KR20120073310A

KR20120073310A - 기어 가공 기계

Info

Publication number: KR20120073310A
Application number: KR1020127011017A
Authority: KR
Inventors: 사토루 아카마; 세이사쿠 오단
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2012-07-04
Also published as: WO2011067949A1; TW201119773A; US20120263549A1; CN102596470A; JP2011115908A

Abstract

커터 헤드의 강성을 향상시키고, 외부 기어 또는 내부 기어 중 어느 것을 가공했을 때에 있어서도, 가공 정밀도의 향상 및 품질의 균일화를 도모할 수 있는 기어 가공 기계를 제공한다. 그 때문에, 외부 기어 (W1) 또는 내부 기어 (W2) 가 장착되는 회전 테이블 (13) 을 회전 가능하게 지지함과 함께, 이동 가능하게 지지되는 이동 베이스 (12) 와, 이동 베이스 (12) 의 상방에 형성되는 도어형 칼럼 (14) 의 브릿지부 (14c) 와, 브릿지부 (14c) 에 승강 가능하게 지지되는 새들 (15) 과, 새들 (15) 의 전면에 형성되어, 공구 (T) 를 하단에 회전 가능하게 지지하는 커터 헤드 (16) 를 구비하고, 커터 헤드 (16) 의 전측에, 전방을 향해 돌출되는 돌출부 (16a) 를 형성하고, 공구 (T) 를, 그 전부가 돌출부 (16a) 에 있어서의 가장 전방으로 돌출된 정상면 (16b) 으로부터 더욱 전방으로 돌출되도록 배치한다.

Description

기어 가공 기계{GEAR MACHINING MACHINE}

본 발명은, 외부 기어 및 내부 기어를 단일한 커터 헤드를 사용하여 절삭할 수 있는 기어 가공 기계에 관한 것이다.

기어에는, 외부 기어와 내부 기어가 있고, 종래부터, 외부 기어를 가공하는 경우와 내부 기어를 가공하는 경우는, 별도의 기어 가공 기계를 사용하거나, 또는 1 대의 기어 가공 기계를 공용하도록 하고 있었다. 1 대의 기어 가공 기계로 외부 기어 및 내부 기어의 양방을 가공하기 위해서는, 외부 기어의 가공을 실시하는 경우에는, 외부 기어 전용의 가공 헤드를 사용하는 한편, 내부 기어의 가공을 실시하는 경우에는, 내부 기어 전용의 가공 헤드를 사용할 필요가 있다. 이로 인해, 종래의 기어 가공 기계에 있어서, 외부 기어 또는 내부 기어 중 어느 일방의 가공을 실시한 후, 어느 타방의 가공을 실시하는 경우에는, 가공 헤드의 교환 작업이 필요하였다.

한편, 최근, 외부 기어 및 내부 기어를 단일한 연삭 헤드를 사용하여 연삭할 수 있는 기어 연삭 장치가 제공되고 있다. 이와 같은, 종래의 기어 연삭 장치는, 예를 들어, 특허문헌 1 에 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 10-151523호

상기 종래의 기어 연삭 장치에서는, 외부 기어와 내부 기어 사이의 연삭 전환시에 있어서의 헤드 교환 작업을 불필요하게 하는 것을 목적으로 하여, 연삭 헤드를, 수평 방향으로 신연 (伸延) 하는 수평 신연부와, 이 수평 신연부의 선단으로부터 하방을 향해 신연하는 수하부 (垂下部) 로 이루어지는 측면에서 보았을 때 L 자 형상으로 형성되고, 그 수하부의 하단에 지석 (砥石) 을 회전 가능하게 지지하도록 되어 있다.

그러나, 이와 같은 연삭 헤드의 구성에서는, 수하부의 강성이 잘 확보되지 않기 때문에, 연삭시의 가공 부하 (절삭 반력) 에 의해, 지석이 흔들려 버려, 가공 정밀도를 저하시킬 우려가 있다.

게다가, 종래의 연삭 방법에 있어서는, 외부 기어를 연삭할 때에는, 지석의 전부 (前部) 를 외부 기어에 맞닿게 하는 한편, 내부 기어를 연삭할 때에는, 지석의 후부 (後部) 를 내부 기어에 맞닿게 하도록 되어 있다. 이로써, 외부 기어 연삭시에 있어서의 가공 부하의 작용 방향과 내부 기어 연삭시에 있어서의 가공 부하의 작용 방향이 역방향이 됨과 함께, 연삭 헤드가 L 자 형상을 이루는 점에서, 외부 기어 연삭시에 있어서의 가공 부하의 크기와 내부 기어 연삭시에 있어서의 가공 부하의 크기가 상이하기 때문에, 외부 기어와 내부 기어 사이에 가공 정밀도의 편차가 생길 우려가 있다.

