JP4311701B2 - Gear grinding tool - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、NC旋盤やマシニングセンタのように汎用性を有する複合工作機械で歯車研削加工を実施する際に好適に使用される歯車研削工具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
歯車を完成させるためには、旋削、歯切り、歯車仕上げの加工工程が必要であり、歯車仕上げ加工は、シェービング加工や歯車研削盤による研削加工によって行われている。
【0003】
図10は、歯車研削盤70の概略的構成を示す透過斜視図である。歯車研削盤70は、工具軸71にウォーム型研削砥石72を取り付け、旋回テーブル73上に被削歯車Wを、ウォーム型研削砥石72の回転軸71と直交する方向に延びる取付軸74に回転自在に装着し、ウォーム型研削砥石72の歯筋方向と被削歯車Wの歯筋方向とが略平行となるように上記工具軸71を傾斜、固定した後、ウォーム型研削砥石72と被削歯車Wとを噛合し、ウォーム型研削砥石72及び被削歯車Wを回転駆動しながら、旋回テーブル73を被削歯車Wの取付軸74方向に移動させることにより、歯車仕上げ加工を行う加工装置である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記歯車研削盤70におけるウォーム型研削砥石72を取り付けた工具軸71の支持構造は、工具軸71の一端を支持するいわゆる片持ち支持構造である。そのため、研削加工時には研削抵抗によってウォーム型研削砥石72に比較的大きな撓みが発生する。この撓みによって、ウォーム型研削砥石72は被削歯車Wに対する所定の研削位置からずれるので、歯車研削加工の加工精度が悪化するという問題がある。一方、工具軸71の回転数を低くすれば、研削抵抗が減少してウォーム型研削砥石72の撓み量が小さくなるので、ウォーム型研削砥石72の位置ずれが抑制され、加工精度の悪化を抑えることができるが、この場合は加工時間が長くなるという問題が発生する。
【0005】
また、上述したようにウォーム型研削砥石72による研削加工は、専用の歯車研削盤70を用いて行っている。そのため、研削加工以外の旋削、歯切り等の他の工程を行うためには、そのための加工装置、及び加工装置間での被削歯車の搬送作業が必要である。このように歯車仕上げ加工を含む複合加工は、複数の加工装置の準備、加工装置の設置スペースの確保、加工装置間での被削歯車の搬送、各加工装置の段取り換え等に多大のコストを要することになる。そのため、この歯車仕上げ加工を含む複合加工が、多品種少量生産における大きなネックとなっている。
【0006】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、NC旋盤のように汎用性を有する複合工作機械に取り付けることができ、短時間で高精度の歯車研削加工を可能とすると共に、歯車研削加工と他の加工との集約化、設備投資の抑制、加工時間の低減、工程間移動時間の低減等を図ることによって、製造コストの低減を図ることを可能にした歯車研削工具を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段及び効果】
そこで請求項1の歯車研削工具は、回転駆動可能な工具軸2を備える工具ヘッド1と、被削歯車Wを取り付ける回転駆動可能な主軸61を備えると共に、上記工具ヘッド1に対して相対移動可能に構成されるワーク台54とを備えるNC旋盤等の複合工作機械51において、被削歯車Wの研削加工を行う際に使用する歯車研削工具Aであって、上記工具軸2が有する被取付部4に取り付けられる取付部6aを備える工具本体軸6と、上記工具本体軸6の先端側に装着されるウォーム型研削砥石7と、上記工具本体軸6を上記ウォーム型研削砥石7の両側で回転自在に支持すると共に、上記取付部6aを上記被取付部4に取り付けた状態において上記工具ヘッド1の端面1aに当接される当接部30を備えるケーシング8とを備えていることを特徴としている。
【0008】
上記請求項1の歯車研削工具に従えば、工具軸2に取り付けた状態ではケーシング8の当接部30は工具ヘッド1の端面1aに当接しているので、ケーシング8は強固に取り付けられる。そして、工具本体軸6は、ウォーム型研削砥石7の両側をケーシング8で支持するいわゆる両持ち支持構造で支持される。したがって、歯車研削加工時のウォーム型研削砥石7の撓み量が小さくなり、ウォーム型研削砥石7の位置ずれが抑制され、高精度の歯車研削加工を安定して行うことができる。また、工具本体軸6の回転数を高くしても、ウォーム型研削砥石7の撓みによる位置ずれが抑制されるので、高精度の歯車研削加工を短時間で行うことができる。
