CN102753294B - 凹凸齿轮的加工方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种凹凸齿轮的加工方法。对于在配套齿轮(固定轴)(12)与凹凸齿轮(摆动齿轮)(15)之间传递动力时的、配套齿轮(12)的凸齿销(12b)相对于凹凸齿轮(15)的相对动作轨迹,能够利用第一直动轴、第二直动轴、第三直动轴、第四旋转轴、第五旋转轴以及第六分度轴来表示(S2)。而且,算出基于使第四旋转轴与第六分度轴一致的情况下的第一直动轴、第二直动轴、第三直动轴、第五旋转轴以及第六分度轴的齿轮(12)的凸齿销(12b)的相对动作轨迹(S3),进而基于算出的相对动作轨迹而使圆盘状工件以及加工工具中的至少一方移动(S4)。
Description
技术领域
本发明涉及凹凸齿轮的加工方法。
背景技术
作为减速器的一种,存在摆动型齿轮装置。例如专利文献1等中记载有该摆动型齿轮装置。即,摆动型齿轮装置构成为包括:具有相同的旋转中心轴的第一齿轮、第二齿轮及输入轴;以及在第一齿轮与第二齿轮之间一边摆动一边进行差速旋转的摆动齿轮。摆动齿轮被输入轴支承为能够绕倾斜的旋转中心轴旋转。进而,输入轴进行旋转,伴随与此,倾斜的旋转中心轴绕第一齿轮的旋转中心轴进行相对旋转,从而使得摆动齿轮相对于第一齿轮以及第二齿轮摆动。而且,在摆动齿轮中的第一齿轮侧的表面形成有与第一齿轮啮合的第一摆动齿,在摆动齿轮中的第二齿轮侧的表面形成有与第二齿轮啮合的第二摆动齿。而且,通过摆动齿轮进行摆动,使得差速旋转在第一齿轮与摆动齿轮之间、或者第二齿轮与摆动齿轮之间进行。即,在相对于输入轴将第二齿轮作为输出轴的情况下,能够以较大的减速比进行减速。
由于该摆动齿轮的与第一齿轮或第二齿轮的啮合面非常复杂,所以不容易加工。作为该摆动齿轮的加工装置,例如存在专利文献1所记载的装置。
专利文献1:日本特开2006-272497号公报
然而,对于直齿圆柱齿轮、锥齿轮等齿轮的加工,提出并实现了各种加工方法。对于摆动齿轮的加工,也能够如专利文献1所记载的那样使用专用设备来实现,但由于使用特殊的加工装置、或需要特殊的技能,因而难言容易。
发明内容
本发明是鉴于这样的情形而完成的,其目的在于提供一种新式加工方法作为凹凸齿轮的加工方法。
为了解决上述课题,本发明针对传递动力时的配套齿轮的凸齿与凹凸齿轮的凹齿的相对动作轨迹,使平行的两个旋转轴共通,由此删除一个旋转轴。
技术方案1所涉及的发明的特征在于,
在凹凸齿轮的加工方法中,沿周向连续地形成凹齿与凸齿,通过使该凹齿与配套齿轮的凸齿啮合而能够在所述凹凸齿轮与所述配套齿轮之间传递动力,
所述凹凸齿轮通过加工圆盘状工件而成,
所述凹凸齿轮是以与所述配套齿轮的旋转中心轴交叉的交叉轴为中心旋转的齿轮,
所述配套齿轮的凸齿的外周面的该凸齿的基准轴正交方向上的截面形状形成为圆弧状,
对于在所述配套齿轮与所述凹凸齿轮之间传递动力时的、所述配套齿轮的凸齿相对于所述凹凸齿轮的相对动作轨迹而言,通过如下部件来表示:
第一直动轴,该第一直动轴使所述配套齿轮的凸齿的基准位置在与接触所述圆盘状工件的凹齿形成面的面正交的方向上移动;
第二直动轴,该第二直动轴使所述配套齿轮的凸齿的基准位置在接触所述圆盘状工件的凹齿形成面的面上、且在所述凹凸齿轮的凹齿的齿槽方向上移动;
第三直动轴,该第三直动轴使所述配套齿轮的凸齿的基准位置在接触所述圆盘状工件的凹齿形成面的面上、且在与所述第二直动轴正交的方向上移动;
第四旋转轴,该第四旋转轴使所述配套齿轮的凸齿的基准位置绕所述第一直动轴旋转;
第五旋转轴,该第五旋转轴使所述配套齿轮的凸齿的基准位置绕所述第三直动轴旋转;以及
第六分度轴,该第六分度轴与所述凹凸齿轮的旋转中心轴一致、且对所述凹凸齿轮的旋转相位进行分度,
所述加工方法构成为,
算出基于使所述第四旋转轴与所述第六分度轴一致时的所述第一直动轴、所述第二直动轴、所述第三直动轴、所述第五旋转轴以及所述第六分度轴的所述配套齿轮的凸齿的所述相对动作轨迹,
基于算出的所述相对动作轨迹,使所述圆盘状工件以及所述加工工具中的至少一方移动。
根据技术方案1,技术方案2所涉及的发明的特征在于,所述配套齿轮的凸齿的数量与所述凹凸齿轮的凹齿的数量不同。
根据技术方案1或2,技术方案3所涉及的发明的特征在于,进而在将所述凸齿的齿长度考虑为无限长的情况下,算出基于使所述配套齿轮的凸齿的基准位置的所述第二直动轴上的动作在所述第三直动轴上进行时的所述第一直动轴、所述第三直动轴、所述第五旋转轴以及所述第六分度轴的所述配套齿轮的凸齿的所述相对动作轨迹,基于算出的所述相对动作轨迹,使所述圆盘状工件以及所述加工工具中的至少一方移动。
根据技术方案1或2,技术方案4所涉及的发明的特征在于,进而在将所述配套齿轮的凸齿的齿长度考虑为无限长的情况下,算出基于使所述配套齿轮的凸齿的基准位置的所述第三直动轴上的动作在所述第二直动轴上进行时的所述第一直动轴、所述第二直动轴、所述第五旋转轴以及所述第六分度轴的所述配套齿轮的凸齿的所述相对动作轨迹,基于算出的所述相对动作轨迹,使所述圆盘状工件以及所述加工工具中的至少一方移动。
根据技术方案1或2,技术方案5所涉及的发明的特征在于,进而将所述配套齿轮的凸齿的基准位置的所述第五旋转轴上的动作分解为在所述第一直动轴与所述第二直动轴上的动作,算出基于所述第一直动轴、所述第二直动轴、所述第三直动轴以及所述第六分度轴的所述配套齿轮的凸齿的所述相对动作轨迹,基于算出的所述相对动作轨迹,使所述圆盘状工件以及所述加工工具中的至少一方移动。
根据以上述方式构成的技术方案1所涉及的发明,使用NC机床能够加工凹凸齿轮的凹齿。即,对于各种形状的凹凸齿轮,能够利用相同的NC机床进行加工。而且,能够省略第四旋转轴的动作而利用5个轴进行加工。即,能够使用最多具有5个加工装置的轴结构。具体而言,能够利用具有3个直动轴与两个旋转轴的加工装置来加工凹凸齿轮的凹齿。
此处,在相对于配套齿轮以交叉轴为中心旋转的凹凸齿轮(以下,也称为“具有交叉轴的凹凸齿轮”)中,配套齿轮与凹凸齿轮的啮合率升高。因此,能够实现小型化、高强度化以及静音性。另一方面,为了实现良好的齿接触,需要形成精度非常高的齿面形状,从而存在齿面形状的加工不容易的问题。对此,根据本发明,能够容易且高精度地形成具有交叉轴的凹凸齿轮的凹齿。其结果,根据本发明,在与以往相同程度的精度的情况下能够减少加工成本。