또한, 내직경 치수와 외직경 치수 사이에 큰 직경 치수 차를 갖는 내부 기어를 연삭하는 경우에는, 연삭 헤드에 있어서의 수평 신연부의 길이를 길게 설정해야만 하여, 추가적인 연삭 헤드의 강성의 저하를 초래해 버린다.

또, 외부 기어 및 내부 기어의 제작에 있어서는, 톱니면 연삭을 실시하기 전에, 톱니 절단 (절삭) 을 실시하는 것에 의해, 그들의 톱니형이 형성되게 되는데, 톱니 절단 가공시의 가공 부하 (절삭 반력) 는, 연삭 가공시의 가공 부하보다 훨씬 커진다. 이로 인해, 상기 종래의 절삭 헤드의 구성을, 톱니 절단 가공을 실시하기 위한 기어 가공 기계의 커터 헤드에 채용한 경우에는, 상기 서술한 문제가 현저해진다.

따라서, 본 발명은 상기 과제를 해결하는 것으로, 커터 헤드의 강성을 향상시키고, 외부 기어 또는 내부 기어 중 어느 것을 가공했을 때에 있어서도, 가공 정밀도의 향상 및 품질의 균일화를 도모할 수 있는 기어 가공 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 1 발명에 관련된 기어 가공 기계는,

피가공 외부 기어 또는 피가공 내부 기어가 장착되는 회전 테이블을, 당해 피가공 외부 기어 또는 피가공 내부 기어의 중심축 둘레에 회전 가능하게 지지하고, 그 중심축 방향과 직교하는 방향으로 이동 가능하게 지지되는 이동 베이스와,

상기 이동 베이스의 상방에 형성되는 지지체와,

상기 지지체에 승강 가능하게 지지되는 새들 (saddle) 과,

상기 새들의 전면에 형성되어, 회전 공구를 하단에 회전 가능하게 지지하는 커터 헤드를 구비하고,

상기 커터 헤드의 전측에, 전방을 향해 돌출되는 돌출부를 형성하고,

상기 회전 공구를, 그 전부가 상기 돌출부에 있어서의 가장 전방으로 돌출된 정상부로부터 더욱 전방으로 돌출되도록 배치하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 2 발명에 관련된 기어 가공 기계는,

상기 지지체를, 상기 이동 베이스의 이동 방향을 걸치도록 배치되는 도어형 칼럼의 브릿지부로 한 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하는 제 3 발명에 관련된 기어 가공 기계는,

상기 커터 헤드를, 상기 새들에 선회 가능하게 지지하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 관련된 기어 가공 기계에 의하면, 새들의 전면에 형성되는 커터 헤드의 전측에, 전방을 향해 돌출되는 돌출부를 형성하고, 회전 공구를, 그 전부가 돌출부에 있어서의 가장 전방으로 돌출된 정상부로부터 더욱 전방으로 돌출되도록 배치함으로써, 커터 헤드의 강성을 향상시킬 수 있으므로, 외부 기어 또는 내부 기어 중 어느 것을 가공했을 때에 있어서도, 가공 정밀도의 향상 및 품질의 균일화를 도모할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 관련된 기어 가공 기계의 사시도이다.
도 2 는 커터 헤드의 확대도이다.
도 3 은 커터 헤드의 선회 상태를 나타낸 도면이다.
도 4 는 외부 기어를 톱니 절단 가공했을 때의 모습을 나타낸 도면이다.
도 5 의 (a) 는 도 4 의 측단면도, 도 5 의 (b) 는 도 4 의 평면도이다.
도 6 은 내부 기어를 톱니 절단 가공했을 때의 모습을 나타낸 도면이다.
도 7 의 (a) 는 도 6 의 측단면도, 도 7 의 (b) 는 도 6 의 평면도이다.

이하, 본 발명에 관련된 기어 가공 기계에 대해, 도면을 이용하여 상세하게 설명한다.

