CN116490312A - 齿轮旋刮加工法 - Google Patents

Abstract

在齿轮旋刮加工法中，利用配置于工件(3)的被切削面(31)的第一加工位置(P1)的第一旋刮刀具(10)、以及配置于相对于第一加工位置(P1)在圆周方向上以180°而分离的第二加工位置(P2)的第二旋刮刀具(20)进行被切削面(31)的切齿加工。主要利用第一旋刮刀具(10)对成为在工件(3)的被切削面(31)形成的内齿(32)的右齿面(32R)的部分进行切削。另外，主要利用第二旋刮刀具(20)对成为左齿面(32L)的部分进行切削。能够分别单独地控制第一、第二旋刮刀具(10、20)的加工条件，能够高效地加工左右齿面不同的形状的齿。

Description

齿轮旋刮加工法

技术领域

本发明涉及一种齿轮旋刮加工法，利用旋刮刀具(齿轮型刀具)对圆筒形状的工件(被切削齿轮)的外周面及内周面中的一方的被切削面进行切齿加工。

背景技术

作为内齿轮、外齿轮的切齿加工法，已知有齿轮旋刮加工法。关于齿轮旋刮加工，在对工件(被切削齿轮)的旋转轴与刀具旋转轴赋予轴角的状态下使双方以与齿数比相应的转动比旋转、且在工件的轴向上进给刀具而进行加工。

图4的(a)是示出齿轮旋刮加工中的旋刮刀具对内齿轮用工件进行加工的加工状态的一例的说明图。关于旋刮加工，旋刮刀具1配置为其旋转轴1a与工件3(被切削内齿轮)的旋转轴3a形成规定的交叉角(轴交叉角)。旋刮刀具1定位于工件3的被切削面31(圆形内周面)的圆周方向的规定的加工位置。使得工件3以及旋刮刀具1在同一方向上同步旋转。在该状态下，沿工件3的被切削面31在工件的旋转轴3a的方向上对旋刮刀具1进行进给。由此，利用旋刮刀具1的切削刃1b在工件3的被切削面31形成内齿32。众所周知，根据形成的齿形而适当地设定旋刮刀具1的切削刃的形状、扭转角、旋刮刀具1与工件3之间的轴交叉角、旋刮刀具1及工件3各自的旋转速度、旋刮刀具1的进给速度、切入量等加工条件。

此外，图4的(b)是简化示出图4的(a)所示的旋刮刀具1及工件3的示意图。在以下说明的各图(图1～图3)中也同样简化示出旋刮刀具及工件。

此处，在专利文献1记载的旋刮加工法中，利用相同的旋刮刀具对工件进行2次切齿加工，通过不同的工序进行形成的右齿面及左齿面的精加工。在专利文献2记载的齿轮加工法中，一边使旋刮刀具沿被切削件的轴向及周向移动、一边进行切齿加工，能够形成齿面形状在齿向上变化的齿形、齿高在齿向上变化的齿形。

专利文献1：日本特开2013-63506号公报

专利文献2：日本特开2020-19096号公报

发明内容

关于齿轮旋刮加工，在利用旋刮刀具同时对左齿面及右齿面进行切削的情况下，无法进行左右齿面不同的形状的齿轮的切齿加工。关于切削的左右齿面，与前角为锐角的齿面相比，前角为负值(钝角)的相反侧的齿面的加工精度较差。

