (pinion cutter) used for pinion machining, as described in Patent Document 1, by setting the rake angle of the rake face of the tool blade to a negative value, the cutting surface of the workpiece is prevented from peeling. There is something that can prevent the occurrence of Further, as described in Patent Document 2, there is a tool that can improve cutting efficiency by providing a rake face of a tool edge with a horizontal rake angle.

また、ギヤスカイビング加工は、外周に複数の工具刃を有する加工用工具(スカイビングカッタ)を用いて、加工用工具の中心軸線を工作物の中心軸線に平行な軸線に対して角度(交差角)を有する状態とする。そして、スカイビングカッタと工作物とを同期回転させながら、スカイビングカッタを工作物の中心軸線方向に直進させて切削する方法である。スカイビングカッタにおいては、特許文献3に記載のように、工具刃の逃げ面の逃げ角を負に設定することですくい面のすくい角を大きくし、刃先の強度低下を防止できるものがある。 In gear skiving, a machining tool (skiving cutter) having a plurality of tool blades on the outer circumference is used to set the central axis of the machining tool at an angle (crossing) with respect to an axis parallel to the central axis of the workpiece. angle). In this method, the skiving cutter and the workpiece are synchronously rotated, and the workpiece is cut by moving the skiving cutter straight along the central axis of the workpiece. In some skiving cutters, as described in Patent Document 3, the clearance angle of the flank face of the tool blade is set to be negative to increase the rake angle of the rake face and prevent the strength of the cutting edge from being lowered.

特開2017-104910号公報JP 2017-104910 A 特開昭62-102961号公報JP-A-62-102961 特開2014-161972号公報JP 2014-161972 A

例えば、図6Aに示すような工作物Wを想定する。すなわち、この工作物Wは、大径の円筒部材Waと小径の円筒部材Wbが、中心軸線Zw方向に同軸で一体化されている。さらに、大径円筒部材Waの径より小さく小径円筒部材Wbの径よりも大きい径を有する中径円筒部材Wcが、小径円筒部材Wbと中心軸線Zw方向に同軸で一体化されている。 For example, assume a workpiece W as shown in FIG. 6A. That is, in this workpiece W, a large-diameter cylindrical member Wa and a small-diameter cylindrical member Wb are coaxially integrated in the central axis Zw direction. Further, a medium-diameter cylindrical member Wc having a diameter smaller than that of the large-diameter cylindrical member Wa and larger than that of the small-diameter cylindrical member Wb is coaxially integrated with the small-diameter cylindrical member Wb in the central axis Zw direction.

このような工作物Wの中径円筒部材Wcの外周に歯車の歯Wgをギヤスカイビング加工で創成する場合、小径円筒部材Wbの中心軸線Zw方向の長さbは、加工用工具T1の工具刃Ta1が大径円筒部材Waにおける小径円筒部材Wb側の端面Waaと干渉せず、且つ、加工用工具T1の工具刃が歯Wgの歯形を完全に形成してから抜けるように設定する必要がある。従来は、小径円筒部材Wbの中心軸線Zw方向の長さbを大きめに設定しているため、工作物Wの形状や重量が大きくなる傾向にある。 When the gear teeth Wg are formed on the outer circumference of the medium-diameter cylindrical member Wc of the workpiece W by gear skiving, the length b of the small-diameter cylindrical member Wb in the direction of the central axis Zw is equal to that of the machining tool T1. It is necessary that the blade Ta1 does not interfere with the end surface Waa of the large-diameter cylindrical member Wa on the side of the small-diameter cylindrical member Wb, and that the tool blade of the processing tool T1 completely forms the tooth profile of the tooth Wg before coming out. be. Conventionally, since the length b of the small-diameter cylindrical member Wb in the direction of the central axis Zw is set to be large, the shape and weight of the workpiece W tend to increase.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ギヤスカイビング加工で歯車を創成する場合の加工用工具の工具刃の抜け代を小さくできる歯車加工装置及び歯車加工方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a gear machining apparatus and a gear machining method that can reduce the removal allowance of a tool edge of a machining tool when creating a gear by gear skiving. for the purpose.

本発明の一態様は、外周に複数の工具刃を有する加工用工具の中心軸線を工作物の中心軸線に平行な軸線に対して角度(交差角)を有する状態とし、
前記工作物の中心軸線回りへの前記工作物の回転と前記加工用工具の中心軸線回りへの前記加工用工具の回転とを同期させながら、
前記加工用工具を前記工作物に対して前記工作物の中心軸線方向に送ることで、前記工作物に歯車を創成する制御を行う制御装置を備える歯車加工装置であって、
前記制御装置は、
前記加工用工具の前記工具刃の刃先角が鈍角となるようにすくい角を負の角度に設定するとともに、前記工具刃に付ける刃付け角を前記工具刃のねじれ角と異なる角度に設定して前記すくい角が負の加工用工具を設計する工具設計部と、
前記すくい角が負の加工用工具で前記工作物を加工して前記歯車を創成する加工制御部と、
を備え
前記加工用工具において、前記加工用工具の中心軸線に直交し且つ前記複数の工具刃の刃先を含む平面と、前記加工用工具の中心軸線と、の交点を、工具基準点と定義し、
前記工作物と前記加工用工具とを相対移動する際に、前記工作物の1つの歯溝において1つの前記工具刃による1回の連続した除去部分を、単位除去部分と定義し、
前記工具基準点を前記工作物の歯車創成部分の加工終了側の軸方向端面に一致させたときに、前記単位除去部分のうち前記工作物の歯溝に位置する部分を実際の除去部分と定義し、前記単位除去部分のうち前記工作物の歯溝の外に位置する部分を仮想の除去部分と定義した場合に、
前記工具設計部は、
前記工具刃に付ける刃付け角を前記工具刃のねじれ角と異なる角度に設定した場合の前記実際の除去部分の長さ(C2)が、前記工具刃に付ける刃付け角を前記工具刃のねじれ角と同一角度に設定した場合の前記実際の除去部分の長さ(C1)に比べて短くなるように、前記工具刃のねじれ角に対する前記工具刃に付ける刃付け角を設定する、歯車加工装置。
According to one aspect of the present invention, the center axis of a machining tool having a plurality of tool edges on its outer periphery forms an angle (intersecting angle) with respect to an axis parallel to the center axis of a workpiece,
While synchronizing the rotation of the workpiece around the central axis of the workpiece and the rotation of the machining tool around the central axis of the machining tool,
A gear machining apparatus comprising a control device for generating a gear on the workpiece by feeding the machining tool to the workpiece in the central axis direction of the workpiece,
The control device is
The rake angle is set to a negative angle so that the included angle of the tool edge of the machining tool is an obtuse angle, and the sharpening angle attached to the tool edge is set to an angle different from the helix angle of the tool edge. a tool design department that designs a machining tool having a negative rake angle;
a machining control unit for machining the workpiece with a machining tool having a negative rake angle to create the gear;
with
In the processing tool, a tool reference point is defined as the intersection of a plane orthogonal to the center axis of the processing tool and including the cutting edges of the plurality of tool blades and the center axis of the processing tool,
When the workpiece and the machining tool are relatively moved, one continuous removal portion by one tool blade in one tooth groove of the workpiece is defined as a unit removal portion,
When the tool reference point is aligned with the axial end face on the machining end side of the gear generating portion of the workpiece, the portion of the unit removed portion located in the tooth space of the workpiece is defined as the actual removed portion. and when defining a portion of the unit removed portion located outside the tooth space of the workpiece as a virtual removed portion,
The tool design department
When the sharpening angle attached to the tool blade is set to an angle different from the helix angle of the tool blade, the length of the actual removed portion (C2) is determined by the sharpening angle applied to the tool blade and the twist angle of the tool blade. A gear machining device that sets a sharpening angle attached to the tool blade with respect to the helix angle of the tool blade so as to be shorter than the actual length (C1) of the removed portion when set to the same angle as the angle. .

