JP3980376B2 - Gear grinding data creation method - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車研削データ作成方法に関し、特に、被研削用歯車に予め形成されている歯を、螺旋条の研削部位を備えた歯車研削工具を用いて研削する際に用いられる歯車研削データ作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術において、被研削用歯車５０２に対して歯車研削工具５００により研削加工を行う場合を図２６Ａを参照して説明する。歯車研削工具５００は、周回する螺旋条５０１からなる砥石５０３を有する。一方、被研削用歯車５０２は、予め形成された歯５０４を有する（例えば、特開昭５８−５９７２７号公報参照）。この構成によれば、歯車研削工具５００の螺旋条５０１を被研削用歯車５０２の歯溝部５０４ｃと噛合させ、歯車研削工具５００と被研削用歯車５０２とを同期回転させながら、螺旋条５０１により被研削用歯車５０２の歯面５０４ａおよび５０４ｂを研削する。ここで、図２６Ｂのクロスハッチング部分は前記螺旋条５０１により同時に研削される前記歯面５０４ａ、５０４ｂを示す。
【０００３】
また、歯車同士を滑らかに噛み合わせるなどの目的により、歯筋に膨らみを持たせた形状に研削するクラウニング研削を行うことがある。クラウニング研削を行う際には、被研削用歯車５０２の歯幅方向に従って、歯車研削工具５００と被研削用歯車５０２との噛合深さを制御することによってクラウニング形状を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図２７に示すように、従来技術を用いて、はすば歯車５０６の歯面５０４ａ、５０４ｂ両方を一挙に加工する際には、該歯面５０４ａおよび５０４ｂに沿った軌跡５１０ａおよび５１０ｂに従い研削を行う。ここで、歯車研削工具５００がはすば歯車５０６の歯幅Ｂ₀の端部５０８にさしかかると、それまで軌跡５１０ａおよび５１０ｂの両方に沿って行っていた研削加工が、軌跡５１０ｂに関しては端点５０８ｂ以降負荷がなくなり、一方、軌跡５１０ａ側の歯面５０４ａでは端点５０８ａに至るまで研削動作が続行される。従って、端点５０８ｂを通過した時点で前記軌跡５１０ｂ側の負荷がなくなるために該はすば歯車５０６に大きな負荷変動が生じ、はすば歯車５０６の加工精度に悪影響を与える。
【０００５】
次に、はすば歯車５０６に対してクラウニング研削を行う状況について、図２８を参照しながらより詳細に説明する。図２８において、研削軌跡５１２は、螺旋条５０１（図２６Ａ参照）が歯溝部５０４ｃに噛合しながら歯面５０４ａおよび５０４ｂを研削する際の、螺旋条５０１の頂部５０１ａ（図２６Ａ参照）が動作する軌跡を示す。一点鎖線５１４ａおよび５１４ｂは、歯面５０４ａおよび５０４ｂにおける所定の同じ高さを結んだ、所謂、等高線である。また、破線５１６は、はすば歯車５０６の設計上、歯面５０４ａと歯面５０４ｂの対向する部分を模式的につないで示した線である。
【０００６】
図２８から諒解されるように、被研削用歯車５０２の端部５０８を研削する際には、研削軌跡５１２は負荷のない端点５０８ｂの方向にカーブする。このカーブの形状は、研削負荷の大きさ、螺旋条５０１の剛性などによって決まる。このように、端部５０８では、研削軌跡５１２がカーブするために、所望の歯面形状が得られない。具体的には、端点５０８ａと一点鎖線５１４ｂとの距離ｔ１が所望の長さより短くなり、端点５０８ｂと一点鎖線５１４ａとの距離ｔ２が所望の長さより長くなる。
【０００７】
ところで、被研削用歯車５０２は、製品として使用するときには、軸心を中心として回転しながら相手側の歯車と噛合するので、クラウニング形状も軸心に対して直角な方向に対称であるとより確実に噛合することができて望ましい。
【０００８】
しかしながら、螺旋条５０１は、歯面５０４ａ、５０４ｂに対して直角に当接および摺動しながら研削を行うので、破線５１６は、それぞれ歯面５０４ａ、５０４ｂに直角となり、所謂、歯直角の研削となって不都合である。
【０００９】
さらに、歯面５０４ａ、５０４ｂの形状および歯５０４（図２６Ａ参照）の歯筋形状は、螺旋条５０１の形状に依存することになるので、例えば、歯面５０４ａおよび歯面５０４ｂとを非対称な形状に研削することができない。
【００１０】
さらにまた、クラウニング形状を表すための適切なデータ形式が提案されていないので、クラウニング形状が複雑である場合には、その形状をデータ化することができない。クラウニング形状が比較的単純な形状であっても、そのデータ形式は、軸心方向に対する切込深さの関係のみを表した２次元状の表現方法しかない。
【００１１】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、歯車の歯面および歯筋を種々の形状を簡便に規定し、歯車研削機に適用することを可能にする歯車研削データ作成方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る歯車研削データ作成方法は、被研削用歯車を回転させ、歯車研削工具を前記被研削用歯車に同期して回転させ、前記歯車研削工具の螺旋条を前記被研削用歯車に噛合させながら前記被研削用歯車を研削する際の研削量を規定する歯車研削データ作成方法において、コンピュータにより読み取り実行されるデータ設定手段及びリスト作成手段を有し、前記データ設定手段により、前記被研削用歯車の歯幅以上の移動経路上における複数の分割点で、研削しようとするクラウニング形状に基づく研削量を設定し、前記データ設定手段により得られた前記研削量を、前記リスト作成手段により前記被研削用歯車の軸心方向の移動と、前記軸心方向に対して直角方向の移動との関係を示した第１リストと、前記被研削用歯車の軸心方向の移動と、前記被研削用歯車の歯と前記歯車研削工具の歯との位相の変化との関係を示した第２リストとに分け、記録部に記録することを特徴とする。
【００１３】
このようにすることにより、複数の分割点における研削量に基づいて、任意の位置における補間研削量をも決定することができるので、複雑な形状や３次元的な歯面形状を分割点設定という簡便な形式で表すことができる。
また、前記研削量を、前記被研削用歯車の軸心方向の移動と、前記軸心方向に対して直角方向の移動との関係を示した第１リストと、前記被研削用歯車の軸心方向の移動と、前記被研削用歯車と前記歯車研削工具との位相の変化との関係を示した第２リストとに分けて記録すると、３次元状の歯面または歯筋を２次元状に表現することができる。
【００１４】
この場合、前記被研削用歯車の歯に対して直角方向で表される寸法を軸直角寸法に変換して前記研削量を設定すると、被研削用歯車の歯面を軸直角にすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の方法について歯車研削装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図１〜図２５を参照しながら説明する。
【００１７】
本実施の形態における方法は、基本的には、被研削用歯車の歯幅方向を複数の分割点に分割し、こららの各分割点において、被研削用歯車に対して研削しようとするクラウニング形状に基づく研削量を設定するものである。設定された研削量はリストの形態で、歯車研削機の主制御部に転送されて処理される。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態において使用する歯車研削装置１０は、研削加工を行う研削加工部１０ａと、該研削加工部１０ａの動作を制御する主制御部（コントローラ）１０ｂと、該主制御部１０ｂと接続されており且つクラウニング形状のデータを編集する機能をもつデータ処理部１０ｃを有する。
【００１９】
研削加工部１０ａに、ベッド１２の上面に切込テーブル１４が配設され、前記切込テーブル１４は切込モータ１６の回転作用下に矢印Ｚ方向（以下、Ｚ軸方向ともいう。）に進退動作する（切込機構）。前記切込テーブル１４の上面に配設されるトラバーステーブル１８はトラバースモータ２０の回転作用下にＺ軸方向と直角の方向、すなわち、矢印Ｘ方向（以下、Ｘ軸方向ともいう。）に進退動作する（トラバース機構）。
【００２０】
また、トラバーステーブル１８上には、予め歯形が歯切り形成された被研削用歯車２２が着脱自在に配設されるとともに、回転する前記被研削用歯車２２の歯の凸部を検出して所定のパルスを発生させる近接スイッチからなる歯先検出センサ２４が設けられている。被研削用歯車２２はワークスピンドルモータ（第１のモータ）２６の回転作用下に回転し、この回転の軸心はトラバーステーブル１８の進退方向（Ｚ軸方向）と一致するように設定されている。
【００２１】
一方、切込テーブル１４の進行方向（Ｘ軸方向）であって、且つ、ベッド１２上にはコラム２８が配設され、コラム２８に旋回テーブル３０が保持される。旋回テーブル３０は前記コラム２８内に配設された旋回モータ３１（図６参照）により矢印Ｃ方向に旋回自在であり、さらに旋回テーブル３０にはシフトテーブル３２が設けられ、このシフトテーブル３２はシフトモータ３４の作用下に矢印Ｄ方向に移動自在である。
【００２２】
旋回テーブル３０およびシフトテーブル３２は、被研削用歯車２２との相対的な位置を調節し、さらに、被研削用歯車２２がはすば歯車である場合の歯２３のねじれ角β（図４参照）に適合するように、矢印Ｃ方向および矢印Ｄ方向に変位調整可能である。
【００２３】
図２に模式的に示すように、シフトテーブル３２には工具スピンドルユニット３６が設けられている。この工具スピンドルユニット３６は工具スピンドルモータ（第２のモータ）３８と、この工具スピンドルモータ３８によって回転する工具軸３９とから基本的に構成される。工具スピンドルモータ３８の作用下に回転する歯車研削工具４２は円柱形状であり、その周縁に被研削用歯車２２を研削するための砥石からなる螺旋条４３が設けられている。
【００２４】
一方、工具スピンドルユニット３６は前記シフトテーブル３２に装着される。前記シフトテーブル３２はボールねじ３５に連結され、該ボールねじ３５はシフトモータ３４により回転される。従って、工具スピンドルユニット３６と歯車研削工具４２は、シフトモータ３４の駆動作用下にシフトテーブル３２とともに矢印Ｄ方向に変位する。
【００２５】
図３に示すように、被研削用歯車２２を研削する際には、被研削用歯車２２の左側歯面である歯面２３ｂおよび右側歯面である歯面２３ｃの間の歯溝２３ａに、歯車研削工具４２の螺旋条４３が噛合しながら研削を行う。ここで、歯面２３ｂおよび歯面２３ｃのうち、歯底部２３ｄからみて時計回転方向の歯面２３ｃを右側歯面とし、反時計回転方向の歯面２３ｂを左側歯面として区別する。
【００２６】
研削に用いる螺旋条４３は任意の厚みでよい。すなわち、歯溝２３ａにおいて歯面２３ｂ、２３ｃに当接せずに歯底部２３ｄに達するような細い形状であってもよく、または歯面２３ｂ、２３ｃの両方に当接するような形状であってもよい。研削を行うための基礎となるデータである第１リスト１２６および第２リスト１２８（図８、図９参照）は、螺旋条４３の厚みを考慮して算出される。
【００２７】
研削方法としては、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２の相対位置関係で、被研削用歯車２２の歯幅Ｂ₀（図４参照）方向、つまり軸心方向を中心として、差動修正研削と片歯面研削とを使い分けて研削を行う。換言すれば、図４に示すように、ねじれ角がβである被研削用歯車２２の歯溝２３ａに対して歯車研削工具４２の螺旋条４３（図３参照）を歯溝２３ａのほぼ中央に噛合させながら且つ歯幅Ｂ₀の両端部では緩いカーブを描くような軌跡Ｓに沿って研削を行う差動修正研削と、歯２３のうち歯面２３ｂと歯面２３ｃとを個別に研削を行う片歯面研削とを使い分ける。
【００２８】
さらに、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２の相対位置関係で、被研削用歯車２２の径方向および周方向の関係においては、切込テーブル１４（図１参照）を動作させることにより被研削用歯車２２をＸ軸方向に移動させ、螺旋条４３により歯面２３ｂ、２３ｃおよび歯底部２３ｄを研削する切込研削による方法と、位相θを変更することにより図３のクロスハッチング部を研削する位相研削とが設定可能である。実際の研削においては、切込研削および位相研削を組み合わせて、前記片歯面研削および差動修正研削を行う。
【００２９】
ここで、位相θとは、螺旋条４３の中心線８６（図３参照）と、歯溝２３ａの中心線８９が一致する箇所を基準値（θ＝０）として、この基準値に対して螺旋条４３と歯２３が相対的に移動する移動量を示す。位相θは、基準値を「０」として、プラス（＋）の値とマイナス（−）の値をとりうるものであり、同期制御部６０（図６参照）により制御される。
【００３０】
図５に示すように、被研削用歯車２２は、ワーク軸４８の一端部に一組のクランプ治具５０を介して着脱自在に軸支される。ワーク軸４８の他端部側には動力伝達機構であるトラクションドライブ５１が連結され、このトラクションドライブ５１は回転軸４９を介してワークスピンドルモータ２６に連結される。なお、前記回転軸４９には回転を安定させる機能を有するイナーシャダンパ５３が設けられている。
【００３１】
図６に示すように、主制御部１０ｂは、ワークスピンドルモータ２６と、工具スピンドルモータ３８と、旋回モータ３１とシフトモータ３４とを制御する同期制御部６０と、切込モータ１６と、トラバースモータ２０とを制御するテーブル制御部６１を有する。
【００３２】
同期制御部６０は、記憶部であるＲＡＭ６６およびデータ処理部１０ｃと電気的に接続されるとともに駆動回路６８、７０、７２および７４と光ファイバ７６を介して接続されている。また、この場合、前記同期制御部６０には第１パルス発生器８０、第２パルス発生器８２、第３パルス発生器８４および歯先検出センサ２４の出力信号が供給されている。このような構成によって、同期制御部６０は、データ処理部１０ｃで生成される第２リスト１２８（図９参照）に基づいて同期制御を行う。
【００３３】
テーブル制御部６１は、記憶部であるＲＡＭ９１およびデータ処理部１０ｃと電気的に接続されるとともに駆動回路９３、９４と光ファイバ９６を介して接続されている。
【００３４】
駆動回路６８、７０、７２および７４は光ファイバ７６を経由して供給される指令信号によってそれぞれワークスピンドルモータ２６、工具スピンドルモータ３８、旋回モータ３１およびシフトモータ３４を駆動する。この場合、工具スピンドルモータ３８と、旋回モータ３１とシフトモータ３４は、指令信号によって従動的に動作するので、フィードバック信号は不要である。
【００３５】
駆動回路９３、９４は光ファイバ９６を経由して供給される指令信号によってそれぞれ切込モータ１６と、トラバースモータ２０を駆動する。
【００３６】
