KR20160117512A

KR20160117512A - 가공장치 및 가공방법

Info

Publication number: KR20160117512A
Application number: KR1020167023548A
Authority: KR
Inventors: 히카루 타카하시
Original assignee: 시티즌 홀딩스 가부시키가이샤; 시티즌 마쉬나리 가부시키가이샤
Priority date: 2014-02-03
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2016-10-10
Also published as: EP3103576A4; TWI622443B; JP2018158441A; CN106170361B; ES2897926T3; US20170182572A1; WO2015115562A1; CN106170361A; EP3103576A1; JP6529643B2; TW201540401A; KR102300019B1; EP3103576B1; US9902003B2; JP6352949B2; JPWO2015115562A1

Abstract

본 발명은 구조가 용이한 가공장치, 및 기존의 선반을 이용하여 기어 또는 스플라인축 가공을 용이하게 할 수 있는 가공방법을 실현한다. 둘레면에 링 형상으로 형성된 날부(20)를 가지고 축선을 중심으로 회전구동되는 커터(11)와, 회전 가능하게 워크(W)를 보유하는 워크 보유수단(13)과, 커터(11)와 워크(W)를 축선방향으로 상대이동시키는 커터 구동수단(12)을 구비하고, 커터(11)와 워크(W)의 상대이동과 워크(W)의 회전을 연동시켜 커터(11)를 회전시킨 상태에서 워크(W)의 둘레면에 기어 또는 스플라인축을 형성하는 가공장치(1)에 있어서, 날부(20)는 축선에 쌍방향으로 복수 병설되며, 커터 구동수단(12)은 커터(11)를 축선 둘레에 한 방향으로 회전시키면서 축선을 따라 워크(W)에 대하여 상대적으로 왕복 이동시키고, 워크 보유수단(13)은 커터(11)의 왕복 이동에 따라서, 워크(W)를 정역회전시키며, 커터(11)의 각 날부(20)를 워크(W)의 둘레면에 접촉시켜서 워크(W)에 대하여 기어 또는 스플라인축의 외형 형상을 형성하도록 절삭한다.

Description

가공장치 및 가공방법{Machining Device and Machining Method}

본 발명은, 기어 또는 기어 형상의 단면을 가지는 축을 형성하는 가공장치 및 가공방법에 관한 것이다.

워크에 기어를 생성하는 방법 및 기어가공장치로서, 둘레면에 링 형상으로 형성된 절삭날을 가지고, 축선을 중심으로 회전구동되는 커터와, 회전구동 가능하게 워크를 보유하는 워크 보유수단과, 커터의 축선방향을 따라서 커터와 워크를 상대적으로 이동시키는 이동수단을 구비하며, 커터와 워크의 상대이동과 워크의 회전을 연동시키고, 커터를 회전시킨 상태에서 워크에 누름으로써, 워크의 둘레면에 기어를 형성하는 것이, 종래부터 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1을 참조).

특허문헌 1: 일본공개특허공보 소63-2609호

특허문헌 1(일본공개특허공보 소63-2609호)에 기재된 바와 같은 기어생성방법 및 기어가공장치의 경우, 워크를 한 방향으로 회전시키면서, 회전하는 커터를 순차 이동시켜 기어를 생성할 필요가 있어, 기어의 가공을 효율적으로 행하는 것이 용이하지 않다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상기 문제에 감안하여, 구조가 용이한 기어가공장치, 및 기존의 선반을 이용하여 기어의 가공을 용이하게 실행할 수 있는 기어가공방법을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 실현하기 위하여, 둘레면에 링 형상으로 형성된 날부를 가지고, 축선을 중심으로 회전구동되는 커터와, 회전 가능하게 워크를 보유하는 워크 보유수단과, 커터의 축선방향을 따라서 커터와 워크를 상대적으로 이동시키는 커터 구동수단을 구비하고, 커터와 워크의 상대이동과 워크의 회전을 연동시키며, 커터를 회전시킨 상태에서 워크에 누름으로써, 워크의 둘레면에 기어를 형성 또는 기어 형상의 단면을 가지는 축을 형성하는 가공장치에 있어서, 날부는, 축선을 따르는 방향으로 복수 병설되고, 커터 구동수단은, 커터를 축선의 둘레에 한 방향으로 회전시키는 동시에, 커터를 축선을 따라서 워크에 대하여 상대적으로 왕복이동시키며, 워크 보유수단은, 커터의 왕복이동에 따라서, 워크를 정회전 혹은 역회전시키고, 커터의 각 날부를 워크의 둘레면에 접촉시키며, 워크에 대하여 기어 또는 기어 형상의 단면을 가지는 축의 외형 형상을 형성하도록 절삭한다.

