JPH0463634A - 電解加工による傘歯車の仕上げ加工方法及びその方法に使用する電極の仕上げ加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、電解加工による傘歯車の仕上は加工方法に
係り、詳し、くは従来にない電解加工による仕上げ加工
方法、及びその方法を実施するに必要な加工用の電極の
仕上げ加工方法に間する。

［従来の技術］ 従来の特殊傘歯車（ハイポイトキア）は、自動車の動力
伝達系に広く使用されているか、その加工二よりリーソ
ン社の開発した方式の歯切機械（ハイポイド・シエネし
一タ）でのみ可能であった。

そして、その仕上げ加工は一対の焼入ねされた歯車を噛
み合わせて行うラッピンク工程のみ可能であった。

［発明か解決しようとする課題］ ところで、難削材を望ましい表面粗さに仕上げる加工法
とし、では、研磨加工かある。研磨加工には工具とし・
て砥石か必要で、砥石は砥粒の脱落による表面形状の崩
れと研は加工屑のボンド部分への目詰まりを修復するた
めに定其月的なトレツンンクが必要である。通常、ドレ
ッシシクはダイヤモンド片やタングステン・カーバイド
・チツブニこ正確に運動軌跡を与えて行う。したがって
、砥石の外周プロファイルは連続的な構成でないと再現
性か難しい。傘歯車、特にハイボイトキアは、特殊形状
の刃を間欠的に植えた回転工具とキア・ブランクに創成
運動を与えて切り出す。したかって・それに叶う形状で
高い剛性を備えた砥石とそのトレッシング機構を実現す
るのか困難で、いわｌΦる研磨加工は実用化に至ってい
ない。

現状のラッピング仕上げされたハイホイトギアは、その
寸法精度か不十分なため、仕上げの際の一対を崩すこと
なく部品管理され、かつ部品交換処理さｚｌているので
、部品管理か面倒であり、かつ保管には大きな空間を要
すること、及び部品交換を一組で行うために費用か嵩み
、その手数も多く掛かるという不都合があった。又、そ
の精度か不十分であるのに起因して運転の際に発生する
騒音か大きいという不都合があった。

また、特開平１−１１５５１６号公報に開示された、従
来公知の電解加工装置により電解加工による歯車の表面
研磨仕上げが試みられたか、従来の仕上げ加工の方法で
は、被加工面に加工ムラが生して歯車の各部に均一な仕
上げ加工か施、されないという不都合か生じていた。

［発明の目的］ そこで、この発明の目的は、改善さｎた電解加工による
傘歯車の仕上げ加工方法を提供すること、及びその方法
において使用する電極の仕上げ加工方法を提供しようと
するものである。なお、ニ二に傘歯車とは、前述のハイ
ホイトキアはもちろん、曲がり歯傘歯車、ウオームキア
等従来電解加工による仕上げ加工をしていなかったもの
で、この出願の発明を通用して仕上げ加工できるものを
包含して総称する。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために、二の出願の第１発明は、仕
上げ加工方法であって、模範歯車に基ついて作成され、
かつ電解仕上げ加工された電極と、模範歯車と同形状に
加工されたワークとを、加工槽内に所定間隙をもって刻
設するステップと、上記電極とワークとの間隙に電解渣
を圧送するステップと、上記電極を陰極とし・、上記ワ
ークを陽極とし・て両者間：こ所定の電流密度及びパル
ス幅のパルスｔ　４ｆ、を供給するステップとを具備し
たことを特徴とし、 さらに第２発明は、模範歯車に基ついて作成され、かつ
電解仕上げ加工された電極と、模範歯車と同形状に加工
されたワークとを、所定間隙をおいて対設するステップ
と、上記電極とワークとの間隙に電解液を圧送するステ
ップと、上記Ｈ極を陰極とし、、上記ワークを陽極とし
て両者間に所定の電流密度及びパルス幅のパルス電流を
供給するステップと、上記電極とワークとを引き離し、
ワークを他の位置二こ移動せしめると同時に、他のワー
クを上記電極と対設する位置；こ供給するステップと、
上記他の位置に移動せしめたワークに洗浄処理を加える
ステップとを具備したことを特徴とし・さらζ：第３発
明は、電極の仕上げ加工方法であって、設計された形状
を具現した模範歯車と、その模範歯車からその形状を転
写し、た雌型とを、初期間隙を介して対設するステップ
と、前記模範歯車と前記雌型との間隙に電解液を圧送す
るステップと、前記模範歯車を陰極としハ前記雌型を陽
極とする所定の電流密度及びパルス幅のパルス電流を供
給するステップと、前記模範歯車及Ｕ’／又は前記雌型
を前記初期間隙よりも縮小する方向に移動させるステッ
プと、前記移動後の位置間隙でもって、さらに前記のパ
ルス電流を所定回数供給するステ・ンブとを具備したこ
とを特徴とする。

