NACHITECHNICALREPORT

Machining

25B4

Vol.

October/2012■ 新商品・適用事例紹介

工程集約型歯車加工機

マシニング事業「ギヤシェープセンタ GM7134」
Gear Shape Center GM7134--- Process-intensive Gear Cutting Machine〈キーワード〉複合加工機・ワンチャック加工・ピニオンカッタ・ギヤシェーパ・非加工時間短縮・省エネ・省スペース・高精度化工作機製造所／技術部／開発

四十物 禎晴Sadaharu AIMONO

工程集約型歯車加工機「ギヤシェープセンタ ＧＭ７１３４」

要旨

1. 歯車加工機への複合化の要求

近年、旋削機能と穴あけ、ミーリング機能を併中国などの新興 国では、建 設 機 械の需要がせ持つ複合加工機や、同時5軸制御を行なう複合高く、そこに搭載される走行モーターや旋回台の加工機が開発され市場投入されている。

減速機などに使用されるリングギヤは、ホブ加工で歯車加工機でも複合化のニーズはあり、ピニオ

きないインターナルギヤで、歯（モジュール）や径がンカッタを使ったギヤシェーパ加工と旋削加工、大きく、ブローチ加工では対応できないサイズのもの

穴あけ加工の複合化を望む声が多く寄せられた。

が多い。これら中型のリングギヤの多くはピニオン

今回、上記ニーズに応えるあらたな商品としてカッタを使ったギヤシェーパで歯切り加工されて開発した、工程集約型歯車加工機「ギヤシェープ

おり、高精度化や生産性向上が課題となっている。

センタ GM7134」をここに紹介する。

課題解決の一つの方策が複合化である。その利点は、ワンチャックで加工することであり、工作物の着脱に伴う精度劣化を防ぐことや工作物の着脱Abstract
In recent years, multi-functional machining
machines such as the machine with lathing,drilling and milling functions and the machineswith 5-axis simultaneous control have beendeveloped and introduced into the market. A
multi-functional gear cutting machine is also
in need. Gear shaping machining using pinion
cutter combined with lathing and drilling
functions are much demanded.
In this article, Gear Shape Center GM
7134 of process-intensive gear cutting machineis introduced as it is developed as a new productof our machine tool business.

時間や商品運搬などの段取り時間削減を図れることである。
今回開発した、「ギヤシェープセンタ GM7134」
は外径φ700mmまでのリングギヤの加工が可能であり、従来は、NC旋盤、マシニングセンタ、ギヤシェーパ3台必要だった工程を1台に集約できる。

図1



外観写真

2. ギヤシェーパによる歯車加工
カッタの戻し（上昇）時には、リリービングと呼ばれ物とカッタを理想的にかみあう2つの歯車として回る逃し動作をカッタ側またはワーク側に与え、お互い転送りを与え、この理想回転にじゃまになる部分をに干渉しないようにする必要がある。つまり、カッタカッタ下降時に削りとる加工法である。カッタには上下運動と回転送り、工作物の回転送りとリリー上下運動と所定の回転送りが与えられ、工作物にビング運動がすべて同期した複 雑な動きが要求

はカッタに同期した所定の回転送りが与えられる。

される加工機である。

ストローク

ピニオンカッタを使った歯切り加工とは、工作

被削歯車

ピニオンカッタ

図2

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ピニオンカッタの切削機構

工程集約型歯車加工機「ギヤシェープセンタ ＧＭ７１３４」

3.「ギヤシェープセンタ GM7134」の概要
外観モデルを図3に示す。門型立型マシニングセ

シェーパ軸駆動 Assy

ンタによく似た外観であり、シェーパ駆動部を搭載したスピンドルユニットとリリービング機能を搭載した

ATC マガジン

スピンドル Assy

回転テーブル、ATC装置、クーラント装置などから構成されている。

テーブル Assy

主軸シャンク形状は2面拘束のBT50を採用し、旋削加工、歯切り加工などの重切削に対応。30本の工具を収納できるATCマガジンを標準装備している。
これは、一つの工作物の中での歯車諸元の異なるクーラント装置歯切り加工に対応できることを含め、多種多様な工作物と行程に対応できること、長時間無人運転が可能となることを意味する。

