(57)【要約】【課題】被削歯車の歯形や歯すじに生じる周期的な変動を抑制すると共に、シェービングカッタの寿命を延ばすことのできる歯車のシェービング加工方法を提供する。【解決手段】被削歯車にシェービング加工を施す際に、全切り込み量を切り込み時のシェービングカッタの加工負荷が最小となる適値で分割し、分割した個別切り込み量により短時間に一気に切り込みを行った後、切り込みを与えないドエルによりシェービング加工を施す。続いて、シェービングカッタの回転方向を反転させ、再度個別切り込み量により短時間に一気に切り込みと、その後のドエルによるシェービング加工を施す。以下全切り込み量に達するまで、切り込み動作毎にシェービングカッタの回転を反転させシェービング加工を繰り返す。【選択図】        図１
2004154873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被削歯車とシェービングカッタとを所定の交差軸角度をもって噛み合わせ、各軸を相互に接近する方向に切り込み送りを行い、シェービングカッタを回転させて被削歯車に回転を与え、被削歯車の仕上げ加工を行うシェービング加工方法において、
被削歯車に対する全切り込み送り量を、切り込み時のシェービングカッタの加工負荷が最小となる個別切り込み量に基づき、複数回に分割し、
シェービングカッタを正回転させながら個別切り込み量で切り込んだ後、切り込み量を与えない状態でシェービング加工する正転処理と、シェービングカッタを逆回転させながら個別切り込み量で切り込んだ後、切り込み量を与えない状態でシェービング加工する逆転処理と、を交互に複数回繰り返しながら全切り込み送り量までシェービング加工することを特徴とする歯車のシェービング加工方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記個別切り込み量で切り込む切り込み速度は、正転処理時及び逆転処理時で等しい速度でかつ短時間で行うことを特徴とする歯車のシェービング加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車のシェービング加工方法、特にシェービングカッタに対する負荷変動の抑制を行い被削歯車の加工精度の向上を行うと共に、シェービングカッタの摩耗の均一化を行い寿命を延ばすことのできる歯車のシェービング加工方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から歯車の歯面を仕上げる方法として、シェービングカッタを用いた方法がある。シェービングカッタは、一種の親歯車の歯面に多くのセレーション溝を施した切れ刃であり、ねじ歯車の噛み合い運動を応用して円筒歯車の歯面を仕上げ加工するものである。シェービング加工は、加工時間が短く高い生産性を有する、歯車１個あたりの工具費が安い、歯車の歯形修正が可能である、歯車の歯すじ方向クラウニングが簡単である、加工に熟練を要しない等の特徴がある。
【０００３】
図３に示すように、被削歯車１００とシェービングカッタ１０２とを一定の交差軸角のもとにノーバックラッシュの状態で回転させると、シェービングカッタ１０２の歯すじ方向の相対すべり運動により切削加工が行われる。この時のシェービングカッタ１０２の切り込み量と時間の関係は、例えば、図４に示すように、サイクルスタート位置ａからノーバックラッシュ位置ｂまで早送りを行い（交差軸の接近方向）、続いて、粗加工のため粗切り込み位置ｃまで切り込み速度を下げて連続切り込みを行う。その後、仕上げ加工のために、全切り込み位置ｄまでさらに切り込み速度を下げて連続切り込みを行う。そして、全切り込み完了位置（全切り込み位置ｄ）でのドエル（切り込み動作を行わず、被削歯車１００とシェービングカッタ１０２との相対回転のみの動作）を位置ｅまで行い、その後、被削歯車１００とシェービングカッタ１０２との間の弾性歪みを除去するために僅かに切り込み量を戻し（位置ｆ）、再度ドエルを位置ｇまで行い歯面全体を切りに仕上げていく（例えば、特許文献１）。また、粗加工の間でドエルを行ったり、ドエルの前後で被削歯車１００とシェービングカッタ１０２との相対回転の方向を反転させることにより、被削歯車の加工精度を向上する場合もある（例えば、特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１１７５４２号公報（図５）
