JP4182138B1 - Gear processing equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】被削歯車の歯面の端面角部の面取りをするとともに、端面角部の近傍の盛り上がりの発生を抑制し、効率よく加工をする。
【解決手段】歯車加工装置10aは、被削歯車14を軸支するワーク支持部としての回転軸110a〜110dと、ワーク支持部に対して相対的に移動をして順に加工をする第1ステージ102、第2ステージ104及び第3ステージ106とを有する。第1ステージ102は、ワーク支持部に設けられた被削歯車14に対してフレージングカッタ18を噛合させる。カッタ支持部は、フレージングカッタ18を被削歯車14に対して0でない軸交差角ψをもって噛合させる。第2ステージ104及び第3ステージ106は、被削歯車14の歯面28を加工するシェービングカッタ112、114を備える。シェービング工程が複数になり、第1ステージ102の工程後の無駄な待ち時間が低減する。
【選択図】図19An object of the present invention is to perform chamfering efficiently by chamfering an end face corner portion of a tooth surface of a gear to be cut and suppressing occurrence of a bulge in the vicinity of the end face corner portion.
A gear machining apparatus (10a) includes a rotary shaft (110a to 110d) serving as a workpiece support portion that pivotally supports a workpiece gear (14), and a first stage that sequentially moves by moving relative to the workpiece support portion. 102, a second stage 104, and a third stage 106. The first stage 102 meshes the phrasing cutter 18 with the work gear 14 provided on the workpiece support. The cutter support unit meshes the phrasing cutter 18 with the work gear 14 with a non-zero axis crossing angle ψ. The second stage 104 and the third stage 106 include shaving cutters 112 and 114 that process the tooth surfaces 28 of the work gear 14. There are a plurality of shaving processes, and a wasteful waiting time after the process of the first stage 102 is reduced.
[Selection] Figure 19
Description
本発明は、歯車の端面角部を適切に面取りする歯車加工装置に関する。 The present invention relates to a gear machining apparatus for appropriately chamfering the end face corner portion of a gear.
近時の自動車は高出力でありながらも静粛性及び耐久性が要求されており、動力伝達(例えば変速機)に用いられる歯車には動力を確実に伝達するとともに騒音を発生しないように一層高精度な歯面が望まれている。 Modern automobiles are required to be quiet and durable while having high output, and the gears used for power transmission (for example, transmissions) are more powerful so that power is reliably transmitted and noise is not generated. An accurate tooth surface is desired.
このような高精度の歯車の加工としては、一般的にホブによる粗切削加工、面取り加工、シェービングカッタによる歯面の成形、熱処理による浸炭及び焼入れを行い、さらに精度を向上させるために研削やギアホーニング加工を行う。 Such high-precision gears are generally processed by rough cutting with a hob, chamfering, tooth surface formation with a shaving cutter, carburizing and quenching by heat treatment, and grinding and gearing to further improve accuracy. Honing is performed.
このうち、ホブによる粗切削加工が終了した段階では、歯面の端面角部が尖っており、そのままでは熱処理により過度の浸炭がなされ、ガラス状に硬化(脆弱化)する懸念がある。このため、面取り加工を行い過度の浸炭防止及び歯車強度を向上させている。 Among these, at the stage where the rough cutting with the hob is completed, the end face corner of the tooth surface is sharp, and as it is, there is a concern that excessive carburization is performed by heat treatment, and the glass is hardened (weakened). For this reason, chamfering is performed to prevent excessive carburization and to improve the gear strength.
面取り加工としては、被削歯車の歯面の端面角部を押しつぶすフレージングカッタが広汎に用いられている。フレージングカッタは、被削歯車に対して軸交差角なく噛合して歯車の角部を押しつぶす。フレージングカッタを用いた加工方法としては、例えば特許文献1及び特許文献2が挙げられる。特許文献1では、被削歯車に対してフレージングカッタを軸交差角0°として噛合させることが開示されている。特許文献2では、被削歯車に対してフレージングカッタを所定の軸交差角をもって噛合させることが開示されている。
As chamfering, a phrasing cutter that crushes the end face corners of the tooth surface of the gear to be cut is widely used. The phrasing cutter meshes with the work gear without crossing the shaft and crushes the corners of the gear. Examples of a processing method using a phrasing cutter include
また、特許文献3では、1つの装置内で歯切り加工と端面処理加工とを連続して行う歯車加工装置が開示されている。 Patent Document 3 discloses a gear machining device that continuously performs gear cutting and end face processing in one device.
前記の通り、高出力、静粛性及び耐久性が要求される高精度な歯車の製作には、一般に粗切削加工、フレージングカッタによる面取り加工、シェービングカッタによる歯面の成形、熱処理、及び歯車研削やギアホーニング加工を行う。 As described above, high-precision gears that require high output, quietness, and durability generally require rough cutting, chamfering with a phrasing cutter, tooth surface formation with a shaving cutter, heat treatment, and gear grinding. Gear honing is performed.
フレージングカッタによる面取り加工では、歯面の端面角部を適切に面取りすることができるが、基本的には押しつぶす加工であることから余肉が横側に押し出されることになり、該余肉による盛り上がりが生じる。 In chamfering with a phrasing cutter, the end face corners of the tooth surface can be properly chamfered, but basically the crushing process results in the surplus being pushed out to the side, and the rise due to the surplus Occurs.
このような盛り上がり部は、後の研削工程で研削して除去することも可能であるが、研削工程の前には熱処理を行っており、盛り上がり部は相当に硬くなっているので、研削工具に与える負荷が大きくしかも研削に時間がかかる。また、研削加工を行うことは生産効率等の観点からコスト高となり、省略できることが望ましい。 Such a raised part can be removed by grinding in a subsequent grinding process, but heat treatment is performed before the grinding process, and the raised part is considerably harder. The applied load is large and the grinding takes time. In addition, it is desirable that the grinding process is costly from the viewpoint of production efficiency and can be omitted.
仮に、研削工程を省略するとその後のギアホーニング加工で砥石に対する負荷が極めて大きく、好ましくない。熱処理後であって被削歯車の硬度が高くなっており、しかも加工中にギアホーニングの砥石と被削歯車は同じ箇所が当接し、盛り上がり部に当接する箇所のみが極端に摩耗してしまうからである。 If the grinding process is omitted, the load on the grindstone is extremely large in the subsequent gear honing process, which is not preferable. After the heat treatment, the hardness of the machined gear is high, and the gear honing wheel and the machined gear are in contact with each other during machining, and only the part that contacts the raised part is extremely worn. It is.
前記の特許文献2記載の工具では、被削歯車に対してフレージングカッタを所定の軸交差角をもって噛合させることとしているが、不用意に軸交差角を設けるとフレージングカッタの歯の端部が被削歯車の歯面と干渉してしまう。また、この工具は歯面に切削刃としてのセレーションが設けられており、製作が難しい。
In the tool described in
また、面取り加工の後に行われるシェービング加工では盛り上がり部の抑制効果もあるが、面取り加工よりも相当の時間を要し、いわゆるタクトタイムが長くなり、面取り加工が終了しても次のシェービング加工を行うまでに無駄な待ち時間が生じることがある。 In addition, the shaving process performed after the chamfering process also has an effect of suppressing the swell, but it takes a considerable amount of time than the chamfering process, and the so-called tact time becomes longer. There may be a waste of waiting time before doing so.
一方、要求精度が比較的低く、熱処理を実施しない歯車についても、フレージングカッタの面取り加工をして発生する盛り上がり部について対策をせずにシェービング等の歯面仕上げを行えば、盛り上がり部が工具に対する負荷となり、工具寿命は必然的に短くなる。これにより、工具交換作業のために工作機械を停止させる回数や、メンテナンス及び点検の回数が増加するとともに、工具費用の増加が懸念される。 On the other hand, even for gears that require relatively low accuracy and are not heat-treated, if the tooth surface finish such as shaving is performed without taking measures against the raised portion generated by chamfering of the phrasing cutter, the raised portion will be applied to the tool. The tool life is inevitably shortened due to the load. As a result, the number of times that the machine tool is stopped for the tool change operation, the number of times of maintenance and inspection increases, and there is a concern about an increase in tool costs.
