TWI584895B - Internal gear machining machinery and internal gear machining method - Google Patents

Description

內齒輪加工機械及內齒輪加工方法

本發明係關於一種可抵消齒輪型刨齒刀之傾斜而對內齒輪進行切齒加工的內齒輪加工機械及內齒輪加工方法。

自先前以來，作為使用齒輪型刨齒刀對工件展成切齒者，提供有齒輪加工機械。此種齒輪加工機械係對利用與齒輪型刨齒刀同樣地成為切齒用工具之滾齒刀難以加工之內齒輪等工件進行切齒時所使用者，例如揭示於專利文獻1。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2012-218100號公報

此處，於上述先前之齒輪加工機械中，當對工件進行切齒時，使齒輪型刨齒刀繞刨齒刀旋轉軸旋轉，但有時該刨齒刀旋轉軸因機械之組裝誤差等因素而向未意圖之方向傾斜。若於成為齒輪型刨齒刀之旋轉中心之刨齒刀旋轉軸如此般向未意圖之方向傾斜之狀態下進行切齒加工，則會導致加工精度降低。

又，為了解決上述問題，亦考慮將可調整刨齒刀旋轉軸之傾斜角之傾斜角調整機構設置於齒輪加工機械，但使機械之構成複雜化，故而認為並非較佳之方法。

因此，本發明係解決上述問題者，其目的在於提供一種可使用現有之構成抵消刨齒刀旋轉軸中產生之傾斜角而進行高精度之加工的內齒輪加工機械及內齒輪加工方法。

根據解決上述問題之第1發明之內齒輪加工機械，一種內齒輪加工機械，其一面使可繞工件旋轉軸旋轉之被加工內齒輪與可繞刨齒刀旋轉軸旋轉之齒輪狀刨齒刀嚙合而同步旋轉，一面對上述齒輪狀刨齒刀賦予切入及進給，藉此，利用上述齒輪狀刨齒刀對上述被加工內齒輪進行切齒，其特徵在於包括：刨齒刀切入器件，其使上述齒輪狀刨齒刀沿與工件旋轉軸方向正交之切入軸方向移動；刨齒刀橫向移動器件，其使上述齒輪狀刨齒刀沿與切入軸方向及刨齒刀旋轉軸方向正交之橫軸方向移動；刨齒刀進給器件，其使上述齒輪狀刨齒刀沿與工件旋轉軸方向平行之進給軸方向移動；回旋器件，其使上述刨齒刀旋轉軸繞沿切入軸方向延伸之刨齒刀回旋軸回旋，而對該刨齒刀旋轉軸賦予與上述工件旋轉軸之間之軸交叉角；及檢測器件，其檢測被賦予有上述軸交叉角之上述刨齒刀旋轉軸相對於包含橫軸及進給軸之第1平面的傾斜角；且該內齒輪加工機械於切齒加工前，藉由上述刨齒刀切入器件及上述刨齒刀橫向移動器件，將上述齒輪狀刨齒刀以上述刨齒刀旋轉軸根據上述檢測器件所檢測出之上述傾斜角在包含切入軸及橫軸之第2平面內平行移動的方式配置，而使上述齒輪狀刨齒刀中之與上述被加工內齒輪之嚙合位置沿該齒輪狀刨齒刀之周向偏移。

根據解決上述問題之第2發明之內齒輪加工機械，其特徵在於： 將上述齒輪狀刨齒刀形成為圓筒狀，並且對上述刨齒刀旋轉軸平行移動之上述齒輪狀刨齒刀中之嚙合位置賦予退刀角。

根據解決上述問題之第3發明之內齒輪加工方法，其特徵在於：在藉由一面使可繞工件旋轉軸旋轉之被加工內齒輪與可繞刨齒刀旋轉軸旋轉之齒輪狀刨齒刀嚙合而同步旋轉，一面對上述齒輪狀刨齒刀賦予在與工件旋轉軸方向正交之切入軸方向之切入、及在與工件旋轉軸方向平行之進給軸方向之進給，而利用上述齒輪狀刨齒刀對上述被加工內齒輪進行切齒前，使上述刨齒刀旋轉軸回旋，而對該刨齒刀旋轉軸賦予與上述工件旋轉軸之間之軸交叉角，檢測被賦予有上述軸交叉角之上述刨齒刀旋轉軸相對於包含與切入軸方向及刨齒刀旋轉軸方向正交之橫軸、及進給軸之第1平面的傾斜角，並且將上述齒輪狀刨齒刀以上述刨齒刀旋轉軸根據上述傾斜角在包含切入軸及橫軸之第2平面內平行移動的方式配置，而使上述齒輪狀刨齒刀中之與上述被加工內齒輪之嚙合位置沿該齒輪狀刨齒刀之周向偏移。