鉴于这一点，本发明的目的在于提供一种齿轮旋刮加工法，能够高效地进行具备沿齿向变化的齿形、左右的齿面不同的齿形等的齿轮的切齿加工。

为了解决上述课题，本发明的齿轮旋刮加工法对圆筒形状的工件的外周面及内周面中的一方的被切削面进行切齿加工，其特征在于，

以达到规定的切入量的方式将第一旋刮刀具定位于所述工件的所述被切削面的圆周方向的第一加工位置，

以达到规定的切入量的方式将第二旋刮刀具定位于相对于所述被切削面的所述第一加工位置在所述圆周方向上以规定的角度而分离的第二加工位置，

相对于所述工件而将第一旋刮刀具配置为达到第一轴交叉角，相对于所述工件而将第二旋刮刀具配置为达到第二轴交叉角，

一边使所述工件、所述第一旋刮刀具、所述第二旋刮刀具同步旋转、一边在所述工件的旋转轴的方向上同时对所述第一旋刮刀具、所述第二旋刮刀具进行进给而进行所述被切削面的切齿加工，

在所述切齿加工中，利用所述第一旋刮刀具进行在所述被切削面形成的齿的左齿面及右齿面中的一方的齿面的切削，利用所述第二旋刮刀具进行所述左齿面及右齿面中的另一方的齿面的切削。

在本发明的方法中，利用2台旋刮刀具进行工件的切齿加工。在以1道工序进行切齿加工的情况下，利用第一旋刮刀具对形成的齿的左右齿面的一方进行加工，利用第二旋刮刀具对另一方进行加工。通过由1道工序构成的切齿加工而能够高效地对左右齿面不对称的齿形的齿进行切削加工。

另外，还能够以2道工序进行切齿加工。在该情况下，例如，以使得第一旋刮刀具的切削刃相对于在工件的被切削面形成的齿的两侧的齿面中的一方的齿面成为锐角的前角的方式设定加工条件而对该一方的齿面进行切削。在接下来的工序中，以使得第二旋刮刀具的切削刃相对于另一方的齿面成为锐角的前角的方式设定加工条件而对该另一方的齿面进行切削。由此，能够高效地对双方的齿面进行切削。

此外，将工件与第一旋刮刀具、第二旋刮刀具之间的轴交叉角设定为互不相同的角度，由此能够将左右齿面加工成不同的齿形。通过在加工中途改变工件与第一旋刮刀具、第二旋刮刀具之间的轴交叉角而能够从齿向的中途改变压力角。由此，能够获得具备压力角沿齿向变化的左右对称的齿面、或者左右不对称的齿面的三维齿形。另外，改变第一旋刮刀具、第二旋刮刀具的径向的进给量而能够获得齿高沿齿向变化的锥形齿形(三维齿形)。

附图说明

图1的(a)是示出内齿轮用的工件的粗加工工序中的第一旋刮刀具、第二旋刮刀具对工件进行加工的加工状态的一例的说明图，图1的(b)是示出轴交叉角、旋转方向以及左齿面、右齿面的说明图，图1的(c)是示出从沿着通过第一旋刮刀具的中心的工件的直径线的方向观察时的第一旋刮刀具相对于被切削面的配置关系的说明图，图1的(d)是示出从沿着通过第二旋刮刀具的中心的工件的直径线的方向观察时的第二旋刮刀具相对于被切削面的配置关系的说明图。

图2的(a)是示出精加工工序中的第一旋刮刀具、第二旋刮刀具对工件进行加工的加工状态的一例的说明图，图2的(b)是示出在工件的被切削面形成的内齿的右齿面、左齿面的说明图。

图3的(a)是示出内齿轮用工件的粗加工工序中的第一旋刮刀具、第二旋刮刀具对工件进行加工的加工状态的一例的说明图，图3的(b)是示出主要的加工条件以及右齿面、左齿面的说明图，图3的(c)是示出从沿着通过第一旋刮刀具的中心的工件的直径线的方向观察时的第一旋刮刀具相对于被切削面的配置关系的说明图，图3的(d)是示出从沿着通过第二旋刮刀具的中心的工件的直径线的方向观察时的第二旋刮刀具相对于被切削面的配置关系的说明图。