本発明の他の態様は、外周に複数の工具刃を有する加工用工具の中心軸線を工作物の中心軸線に平行な軸線に対して角度(交差角)を有する状態とし、
前記工作物の中心軸線回りへの前記工作物の回転と前記加工用工具の中心軸線回りへの前記加工用工具の回転とを同期させながら、
前記加工用工具を前記工作物に対して前記工作物の中心軸線方向に送ることで、前記工作物に歯車を創成する歯車加工方法であって、
前記加工用工具の前記工具刃のすくい角を負の角度に設定するとともに、前記工具刃に付ける刃付け角を前記工具刃のねじれ角と異なる角度に設定して前記すくい角が負の加工用工具を設計する工具設計工程と、
前記すくい角が負の加工用工具で前記工作物を加工して前記歯車を創成する加工制御工程と、
を備え
前記加工用工具において、前記加工用工具の中心軸線に直交し且つ前記複数の工具刃の刃先を含む平面と、前記加工用工具の中心軸線と、の交点を、工具基準点と定義し、
前記工作物と前記加工用工具とを相対移動する際に、前記工作物の1つの歯溝において1つの前記工具刃による1回の連続した除去部分を、単位除去部分と定義し、
前記工具基準点を前記工作物の歯車創成部分の加工終了側の軸方向端面に一致させたときに、前記単位除去部分のうち前記工作物の歯溝に位置する部分を実際の除去部分と定義し、前記単位除去部分のうち前記工作物の歯溝の外に位置する部分を仮想の除去部分と定義した場合に、
前記工具設計工程は、
前記工具刃に付ける刃付け角を前記工具刃のねじれ角と異なる角度に設定した場合の前記実際の除去部分の長さ(C2)が、前記工具刃に付ける刃付け角を前記工具刃のねじれ角と同一角度に設定した場合の前記実際の除去部分の長さ(C1)に比べて短くなるように、前記工具刃のねじれ角に対する前記工具刃に付ける刃付け角を設定する、歯車加工方法にある。
Another aspect of the present invention is to make the central axis of a processing tool having a plurality of tool edges on the outer periphery to have an angle (intersecting angle) with respect to an axis parallel to the central axis of the workpiece,
While synchronizing the rotation of the workpiece around the central axis of the workpiece and the rotation of the machining tool around the central axis of the machining tool,
A gear machining method for generating a gear on the workpiece by feeding the machining tool to the workpiece in the central axis direction of the workpiece,
The rake angle of the tool edge of the machining tool is set to a negative angle, and the sharpening angle attached to the tool edge is set to an angle different from the helix angle of the tool edge, so that the rake angle is negative. a tool design process for designing a tool;
a machining control step of machining the workpiece with a machining tool having a negative rake angle to create the gear;
with
In the processing tool, a tool reference point is defined as the intersection of a plane orthogonal to the center axis of the processing tool and including the cutting edges of the plurality of tool blades and the center axis of the processing tool,
When the workpiece and the machining tool are relatively moved, one continuous removal portion by one tool blade in one tooth groove of the workpiece is defined as a unit removal portion,
When the tool reference point is aligned with the axial end face on the machining end side of the gear generating portion of the workpiece, the portion of the unit removed portion located in the tooth space of the workpiece is defined as the actual removed portion. and when defining a portion of the unit removed portion located outside the tooth space of the workpiece as a virtual removed portion,
The tool design process includes:
When the sharpening angle attached to the tool blade is set to an angle different from the helix angle of the tool blade, the length of the actual removed portion (C2) is determined by the sharpening angle applied to the tool blade and the twist angle of the tool blade. Gear machining method, wherein the sharpening angle attached to the tool blade with respect to the helix angle of the tool blade is set so as to be shorter than the actual length (C1) of the removed portion when set to the same angle as the angle. It is in.

本発明の歯車加工装置及び歯車加工方法によれば、加工用工具の工具刃のすくい角を負の角度に設定して、加工用工具の工具軌跡を変化させることができるので、工作物における加工用工具で除去される部分の形状を変化させることができる。よって、加工用工具の工具刃の抜け代を小さくでき、工作物の形状の小型化や重量の軽量化を図ることができる。 According to the gear machining apparatus and the gear machining method of the present invention, the rake angle of the tool edge of the machining tool can be set to a negative angle to change the tool locus of the machining tool. The shape of the part removed by the tool can be varied. Therefore, it is possible to reduce the clearance of the tool edge of the machining tool, and it is possible to reduce the size and weight of the workpiece.

本実施形態の歯車加工装置の概略を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the outline of the gear processing apparatus of this embodiment. 図1の制御装置の工具設計部の処理を説明するためのフローチャートである。2 is a flowchart for explaining processing of a tool design unit of the control device of FIG. 1; 図1の制御装置の加工制御部の処理を説明するためのフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart for explaining processing of a processing control unit of the control device of FIG. 1; FIG. ギヤスカイビング加工で用いられる加工用工具の概略を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an outline of a working tool used in gear skiving; FIG. ギヤスカイビング加工で用いられる一般的な加工用工具をXt方向から見た部分断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a general machining tool used in gear skiving as viewed from the Xt direction. ギヤスカイビング加工で用いられる本実施形態の加工用工具をXt方向から見た部分断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the machining tool of the present embodiment used in gear skiving as seen from the Xt direction. ギヤスカイビング加工前の一般的な加工用工具と多段形状の工作物の位置関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the positional relationship between a general machining tool and a multi-stage workpiece before gear skiving. ギヤスカイビング加工時の一歯溝の加工完了直前の一般的な加工用工具と多段形状の工作物の位置関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the positional relationship between a general machining tool and a multi-stage workpiece immediately before the completion of machining of one tooth space during gear skiving machining. 図5Aの加工用工具が図6Bの位置のとき、一つの歯溝における一つの工具刃の歯溝方向の1回の送りで除去される部分を示す図である。FIG. 6B is a diagram showing a portion removed by one feed of one tool blade in one tooth space in the tooth space direction when the machining tool of FIG. 5A is in the position of FIG. 6B. 図5Bの加工用工具が図6Bの位置のとき、一つの歯溝における一つの工具刃の歯溝方向の1回の送りで除去される部分を示す図である。FIG. 6B is a diagram showing a portion removed by one feed of one tool blade in one tooth space in the tooth space direction when the machining tool of FIG. 5B is in the position of FIG. 6B. 図7Aと図7Bを重ね合わせた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which overlapped FIG. 7A and FIG. 7B. 工具設計で用いる式の変数を加工用工具で対応させて示す図である。FIG. 4 is a diagram showing variables of formulas used in tool design in correspondence with machining tools. ギヤスカイビング加工時の加工用工具と工作物の位置関係を工作物の径方向に見た図である。FIG. 4 is a view of the positional relationship between the machining tool and the workpiece during gear skiving machining, viewed in the radial direction of the workpiece. ギヤスカイビング加工時の加工用工具と工作物の位置関係を工作物の中心軸線方向に見た図である。FIG. 2 is a view of the positional relationship between a machining tool and a workpiece during gear skiving, as seen in the central axis direction of the workpiece;

(1.歯車加工装置の機械構成)
本実施形態では、歯車加工装置の一例として、ギヤスカイビング加工が可能な5軸マシニングセンタを例に挙げ、図1を参照して説明する。つまり、当該歯車加工装置1は、駆動軸として、相互に直交する3つの直進軸(X,Y,Z軸)及び2つの回転軸(X軸線に平行なA軸、A軸線に直角なC軸)を有する装置である。
(1. Machine configuration of gear processing device)
In this embodiment, a 5-axis machining center capable of gear skiving will be described as an example of a gear machining apparatus with reference to FIG. That is, the gear machining apparatus 1 has, as drive axes, three rectilinear axes (X, Y, and Z axes) orthogonal to each other and two rotary axes (A axis parallel to the X axis and C axis perpendicular to the A axis). ).

図1に示すように、歯車加工装置1は、ベッド10、コラム20、サドル30、回転主軸40、テーブル50、チルトテーブル60、ターンテーブル70、工作物保持具80及び制御装置100等を備える。なお、図示省略するが、ベッド10と並んで既知の自動工具交換装置が設けられる。 As shown in FIG. 1, the gear machining apparatus 1 includes a bed 10, a column 20, a saddle 30, a rotary spindle 40, a table 50, a tilt table 60, a turntable 70, a workpiece holder 80, a control device 100, and the like. Although not shown, a known automatic tool changer is provided alongside the bed 10 .

