JP2016093882A - 歯車加工装置及び歯車加工方法 - Google Patents
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Abstract
Description
これにより、上述した歯車加工装置における効果と同様の効果を奏する。
本実施形態では、歯車加工装置1の一例として、5軸マシニングセンタを例に挙げ、図1A及び図1Bを参照して説明する。つまり、当該歯車加工装置1は、駆動軸として、相互に直交する3つの直進軸(X,Y,Z軸)及び2つの回転軸(A軸、C軸)を有する装置である。
上述の歯車加工装置1では、加工用工具42と加工物Wとを高速で同期回転させ、加工用工具42を加工物Wの回転軸線方向に送って切削加工することにより歯を創成する。ここで、図10Aに示すように、歯車加工装置1での従来の切削加工時においては、加工すべき歯車Gの歯g(図13参照)と同形状の工具刃420aが等ピッチで配列された加工用工具420が使用される。図11に示すように、各工具刃420aは、加工物Wとの接触位置に関して、加工物Wの位置によって工具刃420aの略全体で接触する工具刃420a(図示一点鎖線で囲まれたA部)と、工具刃420aの先端付近で接触する工具刃420a(図示二点鎖線で囲まれたB部)に分類される。
また、左側面加工においては、制御装置100は、図4B(b)に示すように、加工用工具42の軸線方向位置が、加工用工具42の工具軸線L方向に距離+cだけオフセットし(オフセット量+c)、且つ加工用工具42の交差角が、角度θqとなるように加工用工具42の位置などを変更する。
しかし、加工用工具42の工具刃42aの形状は、設計値に対し誤差を含むため、予め設定記憶している工具状態に加工用工具42を変更しても、加工状態が悪化、すなわち形状誤差が大きくなる場合がある。そこで、加工状態は、工具状態を変更したときどのように変化するかについて検討した。
図6Bに示すように、交差角θaでは、加工された歯車の歯は、設計上のインボリュート曲線に近い形状で加工される。一方、図6Cに示すように、交差角θbでは、加工された歯車の歯は、設計上のインボリュート曲線に対し、歯先の幅がピッチ円方向(実線矢印方向)に狭まり、歯元の幅がピッチ円方向(実線矢印方向)に拡がった形状で加工され、図6Dに示すように、交差角θcでは、加工された歯車の歯は、設計上のインボリュート曲線に対し、歯先の幅がピッチ円方向(実線矢印方向)にさらに狭まり、歯元の幅がピッチ円方向(実線矢印方向)にさらに拡がった形状で加工される。よって、歯車の歯の形状は、加工用工具42の交差角を変更することにより、歯先のピッチ円方向の幅及び歯元のピッチ円方向の幅を変更できる。
以上の結果から、制御装置100は、歯gの歯底加工、左側面加工及び右側面加工での良好な加工状態を得るために最適な加工用工具42の工具状態を求める処理を行っており、その処理について以下説明する。
次に、歯gの歯底加工、左側面加工及び右側面加工において最適な加工用工具42の工具状態を求めるときの制御装置100のシミュレーション処理について、図2を参照して説明する。このシミュレーションは、公知の歯車の創成理論に基づいて、工具刃42aの軌跡を演算している。すなわち、このシミュレーションは、加工物Wの回転軸線Lwに対し傾斜した回転軸線Lを有する加工用工具42を用い、加工用工具42を加工物Wと同期回転させながら加工物Wの回転軸線Lw方向に相対的に送り操作して歯車の歯を加工する動作に相当する。
加工用工具42の工具刃42aの刃先が摩耗した場合は、摩耗した加工用工具42の刃先42aを研磨して再利用する。しかし、加工用工具42は前逃げ角βを有することにより、研磨前における加工用工具42の工具刃42aの端面形状は、研磨後における加工用工具42の工具刃42aの端面形状と異なる形状となる。すなわち、加工用工具42の工具刃42aは、図3Dに示すように、加工用工具42の工具刃42aの研磨量が所定量hに達すると、加工用工具42の工具刃42aの刃先幅Webが研磨前の刃先幅Weaと比べて大きくなり、加工物Wの加工精度が低下する。このような場合でも、制御装置100は、加工用工具42の工具刃42aの研磨状態に基づいて、本実施形態の処理を行って最適な加工用工具42の工具状態を決定することにより、高精度な加工が可能となる。