根据技术方案2所涉及的发明,由于配套齿轮的齿数与凹凸齿轮的齿数不同,所以形成为配套齿轮与凹凸齿轮进行差速旋转并且能够传递动力的结构。而且,由于两者的齿数不同,所以凹凸齿轮的凹齿的形状为非常复杂的形状。即使在这样的情况下,通过使用本发明也能够可靠地加工凹凸齿轮的凹齿。此外,在配套齿轮的齿数与凹凸齿轮的齿数相同的情况下、即以相同的转速旋转并且传递动力的情况下,当然也能够使用本发明的加工方法。
根据技术方案3所涉及的发明,除了省略第四旋转轴的动作以外还省略了第二直动轴的动作,能够利用4个轴进行加工。即,能够使用最多具有4个加工装置的轴结构。具体而言,能够利用具有两个直动轴与两个旋转轴的加工装置来加工凹凸齿轮的凹齿。
根据技术方案4所涉及的发明,除了省略第四旋转轴的动作以外还省略了第三直动轴的动作,能够利用4个轴进行加工。即,能够使用最多具有4个加工装置的轴结构。具体而言,能够利用具有两个直动轴与两个旋转轴的加工装置来加工凹凸齿轮的凹齿。
根据技术方案5所涉及的发明,除了省略第四旋转轴的动作以外还省略了第五旋转轴的动作,能够利用4个轴进行加工。即,能够使用最多具有4个加工装置的轴结构。具体而言,能够利用具有3个直动轴与一个旋转轴的加工装置来加工凹凸齿轮的凹齿。
附图说明
图1(a)以及图1(b)是摆动型齿轮装置的轴向剖视图。图1(a)示出凸齿销相对于固定轴主体以及输出轴主体分体形成的情况,图1(b)示出凸齿销相对于固定轴主体以及输出轴主体一体形成的情况。
图2(a)以及图2(b)是凸齿销(凸齿)与摆动齿轮的啮合部的放大图,是从凸齿销的轴向观察的图。图2(a)示出凸齿销相对于固定轴分体形成的情况,图2(b)示出凸齿销相对于固定轴一体形成的情况。
图3是摆动凹齿的立体图。
图4(a)是从摆动齿轮的径向外侧观察摆动凹齿的图。图4(b)是从摆动齿轮的旋转中心轴方向观察摆动凹齿的图。
图5是示出第一实施方式的处理的流程图。
图6(a1)~图6(c2)是示出摆动齿轮的摆动凹齿与凸齿销(凸齿)的相对动作的图。图6(a1)是从摆动齿轮的旋转中心轴方向观察凸齿销与摆动凹齿啮合前的状态下的两者的相对位置的图。图6(a2)是从图6(a1)的右侧观察的图。图6(b1)是从摆动齿轮的旋转中心轴方向观察凸齿销与摆动凹齿啮合的状态下的两者的相对位置的图。图6(b2)是从图6(b1)的右侧观察的图。图6(c1)是从摆动齿轮的旋转中心轴方向观察凸齿销相对于摆动凹齿从啮合状态开始与该摆动凹齿分离时的状态下的两者的相对位置的图。图6(c2)是从图6(c1)的右侧观察的图。图6(a1)~图6(c2)中,凸齿销的长边方向的点划线示出凸齿销的基准轴,黑色圆点表示凸齿销的中心位置。
图7(a)是示出从摆动齿轮的旋转中心轴方向观察时的、凸齿销的基准轴以及凸齿销的中心位置相对于摆动齿轮的动作轨迹的图。图7(b)是示出从摆动齿轮的径向观察时的、凸齿销的基准轴以及凸齿销的中心位置相对于摆动齿轮的动作轨迹的图。圆圈中的数字与轴编号一致。
图8是在第一实施方式中将第四旋转轴的动作分解至第六分度轴与第三直动轴时的说明图。即,是使凸齿销的中心位置在第三直动轴上移动的情况的图。
图9(a)及图9(b)是示出环形砂轮(圆盘状工具)的图。图9(a)是从该旋转轴方向观察环形砂轮的图,图9(b)是从径向观察的图。
图10(a)及图10(b)示出作为加工工具的旋转带式砂轮,图10(a)是从旋转带式砂轮的旋转轴方向观察的图,图10(b)是图10(a)的A-A剖视图。
图11(a)及图11(b)是对第一实施方式中必需的机床的轴结构进行说明的图。图11(a)示出与第二直动轴以及第三直动轴平行的平面上的机床的轴结构,图11(b)表示与第一直动轴以及第二直动轴平行的平面上的机床的轴结构。圆圈中的数字与轴编号一致。
图12是在第二实施方式中将第四旋转轴的动作分解至第六分度轴与第二直动轴时的说明图。即,是使凸齿销的中心位置在第二直动轴上移动时的图。
图13(a)及图13(b)是在第三实施方式中将第二直动轴的动作分解至第一直动轴与第三直动轴时的示意说明图。图13(a)是通过第二直动轴与第三直动轴的平面上的图。图13(b)是通过第一直动轴与第二直动轴的平面上的图。
图14(a)及图14(b)是在第三实施方式中将凸齿销的中心位置的成分分解时的示意说明图。图14(a)是将通过第二直动轴与第三直动轴的平面上的凸齿销的中心位置的成分分解时的图,图14(b)是将通过第一直动轴与第二直动轴的平面上的凸齿销的中心位置的成分分解时的图。
图15(a)及图15(b)是对第三实施方式中必需的机床的轴结构进行说明的图。图15(a)示出与第二直动轴以及第三直动轴平行的平面上的机床的轴结构,图15(b)示出与第一直动轴以及第二直动轴平行的平面上的机床的轴结构。圆圈中的数字与轴编号一致。
图16(a)及图16(b)是在第四实施方式中将第三直动轴的动作分解至第一直动轴与第二直动轴时的示意说明图。图16(a)是通过第二直动轴与第三直动轴的平面上的图。图16(b)是通过第一直动轴与第二直动轴的平面上的图。
图17(a)及图17(b)是在第四实施方式中将凸齿销的中心位置的成分分解时的图。图17(a)是将通过第二直动轴与第三直动轴的平面上的凸齿销的中心位置的成分分解时的图,图17(b)是将通过第一直动轴与第二直动轴的平面上的凸齿销的中心位置的成分分解时的图。
图18(a)及图18(b)是对第四实施方式中必需的机床的轴结构进行说明的图。图18(a)示出与第二直动轴以及第三直动轴平行的平面上的机床的轴结构,图18(b)示出与第一直动轴以及第二直动轴平行的平面上的机床的轴结构。圆圈中的数字与轴编号一致。
图19是在第五实施方式中、且在与第一直动轴以及第二直动轴平行的平面上示出环形砂轮的旋转轴的移动的图。
图20(a)及图20(b)是示出在第五实施方式中,使环形砂轮相对于摆动凹齿的齿槽方向在一处进给位置进行进给动作时的摆动凹齿的加工形状的图。图20(a)是从摆动齿轮的旋转中心轴方向观察的图,图20(b)是从图20(a)的右侧观察的图。
图21是在第五实施方式中使环形砂轮相对于摆动凹齿的齿槽方向在3处进给位置进行进给动作时的说明图。
图22是示出第五实施方式中的处理的流程图。
图23(a)及图23(b)是在第六实施方式中构成为包括具有交叉轴的凹凸齿轮的传动装置的剖视图。图23(a)示出凸齿销相对于输入轴主体分体形成的情况,图23(b)示出凸齿销相对于输入轴主体一体形成的情况。
图24是示出其他变形方式的凸齿的图。
具体实施方式
