特開 2023-124365 歯車製造方法および歯車製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023124365

(43)【公開日】2023-09-06

(54)【発明の名称】歯車製造方法および歯車製造装置

(51)【国際特許分類】

   B23F 5/16 20060101AFI20230830BHJP

   B23F 19/06 20060101ALI20230830BHJP

【ＦＩ】

B23F5/16

B23F19/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022028090

(22)【出願日】2022-02-25

(71)【出願人】

【識別番号】000005197

【氏名又は名称】株式会社不二越

(74)【代理人】

【識別番号】100120400

【弁理士】

【氏名又は名称】飛田 高介

(74)【代理人】

【識別番号】100124110

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 大介

(72)【発明者】

【氏名】清水 巌真

【テーマコード（参考）】

3C025

【Ｆターム（参考）】

3C025AA03

3C025DD12

(57)【要約】      （修正有）

【課題】スカイビング加工においてワークの歯筋方向に歯形を変化させる場合に所望の歯形精度を得ることが可能な歯車製造方法および歯車製造装置を提供する。
【解決手段】本発明にかかる歯車製造方法の構成は、ワークを切削加工して歯車を製造する歯車製造方法であって、第１カッタ２１０を用いて隣接する両側の歯面を同時に第１圧力角となるように切削加工する第１加工工程と、第１カッタよりも歯厚が薄く加工された第２カッタ２２０を用いて、第１加工工程の交差角およびねじれ角を変更して第１圧力角よりも大きな第２圧力角となるように歯面の歯先近傍を片面ずつ切削加工する第２加工工程と、第１カッタよりも歯厚が薄く加工された第３カッタ２３０を用いて、第１加工工程の交差角およびねじれ角を変更して第１圧力角よりも小さな第３圧力角となるように歯面の歯元近傍を片面ずつ切削加工する第３加工工程と、を有することを特徴とする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のスカイビングカッタを用いてワークを切削加工して歯車を製造する歯車製造方法であって、
第１カッタを用いて隣接する両側の歯面を同時に第１圧力角となるように切削加工する第１加工工程と、
前記第１カッタよりも歯厚が薄く加工された第２カッタを用いて、前記第１加工工程の交差角およびねじれ角を変更して前記第１圧力角よりも大きな第２圧力角となるように前記歯面の歯先近傍を片面ずつ切削加工する第２加工工程と、
前記第１カッタよりも歯厚が薄く加工された第３カッタを用いて、前記第１加工工程の交差角およびねじれ角を変更して前記第１圧力角よりも小さな第３圧力角となるように前記歯面の歯元近傍を片面ずつ切削加工する第３加工工程と、
を有することを特徴とする歯車製造方法。

【請求項2】

複数のスカイビングカッタを用いてワークを切削加工する歯車製造装置であって、
当該歯車製造装置の動作を制御する制御部と、
第１カッタと、前記第１カッタより歯厚が薄い第２カッタと、前記第１カッタより歯厚が薄い第３カッタとを含む前記スカイビングカッタと、
を備え、
前記制御部は、
前記第１カッタを用いて隣接する両側の歯面を同時に第１圧力角となるように切削加工し、
前記第２カッタを用いて交差角およびねじれ角を変更して前記第１圧力角よりも大きな第２圧力角となるように前記歯面の歯先近傍を片面ずつ切削加工し、
前記第３カッタを用いて交差角およびねじれ角を変更して前記第１圧力角よりも小さな第３圧力角となるように前記歯面の歯元近傍を片面ずつ切削加工することを特徴とする歯車製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のスカイビングカッタを用いてワークを切削加工して歯車を製造する歯車製造方法および歯車製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

