JPH11300527A - 主軸台移動形ｃｎｃ自動旋盤用ホブ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主軸によって保持されたワークの旋削作業に
加えてホブ切り作業を行うことができる主軸台移動形Ｃ
ＮＣ自動旋盤に装着されるホブ加工装置を提供する。 【解決手段】 先端にホブ工具１６を装着したホブカッ
タ軸１７を回転可能に支持したホブ加工装置１５が刃物
台１０に対して旋回可能に取り付けられる。主軸３とホ
ブカッタ軸１７との回転をホブ工具１６による歯切りの
ために同期させる回転同期制御装置４２を有し、ホブ工
具１６をワークＷの歯車形成部に対して所定の進み角に
設定できるようにホブ加工装置１５に旋回角設定手段３
３，３４，３５と所定の旋回位置に固定する固定手段３
０，３０，３１，３１を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主軸で保持され
たワークに対して旋削作業に加えてホブ切り作業（ホブ
による歯車の歯切り作業）を行うことができる主軸台移
動型ＣＮＣ自動旋盤用ホブ加工装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ホブ加工を必要とするワークを主
軸台移動形ＣＮＣ自動旋盤（主軸台移動形コンピュータ
ライズド・ニューメリカル・コントロール自動旋盤）に
より棒材から生産する場合、まずワーク（棒材）に対し
て主軸台移動形ＣＮＣ自動旋盤で、歯車加工を除いた他
の加工（旋削、ミリング、ドリリング等）を行った後、
このワークを突っ切って切り離し、次いで、ホブ盤等の
歯車加工機械にセットし直し、歯車加工を行っていた。

【０００３】したがって、以下のような欠点がある。 １．主軸台移動形ＣＮＣ自動旋盤による加工と歯車加工
機械による加工の少なくとも２種類の工程を必要とする
ために、加工に手間と時間がかかっていた。特に、ワー
クの歯車部分と他の加工部分の位相関係が決まっている
場合は、このワークを歯車加工機械にセットする際、こ
れらの位相合わせを正確に行わなければならず、更に大
きな手間と時間がかかっていた。 ２．自動旋盤の他に歯車加工機械を必要とするため、設
備費とその分の工場設置面積を必要とする。 ３．ワークをＣＮＣ自動旋盤から歯車加工機械にチャッ
キングし直さなければならないため、加工精度が悪くな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、以上の点
に鑑みてなされたもので、主軸で保持されたワークの旋
削作業に加えてホブ切り作業を行うことができる主軸台
移動形ＣＮＣ自動旋盤に装備されるホブ加工装置を提供
することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達するため本
発明にかかる主軸台移動形ＣＮＣ自動旋盤用ホブ加工装
置は、ワークを保持する主軸を有し該主軸の軸方向へ移
動可能な主軸台と、該主軸の前方に、該主軸に対して左
右方向及び上下方向へ移動可能に設けられた刃物台とを
有するＣＮＣ自動旋盤に装着され、軸線を有し、先端に
ホブ工具を装着したホブカッタ軸をモータにより該軸線
と同軸に回転可能に支持するホブホルダと、該ホブホル
ダを該軸線上の一点を中心にして旋回させる旋回手段
と、該ホブホルダの旋回角を設定する旋回角設定手段
と、該ホブホルダを所定の旋回位置に固定する固定手段
と、前記主軸と前記ホブカッタ軸との回転をホブ工具に
よる前記ワークの歯車形成部の歯切のために同期させる
回転同期装置とを設けて成り、前記ホブ工具を前記ワー
クの歯車形成部に対して所定の進み角に設定し、該ホブ
工具で該歯車形成部に歯切りを行う構成にしたことを特
徴としている。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１は、この発明のＣＮＣ自動
旋盤のホブ加工装置を示す概略図、図２はホブ加工装置
を取り付けた刃物台の正面図、図３はホブ加工を行う状
態を示す加工部の概略平面図、図４及び図５はホブ加工
を行うワーク、及び図６はエンドミル加工と歯切りの位
相合わせのフローチャートである。

