JP2001269816A - Gear machining method and gear machining device - Google Patents
Gear machining method and gear machining deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、歯車の加工方法
及びその装置に関する。The present invention relates to a method and an apparatus for processing a gear.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の技術における歯車の仕上加工は、
例えば特開平9−108941号公報に開示されている
ような歯車研削装置又は図8に示すような三軸制御のエ
ンドミル・フライス盤(マシニングセンタ)により行わ
れている。歯車研削装置においては、割出し軸線回りに
適宜割出された歯車の歯面を歯形に応じた形状の砥石面
の砥石を適宜送って歯面を仕上げる。2. Description of the Related Art In the prior art, gear finishing is performed by:
For example, it is performed by a gear grinding device as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-108941 or a three-axis control end mill / milling machine (machining center) as shown in FIG. In a gear grinding apparatus, a tooth surface of a gear appropriately indexed around an index axis is appropriately fed with a grindstone having a shape corresponding to a tooth shape to finish the tooth surface.
【0003】三軸制御のエンドミル・フライス盤は、ベ
ッド70上にZ軸線方向(図8左右方向)に進退するコ
ラム71及びX軸線方向(図8紙面垂直方向)に移動す
るコラム72が対向して立設され、コラム71において
は、Z軸線方向の割出し軸に傘歯車Gが割出し回転され
るように装着され、コラム72においては、ボールエン
ドミルMが傘歯車Gに向うようにZ軸線方向の主軸73
をもつ主軸頭74がY軸線方向(図8上下方向)に移動
するように取り付けられている。In a three-axis control end mill / milling machine, a column 71 which advances and retreats in a Z-axis direction (horizontal direction in FIG. 8) and a column 72 which moves in an X-axis direction (vertical direction in FIG. 8) face each other on a bed 70. In the column 71, the bevel gear G is mounted on the index axis in the Z-axis direction so as to be indexed and rotated. In the column 72, the ball end mill M is oriented in the Z-axis direction so as to face the bevel gear G. Main shaft 73 of
Is mounted so as to move in the Y-axis direction (vertical direction in FIG. 8).
【0004】そして、コラム71,72及び主軸頭74
は夫々サーボモータで送り駆動され、割出し軸はサーボ
モータで割出し回転され、主軸73は主軸駆動モータで
回転駆動されるようになっている。傘歯車Gを割出し軸
線回りに適宜割出して、加工するべき歯を回転駆動され
ているボールエンドミルMに対向させる。そして、XY
Z軸線各方向の送りをコラム71,72及び主軸頭74
を与え、歯面とボールエンドミルMの先端との三次元相
対変位によりZ軸線に対し向きが変化する三次元の曲面
である傘歯車Gの歯面を切削する。The columns 71, 72 and the spindle head 74
Are respectively driven by a servomotor, the indexing shaft is indexed and rotated by the servomotor, and the main shaft 73 is driven to rotate by a main shaft driving motor. The bevel gear G is appropriately indexed around the indexing axis, and the teeth to be machined are opposed to the ball end mill M that is being driven to rotate. And XY
The feed in each direction of the Z axis is performed by the columns 71 and 72 and the spindle head 74.
To cut the tooth surface of the bevel gear G, which is a three-dimensional curved surface whose direction changes with respect to the Z axis due to three-dimensional relative displacement between the tooth surface and the tip of the ball end mill M.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】特開平9−10894
1号公報に開示されているような歯車研削装置の場合に
は、歯車の歯数・形状に適応した砥石が必要となり、し
かも砥石摩耗のため砥石面形状が変化して、歯車加工精
度が低下する。Problems to be Solved by the Invention
In the case of a gear grinding apparatus as disclosed in Japanese Patent Publication No. 1 (1993), a grinding wheel suitable for the number and shape of the gear teeth is required, and the grinding wheel surface shape changes due to grinding wheel wear, and the gear processing accuracy is reduced. I do.
【0006】図8に示すような三軸制御のエンドミル・
フライス盤では、ボールエンドミルMの先端の半球面に
おける切削点及び傘歯車Gの切削箇所の歯面に対する法
線からボールエンドミルMの傾斜角αが図9に示すよう
に逐次変化する。[0006] A three-axis control end mill as shown in FIG.
In the milling machine, the inclination angle α of the ball end mill M changes successively from the cutting point on the hemisphere at the tip of the ball end mill M and the normal to the tooth surface of the cutting point of the bevel gear G as shown in FIG.