図７に示すように、データ処理部１０ｃは、ＣＰＵ１００と、記憶部であるＲＯＭ１０２およびＲＡＭ１０４と、ハードディスク１０６に対してデータのアクセスを行うハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１０８と、モニタ１１０の画面上における描画制御を行う描画制御回路１１２を有する。さらに、データ処理部１０ｃは、入力装置としてのキーボード１１４およびマウス１１６が接続されるインタフェース回路１１８と、外部記録媒体１２０（例えば、磁気ディスクやコンパクトディスク等）を制御する記録媒体ドライブ１２２と、主制御部１０ｂとの相互通信が可能なＬＡＮ制御部１２４を有する。マウス１１６には、操作用ボタン１１６ａが備えられている。
【００３７】
ハードディスク１０６には、切込テーブル１４とトラバーステーブル１８の研削時における相互関係を記録する第１リスト１２６（図８参照）と、位相研削による研削量とトラバーステーブル１８の位置関係を記録する第２リスト１２８（図９参照）と、第１リスト１２６および第２リスト１２８を生成するクラウニング編集プログラム１３０およびＯＳ１３２が格納されている。
【００３８】
クラウニング編集プログラム１３０の説明に先立ち、第１リスト１２６および第２リスト１２８について、図８および図９を参照しながら説明する。
【００３９】
図８に示すように、第１リスト１２６は、ストロークを単位としたデータの集合である。前記第１リスト１２６は、第１〜第３ストロークを有する例を示す。各ストロークはＺ軸方向に沿う１６の分割点Ｚ１〜Ｚ１６によって構成されており、各分割点Ｚ１〜Ｚ１６に対してＸ軸方向の切込量が記録される「切込量」欄１２６ａと、各分割点Ｚ１〜Ｚ１６におけるＺ軸方向の移動速度が記録される「スピード」欄１２６ｂを備える。
【００４０】
図９に示すように、第２リスト１２８は、前記分割点Ｚ１〜Ｚ１６に対して、位相研削によって歯面２３ｂの研削量を記録する「左歯面研削量」欄１２８ａと、位相研削によって歯面２３ｃの研削量を記録する「右歯面研削量」欄１２８ｂとを有する。さらに、前記第２リスト１２８は、分割点Ｚ１〜Ｚ１６のそれぞれの間の区間Ｔ１〜Ｔ１５においてクラウニング形状の傾斜値を記録する「傾斜値」欄１２８ｃを有する。この「傾斜値」欄１２８ｃは、歯面２３ｂに関する傾斜値を記録する「左歯面」欄１２８ｄと、歯面２３ｃに関する傾斜値を記録する「右歯面」欄１２８ｅからなる。
【００４１】
次に、クラウニング編集プログラム１３０について、図１０〜図１７を参照しながら説明する。クラウニング編集プログラム１３０は、被研削用歯車２２のクラウニング形状を設定するためのプログラムであり、キーボード１１４およびマウス１１６を用いて、モニタ１１０の画面上で情報を確認しながら設定を行うものである。設定した情報は、第１リスト１２６および第２リスト１２８としてハードディスク１０６に記憶させるとともに、第１リスト１２６はＬＡＮ制御部１２４を経由して同期制御部６０に供給され、また第２リスト１２８はＬＡＮ制御部１２４を経由してテーブル制御部６１に供給される。
【００４２】
クラウニング編集プログラム１３０は、ＯＳ１３２の制御下において、ＣＰＵ１００によって実行されるものであり、図１０に示すように、３つの画面、すなわち数値入力画面１４０（図１１も参照）、クラウニング形状設定画面１５０（図１２も参照）および切込量確認画面３００（図１７も参照）を用いてクラウニング形状の設定を行う。また、クラウニング編集プログラム１３０は、クラウニング形状設定画面１５０において設定されたクラウニング形状に基づいて、歯幅方向、つまりＺ軸方向を１６分割した点によりクラウニング形状を表現する内部データ１４２（図１４も参照）を作成する内部データ設定部１４３と、内部データ１４２から第１および第２リスト１２６、１２８を生成するリスト作成部１４４とを有する。さらに、クラウニング編集プログラム１３０は、第２リスト１２８の「左歯面研削量」欄１２８ａおよび「右歯面研削量」欄１２８ｂに基づいて、クラウニングの傾斜値を求めて第２リスト１２８に記録するクラウニング傾斜算出部１４６と、第１リスト１２６に対して螺旋条４３の厚みによる加工誤差を補正する工具補正部１４８を有する。
【００４３】
図１１に示すように、数値入力画面１４０では、歯車研削工具４２の条数Ｎ_T、被研削用歯車２２の歯数Ｎ_W、モジュールＭｏ、歯幅Ｂ₀、圧力角α、ねじれ角β、研削サイクル数Ｃｙ、螺旋条４３の先端部半径Ｒ（図３参照）、研削種別Ｔｙおよび切込研削と位相研削との研削分担割合Ｒｔをそれぞれ入力する入力欄１４０ａ〜１４０ｊが設けられている。この中で、研削種別Ｔｙは、差動修正研削または片歯面研削のいずれかを選択するための入力部であり、所謂、コンボボックス形式の入力部である。
【００４４】
また、ボタン領域１５８は、各画面（数値入力画面１４０、クラウニング形状設定画面１５０、切込量確認画面３００）に共通の領域であり、画面の表示切り換えおよび所定の処理指示を与えるものである。
【００４５】
ボタン領域１５８は、５つのボタン、すなわち「ＣＡＬＣ」ボタン１８０、「ＭＡＣＲＯ」ボタン１８２、「ＴＲＡＣＥ」ボタン１８４、「ＣＲＯＷＮ」ボタン１８６および「ＥＸＩＴ」ボタン１８８を有する。なお、これらのボタン１８０、１８２、１８４、１８６および１８８は、モニタ１１０の画面上に表示される仮想のボタンであり、マウス１１６の動作に連動するカーソル１７０を合わせて、マウス１１６の操作用ボタン１１６ａを押すこと（以下、クリックという）により次に述べる動作を行うものである。
【００４６】
「ＣＡＬＣ」ボタン１８０は、クリックすることにより数値入力画面およびクラウニング形状設定画面１５０で設定したデータに基づいて、第１リスト１２６および第２リスト１２８を生成するボタンである。「ＣＡＬＣ」ボタン１８０がクリックされたときの詳細な処理内容については後述する。
【００４７】
「ＭＡＣＲＯ」ボタン１８２、「ＴＲＡＣＥ」ボタン１８４および「ＣＲＯＷＮ」ボタン１８６は、それぞれクリックすることにより数値入力画面１４０、切込量確認画面３００およびクラウニング形状設定画面１５０を表示させるボタンである。
【００４８】
「ＥＸＩＴ」ボタン１８８は、クリックすることによりクラウニング編集プログラム１３０を終了させるボタンである。
【００４９】
図１２に示すクラウニング形状設定画面１５０は、被研削用歯車２２のクラウニング形状を設定するための入力および確認用の画面である。このクラウニング形状設定画面１５０は、右側歯面である歯面２３ｃの形状を設定するための右側歯面設定領域１５２と、左側歯面である歯面２３ｂの形状を設定するための左側歯面設定領域１５４と、Ｚ軸の移動速度を設定するトラバース速度設定領域１５６と、ボタン領域１５８とからなる。ボタン領域１５８は、数値入力画面１４０において表示されているものと同一である。
【００５０】
右側歯面設定領域１５２、左側歯面設定領域１５４およびトラバース速度設定領域１５６については、横軸１５７ａ、１５７ｂ、１５７ｃが被研削用歯車２２の軸心方向すなわちＺ軸方向を示し、右側歯面設定領域１５２、左側歯面設定領域１５４、トラバース速度設定領域１５６を横断する直線１６０および１６２が被研削用歯車２２の歯幅Ｂ₀を表す。
【００５１】
つまり、トラバーステーブル１８は、被研削用歯車２２の歯幅Ｂ₀より広い幅に対して動作設定を行うことができ、これにより、歯幅Ｂ₀の端部においても削り残しの部分がなく確実に研削を行うことができる。
【００５２】
右側歯面設定領域１５２、左側歯面設定領域１５４の縦軸１５２ａ、１５４ａは切込量を表す。クラウニング形状を形成するための切込量は微小値であるため、横軸の縮尺に対して縦軸は拡大した縮尺が設定されている。
【００５３】
右側歯面のクラウニング形状は、右側歯面設定領域１５２のクラウニング形状曲線１６４で表示されており、ポップアップメニュー１６８の操作によってクラウニング形状曲線１６４を変更することによりクラウニング形状の設定が可能である。
【００５４】
初期状態において、クラウニング形状曲線１６４は２次曲線であり、歯幅Ｂ₀の所定幅（例えば、６０％）における規定された研削量に基づいて表示される。また、クラウニング形状曲線１６４は、適用する被研削用歯車２２が平歯車およびはすば歯車のいずれであるかに拘わらず共通に適用されるものである。すなわち、被研削用歯車２２がはすば歯車であるときには、ねじれ角β（図４参照）を差し引いた状態のクラウニング形状が表示されることになる。
【００５５】
ポップアップメニュー１６８は、６つのメニュー１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃ、１６８ｄ、１６８ｅ、１６８ｆからなる。この６つのメニュー１６８ａ〜１６８ｆのいずれかをクリックすることにより初期状態のクラウニング形状曲線１６４に対して修正を加えることができる。
【００５６】
メニュー１６８ａをクリックすると、クラウニング形状曲線１６４の左側の曲率がプラス方向に変更される。メニュー１６８ｂをクリックすると、クラウニング形状曲線１６４の左側の曲率がマイナス方向に変更される。メニュー１６８ｃをクリックすると、クラウニング形状曲線１６４の左端部分をプラス方向に移動するように傾斜値を与える。メニュー１６８ｄをクリックすると、クラウニング形状曲線１６４の右端部分をプラス方向に移動するように傾斜値を与える。メニュー１６８ｅをクリックすると、クラウニング形状曲線１６４の右側の曲率がプラス方向に変更される。メニュー１６８ｆをクリックすると、クラウニング形状曲線１６４の右側の曲率がマイナス方向に変更される。
【００５７】
また、クラウニング形状曲線１６４は、メニュー１６８ａ〜１６８ｆがクリックされる回数に従い変更の度合いが大きくなるように設定される。
【００５８】
左側歯面設定領域１５４には、歯面２３ｃのクラウニング形状を表すクラウニング形状曲線１７２が表示されており、右側歯面設定領域１５２における操作と同様の操作を行うことによって、クラウニング形状曲線１７２を修正することができる。
【００５９】
トラバース速度設定領域１５６の縦軸１５６ａは、研削加工時のトラバーステーブル１８の移動速度を示す。このトラバース速度設定領域１５６では、ポップアップメニュー１６８と同様のメニュー（図示せず）の操作によって速度曲線１７４を修正することができる。速度曲線１７４は、複数回の研削ストロークに対して個別に設定することも可能である。
【００６０】
ここで、「ＣＡＬＣ」ボタン１８０をクリックしたときに第１リスト１２６および第２リスト１２８が生成される過程について図１３〜図１６を参照しながら説明する。
【００６１】
まず、図１３のステップＳ１において、内部データ設定部１４３（図１０参照）により、右側歯面設定領域１５２および左側歯面設定領域１５４で設定したクラウニング形状に基づいて歯面２３ｂおよび２３ｃの形状を、トラバース方向つまりＺ軸方向に１６分割した点において表現する内部データ１４２（図１４参照）を作成し、ＲＡＭ１０４内に記憶する。図１４において、折れ線２００および２０２は歯面２３ｂおよび２３ｃのクラウニング形状を表すものである。
【００６２】
この分割する点は、等間隔である必要はなく、クラウニング形状に基づいて任意の間隔に設定すればよい。また分割数も１６である必要はなく、歯幅Ｂ₀に基づいて適切な数に設定すればよい。
【００６３】
次に、ステップＳ２において、リスト作成部１４４（図１０参照）は、内部データ１４２に基づいて第１リスト１２６および第２リスト１２８を生成する。具体的には、まず、内部データ１４２から、各分割点Ｚ１〜Ｚ１６における歯面２３ｂおよび歯面２３ｃの平均研削量Ａｖｅを求める。例えば、ある分割点において歯面２３ｂの研削量がＧＬであり歯面２３ｃの研削量がＧＲであるとすれば、この分割点における平均研削量Ａｖｅは、Ａｖｅ＝（ＧＬ＋ＧＲ）／２として求められる。
【００６４】
次に、ステップＳ３において、各分割点におけるＸ軸の切込量Ｇ_Xと位相研削による切込量Ｇθを次の（１）式および（２）式によって求める。
Ｇ_X＝ＰＣＤ−Ａｖｅ／ｔａｎ（α） …（１）
Ｇθ＝Ｇθ_L−Ｇθ_R …（２）
【００６５】
ここで、ＰＣＤは被研削用歯車２２のピッチ円周であり、歯数Ｎ_W、モジュールＭｏおよびねじれ角βから求められる。αは圧力角である。歯数Ｎ_W、モジュールＭｏ、ねじれ角βおよび圧力角αは数値入力画面１４０において入力された数値を使用する。また、Ｇθ_Lは、各分割点における歯面２３ｂの研削量の絶対値であり、Ｇθ_Rは、各分割点における歯面２３ｃの研削量の絶対値である。
【００６６】
（１）式においては、歯２３に対して直角方向に表されている寸法を軸直角寸法の値に変換することができる。
【００６７】
さらに、切込量Ｇ_Xと切込量Ｇθは、研削分担割合Ｒｔの値によって、按分される。つまり、研削分担割合Ｒｔが１００［％］であるときには、位相研削が支配的に研削し、研削分担割合Ｒｔが０［％］であるときには、切込研削が支配的に研削することとなる。
【００６８】
次に、ステップＳ４において、各分割点Ｚ１〜Ｚ１６とＸ軸の切込量Ｇ_Xとの関係を第１リスト１２６の「切込量」欄１２６ａに記録し、各分割点Ｚ１〜Ｚ１６と位相研削による切込量Ｇθとの関係を第２リスト１２８の「左歯面研削量」欄１２８ａ、「右歯面研削量」欄１２８ｂに記録する。
【００６９】
第１リスト１２６のサイクル数は、数値入力画面１４０の研削サイクル数Ｃｙの入力値である。この研削サイクル数Ｃｙが「２」以上であるときには、Ｘ軸の切込量Ｇ_Xを所定の割合ずつに分けて研削を行うように第１リスト１２６の「切込量」欄１２６ａに記録する。例えば、Ｘ軸の切込量Ｇ_Xが１０［μｍ］、研削サイクル数が「３」あったとすると、第１サイクルでは５［μｍ］、第２サイクルでは３［μｍ］、そして第３サイクルでは２［μｍ］を研削し、合計として１０［μｍ］を研削するようにする。このようにすることで、初回のサイクルは粗研削、最終のサイクルは仕上げ研削として作用し、研削精度を向上させることができる。
【００７０】
また、数値入力画面１４０の研削種別Ｔｙにおいて、片歯面研削が選択されているときには、内部データ１４２（図１４参照）の折れ線２００で表される研削量を第２リスト１２８の「左歯面研削量」欄１２８ａに記録し、折れ線２０２で表される研削量を「右歯面研削量」欄１２８ｂに記録する。また、数値入力画面１４０の研削種別Ｔｙにおいて、差動修正が選択されているときには、「左歯面研削量」欄１２８ａおよび「右歯面研削量」欄１２８ｂの両方に、（２）式による切込量Ｇθを記録する。
【００７１】
なお、第１リスト１２６の「スピード」欄１２６ｂについては、トラバース速度設定領域１５６（図１２参照）の速度曲線１７４に基づいてトラバーステーブル１８の速度が決定されて記録される。
【００７２】
この時点では、第１リスト１２６および第２リスト１２８とも仮の状態であり、以降のステップにおいて補正を行う。
【００７３】
次に、ステップＳ５において、工具補正部１４８によって、第１リスト１２６を、螺旋条４３の先端部半径Ｒを考慮して補正する。つまり、螺旋条４３の先端部４３ａ（図３参照）を基準として生成されているものであるから、先端部半径Ｒをも考慮して補正する。この補正について図１５を参照しながら説明する。
