JP6458442B2 - Gear processing equipment - Google Patents

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Description

本発明は、加工用工具および工作物を高速で同期回転させて切削加工により歯車を加工する歯車加工装置に関する。   The present invention relates to a gear processing apparatus that processes a gear by cutting by rotating a processing tool and a workpiece synchronously at high speed.

マシニングセンタ等の工作機械を用いて切削加工により歯車を加工する場合において、内歯および外歯を加工する有効な手法として、例えば、特許文献１に記載の加工方法がある。この加工方法は、図９に示すように、工作物の回転軸線Ｌｗに対し傾斜した回転軸線Ｌｔを有する加工用工具１０１と、加工用工具１０１の後方に配置されて加工用工具１０１を回転させる工具主軸１１０を用い、加工用工具１０１を工作物Ｗと高速で同期回転させ、工作物Ｗの回転軸線方向Ｌｗに相対的に送って切削加工することにより歯を創成する加工方法である。この加工用工具１０１の送り方向は、工作物Ｗの回転軸線方向Ｌｗに工具主軸１１０が工作物Ｗに近づく方向を進行方向としている。この方向は工具主軸１１０が工作物Ｗに向かって前進する方向でもある。加工用工具１０１は、例えば複数枚の工具刃１０２を有するカッターであり、工具刃１０２は、刃先およびすくい面を加工用工具１０１の進行方向の前面に備え、全体として工具主軸１１０の前方に向かって拡径するテーパ状を形成している。   In the case of processing a gear by cutting using a machine tool such as a machining center, for example, there is a processing method described in Patent Document 1 as an effective method for processing internal teeth and external teeth. In this machining method, as shown in FIG. 9, the machining tool 101 having a rotation axis Lt inclined with respect to the rotation axis Lw of the workpiece, and the machining tool 101 disposed behind the machining tool 101 are rotated. This is a machining method in which teeth are created by using a tool spindle 110 to rotate a machining tool 101 synchronously with the workpiece W at a high speed, and sending the workpiece W relative to the rotation axis direction Lw of the workpiece W for cutting. The feed direction of the machining tool 101 is a traveling direction in which the tool spindle 110 approaches the workpiece W in the rotation axis direction Lw of the workpiece W. This direction is also the direction in which the tool spindle 110 advances toward the workpiece W. The processing tool 101 is, for example, a cutter having a plurality of tool blades 102, and the tool blade 102 includes a cutting edge and a rake face on the front surface in the traveling direction of the processing tool 101, and faces the front of the tool spindle 110 as a whole. The taper shape which expands in diameter is formed.

この加工方法では、工具主軸１１０の前方に対向する工作物Ｗの上面１００ｂ側を開始点、上面１００ｂと反対側の下面１００ｃ側を送りの終了点としている。そして、工具主軸１１０の前方を進行方向として、加工用工具１０１を開始点から終了点に送ることにより切削加工をおこなう。この切削加工により発生した切屑は、加工用工具１０１の進行方向の前面に備えた工具刃１０２のすくい面によってすくいとられ、送りの終了点となる歯の下面１００ｃまで運ばれて落下する。また、送りの終了点となる工作物Ｗの端部（下面１００ｃ側）には、バリが生成されることが知られている。   In this machining method, the upper surface 100b side of the workpiece W facing the front of the tool spindle 110 is a start point, and the lower surface 100c side opposite to the upper surface 100b is a feed end point. Then, cutting is performed by sending the machining tool 101 from the start point to the end point with the front of the tool spindle 110 as the traveling direction. Chips generated by this cutting are scooped by the scooping surface of the tool blade 102 provided on the front surface of the working tool 101 in the traveling direction, and are transported to the lower surface 100c of the tooth, which is the end point of feeding, and fall. Further, it is known that burrs are generated at the end portion (the lower surface 100c side) of the workpiece W that is the end point of feeding.

特開２０１２−４５６８７号公報JP 2012-45687 A

上記の加工方法では、例えば、歯車の内歯の場合、歯車は円筒状の被加工物保持具によって保持されるので、切屑は送りの終了点となる下面１００ｃ側まで運ばれて落下し、加工用工具１０１の進行方向の奥側となる被加工物保持具の底部に溜まる。切削加工後に、次の切削加工のために、この切屑を除去する必要があるが、被加工物保持具の底部は掃除道具を入れにくく、掃除に手間がかかるという問題がある。   In the above processing method, for example, in the case of an internal tooth of a gear, since the gear is held by a cylindrical workpiece holder, the chips are transported to the lower surface 100c side which is the end point of feeding and dropped. The tool 101 accumulates at the bottom of the workpiece holder on the far side in the traveling direction. After cutting, it is necessary to remove the chips for the next cutting, but there is a problem that it is difficult to put a cleaning tool at the bottom of the workpiece holder and it takes time to clean.

また、切削加工後に、歯の端部（下面１００ｃ側）に生成されたバリを除去する必要があるが、バリ取りをおこなうためにバリ取り用工具を所定の位置まで移動するとなると、切削加工時の保持状態のままでは、干渉して移動できない場合がある。この場合、例えば、加工物保持具に保持された歯車を軸方向に反転して保持し直すなどして、バリ取り用工具が移動できるようにする、バリ取りの準備作業が必要となる。これには、一旦被加工物保持具から歯車を取り外し、再度取り付ける必要があり、作業効率が低くなるという問題がある。   In addition, it is necessary to remove the burr generated on the end of the tooth (on the lower surface 100c side) after cutting, but if the deburring tool is moved to a predetermined position in order to perform deburring, In the holding state, there is a case where it cannot move due to interference. In this case, for example, it is necessary to prepare for deburring so that the deburring tool can be moved by reversing and holding the gear held by the workpiece holder in the axial direction. This has the problem that it is necessary to once remove the gear from the workpiece holder and reattach it, resulting in low work efficiency.

