ハード スカイビングとソフト スカイビング: 違いとそれぞれをいつ使用するか

デレクによる書き込み |ハンシェンオートメーション

精密歯車の調達や機械加工サプライヤーの評価に時間を費やしたことがある方なら、おそらくこの用語を聞いたことがあるでしょう。ギアスカイビング投げ回された。 2 つの異なるサプライヤーに「スカイビング」を行っているかどうかを尋ねると、1 つは熱処理の前にギアのブランクを荒加工することを意味し、もう 1 つは硬化したリングギアを最終公差まで機械加工することを意味する可能性があります。-

どちらも - のスカイビングについて話していますが、根本的に異なる 2 つの操作について説明しています。

ソフトスカイビングとハードスカイビングの違いは、機械や切削動作に関係するものではありません。結局のところ、それは 1 つの変数に帰着します。それは、製造シーケンスの中で、熱処理の前後でスカイビングが - 発生する場所です。

この記事では、メーカーの観点から両方のプロセスを詳しく説明し、それぞれが何を行うのか、どこが不足しているのかを説明します。{0}

ギアスカイビングの基本原理をまだよく理解していない場合は、記事を参照してください。ギアスカイビングとホブ加工

このような用語に初めて触れると、誤解しやすくなります。

「柔らかい」と「硬い」というのは、実際には、ツールカッターがワークピースに切り込まれるときの材料の状態を指します。

熱処理前のギヤブランクにソフトスカイビングを施します。この段階では、材料は通常、焼きなましまたは焼きならしされた状態にあり、硬度は HB 180 ～ 250 の範囲になります。鋼は比較的自由に切断でき、工具の摩耗は管理可能で、サイクルタイムは短いです。

ハードスカイビングは、HRC 58～62 まですでに表面硬化または貫通硬化されたギアの熱処理 - の後に実行されます。-あなたは、工具の材質、コーティング、機械の剛性が重要な変数となるハード加工の領域にいます。

一言で言えば、ソフトスカイビングとハードスカイビングはプロセスの違いではありません -、熱処理のどちら側で機械加工が行われるかの違いです。

ほとんどの歯車製造ワークフローでは、ソフト スカイビングは成形パスとして機能します-。つまり、熱処理に入る前に歯車ワークピースの歯の形状を定義する操作です。この段階では、被削材はまだ焼きなましまたは焼きならしの状態にあるため、切断が容易になります。

何が有利に働くのか

切削抵抗が低い-つまり、ハードマシニングよりも工具寿命が大幅に長くなります。

サイクルタイムは短く、それが 1 個あたりのコストに反映されています。{0}

制御された条件下では、ソフトスカイビングは ISO グレード 5 ～ 6 の精度を達成できます (ISO ギア精度グレードの詳細については、「この技術リファレンス).

制限: 熱処理歪み

これがソフトスカイビングの最大の制限です。浸炭および焼入れのプロセスではワークピース内に広範な熱応力と相変態応力が生成されるため、中実で幾何学的に対称な外歯車の場合は影響は小さいかもしれませんが、薄肉の内輪歯車の場合は歯形全体に非常に不均一な歪みを引き起こします。

これは、ソフトスカイビングによって達成される精度が実質的に失われることを意味します。このため、ソフトスカイビングは非常に高い精度が要求される用途には適していません。

ソフトスカイビングの適用シナリオ

• シンプルな形状の外歯歯車
• 歯車の最終精度は ISO 6 ～ 7 レベルで、熱処理後の変形も許容範囲内にあります。
• 「ソフトスカイビング+歯車研削」を組み合わせた大規模生産ライン

該当しないシナリオ

• 高精度の内歯車-
• 止まり穴または肩付近の構成。研削へのアクセスが物理的に制限されており、歪みが許容値を超えた場合に回復経路がありません。

ソフト スカイビングが成形パスである場合、ハード スカイビングは精度保証 - であり、ジオメトリにどのような熱処理が行われたかに関係なく、完成部品が実際に保持する公差を決定する操作です。

切削は、歯車が通常 HRC 58 ～ 62 まで完全に硬化された後に行われます。つまり、工具はそのタスクに対応する必要があります。ハードスカイビングでは、断続ハード切削用に特別に設計された超硬ソリッドまたは CBN- コーティングされたスカイビング カッターが使用されます。

主な利点: 最終的な寸法制御。

ハードスキーは熱処理による変形を修正することができます。部品が焼き入れから安定した後に歯形を機械加工することにより、実際の歪んだ形状を操作し、真の目標寸法に切り戻すことになります。

外歯車の場合、このレベルの HT 後補正は、多くの場合、歯車研削によって処理できます。{0}しかし、内歯車の場合は違います。内歯車の研削には、特殊な工具と明確な軸方向アクセス条件が必要です。-条件は、止まり穴のリングギヤや-ショルダ構成には存在しません。{4}}このような場合、ハードスカイビングだけが最良の選択肢というわけではありません。多くの形状では、これが熱処理後の唯一実行可能な仕上げプロセスです。

これがまさに、精密歯車サプライヤー - を評価する際にハード スカイビング機能が重要である理由であり、Hansheng Automation が、-内部歯車の高精度ハード スカイビングを目的として構築された機械プラットフォームである KashiFuji KPS30 に多大な投資を行った理由でもあります。-騒音、バックラッシュ、疲労寿命が交渉の余地のない{{5}ロボット ジョイント アクチュエータ、遊星ギアボックス リング ギア、サーボ駆動システム-などのアプリケーションでは、炉の直前だけでなく、硬化された内部ギアの公差を保持できるサプライヤーが必要です。-

