JPH0740172A - 刃付けされる工具およびこの工具の使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の主要な目的は、刃付けされた工具を生
産ラインの加工機に取付ける際のマシンセッティングを
瞬時に行えるようにすることにある。 【構成】シェービングカッタ１０に、ＩＣチップを内蔵
したデータキャリア１３が埋込まれている。このシェー
ビングカッタ１０は、刃部が摩耗した時に刃付機４０に
よって刃付けされ、刃付け後にトライアルマシン４１に
よってワークの試削が実施される。データキャリア１３
には、工具識別用データが記録されるエリアと、刃付機
４０によって刃付けされた時の刃部に関するデータが記
録されるエリアと、トライアル加工時のデータが記録さ
れるエリアなどが設けられている。このシェービングカ
ッタ１０が生産ラインの加工機４５に取付けられた時、
データキャリア１３に記録されている上記データが加工
機４５に読込まれることにより、この加工機４５のマシ
ンセッティングが自動設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばシェービング
カッタやホブカッタなどのように、刃部が所定量摩耗し
た時などに刃部を再生するための刃付けが行われる工具
と、この工具の使用方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１に示すような歯車（ワーク）Ａを
製造する場合、例えば図１２に示すようなホブカッタＢ
を取付けたＮＣ加工機によってワークＡの粗削り歯切加
工を行ったのち、図１３に示すようなシェービングカッ
タＣによる仕上げ加工を行うことによって、歯面の精度
を高めることが行われている。シェービングカッタＣを
用いた加工は、図１４に示すようにワークＡとカッタＣ
を互いに軸交差角θを与えて噛合わせ、歯面に圧力を加
えながら回転させる。こうすることにより、ワークＡと
カッタＣの歯面に、歯たけ方向と軸方向に相対滑りが発
生するため、カッタＣの歯面に設けた多数のセレーショ
ンの縁が切刃となって、ワークＡの歯面が削られるので
ある。

【０００３】シェービングカッタはワークの加工を行う
たびに刃部が少しずつ摩耗してゆくため、摩耗量が一定
限度に達した時に、刃付機によって刃部の形状を整える
ようにしている。この刃付作業は、カッタを生産ライン
の加工機からおろして工具刃付室で行われる。なお、ホ
ブカッタの場合、ホブ有効歯長内をシフトさせながら使
用しているが、シフト終了位置手前で段取替する場合
に、残り使用部分を次回加工時に使うにはマシンセッテ
ィングが複雑になるため、工具を付け替えるたびに刃付
けを行うようにしている。

【０００４】特にシェービングカッタのような仕上げ加
工用の工具では、工具自体の精度がそのままワークの加
工精度に反映するため、刃付けが高い精度で行われる必
要がある。また、工具を実際の加工機に取付けた時の加
工条件も重要である。しかもシェービングカッタはミク
ロンオーダの高い精度が要求される。こうした事情か
ら、シェービングカッタの刃付を行った時には、トライ
アルマシンを使ってワークの試削（トライアル加工）を
実施することにより、ワークが実際の加工機においてど
のように加工されるのかを調べるようにしている。

【０００５】上述のトライアル加工を行った場合、試削
されたワークの形状や寸法などを測定機によって精密に
測定することにより、シェービングカッタの精度が所望
の目標値に達しているか否かが判断される。そして目標
とする精度が得られるまで、再刃付け、あるいはトライ
アル加工が繰返される。こうして高精度に刃付けが行わ
れたシェービングカッタは、生産ラインの加工機に取付
けられた時に、トライアル加工時の加工条件や加工機の
機差などを考慮しながらオペレータが長い時間をかけて
マシンセッティングを行っている。