【0009】
さらに、汎用性を有するNC旋盤等の複合工作機械51を用い、工具ヘッド1に歯車研削工具Aを取り付ける一方、ワーク台54(主軸61)に被削歯車Wを取り付けて歯車研削加工を行うことができる。
【0010】
したがって、歯車研削加工工程と他の加工工程との集約を図ることが可能となり、設備投資の抑制、加工時間の低減、工程間移動時間の低減等によって、製造コストの低減を図ることができる。この製造コストの低減は、多品種少量生産の場合に特に効果的である。また近年では、冷間鍛造技術の向上により、歯出し鍛造された歯車素材が高精度に成形されるようになっており、旋削加工と歯車研削加工のみで歯車を完成することが可能となっていることから、上記加工方法により一段と大きなコスト低減効果が得られる。
【0011】
また請求項2の歯車研削工具は、上記ケーシング8は、上記ウォーム型研削砥石7を覆うと共に、上記ウォーム型研削砥石7の外周部の一部を露出させるように形成されていることを特徴としている。
【0012】
上記請求項2の歯車研削工具に従えば、ケーシング8はウォーム型研削砥石7の安全カバーとして機能する。したがって、労働省が定めた研削盤等構造規格に適合した歯車研削工具Aを提供することができ、歯車研削加工を安全に行うことができる。
【0013】
さらに請求項3の歯車研削工具は、上記取付部6aは上記被取付部4に着脱自在に構成され、上記取付部6aを上記被取付部4から取り外した状態において上記工具本体軸6と上記ケーシング8との相対回転を規制する回転規制手段37を備えていることを特徴としている。
【0014】
上記請求項3の歯車研削工具に従えば、工具軸2から取付部6aを取り外した状態において、工具本体軸6とケーシング8との相対回転を規制する回転規制手段37を設けているので、研削加工終了時及び研削加工開始時において、歯車研削工具Aにおけるケーシング8とウォーム型研削砥石7との相対回転位置が一定の関係に維持されることになる。したがって、研削加工開始時に、ウォーム型研削砥石7と被削歯車Wとの位置合わせ作業を容易、かつ正確に行えることになり、製造コストの低減、及び加工精度の向上という利点が確実に得られる。
【0015】
請求項4の歯車研削工具は、上記ケーシング8は、上記工具本体軸6の取付部6a側を支持すると共に、上記ウォーム型研削砥石7の外周部を覆うケーシング本体部21と、上記工具本体軸6の先端部を支持すると共に、上記ウォーム型研削砥石7の先端側端面を覆うクランプ部22とを有し、上記クランプ部22は上記ケーシング本体部21に着脱可能に構成されていることを特徴としている。
【0016】
上記請求項4の歯車研削工具に従えば、クランプ部22をケーシング本体部21から取り外すことによってウォーム型研削砥石7の先端側端面が露出する。したがって、ウォーム型研削砥石7の工具本体軸6への装着及び取外しを行うことが可能となり、ウォーム型研削砥石7の交換作業を容易に行うことができる。
【0017】
請求項5の歯車研削工具は、上記取付部は、内周面がテーパ状に形成された被取付孔4に挿入して装着するため、テーパシャンク6aであることを特徴としている。
【0018】
上記請求項5の歯車研削工具に従えば、その実施に好適である。また、工具本体軸6と工具軸2との連結強度の向上を図ることができ、ケーシング8による工具本体軸6の両端支持構造と工具ヘッド端面1aへのケーシング8の当接構造と相俟って、ウォーム型研削砥石7の撓みの抑制効果の向上が期待できる。
【0019】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の歯車研削工具の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、本発明の一実施の形態である歯車研削工具Aの断面図である。また図2は、歯車研削工具Aを図1の矢印R2方向から見た図であり、図3は図1の矢印R3方向から見た図である。さらに図4は、歯車研削工具Aを図1の矢印R4方向から見た図であり、図5は図1の矢印R5方向から見た図である。
【0020】
歯車研削工具Aは、複合工作機械が備える工具ヘッド1に回転可能に支持されている工具軸2に着脱自在に装着されるものである。工具軸2は、ベアリング3、3によって工具ヘッド1に回転軸線L2回りに回転可能に支持されており、先端側に被取付孔4を有する。被取付孔4の内周面4aは、内径が奥に向かうにつれて小さくなるテーパ面であり、さらに被取付孔4の奥にはドローバ5が配置されている。
