JP7413666B2 - 歯車加工方法 - Google Patents
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Description
前記第一歯切り工具又は前記第二歯切り工具の中心軸線と前記工作物の中心軸線とを平行な状態にし、前記第一歯切り工具又は前記第二歯切り工具の中心軸線と前記工作物の中心軸線とを含む第一平面を定義し、
前記第一平面に対し垂直であって前記第一歯切り工具又は前記第二歯切り工具の中心軸線を含む第二平面を定義し、
前記第二平面に対し垂直であって第一角度(交差角)が設定された前記第一歯切り工具又は前記第二歯切り工具の中心軸線を含む第三平面を定義し、
前記第一歯切り工具は、外周に複数の切れ刃を有する第一工具刃部と、前記第一工具刃部から工具軸方向に延びる第一工具軸部と、を有し、前記第一工具刃部の切れ刃のすくい面が前記第一工具軸部とは反対側に位置し、
前記第二歯切り工具は、外周に複数の切れ刃を有する第二工具刃部と、前記第二工具刃部から工具軸方向に延びる第二工具軸部と、を有し、前記第二工具刃部の切れ刃のすくい面が前記第二工具軸部側に位置し、
前記歯車加工方法は、
前記第一歯切り工具を用いて、前記第一歯車を、前記第二歯車側に向かって加工するための第一加工工程と、
前記第二歯切り工具を用いて、前記第二歯車を、前記第一歯車側に向かって加工するための第二加工工程と、を備え、
前記第一加工工程は、
前記第二平面において前記第一歯切り工具の中心軸線を前記工作物の中心軸線に対し前記第一角度を有する状態に設定する第一歯車第一角度設定工程と、
前記工具軸方向のうち前記第一歯切り工具の前記切れ刃のすくい面が向く方向において、前記第一工具刃部の周方向のうち加工点に位置する前記切れ刃よりも、前記加工点から最も遠い位置に位置する前記切れ刃が後方に位置するように、前記第三平面において前記第一歯切り工具の中心軸線を前記工作物の中心軸線に対し第二角度(傾斜角)を有する状態に設定する第一歯車第二角度設定工程と、
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第一歯切り工具の中心軸線回りへの前記第一歯切り工具の回転とを同期させる第一歯車同期回転工程と、
前記第一歯切り工具を、前記工作物に対して、前記工作物の中心軸線方向のうち前記第一歯切り工具の先端側に位置する前記切れ刃のすくい面が向く方向に相対移動させて、前記第一歯車のうち前記第二歯車とは反対側から前記第二歯車側に向かって前記工作物に前記第一歯車の歯を加工する第一歯車加工工程と、を備え、
前記第二加工工程は、
前記第二平面において前記第二歯切り工具の中心軸線を前記工作物の中心軸線に対し前記第一角度を有する状態に設定する第二歯車第一角度設定工程と、
前記工具軸方向のうち前記第二歯切り工具の前記切れ刃のすくい面が向く方向において、前記第二工具刃部の周方向のうち加工点に位置する前記切れ刃よりも、前記加工点から最も遠い位置に位置する前記切れ刃が後方に位置するように、前記第三平面において前記第二歯切り工具の中心軸線を前記工作物の中心軸線に対し第二角度(傾斜角)を有する状態に設定する第二歯車第二角度設定工程と、
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第二歯切り工具の中心軸線回りへの前記第二歯切り工具の回転とを同期させる第二歯車同期回転工程と、
前記第二歯切り工具を、前記工作物に対して、前記工作物の中心軸線方向のうち前記第二歯切り工具の基端側に位置する前記切れ刃のすくい面が向く方向に相対移動させて、前記第二歯車のうち前記第一歯車とは反対側から前記第一歯車側に向かって前記工作物に前記第二歯車の歯を加工する第二歯車加工工程と、を備える、歯車加工方法にある。
歯車加工装置の構成について図を参照して説明する。図1に示すように、歯車加工装置10は、例えば、工作物Wと加工用工具Tの相対的な位置及び姿勢を変化させる駆動軸として、3つの直進軸及び2つの回転軸を有する。本例では、歯車加工装置10は、直進軸としての直交3軸(X軸,Y軸,Z軸)、並びに、回転軸としてのA軸及びB軸を有する。A軸は、基準状態においてX軸線回りの回転軸であり、B軸は、基準状態においてY軸線回りの回転軸である。さらに、歯車加工装置10は、歯切り工具Tを自身の中心軸線回りに回転可能なCt軸、及び、工作物Wを自身の中心軸線回りに回転可能なCw軸を有する。つまり、歯車加工装置は、Ct軸及びCw軸を含めると7軸マシニングセンタとなる。