【０００６】例えば図１５に示された加工サイクル図
は、シェービングカッタによってワークを加工する際
に、加工機の原点位置からのカッタ位置と加工時間との
関係を示している。この図において、Ｔ1 は切込完了位
置にてカッタを正転させる時間、Ｔ2 は切込完了位置に
てカッタを逆転させる時間、Ｔ3 はバックムーブメント
までの時間である。このバックムーブメントによって、
ワークのたわみが除去される。この図から判るように、
カッタ先端位置に応じて切込量などが変化する。このた
め、刃付けデータなどを考慮してマシンセッティングを
正確に行わなければならない。

【０００７】また、マシンセッティングに際しては加工
機のヘッド角（図１４に示した軸交差角θ）やテーブル
位置などの微調整も必要である。このようにシェービン
グカッタ等を用いたＮＣ加工機では、工具の付け替え時
に多数のマシンセッティングデータが存在し、これらの
データを正しく扱わないと精度の良い製品は得られな
い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来は、刃付けされた
工具を生産ラインの加工機に取付けた時に、オペレータ
がマシンセッティングのデータ入力を行っているが、そ
の際に刃付けデータあるいはトライアル加工時のデータ
などに基いて生産ライン加工機の微調整を行う必要があ
り、段取りに１時間近くも費やすなど、生産ラインの稼
働率が下がる要因になっている。また、工具を付け替え
るたびにオペレータが手作業でデータを入力するので
は、能率が悪いばかりでなく入力ミスが生じる可能性も
ある。

【０００９】なお、工具番号やワークの加工数あるいは
寿命等の個別データを記録したＩＤチップを工具に埋込
むことも提案されたが、単なる個別データをＩＤチップ
に記録しただけでは、刃付けされた工具を生産ラインの
加工機に取付ける際のマシンセッティングに要する時間
を短縮する上では役に立たず、工具を付け替えるたびに
段取りに長時間を要することに変りはない。

【００１０】従って本発明の目的は、刃付け後の工具を
生産ラインの加工機に取付ける際に段取りに要する時間
を大幅に短縮することができ、しかもマシンセッティン
グ用データの入力ミスが生じるおそれのない工具とこの
工具の使用方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を果たすために
開発された本発明の工具は、刃部が所定量摩耗した時に
工具刃付機によって刃付けされ、刃付け後にトライアル
マシンによってワークの試削が実施されかつこのワーク
の精度が目標値に達したことが確認されてから生産ライ
ンの加工機に取付けられる工具であって、上記工具の工
具本体に埋込まれかつ外部から非接触でデータの書込み
と読取りが可能なＩＣメモリ内蔵データキャリアを備
え、上記データキャリアには、この工具の識別用データ
が記録されるエリアと、この工具が上記刃付機によって
刃付けされた時の刃部のデータが記録されるエリアと、
この工具によって試削されたワークの加工精度が目標値
に達した時の上記トライアルマシンの加工条件等に関す
るデータが記録されかつこの工具が生産ラインの加工機
に取付けられた時に上記データを上記加工機に読取らせ
ることにより上記加工機のマシンセッティングをなすト
ライアルデータ記録エリアとを具備している。

【００１２】また、本発明の工具使用方法は、工具本体
にデータの書込みと読取りが可能なＩＣメモリ内蔵デー
タキャリアを埋込んだ工具の使用方法であって、工具本
体の刃部が所定量摩耗した時にこの工具を生産ラインの
加工機からおろして工具刃付機によって刃付けを行う工
程と、刃付け後の新たな刃部に関するデータを上記デー
タキャリアの所定エリアに記録する工程と、刃付け後の
工具を使ってトライアルマシンによってワークの試削を
実施する工程と、上記試削時のトライアルマシンの加工
条件等に関するマシンセッティングデータを上記データ
キャリアに記録する工程と、上記トライアルマシンによ
って試削されたワークを測定しかつこのワークの精度が
目標値に達しているか否かを判断する工程と、上記ワー
クの精度が目標値に達したことが確認されたのちに上記
工具を生産ラインの加工機に取付ける工程と、上記加工
機に取付けられた工具のデータキャリアに記録されてい
る上記マシンセッティングデータを読込むことによりこ
のデータに基づいて上記加工機のマシンセッティングの
自動設定を行う工程とを含んでいる。

