JP7755145B2 - スカイビング加工における切り屑除去方法 - Google Patents

Description

本発明は、スカイビング加工における切り屑除去方法に関するものである。

歯車を創成する加工法として、スカイビング加工が知られている。スカイビング加工は、加工対象物であるワークの回転に切削工具であるスカイビングカッタの回転を同期させつつ、ワークの回転軸（ワーク軸）に対してスカイビングカッタの回転軸（カッタ軸）を傾けた状態で行われる。これにより、ワークの回転方向とスカイビングカッタの回転方向とに差異が生じ、ワークにスカイビングカッタを干渉させた際に“すべり”が生じる。このすべりを利用してワークから干渉部分をそぎ落とし、ワークに歯溝などを加工する。

スカイビング加工においてスカイビングカッタによってワークを切削すると切屑が発生する。この切り屑がスカイビングカッタやワークの表面に付着していると、ワークにスカイビングカッタを再度接触させて切削する際に、スカイビングカッタが切り屑を噛み込んでしまい、加工精度の低下等の不具合が生じてしまう。そこで例えば特許文献１では、加工によって発生した屑を除去することができる歯溝加工装置が開示されている。

特許文献１に開示されている歯溝加工装置では、制御装置は、戻し送り動作において、工作物Ｗの回転速度を基準回転速度よりも低速にし、且つ、工具Ｔを第四位置Ｐ４に戻す送り速度を基準送り速度よりも低速にしている。

特開２０２１－１３９６３号公報

特許文献１では、ワーク（工作物）の回転速度を減速することで遠心力を低下させる。これにより、遠心力によってワークの内周面に対して押し付けられていた切り屑がワークの内周面から離れる。すると、切り屑は重力によって落下し、ワークの内周面から除去される。しかしながら、特許文献１の方法であると、ワークの内周面の形状が複雑である場合、例えばワークの内周面に予め溝が形成されていた場合に、溝に入り込んだ切り屑が落下しない。このため、特許文献１の技術はワークの内周面の形状によっては切り屑を効率的に除去することができず、更なる改善の余地があった。

本発明は、このような課題に鑑み、ワークの内周面の形状が複雑な場合であっても切り屑を効率的に除去することができ、ワークの加工精度の向上および工具の長寿命化を図ることが可能なスカイビング加工における切り屑除去方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明にかかるスカイビング加工における切り屑除去方法の代表的な構成は、スカイビングカッタを用いてワークに対して加工し、加工後、スカイビングカッタがワークから離間する際に切り屑が滞留する箇所に流体を噴出することを特徴とする。

上記流体は、スカイビングカッタの中央から噴出されるとよい。また上記流体は、スカイビングカッタの切刃の後方からスカイビングカッタの切刃に向かって噴出するクーラントであってもよい。

上記ワークにおいて切り屑が滞留する箇所は、ワークの内周面にあらかじめ形成された内周面における円周方向の溝であるとよい。また上記切り屑が滞留する箇所は、ワークとワークを把持するチャックとの隙間であってもよい。

本発明によれば、ワークの内周面の形状が複雑な場合であっても切り屑を効率的に除去することができ、ワークの加工精度の向上および工具の長寿命化を図ることが可能なスカイビング加工における切り屑除去方法を提供することが可能になる。

スカイビング加工装置およびワークを説明する図である。 本発明の切り屑除去方法の第１実施形態について説明する図である。 本発明の切り屑除去方法の第２実施形態について説明する図である。 本発明の切り屑除去方法の第３実施形態について説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示または説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、スカイビング加工装置１００およびワーク２００を説明する図である。図１では、加工開始の際のスカイビング加工装置１００およびワーク２００を例示している。図１に示すスカイビング加工装置１００は、スカイビングカッタ１１０を回転させてワーク２００にスカイビング加工を施す切削工具である。

スカイビングカッタ１１０は、ホルダ１２０の先端に保持されていて、かかるホルダ１２０を介して工具軸１３０に取り付けられている。ワーク２００は、スカイビングカッタ１１０に同期して回転しながら加工が施される。

