(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯板状のウォームラック基材に形成されている円弧状凹部に、ウォームと噛合する雌ねじの一部をなす円弧状の歯溝を雄ねじ状のウォームラック加工用回転工具により切削してウォームラックを加工するウォームラックの加工方法において、
前記ウォームラック加工用回転工具として、円盤状の工具本体に形成された雄ねじ状部分の両側面部に各々周方向に間隔をおいて配置された複数個の切刃チップとを有し、前記複数個の切刃チップは、各々側面部にウォームラックの圧力角に応じて傾斜した切刃を有し、全体で見て外径増量が零で、軸線方向の刃幅増量のみを有しているウォームラック加工用回転工具を使用し、
ウォームラック基材を非回転状態として前記ウォームラック加工用回転工具を自身の中心軸線周りに回転させ、前記ウォームラック加工用回転工具とウォームラック基材との径方向の相対変位量を零に保ち、前記ウォームラック加工用回転工具とウォームラック基材とに間に軸線方向の切り込み送りを与え、軸線方向の切り込み送りで所定の圧力角を有する歯面を形成することを特徴とするウォームラックの加工方法。
【請求項２】
円盤状の工具本体と、前記工具本体に形成された雄ねじ状部分の両側面部に各々周方向に等間隔をおいて配置された複数個の切刃チップとを有し、
前記複数個の切刃チップは、各々側面部にウォームラックの圧力角に応じて傾斜した切刃を有し、全体で見て外径増量が零で、軸線方向の刃幅増量のみを有していることを特徴とする特徴とするウォームラック加工用回転工具。
【請求項３】
刃幅増量は、前記複数個の切刃チップのうち、基準刃より工具回転方向側に存在する一部の切刃チップに与えられ、残りの切刃チップには与えられておらず、当該残りの切刃チップは仕上げ用切刃チップとなっていることを特徴とする請求項３記載のウォームラック加工用回転工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ウォームラックの加工方法およびウォームラック加工用回転工具に関し、特に、大型工作機械の送り装置として使用されるウォームラック送り装置や静圧ウォームラック送り装置のウォームラック（ラック）の加工方法およびウォームラック加工用回転工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラノミラーのような大型工作機械の送り装置として、ウォームラック送り装置や静圧ウォームラック送り装置が従来より使用されている。このウォームラック送り装置や静圧ウォームラック送り装置は、固定側（ベッド側）に回転可能に装着されるウォームと、ワークテーブルのような可動側部材に送り方向に沿って固定配置される帯板状のウォームラックとにより構成される。
【０００３】
上述のような送り装置として使用されるウォームラック送り装置や静圧ウォームラック送り装置のウォームラック１００は、図５、図６に示されているように、ウォーム１１０と噛合する雌ねじの一部をなす円弧状の歯溝１０１を有し、歯溝１０１は、図７に示されているように、両側を所定の圧力角αを有する歯面１０２により画定され、台形状の溝形状を有している。静圧ウォームラック送り装置用のウォームラック１００は、歯面１０２に静圧ポケット１０３を後加工される。
【０００４】
従来、上述のようなウォームラック１００の加工は、図８（ａ）、図９に示されているように、ウォームラックのリードに合わせた雄ねじ形状部Ｔｓの両側に圧力角に対応した傾斜角をもって配置された切刃Ｔｃを有するウォームラック加工用回転工具Ｔを使用し、ウォームラック基材Ｗを非回転状態としてウォームラック加工用回転工具Ｔを自身の中心軸線周りに回転させ、ウォームラック加工用回転工具Ｔをウォームラック基材Ｗに対して径方向の切り込み送りを与え、工具１回転でウォームラック１００の一つの歯溝１０１の両歯面１０２を同時に切削加工する。この時、回転工具Ｔとウォームラック１００とは軸線方向に工具１回転当たり、ウォームラック１００の１ピッチに相当する相対運動のみを行わせ、軸線方向の切り込み送りは与えない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のウォームラック加工法では、ウォームラック基材に対して回転工具に径方向の切り込み送りを与えて歯溝の両側の歯面を切削加工するため、下記のよう
な二つの問題点がある。
【０００６】