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、歯面の端面角部を適切に面取りするとともに、端面角部の近傍の盛り上がりの発生を抑制し、且つ効率的な加工をすることのできる歯車加工装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such problems, and appropriately chamfers the end face corners of the tooth surfaces, suppresses the occurrence of bulges near the end face corners, and performs efficient machining. An object of the present invention is to provide a gear machining apparatus that can perform the above-described operation.
本発明に係る歯車加工装置は、以下の特徴を有する。 The gear machining apparatus according to the present invention has the following features.
第1の特徴:被削歯車を軸支するワーク支持部と、前記ワーク支持部に対して相対的に移動をして順に加工をする第1工程部及び第2工程部とを有し、前記第1工程部は、前記ワーク支持部に設けられた前記被削歯車に対してフレージングカッタを噛合させるように該フレージングカッタを軸支するカッタ支持部を備え、前記カッタ支持部は、前記フレージングカッタを前記被削歯車に対して軸交差角ψ(ψ≠0)をもって噛合させ、且つ前記フレージングカッタの歯が前記被削歯車の歯面に干渉しない角度に設けられ、前記第2工程部は、前記被削歯車の歯面を加工するシェービングカッタを備えることを特徴とする。 1st characteristic: It has the workpiece | work support part which pivotally supports a to-be-cut gear, and the 1st process part and 2nd process part which move relatively with respect to the said work support part, and process it in order, The first process section includes a cutter support section that pivotally supports the phrasing cutter so as to mesh with the work gear provided on the workpiece support section, and the cutter support section includes the phrasing cutter. Is engaged with the work gear with an axis crossing angle ψ (ψ ≠ 0), and the teeth of the phrasing cutter are provided at an angle that does not interfere with the tooth surface of the work gear. A shaving cutter for machining the tooth surface of the work gear is provided.
このように、1台の歯車加工装置において、第1工程部でフレージングカッタによる面取り加工を行い、第2工程部でシェービングカッタによる歯面の加工を行うことができ、効率的である。また、フレージングカッタは軸交差角ψをもって被削歯車に噛合することから、被削歯車の端面角部に対して押し潰して面取りをするだけでなく、押し潰しによる余肉の盛り上がりの発生を抑制することができる。 Thus, in one gear processing apparatus, the chamfering process by the phrasing cutter can be performed in the first process part, and the tooth surface can be processed by the shaving cutter in the second process part, which is efficient. In addition, since the phrasing cutter meshes with the work gear with an axis crossing angle ψ, it not only crushes and chamfers against the corner of the end face of the work gear, but also suppresses the occurrence of bulge of surplus due to crushing. can do.
第2の特徴:前記ワーク支持部に対して相対的に移動をして、前記第2工程部における加工の後に前記被削歯車に加工をする第3工程部を有し、前記第3工程部は、前記被削歯車の歯面を加工するシェービングカッタを備え、前記ワーク支持部は、前記第1工程部、前記第2工程部及び前記第3工程部に応じて少なくとも3台設けられ、3つの前記被削歯車を前記第1工程部、前記第2工程部及び前記第3工程部により同時に加工をしてもよい。 2nd characteristic: It has a 3rd process part which moves relatively with respect to the said workpiece | work support part, and processes the said to-be-cut gear after the process in a said 2nd process part, The said 3rd process part Comprises a shaving cutter for machining the tooth surface of the work gear, and at least three workpiece support portions are provided according to the first step portion, the second step portion, and the third step portion. The two work gears may be processed simultaneously by the first process part, the second process part, and the third process part.
一般にシェービング加工は、フレージングカッタによる面取り加工よりも時間がかかるが、シェービング加工を第2工程部及び第3工程部に分けて行うことにより、面取り加工の第1工程との時間差を小さくすることができ、該第1工程後の無駄な待ち時間を低減することができる。 In general, the shaving process takes more time than the chamfering process by the phrasing cutter, but by performing the shaving process separately in the second process part and the third process part, the time difference from the first process of the chamfering process can be reduced. And a useless waiting time after the first step can be reduced.
第3の特徴:前記ワーク支持部は、前記第1工程部に対して向きを調整する回転台に設けられていてもよい。該回転台により被削歯車に応じた適切な軸交差角ψを設定することができる。 3rd characteristic: The said workpiece | work support part may be provided in the turntable which adjusts direction with respect to the said 1st process part. An appropriate axis crossing angle ψ according to the work gear can be set by the turntable.
第4の特徴:前記被削歯車としては、はすば歯車が適用可能である。 Fourth feature: A helical gear is applicable as the work gear.
第5の特徴:前記被削歯車は、車両用変速機の歯車であってもよい。本発明の歯車加工装置により加工をした歯車は高精度であり、静粛性及び耐久性に優れ、車両用変速機に好適である。 Fifth feature: the work gear may be a gear of a vehicle transmission. The gear machined by the gear machining apparatus of the present invention has high accuracy, is excellent in quietness and durability, and is suitable for a vehicle transmission.
第6の特徴:前記フレージングカッタと前記シェービングカッタはターレット機構に設けられ、該ターレット機構の回転により順に前記ワーク支持部と対面する位置に移動し、前記被削歯車を加工してもよい。該ターレット機構を用いることにより、1台の歯車加工装置において、フレージングカッタによる面取り加工と、シェービングカッタによる歯面の加工を行うことができ、効率的である。 Sixth feature: the phrasing cutter and the shaving cutter may be provided in a turret mechanism, and may be sequentially moved to a position facing the workpiece support portion by the rotation of the turret mechanism to process the work gear. By using the turret mechanism, it is possible to perform chamfering with a phrasing cutter and processing of a tooth surface with a shaving cutter in one gear machining apparatus, which is efficient.
第7の特徴:前記ワーク支持部は、前記ターレット機構の下方に設けられ、前記ターレット機構が下降をすることにより前記フレージングカッタ及び前記シェービングカッタを前記被削歯車に噛合させてもよい。これにより、ターレット機構の自重を被削歯車と工具との噛み合わせ及び押圧に利用することができる。 7th characteristic: The said work support part may be provided under the said turret mechanism, and the said phrasing cutter and the said shaving cutter may be meshed | engaged with the said cutting gear by the said turret mechanism descend | falling. Thereby, the weight of the turret mechanism can be used for meshing and pressing between the work gear and the tool.
第8の特徴:前記ターレット機構の回転軸は、前記ワーク支持部の軸に対して非平行にしてもよい。つまり、フレージングカッタ及びシェービングカッタのいずれも被削歯車に対して軸交差角をもって噛合することから、ターレット機構自体を斜めに設定でき、簡便構成となる。 Eighth feature: The rotation axis of the turret mechanism may be non-parallel to the axis of the workpiece support. That is, since both the phrasing cutter and the shaving cutter are engaged with the work gear with an axis crossing angle, the turret mechanism itself can be set obliquely, resulting in a simple configuration.
第9の特徴:前記ターレット機構とは別に設けられ、前記ワーク支持部に対して相対的に移動をして、前記第2工程部における加工の後に前記被削歯車に加工をする第3工程部を有し、前記第3工程部は、前記被削歯車の歯面を加工をするシェービングカッタを備え、前記ワーク支持部は、前記ターレット機構及び前記第3工程部に応じて少なくとも2台設けられ、2つの前記被削歯車を前記ターレット機構及び前記第3工程部により同時に加工をしてもよい。 Ninth feature: a third process part provided separately from the turret mechanism, which moves relative to the work support part and processes the work gear after machining in the second process part The third process unit includes a shaving cutter that processes a tooth surface of the work gear, and at least two workpiece support units are provided according to the turret mechanism and the third process unit. Two of the workpiece gears may be processed simultaneously by the turret mechanism and the third process unit.
一般にシェービング加工は、フレージングカッタによる面取り加工よりも時間がかかるが、シェービング加工をターレット機構の第2工程部とターレット機構以外の第3工程部に分けて行うことにより、面取り加工の第1工程との時間差を小さくすることができ、該第1工程後の無駄な待ち時間を低減することができる。 In general, the shaving process takes more time than the chamfering process by the phrasing cutter, but the shaving process is performed by dividing the shaving process into the second process part of the turret mechanism and the third process part other than the turret mechanism. The time difference can be reduced, and the useless waiting time after the first step can be reduced.
