歯車加工の定義
歯車加工とは、工業機械にとって不可欠な要素である歯車を切削加工やその他の手法を用いて作成する加工のことです。
歯車に高い精度が求められるのは、それらが互いに適切にかみ合うことで機械を動かす原動力となっているからです。精度が低い歯車では、機械の寿命を縮める恐れがあります。
そのため、長期的に機械が正常に機能し続けるためには、高精度の歯車を製造することが重要となります。
さまざまな歯車の種類
歯車には様々なものが存在します。
ひら歯車
一般的な歯車のイメージに最も近いのが、ひら歯車です。円形の歯車であるひら歯車は、スプルーギアとも呼ばれており、加工が容易であるため広範囲に使用されています。
かさ歯車
円錐形のかさ歯車は、ベベルギアとも呼ばれます。特徴として、開いた傘の形状をした歯車です。歯の形状により、「すぐばかさ歯車」や「まがりばかさ歯車」などの種類に分類されます。
二つの異なる軸のかさ歯車を組み合わせることで、回転運動を縦横に変換できるようになります。
はすば歯車
はすば歯車は、歯の形状がねじれた円形の歯車で、ヘリカルギアとも呼ばれます。ひら歯車に比べ、歯車同士の接触面が広く、それによって駆動力や静音性が向上するため、自動車などの重要部品として用いられます。
さらに、はすば歯車を組み合わせて歯の形状を山なりにした「やまば歯車」も存在します。
ラック・ピニオンギア
ラック・ピニオンギアは、棒状のラック型歯車と、円形のひら歯車に類似したピニオンギアを組み合わせたものを指します。これにより、歯車の回転運動を直線運動に変換できます。
ウォームホイール・ウォームギア
ウォームホイール・ウォームギアは、ねじ状のウォームギアと円形のウォームホイールを組み合わせた歯車です。主に回転運動の減速に用いられることが多いです。
歯車の加工（歯切り加工）方法について
歯車の加工方法として、一般的に言われる「創成法」や「成形法」が存在します。また、鋳造など低コストで量産が可能な加工方法も用いられていますが、ここでは主に「創成法」と「成形法」に焦点を当てて説明します。
創成法とは
創成法は、歯車状の切削工具を歯車の元となる円形の加工物に押し付けて削り取り、歯の溝を作成する加工方法です。精度が高く、生産効率も良いため、広く用いられている歯切り加工方法と言えます。
成形法とは
成形法は、歯車と同じ形状の切削工具を使用し、フライス盤やエンドミルで加工を行う方法です。創成法に比べて精度は若干劣りますが、量産が可能でコストを抑えることができます。
歯車加工で使用する機械
歯車加工で使用する主な機械として「NC歯車加工機」と「歯切り盤」があります。それぞれの機械について説明します。
NC歯車加工機について
NC歯車加工機は、数値制御（NC）を搭載した加工機械です。縦、横、高さなどの数値を事前に設定することで自動的に加工が行われ、効率的かつ高精度な加工が可能です。また、加工物の素材や用途に応じて、刃の速度などの調整が行えます。
歯切り盤について
歯切り盤は、円柱形の加工物を歯車の形状に切削する加工機械の総称です。歯切り盤には以下のような種類があります。
- ・ホブ盤
- ・ギアシェーパ
- ・歯車研削盤
- ・傘歯車歯切り盤
- ・歯車シェービング盤
歯車加工で発生する課題とその対処法
歯車加工を行う際には、面粗さの低下や形状不良、作動時の不快音などの課題が発生することがあります。それぞれの課題とその対処法について説明します。
面粗さの低下について
歯車の面粗さが低下すると、歯車と接触する部品の摩耗が予想以上に進行し、性能低下や故障を引き起こすことがあります。また、歯車に表面処理を行う際には、面粗さが低いと塗料のぬれ性や厚みが意図通りにならず、性能が十分に発揮できないこともあります。面粗さの低下を防ぐためには、適切な加工法や工具を選択し、加工条件を最適化することが重要です。
形状不良の発生とその原因
歯車の形状不良は、加工に使用される「ホブ」が摩耗やチッピングを引き起こすことが一因であり、これにより歯車の歯が折れたり異常摩耗が発生したりする危険性があります。形状不良の歯車が市場に出回ってしまうと、機械の故障や事故につながることがあるため、注意が必要です。
稼働時の異音とその原因
加工不良により歯車同士の接触が悪くなると、稼動時に異音が発生することがあります。歯車の異音の発生要因は複雑であり、その原因を特定するのは難しいですが、放置すると故障や事故につながる恐れがあるため、原因を特定して解決することが必要です。異音の要因としては、打痕やキズ、面粗さ、噛み合い率、歯車ケースの剛性などが考えられます。
歯車加工時の課題と対策方法
歯車加工時には、いくつかの課題を克服するための対策が必要です。
工具材質やコーティングの見直し
ホブの切れ味が低下すると歯車の面粗さが悪化することがあります。ホブの材質やコーティングを見直して切れ味の低下を抑制することで、歯車の面粗さ低下を防ぐことができます。歯車の材料の硬度や特性に応じて、適切なコーティングを選択することが重要です。
切削油供給の改善
切削油の供給が不十分だと、加工面の温度上昇や切粉によるキズが発生し、ホブの切れ味が低下する要因となります。切削油を適切に供給することで、切粉の排出を促進し、冷却効果によって温度上昇を抑制することができ、ホブの切れ味低下を防ぐことができます。
