NACHITECHNICALREPORT

Machining

34B2

Vol.

October/2018■ 新商品・適用事例紹介

工程集約型歯車スカイビング複合加工機

マシニング事業「スカイビング ギヤシェープセンタGMS200」
Skiving Machining Center for Gears"GMS200"〈キーワード〉ギヤスカイビング・複合加工機
ワンチャック加工・汎用・コンパクト・省スペース
ハード加工・同期精度・位相あわせ

工作機製造所／開発技術部

布村 一洋

Kazuhiro Nunomura

工程集約型歯車スカイビング複合加工機「スカイビング ギヤシェープセンタ GMS200」

要旨

近 年、自動車部品の歯車製 造 工程において、多品種少量生産に対応する歯切り加工としてギヤスカイビング加工が注目されている。NACHIでは、ブローチ加工やホブ加工に置き換わるギヤスカイビング加工を取り入れた複合加工機を開発した。
この複合加工機では、ギヤスカイビング加工による歯切りのほか、旋削加工・穴あけおよびタップ加工など歯車部品の製造工程を1台の機械に集約することができる。

1. ギヤスカイビング
加工の原理ギヤスカイビング加工の原理を図1に示す。ギヤ

この複合加工機を用いた工作物の歯車精度は、スカイビング加工では、対向する工具と工作物がJIS5級（JIS B1702 1998）を実現し、さらに工作物の同期した回転を行なう。工作物に対し、一定の角度を焼入れ後の仕上げ加工も可能である。本稿では、与えた工具の回転は、工作物の軸方向に切削速度開発した｢スカイビング ギヤシェープセンタ GMS200｣のとして生じることで、歯車が加工される。この加工法

特長と加工性能について紹介する。

では、内 歯車だけでなく外歯車の歯切りが可能であり、また歯すじにクラウニングを付加することもできる。

Abstract
In recent years, Gear Skiving has beend raw ing attention for the ma nu fact u ringprocesses of gears used in automobiles since
skiving allows the cutting of small volume, butvarious types of gears.
NACHI developed the small, multiple, complex
machine of high efficiency for the machining of
the parts that cannot be broached or hobbed.
This small, multiple. complex machine,“GMS200”
allows to lathe, drill and tap the materials formaking gears in addition to gear skiving, making
the gear manufacturing processes integrate into
this one machine.
Accuracy of the gears that are machined withthis machine satisfies the JIS standard, Class 5（JIS B1702 1998）. In addition, the machineallows finishing of the materials after heat
treatment. This article introduces the featuresand machining performance of NACHI’s newlydeveloped“GMS200”, Skiving Machining Centerfor Gears.

1

工作物回転方向

交差角

切削速度

工作物

工具回転方向スカイビング工具

図1

スカイビング加工の原理

2. コンパクトな生産ラインに対応する
小型複合加工機

自動車部品や小型減速機に用いられる歯車の開発、シリーズに追加した。図3に外観を示す。本機

加工法としては、転造加工やブローチ加工・ホブ

では、歯切り工程をスカイビング加工で取り入れた加工が用いられる。また、止まり形状の工作物の複合加工機とし、生産変動・機種切替に柔 軟に場合、シェーパ加工が必要になる。それぞれに専用の対応することで、高能率でコンパクトな生産ラインの加工機が必要となり、多品種少量生産の製造現場実現に寄与する。

において、段取り時間、工程間工作物搬送、設備スペースが問題になる。

図4に示す部品形状おいて、各 専用工程 機を本機で対応し、また図5に示す旋削・穴あけ・歯切

NACHIでは、図2に示す工作物サイズφ220までの自動車部品、小型減速機の歯車部品製造を狙い工程に対応し、機種統一によるシンプル・スリムで保全性の良い生産ラインを実現する。とした、「スカイビング ギヤシェープセンタ GMS200」
を▲

9,000台／月多い▲
生産量

GMS200

GMS450

少ない

▲
φ200

工作物サイズ

φ450

自動車
市場

トラック
産機（建機）

減速機

図2

スカイビング ギヤシェープセンタのシリーズ展開

図3 「スカイビング ギヤシェープセンタ GMS200」
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工程集約型歯車スカイビング複合加工機「スカイビング ギヤシェープセンタ GMS200」

工法

転造盤

転造

外スプライン

部品形状

ブローチ盤

ブローチ

内スプライン
内歯車

ホブ盤

ホブ

外歯車
外スプライン

部品形状

設備

工法

設備

スカイビング複合加工機

内スプライン
内歯車
外歯車

図4

3

GMS200の対象工作物

旋削

穴あけ

図5

GMS200の対象工程

歯切り3.「スカイビング ギヤシェープセンタ GMS200」の特長「スカイビング ギヤシェープセンタ GMS200」の構造を図6に示し、諸元を表1に示す。本機は自動車・小型減速機部品の生産ライン向けに横型の機械Y軸構造を採用し、高さを1,680mmに抑え、従来設備よりもコンパクトで省スペースな生産ラインを実現する（図7）。本機の直動軸にはローラーガイドを採用し、X軸

