JP7451900B2 - 歯溝加工方法及び歯溝加工装置 - Google Patents
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Description
歯溝加工装置の構成について図1を参照して説明する。図1に示すように、歯溝加工装置10は、例えば、工作物Wと歯切り工具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5軸マシニングセンタである。
スカイビング加工について、図2A、図2B、図3A及び図3Bを参照して説明する。スカイビング加工は、図2A及び図2Bに示すように、歯切り工具Tの中心軸Ctを工作物Wの中心軸Cwに平行な軸線に対して交差角θを有する状態にする。また、X軸方向から見た場合に、歯切り工具Tの中心軸Ctと工作物Wの中心軸Cwとは平行である。
本例の歯溝加工装置10では、自動車のトランスミッションのシンクロメッシュ機構に使われる図4A及び図4Bに一部を示す一般的なシンクロコーンSCの外歯Gの歯溝加工を、スカイビング加工で行う場合を例に説明する。シンクロコーンSCの外歯Gは、図略のスリーブの内歯と噛み合うが、ギヤ抜け防止のため、シンクロコーンSCの外歯Gの歯溝Gg(歯Gt)は、テーパ状に形成される。
図5Aに示すように、歯切り工具Tの工具刃Tcは、外周に複数の刃Tccを有する円錐台形状であり、歯切り工具Tの工具軸Taは、小径端面Tbに一体部位として形成される。歯切り工具Tの工具刃Tcの大径端面Tdにおける刃Tccの形状は、本例ではインボリュート曲線形状に形成される。
上述の歯切り工具Tの設計方法について説明する。解決課題でも述べたように、歯溝加工における交差角θが小さい角度だと歯切り工具Tの切削速度が小さくなり、工具摩耗が大きくなるという問題がある。
通常、はすば歯車の歯溝加工において、歯溝の右歯側面と左歯側面は、ねじれ角が同一のため、一つの補正角が用いられて加工される。これに対し、本例のテーパ状の歯溝加工では、歯溝Ggの右歯側面Gsrのテーパ角ΦRと左歯側面Gslのテーパ角ΦLが異なるため、テーパ角ΦR,ΦLに合わせた補正角(本例では、位相補正角という)がそれぞれ用いられて加工される。
上述の歯溝加工方法では、外歯Gの歯溝Ggの最大歯溝幅(歯Gtの歯幅が最も小さくなるときの歯溝幅)と、歯切り工具Tの刃Tccの刃幅との関係が問題となる。図8Aに示すように、最大歯溝幅hgが、刃幅htの2倍の大きさよりも小さいときは、右歯側面Gsr及び左歯側面Gslの加工のみで、歯溝Ggに削り残しが無い状態にできる。しかし、図8Bに示すように、最大歯溝幅hgが、刃幅htの2倍の大きさよりも大きいときは、右歯側面Gsr及び左歯側面Gslの加工のみでは、歯溝Ggに三角柱状の削り残しBが有る状態になる。
歯溝加工方法は、スカイビング加工により加工するための歯溝加工の加工条件を決定し、決定した加工条件も基づいてスカイビング加工により歯溝加工を行う。歯溝加工条件の具体例を、本例(基準歯溝Gbを加工しない場合(第一例)、基準歯溝Gbを加工する場合(第二例))、従来の2種の歯切り工具で加工する場合(第一比較例)、従来の1種の歯切り工具で加工する場合(第二比較例)で説明する。
図12に示すように、歯溝加工装置10の加工制御部13は、基準加工条件決定部14、第一歯側面加工条件決定部15、第二歯側面加工条件決定部16、基準歯溝加工制御部17、第一歯側面加工制御部18、及び、第二歯側面加工制御部19を備える。基準加工条件決定部14は、基準角ψを有する基準歯溝Gbをスカイビング加工により加工するための条件であって、交差角θを所定交差角とし、且つ、位相補正角を右歯側面Gsrの位相補正角及び左歯側面Gslの位相補正角とは異なる基準位相補正角とする基準加工条件を決定する。
加工制御部13の動作その1として、基準歯溝Gbを加工しない場合を、図13のフローチャート及び図14A-14Cの動作図を参照して説明する。加工制御部13は、右歯側面Gsrを加工するための所定交差角θ及び右歯側面Gsrの位相補正角等の右歯側面加工条件を決定する(ステップS1、第一歯側面加工条件決定工程)。
Claims (7)
- 歯切り工具で工作物に歯溝をスカイビング加工により加工する歯溝加工方法であって、 前記歯溝の第一歯側面は、前記工作物の中心軸の平行線に対して第一テーパ角を有し、 前記歯溝における前記第一歯側面に対向する第二歯側面は、前記第一テーパ角とは異なる第二テーパ角を有し、
前記工作物の所定歯溝の基準点を周方向にずらす場合に、ずれ角度を前記スカイビング加工における位相補正角と定義し、
前記工作物の中心軸の平行線と前記歯切り工具の中心軸との交差角を所定交差角とし、前記位相補正角を第一位相補正角として、前記歯切り工具により前記第一歯側面を前記スカイビング加工により加工する第一歯側面加工工程と、
前記交差角を前記所定交差角と同一とし、前記位相補正角を前記第一位相補正角とは異なる第二位相補正角として、前記第一歯側面を加工した前記歯切り工具と同一の前記歯切り工具により前記第二歯側面を前記スカイビング加工により加工する第二歯側面加工工程と、