以下,参照附图对将本发明的凹凸齿轮的加工方法具体化后的实施方式进行说明。此处,当凹凸齿轮的旋转中心轴与配套齿轮的旋转中心轴交叉时,摆动齿轮装置具有凹凸齿轮与配套齿轮的两组关系。本实施方式中,举出摆动型齿轮装置的摆动齿轮的加工方法以及加工装置为例进行说明。此外,以下说明中,摆动齿轮与本发明的“凹凸齿轮”相当,固定轴12以及输出轴13与本发明的“配套齿轮”相当。
<第一实施方式:5轴结构(3个直动轴、两个旋转轴)(删除第四旋转轴的第一例)>
参照图1~图9,对第一实施方式的摆动型齿轮装置的摆动齿轮的加工方法以及加工装置进行说明。本实施方式的加工装置示出了具有3个正交的直动轴与两个旋转轴的5轴结构的情况。第一实施方式中,将第四旋转轴的动作分解至第六分度轴与第三直动轴。
(1)摆动型齿轮装置的构成
参照图1~图4,对使用作为本发明的加工对象的摆动齿轮的摆动型齿轮装置的结构进行说明。此处,图1(a)示出凸齿销12b、13b相对于固定轴主体12a以及输出轴主体13a分体形成的情况,图1(b)示出凸齿销12b、13b相对于固定轴主体12a以及输出轴主体13a一体形成的情况。此外,以下主要参照图1(a)进行说明,至于图1(b),仅针对与图1(a)不同之处进行说明。
摆动型齿轮装置被用作减速器,能够得到非常大的减速比。如图1(a)所示,该摆动型齿轮装置主要具有输入轴11、固定轴12(与本发明的“配套齿轮”相当)、输出轴13(与本发明的“配套齿轮”相当)、外圈14、内圈15(与本发明的“凹凸齿轮”相当)以及滚动体16。
输入轴11构成马达(未图示)的转子,是因马达驱动而旋转的轴。该输入轴形成为圆筒状,绕旋转中心轴A(图1(a)所示)旋转。在输入轴11的内周面形成有倾斜面11a。该倾斜面11a是以轴线B为中心轴的圆筒内周面,该轴线B相对于旋转中心轴A以微小的角度倾斜。
固定轴12(与本发明的“配套齿轮”相当)固定于未图示的壳体。固定轴12构成为包括固定轴主体12a与多个凸齿销12b。固定轴主体12a(与本发明的“配套齿轮主体”相当)是以轴线A为旋转中心轴的圆筒状的部件。多个(G1)凸齿销12b(与本发明的“配套齿轮的凸齿”相当)在旋转中心轴A的周向上等间隔地支承于固定轴主体12a的轴向端面。而且,各凸齿销12b形成为圆柱状或者圆筒状,该凸齿销12b放射状地配置、且将其两端支承于固定轴主体12a。进而,各凸齿销12b在凸齿销12b的轴向(基准轴向)上支承于固定轴主体12a、且能够以固定轴主体12a的径向的轴为中心旋转。进而,凸齿销12b的一部分从固定轴主体12a的轴向端面突出。即,固定轴12作为具有齿数Z1的凸齿的齿轮而发挥功能。
另外,上述说明中,如图1(a)及图2(a)所示,固定轴12的凸齿销12b相对于固定轴主体12a分体形成,并被支承于固定轴主体12a。除此之外,如图1(b)及图2(b)所示,还能够使凸齿销12b一体形成于固定轴主体12a。在该情况下,与分体形成时的凸齿销12b从固定轴主体12a的轴向端面突出的部分相同,一体形成的凸齿销12b从与固定轴主体12a相当的部分的轴向端面突出。
输出轴13(与本发明的“配套齿轮”相当)以能够绕旋转中心轴A旋转的方式支承于未图示的壳体,并与未图示的输出部件连结。输出轴13构成为包括输出轴主体13a与多个凸齿销13b。输出轴主体13a(与本发明的“配套齿轮主体”相当)是以轴线A为旋转中心轴的圆筒状的部件。即,输出轴主体13a与输入轴11以及固定轴主体12a同轴状地设置。
多个(G4)凸齿销13b(与本发明的“配套齿轮的凸齿”相当)在旋转中心轴A的周向上等间隔地支承于输出轴主体13a的轴向端面。而且,各凸齿销13b形成为圆柱状或圆筒状,该凸齿销13b放射状地配置、且将其两端支承于输出轴主体13a。进而,各凸齿销13b在凸齿销13b的轴向(基准轴向)上支承于输出轴主体13a、且能够以输出轴主体13a的径向的轴为中心旋转。进而,相对于固定轴主体12a中的支承凸齿销12b的轴向端面,输出轴主体13a中的支承凸齿销13b的轴向端面设为在轴向上与上述固定轴主体12a的轴向端面隔开规定距离且对置。进而,凸齿销13b的一部分从输出轴主体13a的轴向端面突出。即,输出轴13作为具有齿数Z4的凸齿的齿轮而发挥功能。
另外,上述说明中,输出轴13的凸齿销13b相对于输出轴主体13a分体形成,并被支承于输出轴主体13a。除此之外,与图1(b)以及图2(b)相当,还能够使凸齿销13b一体形成于输出轴主体13a。在该情况下,与分体形成时的凸齿销13b的从输出轴主体13a的轴向端面突出的部分相同,一体形成的凸齿销13b从与输出轴主体13a相当的部分的轴向端面突出。
外圈14形成为在内周面具有轨道面的圆筒状。该外圈14压入嵌合于输入轴11的倾斜面11a。即,外圈14与输入轴11形成为一体,并能够绕旋转中心轴B旋转。
内圈15(与本发明的“凹凸齿轮”相当)形成为大致圆筒状。在该内圈15的外周面形成有滚动面15a。进而,在内圈15的轴向一侧(图1(a)的右侧)的端面,沿周向等间隔地形成有多个(G2)摆动凹齿15b。并且,在内圈15的轴向另一侧(图1(a)的左侧)的端面,沿周向等间隔地形成有多个(G3)摆动凹齿15c。
该内圈15与外圈14的径向内侧隔开配置,并夹装有多个滚动体(球体)16。即,内圈15具有相对于旋转中心轴A倾斜的旋转中心轴B。因此,内圈15相对于输入轴11能够绕旋转中心轴B旋转。进而,因马达驱动而使输入轴11绕旋转中心轴A旋转,伴随与此,内圈15能够绕旋转中心轴A旋转。
并且,内圈15配置于固定轴12与输出轴13的轴向之间。具体而言,内圈15在固定轴主体12a中的支承凸齿销12b的轴向端面、与输出轴主体13a中的支承凸齿销13b的轴向端面之间配置。而且,内圈15的一个摆动凹齿15b与固定轴12的凸齿销12b啮合。另外,内圈15的另一个摆动凹齿15c与输出轴13的凸齿销13b啮合。
而且,由于内圈15相对于固定轴12绕旋转中心轴A摆动,因此虽然内圈15的一个摆动凹齿15b的一部分(图1(a)的上侧的部分)与固定轴12的凸齿销12b啮合,但该一个摆动凹齿15b的其他部分(图1(a)的下侧的部分)与固定轴12的凸齿销12b分离。另外,由于内圈15相对于输出轴13绕旋转中心轴A摆动,因此虽然内圈15的另一个摆动凹齿15c的一部分(图1(a)的下侧的部分)与输出轴13的凸齿销13b啮合,但该另一个摆动凹齿15c的其他部分(图1(a)的上侧的部分)与输出轴13的凸齿销13b分离。