図3

外観モデル

4.「ギヤシェープセンタ」の加工能力と仕様
ホブ加工や、ブローチ加工同様に、ギヤシェーパにベースに新開発。歯切りと穴あけを両立するスピンよる歯車加工も、その取り代の多さから重切削ドルユニットと、旋削・歯切りを両立する回転テーブであるにもかかわらず、要求される加工精度（歯車ルにより、その加工能力は、ギヤシェーパ単能機や精度）は厳しい。さらには生産性向上のための高ＮＣ旋盤と比較しても十分な能力を有している。基速化の要求も強い。

本仕様を表１に示す。

「ギヤシェープセンタ GM7134」はギヤシェーパをワーク最大径加工能力テーブル主軸ユニット

A.T.C.
ユーティリティー
所要スペース
質量

加工最大モジュール
最大加工歯幅
最大カッタストローク幅
最大主軸ストローク数
歯切り工具
直径
最大回転力
（30分定格）

内歯
外歯

回転数
電動機
回転数
割出
電動機
フロアからテーブル上面までの距離
主軸テーパ穴許容トルク（30分定格）
回転数
旋削
電動機
回転数
割出
電動機
左右移動量
（Ｘ軸）
上下移動量
（Ｚ軸）
テーブル移動量（Y軸）
送り速度（X/Y/Z共通）
工具収納本数
工具選択方式
総使用電力
機械の高さ
所要床面積(幅Ｘ奥行)
正味機械質量
（本体）
旋削

表1

基本仕様

φ700
φ700
m8200mm
230mm
30〜300str/min
ピニオンカッタ
φ800
2,352Nm
300
26/22kw
82.7
1,200mm
BT50200
3,000rpm
15/11kw
402.7
880
350
1,300mm1530
番地固定ランダム
94.2kVA
3,940mm4,080mm × 4,560mm
30,000kg

5. 各工程で移動軸構成各工程で動作させる軸構成を図4 〜 6に示す。

端面・内径・外径旋削
スピンドル 固定
テーブル
回転Y軸
切り込み
Z軸
送り

これらの軸構成を切り替えることで、各加工に最適な制御を行なっている。

旋削に必要な回転速度とパワーを発揮する旋切り込
み送り・旋削モード（図 4）

ワーク回転

削専用モーターを搭載した回転テーブルを前後方向（Y軸）に移動し、旋削用バイトを装着したスピンドルユニットを、上下方向（Z軸）に移動することで、内外径、端面などの旋削加工を行なう。この時、

図4施削時の軸構成スピンドル側は回転しないよう強固にロックしている。

・穴あけモード（図 5）
旋削モードとはことなり、スピンドルの回転ロックを解除し、穴あけに必要な回転速度とパワーを位置回転させる。回転テーブルは、この時、割出し専用のモーターに切り替える。テーブル側を前後方向決め送り発揮する穴あけ専用モーターでドリルやタップを下穴・面とり・ザグリ・タップ
スピンドル 回転
テーブル
割出X軸
位置決め
Y軸位置決めZ軸
送り位置
スピンドル回転決め

割出（Y軸）に位置決めし、スピンドルを上下方向（Z軸）に送り移動することで穴あけ加工を行なう。

・歯切りモード（図 6）

図5

穴あけ時の軸構成

スピンドル回転を割出し専用モーター、テーブル側も割出し専用モーターに切り替え、各々所定の回歯切り
スピンドル
テーブル
Y軸
V軸W軸転数で同期回転させる。スピンドルユニットは歯車めロックする。スピンドル内部に搭載したシェーパ軸を上下に駆動し、その上下運動と同期してテーブル側のリリービング駆動用モーターを同期させる。
つまり4軸同期運転しつつ、テーブルを前後方向シェーパ軸上下諸元により上下方向（Z軸）に任意の位置へ位置決