图4的(a)是示出旋刮刀具对内齿轮用工件进行加工的加工状态的一例的说明图，图4的(b)是简化示出旋刮刀具及工件的说明图。

具体实施方式

以下参照附图对利用本发明的齿轮旋刮加工方法的切齿加工的实施方式进行说明。以下例子是利用本发明的齿轮旋刮加工法的内齿轮的加工法。

例如经由坯料锻造工序以及旋削工序而获得内齿轮用工件。对于工件，经由粗加工工序(第一切齿工序)而在作为其被切削面的圆形内周面加工出内齿(齿槽)。接下来，针对工件，在经由热处理等工序之后，在精加工工序(第二切齿工序)中对内齿的左齿面、右齿面实施精加工。对于粗加工工序及精加工工序采用本发明的齿轮旋刮加工。

参照图1的(a)～(d)对粗加工工序进行说明。在粗加工工序中，将第一旋刮刀具10定位于工件3的被切削面31的圆周方向的第一加工位置P1(1)。另外，将第二旋刮刀具20定位于被切削面31的相对于第一加工位置P1在圆周方向上以180°的角度而分离的第二加工位置P2(1)。即，第一、第二旋刮刀具10、20配置于隔着工件3的旋转轴3a而对置的对置位置。

例如，作为第一、第二旋刮刀具10、20而采用相同结构的刀具。另外，相对于工件3的旋转轴3a，使得第一、第二旋刮刀具10、20的旋转轴10a、20a在同一方向上以同一角度而倾斜。即，若将第一旋刮刀具10与工件3之间的轴交叉角(第一轴交叉角)设为θ，则第二旋刮刀具20与工件3之间的轴交叉角(第二轴交叉角)也为θ。工件3、第一、第二旋刮刀具10、20的旋转方向设为顺时针方向。

在该情况下，关于第一旋刮刀具10，利用以锐角的前角与工件3的被切削面31接触的切削刃的刃尖部分主要对形成内齿32的右齿面32R的部分进行切削。与此相对，关于第二旋刮刀具20，利用以钝角的前角与被切削面31接触的切削刃的刃尖部分主要对形成内齿32的左齿面32L的部分进行切削。

第一、第二旋刮刀具10、20在工件圆周方向上相对于直径线L上的第一、第二加工位置P1(1)、P2(2)处于在沿着旋转轴3a的方向上偏离被切削面31的位置。使得第一、第二旋刮刀具10、20在与工件3的旋转方向相同的方向上同步旋转。以达到规定的切入量的方式在工件直径方向上对第一、第二旋刮刀具10、20进行定位。在该状态下，一边相对于工件3的被切削面31在沿着工件3的旋转轴3a的方向上以规定的速度进给、一边对被切削面31进行切削而形成内齿32的齿槽。利用第一旋刮刀具10主要对成为内齿32的右齿面32R的部分进行切削，利用第二旋刮刀具20主要对成为内齿32的左齿面32L的部分进行切削。

接下来，参照图2的(a)、(b)对作为第二切齿工序的齿面的精加工工序进行说明。在齿面的精加工工序中，对于通过粗加工工序在被切削面31形成的各内齿32的右齿面32R，主要利用第一旋刮刀具10实施精加工。与此同时，对于另一方的左齿面32L，主要利用第二旋刮刀具20实施精加工。

在精加工中也将第一旋刮刀具10与工件3之间的轴交叉角设定为θ，并且将第二旋刮刀具20与工件之间的轴交叉角也设定为相同的θ。另外，如图2的(a)所示，在精加工中，将第一旋刮刀具10的加工位置变更为相对于第一切齿工序中的直径线L上的第一加工位置P1(1)在右转的顺时针方向上移动微小角度δ后的第一加工位置P1(2)。将第二旋刮刀具20的加工位置变更为相对于第一切齿工序中的直径线L的第二加工位置P2(1)在圆周方向上的逆时针方向上移动相同的角度δ后的第二加工位置P2(2)。虽然移动量(角度)微小，但在附图中夸张地示出。

