JP2017170539A - 歯車の研削加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークに歯形を成形するためのネジ状砥石の長寿命化を図る。【解決手段】ネジ状砥石１４の砥石面２０は、作用線Ｌを挟んで、粗研削加工用部位２２と仕上げ研削加工用部位２４に区分される。ワーク１０に対する第１の粗研削加工、第２の粗研削加工は、粗研削加工用部位２２が関与し、その後の仕上げ研削加工は、仕上げ研削加工用部位２４が関与する。加工トラバース方向は、第１の粗研削加工及び第２の粗研削加工では同一方向であり、仕上げ研削加工ではその逆方向である。【選択図】図２

Description

本発明は、ネジ状砥石を用いる研削加工によって歯車の歯形を成形する歯車の研削加工方法に関する。

歯車の歯形は、砥石面がネジ状に形成されたネジ状砥石（例えば、ネジ状電着砥石）を用いて刻設される。すなわち、前記ネジ状砥石面が、ワークとなる歯車の歯面に接触する。その結果、該歯面が研削されて歯形が成形される。

歯形の成形に際しては、同一のネジ状砥石にて粗研削加工と仕上げ研削加工を行うことがある。この場合、粗研削加工と仕上げ研削加工で加工トラバース方向が変更される。

ここで、ネジ状砥石によって歯車創成加工を行う場合、ワークの諸元と加工トラバース方向に基づき、作用線よりも歯元側又は歯先側のいずれかが研削加工に主に関与する。複数回のトラバース研削加工を実施する場合、奇数回目を往路、偶数回目を復路で行うことになるが、３回以上の奇数回で研削加工を終了すると、作用線を挟んだ歯元側の砥石摩耗量と、歯先側の砥石摩耗量とが不均衡となる。しかも、仕上げ研削加工で使用する奇数回部位は粗研削加工でも使用する部位となるので、当該部位は、粗研削加工でのみ使用する偶数回部位に比して摩耗の進行が速くなる。

摩耗が大きくなると、切れ味が低下するので仕上げ研削加工を精度よく行うことが困難となる。特許文献１には、このような状態となった際、いわゆるシフトを行い、それまで研削加工を行っていた歯部を研削加工領域外とするとともに、新たな歯部を研削加工領域に位置させることが記載されている。

特表２００９−５３８２３５号公報

すなわち、従来技術では、仕上げ研削加工を精度よく行えるか否かに基づいてシフトを行うか否かが判断され、シフトを行うときには全ての歯部が新たな歯部に交替される。このため、ネジ状砥石を長期間にわたって使用すること、換言すれば、長寿命化を図ることが困難である。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、ネジ状砥石を長寿命化することが可能な歯形の研削加工方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係る歯形の研削加工方法は、ネジ状砥石の砥石面の粗研削加工用部位を用い、ワークに対して第１の粗研削加工、第２の粗研削加工をこの順序で行う工程と、
前記ネジ状砥石の前記砥石面の仕上げ研削加工用部位を用い、前記ワークに対して仕上げ研削加工を行い、歯形を得る工程と、
を有し、
前記第１の粗研削加工及び前記第２の粗研削加工における加工トラバース方向を同一方向とし、且つ前記仕上げ研削加工における加工トラバース方向を、前記第１の粗研削加工及び前記第２の粗研削加工とは逆方向とすることを特徴とする。

例えば、ワークの歯形の捻れ方向が右であり、且つネジ状砥石が正転しているとき、第１の粗研削加工及び前記第２の粗研削加工の際の加工トラバース方向をワークの上方から下方とした（同巻コンベンショナルカットを行った）とき、砥石面と歯形が噛み合う作用線よりもシフト方向前方側が粗研削加工用部位となる。また、仕上げ研削加工の際の工トラバース方向をワークの下方から上方とした（同巻クライムカットを行った）とき、シフト方向後方側が仕上げ研削加工用部位となる。

このように、ワークの歯形の捻れ方向、ネジ状砥石の回転方向及び加工トラバース方向に基づき、粗研削加工用部位と仕上げ研削加工用部位が互いに別部位として区分される。粗研削加工用部位は仕上げ研削加工にほとんど関与せず、一方、仕上げ研削加工用部位は粗研削加工にほとんど関与しない。

