JP7354628B2 - 歯溝加工装置 - Google Patents
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Description
歯溝加工装置による加工対象である工作物について説明する。工作物は、環状に形成されており、内周面又は外周面に歯溝を有する。当該歯溝が、歯溝加工装置による溝状の被加工部となる。
歯溝加工装置は、環状の工作物に上記の歯溝を加工するための加工装置である。歯溝加工装置は、工作物の周方向に複数の歯溝を加工するスカイビング加工が可能な切削装置、及び、スカイビング加工と同様の動作による研削が可能な研削装置を含む。
歯溝加工装置1の一例について、図1及び図2を参照して説明する。歯溝加工装置1は、歯車を加工する装置を例に挙げる。歯溝加工装置1は、内歯車である工作物Wの被加工部Wwである内歯、又は、外歯車である工作物Wの被加工部Wwである外歯を創成するために、切削加工を行うものである。歯溝加工装置1は、図1に示すように、例えば、直交3軸(X軸線、Y軸線、Z軸線)方向の移動、C軸線(工作物Wの中心軸線Cw)回りの回転、及び、A軸線(C軸線に直交する軸線)回りの揺動が可能な5軸マシニングセンタである。
工具Tは、図4及び図5に示すように、加工部として凸刃の工具刃Taを備えている。工具刃Taは、加工される工作物Wとしての内歯車の被加工部である内歯の形状を同一形状に形成されている。工具刃Taは、1つ以上の凸刃を備えており、全周にわたって等間隔となるように凸刃を有している。又、工具Tには、回転軸線方向に貫通するボルト穴Tbが穿設されている。これにより、工具Tは、ボルト穴Tbを通るボルト90の雄ねじ部91を工具ホルダ42の先端に設けられた雌ねじ部43に螺合することにより締結固定されている。
次に、歯溝加工装置1が内歯加工を行う場合の動作である加工動作、退避動作、戻し送り動作及び復帰動作について、図6及び図7を用いて説明する。尚、以下の説明においては、加工初期位置である第一位置P1にて工具Tが工作物Wの中心軸線Cwに対して所定の交差角を有する状態で配置され、且つ、工具Tと工作物Wとが高速回転させながら回転同期する場合を例示する。
制御装置100は、図6に示す歯溝加工方法としての「切削加工プログラム」を実行することにより、工具側主軸装置G及び工作物側主軸装置Hを協働して作動させ、歯溝加工装置1に加工動作、退避動作、戻し送り動作及び復帰動作をさせる。ここで、制御装置100は、加工動作、退避動作、戻し送り動作及び復帰動作において、高圧のクーラントを継続して噴出穴94及び噴出穴45から噴出する状態を維持する。
次に、内歯を創成する際に制御装置100によって実行される回転速度制御及び送り速度制御について説明する。これらの各制御は、工作物Wの加工動作の後の非加工状態、即ち、連続加工の場合においては加工動作が完了してから工具Tが次の工作物Wを切削加工するために第一位置P1に移動するまでの間に行われる。ここで、退避動作、戻し送り動作及び復帰動作は、加工動作が完了してから工具Tが次の工作物Wを切削加工するために第一位置P1に移動するまでの間に行われる動作である。
パターンAでは、制御装置100は、加工動作において、工作物Wを基準回転速度である回転速度VR1aで高速回転させる。又、パターンAでは、制御装置100は、加工動作において、工作物Wの中心軸線Cwの方向にて工具Tを工作物Wに対して送り速度VS1aにより低速で相対的に移動させる。
パターンBは、上述したパターンAに比べて、洗浄時における送り速度のみが異なる。即ち、パターンBでは、制御装置100は、洗浄時において、送り速度VS1aよりも大きな基準送り速度である送り速度VS1cで工具Tを工作物Wに対して相対的に移動させる(図9を参照)。
次に、内歯加工時における回転速度制御及び送り速度制御の具体例について、荒切削及び仕上げ切削の場合を例示して説明する。尚、この具体例においては、回転速度制御及び送り速度制御が戻し送り動作にて行われる場合を例示して説明する。
次に、歯溝加工装置1が外歯加工を行う場合の動作である加工動作、退避動作、戻し送り動作及び復帰動作について、図6及び図11を用いて説明する。尚、以下の説明においては、加工初期位置である第一位置P1にて工具Tが工作物Wの中心軸線Cwに対して交差角を有する状態で配置され、且つ、工具Tと工作物Wとが高速回転させながら回転同期する場合を例示する。
制御装置100は、図6に示す「切削加工プログラム」を実行することにより、工具側主軸装置G及び工作物側主軸装置Hを協働して作動させ、歯溝加工装置1に加工動作、退避動作、戻し送り動作及び復帰動作をさせる。ここで、制御装置100は、加工動作、退避動作、戻し送り動作及び復帰動作において、高圧のクーラントを継続して噴出穴94及び噴出穴45から噴出する状態を維持する。