【0007】しかし、ボールエンドミルの先端部形状に
は誤差があるので、その形状誤差が歯形形状に転写さ
れ、歯車加工精度が低下する。そして、切削箇所の歯面
に対する法線からボールエンドミルの傾斜角αの変化
は、切削抵抗によるボールエンドミルMに対する曲げモ
ーメント、即ちボールエンドミルMの変形量を逐次変化
させるため、歯車加工精度に影響を与える。この発明
は、歯車、特に傘歯車の仕上加工における上記の従来の
技術の問題点を解消するものである。However, since there is an error in the shape of the tip of the ball end mill, the shape error is transferred to the tooth shape, and the gear machining accuracy is reduced. The change in the inclination angle α of the ball end mill from the normal line to the tooth surface of the cutting portion changes the bending moment with respect to the ball end mill M due to the cutting resistance, that is, the deformation amount of the ball end mill M. give. The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art in the finishing of gears, especially bevel gears.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明の歯車仕上加工
方法は、切削工具が被加工歯車に干渉しない範囲で切削
点での歯面の法線からの傾斜角を零でなくできるだけ小
さく一定に維持しながら、例えば被加工歯車の歯底が切
削点であるときの最小の傾斜角度に維持しながら切削工
具により被加工歯車の歯面が走査されるように切削工具
と被加工歯車との間の相対的切削送りを少なくとも4軸
制御により行う。According to the present invention, there is provided a method for finishing a gear, in which an inclination angle of a tooth surface from a normal line at a cutting point is set to be as small as possible and not zero as long as a cutting tool does not interfere with a gear to be processed. While maintaining, for example, the cutting tool and the gear to be machined are scanned so that the tooth surface of the gear to be machined is scanned by the cutting tool while maintaining the minimum inclination angle when the tooth bottom of the gear to be machined is the cutting point. Is performed by at least four-axis control.
【0009】この発明の歯車仕上加工方法を行う加工装
置は、例えば、直交3軸の切削工具の送り手段、1軸又
は直交2軸回りの被加工歯車の回転駆動手段及び切削工
具が被加工歯車に干渉しない範囲で切削点での歯面の法
線からの傾斜角を零でなくできるだけ小さく一定に維持
しながら切削工具により被加工歯車の歯面が走査される
ように切削工具の送り手段及び被加工歯車の回転駆動手
段を駆動制御する制御手段を備えている。The machining apparatus for performing the gear finishing method according to the present invention includes, for example, feed means for a cutting tool having three orthogonal axes, rotation driving means for a gear to be machined around one axis or two orthogonal axes, and a cutting tool having a gear to be machined. Feed means of the cutting tool so that the tooth surface of the gear to be machined is scanned by the cutting tool while maintaining the inclination angle from the normal of the tooth surface at the cutting point at the cutting point as small as possible, not zero, within a range not interfering with There is provided control means for drivingly controlling the rotation drive means of the gear to be processed.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態における傘
歯車精度確認用マスタ歯車の加工方法を実施する加工装
置を図面に従って説明する。なお、以下の説明の左右上
下方向は図1における左右上下方向として説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A machining apparatus for carrying out a method for machining a master gear for checking bevel gear accuracy according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the left, right, up and down directions will be described as the left, right, up and down directions in FIG.
【0011】図1において、ベッド1上の手前側には、
後述のように工作物Wを取り付けるテーブル2が載置さ
れ、奥側には図2に示し後述するような主軸頭を備えた
コラムがX軸線方向(左右方向)及びZ軸線方向(図面
の紙面垂直方向)に移動可能に設置されている。In FIG. 1, on the near side of the bed 1,
A table 2 on which a workpiece W is mounted is placed as described later, and a column having a spindle head as shown in FIG. 2 and having a spindle head as shown in FIG. (Vertically).
【0012】テーブル2の両端部の上面には、左右方向
で対向した第1支持台3と第2支持台4とが設けられて
いる。第1支持台3及び第2支持台4には、X軸線方向
の中心軸線Oに関し共軸線関係である回転軸5,6が軸
受により回転自在に設けられており、第1支持台3の回
転軸5の突出端には回転円板7が形成されている。A first support 3 and a second support 4 are provided on the upper surface of both ends of the table 2 so as to face each other in the left-right direction. The first support 3 and the second support 4 are provided with rotary shafts 5 and 6 having a coaxial relationship with respect to a center axis O in the X-axis direction by bearings so as to be rotatable. A rotating disk 7 is formed at the protruding end of the shaft 5.
【0013】図3及び図4に示すように、上方に伸びる
腕部8aが長手方向での両端面の夫々に形成されており
傾斜テーブル8は、O軸線回りに傾動可能である。即
ち、傾斜テーブル8の一方の腕部8aは、回転円板7に
直径方向に固着され、他方の腕部8aは回転軸6の突出
端に固着されており、傾斜テーブル8はO軸線に対して
偏心位置にある。As shown in FIGS. 3 and 4, arms 8a extending upward are formed on both end faces in the longitudinal direction, and the tilt table 8 can be tilted around the O axis. That is, one arm 8a of the tilt table 8 is diametrically fixed to the rotating disk 7, the other arm 8a is fixed to the protruding end of the rotary shaft 6, and the tilt table 8 is In an eccentric position.
