新商品・適 用事例紹介
NEW PRODUCTB9Machining

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 GMS100」"GMS100" Gear Skiving Machining Center
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・工程集約
コンパクト・省スペース・ハード加工・同期精度・位相合わせ・ホブ

工作機事業部／スカイビング開発プロジェクト

林 修司 Shuji Hayashi

63

Machining
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 GMS100」

要 旨

1. ギヤスカイビング加工の原理

近年、歯車製造工程において、多品種少量生産にギヤスカイビング加工の原理を図1に示す。ギヤスカイ対応する歯切り加工としてギヤスカイビング加工がビング加工では、対向する工具と工作物が同期した注目されている。NACHIでは、シェーパ加工、ブローチ回転を行なう。工作物に対し、一定の角度を与えた加工やホブ加工に置き換わるギヤスカイビング加工を工具の回転は、工作物の軸方向に切削速度として取り入れた複合加工機を開発した。この複合加工機

生じることで、歯車が加工される。この加工法では、では、ギヤスカイビング加工による歯切りのほか、ホブ内歯車だけでなく外歯車の歯切りが可能であり、また加工・旋削加工・穴あけおよび、タップ加工など、歯車部品歯すじにクラウニングを付加することもできる。の製造工程を1台の機械に集約することができる。

これら歯車加工を行なう工作機械には、高剛性とこの複合加工機を用いた工作物の歯車精度は、高減衰性の確保が求められる。さらに、ギヤスカイビング

JIS5級（B1702 1998）を実現し、さらに、工作物の焼入れ加 工では、工具主軸と工作 物主軸の回転 誤 差が後の仕上げ加工も可能である。本稿では、新シリーズ歯車精度に影響することから高速回転における高いとして開発した ｢スカイビング ギヤシェープセンタ同期精度が求められる。

GMS100｣の特長と加工性能について紹介する。

工作物回転方向

Abstract

切削速度

Recently, in the gear manufacturing process,a gear skiving has been drawing attention since
it enables the cutting of various gears yet forsmall production volume. NACHI has developed amulti-tasking manufacturing machine that incorporates
gear skiving and other machining features, which
replaces shaper machining, broaching and hobbing.
In addition to gear skiving for gear cutting, thismulti-tasking manufacturing machine performs
hobbing, lathing, drilling and tapping, which canintegrate the gear machining processes into one
machine.
Precision of gears made with this multi-tasking
manufacturing machine satisfies JIS5 Class B1702
1998. Furthermore it enables the finish-machining
after hardening of a gear.
This article introduces the features andmachining performances of“GMS100”, Gear Skiving
Machining Center, a newly developed machine for
GMS series.

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B9交差角

工作物

工具回転方向スカイビングカッタ

図164

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
EV化がすすむ中、小型モーター・小型減速機の需要が増えている。小型モーターではギヤモーターシャフト、小型減速機では遊星減速機などがあり、太陽歯車・内歯車・遊星歯車、といった様々な形状・諸元の歯車があり、多種多様な工作物対応が求められる。また、さらなる小型化、低騒音・低振動化のため、加工法のブレークスルーが必要である。
NACHIでは、歯車加工技術を軸に、歯車加工の多 様 性に対 応した 工 程 集 約 型 ギヤスカイビング
複合加工機GMSシリーズを打ち出し、2016年に産業機 械向けとして工作 物外 径φ450mmまで対応する

図3 「スカイビング ギヤシェープセンタ GMS100」

GMS450、2018年に自動車分野向けとして工作物外径φ220mmまで対応するGMS200をリリースしてきた。
今回、新たに工作 物外 径φ100mmまで対応した小型モーター・小型減速機分野の歯車部品に最適な｢GMS100｣を開発した。GMSシリーズの各対応工作物
GMS100（標準仕様）
3,320

サイズを図2に示す。

所要床面積 8.0m2
M/C高さ 1.65m

450
400
350
工作物外径300

2,425

250
200
1,650

150
100
5000単位mm

50100

150

200

250300

図4

工作物長さ

図2

｢GMS100｣ 設備サイズ

GMSシリーズ 対応工作物サイズ

従来機がマシニングベースの軸構成であったのに対し、本機は、横型旋盤をベースとした軸構成とし、高速高精度の旋削加工を可能とし、歯切り加工は、スカイビング 加 工に加え、ホブ加 工も可能とした。
生産変動・機種切替に柔軟に対応可能とし、高能率でコンパクトな生産ラインの実現に寄与する。図3に｢GMS100｣の外観、図4に設備サイズを示す。

65

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B9

Machining
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 GMS100」

3.「スカイビング ギヤシェープセンタ GMS100」の特長｢スカイビング ギヤシェープセンタ GMS100｣ の諸元を表1に示す。
表1｢GMS100｣の主要諸元

工作物外径

φ3～100mm（内歯スカイビングφ40～100）

工作物最大長さ

30～300mm（端面加工は～60mmまで）

主軸テーパ穴Capto C6

主軸最高回転速度

12,000rpm

工作物主軸

主軸最高回転速度8,000rpm

各軸移動量
（5軸）

X−Y−Z（前後−上下−左右）X200mm−Y320mm−Z350mm

工具旋回角度−5～95deg

ATC収納本数無し／6本／22本

型式

FANUC 31i-B

設備本体（幅×奥行き）

2,425×3,320mm

機械重量約6,500kg

加工能力

工具主軸

ATC（オプション）
NC装置
機械の大きさ（標準仕様）

1）旋盤構成の高精度複合機
適したホブ加工（図6）も可能とし、用途、目的に応じて本機は歯切りに必要な機械剛性を保ち、旋削にも最適な工法選択が可能である。

適した軸構成とするため、横型旋盤系複合加工機の構成を基本としつつ、工作物主軸に送り軸を持たせた

ホブ加工は高い機械剛性と高い同期回転性能を軸構成を採用した。これにより内歯車に適したスカイ組みあわせることで、片持ちホブ、工作物片持ちでもビング加工（図5）に加え、小径モーターシャフト・外歯車に歯車精度JIS5級（JIS B1702 1998）を実現している。