在该状态下，使得工件3、第一、第二旋刮刀具10、20同步旋转，一边在工件3的旋转轴3a的方向上对第一、第二旋刮刀具10、20进行进给、一边对左右的齿面32R、32L实施精加工。图2的(b)是放大示出在工件3的被切削面31形成的内齿32的说明图。主要利用第一旋刮刀具10实施内齿32的右齿面32R的精加工。主要利用第二旋刮刀具20实施相反侧的左齿面32L的精加工。

在本例的齿轮旋刮加工方法中，能够独立地控制第一、第二旋刮刀具10、20的进给速度、切入量等。因此，能够加工出左右齿面不对称的齿形的内齿。例如，在第一、第二切齿加工中，使第一、第二旋刮刀具10、20的轴交叉角在加工中途变化而能够从齿向的中途改变左右齿面的压力角。由此，能够加工出左右齿面的压力角沿齿向以对称的状态下变化的三维齿形。另外，能够加工出左右齿面的压力角沿齿向以非对称的状态下变化的三维齿形。并且，通过改变第一、第二旋刮刀具10、20的径向的进给量(切入量)而能够加工出左右齿面不同的齿形的齿轮。

另外，根据本例的方法，利用第一、第二旋刮刀具10、20这2台刀具，因此，与利用单个刀具的情况相比，能够缩短加工时间。另外，能够抑制各刀具10、20的切削刃的刃尖磨损，能够延长刀具10、20的寿命。

(改变例)

在上述例子中，在粗加工工序及精加工工序的各工序中，利用第一、第二旋刮刀具10、20同时对工件3的被切削面31实施加工。还能够将各工序设为基于第一旋刮刀具10的加工、以及基于第二旋刮刀具20的加工这2道工序。

图3是示出2道工序时的内齿轮的切齿加工的说明图。如图3的(a)所示，在粗加工工序中，将第一旋刮刀具10定位于工件3的被切削面31的圆周方向的第一加工位置P1(1)。另外，将第二旋刮刀具20定位于被切削面31的相对于第一加工位置P1在圆周方向上以180°的角度而分离的第二加工位置P2(1)。即，第一、第二旋刮刀具10、20配置于隔着工件3的旋转轴3a而对置的对置位置。

在本例中，如图3的(b)所示，作为第一、第二旋刮刀具10、20，采用扭转角相反的刀具。另外，若将第一旋刮刀具10与工件3之间的轴交叉角(第一轴交叉角)设为+θ，则第二旋刮刀具20与工件3之间的轴交叉角(第二轴交叉角)为-θ。即，如图3的(c)所示，在将以工件3的旋转轴3a为中心的顺时针旋转的方向设为正向的情况下，工件3的旋转轴3a与第一旋刮刀具10的旋转轴10a之间的轴交叉角为+θ。如图3的(d)所示，工件3的旋转轴3a与第二旋刮刀具20的旋转轴20a之间的轴交叉角为-θ。另外，在第一工序中，工件3、第一、第二旋刮刀具10、20的旋转方向为顺时针方向。在第二工序中，工件3、第一、第二旋刮刀具10、20的旋转方向为逆时针方向。

在该情况下，在第一工序中，利用绕顺时针方向旋转的第一旋刮刀具10的、以锐角的前角与工件3的被切削面31接触的切削刃的刃尖部分主要对形成内齿32的右齿面32R的部分进行切削。与此相对，关于绕顺时针方向旋转的第二旋刮刀具20，切削刃的刃尖沿着由第一旋刮刀具10切削的部分的表面移动而不进行被切削面31的切削。

在接下来的第二工序中，利用绕逆时针方向旋转的第二旋刮刀具20的、以锐角的前角与工件3的被切削面31接触的切削刃的刃尖部分主要对形成内齿32的左齿面32L的部分进行切削。与此相对，关于绕逆时针方向旋转的第一旋刮刀具10，切削刃的刃尖沿着由第二旋刮刀具20切削的部分的表面移动而不进行被切削面31的切削。