上述した実施形態では、シミュレーション処理は、歯車の歯の歯底の加工、歯の一方の側面の加工及び歯の他方の側面の加工についてそれぞれ行う構成としたが、歯の歯底の加工は加工誤差が小さいことから省略し、歯の一方の側面の加工及び歯の他方の側面の加工のシミュレーション処理についてそれぞれ行う構成としてもよい。また、加工用工具42として、捩れ角の無い工具を例に説明したが、捩れ角を有する工具であっても同様に適用可能である。また、5軸マシニングセンタである歯車加工装置1は、加工物WをA軸旋回可能とするものとした。これに対して、5軸マシニングセンタは、縦形マシニングセンタとして、加工用工具42をA軸旋回可能とする構成としてもよい。また、本発明をマシニングセンタに適用する場合を説明したが、歯車加工の専用機に対しても同様に適用可能である。
Claims (9)
- 加工物の回転軸線に対し傾斜した回転軸線を有する加工用工具を用い、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工物の回転軸線方向に相対的に送り操作して歯車の歯の歯底及び両側面を加工する歯車加工装置であって、
前記歯車の歯の歯底の加工について、前記加工物に対する前記加工用工具の相対的な位置又は姿勢である工具状態を記憶する歯底工具状態記憶部と、
前記歯車の隣り合う歯の対向する第1側面及び第2側面のうち前記第1側面の加工について、前記加工物に対する前記加工用工具の工具状態を記憶する第1側面工具状態記憶部と、
前記第2側面の加工について、前記加工物に対する前記加工用工具の工具状態を記憶する第2側面工具状態記憶部と、
前記歯底加工状態記憶部及び前記第1、第2側面加工状態記憶部に記憶された前記加工用工具の各工具状態で前記加工物の加工をそれぞれ行う加工制御部と、
を備える、歯車加工装置。 - 前記歯底工具状態記憶部及び前記第1、第2側面工具状態記憶部は、前記工具状態として、前記加工物の回転軸線に対する前記加工用工具の工具端面の回転軸線の傾斜を表す交差角を記憶する、請求項1の歯車加工装置。
- 前記歯底工具状態記憶部及び前記第1、第2側面工具状態記憶部は、前記工具状態として、前記加工用工具の工具端面の回転軸線の方向位置及び前記工作物の回転軸線周りの方向の前記加工用工具に対する相対位置の少なくとも一方の方向の工具位置を記憶する、請求項1又は2の歯車加工装置。
- 前記第1、第2側面工具状態記憶部は、前記工具状態をシミュレーションによって演算した結果に基づいて得られる前記工具状態を記憶する、請求項1〜3の何れか一項の歯車加工装置。
- 前記歯底工具状態記憶部は、前記工具状態をシミュレーションによって演算した結果に基づいて得られる前記工具状態を記憶する、請求項4の歯車加工装置。
- 研磨前における前記加工用工具の工具端面形状と研磨後における前記加工用工具の工具端面形状は、異なる形状であり、
前記歯底工具状態記憶部は、前記研磨後の加工用工具の工具端面形状に基づいて求めた前記研磨後の加工用工具の歯底工具状態を記憶し、
前記第1、第2側面工具状態記憶部は、研磨後の前記加工用工具の工具端面形状に基づいて求めた前記研磨後の加工用工具の第1、第2側面工具状態をそれぞれ記憶し、
前記加工制御部は、
前記加工用工具の工具刃の研磨後は、前記歯底工具状態記憶部及び前記第1、第2側面工具状態記憶部に記憶された前記研磨後における前記加工用工具の工具状態で前記加工物の加工を行う、請求項1〜4の何れか一項の歯車加工装置。 - 前記加工用工具は前逃げ角を有することにより、研磨前後における前記加工用工具の工具刃の端面形状は、異なる形状となる、請求項6の歯車加工装置。
- 前記加工用工具の工具刃は、インボリュート歯形を有する、請求項7の歯車加工装置。
- 加工物の回転軸線に対し傾斜した回転軸線を有する加工用工具を用い、前記加工用工具を前記加工物と同期回転させながら前記加工物の回転軸線方向に相対的に送り操作して歯車の歯の歯底及び両側面を加工する歯車加工方法であって、
前記歯車の歯の歯底の加工について、前記加工物に対する前記加工用工具の相対的な位置又は姿勢である工具状態を演算する歯底工具状態演算工程と、
前記歯車の隣り合う歯の対向する第1側面及び第2側面のうち前記第1側面の加工について、前記加工物に対する前記加工用工具の工具状態を演算する第1側面工具状態演算工程と、
前記第2側面の加工について、前記加工物に対する前記加工用工具の工具状態を記憶する第2側面工具状態演算工程と、
前記歯底加工状態演算工程及び前記第1、第2側面加工状態演算工程にて演算した前記加工用工具の各工具状態で前記加工物の加工をそれぞれ行う加工制御工程と、
を備える、歯車加工方法。
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