因此，根據本發明之內齒輪加工機械及內齒輪加工方法，於切齒加工前，將齒輪狀刨齒刀以刨齒刀旋轉軸根據該刨齒刀旋轉軸之傾斜角在第2平面內平行移動的方式配置，而使齒輪狀刨齒刀中之與被加工內齒輪之嚙合位置沿刨齒刀周向偏移，藉此，即便因機械之組裝誤差等因素而於刨齒刀旋轉軸產生傾斜角，亦可使用現有之構成抵消該傾斜角，從而進行高精度之加工。

1‧‧‧內齒輪加工機械

11‧‧‧底面

12‧‧‧柱

13‧‧‧鞍形部

14‧‧‧回旋頭

15‧‧‧滑動頭

16‧‧‧刀頭

16a‧‧‧主軸

17‧‧‧齒輪型刨齒刀

17a‧‧‧嚙合位置

17b‧‧‧嚙合位置

18‧‧‧旋轉台

19‧‧‧安裝治具

A‧‧‧刨齒刀回旋軸

B‧‧‧刨齒刀旋轉軸

C‧‧‧工件旋轉軸

Pa‧‧‧基準位置

Pb‧‧‧偏移位置

W‧‧‧工件

X‧‧‧軸

Y‧‧‧軸

YZ‧‧‧平面

Z‧‧‧軸

‧‧‧傾斜角

θ‧‧‧餘隙退刀角

Σ‧‧‧軸交叉角

圖1係本發明之一實施例之內齒輪加工機械之整體立體圖。

圖2係表示本發明之一實施例之內齒輪加工方法之立體圖。

圖3係表示齒輪型刨齒刀之刨齒刀旋轉軸相對於YZ平面之傾斜之情況的圖。

圖4(a)係表示藉由刨齒刀旋轉軸配置於基準位置之齒輪型刨齒刀對工件進行切齒之情況的俯視圖，圖4(b)係該圖(a)之I-I箭視剖面圖。

圖5(a)係表示藉由刨齒刀旋轉軸配置於偏移位置之齒輪型刨齒刀對工件進行切齒之情況的俯視圖，圖5(b)係該圖(a)之II-II箭視剖面圖。

圖6係圖5(b)之III-III箭視剖面圖，且係表示對齒輪型刨齒刀賦予有退刀角之情況之圖。

以下，利用圖式，對本發明之內齒輪加工機械及內齒輪加工方法進行詳細說明。

[實施例]

如圖1所示，於內齒輪加工機械(例如齒輪刨製機)1之底面11上，柱(刨齒刀切入器件)12以可沿水平之X軸方向(切入軸方向)移動之方式被支持。又，於柱12之前表面，鞍形部(刨齒刀進給器件)13以可沿與X軸方向正交之鉛垂之Z軸方向(進給軸方向)升降之方式被支持。進而，於鞍形部13之前表面，回旋頭(回旋器件、軸交叉角設定器件)14以可繞沿X軸方向延伸之刨齒刀回旋軸A回旋之方式被支持。

又，於回旋頭14之前表面，滑動頭(刨齒刀橫向移動器件)15以可沿成為內齒輪加工機械1之橫向(以下稱為機械橫向)之Y軸方向(橫軸方向)移動的方式被支持。進而，於滑動頭15之前部，刀頭16以自該滑動頭15呈半圓狀地鼓出之方式形成。而且，於刀頭16內，主軸16a以可繞與X軸、Y軸方向正交之刨齒刀旋轉軸B旋轉的方式被支持，且 於該主軸16a之前端，可裝卸地裝設有圓筒狀之齒輪型刨齒刀(齒輪狀刨齒刀)17。

另一方面，於底面11上之柱12之正面側，旋轉台(工件旋轉器件)18以可繞沿Z軸方向延伸之工件旋轉軸C旋轉之方式被支持。而且，於旋轉台18之上表面，安裝有圓筒狀之安裝治具19，於該安裝治具19之上端內周面，可裝卸地裝設有工件(被加工內齒輪)W。再者，若將工件W裝設於安裝治具19，則該工件W之中心成為與旋轉台18之工件旋轉軸C同軸狀。