【００７４】
図１５に示す円２０１は、螺旋条４３の先端部分を近似したものであり、半径は螺旋条４３の先端部半径Ｒと同一に設定されている。工具補正部１４８では、この円２０１を、点Ｐ１と点Ｐ２を結ぶ線分２０３と点Ｐ２において接する円２０１ａに移動するように補正する。点Ｐ１およびＰ２は、第１リスト１２６に記録された分割点Ｚ１〜Ｚ１６のうち、説明用として任意の隣り合う２点を抽出したものである。
【００７５】
点Ｐ１における螺旋条４３の先端位置が（Ｘａ、Ｚａ）、点Ｐ２における螺旋条４３の先端位置が（Ｘｂ、Ｚｂ）として表される場合、点Ｐ２ではハッチング部分２０４が余分に研削されてしまう。これを補正するために、まず次の（３）式によって傾斜角Ａｎｇ１を求める。
Ａｎｇ１＝Ｔａｎ^-1（（Ｘｂ−Ｘａ）／（Ｚｂ−Ｚａ）） …（３）
【００７６】
この傾斜角Ａｎｇ１は、三角形の相似則により工具接触角Ａｎｇ２と同じ値となっている。次に、工具接触角Ａｎｇ２を用いて補正角Ａｎｇ３を（４）式により求める。
Ａｎｇ３＝Ａｎｇ１／２＝Ａｎｇ２／２ …（４）
【００７７】
さらに、次の（５）式、（６）式によってＺ軸方向の補正量ΔＺ、Ｘ軸方向の補正量ΔＸを求める。
ΔＺ＝Ｒ・ｓｉｎ（Ａｎｇ２） …（５）
ΔＸ＝ΔＺ・ｔａｎ（Ａｎｇ３） …（６）
【００７８】
この補正量ΔＸ、ΔＺを用いて、補正した研削点Ｐ３は（Ｚｂ＋ΔＺ、Ｘｂ＋ΔＸ）として求まるので、第２リスト１２８の「左歯面研削量」欄１２８ａの値をこの補正した研削点Ｐ３に更新する。
【００７９】
次に、ステップＳ６において、クラウニング傾斜算出部１４６によって、前記分割点Ｚ１〜Ｚ１６毎のクラウニング形状の傾斜値を歯面２３ｂおよび歯面２３ｃについて求める。
【００８０】
ここでは、クラウニング傾斜算出部１４６によって、研削量ＣＬ１〜ＣＬ１６に基づいて区間Ｔ１〜Ｔ１５における歯面２３ｂの傾斜値ＡＴＬ１〜ＡＴＬ１５を算出する手順について図１６を参照しながら説明する。
【００８１】
図１６の折れ線２１０は、第２リスト１２８の「左歯面研削量」欄１２８ａに記録されたクラウニング形状を示すものであり、１６分割された分割点Ｚ１〜Ｚ１６におけるそれぞれの研削量を研削量ＣＬ１〜ＣＬ１６として表している。
【００８２】
分割点Ｚ１およびＺ２によって区分される区間Ｔ１では、傾斜値ＡＴＬ１は次の（７）式によって算出される。
【００８３】
ＡＴＬ１＝Ｔａｎ^-1（（ＣＬ２−ＣＬ１）／（Ｚ２−Ｚ１）） …（７）
他の区間Ｔ２〜Ｔ１５においても、区間を形成する両端の分割点Ｚ２〜Ｚ１５および各分割点Ｚ２〜Ｚ１５における研削量を示す研削量ＣＬ２〜ＣＬ１５を用いて傾斜値ＡＴＬ２〜ＡＴＬ１５を算出する。
【００８４】
算出した傾斜値ＡＴＬ１〜ＡＴＬ１５は、それぞれ区間Ｔ１〜Ｔ１５に対応させて第２リスト１２８の「左歯面」欄１２８ｄに記録する。
【００８５】
なお、歯面２３ｃに関する傾斜値ＡＴＲ１〜ＡＴＲ１５は、「右歯面研削量」欄１２８ｂに基づいて同様に算出される。
【００８６】
また、研削種別Ｔｙが差動修正研削であるときには、傾斜値ＡＴＬ１〜ＡＴＬ１５は、それぞれ対応する区間Ｔ１〜Ｔ１５に関して傾斜値ＡＴＲ１〜ＡＴＲ１５と同値になるので、その同値を「左歯面」欄１２８ｄおよび「右歯面」欄１２８ｅの両方に記録すればよい。
【００８７】
このようにして、第１リスト１２６および第２リスト１２８は、位相研削と切込研削とが共働して研削する３次元状の研削を、分割点Ｚ１〜Ｚ１６に基づいた簡便な表形式として生成されることとなる。しかも、第１リスト１２６および第２リスト１２８は、クラウニング編集プログラム１３０を用いることによって、簡便な操作で生成することができる。
【００８８】
図１７に示す切込量確認画面３００（図１０も参照）は、生成された第１リスト１２６および第２リスト１２８の内容を確認するための画面である。この切込量確認画面３００は、トラバーステーブル１８の移動量と切込テーブル１４の移動量との関係を示すＺＸ研削画面３０２と、Ｚθ研削確認画面３０４と、ボタン領域１５８とからなる。ボタン領域１５８は、数値入力画面１４０において表示されているものと同一である。
【００８９】
ＺＸ研削画面３０２およびＺθ研削確認画面３０４における横軸３０６ａ、３０６ｂは、前記横軸１５７ａ〜１５７ｃ（図１２参照）と同様に、被研削用歯車２２の軸心方向すなわちＺ軸方向を示し、直線１６０および１６２は被研削用歯車２２の歯幅Ｂ₀を表す。
【００９０】
ＺＸ研削画面３０２の縦軸３０２ａは、切込テーブル１４の移動量つまりＸ軸方向の移動量を示し、移動軌跡線３０８は、トラバーステーブル１８の移動量と切込テーブル１４の移動量との相互関係を表している。また、縦軸３０２ａは、図１７の下方向が切り込み方向であり、移動軌跡線３０８が下の方に位置するほど研削量が大きいことを示す。
【００９１】
図１７に示す例では、「○」で表される始点３０８ａから動作を開始し、折れ点３０８ｂ、３０８ｃ、３０８ｄを経由し、「×」で表される終点３０８ｅの順に動作することを表す。この例では、実際上は点３０８ｄと３０８ｅの間を１往復し、点３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、３０８ｄ、３０８ｅ、３０８ｄ、３０８ｅの順に動作している。
【００９２】
Ｚθ研削確認画面３０４の縦軸３０４ａおよび移動軌跡線３１０は、位相研削による研削量を示している。
【００９３】
図１７に示す例では、「○」で表される始点３１０ａから動作を開始し、折れ点３１０ｂを経由して一度折れ点３１０ａへ戻り、さらに３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅを経由し「×」で表される終点３１０ｆの順に動作することを表す。
【００９４】
ＺＸ研削画面３０２の始点３０８ａとＺθ研削確認画面３０４の始点３１０ａは同時刻の動作開始を示し、終点３０８ｅと終点３１０ｆは同時刻の動作終了を示す。また、移動軌跡線３１０および前記移動軌跡線３０８は、同じ動作を繰り返す場合には、相当する線上を往復するものとする。
【００９５】
次に、同期制御部６０（図６参照）の機能について図１８を参照しながら説明する。同期制御部６０は、基本的には、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２とを同期速度で回転させるものであり、研削時には第２リスト１２８に基づいて歯車研削工具４２の螺旋条４３との相対的な位置関係を示す位相θ（図３参照）を制御して被研削用歯車２２を研削する。
【００９６】
位相θは、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２が互いに同期速度ω_Wとω_Tで回転している状態において規定される。
【００９７】
歯車研削工具４２の同期速度ω_Tと被研削用歯車２２の同期速度ω_Wとの関係は、螺旋条４３の条数をＮ_T、被研削用歯車２２の歯数をＮ_Wとしたとき次の（８）式で与えられる。
ω_W＝ω_T・Ｎ_T／Ｎ_W …（８）
【００９８】
このとき、図１８に示すように、歯車研削工具４２は同期速度ω_Tで回転することにより、螺旋条４３は見かけ上、歯車研削工具４２の軸心方向（矢印Ｖ方向）へ移動する。一方、螺旋条４３が１ピッチ移動する間に被研削用歯車２２も歯２３の１ピッチ相当分回転するので、螺旋条４３と歯２３の上下方向の相対位置が保持されることとなる。
【００９９】
同期制御部６０の処理としては、（８）式によって同期速度ω_Tを求めた後、第３パルス発生器８４の信号を参照および積算してトラバーステーブル１８のＺ軸方向の移動量Ｚをリアルタイムに検出する。そして、次の（９）式により同期速度ω_Wの補正を行い補正量Δω_Wを求める。
Δω_W＝Ｚ・ｓｉｎβ／（π・Ｎ_W・Ｍｏ） …（９）
【０１００】
ここで、Ｍｏは被研削用歯車２２のモジュールである。
【０１０１】
補正量Δω_Wを求めた後、同期制御部６０は、第２リスト１２８の「左歯面」欄１２８ｄおよび「右歯面」欄１２８ｅを参照して移動量Ｚに対応する左歯面の傾斜値ＡＴＬ１〜ＡＴＬ１５および右歯面の傾斜値ＡＴＲ１〜ＡＴＲ１５を取得する。例えば、移動量ＺがＺ４からＺ５の間であるときには区間Ｔ４に対応する「左歯面」欄１２８ｄおよび「右歯面」欄１２８ｅを参照すると、左歯面の傾斜値はＡＴＬ４であり、右歯面の傾斜値はＡＴＲ４として取得する。
【０１０２】
さらに、同期制御部６０は、左側の歯面２３ｂを研削するときには傾斜値ＡＴＬ１〜ＡＴＬ１５を選択し、右側の歯面２３ｃを研削するときには傾斜値ＡＴＲ１〜ＡＴＲ１５を選択する。また、差動修正研削時にはＡＴＬｎとＡＴＲｎ（ｎは区間Ｔ１〜Ｔ１５に対応する番号１〜１５を示す。以下、同様である。）は同値となっているので、任意の一方を選択する。
【０１０３】
次に、選択した傾斜値をＡＴｎとして表し、補正量Δω_Wを次の（１０）式によって求める。
Δω_W＝Ｚ・ｓｉｎ（β＋ＡＴｎ）／（π・Ｎ_W・Ｍｏ） …（１０）
【０１０４】
被研削用歯車２２がはすば歯車ではなく通常の平歯車である場合にも、ねじれ角βをβ＝０として上記（９）式および（１０）式を利用することができる。
【０１０５】
同期制御部６０は、これらの式に基づいて補正量Δω_Wを求めた後、実際に被研削用歯車２２を回転させる同期速度ω_Rを次の（１１）式によって求める。
ω_R＝ω_W＋Δω_W …（１１）
【０１０６】
ところで、第２リスト１２８はＺ軸座標値と位相研削による研削量との関係を表したものであることから、第２リスト１２８に基づく上記（１０）式および（１１）式により同期速度ω_Wを補正することによって同期速度ω_Wおよび位相θを制御することができる。より具体的には、求めた回転速度ω_Rを指令信号として駆動回路６８に与えてワークスピンドルモータ２６を回転させることにより制御が行われる。
【０１０７】
次に、テーブル制御部６１（図６参照）の機能について説明する。
【０１０８】
テーブル制御部６１は、第１リスト１２６に基づいて切込テーブル１４およびトラバーステーブル１８を動作させるものである。ＲＡＭ９１に記憶された第１リスト１２６を参照しながら、切込テーブル１４およびトラバーステーブル１８をＸ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれ動作させる。
【０１０９】
図８に示す第１リスト１２６の例では、トラバーステーブル１８はＺ軸の値がＺ１の点が開始点となり、分割点Ｚ２、Ｚ３、…Ｚ１６の順に移動する。この時点で第１ストロークが終了し、その後連続的に（または所定時間停止した後に）、第２ストロークへ移行して分割点Ｚ１６、Ｚ１５、…Ｚ１と移動する。さらにその後、第３ストロークへ移行して分割点Ｚ１、Ｚ２、…Ｚ１６と移動して動作を終了する。このときの動作速度は、第１リスト１２６の「スピード」欄１２６ｂを参照して決定する。例えば、第１ストロークでＺ軸が分割点Ｚ５であればスピードはＶ５に設定される、また、Ｚ軸が分割点Ｚ５とＺ６の中間であれば、分割点Ｖ５およびＶ６から補間して移動速度を求めて制御する。
【０１１０】
さらに、テーブル制御部６１は、トラバーステーブル１８と共働して切込テーブル１４をＸ軸方向に動作させる。つまり、図８の例では、第１ストロークにおいてＸ軸の値をＸ００１から開始してＸ００１、Ｘ００２、…Ｘ０１６と移動させる。例えば、Ｚ軸が分割点Ｚ５であれば、Ｘ軸はＸ００５となるようにし、Ｚ軸が分割点Ｚ５とＺ６の中間であれば、Ｘ００５およびＸ００６から補間してＸ軸の値を求めて制御する。第２ストロークおよび第３ストロークについても同様に制御する。
【０１１１】
テーブル制御部６１は、第２リスト１２８に基づいて切込テーブル１４のＸ座標値およびトラバーステーブル１８のＺ座標値を求めた後、光ファイバ９６を介して駆動回路９３、９４に指令信号を与えて切込テーブル１４およびトラバーステーブル１８を駆動する。
【０１１２】
次に、このように構成される歯車研削装置１０を用いて片歯面研削を行う手順について図１９〜図２２を参照しながら説明する。
【０１１３】
まず、クラウニング編集プログラム１３０を立ち上げた後、ステップＳ１０１において、数値入力画面１４０（図１１参照）を表示させて所定の数値を入力する。このとき、研削種別Ｔｙは「片歯面研削」を選択し、研削分担割合Ｒｔは５０［％］とする。
【０１１４】
次に、ステップＳ１０２において、クラウニング形状設定画面１５０（図１２参照）を表示させて、クラウニング形状およびトラバース速度を設定する。
【０１１５】
次に、ステップＳ１０３において、「ＣＡＬＣ」ボタン１８０をクリックすることにより第１リスト１２６および第２リスト１２８を生成する。第１リスト１２６および第２リスト１２８は、ステップＳ１０１で入力されたデータに基づいて生成され、ハードディスク１０６に格納される。
【０１１６】
次に、ステップＳ１０４において、切込量確認画面３００（図１７参照）を表示させて切込量を確認する。片歯面研削においては、例えば、図２０に示すように、矢印３５０、３５２、３５４および３５６で表される４つのストロークによって研削を行うことができる。図２０では、移動軌跡線３０８および３１０に対して、対応するストロークにそれぞれ矢印３５０、３５２、３５４、３５６を付している。なお、図２２、図２３および図２５についても同様の表記方法としている。
【０１１７】
矢印３５０で表される第１ストロークでは、Ｚθ研削確認画面３０４で示すように位相θを０に固定しておき、ＺＸ研削画面３０２で示すように切込研削によって粗研削を行う。このときの切込研削は、歯幅Ｂ₀の両端部を深く切り込むような弧を描いて設定される。矢印３５２で表される第２ストロークでは、位相θを０に固定しておき、切込テーブル１４をさらにＸ軸方向に移動させて切り込み、歯面２３ｂ、２３ｃの基礎的な形状を形成する。このときの切込研削も、歯幅Ｂ₀の両端部を深く切り込むような弧を描いて設定される。矢印３５４で表される第３ストロークでは、切込研削は第２ストロークのときと同じように動作させ、さらに、位相θをマイナスの値で且つ弧状の設定にすることによって位相研削を行い、歯面２３ｃに対してクラウニング形状を形成する。最後に、矢印３５６で表される第４ストロークでは、位相θをプラスで且つ弧状に設定にすることにより、位相研削を行い、歯面２３ｂに対してクラウニング形状を形成することとなる。
【０１１８】
このように、第３および第４ストロークでは切込研削と位相研削とを組み合わせてクラウニング研削を行い、研削量の分担割合は、数値入力画面１４０で入力した研削分担割合Ｒｔの値に従う。つまり、この場合では、切込研削と位相研削が５０［％］ずつの分担割合で研削を行う。
【０１１９】
また、この切込量確認画面３００において、切込量が不適当であると判断すれば、ステップＳ１０２においてクラウニング形状を再設定する。
【０１２０】
次に、ステップＳ１０５において、第１リスト１２６および第２リスト１２８をＬＡＮ制御部１２４を介してテーブル制御部６１および同期制御部６０へそれぞれ転送する。テーブル制御部６１では、第１リスト１２６をＲＡＭ９１に記録し、同期制御部６０では第２リスト１２８をＲＡＭ６６に記録する。