【特許文献２】
特開平１−２５７５１２号公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献２においては、粗加工における被削歯車の左右歯面の削り代を均一にするために粗加工中にドエルを入れると共に回転方向を反転させることにより、被削歯車の左右歯面の対象性を向上させているが、正転時及び逆転時において、シェービングカッタ１０２は連続切り込み動作により、削りながら徐々に切り込みを行っている。また、特許文献１も同様である。連続切り込みを行う場合、切削は螺旋状に行われ、シェービングカッタ１０２は始め被削歯車の表面を滑るような状態となり、摺動摩擦等により接触抵抗が非常に大きくなり、その結果、切削抵抗が大きくなる。その後、切り込み量が増加すると徐々に切削抵抗が小さくなり、所定切り込み量を越えると再び切削抵抗が増加する。そのため、１つの被削歯車の中で切削抵抗が変動し、歯形や歯すじに周期的な変動が生じる。その結果、歯形や歯すじの加工精度のばらつきが大きくなるという問題があった。周期的な切削抵抗に反動は、シェービングカッタ１０２に対する周期的な負荷として現れ、シェービングカッタ１０２の寿命の低下を招く原因にもなっていた。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、被削歯車の歯形や歯すじに生じる周期的な変動を抑制すると共に、シェービングカッタの寿命を延ばすことのできる歯車のシェービング加工方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明は、被削歯車とシェービングカッタとを所定の交差軸角度をもって噛み合わせ、各軸を相互に接近する方向に切り込み送りを行い、シェービングカッタを回転させて被削歯車に回転を与え、被削歯車の仕上げ加工を行うシェービング加工方法において、被削歯車に対する全切り込み送り量を、切り込み時のシェービングカッタの加工負荷が最小となる個別切り込み量に基づき、複数回に分割し、シェービングカッタを正回転させながら個別切り込み量で切り込んだ後、切り込み量を与えない状態でシェービング加工する正転処理と、シェービングカッタを逆回転させながら個別切り込み量で切り込んだ後、切り込み量を与えない状態でシェービング加工する逆転処理と、を交互に複数回繰り返しながら全切り込み送り量までシェービング加工することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、各切り込みは、全切り込み量を切り込み時のシェービングカッタの加工負荷が最小となる適値で分割し、この個別切り込み量により短時間に一気に切り込みを行った後、切り込みを与えない状態でシェービングカッタの回転のみによりシェービング加工を施す。その結果、現実のシェービング加工時の加工負荷は一定化され、被削歯車の歯形や歯すじに生じる周期的な加工負荷の変動による加工精度ばらつきを抑制することができる。また、シェービング加工時の負荷変動が抑制されると共に、切り込みを与える毎に被削歯車とシェービングカッタとの相対回転方向を逆転させるので、シェービングカッタに対する負荷変動や負荷の偏りが抑制されると共に、左右のカッター面が均等に使用されるので、シェービングカッタの寿命を延ばすことができる。また、このような加工を被削歯車の粗加工から仕上げ加工全体にわたって行うことにより被削歯車の加工精度の向上を行うことができる。
【０００９】
上記のような目的を達成するために、本発明は、前記構成において、前記個別切り込み量で切り込む切り込み速度は、正転処理時及び逆転処理時で等しい速度でかつ短時間で行うことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、シェービングカッタの負荷変動を最小かつ均一にすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。
【００１２】