【０００７】図１乃至３を参照して、１は主軸台で、ベ
ッド（図示せず）の上に矢印Ｚ軸方向に移動可能に載せ
られている。主軸台１は、主軸３を回転自在に支持し、
主軸３のチャック４によってワーク（棒材）Ｗを保持す
るようになっている。主軸台１にはビルトインモータ２
が内蔵されており、ビルトインモータ２によって主軸３
は回転駆動される。主軸台１にはナット５が取り付けら
れ、このナット５は主軸３の回転軸に平行に延びるボー
ルネジ６と螺合し、Ｚ軸サーボモータ７によりボールネ
ジ６を回転駆動することによって主軸台１はＺ軸方向へ
移動する。支持台８が主軸台１の前方でベッドに取り付
けられている。支持台８には主軸１と共軸にガイドブッ
シュ９が備えられ、ワークＷが外径ツール等で加工され
るとき、切削力によってたわむことがないようにワーク
Ｗを案内している。

【０００８】１０は長方形の刃物台で、中央に縦方向に
長い大略長方形の大きな長穴１１が開けられ、ここに後
記するようにホブ工具や外径ツール等の刃物を受けるよ
うになっている。刃物台１０は、主軸台１の前方に設置
され、主軸３の回転軸に直交する垂直面上を左右方向
（図２のＸ軸方向）及び上下方向（図２のＹ軸方向）に
移動することができるようになっている。また、これら
の移動は、主軸台１の駆動手段と同様にサーボモータと
ボールネジから成る駆動手段（図示せず）によって行わ
れる。

【０００９】図２は主軸台１の前方から刃物台１０を見
た図（図１の矢印Ａ方向から見た図）で、刃物台１０の
右側にバイト等の外径ツール１２が複数本（図では５
本）上下に所定の間隔をもって取り付けられ、左側の長
穴１１の下方に本発明によるホブ加工装置１５が取り付
けられている。またホブ加工装置１５の上方にエンドミ
ル２０、ドリル２１、タップ２２等の工具を主軸３の回
転軸に直交して回転自在に取り付けた３軸クロスドリル
装置１９が設けられている。これら工具は、装置１９に
取りつけられた３軸クロスドリル駆動モータ６によって
回転される。なお、刃物台１０に対するこれら工具の配
置はこれに限定されることはなく、自由である。

【００１０】次に、ホブ加工装置１５について説明す
る。図３に示すように、このホブ加工装置は、ホブホル
ダ１８、ホブカッタ軸１７、フランジ部２４及びホブ駆
動モータ２５を有する。図２に示すように、刃物台１０
の左側下方にベース２３が固定されており、その水平上
面の大略中央部に旋回ピン３２が立設されている。ホブ
ホルダ１８が、その下面の大略中央部で、且つ、後記す
るホブカッタ軸１７の軸線Ｅ−Ｅ上の一点において旋回
ピン３２に枢支され、ベース２３上で水平に旋回可能に
なっている。ホブホルダ１８は、先端にホブ工具１６を
取りつけたホブカッタ軸１７を回転可能に装着してい
る。フランジ部２４が、ホブホルダ１８の、ホブ工具１
６の反対側に設けられている。ホブ駆動モータ２５はこ
のフランジ部２４に固定され、ホブカッタ軸１７を回転
駆動するようになっている。