因此，藉由使柱12及鞍形部13驅動，可對齒輪型刨齒刀17賦予在X軸方向之切入及在Z軸方向之進給。又，藉由使滑動頭15驅動，可使齒輪型刨齒刀17沿Y軸方向橫向移動。而且，藉由使刀頭16之主軸16a旋轉驅動，可使齒輪型刨齒刀17繞刨齒刀旋轉軸B旋轉，另一方面，藉由使旋轉台18旋轉驅動，可使工件W繞工件旋轉軸C旋轉。

進而，如圖1及圖2所示，藉由使回旋頭14繞刨齒刀回旋軸A回旋，可變更成為主軸16a及齒輪型刨齒刀17之旋轉中心之刨齒刀旋轉軸B之回旋角度。藉此，可調整刨齒刀旋轉軸B與工件旋轉軸C之間之軸交叉角Σ，該軸交叉角Σ係根據工件W之扭轉角等進行調整。

即，軸交叉角Σ成為在包含Y軸及Z軸之YZ平面(第1平面、垂直面)內由刨齒刀旋轉軸B與工件旋轉軸C形成的交叉角度。因此，切齒加工時之齒輪型刨齒刀17繞相對於工件W之工件旋轉軸C以軸交叉角Σ交叉之刨齒刀旋轉軸B旋轉。

再者，由於如上所述將回旋頭14設為可繞刨齒刀回旋軸A回旋，故而伴隨著該回旋頭14之回旋動作，不僅成為主軸16a及齒輪型刨齒刀17之旋轉中心之刨齒刀旋轉軸B回旋(傾斜)，支持於該回旋頭14之滑動頭15之移動方向亦回旋(傾斜)。

即，無論刨齒刀旋轉軸B之回旋角度為何角度，齒輪型刨齒刀17 均沿成為機械橫向(滑動頭17之寬度方向)之Y軸方向移動，其刨齒刀旋轉軸B始終以與X軸、Y軸方向正交之方式配置。其中，於刨齒刀旋轉軸B之回旋角度成為0°之情形時，Y軸方向與X軸、Z軸方向正交，而刨齒刀旋轉軸B沿Z軸方向延伸(與工件旋轉軸C平行)。

此處，如上所述，齒輪型刨齒刀17之刨齒刀旋轉軸B於YZ平面內回旋，但有因內齒輪加工機械1中之各構成構件之組裝誤差等因素而其刨齒刀旋轉軸B不與YZ平面平行的情形。即，存在刨齒刀旋轉軸B成為相對於YZ平面傾斜(交叉)之狀態之情況。若於此種狀態下藉由齒輪型刨齒刀17對工件W進行切齒，則有其加工精度降低之虞。

因此，於本發明之內齒輪加工機械1中，在切齒加工前，檢測刨齒刀旋轉軸B相對於YZ平面之傾斜角，而將齒輪型刨齒刀17配置於抵消該傾斜角之位置。

具體而言，如圖3所示，內齒輪加工機械1具有檢測刨齒刀旋轉軸B相對於YZ平面之傾斜角之檢測功能(檢測器件、檢測器)。而且，雖於下文敍述詳細情況，但首先，於內齒輪加工機械1中，根據所檢測出之傾斜角，於包含X軸及Y軸之XY平面(第2平面、水平面)內設定以工件W之中心位置(工件旋轉軸C)為座標原點之偏移位置Pb(X軸座標：Xb、Y軸座標：Yb)。繼而，使齒輪型刨齒刀17以其刨齒刀旋轉軸B通過偏移位置Pb之方式在XY平面內水平移動。

藉由如此般使相對於YZ平面以傾斜角傾斜之刨齒刀旋轉軸B根據其傾斜角在XY平面內平行移動，能夠將可繞其刨齒刀旋轉軸B旋轉之齒輪型刨齒刀17設為已抵消傾斜角之狀態，而與工件W嚙合。

其次，利用圖2至圖6，對內齒輪加工機械1之動作進行說明。

首先，使齒輪型刨齒刀17繞刨齒刀回旋軸A回旋，而對其刨齒刀旋轉軸B賦予軸交叉角Σ。繼而，如圖3所示般，使齒輪型刨齒刀17沿X軸、Y軸、Z軸方向移動，而將其配置於可檢測出其傾斜角之可檢 測區域內。繼而，檢測刨齒刀旋轉軸B相對於YZ平面之傾斜角。