［作　用］ この出願の第１発明によれは、リングギア用とトライフ
ビニオン用とにそれぞれ用意した一対の電極でもって、
歯車（ｌノンクキアとトライフビニオン）のそれぞれの
歯の両面全体に亙って、その表面粗ざを従来ては側底な
し・えなかったＲ　ｍ　ａ　ｘ１μｍ以下の凹凸の表面
に仕上げ加工することかでき、し、かも電極とする型の
消耗か無いので複数のワーク−二対して連続して加工を
行うことができる。

さらに第２発明によれば、一つのワークを仕上げると自
動的に他のワークとの交換かできることになり、連続し
た仕上げ加工かでき、能率か向上する。

その上第３発明によれば、第１、第２発明で使用するに
好適な電極を得る二とかできて、加工精度かきわめて高
くなる。

［実施例コ 以下、この出願の発明について、図示した実施例に基つ
いて、詳細ごこ説明する。

第１図は、二の出願の発明を実施しろる電解加工装置よ
る仕上げ加工を行う、従来公知の電解加工装置であって
、その概念構成を示すものである。

図において、ｌこま電解加工装置てあり、被加工物２を
固定する被加工物固定装置３、電極４を固定する電極固
定装置５、電極駆動部６の回転運動を往復運動に変換す
る駆動変換部７、パルス電流を発生する電源装置８、モ
ータ駆動制御部９と加工条件制御部１０と電解液流制御
部１１とからなる制御装置１２、被加工物２に間するデ
ータ等を入力する入力装置１３、電解：ａ濾過装置１４
、電解液供給装置１５、加工槽１６等からなる。

前記被加工物固定装置３は、絶縁性の高いクラナイトも
しくはセラミックスからなるチーフルで、例えは放電加
工ζ：よって加工した被加工物２を図示しないボルト等
の固定手段により固定する。

また、前記電極固定装置５は、下部に前記電極４を設け
たロット１７を保持し・で、その電極面４ａと前記被加
工物２の被加工面２ａと７））三次元方向に−様な間隙
１８を保つようζ：する。なお、電極４は例えば純銅か
らなり前記放電加工時に使用し。

たもので、前記コツト１７及び電極４を貫く孔１９を有
して、その一端を前記間隙１８に間口している。そし、
で、前記電極固定装置５は、前記電極駆動部６と駆動変
換部７とにより前記間隙１８を所定値に維持すへく上下
動する。すなわち、を極駆動部６のロータリーエンコー
ダ２０とタコジェネレータ２１からの信号：こより前記
制御装置１２のモータ駆動制御部９から出力される制御
信号により、モータ２２を回転制御し、このモータ２２
の回転運動を駆動変換部７により往復運動ζ；変換して
、前記電極固定装置５を上下動させ、電極面４ａと被加
工面２ａとを所定の間隙１８に制御する。

前記被加工物２と電極４間に電流密度（単位面積当りの
平均ｉａ流）が７０　Ａ　／　ｃ’ｍ”以下のパルス電
流を供給するｆ源装置８は、加工条件制御部１０からの
制御信号により、被加工物２の表面積に従って計算した
所定のｆｉＭ密度のパルスを発生するもので、直流電源
部２３と充放電部２４と充放電制ｍ部２５とを有する。

又、前記電解液流制御部１１は、加工条件制御部１０か
らの制御信号に基ついて、前記電解液供給装置１４のポ
ンプ（図示せず）を駆動させて、前記加工槽１６内の電
解液をくみ上げて濾過し、電解加工によって生ずる電解
生成物を除去するとともに、前記電解液供給装置１５を
運転させて、前記を極４及びロツＦ１７を貫く孔】９を
介して新たな電解液を前記間隙１８に供給する。

次に、この出願の第１発明の作用について、第２〜３図
を参照しながら説明する。

前記電解加工装置１の被加工物固定装置３二こ、ハイポ
イドギア等の歯車のリンクギアもしくはトライフビニオ
ン（図示）の歯切機械で創成加工した後焼入れしたワー
ク２を固定する。次；こｔ極固定装置５に前記ワーク２
の形状に沿う形状を有するＴＬＬ１２、その間の間隙１
８が一様：こなろように対向設置する。この場合、ハイ
ポイドギアの特徴は、歯が曲がりを有するためここ、ワ
ーク２と電極４とを相対的に反対方向の軸回転を与えな
がら、しかもその間隔を縮小させる方向に移動させるヱ
・要かある。従って、通常のワークにおいて行うような
、単なる上下動た；すで間隙の：Ａ整や電解加工ここよ
って生ずる電解生成物を排除するということができない
。