【０１２１】
次に、ステップＳ１０６において、研削を開始する。まず、被研削用歯車２２をワーク軸４８の一端部にクランプ治具５０を介して装着するとともに、シフトテーブル３２は、被研削用歯車２２の大きさや、研削しようとする歯筋のねじれ角β（図４参照）に応じて矢印Ｃ方向（図２参照）および矢印Ｄ方向に予め調整を行っておく。
【０１２２】
次に、ステップＳ１０７において、同期制御部６０の機能によって歯車研削工具４２を同期速度ω_Tで回転させ、被研削用歯車２２を同期速度ω_Wで回転させる。
【０１２３】
次に、ステップＳ１０８において、被研削用歯車２２の歯溝２３ａと、歯車研削工具４２の螺旋条４３とを噛合させる。この動作は、歯先検出センサ２４を用いて自動的に行われる。
【０１２４】
なお、ステップＳ１０８の噛合動作は予め実施した位相教示処理に基づいて位相θを検出しながら実行される。位相教示処理とは、自動噛合を行うために被研削用歯車２２と歯車研削工具４２の位相状態を同期制御部６０に記憶させる処理である。例えば、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２とを低速で回転させながら連れ回りさせ、このとき発生する歯先検出センサ２４、第１パルス発生器８０および第２パルス発生器８２の各信号から位相θのデータを取得し、同期制御部６０に記憶させるものである。
【０１２５】
この位相教示処理は、ワークスピンドルモータ２６および工具スピンドルモータ３８をオフとした状態で手動によって行ってもよい。
【０１２６】
次に、ステップＳ１０９において、テーブル制御部６１が、第１リスト１２６（図８参照）に従って切込テーブル１４およびトラバーステーブル１８を動作させる。このとき、図２０に示した片歯面研削の例では、第１および第２ストロークでは切込研削を行うように切込テーブル１４およびトラバーステーブル１８を動作させ、第３および第４ストロークでは、切込テーブル１４を固定にしたままトラバーステーブル１８のみを動作させる。
【０１２７】
このときのトラバーステーブル１８の移動速度は、「スピード」欄１２６ｂに基づいて決定される。
【０１２８】
また、ステップＳ１０９と並列進行的に、ステップＳ１１０においては、同期制御部６０が、上記の手順により、トラバーステーブル１８の位置を検出しながら位相θを制御して位相研削を行う。
【０１２９】
つまり、第１および第２ストロークでは位相θをθ＝０となるように制御する。第３ストロークにおいては、第２リスト１２８の「左歯面」欄１２８ｄを参照しながら傾斜値ＡＴＬ１〜ＡＴＬ１５を算出し、前記（１１）式に基づいて回転速度ω_Rを求めて被研削用歯車２２を回転させて、歯面２３ｂに対して位相研削を行う。同様に、第３ストロークにおいては、第２リスト１２８の「右歯面」欄１２８ｅを参照しながら傾斜値ＡＴＲ１〜ＡＴＲ１５および回転速度ω_Rを求めて被研削用歯車２２を回転させ、歯面２３ｃに対して位相研削を行う。
【０１３０】
このようにして、片歯面研削を行うことにより、歯面２３ｂと歯面２３ｃは個別に研削されることとなるので、研削時に互いに影響を受けることがなく自由な形状に研削することが可能である。
【０１３１】
また、従来技術では、テーブル制御部６１によって切込テーブル１４とトラバーステーブル１８とを２次元的に動作させて研削を行っていたのに対して、本実施の形態においては、同期制御部６０による位相θの制御をも組み合わせて３次元的に加工を行うようにしたので、研削の自由度が大幅に向上している。
【０１３２】
ところで、被研削用歯車２２は、製品として使用するときには軸心を中心として回転しながら相手側の歯車と噛合するので、クラウニング形状も軸心に対して直角な方向に対称であるとより確実に噛合することができて望ましい。片歯面研削では、歯面２３ｂおよび歯面２３ｃを自由に研削することができるので、図２１Ａに示すように、Ｚ軸方向（軸心方向）に直角な方向に対称な形状にクラウニング研削を行うことができる。
【０１３３】
また、図２１Ｂに示すように、歯面２３ｂと歯面２３ｃとを非対称な形状に研削することも可能である。
【０１３４】
なお、図２１Ａおよび２１Ｂにおける破線３９０は、設計上、歯面２３ｂと歯面２３ｃの対向する部分を模式的につないで示した線であり、一点鎖線３９２ａ、３９２ｂは所定の同じ高さを結んだ等高線である。これらの破線３９０および一点鎖線３９２ａ、３９２ｂは、従来技術について説明した図２８の破線５１６、一点鎖線５１４ａ、５１４ｂに相当するものである。
【０１３５】
さらに、上記の例では、研削分担割合Ｒｔが５０［％］の場合について説明したが、例えば、研削分担割合Ｒｔが０［％］の場合には、図２２に示すように研削を行うことができる。
【０１３６】
つまり、矢印３６０で表される第１ストロークでは位相θをθ＝０としたまま、切込研削だけによって粗研削を行う。このとき、移動軌跡線３０８は両端部を切込む弧状に設定する。矢印３６２で表される第２ストロークでは位相θをθ＝０としたまま、さらに切込研削を行う。このときの移動軌跡線３０８は、第１ストローク時よりも切込量を多くしてクラウニング形状の基礎的な形状を形成する。矢印３６４、３６６で表される第３および第４ストロークにおいては、切込研削は第２ストロークと同じ動作をさせながら、位相θをプラスまたはマイナスの一定値にすることによって、仕上げのクラウニング研削を行うようにする。
【０１３７】
さらにまた、研削分担割合Ｒｔが１００［％］の場合には、図２３に示すように研削を行うことができる。すなわち、矢印３７０で表される第１ストロークでは位相θをθ＝０としたまま、切込研削によって粗研削を行う。このとき切込テーブル１４のＸ軸方向の位置は固定とする。矢印３７２で表される第２ストロークでは位相θをθ＝０としたまま、さらに切込テーブル１４を切込方向つまりＸ軸方向に移動させて研削を行い、クラウニング形状の基礎的な形状を形成する。矢印３７４、３７６で表される第３および第４ストロークにおいては、切込テーブル１４を固定したまま、位相θを制御してクラウニング研削を行う。このとき、歯幅Ｂ₀の両端部をより深く研削するようにする。
【０１３８】
このようにして、クラウニング形状設定画面１５０におけるクラウニング形状の設定が同一であっても、研削分担割合Ｒｔの値を適宜変更することによって、位相研削と切込研削との研削の分担割合を変えることができるので、研削の自由度が大きい。
【０１３９】
次に、歯車研削装置１０を用いて差動修正研削を行う手順について図２４を参照しながら説明する。
【０１４０】
まず、クラウニング編集プログラム１３０を立ち上げた後、ステップＳ２０１において、数値入力画面１４０を表示させて所定の数値を入力する。このとき、研削種別Ｔｙは「差動修正研削」を選択する。
【０１４１】
続くステップＳ２０２およびＳ２０３は、前記ステップＳ１０２およびＳ１０３と同様に処理する。
【０１４２】
次に、ステップＳ２０４において、切込量確認画面３００（図１７参照）を表示させて切込量を確認する。差動修正研削においては、例えば、図２５に示すように、矢印３８０で表される粗研削の第１ストローク、矢印３８２で表される中仕上げ研削の第２ストロークおよび矢印３８４で表される仕上げ研削の第３ストロークによって研削を行うことができる。
【０１４３】
位相研削は、被研削用歯車２２の歯幅Ｂ₀の中央部では位相θをθ＝０とし、一端部では位相θをプラスの方向へカーブ３８６を描くように設定し、他端部では位相θをマイナスの方向へカーブ３８８を描くように設定しておく。このカーブ３８６、３８８は、被研削用歯車２２を研削する際に負荷の不平衡によって画かれる研削軌跡５１２（図２８参照）と逆カーブに設定する。
【０１４４】
これらのカーブ３８６および３８８の詳細な形状は、被研削用歯車２２および螺旋条４３の形状や剛性から研削軌跡のずれ量を計算しておき、そのずれ量を相殺することができる形状に設定すればよい。また、この計算を省略して、実際に研削した歯２３の形状誤差を計測することによって、逆算的にカーブ３８６および３８８を設定するようにしてもよい。
【０１４５】
続くステップＳ２０５〜Ｓ２０８は、前記ステップＳ１０５〜Ｓ１０８と同様に処理する。
【０１４６】
次に、ステップＳ２０９において、テーブル制御部６１は、前記ステップＳ１０９と同様に第１リスト１２６に従って切込テーブル１４およびトラバーステーブル１８を動作させる。
【０１４７】
このとき、図２５に示した差動修正研削の例では、ＺＸ研削画面３０２の移動軌跡線３０８を歯幅Ｂ₀の両端部をより深く切り込む弧を描くようにし、且つ第１〜第３ストロークの順に次第に深く切り込むように切込研削を行う。
【０１４８】
このときのトラバーステーブル１８の移動速度は、「スピード」欄１２６ｂに基づいて決定される。
【０１４９】
また、ステップＳ２０９と並列進行的に、ステップＳ２１０においては、同期制御部６０が、上記の手順によりトラバーステーブル１８の位置を検出しながら位相θを制御して位相研削を行う。
【０１５０】
つまり、被研削用歯車２２の歯幅Ｂ₀の中央部では位相θをθ＝０とし、一端部では位相θがプラスの方向となるように動作し、他端部では位相θをマイナスの方向とすべく略Ｓ字状軌跡を描くように動作させる。また、第１〜第３ストロークでは、同じ軌跡を描くように動作させる。
【０１５１】
このようにして、差動修正研削を行うことにより、歯幅Ｂ₀の両端部で、ねじれ角βの影響による研削軌跡のずれを逆補正することができる。
【０１５２】
上記の実施の形態においては、第１リスト１２６および第２リスト１２８を、同一の分割点Ｚ１〜Ｚ１６に基づいて生成されたものとして説明したが、これらの分割点Ｚ１〜Ｚ１６は、第１リスト１２６および第２リスト１２８で異なるものであってもよい。また、分割点の数は適宜設定することができる。すなわち、同期制御部６０では、任意のＺ軸位置に対して第２リスト１２８に記録された分割点から補間することにより対応できるので、分割点の位置および数によって動作が制約を受けることはない。
【０１５３】
また、主制御部１０ｂでは、同期制御部６０とテーブル制御部６１とによって、位相研削と切込研削とを分担するものとしたが、これらの同期制御部６０およびテーブル制御部６１は１つの制御部として統合されたものであってもよい。この場合、第１リスト１２６および第２リスト１２８を統合して用いてもよい。
【０１５４】
本発明に係る歯車研削データ作成方法は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々のステップ乃至構成を採り得ることはもちろんである。
【０１５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る歯車研削データ作成方法によれば、歯車の歯面および歯筋を種々の形状を簡便に規定し、歯車研削機に適用することができ、従って、この方法を用いて得られたデータにより歯車研削機を駆動すれば、研削精度が優れた歯車を効率的に製造することができるという効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る歯車研削装置を示す斜視図である。
【図２】歯車研削工具と被研削用歯車との位置関係を示す模式説明図である。
【図３】被研削用歯車と歯車研削工具との位相を示す一部概略断面説明図である。
【図４】歯面を研削した状態を示す歯車の概略正面説明図である。
【図５】被研削用歯車とワークスピンドルモータとの接続状態を示す概略構成説明図である。
【図６】歯車研削装置の制御回路を示すブロック図である。
【図７】データ処理部の内部ブロック図である。
【図８】第１リストの構造を示す表である。
【図９】第２リストの構造を示す表である。
【図１０】クラウニング編集プログラムの機能構成を示すブロック図である。
【図１１】数値入力画面を示す説明図である。
【図１２】クラウニング形状設定画面を示す説明図である。
【図１３】第１リストおよび第２リストを生成する手順を示すフローチャートである。
【図１４】内部データの内容を示すグラフである。
【図１５】工具補正部により、螺旋条の厚みによる加工誤差を補正する手順を示す説明図である。
【図１６】クラウニング傾斜算出部によって、クラウニング形状の傾斜値を算出する手順を示す説明図である。
【図１７】切込量確認画面を示す説明図である。
【図１８】被研削用歯車を歯車研削工具の螺旋条により研削している状態を示す模式説明図である。
【図１９】片歯面研削を行う手順を示すフローチャートである。
【図２０】片歯面研削において、位相研削の比率が５０％である場合の切込量確認画面を示す説明図である。
【図２１】図２１Ａは、片歯面研削によって歯面を軸直角に研削した状態を示す説明図であり、図２１Ｂは、片歯面研削によって歯面を非対称に研削した状態を示す説明図である。
【図２２】片歯面研削において、位相研削の比率が０％である場合の切込量確認画面を示す図である。
【図２３】片歯面研削において、位相研削の比率が１００％である場合の切込量確認画面を示す説明図である。
【図２４】差動修正研削を行う手順を示すフローチャートである。
【図２５】差動研削において、切込量確認画面を示す図である。
【図２６】図２６Ａは、従来技術による研削工程でにおける歯車研削工具の螺旋条と被研削用歯車の形状を示す一部概略断面説明図であり、図２６Ｂは、従来技術における研削状態を示す一部概略断面説明図である。
【図２７】従来技術によりはすば歯車を研削する状態を示す概略正面説明図である。
【図２８】従来技術において、歯面を研削した状態を示す概略正面説明図である。
【符号の説明】
１０…歯車研削装置 １０ａ…研削加工部
１０ｂ…主制御部 １０ｃ…データ処理部
１４…切込テーブル １６…切込モータ
１８…トラバーステーブル ２０…トラバースモータ
２２…被研削用歯車 ２３…歯
２３ａ…歯溝 ２３ｂ、２３ｃ…歯面
２３ｄ…歯底部 ２４…歯先検出センサ
２６…ワークスピンドルモータ ３０…旋回テーブル
３２…シフトテーブル ３８…工具スピンドルモータ
４２…歯車研削工具 ４３…螺旋条
６０…同期制御部 ６１…テーブル制御部
１２６…第１リスト １２８…第２リスト
１３０…クラウニング編集プログラム １４０…数値入力画面
１４３…内部データ設定部 １４４…リスト作成部
１４６…クラウニング傾斜算出部 １４８…工具補正部
１５０…クラウニング形状設定画面 ３００…切込量設定画面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gear grinding data creation method, and more particularly, gear grinding data creation used when grinding a tooth formed in advance on a gear to be ground by using a gear grinding tool having a spiral grinding portion. Regarding the method.