또한, 가공장치는, 기어 형상의 단면을 가지는 축을, 스플라인축 또는 세레이션축으로 한다.

그리고, 가공장치는, 커터와 워크의 접촉면에 있어서, 커터에 의한 왕복이동의 진행방향 및 진행속도와 워크의 회전방향 및 회전속도가 동기하도록, 커터 구동수단에 의한 커터의 왕복이동 및 워크의 보유수단에 의한 정회전 혹은 역회전을 제어하는 제어수단을 구비한다.

여기에서, 날부는, 둘레면에 소정의 간격으로 설치된 복수의 절삭날로 이루어지도록 하여도 좋다.

또는, 날부는, 축선의 둘레를 일주하도록 연속적으로 형성된 절삭날로 이루어지도록 하여도 좋다.

또한, 가공방법은, 둘레면에 링 형상으로 형성된 날부가 축선을 따르는 방향으로 복수 병설된 커터를 축선의 둘레에 한 방향으로 회전시키는 동시에, 커터의 축선방향으로 워크에 대하여 상대적으로 왕복이동시키고, 커터의 왕복이동에 따라서 워크를 정회전 혹은 역회전시키며, 커터의 각 날부를 워크의 둘레면에 접촉시키고, 워크에 대하여 기어 또는 기어 형상의 단면을 가지는 축의 외형 형상을 형성하도록 절삭한다.

그리고, 가공방법은, 기어 형상의 단면을 가지는 축을, 스플라인축 또는 세레이션축으로 한다.

또한, 가공방법에서는, 커터와 워크의 접촉면에 있어서, 커터에 의한 왕복이동의 진행방향 및 진행속도와 워크의 회전방향 및 회전속도가 동기하도록, 커터의 왕복이동에 따라서 워크를 정회전 혹은 역회전시킨다.

본 발명에 따르면, 커터와 워크를 상대적으로 연속하여 왕복운동시키고, 그 왕복운동에 동기하여 워크를 연속적으로 정회전 및 역회전시킴으로써, 연속적으로, 그리고 용이하게 기어 또는 기어 형상의 단면을 가지는 축을 생성할 수 있어, 기어 또는 스플라인축이나 세레이션축 등의 가공을 효율적으로 행할 수 있다. 또한, 커터는, 축선 둘레에 링 형상으로 형성된 날부를 축선을 따르는 방향으로 복수 병설하여 구성할 수 있고, 기어의 가공공구로서 종래부터 공지인 호브와 같이 나선을 따라서 절삭날을 형성하는 필요가 없으므로 구조가 용이하다.

또한, 상기 호브와 같이 절삭날의 나선의 경사각에 맞추어 커터를 워크에 대하여 경사지게 하여 배치할 필요가 없으므로, 일반적인 선반을 사용하여 용이하게 기어 또는 기어 형상의 단면을 가지는 축을 생성할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 구조가 용이한 가공장치, 및 기존의 선반을 이용하여 기어 또는 기어 형상의 단면을 가지는 축의 가공을 용이하게 실행할 수 있는 가공방법을 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기어가공장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기어가공장치의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기어가공장치에 있어서의 커터의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기어가공장치에 있어서의 커터와 워크의 위치관계를 설명하는 사시도이다.
도 5는 커터의 왕복이동의 진행방향이 A 방향인 경우에 있어서의 워크의 회전방향을 나타내는 정면도이다.
도 6은 커터의 왕복이동의 진행방향이 A 방향인 경우에 있어서의 워크의 회전방향을 나타내는 바닥면도이다.
도 7은 커터의 왕복이동의 진행방향이 B 방향인 경우에 있어서의 워크의 회전방향을 나타내는 정면도이다.
도 8은 커터의 왕복이동의 진행방향이 B 방향인 경우에 있어서의 워크의 회전방향을 나타내는 바닥면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기어가공장치에 있어서의 커터의 날부의 변형예를 나타내는 도면이다.

도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 기어가공장치를 나타내는 개략도이다. 이후, 다른 도면에 있어서 같은 참조부호가 붙여진 것은 같은 기능을 가지는 구성요소인 것을 의미하는 것으로 한다. 도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 기어가공장치의 일부를 나타내는 사시도이다. 도 3은, 본 발명의 실시예에 따른 기어가공장치에 있어서의 커터의 확대도이다.

기어가공장치(1)는, 커터(11)와, 커터 구동수단(12)과, 워크 보유수단(13)과, 제어수단(14)을 구비한다. 커터 구동수단(12)과 워크 보유수단(13)은, 제어수단(14)에 의하여 제어된다.