第10の特徴:前記ワーク支持部に対して相対的に移動をして、前記第2工程部における加工の後に前記被削歯車に加工をする第3工程部を有し、前記第3工程部は、前記被削歯車の歯面を加工するシェービングカッタを備え、前記第1工程部のフレージングカッタ、前記第2工程部のシェービングカッタ及び前記第3工程部のシェービングカッタは、それぞれ前記ターレット機構に設けられていてもよい。該ターレット機構を用いることにより、1台の歯車加工装置において、フレージングカッタによる面取り加工と、シェービングカッタによる歯面の加工を行うことができ、効率的である。また、シェービング加工を第2工程部と第3工程部に分けて行うことから、第2工程部を粗仕上げ、第3工程部を精密仕上げとして、適切な工具を使い分けることができる。 10th characteristic: It has a 3rd process part which moves relatively with respect to the said workpiece | work support part, and processes the said to-be-cut gear after the process in a said 2nd process part, The said 3rd process part Comprises a shaving cutter for machining the tooth surface of the work gear, and the phrasing cutter of the first process part, the shaving cutter of the second process part and the shaving cutter of the third process part are respectively connected to the turret mechanism. It may be provided. By using the turret mechanism, it is possible to perform chamfering with a phrasing cutter and processing of a tooth surface with a shaving cutter in one gear machining apparatus, which is efficient. In addition, since the shaving process is performed separately for the second process part and the third process part, it is possible to properly use appropriate tools with the second process part as a rough finish and the third process part as a fine finish.
第11の特徴:前記ワーク支持部には前記被削歯車の回転駆動源がなく、該被削歯車は前記フレージングカッタに噛合して連れ回りする構成でもよい。これにより、回転駆動源の数が減って簡便構成になるとともに、比較的イナーシャの大きい複合カッタに被削歯車が連れ回りし、加減速時間の短縮が図られる。 Eleventh feature: The work support portion may not have a rotational drive source of the work gear, and the work gear may mesh with the phrasing cutter and rotate. As a result, the number of rotational drive sources is reduced and the construction is simplified, and the work gear is rotated around the composite cutter having a relatively large inertia, thereby shortening the acceleration / deceleration time.
第12の特徴:前記被削歯車に対して、カッタ支持部とは異なる方向から2枚のローラカッタを当接させてばりとりをするローラカッタユニットを有すると、面取り加工とばり取り加工とを同時に行い、加工時間の短縮を図ることができる。 Twelfth feature: a chamfering process and a deburring process when a roller cutter unit for deburring by bringing two roller cutters into contact with the work gear from a direction different from the cutter support portion. This can be done at the same time to shorten the processing time.
この場合、前記軸交差角ψは、 In this case, the axis crossing angle ψ is
で表され、BOGは歯車振れ角であり、SBGは噛み合い円上円弧歯厚であり、DBCはフレージングカッタの歯車噛合円径であり、l2はラップ量であり、SKCはフレージングカッタの加工歯の歯先幅であり、Zgは被削歯車の歯数であることを特徴とする。これにより、フレージングカッタの歯の被削歯車に対する干渉をより確実に防止できる。 Where BOG is the gear runout angle, SBG is the mesh tooth thickness on the meshing circle, DBC is the gear meshing circle diameter of the phrasing cutter, l 2 is the lapping amount, and SKC is the machining tooth of the phrasing cutter And Zg is the number of teeth of the work gear. Thereby, the interference of the teeth of the phrasing cutter to the work gear can be prevented more reliably.
また、前記フレージングカッタの歯面は、切削刃としての角部がないインボリュート面であると、該フレージングカッタの製作が容易である。 Further, if the tooth surface of the phrasing cutter is an involute surface having no corner as a cutting blade, it is easy to manufacture the phrasing cutter.
本発明に係る歯車加工装置によれば、1台の歯車加工装置において、第1工程部でフレージングカッタによる面取り加工を行い、第2工程部でシェービングカッタによる歯面の加工を行うことができ、効率的である。また、フレージングカッタは軸交差角ψをもって被削歯車に噛合することから、被削歯車の端面角部に対して押し潰して面取りするだけでなく、押し潰しによる余肉の盛り上がりの発生を抑制することができる。 According to the gear machining apparatus according to the present invention, in one gear machining apparatus, the chamfering process can be performed by the phrasing cutter in the first process part, and the tooth surface can be processed by the shaving cutter in the second process part. Efficient. In addition, since the phrasing cutter meshes with the work gear with an axis crossing angle ψ, it not only crushes and chamfers against the end face corner of the work gear, but also suppresses the occurrence of surging of the surplus due to the crushing. be able to.
以下、本発明に係る歯車加工装置について実施の形態を挙げ、添付の図1〜図21を参照しながら説明する。本実施の形態に係る歯車加工装置は、ホブによる粗歯切りの工程を終了した被削歯車の端面角部に対して、少なくとも面取り加工を行うものである。 Embodiments of the gear machining apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. The gear machining apparatus according to the present embodiment performs at least chamfering on the end face corner portion of the work gear that has finished the coarse gear cutting process by the hob.
本実施の形態に係る歯車加工装置10a(図19参照)、10b(図20参照)、10c(図21参照)について、先ず、被削歯車をフレージングカッタで加工する加工部12について説明する。
Regarding the
図1に示すように、加工部12は、被削歯車14を軸支するワーク支持部としての軸J1と、フレージングカッタ18と、該フレージングカッタ18を軸支するカッタ支持部としての軸J2とを有する。軸J2は図示しない駆動源により回転可能である。軸J1は、被削歯車14がフレージングカッタ18に噛合することにより連れ回りする。
As shown in FIG. 1, the
軸J2は、軸J1に設けられた被削歯車14に対してフレージングカッタ18を噛合させるように該フレージングカッタ18を軸支している。軸J2は、フレージングカッタ18を被削歯車14に対して0でない軸交差角ψをもって噛合させ、且つフレージングカッタ18の加工歯32a、32bが被削歯車14の歯26の歯面28に干渉しない角度に設けられている(図5参照)。軸交差角ψは、被削歯車14の軸J1とフレージングカッタ18の軸J2とのなす角度である(図5参照)。
The shaft J2 pivotally supports the
図2に示すように、被削歯車14は、例えばはすば歯車であり、粗歯切りした状態では、左右の端面角部30、31に尖鋭部33(図7A参照)がある。加工部12ではこの尖鋭部33を面取りする。加工部12で加工をする被削歯車14ははすば歯車に限られず、平歯車等であってもよい。被削歯車14は、例えば、車両用変速機の歯車である。加工部12により加工をした歯車は高精度であり、静粛性及び耐久性に優れ、車両用変速機に好適である。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、フレージングカッタ18は、厚み方向の一方に面取り用の加工歯32aの一群を備える第1ピース34aが設けられ、他方に面取り加工歯32bの一群を備える第2ピース34bが設けられている。第1ピース34a及び第2ピース34bは、ボス36に対して固定された構造であり、いわゆるスリーピース型である。第1ピース34aと第2ピース34bとは、それぞれ円弧孔38を用いてボス36に対する角度を調整可能である。
As shown in FIG. 3, the
図4及び図5に示すように、加工歯32aと加工歯32bは、被削歯車14の厚みに応じて離間しており、フレージングカッタ18及び被削歯車14は噛合しながら回転し、フレージングカッタ部40aの加工歯32aが端面角部30に対して押圧して尖鋭部33を押しつぶして面取りする。フレージングカッタ部40bの加工歯32bは他方の端面角部31に対して押圧して尖鋭部33を押しつぶして面取りする。
As shown in FIGS. 4 and 5, the machining
図5は、被削歯車14の歯26と、フレージングカッタ18の加工歯32a、32bとの相対的な位置関係を示すものであり、被削歯車14とフレージングカッタ18をそれぞれ周面に沿って展開した模式図である。図5から明らかなように、被削歯車14とフレージングカッタ18とは軸交差角ψを有し、斜めに交わる。
FIG. 5 shows a relative positional relationship between the
一方、図6に示すように、従来技術に係る噛み合わせでは、軸交差角ψは存在していない。 On the other hand, as shown in FIG. 6, there is no axis crossing angle ψ in the meshing according to the prior art.
