歯切り盤とは
歯切り盤とは、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
歯切り盤による加工は、数多くの形状の歯車の製作に用いられます。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。
歯切り盤の原理
歯切り盤の加工は、次の動作が行われます。
1. カッターの回転
歯車を切削するためのカッターは、ワークとカッターが噛み合うように回転します。
2. ワークの回転
ワークは、カッターの回転に対して一定の角度で回転し、必要な歯の数や形状に合わせて、切削を行います。
3. 送り動作
カッターとワークは送り機構によって少しずつ動かされ、全体の歯形が完成するまで繰り返し切削されます。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を使った研削盤、ギアシェーパーなどがあります。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されます。
また、歯車には平歯車以外にも、はすば歯車や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
歯切り盤は、加工の方法により以下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を使い、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、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歯切りを行い、かさ歯車の歯切りを行います。
歯切り盤のその他情報
歯車の種類
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
最も一般的な歯車で、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が高いのが特徴です。
3. 内歯車
歯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を食い合わせています。かさ歯車と比較して小さく、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や自動車のステアリング機構に採用されています。