ベッド10は、床上に配置される。このベッド10の上面には、コラム20をX軸線方向に駆動するための、図略のX軸ボールねじが配置される。そして、ベッド10には、X軸ボールねじを回転駆動するX軸モータ11cが配置される。コラム20のY軸線に平行な側面(摺動面)20aには、サドル30をY軸線方向に駆動するための、図略のY軸ボールねじが配置される。そして、コラム20には、Y軸ボールねじを回転駆動するY軸モータ23cが配置される。 Bed 10 is arranged on the floor. An X-axis ball screw (not shown) is arranged on the upper surface of the bed 10 for driving the column 20 in the X-axis direction. The bed 10 is provided with an X-axis motor 11c for rotationally driving the X-axis ball screw. A Y-axis ball screw (not shown) for driving the saddle 30 in the Y-axis direction is arranged on a side surface (sliding surface) 20a of the column 20 parallel to the Y-axis. The column 20 is provided with a Y-axis motor 23c that rotationally drives the Y-axis ball screw.

回転主軸40は、加工用工具Tを支持し、サドル30内に回転可能に支持され、サドル30内に収容された主軸モータ41により回転される。ギヤスカイビング加工用の加工用工具(スカイビングカッタ)Tは、図略の工具ホルダに保持されて回転主軸40の先端に固定され、回転主軸40の回転に伴って回転する。また、加工用工具Tは、コラム20及びサドル30の移動に伴ってベッド10に対してX軸線方向及びY軸線方向に移動する。なお、加工用工具Tの詳細は後述する。 The rotary spindle 40 supports the machining tool T, is rotatably supported in the saddle 30 , and is rotated by a spindle motor 41 accommodated in the saddle 30 . A machining tool (skiving cutter) T for gear skiving is held by a tool holder (not shown) and fixed to the tip of the rotation main shaft 40, and rotates as the rotation main shaft 40 rotates. Further, the machining tool T moves in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the bed 10 as the column 20 and the saddle 30 move. Details of the processing tool T will be described later.

さらに、ベッド10の上面には、テーブル50をZ軸線方向に駆動するための、図略のZ軸ボールねじが配置される。そして、ベッド10には、Z軸ボールねじを回転駆動するZ軸モータ12cが配置される。テーブル50の上面には、チルトテーブル60を支持するチルトテーブル支持部63が設けられる。そして、チルトテーブル支持部63には、チルトテーブル60がA軸線回りで回転(揺動)可能に設けられる。チルトテーブル60は、テーブル50内に収容されたA軸モータ61により回転(揺動)される。 Furthermore, a Z-axis ball screw (not shown) is arranged on the upper surface of the bed 10 for driving the table 50 in the Z-axis direction. A Z-axis motor 12c that rotationally drives the Z-axis ball screw is arranged on the bed 10 . A tilt table support portion 63 that supports the tilt table 60 is provided on the upper surface of the table 50 . The tilt table 60 is provided on the tilt table support portion 63 so as to be rotatable (swingable) about the A axis. The tilt table 60 is rotated (swinged) by an A-axis motor 61 accommodated in the table 50 .

チルトテーブル60には、ターンテーブル70がC軸線回りで回転可能に設けられる。ターンテーブル70には、工作物Wを保持する工作物保持具80が装着される。ターンテーブル70は、工作物W及び工作物保持具80とともにC軸モータ62により回転される。 A turntable 70 is provided on the tilt table 60 so as to be rotatable around the C-axis. A workpiece holder 80 for holding a workpiece W is attached to the turntable 70 . The turntable 70 is rotated by the C-axis motor 62 together with the workpiece W and workpiece holder 80 .

制御装置100は、加工制御部101、工具設計部102、記憶部103等を備える。ここで、加工制御部101、工具設計部102及び記憶部103は、それぞれ個別のハードウエアにより構成することもできるし、ソフトウエアによりそれぞれ実現する構成とすることもできる。 The control device 100 includes a machining control section 101, a tool design section 102, a storage section 103, and the like. Here, the machining control unit 101, the tool design unit 102, and the storage unit 103 can each be configured by separate hardware, or can be configured by software.

加工制御部101は、主軸モータ41を駆動制御して、加工用工具Tを回転させる。また、X軸モータ11c、Z軸モータ12c、Y軸モータ23cを駆動制御して、加工用工具Tと工作物WとをX軸線方向、Z軸線方向、Y軸線方向に相対移動する。また、A軸モータ61、C軸モータ62を駆動制御して、工作物Wと加工用工具TとをA軸線回り、C軸線回りに相対回転させることにより、工作物Wのギヤスカイビング加工を行う。 The machining control unit 101 drives and controls the spindle motor 41 to rotate the machining tool T. As shown in FIG. Further, the X-axis motor 11c, Z-axis motor 12c, and Y-axis motor 23c are driven and controlled to relatively move the machining tool T and the workpiece W in the X-axis direction, the Z-axis direction, and the Y-axis direction. Gear skiving of the workpiece W is performed by controlling the driving of the A-axis motor 61 and the C-axis motor 62 to relatively rotate the workpiece W and the machining tool T about the A axis and the C axis. conduct.

具体的には、加工制御部101は、C軸モータ62を駆動制御して、工作物Wの回転軸線Lwと加工用工具Tの回転軸線Ltとを所定の交差角φ(図9A参照)に設定する。そして、主軸モータ41及びA軸モータ61を駆動制御して、加工用工具T及び工作物Wを同期回転させる。そして、X軸モータ11c、Z軸モータ12c、Y軸モータ23cを駆動制御して、加工用工具Tを工作物Wの回転軸線方向(C軸線方向)に相対移動して工作物Wのギヤスカイビング加工を行う。 Specifically, the machining control unit 101 drives and controls the C-axis motor 62 so that the rotation axis Lw of the workpiece W and the rotation axis Lt of the machining tool T are set at a predetermined intersection angle φ (see FIG. 9A). set. Then, the spindle motor 41 and the A-axis motor 61 are controlled to rotate the machining tool T and the workpiece W synchronously. Then, the X-axis motor 11c, the Z-axis motor 12c, and the Y-axis motor 23c are driven and controlled to relatively move the machining tool T in the rotation axis direction (C-axis direction) of the workpiece W, thereby adjusting the gear sky of the workpiece W. Bing processing is performed.

工具設計部102は、詳細は後述するが、加工用工具Tの諸元を求めて加工用工具Tを設計する。
記憶部103には、加工用工具Tに関する工具データ、すなわち刃先円直径da、基準円直径d、刃末のたけha、モジュールm、転位係数λ、圧力角α、正面圧力角αt及び刃先圧力角αa、工具刃Taの刃数Z等及び工作物Wの切削加工を行うための加工データは予め記憶される。また、記憶部103は、工具設計部102で設計された加工用工具Tの形状データを記憶する。
The tool design unit 102 obtains specifications of the processing tool T and designs the processing tool T, details of which will be described later.
The storage unit 103 stores tool data related to the machining tool T, that is, cutting edge circle diameter da, reference circle diameter d, cutting edge height ha, module m, shift coefficient λ, pressure angle α, front pressure angle αt, and cutting edge pressure angle αa, the number of teeth Z of the tool edge Ta, etc., and machining data for cutting the workpiece W are stored in advance. The storage unit 103 also stores shape data of the machining tool T designed by the tool design unit 102 .

(2.加工用工具)
一般的なギヤスカイビング加工用の加工用工具T1は、図4及び図5Aに示すように、外周に複数の工具刃Ta1を有し、加工用工具T1の中心軸線Zt回りに回転可能に支持される。各工具刃Ta1は、突条に形成される。工具刃Ta1は、加工用工具T1の中心軸線Ztに対してねじれ角γt1を有している。ただし、ねじれ角γt1がゼロとなるように、工具刃Ta1を形成してもよい。また、工具刃Ta1の径方向外面Tc1は、中心軸線Ztに対して傾斜している。つまり、工具刃Ta1の外接面は、円錐状に形成される。工具刃Ta1の径方向外面Tc1の傾斜角度ξb1は、切削における逃げ角に相当する。
(2. Processing tools)
As shown in FIGS. 4 and 5A, a general machining tool T1 for gear skiving has a plurality of tool edges Ta1 on the outer periphery, and is rotatably supported around the central axis Zt of the machining tool T1. be done. Each tool edge Ta1 is formed as a ridge. The tool edge Ta1 has a twist angle γt1 with respect to the center axis Zt of the machining tool T1. However, the tool edge Ta1 may be formed so that the torsion angle γt1 is zero. A radial outer surface Tc1 of the tool edge Ta1 is inclined with respect to the central axis Zt. That is, the circumscribed surface of the tool edge Ta1 is formed in a conical shape. The inclination angle ξb1 of the radial outer surface Tc1 of the tool edge Ta1 corresponds to the clearance angle in cutting.