すなわち、粗研削加工用部位は主に粗研削加工のみに関与し、同様に、仕上げ研削加工用部位は主に仕上げ研削加工のみに関与する。このため、複数の粗研削加工と、仕上げ研削加工とを往復トラバースで行う従来技術に比して仕上げ研削加工用部位の負担が著しく低減する。従って、仕上げ研削加工用部位が摩耗することが抑制されるので、研削加工を繰り返しても、寸法精度が良好な歯形を得ることができる。しかも、目詰まりが発生することも抑制されるので、研削ヤケ等の品質不良が低減する。

要するに、上記のようにして研削加工を行うことにより、精度及び品質に優れた歯形を得ることができる。このため、ネジ状砥石の同一部位を用いて研削加工を連続的に行うことができる。すなわち、同一部位での研削加工回数が増加する。これにより、ネジ状砥石の長寿命化を図ることができる。

また、ワークの歯形の捻れ方向、ネジ状砥石の回転方向及び加工トラバース方向に基づいて粗研削加工を行う部位と仕上げ研削加工を行う部位とを区分するので、加工設備に高価な高精度シフト軸を設ける必要がない。従って、設備投資が高騰することを回避することができるという利点が得られる。

ところで、仕上げ研削加工用部位としての寿命を迎えた部位は、仕上げ研削加工の精度を確保することは困難であるものの、粗研削加工を行うには十分な精度を確保し得ることがある。記したように、粗研削加工を行う部位と、仕上げ研削加工を行う部位とを区分したため、仕上げ研削加工を行う部位の摩耗量が、粗研削加工と仕上げ研削加工を同一部位で行う場合に比して小さくなるからである。

そこで、ネジ状砥石の砥石面をシフトするとき、シフト前までは仕上げ研削加工用部位であった部位を、シフト後に新たな粗研削加工用部位とすることが好ましい。すなわち、この場合、これまで研削加工を行っていた部位の全域を一度に研削加工領域外とするのではなく、一部を再利用する。このため、ネジ状砥石の一層の長寿命化を図ることができる。

本発明によれば、ワークの歯形の捻れ方向、ネジ状砥石の回転方向及び加工トラバース方向等に基づき、粗研削加工用部位と仕上げ研削加工用部位を互いに別部位として区分するようにしている。すなわち、仕上げ研削加工用部位は主に仕上げ研削加工のみに関与する。

このため、仕上げ研削加工用部位の負担が著しく低減するので、該部位が摩耗することや、目詰まりが発生することが抑制される。従って、研削加工を繰り返しても、寸法精度が良好であり且つ研削ヤケ等の品質不良が回避された歯形を得ることができる。換言すれば、ネジ状砥石を長期間にわたって使用することが可能となる。これにより、ネジ状砥石の長寿命化を図ることができる。

ワークの歯面に対して研削加工を行い、これにより歯形を成形している状態を示す要部概略斜視図である。 ネジ状砥石の、コンベンショナルカットとクライムカットで主に研削加工に携わる部位を示した模式図である。 第１の粗研削加工、第２の粗研削加工及び仕上げ研削加工をこの順序で行うときのネジ状砥石の移動方向の一例を示した模式図である。 ネジ状砥石面を平面に展開したときの展開図である。

以下、本発明に係る歯形の研削加工方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、ワーク１０の歯面に対して研削加工を行い、これにより歯形１２を成形している状態を示す要部概略斜視図である。この場合、歯形１２を成形するためのネジ状砥石１４が第１回転軸１６に設けられており、ワーク１０は第２回転軸１８に取り付けられている。すなわち、ネジ状砥石１４は第１回転軸１６が回転することに伴って一体的に周回し、ワーク１０は第２回転軸１８が回転することに伴って一体的に回転する。

