説明

歯車製造方法

【課題】スカイビング加工において、カッターの送り操作のうちカッターが最初にワークに接触する際に切刃に作用する負荷を低減するとともに、切刃がカッターの回転方向と逆方向に逃げる傾向を抑制する。
【解決手段】歯車に加工されるワーク10の回転軸Awに対して傾斜した回転軸Acを有するピニオン型のカッター1を用い、カッター1をワーク10と同期回転させながら、ワーク10の歯すじ方向に送り操作するスカイビング加工を利用した歯車製造方法において、カッター1の送り操作のうちカッター1が最初に接触するワーク10の角部を、スカイビング加工の前に面取り加工しておく歯車製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、歯車に加工されるワークの回転軸に対して傾斜した回転軸を有するピニオン型のカッターを用い、前記カッターを前記ワークと同期回転させながら、前記ワークの歯すじ方向に送り操作するスカイビング加工を利用した歯車製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
スカイビング加工とは、図1を参照して説明すると、ワーク10の回転軸Awに対して傾斜した回転軸Acを有するピニオン型のカッター1を、ワーク10と同期回転させつつ、ワーク10の歯すじ方向に送り操作(ここでは回転軸Awに沿って上方から下方への送り操作)を行い歯切りする加工法である。
【0003】
このようなスカイビング加工においては、カッターとワークの回転運動により発生する滑りにより切削を行うので、カッターを往復運動させて切削する他の加工法と比べると滑らかな切削が可能であり、又、カッターの回転速度を速くすることにより高速切削が容易に実現できる。従って、例えば波動歯車のように多数の細かい歯を有する歯車の加工を行う場合に、スカイビング加工は特に有利な加工法といえる。
【0004】
図6は、スカイビング加工を利用した従来の歯車製造方法によりワーク10から内歯歯車を製造する場合に、カッター1の切刃2がワーク10に接触した直後の切削状態を示す説明図である。a図はワーク10の加工面10aを正面から見た正面図、b図は加工面10aを横から見た側面図、c図はワーク10を上から見た平面図、d図は切刃2による切削領域Rを示す斜視図である。
【0005】
切刃2を構成する外形面のうち、カッター1の回転方向の上手側の面を上手面2a、下手側の面を下手面2b、a図にて下側の面を底面2c、及び刃先を構成する面を先端面2dと称する。図6の各図から分かるように、切刃2のうち上手面2aと底面2cとの境界角部が最初にワーク10の上面10bにてワーク10に接触し、その後、上手面2aがワーク10と接触状態を維持しながら切削加工が行われる。切削領域Rのうち、切刃2の上手面2aとワーク10との接触面を上手切削領域Ruと称する。
【0006】
スカイビング加工を利用した従来の歯車製造方法によれば、カッター1が上方から下方に送り操作されている状態で、切刃2がワーク10の上面10bに最初に接触することになる。ワーク10の上面10bは送り操作の方向に対して垂直な面なので、接触時にカッター1がワーク10から受ける反力は全て送り操作を妨げる向きに作用し、接触時に切刃に作用する負荷が大きくなる。
【0007】
又、図6(d)から明らかなように、カッター1がワーク10に最初に接触してからしばらくは、上手切削領域Ruが拡大していく形態でワーク10が切削され、切刃2の下手面2bはワーク10と接触しない。従って、切刃2の上手面2aにのみ負荷が発生することになるため、カッター1の回転方向の逆方向に切刃2が逃げやすくなり、加工精度が悪化するという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記問題を鑑みると、スカイビング加工において、カッターの送り操作のうちカッターが最初にワークに接触する際に切刃に作用する負荷を低減するとともに、切刃がカッターの回転方向と逆方向に逃げる傾向を抑制することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明に係る歯車製造方法の第1特徴手段は、歯車に加工されるワークの回転軸に対して傾斜した回転軸を有するピニオン型のカッターを用い、前記カッターを前記ワークと同期回転させながら、前記ワークの歯すじ方向に送り操作するスカイビング加工を利用した歯車製造方法において、前記カッターの送り操作のうち前記カッターが最初に接触する前記ワークの角部を、前記スカイビング加工の前に面取り加工しておく点にある。
【0010】