また、工具刃Ta1のすくい面Tb1は、中心軸線Ztに直交する平面に対して径方向に角度ξa1だけ傾斜している。工具刃Ta1のすくい面Tb1の傾斜角度ξa1は、切削におけるすくい角に相当する。さらに、工具刃Ta1のすくい面Tb1は、中心軸線Ztに直交する平面に対して周方向に角度ξc1だけ傾斜している。工具刃Ta1のすくい面Tb1の傾斜角度ξc1は、刃付け角に相当する。ただし、刃付け角ξc1がゼロとなるように、工具刃Ta1を形成してもよい。 Moreover, the rake face Tb1 of the tool edge Ta1 is inclined by an angle ξa1 in the radial direction with respect to a plane perpendicular to the center axis Zt. The inclination angle ξa1 of the rake face Tb1 of the tool edge Ta1 corresponds to the rake angle in cutting. Furthermore, the rake face Tb1 of the tool edge Ta1 is inclined by an angle ξc1 in the circumferential direction with respect to the plane perpendicular to the center axis Zt. The inclination angle ξc1 of the rake face Tb1 of the tool edge Ta1 corresponds to the sharpening angle. However, the tool edge Ta1 may be formed so that the sharpening angle ξc1 is zero.

ここで、背景技術で説明したように、図6Aに示す工作物Wの中径円筒部材Wcの外周に歯車の歯Wgをギヤスカイビング加工で創成する場合、小径円筒部材Wbの中心軸線Zw方向の長さbは、加工用工具T1の工具刃Ta1が大径円筒部材Waの端面Waaと干渉せず、且つ、加工用工具T1の工具刃Ta1が歯車の歯形を完全に形成してから抜けるように設定する必要がある。 Here, as described in Background Art, when gear skiving is used to create gear teeth Wg on the outer circumference of the medium-diameter cylindrical member Wc of the workpiece W shown in FIG. The length b is such that the tool edge Ta1 of the processing tool T1 does not interfere with the end surface Waa of the large-diameter cylindrical member Wa, and the tool edge Ta1 of the processing tool T1 completely forms the tooth profile of the gear before coming out. must be set to

本願発明者は、歯車加工のシミュレーションを行うことで、小径円筒部材Wbの中心軸線Zw方向の長さbを小さくすることができることを見出した。具体的には、図6Aに対応させて示す図6Bのように、加工用工具T1の中心軸線Ztは、工作物Wの中心軸線Zwに平行な軸線に対し交差角θを有している。つまり、両者の中心軸線Zt,Zwが平行ではないという意味である。 The inventors of the present application have found that the length b of the small-diameter cylindrical member Wb in the direction of the central axis Zw can be reduced by simulating gear machining. Specifically, as shown in FIG. 6B corresponding to FIG. 6A, the central axis Zt of the machining tool T1 has an intersection angle θ with respect to an axis parallel to the central axis Zw of the workpiece W. That is, it means that the center axes Zt and Zw of both are not parallel.

交差角θは、加工用工具T1の工具刃Ta1のねじれ角γt1と工作物Wの中径円筒部材Wcに形成される歯車の歯Wgのねじれ角γwとの差で表される。このため、加工用工具T1は、図6Bに示す位置に達したとき、工具刃Ta1の一部が中径円筒部材Wcの端面Wccから中心軸線Zt方向に長さaの分だけ突出する。 The crossing angle θ is expressed by the difference between the helix angle γt1 of the tool edge Ta1 of the working tool T1 and the helix angle γw of the tooth Wg of the gear formed on the medium-diameter cylindrical member Wc of the workpiece W. Therefore, when the machining tool T1 reaches the position shown in FIG. 6B, part of the tool edge Ta1 protrudes from the end face Wcc of the medium-diameter cylindrical member Wc by the length a in the direction of the center axis Zt.

図6Bに示す加工用工具T1の位置は、以下のように定義される。すなわち、中心軸線Ztに直交し且つ各工具刃Ta1の刃先を含む平面S1を設定する。そして、この平面S1と中心軸線Ztとの交点Q1(以下、「加工用工具T1の交点Q1」という、図5Aも参照)を設定する。そして、この加工用工具T1の交点Q1が、中径円筒部材Wcにおける加工終了側の端面Wccと一致したときの位置が、図6Bに示す加工用工具T1の位置となる。 The position of the processing tool T1 shown in FIG. 6B is defined as follows. That is, a plane S1 that is perpendicular to the center axis Zt and includes the cutting edge of each tool edge Ta1 is set. Then, an intersection Q1 between the plane S1 and the central axis Zt (hereinafter referred to as "the intersection Q1 of the machining tool T1", see also FIG. 5A) is set. The position of the processing tool T1 shown in FIG. 6B is the position when the intersection point Q1 of the processing tool T1 coincides with the end surface Wcc of the medium-diameter cylindrical member Wc on the processing end side.

また、加工用工具T1の交点Q1が、中径円筒部材Wcの端面Wccと一致したとき、中径円筒部材Wcの歯溝(歯Wgと歯Wgの間の部分)は、図7Aに示すような加工状態となっている。すなわち、図7Aにおける歯溝の輪郭Wgg間に示す網線部分A1は、加工用工具T1の交点Q1と中径円筒部材Wcの端面Wccとが一致したときに加工用工具T1で除去される部分を示している。 Further, when the intersection Q1 of the processing tool T1 coincides with the end surface Wcc of the medium-diameter cylindrical member Wc, the tooth groove (the portion between the teeth Wg and Wg) of the medium-diameter cylindrical member Wc is formed as shown in FIG. 7A. It is in a good processing state. That is, the halftone line portion A1 shown between the contours Wgg of the tooth spaces in FIG. 7A is the portion removed by the processing tool T1 when the intersection point Q1 of the processing tool T1 and the end surface Wcc of the medium-diameter cylindrical member Wc coincide with each other. is shown.

中径円筒部材Wcの端面Wccよりも上部の網線部分Au1は、仮想の除去部分を示し、工具刃Ta1の先端側は、歯溝から抜けている状態にある。また、中径円筒部材Wcの端面Wccよりも下部の網線部分Ad1は、実際の除去部分を示し、工具刃Ta1の後端側は、歯溝内に残っている状態にある。よって、工具刃Ta1の抜け代は、中径円筒部材Wcの端面Wccから下部の網線部分Adのうち最下点P1までの中心軸線Zw方向の距離c1となる。 A meshed portion Au1 above the end surface Wcc of the medium-diameter cylindrical member Wc indicates a virtual removed portion, and the tip side of the tool edge Ta1 is in a state of being removed from the tooth space. A meshed portion Ad1 below the end surface Wcc of the medium-diameter cylindrical member Wc indicates the actual removed portion, and the rear end side of the tool edge Ta1 remains in the tooth groove. Therefore, the removal allowance of the tool edge Ta1 is the distance c1 in the central axis Zw direction from the end surface Wcc of the medium-diameter cylindrical member Wc to the lowest point P1 of the lower halftone portion Ad.

以上から、小径円筒部材Wbの中心軸線Zw方向の長さbは、工具刃Ta1の突出長さaと工具刃Ta1の抜け代c1との和(a+c1)で表される。よって、小径円筒部材Wbの中心軸線Zw方向の長さbを小さくするには、工具刃Ta1の突出長さa又は工具刃Ta1の抜け代c1を小さくすればよい。 From the above, the length b of the small-diameter cylindrical member Wb in the direction of the central axis Zw is represented by the sum (a+c1) of the projection length a of the tool edge Ta1 and the clearance c1 of the tool edge Ta1. Therefore, in order to reduce the length b of the small-diameter cylindrical member Wb in the direction of the central axis Zw, the projection length a of the tool edge Ta1 or the clearance c1 of the tool edge Ta1 should be reduced.