次に、フレージングカッタ18の加工歯32aが端面角部31に対して押圧して尖鋭部33を押しつぶす作用について説明する。
Next, the effect | action which the
被削歯車14は図5の右方向、つまり矢印A1の方向に回転し、フレージングカッタ18は角度ψだけ斜め方向、つまり矢印A2の方向に回転する。
The
図7Aに示すように、フレージングカッタ18の加工歯32aは、歯26の端面角部30の略頂部の箇所P1に最初に当接する。この時点の噛み合い初期では、加工歯32aは、歯26を基準とすると右斜めに傾斜しており、中心線Cよりも手前側が箇所P1に当接する。この時点では、端面角部30には尖鋭部33が存在する。図7A〜図7Cでは、理解を容易にするため、加工歯32aの歯面に中心線Cを付記している。この時点の噛み合いは、図5では矢印B1で示す噛み合いに相当する。
As shown in FIG. 7A, the
図7Bに示すように、噛み合いの中期では、フレージングカッタ18の加工歯32aは、歯26の略中間高さの箇所P2に当接している。噛み合い中期では、加工歯32aは、歯26に対して略平行であり、中心線Cが箇所P2に当接する。この時点では、箇所P2よりも上部は面取りがなされており尖鋭部33が面取りされているが、箇所P2よりも下側には尖鋭部33が残存している。この時点の噛み合いは、図5では矢印B2で示す噛み合いに相当する。
As shown in FIG. 7B, in the middle stage of the meshing, the
図7Cに示すように、噛み合いの終期では、フレージングカッタ18の加工歯32aは、歯26の略底部の箇所P3に当接する。噛み合い終期では、加工歯32aは、歯26を基準とすると左斜めに傾斜しており、中心線Cよりも奥が箇所P3に当接する。この時点では、端面角部30は全長にわたって面取りがなされており尖鋭部33がなくなっている。この時点の噛み合いは、図5では矢印B3で示す噛み合いに相当する。
As shown in FIG. 7C, at the end of the meshing, the processing
図8に示すように、面取りがなされた端面角部30には細長い平面部が形成され、尖鋭部33がなくなっている。ここで、加工歯32aの移動した軌跡は、矢印D1で示すように、斜めに向かう方向であり、横移動成分が含まれている。
As shown in FIG. 8, the end
端面角部30におけるフレージングカッタの歯面の移動軌跡をさらに詳細に図9A及び図9Bに示す。図9Aは、軸交差角ψが5°の場合であり、図9Bは、軸交差角ψが8°の場合である。符号Zは、被削歯車14とフレージングカッタ18との噛み合い円を示す。図9A及び図9Bから了解されるように、移動軌跡には横方向成分が相当に含まれており、該成分は軸交差角ψが5°の場合よりも8°の場合の方が大きい。このような横方向成分が大きいほど通常切削性がよい。
9A and 9B show the movement trajectory of the tooth surface of the phrasing cutter at the
これに対して、従来技術に係る噛み合わせ(図6参照)では軸交差角ψが存在しない(つまり、ψ=0)であることから、加工歯32aの移動した軌跡は図8の矢印Eで示すように、横移動成分が含まれていない。
On the other hand, in the meshing according to the prior art (see FIG. 6), there is no axis crossing angle ψ (that is, ψ = 0), so the locus of movement of the
すなわち、本実施の形態に係る歯車加工装置の加工部12によれば、フレージングカッタ18は軸交差角ψをもって被削歯車14に噛合することから、被削歯車14の端面角部30に対して押し潰して尖鋭部33を面取りするだけでなく、横移動成分の含まれる面同士の摺動が発生する。これにより、歯面28のうち面取り部に隣接する箇所82(図8及び図10参照)における余肉の盛り上がりの発生を防止し、又は抑制することができる。
That is, according to the
また、フレージングカッタ18の加工歯32aの歯面は、端面角部30に対して押圧及び摺動することを目的としている。したがって、フレージングカッタ18の歯面は、角部のないインボリュート面であり製作が容易である。
The tooth surfaces of the
なお、詳細な説明は省略するが、被削歯車14における反対側の端面角部31についても、フレージングカッタ18の加工歯32bにより適切に尖鋭部33が面取りされるとともに、面取り部に隣接する箇所82(図10参照)における余肉の盛り上がりの発生を防止し、又は抑制することができる。この場合、加工歯32bの移動する軌跡は、図10の矢印D2で示すように、斜めに向かう方向であり、横移動成分が含まれており、端面角部30に対する加工と同様の作用が得られる。この移動の軌跡の詳細は、図9A及び図9Bに示す場合の各矢印の逆向きとなる。
In addition, although detailed description is abbreviate | omitted, also about the end surface corner |
ところで、従来技術に係る噛み合わせでは、一般に軸交差角ψは存在していない(図6参照)。この理由としては、前記の面取り部に隣接する箇所82(図8参照)に生ずる余肉の盛り上がりが見過ごされ、又はその解決手段として軸交差角ψを設けることが有効であることが想到されなかったことによる。 By the way, in the meshing according to the prior art, the axis crossing angle ψ generally does not exist (see FIG. 6). The reason for this is that it is not possible to overlook the surging of the surplus that occurs at the location 82 (see FIG. 8) adjacent to the chamfered portion, or to provide an effective axis crossing angle ψ as a solution. It depends.
前記の特許文献2記載の装置では、軸交差角ψが設けられているが、セレーションにより端面角部30及び31の面取りをすることは実際上は容易ではない。
In the device described in
また、軸交差角ψを設けることは、フレージングカッタ18の加工歯32a及び32bが被削歯車14の歯26の歯面28に干渉することがあり(図6の仮想線参照)、その設定が困難であることも一因であると考えられる。
Further, the provision of the axis crossing angle ψ may cause the
本発明者は、この軸交差角ψの適切な設定として、次の(2)式を見出した。 The present inventor found the following equation (2) as an appropriate setting of the axis crossing angle ψ.
ここで、上段式の左辺は被削歯車14のフレージングカッタ18に対する干渉量であり、この上段式の左辺の示す値だけ加工歯32a、32bを薄く設定すれば干渉を回避することができる。右辺は加工歯32a、32bの歯先幅の余弦成分を示す。
Here, the upper left side is the amount of interference with the
また、(2)式において、図11に示すように、l1は面取り幅であり、l2はラップ量であり、BOGは歯車振れ角であり、SBGは噛み合い円上円弧歯厚である。DBGは、歯車噛み合い円上振れ角である。 Further, in the equation (2), as shown in FIG. 11, l 1 is a chamfer width, l 2 is a lap amount, BOG is a gear deflection angle, and SBG is a meshing circular arc tooth thickness. DBG is a gear meshing swing angle.
図12に示すように、DBGは被削歯車14の歯車噛合円径であり、DKGは被削歯車14の歯先円径であり、DBCはフレージングカッタ18の歯車噛合円径であり、DKCはフレージングカッタ18の歯先円径である。Zgは被削歯車14の歯数であり、αは余裕代である。SKCはフレージングカッタ18の加工歯32a、32bの歯先幅である。
As shown in FIG. 12, DBG is the gear meshing circle diameter of the
上記の(2)式を整理すると、次の(1)式が得られる。 When the above equation (2) is arranged, the following equation (1) is obtained.
