JPH0398714A - 歯切りによって円筒歯車のフランクを仕上げ加工する方法とこの方法を実行する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、別々の作業工程で左又は右フランクを作製
し、クラウニング及び／又はフランクの最終逃げ加工の
ような歯筋を修正するため、軸方向移動台の移動に応じ
て工具に対して加工品の軸間隔及び／又は加工品の補助
回転を変更させ、歯切りによって、すぐば又ははすばで
あって、内歯又は外歯である円筒歯車のフランクを仕上
げ加工する方法、及び歯を備えた工具用のスピンドルと
加工品用のスピンドルとを配設した固定台を装備してい
て、上記の方法を行う装置に関する。

〔従来の技術〕

歯切り（ボプ切り）は、円筒歯車を切削作製するため連
続的に進行する方法である。この工具は成形によって歯
切りをする円板に似ている。つまり、その回転軸は加工
品の軸に対して傾けて配設されている。加工する期間中
、工具と加工品は基本回転を行っている。その場合、両
者の回転数は両方の部材の歯数に互いに逆比例している
。この基本回転に重畳して、工具は加工品に対してネジ
運動を行う。このネジ運動は加工品の軸方向に向けた工
具の移動と、この移動に比例した加工品の補助回転とで
構威されている。前記補助回転は、加工品を加工する場
合、軸方向の移動台の距離が作製すべき歯車のリードに
等しいとき、歯筋の修正なしで補助回転が２πになるよ
うに設計されている。即ち、 ２π　　　　　　　　Ｈ あるいは、 及び ｌ Δφ＝　　　　　・ΔＺ ｐ ここで、 ΔＺ＝軸方向移動台の移動量、 Δφ＝補助回転数 Ｈ＝加工品のリード値 ｐ＝換算した（規格化した）リード値 を意味する。

実際には、円筒歯車のフランクをインボリュート・らせ
ん面として正確に形或するのでなく、歯形と歯筋を修正
したい希望がしばしば生じる。歯切りは、例えば大きく
て広いクラウニングを付けて仕上げる必要がある。これ
等の修正の実行するには、通常歯形又は歯筋の図形に基
づいて行われる。

歯切りによって、フランクの修正を行うことができる。

第一近似では、歯形の修正は工具輪郭の修正によって、
また歯筋の修正は機械の移動を修正して行われている。

しかし、より詳しく考察すると、機械の移動を修正する
ことは、加工品の輪郭にも影響を与えることが判る。こ
の影響は、例えば大きなクラウニングの歯車を歯切りす
る場合、捩じれたフランクが発生することに繋がる。こ
の捩じれは、種々の前方切断部で、異なった歯形角度の
ずれを伴う輪郭が、また種々の円筒上で歯筋角度のずれ
に相違のある歯筋が存在することを意味する。

第ｌ図に基づき、この捩じれが生じる状態を説明する。

第ｌ図には、左に傾いた円筒歯車の右フランクが示して
ある。

ここに意味することは、 ｂ＝歯の幅、 ２一歯の幅の中心に対して加工品の軸方向の座標、 Ｆβ＝歯筋のずれ（又は修正）、 ■＝歯車の前面、 ■＝歯車の裏面、 である。

用語、前面はそれぞれのフランクを左又は右フランクと
して表すために必要である。歯筋のずれは、測定シリン
ダ上で、つまり第１図で線分Ｆ，Ｆ，ｌ上で測定され、
前方切断部の歯形のずれは歯幅の中点、即ち線分Ｐ＋Ｐ
ｔ’で測定される。

付属する無修正インボリュート・らせん面からのフラン
クのずれが紙面に垂直に進む。

理解を容易にするため、先ず一つのフランク上の全ての
トレースが同じ経過をたどり、一つのトレースの全ての
点が無修正インボリュート・らせん面に対して等しい間
隔、即ち紙面の上又は下に同じ値ほど離れていると仮定
する。電算機でフランクの幾何学形状を描く場合、ここ
に定式化した単純化はもちろん不要である。