図１には、本実施形態の歯車のシェービング加工方法を説明するシェービングカッタの切り込み量の変化を示す説明図が示されている。なお、シェービングカッタの形状や被削歯車との接触関係は、図３に示すものと同じであり、被削歯車１００とシェービングカッタ１０２とを一定の交差軸角のもとにノーバックラッシュの状態で回転させると、シェービングカッタ１０２の歯すじ方向の相対すべり運動により切削加工が行われる。なお、本実施形態は、各セレーションの位置が僅かにずれているディファレンシャルセレーションのシェービングカッタ１０２を用いるプランジカット方式に適用する場合を説明する。この場合、シェービングカッタ１０２と被削歯車１００とを一定の交差軸角のもとに相対回転すると、シェービングカッタ１０２と被削歯車１００との接触位置が順次移動し加工が行われるので、被削歯車１００側の移動（移動ベッド等を用いた移動）を行うことなく被削歯車１００の歯面全体に加工を行うことができる。
【００１３】
本実施形態において、まず、加工前処理として、仕上げ後の被削歯車１００の歯車設計寸法とシェービング加工前の被削歯車１００の寸法とから算出される全切り込み量を、切り込み時のシェービングカッタの加工負荷が最小となる個別切り込み量（被削歯車１００及びシェービングカッタ１０２の材質や形状により予め決まる量）に基づき、切り込み送りの回数を複数回に分割する。本実施形態の場合、個別切り込み量は、例えば被削歯車１００及びシェービングカッタ１０２の材質や形状により、４／１００ｍｍとする。そして、全切り込み量が１６／１００ｍｍであるとすると、個別切り込みの回数は４回となる。
【００１４】
実際にシェービング加工を始める場合、従来と同様に、シェービング加工サイクルスタート位置Ｏからシェービングカッタ１０２と被削歯車１００とがノーバックラッシュでかみ合う位置ａ（加工前の被削歯車１００とシェービングカッタ１０２の形状により既知の値）までシェービングカッタ１０２を被削歯車１００の軸方向に早送りする。
【００１５】
続いて、シェービングカッタ１０２を正回転（例えば、時計回り方向）に回転させながら前記個別切り込み量（例えば４／１００ｍｍ）に基づいて、１回目の切り込みを位置ｂまで短時間で一気に行う。この時は、シェービングカッタ１０２の切り込み動作のみで、実際の被削歯車１００のシェービング加工は行われない。
【００１６】
シェービングカッタ１０２の切り込み動作が完了したら切り込み量を固定し、所定時間ｔ（被削歯車の歯面全体に対し個別切り込み量に基づく加工が行われる時間）、シェービングカッタ１０２の回転のみの加工（ドエル）を行う（正転処理）。この場合、切り込み処理が行われないので、シェービングカッタ１０２に対する切削抵抗は最も切削抵抗が少ない一定の適値が維持される。その結果、１回目の切り込みによる加工面に従来発生していたような周期的な加工抵抗の変動による加工精度ばらつきは発生しなくなる。
【００１７】
所定時間ｔのドエルの終了後、シェービングカッタ１０２の回転方向を逆転（反時計回り方向）させて、２回目の個別切り込み量に基づく切り込みを位置ｃまで短時間で一気に行う。この時も、シェービングカッタ１０２の切り込み動作のみで、実際の被削歯車のシェービング加工は行われない。なお、２回目のシェービングカッタ１０２の切り込み速度も１回目の切り込み速度と同じである。逆回転するシェービングカッタ１０２の個別切り込み量の切り込み動作が完了したらその切り込み量を固定し、所定時間ｔだけ、シェービングカッタ１０２の回転のみの加工（ドエル）を行う（逆転処理）。
【００１８】
２回目のドエルの終了後、再度シェービングカッタ１０２を逆回転、すなわち正回転に戻し、３回目の個別切り込み量に基づく切り込みを位置ｄまで短時間で一気に行う。この時も、切り込み速度は前回と同じであり、またシェービングカッタ１０２の切り込み動作のみで実際の被削歯車のシェービング加工は行わない。そして、正回転するシェービングカッタ１０２の個別切り込み量に基づく切り込み動作が完了したら切り込み量を固定し、ここでも所定時間ｔだけ、シェービングカッタ１０２の回転のみの加工（ドエル）を行う（正転処理）。
【００１９】
以下、同様にして、個別切り込み量による切り込み及びその切り込み量を固定した状態でのドエルを完了する毎にシェービングカッタ１０２の回転方向を反転させ、全切り込み量に相当する切り込み量に達するまで、上述のシェービング加工を繰り返す。本実施形態では、４回目の個別切り込み量に基づく切り込みを位置ｅまで行う。
【００２０】