本例の歯車加工装置10では、図2に示す自動車の減速機に使われる一般的なダブルヘリカルギヤWGをスカイビング加工で形成する場合を例に説明する。このダブルヘリカルギヤWGは、第一歯車G1と、第一歯車G1と同軸で隙間dをあけて一体部位として形成される第二歯車G2を備える。第一歯車G1及び第二歯車G2は、同一形状でねじれ角が対称となるように形成される。第一歯車G1は、第一歯切り工具T1(図3A参照)により押し加工で形成される。第二歯車G2は、第二歯切り工具T2(図3B参照)により引き加工で形成される。
図3Aに示すように、第一歯切り工具T1の工具刃Tc1は、外周に複数の切れ刃Tcc1を有する円錐台形状であり、第一歯切り工具T1の工具軸Ta1は、小径端面Tb1に一体部位として形成される。図3Bに示すように、第二歯切り工具T2の工具刃Tc2は、第一歯切り工具T1の工具刃Tc1と同一形状であり、第二歯切り工具T2の工具軸Ta2は、大径端面Td2に一体部位として形成される。
自動車の省エネ対策として部品軽量化が要求されているが、ダブルヘリカルギヤWGにおいては上記隙間dを狭小化して部品軽量化を図ることが求められている。しかし、ダブルヘリカルギヤWGにおいて上記隙間dを狭小化すると、第一歯車G1を第一歯切り工具T1で押し加工する際に、第一歯切り工具T1の切れ刃Tcc1の先端が、第二歯車G2が形成される円筒部位と干渉するおそれがある。また、第二歯車G2を第二歯切り工具T2で引き加工する際に、第二歯切り工具T2の切れ刃Tcc2の先端が、形成済みの第一歯車G1と干渉するおそれがある。以下に説明する歯車加工方法は、当該干渉が発生しない方法である。
次に、第一歯切り工具T1の設計方法について、図9のフローチャートを参照して説明する。なお、第二歯切り工具T2の設計方法も同様であるので、その説明は省略する。
次に、歯車加工装置10の制御装置15の動作(歯車加工方法)について図11のフローチャートを参照して説明する。なお、工具主軸11には、第一歯切り工具T1が装着されているものとする。また、工具マガジン13には、第二歯切り工具T2が収容されているものとする。また、工作物主軸12には、ダブルヘリカルギヤWGを形成するための2つの円筒部位を備える工作物Wが支持されているものとする。
上記においては、工具主軸11が、工作物主軸12に対しX軸線方向及びY軸線方向へ移動可能に構成し、工作物主軸12が、工具主軸11に対しZ軸線方向へ移動可能に構成した。しかし、工具主軸11と工作物主軸12とは、相対移動可能な構成としてもよい。工作物主軸12が、工具主軸11に対しA軸線回りに回転可能(チルト(傾斜)可能)且つB軸線回りに回転可能な構成としたが、工具主軸11が、工作物主軸12に対しA軸線と平行な軸線回りに回転可能(チルト(傾斜)可能)且つB軸線と平行な軸線回りに回転可能な構成としてもよい。また、工作物Wは、円筒部材の外周に歯車の歯を加工するものとしたが、円筒部材の内周に歯車の歯を加工するものでもよい。
Claims (5)
- 工作物に、第一歯切り工具を用いて第一歯車の歯をスカイビング加工により加工する共に、第二歯切り工具を用いて前記工作物の軸方向に前記第一歯車から距離を隔てて配列された第二歯車の歯をスカイビング加工により加工する歯車加工方法であって、
前記第一歯切り工具又は前記第二歯切り工具の中心軸線と前記工作物の中心軸線とを平行な状態にし、前記第一歯切り工具又は前記第二歯切り工具の中心軸線と前記工作物の中心軸線とを含む第一平面を定義し、
前記第一平面に対し垂直であって前記第一歯切り工具又は前記第二歯切り工具の中心軸線を含む第二平面を定義し、
前記第二平面に対し垂直であって第一角度(交差角)が設定された前記第一歯切り工具又は前記第二歯切り工具の中心軸線を含む第三平面を定義し、
前記第一歯切り工具は、外周に複数の切れ刃を有する第一工具刃部と、前記第一工具刃部から工具軸方向に延びる第一工具軸部と、を有し、前記第一工具刃部の切れ刃のすくい面が前記第一工具軸部とは反対側に位置し、