スカイビング加工装置１００の工具軸１３０には、スカイビングカッタ１１０の切刃に対してその後方からクーラント４０２を噴出するクーラント噴出口１４０がホルダ１２０の周囲に設けられている。また本実施形態のスカイビング加工装置１００では、スカイビングカッタ１１０の中央（円筒状のスカイビングカッタ１１０の略中心）に、ワーク２００に対して流体４０４を噴出する流体噴出口１５０が設けられている。また本実施形態では、ワーク２００の内周面２０２には円周方向の溝２０４が予め形成されている。

図２は、本発明の切り屑除去方法の第１実施形態について説明する図である。図２（ａ）では、スカイビングカッタ１１０をワーク２００に対してＹ軸方向に送り、ワーク２００の内周面２０２をスカイビング加工している。このとき、上述したようにスカイビングカッタ１１０とワーク２００とは同期回転している。

ここでワーク２００をスカイビング加工している際には、ワーク２００の内周面２０２が切削されることにより切り屑２０６が発生する。この切り屑２０６がスカイビングカッタ１１０の表面やワーク２００の内周面２０２に付着すると加工の際に切り屑２０６が噛み込まれてしまう。この切り屑２０６の噛み込みを防ぐため、スカイビング加工中にはクーラント噴出口１４０からスカイビングカッタ１１０に向かってクーラント４０２が噴出される。

上述したようにクーラント４０２を噴出することにより、スカイビングカッタ１１０の表面やワーク２００の内周面２０２に付着した切り屑２０６を除去することができる。しかしながら、図２（ａ）に示すようにワーク２００の内周面２０２に溝２０４が形成されている場合、加工中のクーラント４０２の噴出のみでは溝２０４に入り込んで滞留している切り屑２０６を効率的に除去することが難しかった。

そこで第１実施形態の切り屑除去方法では、図２（ａ）に示すスカイビングカッタ１１０を図２（ｂ）に示すようにＹ軸方向で戻す（ワーク２００から離間させる）際に、切り屑２０６が滞留する箇所である溝２０４に向かって、スカイビングカッタ１１０の中央の流体噴出口１５０から流体４０４を噴出する。これにより、溝２０４に滞留した切り屑２０６が流体４０４の勢いによって溝２０４の外部に押し出される。

流体４０４としては、クーラント４０２の液を利用しても良いし、炭酸水などの気液二相液、水、粘度の低いオイルなどを使用することができる。

なお、スカイビングカッタ１１０をＹ軸方向で戻す際、切り屑２０６が滞留する箇所に流体４０４またはクーラント４０２が最も集中して噴出される位置においてスカイビングカッタ１１０の戻しを止めてもよい。これにより、滞留した切り屑２０６をより効率的に除去することが可能となる。

上記説明したように第１実施形態の切り屑除去方法によれば、ワーク２００の内周面２０２の形状が複雑な場合であっても切り屑２０６を効率的に除去することができる。このため、ワーク２００の加工精度の向上および工具の長寿命化を図ることが可能となる。また第１実施形態の切り屑除去方法によれば、ワーク２００の回転速度の変更、すなわち回転速度を低速にすることなくワーク２００の内周面２０２の切り屑２０６を効率的に除去することができる。

なお上述した流体は、気体でもよいし、液体でもよいし、気液混合の流体であってもよい。また図２（ｂ）では、スカイビング加工装置１００のＸ軸（水平軸）、Ｙ軸（垂直軸）およびＢ軸（旋回軸）を示している。スカイビング加工を行う前後には、スカイビング１００はＹ軸に沿って移動する。上述した第１実施形態の切り屑除去方法では、戻し中にスカイビング加工装置１００がＹ軸方向に移動する際に流体４０４を噴出しているが、このときＢ軸は固定である。

（第２実施形態）
図３は、本発明の切り屑除去方法の第２実施形態について説明する図である。なお、以下の実施形態では、先に説明した実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。第１実施形態の切り屑除去方法では、スカイビングカッタ１１０の戻りの際に、ワーク２００の内周面２０２の溝２０４（切り屑２０６が滞留する箇所）に対してスカイビング加工装置１００の中央の流体噴出口１５０から流体４０４を噴出する構成を例示した。