すなわち、前記軸交差角ψを(1)式で表される値にすることにより、フレージングカッタ18の加工歯32a、32bの被削歯車14に対する干渉をより確実に防止できる。
That is, by setting the axis crossing angle ψ to a value represented by the expression (1), interference of the
次に、このように構成される歯車加工装置の加工部12による加工の実験結果について説明する。
Next, the experimental results of machining by the
図13は、軸交差角ψを従来技術のように、ψ=0として面取り加工をした端面角部30(右歯面)の拡大図である。該図13から了解されるように、面取り部の近傍の箇所(図8の箇所82参照)には余肉による盛り上がり部80が認められる。盛り上がり部の高さをH1とし、幅をH2とする。ψ=0について所定数の加工を行った右歯面及び左歯面に対する結果を表1及び表2における「ψ=0°」の欄に示す。計測にはコントレーサ等を用いた。
FIG. 13 is an enlarged view of the end face corner portion 30 (right tooth surface) obtained by chamfering with the axis crossing angle ψ set to ψ = 0 as in the prior art. As can be understood from FIG. 13, a raised
図14は、軸交差角ψを、ψ=5°として面取り加工をした端面角部30(右歯面)の拡大図である。該図14から了解されるように、盛り上がり部80の発生は相当に抑制されている。ψ=5°について所定数の加工を行った右歯面及び左歯面に対する結果を表1及び表2における「ψ=5°」の欄に示す。
FIG. 14 is an enlarged view of the end face corner portion 30 (right tooth surface) chamfered with the axis crossing angle ψ set to ψ = 5 °. As can be understood from FIG. 14, the occurrence of the rising
図15は、軸交差角ψを、ψ=8°として面取り加工をした端面角部30(右歯面)の拡大図である。該図15から了解されるように、盛り上がり部80はほとんどなくなっている。ψ=8°について所定数の加工を行った右歯面及び左歯面に対する結果を表1及び表2における「ψ=8°」の欄に示す。なお、表1及び表2においてマイナス値は0と示した。
FIG. 15 is an enlarged view of the end face corner portion 30 (right tooth surface) chamfered with the axis crossing angle ψ set to ψ = 8 °. As can be understood from FIG. 15, the raised
図16は、軸交差角ψを、ψ=5°として2000個の被削歯車14の面取り加工を行い、2000個目の被削歯車14の端面角部30(右歯面)の拡大図である。該図14と図16とを比較して了解されるように、盛り上がり部80は初期と2000個目でほとんど変化がない。また、2000個の加工を行った後、フレージングカッタ18の加工歯32a及び加工歯32bの形状を精密に測定したところ、初回加工時と比較して摩耗は認められなかった。
FIG. 16 is an enlarged view of the end face corner portion 30 (right tooth surface) of the
このように、歯車加工装置では、盛り上がり部80の発生を防止し、又は相当に抑制することができ、しかも数多くの加工を行っても製品精度は安定し、フレージングカッタ18の摩耗もなく、十分な耐久性が確認された。
As described above, in the gear machining apparatus, the occurrence of the raised
次に、このように構成される歯車加工装置における加工部12の軸交差角ψの値について行った解析結果について説明する。
Next, the analysis result performed about the value of the axis crossing angle (psi) of the
図17に示すように、軸交差角ψを大きく設定すると加工歯32aは被削歯車14の歯26に干渉するので、後面端部に加工歯32aと略平行になる逃げ面300を設けることが行われている。このような逃げ面300を設けることによって、軸交差角ψを大きくすることができ、効率的な加工が可能になる。図17では、被削歯車14の歯26の干渉を考慮し、カッタ刃先幅Sに対して、干渉量S1及び隙間S2を考慮してカッタ残り幅S3を確保した加工歯32aの形状を示している。
As shown in FIG. 17, when the crossing angle ψ is set large, the
ところで、カッタ残り幅S3は強度上の観点から0.4mm以上は確保することが好ましい。隙間S2は誤差等を考慮して0.5mm程度に設定することが好ましい。標準的条件下における軸交差角ψ、干渉量S1、カッタ刃先幅S、カッタ残り幅S3の関係を解析及び計算した結果を表3に示す。ここで、隙間S2は0.5mmとしている。 By the way, it is preferable that the remaining cutter width S3 is 0.4 mm or more from the viewpoint of strength. The gap S2 is preferably set to about 0.5 mm in consideration of errors and the like. Table 3 shows the results of analysis and calculation of the relationship among the axis crossing angle ψ, the interference amount S1, the cutter blade width S, and the remaining cutter width S3 under standard conditions. Here, the gap S2 is 0.5 mm.
表3から明らかなように、軸交差角ψが8°であるときには、カッタ残り幅S3が0.42mmであって強度が確保される。軸交差角ψが9°であるときには、カッタ残り幅S3が0.38mmとなって強度が不足するおそれがある。つまり、強度の観点からは、軸交差角ψがψ≦8°であることが望ましい。 As apparent from Table 3, when the axis crossing angle ψ is 8 °, the remaining cutter width S3 is 0.42 mm, and the strength is ensured. When the axis crossing angle ψ is 9 °, the remaining cutter width S3 is 0.38 mm, and the strength may be insufficient. That is, from the viewpoint of strength, it is desirable that the axis crossing angle ψ is ψ ≦ 8 °.
軸交差角ψが4°であるときには、カッタ残り幅S3が0.54mmであって十分な強度を有すると考えられるが、加工効率が低下する。被削歯車14における面取り部の盛り上がりの発生を抑制させるためには、端面角部30におけるフレージングカッタ18の歯面32aの移動軌跡が横向きであるほど効果が高いと考えられている。
When the axis crossing angle ψ is 4 °, it is considered that the remaining cutter width S3 is 0.54 mm and has sufficient strength, but the processing efficiency is lowered. In order to suppress the occurrence of swell of the chamfered portion in the
図18Aのシミュレーション結果に示すように、軸交差角ψがψ=4°であるときには、歯面32aの移動軌跡は、場所により相当に急な傾斜であり、横成分が少なく、盛り上がり部発生を抑制する効果が低い。
As shown in the simulation result of FIG. 18A, when the axis crossing angle ψ is ψ = 4 °, the movement trajectory of the
図18Bのシミュレーション結果に示すように、軸交差角ψがψ=5°であるときには、歯面32aの移動軌跡は、ある程度緩やかとなり、横成分がある程度存在し、盛り上がり部発生を抑制する効果がある。
As shown in the simulation result of FIG. 18B, when the axis crossing angle ψ is ψ = 5 °, the movement trajectory of the
図18Cのシミュレーション結果に示すように、軸交差角ψがψ=6°であるときには、歯面32aの移動軌跡は、かなり緩やかとなり、横成分が多く存在し、盛り上がり部発生を抑制する効果が高い。つまり、盛り上がり部発生を抑制する効果を得るためには、軸交差角ψがψ≧5°であることが望ましい。
As shown in the simulation result of FIG. 18C, when the axis crossing angle ψ is ψ = 6 °, the movement trajectory of the
結果として、加工歯32aの強度及び加工効果をそれぞれ満足するためには、軸交差角ψは、5°〜8°の範囲であるとよい。
As a result, in order to satisfy the strength and processing effect of the
次に、加工部12を有する歯車加工装置10a、10b及び10cについて説明する。
Next, the
図19に示すように、第1の実施形態に係る歯車加工装置10aは、複数の被削歯車14の面取り加工及びシェービング加工を同時に行うものであって、被削歯車14を90°毎に間欠回転させる送りテーブル101と、被削歯車14に対してフレージングカッタ18により面取り加工を行う第1ステージ(第1工程部)102と、被削歯車14に対して1回目のシェービング加工をする第2ステージ(第2工程部)104と、被削歯車14に対して2回目のシェービング加工をする第3ステージ(第3工程部)106と、被削歯車14の入れ換えを行う搬入搬出ステージ108とを有する。送りテーブル101は、例えば水平回転する。