커터(11)의 둘레면에는, 커터(11)의 축선(R1) 둘레에 복수의 절삭날(21)이 소정의 간격을 가지면서 설치된다. 이러한 복수의 절삭날(21)에 의하여 하나의 절삭날(21)의 세트가 구성되고, 하나의 절삭날(21)의 세트에 의하여, 커터(11)의 둘레면에 링 형상으로 하나의 날부(20)가 형성되어 있다. 날부(20)는, 축선(R1)을 따라서 복수 병설되어 있다.

커터 구동수단(12)은, 예를 들어 선반의 공구대로 이루어지고, 제어수단(14)에 의한 제어에 근거하여, 커터(11)를, 축선(R1)의 둘레로 회전시키는 동시에 축선(R1)을 따르는 방향으로 왕복이동시키도록 구동한다. 커터(11)의 회전속도는, 커터(11)의 날부(20)가 워크(W)를 절삭하기에 충분한 속도로 설정된다.

워크 보유수단(13)은, 예를 들어 선반의 주축으로 이루어지고, 제어수단(14)에 의한 제어에 근거하여, 워크(W)를, 커터(11)의 축선(R1)과 워크(W)의 축선(R2)이 교차하도록 보유하며, 커터(11)의 왕복이동에 동기하여 축선(R2)을 중심으로 정회전 혹은 역회전시키도록 회전구동한다. 본 실시형태에 있어서는, 워크(W)를, 축선(R1)과 축선(R2)이 교차하도록 보유한다.

본 실시예에서는, 커터(11)가 A 방향으로 진행하는 경우에는, 워크(W)가 a 방향으로 회전(본 명세서에서는, 편의상 '정회전'이라고 함)하고, 커터(11)가 B 방향으로 진행하는 경우에는, 워크(W)가 b 방향으로 회전(본 명세서에서는, 편의상 '역회전'이라고 함)하도록, 제어수단(14)에 의하여 커터 구동수단(12) 및 워크 보유수단(13)이 제어된다.

도 4는, 본 발명의 실시예에 따른 기어가공장치에 있어서의 커터와 워크의 위치관계를 설명하는 사시도이다. 여기에서는, 일례로서, 커터(11)가 워크(W)에 대하여 도 4에 나타내는 지면 앞쪽에 위치하고, 기어의 외형 형상으로서, 치형곡선이 인벌류트 곡선이 되는 기어를 형성하는 경우에 다하여 설명한다.

도 5 및 도 6은, 커터의 왕복이동의 진행방향이 A 방향인 경우에 있어서의 워크의 회전방향을 나타내는 도면으로서, 도 5는 정면도이고, 도 6은 바닥면도이다. 제어수단(14)은 커터 구동수단(12) 및 워크 보유수단(13)을 제어하고, 기어의 인벌류트 곡선을 형성하도록 커터(11)의 진행속도와 워크(W)의 회전속도를 동기시킨 상태에서, 커터(11)를 한 방향으로 회전시키면서 A 방향으로 진행시키고, 또한 워크(W)를 정회전시킨다. 이에 따라, 각 날부(20)가 워크(W)의 둘레면에 순차 접속하며, 각 절삭날(21)의 한쪽 면(도 5 및 도 6에 있어서 절삭날(21)의 커터(11)의 진행방향 A측의 면(41))측에 있어서, 워크(W)를 연속적으로 절삭할 수 있다.

도 7 및 도 8은, 커터의 왕복이동의 진행방향이 회전축(R1)을 따르는 B 방향인 경우에 있어서의 워크의 회전방향을 나타내는 도면으로서, 도 7은 정면도이고, 도 8은 바닥면도이다. 상술한 커터(11)가 A 방향으로 진행하여 워크(W)가 정회전하는 경우와 반대로, 제어수단(14)은 커터 구동수단(12) 및 워크 보유수단(13)을 제어하고, 기어의 인벌류트 곡선을 형성하도록 커터(11)의 진행속도와 워크(W)의 회전속도를 동기시킨 상태에서, 커터(11)를 한 방향으로 회전시키면서 B 방향으로 진행시키고, 또한 워크(W)를 반전시킨다. 이에 따라, 각 날부(20)가 워크(W)의 둘레면에 순차 접촉하며, 각 절삭날(21)의 다른 쪽 면(도 7 및 도 8에 있어서 절삭날(21)의 커터(11)의 진행방향 B측의 면(42))측에 있어서, 워크(W)를 연속적으로 절삭할 수 있다.