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、切削加工後の切屑の掃除が容易で、バリ取りの準備作業を不要とした作業効率の高い歯車加工装置を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to facilitate the cleaning of chips after cutting, and to eliminate the need for deburring preparation work, and a gear working apparatus with high work efficiency. Is to provide.

請求項１に係わる発明は、被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と、前記加工用工具の後方に配置されて前記加工用工具を回転させる工具主軸を用い、前記加工用工具を前記被加工物と同期回転させながら前記被加工物の回転軸線方向に相対的に送り操作して歯車を加工する歯車加工装置であって、前記加工用工具の前記被加工物に対する相対的な送りの進行方向は、前記被加工物の回転軸線方向に前記工具主軸が前記被加工物から遠ざかる方向であり、前記加工用工具は、外周に前記歯車の歯に対応する形状に形成されるとともに前記加工用工具の回転軸線方向に前記被加工物から前記工具主軸に向かって拡径するテーパ状に形成され、前記加工用工具の回転軸線方向の前記工具主軸側である他端に刃先を備えるとともに、他端面にすくい面を備え、前記すくい面は、外径から内径へ向けて前記工具主軸と反対側の一端側へ傾斜した面であることを特徴とする。
The invention according to claim 1 uses a machining tool having a rotation axis inclined with respect to a rotation axis of a workpiece, and a tool spindle disposed behind the machining tool and rotating the machining tool, A gear machining apparatus for machining a gear by relatively feeding a machining tool in a rotation axis direction of the workpiece while rotating the machining tool synchronously with the workpiece, the machining tool with respect to the workpiece The relative feed traveling direction is a direction in which the tool spindle moves away from the workpiece in the rotation axis direction of the workpiece, and the machining tool is formed in a shape corresponding to the gear teeth on the outer periphery. And is formed in a tapered shape whose diameter increases from the workpiece toward the tool spindle in the direction of the rotation axis of the machining tool, and on the other end on the tool spindle side in the direction of the rotation axis of the machining tool. With cutting edge Both with a rake face on the other end face, said rake face, characterized in that toward the outer diameter to inner diameter is a surface which is inclined to one end side opposite the tool spindle.

上記のように構成した請求項１の発明によれば、切削加工時において、被加工物の回転軸線方向に工具主軸が被加工物から遠ざかる方向を加工用工具の進行方向とする。これは、従来の被加工物の回転軸線方向に工具主軸が被加工物に近づく方向とは、逆方向である。なお、この方向は工具主軸が被加工物から後退する方向でもある。このため、切削加工時において、被加工物の工具主軸と反対側の一端を開始点、工具主軸側の他端を送りの終了点としている。従来と進行方向が逆方向であるが、加工用工具は、刃先を進行方向側の他端に備え、すくい面を、進行方向側の他端面に備えているので、進行方向に送ることで切削加工をおこなうことができる。
According to the first aspect of the present invention configured as described above, the direction in which the tool spindle moves away from the workpiece in the direction of the rotation axis of the workpiece is the traveling direction of the machining tool. This is opposite to the direction in which the tool spindle approaches the workpiece in the direction of the rotation axis of the conventional workpiece. This direction is also the direction in which the tool spindle moves backward from the workpiece. For this reason, at the time of cutting , one end of the workpiece opposite to the tool spindle is set as a start point, and the other end on the tool spindle side is set as a feed end point. Although conventional traveling direction are opposite, processing Engineering tool has a cutting edge to the other end of the advancing direction, the rake face, so has the other end face of the advancing direction, cutting by sending the traveling direction Processing can be performed.

この切削加工により発生した切屑は、加工用工具の進行方向側の他端および他端面に備えた刃先およびすくい面によってすくいとられ、送りの終了点となる、被加工物の加工用工具側の他端まで運ばれて落下する。このように、切屑が落下する位置が被加工物の加工用工具と反対側の一端ではなく、被加工物の工具主軸側の他端になるので、周辺の空間に余裕があり、掃除を容易におこなうことができる。
Chips generated by the cutting is scooped taken by blade edge and the rake face having the other end and the other end face of the advancing direction of the working tool, the end point of the feed, the tool side for processing of the workpiece It is carried to the other end of and falls. In this way, the position where the chips fall is not one end of the workpiece on the side opposite to the processing tool, but the other end on the tool spindle side of the workpiece, so there is room in the surrounding space and easy cleaning Can be done.

請求項２に係わる発明は、被加工物の内周に形成された内歯を加工する請求項１に記載の歯車加工装置であって、前記被加工物の内歯を位置決め保持して回転可能な被加工物保持具を備え、前記被加工物保持具は、前記被加工物の回転軸線方向の両端に配置され、前記被加工物の前記内周の回転軸線方向の一端を塞ぎ、前記工具主軸側である他端を開口させ、前記加工用工具を前記被加工物の内周に挿入し、一端から他端へ移動させることによって前記内歯を加工するとともに切屑を前記被加工物保持具の他端の開口より排出したことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the gear machining apparatus according to claim 1, wherein the internal teeth formed on the inner periphery of the workpiece are machined, and the internal teeth of the workpiece can be positioned and held for rotation. A workpiece holder , the workpiece holder being disposed at both ends of the workpiece in the rotation axis direction, closing one end of the inner circumference of the workpiece in the rotation axis direction, and the tool The other end which is the main shaft side is opened, the machining tool is inserted into the inner periphery of the workpiece, and the inner teeth are machined by moving from one end to the other end, and chips are removed from the workpiece holder. It discharged from the opening of the other end of this.

