JP2004136426A

JP2004136426A - 歯車ホーニング加工方法及び加工機械

Info

Publication number: JP2004136426A
Application number: JP2002305912A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Gunhara; 郡原　宏; Akira Takenoshita; 竹ノ下　明; Nobuaki Nishimura; 西村　順昭; Joichi Murata; 村田　丈一
Original assignee: SEIWA TEKKO KK
Current assignee: SEIWA TEKKO KK
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【課題】高精度かつ低コストな歯車の加工方法及び加工機械の提供
【解決手段】歯車ホーニング加工において、被加工歯車２と砥石歯車１の駆動をモータ軸に直結とすることにより、被加工歯車２と砥石歯車１からモーター間の伝達誤差と弾性効果が極めて小さくなり、加工により被加工歯車２の累積ピッチ誤差が改善・矯正される。構造が簡単で、機械が低コストになる。また、噛合い回転しながら被加工歯車軸モーターと砥石歯車軸モーター両方またはいずれかの駆動トルクを加減することにより、加工代を均等にする噛合い位置を検出することが簡単に可能となり、加工時の歯合わせが簡素・確実となる。さらに砥石歯車を連続回転したままで、歯合わせが可能となる為、加工サイクルタイムが短縮する。また軸交差角を１５度以上にすることにより、すべり速度が大きくなり、切れ味が向上し、精度良く加工出来る。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のエンジンやトランスミッション等に用いられる歯車の製造工程で、被加工歯車を焼き入れ後に歯面仕上げをする歯車ホーニング加工に関し、歯車の精度を向上し噛合い時の騒音低減とコスト削減を目指すものである。
【０００２】
【従来の技術】
歯車のホーニング加工は、焼入れ硬化後の歯車に対し研削加工を行い、効率よく歯面の粗さを良くする加工法である。一般には、歯車形の砥石歯車を用い、焼き入れ硬化した被加工歯車に軸交差角を与えた状態で噛合わせて回転させることで、被加工歯車の歯面を微細に研削し、歯面の粗さを良くして騒音が低減した歯車を製造可能にするものである。ホーニング加工の概要を図７、図８を参照して説明する。工具は被加工歯車２と同一の諸元を持つダイヤモンドを電着したドレスギヤ３０、砥石歯車１例えば内歯車形状のホーニング砥石を使用する。まず砥石歯車１をドレスする。求める精度を持つドレスギヤ３０と、砥石歯車１をある軸交差角を持たせ噛合わせて回転しドレスギヤ３０の歯面を砥石歯車１に転写する。次に被加工歯車２と砥石歯車１を噛合わせて、砥石歯車１の歯面を被加工歯車２に転写する。被加工歯車２の歯面は、噛合いと軸交差角によるすべりできれいに精度よく仕上げられる。（例えば特開２００１−３４７４２３号、特開平１１−３２０２５３号公報）
【０００３】
一般にホーニング加工機の機構は、図１、図２で示したものと同様のものである。砥石歯車１と被加工歯車２とは、その各軸が軸交差角をもつような状態で噛合わせてあり、各歯数の比に反比例して回転するように制御された各モータ３，４で回転するようにしてある。この状態で砥石歯車１と被加工歯車２が回転することにより、被加工歯車２の歯面１４に相対すべり速度が生じて、歯面１４の材料がホーニング除去されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のホーニング加工機では、被加工歯車にホーニング加工を行っても、累積ピッチ誤差が改善・矯正される効果があまり大きくない、という問題点があった。
【０００５】
また、機械構造が複雑で、機械のコストが高いという問題があった。
【０００６】
また、ホーニング加工に入る前に砥石歯車１と被加工歯車２を噛み合わせ加工代が均等になるように歯合わせをする必要があるが、正確な歯合わせが出来ないという問題もあった。
【０００７】
これらを解決する為には、ホーニング加工機の各モータ４，５が完全に同期回転し、また砥石歯車１や被加工歯車２と各モータ４，５との間の伝達誤差がなく、かつ剛性が高ければ、ホーニング加工することにより、被加工歯車２の持つ累積ピッチ誤差も減少する筈である。
【０００８】
しかしホーニング加工機は一般に、砥石歯車１や被加工歯車２と各モータ４，５との間に介在する連結軸や中間歯車装置１９，２０が伝達誤差を有し、かつ回転方向への弾性効果を有している。この伝達誤差と弾性効果のため、被加工歯車２をホーニング加工した場合に、被加工歯車２の持つ累積ピッチ誤差を減少させることは実際には難しいものがある。
【０００９】
また、こうした伝達誤差と弾性効果を打ち消すように制御して、精度を向上させようとする試みもあるが、高速回転での補正制御がうまくいっていないのが現状である。その結果、ホーニング加工後の被加工歯車２も、加工前のものと比較して累積ピッチ誤差があまり改善・矯正されていない、という問題点があった。
【００１０】
ホーニング加工に入る前に砥石歯車１と被加工歯車２を噛み合わせ、加工代が均等になるように歯合わせをする必要がある。被加工歯車２を図示していないセンサーにより位置決めし、砥石歯車１と噛み合わせるが、被加工歯車２自体の持つ累積ピッチ誤差、上記伝達誤差、センサーの誤差による歯合わせのばらつきが生じ、図４のように隙間Ａと隙間Ｂの差がばらつき且つ大きくなり、正確な歯合わせが出来ない為加工代が均等にならないという問題もあった。
【００１１】
歯車ホーニング加工時のホーニングすべり速度は、通常の研削に比べて著しく低い。従って加工時に過大の接触圧を与え加工するため、砥石の変形が起こり、精度を一定に保つことが困難である。
【００１２】
