航空宇宙精密歯車研削加工

航空宇宙精密歯車研削加工とは、航空エンジン、ミサイルシステム、ヘリコプターのトランスミッション、衛星ギアボックスなどの高信頼性アプリケーション向けに、精密研削加工によって歯車を製造する技術を指します。これらの歯車は、極めて高い精度（歯形誤差≤2-5μm、表面粗さRa≤0.2μm）、耐疲労性、低騒音が要求され、高速（>5000 rpm）、高負荷、極端な環境（例：高温>800°C、低温-50°C、真空）に耐える必要があります。歯車研削は歯車の精密仕上げの核心となるステップであり、砥石を使用して熱処理後の歯車の変形や酸化層を除去し、歯車の噛み合い精度と寿命を確保します。フライス加工やホブ盤加工と比較して、歯車研削は歯車の精度を2〜3グレード向上させることができ（AGMA Q12-Q15規格）、国防軍需産業（例：F-35戦闘機のギアボックス）や航空宇宙産業（例：ロケットターボポンプの歯車）で広く使用されています。

1. 材料特性

航空宇宙歯車には、高強度で耐熱合金がよく使用され、高応力下での信頼性を確保します。

• 高温合金（例：Inconel 718、GH4169）：耐高温性、耐酸化性があり、エンジン歯車に適しています。
• チタン合金（例：Ti-6Al-4V）：軽量、高強度比で、衛星や無人機の歯車に適しています。
• 粉末冶金合金（例：17-4PH）：高硬度（HRC>45）で、精密成形が容易です。
• その他：炭化タングステンまたはセラミック複合材は、極端な耐摩耗性アプリケーションに使用されます。

これらの材料は切削が難しく、歯車研削では微小な亀裂を避けるために、熱影響部（HAZ<50μm）を制御する必要があります。

2. 加工方法

精密歯車研削加工は、複雑な歯形（例：ヘリカルギア、ベベルギア）を実現するために、多軸連動、数値制御、自動化を重視します。一般的な方法には以下が含まれます。

• 成形研削：成形砥石を使用して歯形を一度に研削し、少量生産の軍需歯車に適しています。高精度（歯距誤差≤3μm）ですが、砥石のドレッシングが頻繁に必要です。
• 創成研削：ウォーム研削など、ホブ盤加工の原理をシミュレートし、大量生産に適しています。LiebherrやKappなどの工作機械を使用すると、効率が高くなります（加工時間が40％短縮されます）。
• 5/6軸CNC研削盤：CBN（立方晶窒化ホウ素）砥石を統合し、複雑な曲面歯車に適しています。オンライン測定システム（例：Marpossプローブ）と組み合わせることで、リアルタイムに誤差を補正します。
• 電解研削：非接触加工で、チタン合金に適しており、熱変形を回避します。表面粗さRa<0.1μmで、航空宇宙精密部品に適しています。
• 補助工程：熱処理後の歯車研削（例：浸炭焼入れ+研削）、またはレーザー肉盛による歯面耐摩耗性の強化。