而且,例如将固定轴12的凸齿销12b的齿数Z1设定为比内圈15的一个摆动凹齿15b的齿数Z2少,将输出轴13的凸齿销13b的齿数Z4与内圈15的另一个摆动凹齿15c的齿数Z3设定为相同。由此,相对于输入轴11的旋转,输出轴13进行减速(差速旋转)。即,该例中,在内圈15与固定轴12之间进行差速旋转,与此相对,内圈15与输出轴13之间不进行差速旋转。但是,由于设定成输出轴13的凸齿销13b的齿数Z4与内圈15的另一个摆动凹齿15c的齿数Z3不同,因此还能够在两者间产生差速旋转。能够根据减速比来适当地进行这些设定。
图1(a)所示的摆动型齿轮装置中,产生差速旋转的固定轴12的凸齿销12b与内圈15的一个摆动凹齿15b的啮合部分如图2(a)所示。另外,图1(b)所示的摆动型齿轮装置中,产生差速旋转的固定轴12的凸齿销12b与内圈15的一个摆动凹齿15b的啮合部分如图2(b)所示。此处,图2(a)示出固定轴12的凸齿销12b相对于固定轴主体12a分体形成的情况。图2(b)示出固定轴12的凸齿销12b相对于固定轴主体12a一体形成的情况。图2(a)、图2(b)中的任一种情况都能够使用本实施方式。此外,在输出轴13与内圈15之间产生差速旋转的情况下,输出轴13的凸齿销13b与内圈15的另一个摆动凹齿15c的啮合部分也与图2(a)、图2(b)相同。而且,以下的说明中,仅对固定轴12与摆动齿轮15的啮合部分进行说明。
此处,摆动凹齿15b形成为图3以及图4所示的形状。即,对于与摆动凹齿15b的齿槽方向正交的方向上的截面形状而言,整体上如图2以及图4(a)所示,形成为大致半圆弧凹状。详细而言,该截面形状形成为圆弧凹状的开口边缘部分下垂的形状。进而,如图3及图4(b)所示,摆动凹齿15b形成为槽宽朝向齿槽方向的两端侧拓宽的形状。这是由于凸齿销12b的齿数Z1与摆动凹齿15b的齿数Z2不同。
(2)摆动齿轮的加工方法以及加工装置
(2.1)摆动齿轮的加工方法的基本概念
接下来,对上述的摆动型齿轮装置的内圈15(以下,称作“摆动齿轮”)的摆动凹齿15b的加工方法进行说明。此外,摆动齿轮15的摆动凹齿15c的加工方法也相同。首先,参照图5对加工方法的处理顺序进行说明。如图5所示,生成摆动齿轮15以及凸齿销12b的三维CAD的模型或者数学模型(S1)。该模型是摆动齿轮15与固定轴12进行差速旋转的动作模型。
接着,提取两者进行差速旋转时的、凸齿销12b相对于摆动凹齿15b的相对动作轨迹(S2)(“轨迹提取工序”、“轨迹提取单元”)。当进行该相对动作轨迹的提取时,考虑固定摆动凹齿15b、且使凸齿销12b相对于摆动凹齿15b移动,由此提取凸齿销12b的动作轨迹。而且,该凸齿销12b的动作轨迹中包括凸齿销12b的中心轴12X(以下,称作“基准轴”)、以及凸齿销12b的中心轴方向上的中心的点12C(以下,称作“销中心点”)的动作轨迹。此外,凸齿销12b的基准轴12X相当于与凸齿销12b的齿厚中心面和基准圆锥面的交线平行的轴。
接着,通过对提取的凸齿销12b相对于的摆动齿轮15的相对动作轨迹进行坐标变换,来生成作为加工工具的动作轨迹的NC程序(S3)(“坐标变换工序”、“坐标变换单元”)。该NC程序与用于对工件坐标系中的摆动凹齿15b进行加工的加工工具的动作轨迹相当。该工序中,进行删除第四旋转轴的动作的处理。后文中进行详细叙述。
接着,基于生成的NC程序,使圆盘状工件以及加工工具中的至少一方移动(S4)(“加工工序”、“加工单元”)。即,使圆盘状工件以及加工工具中的至少一方移动,以使加工工具相对于圆盘状工件的相对动作轨迹与在步骤S2中提取的凸齿销12b的动作轨迹一致。此处,圆盘状工件是形成加工摆动凹齿15b之前的摆动齿轮15的形状的材料。
以下,对轨迹提取工序、坐标变换工序以及加工工序进行详细说明。
(2.2)轨迹提取工序(轨迹提取单元)
参照图6(a1)~图6(c2),对轨迹提取工序进行说明。图6的各图中,对于凸齿销12b的形状,仅示出相对于图2(a)、图2(b)所示的固定轴12的固定轴主体12a突出的凸齿销12b的部分。即,图6的各图中,对于凸齿销12b,示出了与图2(a)、图2(b)所示的凸齿销12b共通的部分。
在凸齿销12b与摆动凹齿15b啮合前的状态下,如图6(a1)所示,当从摆动齿轮15的旋转中心轴方向(图1(a)、图1(b)的“B”)观察时,凸齿销12b的基准轴12X相对于摆动凹齿15b的齿槽方向15X向图6(a1)的右侧倾斜。进而,如图6(a2)所示,当从摆动凹齿15b的基准圆锥面的接触面中与齿槽方向15X正交的方向观察时,凸齿销12b的基准轴12X相对于摆动凹齿15b的齿槽方向15X向图6(a2)的左侧倾斜。而且,两图中,凸齿销12b的销中心点12C位于从摆动凹齿15b的齿槽方向15X偏离的位置。
接下来,在凸齿销12b与摆动凹齿15b啮合的状态下,如图6(b1)、图6(b2)所示,摆动凹齿15b的齿槽方向15X与凸齿销12b的基准轴12X一致。当然,凸齿销12b的销中心点12C也与摆动凹齿15b的齿槽方向15X一致。
接下来,在凸齿销12b自与摆动凹齿15b啮合的状态起于该摆动凹齿15b分离时的状态下,如图6(c1)所示,当从摆动齿轮15的旋转中心轴方向(图1(a)、图1(b)的“B”)观察时,凸齿销12b的基准轴12X相对于摆动凹齿15b的齿槽方向15X向图6(c1)的左侧倾斜。进而,如图6(c2)所示,当从摆动凹齿15b的基准圆锥面的接触面中与齿槽方向15X正交的方向观察时,凸齿销12b的基准轴12X相对于摆动凹齿15b的齿槽方向15X向图6(c2)的左侧倾斜。而且,两图中,凸齿销12b的销中心点12C位于从摆动凹齿15b的齿槽方向15X偏离的位置。
即,凸齿销12b的基准轴12X的动作轨迹以及销中心点12C的动作轨迹形成为图7所示那样的轨迹。该基准轴12X的动作轨迹能够分解至第一直动轴、第二直动轴、第三直动轴、第四旋转轴、第五旋转轴以及第六分度轴来表示。此处,图7以及以下的图中,○中的数字与该各轴的编号一致。例如,○中的数字为“1”时所示的轴为第一直动轴。
即,第一直动轴是使凸齿销12b的基准位置(规定位置)在与接触圆盘状工件(摆动齿轮15)的凹齿形成面(本实施方式中为“轴向端面”)的面正交的方向上移动的轴。第二直动轴是使凸齿销12b的基准位置在接触圆盘状工件(摆动齿轮15)的凹齿形成面的面上、向摆动凹齿15b的齿槽方向移动的轴。第三直动轴是使凸齿销12b的基准位置在接触圆盘状工件(摆动齿轮15)的凹齿形成面的面上、向与第二直动轴正交的方向移动的轴。