歯筋の「ずれ」の傾向は、第１図の左図に対応して指定
される。測定シリダン上には、歯幅の中点のフランクの
高点がある。つまり、噛み合わせの底部では高点がＳ１
にあり、頭部ではＳｌ′にある。どのシリンダでも、底
部形状シリンダと頭部形状シリンダ間では、実際上歯筋
のずれは同じ経過をたどる。ただ高点はトレースｓ，ｓ
．’の２戒分に応じてＺ方向にずれている。Ｆβ図の長
さは必ず歯幅に等しいので、種々の測定シリンダ上で必
ず指定した経過の別な領域が検出される。

従って、この曲線は指定した測定シリンダ上の経過に比
べて、側面Ｉに関する噛み合わせの頭部のＦβの経過を
描くため、また側面■に関する噛み合わせの底部の経過
を描くために、延長する必要がある。

一定の前方断面の歯形のずれは、無修正インポリュート
・らせん面から考察する各点までの間隔である。この説
明に応じて、例えば場所ＰＩ　（底部形状円）又はｐ１
　（頭部形状円）での歯幅中心の外形のずれを、無修正
インボリュート・らせん面から上記点が通過するトレー
スまでの間隔として得る。Ｐ１は無修正インボリュート
・ラセン面から点Ｈ６と同じ間隔、つまり間隔ＨＡ’　
Ｈｈを有する。同じように、Ｐ１は間隔Ｈ２’　Ｈ，を
有する。この考えを点Ｐ，とＰ，′間の他の点に対して
当てはめると、歯幅の中心の輪郭のずれＦＯＣの経過は
、Ｈｈ′からＨ　，　／を経由してＨｚまでの間の歯筋
のずれＦβの経過に等しい。

ここに定式化した考えを底部形状シリンダ又は頭部形状
シリンダでの歯筋のずれに対して、及び面■と■での歯
形のずれに対して当てはめれると、以下の結果を得る。

これ等の結果をグラフ表示すると、第２図のグラフにな
る。このグラフでは、各点のずれをｑで示してある。即
ち、 ｑ＋　　＝Ｈ＋’　　Ｈ＋’　　＝Ｏ Ｑｚ　　＝Ｈｚ’　　Ｈｚ” ｑ３　　＝Ｈ：ｌ’　　Ｈ３’ 更に、 ＦβＦｆ　　　底部形状シリンダでの歯筋のずれ、Ｆβ
、　　頭部形状シリンダでの歯筋のずれ、トレースＳ＋
　Ｓ＋’上の点を無視すれば、修正したフランクの全て
の点は無修正インボリュート・らせん面に対して引っ込
んでいる。それ故、上記のＩ　ｑ　２　　・・・ｑ，は
負の符号を有する。

底部形状シリンダ上の歯筋の角度ずれをｆｏβｆで、ま
た頭部形状シリンダ上の歯筋の角度ずれををｒＭβ８で
表すと、 ｆＨβ，＝ ｆＭβ１　＝ ｑ９ ｑ３ （１７　　　　ＱＳ となる。

歯筋の交差は、 ΔｆＨβ＝ｆＨβ．−ｆエβ， である。

面■の歯形角度のずれ、 ｆＨｃｃ，＝ｑ５ ｑ３ 及び面■の歯形角度のずれ、 ｆＨ″＋＋＝　ｑ？ ｑ９ から歯形の交差は、 Δ［　，ｌｃｃ＝　ｆ　Ｈｏｃ，，　−　ｆ　｝Ｉｏｃ
，となる。

ここに考慮する例では、Δｆ．βとΔｆＨｏｃは正の符
号を有するとしている。この状況は容易に第１図と第２
図に示す量により理解される。

ここに考察した構或は、左に傾斜する噛み合わせの右フ
ランクに関している。これ等の考察は残りの場合にも、
つまり左に傾斜する噛み合わせの左フランクや右に傾斜
する噛み合わせ又は直線噛み合わせの両方のフランクに
容易に移行させることができる。これに対して、各加工
品の端部の立ち上がり部に関する工具のトレースの経過
のみを必要とする。