【0014】第1支持台3には、エンコーダ9を備えた
サーボモータ10が、第2支持台4には、サーボモータ
10と同期回転するサーボモータ11が夫々設置され、
サーボモータ10の出力軸は回転軸5に結合されてお
り、サーボモータ11の出力軸は回転軸6に結合されて
いる。そして、回転円板7に同心的に固着されたフラン
ジ状の制動板12は、第1支持台3上に設けられた電磁
制動装置13により解放・固締状態になる。The first support 3 is provided with a servomotor 10 having an encoder 9, and the second support 4 is provided with a servomotor 11 which rotates synchronously with the servomotor 10.
The output shaft of the servomotor 10 is connected to the rotation shaft 5, and the output shaft of the servomotor 11 is connected to the rotation shaft 6. Then, the flange-shaped braking plate 12 concentrically fixed to the rotating disk 7 is released and fastened by the electromagnetic braking device 13 provided on the first support 3.
【0015】従って、サーボモータ10,11で回転軸
5,6が適宜の回転角だけ回転駆動されると、傾斜テー
ブル8はO軸線回りに適宜の角度に傾動され、電磁制動
装置13により制動板12が固締されることにより、傾
斜テーブル8は傾動状態に維持される。そしてそのサー
ボモータ10,11の回転角度、即ち傾斜テーブル8の
傾動角度はエンコーダ9,10により検出され、その検
出信号は後述する数値制御装置にフィードバックされ
る。Accordingly, when the rotary shafts 5 and 6 are driven to rotate by an appropriate rotation angle by the servo motors 10 and 11, the tilting table 8 is tilted to an appropriate angle around the O axis, and the electromagnetic brake device 13 applies a brake plate. The tilting table 8 is maintained in a tilted state by the 12 being fastened. Then, the rotation angles of the servo motors 10 and 11, that is, the tilt angles of the tilt table 8, are detected by the encoders 9 and 10, and the detection signals are fed back to a numerical controller described later.
【0016】なお、この実施の形態においては、工作物
Wは傘歯車や曲がり歯歯車であるため、傾動テーブル8
の固締は、工作物の着脱時にだけ使用されるが、工作物
の形状が直歯・はす歯平歯車等の4軸制御でもよい場合
には、傾動テーブルを加工に最適な角度に旋回させた
後、固締しても良い。In this embodiment, since the workpiece W is a bevel gear or a bevel gear, the tilting table 8
Is used only when attaching / detaching the workpiece, but when the workpiece can be controlled by four axes such as straight teeth and helical spur gears, the tilting table is turned to the optimum angle for machining. After that, it may be fastened.
【0017】図3及び図4に示すように、傾斜テーブル
8上の中心域にはエンコーダ14を備えたサーボモータ
15によりY軸線方向のP軸線回りに割出回転させられ
る割出回転テーブル16が載置されており、割出回転テ
ーブル16上には、傘歯車である工作物Wを装着したパ
レット17を載置固締するパレット固締装置18が設け
られている。As shown in FIGS. 3 and 4, an indexing rotary table 16 that is indexed and rotated about a P-axis in the Y-axis direction by a servomotor 15 having an encoder 14 is provided in the center area on the tilting table 8. On the indexing rotary table 16, there is provided a pallet fixing device 18 for mounting and fixing a pallet 17 on which a workpiece W which is a bevel gear is mounted.
【0018】ベッド1上の奥側には、図2に示すように
X軸線方向に設けられた案内20により案内されて、エ
ンコーダ21を備えたサーボモータ22で駆動されるね
じ機構によりX軸線方向に移動されるサドル23が載置
され、更にサドル23の上面には水平面でX軸線方向と
直交するZ軸線方向に設けられた案内24により案内さ
れて、エンコーダ25を備えたサーボモータ26で駆動
されるねじ機構によりZ軸線方向に移動されるコラム2
7が載置されている。As shown in FIG. 2, a guide 20 provided in the X-axis direction on the back side of the bed 1 guides the X-axis direction by a screw mechanism driven by a servomotor 22 having an encoder 21. The saddle 23 is moved by the servo motor 26 having an encoder 25. The saddle 23 is guided by a guide 24 provided on the upper surface of the saddle 23 in a Z-axis direction orthogonal to the X-axis direction on a horizontal plane. Column 2 which is moved in the Z-axis direction by the set screw mechanism
7 is placed.
【0019】コラム27の前面には、Y軸線方向(上下
方向)に設けられた案内28により案内されて、エンコ
ーダ29を備えたサーボモータ30で駆動されるねじ機
構によりY軸線方向に移動される主軸頭31が設けられ
ており、図4に示すように、主軸頭31には、Z軸線方
向に傾斜テーブル8上の工作物Wに向って突出したボー
ルエンドミルである切削工具Tが主軸モータ32により
回転駆動されるように装着されている。The front surface of the column 27 is guided by a guide 28 provided in the Y axis direction (vertical direction), and is moved in the Y axis direction by a screw mechanism driven by a servomotor 30 having an encoder 29. A spindle head 31 is provided. As shown in FIG. 4, the spindle head 31 is provided with a cutting tool T, which is a ball end mill projecting toward the workpiece W on the inclined table 8 in the Z-axis direction. It is mounted so as to be driven to rotate.