工具刃Ta1の突出長さaは、加工用工具T1の外径及び交差角θを変更することで可能であるが、加工用工具T1の外径及び交差角θが制限されることになる。工具刃Ta1の抜け代c1は、加工用工具T1の工具諸元を変更することで可能である。すなわち、加工用工具T1の工具諸元を変更すると、加工用工具T1の工具軌跡が変化するので、加工用工具T1で除去される部分の形状を変化させることができる。よって、本実施形態では、工具刃Ta1の抜け代c1を小さくすることで対応する。 The protruding length a of the tool edge Ta1 can be changed by changing the outer diameter and intersection angle θ of the processing tool T1, but the outer diameter and intersection angle θ of the processing tool T1 are limited. The removal allowance c1 of the tool edge Ta1 can be obtained by changing the tool specifications of the machining tool T1. That is, when the tool specification of the processing tool T1 is changed, the tool locus of the processing tool T1 is changed, so that the shape of the portion to be removed by the processing tool T1 can be changed. Therefore, in the present embodiment, this problem is addressed by reducing the removal allowance c1 of the tool edge Ta1.

これに対応するには、図5Bに示す加工用工具T2(以下、「第二加工用工具T2」という)を用いることで対応可能となる。この第二加工用工具T2は、工具刃Ta2の刃先角が鈍角となるようにすくい面Tb2のすくい角ξa2を負の角度に設定し、さらに刃付け角ξc2をねじれ角γt2と異なる角度に設定する。なお、以下の説明では、図5Aに示すすくい面Tb1のすくい角ξa1を正の角度に設定し、さらに刃付け角ξc1をねじれ角γt1と同じ角度に設定した加工用工具T1を第一加工用工具T1という。また、図5Bにおいて、図5Aと同一部位は添え字の番号のみを1から2に変更して示しており、詳細な説明は省略する。 This can be handled by using a processing tool T2 (hereinafter referred to as "second processing tool T2") shown in FIG. 5B. In this second processing tool T2, the rake angle ξa2 of the rake face Tb2 is set to a negative angle so that the included angle of the tool edge Ta2 becomes an obtuse angle, and the sharpening angle ξc2 is set to an angle different from the helix angle γt2. do. In the following description, the machining tool T1 having the rake angle ξa1 of the rake face Tb1 shown in FIG. It is called tool T1. Also, in FIG. 5B, the same parts as in FIG. 5A are indicated by changing only the suffix number from 1 to 2, and detailed description thereof will be omitted.

図7Bは、第二加工用工具T2の交点Q2(第一加工用工具T1の交点Q1と同様、図5B参照)が、中径円筒部材Wcの端面Wccと一致したときの中径円筒部材Wcの歯溝の加工状態を図7A(第一加工用工具T1の場合)に対応させて示す。なお、図7Bにおいて、図7Aと同一部位は添え字の番号のみを1から2に変更して示しており、詳細な説明は省略する。図7A及び図7Bを重ね合わせた図7Cから明らかなように、第二加工用工具T2の工具刃Ta2の抜け代c2は、第一加工用工具T2の工具刃Ta1の抜け代c1と比べて長さccの分だけ小さくなっている。 FIG. 7B shows the intermediate cylindrical member Wc when the intersection point Q2 of the second processing tool T2 (similar to the intersection point Q1 of the first processing tool T1, see FIG. 5B) coincides with the end face Wcc of the intermediate cylindrical member Wc. 7A (in the case of the first machining tool T1). In addition, in FIG. 7B, the same parts as in FIG. 7A are shown by changing only the suffix number from 1 to 2, and detailed description thereof will be omitted. As is clear from FIG. 7C in which FIGS. 7A and 7B are superimposed, the removal allowance c2 of the tool edge Ta2 of the second processing tool T2 is greater than the removal allowance c1 of the tool edge Ta1 of the first processing tool T2. It is reduced by the length cc.

ここで、第二加工用工具T2の工具刃Ta2のすくい角ξa2は、交差角θ以下の角度に設定する。この理由は、第二加工用工具T2の工具刃Ta2のすくい角ξa2を交差角θよりも大きい角度に設定すると、第二加工用工具T2の工具刃Ta2の突出長さを第一加工用工具T1の工具刃Ta1の突出長さaと同じにできず、aよりも大きくなり、第二加工用工具T2の工具刃Ta2の抜け代c2を小さくし難くなるからである。 Here, the rake angle ξa2 of the tool edge Ta2 of the second machining tool T2 is set to an angle equal to or less than the intersection angle θ. The reason for this is that if the rake angle ξa2 of the tool edge Ta2 of the second processing tool T2 is set to be larger than the intersection angle θ, the protruding length of the tool edge Ta2 of the second processing tool T2 is reduced to that of the first processing tool T2. This is because the protruding length a of the tool edge Ta1 of T1 cannot be the same and becomes longer than a, making it difficult to reduce the clearance c2 of the tool edge Ta2 of the second machining tool T2.

また、第二加工用工具T2の工具刃Ta2の刃付け角ξc2は、工具刃Ta2の左右刃面のうち、加工開始側の刃面(リーディング刃面、図5Bにおいて左刃面)を鋭角にする方向に設定する。この理由は、リーディング刃面が加工開始時に工作物Wに対し確実に切り込めるからである。 In addition, the sharpening angle ξc2 of the tool edge Ta2 of the second processing tool T2 is such that, of the left and right blade surfaces of the tool edge Ta2, the blade surface on the machining start side (the leading blade surface, the left blade surface in FIG. direction. The reason for this is that the leading blade face can reliably cut into the workpiece W at the start of machining.

なお、第二加工用工具T2の工具刃Ta2の刃付け角ξc2をねじれ角γt2と異なる角度に設定することで、第二加工用工具T2の工具刃Ta2の抜け代c2を小さくできる理由は以下のように考えられる。ギヤスカイビング加工では、原理上、第二加工用工具T2(第一加工用工具T1)のすくい面Tb2(Tb1)の各部で切削状態が異なる。 The reason why the clearance c2 of the tool edge Ta2 of the second processing tool T2 can be reduced by setting the sharpening angle ξc2 of the tool edge Ta2 of the second processing tool T2 to an angle different from the torsion angle γt2 is as follows. can be thought of as In gear skiving, in principle, the cutting state differs at each part of the rake face Tb2 (Tb1) of the second machining tool T2 (first machining tool T1).

しかし、第二加工用工具T2の工具刃Ta2の刃付け角ξc2をねじれ角γt2と異なる角度に設定することで、リーディング刃面に掛かる切削力とトレーリング刃面(加工終了側の刃面)に掛かる切削力のバランスを図ることができる。よって、図7Cにおける長さccを大きくすることができ、第二加工用工具T2の工具刃Ta2の抜け代c2を第一加工用工具T1の工具刃Ta1の抜け代c1よりも小さくできる。 However, by setting the sharpening angle ξc2 of the tool edge Ta2 of the second machining tool T2 to an angle different from the torsion angle γt2, the cutting force acting on the leading edge and the trailing edge (the edge on the end of machining) It is possible to balance the cutting force applied to. Therefore, the length cc in FIG. 7C can be increased, and the removal allowance c2 of the tool edge Ta2 of the second processing tool T2 can be made smaller than the removal allowance c1 of the tool edge Ta1 of the first processing tool T1.

ただし、第二加工用工具T2は、すくい角ξa2が負の角度であるため工具刃Ta2が摩耗し易く、切削条件が第一加工用工具T1と比べて不利となる。そこで、先ず、本実施形態の歯車加工では、第一加工用工具T1を用い、第一加工用工具T1の交点Q1と中径円筒部材Wcの端面Wccとが一致するまでの荒加工を行う。次に、第二加工用工具T2を用い、工具刃Ta2が中径円筒部材Wcの端面Wccから完全に抜けるまでの仕上げ加工を行う。これにより、第二加工用工具T2の工具刃Ta2の摩耗を抑制でき、加工効率を向上できる。 However, since the rake angle ξa2 of the second machining tool T2 is a negative angle, the tool edge Ta2 is easily worn, and the cutting conditions are disadvantageous compared to the first machining tool T1. Therefore, first, in the gear machining of this embodiment, rough machining is performed using the first machining tool T1 until the intersection Q1 of the first machining tool T1 and the end surface Wcc of the medium-diameter cylindrical member Wc coincide. Next, using the second machining tool T2, finish machining is performed until the tool edge Ta2 is completely removed from the end surface Wcc of the medium-diameter cylindrical member Wc. Thereby, the wear of the tool edge Ta2 of the second machining tool T2 can be suppressed, and the machining efficiency can be improved.