これに対し第２実施形態の切り屑除去方法では、スカイビングカッタ１１０の戻りの際に、ワークの内周面２０２の溝２０４（切り屑２０６が滞留する箇所）に対してスカイビング加工装置１００のクーラント噴出口１４０からクーラント４０２を噴出する。詳細には図３（ａ）では、図２（ａ）と同様にスカイビングカッタ１１０をワーク２００に対して送り、ワーク２００の内周面２０２をスカイビング加工している。

そして図３（ｂ）に示すようにスカイビングカッタ１１０を戻す際に、切り屑２０６が滞留する箇所である溝２０４に向かって流体４０４としてのクーラント４０２を噴出する。このような構成によっても、ワーク２００の溝２０４に滞留した切り屑２０６が流体４０４の勢いによって溝２０４の外部に押し出されため、溝２０４に滞留した切り屑２０６を効率的に除去することができる。

特に第２実施形態の切り屑除去方法では、スカイビングカッタ１１０がＹ軸方向に戻る際にスカイビングカッタ１１０をＢ軸方向で旋回させる。これにより、スカイビング加工装置１００に流体噴出口１５０が設けられていない場合であっても、溝２０４等に滞留した切り屑２０６を好適に除去することができる。また噴出する流体４０４としてクーラント４０２を用いることにより、クーラント４０２とは異なる流体の供給を不要とすることも可能となる。

（第３実施形態）
図４は、本発明の切り屑除去方法の第３実施形態について説明する図である。第１実施形態および第２実施形態では、ワーク２００の内周面２０２に形成された溝２０４に滞留した切り屑２０６を除去する場合を例示した。これに対し第３実施形態では、ワーク２００とそれを把持するチャック３００との隙間Ｇに滞留した切り屑２０６を除去する。

詳細には図４（ａ）に示すようにチャック３００は、チャックボティ３０２、チャックボディに保持される複数の爪３０４および複数の基準金３０６を含んで構成される。ワーク２００は、基準金３０６によって位置決めされた後に爪３０４がワーク２００に向かって閉じることによりチャック３００に把持される。このときワーク２００とチャック３００の間には隙間Ｇが生じ、この隙間Ｇにスカイビング加工の際に発生した切り屑２０６が滞留することがある。

そこで第３実施形態の切り屑除去方法では、スカイビングカッタ１１０を戻す際に、図４（ｂ）に示すように切り屑２０６が滞留する箇所である「ワーク２００とチャック３００の間の隙間Ｇ」に向かって、スカイビングカッタ１１０の中央の流体噴出口１５０から流体４０４を噴出する。これにより、隙間Ｇに滞留した切り屑２０６が流体４０４の勢いによって除去され、第１実施形態の切り屑除去方法と同様の効果を得ることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、スカイビング加工における切り屑除去方法に利用することができる。

１００…スカイビング加工装置、１１０…スカイビングカッタ、１２０…ホルダ、１３０…工具軸、１４０…クーラント噴出口、１５０…流体噴出口、２００…ワーク、２０２…内周面、２０４…溝、２０６…切り屑、３００…チャック、３０２…チャックボティ、３０４…爪、３０６…基準金、４０２…クーラント、４０４…流体

Claims (3)

1. スカイビングカッタを用いてワークに対して加工し、
   加工後、前記スカイビングカッタが前記ワークから離間する際に、前記ワークと該ワークを把持するチャックとの隙間に流体を噴出することを特徴とするスカイビング加工における切り屑除去方法。
2. 前記流体は、前記スカイビングカッタの中央から噴出されることを特徴とする請求項１に記載のスカイビング加工における切り屑除去方法。
3. 前記流体は、前記スカイビングカッタの切刃の後方から前記スカイビングカッタの前記切刃に向かって噴出するクーラントであることを特徴とする請求項１に記載のスカイビング加工における切り屑除去方法。