【００１３】

【作用】工具の刃部が所定量摩耗した時、この工具を加
工機からおろし、刃付け室などに搬入して、工具の刃付
けを刃付機によって行う。刃付け後のデータ（カッタ外
径、マタギ歯厚、マタギ歯数など）は、リードライトヘ
ッドを介してデータキャリアの所定エリアに書込まれ
る。そして刃付け後の工具をトライアルマシンに取付
け、ワークの試削を行うとともに、その時の加工条件等
がデータキャリアの所定エリアに書込まれる。

【００１４】上記トライアルマシンによる試削を行った
のち、ワークをトライアルマシンからおろし、測定機に
よってワークの形状や寸法などを測定する。試削された
ワークの精度が目標値に達していなければ、再度刃付け
を行うか、あるいはトライアルマシンによるワークの再
加工を行う。ワークの精度が目標値に達していれば、こ
の工具は生産ラインの加工機に送り出され、必要に応じ
て加工機に取付けられる。この工具を加工機に取付けた
時、データキャリアの各エリアに記録されているデータ
が読込まれ、トライアル加工時に得られたマシンセッテ
ィングデータに基いて生産ライン加工機のマシンセッテ
ィングが自動設定される。

【００１５】データキャリアを通じて加工機に入力され
るマシンセッティングデータは、トライアルマシンによ
る入力データであり、例えばシェービングカッタの場
合、前述したヘッド角や原点位置、切込完了位置の値、
アプローチ量、切込量、テーブル位置、回転数、Ｔ1 、
Ｔ2 、Ｔ3 、バックムーブメント量などである。

【００１６】

【実施例】以下に本発明の一実施例（工具がシェービン
グカッタの場合）について、図１ないし図７を参照して
説明する。図２に示されたシェービングカッタ１０は、
刃部１１を備えた工具本体１２と、この工具本体１２の
端面付近に埋込まれたデータキャリア１３を備えてい
る。データキャリア１３は、たとえば２５６バイトのＥ
ＥＰＲＯＭ（不揮発性ＩＣメモリ）を内蔵している。

【００１７】このデータキャリア１３は、図３，図４に
示したように、雄ねじ部１５を有する中空のホルダ１６
の内側に挿入し、接着等の適宜の固定手段によって保持
されるようになっている。このホルダ１６は、工具本体
１２に設けられたねじ穴１７に雄ねじ部１５をねじ込む
ことによって、工具本体１２に固定される。従ってこの
データキャリア１３は工具本体１２に対して着脱可能で
あるから、シェービングカッタ１０の寿命が尽きた場合
に、データキャリア１３を工具本体１２から取外して新
たなシェービングカッタ１０に再使用することが可能で
ある。このためシェービングカッタ１０の寿命に比べて
極端に寿命が長いデータキャリア１３を有効に利用でき
る。

【００１８】データキャリア１３は、図５に模式的に示
したリードライトヘッド２０の励磁作用により、磁気的
に上記ＩＣメモリとの通信（データの書込みおよび読取
り）を行うことができるようになっている。この実施例
のデータキャリア１３は、リードライトヘッド２０との
間に数mm程度の隙間があっても、問題なくデータの書込
みと読取りを行えるものである。リードライトヘッド２
０とＩＤコントローラ２１とを含むアクセス装置２２
は、後述するＮＣ加工機（トライアルマシンや生産ライ
ンの加工機）をはじめとして、必要に応じてパソコンあ
るいはホストコンピュータ等の上位機器２３に接続され
るようになっている。従ってこのアクセス装置２２は、
図１に示すように、工具刃付室３０と生産ライン３１お
よび工具管理室３２などにそれぞれ設けられている。