上記のように構成した請求項２の発明によれば、被加工物保持具によって保持された被加工物の内歯を切削加工する場合、切屑は送りの終了点となる被加工物の工具主軸側の他端まで運ばれて落下する。切屑が落下する位置が被加工物保持具の一端の塞がった側で無く、被加工物保持具の他端の開口を経て被加工物保持具の外側になるので、周辺の空間に余裕があり、掃除を容易におこなうことができる。
According to invention of Claim 2 comprised as mentioned above, when cutting the internal tooth of the workpiece hold | maintained by the workpiece holder, the chip | tip of the workpiece which becomes the end point of feed when cutting It is carried to the other end of the side and falls. The position where the chip falls is not the side where one end of the work piece holder is closed, but the outside of the work piece holder through the opening of the other end of the work piece holder, so there is room in the surrounding space Can be cleaned easily.

また、バリが送りの終了点となる被加工物の工具主軸側の他端に生成されるが、この場所は工具主軸の前方であるので、被加工物保持具によって保持されていても、干渉を気にすることなく、バリ取り用工具を自由に移動することができる。したがって、バリ取りの準備作業を不要として、作業効率を高くすることができる。
In addition, burrs are generated at the other end of the work spindle side of the work piece, which is the end point of feeding, but since this location is in front of the tool spindle, even if it is held by the work piece holder, it will interfere. The deburring tool can be moved freely without worrying about. Therefore, the deburring preparation work is not required and the work efficiency can be increased.

本発明によれば、切削加工後の切屑の掃除が容易で、バリ取りの準備作業を不要とした作業効率の高い歯車加工装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a gear machining device with high work efficiency that facilitates cleaning of chips after cutting and does not require preparation work for deburring.

本発明の実施形態に係る歯車加工装置の全体構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an overall configuration of a gear machining apparatus according to an embodiment of the present invention. 図１の歯車加工装置の概略構成および制御装置を示す図である。It is a figure which shows schematic structure and the control apparatus of the gear processing apparatus of FIG. 加工用工具の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the tool for a process. 被加工物保持具の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of a workpiece holder. 歯車加工の動作を説明する図であって、本実施形態の切削開始時における被加工物と加工用工具との位置を示す図である。It is a figure explaining operation | movement of gear processing, Comprising: It is a figure which shows the position of the to-be-processed object and the tool for a process at the time of the cutting start of this embodiment. 図５のＢ方向（Ｘ軸方向）から見た図である。It is the figure seen from the B direction (X-axis direction) of FIG. 歯車加工の動作を説明する図であって、本実施形態の切削終了時における被加工物と加工用工具との位置を示す図である。It is a figure explaining operation | movement of gear processing, Comprising: It is a figure which shows the position of the to-be-processed object and the tool for a process at the time of completion | finish of cutting of this embodiment. 歯車である被加工物の部分的な斜視図である。It is a partial perspective view of the workpiece which is a gear. 従来の歯車加工装置を用いて内歯を創成する状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which creates an internal tooth using the conventional gear processing apparatus.

本実施形態では、本発明の実施形態に係る歯車加工装置１として、５軸マシニングセンタに適用した例を説明する。
図１および図２に示すように、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）および２つの回転軸（Ａ軸、Ｃ軸）を有する装置である。 This embodiment demonstrates the example applied to the 5-axis machining center as the gear processing apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention.
As shown in FIGS. 1 and 2, the gear machining apparatus 1 has three linear axes (X, Y, Z axes) and two rotation axes (A axis, C axis) orthogonal to each other as drive axes. Device.

歯車加工装置１は、ベッド１０と、コラム２０と、サドル３０と、工具主軸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、被加工物保持具８０と、制御装置１００等とから構成される。なお、ベッド１０と並んで自動工具交換装置（図示せず）が設けられている。この自動工具交換装置により、例えば、工具主軸４０に取り付けられた切削用工具をバリ取り用工具に交換することが可能である。   The gear machining apparatus 1 includes a bed 10, a column 20, a saddle 30, a tool spindle 40, a table 50, a tilt table 60, a turntable 70, a workpiece holder 80, a control device 100, and the like. Consists of An automatic tool changer (not shown) is provided alongside the bed 10. With this automatic tool changer, for example, a cutting tool attached to the tool spindle 40 can be changed to a deburring tool.

ベッド１０は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。ただし、ベッド１０の形状は矩形状に限定されるものではない。このベッド１０の上面には、コラム２０が摺動可能な一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂが、Ｘ軸線方向（水平方向）に延びるように、かつ、相互に平行に形成されている。さらに、ベッド１０には、一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂの間に、コラム２０をＸ軸線方向に駆動するための、図略のＸ軸ボールねじが配置され、このＸ軸ボールねじを回転駆動するＸ軸モータ１１ｃが配置されている。   The bed 10 has a substantially rectangular shape and is disposed on the floor. However, the shape of the bed 10 is not limited to a rectangular shape. On the upper surface of the bed 10, a pair of X-axis guide rails 11a and 11b on which the column 20 is slidable are formed in parallel to each other so as to extend in the X-axis direction (horizontal direction). Further, the bed 10 is provided with an unillustrated X-axis ball screw for driving the column 20 in the X-axis direction between the pair of X-axis guide rails 11a and 11b. The X-axis ball screw is rotated. A driving X-axis motor 11c is disposed.