を備え、
前記第一歯側面加工工程と前記第二歯側面加工工程とにおいては、前記歯切り工具を、前記工作物に対し、前記工作物に形成される歯の、前記工作物の中心軸方向における一方の端面から他方の端面までにわたって、前記工作物の中心軸方向に相対移動させることにより、前記第一歯側面または前記第二歯側面を形成し、
前記第一歯側面加工工程と前記第二歯側面加工工程とによって形成された前記第一歯側面及び前記第二歯側面は、前記一方の端面から前記他方の端面までにわたって連続的に形成されていると共に、角部を有せず、
前記歯切り工具の工具刃は、外周に複数の刃を有し、
前記歯溝の最大歯溝幅が、前記刃の刃幅の2倍の大きさよりも小さいときは、前記第一歯側面及び前記第二歯側面の加工のみで前記歯溝を形成する、
歯溝加工方法。 - 前記第一テーパ角と前記第二テーパ角との中間値を基準角と定義し、
前記最大歯溝幅が、前記刃の刃幅の2倍の大きさよりも大きいときは、前記第一歯側面加工工程及び前記第二歯側面加工工程を行う前に、基準歯溝加工工程によって、前記工作物における前記歯溝となる部分に対し、前記基準角を有する基準歯溝の加工を行い、
前記基準歯溝加工工程は、前記交差角を前記所定交差角と同一とし、前記位相補正角を前記第一位相補正角及び前記第二位相補正角とは異なる基準位相補正角として、前記第一歯側面を加工する前記歯切り工具と同一の前記歯切り工具により前記基準歯溝を前記スカイビング加工により加工する工程である、
請求項1に記載の歯溝加工方法。 - 前記基準角は、前記第一テーパ角と前記第二テーパ角との中央値である、請求項2に記載の歯溝加工方法。
- 前記基準角は、0°である、請求項2に記載の歯溝加工方法。
- 前記歯溝加工方法は、さらに、
前記基準角を有する歯溝を前記スカイビング加工により加工するための条件であって、前記交差角を前記所定交差角とし、且つ、前記位相補正角を前記第一位相補正角及び前記第二位相補正角とは異なる基準位相補正角とする基準加工条件を決定する基準加工条件決定工程と、
前記第一歯側面を前記スカイビング加工により加工するための条件であって、前記交差角を前記所定交差角とし、且つ、前記位相補正角を前記第一位相補正角とする第一歯側面加工条件を、前記基準加工条件に基づいて決定する第一歯側面加工条件決定工程と、
前記第二歯側面を前記スカイビング加工により加工するための条件であって、前記交差角を前記所定交差角とし、且つ、前記位相補正角を前記第二位相補正角とする第二歯側面加工条件を、前記基準加工条件に基づいて決定する第二歯側面加工条件決定工程と、
を備え、
前記第一歯側面加工工程は、前記第一歯側面加工条件に基づいて加工し、
前記第二歯側面加工工程は、前記第二歯側面加工条件に基づいて加工する、請求項2-4の何れか1項に記載の歯溝加工方法。 - 前記第一位相補正角から前記基準位相補正角を引いた値と、前記第二位相補正角から前記基準位相補正角を引いた値とは、符号が逆であり、絶対値が同一である、請求項5に記載の歯溝加工方法。
- 歯切り工具で工作物に歯溝をスカイビング加工により加工する歯溝加工装置であって、
前記歯溝の第一歯側面は、前記工作物の中心軸の平行線に対して第一テーパ角を有し、
前記歯溝における前記第一歯側面に対向する第二歯側面は、前記第一テーパ角とは異なる第二テーパ角を有し、
前記工作物の所定歯溝の基準点を周方向にずらす場合に、ずれ角度を前記スカイビング加工における位相補正角と定義し、
前記工作物の中心軸の平行線と前記歯切り工具の中心軸との交差角を所定交差角とし、前記位相補正角を第一位相補正角として、前記歯切り工具により前記第一歯側面を前記スカイビング加工により加工する第一歯側面加工制御部と、
前記交差角を前記所定交差角と同一とし、前記位相補正角を前記第一位相補正角とは異なる第二位相補正角として、前記第一歯側面を加工した前記歯切り工具と同一の前記歯切り工具により前記第二歯側面を前記スカイビング加工により加工する第二歯側面加工制御部と、
を備え、
前記第一歯側面加工制御部および前記第二歯側面加工制御部は、前記歯切り工具を、前記工作物に対し、前記工作物に形成される歯の、前記工作物の中心軸方向における一方の端面から他方の端面までにわたって、前記工作物の中心軸方向に相対移動させることにより、前記第一歯側面または前記第二歯側面を形成するよう制御し、
前記第一歯側面加工制御部および前記第二歯側面加工制御部によって加工された前記第一歯側面及び前記第二歯側面は、前記一方の端面から前記他方の端面までにわたって連続的に形成されていると共に、角部を有せず、
前記歯切り工具の工具刃は、外周に複数の刃を有し、
前記歯溝の最大歯溝幅が、前記刃の刃幅の2倍の大きさよりも小さいときは、前記第一歯側面及び前記第二歯側面の加工のみで前記歯溝を形成する、
歯溝加工装置。
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