以上のような第二加工用工具T2によれば、第二加工用工具T2の工具刃Ta2のすくい角ξa2を負の角度に設定して、第二加工用工具T2の工具軌跡を変化させることができるので、工作物Wにおける第二加工用工具T2で除去される部分の形状を変化させることができる。よって、第二加工用工具T2の工具刃Ta2の抜け代c2を小さくでき、工作物Wの形状の小型化や重量の軽量化を図ることができる。そして、加工可能な工作物の形状が多くなる。 According to the second processing tool T2 as described above, the rake angle ξa2 of the tool edge Ta2 of the second processing tool T2 is set to a negative angle to change the tool locus of the second processing tool T2. Therefore, the shape of the portion of the workpiece W to be removed by the second machining tool T2 can be changed. Therefore, the removal allowance c2 of the tool edge Ta2 of the second machining tool T2 can be reduced, and the size and weight of the workpiece W can be reduced. And, the shape of the workpiece that can be processed increases.

ここで、第一加工用工具T1は、工具刃Ta1の刃先幅が小さいと、加工時に刃先が変形してびびり振動が発生し、加工精度が低下する問題がある。そこで、第一加工用工具T1の設計においては、刃先幅の所定の閾値を設けておき、刃先幅が係る閾値以上となるようにする。以上のことは第二加工用工具T2も同様である。以下に、第一加工用工具T1を例に刃先幅を求めるための演算例を説明する。 Here, if the width of the cutting edge of the tool edge Ta1 of the first machining tool T1 is small, the cutting edge is deformed during machining, chattering vibration occurs, and there is a problem that the machining accuracy is lowered. Therefore, in designing the first machining tool T1, a predetermined threshold value for the width of the cutting edge is set so that the width of the cutting edge is greater than or equal to the threshold value. The above also applies to the second processing tool T2. An example of calculation for obtaining the cutting edge width will be described below, taking the first machining tool T1 as an example.

図8に示すように、工具刃Ta1の刃先幅Saは、刃先円直径da及び刃先円刃厚の半角Ψaで表される(式(1)参照)。 As shown in FIG. 8, the edge width Sa of the tool edge Ta1 is represented by the edge circle diameter da and the half angle Ψa of the edge circle thickness (see formula (1)).

Figure 0007268329000001
Figure 0007268329000001

刃先円直径daは、基準円直径d及び刃末のたけhaで表され(式(2)参照)、さらに、基準円直径dは、工具刃Ta1の刃数Z、工具刃Ta1のねじれ角γt1及びモジュールmで表され(式(3)参照)、刃末のたけhaは、転位係数λ及びモジュールmで表される(式(4)参照)。 The cutting edge circle diameter da is represented by the reference circle diameter d and the cutting edge height ha (see formula (2)). and module m (see formula (3)), and the edge height ha is represented by the shift coefficient λ and module m (see formula (4)).

Figure 0007268329000002
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Figure 0007268329000003
Figure 0007268329000003

Figure 0007268329000004
Figure 0007268329000004

また、刃先円刃厚の半角Ψaは、工具刃Ta1の刃数Z、転位係数λ、圧力角α、正面圧力角αt及び刃先圧力角αaで表される(式(5)参照)。なお、正面圧力角αtは、圧力角α及び工具刃Taのねじれ角γt1で表すことができ(式(6)参照)、刃先圧力角αaは、正面圧力角αt、刃先円直径da及び基準円直径dで表すことができる(式(7)参照)。 Also, the half angle Ψa of the edge circular edge thickness is expressed by the number of teeth Z of the tool edge Ta1, the shift coefficient λ, the pressure angle α, the front pressure angle αt, and the edge pressure angle αa (see formula (5)). The front pressure angle αt can be expressed by the pressure angle α and the torsion angle γt1 of the tool edge Ta (see formula (6)), and the cutting edge pressure angle αa is the front pressure angle αt, the edge circle diameter da, and the reference circle It can be represented by the diameter d (see equation (7)).

Figure 0007268329000005
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Figure 0007268329000006
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Figure 0007268329000007
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(3.制御装置の工具設計部による処理)
次に、制御装置100の工具設計部102による処理(工具設計工程、歯車加工方法)について、図2を参照して説明する。なお、第一加工用工具T1及び第二加工用工具T2の設計処理は同様であるため、第一加工用工具T1を例に説明する。また、第一加工用工具T1に関するデータ、すなわち刃先円直径da、基準円直径d、刃末のたけha、モジュールm、転位係数λ、圧力角α、正面圧力角αt及び刃先圧力角αaは、記憶部103に予め記憶されているものとする。
(3. Processing by Tool Design Department of Control Device)
Next, processing (tool design process, gear machining method) by the tool design section 102 of the control device 100 will be described with reference to FIG. Since the design processing of the first processing tool T1 and the second processing tool T2 is the same, the first processing tool T1 will be described as an example. Further, the data on the first processing tool T1, that is, the cutting edge circle diameter da, the reference circle diameter d, the cutting edge height ha, the module m, the shift coefficient λ, the pressure angle α, the front pressure angle αt, and the cutting edge pressure angle αa are It is assumed that it is stored in advance in the storage unit 103 .

制御装置100の工具設計部102は、作業者により入力される第一加工用工具T1の工具刃Ta1の刃数Zを記憶部103に記憶する(図2のステップS1)。そして、工具設計部102は、作業者により入力される第一加工用工具T1の中心軸線(回転軸線)Ztと工作物Wの中心軸線(回転軸線)Zwとの交差角θを記憶部103に記憶し、この交差角θに基づいて第一加工用工具T1の工具刃Ta1のねじれ角γt1を求める(図2のステップS2)。 The tool design unit 102 of the control device 100 stores the number of teeth Z of the tool edge Ta1 of the first machining tool T1 input by the operator in the storage unit 103 (step S1 in FIG. 2). Then, the tool design unit 102 stores the intersection angle θ between the center axis (rotational axis) Zt of the first machining tool T1 and the center axis (rotational axis) Zw of the workpiece W input by the operator in the storage unit 103. The torsion angle γt1 of the tool edge Ta1 of the first machining tool T1 is obtained based on this intersection angle θ (step S2 in FIG. 2).

工具設計部102は、記憶した刃数Z及び求めたねじれ角γt1に基づいて、工具刃Ta1の刃先幅Saを求める(図2のステップS3)。そして、工具設計部102は、記憶部103から予め記憶されている刃先幅Saの閾値を読み出し、求めた刃先幅Saが閾値以上になったか否かを判断する(図2のステップS4)。 The tool design unit 102 obtains the edge width Sa of the tool edge Ta1 based on the stored number of teeth Z and the obtained torsion angle γt1 (step S3 in FIG. 2). Then, the tool design unit 102 reads the threshold value of the cutting edge width Sa stored in advance from the storage unit 103, and determines whether or not the obtained cutting edge width Sa is equal to or greater than the threshold value (step S4 in FIG. 2).

工具設計部102は、求めた刃先幅Saが閾値未満のときは、ステップS1に戻って上述の処理を繰り返し、求めた刃先幅Saが閾値以上になったら、求めたねじれ角γt1及び記憶した刃数Zに基づいて、第一加工用工具T1の形状を決定する(図2のステップS5)。そして、工具設計部102は、決定した第一加工用工具T1の形状を記憶部103に記憶し、全ての処理を終了する。 When the determined blade edge width Sa is less than the threshold value, the tool design unit 102 returns to step S1 and repeats the above-described processing. Based on the number Z, the shape of the first machining tool T1 is determined (step S5 in FIG. 2). Then, the tool design unit 102 stores the determined shape of the first machining tool T1 in the storage unit 103, and completes all the processing.

(4.制御装置の加工制御部による処理)
次に、制御装置100の加工制御部101による処理(加工制御工程、歯車加工方法)について、図3及び図9A,Bを参照して説明する。ここで、作業者は、工具設計部102で設計した第一加工用工具T1及び第二加工用工具T2の各形状データに基づいて、第一加工用工具T1及び第二加工用工具T2を製作し、歯車加工装置1の自動工具交換装置に配置しているものとする。また、工作物Wは、歯車加工装置1の工作物保持具80に装着されているものとする。
(4. Processing by processing control unit of control device)
Next, processing (machining control process, gear machining method) by the machining control unit 101 of the control device 100 will be described with reference to FIGS. 3 and 9A and 9B. Here, the operator manufactures the first processing tool T1 and the second processing tool T2 based on the respective shape data of the first processing tool T1 and the second processing tool T2 designed by the tool design section 102. and arranged in the automatic tool changer of the gear machining apparatus 1. It is also assumed that the workpiece W is attached to the workpiece holder 80 of the gear machining apparatus 1 .