コラム２０の底面には、一対のＸ軸ガイド溝２１ａ，２１ｂがＸ軸線方向に延びるように、かつ、相互に平行に形成されている。コラム２０は、ベッド１０に対してＸ軸線方向に移動可能なように、一対のＸ軸ガイド溝２１ａ，２１ｂが一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂ上にボールガイド２２ａ，２２ｂを介して嵌め込まれ、コラム２０の底面がベッド１０の上面に密接されている。   A pair of X-axis guide grooves 21a and 21b are formed on the bottom surface of the column 20 so as to extend in the X-axis direction and in parallel with each other. In the column 20, a pair of X-axis guide grooves 21a and 21b are fitted on the pair of X-axis guide rails 11a and 11b via ball guides 22a and 22b so that the column 20 can move in the X-axis direction with respect to the bed 10. The bottom surface of the column 20 is in close contact with the top surface of the bed 10.

コラム２０のＸ軸に平行な側面（摺動面）２０ａには、サドル３０が摺動可能な一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂがＹ軸線方向（鉛直方向）に延びるように、かつ、相互に平行に形成されている。さらに、コラム２０には、一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂの間に、サドル３０をＹ軸線方向に駆動するための、図略のＹ軸ボールねじが配置され、このＹ軸ボールねじを回転駆動するＹ軸モータ２３ｃが配置されている。   On the side surface (sliding surface) 20a parallel to the X axis of the column 20, a pair of Y axis guide rails 23a and 23b on which the saddle 30 is slidable extends in the Y axis direction (vertical direction) and mutually. It is formed in parallel with. Further, the column 20 is provided with a Y-axis ball screw (not shown) for driving the saddle 30 in the Y-axis direction between the pair of Y-axis guide rails 23a and 23b. The Y-axis ball screw is rotated. A Y-axis motor 23c to be driven is disposed.

コラム２０の摺動面２０ａに対向するサドル３０の側面３０ａには、一対のＹ軸ガイド溝３１ａ，３１ｂがＹ軸線方向に延びるように、かつ、相互に平行に形成されている。サドル３０は、コラム２０に対してＹ軸線方向に移動可能なように、一対のＹ軸ガイド溝３１ａ，３１ｂが一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂに嵌め込まれ、サドル３０の側面３０ａがコラム２０の摺動面２０ａに密接されている。   A pair of Y-axis guide grooves 31a and 31b are formed on the side surface 30a of the saddle 30 facing the sliding surface 20a of the column 20 so as to extend in the Y-axis direction and in parallel to each other. The saddle 30 has a pair of Y-axis guide grooves 31 a and 31 b fitted into the pair of Y-axis guide rails 23 a and 23 b so that the saddle 30 can move in the Y-axis direction with respect to the column 20. Are closely in contact with the sliding surface 20a.

工具主軸４０は、サドル３０内に収容された主軸モータ４１により回転可能に設けられ、工具ホルダ４３を介して加工用工具４２を支持している。加工用工具４２は、工具ホルダ４３に保持されて工具主軸４０の先端に固定され、工具主軸４０の回転に伴って回転する。また、加工用工具４２は、コラム２０およびサドル３０の移動に伴ってベッド１０に対してＸ軸線方向およびＹ軸線方向に移動する。   The tool spindle 40 is rotatably provided by a spindle motor 41 accommodated in the saddle 30 and supports a machining tool 42 via a tool holder 43. The machining tool 42 is held by the tool holder 43 and fixed to the tip of the tool spindle 40, and rotates with the rotation of the tool spindle 40. Further, the machining tool 42 moves in the X axis direction and the Y axis direction with respect to the bed 10 as the column 20 and the saddle 30 move.

ベッド１０の上面には、テーブル５０が摺動可能な一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂがＸ軸線方向と直交するＺ軸線方向（水平方向）に延びるように、かつ、相互に平行に形成されている。さらに、ベッド１０には、一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂの間に、テーブル５０をＺ軸線方向に駆動するための、図略のＺ軸ボールねじが配置され、このＺ軸ボールねじを回転駆動するＺ軸モータ１２ｃが配置されている。   A pair of Z-axis guide rails 12a and 12b on which the table 50 can slide are formed on the upper surface of the bed 10 so as to extend in the Z-axis direction (horizontal direction) perpendicular to the X-axis direction and in parallel to each other. ing. Further, the bed 10 is provided with an unillustrated Z-axis ball screw for driving the table 50 in the Z-axis direction between the pair of Z-axis guide rails 12a and 12b. The Z-axis ball screw is rotated. A Z-axis motor 12c to be driven is disposed.

テーブル５０は、ベッド１０に対してＺ軸線方向に移動可能なように、一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂ上に設けられている。テーブル５０の上面には、チルトテーブル６０を支持するチルトテーブル支持部６３が設けられている。   The table 50 is provided on the pair of Z-axis guide rails 12 a and 12 b so as to be movable in the Z-axis direction with respect to the bed 10. A tilt table support portion 63 that supports the tilt table 60 is provided on the upper surface of the table 50.

チルトテーブル支持部６３には、チルトテーブル６０が水平方向のＡ軸回りで回転（揺動）可能に設けられている。チルトテーブル６０は、テーブル５０内に収容されたＡ軸モータ６１により回転（揺動）される。   The tilt table support portion 63 is provided with a tilt table 60 that can rotate (swing) about the A axis in the horizontal direction. The tilt table 60 is rotated (swinged) by an A-axis motor 61 housed in the table 50.

チルトテーブル６０には、ターンテーブル７０がＡ軸に直角なＣ軸回りで回転可能に設けられている。ターンテーブル７０には、被加工物Ｗを保持する被加工物保持具８０が装着されている。ターンテーブル７０は、被加工物Ｗおよび被加工物保持具８０とともにＣ軸モータ６２により回転される。   The tilt table 60 is provided with a turntable 70 so as to be rotatable around a C axis perpendicular to the A axis. The turntable 70 is provided with a workpiece holder 80 that holds the workpiece W. The turntable 70 is rotated by the C-axis motor 62 together with the workpiece W and the workpiece holder 80.