次に、外歯を創成する際に制御装置100によって実行される回転速度制御及び送り速度制御について説明する。これらの各制御は、工作物Wの加工動作の後の非加工状態、即ち、連続加工の場合においては加工動作が完了してから工具Tが次の工作物Wを切削加工するために第一位置P1に移動するまでの間に行われる。ここで、退避動作、戻し送り動作及び復帰動作は、加工動作が完了してから工具Tが次の工作物Wを切削加工するために第一位置P1に移動するまでの間に行われる動作である。
パターンCでは、制御装置100は、加工動作において、工作物Wを基準回転速度である回転速度VR2aで回転させる。又、パターンAでは、制御装置100は、加工動作において、工作物Wの中心軸線Cwの方向にて工具Tを工作物Wに対して送り速度VS2aにより低速で相対的に移動させる。
パターンDは、上述したパターンCに比べて、洗浄時における送り速度のみが異なる。即ち、パターンBでは、制御装置100は、洗浄時において、送り速度VS2aよりも大きな基準送り速度である送り速度VS2cで工具Tを工作物Wに対して相対的に移動させる(図13を参照)。
次に、外歯加工時における回転速度制御及び送り速度制御の具体例について、荒切削及び仕上げ切削の場合を例示して説明する。尚、この具体例においては、回転速度制御及び送り速度制御が戻し送り動作にて行われる場合を例示して説明する。
以上の説明から理解できるように、歯溝加工装置1においては、加工動作の後の非加工状態において、内歯車等の工作物Wを基準回転速度である回転速度VR1aよりも低速な回転速度VR1bで回転させることができる。又、歯溝加工装置1においては、加工動作の後の非加工状態において、外歯車等の工作物Wを回転速度VR2aよりも高速な回転速度VR2bで回転させることができる。更に、洗浄時において、適宜、工具Tを基準送り速度である送り速度VS1c(送り速度VS2c)よりも低速な送り速度VS1b(送り速度VS2b)で工作物Wに対して相対的に移動させることができる。
Claims (12)
- 環状の工作物を加工する加工部を有する工具を回転駆動すると共に前記工作物に対して相対移動可能に支持し、且つ、前記工作物に対して少なくとも前記工具の周囲に向けて流体を噴出可能な工具側主軸装置と、
前記工作物を回転可能に支持すると共に前記工作物を前記工具に対して相対移動可能な工作物側主軸装置と、
前記工具側主軸装置及び前記工作物側主軸装置の作動を制御する制御装置と、
を備え、
前記工具側主軸装置及び前記工作物側主軸装置は、前記工作物に加工を開始する第一位置に前記工具を配置し、且つ、前記工具及び前記工作物を回転駆動すると共に前記流体を前記工作物に向けて噴出した状態で、前記第一位置から前記工作物の中心軸線の方向にて離間した第二位置まで前記工具を前記工作物に対して相対移動させることにより、前記工作物の内周及び外周のうちの一方に溝状の被加工部を加工する加工動作を行い、
前記制御装置は、前記加工動作の後の非加工状態において、前記被加工部が前記工作物の前記内周に施された場合、前記工作物の回転速度を前記加工動作における回転速度である前記工作物の基準回転速度よりも低速にし、前記被加工部が前記工作物の前記外周に施された場合、前記工作物の回転速度を前記基準回転速度よりも高速にするように、前記工作物側主軸装置に対して前記工作物の回転速度を変更する回転速度制御を実行する、歯溝加工装置。 - 前記制御装置は、
前記工作物を連続加工する場合において、前記加工動作が完了して前記第二位置にある前記工具を次の前記工作物の開始するために前記第一位置に戻すまでの間に前記回転速度制御を実行する、請求項1に記載の歯溝加工装置。 - 前記制御装置は、
次の前記工作物を加工しない場合において、前記加工動作が完了して前記第二位置にある前記工具を所定の原点位置に戻すまでの間に前記回転速度制御を実行する、請求項1に記載の歯溝加工装置。 - 前記制御装置は、
前記工作物を連続加工する場合において、前記加工動作が完了して前記第二位置にある前記工具を次の前記工作物の開始するために前記第一位置に戻すまでの間に、予め設定された時間が経過するまで前記工具の前記工作物に対する相対的な移動を停止するように、前記工具側主軸装置及び前記工作物側主軸装置の少なくとも一方の作動を制御する、請求項1に記載の歯溝加工装置。 - 前記工具側主軸装置及び前記工作物側主軸装置は、協働して、
前記加工動作に伴って前記第二位置に相対移動した前記工具を、前記第二位置から前記工作物の径方向に離間した第三位置に退避させる退避動作と、
前記退避動作によって前記第三位置に退避させた前記工具を、前記第三位置から前記工作物の中心軸線の方向に離間し、且つ、前記工作物よりも前記第一位置側となる第四位置に向けて戻るように送る戻し送り動作と、
前記戻し送り動作によって前記第四位置に戻した前記工具を前記第一位置に復帰させる復帰動作と、を行い、
前記制御装置は、
前記戻し送り動作において、前記回転速度制御を実行する、請求項2又は4に記載の歯溝加工装置。 - 前記工具側主軸装置及び前記工作物側主軸装置は、協働して、