【００１１】図３に示すように、ホブホルダ１８に、ホ
ブカッタ軸１７の軸線Ｅ−Ｅの支持台８と反対側に、２
つの長穴３１，３１が、ほぼこの軸線Ｅ−Ｅに沿って間
隔を置いて形成されている。これらの長穴３１，３１に
挿通される取付ボルト３０，３０がベース２３の上面に
ねじ込まれている。これらの取付ボルト３０，３０は、
例えば頭部３０ａ，３０ａを有する六角穴付きボルトか
ら成り、それらの緊締・弛緩によりホブホルダ１８をベ
ース２３に固定・弛緩する。ホブホルダ１８は、旋回ピ
ン３２を中心にして旋回でき、図３ではホブカッタ軸１
７の軸線Ｅ−Ｅが水平な直線Ｘ−Ｘに対して反時計方向
（矢印Ｂ）へθ回転し、ホブ工具１６の歯筋がワークＷ
の軸線Ｚ−Ｚと平行になるようにしてワークＷに平歯車
を加工する状態を示している。長穴３１，３１は、ホブ
ホルダ１８の旋回を可能にするために軸線Ｅ−Ｅに対し
てほぼ横方向に扇形に延びている。ここで、取付ボルト
３０，３０及び長穴３１，３１は固定手段を構成し、旋
回ピン３２は旋回手段を構成する。

【００１２】ベース２３の、取付ボルト３０，３０間の
部分にストッパピン３４が立設され、ホブホルダ１８に
このスットパピン３４が挿入される穴３５が形成されて
いる。この穴３５の大きさは、ホブホルダ１８が旋回運
動を行った際にストッパピン３４に干渉しないように設
定されている。ホブホルダ１８の、支持台８と反対側の
側壁に、三角形の切欠部４０が形成されており、この切
欠部４０から穴３５へ向けて旋回調整ねじ３３がその先
端でストッパピン３４に当接するようにねじ込まれてい
る。

【００１３】取付ボルト３０，３０をゆるめ、旋回調整
ねじ３３をストッパピン３４に向けて進ませると、スト
ッパピン３４は固定のため旋回調整ねじ３３は進んだ分
だけ戻ることになり、この結果、ホブホルダ１８は旋回
ピン３２を中心にして矢印Ｂの反時計方向に旋回するこ
とになる。ここで旋回調整ねじ３３、ストッパピン３４
及び穴３５は旋回角設定手段を構成する。旋回調整ねじ
３３の回転量に応じて、ホブホルダ１８の傾角θを調整
することができ、ホブ工具１６を所望の進み角に設定で
きる。この進み角の設定が終わったら、取付ボルト３
０，３０を締め付けてホブホルダ１８をベース２３、即
ち、刃物台１０に固定する。この傾角θ、即ちホブ工具
１９の進み角は、フランジ部２４の外表面の形成した突
起部３６上に形成されたポインタ（矢印）３７とベース
２３に取り付けられたプレート３９に形成された角度目
盛り３８によって表示されるようになっている。

【００１４】４２は、ビルトインモータ２の回転とホブ
駆動モータ２５との回転を同期させる回転同期制御装置
である。即ち、この装置は、主軸３とホブカッタ軸１７
との回転をホブ工具１６による歯切りのために同期制御
させるものである。

【００１５】次に、ホブ工具１６による平歯車の歯切り
を説明する。まず、ホブカッタ軸１７に所定のホブ工具
１６を取りつける。次いで、図３に示すようにワークＷ
の軸線Ｚ−Ｚに対してホブ工具１６の歯筋が平行となる
ようにホブカッタ軸１７の軸線Ｅ−Ｅの角度を調整す
る。この調整を行うには、前記したごとく取付ボルト３
０，３０をゆるめてホブホルダ１８をベース２３からフ
リーの状態とし、旋回調整ねじ３３を廻すことによって
ホブホルダ１８を旋回ピン３２を中心にして矢印Ｂのご
とく反時計方向に旋回させる。ここで取付ボルト３０，
３０を再度締めつける。これによりホブホルダ１８が位
置決めされ、かつ旋回しないように固定される。次い
で、刃物台１０をＸ軸及びＹ軸方向に移動させ、ホブ工
具１６をワークＷの歯車形成部に整合した図３の状態に
する。この状態で、ホブカッタ軸１７及びホブ工具１６
を回転させ、それに同期して主軸３及びワークＷを回転
させ、ホブ工具１６をワークＷに切り込み（図３では紙
面の表から裏に向けてホブ工具１６を移動する）、主軸
台１をＺ軸方向へ移動させることにより、ワークＷに対
し平歯車の歯切りを行うことができる。ここで、ホブホ
ルダ１８の旋回角θは各種変化させることができ、ホブ
工具１６もホブカッタ軸１７を制御することによって各
種制御できるので、これを用いて加工されるワークの歯
車も平歯車に限らずハス歯、マガリ歯など各種の歯車が
加工できる。更にモジュール、歯数もいろいろに変化さ
せることもできるので、あらゆる歯車の加工ができる。