실시예

도 1 에 나타내는 바와 같이, 도어형의 기어 가공 기계 (1) 에는, 베드 (11) 가 형성되어 있고, 이 베드 (11) 에는, 이동 베이스 (12) 가 수평한 X 축 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 이동 베이스 (12) 의 상부에는, 원형의 회전 테이블 (13) 이 연직인 워크 회전축 (C) 둘레에 회전 가능하게 지지되어 있고, 이 회전 테이블 (13) 의 상면에는, 외부 기어 (피가공 외부 기어) (W1) 또는 내부 기어 (피가공 내부 기어) (W2) 가 선택적으로 장착되게 되어 있다.

또, 베드 (11) 의 후단측에는, 도어형 칼럼 (14) 이 형성되어 있다. 이 도어형 칼럼 (14) 은, 베드 (11) 의 좌우 양측으로 세워 설치하는 좌우 1 쌍의 칼럼부 (14a, 14b) 와, 이들 칼럼부 (14a, 14b) 의 상단끼리를 연결하도록 배치되는 브릿지부 (지지체) (14c) 로 구성되어 있다. 그리고, 브릿지부 (14c) 는, 회전 테이블 (13) 에 장착된 외부 기어 (W1) 및 내부 기어 (W2) 보다 상방에 배치되고, X 축 방향으로 연장 설치되는 베드 (11) 를 걸치도록, 즉, 이동 베이스 (12) (회전 테이블 (13)) 의 이동 방향을 걸치도록 형성되어 있다.

브릿지부 (14c) 의 전측에 있어서의 폭방향 중심부에는, 새들 (15) 이 연직인 Z 축 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있고, 이 새들 (15) 의 전면에는, 커터 헤드 (16) 가, 도시되지 않은 선회 기구를 개재하여, 수평한 공구 선회축 (A) 둘레에 선회 가능하게 지지되어 있다. 또한, 커터 헤드 (16) 의 후면 전체 (전체역) 는, 상기 선회 기구를 개재하고 있어도, 새들 (15) 의 전면에 간극 없이 밀착하도록 장착되어 있다. 또, 공구 선회축 (A) 은, 후술하는 공구 (회전 공구) (T) 의 공구 회전축 (B) 과, 공구 (T) 의 중심에 있어서 직교하도록 배치되어 있다 (도 2 및 도 3 참조).

여기서, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 커터 헤드 (16) 는, 통형상을 이루고 있고, 그 전측에는, 전방을 향해 돌출되는 볼록한 형상의 돌출부 (16a) 가 형성되어 있다. 이 돌출부 (16a) 의 전면은, 다각형상을 이루고 있고, 그 전면의 폭방향 중앙부에는, 가장 전방으로 돌출된 정상면 (정상부) (16b) 이 형성되어 있다. 또, 커터 헤드 (16) 의 하단 내부에는, 예를 들어, 인볼류트 프라이스 커터 등의 공구 (T) 가, X 축 방향 및 Z 축 방향과 직교하는 방향으로 연장되는 공구 회전축 (B) 둘레에 회전 가능하게 내장되어 있고, 이 공구 (T) 는, 그 전부가 정상면 (16b) 으로부터 더욱 전방으로 돌출되도록 배치되어 있다.

또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 돌출부 (16a) 의 전면을 다각형상으로 돌출시키고, 공구 (T) 의 전부를 그 정상면 (16b) 으로부터 더욱 전방으로 돌출시키도록 했는데, 돌출부 (16a) 의 전면을 원형상으로 돌출시키고, 공구 (T) 의 전부를 그 정상부로부터 더욱 전방으로 돌출시키도록 해도 상관없다. 그리고, 돌출부 (16a) 에 있어서의 전면의 돌출량, 곡률 정도, 직경 치수 등은, 톱니 절단을 실시하는 외부 기어 (W1) 의 외직경 및 내부 기어 (W2) 의 내직경에 따라 설정되어 있고, 톱니 절단 가공시에 있어서, 돌출부 (16a) 의 전면과 외부 기어 (W1) 의 외주면 (외부 기어) 또는 내부 기어 (W2) 의 내주면 (내부 기어) 이 접촉하지 않게 되어 있다.

다음으로, 기어 가공 기계 (1) 에 의한 톱니 절단 가공에 대해, 도 3 내지 도 7 을 이용하여 설명한다.