制御装置100の加工制御部101は、自動工具交換装置で第一加工用工具T1を回転主軸40の先端に装着する(図3のステップS11)。そして、図9A,Bに示すように、加工制御部101は、第一加工用工具T1の回転軸線Ztと工作物Wの回転軸線Zwとの交差角がθとなるように第一加工用工具T1及び工作物Wを配置する(図3のステップS12)。 The machining control unit 101 of the control device 100 mounts the first machining tool T1 to the tip of the rotating main shaft 40 with the automatic tool changer (step S11 in FIG. 3). Then, as shown in FIGS. 9A and 9B, the machining control unit 101 moves the first machining tool so that the intersection angle between the rotation axis Zt of the first machining tool T1 and the rotation axis Zw of the workpiece W becomes θ. Place T1 and workpiece W (step S12 in FIG. 3).

加工制御部101は、第一加工用工具T1と工作物Wとを同期回転させながら第一加工用工具T1を工作物Wの回転軸線Zw方向に送り操作(移動操作)し、中径円筒部材Wcの周面を荒加工して外歯を形成する(図3のステップS13)。そして、中径円筒部材Wcの周面の荒加工が完了したか否かを判断し(図3のステップS14)、中径円筒部材Wcの周面の荒加工が完了していない場合は、ステップS13に戻って上述の処理を繰り返す。 The machining control unit 101 feeds (moves) the first machining tool T1 in the direction of the rotation axis Zw of the workpiece W while synchronously rotating the first machining tool T1 and the workpiece W, thereby forming a medium-diameter cylindrical member. The peripheral surface of Wc is rough-machined to form external teeth (step S13 in FIG. 3). Then, it is determined whether or not the rough machining of the peripheral surface of the medium-diameter cylindrical member Wc has been completed (step S14 in FIG. 3). Returning to S13, the above processing is repeated.

一方、ステップS14において、加工制御部101は、中径円筒部材Wcの周面の荒加工が完了した場合は、自動工具交換装置で第一加工用工具T1を第二加工用工具T2に交換する(図3のステップS15)。そして、第二加工用工具T2の回転軸線Ztと工作物Wの回転軸線Zwとの交差角がθとなるように第二加工用工具T2及び工作物Wを配置する(図3のステップS16)。 On the other hand, in step S14, when the rough machining of the peripheral surface of the medium-diameter cylindrical member Wc is completed, the machining control unit 101 replaces the first machining tool T1 with the second machining tool T2 in the automatic tool changer. (Step S15 in FIG. 3). Then, the second machining tool T2 and the workpiece W are arranged so that the intersection angle between the rotation axis Zt of the second machining tool T2 and the rotation axis Zw of the workpiece W is θ (step S16 in FIG. 3). .

加工制御部101は、第二加工用工具T2と工作物Wとを同期回転させながら第二加工用工具T2を工作物Wの回転軸線Zw方向に送り操作(移動操作)し、中径円筒部材Wcの周面に形成した外歯を仕上げ加工する(図3のステップS17)。そして、中径円筒部材Wcの周面に形成した外歯の仕上げ加工が完了したか否かを判断し(図3のステップS18)、中径円筒部材Wcの周面に形成した外歯の仕上げ加工が完了していない場合は、ステップS17に戻って上述の処理を繰り返す。一方、ステップS18において、加工制御部101は、中径円筒部材Wcの周面に形成した外歯の仕上げ荒加工が完了したら、全ての処理を終了する。 The machining control unit 101 feeds (moves) the second machining tool T2 in the direction of the rotation axis Zw of the workpiece W while synchronously rotating the second machining tool T2 and the workpiece W, thereby forming a medium-diameter cylindrical member. The external teeth formed on the peripheral surface of Wc are finished (step S17 in FIG. 3). Then, it is determined whether or not finishing of the external teeth formed on the peripheral surface of the medium-diameter cylindrical member Wc is completed (step S18 in FIG. 3), and the external teeth formed on the peripheral surface of the medium-diameter cylindrical member Wc are finished. If the processing has not been completed, the process returns to step S17 and repeats the above processing. On the other hand, in step S18, the processing control unit 101 completes all the processing when finishing rough processing of the external teeth formed on the peripheral surface of the medium-diameter cylindrical member Wc is completed.

(5.その他)
なお、上述の実施形態では、第一加工用工具T1で工作物Wの荒加工を行い、第二加工用工具T2で仕上げ加工を行う場合を説明したが、第二加工用工具T2のみで荒加工及び仕上げ加工を行うようにしてもよい。また、加工用工具T1,T2を工作物Wの中心軸線Zw方向に移動させて工作物Wをギヤスカイビング加工する場合を説明したが、工作物Wを加工用工具T1,T2の中心軸線Zt方向に移動させてギヤスカイビング加工を行うようにしてもよい。また、工作物Wの外周面に歯車の歯Wgを創成する場合を説明したが、段付歯車、止まり穴のうち歯車、やまば歯車等の各歯を創成する場合にも適用可能である。
(5. Others)
In the above-described embodiment, the case where the first machining tool T1 is used for rough machining and the second machining tool T2 is used for finish machining has been described. Machining and finishing may be performed. Moreover, although the case where the workpiece W is gear skived by moving the machining tools T1 and T2 in the direction of the central axis Zw of the workpiece W has been described, the workpiece W is moved along the central axis Zt of the machining tools T1 and T2. You may make it move to a direction and perform a gear skiving process. In addition, although the case of generating the gear teeth Wg on the outer peripheral surface of the workpiece W has been described, the present invention can also be applied to the generation of each tooth such as a stepped gear, a blind hole gear, and a double helical gear.

1:歯車加工装置、 100:制御装置、 101:加工制御部、 102:工具設計部、 103:記憶部、T,T1,T2:加工用工具、 Ta1,Ta2:工具刃、 Tb1,Tb2:すくい面、 W:工作物、 θ:交差角、 γt1,γt2:工具刃のねじれ角、 γw:工作物のねじれ角、 ξa1,ξa2:すくい角、 ξc1,ξc2:刃付け角 1: Gear processing device 100: Control device 101: Machining control unit 102: Tool design unit 103: Storage unit T, T1, T2: Machining tools Ta1, Ta2: Tool blades Tb1, Tb2: Scoops W: workpiece θ: crossing angle γt1, γt2: helix angle of tool edge γw: helix angle of workpiece ξa1, ξa2: rake angle ξc1, ξc2: sharpening angle

Claims (5)