全切り込み量までの個別切り込み（本実施形態では４回目）が終了したら、最終的な仕上げ加工として、長めのドエルを例えば、時間２ｔで仕上げ位置ｆまで実施する。各切り込み時にドエルを施していることにより、被削歯車１００の表面は、既に安定した状態であり、最終的なドエルも容易かつ迅速に終了することができる（逆転処理）。その後、被削歯車１００とシェービングカッタ１０２との間の弾性歪みを除去するために僅かに切り込み量を戻し（位置ｇ）、再度ドエルを位置ｈまで（例えば時間ｔ）行い歯面全体を仕上げていく。最後のドエルが終了したら高速でシェービングカッタ１０２とシェービング加工の終了した被削歯車１００とを離反させ、一連のシェービング加工サイクルを終了する（位置ｉ）。
【００２１】
上述したように、被削歯車１００のシェービング加工を行う時の各切り込みは、全切り込み量を切り込み時のシェービングカッタ１０２の加工負荷が最小となる適値で分割し、この個別切り込み量により短時間に一気に切り込みを行った後、切り込みを与えない状態でシェービングカッタ１０２の回転のみによりシェービング加工を施す。その結果、現実のシェービング加工時の加工負荷は一定化され、被削歯車１００の歯形や歯すじに生じる周期的な加工負荷の変動による加工精度ばらつきを抑制することができる。また、シェービング加工時の負荷変動が抑制されると共に、切り込みを与える毎に被削歯車１００とシェービングカッタ１０２との相対回転方向を逆転させるので、シェービングカッタ１０２に対する負荷変動や負荷の偏りが抑制されると共に、左右のカッター面が均等に使用されるので、シェービングカッタ１０２の寿命を延ばすことができる。また、このような加工を被削歯車１００の粗加工から仕上げ加工全体にわたって行うことにより被削歯車１００の加工精度の向上を行うことができる。
【００２２】
図１に示す例では、シェービングカッタ１０２としてディファレンシャルセレーションを用いるプランジカットの場合を説明したが、各セレーションが同じ位置であるコンベンショナル方式等でも本実施形態と同様に、個別切り込み量による切り込みの後のドエル終了後に、その都度シェービングカッタ１０２の回転方向を反転させる動作を、図２に示すように被削歯車１００を支持するテーブルの送り量を同期させて動かすことにより実現することができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、被削歯車にシェービング加工を施す際に、全切り込み量を切り込み時のシェービングカッタの加工負荷が最小となる適値で分割し、分割した個別切り込み量により短時間に一気に切り込みを行った後、切り込みを与えない状態でシェービング加工を施すので、シェービング加工時、つまりドエルを行っている間、切削負荷は一定化され、従来被削歯車の歯形や歯すじに生じていた周期的な変動が抑制され、加工精度のばらつきが抑制される。また、シェービング加工時の負荷変動が抑制されると共に、個別切り込み量に基づき全切り込み量に達するまで、切り込みを与える毎に被削歯車とシェービングカッタとの相対回転方向を逆転させるので、シェービングカッタに対する負荷変動や負荷の偏りが抑制されると共に、左右のカッター面が均等に使用されるので、シェービングカッタの寿命を延ばすことができる。また、このような加工を粗加工から仕上げ加工全体にわたって行うことにより被削歯車全体の加工精度の向上を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る歯車のシェービング加工方法を説明するシェービングカッタの切り込み量の変化を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る歯車のシェービング加工方法を説明するシェービングカッタの切り込み量の変化を示す説明図であり、被削歯車を移動させながらシェービング加工を行う場合のテーブル送りタイミングを示す説明図である。
【図３】シェービングカッタと被削歯車との関係を説明する説明図である。
【図４】従来のシェービング加工方法を説明するシェービングカッタの切り込み量の変化を示す説明図である。
【符号の説明】
１００  被削歯車、１０２  シェービングカッタ。
【図１】
2004154873.tif 000003
【図２】
2004154873.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004154873.tif 000006