歯車加工とは？仕組み・メリット・デメリットを解説

歯車加工についてお調べでしょうか。

歯車加工は、工作機械を用いて歯切れや研削を行い歯車を製作する技術になります。

歯車にはかさ歯車、ひら歯車など形状と目的に分けて種類があり、加工方法も様々です。

形状や目的、加工方法についての知識がなければ製造の検討も困難となります。

そこで本記事では、歯車加工について、歯車の種類や加工法、製造に関する注意点の紹介です。

精度の高い製造を行うためには、目的とする工作物に関する知識が必要となります。

本記事を読めば、歯車加工を製造するために必要な知識を得ることが可能です。

歯車加工の製造に必要な知識をつけて、最高の製品を製造しましょう。

歯車加工とは、切削加工によって歯車を製造する方法です。

歯車の形状は複雑なため加工は、複雑かつ高精度な切削になります。

自動車や機械の動力部などエネルギー動力に関わる部分での利用が多いため、高い精度が求められるのです。

歯車加工は、高い精度の切削が求められる加工になります。

歯車は、様々な機械の動力部に使われる部品です。

複雑な動力伝達を実現するため歯車には、様々な種類が存在しています。

本記事の内容は、歯車の種類、特徴と用途を添えた解説です。

歯車の種類は、以下の６種類に分類できます。
 

• かさ歯車
• はすば歯車
• ひら歯車
• ラックとピニオンギア
• ウォームホイールとウォームギア
• 内歯歯車

(出典：小原歯車工業株式会社)

かさ歯車は、異なる2軸間の運動を伝達する円すい形の歯車です。

たがい違いに接するピッチと円すい面をもった歯車となります。

傘のような円錐形状が特徴で、交わる二軸間で回転運動を伝達するときに用いられる歯車です。

食品機械や、ナイロン製で潤滑無しで使える製品など、様々な製品に利用されている歯車形状になります。

(出典：NC歯車加工機｜キーエンス)

歯すじがつるまき線状になっている歯車をはすば歯車といいます。

平歯車よりも高い強度と、静音性が特徴で幅広い用途に使われています。

高い強度と静穏性はその形状からかみ合わせに軸方向力が発生するためです。

工作機械、搬送装置、昇降装置など強い力の必要な一般産業機械の利用が多くなっています。

はすば歯車は、つるまき状の歯すじによって強い強度と静穏性が特徴の歯車です。

(出典：NC歯車加工機｜キーエンス)

ひら歯車とは歯すじが軸に平行な直線の歯車です。

もっともシンプルな形状で、動力伝達用に多く使われています。

製作が容易であるため、シンプルな動力伝達が必要とされるギア部品などの利用が多いです。

ひら歯車は、平行に歯が付いたシンプルな構造もギアなどに広く利用される歯車となります。

(出典：NC歯車加工機｜キーエンス)

回転力を直線の力に変換する際には、ラックとピニオンギアを利用します。

ピニオンと、ラックを組み合わせた動力変換により、モーターの回転運動を直線運動に簡単に変換可能です。

直動機構部はシンプルな形状から高強度加工を施せることか、大きな負荷にも耐えられるのが特徴となります。

負荷に強いラックを作れる特徴や回転運動の変換構造から搬送装置、ロボット、自動車のステアリング機構などで広く利用されている歯車です。

(出典：NC歯車加工機｜キーエンス)

ねじ形状の歯車と、斜め歯車を組み合わせたものをウォームとウォームホイールと呼びます。

ねじ形状の歯車が芋虫のような形状をしていることからからウォーム、かみ合う斜歯歯車をウォームホイールです。

回転比を大きくとれるのが特徴で、減速装置や増力装置など回転比を切り替える用途に広く利用されています。

ウォームホイールとウォームギアは、回転比の変換が可能な歯車構造です。

(出典：小原歯車工業株式会社)

内歯歯車は、切れ歯が内側に切り込まれている歯車です。

円筒、または円錐の内側に歯を刻んだ歯車が多く、外歯車と比べて伝達の静穏性が特徴です。

音の静穏性を活かして、ATのプラネタリーギヤ機構などで使用されています。

内歯歯車は、切れ歯が内側に入った形状と静穏性の高さが特徴の歯車構造です。

歯車が目的とする動力伝達に分けて、歯切り位置や形状の違う６種類の形状に分類できることは理解いただけたと思います。

続いては、歯車の歯を作る方法の解説です。

歯車の加工方法に関する知識をつけることで、より精度の高い歯車製作の検討ができます。

それでは、詳細を見ていきましょう。

(出典：NC歯車加工機｜キーエンス)