外周に複数の工具刃を有する加工用工具の中心軸線を工作物の中心軸線に平行な軸線に対して角度(交差角)を有する状態とし、
前記工作物の中心軸線回りへの前記工作物の回転と前記加工用工具の中心軸線回りへの前記加工用工具の回転とを同期させながら、
前記加工用工具を前記工作物に対して前記工作物の中心軸線方向に送ることで、前記工作物に歯車を創成する制御を行う制御装置を備える歯車加工装置であって、
前記制御装置は、
前記加工用工具の前記工具刃の刃先角が鈍角となるようにすくい角を負の角度に設定するとともに、前記工具刃に付ける刃付け角を前記工具刃のねじれ角と異なる角度に設定して前記すくい角が負の加工用工具を設計する工具設計部と、
前記すくい角が負の加工用工具で前記工作物を加工して前記歯車を創成する加工制御部と、
を備え
前記加工用工具において、前記加工用工具の中心軸線に直交し且つ前記複数の工具刃の刃先を含む平面と、前記加工用工具の中心軸線と、の交点を、工具基準点と定義し、
前記工作物と前記加工用工具とを相対移動する際に、前記工作物の1つの歯溝において1つの前記工具刃による1回の連続した除去部分を、単位除去部分と定義し、
前記工具基準点を前記工作物の歯車創成部分の加工終了側の軸方向端面に一致させたときに、前記単位除去部分のうち前記工作物の歯溝に位置する部分を実際の除去部分と定義し、前記単位除去部分のうち前記工作物の歯溝の外に位置する部分を仮想の除去部分と定義した場合に、
前記工具設計部は、
前記工具刃に付ける刃付け角を前記工具刃のねじれ角と異なる角度に設定した場合の前記実際の除去部分の長さ(C2)が、前記工具刃に付ける刃付け角を前記工具刃のねじれ角と同一角度に設定した場合の前記実際の除去部分の長さ(C1)に比べて短くなるように、前記工具刃のねじれ角に対する前記工具刃に付ける刃付け角を設定する、歯車加工装置。
A state in which the central axis of a processing tool having a plurality of tool edges on the outer periphery is at an angle (intersecting angle) with respect to an axis parallel to the central axis of the workpiece,
While synchronizing the rotation of the workpiece around the central axis of the workpiece and the rotation of the machining tool around the central axis of the machining tool,
A gear machining apparatus comprising a control device for generating a gear on the workpiece by feeding the machining tool to the workpiece in the central axis direction of the workpiece,
The control device is
The rake angle is set to a negative angle so that the included angle of the tool edge of the machining tool is an obtuse angle, and the sharpening angle attached to the tool edge is set to an angle different from the helix angle of the tool edge. a tool design department that designs a machining tool having a negative rake angle;
a machining control unit for machining the workpiece with a machining tool having a negative rake angle to create the gear;
with
In the processing tool, a tool reference point is defined as the intersection of a plane orthogonal to the center axis of the processing tool and including the cutting edges of the plurality of tool blades and the center axis of the processing tool,
When the workpiece and the machining tool are relatively moved, one continuous removal portion by one tool blade in one tooth groove of the workpiece is defined as a unit removal portion,
When the tool reference point is aligned with the axial end face on the machining end side of the gear generating portion of the workpiece, the portion of the unit removed portion located in the tooth space of the workpiece is defined as the actual removed portion. and when defining a portion of the unit removed portion located outside the tooth space of the workpiece as a virtual removed portion,
The tool design department
When the sharpening angle attached to the tool blade is set to an angle different from the helix angle of the tool blade, the length of the actual removed portion (C2) is determined by the sharpening angle applied to the tool blade and the twist angle of the tool blade. Setting the sharpening angle attached to the tool blade with respect to the helix angle of the tool blade so as to be shorter than the actual length (C1) of the removed portion when set to the same angle as the angle, gear machining Device.
前記工具設計部は、前記すくい角が負の加工用工具の前記工具刃のすくい角を、前記交差角より小さい角度に設定する、請求項1に記載の歯車加工装置。 2. The gear machining apparatus according to claim 1, wherein said tool designing section sets the rake angle of said tool edge of said machining tool having said negative rake angle to be smaller than said intersection angle. 前記工具設計部は、前記すくい角が負の加工用工具の前記工具刃に付ける刃付け角を、前記工具刃における左右の刃面のうち、加工開始側の前記刃面を鋭角にする方向に設定することにより、前記工具刃に付ける刃付け角を前記工具刃のねじれ角と異なる角度に設定した場合の前記実際の除去部分の長さ(C2)を、前記工具刃に付ける刃付け角を前記工具刃のねじれ角と同一角度に設定した場合の前記実際の除去部分の長さ(C1)に比べて短くする、請求項1又は2に記載の歯車加工装置。 The tool design unit sets the sharpening angle attached to the tool blade of the machining tool having the negative rake angle in a direction in which the blade surface on the machining start side of the left and right blade surfaces of the tool blade becomes an acute angle. By setting the sharpening angle attached to the tool blade, the length (C2) of the actual removed portion when the sharpening angle attached to the tool blade is set to an angle different from the helix angle of the tool blade, and the sharpening angle attached to the tool blade is 3. A gear machining apparatus according to claim 1 or 2, wherein the length (C1) of said actual removed portion is shorter than when the helix angle of said tool blade is set to the same angle. 前記工具設計部は、前記工具刃の刃先角が鋭角となるようにすくい角を正の角度に設定するとともに、前記工具刃に付ける刃付け角を前記工具刃のねじれ角と同じ角度に設定して前記すくい角が正の加工用工具を設計し、
前記加工制御部は、前記すくい角が正の加工用工具で前記工作物の荒加工を行い、前記すくい角が負の加工用工具で前記工作物の仕上げ加工を行って前記歯車を創成する、請求項1-3の何れか一項に記載の歯車加工装置。
The tool design section sets the rake angle to a positive angle so that the tip angle of the tool blade becomes an acute angle, and sets the sharpening angle attached to the tool blade to the same angle as the helix angle of the tool blade. designing a machining tool with a positive rake angle,
The machining control unit performs rough machining of the workpiece with a machining tool having a positive rake angle, and performs finish machining of the workpiece with a machining tool with a negative rake angle to create the gear. A gear machining apparatus according to any one of claims 1 to 3.
外周に複数の工具刃を有する加工用工具の中心軸線を工作物の中心軸線に平行な軸線に対して角度(交差角)を有する状態とし、
前記工作物の中心軸線回りへの前記工作物の回転と前記加工用工具の中心軸線回りへの前記加工用工具の回転とを同期させながら、
前記加工用工具を前記工作物に対して前記工作物の中心軸線方向に送ることで、前記工作物に歯車を創成する歯車加工方法であって、
前記加工用工具の前記工具刃のすくい角を負の角度に設定するとともに、前記工具刃に付ける刃付け角を前記工具刃のねじれ角と異なる角度に設定して前記すくい角が負の加工用工具を設計する工具設計工程と、
前記すくい角が負の加工用工具で前記工作物を加工して前記歯車を創成する加工制御工程と、
を備え
前記加工用工具において、前記加工用工具の中心軸線に直交し且つ前記複数の工具刃の刃先を含む平面と、前記加工用工具の中心軸線と、の交点を、工具基準点と定義し、
前記工作物と前記加工用工具とを相対移動する際に、前記工作物の1つの歯溝において1つの前記工具刃による1回の連続した除去部分を、単位除去部分と定義し、
前記工具基準点を前記工作物の歯車創成部分の加工終了側の軸方向端面に一致させたときに、前記単位除去部分のうち前記工作物の歯溝に位置する部分を実際の除去部分と定義し、前記単位除去部分のうち前記工作物の歯溝の外に位置する部分を仮想の除去部分と定義した場合に、
前記工具設計工程は、
前記工具刃に付ける刃付け角を前記工具刃のねじれ角と異なる角度に設定した場合の前記実際の除去部分の長さ(C2)が、前記工具刃に付ける刃付け角を前記工具刃のねじれ角と同一角度に設定した場合の前記実際の除去部分の長さ(C1)に比べて短くなるように、前記工具刃のねじれ角に対する前記工具刃に付ける刃付け角を設定する、歯車加工方法。
A state in which the central axis of a processing tool having a plurality of tool edges on the outer periphery is at an angle (intersecting angle) with respect to an axis parallel to the central axis of the workpiece,
While synchronizing the rotation of the workpiece around the central axis of the workpiece and the rotation of the machining tool around the central axis of the machining tool,
A gear machining method for generating a gear on the workpiece by feeding the machining tool to the workpiece in the central axis direction of the workpiece,
The rake angle of the tool edge of the machining tool is set to a negative angle, and the sharpening angle attached to the tool edge is set to an angle different from the helix angle of the tool edge, so that the rake angle is negative. a tool design process for designing a tool;
a machining control step of machining the workpiece with a machining tool having a negative rake angle to create the gear;
with
In the processing tool, a tool reference point is defined as the intersection of a plane orthogonal to the center axis of the processing tool and including the cutting edges of the plurality of tool blades and the center axis of the processing tool,
When the workpiece and the machining tool are relatively moved, one continuous removal portion by one tool blade in one tooth groove of the workpiece is defined as a unit removal portion,
When the tool reference point is aligned with the axial end face on the machining end side of the gear generating portion of the workpiece, the portion of the unit removed portion located in the tooth space of the workpiece is defined as the actual removed portion. and when defining a portion of the unit removed portion located outside the tooth space of the workpiece as a virtual removed portion,
The tool design process includes:
When the sharpening angle attached to the tool blade is set to an angle different from the helix angle of the tool blade, the length of the actual removed portion (C2) is determined by the sharpening angle applied to the tool blade and the twist angle of the tool blade. Setting the sharpening angle attached to the tool blade with respect to the helix angle of the tool blade so as to be shorter than the actual length (C1) of the removed portion when set to the same angle as the angle, gear machining Method.
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