JP7318315B2 - 歯車加工装置及び歯車加工方法 - Google Patents
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Description
工作物を回転可能に支持する工作物主軸と、
歯切り工具が装着される回転可能な工具主軸と、
前記工作物主軸の回転速度を制御する工作物主軸回転速度制御部と、
前記工具主軸の回転速度を制御する工具主軸回転速度制御部と、
前記工作物主軸回転速度制御部及び前記工具主軸回転速度制御部の何れか一方から、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の回転速度を変動させる回転速度変動指令を入力し、前記回転速度変動指令に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の回転方向の慣性を算出する慣性算出部と、
算出した前記慣性に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の許容最大加速度を算出する許容最大加速度算出部と、
予め入力された工具諸元、歯車諸元及び加工条件から算出される推定加工抵抗を基に推定加工電流値を算出する加工電流値推定部と、
を備え、
前記許容最大加速度算出部は、算出した前記慣性及び算出した前記推定加工電流値に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の許容最大加速度を算出する、歯車加工装置にある。
前記工作物主軸及び前記工具主軸の回転速度を変動させる回転速度変動工程と、
前記回転速度の変動中において、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の回転方向の慣性を算出する慣性算出工程と、
算出した前記慣性に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の許容最大加速度を算出する許容最大加速度算出工程と、
予め入力された工具諸元、歯車諸元及び加工条件から算出される推定加工抵抗を基に推定加工電流値を算出する加工電流値推定工程と、
を備え、
前記許容最大加速度算出工程は、算出した前記慣性及び算出した前記推定加工電流値に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の許容最大加速度を算出する、歯車加工方法にある。
(1-1.歯車加工装置の概略構成)
本発明に係る第一実施形態の歯車加工装置の概略構成について図1を参照して説明する。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、コラム20と、サドル30と、工具主軸40と、テーブル50と、チルトテーブル60と、工作物主軸70と、制御装置100と、を主に備える。
制御装置100は、スカイビング加工により工作物Wに歯車を創成する。具体的には、図5に示すように、制御装置100は、チルトテーブル60をA軸線回りに揺動させることにより、工作物Wの回転軸線Cを、歯切り工具42の回転軸線Oに対して傾斜させる。この工作物Wの回転軸線Cに対する歯切り工具42の回転軸線Oの傾斜角度を交差角δと称す。
次に、制御装置100により実行される歯車加工処理(歯車加工方法)について図を参照して説明する。なお、歯車加工処理を実行するにあたり、工作物主軸70には、工作物Wが保持され、工具主軸40には、歯切り工具42が装着されているものとする。また、工作物Wの回転軸線Cに対する歯切り工具42の回転軸線Oの傾斜角度は、交差角δに設定され、歯切り工具42は、工作物Wの加工開始位置に位置決めされているものとする。
上記第一実施形態の実施例においては、工作物主軸70の回転速度V1を正弦波で変動させる場合について説明したが、図8Aに示す第一変形例のように、工作物主軸70の回転速度V1を三角波で変動させてもよい。この場合、工作物主軸回転速度制御部110は、上述の正弦波と同様に、回転速度変動条件算出部160で算出した変動振幅(%)と変動周波数(Hz)との関係のうち、使用可能範囲内で決定された所定の回転速度変動条件で工作物主軸70の回転速度V1を制御する。同様に、工作物主軸70の回転速度V1を放物線が波状に変化するように変動させてもよい。
次に、図9を参照して、第二実施形態について説明する。第一実施形態において、歯切り工具42がスカイビングカッタであり、歯車加工装置1は、スカイビング加工による歯車加工を行う場合について説明した。これに対し、第二実施形態では、歯切り工具242がホブカッタであり、歯車加工装置1が、ホブ加工による歯車加工を行う場合を説明する。なお、上記した第一実施形態と同一の部品には同一の符号を付し、その説明を省略する。