歯車の製造方法の１つとして、スカイビングカッタを用いたスカイビング加工が周知である。特許文献１には、スカイビング加工における工作物（ワークの）加工を支援する加工支援装置が開示されている。特許文献１の加工支援装置は、「歯車の歯の歯面形状の修整要素であるクラウニング、バイアス、ねじれ角、圧力角及び歯形丸みの少なくとも２つ目標修整量を記憶する目標修整量記憶部」と、「修整要素のうち少なくとも２つが目標修整量記憶部に記憶されている前記目標修整量に近似するように、加工動作中における加工制御要素の補正量を決定する補正量決定部」を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１１０１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

スカイビング加工においてワークの歯筋方向に歯形を変化させる場合、特許文献１のようにスカイビング切削送り（加工動作）を行いつつねじれ角やオフセット角を変更する、すなわち加工動作を変更する必要がある。すると、交差角やオフセット角の変化に伴って加工点の変化や切削抵抗の変化が生じるため、所望の歯形精度を得ることが困難である。

【0005】

本発明は、このような課題に鑑み、スカイビング加工においてワークの歯筋方向に歯形を変化させる場合に所望の歯形精度を得ることが可能な歯車製造方法および歯車製造装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明にかかる歯車製造方法の代表的な構成は、複数のスカイビングカッタを用いてワークを切削加工して歯車を製造する歯車製造方法であって、第１カッタを用いて隣接する両側の歯面を同時に第１圧力角となるように切削加工する第１加工工程と、第１カッタよりも歯厚が薄く加工された第２カッタを用いて、第１加工工程の交差角およびねじれ角を変更して第１圧力角よりも大きな第２圧力角となるように歯面の歯先近傍を片面ずつ切削加工する第２加工工程と、第１カッタよりも歯厚が薄く加工された第３カッタを用いて、第１加工工程の交差角およびねじれ角を変更して第１圧力角よりも小さな第３圧力角となるように歯面の歯元近傍を片面ずつ切削加工する第３加工工程と、を有することを特徴とする。

【0007】

上記課題を解決するために、本発明にかかる歯車製造装置の代表的な構成は、複数のスカイビングカッタを用いてワークを切削加工する歯車製造装置であって、当該歯車製造装置の動作を制御する制御部と、第１カッタと、第１カッタより歯厚が薄い第２カッタと、第１カッタより歯厚が薄い第３カッタとを含むスカイビングカッタと、を備え、制御部は、第１カッタを用いて隣接する両側の歯面を同時に第１圧力角となるように切削加工し、第２カッタを用いて交差角およびねじれ角を変更して第１圧力角よりも大きな第２圧力角となるように歯面の歯先近傍を片面ずつ切削加工し、第３カッタを用いて交差角およびねじれ角を変更して第１圧力角よりも小さな第３圧力角となるように歯面の歯元近傍を片面ずつ切削加工することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、スカイビング加工においてワークの歯筋方向に歯形を変化させる場合に所望の歯形精度を得ることが可能な歯車製造方法および歯車製造装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態にかかる歯車製造装置の稼働の際の姿勢を説明する図である。

【図2】図１の歯車製造装置を用いた歯車製造方法において用いられるスカイビングカッタの諸元を説明する図である。

【図3】図１の歯車製造装置を用いた歯車製造方法を説明する図である。

【図4】図１のワークの歯面切削加工位置を説明する模式的な部分斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示または説明を省略する。

【0011】

図１は、本実施形態にかかる歯車製造装置１００の稼働の際の姿勢を説明する図である。以下、図１に示す歯車製造装置１００について詳述しつつ、本実施形態の歯車製造方法についても併せて説明する。本実施形態の歯車製造装置１００およびそれを用いた歯車製造方法では、複数のスカイビングカッタ２００を用いてワークを切削加工することによりバイアスイン歯車（歯幅方向で圧力角が変化する歯車）を製造する。

【0012】

図１に示すように歯車製造装置１００では、スカイビングカッタ２００はホルダ１０２を介して工具主軸（不図示）に取り付けられている。ワーク３００は、チャック１０４に保持され、スカイビングカッタ２００に同期して回転しながら切削加工が施される。本実施形態の歯車製造装置１００では、スカイビングカッタ２００およびチャック１０４は制御部１１０によって動作が制御される。尚、実際は、後述する図２、図３に示すように、複数のスカイビングカッタには、符号２１０、２２０、２３０を付して示すが、図１においては、説明を簡略化するため、スカイビングカッタ２００として示している。