As shown in FIG. 19, the
送りテーブル101は、被削歯車14を軸支可能な4つの回転軸(ワーク支持部)110a、110b、110c及び110dを外周近傍に等間隔(90°)に備え、それぞれが図示しないモータにより回転可能である。4つの回転軸110a〜110dは、4つのモータにより独立的に回転してもよいし、1つのモータで駆動力を分配して回転させてもよい。回転軸110a〜110dのうち搬入搬出ステージ108にあるものは、被削歯車14の搬入搬出のために停止させ、対応するモータを停止させ又はクラッチを切っておく。
The feed table 101 includes four rotation shafts (work support portions) 110a, 110b, 110c, and 110d that can support the
第1ステージ102は、被削歯車14の端面角部30、31の面取り加工を行うステージであって、前記の加工部12(図1参照)が設けられている。加工部12は、前記のとおり、フレージングカッタ18を有しており、該フレージングカッタ18を軸交差角ψを有して被削歯車14に噛合させる。該フレージングカッタ18は送りテーブル101からみて径方向に進退可能であり、被削歯車14の面取り加工をするときには該被削歯車14に噛み合い、送りテーブル101を回転させるときには、外方に退避する。
The
第2ステージ104は、被削歯車14の歯面28の1回目の加工(つまりシェービング加工)を行うステージであって、シェービングカッタ112を有している。該シェービングカッタ112は送りテーブル101からみて径方向に進退可能であり、被削歯車14の加工をするときには該被削歯車14に噛み合い、送りテーブル101を回転させるときには、外方に退避する。第2ステージ104のシェービング加工は、粗仕上げに相当する。
The
第3ステージ106は、被削歯車14の歯面28の2回目の加工(つまりシェービング加工)を行うステージであって、シェービングカッタ114を有している。該シェービングカッタ114は送りテーブル101からみて径方向に進退可能であり、被削歯車14の加工をするときには該被削歯車14に噛み合い、送りテーブル101を回転させるときには、外方に退避する。第3ステージ106のシェービング加工は、精密仕上げに相当する。第3ステージ106のシェービングカッタ114は、第2ステージ104のシェービングカッタ112と同じものであってもよいし、精密仕上げに適した異なるものであってもよい。
The
被削歯車14を軸支する回転軸110a、110b、110c及び110dは垂直となるように構成し、これに対して、第1ステージ102、第2ステージ104及び第3ステージ106の各工具は、軸交差角ψを有するように斜めに設けるとよい。この角度は調整可能にするとよい。
The
第3ステージ106まで加工が終了した被削歯車14は搬入搬出ステージ108に送られ、歯車加工装置10aから取り出されて次の加工(例えば、熱処理加工)に送られる。
The
このように構成される歯車加工装置10aによれば、1台の装置において、第1ステージ102でフレージングカッタ18による面取り加工を行い、第2ステージ104及び第3ステージ106でシェービングカッタ112及び114による歯面の加工を行うことができ、効率的である。すなわち、面取り工程とシェービング工程との間で、被削歯車14の装置間搬送が不要であり、しかも面取り工程とシェービング工程が1台の装置にまとまり省スペースである。
According to the
また、フレージングカッタ18は軸交差角ψをもって被削歯車14に噛合することから、該被削歯車14の端面角部30、31に対して押し潰して面取りをするだけでなく、押し潰しによる余肉の盛り上がりの発生を抑制することができる。
Further, since the
また、ワーク支持部としての回転軸110a〜110dは、第1ステージ102、第2ステージ104、第3ステージ106及び搬入搬出ステージ108に応じて設けられており、3つの被削歯車14を第1ステージ102、第2ステージ104及び第3ステージ106により同時に加工をすることができる。
In addition, the
一般にシェービング加工は、フレージングカッタ18による面取り加工よりも時間がかかるが、シェービング加工を第2ステージ104及び第3ステージ106(又は第2工程〜第N工程(N≧4))に分けて行うことにより、面取り加工の第1工程との時間差を小さくすることができ、該第1工程後の無駄な待ち時間を低減することができる。
In general, the shaving process takes more time than the chamfering process by the
歯車加工装置10aでは、搬入搬出ステージ108を除いて3つの加工ステージを有するが、被削歯車14に対する加工ステージの数は2又は4以上であってもよい。つまり、少なくとも第1ステージ102と第2ステージ104を有することで、効率的な加工が可能になる。加工ステージの数を4以上とする場合には、例えば、シェービング加工のステージを3つに分け、又は第1ステージ102の前にホブ切りの加工ステージを設ける等してもよい。
Although the
次に、第2の実施形態に係る歯車加工装置10bについて説明する。歯車加工装置10bの説明では、横手方向をX方向、奥行き方向をY方向、高さ方向をZ方向とする。
Next, the
図20に示すように、歯車加工装置10bは、ベース台200に設けられた回転テーブル(回転台)202と、該回転テーブル202上に設けられたワーク支持部204と、駆動盤206と、該駆動盤206に隣接して設けられた工具支持部208とを有する。図20においては、歯車加工装置10bの操作盤、潤滑装置、油圧源及びクーラント等の図示を省略している。
As shown in FIG. 20, the
ワーク支持部204は、回転テーブル202上に設けられたXスライドベース210と、該Xスライドベース210に対してX方向にスライドするXスライダ212と、Xスライダ212上で被削歯車14を左右から回転自在に支持するヘッドストック214及びテールストック216と、Y方向奥に設けられ、被削歯車14のばり取りを行うローラカッタユニット220とを有する。Xスライダ212は、Xモータ219の作用下にXスライドベース210の長尺方向(ψ=0のときはX方向である。以下、簡略的にX方向ともいう。)に移動可能である。
The
スライドベース210にはベース回転モータ222が設けられており、該ベース回転モータ222の作用下に、スライドベース210は回転テーブル202に対して水平面内で回転をする。回転テーブル202に対してスライドベース210が回転をする機構は、例えばウォームホイール機構が用いられる。回転テーブル202にはスライドベース210の回転量を精密に計測するセンサ(例えばロータリエンコーダ)224が設けられており、該センサ224の信号に基づいてフルクローズド方式のフィードバックを行うことによりスライドベース210を正確に位置決め制御することができる。つまり、ベース回転モータ222の回転量に基づく間接的なフィードバック(いわゆるセミクローズド制御)ではなく、センサ224によりスライドベース210の回転量を直接的に検出するので、精密な制御が可能である。
The
回転テーブル202には、位置決め制御の終了したスライドベース210を固定する複数(例えば4台)のクランプ226が設けられている。クランプ226は、回転テーブル202の周囲に等間隔に設けられている(図20中では1台のみ示す)。スライドベース210の回転は軸交差角ψに相当し、例えば±20°程度の回転が可能に構成されている。基準状態の回転角度0°のときには、ψ=0°で、被削歯車14の軸がX方向に一致するものとする。
The rotary table 202 is provided with a plurality of (for example, four) clamps 226 that fix the
ヘッドストック214は、X方向のサブスライダ230と、該サブスライダ230に対してX方向にスライド可能な軸支持ボックス232と、軸支持ボックス232を駆動するストックモータ234と、被削歯車14の一方の側を支持する支持軸236とを有する。支持軸236は、前記の軸J1に相当する。テールストック216はヘッドストック214に対して基本的に左右対称構成であることから、テールストック216の構成要素と同符号を付して詳細な説明を省略する。ヘッドストック214とテールストック216は、X方向に移動する駆動力が異なり、ヘッドストック214の方が駆動力が大きく設定され、該ヘッドストック214により被削歯車14のX方向位置が規定される。ヘッドストック214及びテールストック216は、被削歯車14の着脱時に接近及び離間をする。ヘッドストック214及びテールストック216には被削歯車14を回転させる駆動源は設けられていない。
The
ローラカッタユニット220は、X方向に並列した2枚のローラカッタ228と、これらのローラカッタ228を回転自在に支持するローラカッタ支持台240と、Yスライドベース242と、Yモータ244とを有する。Yモータ244は、Yスライドベース242に対してローラカッタ支持台240をXスライドベース210の短尺方向(ψ=0のときはY方向である。以下、簡略的にY方向ともいう。)に進退させる。2枚のローラカッタ228の間隔は、被削歯車14の歯幅に合うように調整されており、被削歯車14に当ててばりを除去することができる。ローラカッタユニット220にはローラカッタ228を回転させる駆動源は設けられてなく、該ローラカッタ228は被削歯車14に当接して連れ回りしながらばりを除去する。ローラカッタユニット220はスライドベース210に設けられている。
The
次に、工具支持部208は、Zスライドベース250と、該Zスライドベース250に対してZ方向に昇降する工具支持機構ボックス252と、工具支持機構ボックス252に対して間欠回転するターレット機構254とを有する。
Next, the
Zスライドベース250は、駆動盤206に隣接して設けられてZ方向に延在しており、工具支持機構ボックス252をZ方向に昇降自在に保持する。Zスライドベース250の上部には、工具支持機構ボックス252を昇降させるZモータ256が設けられている。
The
工具支持機構ボックス252は、ターレット機構254を60°毎に間欠回転させるインデックスモータ258と、スピンドルモータ260とを備え、相当程度の重量を有する。工具支持機構ボックス252は、さらに図示しない位置決ピン機構及びクラッチ機構を有する。位置決ピン機構により、ターレット機構254を正確に位置決めすることとができる。クラッチ機構によりターレット機構254に対する動力伝達を制御することができる。
The tool