第四旋转轴是使凸齿销12b的基准位置绕第一直动轴旋转的轴。第五旋转轴是使凸齿销12b的基准位置绕第三直动轴旋转的轴。此处所示的第四旋转轴以及第五旋转轴是以凸齿销12b的销中心点12C为中心旋转的轴。第六分度轴是与摆动齿轮15的旋转中心轴B(图1(a)、图1(b)所示的)一致并且对摆动齿轮15的旋转相位进行分度的轴。
(2.3)坐标变换工序(坐标变换单元)
此处,本实施方式中的机床以具有第一~第三、第五、第六轴的机械结构为对象。该工序中,首先,将第四旋转轴的动作分解至第六分度轴与第三直动轴,由此进行删除第四旋转轴的动作的处理。此处,第四旋转轴是绕与第六分度轴平行的轴旋转的轴。因此,如图8所示,使第四旋转轴的中心、即凸齿销12b的销中心点12C与第六分度轴的旋转中心(摆动齿轮15的旋转中心轴B)一致。此时,当使凸齿销12b的销中心点12C移动时,设为在凸齿销12b的基准轴12X上移动。即,将凸齿销12b的齿长度考虑为无限长,使其移动的第四旋转轴的旋转中心在第三直动轴上移动。这样,通过将第四旋转轴的动作分解至第六分度轴与第三直动轴,能够删除第四旋转轴的动作。结果,如图8所示,凸齿销12b的相对动作轨迹通过3个直动轴与2个旋转轴来表示。
接下来,基于在坐标变换工序中算出的第一直动轴、第二直动轴以及第三直动轴这3个直动轴、和第五旋转轴及第六分度轴这两个旋转轴的动作轨迹,生成由3个直动轴与2个旋转轴表示的NC程序。
(2.4)加工工序(加工单元)
作为本实施方式中的加工工具,只要是能够表现凸齿销12b的外周形状的工具即可。作为第一加工工具,是与凸齿销12b的外周形状一致或者稍小且相似的圆柱状的销形状的工具,且是绕销中心轴旋转的工具。另外,作为第二加工工具,是图9(a)以及图9(b)所示那样的环形砂轮30。环形砂轮30是图9(a)所示那样的圆盘状工具,其外周边缘形状例如形成为图9(b)所示那样的圆弧凸状。该环形砂轮30的图9(b)所示的宽度在凸齿销12b的直径以下。通过在与凹齿15b的齿槽方向偏离的多个位置对该环形砂轮30的中心轴进行进给的动作,来利用环形砂轮30模拟表现凸齿销12b。另外,还能够使用图10(a)及图10(b)所示那样的旋转的带状的工具。如图10(a)所示,该带状的工具在旋转方向上具有直线部。而且,图10(b)所示的直线部的外周侧的形状与凸齿销12b的外周形状的局部一致或者相似。
而且,该加工工序中,基于在坐标变换工序中进行坐标变换后的NC程序来进行加工。即,如图11(a)及图11(b)所示,利用第一直动轴、第二直动轴、第三直动轴、第五旋转轴(绕销中心点12C)以及第六分度轴(绕摆动齿轮15的旋转中心轴B)构成的5个轴,使圆盘状工件与加工工具相对移动,由此来加工摆动凹齿15b。即,在加工工具为销形状的加工工具的情况下,以进行与凸齿销12b相同的动作的方式而使该销形状的加工工具移动。另外,在旋转带状的工具的情况下,使该工具的直线部进行与销形状的加工工具相同的动作。此外,在后述的其他实施方式中对环形砂轮30的情况下的动作进行详细说明。
(3)第一实施方式的效果
根据本实施方式,使用5轴结构的NC机床,能够加工摆动齿轮15的摆动凹齿15b。即,在摆动齿轮15的外径不同的情况、或摆动凹齿15b的形状不同的情况下,也能够利用相同的NC机床来加工摆动凹齿15b。
另外,摆动齿轮15是相对于配套齿轮(固定轴12或者输出轴13)而以交叉轴为中心进行旋转的凹凸齿轮。由于形成为这样的结构,因此这两个齿轮的啮合率升高。因此,能够实现小型化、高强度化以及静音性。另一方面,为了实现良好的齿接触,需要形成精度非常高的齿面形状,从而存在齿面形状的加工不容易的问题。与此相对,通过使用本实施方式的加工方法,能够容易且高精度地形成具有交叉轴的摆动齿轮15的摆动凹齿15b、15c。其结果,在设为与以往相同程度的精度的情况下,能够减少加工成本。
此处,由于凸齿销12b的齿数Z1与摆动凹齿15b的齿数Z2不同,所以固定轴12与摆动齿轮15形成为能够可靠地进行差速旋转的结构。而且,由于两者的齿数不同,所以如图2~图4所示,摆动凹齿15b的形状成为非常复杂的形状。
进而,能够省略第四旋转轴的动作,从而利用5个轴来进行加工。因此,能够减少可加工摆动凹齿15b的机床的构成轴数,从而能够实现机床的低成本化。
进而,凸齿销12b的基准轴正交方向上的截面形状形成为圆弧状。这样,固定轴12与摆动齿轮15能够非常流畅地进行差速旋转。另一方面,摆动齿轮15的摆动凹齿15b的加工变得复杂。由于凸齿销12b的基准轴正交方向上的截面形状为圆弧状,所以摆动凹齿15b整体上由与圆弧凹状近似的截面形状构成,详细而言,具有圆弧凹状的开口边缘部分下垂的截面形状。这样,即使摆动凹齿15b为复杂的形状,根据本实施方式,也能够可靠且高精度地进行加工。其结果,能够形成低成本且高性能的摆动齿轮15。
另外,摆动齿轮15与固定轴12的相对的动作是三维的复杂的动作,但是通过使用凸齿销12b的基准轴12X,能够可靠地掌握凸齿销12b的相对动作轨迹。
另外,在将加工工具设为与凸齿销12b一致或者相似的形状的情况下,通过将加工工具的动作设为实质上与凸齿销12b相同的动作,能够形成最优的摆动凹齿15b。在作为加工工具而使用旋转带状的工具的情况下也相同。
另外,将凸齿销12b的相对动作轨迹变换为工件坐标系的加工工具的动作。本实施方式中,凸齿销12b的动作实质上与由销形状构成的加工工具的动作一致。因此,在轨迹提取工序中提取的凸齿销12b的动作轨迹与NC程序实质上没有很大的不同。但是,根据加工工具的种类,在轨迹提取工序中提取的相对动作轨迹与由工件坐标系构成的加工工具的动作轨迹会有所不同。即,通过设置坐标变换工序,能够生成与加工工具的种类对应的NC程序。该方法尤其在其他的实施方式中有效。
<第二实施方式:5轴结构(3个直动轴、两个旋转轴)(删除第四旋转轴的第二例)>
参照图12,对第二实施方式的摆动型齿轮装置的摆动齿轮的加工方法以及加工装置进行说明。本实施方式的加工装置示出具有3个正交的直动轴与两个旋转轴的5轴结构的情况。与第一实施方式相同,将第四旋转轴删除。但是,本实施方式中,并非将第一实施方式中说明的第四旋转轴的动作分解至第六分度轴与第三直动轴,而是将其分解至第六分度轴与第二直动轴。
