JPS60131114A

JPS60131114A - 歯車製造装置

Info

Publication number: JPS60131114A
Application number: JP23753683A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Tsukamoto; 塚本　隆一; Hiroshi Okunishi; 弘奥西; Tadao Yokota; 横田　忠夫
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1983-12-16
Filing date: 1983-12-16
Publication date: 1985-07-12
Also published as: JPS6234490B2

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】本発明は切削加工装置に関し、一層詳細には被削鋼材を
高周波誘導加熱法により加熱しながら歯切加工を行う歯
車製造装置に関する。

鋼製歯車の製造には、ホブ盤やビニオン型歯切盤等の歯
切盤により被剛材に歯形を創成し、これにより得られた
歯車を焼入れする方法が採用されている。一般的には、
ホブ盤、ピニオン型歯切盤等の歯車製造装置は高速度鋼
等よりなる切削工具を備え、これらの工具により被削材
に歯形旋削し、この後、歯車の創成の終わった鋼製歯車
に焼入れを行い必要とされる硬度を得る。

このような鋼製歯車の製造において、特に近年は加工時
間の短縮が要求されている。しかし、歯切工具の寿命は
、高速度鋼工具の場合、硬度の４乗および切削速度の２
乗に反比例すると言われており、従って、歯車切削加工
時間の短縮のために切削そのものを高速化すると工具の
寿命が短縮され、結局、工具費の増大という大きな問題
が惹起する。また、鋼製歯車製造に含まれる浸炭焼入れ
工程は、その前後の一連の工程を分断するために加工工
程における物流を阻害し、製造時間の短縮化を阻む大き
な原因の一つとなっていた。

このように従来の高速度鋼歯切工具による歯切時間の短
縮には工具寿命から来る制約がある。

このため、被削材の硬度を下げることにより工具寿命を
延ばすことも検討されたが、被削歯車の歯面のむしれお
よびパリ　（はみ出し）、旋削加工切屑の処理等の別異
の問題が起こる。そこで、他の切削加工分野の工具にお
いて既に標準的に用いられている超硬合金やセラミック
等を歯切工具材料として用いることも試みられた。

しかし、これらの高硬度材料は耐熱性および硬度につい
ては高速度鋼に数段優っているものの、靭性が不足して
いるため切削の際の工具の刃のチッピングが甚だしく、
十分活用されるに至っていない。

そこで、本発明者等は、従来の装置に比し加工時間を大
幅に短縮、できると共に加工精度も一段と優れる歯車製
造装置を得るべく鋭意考究並びに試作を重ねた結果、歯
車用の素材である鋼は、加熱により所定温度に到達する
とその引張強度が通常状態におけるそれよりも極度に減
少することに着目し、その温度範囲内において使用可能
な耐熱性に優れる超硬質材料の切削工具を選択し、高周
波誘導加熱法により被削鋼製材を継続的または断続的に
加熱すれば、当咳被削鋼製材の種類、品温での硬度、組
織状態を考慮することなく高速での歯切加工が達成され
前記の種々の問題点が一挙に解消することが判った。

さらに歯切加工後直ちに高周波誘導加熱により再加熱を
行えば焼入れ工程に要する時間も短縮できることも判明
した。

従って、本発明の主な目的は、従来の装置に比べ加工時
間を大幅に短縮できる歯切加工装置を提供し且つ歯車へ
の焼入れ工程も同様に営んで効率的に歯車を生産するこ
とが可能な歯車製造装置を提供するにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、歯車用被剛材
を支承する支持部と、前記被削材を回転しながら切削加
工する切削工具と、前記被削材に近接配置されて前記被
削材を加熱する加熱装置と、前記被削材の加工中にその
温度を検出する温度検出器とからなり、切削工具により
前記被削材を切削加工する際前記加熱装置を付勢し且つ
前記温度検出器の温度検出作用下に前記加熱装置の加熱
温度を一定範囲に保つように制御するよう構成すること
を特徴とする。

次に、本発明について好適な実施例を挙げ、添付の図面
を参照しながら以下詳細に説明する。

なお、本発明は、ホブ状工具およびビニオン型工具のい
ずれに関しても適用できるが、この実施例ではホブ歯切
について説明する。

そこで、切削工具であるホブ１０は、その円筒体周面に
螺旋状の切刃１２を含むと共にこの切刃１２は多数の軸
方向に延在する溝１３により横断されている。この場合
、切刃１２はＣＢＮ焼結体、セラミックあるいは超硬合
金から形成される。

ボブ１０はボブ軸１４により軸支され、このホブ軸１４
は工具ユニット１６に回転自在に支承されている。さら
に、工具ユニット１６には冷却用エア供給管１８が配設
され、その先端部のエアノズル２０は、ホブ１０と、ホ
ブ１Ｏに対応するユニット１６の四部との間隙部に臨設
される。