そこで、二の場合ζ；は、前記電極４及びワーク２とを
一旦対向設置したならは、そのまま動かさないで保持し
、電解生成物を排除するためここは、前記電解液供給装
置１５ここより前記孔１９から、電解液を常時連続して
前記間隙Ｉ８に供給する。

同時に、前記加工条件制御部１０の制御信号−二基づい
て、’Ｈａ装置８の充放電部２４から前記電極４を陰極
とし、前記ワーク２を陽極とするパルス電流を供給する
。このパルス電流は、ワーク２の被加工面２ａの表面粗
さ（面粗度）を引き下ける（よりなめらかにする）ため
に二よ、電流密度を３０〜５０Ａ／ｃｍ２、パルス幅か
２０ｍ５ｅｃ以下とし・、仕上げ段階での光沢面を形成
するためζ：は、を流密度が３Ｃ）〜５０Ａ／ｃｍ２て
、パルス幅か２０〜７０　ｒｎ　ｓ　ｅ　ｃとする。

ところか、このような理論的な裏付けを持った図とによ
り説明する。

前述のワーク２は、専用の工作機械で切削ζ；よって製
作されるものであるか、これと対をなすへいっても、間
隙１８は実際に０．１ｍｍ程度に促から下流に行くζ：
したかってその電解生成物と水素ガスの濃度か増し、極
間の電気抵抗が大きくなフて本来の電解加工に電気エネ
ルギが使われなかったためと推察される。

しかるに、本出願の発明者は、次のような打開策を案出
した。即ち、この出願の第３発明であり、以下にその内
容を第４〜５図及び前記第２〜３２ａと電極面４ａとの
間てほぼ１１００ＩＪとなる初期間隙を与える。そして
、前記充放電祁２４とのｆ気接続間係を変更して、前記
電極４を開極とし、前記ワーク２を陰極とするパルスを
流を、電解液を電極４を貫く孔１９を通して連続的に流
通させなから、供給する。この場合のパルス電流は、ｆ
流密度が３０〜５ｏＡ／ｃｍ：て、パルス幅が１０〜３
０ｍ５ｅｃの範囲か望ましい。このような設定てパルス
電流を供給し続けると、第３図コニ示すように、電解ン
αの流通する上流側の間隙ＤＩか大きく、また下流側の
間隙Ｄ２が小さくなるように加工が進行する。つまり、
その場合電解加工によって研ばさｎるのは、電極４であ
るから電極４の電解液の上流側かより大きく研磨される
ことになる。

さらに途中で、前記初期間隙を僚持するｕｌｌから修正
する形て、ワーク２と電極４とを接近させて、同様の加
工を続ける二とて、所望の研Ｍ＃、態を呈した電極４を
得る二とができる。なお、この場合−回もし５くは数回
ことに前記間隙１８を変更させて、つまり実質の間隙を
一定二こ保っ制御を行う二ともてきる。

そうして得られた電極４を、仕上は加工すべきワーク２
に対向させて前記電解加工装置１に取り１寸けて前記パ
ルス電流を供給すｎごま、を解消流の上流側は本来電解
加工か下流側より大きく進む傾向ｍ；あるか、逆に極間
距離に反比例する電解加工の性質から加工量は下流側よ
り抑制される。このことを実際に試験して見ると、両効
果か相乗して被加工面の全体が、電解液流の上流、下流
ｍ：かかわらず、均等ｍ：加工されることかわがった。

これにより、ハイボイトキアなとの特殊歯車の表面仕上
げ加工を電解加工によって１テうことを可能とする二と
ができ、前記ｖ、１発明はそれ自体が完成し・だのであ
る。その特徴は、電解加工ニこよる仕上は加工を施した
電極を使用する点ここあるといえろ。又、注意すべきこ
とは、電極４の仕上げ加工の際とワーク２の仕上げ加工
の際と、電解液の流れる方向を同しにする二とである。