此處，於所檢測出之傾斜角成為0°之情形時，齒輪型刨齒刀17之刨齒刀旋轉軸B與YZ平面平行，故而不變更XY平面內之齒輪型刨齒刀17之切齒開始位置而進行切齒。

即，如圖4所示般，使齒輪型刨齒刀17沿X軸、Y軸、Z軸方向移動。藉此，齒輪型刨齒刀17於被賦予有軸交叉角Σ之狀態下，與工件W嚙合。

此時，齒輪型刨齒刀17係以其刨齒刀旋轉軸B於XY平面內通過以工件W之中心位置(工件旋轉軸C)為座標原點之基準位置Pa(X軸座標：Xa、Y軸座標：Ya)的方式配置。又，配置於基準位置Pa之齒輪型刨齒刀17中之與工件W之嚙合位置17a係於XY平面內，配置於通過工件W之中心位置(工件旋轉軸C)及基準位置Pa(刨齒刀旋轉軸B)之直線上(X軸上)。

繼而，於上述嚙合狀態後，使齒輪型刨齒刀17繞刨齒刀旋轉軸B旋轉，並且使工件W繞工件旋轉軸C旋轉。而且，對齒輪型刨齒刀17賦予在X軸方向之切入、及在Z軸方向之進給。即，使齒輪型刨齒刀17與工件W嚙合而同步旋轉，並且使齒輪型刨齒刀17一面沿X軸方向階段性地切入一面沿Z軸方向往返移動。

再者，沿Z軸方向往返移動之齒輪型刨齒刀17係於移動至下方時，對工件W進行切齒，另一方面，於移動至上方時，於X軸方向自工件W離開而不對該工件W進行切齒。

藉此，於齒輪型刨齒刀17與工件W之間產生較大之滑動，而藉由齒輪型刨齒刀17之刀面(齒面)對工件W之內齒進行切齒。

另一方面，於所檢測出之傾斜角超過0°之情形時，齒輪型刨齒刀17之刨齒刀旋轉軸B不與YZ平面平行，故而於切齒加工前，變更XY平面內之齒輪型刨齒刀17之切齒開始位置後，進行切齒。

即，如圖2及圖5所示，使齒輪型刨齒刀17沿X軸、Y軸、Z軸方向移動。藉此，齒輪型刨齒刀17於被賦予有軸交叉角Σ之狀態下與工件W嚙合。

此時，齒輪型刨齒刀17係以其刨齒刀旋轉軸B於XY平面內通過以工件W之中心位置(工件旋轉軸C)為座標原點之偏移位置Pb的方式配置。又，配置於偏移位置Pb之齒輪型刨齒刀17中之與工件W之嚙合位置17b係於XY平面內配置於通過工件W之中心位置(工件旋轉軸C)及偏移位置Pb(刨齒刀旋轉軸B)之直線上，並且成為在齒輪型刨齒刀17之周向上自嚙合位置17a偏移之位置。

即，使在基準位置Pa以傾斜角傾斜之刨齒刀旋轉軸B於XY平面內自其基準位置Pa平行移動至偏移位置Pb，並且使齒輪型刨齒刀17中之與工件W之嚙合位置自嚙合位置17a偏移至嚙合位置17b，藉此，將齒輪型刨齒刀17與工件W之間之XY平面上之嚙合方向自通過工件W之中心位置及基準位置Pa之基準軸方向變更為通過工件W之中心位置及偏移位置Pb之偏移軸方向。

又，如圖6所示，將刨齒刀旋轉軸B配置於偏移位置Pb，並且使齒輪型刨齒刀17中之嚙合位置偏移至嚙合位置17b，藉此，於該嚙合位置17b，其下端側與工件W嚙合，且隨著朝向其上端側而相離。即，對齒輪型刨齒刀17中之嚙合位置17b賦予退刀角θ。

繼而，於上述嚙合狀態後，使齒輪型刨齒刀17繞刨齒刀旋轉軸B旋轉，並且使工件W繞工件旋轉軸C旋轉。而且，對齒輪型刨齒刀17賦予在X軸方向之切入、及在Z軸方向之進給。即，使齒輪型刨齒刀17與工件W嚙合而同步旋轉，並且使齒輪型刨齒刀17一面沿X軸方向階段性地切入一面沿Z軸方向往返移動。

再者，沿Z軸方向往返移動之齒輪型刨齒刀17係於移動至下方時，對工件W進行切齒，另一方面，於移動至上方時，於X軸方向自 工件W離開，而不對該工件W進行切齒。

藉此，於齒輪型刨齒刀17與工件W之間產生較大之滑動，而藉由齒輪型刨齒刀17之刀面(齒面)對工件W之內齒進行切齒。

因此，於切齒加工前，將齒輪型刨齒刀17以刨齒刀旋轉軸B根據該刨齒刀旋轉B之傾斜角在XY平面內平行移動的方式配置，而使齒輪型刨齒刀17中之與工件W之嚙合位置沿刨齒刀周向偏移，藉此，即便因機械之組裝誤差等因素而於刨齒刀旋轉軸B產生傾斜角，亦可使用現有之構成抵消該傾斜角，從而進行高精度之加工。