커터(11)를 한 방향으로 회전시킨 상태에서, 커터(11)를 A 방향으로 진행시키면서 워크(W)를 정회전시키는 동작(도 5 및 도 6)과, 커터(11)를 B 방향으로 진행시키면서 워크(W)를 역회전시키는 동작(도 7 및 도 8)을 연속적으로 반복함으로써, 워크(W)에 기어(31)를 효율적으로 생성할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 제어수단(14)은, 커터(11)와 워크(W)의 접촉면에 있어서, 커터(11)의 축선(R1)을 따른 방향의 왕복이동의 진행방향 및 진행속도와 워크(W)의 회전축(R2)의 둘레에 있어서의 회전방향 및 회전속도가 일치하도록, 커터 구동수단(12)에 의한 커터(11)의 왕복이동을 제어하는 동시에 워크 보유수단(13)에 의한 정회전 혹은 역회전을 제어한다.

커터 구동수단(12)을 선반의 공구대로 구성하고, 워크 보유수단(13)을 선반의 주축으로 구성함으로써, 상술한 기어가공장치(1)는, 일반적인 선반, 예를 들어 자동선반을 이용하여 실현 가능하다. 즉, 선반의 공구대에 회전구동 가능하게 커터(11)를 설치하고, 주축의 척으로 워크(W)를 보유하며, 커터(11)를 축선(R1)의 둘레에 한 방향으로 회전시키는 동시에, 축선(R1)을 따라서 소정 거리의 범위로 왕복이동시키고, 주축을 상술한 바와 같이 커터(11)의 왕복이동에 동기하여 축선(R2)의 둘레로 정회전 혹은 역회전시키는 선반의 동작 프로그램을 생성해 두면 좋다. 이러한 동작 프로그램에 따라서 선반을 동작시킴으로써, 커터(11)의 왕복이동에 동기하여, 워크(W)가 축선(R2)의 둘레로 정회전 혹은 역회전하고, 워크(W)에 용이하게 기어(31)를 생성할 수 있다. 이에 따라, 커터로서 호브를 사용하여 기어를 생성하는 경우와 같이, 커터(호브)를 경사지게 하는 기구를 설치하지 않고, 주축의 축선방향에 직교하도록 커터(11)를 설치함으로써, 일반적인 선반을 이용하여 용이하게 기어를 생성할 수 있다.

도 9는, 본 발명의 실시예에 따른 기어가공장치에 있어서의 커터의 날부의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 날부(20)를, 커터(11)의 축선(R1)의 둘레를 링 형상으로 연속적으로 일주하는 것과 같은 1장의 절삭날로 이루어지는 것으로서 구성하여도 좋다.

한편, 상술한 실시예에서는, 커터(11)의 축선(R1)과 워크(W)의 축선(R2)이 교차하도록 함으로써, 워크(W)의 둘레면에 평기어를 생성하였다. 이러한 변형예로서, 커터(11)의 축선(R1)과 워크(W)의 축선(R2)이 직교가 아닌, 소정의 각도로 교차하도록, 커터 구동수단(12)에 의한 커터(11)의 구동축의 경사각도, 워크 보유수단(13)이 보유하는 워크(W)의 회전축의 경사각도, 또는 이들 양 경사각도를 설정하면, 헬리컬(경사진 톱니) 기어를 생성하는 것도 가능하다.

도 5 내지 도 8의 예에서는, 기어의 치형곡선이 인벌류트 곡선이 되도록, 커터(11)의 진행속도와 워크(W)의 회전속도를 동기시킨 상태에서, 커터(11)를 한 방향으로 회전시키면서 A 방향 및 B 방향으로 왕복진행시키고, 또한 워크(W)를 커터(11)의 왕복이동에 동기하여 정회전 및 역회전시키며, 워크(W)를 치형곡선이 인벌류트 곡선이 되는 외형 형상의 기어로 절삭하였다. 하지만, 치형곡선이 인벌류트 곡선인 기어의 가공으로 한정되지 않고, 커터(11)와 워크(W)를 치형의 외형 형상이, 사이클로이드 곡선이나 사각형 단면, 또는 삼각 단면 등이 되도록 동기시킴으로써, 상술한 실시예에 있어서의 기어가공장치에 있어서, 워크(W)에, 치형곡선이 사이클로이드 곡선이 되는 기어나, 사각형 단면 또는 삼각 단면의 외형 형상을 가지는 기어를 절삭하도록 하여도 좋다.