一方、被前部材である鋼製歯車２２は、断熱性に富むセ
ラミック材等からなるスリーブ状の第１の治具２４に軸
支され、さらにセラミック材からなる第２の治具２６お
よび円板状の第３の治具２８により上下方向から挟持さ
れる。第２治具２６は、複数個の固定ネジ３０により被
削歯車支持基部３２に固定される。軸３４は、この支持
基部３２の中心軸に設けられた貫通孔３６を貫通し装置
本体（図示せず）に回動自在に軸支されている。一方、
前記スリーブ２４内径に対応するこの軸３４の小径部３
８は、スリーブ２４を貫通する。この小径部３８の上端
部には皿ばね３９を介してボルト４０が卵入し、第３治
具２８および被削歯車２２を第２治具２６との間でしっ
かりと堅持する。この場合、油圧あるいはばねにより継
続した引張力が与えられるドローバ−により同様に堅持
してもよい。

また、支持基部３２の内部には軸３４を巻回するように
環状空洞部４２が形成され、その内部で冷却水４４が循
環する。

次に、被削歯車２２の周囲に高周波加熱用誘導コイル４
６が設けられる。すなわち、被削歯車２２の半周を囲繞
する高周波加熱用コイル４６は、上部磁極４８、下部磁
極５０およびこれらの磁極４８．５０の間に介装された
巻線５２よりなる。上部および下部磁極４８．５０は第
２および第３治具２６．２８の周面に対応して半円状の
切欠きをその中心部に有する磁性体半円板よりなり、こ
れらの半円板は、被削歯車２２の外側半周部に近接位置
して上下方向から歯車２２を空隙を介して挟むように配
設している。巻線５２は、弧状の柱体を形成する（第２
図参照）。なお、この巻線５２は、導線を介して高周波
電源５４（第４図参照）に接続され、また、非接触型温
度検知器５６が被削歯車２２の切削点に近接して設けら
れる。この温度検知器５６の出力側は前記高周波電源５
４の制御器５８に接続されてなる。制御器５８の出力は
、電源５４に接続され、また、この電源５４にはさらに
被削歯車２２の再加熱用コイル６Ｏを接続しておく。

次に、第１乃至第３図に示す装置の作用について説明す
る。

工具ユニッ目６が下降し、切削位置に至る間に、高周波
誘導加熱用コイル４６が付勢され、被削歯車２２の加熱
を開始する。その結果、巻線５２は、被削歯車２２を挟
む磁極４８．５Ｏの間に高周波で交番する磁場を形成し
、これにより歯車２２内部に誘導電流を生成しジュール
熱により歯車２２を加熱する。歯車２２は、前記のよう
に断熱性に富む第１乃至第３の治具２４．２６．２８に
囲繞されているために、その熱は、外部に逃出すること
なく効果的に加熱され、一方、支持基部３２は、その空
洞部４２を循環する冷却水４４により品に冷却されてい
るため、加熱されたコイル４６の熱により装置本体が高
温となることはない。このように歯車２２は、効果的に
コイル４６により加熱されるので、ホブ１０が前進端位
置より垂直に送られ切刃１２が最大切込み深さに達する
までの時間に歯車２２の歯底位置の温度を７００°Ｃ以
上にまで加熱することが出来る。被削歯車２２を構成す
る鋼材は、この７００°Ｃ以上の温度域ではその引張強
さが品温時の概ね１１５以下に低下する。従って、その
切削は、極めて容易である。

ホブ１０が回転駆動され歯切加工が開始されるとエアノ
ズル２０から冷却用空気が噴射され、歯車２２の熱およ
び切削加工による摩擦熱により高温となったホブｌＯの
切刃１２を冷却する。

このようにして歯車２２の切削加工が進行し、温度検知
器５６の検知する歯車２２の温度が８００°Ｃを超える
と、制御器５８は、電源５４をオフにしてコイル４６を
減勢する。この結果、検知器５６の検知する被削歯車２
２の温度が低下し７００°Ｃに下がると再び制御器５８
は電源５４をオンし、コイル４６を付勢する。以後、切
削加工の終了まで上記の動作を反復し、被削歯車２２を
所定の温度域７００°Ｃ乃至８００°Ｃに保持する。

既に述べたように歯車２２を構成する鋼材の引張強さは
この７００°Ｃ乃至８００°Ｃの温度域では概ね常温時
の１１５に低下する。従って、耐熱制御に優れた超硬質
材であるセラミック、または超硬合金からなるホブ１０
の脆性から発生する１Ｗ温加工における種々の欠点は、
歯車２２の累月の引張強さの極端な低下により問題では
なくなる。また、歯車２２の温度は８００°Ｃ以下に保
たれ、しかも、ホブ１０の切刃１２はエアノズル２゜の
発生する冷却気流により、切削加工中、常に冷却されて
いるので、仮にボブ１０が超硬合金で構成されている場
合でも熱による切刃１２の硬度の低下は皆無である。