ネジ状砥石１４には砥石面２０が設けられており、この砥石面２０の形状がワーク１０の歯面に転写されることにより、該歯面に歯形１２が形成される。この転写に際しては、ワーク１０がネジ状砥石１４に対して相対的に上昇される。このため、加工トラバース方向が下方から上方となり、従って、歯面の上方から下方に向かって歯形１２が成形される。すなわち、同巻コンベンショナルカットが行われる。

一方、ワーク１０をネジ状砥石１４に対して相対的に下降させると、すなわち、加工トラバース方向を上方から下方とすると、歯面の下方から上方に向かって歯形１２が成形される。すなわち、この場合、同巻クライムカットが行われる。

歯形１２の捻れ方向が右であるとき、ネジ状砥石１４の、同巻コンベンショナルカットと同巻クライムカットで主に研削加工に携わる部位を図２に模式的に示す。なお、図２中、参照符号Ｌを付した破線は、砥石面２０が歯形１２に接触する部位、すなわち、作用線である。また、「＋」はシフト前方側であり、換言すれば、ネジ状砥石１４のシフト方向と同一方向である。一方、「−」はその反対側、すなわち、後方側である。

同巻コンベンショナルカットでは、作用線Ｌよりもシフト方向＋側の部位が研削加工に関与する。これに対し、同巻クライムカットにおいては、作用線Ｌよりもシフト方向−側の部位が研削加工に関与する。

本実施の形態では、以上の点に基づき、粗研削加工時と仕上げ研削加工時で加工トラバース方向を相違させる。具体的には、歯形１２の捻れ方向が右であり且つネジ状砥石１４が正転であるときには、２回の粗研削加工を同巻コンベンショナルカットで行い、仕上げ研削加工を同巻クライムカットで行う。すなわち、この場合、粗研削加工を、作用線Ｌよりもシフト方向＋側の部位で主に行い、仕上げ研削加工を、作用線Ｌよりもシフト方向−側の部位で主に行う。この場合、ネジ状砥石１４は図３に示すように動く。

１回目の研削加工では、ネジ状砥石１４が、ワーク１０の上方から下方に向かって移動する。これにより、ネジ状砥石１４の往路において、作用線Ｌよりもシフト方向＋側の部位で第１の粗研削加工が遂行される。

次に、ネジ状砥石１４は、ワーク１０から一旦離脱し、研削加工機の作用下に元の位置、すなわち、ワーク１０の上方に戻る。このことから諒解されるように、復路では研削加工がなされない。ネジ状砥石１４は、その後、ワーク１０の上方から下方に向かって再移動する。これにより、ネジ状砥石１４の往路において、作用線Ｌよりもシフト方向＋側の部位で第２の粗研削加工が遂行される。

次に、ネジ状砥石１４は、ワーク１０の下方から上方に向かって移動する。これにより、ネジ状砥石１４の復路において、作用線Ｌよりもシフト方向−側の部位で仕上げ研削加工が遂行される。

結局、ネジ状砥石１４の砥石面２０においては、砥石面２０を平面に展開した図４に示すように、第１粗研削加工及び第２粗研削加工を行う部位（粗研削加工用部位２２）と、仕上げ研削加工を行う部位（仕上げ研削加工用部位２４）とが作用線Ｌを挟んで区分される。すなわち、粗研削加工用部位２２と仕上げ研削加工用部位２４は互いに別の部位である。このように、本実施の形態では、高価な高精度シフト軸を設けることなく、粗研削加工用部位２２と仕上げ研削加工用部位２４を区分することができる。従って、設備投資が高騰することを回避することができる。

また、仕上げ研削加工用部位２４は、粗研削加工にほとんど関与しない。このため、該仕上げ研削加工用部位２４の負担が低減して摩耗が抑制される。従って、研削加工を繰り返しても、寸法精度が良好な歯形１２を得ることができる。加えて、目詰まりが発生することも抑制されるので、いわゆる研削ヤケ等の品質不良が低減する。

以上のように精度及び品質に優れた歯形１２を得ることができるので、同一の仕上げ研削加工用部位２４を用いて仕上げ研削加工を連続的に行うことができる。すなわち、同一部位での研削加工回数が増加する。

