JP2017019034A - 歯車加工装置 - Google Patents
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Abstract
Description
歯車加工装置の一例として、5軸マシニングセンタを例に挙げ、図1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。
図1に示すように、歯車加工装置1は、ベッド10と、コラム20と、サドル30と、回転主軸40と、テーブル50と、チルトテーブル60と、ターンテーブル70と、制御装置100等とを備える。なお、図示省略するが、ベッド10と並んで既知の自動工具交換装置が設けられる。
回転主軸40は、サドル30に対して回転可能に設けられ、加工用工具90を支持する。加工用工具90は、工具ホルダ80に保持されて回転主軸40の先端に固定され、回転主軸40の回転に伴って回転する。また、加工用工具90は、コラム20及びサドル30の移動に伴ってベッド10に対してX軸方向及びY軸方向に移動する。
制御装置100は、駆動装置としてコラム20、サドル30、回転主軸40、テーブル50、チルトテーブル60、及びターンテーブル70の移動を制御して、工作物Wと加工用工具90とをX軸方向、Z軸方向、Y軸方向、A軸回り及びC軸回りに相対移動することにより、工作物Wの切削加工を行う。
上述の歯車加工装置1は、加工用工具90を工作物Wの中心軸線(工作物軸線Rw)方向に送って切削加工することにより歯を創成する。この歯車加工装置1に用いられる加工用工具90は、図2A,2Bに示すように、円筒形状に形成され、外周に複数の突条工具刃91を有する。そして、各突条工具刃91は、第1突条工具刃91A、第2突条工具刃91B及び第3突条工具刃91Cを有する。
次に、上述した加工用工具90を用いて、工作物Wの内周面に歯車を加工する際の基本動作について、図6及び図7A,Bを参照して説明する。本実施形態においては、工作物Wの内周面に歯車を加工する場合を例に挙げるが、外周面に歯車を加工する場合も実質的に同様である。ここで、図7A,Bにおいて、加工用工具90の外周には、図6に示すように第1、第2、第3突条工具刃91A,91B,91Cを有するが、簡略しているため第1、第2、第3突条工具刃91A,91B,91Cを図示していない。
なお、上述した実施形態では、加工用工具90は、3段の第1、第2、第3突条工具刃91A,91B,91Cを一体で形成する構成としたが、3段の第1、第2、第3突条工具刃91A,91B,91Cを別々に形成してボルト等により締結する構成としてもよい。また、第1、第2、第3突条工具刃91A,91B,91Cは、ピッチ円P上の刃厚dを同一に形成したが、第1、第2、第3突条工具刃91A,91B,91Cの順にピッチ円P上の刃厚dを大きくするように形成してもよい。また、加工用工具90は、3段の第1、第2、第3突条工具刃91A,91B,91Cを備える構成としたが、2段もしくは4段以上の突条工具刃を備える構成としてもよい。
本実施形態の歯車加工装置1は、外周に複数の突条工具刃91A,91B,91Cを有する加工用工具90と、加工用工具90をその中心軸線Rt回りに回転させ、且つ、工作物Wをその中心軸線Rw回りに回転させ、加工用工具90を工作物Wに対して相対的に移動することで、工作物Wに歯車を形成する駆動装置20,30,40,50,60,70と、を備える。そして、複数の突条工具刃91A,91B,91Cのそれぞれの径方向外面は、加工用工具90の中心軸線Rtと平行で且つ加工用工具90の工具先端から工具後端に向かうに従って段階的に拡径となる多段に形成される。そして、駆動装置20,30,40,50,60,70は、加工用工具90の工具軸線Rtと工作物Wの工作物軸線Rwとをねじれた状態にし、工作物Wの回転と加工用工具90の回転とを同期させながら、加工用工具90を工作物Wに対して工作物Wの工作物軸線Rw方向に直進させ、複数の突条工具刃91A,91B,91Cで工作物Wに歯車を加工する。