【0013】

特に図１では、歯車製造装置１００の稼働の際の姿勢を例示している。切削加工を行う際には、制御部１１０は、スカイビングカッタ２００およびチャック１０４を制御し、ワーク３００は回転軸Ａ１（回転軸Ａ１はワーク軸ともいう）を中心として所定の回転数で回転し、且つスカイビングカッタ２００も回転軸Ａ２（回転軸Ａ２は工具軸ともいう）を中心として所定の回転数で回転する。そして２つの回転軸Ａ１、Ａ２が成す角度である交差角γ（後述する第１加工工程の場合）を保持した状態で、スカイビングカッタ２００を図１に示す上方向から下方向へ移動することでワーク３００が切削加工されて歯車が製造される。

【0014】

図２は、図１の歯車製造装置１００を用いた歯車製造方法において用いられるスカイビングカッタ２００の諸元を説明する図である。図２（ａ）に示すように、本実施形態の歯車製造方法では、両側の歯面を同時に切削加工する第１加工工程（通常の歯切りと同様の工程）と、歯先近傍を片面ずつ切削加工する第２加工工程と、歯元近傍を片面ずつ切削加工する第３加工工程を行う。第２加工工程と第３加工工程とはカッタを逆向きに付け替えて片面ずつ切削するため、細かく分ければ全部で５つの加工工程と捉えることもできる。なお、図２（ａ）においてα、β、γ、およびａ～ｈは所定の正の値であり、基準値にプラス（＋）している場合は値が大きくなることを示し、基準値にマイナス（－）している場合は値が小さくなることを示している。

【0015】

第１加工工程に使用する第１カッタ２１０は、図２（ｂ）に示すように、歯厚を基準歯厚ｔ１とする。第１カッタ２１０は、通常の歯切りに使用するスカイビングカッタと同様の仕様である。

【0016】

第２加工工程に使用する第２カッタ２２０は、図２（ｂ）に示すように、歯厚ｔ２は基準歯厚ｔ１よりも薄く設定されている（ｔ１＞ｔ２）。第１カッタ２１０の歯たけｄ１に対して、第２カッタ２２０の歯たけｄ２は低い（ｄ１＞ｄ２）。また第２カッタ２２０のカッタ径Ｄに対して、第２カッタ２２０のカッタ径は小さい（Ｄ－ｇ）。

【0017】

第３加工工程に使用する第３カッタ２３０は、図２（ｃ）に示すように、歯厚ｔ３は基準歯厚ｔ１よりも薄く設定されている（ｔ１＞ｔ３）。第１カッタ２１０の歯たけｄ１に対して、第３カッタ２３０の歯たけｄ３は高い（ｄ３＞ｄ１）。ただし、第２カッタ２２０のカッタ径Ｄに対して、第３カッタ２３０のカッタ径は小さい（Ｄ－ｈ）。これはワーク３００と第１カッタ２１０の軸間距離と、ワーク３００と第３カッタ２３０の軸間距離を同じにしたときに、第３カッタ２３０の先端がワーク３００の歯底３１２に接触しないようにするためである。

【0018】

なお上記説明したように、第２カッタ２２０の歯厚ｔ２および第３カッタ２３０の歯厚ｔ３は、第１カッタ２１０の基準歯厚ｔ１よりも薄ければよく、第２カッタ２２０の歯厚ｔ２と第３カッタ２３０の歯厚ｔ３の厚みの関係は任意に定めてよい。

【0019】

図３は、図１の歯車製造装置１００を用いた歯車製造方法を説明する図である。図４は、図１のワーク３００の歯面切削加工位置を説明する模式的な部分斜視図であり、図４（ａ）は左側、図４（ｂ）は右側を示している。