本特徴手段によれば、角部が面取り加工されて形成されたワークのテーパー面にカッターの切刃が最初に接触することにより、接触時にカッターがワークから受ける斜め方向の反力のうち、上下方向成分のみが送り操作を妨げる向きに作用することになるので、接触時に切刃に作用する負荷が低減される。
【0011】
更に、ワークの角部が面取り加工された分だけ、接触直後にワークを切削する領域が小さくなる。このように切削領域そのものが小さくなることにより切刃に作用する負荷が低減されるとともに、上手切削領域が小さくなることにより、切刃がカッターの回転方向と逆方向に逃げる傾向を抑制することができる。
【0012】
第2特徴手段は、前記カッターの送り操作のうち前記カッターが最初に前記ワークに接触する際の移動方向が、前記ワークの回転軸と垂直で前記ワークの加工面に近づく方向成分を含んでいる点にある。
【0013】
前記特徴手段によれば、角部を面取り加工したワークを用いると、カッターとワークとの接触時に切刃に作用する負荷を低減できるとともに、カッターの回転方向と逆方向に切刃が逃げるのを抑制することができた。しかし、テーパー面に対してワークの回転軸と平行な方向に切刃が接触するとテーパー面に沿って切刃が滑る場合がある。カッター及びワークの軸振れ防止機能が十分であれば、このような滑りは問題をもたらさないが、軸触れ防止機能の程度によってはカッターとワークとの軸心間距離が変化し、加工精度が悪化するおそれがある。
【0014】
そこで本特徴手段のごとく、カッターの送り操作のうちカッターが最初にワークに接触する際の移動方向が、ワークの回転軸と垂直でワークの加工面に近づく方向成分を含むようにカッターを操作すると、カッターとワークとの接触時にカッターがテーパー面に対して押圧されるので、上記滑りを抑制することが可能となる。その結果、切刃が滑ることに起因する加工精度の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施形態に係る歯車製造方法の概要を示す説明図である。
【図2】カッターがワークに接触した直後の切削状態を示す説明図である。
【図3】カッターの切刃の形状を示す断面図である。
【図4】別の実施形態におけるカッターの切刃の形状を示す断面図である。
【図5】別の実施形態におけるカッターの移動軌跡を示す説明図である。
【図6】従来の歯車製造方法においてカッターがワークに接触した直後の切削状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明に係る歯車製造方法を内歯歯車の切削加工に適用した実施形態について図面に基づいて説明する。
【0017】
図1は、スカイビング加工を利用した本発明の実施形態に係る歯車製造方法の概要を示す説明図である。前述のごとくスカイビング加工とは、ワーク10の回転軸Awに対して傾斜した回転軸Acを有するピニオン型のカッター1を、ワーク10と同期回転させつつ、ワーク10の歯すじ方向に送り操作(ここでは回転軸Awに沿って上方から下方への送り操作)を行い歯切りする加工法である。
【0018】
円環状のワーク10の内周面はスカイビング加工により歯が形成される加工面10aであり、この加工面10aと上面10b又は下面10cとの境界部に相当する角部を予め面取り加工して、テーパー面10dを設けている。
【0019】
図2は、カッター1がワーク10に接触した直後の切削状態を示す説明図である。a図はワーク10の加工面10aを正面から見た正面図、b図は加工面10aを横から見た側面図、c図はワーク10を上から見た平面図、d図は切刃2による切削領域Rを示す斜視図であり、先に説明した図6のa図〜d図にそれぞれ対応するものである。又、切刃2を構成する外形面のうち、カッター1の回転方向の上手側の面を上手面2a、下手側の面を下手面2b、a図にて下側の面を底面2c、及び刃先を構成する面を先端面2dと称する。
【0020】
カッター1の切刃2は、面取り加工によって形成されたワーク10のテーパー面10dに最初に接触する。従って、カッター1とワーク10との接触時にカッター1がワーク10から受ける斜め方向の反力のうち、上下方向成分のみが送り操作を妨げる向きに作用することになるので、カッター1の送り操作を妨げる向きに作用し、接触時に切刃2に作用する負荷が低減される。
【0021】
図2(d)と図6(d)との対比から明らかなように、本実施形態においてはワーク10の角部が面取り加工された分だけ、接触直後にワーク10を切削する切削領域Rが小さくなる。特に切削領域Rのうち、切刃2の上手面2aとワーク10との接触面である上手切削領域Ruが、面取り加工していない場合と比べて小さくなる。従って、切削領域Rそのものが小さくなることにより、切刃2に作用する負荷が低減されるとともに、上手切削領域Ruが小さくなることにより、切刃2がカッター1の回転方向と逆方向に逃げる傾向を抑制することができる。