【００１６】なお、ホブホルダ１８を矢印Ｂと反対方向
に旋回させるには取付ボルト３０，３０をゆるめ、旋回
調整ねじ３３を前記と逆に回す。これによって旋回調整
ねじ３３とストッパピン３４との間に隙間ができるの
で、手でホブホルダ１８を時計方向に廻すことによって
簡単に上記の反対方向の旋回を行うことができる。な
お、旋回調整ねじ３３の先端が常にストッパピン３４に
自動的に圧接するように矢印Ｂと反対方向に、例えば、
ばねによって弾性的に付勢させるようにしてもよい。

【００１７】次に図４及び図５に示すワークＷを参照
し、図６に示すフローチャートに基づき、エンドミル加
工と歯切りの位相合せについて説明する。図４はワーク
Ｗに加工される歯車部分Ｗ１とエンドミル加工部分Ｗ２
を示した正面図で、図５は図４のＤ−Ｄ断面図である。
ワークＷには歯車部分Ｗ１とエンドミル加工部分（切り
落とし部分）Ｗ２があり、図５から分かるようにエンド
ミル加工部分Ｗ２は平行な２面となっており、この面の
延長線Ｆと歯底Ｗ３から垂直に立ち上がる線Ｇとが平行
となるような位相となっている。なお、図４，５では歯
切りされる歯も示されている。

【００１８】図６のフローチャートを参照して、ステッ
プＳ１で、まず、刃物台１０をＹ軸移動させて所定の外
径ツール１２を選択し、次いで刃物台１０をＸ軸移動さ
せて外径ツール１２を切り込ませてワークＷの外径を削
る旋削加工を行う。旋削加工が終了すると、主軸３を定
位置に停止する（ステップＳ２）。主軸３を定位置に停
止する手段は、例えば主軸オリエンテーション等で主軸
３を定位置に停止させ、ロックピン等で固定する公知の
手段を用いることができる。ステップＳ３で、刃物台１
０をＹ軸移動させてエンドミル２０をワークＷの近くへ
移動させ、３軸クロスドリル駆動モーター２６でエンド
ミル２０を回転させながらワークＷの一面に対しエンド
ミル加工を行う。エンドミル加工により一面が切り落と
されたら、ステップＳ４で主軸３を１８０°だけ回転さ
せて（主軸の１８０゜割り出し）ステップＳ２と同様に
停止させる。ステップＳ５で、ステップＳ３と同様にエ
ンドミル２０でエンドミル加工を行うことにより反対面
の切り落としが行われ、平行する一対の切り落とし部Ｗ
２が加工される。ステップＳ６では、再び外径ツール１
２により歯車を加工する箇所の外径部分を旋削する。