また、加工用工具90は、各段の突条工具刃91A,91B,91Cのピッチ円上の刃厚、モジュール及び刃数が同一となるように形成される。これにより、工具先端の突条工具刃91Aの刃端面の輪郭形状は、次に並ぶ突条工具刃91Bの刃端面の輪郭形状に含まれ、その突条工具刃91Bの刃端面の輪郭形状は、さらに次に並ぶ突条工具刃91Cの刃端面の輪郭形状に含まれることになる。よって、先に加工された切削箇所は、次からは加工されないので、突条工具刃91B,91Cに掛かる負担を軽減して工具寿命の向上を図れる。
また、加工用工具90は、仕上げ加工用に形成される突条工具刃91Cを除く突条工具刃91A,91Bの1刃当たりの切込断面積が同一となるように形成される。突条工具刃91Cの切削抵抗は、他の突条工具刃91A,91Bの切削抵抗よりも小さくなるので、切削面の加工精度を向上でき、また最も狭小の周方向幅で形成されていても仕上げ加工時における極端な摩耗を抑制できる。
Claims (7)
- 外周に複数の突条工具刃を有する加工用工具と、
前記加工用工具をその中心軸線回りに回転させ、且つ、前記工作物をその中心軸線回りに回転させ、前記加工用工具を前記工作物に対して相対的に移動することで、前記工作物に歯車を形成する駆動装置と、
を備える歯車加工装置であって、
前記駆動装置は、
前記加工用工具の中心軸線と前記工作物の中心軸線とをねじれた状態にし、前記工作物の回転と前記加工用工具の回転とを同期させながら、前記加工用工具を前記工作物に対して前記工作物の中心軸線方向に直進させ、前記複数の突条工具刃で前記工作物に歯車を加工し、
前記複数の突条工具刃のそれぞれの径方向外面は、前記加工用工具の中心軸線と平行で且つ前記加工用工具の工具先端から工具後端に向かうに従って段階的に拡径となる多段に形成される、
歯車加工装置。 - 前記加工用工具は、前記段階的に拡径となる多段の前記突条工具刃における径方向外面の周方向幅が、前記加工用工具の工具先端から工具後端に向かうに従って段階的に狭小幅となるように形成される、請求項1に記載の歯車加工装置。
- 前記加工用工具は、前記突条工具刃を一体で形成される、請求項1又は2に記載の歯車加工装置。
- 前記加工用工具は、各段の前記突条工具刃のピッチ円上の刃厚、モジュール及び刃数が同一となるように形成される、請求項1〜3の何れか一項に記載の歯車加工装置。
- 前記加工用工具は、工具先端側の前記突条工具刃が荒加工用に形成され、工具後端側の前記突条工具刃が仕上げ加工用に形成される、請求項1〜4の何れか一項に記載の歯車加工装置。
- 前記加工用工具は、前記仕上げ加工用に形成される前記突条工具刃を除く前記突条工具刃の1刃当たりの切込断面積が同一となるように形成される、請求項5に記載の歯車加工装置。
- 前記駆動装置は、
前記加工用工具の中心軸線と前記工作物の中心軸線とをねじれた状態にするとき、前記工作物の中心軸線と前記加工用工具の中心軸線とを平行に配置して加工するときの加工点を前記工作物の仮想加工点と定義し、前記工作物の中心軸線と前記工作物の仮想加工点を通る平面を平面Aと定義し、前記平面Aに直交し且つ前記工作物の中心軸線を通る平面を平面Bと定義し、前記平面A及び前記平面Bに直交し且つ前記工作物の仮想加工点を通る平面を平面Cと定義し、
前記平面Cに対して前記工作物及び前記加工用工具を前記平面Cの法線方向から投影した場合に、前記仮想加工点に位置する前記加工用工具の中心軸線を前記工作物の中心軸線回りに所定角度だけ回転した状態とし、
前記平面Bに対して前記工作物及び前記加工用工具を前記平面Bの法線方向から投影した場合に、前記工作物の中心軸線と前記加工用工具の中心軸線とを所定角度を有して傾斜した状態とし、
前記平面Aに対して前記工作物及び前記加工用工具を前記平面Aの法線方向から投影した場合に、前記工作物の中心軸線と前記加工用工具の中心軸線とを平行な状態とする、請求項1〜6の何れか一項に記載の歯車加工装置。
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