【0021】
歯車研削工具Aは、工具軸2が有する被取付孔4に取り付けられる取付部6aを備える工具本体軸6と、工具本体軸6の先端側に装着されるウォーム型研削砥石7と、工具本体軸6をウォーム型研削砥石7の両側で回転自在に支持すると共に、上記取付部6aを上記被取付孔4に取り付けた状態において上記工具ヘッド1の端面1aに当接される当接部30を備えるケーシング8とを備える。
【0022】
工具本体軸6は、基端側に取付部であるテーパシャンク6aを有し、先端側にウォーム型研削砥石7を装着する装着部6bを有し、略中央部に支持部6cを有する。
【0023】
テーパシャンク6aは、基端側が小径となるように略円錐台形状に形成されている。そして、テーパシャンク6aの基端部には、プルボルト9が取り付けられている。テーパシャンク6aは、歯車研削工具Aを複合工作機械に装着する際、工具軸2の先端側に設けられた被取付孔4に嵌入される。そして、プルボルト9をドローバ5によって被取付孔4の奥側に引き込むことによって、テーパシャンク6aの外周面と被取付孔4の内周面4aとが圧着し、これによって歯車研削工具Aが工具軸2に装着される。
【0024】
ところで、テーパシャンク6aは、工具本体軸6の回転軸線方向に延びる軸部10と、軸部10の基端側に摺動可能に装着されるテーパカラ11と、軸部10の先端側に配置されてテーパカラ11を基端側に付勢する付勢手段12とを備えて構成されている。軸部10は、円柱状の先端部分10aと、先端部分10aよりもやや外形の大きい円柱状の中間部分10bと、略円錐台形状の基端部分10cとの3つの部分からなる。テーパカラ11は軸部10の先端部分10aに装着され、この先端部分10aの先端部には先端部分10aよりも外形の大きな規制部材13が装着されている。テーパカラ11の先端が規制部材13に当接することによって、テーパカラ11が軸部10から脱落するのが防止される。また、テーパカラ11の外周面11aは、先端に向かうにつれて外形が小さくなるテーパ面である。
【0025】
付勢手段12は、軸部10の中間部分10bに装着される外筒12aと、外筒12aに内挿される内筒12bと、中間部分10cに巻着されるバネ12cとを備えて構成される。そしてバネ12cは、圧縮状態で巻着されると共に、一端が外筒12aの基端部に固定され、他端が内筒12bの先端部に固定される。したがって付勢手段12は、内筒12bの先端をテーパカラ11に当接させることによって、バネ12cのバネ力を利用してテーパカラ11を基端側に付勢している。このように、テーパシャンク6aを構成するテーパカラ11は工具本体軸6の回転軸線方向に摺動可能であると共に、基端側に付勢されているので、テーパカラ11のテーパ面11aと被取付孔4のテーパ面4aとの寸法誤差を吸収して確実にテーパ面11a、4a同士が圧接される。したがって、工具軸2と工具本体軸6との連結強度が向上する。
【0026】
一方、装着部6bは、支持部6c側から先端側に向かって工具本体軸6の回転軸線方向に延びる装着軸14と、装着軸14の先端に形成されているテーパ状支持部15とを備えて構成されている。ウォーム型研削砥石7は、テーパ状支持部15側から装着され、キー16を用いて装着軸14に固定される。また、ウォーム型研削砥石7の先端側には押さえ部材17が装着されており、この押さえ部材17の先端側に装着した締付ナット18を締結することによって、ウォーム型研削砥石7の先端側への位置ずれが防止される。さらに、ウォーム型研削砥石7と支持部6との間には、基準リング19がストッパネジ20によって固定されており、これによってウォーム型研削砥石7の支持部6c側への位置ずれが防止される。尚、基準リング19は、後述する回転規制手段37の構成要素でもある。
【0027】
上述した構成の工具本体軸6は、ケーシング8に対して支持部6cと装着部6bのテーパ状支持部15とによって回転自在に支持される。すなわち、ウォーム型研削砥石7の両側がケーシング8によって支持される。ケーシング8は、ウォーム型研削砥石7を覆うと共に、ウォーム型研削砥石7の外周部の一部を露出させるように形成されている。したがって、ケーシング8はウォーム型研削砥石7の安全カバーとして機能する。
【0028】