このトレースは、工具の設計の枠内で、あるいは製造過
程のシごレーション時に計算される。このトレースは残
りの場合にも、つまり特に平歯車の場合、加工品の端部
側面上に斜めに延びる。第３図には、上に述べた種々の
場合に対するトレースの基本的な傾向が示してある。

平歯車は、はすば歯車用の工具だけ使用してボブ切りに
よって加工できる。この場合、トレースの「ピッチ」の
符号は、工具の傾斜角度に依存する。そのため、平歯車
切りする加工品の場合、図示したトレースの二つの流れ
が生じる。

左に傾斜する噛み合わせの右フランクの場合、加工品の
噛み合わせの頭部領域のトレースの点は底部領域に比べ
て面■により近いが、左に傾斜する噛み合わせの左フラ
ンクの場合の点は面■に近い。ここに説明した計算過程
を利用すると、歯筋の交差点と左に傾斜する噛み合わせ
の左フランクの歯形の交差が負の符号を有することが判
る。対応する右フランクの値が正の符号を有することは
既に説明した。残りの場合にも、右フランクの歯形と歯
筋の交差が左フランクの前記量の交差に対して反対符号
を有することになる。

〔発明の課題〕

歯形と歯筋の交差を介して記述できる、仕上げホブに繋
がる円筒歯車のフランクの捩じれは往々望ましくない。

従って、この発明の課題は、フランクの捩じれを防止す
るか、無視できるほどの小いさい値にするように、冒頭
に述べた種類に属する方法と装置を更に発展させること
にある。

〔課題を解決する手段〕

上記の課題は、冒頭に述べた方法の場合、軸方向移動台
が移動する間、補助回転を加えるため、調節量である軸
間隔（ａ）、工具（９）の偏芯度（ｅ）、旋回角（Σ）
及び換算したリード値（ｐ）の一つ又は同時にそれ等の
複数を自動的に変更して、歯筋修正時に生じる加工品の
端面の捩じれを補償し、加工のために、刃の形状を右又
は左フランクに合わせ、それぞれの刃で切り屑を除去す
る期間に有効になる調節量に合わせた工具（９）が採用
されている方法によって解決されている。

また、冒頭に述べた装置の場合、上記の課題は、工具の
回転軸が加工期間中加工品の軸に対して可変できる装置
ことによって解決されている。

〔作用・効果〕

この発明によれば、工具の偏芯度を排除し（ｅ＝Ｏ）、
旋回角Σを軸方向移動台が移動する期間中に、つまり動
的に変えることを提唱している。

この場合、歯幅の中心で加工品の両側部に対し歯形角度
のずれが生じる。このずれは、工具を設計する場合に考
慮する必要がある。同時に、旋回角Σが動的に変化する
場合、僅かなクラウニングが生じる。このクラウニング
が加工品での許容誤差以上になる原因であれば、機械の
運動を設定する場合、望ましいクラウニング（ａ（Ｚ）
又はｐ　（ｚ）に関して）を発生させるため、このクラ
ウニングを考慮に入れる必要がある。

更に、ここに提唱する解決策では、多くの場合純粋に円
筒状の工具、即ち構造上遊び角のない工具を採用できる
利点がある。

軸方向移動台が移動する期間中、工具の偏芯を変えて、
つまり偏芯度ｅを動的に変えてフランクの捩じれを相殺
することもできる。これには、偏芯度のかなり大きな変
更が必要である。このことは種々の前方断面で加工品に
種々の底部形状円が生じることになる。軸方向移動台の
移動期間中に軸間隔を調節して上記のことを防止する。