在切齿加工中，使得第一、第二旋刮刀具10、20分别在工件圆周方向上相对于直径线L上的第一、第二加工位置P1(1)、P2(2)而位于在沿着旋转轴3a的方向上偏离被切削面31的位置。

在第一工序中，使得工件3、第一、第二旋刮刀具10、20绕顺时针方向同步旋转，并以达到规定的切入量的方式在工件直径方向上对第一、第二旋刮刀具10、20进行定位。在该状态下，一边相对于工件3的被切削面31在沿着工件3的旋转轴3a的方向上以规定的速度进给、一边对被切削面31进行切削而形成内齿32的齿槽。利用第一旋刮刀具10主要对形成内齿32的右齿面32R的部分进行切削。第二旋刮刀具20实质上并不参与切削。

在第二工序中，使得工件3、第一、第二旋刮刀具10、20绕逆时针方向同步旋转，以达到规定的切入量的方式在工件直径方向上对第一、第二旋刮刀具10、20进行定位。在该状态下，一边相对于工件3的被切削面31在沿着工件3的旋转轴3a的方向上以规定的速度进给、一边对被切削面31进行切削而形成内齿32的齿槽。利用第二旋刮刀具20主要对形成内齿32的左齿面32L的部分进行切削。第一旋刮刀具10实质上并不参与切削。

接下来，在作为第二切齿工序的齿面的精加工工序中，也与上述粗加工工序同样地设定加工条件而进行第一工序及第二工序。在第一工序中，主要利用第一旋刮刀具10对通过第一切齿工序在被切削面31形成的各内齿32的右齿面32R实施精加工。在第二工序中，主要利用第二旋刮刀具20对另一方的左齿面32L实施精加工。

在本例的齿轮旋刮加工方法中，第一旋刮刀具10的切削刃的刃尖在前角为锐角的状态下与右齿面32R接触，第二旋刮刀具20在前角为锐角的状态下与左齿面32L接触。因此，能够高精度地对左右齿面进行加工。

另外，能够独立地控制第一、第二旋刮刀具10、20的进给速度、切入量等，因此，与图1、图2所示的情况相同，能够加工出左右齿面不同的齿形的内齿。另外，利用第一、第二旋刮刀具10、20的2台刀具，因此，与利用单个刀具的情况相比，能够抑制各切削刃的刃尖磨损。

(其他实施方式)

上述例子涉及内齿轮的切齿加工，但本发明当然也同样可以应用于外齿轮的切齿加工。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.(删除)

2.(删除)

3.一种齿轮旋刮加工法，对圆筒形状的工件的外周面及内周面中的一方的面、即被切削面进行切齿加工，

以达到规定的切入量的方式将第一旋刮刀具定位于所述工件的所述被切削面的圆周方向上的第一加工位置，

以达到规定的切入量的方式将第二旋刮刀具定位于相对于所述被切削面的所述第一加工位置在所述圆周方向上以180°而分离的第二加工位置，

相对于所述工件而将第一旋刮刀具配置为达到第一轴交叉角，相对于所述工件而将第二旋刮刀具配置为达到第二轴交叉角，

一边使所述工件、所述第一旋刮刀具、所述第二旋刮刀具同步旋转，一边在沿着所述工件的旋转轴的方向上同时对所述第一旋刮刀具、所述第二旋刮刀具进行进给，利用所述第一旋刮刀具、所述第二旋刮刀具的一方或双方进行所述被切削面的切齿加工，