ところで、ケーシング8は、本体部21とクランプ部22とを組み合わせて構成されている。ケーシング本体部21は、略有底円筒状の部材であり、底板部で工具本体軸6の支持部6cを支持し、そして円筒部でウォーム型研削砥石7の外周部を覆うと共に、底板部でウォーム型研削砥石7の基端側端面を覆うものである。但し、上述したようにケーシング本体部21は、円筒部の一部を切断することによってウォーム型研削砥石7の外周部の一部を露出させると共に、図5に示すように底板部の一部を切断することによってウォーム型研削砥石7の基端側端面の一部を露出させるように形成されている。一方、クランプ部22は、略円盤状の部材であり、工具本体軸6の先端部、すなわち装着部6bのテーパ状支持部15を支持すると共に、ウォーム型研削砥石7の先端側端面を覆うものである。但し、クランプ部22は、図4に示すようにその一部を切断することによってウォーム型研削砥石7の先端側端面の一部を露出させるように形成されている。そして、クランプ部22は、取付ボルト23・・・23によってケーシング本体部21に取り付けられており、取付ボルト23を緩めて抜き取ることによってクランプ部22をケーシング本体部21から取り外すことができる。
【0029】
このようにクランプ部22は、ケーシング本体部21に着脱可能に構成されている。したがって、クランプ部22をケーシング本体部21から取り外すことによって、ウォーム型研削砥石7の先端側端面が露出する。そして、締付ナット18と押さえ部材17とを取り外すことによって、ウォーム型研削砥石7の工具軸6への装着及び取外しを行うことが可能となる。
【0030】
クランプ部22には、テーパカラ24がベアリング25によって回転自在に取り付けられている。このテーパカラ24に装着部6bのテーパ状支持部15を嵌入させることによって、工具本体軸6は回転自在に支持される。一方、本体部21は、工具本体軸6の支持部6cを外囲する円筒部26を有し、この円筒部26に設けられたベアリング27、28、29によって支持部6c、すなわち工具本体軸6が回転自在に支持される。
【0031】
また、円筒部26の先端部(テーパシャンク6c側端部)には、円環状の当接部30が設けられている。この当接部30の先端面30aは、工具本体軸6の回転軸線に垂直な平面であり、工具本体軸6のテーパシャンク6aを工具軸2の被取付孔4に装着した際に、工具ヘッド1の先端面1aに圧接される。これによって、工具ヘッド1aとケーシング8とが強固に連結され、また歯車研削工具Aと複合工作機械との連結強度を向上させることができる。
【0032】
さらに、円筒部26の外周部には、全周にわたって環状溝31が形成されている。この環状溝31は、自動工具交換装置のチェンジアーム(図示せず)で歯車研削工具Aを把持する際に、チェンジアームを嵌合させるものである。
【0033】
尚、円筒部26の当接部27の内周面部分と、基準リング11の円筒部26側端面部分と、クランプ部22の内周面であってベアリング25より外側部分とには、それぞれ円環状のシール部材32、33、34が装着されている。このシール部材32、33、34は、ベアリングの配置空間内に外部からの異物が侵入するのを防止すると共に、ベアリング潤滑剤の外部への流出を防止する。
【0034】
また、ケーシング8のケーシング本体部21には、位置決め機構35が設けられている。位置決め機構35は、歯車研削工具Aを工具軸2に装着した際に、工具ヘッド1に対する工具軸2の回転軸線回りのケーシング8の位置を規定するためのものである。位置決め機構25は、工具本体軸6の回転軸線と平行に摺動可能に設けられた位置決め部材35aと、位置決め部材35aをテーパシャンク6a側に付勢するバネ35bとを有し、位置決め部材25aの先端を外側に突出させている。この位置決め部材35aの突出部分を、工具ヘッド1の先端部に形成した凹部36に嵌入させることによって、ケーシング8が位置決めされる。したがって、図示しない工具マガジンに収納されている歯車研削工具Aを図示しない自動工具交換装置を用いて工具軸2に装着する場合、位置決め機構35によってケーシング8の位置決めがなされ、工具ヘッド1に対するウォーム型研削砥石7の露出部分の位置が一定となるため、歯車研削加工の自動制御が可能となる。
【0035】
さらに、歯車研削工具Aには、テーパシャンク6aを被取付孔4から取り外した状態において、工具本体軸6とケーシング8との相対回転を規制する回転規制手段37が設けられている。回転規制手段37は、上記位置決め機構35を利用して構成されている。具体的に説明すると、ケーシング8の本体部21の内側に透孔38を形成して、位置決め機構35の位置決め部材35aの外周部を工具本体軸6に、正確には基準リング19に対向するように露出させる。そして、位置決め部材35aの露出した外周部に、位置決め部材35aの移動方向(工具本体軸6の回転軸線方向)に対して垂直方向に延びる回り止めピン39を立設する。一方、基準リング19の外周部には、所定の位置(1箇所)に溝部40を形成する。そして、歯車研削工具Aを取り外した状態で、かつ位置決め部材35aがバネ35bによって付勢されて外部に突出した状態であるときに、回り止めピン39が溝部40に嵌入するように構成する。