制御装置１００は、主軸モータ４１を制御して、加工用工具４２を回転させ、Ｘ軸モータ１１ｃ、Ｚ軸モータ１２ｃ、Ｙ軸モータ２３ｃ、Ａ軸モータ６１およびＣ軸モータ６２を制御して、被加工物Ｗと加工用工具４２とをＸ軸線方向、Ｚ軸線方向、Ｙ軸線方向、Ａ軸回りおよびＣ軸回りに相対移動することにより、被加工物Ｗの切削加工をおこなう。   The control device 100 controls the spindle motor 41 to rotate the machining tool 42 and controls the X-axis motor 11c, the Z-axis motor 12c, the Y-axis motor 23c, the A-axis motor 61, and the C-axis motor 62, The workpiece W and the machining tool 42 are moved relative to each other in the X axis direction, the Z axis direction, the Y axis direction, the A axis direction, and the C axis direction, thereby cutting the workpiece W.

次に、加工用工具４２の構成について説明する。
歯車加工装置１は、加工用工具４２と被加工物Ｗとを高速で同期回転させ、加工用工具４２を被加工物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している。このため、加工用工具４２の工具刃４２ａは、加工される歯車と噛み合う歯の形状と同一形状に形成されている。加工用工具４２は、工具刃４２ａを工具端面に形成している。 Next, the configuration of the machining tool 42 will be described.
The gear machining apparatus 1 creates teeth by rotating the machining tool 42 and the workpiece W synchronously at high speed, and sending the machining tool 42 in the direction of the axis of rotation of the workpiece W for cutting. . For this reason, the tool blade 42a of the machining tool 42 is formed in the same shape as the teeth that mesh with the gear to be machined. The processing tool 42 has a tool blade 42a formed on the tool end face.

図３に示すように、加工用工具４２は、工具ホルダ４３に保持されている。加工用工具４２の工具刃４２ａは、外周の全周にわたって等間隔に設けられ、歯車の歯に対応する形状に形成されている。加工用工具４２は、全体として、従来の歯車加工用の加工用工具のテーパ状とは反対の逆テーパ状をなしている。   As shown in FIG. 3, the machining tool 42 is held by a tool holder 43. The tool blades 42a of the machining tool 42 are provided at equal intervals over the entire outer periphery, and are formed in a shape corresponding to the gear teeth. The machining tool 42 as a whole has a reverse taper shape opposite to the taper shape of the conventional gear machining tool.

工具刃４２ａは、刃先４２ｆおよびすくい面４２ｃを工具ホルダ４３側、すなわち工具主軸４０側に備えている。工具刃４２ａの刃先４２ｆは、すくい角αおよび逃げ角γを有して、工具刃の全体形状がテーパ状をなしている。すくい面４２ｃと逃げ面４２ｅとの間は、鋭角な刃物角βとなっている。   The tool blade 42a includes a cutting edge 42f and a rake face 42c on the tool holder 43 side, that is, the tool spindle 40 side. The cutting edge 42f of the tool blade 42a has a rake angle α and a clearance angle γ, and the entire shape of the tool blade is tapered. An acute blade angle β is formed between the rake face 42c and the flank face 42e.

加工用工具４２には、回転軸線方向に貫通するボルト穴４２ｂが穿設されており、加工用工具４２は、ボルト穴４２ｂを通るボルト９０のオネジ部９１を工具ホルダ４３の先端に設けられたメネジ部４４に螺合することにより締結固定されている。   The machining tool 42 is provided with a bolt hole 42 b penetrating in the rotation axis direction. The machining tool 42 is provided with a male thread portion 91 of a bolt 90 passing through the bolt hole 42 b at the tip of the tool holder 43. It is fastened and fixed by being screwed into the female screw portion 44.

次に、被加工物保持具８０の構成について説明する。
図４に示すように、被加工物保持具８０は、内歯が切削加工される中空円筒状の被加工物Ｗを保持する治具である。被加工物保持具８０は、第一保持具８１と、第一保持具８１に対し軸線方向に被加工物Ｗを挟むように配置される第二保持具８２と、第一保持具８１に対し径方向の外側に配置される第三保持具８３とで構成される。 Next, the configuration of the workpiece holder 80 will be described.
As shown in FIG. 4, the workpiece holder 80 is a jig for holding a hollow cylindrical workpiece W whose inner teeth are cut. The workpiece holder 80 includes a first holder 81, a second holder 82 disposed so as to sandwich the workpiece W in the axial direction with respect to the first holder 81, and the first holder 81. It is comprised with the 3rd holder 83 arrange | positioned on the outer side of radial direction.

第一保持具８１および第二保持具８２は、被加工物Ｗをターンテーブル７０に対し軸線方向に位置決めして保持するための治具である。第三保持具８３は、被加工物Ｗをターンテーブル７０に対し径方向に位置決め（芯出し）して保持するための治具である。   The first holder 81 and the second holder 82 are jigs for positioning and holding the workpiece W with respect to the turntable 70 in the axial direction. The third holder 83 is a jig for positioning and centering the workpiece W with respect to the turntable 70 in the radial direction (centering).

第一保持具８１は、被加工物Ｗの外径より若干大径の円筒状の台座８４と、被加工物Ｗの外径より若干小径で台座８４と同軸に配置されるリング状の天板８５とで構成される。   The first holder 81 has a cylindrical pedestal 84 slightly larger than the outer diameter of the workpiece W, and a ring-shaped top plate that is slightly smaller than the outer diameter of the workpiece W and is arranged coaxially with the pedestal 84. 85.