[0002]
[Prior art]
In the prior art, the case where the gear to be ground 502 is ground by the gear grinding tool 500 will be described with reference to FIG. 26A. The gear grinding tool 500 has a grindstone 503 composed of a spiral strip 501 that goes around. On the other hand, the gear to be ground 502 has previously formed teeth 504 (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 58-59727). According to this configuration, the spiral strip 501 of the gear grinding tool 500 is engaged with the tooth groove portion 504c of the gear to be ground 502, and the gear 501 is rotated by the spiral strip 501 while rotating the gear grinding tool 500 and the gear to be ground 502 synchronously. The tooth surfaces 504a and 504b of the grinding gear 502 are ground. Here, the cross-hatched portion in FIG. 26B shows the tooth surfaces 504a and 504b that are ground simultaneously by the spiral strip 501.
[0003]
In addition, for the purpose of smoothly meshing gears, crowning grinding may be performed in which the teeth are swelled into a shape with swelling. When performing crowning grinding, the crowning shape is formed by controlling the meshing depth between the gear grinding tool 500 and the gear to be ground 502 in accordance with the tooth width direction of the gear to be ground 502.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as shown in FIG. 27, when both the tooth surfaces 504a and 504b of the helical gear 506 are processed at once using the conventional technique, the locus 510a and 510b along the tooth surfaces 504a and 504b are followed. Grind. Here, the gear grinding tool 500 has a tooth width B of the helical gear 506.₀When the end portion 508 is approached, the grinding process that has been performed along both the trajectories 510a and 510b until then is no longer loaded with respect to the trajectory 510b after the end point 508b. Grinding operation is continued until. Therefore, since the load on the locus 510b side disappears when passing through the end point 508b, a large load fluctuation occurs in the helical gear 506, which adversely affects the machining accuracy of the helical gear 506.
[0005]
Next, the situation where crowning grinding is performed on the helical gear 506 will be described in more detail with reference to FIG. In FIG. 28, the grinding locus 512 is operated by the top 501a (see FIG. 26A) of the spiral 501 when grinding the tooth surfaces 504a and 504b while the spiral 501 (see FIG. 26A) meshes with the tooth groove 504c. Show the trajectory. The alternate long and short dash lines 514a and 514b are so-called contour lines connecting predetermined heights in the tooth surfaces 504a and 504b. Further, the broken line 516 is a line that schematically indicates a portion where the tooth surface 504a and the tooth surface 504b are opposed to each other in the design of the helical gear 506.
[0006]
As can be understood from FIG. 28, when grinding the end 508 of the gear to be ground 502, the grinding locus 512 curves in the direction of the end point 508b with no load. The shape of this curve is determined by the size of the grinding load, the rigidity of the spiral 501 and the like. Thus, since the grinding locus 512 is curved at the end portion 508, a desired tooth surface shape cannot be obtained. Specifically, the distance t1 between the end point 508a and the alternate long and short dash line 514b is shorter than the desired length, and the distance t2 between the end point 508b and the alternate long and short dash line 514a is longer than the desired length.
[0007]
By the way, when used as a product, the gear to be ground 502 meshes with the gear on the other side while rotating around the axis, so that the crowning shape is more reliably symmetrical in the direction perpendicular to the axis. It is desirable to be able to mesh.
[0008]
However, since the spiral strip 501 performs grinding while abutting and sliding at right angles with respect to the tooth surfaces 504a and 504b, the broken lines 516 are perpendicular to the tooth surfaces 504a and 504b, respectively. It is inconvenient.
[0009]
Furthermore, the shape of the tooth surfaces 504a and 504b and the shape of the tooth traces of the teeth 504 (see FIG. 26A) depend on the shape of the spiral 501. For example, the tooth surfaces 504a and 504b are asymmetrical. Can not be ground.
[0010]
Furthermore, since an appropriate data format for representing the crowning shape has not been proposed, if the crowning shape is complicated, the shape cannot be converted into data. Even if the crowning shape is relatively simple, the data format is only a two-dimensional representation method that represents only the relationship of the depth of cut with respect to the axial direction.
[0011]
The present invention has been made in consideration of such problems, and a gear grinding data creation method that can easily define various shapes of tooth surfaces and tooth traces of a gear and can be applied to a gear grinding machine. The purpose is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  The gear grinding data creation method according to the present invention is such that a gear to be ground is rotated, a gear grinding tool is rotated in synchronization with the gear to be ground, and a spiral line of the gear grinding tool is engaged with the gear to be ground. In the gear grinding data creation method for prescribing the grinding amount when grinding the gear to be ground whileData setting means and list creation means that are read and executed by a computer, the data setting means,Set a grinding amount based on the crowning shape to be ground at a plurality of dividing points on the movement path equal to or larger than the tooth width of the gear to be ground,Obtained by the data setting meansThe amount of grinding,By the list creation meansA first list showing a relationship between movement in the axial direction of the gear to be ground and movement in a direction perpendicular to the axial direction; movement in the axial direction of the gear to be ground; Divided into a second list showing the relationship between the phase change between the teeth of the grinding gear and the teeth of the gear grinding toolIn the recording sectionIt is characterized by recording.
[0013]
  By doing in this way, the amount of interpolation grinding at an arbitrary position can be determined based on the amount of grinding at a plurality of division points, so a complicated shape or a three-dimensional tooth surface shape is called division point setting. It can be expressed in a simple format.
  The grinding amount includes a first list showing a relationship between movement in the axial direction of the gear to be ground and movement in a direction perpendicular to the axial direction, and the axial center of the gear to be ground. When divided into a second list showing the relationship between the movement of direction and the phase change between the gear to be ground and the gear grinding tool, the three-dimensional tooth surface or tooth trace is two-dimensionally recorded. Can be expressed.
[0014]
In this case, when the dimension expressed in the direction perpendicular to the tooth of the gear to be ground is converted into the dimension perpendicular to the axis and the grinding amount is set, the tooth surface of the gear to be ground can be perpendicular to the axis. .
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the preferred embodiment of the method of the present invention will be described in relation to a gear grinding apparatus, and will be described with reference to FIGS.
[0017]
The method in the present embodiment is basically a crowning in which the tooth width direction of the gear to be ground is divided into a plurality of division points, and grinding is performed on the gear to be ground at each of these division points. The grinding amount based on the shape is set. The set grinding amount is transferred to the main controller of the gear grinding machine for processing in the form of a list.
[0018]
As shown in FIG. 1, a gear grinding apparatus 10 used in the present embodiment includes a grinding part 10a that performs grinding, a main control part (controller) 10b that controls the operation of the grinding part 10a, A data processing unit 10c is connected to the main control unit 10b and has a function of editing crowning shape data.
[0019]
A cutting table 14 is disposed on the upper surface of the bed 12 in the grinding portion 10a, and the cutting table 14 advances and retreats in the arrow Z direction (hereinafter also referred to as Z-axis direction) under the rotating action of the cutting motor 16. Operates (cutting mechanism). The traverse table 18 disposed on the upper surface of the cutting table 14 moves forward and backward in the direction perpendicular to the Z-axis direction, that is, the arrow X direction (hereinafter also referred to as the X-axis direction) under the rotating action of the traverse motor 20. (Traverse mechanism)
[0020]
Further, on the traverse table 18, a gear 22 to be ground having a tooth shape formed in advance is detachably disposed, and a convex portion of the tooth of the gear 22 to be ground that is rotating is detected and predetermined. A tooth tip detection sensor 24 comprising a proximity switch for generating the pulse is provided. The gear 22 to be ground is rotated under the rotating action of a work spindle motor (first motor) 26, and the axis of this rotation is set to coincide with the advancing / retreating direction (Z-axis direction) of the traverse table 18. .
[0021]
On the other hand, a column 28 is disposed on the bed 12 in the traveling direction (X-axis direction) of the cutting table 14, and the turning table 30 is held on the column 28. The swivel table 30 can be swung in the direction of arrow C by a swivel motor 31 (see FIG. 6) disposed in the column 28. Further, the swivel table 30 is provided with a shift table 32, and the shift table 32 is shifted. It is movable in the direction of arrow D under the action of the motor 34.
[0022]
The turning table 30 and the shift table 32 adjust the relative position with the gear 22 to be ground, and further, the torsion angle β of the tooth 23 when the gear 22 to be ground is a helical gear (see FIG. 4). ), The displacement can be adjusted in the direction of arrow C and arrow D.
[0023]
As schematically shown in FIG. 2, the shift table 32 is provided with a tool spindle unit 36. The tool spindle unit 36 basically includes a tool spindle motor (second motor) 38 and a tool shaft 39 that is rotated by the tool spindle motor 38. The gear grinding tool 42 that rotates under the action of the tool spindle motor 38 has a cylindrical shape, and a spiral strip 43 made of a grindstone for grinding the gear 22 to be ground is provided on the periphery thereof.
[0024]
On the other hand, the tool spindle unit 36 is mounted on the shift table 32. The shift table 32 is connected to a ball screw 35, and the ball screw 35 is rotated by a shift motor 34. Therefore, the tool spindle unit 36 and the gear grinding tool 42 are displaced in the arrow D direction together with the shift table 32 under the drive action of the shift motor 34.
[0025]
As shown in FIG. 3, when grinding the gear 22 to be ground, in the tooth groove 23a between the tooth surface 23b which is the left tooth surface and the tooth surface 23c which is the right tooth surface of the gear 22 to be ground, Grinding is performed while the spiral strip 43 of the gear grinding tool 42 is engaged. Here, of the tooth surface 23b and the tooth surface 23c, the tooth surface 23c in the clockwise rotation direction is distinguished from the tooth bottom portion 23d as the right tooth surface, and the tooth surface 23b in the counterclockwise rotation direction is distinguished as the left tooth surface.
[0026]
The spiral strip 43 used for grinding may have an arbitrary thickness. That is, the tooth groove 23a may have a thin shape that reaches the tooth bottom 23d without contacting the tooth surfaces 23b and 23c, or a shape that contacts both the tooth surfaces 23b and 23c. Good. The first list 126 and the second list 128 (see FIGS. 8 and 9), which are data serving as a basis for grinding, are calculated in consideration of the thickness of the spiral strip 43.
[0027]
As a grinding method, the tooth width B of the gear 22 to be ground is determined by the relative positional relationship between the gear 22 to be ground and the gear grinding tool 42.₀With reference to the direction (see FIG. 4), that is, the axial direction, grinding is performed using differential correction grinding and single-tooth grinding. In other words, as shown in FIG. 4, the helical strip 43 (see FIG. 3) of the gear grinding tool 42 is placed substantially at the center of the tooth groove 23 a with respect to the tooth groove 23 a of the gear 22 to be ground whose twist angle is β. While meshing, tooth width B₀The differential correction grinding that performs grinding along the locus S that draws a gentle curve at both ends of the tooth and the single tooth surface grinding that individually grinds the tooth surface 23b and the tooth surface 23c of the teeth 23 are selectively used.
[0028]
Further, in the relative positional relationship between the gear 22 to be ground and the gear grinding tool 42, the relationship between the radial direction and the circumferential direction of the gear 22 to be ground is determined by operating the cutting table 14 (see FIG. 1). The cross-hatched portion in FIG. 3 is ground by changing the phase θ by moving the gear 22 in the X-axis direction and grinding the tooth surfaces 23b, 23c and the tooth bottom portion 23d by the spiral strip 43. Phase grinding can be set. In actual grinding, the single-tooth surface grinding and the differential correction grinding are performed by combining incision grinding and phase grinding.
[0029]
Here, the phase θ is defined as a reference value (θ = 0) where the center line 86 of the spiral strip 43 (see FIG. 3) and the center line 89 of the tooth gap 23a coincide with each other. The moving amount | distance which the strip | line 43 and the tooth | gear 23 move relatively is shown. The phase θ can take a plus (+) value and a minus (−) value with a reference value “0”, and is controlled by the synchronization control unit 60 (see FIG. 6).
[0030]
As shown in FIG. 5, the gear 22 to be ground is pivotally supported at one end of a work shaft 48 through a set of clamp jigs 50 so as to be detachable. A traction drive 51, which is a power transmission mechanism, is connected to the other end of the work shaft 48, and the traction drive 51 is connected to the work spindle motor 26 via a rotation shaft 49. The rotary shaft 49 is provided with an inertia damper 53 having a function of stabilizing the rotation.
[0031]
As shown in FIG. 6, the main control unit 10 b includes a work spindle motor 26, a tool spindle motor 38, a synchronous control unit 60 that controls the turning motor 31 and the shift motor 34, a cutting motor 16, and a traverse motor. 20 has a table control unit 61 for controlling the control unit 20.