そして、前記！極の仕上げ加工によって生しる上流と下
流での間隙Ｄ１、Ｄ２の差、つまり勾配を適正に１４る
二とか仕上げ加工精度の確保につながる。

第６〜８図は、二の出願の第２発明を示すものである。

図ここおいて、電解加工装置１は、架台１ａにて加工槽
１６を支持し、その加工槽１６の内部には、被加工物固
定装置３とこれと一体ここ設けてしかも水平方向に回動
可能に軸支持した被加工物固定盤３１を設ける。又、前
記１ｔＬ極駆動駆動及び駆動変換部７の下部に連設した
電極固定装置５コヨ、前記駆動変換部７に平行な軸を有
する回動軸５２及び二の回動軸５２；こ嵌合して水平方
向に回動自在なブし一ト５１とを介して設けられている
。

つまり、電極固定装置５は、二のブし一ト５１に対し・
て水平方向に回動可能に軸支持されている前記被加工物
固定盤３１は、一端のワーク固定部３２を前記電極固定
装置５と対向する位置ｍ：位置せし、めると同時に、そ
の他端に設けたワーク固定部３３を別二設ける洗浄装置
４０と対向するようコニ位置せしめる。この洗浄装置４
０は、例えば洗浄水を噴出してワーク２に付着した電解
液を７先２）流す作用を果たすものであり、適宜に移動
可能なノズルでもよい。又、前記を極４を経て供給され
る電解液との混合を避（する意味で、洗浄装置４０を囲
むように仕切を設けることも必要である。

ざらに、前記被加工物固定盤３１は、ワーク２を固定す
るためのチャック機構を有するはもとより、それ自体が
導電性の材質であ）て、ワーク２につながる電流の流通
部材としてＩＩ！能する。（図示しない） 今、かかる構成の電解加工装置１に歯車用の電極４を電
極固定装置５に取り付け、切削加工されたワーク２を被
加工物固定盤３１のワーク固定部３２に固定し、ワーク
２か定位置になるようにセットし、さらに電極４をワー
ク２と対向するように、プレート５１を回動させ、次い
て電極固定装置５を回動させながら、かつ下降させるこ
とて、両者の間隙１８か所定の０．１ｍｍ程度になるよ
う操作する。二のような操作はＮＣ装置を装備する二と
て精度よく自動的に設定する二とが可能となっている。

次いて電解液を両者間コニ供給する。そして、所定のパ
ルスを流を供給することで、一定精度の仕上げ加工を実
現する。

加工か済んたならば、前記被加工物固定盤３１を回動さ
せて、予めワーク固定部３３に固定したワーク２を前記
電極４と対向位置せしめるようζ；すると同時に、前記
ワーク固定部３２のワーク２を洗浄装置４０と対向する
位置に移動させる。

洗浄装置４０は、ワーク２が定位置にセットされると、
自動的コニ洗浄水を噴出して付着した電解液を洗い落と
す。このあと、ワーク２を被加工物固定盤３１から取り
外して、仕上げ加工か完了する。

上述の説明では、前記被加工物固定盤３１のワーク２の
固定部を２箇所とし・でいるが、これはワークの着脱を
ロボットなどにより自動的に行う場合には、設定する時
間とのバランスを考慮する２要かあり、３箇所なり４箇
所なり適宜ここ選定てきる。又、全仕上げ加工工程を自
動化するために、！極とワークとの対向位置決め、洗浄
水；こよる洗浄処理、ワークの着脱等を個別にプロクラ
ム化し・、適正なセンサを設けて数値制御することは可
能である。加えて、前記被加工物固定盤３１への電路接
続も、例えば、該固定盤３１か回動する際には退避して
回動を許容し・、停止した場合にはこれを定位置に押圧
する圧力機構（図示せず）を設け、その押圧面の両方に
導電部材（銅板など）を設けることで可能である。

さらにこれまでの説明では、傘歯車として主にハイボイ
トキアについて述べてきたか、この方法をもって他の曲
がり置傘歯車や曲がりのないすぐ置傘歯車等にても利用
可能であることは言うまでもない。

［効　果コ 上記のとおりであるから、この出願の第１発明は、次の
効果を奏する。

度か安定した歯車を得る二とができる。

■それによって、歯車を一対（リングギアとドライブピ
ニオンを組として扱う）管理から解放してリングギアと
トライフビニオンとを別々コニ管理することを可能とし
、在庫の減少、部品交換の手数軽減・費用の低減に寄与
する。