台座８４は、ターンテーブル７０に対し同軸で左端面８４ｌをターンテーブル７０のテーブル面７０ａに密着させ、ターンテーブル７０にボルト等により締結固定される。天板８５の右端面８５ｒには、被加工物Ｗの左端面Ｗｌが密接される。   The pedestal 84 is coaxial with the turntable 70, has a left end face 84l in close contact with the table surface 70a of the turntable 70, and is fastened and fixed to the turntable 70 with bolts or the like. The left end surface Wl of the workpiece W is in close contact with the right end surface 85r of the top plate 85.

第二保持具８２は、被加工物Ｗの外径より大径のリング状に形成され、内径側に軸方向に貫通する開口が形成され、一端面側に被加工物Ｗの外径より若干大径のリング状の凹部８２ａが形成されている。第二保持具８２は、凹部８２ａの底面８２ｂに被加工物Ｗの右端面Ｗｒを密接させた状態で第三保持具８３の右端面８３ｒにボルト等により締結固定される。これにより、被加工物Ｗは、第一保持具８１の天板８５の右端面８５ｒと第二保持具８２の凹部８２ａの底面８２ｂとの間に挟持固定されるので、ターンテーブル７０に対する軸線方向位置が位置決めされる。
The second holder 82 is formed in a ring shape having a diameter larger than the outer diameter of the workpiece W, an opening penetrating in the axial direction is formed on the inner diameter side, and is slightly on the one end surface side from the outer diameter of the workpiece W. A large-diameter ring-shaped recess 82a is formed. The second holder 82 is fastened and fixed to the right end surface 83r of the third holder 83 with a bolt or the like in a state where the right end surface Wr of the workpiece W is in close contact with the bottom surface 82b of the recess 82a. As a result, the workpiece W is sandwiched and fixed between the right end surface 85r of the top plate 85 of the first holder 81 and the bottom surface 82b of the recess 82a of the second holder 82, so the axial direction relative to the turntable 70 The position is positioned.

第三保持具８３は、第一保持具８１の外径より若干大径の中空円筒状に形成されている。第三保持具８３は、ターンテーブル７０に対し同軸で左端面８３ｌをターンテーブル７０のテーブル面７０ａに密着させ、ターンテーブル７０にボルト等により締結固定される。   The third holder 83 is formed in a hollow cylindrical shape having a slightly larger diameter than the outer diameter of the first holder 81. The third holder 83 is coaxial with the turntable 70, has a left end face 83l in close contact with the table surface 70a of the turntable 70, and is fastened and fixed to the turntable 70 with bolts or the like.

第三保持具８３の周壁には、第一保持具８１の天板８５の右端面８５ｒと第二保持具８２の凹部８２ａの底面８２ｂとの間に挟持固定される被加工物Ｗに対応する位置に４個のメネジ穴８３ａが穿孔され、各メネジ穴８３ａには、ボルト８９が螺合される。これにより、被加工物Ｗは、ボルト８９に押されて径方向に移動可能となるので、ターンテーブル７０に対する径方向位置が位置決め（芯出し）される。   The peripheral wall of the third holder 83 corresponds to the workpiece W sandwiched and fixed between the right end surface 85r of the top plate 85 of the first holder 81 and the bottom surface 82b of the recess 82a of the second holder 82. Four female screw holes 83a are drilled at positions, and bolts 89 are screwed into the female screw holes 83a. As a result, the workpiece W is pushed by the bolt 89 and can move in the radial direction, so that the radial position with respect to the turntable 70 is positioned (centered).

次に、本実施形態の歯車加工方法について、被加工物である歯車の内歯の切削加工を例に説明する。
図５、図６は、切削開始時における被加工物と加工用工具との位置を示す図であり、図７は、切削終了時における被加工物と加工用工具との位置を示す図である。 Next, the gear machining method of the present embodiment will be described by taking, as an example, cutting of internal teeth of a gear that is a workpiece.
5 and 6 are diagrams showing the positions of the workpiece and the machining tool at the start of cutting, and FIG. 7 is a diagram showing the positions of the workpiece and the machining tool at the end of cutting. .

図５に示すように、被加工物Ｗは中空円筒状に形成され、その内周面に内歯が切削加工される。また、被加工物Ｗは、図略の被加工物保持具を介して、工作物回転軸線Ｌｗ回りに回転可能に支持される。   As shown in FIG. 5, the workpiece W is formed in a hollow cylindrical shape, and the inner teeth are cut on the inner peripheral surface thereof. The workpiece W is supported so as to be rotatable around the workpiece rotation axis Lw via a workpiece holder (not shown).

加工用工具４２は、図略の工具ホルダおよび工具主軸に介して、工具回転軸線Ｌｔ回りに回転可能に支持される。各工具刃４２ａは、工具回転軸線Ｌｔ方向の工具主軸と反対側である一端側の端面４２ｄと、工具主軸側である他端側の刃先４２ｆおよびすくい面４２ｃと、外周面側の逃げ面４２ｅとを有する。逃げ面４２ｅは、工具回転軸線Ｌｔに対して傾斜している。
The machining tool 42 is supported so as to be rotatable around the tool rotation axis Lt via a tool holder and a tool spindle (not shown). Each tool blade 42a has one end face 42d opposite to the tool spindle in the direction of the tool rotation axis Lt , the other end blade edge 42f and rake face 42c on the tool spindle side, and an outer peripheral face flank 42e. And have. The flank 42e is inclined with respect to the tool rotation axis Lt.

工具回転軸線Ｌｔは、工作物回転軸線Ｌｗに対して傾斜している。切削加工において、工作物回転軸線ＬｗをＺ方向に平行とし、工具回転軸線ＬｔをＺ方向に傾斜させている。   The tool rotation axis Lt is inclined with respect to the workpiece rotation axis Lw. In the cutting process, the workpiece rotation axis Lw is parallel to the Z direction, and the tool rotation axis Lt is inclined in the Z direction.

