歯車仕上げは、歯車の最終精度と騒音を決める工程です。ホブ切りや形削りの後、ほとんどの歯車は熱処理変形の修正、面粗さの低減、歯形の公差内収めのために仕上げ工程を必要とします。主流の3つのプロセス——歯研、ホーニング、シェービング——は互換性がなく、選択を誤るとコストが高すぎるか精度が不足します。
歯研は最高精度の選択肢です。IT3–IT5、面粗さRa0.2–0.8μmに達し、焼き入れによる変形を修正できます。これにより、工作機械用歯車、ロボット減速機、レーシングトランスミッション、騒音やバックラッシを最小限に抑える必要があるあらゆる用途の標準プロセスになっています。トレードオフはコストと時間です。歯研は3つの中で最も遅く高価で、約45HRC以上の硬化歯面で最も効果的です——軟らかい材料では砥石がすぐに目詰まりします。総形研とウォーム研が一般的で、総形研は大モジュールに、ウォーム研は中小ロットに適しています。
シェービングは熱処理前の仕上げプロセスです。IT6–IT7、Ra0.8–1.6μmに達し、コストと時間は歯研の数分の一です。シェービングは、自動車トランスミッションや農機トランスミッションなど、大量生産の中精度歯車の標準です。制限は、シェービングは焼き入れ前に行わなければならないことです——熱処理変形を修正できないため、硬化後の変形は完成品に残ります。また、モジュール範囲は約m1–m6が最適で、この範囲を外れるとカッター形状が実用的でなくなります。
ホーニングはその中間に位置します。熱処理後のプロセスで、IT5–IT6、Ra0.2–0.4μmに達し、軽度の焼き入れ変形を修正し、歯面に圧縮残留応力を生み出して疲労寿命を向上させます。ホーニングは、低騒音が要求される中高精度歯車——電気自動車用減速機、電動工具、サーボドライブ——で、歯研が過剰仕様で高価すぎる場合の首选択肢です。単価はシェービングと歯研の間で、工具の段取り後は歯研より高速です。
選択の決定は3つの質問に帰着します。要求される公差等級は何か。IT5以上なら通常歯研しかありません。歯車は硬化されているか。硬化されていればシェービングは除外され、歯研とホーニングのどちらかを選びます。ロットサイズはどのくらいか。小ロットや試作では、専用工具が不要な歯研が最も柔軟です。大量生産では、工具費を償却した後、シェービングまたはホーニングの単価がはるかに低くなります。よくある間違いは、「安全のため」すべての歯車に歯研を指定することです——中精度・大量生産部品では、機能的なメリットなくコストが増えるだけです。
当社では、3つのプロセスをすべて社内で提供しており、歯研はIT4まで、ホーニングはIT5まで、シェービングはIT6まで対応しています。要求される公差等級と予想年間数量を記載した図面をお送りいただければ、仕様を満たしコストが最も低い仕上げプロセスを推奨します——最も高価なものをデフォルトで選ぶのではなく。