（１）切り込み方向から見たウォームラックの歯面の圧力角がリード方向（歯溝の回転角方向）で異なるため、回転工具の切削力が回転位相により変動し、しかも、両歯面の切削厚さもリード方向で異なるため、切削力の軸線方向分力に変動が生じる。この結果、工具軸系の軸方向剛性および被加工物支持系の軸方向剛性に対応した軸線方向変位が発生し、ウォームラックの加工誤差（リード誤差、ピッチ誤差等）が発生し、高精度のウォームラックを製作できない。
【０００７】
（２）ウォームラックの歯面の圧力角が小さいと、切り込み方向から見たウォームラック歯面の圧力角が歯溝両端領域（図８（ａ）、（ｂ）にて符合Ａで示す領域）にて負の値になり、加工時に工具干渉が生じ、仕上げ切削工程以前に切削除去され、正しい歯面が得られなくなり、圧力角誤差、歯形状誤差等の加工誤差が発生し、高精度のウォームラックを製作できない。なお、このことは、圧力角を大きくすることにより解消できるが、圧力角が大きいと、スラスト負荷に対する径方向分力が大きくなるため、好ましくなく、圧力角は可能な限り小さい方がよい。
【０００８】
上述のような（１）、（２）により発生するウォームラックの加工誤差は、静圧ウォームラック送り装置の場合、静圧すきまを不均一にし、静圧剛性、負荷能力等の静圧性能を著しく損ねることになる。
【０００９】
この発明は、上述の如き問題点に着目してなされたものであり、リード誤差、ピッチ誤差、圧力角誤差、歯形状誤差等の加工誤差が少ない高精度のウォームラックの加工方法およびウォームラック加工機、およびそれら加工方法、ウォームラック加工機で使用するウォームラック加工用回転工具を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明によるウォームラックの加工方法は、帯板状のウォームラック基材に形成されている円弧状凹部に、ウォームと噛合する雌ねじの一部をなす円弧状の歯溝を雄ねじ状のウォームラック加工用回転工具により切削してウォームラックを加工するウォームラックの加工方法において、
前記ウォームラック加工用回転工具として、円盤状の工具本体に形成された雄ねじ状部分の両側面部に各々周方向に間隔をおいて配置された複数個の切刃チップとを有し、前記複数個の切刃チップは、各々側面部にウォームラックの圧力角に応じて傾斜した切刃を有し、全体で見て外径増量が零で、軸線方向の刃幅増量のみを有しているウォームラック加工用回転工具を使用し、ウォームラック基材を非回転状態として前記ウォームラック加工用回転工具を自身の中心軸線周りに回転させ、前記ウォームラック加工用回転工具とウォームラック基材との径方向の相対変位量を零に保ち、前記ウォームラック加工用回転工具とウォームラック基材とに間に軸線方向の切り込み送りを与え、軸線方向の切り込み送りで所定の圧力角を有する歯面を形成するものである。
【００１１】
また、上述の目的を達成するために、この発明によるウォームラック加工用回転工具は、円盤状の工具本体と、前記工具本体に形成された雄ねじ状部分の両側面部に各々周方向に間隔をおいて配置された複数個の切刃チップとを有し、前記複数個の切刃チップは、各々側面部にウォームラックの圧力角に応じて傾斜した切刃を有し、全体で見て外径増量が零で、軸線方向の刃幅増量のみを有しているものである。
【００１２】
この発明によるウォームラック加工用回転工具は、更に、刃幅増量が、前記複数個の切刃チップのうち、基準刃より工具回転方向側に存在する一部の切刃チップに与えられ、残りの切刃チップには与えられておらず、当該残りの切刃チップは仕上げ用切刃チップとなっているものである。
【発明の実施の形態】
【００１３】
以下にこの発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１はこの発明によるウォームラック加工機の一つの実施の形態を示している。
【００１４】
ウォームラック加工機は、ウォームラック基材Ｗを非回転状態にて固定保持する被削材保持台１０と、工具側ハウジング１１とを有している。工具側ハウジング１１には刃物台１２が図示されていないガイド部材に案内されて被削材保持台１０に取り付けられたウォームラック基材Ｗの軸線方向に移動可能に設けられている。
【００１５】
刃物台１２には送りナット１３が取り付けられている。工具側ハウジング１１には被削材保持台１０に取り付けられたウォームラック基材Ｗの軸線方向に延在する送りねじ軸１４が回転可能に設けられている。送りねじ軸１４は、送りナット１３とねじ係合しており、自身の中心軸線周りに回転することにより刃物台１２をウォームラック基材Ｗの軸線方向に送り駆動する。送りねじ軸１４は軸送り用サーボモータ１５と駆動連結されて軸送り用サーボモータ１５により回転駆動される。軸送り用サーボモータ１５にはロータリエンコーダのような位置検出器１６が取り付けられている。