此处,本实施方式中,与第一实施方式的“模型的生成”(S1)以及“轨迹提取工序”(S2)相同。即,在轨迹提取工序中提取的凸齿销12b的动作轨迹通过3个直动轴与3个旋转轴来表示。
接着,对于坐标变换工序,本实施方式中,首先进行如下处理:将第四旋转轴的动作分解至第六分度轴与第二直动轴,从而删除第四旋转轴的动作。此处,亦如第一实施方式所说明,第四旋转轴是绕与第六分度轴平行的轴旋转的轴。因此,如图12所示,使第四旋转轴的中心、即凸齿销12b的销中心点12C与第六分度轴的旋转中心(摆动齿轮15的旋转中心轴B)一致。此时,当使凸齿销12b的销中心点12C移动时,设为其处于凸齿销12b的基准轴12X上。即,使移动的第四旋转轴的旋转中心在第二直动轴上移动。这样,通过将第四旋转轴的动作分解至第六分度轴与第二直动轴,能够删除第四旋转轴的动作。结果,凸齿销12b的相对动作轨迹通过3个直动轴与两个旋转轴来表示。
接下来,基于在坐标变换工序中算出的第一直动轴、第二直动轴以及第三直动轴这3个直动轴、和第五旋转轴以及第六分度轴这两个旋转轴的动作轨迹,生成由3个直动轴与两个旋转轴表示的NC程序。此外,本实施方式的机床以具有第一~第三、第五、第六轴的机械结构为对象。
接着,加工工序中,作为加工工具,与第一实施方式相同,考虑以与凸齿销12b的外周形状一致的销形状的工具为对象。而且,该加工工序中,基于在坐标变换工序中变换坐标后的5轴结构的NC程序来进行加工。即,如图12所示,利用由第一直动轴、第二直动轴、第三直动轴、第五旋转轴(绕销中心点12C)以及第六分度轴(绕摆动齿轮15的旋转中心轴B)构成的5个轴,使圆盘状工件与加工工具相对移动,由此来加工摆动凹齿15b。
这样,根据本实施方式,能够省略第四旋转轴的动作而利用5个轴进行加工。因此,能够减少可加工摆动凹齿15b的机床的构成轴数,从而能够实现机床的低成本化。
<第三实施方式:4轴结构(两个直动轴、两个旋转轴)(删除第二直动轴、第四旋转轴)>
参照图7~图8、图13~图15,对第三实施方式的摆动型齿轮装置的摆动齿轮的加工方法以及加工装置进行说明。本实施方式的加工装置示出具有两个正交的直动轴与两个旋转轴的4轴结构的情况。将第一实施方式的图7(a)以及图7(b)中说明的第四旋转轴与第二直动轴删除。具体而言,与第一实施方式同样地将第四旋转轴的动作分解至第六分度轴与第三直动轴,除此之外,还将第二直动轴的动作分解至第一直动轴与第三直动轴。
此处,本实施方式中,与第一实施方式的“模型的生成”(S1)以及“轨迹提取工序”(S2)相同。即,在轨迹提取工序中提取的凸齿销12b的动作轨迹通过3个直动轴与3个旋转轴来表示。
接着,坐标变换工序中,首先,如第一实施方式所说明,如图8所示,在轨迹提取工序中进行如下处理:将第四旋转轴的动作分解至第六分度轴与第三直动轴,由此删除第四旋转轴的动作。即,此时,凸齿销12b的相对动作轨迹通过3个直动轴与两个旋转轴来表示。
进而,本实施方式中,在坐标变换工序中,进行删除第二直动轴的动作的处理。参照图13(a)以及图13(b)对该处理的概要情况进行说明。如图13(a)以及图13(b)所示,将凸齿销12b的齿长度考虑为无限长,使凸齿销12b的销中心点12C在凸齿销12b的基准轴12X上移动。并且,使凸齿销12b的销中心点12C在通过第一直动轴与第三直动轴的平面上移动。该方面的详细情况如图14(a)以及图14(b)所示。各销中心点12C分别在通过第一直动轴与第三直动轴的平面上移动。这样,通过将第二直动轴的动作分解至第一直动轴与第三直动轴,能够删除第二直动轴的动作。
此外,上述说明中,为了容易说明,对首先删除第四旋转轴、然后再删除第二直动轴的处理方法进行了说明,但也能够使对两者的删除处理颠倒,能够得到相同的结果。另外,作为处理,还能够同时进行第四旋转轴的删除处理与第二直动轴的删除处理。
因此,本实施方式中,对于凸齿销12b的相对动作轨迹而言,相对于第一实施方式,除了删除第四旋转轴以外,还删除了第二直动轴。即,如图15(a)以及图15(b)所示,最终得到的凸齿销12b的相对动作轨迹通过第一直动轴以及第三直动轴这两个直动轴、和第五旋转轴以及第六分度轴这两个旋转轴来表示。
接下来,基于在坐标变换工序中算出的第一直动轴以及第三直动轴这两个直动轴、和第五旋转轴以及第六分度轴这两个旋转轴的动作轨迹,生成由两个直动轴与两个旋转轴表示的NC程序。此外,本实施方式的机床以具有第一、第三、第五、第六轴的机械结构为对象。
接着,加工工序中,作为加工工具,与第一实施方式相同,考虑以与凸齿销12b的外周形状一致的销形状的工具为对象。而且,该加工工序中,基于在坐标变换工序中变换坐标后的4轴结构的NC程序来进行加工。即,如图15(a)以及图15(b)所示,利用包括第一直动轴、第三直动轴、第五旋转轴(绕销中心点12C)以及第六分度轴(绕摆动齿轮15的旋转中心轴B)的4个轴,使圆盘状工件与加工工具相对移动,由此来加工摆动凹齿15b。
这样,根据本实施方式,能够省略第四旋转轴的动作以及第二直动轴的动作,从而能够利用4个轴进行加工。因此,能够减少可加工摆动凹齿15b的机床的构成轴数,从而能够实现机床的低成本化。
<第四实施方式:4轴结构(两个直动轴、两个旋转轴)(删除第三直动轴、第四旋转轴)>
参照图12、图16~图18,对第四实施方式的摆动型齿轮装置的摆动齿轮的加工方法以及加工装置进行说明。本实施方式的加工装置示出具有两个正交的直动轴与两个旋转轴的4轴结构的情况。将第一实施方式的图7中说明的第四旋转轴与第三直动轴删除。具体而言,与第二实施方式同样地将第四旋转轴的动作分解至第六分度轴与第二直动轴,除此之外,还将第三直动轴的动作分解至第一直动轴与第二直动轴。
此处,本实施方式中,与第一实施方式的“模型的生成”(S1)以及“轨迹提取工序”(S2)相同。即,在轨迹提取工序中提取的凸齿销12b的动作轨迹通过3个直动轴与3个旋转轴来表示。
接着,坐标变换工序中,首先,如第二实施方式所说明那样,如图12所示,在轨迹提取工序中进行如下处理:将第四旋转轴的动作分解至第六分度轴与第二直动轴,由此删除第四旋转轴的动作。即,此时,凸齿销12b的相对动作轨迹通过3个直动轴与两个旋转轴来表示。