[0032]
The synchronization control unit 60 is electrically connected to the RAM 66 and the data processing unit 10 c which are storage units, and is connected to the drive circuits 68, 70, 72 and 74 via the optical fiber 76. In this case, the synchronization control unit 60 is supplied with output signals of the first pulse generator 80, the second pulse generator 82, the third pulse generator 84, and the tooth tip detection sensor 24. With this configuration, the synchronization control unit 60 performs synchronization control based on the second list 128 (see FIG. 9) generated by the data processing unit 10c.
[0033]
The table control unit 61 is electrically connected to the RAM 91 and the data processing unit 10 c which are storage units, and is connected to the drive circuits 93 and 94 via the optical fiber 96.
[0034]
The drive circuits 68, 70, 72 and 74 drive the work spindle motor 26, the tool spindle motor 38, the turning motor 31 and the shift motor 34 by command signals supplied via the optical fiber 76, respectively. In this case, the tool spindle motor 38, the turning motor 31, and the shift motor 34 are driven in response to the command signal, so that no feedback signal is required.
[0035]
The drive circuits 93 and 94 drive the cutting motor 16 and the traverse motor 20 by command signals supplied via the optical fiber 96, respectively.
[0036]
As shown in FIG. 7, the data processing unit 10 c includes a CPU 100, a ROM 102 and a RAM 104 that are storage units, a hard disk drive (HDD) 108 that accesses data to the hard disk 106, and a drawing on the screen of the monitor 110. A drawing control circuit 112 that performs control is included. Further, the data processing unit 10c includes an interface circuit 118 to which a keyboard 114 and a mouse 116 as input devices are connected, a recording medium drive 122 that controls an external recording medium 120 (for example, a magnetic disk, a compact disk, etc.), A LAN control unit 124 capable of mutual communication with the control unit 10b is included. The mouse 116 is provided with an operation button 116a.
[0037]
On the hard disk 106, a first list 126 (see FIG. 8) for recording the mutual relationship of the cutting table 14 and the traverse table 18 during grinding, and a second list for recording the grinding amount by phase grinding and the positional relationship of the traverse table 18. A list 128 (see FIG. 9) and a crowning editing program 130 and an OS 132 for generating the first list 126 and the second list 128 are stored.
[0038]
Prior to the description of the crowning editing program 130, the first list 126 and the second list 128 will be described with reference to FIGS.
[0039]
As shown in FIG. 8, the first list 126 is a set of data in units of strokes. The first list 126 shows an example having first to third strokes. Each stroke is composed of 16 dividing points Z1 to Z16 along the Z-axis direction, and a “cutting amount” column 126a in which the cutting amount in the X-axis direction is recorded for each dividing point Z1 to Z16; A “speed” column 126b in which the moving speed in the Z-axis direction at each of the dividing points Z1 to Z16 is recorded is provided.
[0040]
As shown in FIG. 9, the second list 128 includes a “left tooth surface grinding amount” column 128a for recording the grinding amount of the tooth surface 23b by phase grinding for the division points Z1 to Z16, and a tooth by phase grinding. And a “right tooth surface grinding amount” column 128b for recording the grinding amount of the surface 23c. Further, the second list 128 has an “inclination value” column 128c for recording the inclination value of the crowning shape in the sections T1 to T15 between the dividing points Z1 to Z16. The “inclination value” column 128c includes a “left tooth surface” column 128d that records an inclination value related to the tooth surface 23b, and a “right tooth surface” column 128e that records an inclination value related to the tooth surface 23c.
[0041]
Next, the crowning editing program 130 will be described with reference to FIGS. The crowning editing program 130 is a program for setting the crowning shape of the gear 22 to be ground, and is set using the keyboard 114 and the mouse 116 while checking information on the screen of the monitor 110. The set information is stored in the hard disk 106 as the first list 126 and the second list 128, and the first list 126 is supplied to the synchronization control unit 60 via the LAN control unit 124, and the second list 128 is stored in the LAN. The data is supplied to the table control unit 61 via the control unit 124.
[0042]
The crowning editing program 130 is executed by the CPU 100 under the control of the OS 132. As shown in FIG. 10, three screens, that is, a numerical value input screen 140 (see also FIG. 11), a crowning shape setting screen 150 ( The crowning shape is set using the cutting amount confirmation screen 300 (see also FIG. 17). The crowning editing program 130 also uses internal data 142 that represents the crowning shape based on the crowning shape set on the crowning shape setting screen 150 by dividing the tooth width direction, that is, the Z-axis direction into 16 points (see also FIG. 14). ) And a list creation unit 144 that generates the first and second lists 126 and 128 from the internal data 142. Further, the crowning editing program 130 obtains the crowning inclination value based on the “left tooth surface grinding amount” column 128 a and the “right tooth surface grinding amount” column 128 b of the second list 128 and records them in the second list 128. A crowning inclination calculation unit 146 and a tool correction unit 148 that corrects a machining error due to the thickness of the spiral strip 43 with respect to the first list 126 are provided.
[0043]
As shown in FIG. 11, in the numerical value input screen 140, the number N of gear grinding tools 42 is set._TThe number of teeth N of the gear 22 to be ground_W, Module Mo, tooth width B₀, Pressure angle α, helix angle β, number of grinding cycles Cy, radius R of the tip of the spiral strip 43 (see FIG. 3), grinding type Ty, and grinding share ratio Rt between infeed grinding and phase grinding, respectively. 140a to 140j are provided. Among them, the grinding type Ty is an input unit for selecting either differential correction grinding or single-tooth grinding, and is a so-called combo box type input unit.
[0044]
The button area 158 is an area common to the respective screens (the numerical value input screen 140, the crowning shape setting screen 150, and the cutting amount confirmation screen 300), and provides screen display switching and a predetermined processing instruction.
[0045]
The button area 158 has five buttons, that is, a “CALC” button 180, a “MACRO” button 182, a “TRACE” button 184, a “CROWN” button 186 and an “EXIT” button 188. These buttons 180, 182, 184, 186, and 188 are virtual buttons displayed on the screen of the monitor 110, and the operation buttons of the mouse 116 are combined with the cursor 170 that is linked to the operation of the mouse 116. The operation described below is performed by pressing 116a (hereinafter referred to as click).
[0046]
The “CALC” button 180 is a button for generating the first list 126 and the second list 128 based on data set on the numerical value input screen and the crowning shape setting screen 150 by clicking. Detailed processing contents when the “CALC” button 180 is clicked will be described later.
[0047]
The “MACRO” button 182, the “TRACE” button 184, and the “CROWN” button 186 are buttons for displaying the numerical value input screen 140, the cut amount confirmation screen 300, and the crowning shape setting screen 150 by clicking, respectively.
[0048]
The “EXIT” button 188 is a button for ending the crowning editing program 130 when clicked.
[0049]
A crowning shape setting screen 150 shown in FIG. 12 is an input and confirmation screen for setting the crowning shape of the gear 22 to be ground. The crowning shape setting screen 150 includes a right tooth surface setting region 152 for setting the shape of the tooth surface 23c that is the right tooth surface, and a left tooth surface setting for setting the shape of the tooth surface 23b that is the left tooth surface. The area 154 includes a traverse speed setting area 156 for setting the moving speed of the Z axis, and a button area 158. The button area 158 is the same as that displayed on the numerical value input screen 140.
[0050]
For the right tooth surface setting region 152, the left tooth surface setting region 154, and the traverse speed setting region 156, the horizontal axes 157a, 157b, and 157c indicate the axial center direction of the gear 22 to be ground, that is, the Z-axis direction. Straight lines 160 and 162 crossing the region 152, the left tooth surface setting region 154, and the traverse speed setting region 156 are the tooth width B of the gear 22 to be ground.₀Represents.
[0051]
That is, the traverse table 18 has a tooth width B of the gear 22 to be ground.₀It is possible to set the operation for a wider width, so that the tooth width B₀Also, there is no uncut portion at the end portion, and grinding can be performed reliably.
[0052]
The vertical axes 152a and 154a of the right tooth surface setting region 152 and the left tooth surface setting region 154 represent the cutting amounts. Since the cut amount for forming the crowning shape is a minute value, an enlarged scale is set on the vertical axis with respect to the horizontal scale.
[0053]
The crowning shape of the right tooth surface is displayed as a crowning shape curve 164 in the right tooth surface setting region 152, and the crowning shape can be set by changing the crowning shape curve 164 by operating the pop-up menu 168.
[0054]
In the initial state, the crowning shape curve 164 is a quadratic curve and the tooth width B₀Is displayed based on a prescribed grinding amount in a predetermined width (for example, 60%). The crowning shape curve 164 is commonly applied regardless of whether the gear 22 to be ground is a spur gear or a helical gear. That is, when the gear 22 to be ground is a helical gear, the crowning shape in a state where the torsion angle β (see FIG. 4) is subtracted is displayed.
[0055]
The pop-up menu 168 includes six menus 168a, 168b, 168c, 168d, 168e, 168f. By clicking any one of the six menus 168a to 168f, the crowning shape curve 164 in the initial state can be corrected.
[0056]
When the menu 168a is clicked, the curvature on the left side of the crowning shape curve 164 is changed in the plus direction. When the menu 168b is clicked, the curvature on the left side of the crowning shape curve 164 is changed in the minus direction. When the menu 168c is clicked, an inclination value is given so that the left end portion of the crowning shape curve 164 moves in the plus direction. When the menu 168d is clicked, an inclination value is given so that the right end portion of the crowning shape curve 164 moves in the plus direction. When the menu 168e is clicked, the curvature on the right side of the crowning shape curve 164 is changed in the plus direction. When the menu 168f is clicked, the curvature on the right side of the crowning shape curve 164 is changed in the minus direction.
[0057]
The crowning shape curve 164 is set so that the degree of change increases with the number of clicks on the menus 168a to 168f.
[0058]
In the left tooth surface setting region 154, a crowning shape curve 172 representing the crowning shape of the tooth surface 23c is displayed. By performing the same operation as that in the right tooth surface setting region 152, the crowning shape curve 172 is corrected. can do.
[0059]
The vertical axis 156a of the traverse speed setting area 156 indicates the moving speed of the traverse table 18 during grinding. In the traverse speed setting area 156, the speed curve 174 can be corrected by operating a menu (not shown) similar to the pop-up menu 168. The speed curve 174 can be set individually for a plurality of grinding strokes.
[0060]
Here, a process of generating the first list 126 and the second list 128 when the “CALC” button 180 is clicked will be described with reference to FIGS. 13 to 16.
[0061]
First, in step S1 of FIG. 13, the internal data setting unit 143 (see FIG. 10) changes the shapes of the tooth surfaces 23b and 23c based on the crowning shapes set in the right tooth surface setting region 152 and the left tooth surface setting region 154. Internal data 142 (see FIG. 14) expressed at points divided into 16 in the traverse direction, that is, the Z-axis direction is created and stored in the RAM 104. In FIG. 14, the broken lines 200 and 202 represent the crowning shapes of the tooth surfaces 23b and 23c.
[0062]
The points to be divided do not need to be equally spaced, and may be set to arbitrary intervals based on the crowning shape. Also, the number of divisions need not be 16, and the tooth width B₀An appropriate number may be set based on the above.
[0063]
Next, in step S <b> 2, the list creation unit 144 (see FIG. 10) generates the first list 126 and the second list 128 based on the internal data 142. Specifically, first, from the internal data 142, an average grinding amount Ave of the tooth surface 23b and the tooth surface 23c at each division point Z1 to Z16 is obtained. For example, if the grinding amount of the tooth surface 23b is GL and the grinding amount of the tooth surface 23c is GR at a certain division point, the average grinding amount Ave at this division point is obtained as Ave = (GL + GR) / 2. .
[0064]
Next, in step S3, the cut amount G of the X axis at each division point_XAnd the cutting amount Gθ by phase grinding is obtained by the following equations (1) and (2).
G_X= PCD-Ave / tan (α) (1)
Gθ = Gθ_L-Gθ_R                                      ... (2)
[0065]
Here, PCD is the pitch circumference of the gear 22 to be ground, and the number of teeth N_W, Obtained from the module Mo and the twist angle β. α is a pressure angle. Number of teeth N_WAs the module Mo, the torsion angle β, and the pressure angle α, numerical values input on the numerical value input screen 140 are used. Gθ_LIs the absolute value of the grinding amount of the tooth surface 23b at each division point, and Gθ_RIs the absolute value of the grinding amount of the tooth surface 23c at each division point.
[0066]
In the formula (1), the dimension expressed in the direction perpendicular to the tooth 23 can be converted into the value of the axis perpendicular dimension.
[0067]
Furthermore, the cutting amount G_XThe cutting amount Gθ is prorated according to the value of the grinding share ratio Rt. That is, when the grinding share ratio Rt is 100 [%], phase grinding is predominantly ground, and when the grinding share ratio Rt is 0 [%], incision grinding is predominantly ground.
[0068]
Next, in step S4, the dividing points Z1 to Z16 and the X-axis cutting depth G_XIs recorded in the “cutting amount” column 126a of the first list 126, and the relationship between each of the dividing points Z1 to Z16 and the cutting amount Gθ by phase grinding is “left tooth surface grinding amount” of the second list 128. Record in the column 128a and the “right tooth surface grinding amount” column 128b.
[0069]
The number of cycles in the first list 126 is an input value of the number of grinding cycles Cy on the numerical value input screen 140. When the number of grinding cycles Cy is “2” or more, the X-axis cutting depth G_XAre recorded in the “cut amount” column 126a of the first list 126 so that grinding is performed at predetermined ratios. For example, X-axis cutting depth G_XIs 10 [μm] and the number of grinding cycles is “3”, grinding 5 [μm] in the first cycle, 3 [μm] in the second cycle, and 2 [μm] in the third cycle, Grind 10 [μm]. By doing in this way, the first cycle acts as rough grinding and the final cycle as finish grinding, so that the grinding accuracy can be improved.
[0070]
Further, when single tooth grinding is selected in the grinding type Ty of the numerical value input screen 140, the grinding amount represented by the polygonal line 200 of the internal data 142 (see FIG. 14) is set to “left tooth surface” in the second list 128. The grinding amount "column 128a is recorded, and the grinding amount represented by the broken line 202 is recorded in the" right tooth surface grinding amount "column 128b. Further, when differential correction is selected in the grinding type Ty on the numerical value input screen 140, both the “left tooth surface grinding amount” column 128a and the “right tooth surface grinding amount” column 128b are represented by the equation (2). Record the cutting depth Gθ.
[0071]
In the “speed” column 126b of the first list 126, the speed of the traverse table 18 is determined and recorded based on the speed curve 174 in the traverse speed setting area 156 (see FIG. 12).
[0072]
At this time, both the first list 126 and the second list 128 are in a tentative state, and correction is performed in subsequent steps.
[0073]
Next, in step S <b> 5, the tool list correction unit 148 corrects the first list 126 in consideration of the tip end radius R of the spiral strip 43. That is, since the tip 43a (see FIG. 3) of the spiral strip 43 is generated as a reference, the tip radius R is also taken into consideration for correction. This correction will be described with reference to FIG.