仕上げ研削加工用部位２４が摩耗限界に達すると、歯形１２の精度が低下する。この場合、ネジ状砥石１４をシフトする。なお、仕上げ研削加工用部位２４は、仕上げ研削加工の精度を確保することは困難であるものの、粗研削加工を行うには十分な精度を確保し得る。そこで、本実施の形態では、シフト前に仕上げ研削加工用部位２４であった部位を、シフト後は粗研削加工用部位２２となるようにシフトを行う。

上記した研削加工では、作用線Ｌよりもシフト方向−側が仕上げ研削加工用部位２４である。従って、この部位が粗研削加工用部位２２となるように、＋側に所定の距離だけシフトを行う。これにより、当該部位を、粗研削加工用部位２２として再利用することができる。

すなわち、本実施の形態では、これまで研削加工を行っていた部位の全域を一度に研削加工領域外とするのではなく、一部を再利用するようにしている。上記したように、粗研削加工用部位２２と仕上げ研削加工用部位２４とを区分したため、仕上げ研削加工用部位２４の摩耗量が、粗研削加工と仕上げ研削加工を同一部位で行う場合に比して小さくなるからである。このことと、上記した同一部位での研削加工回数が増加することとが相俟って、ネジ状砥石１４が長寿命化する。

以上のように、ネジ状砥石１４において、粗研削加工用部位２２と仕上げ研削加工用部位２４とを区分したことにより、ネジ状砥石１４の長寿命化を図ることができる。

なお、粗研削加工用部位２２と仕上げ研削加工用部位２４のいずれが作用線Ｌを挟んでシフト方向の＋側となるか、又は−側となるかは、歯形１２の捻れ方向及び加工トラバース方向の相違に応じて相違する。すなわち、先ず、歯形１２の捻れ方向が右であり且つネジ状砥石１４が逆転されると、いわゆる同巻コンベンショナルカット又は同巻クライムカットが行われる。前者では作用線Ｌよりもシフト方向−側の部位が研削加工に関与し、後者では作用線Ｌよりもシフト方向＋側の部位が研削加工に関与する。

また、歯形１２の捻れ方向が左であるとき、ネジ状砥石１４を正転させて逆巻コンベンショナルカット又は逆巻クライムカットを行うと、前者では作用線Ｌよりもシフト方向−側の部位が研削加工に関与し、後者では作用線Ｌよりもシフト方向＋側の部位が研削加工に関与する。これに対し、ネジ状砥石１４を逆転させる逆巻コンベンショナルカットでは作用線Ｌよりもシフト方向＋側の部位、逆巻クライムカットでは作用線Ｌよりもシフト方向−側の部位が研削加工に関与する。

従って、仕上げ研削加工用部位２４を粗研削加工用部位２２にするためのシフト方向は、研削加工が上記の中の如何なるパターンで実施されたかに応じて選定すればよい。

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、ネジ状砥石１４は電着砥石に限定されるものではなく、ビトリファイド砥石であってもよいし、レジノイド砥石であってもよい。

１０…ワーク １２…歯形
１４…ネジ状砥石 ２０…砥石面
２２…粗研削加工用部位 ２４…仕上げ研削加工用部位

Claims (2)

1. ネジ状砥石の砥石面の粗研削加工用部位を用い、ワークに対して第１の粗研削加工、第２の粗研削加工をこの順序で行う工程と、
   前記ネジ状砥石の前記砥石面の仕上げ研削加工用部位を用い、前記ワークに対して仕上げ研削加工を行い、歯形を得る工程と、
   を有し、
   前記第１の粗研削加工及び前記第２の粗研削加工における加工トラバース方向を同一方向とし、且つ前記仕上げ研削加工における加工トラバース方向を、前記第１の粗研削加工及び前記第２の粗研削加工とは逆方向とすることを特徴とする歯形の研削加工方法。
2. 請求項１記載の研削加工方法において、前記ネジ状砥石の前記砥石面をシフトするとき、シフト前までは前記仕上げ研削加工用部位であった部位を、シフト後に新たな粗研削加工用部位とすることを特徴とする歯形の研削加工方法。

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