又，藉由將刨齒刀旋轉軸B配置於偏移位置Pb，並且使齒輪型刨齒刀17中之嚙合位置偏移至嚙合位置17b，可對齒輪型刨齒刀17中之嚙合位置17b賦予退刀角θ。藉此，即便使用圓筒狀之齒輪型刨齒刀17，亦可容易地賦予退刀角θ，從而無需使用錐形狀之齒輪型刨齒刀。

[產業上之可利用性]

本發明可應用於藉由刮齒刀及桶形螺旋狀磨石對被加工內齒輪進行加工的內齒輪加工機械。

17‧‧‧齒輪型刨齒刀

17a、17b‧‧‧嚙合位置

B‧‧‧刨齒刀旋轉軸

C‧‧‧工件旋轉軸

Pa‧‧‧基準位置

Pb‧‧‧偏移位置

W‧‧‧工件

X‧‧‧軸

Y‧‧‧軸

Z‧‧‧軸

Σ‧‧‧軸交叉角

Claims (3)

1. 一種內齒輪加工機械，其係一面使可繞工件旋轉軸旋轉之被加工內齒輪與可繞刨齒刀旋轉軸旋轉之齒輪狀刨齒刀嚙合而同步旋轉，一面對上述齒輪狀刨齒刀賦予切入及進給，藉此，利用上述齒輪狀刨齒刀對上述被加工內齒輪進行切齒，其特徵在於包括：刨齒刀切入器件，其使上述齒輪狀刨齒刀沿與工件旋轉軸方向正交之切入軸方向移動；刨齒刀橫向移動器件，其使上述齒輪狀刨齒刀沿與切入軸方向及刨齒刀旋轉軸方向正交之橫軸方向移動；刨齒刀進給器件，其使上述齒輪狀刨齒刀沿與工件旋轉軸方向平行之進給軸方向移動；回旋器件，其使上述刨齒刀旋轉軸繞沿切入軸方向延伸之刨齒刀回旋軸回旋，而對該刨齒刀旋轉軸賦予與上述工件旋轉軸之間之軸交叉角；及檢測器件，其檢測被賦予有上述軸交叉角之上述刨齒刀旋轉軸相對於包含橫軸及進給軸之第1平面的傾斜角；並且該內齒輪加工機械於切齒加工前，藉由上述刨齒刀切入器件及上述刨齒刀橫向移動器件，將上述齒輪狀刨齒刀以上述刨齒刀旋轉軸根據上述檢測器件所檢測出之上述傾斜角在包含切入軸及橫軸之第2平面內平行移動的方式配置，而使上述齒輪狀刨齒刀中之與上述被加工內齒輪之嚙合位置沿該齒輪狀刨齒刀之周向偏移。
2. 如請求項1之內齒輪加工機械，其中將上述齒輪狀刨齒刀形成為圓筒狀，並且 對上述刨齒刀旋轉軸平行移動之上述齒輪狀刨齒刀中之嚙合位置賦予退刀角。
3. 一種內齒輪加工方法，其特徵在於：在藉由一面使可繞工件旋轉軸旋轉之被加工內齒輪與可繞刨齒刀旋轉軸旋轉之齒輪狀刨齒刀嚙合而同步旋轉，一面對上述齒輪狀刨齒刀賦予在與工件旋轉軸方向正交之切入軸方向之切入、及在與工件旋轉軸方向平行之進給軸方向之進給，而利用上述齒輪狀刨齒刀對上述被加工內齒輪進行切齒前，使上述刨齒刀旋轉軸回旋，而對該刨齒刀旋轉軸賦予與上述工件旋轉軸之間之軸交叉角，檢測被賦予有上述軸交叉角之上述刨齒刀旋轉軸相對於包含與切入軸方向及刨齒刀旋轉軸方向正交之橫軸、及進給軸之第1平面的傾斜角，並且將上述齒輪狀刨齒刀以上述刨齒刀旋轉軸根據上述傾斜角在包含切入軸及橫軸之第2平面內平行移動的方式配置，而使上述齒輪狀刨齒刀中之與上述被加工內齒輪之嚙合位置沿該齒輪狀刨齒刀之周向偏移。