工作物主軸

Z軸

工具主軸
B軸

高速化と高剛性を確保している。工作物の形状に応じたジグオプションも準備し、リング形状やシャフト形状などの多彩な工作物 対応を可能としている。
チップコンベアを加工部の直下に配し、切りくず堆積やクーラント使用量の削減により消費エネルギーを抑えている（図8）。

図6 「スカイビング ギヤシェープセンタ GMS200」の構造概略

表1

スカイビング ギヤシェープセンタの主要諸元工作物最大径
加工能力

工作物主軸

各軸移動量

ATC（標準）NC装置
ユーティリティー
機械の大きさ

φ220

加工最大モジュールー

ｍ3.0

歯切り工具ー

スカイビング工具ー

KM6350主軸テーパ穴（ツールシャンク型式）
工具主軸

mm

主軸最高回転速度

min−1

4,000

電動機（30分／連続）kW

26/18.5

主軸最高回転速度

min−1

2,400

電動機（30分／連続）

kW

26/30

左右移動量（X軸）mm

500

上下移動量（Y軸）mm

200

前後移動量（Z軸）mm

300

工具旋回角（B軸）

degree±45

工具収納本数本

工具最大径mm6
φ120

工具最大長さmm

240

工具選択方式ー

番地固定ランダム型式

ー

FANUC 31i-B

表示機

ー

FANUC 15インチ タッチパネル

総使用電力kVA

74

機械の高さmm1,680

所要床面積（幅×奥行き）mm

2,500×3,000

正味機械質量（本体）

kg

7,000

オプション：工作物チャック 他

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工程集約型歯車スカイビング複合加工機「スカイビング ギヤシェープセンタ GMS200」

マシニングセンタ ギヤシェーパ
7m 2
9m 21,680

NC旋盤
8m 23 ,000

7.5m2
図72, 50 0

設置スペースの削減

図8

切りくず堆積対策

4. 優れた作業性と操作性
本機の前面扉は天井開放型とし大きく開くことで、段取り替え時における作業者の閉塞感を低減するとともに、搬 送 高さを抑えることで 搬 送 装 置のコンパクト化も可能としている。操作盤は踏み台レスで作業者の目線にあわせた高さとし、日常作業におけるストレスを低減する（図9）。操作盤には、図10に示す
工具補正やクラウニング、テーパなど歯すじ補正ができる画面を搭載し、精度調整作業を容易化する。

図9

良好な作業性クラウニング形状設定

ギヤ諸元入力画面

工具補正設定画面

図10
5補正画面（オプション機能）

5. 加工事例
本機の加工事例を表2に示す。内歯車、外歯車、内スプライン、外スプラインといった加工事例があり、転造加工やブローチ加工、ホブ加工といった従来工程からの置き換えが可能である。
小径の内スプライン加工の歯切りには、図11に
示 すNACHI製 のシャンク型スカイビング工具を使用している。その加工精度事例を図12に示す。
歯車精度はJIS5級（JIS B1702 1998）が得られ、歯 切りに要する時 間はシェーパ 加 工に対し1/5（30秒）であった。歯車加工技術および工作機械設計技術を融合することで、従来には無い高能率高精度な歯車部品加工が実現した。

表2加工物諸元

工具諸元
加工条件（粗／仕上げ）

加工実績

内歯車

外歯車

内スプライン

モジュール

−

12.75

1外スプライン1ねじれ角

degree25SPUR

SPUR

SPUR
43

歯数−503427

ねじれ角

degree

SPUR

301020

ねじれ方向−−RH

RH

RH

切削速度m/min

1001004850

送り量mm/rev

0.2/0.2

0.3/0.3

0.3/0.2

0.1/0.1

加工時間

sec36483368

JIS1級の歯形精度モジュール1 歯数37 歯幅14図11スカイビング工具（シャンク型）

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図12

歯車精度（JIS B1702 1998）

66.トータルソリューションの提案
NACH Iで は、ロボットを核 にした 総 合 機 械メーカーとして、工具・工作 機械およびロボットのトータルソリューションを提案する。例えば、図13に
示 す 軽 量コンパクトロボット「MZ07」を活用した工作物の搬入出やバリ取り・工作物計測で、工程集約だけでなくコンパクトな無人化工場を実現できる。
さらに、歯車部品加工に必要なギヤスカイビング
工具、タップやドリルの提供だけでなく、加工技術に関する課 題 解 決や加 工能 力を最 大 限に活かす工法や加工条件を提案できる。

図13

ロボットを用いた自動化パッケージ

7. 今後の展開
歯車のさらなる高精度化の要求に対応するため、シェービングレスを狙った高 精 度 加 工や研 削が困難な焼入れ後の歯車へのハードギヤスカイビング
加 工により、高 付 加 価 値な複 合加 工 機に進化させていく。また、加工条件の最適化など生産性向上に寄与するAI・IoTに対応した複合加工機を提供していく。

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October / 2018〈発行〉2018 年 10 月 15 日
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