[0074]
A circle 201 shown in FIG. 15 approximates the tip portion of the spiral strip 43, and the radius is set to be the same as the tip portion radius R of the spiral strip 43. The tool correction unit 148 corrects this circle 201 so as to move to a circle 201a that contacts the line segment 203 connecting the points P1 and P2 at the point P2. Points P <b> 1 and P <b> 2 are obtained by extracting any two adjacent points for explanation from among the division points Z <b> 1 to Z <b> 16 recorded in the first list 126.
[0075]
When the tip position of the spiral strip 43 at the point P1 is represented as (Xa, Za) and the tip position of the spiral strip 43 at the point P2 is represented as (Xb, Zb), the hatched portion 204 is excessively ground at the point P2. . In order to correct this, first, the inclination angle Ang1 is obtained by the following equation (3).
Ang1 = Tan^-1((Xb-Xa) / (Zb-Za)) (3)
[0076]
This inclination angle Ang1 has the same value as the tool contact angle Ang2 due to the similarity law of triangles. Next, the correction angle Ang3 is obtained by the equation (4) using the tool contact angle Ang2.
Ang3 = Ang1 / 2 = Ang2 / 2 (4)
[0077]
Further, the correction amount ΔZ in the Z-axis direction and the correction amount ΔX in the X-axis direction are obtained by the following equations (5) and (6).
ΔZ = R · sin (Ang2) (5)
ΔX = ΔZ · tan (Ang3) (6)
[0078]
Since the corrected grinding point P3 is obtained as (Zb + ΔZ, Xb + ΔX) using the correction amounts ΔX and ΔZ, the value in the “left tooth surface grinding amount” column 128a of the second list 128 is updated to the corrected grinding point P3. To do.
[0079]
Next, in step S6, the crowning inclination calculation unit 146 obtains the inclination value of the crowning shape for each of the dividing points Z1 to Z16 for the tooth surface 23b and the tooth surface 23c.
[0080]
Here, a procedure for calculating the inclination values ATL1 to ATL15 of the tooth surface 23b in the sections T1 to T15 based on the grinding amounts CL1 to CL16 by the crowning inclination calculation unit 146 will be described with reference to FIG.
[0081]
A broken line 210 in FIG. 16 indicates the crowning shape recorded in the “left tooth surface grinding amount” column 128a of the second list 128, and the grinding amount at each of the 16 divided points Z1 to Z16 is represented by the grinding amount. It is expressed as CL1 to CL16.
[0082]
In the section T1 divided by the dividing points Z1 and Z2, the slope value ATL1 is calculated by the following equation (7).
[0083]
ATL1 = Tan^-1((CL2-CL1) / (Z2-Z1)) (7)
In the other sections T2 to T15, the slope values ATL2 to ATL15 are calculated using the dividing points Z2 to Z15 at both ends forming the section and the grinding amounts CL2 to CL15 indicating the grinding amounts at the dividing points Z2 to Z15.
[0084]
The calculated inclination values ATL1 to ATL15 are recorded in the “left tooth surface” column 128d of the second list 128 in association with the sections T1 to T15, respectively.
[0085]
The inclination values ATR1 to ATR15 related to the tooth surface 23c are calculated in the same manner based on the “right tooth surface grinding amount” column 128b.
[0086]
When the grinding type Ty is differential correction grinding, the inclination values ATL1 to ATL15 are the same as the inclination values ATR1 to ATR15 with respect to the corresponding sections T1 to T15, respectively. And “right tooth surface” column 128e.
[0087]
In this way, the first list 126 and the second list 128 represent three-dimensional grinding in which phase grinding and incision grinding work together in a simple tabular format based on the division points Z1 to Z16. Will be generated. Moreover, the first list 126 and the second list 128 can be generated by a simple operation by using the crowning editing program 130.
[0088]
A cut amount confirmation screen 300 (see also FIG. 10) shown in FIG. 17 is a screen for confirming the contents of the generated first list 126 and second list 128. The cutting amount confirmation screen 300 includes a ZX grinding screen 302 that shows the relationship between the movement amount of the traverse table 18 and the movement amount of the cutting table 14, a Zθ grinding confirmation screen 304, and a button area 158. The button area 158 is the same as that displayed on the numerical value input screen 140.
[0089]
The horizontal axes 306a and 306b in the ZX grinding screen 302 and the Zθ grinding confirmation screen 304 indicate the axial direction of the gear 22 to be ground, that is, the Z-axis direction, like the horizontal axes 157a to 157c (see FIG. 12). 160 and 162 are tooth widths B of the gear 22 to be ground.₀Represents.
[0090]
The vertical axis 302a of the ZX grinding screen 302 indicates the movement amount of the cutting table 14, that is, the movement amount in the X-axis direction, and the movement locus line 308 indicates the mutual movement amount of the traverse table 18 and the movement amount of the cutting table 14. Represents a relationship. The vertical axis 302a indicates that the lower direction in FIG. 17 is the cutting direction, and that the grinding amount is larger as the movement trajectory line 308 is located at the lower side.
[0091]
In the example illustrated in FIG. 17, the operation is started from the start point 308a represented by “◯”, and the operation is performed in the order of the end point 308e represented by “x” via the break points 308b, 308c, and 308d. In this example, actually, the point 308d and 308e reciprocate once, and the points 308a, 308b, 308c, 308d, 308e, 308d, and 308e operate in this order.
[0092]
The vertical axis 304a and the movement locus line 310 of the Zθ grinding confirmation screen 304 indicate the amount of grinding by phase grinding.
[0093]
In the example shown in FIG. 17, the operation starts from the start point 310a represented by “◯”, returns to the break point 310a once via the break point 310b, and further represented by “x” via 310c, 310d, and 310e. It represents that it operates in the order of the end point 310f.
[0094]
The start point 308a of the ZX grinding screen 302 and the start point 310a of the Zθ grinding confirmation screen 304 indicate the start of operation at the same time, and the end point 308e and the end point 310f indicate the end of operation at the same time. In addition, the movement trajectory line 310 and the movement trajectory line 308 reciprocate on the corresponding lines when the same operation is repeated.
[0095]
Next, the function of the synchronization control unit 60 (see FIG. 6) will be described with reference to FIG. The synchronization control unit 60 basically rotates the gear 22 to be ground and the gear grinding tool 42 at a synchronous speed. During grinding, the spiral strip 43 of the gear grinding tool 42 is based on the second list 128. The gear 22 to be ground is ground by controlling the phase θ (see FIG. 3) indicating the relative positional relationship between the gears 22 to be ground.
[0096]
The phase θ indicates that the gear 22 to be ground and the gear grinding tool 42 are synchronized with each other at the synchronous speed ω._WAnd ω_TIt is defined in the state of rotating at
[0097]
Synchronous speed ω of gear grinding tool 42_TAnd the synchronous speed ω of the gear 22 to be ground_WThe relationship between the number of spiral strips 43 is N_TThe number of teeth of the gear 22 to be ground is N_WIs given by the following equation (8).
ω_W= Ω_T・ N_T/ N_W                                    ... (8)
[0098]
At this time, as shown in FIG._T, The spiral strip 43 apparently moves in the axial direction (arrow V direction) of the gear grinding tool 42. On the other hand, the gear 22 to be ground is also rotated by an amount corresponding to one pitch of the tooth 23 while the spiral strip 43 moves by one pitch, so that the relative position of the spiral strip 43 and the tooth 23 in the vertical direction is maintained.
[0099]
As a process of the synchronization control unit 60, the synchronization speed ω is calculated by the equation (8)._TIs obtained, the amount of movement Z of the traverse table 18 in the Z-axis direction is detected in real time by referring to and integrating the signal of the third pulse generator 84. And the synchronous speed ω by the following equation (9)_WCorrection amount Δω_WAsk for.
Δω_W= Z · sinβ / (π · N_W・ Mo) (9)
[0100]
Here, Mo is a module of the gear 22 for grinding.
[0101]
Correction amount Δω_W, The synchronization control unit 60 refers to the “left tooth surface” column 128d and the “right tooth surface” column 128e of the second list 128, and determines the inclination values ATL1 to ATL15 of the left tooth surface corresponding to the movement amount Z. And the inclination value ATR1-ATR15 of a right tooth surface is acquired. For example, when the movement amount Z is between Z4 and Z5, referring to the “left tooth surface” column 128d and the “right tooth surface” column 128e corresponding to the section T4, the inclination value of the left tooth surface is ATL4, The inclination value of the tooth surface is acquired as ATR4.
[0102]
Further, the synchronization control unit 60 selects the inclination values ATL1 to ATL15 when grinding the left tooth surface 23b, and selects the inclination values ATR1 to ATR15 when grinding the right tooth surface 23c. Further, during differential correction grinding, ATLn and ATRn (n indicates the numbers 1 to 15 corresponding to the sections T1 to T15, and the same applies hereinafter) are the same value, so any one is selected.
[0103]
Next, the selected inclination value is expressed as ATn, and the correction amount Δω_WIs obtained by the following equation (10).
Δω_W= Z · sin (β + ATn) / (π · N_W・ Mo) (10)
[0104]
Even when the gear 22 to be ground is not a helical gear but a normal spur gear, the above formulas (9) and (10) can be used by setting the twist angle β to β = 0.
[0105]
The synchronization control unit 60 calculates the correction amount Δω based on these equations._WIs obtained, and the synchronous speed ω for actually rotating the gear 22 to be ground is rotated._RIs obtained by the following equation (11).
ω_R= Ω_W+ Δω_W                                    ... (11)
[0106]
By the way, since the second list 128 represents the relationship between the Z-axis coordinate value and the grinding amount by phase grinding, the synchronous speed ω is obtained by the above formulas (10) and (11) based on the second list 128._WBy correcting the synchronous speed ω_WAnd the phase θ can be controlled. More specifically, the obtained rotation speed ω_RIs given to the drive circuit 68 as a command signal, and the work spindle motor 26 is rotated to perform control.
[0107]
Next, the function of the table control unit 61 (see FIG. 6) will be described.
[0108]
The table control unit 61 operates the cutting table 14 and the traverse table 18 based on the first list 126. While referring to the first list 126 stored in the RAM 91, the cutting table 14 and the traverse table 18 are operated in the X-axis direction and the Z-axis direction, respectively.
[0109]
In the example of the first list 126 shown in FIG. 8, the traverse table 18 starts at a point where the Z-axis value is Z1, and moves in the order of division points Z2, Z3,. At this time, the first stroke is completed, and thereafter, continuously (or after stopping for a predetermined time), the process proceeds to the second stroke and moves to the dividing points Z16, Z15,. After that, the process moves to the third stroke and moves to dividing points Z1, Z2,. The operation speed at this time is determined with reference to the “speed” column 126 b of the first list 126. For example, if the Z-axis is the dividing point Z5 in the first stroke, the speed is set to V5. If the Z-axis is between the dividing points Z5 and Z6, the moving speed is interpolated from the dividing points V5 and V6. Control for.
[0110]
Further, the table control unit 61 operates the cutting table 14 in the X-axis direction in cooperation with the traverse table 18. That is, in the example of FIG. 8, the X-axis value starts from X001 in the first stroke and is moved to X001, X002,. For example, if the Z-axis is the dividing point Z5, the X-axis is set to X005, and if the Z-axis is intermediate between the dividing points Z5 and Z6, the value of the X-axis is obtained by interpolation from X005 and X006. To do. The second stroke and the third stroke are similarly controlled.
[0111]
After obtaining the X coordinate value of the cutting table 14 and the Z coordinate value of the traverse table 18 based on the second list 128, the table control unit 61 gives command signals to the drive circuits 93 and 94 via the optical fiber 96. Then, the cutting table 14 and the traverse table 18 are driven.
[0112]
Next, a procedure for performing single-tooth surface grinding using the gear grinding apparatus 10 configured as described above will be described with reference to FIGS.
[0113]
First, after starting the crowning editing program 130, a numerical value input screen 140 (see FIG. 11) is displayed and a predetermined numerical value is input in step S101. At this time, “single tooth grinding” is selected as the grinding type Ty, and the grinding share ratio Rt is set to 50 [%].
[0114]
Next, in step S102, the crowning shape setting screen 150 (see FIG. 12) is displayed to set the crowning shape and the traverse speed.
[0115]
Next, in step S103, the first list 126 and the second list 128 are generated by clicking the “CALC” button 180. The first list 126 and the second list 128 are generated based on the data input in step S101 and stored in the hard disk 106.
[0116]
Next, in step S104, the cutting amount confirmation screen 300 (see FIG. 17) is displayed to check the cutting amount. In single-tooth grinding, for example, as shown in FIG. 20, grinding can be performed by four strokes represented by arrows 350, 352, 354, and 356. In FIG. 20, arrows 350, 352, 354, and 356 are attached to the strokes corresponding to the movement trajectory lines 308 and 310, respectively. The same notation is used for FIGS. 22, 23, and 25.
[0117]
In the first stroke represented by the arrow 350, the phase θ is fixed to 0 as shown in the Zθ grinding confirmation screen 304, and rough grinding is performed by incision grinding as shown in the ZX grinding screen 302. The cutting grinding at this time is the tooth width B₀It is set by drawing an arc that cuts deeply at both ends. In the second stroke represented by the arrow 352, the phase θ is fixed to 0, and the cutting table 14 is further moved in the X-axis direction to cut and form the basic shapes of the tooth surfaces 23b and 23c. The incision grinding at this time is also the tooth width B₀It is set by drawing an arc that cuts deeply at both ends. In the third stroke represented by the arrow 354, incision grinding is operated in the same manner as in the second stroke, and phase grinding is performed by setting the phase θ to a negative value and an arc shape. A crowning shape is formed on the surface 23c. Finally, in the fourth stroke represented by the arrow 356, the phase θ is set to a positive and arcuate shape to perform phase grinding and form a crowning shape on the tooth surface 23b.
[0118]
Thus, in the third and fourth strokes, incision grinding and phase grinding are combined to perform crowning grinding, and the share of the grinding amount follows the value of the grinding share ratio Rt input on the numerical value input screen 140. That is, in this case, incision grinding and phase grinding are performed at a sharing ratio of 50 [%].
[0119]
If it is determined on the cutting amount confirmation screen 300 that the cutting amount is inappropriate, the crowning shape is reset in step S102.
[0120]
Next, in step S105, the first list 126 and the second list 128 are transferred to the table control unit 61 and the synchronization control unit 60 via the LAN control unit 124, respectively. The table control unit 61 records the first list 126 in the RAM 91, and the synchronization control unit 60 records the second list 128 in the RAM 66.
[0121]
Next, in step S106, grinding is started. First, the gear 22 to be ground is mounted on one end portion of the work shaft 48 via the clamp jig 50, and the shift table 32 has a size of the gear 22 to be ground and a twist angle β of the tooth trace to be ground. Adjustments are made in advance in the direction of arrow C (see FIG. 2) and in the direction of arrow D according to (see FIG. 4).