ハードスカイビングが有利な場合

• ISO グレード 5 を必要とする高精度の内歯車-
• -HT 研削後のアクセスが制限される止まり穴と-ショルダー リング ギアの形状付近
• 伝達精度、ノイズフロア、疲労寿命に関する厳しい要件があるアプリケーション - (協働ロボットのジョイントや精密遊星減速機など)

限界

• エッジあたりの工具コストはソフトスカイビングカッターよりも大幅に高くなります
• 機械の要件は厳しく、高い主軸同期精度、断続的なハード切削時の剛性、稼働中の熱安定性が求められます。
• -大型モジュール歯車（通常は M5 以上）にはあまり適していません- この規模では歯車研削が依然として推奨されるルートです

2 つのプロセスは競合する代替手段ではありません - 生産シーケンスにおいて異なる役割を果たします。

高精度の内歯車の製造では、ソフト スカイビングとハード スカイビングは競合する選択肢ではありません。-これらは同じ生産ライン上の 2 つのステーションです。

上記のワークフローは、作業をどのように分割するかを示しています。ソフトスカイビングは成形パス - を処理し、材料がまだ機械加工しやすい状態でブランクから歯形を切断し、フランクあたり 0.10 ～ 0.15 mm の小さな取り代を意図的に残します。熱処理歪みが落ち着いた後に除去するためにハードスカイビングを施します。

その後浸炭と焼入れを行うと、通常行われることになります - 歯車が硬化し、歪みが生じます。薄肉の内輪歯車の場合、その歪みは 20～50 ミクロン以上に達し、歯形全体に不均一に分布します。-ソフトスカイビングジオメトリは許容範囲外になりました。

ハードスカイビングを行うとループが閉じます。硬化して歪んだ部品を切断し、真の目標寸法に戻します -。これにより、熱処理によって変化した形状が修正され、完成した歯車の最終精度が ISO グレード 5 になります。最終部品の品質は、炉に入れる前の状態に左右されることはありません。

ソフト/ハードの区別を理解すると、サプライヤー - を認定する方法が変わります。「当社はギアスカイビングを行っています」という言葉だけではほとんど何も分からないからです。

ISO グレード 7 以下の - 標準産業用ギアボックス、非クリティカル ドライブ、-HT 後の歪みが許容許容範囲内に収まるアプリケーションを対象とする場合は、通常、高周波焼き入れまたは焼き入れを組み合わせたソフト スカイビングで十分です。-このプロセスは十分に確立されており、工具コストは低く、使用しないハードスカイビング機能にお金を払う必要はありません。-

ISO グレード 5 ～ 6 の内歯車 - ロボット ジョイント、遊星減速機リング ギア、伝達誤差、騒音、疲労寿命が設計上の制約となるものすべて - を指定している場合、問題はサプライヤーがスカイビングを行うかどうかではありません。熱処理をした後に行うかどうかです。ソフトスカイビング機能のみを備えたサプライヤーは、硬化した内部歯車の最終寸法精度を確実に提供することはできません。{6}}炉は彼らの仕事を台無しにしてしまいます。

潜在的なサプライヤーと話しているとき、1 つの質問で曖昧さがすぐに解消されます。

• 「熱処理の前後にスカイビングを行っていますか?-、完成した硬化部品の歯の形状を示す検査レポートを提供していただけますか?」
• 彼らが両方に「はい」と答えることができれば、適切なサプライヤーと話していることになります。

用途が完成した硬化内歯車 - に ISO グレード 5 ～ 6 の精度を要求する場合、それがロボット ジョイント アクチュエータ、遊星減速機リング ギア、カスタムの止まり穴構成 - であっても、見積もりの​​背後にあるプロセス能力は価格と同じくらい重要です。-

Hansheng Automation は、ソフトスカイビングからハードスカイビング、​​最終検査に至るまで、生産シーケンス全体にわたって機能します。 HT 後の寸法管理が必要な歯車図面がある場合は、喜んでそれを確認し、どのようにアプローチするかを正確にお知らせします。-

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ソフトスカイビングとハードスカイビングを同じマシンで実行できますか?

いつもではありません。ソフトスカイビングでは工作機械に対する要件が低くなりますが、ハードスカイビングでは工作機械の剛性、熱安定性、スピンドル精度に対する要件が高くなります。

熱処理後にハードスカイビングを省略するとどうなりますか?

部品は、熱処理によって生じた歪みが生じた状態で出荷されます。 ISO 5 ～ 6 の精度要件を持つ内歯車の場合、この変形は伝達誤差の増加と寿命の短縮に直接つながります。

外歯車にもハードスカイビングは適していますか？

技術的にはその通りですが、それが好ましい選択であることはほとんどありません。外歯歯車は、熱処理後に歯車研削を行うことができます。これにより、大規模な場合はより高速でコスト効率が高く、ISO グレード 4 以上に達することができます。-

ハードスカイビングはどのモジュール範囲に適していますか?

ハードスカイビングは通常、約 M4～M5 までのモジュール範囲に適しています。-さらに、より深い歯深さでのハード切削によって発生する切りくず負荷により、スカイビングツールの形状と機械の剛性の実際的な限界が押し上げられます。より大きなモジュール歯車の場合、- M5 以上の - には、熱処理後の仕上げプロセスとして歯車研削が推奨されます。