【0020】図5に示すように、サーボモータ10,1
1は駆動回路41を介して、サーボモータ15は駆動回
路42を介して、サーボモータ22は駆動回路43を介
して、サーボモータ26は駆動回路44を介して、サー
ボモータ30は駆動回路45を介して夫々数値制御装置
40に接続され、数値制御装置40からの指令に基づい
て制御駆動されるようになっており、各サーボモータの
夫々のエンコーダ9,14,21,25,29は、検出
信号を数値制御装置40にフィードバックするように接
続されている。As shown in FIG. 5, the servo motors 10, 1
1 is through a drive circuit 41, the servo motor 15 is through a drive circuit 42, the servo motor 22 is through a drive circuit 43, the servo motor 26 is through a drive circuit 44, and the servo motor 30 is through a drive circuit 45. The encoders 9, 14, 21, 25, and 29 of the respective servo motors are respectively connected to the numerical controller 40 via a controller and driven based on a command from the numerical controller 40. The signal is connected so as to feed back the signal to the numerical controller 40.
【0021】数値制御装置40は相互に入出力するよう
にシーケンスコントローラ50に接続され、主軸モータ
32は、シーケンスコントローラ50からの指令に基づ
いて制御駆動されるように駆動回路46を介してシーケ
ンスコントローラ50に接続されている。The numerical controller 40 is connected to a sequence controller 50 so as to input and output each other, and the spindle motor 32 is controlled by a sequence controller 50 via a drive circuit 46 so as to be controlled and driven based on a command from the sequence controller 50. 50.
【0022】更に、数値制御装置40とは別に、CPU
(中央処理装置)61、RTC(クロック信号発生回
路)62、ROM63、RAM64、固定ディスク65
及びインターフェース66a,66b,66cによって
主に構成されたマイクロコンピュータ60が備えられて
おり、数値制御装置40とシーケンスコントローラ50
とは、夫々マイクロコンピュータ60と相互に入出力す
るようにインターフェース66a,66bに接続されて
いる。又、マイクロコンピュータ60に入力するように
キーボード67が、マイクロコンピュータ60から入力
されるようにするようにCRT表示装置68が夫々イン
ターフェース66cに接続されている。Further, separately from the numerical controller 40, a CPU
(Central processing unit) 61, RTC (clock signal generation circuit) 62, ROM 63, RAM 64, fixed disk 65
And a microcomputer 60 mainly composed of interfaces 66a, 66b, and 66c, and a numerical controller 40 and a sequence controller 50.
Are connected to the interfaces 66a and 66b so as to mutually input and output with the microcomputer 60, respectively. A keyboard 67 is connected to the microcomputer 60, and a CRT display device 68 is connected to the interface 66c so as to be input from the microcomputer 60.
【0023】傘歯車精度確認用マスタ歯車の加工方法を
上記の研削装置の操作・作用と併せて説明する。先ず、
工作物Wを装着したパレット17を割出回転テーブル1
6にパレット固締装置18により固締する。A method of machining the master gear for checking the accuracy of the bevel gear will be described together with the operation and operation of the above-described grinding device. First,
Indexing rotary table 1 with pallet 17 on which workpiece W is mounted
6 is fastened by the pallet fastening device 18.
【0024】工作物Wは曲がり歯傘歯車である傘歯車精
度確認用マスタ歯車である。そして、仕上加工は各歯の
一方の歯面毎に行われる。主軸モータ32は、シーケン
スコントローラ50からの指令により回転駆動され、工
具主軸、即ち切削工具Tは回転する。The workpiece W is a bevel gear accuracy checking master gear which is a spiral bevel gear. The finishing is performed for each tooth surface of each tooth. The spindle motor 32 is rotationally driven by a command from the sequence controller 50, and the tool spindle, ie, the cutting tool T, rotates.
【0025】そして、切削工具Tの工作物Wに対する三
次元送り及びZ軸線方向の切削工具Tに対する工作物W
の三次元傾動を行う下記の各サーボモータの駆動は、数
値制御装置40により制御されて行われる。The three-dimensional feed of the cutting tool T to the workpiece W and the workpiece W to the cutting tool T in the Z-axis direction are performed.
The following servo motors that perform the three-dimensional tilting described above are driven by the numerical control device 40.