더욱이, 상술한 실시예에 있어서의 기어가공장치를 이용하여, 워크(W)에, 기어 형상의 단면을 가지는 축, 예를 들어 스플라인축이나 세레이션축의 외형 형상을 형성하도록 하여도 좋다. 그 경우, 예를 들어 워크 보유수단(13)에 있어서, 워크(W)에 형성되는 스플라인축의 길이만큼, 워크(W)를 회전시키면서, C 방향으로 진행시키도록 하면 좋다.

한편, 형성하는 스플라인축이나 세레이션축으로서는, 단면의 외형 형상이 인벌류트 곡선이나, 사각형, 삼각산 등이 되는 인벌류트 치형이나 사각형 치형, 삼각치 등을 가지는 인벌류트축이나 세레이션축이 생각된다. 또한, 외주의 일부에 톱니가 형성되도록 기어나 기어 형상의 다면을 가지는 축(스플라인축, 세레이션축 등)을 가공하여도 좋다.

본 발명은, 선반을 이용한 기어 또는 기어 형상의 단면을 가지는 축의 생성에 적용할 수 있다.

1: 기어가공장치
11: 커터
12: 커터 구동수단
13: 워크 보유수단
14: 제어수단
20: 날부
21: 절삭날
31: 기어

Claims

둘레면에 링 형상으로 형성된 날부를 가지고, 축선을 중심으로 회전구동되는 커터와, 회전 가능하게 워크를 보유하는 워크 보유수단과, 상기 커터의 축선방향을 따라서 상기 커터와 상기 워크를 상대적으로 이동시키는 커터 구동수단을 구비하고,
상기 커터와 상기 워크의 상대이동과 상기 워크의 회전을 연동시키며, 상기 커터를 회전시킨 상태에서 상기 워크에 누름으로써, 상기 워크의 둘레면에 기어 또는 기어 형상의 단면을 가지는 축의 외형 형상을 형성하는 가공장치에 있어서,
상기 날부는, 축선을 따르는 방향으로 복수 병설되고,
상기 커터 구동수단은, 상기 커터를 축선의 둘레에 한 방향으로 회전시키는 동시에, 상기 커터를 축선을 따라서 워크에 대하여 상대적으로 왕복이동시키며,
상기 워크 보유수단은, 상기 커터의 왕복이동에 따라서, 상기 워크를 정회전 혹은 역회전시키고,
상기 커터의 각 상기 날부를 상기 워크의 둘레면에 접촉시키며, 상기 워크에 대하여 기어 또는 기어 형상의 단면을 가지는 축의 외형 형상을 형성하도록 절삭하는 것을 특징으로 하는 가공장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기어 형상의 단면을 가지는 축이, 스플라인축 또는 세레이션축으로 이루어지는 가공장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 커터와 워크의 접촉면에 있어서, 상기 커터에 의한 왕복이동의 진행방향 및 진행속도와 워크의 회전방향 및 회전속도가 동기하도록, 상기 커터 구동수단에 의한 상기 커터의 왕복이동 및 상기 워크 보유수단에 의한 정회전 혹은 역회전을 제어하는 제어수단을 구비하는 가공장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 날부는, 둘레면에 소정의 간격으로 설치된 복수의 절삭날로 이루어지는 가공장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 날부는, 축선의 둘레를 일주하도록 연속적으로 형성된 절삭날로 이루어지는 가공장치.
둘레면에 링 형상으로 형성된 날부가 축선을 따르는 방향으로 복수 병설된 커터를 축선의 둘레에 한 방향으로 회전시키는 동시에, 상기 커터의 축선방향으로 워크에 대하여 상대적으로 왕복이동시키고, 상기 커터의 왕복이동에 따라서 상기 워크를 정회전 혹은 역회전시키며, 상기 커터의 각 상기 날부를 상기 워크의 둘레면에 접촉시키고, 상기 워크에 대하여 기어 또는 기어 형상의 단면을 가지는 축의 외형 형상을 형성하도록 절삭하는 것을 특징으로 하는 가공방법.
제 1 항에 있어서,
상기 기어 형상의 단면을 가지는 축이, 스플라인축 또는 세레이션축으로 이루어지는 가공방법.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 커터와 상기 워크의 접촉면에 있어서, 상기 커터에 의한 왕복이동의 진행방향 및 진행속도와 상기 워크의 회전방향 및 회전속도가 동기하도록, 상기 커터의 왕복이동에 따라서 상기 워크를 정회전 혹은 역회전시키는 가공방법.
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 날부는, 둘레면에 소정의 간격으로 설치된 복수의 절삭날로 이루어지는 가공방법.
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 날부는, 축선의 둘레를 일주하도록 연속적으로 형성된 절삭날로 이루어지는 가공방법.