【００１９】旋削加工が終了すると、ステップＳ７で主
軸３を原点に復帰させ（主軸原点復帰）、ホブカッタ軸
１７を原点に復帰させる（ホブカッタ軸原点復帰）。次
いで、ステップＳ８では、図５に示すようにエンドミル
２０で加工した切り落とし部分Ｗ２の面（線Ｆ）がこれ
からホブ加工する歯底Ｗ３（線Ｇ）と位相が一致してい
るかどうかを判断し、位相が一致している場合はステッ
プＳ９のごとく、回転同期制御装置４２により主軸３と
ホブカッタ軸１７を同期させて回転させる。位相が一致
していない場合は、ステップＳ１０のごとく、位相が一
致するまで主軸３の回転角を制御する（主軸位置シフ
ト）。位相が一致したら前記したステップＳ９に移行
し、回転同期制御装置４２により主軸３とホブカッタ軸
１７を同期して回転させる。主軸３とホブカッタ軸１７
が同期回転し、ホブ工具１６がワークＷに切り込むこと
によりステップＳ１１のホブ加工が行われ、ＥＮＤにな
る。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、本発明の主軸台移動形Ｃ
ＮＣ自動旋盤におけるホブ加工装置によれば、次のよう
な効果がある。１．主軸台移動形ＣＮＣ自動旋盤で、平
歯車からハス歯、マガリ歯など各種の歯車が加工できる
ので、ホブ盤等の歯車加工機械が不要となり、設備費と
その分の工場設置面積を必要としない。２．主軸台移動
形ＣＮＣ自動旋盤で、ホブ加工を同時に加工することに
より、工程間のワークの搬送とホブ盤へのローディング
時間・アンローディング時間が不要となり、加工時間が
短縮されるとともに再チャッキングすることがないた
め、ワークの加工精度が向上する。３．ホブ加工とエン
ドミル加工を同一機械で行うことにより、エンドミル加
工面と歯車の谷との位相を容易にかつ正確に合わせるこ
とができ、複雑な形状のワークを加工することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の主軸台移動形ＣＮＣ自動旋盤のホブ加
工装置を示す概要図である。

【図２】ホブ加工装置を取りつけた刃物台の正面図であ
る。

【図３】ホブ加工を行う状態を示す加工部の平面図であ
る。

【図４】ワークＷから製造される歯車部分Ｗ１とエンド
ミル加工部分Ｗ２の正面図である。

【図５】図４のＤ−Ｄ断面図である。

【図６】本発明に基づくワークの旋削、エンドミル加
工、ホブ加工のフローチャートである。

【符号の説明】

１ 主軸台 ３ 主軸 １０ 刃物台 １１ 長穴 １５ ホブ加工装置 １６ ホブ工具 １７ ホブカッタ軸 １８ ホブホルダ ２３ ベース ２４ フランジ部 ２５ ホブ駆動モータ ３０ 取付ボルト ３１ 長穴 ３２ 旋回ピン ３３ 旋回調整ねじ ３４ ストッパピン ３５ 穴 ３６ 突起部 ３７ ポインタ（矢印） ３８ 目盛り ３９ プレート ４０ 切欠部 ４２ 回転同期制御装置 Ｗ ワーク Ｗ１ 歯車部分 Ｗ２ 切り落とし部分 Ｗ３ 歯底

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを保持する主軸を有し該主軸の軸
   方向へ移動可能な主軸台と、該主軸の前方に、該主軸に
   対して左右方向及び上下方向へ移動可能に設けられた刃
   物台とを有するＣＮＣ自動旋盤に装着され、 軸線を有し、先端にホブ工具を装着したホブカッタ軸を
   モータにより該軸線と同軸に回転可能に支持するホブホ
   ルダと、 該ホブホルダを該軸線上の一点を中心にして旋回させる
   旋回手段と、 該ホブホルダの旋回角を設定する旋回角設定手段と、 該ホブホルダを所定の旋回位置に固定する固定手段と、 前記主軸と前記ホブカッタ軸との回転をホブ工具による
   前記ワークの歯車形成部の歯切のために同期させる回転
   同期装置と、を設けて成り、前記ホブ工具を前記ワーク
   の歯車形成部に対して所定の進み角に設定し、該ホブ工
   具で該歯車形成部に歯切りを行う構成にした主軸台移動
   形ＣＮＣ自動旋盤用ホブ加工装置。