このようにして、被削歯車２２に歯形の創成が完了する
と、歯車２２は、次に焼入れ工程に搬送され、この間に
６００°Ｃ以下に冷却される（第５図参照）。この後、
再加熱コイル６０により９５０°Ｃまで再度高周波加熱
され、続いて浸漬、スプレー等の方法で急速に冷却され
焼入れが行われる。再加熱コイル６０は、切削工具１２
と同一のステーションに設けてもまた隣接する別々のス
テーションに設けても良いことは勿論である。

このように、焼入れ工程における再加熱は、直前の歯切
工程における余熱を利用しているので、加熱時間が大幅
に短縮される。

以上に述べたように、本発明によれば被削歯車が効率的
に高周波加熱用コイルにより、加工中、断続的にまたは
継続的に加熱され所定の温度域に保持されるので、セラ
ミック、超硬合金等の超硬質材よりなる工具を高速回転
、高速送りで使用することができ、歯切加工時間を大幅
に短縮することが可能となる。さらに、焼入れ工程で用
いる再加熱コイルを切削工程における高周波加熱用コイ
ルと同一の電源で駆動することとし、焼入れ工程におけ
る再加熱に切削工程での余熱を利用することも可能であ
るので切削工゛程と焼入れ工程が連続した一貫工程とな
り、これらに要する時間が大幅に短縮できる効果も奏す
る。

以上、本発明について好適な実施例を挙げ説明したが、
本発明は、この実施例に限定されることなく本発明の要
旨を逸脱しない範囲において種々の改変並びに設計変更
が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る歯切装置の側面図、第２図は第
１図の■−■線による装置の主要部の横断面図、第３図
は、第１図の■−■線による装置の被削歯車支持部の縦
断面図、第４図は、第１図の装置と共に用いられる再加
熱コイルおよび電源を示す回路図、第５図は、第１乃至
第４図の装置による被削歯車加工中の温度変化を示すグ
ラフである。１０・・ホブ　１２・・切刃１４・・ホブ軸　１６・・工具ユニット１８・・ユニッ
ト支持部　２０・・エアノズル２２・・被削歯車　２４
・・スリーブ２６・・治具基部　２８・・治具円板３０・・固定ネジ　３２・・支持基部３４・・軸　３６・・貫通孔３８・・軸止径部　３９・・皿ばね４０・・軸頭部　４２・・空洞４４・・冷却水４６・・高周波誘導加熱用コイル４８・・上部磁極　５０・・下部磁極５２・・巻線　５４・・高周波電源５６・・温度検知器　５８・・制御器６０・・再加熱用コイル

Claims

【特許請求の範囲】（１１歯車用被削材を支承する支持部と、前記被Ｃｊ１
目Ａを回転しながら切削加工する切削工具と、前記被削
材に近接配置されて前記被削材を加熱する加熱装置と、
前記被削材の加工中にその温度を検出する温度検出器と
からなり、切削工具により前記被削材を切削加工する際
前記加熱装置を付勢し且つ前記温度検出器の温度検出作
用下に前記加熱装置の加熱温度を一定範囲に保つように
制御するよう構成することを特徴とする歯車製造装置。（２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、加熱
装置は、高周波誘導加熱用コイルを含む歯車製造装置。（３）特許請求の範囲第１項記載の装置において、温度
検出器は、非接触型温度センサからなる歯車製造装置。（４）特許請求の範囲第１項記載の装置において、支持
部は、断熱効果に富む材質の治具を含み、加熱切削中、
被削材からの熱が他部へ逃出することのないように構成
してなる歯車製造装置。（５）　特許請求の範囲第１項記載の装置において、支
持部は、冷却媒体用管路を含むことからなる歯車製造装
置。（６）　特許請求の範囲第１項記載の装置において、切
削工具は、ＣＢＮ焼結体、セラミックまたは超硬合金を
含む超硬質部材からなる歯車製造装置。（７）特許請求の範囲第２項記載の装置において、被削
材は、円柱体を形成し、高周波誘導加熱用コイルの磁極
対は中心部に半円状切欠を形成した半円板対を形成し、
前記磁極は所定間隔離間し且つ前記被削材を構成する円
柱体外周部は所定の空隙を介して前記磁極間に介装され
てなる歯車製造装置。（８）特許請求の範囲第１項記載の装置において、切削
工具は、周面に切刃を備える円筒体よりなり、前記円筒
体周面に近接して前記切削工具冷却用空気流を形成する
エアノズルを設け、切削加」ニ中に前記切削工具の切刃
を冷却してなる歯車製造装置。