【0022】
切刃2の断面形状については、図3に示すように角状であってもよいし、図4に示すように外形が曲線からなるものであってもよい。又、図3及び図4に示した形状に限らず、他の形状を採用することも可能である。
【0023】
図1に示すように、本実施形態においては、カッター1が最初にワーク10に接触する上面10bと加工面10aとの境界に相当する角部だけでなく、下面10cと加工面10aとの境界に相当する角部も面取り加工してテーパー面10dを設けている。
【0024】
図2(d)の逆を考えれば分かるように、下面10cと加工面10aとの境界に相当する角部も面取り加工しておけば、カッター1を上方から下方に送り操作して最後にカッター1がワーク10から離間する場合に、面取り加工をしていない場合と比べて切削領域が徐々に小さくなる。従って、カッター1がワーク10から離間する際の負荷変動を抑制することができる。しかし、接触時の衝撃と比べると、離間時の衝撃は小さいので、下面10cと加工面10aとの境界に相当する角部を面取り加工しておくことは必須の要件ではない。
【0025】
[別の実施形態]
図5に示すように、カッター1の送り操作のうちカッター1が最初にワーク10に接触する際の移動方向を、ワーク10の回転軸Awと垂直でワーク10の加工面10aに近づく方向成分を含むようにして、斜め方向にすることができる。
【0026】
角部を面取り加工したワーク10を用いると、テーパー面10dに対してワーク10の回転軸Awと平行な方向に切刃2が接触する際に、テーパー面10dに沿って切刃2が滑る場合がある。しかし、本実施形態のごとくカッター1の送り操作を行うと、カッター1とワーク10の接触時に、切刃2がテーパー面10dに対して押圧されるので、上記滑りを抑制することが可能となる。その結果、切刃2が滑ることに起因する加工精度の悪化を抑制することができる。
【0027】
又、カッター1の送り操作をこのように行えば、ワーク10の角部を面取り加工した場合と同様に、カッター1が最初にワーク10に接触した直後にワーク10を切削する切削領域が小さくなる効果が得られる。従って、ワーク10に対して面取り加工を行わずとも、切刃2に作用する負荷を低減し、切刃2がカッター1の回転方向と逆方向に逃げる傾向を抑制する効果を得ることも可能である。
【0028】
本実施形態においては、カッター1が最初にワーク10に接触する際にカッター1を斜め方向に送るだけでなく、カッター1が最後にワーク10から離間する際に、ワーク10の回転軸Awと垂直でワーク10の加工面10aから遠ざかる方向成分を含むようにしてカッター1を斜め方向に送っている。
【0029】
このようにカッター1をワーク10から離間させれば、切削領域が徐々に小さくなるので、カッター1がワーク10から離間する際の衝撃を抑制することができる。しかし、接触時の衝撃と比べると、離間時の衝撃は小さいので、離間時にカッター1を斜め方向に送ることは必須の要件ではない。
【産業上の利用可能性】
【0030】
本発明に係る歯車製造方法は、多数の細かい歯を有する波動歯車の加工に特に適しているが、これに限らず外歯歯車等の加工に適用することも可能である。
【符号の説明】
【0031】
1 カッター
2 切刃
10 ワーク
10a 加工面
Aw ワークの回転軸
Ac カッターの回転軸

【特許請求の範囲】
【請求項1】
歯車に加工されるワークの回転軸に対して傾斜した回転軸を有するピニオン型のカッターを用い、前記カッターを前記ワークと同期回転させながら、前記ワークの歯すじ方向に送り操作するスカイビング加工を利用した歯車製造方法において、
前記カッターの送り操作のうち前記カッターが最初に接触する前記ワークの角部を、前記スカイビング加工の前に面取り加工しておく歯車製造方法。
【請求項2】
前記カッターの送り操作のうち前記カッターが最初に前記ワークに接触する際の移動方向が、前記ワークの回転軸と垂直で前記ワークの加工面に近づく方向成分を含んでいる請求項1に記載の歯車製造方法。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate


【公開番号】特開2012−45687(P2012−45687A)
【公開日】平成24年3月8日(2012.3.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−192001(P2010−192001)
【出願日】平成22年8月30日(2010.8.30)
【出願人】(000000011)アイシン精機株式会社 (5,421)
【Fターム(参考)】