【0020】

本実施形態の歯車製造方法では、まず交差角γを保持した状態で、図３（ａ）に示すように第１カッタ２１０を用いてワーク３００において歯底３１２および隣接する両側の歯面３０２ａ・３０２ｂを同時に切削加工する（第１加工工程：通常歯切り工程）。このときの交差角をγとし、狙いねじれ角をβとし、圧力角（圧力角とは、歯面の１点、一般にはピッチ点において、その半径線と歯形の接線とのなす角度）を基準角度αとする（図２参照）。

【0021】

次に図３（ｂ）に示すように第２カッタ２２０を用いて、歯面３０２ａ・３０２ｂの歯先近傍を片面ずつ切削加工する（第２加工工程：歯先歯切り工程）。詳細には第２加工工程では、第２カッタ２２０を用いて、歯面３０２ａ・３０２ｂの一方の歯先近傍の面３０４ａ（図４（ａ）参照）、および他方の歯先近傍の面３０４ｂ（図４（ｂ）参照）をそれぞれ切削加工する。

【0022】

上記の第２加工工程では、交差角を第１加工工程より小さいγ－ｅに変更してそれを保持した状態とし、狙いねじれ角を第１加工工程より小さいβ－ｃに変更することにより、圧力角が基準角度αよりも大きく（α＋ａ）なるようにする（図２参照）。これにより歯先近傍の面３０４ａ、３０４ｂが斜めに削られる（歯先３１０も斜めに切削される）が、図４（ａ）（ｂ）に示すように、歯面の左右で傾斜方向は逆になる。

【0023】

そして図３（ｃ）に示すように第３カッタ２３０を用いて、歯面３０２ａ・３０２ｂの歯元近傍を片面ずつ切削加工する（第３加工工程：歯元歯切り工程）。詳細には第３加工工程では、第３カッタ２３０を用いて、歯面３０２ａ・３０２ｂの一方の歯元近傍の面３０６ａ（図４（ａ）参照）、および他方の歯元近傍の面３０６ｂ（図４（ｂ）参照）をそれぞれ切削加工する。

【0024】

上記の第３加工工程では、交差角を第１加工工程より大きいγ＋ｆに変更してそれを保持した状態とし、狙いねじれ角を第１加工工程より大きいβ＋ｄに変更することにより、圧力角が基準角度αよりも小さく（α－ｂ）なるようにする（図２参照）。これにより歯元近傍の面３０６ａ、３０６ｂが斜めに削られるが、図４（ａ）（ｂ）に示すように、歯面の左右で傾斜方向は逆になる。

【0025】

上記説明したように本実施形態の歯車製造装置１００および歯車製造方法では、圧力角および歯厚が異なる複数のスカイビングカッタ（第１カッタ２１０、第２カッタ２２０および第３カッタ２３０）を用いてワーク３００を切削加工する。これにより、歯幅方向で圧力角が変化するバイアスイン歯車を製造することができる。

【0026】

このとき、第１加工工程、第２加工工程および第３加工工程のいずれの工程においても交差角を一定（それぞれγ、γ－ｅ、γ＋ｆ）に保持することにより、交差角の変化に伴う加工点の変化や切削抵抗の変化を抑制することができる。したがって、加工点がワーク軸心上を移動するため、所望の歯形精度を有する歯車を製造することが可能となる。

【0027】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0028】

１００…歯車製造装置、１０２…ホルダ、１０４…チャック、１１０…制御部、２００…スカイビングカッタ、２１０…第１カッタ、２２０…第２カッタ、２３０…第３カッタ、３００…ワーク、３０２ａ…歯面、３０２ｂ…歯面、３０４ａ…歯先近傍の面、３０４ｂ…歯先近傍の面、３０６ａ…歯元近傍の面、３０６ｂ…歯元近傍の面、３１０…歯先、３１２…歯底

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】