本発明は、従来の上記歯車のホーニング加工がもつ問題点の解消を課題としたものである。即ち本発明の目的は、シンプルな構成により、高精度な歯車を低コストで効率良く製造できる歯車のホーニング加工を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、被加工歯車２と砥石歯車１を軸交差角をもたせて噛合わせ、被加工歯車２の歯面を加工する歯車ホーニング加工において、被加工歯車２及び砥石歯車１共に駆動し両軸の噛合い回転を同期制御で行い、被加工歯車２及び砥石歯車１の駆動をモータ軸に直結とすることを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明における被加工歯車２の歯面を加工する砥石歯車１が、外歯車でホーニング加工を行う外歯砥石式とすることを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明における被加工歯車２の歯面を加工する砥石歯車１が、内歯車でホーニング加工を行う内歯砥石式とすることを特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、被加工歯車２と砥石歯車１を軸交差角をもたせて噛合わせ、被加工歯車２の歯面を加工する歯車ホーニング加工で、被加工歯車２及び砥石歯車１共に駆動し両軸の噛合い回転を同期制御で行う加工において、被加工歯車軸モーターと砥石歯車軸モーター両方またはいずれかの駆動トルクを加減して回転させ噛合い位置を検出することを特徴としている。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、被加工歯車２と砥石歯車１を軸交差角をもたせて噛合わせ、被加工歯車２の歯面を加工する歯車ホーニング加工で、軸交差角を１５度以上とすることを特徴としている。
【００１８】
したがって、請求項１〜３に記載の発明では、被加工歯車２と砥石歯車１の駆動をモータ軸に直結とすることにより、被加工歯車２と砥石歯車１からモーター間の伝達誤差と弾性効果が極めて小さくなり、加工により被加工歯車２の累積ピッチ誤差が改善・矯正される。また、構造が簡単で、機械が低コストになることを意味する。
【００１９】
特に、請求項２に示す外歯方式で、砥石歯車１の駆動をモータ軸に直結にすると、極めてシンプルな機械構造になり、更なる機械精度の向上、低コスト化に繋がる。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明では、噛合い回転しながら被加工歯車軸モーターと砥石歯車軸モーター両方またはいずれかの駆動トルクを加減することにより、被加工歯車と砥石歯車の両歯面接触状態が得られる為、加工代を均等にする噛合い位置を検出することが簡単に可能となり、加工時の歯合わせの簡素化・確実化が実現する。また砥石歯車を連続回転したままで、歯合わせが可能となる為、加工サイクルタイムの短縮化につながる。
【００２１】
請求項５に記載の発明では、軸交差角を従来１０度前後であったものを１５度以上にすることにより、加工時のすべり速度が大きくなり切れ味が向上する。従って過大の接触圧を与えないで加工ができる為、砥石の変形が少なく、精度良くかつ精度を一定に保つことができる。
【００２２】
【実施の形態】
以下、本発明の実施の形態として一実施例を図３から図６及び図８、図９に基づいて説明する。
【００２３】
図５と図６は、請求項１の一実施例を示す。各々砥石歯車１と被加工歯車２を駆動するモータがモーター３、モータ４である。砥石歯車１とモータ３が同軸上にあり、従来の構造にあった砥石歯車１とモータ３の間に介在する連結軸や中間歯車装置がなく、当然伝達誤差と弾性効果の影響もない。被加工歯車２とモータ４も同様である。
【００２４】
図５は、請求項２の一実施例を示す。砥石歯車１が、外歯車でホーニング加工を行う外歯砥石式の一実施例である。
【００２５】
図６は、請求項３の一実施例を示す。砥石歯車１が、内歯車でホーニング加工を行う内歯砥石式の一実施例である。
【００２６】
請求項４の一実施例を示す。図５に於いて、まず砥石歯車１と被加工歯車２が図示していないセンサにより各々仮位置決めされ、噛合っている状態とする。この場合には、図４のように両歯面サイドの隙間Ａ，Ｂが不均衡のまま、噛合う状態となる。そのまま噛合い回転しながら例えば被加工歯車軸モーターの駆動トルクを減じながら、被加工歯車軸と砥石歯車軸の軸間を近づけることにより被加工歯車軸が砥石歯車軸にならい、図４の隙間Ａと隙間Ｂの差がなくなり図３のように被加工歯車と砥石歯車の両歯面接触状態が得られる。その時の被加工歯車軸と砥石歯車軸の位置はモーターの制御装置から得られるので、噛合い位置のばらつきを含めて、加工代を均等にする噛合い位置を容易に得ることが出来る。
【００２７】
請求項５の一実施例を示す。図８において従来通常１０度程度に設定されていた軸交差角γを１５度以上にすることにより、図９における軸交差角によるすべり５０が大きくなる。すなわちすべり速度が大きくなり切れ味が向上し、過大な接触圧を与えないで加工ができる為、砥石の変形が少なく、精度良く加工が出来る。
【００２８】
【発明の効果】
上述のように、被加工歯車と砥石歯車の駆動をモータ軸に直結とすることにより、被加工歯車と砥石歯車からモーター間の伝達誤差と弾性効果が極めて小さくなり、加工により被加工歯車の累積ピッチ誤差が改善・矯正される。また、機械の構造が簡単で、低コストの加工機を提供できる。
【００２９】
また、加工代を均等にする噛合い位置を検出することが簡単に可能となり、加工時の歯合わせの簡素化・確実化ができる。また砥石歯車を連続回転したままで、歯合わせが可能となる為、加工サイクルタイムの短縮化ができる。
【００３０】
また、軸交差角が従来１０度前後であったものを１５度以上にすることにより、加工時のすべり速度が大きくなり切れ味が向上し、過大な接触圧を与えないで加工ができる為、砥石の変形が少なく、精度良く加工が出来る。
【００３１】
従って、本発明により、歯車の精度が向上し、低コストである歯車ホーニング加工方法及び加工機械が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の歯車ホーニング加工機の機構例を示す概略斜視図である。
【図２】一般の歯車ホーニング加工機の他の機構例を示す概略斜視図である。
【図３】砥石歯車と被加工歯車との噛合状態を示す要部の拡大正面図である。
【図４】砥石歯車と被加工歯車との噛合状態を示す要部の拡大正面図である。
【図５】本発明に係る歯車ホーニング加工機の機構を示す実施例の概略斜視図である
【図６】本発明に係る歯車ホーニング加工機の機構を示す他の実施例の概略斜視図である。
【図７】砥石歯車と被加工歯車との噛合状態を示す正面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線での断面図である。
【図９】加工時の歯車の一歯面上のすべり状態を表した概略斜視図である。
【符号の説明】
１　砥石歯車
２　被加工歯車
３　モータ
４　モータ
１４　歯面
１５　隙間Ａ
１６　隙間Ｂ
１９　中間歯車
２０　中間歯車
３０　ドレスギヤ
５０　軸交差角によるすべり
５１　噛合いによるすべり
５２　合成すべり
γ　　軸交差角

