ホブ盤
ホブ盤は、ホブ工具を用いて歯車の歯形を創成する専用工作機械である。ホブ（ねじ状切削工具）の回転（主運動）とワークの回転（従運動）を一定比で電子的または機械的に同期させ、工具とワークを転がり合わせることでインボリュート歯形を生成する。モジュールmや圧力角α、ねじれ角βといった歯車要素を前提に、軸方向送りや径方向食い込みなどの送り様式を組み合わせ、平歯車・はすば歯車・ウォームホイールなどに対応する。生産現場では自動車用減速機、産業機械、ロボット減速機など大量生産部品の粗切りから仕上げ直前加工まで幅広く用いられる。
構造と原理
ホブ盤の基本は、ホブスピンドルとワークスピンドルのギヤ比制御である。かつては歯車列と差動機構で比率を作ったが、現在はサーボによる電子ギヤリングで高精度に同期させる。ワーク回転に対しホブのリードと歯数から比率を決定し、インフィード（径方向または軸方向）で歯たけに達するまで切り込む。はすば歯車ではスイベル角を設定し、ねじれ角に応じた補正を行う。工具の軸方向シフティング（横ずらし）により刃先摩耗の偏りを抑え、仕上げ面を均質化する。
主要部の名称
- ホブスピンドル／ワークスピンドル（同期制御の要）
- テーブル・センタ・アーバ（ワーク保持）
- コラム・サドル・スイベル（位置決め・角度設定）
- ツールシフティング機構（摩耗分散）
- 潤滑・クーラント系（熱安定・刃先寿命）
加工様式と条件設定
加工様式は通し切りとプランジ切り（タンジェンシャル方式）が代表的である。切削条件は周速Vc、送りf（歯毎送り・回転当たり送り）、切込み量aeを基準に決め、被削材、モジュール、ホブ材質に応じ最適化する。クライムカット／コンベンショナルの選択はバリ形態や面性状に影響する。水溶性クーラントまたは切削油を用い、発熱・びびり・溶着を抑制する。JISの歯車精度等級を満たすには機械剛性と熱管理、工具管理、同期制御の総合最適が重要である。
工具と材質・コーティング
ホブ材質はHSS、Co-HSS、超硬が主である。高能率・焼入れ材には超硬が有利で、TiN、TiAlN、AlCrNなどのPVDコーティングで耐摩耗・耐酸化性を高める。条数（多条ホブ）は能率と切削負荷分散に寄与するが、同期安定性と切粉排出に留意する。トッピングホブを用いれば歯先修整とバリ抑制を同時に図れる。
対応ワークと用途
ホブ盤は平歯車、はすば歯車、ウォームホイール、スプロケットなどに対応する。量産ラインでは自動化搬送と供給ストッカーを併設し、前工程の旋削・穴加工、後工程の歯面研削・ホーニングと統合される。締結体や軸部品、例えばボルトと噛み合う動力伝達系の基幹部材である歯車は代表的対象である。前加工の代表として旋盤、関連する切削加工機としてフライス盤、内径精密化には中ぐり盤が用いられる。
段取り・芯出し・精度管理
段取りではモジュールm、歯数z、圧力角α、ねじれ角βを確認し、機械側のギヤ比・スイベル角・テーブル高さ・アーバ長を設定する。芯出しはセンタ・チャック・治具の振れを2μmクラスまで追い込み、バックラッシは最小化する。精度評価は歯形、ピッチ（単一・累積）、歯すじ、面粗さで行い、歯車測定機やピッチ測定装置を用いる。必要に応じ、カッタ位置補正や位相補正、切込み配分の再計画を行う。
NC/CNC化と自動化
CNC化されたホブ盤は電子ギヤリングで高精度同期を実現し、斜歯・ウォーム切替、ワーク直交軸の補間、補正テーブルによる微細位相制御に対応する。プログラムはワーク定義（m、z、α、β）、工具定義（リード、条数、外径、刃数）、軌跡（通し／プランジ）、シフティング量とピッチで構成される。ロボット搬送・パレタイザ・インプロセス測定を連携すれば、タクト短縮とばらつき低減が可能である。関連工程としてキー溝はスロッターやシェーパーで加工する場合がある。
欠点・留意点
ホブ盤は高能率で汎用性が高い反面、工具と機械剛性・熱変位の影響を受けやすい。ホブ先端の欠け、ビビリ、切粉噛み込みは面粗さとピッチ精度を悪化させる。はすば歯車ではスイベル角の微小誤差が歯すじ偏肉につながるため、温度安定化と定期的な幾何補正が必須である。ドライ化は環境面で利点があるが、発熱管理と刃先潤滑の高度化が求められる。
計算・設定パラメータの要点
- ギヤ比設定：ホブ回転／ワーク回転＝z／1（リード・条数を加味して決定）
- モジュールm＝p/π、圧力角α、基準円直角系⇔歯直角系換算
- スイベル角：ねじれ角βに基づく設定、ウォームホイールは大傾斜
- 送り設定：歯幅・条数・刃数から有効切れ刃数を見積り、fを決定
- シフティング：刃先摩耗分散と縞目抑制、ピッチ干渉に注意
保全と品質保証
主軸軸受・送り案内の予防保全、クーラントの濃度・清浄管理、工具摩耗監視は品質とコストに直結する。段取り替え時は基準ゲージで位相を再確認し、加工前後でトレーサビリティを確保する。量産では統計的工程管理（ヒストグラム、管理図）でピッチと歯形を監視し、外乱（温度、工具ロット、クーラント）を特定・除去することが重要である。