【００１９】工具刃付室３０には、工具刃付機４０と、
トライアルマシン４１と、ワーク測定機４２などが設け
られている。生産ライン３１には、加工機としてのシェ
ービングマシン４５が設けられている。この加工機４５
は、刃付室３０のトライアルマシン４１と同一機種であ
り、両者間の機差については予め実測等によって把握さ
れている。

【００２０】図６に例示したように、データキャリア１
３の所定エリアに、このカッタ１０の識別用データであ
る工具Ｎｏや製造番号などが記録され、また、刃付け時
に刃付機４０から入力される刃付けデータとして、カッ
タ外径や、マタギ歯厚、マタギ歯数などが記録される。
また、トライアルマシン４１による試削時のマシンセッ
ティング入力データとして、ヘッド角やテーブル位置、
切込完了位置の値、アプローチ量、切込量、カッタ回転
数、カッタ回転方向、Ｔ1 、Ｔ2 、Ｔ3 、バックムーブ
メント量などが、トライアルデータ記録エリア（図６中
の先頭アドレス３２〜８Ａの領域）に記録される。更
に、寿命や使用回数などに関係するデータとして、現状
加工個数、総加工個数、リグラインド数などが記録され
るようになっている。加工数は工具交換時にライン加工
機４５によって入力される。

【００２１】次に、上記データキャリア１３を備えたシ
ェービングカッタ１０の作用について説明する。このシ
ェービングカッタ１０の摩耗が限界に達した時、刃付室
３０において刃付け作業が実施される。図７に刃付けプ
ロセスの概略を示す。刃付けプロセスにおいては、ま
ず、刃付機４０によってシェービングカッタ１０の刃付
けが行われる。この刃付けによって得られる歯部のデー
タ（カッタ外径、マタギ歯厚、マタギ歯数など）は、前
述したデータキャリア１３の所定エリアに書込まれる。

【００２２】刃付け後に、このシェービングカッタ１０
をトライアルマシン４１に取付けるとともに、ワークを
トライアルマシン４１に取付けて、ワークのトライアル
加工（試削）を行う。このトライアル加工時に、トライ
アルマシン４１の加工条件に関するマシンセッティング
データ（ヘッド角、テーブル位置、切込完了位置、アプ
ローチ量、切込量、カッタ回転数、カッタ回転方向、Ｔ
1 、Ｔ2 、Ｔ3 、バックムーブメント量など）をデータ
キャリア１３に書込む。

【００２３】そして試削後にワークをトライアルマシン
４１から取外し、ワークを測定機にかけて、歯形（カー
ブ）、歯すじ（リード）およびＯＢ径、歯溝の振れなど
を測定する。ワークの精度が目標値に達しているなら
ば、このカッタ１０を生産ライン３１に送り出す。ワー
クの精度が目標値に達していない時には、再度このカッ
タ１０の刃付けを行うか、あるいはトライアルマシン４
１によるワークの再加工を行う。そしてワークの精度が
目標値に達したところで、このカッタ１０を生産ライン
３１に送り出す。

【００２４】シェービングカッタ１０が生産ライン３１
の加工機４５に取付けられた時、データキャリア１３に
記録されているトライアル加工時のマシンセッティング
データが加工機４５のアクセス装置２２によって読出さ
れ、加工機４５のマシンセッティングが自動設定され
る。なお、トライアルマシン４１と加工機４５の機差を
予め求めておき、マシンセッティングに際して、機差に
応じた対応を行っておけば、機差解消に必要な微調整も
不要となる。

【００２５】なお、生産ライン３１に設置されたＣＲＴ
等の表示装置４６の画面に、オペレータが確認できるよ
うに、このカッタ１０の工具Ｎｏ、製造番号、カッタ外
径、マタギ歯厚、ヘッド角、原点位置、アプローチ位
置、切込完了位置、テーブル位置、回転数、Ｔ1 、Ｔ2
、Ｔ3 、バックムーブメント量、加工数などが表示さ
れる。

