JP7413794B2 - 歯車加工装置及び歯車加工方法 - Google Patents
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Description
加工用工具を工作物と同期回転させながら前記工作物の回転軸線の方向に相対的に送り、前記工作物の周面を切削加工することにより複数の歯を創成する歯車加工装置であって、
回転角度の検出値が所定値である場合を基準状態とし、前記工作物を回転駆動する工作物回転駆動装置と、
前記加工用工具と前記工作物とを相対的な位置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
加工準備工程として、前記加工用工具を、前記工作物に対して前記回転軸線の方向に離間して配置されたアプローチ位置に位置させ、
前記加工準備工程として、前記アプローチ位置において、前記加工用工具の工具刃の回転位置を、前記工作物の前記周面に既に形成された歯溝の位置に応じた所定工具刃位置に位置させ、
前記加工準備工程として、前記加工用工具の前記アプローチ位置と前記アプローチ位置における前記加工用工具の前記工具刃の前記所定工具刃位置とに基づいて、既に形成された前記歯溝が所定歯溝位置に位置するときの前記工作物回転駆動装置の回転角度である基準回転角を決定し、
前記加工準備工程として、既に形成された前記歯溝が前記所定歯溝位置に位置させるために、前記工作物回転駆動装置の回転角度を前記基準回転角に位置させ、
前記加工準備工程の次の加工工程として、前記加工用工具を前記アプローチ位置から前記工作物の前記回転軸線の方向に相対的に送るとともに、前記加工用工具を前記工作物と同期回転させることにより、既に形成された前記工作物の前記歯溝を形成する前記歯に対して切削加工する、歯車加工装置にある。
また、本発明の他の態様は、
加工用工具を工作物と同期回転させながら前記工作物の回転軸線の方向に相対的に送り操作することにより前記工作物の周面を切削加工し、前記周面に複数の歯を創成する歯車加工方法であって、
回転角度の検出値が所定値である場合を基準状態とし、前記工作物を回転駆動する工作物回転駆動装置と、
前記加工用工具と前記工作物とを相対的な位置を制御する制御装置と、を用い、
前記制御装置により、
加工準備工程として、前記加工用工具を、前記工作物に対して前記回転軸線の方向に離間して配置されたアプローチ位置に位置させ、
前記加工準備工程として、前記アプローチ位置において、前記加工用工具の工具刃の回転位置を、前記工作物の前記周面に既に形成された歯溝の位置に応じた所定工具刃位置に位置させ、
前記加工準備工程として、前記加工用工具の前記アプローチ位置と前記アプローチ位置における前記加工用工具の前記工具刃の前記所定工具刃位置とに基づいて、既に形成された前記歯溝が所定歯溝位置に位置するときの前記工作物回転駆動装置の回転角度である基準回転角を決定し、
前記加工準備工程として、既に形成された前記歯溝が前記所定歯溝位置に位置させるために、前記工作物回転駆動装置の回転角度を前記基準回転角に位置させ、
前記加工準備工程の次の加工工程として、前記加工用工具を前記アプローチ位置から前記工作物の前記回転軸線の方向に相対的に送るとともに、前記加工用工具を前記工作物と同期回転させることにより、既に形成された前記工作物の前記歯溝を形成する前記歯に対して切削加工する、歯車加工方法にある。
本例においては、歯車加工装置の一例として、スカイビング加工が可能な5軸マシニングセンタを例に挙げる。具体的に、図1に示すように、本例の歯車加工装置1は、駆動軸として、相互に直交する3つの直進軸(X軸、Y軸、Z軸)及び2つの回転軸(X軸線に平行なA軸、A軸線に直角なC軸)を有する装置である。
加工用工具42は、スカイビングカッタであり、内歯115aの左歯面115b及び右歯面115cの形状に基づいて設計されて作製される。図3に示すように、加工用工具42の工具刃42aの形状は、本例ではインボリュート曲線形状と同一形状に形成される。