【0026】サーボモータ10,11が回転駆動され、
切削開始点における加工歯面の歯筋方向が直立方向にな
るように傾斜テーブル8が傾斜し、サーボモータ15が
回転駆動され、仕上げ加工する加工歯面が所定の角度を
もってZ軸線方向に向くように割出回転テーブル16が
割出し位置決めされる。The servo motors 10 and 11 are driven to rotate,
The inclination table 8 is tilted so that the tooth trace direction of the processing tooth surface at the cutting start point is in the upright direction, the servo motor 15 is driven to rotate, and the processing tooth surface to be finished is oriented in the Z-axis direction at a predetermined angle. The indexing rotary table 16 is indexed and positioned.
【0027】そして、Z軸線方向の切削工具Tは、後述
するように歯溝内に進入して歯面を走査するように切削
する際、その軸線が図7に示すように立体曲面である歯
面に対する法線hから所定の傾斜角θだけ傾いた方向に
維持される。When the cutting tool T in the Z-axis direction cuts into the tooth space and scans the tooth surface as described later, the axis of the tooth is a three-dimensional curved surface as shown in FIG. It is maintained in a direction inclined by a predetermined inclination angle θ from a normal line h to the surface.
【0028】その傾斜角θは、切削送り中に切削工具T
が加工歯面に歯溝を間に隣接する歯面に干渉しないよう
な方向となる必要があり、そのような条件範囲におい
て、更に切削抵抗による切削工具Tの変形量、即ち切削
工具Tに加わる曲げモーメントができるだけ少なくする
ため、傾斜角はできるだけ小さいことが好ましい。The inclination angle θ is determined by the cutting tool T during cutting feed.
Must be in a direction such that the tooth space does not interfere with the adjacent tooth surface between the processing tooth surface, and in such a condition range, the deformation amount of the cutting tool T due to the cutting resistance, that is, the cutting tool T In order to minimize the bending moment, the inclination angle is preferably as small as possible.
【0029】そして、法線hからの傾斜角が所定角度に
維持されるので、切削工具Tにおいては先端の半球面の
切削作用を行わない頂点より所定量外れた所定の点(中
心軸断面における点)が加工歯面の切削開始点に接触
し、歯面の切削に与る切削工具Tの切削点はその点に維
持される。切削送り中に隣接する歯面に最も干渉するの
は、切削工具Tが歯溝に最も進入した歯底付近を切削す
るときで、そのときの許容最小傾斜角が前記所定角度と
なる。Since the inclination angle from the normal h is maintained at a predetermined angle, in the cutting tool T, a predetermined point deviated by a predetermined amount from a vertex of the tip of the hemisphere where cutting is not performed (in the center axis cross section). (Point) comes into contact with the cutting start point of the processing tooth surface, and the cutting point of the cutting tool T that affects the cutting of the tooth surface is maintained at that point. The greatest interference with the adjacent tooth surface during cutting feed occurs when the cutting tool T cuts the vicinity of the bottom of the tooth that has most entered the tooth space, and the minimum allowable inclination angle at that time is the predetermined angle.
【0030】そして、サーボモータ22及びサーボモー
タ30が回転駆動され、シーケンスコントローラ50か
らの指令により回転駆動される主軸モータ32で回転す
る切削工具Tが加工歯面の切削開始点に対向するよう
に、サドル23、即ちコラム27がX軸線方向に、主軸
頭31がY軸線方向に移動する。Then, the servo motor 22 and the servo motor 30 are driven to rotate, and the cutting tool T rotated by the spindle motor 32, which is driven to rotate by a command from the sequence controller 50, faces the cutting start point of the processing tooth surface. , The saddle 23, that is, the column 27, moves in the X-axis direction, and the spindle head 31 moves in the Y-axis direction.
【0031】そして、サーボモータ26が回転駆動さ
れ、主軸モータ32により回転する切削工具Tが加工歯
面の切削開始点に向うように、コラム27をZ軸線方向
に送る。やがて、切削工具Tは、所定の傾斜方向になっ
て切削開始点の歯面に所定量切込まれる。Then, the servo motor 26 is driven to rotate, and the column 27 is moved in the Z-axis direction so that the cutting tool T rotated by the spindle motor 32 is directed to the cutting start point on the processing tooth surface. Eventually, the cutting tool T is cut in a predetermined amount in the tooth surface at the cutting start point in a predetermined inclination direction.
【0032】それから、所定量切込んだ切削工具Tの先
端が加工歯面を走査するように切削工具Tに三次元送り
を与えるべく工具側の送りのサーボモータ22,26,
29が回転駆動される。それにより加工歯面は、切削工
具Tにより切削されるのであるが、加工歯面は立体曲面
であるので、Z軸線方向に保たれた切削工具Tに対する
切削箇所の歯面の傾斜角は切削箇所の移動に伴い逐次変
化する。Then, in order to give a three-dimensional feed to the cutting tool T so that the tip of the cutting tool T, which has been cut by a predetermined amount, scans the machining tooth surface, the tool-side feed servomotors 22, 26,.