并且,本实施方式中,在坐标变换工序中进行删除第三直动轴的动作的处理。参照图16(a)及图16(b)对该处理的概要情况进行说明。如图16(a)及图16(b)所示,将凸齿销12b的齿长度考虑为无限长,使凸齿销12b的销中心点12C在凸齿销12b的基准轴12X上移动。进而,使凸齿销12b的销中心点12C在通过第一直动轴与第二直动轴的平面上移动。该方面的详细情况如图17(a)及图17(b)所示。各销中心点12C分别在通过第一直动轴与第二直动轴的平面上移动。这样,通过将第三直动轴的动作分解至第一直动轴与第二直动轴,能够删除第三直动轴的动作。
此外,上述内容中,为了容易说明,对首先删除第四旋转轴、然后再删除第三直动轴的处理方法进行了说明,但也可以使对两者的删除处理颠倒,能够得到相同的结果。另外,作为处理,还能够同时进行第四旋转轴的删除处理与第三直动轴的删除处理。
因此,本实施方式中,对于凸齿销12b的相对动作轨迹而言,相对于第一实施方式,除了删除第四旋转轴以外,还将第三直动轴删除。即,如图18(a)及图18(b)所示,最终得到的凸齿销12b的相对动作轨迹通过第一直动轴以及第二直动轴这两个直动轴、和第五旋转轴以及第六分度轴这两个旋转轴来表示。
接下来,基于在坐标变换工序中算出的第一直动轴以及第二直动轴这两个直动轴、和第五旋转轴以及第六分度轴这两个旋转轴的动作轨迹,生成由两个直动轴与两个旋转轴表示的NC程序。此外,本实施方式的机床以具有第一、第二、第五、第六轴的机械结构为对象。
接着,加工工序中,作为加工工具,与第二实施方式相同,考虑以与凸齿销12b的外周形状一致的销形状的工具为对象。而且,该加工工序中,基于在坐标变换工序中变换坐标后的4轴结构的NC程序来进行加工。即,如图18(a)及图18(b)所示,利用包括第一直动轴、第二直动轴、第五旋转轴(绕销中心点12C)以及第六分度轴(绕摆动齿轮15的旋转中心轴B)的4个轴,使圆盘状工件与加工工具相对移动,由此来加工摆动凹齿15b。
这样,根据本实施方式,能够省略第四旋转轴的动作以及第三直动轴的动作而利用4个轴来进行加工。因此,能够减少可加工摆动凹齿15b的机床的构成轴数,从而能够实现机床的低成本化。
<第五实施方式:4轴结构(3个直动轴、一个旋转轴)+环形砂轮>
参照图7~图9、图12、图19~图22,对第五实施方式的摆动型齿轮装置的摆动齿轮的加工方法以及加工装置进行说明。本实施方式的加工装置示出具有3个正交的直动轴与一个旋转轴的4轴结构的情况。将第一实施方式的图7中说明的第四旋转轴与第五旋转轴删除。具体而言,与第一实施方式同样地将第四旋转轴的动作分解至第六分度轴与第二直动轴,除此之外,还将第五旋转轴的动作分解至第一直动轴与第二直动轴。除此之外,作为加工工具,使用环形砂轮(圆盘状工具)。
(4)摆动齿轮的加工方法及加工装置
(4.1)摆动齿轮的加工方法的基本概念
对摆动型齿轮装置的摆动齿轮15的摆动凹齿15b的加工方法的基本概念进行说明。本实施方式的加工方法中,使用图9所示的环形砂轮30。环形砂轮30是如图9(a)所示的圆盘状工具,其外周边缘形状形成为图9(b)所示的圆弧凸状。
在使用该环形砂轮30加工摆动凹齿15b的情况下,能够进行图19所示这样的动作。即,第一实施方式的图7(b)中所示的第五旋转轴能够因环形砂轮30而由第一直动轴与第二直动轴来表示。但是,在相对于摆动凹齿15b进行1次环形砂轮30的连续的动作(与凸齿销12b的动作轨迹相当的动作)的情况下,如图20(a)及图20(b)所示,在摆动凹齿15b产生切削残余部分。
因此,如图21所示,在与摆动凹齿15b的齿槽方向偏离的多个位置对环形砂轮30的中心轴进行进给动作,由此利用环形砂轮30模拟地表现凸齿销12b。其结果,能够减少摆动凹齿15b的切削残余部分。图21中,示出了在3处位置进行进给动作的例子。这样,由于在多个进给动作的位置进行环形砂轮30的连续动作,从而能够进行更高精度的摆动凹齿15b的加工。
根据该基本概念,参照图22对本实施方式的加工方法的处理顺序进行说明。如图22所示,生成摆动齿轮15以及凸齿销12b的三维CAD的模型(S11)。该模型是摆动齿轮15与固定轴12进行差速旋转的动作模型。
接着,提取两者进行差速旋转时的、凸齿销12b相对于摆动凹齿15b的相对动作轨迹(S12)(“轨迹提取工序”、“轨迹提取单元”)。当进行该相对动作轨迹的提取时,首先,进行与第一实施方式的轨迹提取工序的处理相同的处理。即,轨迹提取工序中,提取凸齿销12b的基准轴12X以及销中心点12C相对于摆动齿轮15的相对动作轨迹。即,此时,轨迹提取工序中提取的凸齿销12b的动作轨迹通过3个直动轴与3个旋转轴来表示。
接着,对提取的凸齿销12b相对于的摆动齿轮15的相对动作轨迹进行坐标变换,由此生成作为环形砂轮30的动作轨迹的NC程序(S13)(“坐标变换工序”、“坐标变换单元”)。
首先,坐标变换工序中,如第一实施方式或者第二实施方式所说明,如图8或图12所示,进行如下处理:将第四旋转轴的动作分解至第六分度轴与第三直动轴(或者第二直动轴),从而删除第四旋转轴的动作。即,此时,凸齿销12b的相对动作轨迹通过3个直动轴与两个旋转轴来表示。
进而,本实施方式中,在坐标变换工序中进行删除第五旋转轴的动作的处理。如上所述,该处理通过使用环形砂轮30来实现。即,此时,凸齿销12b的相对动作轨迹通过3个直动轴与一个旋转轴来表示。此处,此时,将环形砂轮30的齿槽方向上的进给动作的位置设为一处。接下来,对算出的凸齿销12b相对于摆动齿轮15的相对动作轨迹进行坐标变换,由此生成作为加工工具的动作轨迹的NC程序。
接着,使环形砂轮30与圆盘状工件(摆动齿轮15)相对移动而进行加工模拟(S14)(“模拟工序”、“模拟单元”)。即,相对于加工摆动凹齿15b前的圆盘状工件,根据生成的NC程序来使环形砂轮30移动,从而利用加工模拟来生成加工后的圆盘状工件的形状。
接着,对预先设定的理想形状的模型与加工模拟的结果的形状进行比较,由此算出误差(S15)。接着,对算出的误差是否在预先设定的允许值以内进行判定(S16)。
而且,在算出的误差超过允许值的情况下(S16:N),算出使环形砂轮30的中心轴以与摆动凹齿15b的齿槽方向偏离的方式进行进给动作的位置(S17)(“进给位置算出工序”)。此处,例如使环形砂轮30的中心轴以与摆动凹齿15b的齿槽方向偏离的方式在两处位置进行进给动作。此处,该进给位置算出工序中,算出使得加工模拟的结果的形状与理想形状的模型的误差缩小、且使得加工时间缩短的进行进给动作的位置。
若针对进行进给动作的位置的算出结束,则返回到步骤S13,基于算出的进行进给动作的位置而再次进行坐标变换处理。即,通过反复实施步骤S13~S17,在进给位置算出工序中,算出使加工模拟的结果的形状与理想形状的模型的误差在设定的允许值以内、且使得加工时间最短的进行进给动作的位置。