工作物であるスリーブ115を切削加工する場合、加工用工具42は、図4に示す関係に基づいて、刃先42b又は刃溝42cが所定回転位置になるように回転される。そして、本例においては、制御装置100の加工制御部101は、加工開始時、即ち、加工用工具42がアプローチ位置U1に配置されている状態で、加工用工具42の刃先42b又は刃溝42cを所定回転位置に回転する。
歯車加工装置1では、図6Aに示すように、基準回転角Pが決定される。この基準回転角Pは、例えば、スリーブ115に創成された内歯115aを削り落とす欠歯加工等において、加工時の基準とすることができる。即ち、基準回転角Pに基づくことにより創成された内歯115aの位置を正確に決定することができるため、内歯115aに対してねじれ角を有しない欠歯加工等の切削開始位置U2を基準回転角Pに基づいて決定することができる。
次に、制御装置100による処理(歯車加工方法)について、図7及び図8を用いて説明する。ここで、歯溝115gを加工する(又は、内歯115aを削り落とす欠歯加工する)加工用工具42Aは、歯車加工装置1の回転主軸40に装着され、スリーブ115は、歯車加工装置1の工作物保持装置80に装着された状態でターンテーブル70によって回転駆動されるものとする。尚、テーパ歯面121,122を加工する加工用工具42B及びチャンファ歯面131,132を加工する加工用工具42Cは、工具交換装置90の工具マガジンMに予め収納されているものとする。
上述した歯車加工装置1を用いたスカイビング加工においては、加工用工具42の工具端面と回転軸線Lとの交点をスリーブ115の回転軸線Lw上に位置させたり(オフセット量「0」)、交点を加工用工具42の回転軸線Lの方向に所定距離だけオフセットさせたりすることができる。この場合においても、上述した本例と同様に、アプローチ位置U1において基準回転角Pを決定することが可能であると共に補正量σdを算出することが可能である。従って、上述した本例と同様の効果が期待できる。
Claims (7)
- 加工用工具を工作物と同期回転させながら前記工作物の回転軸線の方向に相対的に送り、前記工作物の周面を切削加工することにより複数の歯を創成する歯車加工装置であって、
回転角度の検出値が所定値である場合を基準状態とし、前記工作物を回転駆動する工作物回転駆動装置と、
前記加工用工具と前記工作物とを相対的な位置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
加工準備工程として、前記加工用工具を、前記工作物に対して前記回転軸線の方向に離間して配置されたアプローチ位置に位置させ、
前記加工準備工程として、前記アプローチ位置において、前記加工用工具の工具刃の回転位置を、前記工作物の前記周面に既に形成された歯溝の位置に応じた所定工具刃位置に位置させ、
前記加工準備工程として、前記加工用工具の前記アプローチ位置と前記アプローチ位置における前記加工用工具の前記工具刃の前記所定工具刃位置とに基づいて、既に形成された前記歯溝が所定歯溝位置に位置するときの前記工作物回転駆動装置の回転角度である基準回転角を決定し、
前記加工準備工程として、既に形成された前記歯溝が前記所定歯溝位置に位置させるために、前記工作物回転駆動装置の回転角度を前記基準回転角に位置させ、
前記加工準備工程の次の加工工程として、前記加工用工具を前記アプローチ位置から前記工作物の前記回転軸線の方向に相対的に送るとともに、前記加工用工具を前記工作物と同期回転させることにより、既に形成された前記工作物の前記歯溝を形成する前記歯に対して切削加工する、歯車加工装置。 - 前記制御装置は、
前記加工準備工程として、既に形成された前記工作物の前記歯溝を形成する前記歯に対してねじれ角を有する歯面を切削加工する場合であって、前記工作物回転駆動装置の回転角度を前記基準回転角に位置させて前記加工工程を開始した場合において、前記アプローチ位置に配置した前記加工用工具が前記回転軸線の方向にて前記工作物に当接まで移動するアプローチ距離と前記ねじれ角とに基づいて、前記加工用工具が前記歯面の切削加工を開始する際の前記工作物の周方向位置である切削開始位置を算出し、