ターレット機構254は、側面視で六角形であり、インデックスモータ258の作用下にYZ平面内で60°毎の回転をする。ターレット機構254における六角形の各頂部近傍には、順に第1アーム262a、第2アーム262b、第3アーム262c、第4アーム262d、第5アーム262e及び第6アーム262fがそれぞれX方向を指向して設けられている。これらのアーム262a〜262fはフレージングカッタ18等の各種工具が着脱可能となっている。
The
ターレット機構254は、6つのアーム262a〜262fのうち最も下方のものが被削歯車14のちょうど上方に配置されるように構成されている。6つのアーム262a〜262fは等間隔(60°)に配置され、被削歯車14に対向するように下方に配置されたいずれか1つのアームに設けられた工具が、所定のクラッチ機構を介してスピンドルモータ260により回転可能である。ターレット機構254には図示しない歯面検出センサが設けられており、該歯面検出センサの信号に基づいて工具を被削歯車14に対して自動的に噛合させることができる。
The
第1アーム(第1工程部)262aは、被削歯車14に対してフレージングカッタ18により面取り加工を行うものであり、ワーク支持部204の支持軸236(軸J1)が、回転テーブル202の旋回によって軸交差角ψを有することから、第1アーム262aと支持軸236により加工部12(図1参照)が形成される。
The first arm (first process part) 262 a performs chamfering on the
第1アーム262aによる面取り加工をしているときに、Yモータ244の作用下に2枚のローラカッタ228を被削歯車14の両端部に押し当てることにより、該両端部のばりを除去することができる。つまり、ターレット機構254とローラカッタユニット220とは、被削歯車14に対して異なる方向(Z方向とY方向)からそれぞれ接近して、面取り加工とばりとり加工とを同時に行うことが可能であり、加工時間の短縮を図ることができる。ばり取り加工後は、ローラカッタ228を元の位置に戻しておく。
When chamfering is performed by the
第3アーム(第2工程部)262cは、被削歯車14に対して1回目のシェービング加工をするものであり、第5アーム(第3工程部)262eは、被削歯車14に対して2回目のシェービング加工をするものである。第2アーム262b、第4アーム262d及び第6アーム262fは予備である。このように、工具を3つ用いる場合には予備を1つおきとすることによりターレット機構254のバランスがよくなる。工具を2つ用いる場合には対向する位置に工具を設け、他を予備とするとよい。
The third arm (second process part) 262 c performs the first shaving process on the
第3アーム262cには、粗仕上げ用のシェービングカッタ270が設けられ、第5アーム262eには精密仕上げ用のシェービングカッタ272が設けられている。
The
ターレット機構254の回転により順に第1アーム262a、第3アーム262c及び第5アーム262eがワーク支持部204の被削歯車14と対面する位置に移動し、該被削歯車14を加工することができる。つまり、ターレット機構254の各工具は、Zモータ256の作用下に昇降可能であることから、被削歯車14の面取り加工をするときには下降して該被削歯車14に噛み合い、ターレット機構254を回転させるときには上昇して退避する。
By the rotation of the
被削歯車14の加工をするときには、該被削歯車14はターレット機構254の工具が噛合することにより連れ回りで回転する。従って、被削歯車14を回転させる駆動源は不要であり、構成が簡便である。ターレット機構254に接続される各工具は被削歯車14と比較して大きいことから、イナーシャも大きく、必然的にスピンドルモータ260もある程度大型である。このような大きいスピンドルモータ260を用いることにより、工具を介して被削歯車14を加減速する時間を短くすることができる。つまり、被削歯車14はイナーシャが比較的小さいことから、工具に容易に追従して加減速するからであって、加工時間の短縮を図ることができる。
When machining the
歯車加工装置10bでは、駆動箇所に応じて油圧駆動、空圧駆動及び電動を使い分けている。Xモータ219、ベース回転モータ222、Yモータ244及びZモータ256に係る各軸はNC制御で精密に位置決めされる。
In the
被削歯車14の加工をするときには、工具支持機構ボックス252及びターレット機構254の重量は被削歯車14に加わる。これらの工具支持機構ボックス252及びターレット機構254の重量は相当程度の重量を有しており、Zモータ256が過度に大きい力を発生させなくても(例えば、Zモータ256の電流が0であっても)被削歯車14に対して十分な荷重を効率的に加えることができる。これにより、被削歯車14を適度に押しながらの加工が可能となり、加工時の被削歯車14のぶれや偏心を防止でき、安定した加工をすることができる。
When machining the
このように構成される歯車加工装置10bによれば、1台の装置において、第1アーム262aでフレージングカッタ18による面取り加工を行い、第3アーム262c及び第5アーム262eでシェービングカッタ270及び272による歯面の加工を行うことができ、効率的である。また、フレージングカッタ18は軸交差角ψをもって被削歯車14に噛合することから、該被削歯車14の端面角部30、31に対して押し潰して面取りをするだけでなく、押し潰しによる余肉の盛り上がりの発生を抑制することができる。
According to the
さらに、ワーク支持部204は、各アーム262a〜262fに対して向きを調整する回転テーブル202に設けられていていることから被削歯車14に応じた適切な軸交差角ψを設定することができる。
Furthermore, since the
ターレット機構254の各アーム262a〜262fは、ワーク支持部204の軸J2に対して軸交差角ψを有する状態になる。つまり、ターレット機構254自体が軸J2に対して相対的に斜めになることから、フレージングカッタ18及びシェービングカッタ270、272のいずれも被削歯車14に対して軸交差角ψをもって噛合することになり、個別の角度調整が不要で、簡便構成となる。
The
ターレット機構254によれば、1台の歯車加工装置10bにおいて、フレージングカッタ18による面取り加工と、シェービングカッタ270、272による歯面の加工を行うことができ、効率的である。また、シェービング加工を第3アーム262cと第5アーム262eに分けて行うことから、第3アーム262cによる第2工程部を粗仕上げ、第5アーム262eによる第3工程部を精密仕上げとして、適切な工具を使い分けることができる。
According to the
歯車加工装置10bでは、Xモータ219及びZモータ256の同時協調的動作により、被削歯車14に対して種々の歯面を形成することも可能である。
In the
図21に示す歯車加工装置10cのように、ターレット機構254とは別に、シェービングカッタ162を有する第3工程部164や、シェービングカッタ166を有する第4工程部168等を設けてもよい。つまり、前記の送りテーブル101と同様のテーブル170により複数のワーク支持部172を移動させて、被削歯車14をターレット機構254、第3工程部164及び第4工程部168により順次加工をしてもよい。ワーク支持部172は、テーブル170上の傾動機構174の回転により軸交差角ψを調整可能にしてもよい。
As with the
このような歯車加工装置10cによれば、複数の被削歯車14をターレット機構254、第3工程部164及び第4工程部168で同時に加工をすることができる。ターレット機構254は第1ステージに相当し、第1アーム154aによる面取り加工と、第2アーム154bによる粗シェービング加工とを行う。つまり、前記の歯車加工装置10bにおける第3アーム154cによる仕上げシェービング加工を第3工程部164及び(又は)第4工程部168によって行うことにより、時間の長いシェービング加工が複数ステージに分かれて行われることになり、面取り加工の第1工程との時間差を小さくすることができ、該第1工程後の無駄な待ち時間を低減することができる。
According to such a
本実施の形態に係る歯車加工装置10a〜10cにより得られる歯車は、熱処理を行うことによって硬度が高くなり、高出力、静粛性及び耐久性が要求される高精度な車両用変速機に好適である。
The gears obtained by the
一方、要求精度が比較的高くなく、熱処理を実施しない歯車についても、歯車加工装置10a〜10cによる面取り加工では盛り上がり部がほとんど発生しないため、次に行うシェービング等の歯面仕上げにおいて、工具に対する負荷が小さく、工具寿命を延ばすことができる。これにより、工具交換作業のために工作機械を停止させる回数や、メンテナンス及び点検の回数を低減するとともに、工具費用を抑制することができる。
On the other hand, even for gears that do not have a relatively high required accuracy and are not subjected to heat treatment, the chamfering by the
また、比較的要求精度が高くない歯車で、熱処理を実施し、その後に歯面仕上げを行わない場合であっても、歯車加工装置10a〜10cによる加工が有効であることはもちろんである。
Of course, the
本発明に係る歯車加工装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 The gear machining device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
10a、10b、10c…歯車加工装置 12…加工部
14…被削歯車 18…フレージングカッタ
26…歯 28…歯面
30、31…端面角部 32a、32b…加工歯
80…盛り上がり部 101、170…テーブル
102…第1ステージ(第1工程部) 104…第2ステージ(第2工程部)
106…第3ステージ(第3工程部) 108…搬入搬出ステージ
110a〜110d…回転軸(ワーク支持部)
112、114、162、166、270、272…シェービングカッタ
172、204…ワーク支持部 202…回転テーブル(回転台)
220…ローラカッタユニット 224…センサ
228…ローラカッタ 234…ストックモータ
236…支持軸 252…工具支持機構ボックス
254…ターレット機構 262a〜262f…アーム
J1、J2…軸 ψ…軸交差角
DESCRIPTION OF
106 ... Third stage (third process section) 108 ... Loading /
112, 114, 162, 166, 270, 272 ... Shaving
220 ...