29 is driven to rotate. As a result, the machining tooth surface is cut by the cutting tool T. However, since the machining tooth surface is a three-dimensional curved surface, the inclination angle of the tooth surface of the cutting position with respect to the cutting tool T held in the Z-axis direction is It changes sequentially with the movement of.
【0033】そのため、切削送り中に切削開始点の歯面
に対する切削工具Tの傾斜角θを維持するように、即
ち、立体曲面である歯面に対する法線hから傾斜角θを
一定に維持するように、サーボモータ10,15が回転
駆動され、傾斜テーブル8及び割出回転テーブル16を
介して、パレット17即ち工作物Wは、X軸線方向のO
軸線回りに回転すると共に、中心を通るY軸線方向のP
軸線、即ち中心軸回りに回転する。Therefore, the inclination angle θ of the cutting tool T with respect to the tooth surface at the cutting start point is maintained during cutting feed, that is, the inclination angle θ is maintained constant from the normal h to the tooth surface which is a three-dimensional curved surface. As described above, the servomotors 10 and 15 are driven to rotate, and the pallet 17, that is, the workpiece W is moved through the tilt table 8 and the indexing rotary table 16 in the X-axis direction.
P about the Y-axis direction that rotates around the axis and passes through the center
It rotates about an axis, that is, a central axis.
【0034】かくして、図7に示すように立体曲面であ
る加工歯面は、切削工具Tの半球先端部の頂点から前記
の所定量外れた所定の点(中心軸断面における点)のみ
で切削される。Thus, as shown in FIG. 7, the machined tooth surface which is a three-dimensional curved surface is cut only at a predetermined point (a point in the center axis cross section) which is deviated from the apex of the hemispherical tip of the cutting tool T by the predetermined amount. You.
【0035】切削工具Tが傘歯車の歯面を走査するよう
に切削送りされるようにサーボモータ22,26,30
の回転駆動を制御すると共に、その切削送りにおいて、
切削工具Tが工作物Wである傘歯車の歯に干渉しない
上、きるだけ小さい歯面の法線hからの傾斜角θ(零で
はない)を維持するようにサーボモータ10,15の回
転駆動を制御するのは、数値制御装置40であるが、そ
のための制御データは、マイクロコンピュータ60から
数値制御装置40に入力される。Servo motors 22, 26, 30 so that the cutting tool T is cut and fed so as to scan the tooth surface of the bevel gear.
In addition to controlling the rotational drive of the
The rotational drive of the servomotors 10 and 15 so that the cutting tool T does not interfere with the teeth of the bevel gear as the workpiece W and maintains the inclination angle θ (not zero) from the normal h of the tooth surface as small as possible. Is controlled by the numerical controller 40, and control data for that is input from the microcomputer 60 to the numerical controller 40.
【0036】マイクロコンピュータ60においては、工
作物Wの寸法・形状、切削工具Tの寸法・形状が予め入
力されて記憶され、それに基づき切削工具Tの三次元位
置及び工作物Wの三次元傾斜が演算され、それが数値制
御装置40に入力される。In the microcomputer 60, the dimensions and shape of the workpiece W and the dimensions and shape of the cutting tool T are inputted and stored in advance, and based on them, the three-dimensional position of the cutting tool T and the three-dimensional inclination of the workpiece W are determined. The calculated value is input to the numerical controller 40.
【0037】上記の動作を図6のフローチャートに従っ
て説明する。CADにおける工作物W(傘歯車)の寸法
・形状データであるCADデータがオンラインによりC
ADから直接に、若しくはCADデータが記録されたフ
ロッピー(登録商標)ディスクFDの記録データがFD
Dを介してマイクロコンピュータ60に入力される。又
は工作物W(傘歯車)の寸法・形状データが記録された
テープの記録データがテープリーダを介してマイクロコ
ンピュータ60に入力される(STEP1)。The above operation will be described with reference to the flowchart of FIG. CAD data, which is the dimension and shape data of the workpiece W (bevel gear) in CAD, is
The recorded data of the floppy (registered trademark) disk FD in which the CAD data is recorded directly from the AD or
The data is input to the microcomputer 60 via D. Alternatively, the recording data of the tape on which the dimension / shape data of the workpiece W (bevel gear) is recorded is input to the microcomputer 60 via the tape reader (STEP 1).
【0038】この際、切削工具Tの寸法・形状、主軸回
転数、送り速度、ピックフィード等の加工条件も同時に
キーボードによりマイクロコンピュータ60に入力され
る。又は上記の工作物W(傘歯車)の寸法・形状データ
と同様にしてオンライン、FDD又はテープリーダを介
してマイクロコンピュータ60に入力される。マイクロ
コンピュータ60においては、上記のようにして入力さ
れたデータを基にして切削工具Tの傾斜角θが演算され
る(STEP2)。At this time, the processing conditions such as the size and shape of the cutting tool T, the number of revolutions of the spindle, the feed speed, and the pick feed are also input to the microcomputer 60 by the keyboard at the same time. Alternatively, the data is input to the microcomputer 60 via online, FDD, or a tape reader in the same manner as the size / shape data of the workpiece W (bevel gear). In the microcomputer 60, the inclination angle θ of the cutting tool T is calculated based on the data input as described above (STEP 2).