而且,若算出的误差在允许值以内(S16:Y),则基于生成的NC程序而使圆盘状工件以及环形砂轮30中的至少一方进行移动(S18)(“加工工序”、“加工单元”)。
这样,根据本实施方式,通过使用环形砂轮30,能够省略第四旋转轴的动作以及第五旋转轴的动作而利用4个轴进行加工。因此,能够减少可加工摆动凹齿15b的机床的构成轴数,从而能够实现机床的低成本化。但是,由于使用环形砂轮30,反而会产生几何学误差、即产生切削残余部分。因此,进行加工模拟,与理想形状的模型进行比较,由此能够可靠地形成高精度的摆动凹齿15b。进而,还能够算出最短时间的加工条件。
此外,若至少具有本实施方式中说明的包括3个直动轴与一个旋转轴的4轴结构,就能够使用环形砂轮30来加工摆动齿轮15的摆动凹齿15b。即,即使在第一实施方式(包括3个直动轴与两个旋转轴的5轴结构)中也能够进行使用环形砂轮30的加工。
<第六实施方式>
上述第一~第五实施方式中,对以摆动型齿轮装置的摆动齿轮为加工对象的加工方法进行了说明。摆动型齿轮装置是具有两组各自的旋转中心轴交叉的凹凸齿轮与配套齿轮的关系的结构。参照图23(a)及图23(b),对包括具有一组这样的凹凸齿轮与配套齿轮的关系的结构的传动装置进行说明。
此处,图23(a)示出凸齿销112b相对于输入轴主体112a分体形成的情况,图23(b)示出凸齿销112b相对于输入轴主体112a一体形成情况。
如图23(a)及图23(b)所示,传动装置构成为包括输入轴112与输出轴115。输入轴112(与本发明的“配套齿轮”相当)由与第一实施方式的输出轴13大致相同的结构构成。输入轴112构成为包括输入轴主体112a与多个凸齿销112b。输入轴主体112a(与本发明的“配套齿轮主体”相当)是以轴线A为旋转中心轴的圆筒状的部件。而且,输入轴主体112a经由轴承而以能够绕旋转中心轴A旋转的方式支承于未图示的壳体。
输出轴115(与本发明的“凹凸齿轮”相当)与第一实施方式的内圈(摆动齿轮)15中一个端面形状大致共通。即,在输出轴115的轴向一侧(图23(a)及图23(b)的左侧)的端面,沿周向等间隔地形成有多个(G2)凹齿115b。该输出轴115经由轴承而支承于未图示的壳体,使得其能够以相对于旋转中心轴A倾斜的旋转中心轴B为中心旋转。而且,输出轴115的轴向另一侧(图23(a)及图23(b)的右侧)与其他传动部件连结。
这样,在将以与输入轴112的旋转中心轴A交叉的旋转中心轴B为中心旋转的输出轴115的凹齿作为加工对象的情况下,同样能够使用上述实施方式的加工方法。而且,能够起到同样的效果。
<其他>
另外,上述实施方式中,对凸齿销12b的基准轴正交方向上的截面形状呈圆弧状的情况进行了说明,但除此之外,如图24所示,凸齿销12b也可以形成为梯形形状、渐开线形状等。
另外,上述实施方式中,虽然对固定轴12的凸齿销12b与摆动凹齿15b的关系进行了说明,但同样也能够适用于输出轴13的凸齿销13b与摆动凹齿15c的关系。
Claims (5)
1.一种凹凸齿轮的加工方法,在该凹凸齿轮的加工方法中,沿周向连续形成凹齿与凸齿,通过使该凹齿与配套齿轮的凸齿啮合而能够在所述凹凸齿轮与所述配套齿轮之间传递动力,
所述凹凸齿轮的加工方法的特征在于,
所述凹凸齿轮通过加工圆盘状工件而成,
所述凹凸齿轮是以与所述配套齿轮的旋转中心轴交叉的交叉轴为中心旋转的齿轮,
所述配套齿轮的凸齿的外周面的该凸齿的基准轴正交方向上的截面形状形成为圆弧状,
对于在所述配套齿轮与所述凹凸齿轮之间传递动力时的、所述配套齿轮的凸齿相对于所述凹凸齿轮的相对动作轨迹而言,通过如下部件来表示:
第一直动轴,该第一直动轴使所述配套齿轮的凸齿的基准位置在与接触所述圆盘状工件的凹齿形成面的面正交的方向上移动;
第二直动轴,该第二直动轴使所述配套齿轮的凸齿的基准位置在接触所述圆盘状工件的凹齿形成面的面上、且在所述凹凸齿轮的凹齿的齿槽方向上移动;
第三直动轴,该第三直动轴使所述配套齿轮的凸齿的基准位置在接触所述圆盘状工件的凹齿形成面的面上、且在与所述第二直动轴正交的方向上移动;
第四旋转轴,该第四旋转轴使所述配套齿轮的凸齿的基准位置绕所述第一直动轴旋转;
第五旋转轴,该第五旋转轴使所述配套齿轮的凸齿的基准位置绕所述第三直动轴旋转;以及
第六分度轴,该第六分度轴与所述凹凸齿轮的旋转中心轴一致、且对所述凹凸齿轮的旋转相位进行分度,
所述加工方法构成为:算出基于使所述第四旋转轴与所述第六分度轴一致时的所述第一直动轴、所述第二直动轴、所述第三直动轴、所述第五旋转轴以及所述第六分度轴的所述配套齿轮的凸齿的所述相对动作轨迹,
基于算出的所述相对动作轨迹,使所述圆盘状工件以及所述加工工具中的至少一方移动。
2.根据权利要求1所述的凹凸齿轮的加工方法,其特征在于,
所述配套齿轮的凸齿的数量与所述凹凸齿轮的凹齿的数量不同。
3.根据权利要求1或2所述的凹凸齿轮的加工方法,其特征在于,
进而在将所述配套齿轮的凸齿的齿长度考虑为无限长的情况下,算出基于使所述配套齿轮的凸齿的基准位置的所述第二直动轴上的动作在所述第三直动轴上进行时的所述第一直动轴、所述第三直动轴、所述第五旋转轴以及所述第六分度轴的所述配套齿轮的凸齿的所述相对动作轨迹,
基于算出的所述相对动作轨迹,使所述圆盘状工件以及所述加工工具中的至少一方移动。
4.根据权利要求1或2所述的凹凸齿轮的加工方法,其特征在于,
进而在将所述配套齿轮的凸齿的齿长度考虑为无限长的情况下,算出基于使所述配套齿轮的凸齿的基准位置的所述第三直动轴上的动作在所述第二直动轴上进行时的所述第一直动轴、所述第二直动轴、所述第五旋转轴以及所述第六分度轴的所述配套齿轮的凸齿的所述相对动作轨迹,
基于算出的所述相对动作轨迹,使所述圆盘状工件以及所述加工工具中的至少一方移动。
5.根据权利要求1或2所述的凹凸齿轮的加工方法,其特征在于,
进而,将所述配套齿轮的凸齿的基准位置的所述第五旋转轴上的动作分解为在所述第一直动轴与所述第二直动轴上的动作,算出基于所述第一直动轴、所述第二直动轴、所述第三直动轴以及所述第六分度轴的所述配套齿轮的凸齿的所述相对动作轨迹,
基于算出的所述相对动作轨迹,使所述圆盘状工件以及所述加工工具中的至少一方移动。
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