図5

内歯スカイビング加工

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B9

図666

ホブ加工

2）センタ保持スカイビング加工

3）旋削にも適した軸構成と工具

ギヤスカイビングは対向主軸姿勢での加工のため、また、工具主軸のスラスト方向に主分力が掛かるよう工作物を片持ちで加工するのが通常である。そのため、複数のチップをレイアウトした旋削工具を開発した。

突き出し量が長いギヤ付きシャフトなどの加工にはこれにより、工具主軸の旋回割出しにより異種チップに不向きであるが、「GMS100」では専用のローリングセンタ切り換えることが可能となり、ATC装置による工具により工作物の先端を保持した状態でスカイビング交換することなく高効率な旋削加工を提 供できる。

加工を可能とした。
（図7）

（図9）

図7

センタ保持状態のスカイビング加工
図9

スラスト旋削工具

このことにより、ホブ工法がメインであった小径シャフトの外歯車加工をスカイビング工法に置き換え加えて送り軸のオシレーション制御による切りくずることができ、歯切り不完全部を最小化することが分断機能で、旋削・穴あけの際の切りくず巻付き可能となり、ギヤ付きシャフトの小型・偏平化に貢献問題を解消する。
（図10）

する。
（図8）
機能OFF

不完全部 有効歯幅

機能ON
不完全部 有効歯幅

図8ホブ・スカイビングの歯切り不完全部の比較図1067

旋削における切りくず分断機能有無の違い

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B9

Machining
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 GMS100」

4）工程完結型 量産加工に対応
中空主軸の採用により、バーフィーダ（連続給材機）

工作物の搬出は、ローラ付の搬出ローダハンドにより、による素 材の連 続 供 給にも対応。素 材から旋削、工作物を保持したまま切断することで、落下させること歯切り、バリ取り、切断まで小径ギヤ付きシャフトのなく、機外へ搬出することができる。

量産加工にも対応する。
（図11）「GMS100」
搬出装置

バーフィーダ図11

バーフィーダ＋搬出装置の適用例

5）主軸固定工具による生産性の向上
コンパクトな設備で、高能率な生産性を確保するため、設置すると設備幅が広くなり、コストも上がる。その点｢GMS100｣ では、ATCによる主軸工具とは別に主軸｢GMS100｣ は突っ切りバイトやセンタ穴ドリルを固定工具側面にオプションとして、固定工具を設置し、付帯工具として設置することで、コンパクトな設備で、ATC加工を可能とした。

による工具交 換を行なうことなく、センタ穴あけや、工作物の溝入れ・切断ができ、生産性を向上することが旋盤であればタレットツールでセンタ穴あけや突っできる。
（図12）

切り加工をするが、複 合加工機にタレットツールをセンタ穴あけ

ホブ加工

図12 （工程事例）センタ穴あけ→ホブ加工→突っ切り

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B968

溝入れ・切断6）対話型歯切りプログラム設定
スカイビング、ホブの歯切り加工プログラムは対話型画面への入力のみで簡単にNCプログラムの生成が可能。工具補正、座標系設定も含め、本ソフトのみで歯切り加工条件の全てを設定可能としている。
またクラウニング、テーパなどの特殊歯車にも対応しており、歯車加工のニーズに対応する。
（図13）

図13

対話型画面による歯車諸元の入力

4. 加工事例｢GMS100｣ の加工事例を表2に示す。ギヤスカイ

5軸制御加工にも対応している。歯車精度は、JIS5級ビング、ホブ、旋削に加え、CA Mプログラムによる
表2内歯車（B1702 1998）を実現。
（図14）｢GMS100｣の加工事例
ギヤ付きシャフト

シャフト

異形工作物

旋削、溝入れ、エンドミル
S45C
全長 66mm
直径 φ13ボールエンドミル
アルミ合金
全長 62mm
直径 φ100

加工工作物

加工法
材質
モジュール
工作物諸元
歯数
歯幅
ねじれ角
（°）
切削速度（m/min）
加工条件（粗／仕上げ） 送り（mm/rev）
加工サイクルタイム
（sec）

図14

スカイビング
S45C
0.5
9010060
0.25/0.1122

スカイビング
S45C
0.5
341515RH
60
0.15/0.1134

ホブ
S45C0.75
281515RH
150
0.835

m0.5 歯数81平歯 内歯車 歯車精度
（JIS B1702 1998）
69

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B9

Machining
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 GMS100」

5. 一気通貫の生産ライン提案
ものづくりの現 場では大 量生産から多品種変量生 産に変化し、専用機・専用ライン化が避けられ 、フレキシブル化、省人化、自動化、無人化が急速にすすんでいる。歯車部品も次第に歯車加工専用機から複合加工機にて工程集約して生産されるようになってきた。
NACHIは、ロボットを核に多彩な事業・技術をあわせ持つ総合機械メーカーである。材料開発から工具、油圧、軸受、工作機械、ロボット、熱処理関連設備に至るまで歯車部品加工ラインに必要な商品を取り揃えている。これらを活用して高精度化、高能率化する
歯車部品加工の現場に最適なソリューションを提案していく。

スカイビングカッタ

ホブカッタ

図15

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B9

ロボット搬送真空脱脂洗浄機

NACHIのトータルソリューション

70

真空浸炭炉