먼저, 외부 기어 (W1) 를 평기어로 톱니 절단 가공하는 경우에는, 도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 외부 기어 (W1) 를 회전 테이블 (13) 에 고정시킨 후, 이동 베이스 (12) 를 커터 헤드 (16) 의 전방에 있어서의 외부 기어 가공 위치까지 이동시킨다. 이어서, 새들 (15) 에 의해 커터 헤드 (16) 를 하강시켜, 공구 (T) 의 전부를, 외부 기어 (W1) 의 외주면에 맞닿게 한다. 그리고, 공구 (T) 를 회전시키면서, 새들 (15) 에 의해 커터 헤드 (16) 를 승강시킴으로써, 외부 기어 (W1) 의 외주면이 톱니 절단된다. 이로써, 회전 테이블 (13) 을 1 개의 톱니홈만큼 할출 (割出) 회전시키면서, 상기 서술한 공구 (T) 에 의한 톱니 절단 동작을 소정 횟수 실시함으로써, 외부 기어 (W1) 의 외주면에, 평기어의 톱니형이 형성되게 된다.

또, 외부 기어 (W1) 를 헬리컬 기어로 톱니 절단 가공하는 경우에는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 그 비틀림각에 따라 커터 헤드 (16) 를 소정 각도로 선회시킨 후, 새들 (15) 에 의해 커터 헤드 (16) 를 하강시켜, 공구 (T) 의 전부를, 외부 기어 가공 위치에 배치된 외부 기어 (W1) 의 외주면에 맞닿게 한다. 이어서, 공구 (T) 를 회전시키면서, 새들 (15) 에 의해 커터 헤드 (16) 를 승강시킴과 함께, 외부 기어 (W1) 의 비틀림각에 따라 회전 테이블 (13) 을 회전시킴으로써, 외부 기어 (W1) 의 외주면이 톱니 절단된다. 이로써, 회전 테이블 (13) 을 1 개의 톱니홈만큼 할출 회전시키면서, 상기 서술한 공구 (T) 에 의한 톱니 절단 동작을 소정 횟수 실시함으로써, 외부 기어 (W1) 의 외주면에, 헬리컬 기어의 톱니형이 형성되게 된다.

그 후, 내부 기어 (W2) 를 평기어로 톱니 절단 가공하는 경우에는, 도 6 및 도 7 에 나타내는 바와 같이, 커터 헤드 (16) 를 교환하지 않고, 내부 기어 (W2) 를 회전 테이블 (13) 에 고정시킨 후, 이동 베이스 (12) 를 브릿지부 (14c) 의 하방에 있어서의 내부 기어 가공 위치까지 이동시킨다. 이어서, 새들 (15) 에 의해 커터 헤드 (16) 를 하강시키고, 공구 (T) 의 전부를, 내부 기어 (W2) 의 내주면에 맞닿게 한다. 그리고, 공구 (T) 를 회전시키면서, 새들 (15) 에 의해 커터 헤드 (16) 를 승강시킴으로써, 내부 기어 (W2) 의 내주면이 톱니 절단된다. 이로써, 회전 테이블 (13) 을 1 개의 톱니홈만큼 할출 회전시키면서, 상기 서술한 공구 (T) 에 의한 톱니 절단 동작을 소정 횟수 실시함으로써, 내부 기어 (W2) 의 내주면에, 평기어의 톱니형이 형성되게 된다.

또, 내부 기어 (W2) 를 헬리컬 기어로 톱니 절단 가공하는 경우에는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 그 비틀림각에 따라 커터 헤드 (16) 를 소정 각도로 선회시킨 후, 새들 (15) 에 의해 커터 헤드 (16) 를 하강시켜, 공구 (T) 의 전부를, 내부 기어 가공 위치에 배치된 내부 기어 (W2) 의 내주면에 맞닿게 한다. 이어서, 공구 (T) 를 회전시키면서, 새들 (15) 에 의해 커터 헤드 (16) 를 승강시킴과 함께, 내부 기어 (W2) 의 비틀림각에 따라 회전 테이블 (13) 을 회전시킴으로써, 내부 기어 (W2) 의 내주면이 톱니 절단된다. 이로써, 회전 테이블 (13) 을 1 개의 톱니홈만큼 할출 회전시키면서, 상기 서술한 공구 (T) 에 의한 톱니 절단 동작을 소정 횟수 실시함으로써, 내부 기어 (W2) 의 내주면에, 헬리컬 기어의 톱니형이 형성되게 된다.