所述第一旋刮刀具和所述第二旋刮刀具为扭转角相反的刀具，

所述第一轴交叉角和所述第二轴交叉角为相对于工件旋转轴彼此在相反方向上以相同的量而倾斜的角度，

所述被切削面的切齿加工包括第一工序及第二工序这2道工序，

在所述第一工序中，一边使所述工件、所述第一旋刮刀具、所述第二旋刮刀具绕各自的旋转轴在第一方向上同步旋转，一边在沿着工件中心轴线的方向上同时对所述第一旋刮刀具、所述第二旋刮刀具进行进给，利用所述第一旋刮刀具对成为在所述被切削面形成的齿的左齿面及右齿面中的一方的齿面的部分进行切削，并使所述第二旋刮刀具为并不参与所述被切削面的切削的状态，

在所述第二工序中，一边使所述工件、所述第一旋刮刀具、所述第二旋刮刀具绕各自的旋转轴在与所述第一方向相反的第二方向上同步旋转，一边在沿着工件中心轴线的方向上同时对所述第一旋刮刀具、所述第二旋刮刀具进行进给，利用所述第二旋刮刀具对成为在所述被切削面形成的齿的左齿面及右齿面中的另一方的齿面的部分进行切削，并使所述第一旋刮刀具为并不参与所述被切削面的切削的状态。

Claims (3)

1.一种齿轮旋刮加工法，对圆筒形状的工件的外周面及内周面中的一方的面、即被切削面进行切齿加工，其特征在于，

以达到规定的切入量的方式将第一旋刮刀具定位于所述工件的所述被切削面的圆周方向上的第一加工位置，

以达到规定的切入量的方式将第二旋刮刀具定位于相对于所述被切削面的所述第一加工位置在所述圆周方向上以180°而分离的第二加工位置，

相对于所述工件而将第一旋刮刀具配置为达到第一轴交叉角，相对于所述工件而将第二旋刮刀具配置为达到第二轴交叉角，

一边使所述工件、所述第一旋刮刀具、所述第二旋刮刀具同步旋转，一边在沿着所述工件的旋转轴的方向上同时对所述第一旋刮刀具、所述第二旋刮刀具进行进给，利用所述第一旋刮刀具、所述第二旋刮刀具的一方或双方进行所述被切削面的切齿加工。

2.根据权利要求1所述的齿轮旋刮加工法，其特征在于，

所述第一旋刮刀具和所述第二旋刮刀具为相同结构的刀具，

所述第一轴交叉角和所述第二轴交叉角相同，

在所述被切削面的切齿加工中，利用所述第一旋刮刀具对成为在所述被切削面形成的齿的左齿面及右齿面中的一方的齿面的部分进行切削，利用所述第二旋刮刀具对成为所述左齿面及右齿面中的另一方的齿面的部分进行切削。

3.根据权利要求1所述的齿轮旋刮加工法，其特征在于，

所述第一旋刮刀具和所述第二旋刮刀具为扭转角相反的刀具，

所述第一轴交叉角和所述第二轴交叉角为相对于工件旋转轴彼此在相反方向上以相同的量而倾斜的角度，

所述被切削面的切齿加工包括第一工序及第二工序这2道工序，

在所述第一工序中，一边使所述工件、所述第一旋刮刀具、所述第二旋刮刀具绕各自的旋转轴在第一方向上同步旋转，一边在沿着工件中心轴线的方向上同时对所述第一旋刮刀具、所述第二旋刮刀具进行进给，利用所述第一旋刮刀具对成为在所述被切削面形成的齿的左齿面及右齿面中的一方的齿面的部分进行切削，并使所述第二旋刮刀具为并不参与所述被切削面的切削的状态，

在所述第二工序中，一边使所述工件、所述第一旋刮刀具、所述第二旋刮刀具绕各自的旋转轴在与所述第一方向相反的第二方向上同步旋转，一边在沿着工件中心轴线的方向上同时对所述第一旋刮刀具、所述第二旋刮刀具进行进给，利用所述第二旋刮刀具对成为在所述被切削面形成的齿的左齿面及右齿面中的另一方的齿面的部分进行切削，并使所述第一旋刮刀具为并不参与所述被切削面的切削的状态。