テコ）表面粗さか大幅に改善されるので、自動車等に装
置した場合の高速運転でも、発生する機械騒音を従来よ
り際立って低減することができる。

０表面の形状かなめらかになるので、動力の伝達効率が
向上する。

■型として作成する電極はほとんど摩耗しないので、連
続加工が可能となり、歯車の仕上げ加工が従来の方法に
比べて、格段に速くなり、部品生産のコストを低減する
。

また、この出願の第２発明は、上記第１発明の効果に加
えて、次の効果を奏する。

■歯車の仕上げ加工において、連続した自動加工処理を
可能として、製品の品質安定、コスト低減に寄与した。

さらに、この出願の第３発明は、次の効果を奏する。

■電極とワークとの間隙に電解液を連続的に流し。

なから、パルス電流を供給する加工の場合には、その電
解液の上流側と下流側とては、加工の進度に不一致を生
ずるという電解加工ζ；特有の事情に対応した電極を容
易ここ得られた。それによって、上記した効果を得る電
解加工による歯車の仕上げ加工方法の実用化か果たせた
。

箋）単一の型電極を使用するので、安定した品質の歯車
の量産加工を実現した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この出願の第１発明及び第２発明を実施しう
る電解加工装置の１実施例を示す概念説明図、第２図は
模範歯車と仕上げ加工前の電極とを対向設置した状態を
示す説明図、第３図は模範歯車と電極とて電極を仕上げ
加工した後の状態、あるいは仕上げ加工された！極と仕
上は加工前のワークとを対向設置した状態を示す説明図
、第４図は模範歯車の形状を転写すべくモウルトした状
態を示し、第Ｓ図のＡ　−Ａ線断面を一部切り欠いて示
す説明図、第５図：、を同しく第４図のＢ−Ｂ線断面を
示す説明図、第６図は二の出願の第２発明を実施しろる
電解加工装置の１実施例を側面視て示す説明図、第７図
は第６図の要部を拡大し、で示す説明図である。 Ｉ　ｖｃＬ電解加工装置、２　ｖｆワーク、３こま被加
工物固定装置、４はｔ極、５は電極固定装置、６は電極
駆動部、８は電源装置、１２は制御装置、１８は間隙、
１９は孔、３１は被加工物固定盤、３２．３３はワーク
固定部、４０は洗浄装置、５によブし一部、５２ニオ回
動軸である。 特許出願人　　　　　静岡製機株式会社代表者　銘木　
１夫 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）次のＡ〜Ｃの各項の構成を具備したことを特徴と
   する電解加工による傘歯車の仕上げ加工方法。 Ａ、模範歯車に基づいて作成され、かつ電解仕上げ加工
   された電極と、模範歯車と同形状に加工されたワークと
   を、加工槽内に所定の間隙をもつて対設するステップ、 Ｂ、上記電極とワークとの間隙に電解液を圧送するステ
   ップ、 Ｃ、上記電極を陰極とし、上記ワークを陽極として両者
   間に所定の電流密度及びパルス幅のパルス電流を供給す
   るステップ。
2. （２）次のＢ〜Ｆの各項の構成を具備したことを特徴と
   する電解加工による傘歯車の仕上げ加工方法。 Ｄ、模範歯車に基づいて作成され、かつ電解仕上げ加工
   された電極と、模範歯車と同形状に加工されたワークと
   を、所定間隙をおいて対設するステップ、 Ｂ、上記電極とワークとの間隙に電解液を圧送するステ
   ップ、 Ｃ、上記電極を陰極とし、上記ワークを陽極として両者
   間に所定の電流密度及びパルス幅のパルス電流を供給す
   るステップ、 Ｅ、上記電極とワークとを引き離し、ワークを他の位置
   に移動せしめると同時に、他のワークを上記電極と対設
   する位置に供給するステップ、Ｆ、上記他の位置に移動
   せしめたワークに洗浄処理を加えるステップ。
3. （３）次のａ〜ｆの各項の構成を具備したことを特徴と
   する電解加工による傘歯車の仕上げ加工方法にて使用す
   る電極の仕上げ加工方法。 ａ、設計された形状を具現した模範歯車と、その模範歯
   車からその形状を転写した雌型とを、初期間隙を介して
   対設するステップ、 ｂ、前記模範歯車と前記雌型との間隙に電解液を圧送す
   るステップ、 ｃ、前記模範歯車を陰極とし、前記雌型を陽極として両
   者間に所定の電流密度及びパルス幅のパルス電流を供給
   するステップ、 ｄ、前記模範歯車及び／又は前記雌型を前記初期間隙よ
   りも縮小する方向に相対的に移動させるステップ、 ｅ、前記移動後の位置間隙でもって、さらに前記のパル
   ス電流を所定回数供給するステップ。