切削開始時において、図６に示すように、被加工物Ｗの工具主軸と反対側の一端を開始点ＣＳ、被加工物Ｗの工具主軸側の他端を送りの終了点ＣＥとして、加工用工具４２を開始点ＣＳに位置決めする。
At the start of cutting, as shown in FIG. 6, one end of the workpiece W opposite to the tool spindle is set as a start point CS, and the other end of the workpiece W on the tool spindle side is set as a feed end point CE. The tool 42 is positioned at the start point CS.

続いて、被加工物Ｗの工作物回転軸線Ｌｗ方向に工具主軸が被加工物Ｗから遠ざかる方向を加工用工具４２の進行方向Ｖとして、加工用工具４２を被加工物Ｗと同期回転をさせながら、進行方向Ｖへ送ることにより、内歯が切削加工される。切削終了時において、図７に示すようになる。   Subsequently, the direction in which the tool spindle moves away from the workpiece W in the workpiece rotation axis Lw direction of the workpiece W is defined as the traveling direction V of the machining tool 42, and the machining tool 42 is rotated in synchronization with the workpiece W. However, the internal teeth are cut by feeding in the traveling direction V. At the end of cutting, it becomes as shown in FIG.

このようにして、切削加工されると、図８に示すように、歯先ｇ１、歯底ｇ２および歯面ｇ３を有する歯車の内歯が形成される。   Thus, when it cuts, as shown in FIG. 8, the internal tooth of the gear which has the tooth tip g1, the tooth bottom g2, and the tooth surface g3 is formed.

この切削加工により発生した切屑は、加工用工具４２の工具主軸側の他端および他端面に備えた刃先４２ｆおよびすくい面４２ｃによってすくいとられ、送りの終了点ＣＥとなる工具主軸の前方に対向する歯の端部まで運ばれて落下する。切屑が落下する位置は、図４の被加工物保持具８０の第二保持具８２の開口を経て被加工物保持具８０の外側、すなわち被加工物保持具８０の工具主軸側の外側になるので、周辺の空間に余裕があり、掃除を容易におこなうことができる。
Chips generated by the cutting are scooped by the cutting edge 42f and the rake face 42c provided on the other end and the other end face of the machining tool 42, and face the front of the tool spindle that is the feed end point CE. Is carried to the end of the tooth to be dropped. The position where the chips fall is outside the workpiece holder 80 , that is, outside the tool spindle side of the workpiece holder 80 through the opening of the second holder 82 of the workpiece holder 80 of FIG. Therefore, there is room in the surrounding space, and cleaning can be performed easily.

また、バリＲ（図７）が送りの終了点ＣＥとなる被加工物の工具主軸側の他端に生成される。この場所は工具主軸の前方であるので、被加工物保持具によって保持されていても、干渉を気にすることなく、バリ取り用工具を自由に移動することができる。したがって、切削加工後に自動工具交換装置によって、工具をバリ取り用工具に交換すれば、被加工物は切削加工時の保持状態のままで、バリ取りをおこなうことができるので、作業効率が高い。

Further, a burr R (FIG. 7) is generated at the other end on the tool spindle side of the work piece which becomes the feed end point CE. Since this place is in front of the tool spindle, the deburring tool can be moved freely without worrying about interference even if it is held by the workpiece holder. Therefore, if the tool is replaced with a deburring tool by an automatic tool changer after the cutting process, the workpiece can be deburred while being held in the cutting process, so that the work efficiency is high.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で適宜変更することが可能である。例えば、本実施形態では、被加工物保持具８０は、ターンテーブル７０にボルト等により締結固定する構成としたが、チャックにより把持する構成としてもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope of the invention described in the claims. For example, in the present embodiment, the workpiece holder 80 is configured to be fastened and fixed to the turntable 70 with a bolt or the like, but may be configured to be gripped by a chuck.

また、本実施形態では、内歯歯車の加工について説明したが、外歯歯車の加工に対し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、被加工物ＷをＡ軸旋回可能とした。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することも可能である。   In the present embodiment, the processing of the internal gear has been described, but the present invention can be similarly applied to the processing of the external gear. Further, the gear machining apparatus 1 which is a 5-axis machining center enables the workpiece W to turn on the A axis. On the other hand, the 5-axis machining center may be configured as a vertical machining center so that the machining tool 42 can pivot on the A axis. Further, although the case where the present invention is applied to a machining center has been described, the present invention can also be applied to a dedicated gear machining machine.