同時に、偏芯度ｅが動的に変動する場合、大きな歯筋の
ずれが生じる。このずれは、換算されたリード値ｐを動
的に調節して補償することができる。

工具は歯幅の中心で歯形角度のずれが生じないよう設計
する必要がある。

調節データを動的に合わせるため、ここに定式化された
製造工程のシュ稟レーションは、加工品の許容誤差が守
られるまで、何度も繰り返して行われる。

〔実施例〕

第４図と第５図には、上に説明した方法を実行するため
に用意されたホブ装置が示してある。この装置には、軸
方向移動台２をＺ方向に移動させることのできる固定台
１がある。軸方向移動台２はこの移動台２に対してＸ方
向に移動できる半径方向移動台３を担持している。半径
方向移動台３には、歯切りヘッド４が回転軸５の回りに
旋回可能に配設されている。このヘッドは半径方向移動
台と共にＸ方向に移動する。固定台１の上には、加工品
スピンドル・ユニット６が固定してある。

歯切りヘッド４と加工品スピンドル・ユニット６には、
それぞれ工具９と加工品１０を収納するスピンドル７と
８が配設してある。

加工品１０を加工している期間中には、工具９と加工品
１０はよく知られているように基本回転を行う。この場
合、これ等の部材はそれぞれの歯数に逆比例して回転す
る。加工時には、加工品が回転する間、最終的な加工品
の歯切りの狭い帯が生じる。加工品ｌＯの全体の幅にわ
たって歯切りを行うには、らせん運動が必要である．こ
の運動は、軸方向移動台２がＺ方向に移動し、同時に加
工品ｌＯが補助回転を行うことによって実現する。

工具９と加工品１０の軸は、加工期間中に公知の方法で
互いに角度Σほと傾いている。

次に、この発明の実施態様を例示しておく。

工具（９）の偏芯度（ｅ）は加工している期間中に可変
できることを特徴とする請求項２に記載の装置。

【図面の簡単な説明】

第１図、左に傾斜した円筒歯車の右フランクの模式図。 第２図、底部形状シリンダと頭部形状シリンダでの歯筋
のずれと、測定面■と■での歯形のずれを示すグラフ。 第３図、種々の場合に対するトレースの原理的な傾向を
示す模式図。 第４図、この発明によるホブ切り装置の模式側面図。 第５図、第４図に示す装置の平面図。 図中参照符号： １・・・固定台、 ２・・・軸方向移動台、 ３・・・半径方向移動台、 ４・　・　・歯切りヘッド、 ５・・・回転軸、 ６・・・加工品スピンドル・ユニット、７，８・・・ス
ピンドル、 ９・・・工具、 １０・・・加工品。 図面の浄書（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、別々の作業工程で左又は右フランクを作製し、クラ
   ウニング及び／又はフランクの最終逃げ加工のような歯
   筋を修正するため、軸方向移動台の移動に応じて、工具
   に対する加工品の軸間隔及び／又は補助回転を変更し、
   歯切りによって、すぐば又ははすばであって、内歯又は
   外歯である円筒歯車のフランクを仕上げ加工する方法に
   おいて、軸方向移動台が移動する間、補助回転を加える
   ため、調節量である軸間隔（ａ）、工具（９）の偏芯度
   （ｅ）旋回角（Σ）及び換算したリード値（ｐ）の一つ
   又は同時にそれ等の複数を自動的に変更して、歯筋修正
   時に生じる加工品の端面の捩じれを補償し、加工のため
   に、刃の形状を右又は左フランクに合わせ、それぞれの
   刃で切り屑を除去する期間に有効になる調節量に合わせ
   た工具（９）が採用されていることを特徴とする方法。 ２、歯を備えた工具用のスピンドルと加工品用のスピン
   ドルとを配設した固定台を装備していて、特許請求の範
   囲第１項の方法を実行する装置において、工具（９）の
   回転軸は加工期間中、加工品の軸に対して可変できるこ
   とを特徴とする装置。