歯切盤｜高精度で歯車を自動・高速切削する

歯切盤

歯切盤は、歯車の歯形・歯すじ・ピッチを所定の精度で生成・仕上げするための専用工作機械である。代表的な方式にはホブ切り、シェーパ切り、スカイビング、ブローチ、研削、ホーニングなどがあり、対象となる歯車（平歯車、はすば歯車、内歯車、ウォームギヤ、ラック等）の形状・材質・要求精度に応じて使い分ける。自動車用トランスミッションや産業機械の増減速機構、ロボット減速機など大量生産分野では、CNC化と自動化が進み、高能率で安定した品質を実現する。

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歯切盤

定義と機能

歯切盤の本質は、工具の理想的な創成運動と工作物の同期回転を厳密に制御し、基準ラックに準じた歯形を生成する点にある。切削（ホブ、シェーパ、ブローチ、スカイビング）から砥粒加工（ギアグラインディング、ホーニング）まで包含し、粗加工から仕上げまでの工程内一貫化も可能である。現代機ではデジタル制御の同期機構、熱変位補正、工具補正テーブル、プロービング計測を備え、段取りの再現性とサイクルタイム短縮を両立する。

主要な歯切り方式

ホブ切り：円筒ホブで連続創成。外歯・はすばに広く用いられ、高能率で汎用性が高い（関連：ホブ盤）。
シェーパ切り：ピニオンカッタの往復運動で内歯車・段付き形状に有効（関連：スロッター、形削り盤）。
スカイビング：斜交軸で高速創成。干渉しやすい内歯を高能率に加工でき、近年CNC化が進む。
ブローチ：専用ブローチで一挿し高精度。大量生産向け（関連：ブローチ盤）。
研削・ホーニング：熱処理後の歯面仕上げ。低騒音・高精度ギヤを得る（関連：ジググラインダ）。

機械構成と要素

歯切盤は、工具主軸、ワーク主軸、間の高精度同期機構、剛性の高いベッド・コラム、直動案内、タレットや自動段取り治具、クーラント・切りくず処理、計測系から成る。CNCは多軸同時制御により、ねじれ角補正、クラウニング・テーパ補正、バックラッシ制御、熱補正を実現する。治具はチャック、マンドレル、センタ、歯車対向支持などを使い分け、ワークの偏心・振れを抑制する（関連：中ぐり盤、横中ぐり盤）。

歯形と加工パラメータ

モジュール m：歯の基準寸法。工具選定と切込み、送りの基礎。
圧力角 α：一般に20°が主流。荷重分担と歯面接触に影響。
歯数 z・ねじれ角 β：干渉や騒音、歯当たりに関与。
ピッチ・歯幅・バックラッシ：伝達効率と潤滑性の妥協点を設計。
歯形修整：プロファイル修整、リード修整（クラウニング、テーパ）で荷重分布を最適化。

工程設計（粗→熱処理→仕上）

量産では、鍛造・切削による粗切り後、浸炭焼入れ・窒化などの熱処理で耐疲労性を付与し、歯面の熱変形を見越して仕上げ研削やホーニングで最終精度を確保する。要求等級（例：ISO/JISの歯車精度等級）に応じ、粗さ、リード誤差、ピッチ誤差を管理する。工程能力指数やSPCでばらつきを抑え、NV（騒音・振動）評価と組み合わせて歯当たりを最適化する。

段取り・治具・ツーリング

段取りは基準面の定義、ワーク基準（内径基準/外径基準）、突き合わせ位置決め、芯出しが肝要である。ホブでは切れ刃角、アキシャル送り、カッタオフセット、リード補正を設定する。シェーパやスカイビングではストローク、位相、食付き量を最適化する。工具材質はHSSや超硬、コーティング（TiN/AlTiN等）を選び、クーラントは油性・水溶性を使い分ける（関連：プラノミラー）。

精度評価と規格

歯車精度はリード誤差、歯形誤差、ピッチ誤差、振れ、累積ピッチ、面粗さなどで評価する。JISやISOの等級に準拠し、歯面接触パターン、かみあい伝達誤差（TE）、バックラッシを測定する。オンマシンプロービングで粗加工後の偏心・熱変位を補正し、仕上げで目標等級へ収束させる。測定機は円筒歯車試験機、歯形測定器、リード測定器、表面粗さ計などを用いる。

自動化・デジタル化

自動化：パレットチェンジャ、ローダ、AGVと連携し、無人連続運転を実現。
デジタル：CAD/CAM連携で歯形修整をパラメトリック定義。補正テーブルを自動更新。
監視：主軸負荷、振動、温度をセンシングし、刃先摩耗・欠損の予兆保全に活用。
品質トレーサビリティ：加工条件と計測ログを紐づけ、工程能力を可視化。

安全・保全・実務上の留意点

切りくずの巻付き防止、クーラント管理（濃度・清浄度）、チャック・マンドレルの定期点検は必須である。歯先カエリは性能劣化の起点となるため、面取り・バリ取りを工程内化する。小ロット多品種では段取り時間の短縮が鍵であり、治具の共通化と測定の自動化が効果的である（関連：横中ぐり盤、形削り盤）。

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