上記各実施形態においては、歯車加工前に工作物主軸70の回転速度変動条件を算出する構成としたが、歯車加工途中、すなわち荒加工と仕上げ加工の途中で、工作物主軸70の回転速度変動条件を算出する構成としてもよい。これにより、荒加工で重量変化が生じた工作物Wに対して工作物Wに発生する再生びびり振動の増幅を抑制できるので、工作物Wに形成された加工面の面性状のさらなる向上を図れる。なお、歯車加工前及び歯車加工途中で、工作物主軸70の回転速度変動条件を算出する構成としてもよい。また、工作物主軸70の回転速度変動条件を算出する構成としたが、工具主軸40の回転速度変動条件を算出する構成としてもよい。
Claims (7)
- 工作物と歯切り工具とを同期回転させながら、前記工作物の回転軸線方向に前記歯切り工具を前記工作物に対して相対移動させることにより、前記工作物に歯車を創成する歯車加工装置であって、
工作物を回転可能に支持する工作物主軸と、
歯切り工具が装着される回転可能な工具主軸と、
前記工作物主軸の回転速度を制御する工作物主軸回転速度制御部と、
前記工具主軸の回転速度を制御する工具主軸回転速度制御部と、
前記工作物主軸回転速度制御部及び前記工具主軸回転速度制御部の何れか一方から、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の回転速度を変動させる回転速度変動指令を入力し、前記回転速度変動指令に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の回転方向の慣性を算出する慣性算出部と、
算出した前記慣性に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の許容最大加速度を算出する許容最大加速度算出部と、
予め入力された工具諸元、歯車諸元及び加工条件から算出される推定加工抵抗を基に推定加工電流値を算出する加工電流値推定部と、
を備え、
前記許容最大加速度算出部は、算出した前記慣性及び算出した前記推定加工電流値に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の許容最大加速度を算出する、歯車加工装置。 - 前記歯車加工装置は、さらに、算出した前記許容最大加速度に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の回転速度変動条件を算出する回転速度変動条件算出部を備える、請求項1に記載の歯車加工装置。
- 前記歯車加工装置は、さらに、算出した前記回転速度変動条件の使用可能範囲内で所定の回転速度変動条件を決定し、前記工作物主軸回転速度制御部及び前記工具主軸回転速度制御部に対し、決定した前記所定の回転速度変動条件に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の回転速度変動の変更指令を入力する回転速度変動条件決定部を備える、請求項2に記載の歯車加工装置。
- 前記慣性算出部は、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の空転中に前記慣性の算出を行う、請求項1-3の何れか一項に記載の歯車加工装置。
- 前記歯切り工具は、スカイビングカッタであり、
前記歯車加工装置は、前記工作物の回転軸線を前記歯切り工具の回転軸線に対して傾斜させた状態で、前記歯切り工具を前記工作物に対して前記工作物の回転軸線方向に相対移動させることにより、前記工作物に歯車のスカイビング加工を行う、請求項1-4の何れか一項に記載の歯車加工装置。 - 工作物を回転可能に支持する工作物主軸と歯切り工具が装着される回転可能な工具主軸とを同期回転させながら、前記工作物の回転軸線方向に前記歯切り工具を前記工作物に対して相対移動させることにより、前記工作物に歯車を創成する歯車加工方法であって、
前記工作物主軸及び前記工具主軸の回転速度を変動させる回転速度変動工程と、
前記回転速度の変動中において、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の回転方向の慣性を算出する慣性算出工程と、
算出した前記慣性に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の許容最大加速度を算出する許容最大加速度算出工程と、
予め入力された工具諸元、歯車諸元及び加工条件から算出される推定加工抵抗を基に推定加工電流値を算出する加工電流値推定工程と、
を備え、
前記許容最大加速度算出工程は、算出した前記慣性及び算出した前記推定加工電流値に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の許容最大加速度を算出する、歯車加工方法。 - 前記歯車加工方法は、さらに、算出した前記許容最大加速度に基づいて、前記工作物主軸及び前記工具主軸の何れか一方の回転速度変動条件を算出する回転速度変動条件算出工程を備える、請求項6に記載の歯車加工方法。
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JP2020196057A JP2020196057A (ja) | 2020-12-10 |
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