前記第二歯切り工具は、外周に複数の切れ刃を有する第二工具刃部と、前記第二工具刃部から工具軸方向に延びる第二工具軸部と、を有し、前記第二工具刃部の切れ刃のすくい面が前記第二工具軸部側に位置し、
前記歯車加工方法は、
前記第一歯切り工具を用いて、前記第一歯車を、前記第二歯車側に向かって加工するための第一加工工程と、
前記第二歯切り工具を用いて、前記第二歯車を、前記第一歯車側に向かって加工するための第二加工工程と、を備え、
前記第一加工工程は、
前記第二平面において前記第一歯切り工具の中心軸線を前記工作物の中心軸線に対し前記第一角度を有する状態に設定する第一歯車第一角度設定工程と、
前記工具軸方向のうち前記第一歯切り工具の前記切れ刃のすくい面が向く方向において、前記第一工具刃部の周方向のうち加工点に位置する前記切れ刃よりも、前記加工点から最も遠い位置に位置する前記切れ刃が後方に位置するように、前記第三平面において前記第一歯切り工具の中心軸線を前記工作物の中心軸線に対し第二角度(傾斜角)を有する状態に設定する第一歯車第二角度設定工程と、
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第一歯切り工具の中心軸線回りへの前記第一歯切り工具の回転とを同期させる第一歯車同期回転工程と、
前記第一歯切り工具を、前記工作物に対して、前記工作物の中心軸線方向のうち前記第一歯切り工具の先端側に位置する前記切れ刃のすくい面が向く方向に相対移動させて、前記第一歯車のうち前記第二歯車とは反対側から前記第二歯車側に向かって前記工作物に前記第一歯車の歯を加工する第一歯車加工工程と、を備え、
前記第二加工工程は、
前記第二平面において前記第二歯切り工具の中心軸線を前記工作物の中心軸線に対し前記第一角度を有する状態に設定する第二歯車第一角度設定工程と、
前記工具軸方向のうち前記第二歯切り工具の前記切れ刃のすくい面が向く方向において、前記第二工具刃部の周方向のうち加工点に位置する前記切れ刃よりも、前記加工点から最も遠い位置に位置する前記切れ刃が後方に位置するように、前記第三平面において前記第二歯切り工具の中心軸線を前記工作物の中心軸線に対し第二角度(傾斜角)を有する状態に設定する第二歯車第二角度設定工程と、
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第二歯切り工具の中心軸線回りへの前記第二歯切り工具の回転とを同期させる第二歯車同期回転工程と、
前記第二歯切り工具を、前記工作物に対して、前記工作物の中心軸線方向のうち前記第二歯切り工具の基端側に位置する前記切れ刃のすくい面が向く方向に相対移動させて、前記第二歯車のうち前記第一歯車とは反対側から前記第一歯車側に向かって前記工作物に前記第二歯車の歯を加工する第二歯車加工工程と、を備える、歯車加工方法。 - 前記工作物は、前記第一歯車と前記第二歯車とが同軸で一体として形成されており、ねじれ角が中心軸に平行な線に対して対称となるダブルヘリカルギヤである、請求項1に記載の歯車加工方法。
- 前記第一歯切り工具の前記第一工具刃部は、すくい面となる先端側が大径に形成され、すくい面とは反対側の基端側が小径に形成され、
前記第二歯切り工具の前記第二工具刃部は、すくい面となる基端側が大径に形成され、すくい面とは反対側の先端側が小径に形成される、請求項1又は2に記載の歯車加工方法。 - 前記第一歯車及び前記第二歯車の歯形は、インボリュート曲線形状であり、
前記第一歯切り工具及び前記第二歯切り工具の刃形は、非インボリュート曲線形状である、請求項1~3のいずれか1項に記載の歯車加工方法。 - 前記第一歯車加工工程は、前記第一歯車の歯底を基準に前記第一歯切り工具と前記工作物を相対移動させながら、前記第一歯切り工具の軸方向に前記第一歯切り工具と前記工作物を相対移動させ、
前記第二歯車加工工程は、前記第二歯車の歯底を基準に前記第二歯切り工具と前記工作物を相対移動させながら、前記第二歯切り工具の軸方向に前記第二歯切り工具と前記工作物を相対移動させる、請求項1~4のいずれか1項に記載の歯車加工方法。
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