【0039】切削工具Tの傾斜角θは、マイクロコンピ
ュータ60の演算による以外に、作業者の経験を基に決
定してマイクロコンピュータ60に手動入力しても良い
し、切削工具Tが隣接する歯に干渉しない程度の傾斜角
を入力した後、機械を実際に動作させて干渉チェックを
行いながら、徐々に傾斜角を小さくして試行錯誤を繰り
返しながら最小傾斜角θを決定し、手動入力又はボタン
操作により、マイクロコンピュータ60に入力しても良
い(STEP3)。The inclination angle θ of the cutting tool T may be determined based on the operator's experience and may be manually input to the microcomputer 60 in addition to the calculation by the microcomputer 60. After inputting a tilt angle that does not cause interference, the machine is actually operated to check for interference, the tilt angle is gradually reduced while trial and error is repeated, and the minimum tilt angle θ is determined. The operation may be input to the microcomputer 60 (STEP 3).
【0040】マイクロコンピュータ60において、加工
条件と切削工具Tの傾斜角θとを基に5軸制御のための
NCデータが作成される。(STEP4)。マイクロコ
ンピュータ60において作成されたNCデータは、数値
制御装置に入力され、数値制御装置40は、そのNCデ
ータに基づいて、サーボモータ10,15,22,2
6,30の回転駆動を制御する(STEP5)。In the microcomputer 60, NC data for five-axis control is created based on the machining conditions and the inclination angle θ of the cutting tool T. (STEP 4). The NC data created by the microcomputer 60 is input to the numerical controller, and the numerical controller 40 controls the servomotors 10, 15, 22, 2 based on the NC data.
The rotational drive of the control units 6 and 30 is controlled (STEP 5).
【0041】上記の干渉チェック時には、工作物W及び
切削工具Tの経時的変化する状態がマイクロコンピュー
タ60に数値制御装置40から入力され、それに応じた
上記の演算が逐次行われる。上記の実施の形態において
は、切削工具側3軸、工作物側2軸の5軸制御が行わ
れ、傘歯車、曲り歯歯車等に適用されるが、工作物Wが
直歯・はす歯平歯車の場合には、4軸制御でもよい。At the time of the interference check, the time-varying states of the workpiece W and the cutting tool T are input to the microcomputer 60 from the numerical controller 40, and the above-described calculations are sequentially performed. In the above embodiment, five-axis control of three axes on the cutting tool side and two axes on the workpiece side is performed and applied to bevel gears, bevel gears, and the like. In the case of a spur gear, four-axis control may be used.
【0042】[0042]
【発明の効果】この発明の歯車仕上方法によれば、切削
工具により被加工歯車の歯面が走査されるように切削工
具と被加工歯車との間の相対的切削送りが行われるのに
際して、切削工具が被加工歯車に干渉しない範囲で切削
点での歯面の法線からの傾斜角を零でなく一定に維持さ
れている。According to the gear finishing method of the present invention, the relative cutting feed between the cutting tool and the work gear is performed so that the tooth surface of the work gear is scanned by the cutting tool. As long as the cutting tool does not interfere with the gear to be processed, the inclination angle from the normal of the tooth surface at the cutting point is maintained at a constant value other than zero.
【0043】従って、切削工具の軸線回りの切削点が一
点に維持されるので、切削工具の切削刃部の形状誤差が
歯形形状に転嫁ないので歯車加工精度が維持される。し
かも、前記の傾斜角はできるだけ小さいので、切削抵抗
による切削工具に対する曲げモーメントは小さい、即ち
歯車加工精度に影響する切削工具の変形が生じない。Accordingly, since the cutting point around the axis of the cutting tool is maintained at one point, the shape error of the cutting blade portion of the cutting tool is not transferred to the tooth shape, so that the gear machining accuracy is maintained. Moreover, since the inclination angle is as small as possible, the bending moment of the cutting tool due to the cutting resistance is small, that is, the deformation of the cutting tool which affects the gear machining accuracy does not occur.
【図1】この発明の実施の形態における歯車仕上装置の
正面図ある。FIG. 1 is a front view of a gear finishing device according to an embodiment of the present invention.
【図2】この発明の実施の形態における歯車仕上装置の
工具主軸側のコラムの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a column on a tool spindle side of the gear finishing device according to the embodiment of the present invention.
【図3】この発明の実施の形態における歯車仕上装置の
工作物側構成の正面図である。FIG. 3 is a front view of a workpiece-side configuration of the gear finishing device according to the embodiment of the present invention.