１ 歯車加工装置、 １０ ベッド、 １１ａ，１１ｂ Ｚ軸ガイドレール、
１１ｃ Ｘ軸モータ、 １２ａ，１２ｂ Ｙ軸ガイドレール、 １２ｃ Ｚ軸モータ、
２０ コラム、 ２０ａ 側面（摺動面）、 ２１ａ，２１ｂ Ｘ軸ガイド溝、
２２ａ，２２ｂ ボールガイド、 ２３ａ，２３ｂ Ｙ軸ガイドレール、
２３ｃ Ｙ軸モータ、 ３０ サドル、 ３１ａ，３１ｂ Ｙ軸ガイド溝、
４０ 工具主軸、 ４１ 主軸モータ、 ４２ 加工用工具、 ４２ａ 工具刃、
４２ｂ ボルト穴、 ４２ｃ すくい面、 ４２ｄ 端面、 ４２ｅ 逃げ面、
４２ｆ 刃先、 ４３ 工具ホルダ、 ４４ メネジ部、 ５０ テーブル、
６０ チルトテーブル、 ６１ Ａ軸モータ、 ６２ Ｃ軸モータ、
６３ チルトテーブル支持部、 ７０ ターンテーブル、 ７０ａ テーブル面、
８０ 被加工物保持具、 ８１ 第一保持具、 ８２ 第二保持具、 ８２ａ 凹部、
８２ｂ 底面、 ８３ 第三保持具、 ８３ａ メネジ穴、 ８３ｌ 左端面、
８３ｒ 右端面、 ８４ 台座、 ８４ｌ 左端面、 ８５ 天板、 ８５ｒ 右端面、
８９ ボルト、 ９０ ボルト、 ９１ オネジ部、 １００ 制御装置、
１０１ 加工用工具、 １０２ 工具刃、 １００ａ 加工面、 １００ｂ 上面、
１００ｃ 下面、 １００ｄ テーパ面、１１０ 工具主軸
ＣＥ 終了点、 ＣＳ 開始点、 ｇ１ 歯先、 ｇ２ 歯底、 ｇ３ 歯面、
Ｌｔ 工具回転軸線、 Ｌｗ 工作物回転軸線、 Ｒ バリ、 Ｖ 進行方向、
Ｗ 被加工物、 Ｗｌ 左端面、 Ｗｒ 右端面、 α すくい角、 β 刃物角、
γ 逃げ角 1 gear processing device, 10 bed, 11a, 11b Z-axis guide rail,
11c X-axis motor, 12a, 12b Y-axis guide rail, 12c Z-axis motor,
20 column, 20a side surface (sliding surface), 21a, 21b X-axis guide groove,
22a, 22b ball guide, 23a, 23b Y-axis guide rail,
23c Y-axis motor, 30 saddles, 31a, 31b Y-axis guide groove,
40 tool spindles, 41 spindle motors, 42 machining tools, 42a tool blades,
42b bolt hole, 42c rake face, 42d end face, 42e flank face,
42f Cutting edge, 43 Tool holder, 44 Female thread, 50 Table,
60 tilt table, 61 A-axis motor, 62 C-axis motor,
63 tilt table support, 70 turntable, 70a table surface,
80 workpiece holder, 81 first holder, 82 second holder, 82a recess,
82b bottom surface, 83 third holder, 83a female screw hole, 83l left end surface,
83r right end face, 84 pedestal, 84l left end face, 85 top plate, 85r right end face,
89 bolt, 90 bolt, 91 male thread part, 100 control device,
101 processing tool, 102 tool blade, 100a processing surface, 100b upper surface,
100c lower surface, 100d taper surface, 110 tool spindle CE end point, CS start point, g1 tooth tip, g2 tooth bottom, g3 tooth surface,
Lt Tool rotation axis, Lw Workpiece rotation axis, R Burr, V Travel direction,
W Workpiece, Wl Left end face, Wr Right end face, α Rake angle, β Cutlery angle,
γ clearance angle

Claims (2)

被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と、前記加工用工具の後方に配置されて前記加工用工具を回転させる工具主軸を用い、前記加工用工具を前記被加工物と同期回転させながら前記被加工物の回転軸線方向に相対的に送り操作して歯車を加工する歯車加工装置であって、
前記加工用工具の前記被加工物に対する相対的な送りの進行方向は、前記被加工物の回転軸線方向に前記工具主軸が前記被加工物から遠ざかる方向であり、
前記加工用工具は、外周に前記歯車の歯に対応する形状に形成されるとともに前記加工用工具の回転軸線方向に前記被加工物から前記工具主軸に向かって拡径するテーパ状に形成され、前記加工用工具の回転軸線方向の前記工具主軸側である他端に刃先を備えるとともに、他端面にすくい面を備え、
前記すくい面は、外径から内径へ向けて前記工具主軸と反対側の一端側へ傾斜した面であることを特徴とする歯車加工装置。 Using a machining tool having a rotation axis inclined with respect to a rotation axis of the workpiece, and a tool spindle disposed behind the machining tool and rotating the machining tool, the machining tool is used as the workpiece. A gear processing device for processing a gear by performing a relative feed operation in a rotation axis direction of the workpiece while rotating in synchronization with the workpiece,
The advancing direction of the relative feed of the machining tool with respect to the workpiece is a direction in which the tool spindle moves away from the workpiece in the rotation axis direction of the workpiece,
The machining tool is formed on the outer periphery in a shape corresponding to the teeth of the gear and in a taper shape whose diameter increases from the workpiece toward the tool spindle in the rotation axis direction of the machining tool, The other end on the tool spindle side in the rotation axis direction of the machining tool is provided with a cutting edge, and the other end surface is provided with a rake face,
The gear machining apparatus according to claim 1, wherein the rake face is a face inclined from an outer diameter toward an inner diameter toward one end side opposite to the tool spindle . 被加工物の内周に形成された内歯を加工する請求項１に記載の歯車加工装置であって、
前記被加工物を位置決め保持して回転可能な被加工物保持具を備え、
前記被加工物保持具は、前記被加工物の回転軸線方向の両端に配置され、前記被加工物の前記内周の回転軸線方向の一端を塞ぎ、前記工具主軸側である他端を開口させ、
前記加工用工具を前記被加工物の内周に挿入し、一端から他端へ移動させることによって前記内歯を加工するとともに切屑を前記被加工物保持具の他端の開口より排出したことを特徴とする歯車加工装置。 The gear machining apparatus according to claim 1, wherein an internal tooth formed on an inner periphery of a workpiece is machined.
A workpiece holder that can rotate by positioning and holding the workpiece ;
The workpiece holder is disposed at both ends of the workpiece in the rotation axis direction, closes one end of the inner periphery of the workpiece in the rotation axis direction, and opens the other end on the tool spindle side. ,
The processing tool is inserted into the inner periphery of the workpiece, and the internal teeth are processed by moving from one end to the other end, and chips are discharged from the opening at the other end of the workpiece holder. A gear machining apparatus.
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