【００２６】生産ライン３１の加工機４５によって所定
個数のワークが加工され、シェービングカッタ１０の摩
耗が進んで再び刃付けが必要となった時、このカッタ１
０が加工機４５からおろされて工具管理室３２に送られ
る。そして工具管理室３２において、このカッタ１０が
廃棄寿命に達しているか否かがデータキャリア１３に記
録されているデータに基づいて判断され、寿命に達する
前のカッタ１０は再び刃付室３０に送られて前記と同様
の刃付けプロセスが繰返される。寿命に達したものは廃
棄処分となる。

【００２７】本実施例によれば、刃付け後のシェービン
グカッタ１０を生産ライン３１の加工機４５に取付ける
際に、トライアル加工された時の最適な加工条件等が生
産ライン３１の加工機４５に自動的に入力されるため、
生産ライン３１のオペレータが手作業で加工機４５にマ
シンセッティングデータを入力するといった手間が省
け、入力ミスを生じるおそれがないばかりでなく、マシ
ンセッティングに要する手間も従来に比べて著しく短縮
される。

【００２８】なお本発明は、シェービングカッタ１０以
外の切削用工具にも適用することができる。図８ないし
図１０は本発明をホブカッタ５０に適用した例であり、
ホブカッタ５０のカッタ本体５１にデータキャリア１３
が埋込まれている。ホブカッタ５０は、ホブ有効歯長内
をシフトさせながら使用するが、シフト終了位置手前で
工具を付け替える場合、ホブカッタ５０の残り使用部分
をそのまま次回の加工時に使うとマシンセッティングが
複雑になるため、工具の付け替えを行うたびに刃付けを
行うようにしている。

【００２９】この刃付けによって変化するカッタ外径
や、ホブカッタ５０の一部破損状態でも残り部分を有効
に使用させる時に変更するカッタ使用右端、およびカッ
タ使用左端、加工寿命に至る前に段取替のため外したホ
ブカッタ５０を再度使用する時に用いられる加工終了カ
ッタ位置などが、座標値としてデータキャリア１３に記
録され、これらのデータが、マシンセッティングデータ
として使われる。図１０はこのホブカッタ５０のデータ
キャリア１３に記録されるデータの例を示している。こ
のホブカッタ５０を生産ラインのＮＣ加工機に取付けた
時、データキャリア１３に記録されているマシンセッテ
ィングデータが加工機に読出され、瞬時にマシン各軸の
位置決めがなされる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、工具の刃付け時に得ら
れたマシンセッティングデータを、この工具を生産ライ
ンの加工機に取付けた時にこの加工機に自動的に取込む
ことができ、生産ラインにおけるマシンセッティングを
きわめて短時間に完了することができるとともに、マシ
ンセッティングデータの入力ミスを生じるおそれがなく
なるなど、工具付け替えに要する段取り時間の大幅な短
縮と、工具寿命管理の容易化などを実現する上で大きな
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す工具の移動経路を示す
概略図。