創生法とは、歯車と異なる形状の切削工具で研削する加工法です。

歯を全体的に少しずつ成形するので精度の高い歯車ができる反面、専用の機械など加工コストがかかるデメリットがあります。

精密な加工のためには、切削による歯切れ製作のあとに研磨の工程が必要です。

創成法は、歯切り加工において広く普及した一般的な加工法といえます。

(出典：NC歯車加工機｜キーエンス)

成形法は歯車の溝と同じ形状をした切削工具を用いた歯切り加工です。

フライス盤で加工できるので、専用の加工機を用いることなく歯車を量産することができます。

しかし、成形法による歯切りは歯を一枚ずつ加工していくため、生産性においては創生法の方が優位です。

成形法は、フライス盤を用いることで、初期コストを低く生産できる加工法といえます。

続いてはNC歯車加工機の紹介です。

前述の通り歯車の製作には、創生法と成形法２通りの加工方がありますが、実際に歯車の加工を行うのがNC歯車加工機と呼ばれるマシーンになります。

NC歯車加工機は、歯車工程で用いられる、歯切り、研削、歯研ぎといった工程に用いられる機械です。

歯車加工に用いられる機械は、以下の５種類にわけられます。
 

• NCホブ盤
• 形削り盤
• ホーニング盤
• シェービング盤

NCホブ盤は歯切り加工に用いるマシンです。

ウォーム状の工具をホブといい、ホブを使う歯切機械なのでホブ盤といいます。

歯切りの工程を精度高く自動化できることから、自動車産業などで広く用いられる機械です。

NCホブ盤は、ウォーム状の研削刃によって歯切りの創生法を自動で行うためのマシーンになります。

形削り盤も、歯切り加工に用いるマシンです。

テーブル上に素材を固定し、切削工具を直角にあてて表面を加工を行います。

切削工具で、１切込ずつ加工していくので加工精度が高いのが特徴です。

加工精度の高さと、引き換えに量産性は劣るため、加工難易度の高い小さい素材の加工の際は形削り盤を使用します。

ホーニング盤は歯車の仕上げ加工に用いる加工法です。

内歯車の形状をした砥石で、歯面の研削を行います。

研削工具の特徴、歯面に斜めの研削の細かい加工目がつくことが特徴で、ななめに切りこみが入る、はすば歯車の加工が可能です。

ホーニング盤は歯車の仕上げ加工にもちいる砥石研削用のマシンとなります。

シェービング盤は、切り加工によって仕上げ加工を行う機械です。

切削加工で発生した、ダレなど断面の精度をあげるタメに、シェービングカッターと呼ばれる切れ味の良い刃でより高い精度の切削を行います。

シェービングカッタの切刃を被削歯車に押し付け、断面の不純物を可能な限り除去することが目的です。

ホーニング加工同様仕上げ工程に使う研削機ですが、ホーニングは研磨、シェービング盤は研削と覚えておきましょう。

歯車加工は、NC歯車加工機と呼ばれる機械を用いて、歯切り、研削、歯研ぎの工程を経て行います。

加工法を知ることは大切ですが注意点も把握しておかなければ万全とはいえません。

注意点を理解しなければ、未然に防げる欠陥の原因ともなりえるのです。

それでは見ていきましょう。

歯車加工の注意点は、加工精度が製品寿命に直接繋がるということです。

歯車は噛み合わせて使用しますが、歯車の精度が悪ければ噛み合わせの度に接触部に負荷が溜まり続けます。

負荷がたまり続ければ、部品の破損へと繋がるのです。

一方で、加工精度が高ければ歯車の連動はスムーズに動きます。

動力負荷の掛かる歯車の使用において、加工精度は直接製品寿命に繋がる要素なのです。

歯車加工にお困りの場合は、プロへの依頼も検討しましょう。

設計と加工のプロである鋼材専門業者ならば、経験豊富な技術を元に精度の高い加工対応が可能です。

クマガイ特殊鋼株式会社は100年以上の歴史があり、歯車加工に対する経験や知識も豊富です。

業界の長い歴史で培われた基盤と幅広い知識を元に、鋼材加工に対応可能な素材知識と加工技術を有しています。

適切な研削機械の選定、精度の高い製品加工に自信がない場合はクマガイ特殊鋼株式会社に相談しましょう。

歯車加工とは、切削加工によって歯車を製造することです。

歯車には種類があり、その種類によって加工方法も異なります。

歯車の要である、歯を製造する歯切り加工にもいくつか種類があり、中でもNC歯車加工機は、目的別にいくつかの機械に分類可能です。

歯車の精度は製品寿命に直に関わるため、歯車加工は正しい知識と確かな技術による製造が大切になります。

もしも歯車加工について、お悩みや不安の際はクマガイ特殊鋼株式会社にご相談ください。

鋼のプロとして徹底したサポートをお約束します。