Claims (12)
前記ワーク支持部に対して相対的に移動をして順に加工をする第1工程部及び第2工程部と、
を有し、
前記第1工程部は、前記ワーク支持部に設けられた前記被削歯車に対してフレージングカッタを噛合させるように該フレージングカッタを軸支するカッタ支持部を備え、
前記カッタ支持部は、前記フレージングカッタを前記被削歯車に対して軸交差角ψをもって噛合させ、且つ前記フレージングカッタの歯が前記被削歯車の歯面に干渉しない角度に設けられ、
前記第2工程部は、前記被削歯車の歯面を加工するシェービングカッタを備えることを特徴とする歯車加工装置。 A workpiece support that pivotally supports the work gear,
A first process part and a second process part that move relative to the work support part and perform processing in order;
Have
The first process part includes a cutter support part that pivotally supports the phrasing cutter so as to mesh the phrasing cutter with the work gear provided in the work support part,
The cutter support portion is provided at an angle at which the phrasing cutter meshes with the work gear with an axis crossing angle ψ, and the teeth of the phrasing cutter do not interfere with the tooth surface of the work gear,
The gear processing apparatus, wherein the second process unit includes a shaving cutter that processes a tooth surface of the gear to be cut.
前記ワーク支持部に対して相対的に移動をして、前記第2工程部における加工の後に前記被削歯車に加工をする第3工程部を有し、
前記第3工程部は、前記被削歯車の歯面を加工するシェービングカッタを備え、
前記ワーク支持部は、前記第1工程部、前記第2工程部及び前記第3工程部に応じて少なくとも3台設けられ、3つの前記被削歯車を前記第1工程部、前記第2工程部及び前記第3工程部により同時に加工をすることを特徴とする歯車加工装置。 The gear machining apparatus according to claim 1,
A third process part that moves relative to the workpiece support part and processes the work gear after machining in the second process part;
The third process unit includes a shaving cutter that processes a tooth surface of the work gear,
There are at least three workpiece support sections corresponding to the first process section, the second process section, and the third process section, and the three work gears are arranged in the first process section and the second process section. And the gear processing apparatus which processes simultaneously by the said 3rd process part.
前記ワーク支持部は、前記第1工程部に対して向きを調整する回転台に設けられていることを特徴とする歯車加工装置。 The gear machining apparatus according to claim 1 or 2,
The gear machining apparatus, wherein the work support portion is provided on a turntable that adjusts a direction with respect to the first process portion.
前記被削歯車ははすば歯車であることを特徴とする歯車加工装置。 The gear processing device according to any one of claims 1 to 3,
The gear to be machined is a helical gear.
前記被削歯車は、車両用変速機の歯車であることを特徴とする歯車加工装置。 The gear machining apparatus according to claim 4, wherein
The gear machining apparatus, wherein the work gear is a gear of a vehicle transmission.
前記フレージングカッタと前記シェービングカッタはターレット機構に設けられ、該ターレット機構の回転により順に前記ワーク支持部と対面する位置に移動し、前記被削歯車を加工することを特徴とする歯車加工装置。 The gear machining apparatus according to claim 1,
The gear processing apparatus is characterized in that the phrasing cutter and the shaving cutter are provided in a turret mechanism, and move to a position facing the workpiece support portion in order by the rotation of the turret mechanism to process the gear to be cut.
前記ワーク支持部は、前記ターレット機構の下方に設けられ、前記ターレット機構が下降をすることにより前記フレージングカッタ及び前記シェービングカッタを前記被削歯車に噛合されることを特徴とする歯車加工装置。 The gear machining apparatus according to claim 6, wherein
The gear support device, wherein the work support portion is provided below the turret mechanism, and the turret mechanism and the shaving cutter are engaged with the work gear when the turret mechanism is lowered.
前記ターレット機構の回転軸は、前記ワーク支持部の軸に対して軸交差角ψを有することを特徴とする歯車加工装置。 The gear machining apparatus according to claim 6 or 7,
The gear machining apparatus according to claim 1, wherein the rotation shaft of the turret mechanism has an axis crossing angle ψ with respect to the axis of the workpiece support portion.
前記ターレット機構とは別に設けられ、前記ワーク支持部に対して相対的に移動をして、前記第2工程部における加工の後に前記被削歯車に加工をする第3工程部を有し、
前記第3工程部は、前記被削歯車の歯面を加工をするシェービングカッタを備え、
前記ワーク支持部は、前記ターレット機構及び前記第3工程部に応じて少なくとも2台設けられ、2つの前記被削歯車を前記ターレット機構及び前記第3工程部により同時に加工をすることを特徴とする歯車加工装置。 In the gear machining apparatus according to any one of claims 6 to 8,
Provided separately from the turret mechanism, having a third process part that moves relative to the work support part and processes the work gear after processing in the second process part,
The third process unit includes a shaving cutter that processes a tooth surface of the work gear,
At least two workpiece support parts are provided according to the turret mechanism and the third process part, and the two work gears are simultaneously processed by the turret mechanism and the third process part. Gear processing device.
前記ワーク支持部に対して相対的に移動をして、前記第2工程部における加工の後に前記被削歯車に加工をする第3工程部を有し、
前記第3工程部は、前記被削歯車の歯面を加工するシェービングカッタを備え、
前記第1工程部のフレージングカッタ、前記第2工程部のシェービングカッタ及び前記第3工程部のシェービングカッタは、それぞれ前記ターレット機構に設けられていることを特徴とする歯車加工装置。 In the gear machining apparatus according to any one of claims 6 to 8,
A third process part that moves relative to the workpiece support part and processes the work gear after machining in the second process part;
The third process unit includes a shaving cutter that processes a tooth surface of the work gear,
The gear machining apparatus, wherein the phrasing cutter of the first process part, the shaving cutter of the second process part, and the shaving cutter of the third process part are provided in the turret mechanism, respectively.
前記ワーク支持部には前記被削歯車の回転駆動源がなく、該被削歯車は前記フレージングカッタに噛合して連れ回りすることを特徴とする歯車加工装置。 In the gear machining apparatus according to any one of claims 1 to 10,
The gear supporting device is characterized in that the work supporting portion does not have a rotation drive source of the work gear, and the work gear meshes with the phrasing cutter and rotates together.
前記被削歯車に対して、カッタ支持部とは異なる方向から2枚のローラカッタを当接させてばりとりをするローラカッタユニットを有することを特徴とする歯車加工装置。 In the gear machining device according to any one of claims 1 to 11,
A gear machining apparatus, comprising: a roller cutter unit for deburring the workpiece gear by bringing two roller cutters into contact with each other from a direction different from the cutter support portion.
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