適切な工具交換の実施
工具材質の改善や切削油供給の改良を行っても、加工の過程でホブの摩耗が進行することは避けられません。したがって、摩耗状態を適切に把握し、適切なタイミングで工具交換を実施することが重要です。
歯車加工に関連する企業
株式会社菊伊歯車
ベベルギヤ専門の歯切加工から始まり、現在では材料手配から処理まで一貫した生産体制で各種歯車の製作に対応しています。
ブローチ・歯切・旋盤・マシニング等、単一工程の受注にも対応しています。
事業内容
【主要加工内容 詳細】
- ・スパーギア・ヘリカルギア
- ・ストレートベベルギヤ・スパイラルベベルギア
- ・ウォームギア・ウォームホイール
- ・ラックギア・ピニオンギア
- ・各種タイミングプーリ（フランジ付き）
加工可能径：約Φ1〜Φ180（品目によって異なります）
加工可能材質：鋼材・アルミ・真鍮・樹脂 etc
【営業品目】
- ・精密小型歯車
- ・OA機器
- ・医療機器
- ・半導体装置
- ・光学機器
- ・産業機器
- ・農機具
- ・アミューズメント関連機器
- ・金融機器 など
引用参考イプロス：https://www.ipros.jp/company/detail/2078788
宇野歯車工業株式会社
宇野歯車工業株式会社は、創業以来、伝統と高度の生産技術を駆使して各種精密歯車の製造を行っています。
事業内容
【生産品目】
- 各種精密歯車
- 中･小型円筒歯車
- かさ歯車
- ウォーム及ウォームギヤラック
- ウォーム研削仕上(クリンゲンベルグ)
- 内歯車
- スプロケット
- スプライン軸
- 内スプライン
- 歯車研削仕上(マーグ、ライスハウェル、ナイルス)
- スプライン研削仕上(三洋機工)
- ブローチ加工(不二越)
- シェービング加工(日立精機)
引用参考イプロス：https://www.ipros.jp/company/detail/2058878
テクファ・ジャパン株式会社
テクファ・ジャパン株式会社は、機械機構の性能を最大限に引き出すために、コンピュータ解析を駆使し、お客様のニーズに合わせたソリューションを提供しています。特に、非円形歯車やカム・リンク機構の設計・製作においては、同社の強みが発揮される分野です。
また、こうした非円形歯車やカム・リンク機構の設計を効率的に行えるように、最先端の3次元CAD技術を用いた設計・加工支援ソフトウェアを開発。お客様の設計・加工業務の効率化を推進しています。
事業内容:
- ・カムおよびカムギア（非円形歯車）の設計・加工販売
- ・カムおよびカムギア（非円形歯車）を応用した機構装置の設計・製作・販売
- ・機械系CAD/CADシステムおよび工学計算ソフトウェアの販売
- ・PTC社製 ３次元CADシステム：Creo Elements/Direct Modeling Ver20.0
- ・PTC社製 ２次元CADシステム：Creo Elements/Direct Drafting Ver20.0
- ・PTC 社製 工学計算ソフトウェアシステム：Mathcad 15.0 / Prime 4.0
- ・機械設計支援ソフトウェアの開発・販売：PTC社製３次元CADシステム/２次元CADシステム用マクロプログラム（例：歯車、カム・リンク機構などの設計・製作用）
- ・歯車計算ソフトウェアの開発・販売：GetGear Pro 1.0
- ・カム・リンク機構設計・加工支援ソフトウェアの開発・販売：WinCam 1.0 / WinCam3D 1.0
- ・日中・中日間および日韓・韓日間の技術文書の翻訳サービス
- ・上記に関する技術コンサルティング
引用参考イプロス：https://www.ipros.jp/company/detail/2075960
浜田工機株式会社
同社は、歯車加工の専門メーカーとして、世界レベルの独自技術の確立に向け、日々取り組んでいます。
特に、ライスハウァー社の歯車創成研削盤の導入により、高精度で静粛性に優れた製品の提供が可能となり、顧客から高い評価を得ています。
事業内容
【業務内容】
■工作機械用・自動車用・各種産業機械用歯車や噛合試験機用マスターギヤなど、歯研を主体とした精密歯車の設計と製作
■工作機用のギヤトレイン等の設計製作
■トポロジカル（三次元歯面修正）歯研加工
引用参考イプロス：https://www.ipros.jp/company/detail/2068290
株式会社常盤製作所
同社は、高精度な金属切削・研削加工を得意とし、若い技術者と豊富な経験に裏打ちされたノウハウで、素材の仕入れから完成品までを24時間体制で一貫生産しています。
また、幅広い協力企業との迅速かつ緻密な連携により、多品種小ロットや短納期生産も可能です。
【加工品目】
歯車・ギヤ(ギア)・クラッチドラム・ギヤシャフト・ファンシャフト・モーターシャフト・減速機・小型汎用エンジン周辺部品 など
事業内容
【加工内容】
■鋼材の切削、研削、歯切り、プレス加工
■特殊溶接技術による溶接加工
■ユニット部品のコンプリート化や組立加工
引用参考イプロス：https://www.ipros.jp/company/detail/2078305