【００１６】
刃物台１２は工具回転軸１７によってウォームラック加工用回転工具５０を支持しており、ウォームラック加工用回転工具５０は工具回転軸１７の回転により自身の中心軸線周りに回転する。工具回転軸１７は工具回転用サーボモータ１８と駆動連結されて工具回転用サーボモータ１８により回転駆動される。工具回転用サーボモータ１８にはロータリエンコーダのような位置検出器１９が取り付けられている。
【００１７】
軸送り用サーボモータ１５と工具回転用サーボモータ１８は数値制御装置２０により制御される。数値制御装置２０は、位置検出器１６、１９の各々より位置情報を入力し、フィードバック制御式に、軸送り用サーボモータ１５と工具回転用サーボモータ１８とを同期制御し、ウォームラック加工用回転工具５０の回転に同期してウォームラック加工用回転工具５０を軸線方向に移動させ、ウォームラック基材Ｗに対して軸線方向の切り込み送りを与る制御を行う。
【００１８】
つぎに、図２、図３を参照してウォームラック加工用回転工具５０について説明する。ウォームラック加工用回転工具５０は、工具回転軸１７が貫通係合する軸孔５１を有する円盤状の工具本体５２と、工具本体５２に形成された雄ねじ状部分５３の両側面部に各々周方向に間隔（等間隔）をおいて配置された複数個の切刃チップ５４、５５とを有している。
【００１９】
雄ねじ状部分５３の両側の複数個の切刃チップ５４、５５は、各々側面部にウォームラックの圧力角に応じて傾斜した切刃５４ａ、５５ａを有し、全体で見て外径増量が零で、軸線方向の刃幅増量のみを有している。この刃幅増量は、複数個の切刃チップ５４、５５のうち、基準刃＃１より工具回転方向側に存在する一部、たとえば＃１〜＃７の切刃チップ間に与えられ、残りの切刃チップ、たとえば＃７と＃８の切刃チップ間には与えられておらず、残りの切刃チップは仕上げ用切刃チップ（＃７と＃８）となっている。
【００２０】
上述のようなウォームラック加工機、ウォームラック加工用回転工具５０によるウォームラックの切削加工は、被削材保持台１０にウォームラック基材Ｗを取り付けてウォームラック基材Ｗを非回転状態とし、ウォームラック加工用回転工具５０の中心軸線がウォームラック基材Ｗのウォーム中心軸（円弧状の歯溝１０１の中心）に合致する位置に刃物台１２を位置させ、ウォームラック加工用回転工具５０の雄ねじ状部分５３を、歯溝１０１（加工前の歯溝１０１の下溝）の一方の加工側面に切刃チップ５４が一致するように、係合させる段取りを行う。
【００２１】
段取り完了後に、ウォームラック加工用回転工具５０を軸線方向の加工開始位置に位置させるべく、刃物台１２を送る。この後にウォームラック加工用回転工具５０とウォームラック基材Ｗとの径方向の相対変位量を零に保ち、軸送り用サーボモータ１５によって送りねじ軸１４を回転させて切り込み量δだけ刃物台１２を切り込み方向に送る。つぎに、工具回転用サーボモータ１８によってウォームラック加工用回転工具５０を自身の中心軸線周りに回転させ、工具回転と刃物台１２の送りを同期させてウォームラックの加工を行う。
【００２２】
これにより、図４に示されているように、ウォームラック加工用回転工具５０とウォームラック基材Ｗとに間に軸線方向の切り込み送りが与えられ、この軸線方向の切り込み送りによって所定の圧力角を有する歯面１０２が１面ずつ切削形成される。この歯面切削は、歯溝幅が設計値になるまで、片歯面ずつ行う。
【００２３】
上述のようなウォームラックの加工方法によれば、ウォームラック加工用回転工具５０とウォームラック基材Ｗとに間に軸線方向の切り込み送りを与え、径方向の切り込み送りを与えずに、軸線方向の切り込み送りによって所定の圧力角を有する歯面１０２を形成するから、ウォームラック加工用回転工具５０の切削力、ついては切削力の軸線方向分力が回転位相により変動することがない。このことにより、工具軸系の軸方向剛性および被加工物支持系の軸方向剛性に対応した軸線方向変位が発生することがなく、この軸線方向変位に起因するリード誤差やピッチ誤差等のウォームラックの加工誤差がない高精度のウォームラックを製作することができる。
【００２４】
また、ウォームラックの歯面の圧力角が小さくても、工具干渉が生じることがなく、正しい歯面が得られ、圧力角誤差、歯形状誤差等の加工誤差がない高精度のウォームラックを製作することができる。なお、圧力角が小さいと、ウォームとウォームラックとの組み付けを径方向より行うことができなくなる場合があるが、この場合には、軸方向よりウォームとウォームラックとの組み付けを行えばよい。