前記加工動作に伴って前記第二位置に相対移動した前記工具を、前記第二位置から前記工作物の径方向に離間した第三位置に退避させる退避動作と、
前記退避動作によって前記第三位置に退避させた前記工具を、前記第三位置から前記工作物の中心軸線の方向に離間し、且つ、前記工作物よりも前記第一位置側となる第四位置に向けて戻るように送る戻し送り動作と、
前記戻し送り動作によって前記第四位置に戻した前記工具を前記第一位置に復帰させる復帰動作と、を行い、
前記制御装置は、
前記退避動作における前記回転速度制御によって変更された前記工作物の回転速度を、前記戻し送り動作において維持し、且つ、前記復帰動作において前記基準回転速度に戻す、請求項2又は4に記載の歯溝加工装置。 - 前記制御装置は、
前記退避動作が完了した後において、予め設定された時間が経過してから前記戻し送り動作を開始するように、前記工具側主軸装置及び前記工作物側主軸装置の少なくとも一方の作動を制御する、請求項5又は6に記載の歯溝加工装置。 - 前記制御装置は、
前記戻し送り動作において前記工具を前記第三位置から前記第四位置に送る際の速度を表す送り速度が、前記退避動作において前記工具を前記第二位置から前記第三位置に退避させる際の速度を表す基準送り速度よりも低速になるように、前記工具側主軸装置及び前記工作物側主軸装置の少なくとも一方に対して前記工具の前記送り速度を変更する送り速度制御を実行する、請求項5-7のうちの何れか一項に記載の歯溝加工装置。 - 環状の工作物を加工する加工部を有する工具を回転駆動すると共に前記工作物に対して相対移動可能に支持し、且つ、前記工作物に対して少なくとも前記工具の周囲に向けて流体を噴出可能な工具側主軸装置と、
前記工作物を回転可能に支持すると共に前記工作物を前記工具に対して相対移動可能な工作物側主軸装置と、
前記工具側主軸装置及び前記工作物側主軸装置の作動を制御する制御装置と、
を備え、
前記工具側主軸装置及び前記工作物側主軸装置は、
前記工作物に加工を開始する第一位置に前記工具を配置し、且つ、前記工具及び前記工作物を回転駆動すると共に前記流体を前記工作物に向けて噴出した状態で、前記第一位置から前記工作物の中心軸線の方向にて離間した第二位置まで前記工具を前記工作物に対して相対移動させることにより、前記工作物の内周及び外周のうちの一方に溝状の被加工部を加工する加工動作と、
前記加工動作に伴って前記第二位置に相対移動した前記工具を、前記第二位置から前記工作物の径方向に離間した第三位置に退避させる退避動作と、
前記退避動作によって前記第三位置に退避させた前記工具を、前記第三位置から前記工作物の中心軸線の方向に離間し、且つ、前記工作物よりも前記第一位置側となる第四位置に向けて戻るように送る戻し送り動作と、
前記戻し送り動作によって前記第四位置に戻した前記工具を前記第一位置に復帰させる復帰動作と、を行い、
前記制御装置は、
前記工作物から切屑を除去するために、前記戻し送り動作において前記工具を前記第三位置から前記第四位置に送る際の速度を表す送り速度が、前記退避動作において前記工具を前記第二位置から前記第三位置に退避させる際の速度を表す基準送り速度よりも低速になるように、前記工具側主軸装置及び前記工作物側主軸装置の少なくとも一方に対して前記工具の前記送り速度を変更して、前記戻し送り動作において前記流体を前記工作物に向けて噴出する送り速度制御を実行する、歯溝加工装置。 - 前記工具側主軸装置は、
前記工具の軸方向の先端に形成され、前記工具の径方向外側に向けて且つ前記工具の周囲に向けて前記流体を噴出する第一噴出穴と、
前記工具の前記加工部よりも軸方向の基端側に形成され、前記工具の軸方向に向けてかつ前記工具の周囲に向けて前記流体を噴出する第二噴出穴と、を備える、請求項9に記載の歯溝加工装置。 - 前記制御装置は、
前記戻し送り動作において第一モードと第二モードとを切替可能に構成され、
前記第一モードにおいて、前記工具を前記第三位置から前記第四位置に送る際の速度を表す送り速度が前記基準送り速度よりも低速になるように、前記工具側主軸装置及び前記工作物側主軸装置の少なくとも一方に対して前記工具の前記送り速度を変更する送り速度制御を実行し、
前記第二モードにおいて、前記工具を前記第三位置から前記第四位置に送る際の速度を表す送り速度が、前記第一モードにおいて前記工具を前記第三位置から前記第四位置に送る際の送り速度よりも高速になるように、前記工具側主軸装置及び前記工作物側主軸装置の少なくとも一方に対して前記工具の前記送り速度を変更する送り速度制御を実行する、請求項9又は10に記載の歯溝加工装置。 - 前記第二モードにおいて、前記工具を前記第三位置から前記第四位置に送る際の速度を表す送り速度が前記基準送り速度になるように、前記工具側主軸装置及び前記工作物側主軸装置の少なくとも一方に対して前記工具の前記送り速度を変更する送り速度制御を実行する、請求項11に記載の歯溝加工装置。
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