Claims

被加工歯車２と砥石歯車１を軸交差角をもたせて噛合わせ、被加工歯車２の歯面を加工する歯車ホーニング加工において、被加工歯車２及び砥石歯車１共に駆動し両軸の噛合い回転を同期制御で行い、被加工歯車２及び砥石歯車１の駆動をモータ軸に直結とすることを特徴とする加工方法及び加工機械。
被加工歯車２の歯面を加工する砥石歯車１が、外歯車でホーニング加工を行う外歯砥石式とした、請求項１に記載の加工方法及びホーニング加工機。
被加工歯車２の歯面を加工する砥石歯車１が、内歯車でホーニング加工を行う内歯砥石式とした、請求項１に記載の加工方法及びホーニング加工機。
被加工歯車２と砥石歯車１を軸交差角をもたせて噛合わせ、被加工歯車２の歯面を加工する歯車ホーニング加工で、被加工歯車２及び砥石歯車１共に駆動し両軸の噛合い回転を同期制御で行う加工において、被加工歯車軸モーターと砥石歯車軸モーター両方またはいずれかの駆動トルクを加減して回転させ噛合い位置を検出することを特徴とする加工方法及び加工機械。
被加工歯車２と砥石歯車１を軸交差角をもたせて噛合わせ、被加工歯車２の歯面を加工する歯車ホーニング加工で、軸交差角を１５度以上とすることを特徴とする加工方法及び加工機械。