【００２５】
また、ウォームラック加工用回転工具５０は、＃７と＃８の切刃チップ間には刃幅増量を与えられておらず、この切刃チップは仕上げ用切刃チップとなっているから、工具１回転で仕上げ切削を行うことができ、加工能率が向上する。
【００２６】
なお、上述の実施の形態では、ウォームラック加工用回転工具を軸線方向に移動させているが、この発明によるウォームラックの加工方法およびウォームラック加工機は、これに限定されることはなく、ウォームラック側を軸線方向に移動させることによって切り込み送りを与えてもよい。
【００２７】
以上に於ては、この発明を特定の実施の形態について詳細に説明したが、この発明は、これに限定されるものではなく、この発明の範囲内にて種々の実施の形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明によるウォームラックの加工方法およびウォームラック加工機によれば、ウォームラック加工用回転工具とウォームラック基材とに間に軸線方向の切り込み送りを与え、径方向の切り込み送りを与えずに、軸線方向の切り込み送りによって所定の圧力角を有する歯面を形成するから、ウォームラック加工用回転工具の切削力の軸線方向分力が回転位相により変動することがなく、工具軸系の軸方向剛性および被加工物支持系の軸方向剛性に対応した軸線方向変位が発生することがなく、この軸線方向変位に起因するリード誤差やピッチ誤差等のウォームラックの加工誤差がない高精度のウォームラックを製作することができ、しかも、ウォームラックの歯面の圧力角が小さくても、工具干渉が生じることがなく、正しい歯面が得られ、圧力角誤差、歯形状誤差等の加工誤差がない高精度のウォームラックを製作することができる。
【００２９】
また、この発明によるウォームラック加工用回転工具によれば、工具本体に形成された雄ねじ状部分の両側面部に各々周方向に間隔をおいて配置された複数個の切刃チップは、各々側面部にウォームラックの圧力角に応じて傾斜した切刃を有し、全体で見て外径増量が零で、軸線方向の刃幅増量のみを有しているから、径方向の切り込み送りを与えずに、軸線方向の切り込み送りによって所定の圧力角を有する歯面を切削加工することができ、加工誤差がない高精度のウォームラックを製作することができる。
【００３０】
また、刃幅増量が、複数個の切刃チップのうち、基準刃より工具回転方向側に存在する一部の切刃チップに与えられ、残りの切刃チップには与えられておらず、この残りの切刃チップが仕上げ用切刃チップとなっていることにより、工具１回転で仕上げ切削を行うことができ、加工能率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明によるウォームラックの加工機の一つの実施の形態を示す構成図である。
【図２】  この発明によるウォームラック加工用回転工具の一つの実施の形態を示す側面図である。
【図３】  この発明によるウォームラック加工用回転工具の一つの実施の形態を示す縦断面図である。
【図４】  この発明によるウォームラックの加工方法による歯面加工状態を示す説明図である。
【図５】  ウォームラックの平面図である。
【図６】  ウォームとウォームラックの噛合を示す側面図である。
【図７】  ウォームラックの歯溝形状を示す説明図である。
【図８】  （ａ）、（ｂ）は従来のウォームラックの加工方法による歯面加工状態を示す説明図である。
【図９】  従来のウォームラックの加工方法による歯面加工状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  被削材保持台
１１  工具側ハウジング
１２  刃物台
１３  送りナット
１４  送りねじ軸
１５  軸送り用サーボモータ
１６  位置検出器
１７  工具回転軸
１８  工具回転用サーボモータ
１９  位置検出器
２０  数値制御装置
５０  ウォームラック加工用回転工具
５１  軸孔
５２  工具本体
５３  ねじ状部分
５４、５５  切刃チップ
１００  ウォームラック
１０１  歯溝
１０２  歯面
１０３  静圧ポケット
１１０  ウォーム
Ｗ  ウォームラック基材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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