또한, 상기 서술한 기어 가공 기계 (1) 에 있어서는, 외부 기어 (W1) 의 톱니 절단을 실시한 후, 커터 헤드 (16) 의 교환 작업을 실시하지 않고, 내부 기어 (W2) 의 톱니 절단을 실시하도록 했지만, 물론, 내부 기어 (W2) 의 톱니 절단을 실시한 후, 커터 헤드 (16) 의 교환 작업을 실시하지 않고, 외부 기어 (W1) 의 톱니 절단을 실시하는 것도 가능하게 되어 있다.

따라서, 본 발명에 관련된 기어 가공 기계 (1) 에 의하면, 커터 헤드 (16) 를, 그 후면 전체가 새들 (15) 의 전면에 접하도록, 당해 새들 (15) 에 지지하고, 그 커터 헤드 (16) 의 전측에, 전방을 향해 돌출되는 돌출부 (16a) 를 형성하고, 공구 (T) 를, 그 전부가 돌출부 (16a) 에 있어서의 가장 전방으로 돌출된 정상면 (16b) 으로부터 더욱 전방으로 돌출되도록 배치함으로써, 커터 헤드 (16) 의 강성을 향상시킬 수 있다. 이로써, 공구 (T) 에 큰 가공 부하가 작용해도, 당해 공구 (T) 의 흔들림을 억제할 수 있으므로, 외부 기어 (W1) 또는 내부 기어 (W2) 중 어느 것을 톱니 절단 가공했을 때에 있어서도, 가공 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 외부 기어 (W1) 또는 내부 기어 (W2) 중 어느 것을 톱니 절단 가공하는 경우에도, 공구 (T) 의 전부를 이용하여 톱니 절단을 실시하기 때문에, 외부 기어 톱니 절단시에 있어서의 가공 부하 (절삭 반력) 의 작용 방향과, 내부 기어 톱니 절단시에 있어서의 가공 부하 (절삭 반력) 의 작용 방향이, 동일한 방향이 된다. 이로써, 외부 기어 (W1) 또는 내부 기어 (W2) 중 어느 것을 톱니 절단 가공했을 때에 있어서도, 동일한 가공 정밀도로 가공할 수 있어, 품질의 균일화를 도모할 수 있다.

그리고, 커터 헤드 (16) 를, 새들 (15) 을 개재하여, 도어형 칼럼 (14) 의 브릿지부 (14c) 에 지지한 것에 의해, 도어형 칼럼 (14) 의 내부, 즉, 브릿지부 (14c) 의 하방으로, 내부 기어 (W2) 를 이동시킬 수 있으므로, 내직경 치수와 외직경 치수 사이에 큰 직경 치수 차를 갖는 내부 기어 (W2) 에도, 용이하게 톱니 절단 가공을 실시할 수 있다. 이로써, 내부 기어 (W2) 의 직경 치수의 크기에 제약을 받지 않고, 가공 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.

또, 커터 헤드 (16) 를 선회 가능하게 지지함으로써, 외부 기어 (W1) 또는 내부 기어 (W2) 가 헬리컬 기어여도, 가공 정밀도의 향상 및 품질의 균일화를 도모할 수 있다.

산업상 이용가능성

본 발명은, 단일한 커터 헤드를 사용하여 가공할 때에, 외부 기어와 내부 기어 사이의 교환 작업을 자동으로 실시할 수 있는 기어 가공 기계에 적용 가능하다.

Claims

피가공 외부 기어 또는 피가공 내부 기어가 장착되는 회전 테이블을, 당해 피가공 외부 기어 또는 피가공 내부 기어의 중심축 둘레에 회전 가능하게 지지하고, 그 중심축 방향과 직교하는 방향으로 이동 가능하게 지지되는 이동 베이스와,
상기 이동 베이스의 상방에 형성되는 지지체와,
상기 지지체에 승강 가능하게 지지되는 새들과,
상기 새들의 전면에 형성되어, 회전 공구를 하단에 회전 가능하게 지지하는 커터 헤드를 구비하고,
상기 커터 헤드의 전측에, 전방을 향해 돌출되는 돌출부를 형성하고,
상기 회전 공구를, 그 전부가 상기 돌출부에 있어서의 가장 전방으로 돌출된 정상부로부터 더욱 전방으로 돌출되도록 배치하는 것을 특징으로 하는 기어 가공 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 지지체는, 상기 이동 베이스의 이동 방향을 걸치도록 배치되는 도어형 칼럼의 브릿지부인 것을 특징으로 하는 기어 가공 기계.
제 1 항에 있어서,
상기 커터 헤드는, 상기 새들에 선회 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 기어 가공 기계.