【図4】この発明の実施の形態における歯車仕上装置の
工作物側構成の平面図である。FIG. 4 is a plan view of a work-side configuration of the gear finishing device according to the embodiment of the present invention.
【図5】この発明の実施の形態における歯車仕上装置の
制御装置の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a control device of the gear finishing device in the embodiment of the present invention.
【図6】この発明の実施の形態における歯車仕上装置の
制御のフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart of control of the gear finishing device in the embodiment of the present invention.
【図7】この発明の実施の形態における歯車仕上加工の
エンドミルの作用説明図である。FIG. 7 is an operation explanatory view of an end mill for gear finishing in the embodiment of the present invention.
【図8】従来の技術における歯車仕上装置の側面図あ
る。FIG. 8 is a side view of a gear finishing device according to the related art.
【図9】従来の技術における歯車仕上加工のエンドミル
の作用説明図である。FIG. 9 is an operation explanatory view of an end mill for gear finishing in a conventional technique.
1 ベッド 2 テーブル 3 第1支持台 4 第2支持台 5,6 回転軸 7 回転円板 8 傾斜テーブル 8a 腕部 9,14,21,25,29 エンコーダ 10,11,15,22,26,30 サーボモータ 12 制動板 13 電磁制動装置 16 割出回転テーブル 17 パレット 18 パレット固締装置 20,24,28 案内 23 サドル 27 コラム 31 主軸頭 32 主軸モータ 40 数値制御装置 41,42,43,44,45,46 駆動回路 50 シーケンスコントローラ 60 マイクロコンピュータ 61 CPU(中央処理装置) 62 RTC(クロック信号発生回路) 63 ROM 64 RAM 65 固定ディスク 66a,66b,66c インターフェース 67 キーボード 68 CRT表示装置 W 工作物(傘歯車) T 切削工具 Reference Signs List 1 bed 2 table 3 first support 4 second support 5,6 rotating shaft 7 rotating disk 8 tilting table 8a arm 9,14,21,25,29 encoder 10,11,15,22,26,30 Servo motor 12 Braking plate 13 Electromagnetic braking device 16 Indexing rotary table 17 Pallet 18 Pallet fastening device 20, 24, 28 Guide 23 Saddle 27 Column 31 Spindle head 32 Spindle motor 40 Numerical control device 41, 42, 43, 44, 45 , 46 drive circuit 50 sequence controller 60 microcomputer 61 CPU (central processing unit) 62 RTC (clock signal generation circuit) 63 ROM 64 RAM 65 fixed disk 66a, 66b, 66c interface 67 keyboard 68 CRT display device W Workpiece (bevel gear) ) T cutting tool
Claims (4)
で切削点での歯面の法線からの傾斜角を零でなくできる
だけ小さく一定に維持しながら切削工具により被加工歯
車の歯面が走査されるように切削工具と被加工歯車との
間の相対的切削送りを行う歯車加工方法。1. The tooth surface of a gear to be machined by a cutting tool while maintaining the inclination angle from the normal of the tooth surface at the cutting point as small as possible, not zero, as long as the cutting tool does not interfere with the gear to be machined. A gear machining method for performing relative cutting feed between a cutting tool and a gear to be machined so as to be scanned.
の切削工具の傾斜角は、被加工歯車の歯底が切削点であ
るときの最小の傾斜角度である請求項1に記載の歯車加
工方法。2. The cutting tool according to claim 1, wherein the inclination angle of the cutting tool from the normal of the tooth surface of the gear to be processed at the cutting point is the minimum inclination angle when the root of the gear to be processed is at the cutting point. The described gear processing method.
削送りは、少なくとも4軸制御により行う請求項1又は
請求項2に記載の歯車加工方法。3. The gear machining method according to claim 1, wherein relative cutting feed between the cutting tool and the work gear is performed by at least four-axis control.
は直交2軸回りの被加工歯車の回転駆動手段及び切削工
具が被加工歯車に干渉しない範囲で切削点での歯面の法
線からの傾斜角を零でなくできるだけ小さく一定に維持
しながら切削工具により被加工歯車の歯面が走査される
ように切削工具の送り手段及び被加工歯車の回転駆動手
段を駆動制御する制御手段を備えた歯車加工装置。4. A method for feeding a cutting tool having three orthogonal axes, a rotating means for rotating a gear to be machined about one axis or two axes, and a method of forming a tooth surface at a cutting point within a range where the cutting tool does not interfere with the gear to be machined. Control means for driving and controlling the feed means of the cutting tool and the rotation drive means of the work gear so that the tooth surface of the work gear is scanned by the cutting tool while keeping the inclination angle from the line as small as possible and not zero. Gear processing device equipped with
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000088098A JP2001269816A (en) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | Gear machining method and gear machining device |
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