歯切り盤とは
歯切り盤 (英: gear cutting machine) とは、歯車の溝を切削によって作出する工作機械の一種です。
歯車は転造歯車や鋳造歯車によって製造され、歯切り盤で加工された歯車を使う場合が多いです。歯車の形状や寸法に対応した工具を用いて歯切り加工が行われます。
歯切り盤にはホブカッタを使った外歯車加工の「ホブ盤」や外・内歯加工が可能なピニオンカッタによる「形削り盤」などがあり、ブローチカッタを使った「ブローチ盤」も製造可能です。歯割り盤、ラック歯切り盤、ウォームホイールホブ盤、すぐばかさ歯車歯切り盤、まがりばかさ歯車歯切り盤などもあります。
歯切り盤の使用用途
歯切り盤で製作される歯車には「平行軸」と言われる平行した軸の間で動力を伝える「平歯車」「はすば歯車」「内歯車」「ラック」などがあります。
歯切り盤は動力伝達軸が交差した「交差軸」として「すぐばかさ歯車」「まがりばかさ歯車」「フェースギア」などの製作にも使用可能です。そのほか「食い違い軸」と言われる「ウォームギア」「ハイポイドギア」「ねじ歯車」や特殊形状歯車である「非円形歯車」「円錐歯車」「間欠歯車」などの製作に使われています。
歯切り盤の特徴
歯切り盤は歯車を作る加工の中で切削加工で用いられます。切削による歯切り加工には「創成法」「成形法」「ギアスカイビング」があり、歯切り盤による加工は製作する歯車でも変わります。例えば平歯車では創成法、特殊な歯車では創成法と成形法を組み合わせて加工可能です。
歯切り盤は主に円筒歯車の加工に使用され、ホブを使ったホブ盤とピニオンカッタ (英: pinion type cutter) を使った研削盤、ギアシェーパー (英: gear shaper) などがあります。かさ歯車のような特殊な歯車を加工する「かさ歯車歯切り盤」では創成法と成形法の両者を組み合わせて加工可能です。
ホブ盤で加工される歯車には平歯車以外にも「はすば歯車」「ウォームギヤ」などがあります。創成法による歯切り加工は溝を一本一本切削していく成形法より精度的に優れていますが、コスト的にNC工作機械での加工が可能な成形法には劣ります。
歯切り盤の種類
加工の方式で歯切り盤は複数の種類に分類されます。
1. ホブ盤
ホブを取り付けて旋回させながら歯切り加工を行います。ホブは成形する歯車に食い合うように切れ刃や溝が外周に設置されています。
2. ギアシェーパー
歯切り加工にピニオンカッタやラックカッタ (英: rack type cutter) を使い、歯車形削り盤とも言います。刃物の上下運動によって形削り加工を行います。作業効率は低いですが、一部の加工が難しい特殊な歯車の形にも対応可能です。
3. 歯車研削盤
高速で砥石を旋回させて歯車を成形します。焼入れした硬い素材から歯車を高精度で加工可能です。
4. 歯車シェービング盤
歯切り加工で作られた歯車の最終プロセスに使用します。食い合わせた歯車状の工具を旋回させて表面を滑らかにでき、食い合わせも補正可能です。
5. かさ歯車歯切り盤
円盤のような形状の切削工具を使って旋回によって歯切りを行い、かさ歯車の歯切りを専門としています。
歯切り盤の構造
歯切り盤による加工で数多くの形状の歯車が作れます。
1. 平歯車
最もありふれた歯車で、歯すじが歯車軸に平行です。平行な2つの歯車を組み合わせて動力を伝達します。
2. はすば歯車
平歯車の歯すじが斜めになっているため歯車と歯車が食い合いやすい構造です。平歯車と比べて音が静かで強度を持っています。
3. 内歯車
歯すじが円筒の内向きにあります。円筒内部にある小型の歯車を旋回させて使用します。
4. かさ歯車
傘のような円錐形で、歯すじが外向きにあり、軸の向きが違うかさ歯車と歯車を食い合わせてエネルギーを伝えます。かさ歯車の歯すじによって、直歯かさ歯車と斜歯かさ歯車に分類されます。直歯かさ歯車はすぐばかさ歯車とも呼ばれ、平歯車の歯すじと同じようにまっすぐです。斜歯かさ歯車ははすば歯車のように歯すじが斜めで、別名はすばかさ歯車です。
5. ウォームギヤ
棒状の素材に螺旋状の斜歯を取り付けたねじ歯車であるウォームと歯車に合うウォームホイール (英: worm wheel) を食い合わせています。かさ歯車と同様に軸の方向を変更でき、かさ歯車と比較して小さくて軽く音も静かです。
6. ラックアンドピニオン
ラックピニオン (英: rack pinion) とも呼ばれ、まっすぐな棒に歯すじを付けたラックと平歯車のようなピニオンを組み合わせ、歯車の回転力を直線に変える際に利用されます。身近な使用例はカメラの三脚の高さを調節する部分です。