[0122]
Next, in step S107, the gear grinding tool 42 is moved to the synchronous speed ω by the function of the synchronous control unit 60._TThe gear 22 to be ground is rotated at a synchronous speed ω._WRotate with
[0123]
Next, in step S108, the tooth groove 23a of the gear 22 to be ground and the spiral strip 43 of the gear grinding tool 42 are engaged with each other. This operation is automatically performed using the tooth tip detection sensor 24.
[0124]
The meshing operation in step S108 is executed while detecting the phase θ based on the phase teaching process performed in advance. The phase teaching process is a process for causing the synchronization control unit 60 to store the phase states of the gear 22 to be ground and the gear grinding tool 42 in order to perform automatic meshing. For example, the gear 22 to be ground and the gear grinding tool 42 are rotated while being rotated at a low speed, and the tooth tip detection sensor 24, the first pulse generator 80, and the second pulse generator 82 are generated at this time. The phase θ data is acquired and stored in the synchronization control unit 60.
[0125]
This phase teaching process may be performed manually with the work spindle motor 26 and the tool spindle motor 38 turned off.
[0126]
Next, in step S109, the table control unit 61 operates the cutting table 14 and the traverse table 18 according to the first list 126 (see FIG. 8). At this time, in the example of the single tooth surface grinding shown in FIG. 20, the cutting table 14 and the traverse table 18 are operated so as to perform the cutting grinding in the first and second strokes, and in the third and fourth strokes, Only the traverse table 18 is operated with the cutting table 14 fixed.
[0127]
The moving speed of the traverse table 18 at this time is determined based on the “speed” column 126b.
[0128]
In parallel with step S109, in step S110, the synchronization control unit 60 performs phase grinding by controlling the phase θ while detecting the position of the traverse table 18 according to the above procedure.
[0129]
That is, the phase θ is controlled to be θ = 0 in the first and second strokes. In the third stroke, the inclination values ATL1 to ATL15 are calculated while referring to the “left tooth surface” column 128d of the second list 128, and the rotational speed ω is calculated based on the equation (11)._RThus, the ground gear 22 is rotated to perform phase grinding on the tooth surface 23b. Similarly, in the third stroke, the inclination values ATR1 to ATR15 and the rotational speed ω are referred to while referring to the “right tooth surface” column 128e of the second list 128._RThus, the gear 22 for grinding is rotated to perform phase grinding on the tooth surface 23c.
[0130]
In this way, by performing single-tooth grinding, the tooth surface 23b and the tooth surface 23c are individually ground, so that they can be ground in a free shape without being affected by each other during grinding. It is.
[0131]
In the conventional technique, the table control unit 61 performs the grinding by operating the cutting table 14 and the traverse table 18 two-dimensionally. In the present embodiment, the synchronization control unit 60 performs the grinding. Since the three-dimensional machining is performed in combination with the control of the phase θ, the degree of freedom in grinding is greatly improved.
[0132]
By the way, when the gear 22 to be ground is used as a product, it is engaged with the gear on the other side while rotating around the axis, so that the crowning shape is more symmetric in the direction perpendicular to the axis. It is desirable to be able to mesh. In single-tooth grinding, the tooth surface 23b and the tooth surface 23c can be ground freely, so that as shown in FIG. 21A, crowning grinding is performed in a shape that is symmetrical in the direction perpendicular to the Z-axis direction (axial direction). It can be carried out.
[0133]
Further, as shown in FIG. 21B, the tooth surface 23b and the tooth surface 23c can be ground into an asymmetric shape.
[0134]
A broken line 390 in FIGS. 21A and 21B is a line that schematically shows the opposing portions of the tooth surface 23b and the tooth surface 23c by design, and the alternate long and short dash lines 392a and 392b connect the same predetermined height. It is a contour line. These broken line 390 and alternate long and short dash lines 392a and 392b correspond to broken line 516 and alternate long and short dash lines 514a and 514b in FIG.
[0135]
Furthermore, in the above example, the case where the grinding share ratio Rt is 50 [%] has been described. For example, when the grinding share ratio Rt is 0 [%], grinding can be performed as shown in FIG. it can.
[0136]
That is, in the first stroke represented by the arrow 360, rough grinding is performed only by incision grinding while keeping the phase θ at θ = 0. At this time, the movement locus line 308 is set in an arc shape that cuts both ends. In the second stroke represented by the arrow 362, further cutting is performed with the phase θ kept at θ = 0. The movement trajectory line 308 at this time forms a basic shape of the crowning shape by increasing the depth of cut compared to the first stroke. In the third and fourth strokes represented by arrows 364 and 366, the incision grinding is performed in the same manner as the second stroke, and the phase θ is set to a constant value of plus or minus, thereby finishing the crowning grinding. To do.
[0137]
Furthermore, when the grinding share ratio Rt is 100 [%], grinding can be performed as shown in FIG. That is, in the first stroke represented by the arrow 370, rough grinding is performed by incision grinding while keeping the phase θ at θ = 0. At this time, the position of the cutting table 14 in the X-axis direction is fixed. In the second stroke represented by the arrow 372, with the phase θ kept at θ = 0, the cutting table 14 is further moved in the cutting direction, that is, the X-axis direction to perform grinding to form a basic shape of the crowning shape. To do. In the third and fourth strokes represented by arrows 374 and 376, crowning grinding is performed by controlling the phase θ while the cutting table 14 is fixed. At this time, tooth width B₀Grind deeper at both ends.
[0138]
In this way, even if the setting of the crowning shape on the crowning shape setting screen 150 is the same, by changing the value of the grinding share ratio Rt as appropriate, the grinding share ratio between phase grinding and incision grinding can be changed. The degree of freedom of grinding is great.
[0139]
Next, a procedure for performing differential correction grinding using the gear grinding apparatus 10 will be described with reference to FIG.
[0140]
First, after launching the crowning editing program 130, a numerical value input screen 140 is displayed and a predetermined numerical value is input in step S201. At this time, “differential correction grinding” is selected as the grinding type Ty.
[0141]
Subsequent steps S202 and S203 are processed in the same manner as steps S102 and S103.
[0142]
Next, in step S204, the cutting amount confirmation screen 300 (see FIG. 17) is displayed to check the cutting amount. In the differential correction grinding, for example, as shown in FIG. 25, the first stroke of rough grinding represented by an arrow 380, the second stroke of intermediate finish grinding represented by an arrow 382, and the finishing represented by an arrow 384. Grinding can be performed by the third stroke of grinding.
[0143]
In phase grinding, the tooth width B of the gear 22 to be ground₀The phase θ is set to θ = 0 at the center of the curve, the phase θ is set to draw a curve 386 in the plus direction at one end, and the phase θ is set to draw the curve 388 in the minus direction at the other end. Keep it. The curves 386 and 388 are set to curves that are opposite to the grinding locus 512 (see FIG. 28) drawn by the load imbalance when the gear 22 to be ground is ground.
[0144]
The detailed shapes of these curves 386 and 388 are set to shapes that can offset the deviation amount by calculating the deviation amount of the grinding locus from the shape and rigidity of the gear 22 and the spiral strip 43 to be ground. That's fine. Further, this calculation may be omitted, and the curves 386 and 388 may be set inversely by measuring the shape error of the actually ground tooth 23.
[0145]
Subsequent steps S205 to S208 are processed in the same manner as steps S105 to S108.
[0146]
Next, in step S209, the table control unit 61 operates the cutting table 14 and the traverse table 18 in accordance with the first list 126 as in step S109.
[0147]
At this time, in the example of differential correction grinding shown in FIG. 25, the movement locus line 308 of the ZX grinding screen 302 is represented by the tooth width B.₀Cutting is performed so as to draw an arc that cuts deeper at both ends of the head and deeper in the order of the first to third strokes.
[0148]
The moving speed of the traverse table 18 at this time is determined based on the “speed” column 126b.
[0149]
In parallel with step S209, in step S210, the synchronization controller 60 performs phase grinding by controlling the phase θ while detecting the position of the traverse table 18 according to the above procedure.
[0150]
That is, the tooth width B of the gear 22 to be ground₀The phase θ is set to θ = 0 in the central portion of FIG. 1, and the one end is operated so that the phase θ is in the positive direction, and the other end is drawn in a substantially S-shaped locus so that the phase θ is in the negative direction. Make it work. Further, the first to third strokes are operated so as to draw the same locus.
[0151]
In this way, by performing differential correction grinding, the tooth width B₀The deviation of the grinding trajectory due to the influence of the twist angle β can be reversely corrected at both ends.
[0152]
In the above embodiment, the first list 126 and the second list 128 have been described as being generated based on the same dividing points Z1 to Z16. However, these dividing points Z1 to Z16 are the first list. 126 and the second list 128 may be different. Further, the number of division points can be set as appropriate. That is, since the synchronization control unit 60 can cope with any Z-axis position by interpolating from the division points recorded in the second list 128, the operation is not restricted by the position and number of division points. .
[0153]
Further, in the main control unit 10b, the synchronization control unit 60 and the table control unit 61 share the phase grinding and the cut grinding. However, the synchronization control unit 60 and the table control unit 61 have one control. It may be integrated as a part. In this case, the first list 126 and the second list 128 may be integrated and used.
[0154]
The gear grinding data creation method according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various steps or configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
[0155]
【The invention's effect】
As described above, according to the gear grinding data generation method according to the present invention, various shapes of the tooth surface and tooth trace of the gear can be easily defined and applied to the gear grinding machine. If the gear grinding machine is driven by the data obtained using the above, the effect of efficiently producing a gear with excellent grinding accuracy can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a gear grinding apparatus according to the present embodiment.
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing a positional relationship between a gear grinding tool and a gear to be ground.
FIG. 3 is a partial schematic cross-sectional explanatory view showing phases of a gear to be ground and a gear grinding tool.
FIG. 4 is a schematic front explanatory view of a gear showing a state in which a tooth surface is ground.
FIG. 5 is a schematic configuration explanatory view showing a connection state between a gear to be ground and a work spindle motor.
FIG. 6 is a block diagram showing a control circuit of the gear grinding apparatus.
FIG. 7 is an internal block diagram of a data processing unit.
FIG. 8 is a table showing a structure of a first list.
FIG. 9 is a table showing a structure of a second list.
FIG. 10 is a block diagram showing a functional configuration of a crowning editing program.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a numerical value input screen.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a crowning shape setting screen.
FIG. 13 is a flowchart showing a procedure for generating a first list and a second list.
FIG. 14 is a graph showing the contents of internal data.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a procedure for correcting a machining error due to the thickness of the spiral strip by the tool correction unit.
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a procedure for calculating a crowning shape inclination value by a crowning inclination calculating unit;
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a cutting amount confirmation screen.
FIG. 18 is a schematic explanatory view showing a state in which a gear to be ground is ground by a spiral line of a gear grinding tool.
FIG. 19 is a flowchart showing a procedure for performing single-tooth grinding.
FIG. 20 is an explanatory diagram showing a cut amount confirmation screen when the phase grinding ratio is 50% in single-tooth grinding.
FIG. 21A is an explanatory view showing a state where the tooth surface is ground at right angles to the axis by single tooth surface grinding, and FIG. 21B is an explanatory view showing a state where the tooth surface is asymmetrically ground by single tooth surface grinding; It is.
FIG. 22 is a diagram showing a cut amount confirmation screen when the phase grinding ratio is 0% in single-tooth grinding.
FIG. 23 is an explanatory diagram showing a cutting amount confirmation screen when the phase grinding ratio is 100% in single-tooth grinding.
FIG. 24 is a flowchart showing a procedure for performing differential correction grinding.
FIG. 25 is a diagram showing a cut amount confirmation screen in differential grinding.
FIG. 26A is a partially schematic cross-sectional explanatory view showing the shape of the helical gear of the gear grinding tool and the gear to be ground in the grinding process according to the prior art, and FIG. 26B shows the grinding state in the prior art. FIG.
FIG. 27 is a schematic front view showing a state in which a helical gear is ground according to a conventional technique.
FIG. 28 is a schematic front explanatory view showing a state where a tooth surface is ground in the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Gear grinding apparatus 10a ... Grinding part
10b: Main control unit 10c: Data processing unit
14 ... Cutting table 16 ... Cutting motor
18 ... Traverse table 20 ... Traverse motor
22 ... Gear to be ground 23 ... Tooth
23a ... tooth gap 23b, 23c ... tooth surface
23d ... tooth bottom 24 ... tooth tip detection sensor
26 ... Work spindle motor 30 ... Turning table
32 ... Shift table 38 ... Tool spindle motor
42 ... Gear grinding tool 43 ... Spiral strip
60 ... Synchronization control unit 61 ... Table control unit
126 ... first list 128 ... second list
130 ... Crowning editing program 140 ... Numerical value input screen
143 ... Internal data setting unit 144 ... List creation unit
146 ... Crowning inclination calculation part 148 ... Tool correction part
150 ... Crowning shape setting screen 300 ... Cutting amount setting screen

Claims (2)

被研削用歯車を回転させ、歯車研削工具を前記被研削用歯車に同期して回転させ、前記歯車研削工具の螺旋条を前記被研削用歯車に噛合させながら前記被研削用歯車を研削する際の研削量を規定する歯車研削データ作成方法において、
コンピュータにより読み取り実行されるデータ設定手段及びリスト作成手段を有し、
前記データ設定手段により、前記被研削用歯車の歯幅以上の移動経路上における複数の分割点で、研削しようとするクラウニング形状に基づく研削量を設定し、
前記データ設定手段により得られた前記研削量を、前記リスト作成手段により前記被研削用歯車の軸心方向の移動と、前記軸心方向に対して直角方向の移動との関係を示した第１リストと、前記被研削用歯車の軸心方向の移動と、前記被研削用歯車の歯と前記歯車研削工具の歯との位相の変化との関係を示した第２リストとに分け、記録部に記録することを特徴とする歯車研削データ作成方法。When the gear to be ground is rotated, the gear grinding tool is rotated in synchronization with the gear to be ground and the helical gear of the gear grinding tool is meshed with the gear to be ground and the gear to be ground is ground. In the gear grinding data creation method that defines the grinding amount of
Having data setting means and list creation means read and executed by a computer;
The data setting means sets a grinding amount based on the crowning shape to be ground at a plurality of dividing points on the movement path equal to or greater than the tooth width of the gear to be ground,
The grinding amount obtained by the data setting means is a first value indicating a relationship between movement of the gear to be ground in the axial direction and movement in a direction perpendicular to the axial direction by the list creating means . The recording section is divided into a list and a second list showing the relationship between the movement of the gear to be ground in the axial direction and the phase change between the teeth of the gear to be ground and the teeth of the gear grinding tool. A method for creating gear grinding data, comprising: 請求項１記載の歯車研削データ作成方法において、
前記被研削用歯車の歯に対して直角方向で表される寸法を軸直角寸法に変換して前記研削量を設定することを特徴とする歯車研削データ作成方法。In the gear grinding data creation method according to claim 1,
A method for creating gear grinding data, wherein the grinding amount is set by converting a dimension expressed in a direction perpendicular to a tooth of the gear to be ground into an axis perpendicular dimension.

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