スピンドル
回転
ラジラア
ジル
ア送
ルり
送り
リリービン
グ（Y軸）に移動させることで径方向に切り込み歯車回転回転
ラジアル送りシェーパ軸上下リリービング

ワーク回転

加工を行なう。
図6

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歯切り時の軸構成

工程集約型歯車加工機「ギヤシェープセンタ ＧＭ７
１３４」

6.「ギヤシェープセンタ」導入の効果
複合加工機の特徴である、加工精度の安定化、設備の設置スペースの削減効果を図8に示す。

非加工時間の大幅な削減、設置スペースの削減がNC旋盤、マシニングセンタ、ギヤシェーパを各1台可能であり、変種変量生産には最適な歯車加工機を設置するのに対し、「ギヤシェープセンタ」1台にすである。 非加工時間としては工作物の変更にともることで、その設置スペースは６割弱も削減可能となう、ジグや刃具などの段取り時間の削減、工作物なる。の脱着時間が削減され、さらには工程間搬送が不要となり、搬送時間をゼロにできる。

ギヤシェーパ
所要床面積 15m 2
マシニングセンタ
所要床面積 17m 2

非加工時間の大幅削減

ワンチャック加工だから非加工時間が大幅削減。
従来工程段変え時間

脱着時間

NC旋盤
所要床面積 15m 2

搬送時間

所要床面積 20m 2ギヤシェープセンタ

85％削減

設置スペース
57%削減
47m 2 →20m 2

段変え時間 85％削減
運送時間ゼロ

ワーク着脱時間 74％削減

図8

設置スペースの削減

加工精度の安定化

旋盤工程から歯切り工程まで、ワーク着脱がないワンチャック加工だから芯出しが不要。
ギヤシェープセンタ
穴あけ・タップ

旋盤工程
ワーク脱着・芯出し作業が不要

歯切り工程
ワーク脱着・芯出し作業が不要

従来工程
旋盤工程

ワーク脱着

芯出し作業

図7



穴あけ・タップ

非加工時間の短縮

ワーク脱着

芯出し作業

歯切り工程

7. 加工事例「ギヤシェープセンタ」に搭載した加工中の工作物を図 9 に示す。外径φ 700mm、幅 200mm のリング上の工作物である。

図9

加工前工作物の実機搭載写真

旋削⇒反転⇒旋削⇒穴あけ・タップ⇒内歯加工⇒外歯加工し、完成した工作物を図 10 に示す。

外歯車
歯 数
歯 幅

図11m47125mm

サンプルワーク歯車精度データ

内歯車 m8 歯数 64
外歯車 m8 歯数 89
タップ穴 M20

図10

加工後の工作物写真

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

8. 環境の配慮と NACHI 省エネ商品の搭載複合化のメリットの一つであるが、油圧タンクや「ギヤシェープセンタ GM7134」に搭載したNACHI潤滑油タンク、クーラント装置も１台に集約される商品を紹介する。

ため、その使用油量は削減できる。これは、廃液処理量を削減することにつながり、大幅な省エネ○省エネ油圧ユニットNSPシリーズ効果となる。

○低電力ウエット形電磁切替弁SEシリーズ
旋盤
マシニングセンタ
シェーパ○シール付きボールねじサポート用軸受けTABシリーズ○クロステーパドローラ軸受け

消費電力

旋削時の高速回転と歯切り時の分割の両方従来設備に対応できる高剛性ベアリングとしてワーク回転テーブルに採用。

44％

ギヤシェープセンタ○NACHI工具のピニオンカッタ

削減

NACHIのピニオンカッタは国内シェア60%を切削油誇り、工具部門の主力商品の一つである。工具従来設備部門の豊富な歯切り加工のノウハウにより、精度ギヤシェープセンタ83％削減の良い歯切り加工に対応できる。
水溶性で統一潤滑油

従来設備

ギヤシェープセンタ

80％削減

図12

省エネ効果

9. 今後の歯車加工
これからは、長時間無人運転への対応や、機上加工技術を追求し、NACHIだからこそできる加工計測、歯切り後の面取り、バリ取りなどのオプションシステム、「ギヤシェープセンタ」だからこそできる機能の拡充を図るとともに、工具と機械の両面から歯車加工を追求し、提案していきたいと考える。

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October / 2012〈発行〉2012 年 10 月 20 日株式会社 不二越 開発本部
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