前記加工準備工程として、前記工作物回転駆動装置の回転角度を前記基準回転角に位置させて前記加工工程を開始した場合において算出された前記切削開始位置と、前記歯面を切削加工する際の目標位置である実切削開始位置との前記工作物の回転方向における差に対応する補正量を算出し、
前記加工準備工程として、前記基準回転角の前記補正量を用いて、前記工作物回転駆動装置の回転角度及び前記加工用工具の少なくとも一方を回転させる、請求項1に記載の歯車加工装置。 - 前記切削加工は、前記歯にテーパ歯面を切削加工するテーパ切削加工、又は、前記歯にチャンファ歯面を切削加工するチャンファ切削加工である、請求項2に記載の歯車加工装置。
- 前記制御装置は、
前記工作物に前記歯溝を切削加工することによって前記歯を創成する加工条件及び前記加工用工具の工具諸元を記憶する記憶部をさらに備え、
前記加工条件及び前記工具諸元に基づいて前記所定工具刃位置を決定する、請求項1-3のうちの何れか一項に記載の歯車加工装置。 - 前記加工条件として前記工作物に偶数又は奇数の内歯を創成する場合であり、前記工具諸元として前記加工用工具の前記工具刃が偶数又は奇数である場合であり、且つ、前記工作物の軸線方向に直交する第一方向に前記歯溝を加工する場合において、
前記制御装置は、前記加工用工具を回転制御して前記工具刃の刃先を前記所定工具刃位置にする、請求項4に記載の歯車加工装置。 - 加工用工具を工作物と同期回転させながら前記工作物の回転軸線の方向に相対的に送り操作することにより前記工作物の周面を切削加工し、前記周面に複数の歯を創成する歯車加工方法であって、
回転角度の検出値が所定値である場合を基準状態とし、前記工作物を回転駆動する工作物回転駆動装置と、
前記加工用工具と前記工作物とを相対的な位置を制御する制御装置と、を用い、
前記制御装置により、
加工準備工程として、前記加工用工具を、前記工作物に対して前記回転軸線の方向に離間して配置されたアプローチ位置に位置させ、
前記加工準備工程として、前記アプローチ位置において、前記加工用工具の工具刃の回転位置を、前記工作物の前記周面に既に形成された歯溝の位置に応じた所定工具刃位置に位置させ、
前記加工準備工程として、前記加工用工具の前記アプローチ位置と前記アプローチ位置における前記加工用工具の前記工具刃の前記所定工具刃位置とに基づいて、既に形成された前記歯溝が所定歯溝位置に位置するときの前記工作物回転駆動装置の回転角度である基準回転角を決定し、
前記加工準備工程として、既に形成された前記歯溝が前記所定歯溝位置に位置させるために、前記工作物回転駆動装置の回転角度を前記基準回転角に位置させ、
前記加工準備工程の次の加工工程として、前記加工用工具を前記アプローチ位置から前記工作物の前記回転軸線の方向に相対的に送るとともに、前記加工用工具を前記工作物と同期回転させることにより、既に形成された前記工作物の前記歯溝を形成する前記歯に対して切削加工する、歯車加工方法。 - 前記制御装置により、
前記加工準備工程として、既に形成された前記工作物の前記歯溝を形成する前記歯に対してねじれ角を有する歯面を切削加工する場合であって、前記工作物回転駆動装置の回転角度を前記基準回転角に位置させて前記加工工程を開始した場合において、前記アプローチ位置に配置した前記加工用工具が前記回転軸線の方向にて前記工作物に当接まで移動するアプローチ距離と前記ねじれ角とに基づいて、前記加工用工具が前記歯面の切削加工を開始する際の前記工作物の周方向位置である切削開始位置を算出し、
前記加工準備工程として、前記工作物回転駆動装置の回転角度を前記基準回転角に位置させて前記加工工程を開始した場合において算出された前記切削開始位置と、前記歯面を切削加工する際の目標位置である実切削開始位置との前記工作物の回転方向における差に対応する補正量を算出し、
前記加工準備工程として、前記基準回転角の前記補正量を用いて、前記工作物回転駆動装置の回転角度及び前記加工用工具の少なくとも一方を回転させる、請求項6に記載の歯車加工方法。
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