【図２】本発明の一実施例を示す工具（シェービングカ
ッタ）の正面図。

【図３】図２中のIII-III 線に沿う断面図。

【図４】図２に示された工具に埋め込まれるデータキャ
リアとホルダの分解斜視図。

【図５】図２に示された工具とアクセス装置の概略図。

【図６】図２に示された工具のデータキャリアに記録さ
れるデータの一例を示す図。

【図７】刃付けプロセスの一例を示すフローチャート。

【図８】本発明の他の実施例を示す工具（ホブカッタ）
の正面図。

【図９】図８中のIX-IX 線に沿う断面図。

【図１０】図８に示された工具のデータキャリアに記録
されるデータの一例を示す図。

【図１１】ワークの一例を示す斜視図。

【図１２】ホブカッタの一例を示す側面図。

【図１３】シェービングカッタの一例を示す斜視図。

【図１４】シェービングカッタとワークの軸交差角を示
す概略図。

【図１５】シェービングカッタによってワークを加工す
る際の加工サイクル図。

【符号の説明】

１０…シェービングカッタ、１１…刃部、１２…工具本
体、１３…データキャリア、３０…刃付室、３１…生産
ライン、３２…工具管理室、４０…刃付機、４１…トラ
イアルマシン、４２…ワーク測定機、４５…加工機、５
０…ホブカッタ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】刃部が所定量摩耗した時に工具刃付機によ
   って刃付けされ、刃付け後にトライアルマシンによって
   ワークの試削が実施されかつこのワークの精度が目標値
   に達したことが確認されてから生産ラインの加工機に取
   付けられる工具であって、 上記工具の工具本体に埋込まれかつ外部から非接触でデ
   ータの書込みと読取りが可能なＩＣメモリ内蔵データキ
   ャリアを備え、 上記データキャリアには、 この工具の識別用データが記録されるエリアと、 この工具が上記刃付機によって刃付けされた時の刃部の
   データが記録されるエリアと、 この工具によって試削されたワークの加工精度が目標値
   に達した時の上記トライアルマシンの加工条件等に関す
   るデータが記録されかつこの工具が生産ラインの加工機
   に取付けられた時に上記データを上記加工機に読取らせ
   ることにより上記加工機のマシンセッティングをなすト
   ライアルデータ記録エリアと、 を具備したことを特徴とする刃付けされる工具。
2. 【請求項２】工具本体にデータの書込みと読取りが可能
   なＩＣメモリ内蔵データキャリアを埋込んだ工具の使用
   方法であって、 上記工具本体の刃部が所定量摩耗した時にこの工具を生
   産ラインの加工機からおろして工具刃付機によって刃付
   けを行う工程と、 刃付け後の新たな刃部に関するデータを上記データキャ
   リアの所定エリアに記録する工程と、 刃付けされた上記工具を使ってトライアルマシンによっ
   てワークの試削を実施する工程と、 上記試削時のトライアルマシンの加工条件等に関するマ
   シンセッティングデータを上記データキャリアに記録す
   る工程と、 上記トライアルマシンによって試削されたワークを測定
   しかつこのワークの精度が目標値に達しているか否かを
   判断する工程と、 上記ワークの精度が目標値に達したことが確認されたの
   ちに上記工具を生産ラインの加工機に取付ける工程と、 上記加工機に取付けられた工具のデータキャリアに記録
   されている上記マシンセッティングデータを読込むこと
   によりこのデータに基づいて上記加工機のマシンセッテ
   ィングの自動設定を行う工程とを具備したことを特徴と
   する工具の使用方法。
3. 【請求項３】工具刃付機によって刃付けされたのち生産
   ラインの加工機に取付けられるホブカッタであって、 上記ホブカッタのカッタ本体に埋込まれかつ外部から非
   接触でデータの書込みと読取りが可能なＩＣメモリ内蔵
   データキャリアを備え、 上記データキャリアには、 このホブカッタの識別用データが記録されるエリアと、 このホブカッタが上記刃付機によって刃付けされた時の
   刃部に関するデータが記録されかつこのホブカッタが生
   産ラインの加工機に取付けられた時に上記データを上記
   加工機に読取らせることにより上記加工機のマシンセッ
   ティングに利用されるデータ記録エリアと、 を具備したことを特徴とするホブカッタ。
4. 【請求項４】カッタ本体にデータの書込みと読取りが可
   能なＩＣメモリ内蔵データキャリアを埋込んだホブカッ
   タの使用方法であって、 上記ホブカッタを生産ラインの加工機からおろして工具
   刃付機によって刃付けを行う工程と、 刃付け後の新たな刃部に関するデータを上記データキャ
   リアの所定エリアに記録する工程と、 刃付け後に上記ホブカッタを生産ラインの加工機に取付
   ける工程と、 上記加工機に取付けられたホブカッタのデータキャリア
   に記録されている上記データを読込むことによりこのデ
   ータに基づいて上記加工機のマシンセッティングの自動
   設定を行う工程とを具備したことを特徴とするホブカッ
   タの使用方法。