【0036】
このような回転規制手段37によって、歯車研削工具Aを取り外した状態では、ケーシング8と工具本体軸6、すなわちウォーム型研削砥石7との相対回転を規制できる。また、歯車研削工具Aを工具軸2に装着した状態では、位置決め部材35aは工具ヘッド1の先端部によって押されてバネ35bのバネ力に抗して移動し、回り止めピン39が溝部40から脱離するため、工具本体軸6は回転可能状態となる。したがって、研削加工開始時及び研削加工終了時において、歯車研削工具Aにおけるケーシング8とウォーム型研削砥石7との相対回転位置が一定の関係に維持されることになる。
【0037】
次に、上述した歯車研削工具Aを用いた歯車研削加工方法について説明する。本実施の形態では、歯車研削加工装置として汎用的な複合工作機械である複合加工NC旋盤を用いている。
【0038】
図6は、複合加工NC旋盤51の外観を示す斜視図であり、図7は複合加工NC旋盤51の概略的構成を示す正面図である。複合加工NC旋盤51は、基台52と、基台52の上部に配置される刃物台53と、基台52の側部に配置されるワーク台54とを備える。
【0039】
刃物台53は、Z軸台55と、X軸台56と、Y軸台57とを備えて構成されている。Z軸台55は、基台52の上部に配置されると共に、基台52の上面に平行に設定されるz軸方向に移動可能に設けられている。また、X軸台56は、Z軸台55の上部に配置されると共に、基台52の上面に平行でz軸に直交するx軸方向に移動可能に設けられている。さらに、Y軸台57は、X軸台56の移動方向の一方側に位置する側部に配置されると共に、x軸及びz軸に共に直交するy軸方向に移動可能に設けられている。これによって、Y軸台57はx軸−y軸−z軸から成る直交3軸方向に移動可能となる。
【0040】
Y軸台57には、ホルダ機枠58と、揺動部59とが取り付けられている。ホルダ機枠58は、略円盤状の部材であって、Y軸台57の側部であってX軸台56とは反対側に位置する側部に配置されている。また、揺動部59は、ホルダ機枠58の側部(Y軸台57とは反対側)に取り付けられると共に、x軸に平行な回転軸線回りに(矢印B方向に)回転可能に設けられている。そして、揺動部59は、一端側を工具ヘッド1として、工具軸2を設けている。この工具軸2に歯車研削工具Aが着脱自在に取り付けられている。工具軸2は、x軸に直交する回転軸線L2回りに回転可能に設けられている。
【0041】
したがって複合加工NC旋盤51では、歯車研削工具Aを、基台52の側部から突出させてワーク台54に対向するように配置させることができる。そして、揺動部59に角度変位を与えることによって、ウォーム型研削砥石7を矢印B方向に角度変位させることができる。ところで、ウォーム型研削砥石7は、図1に示すように、研削すべき被削歯車Wの歯形曲線を創成する台形形状をした研削突起7aをねじ状に形成した砥石である。尚、歯車研削工具Aは不使用時等には図7に示す工具収容部60に収容され、工具軸2には他の切削刃具を装着して使用することも可能である。
【0042】
一方、ワーク台54は、基台52の側部であって、x軸方向の一方側に位置する側部に隣接して配置されている。そして、ワーク台54は、z軸と平行な回転軸線回りに回転可能な主軸61を有している。さらに主軸61には、被削歯車Wを把持するチャック62が取り付けられている。
【0043】
X軸台56、Y軸台57、Z軸台55は、図示しない制御装置によって移動方向及び移動量が制御され、これによって被削歯車Wに対してウォーム型研削砥石7を直交3軸方向に移動させることができる。また、主軸61及び工具軸2は上記制御装置によって回転数が制御され、これによってウォーム型研削砥石7及び被削歯車Wの回転数が制御される。
【0044】
次に、歯車研削加工方法の手順を説明する。まず、X軸台56、Y軸台57、Z軸台55を移動させると共に、揺動部59を所定の角度変位させて、ウォーム型研削砥石7を被削歯車Wに対する加工開始位置に位置決めする。加工開始位置とは、ウォーム型研削砥石7が被削歯車Wの一端側に位置すると共に、被削歯車Wの歯筋方向とウォーム型研削砥石7のリード角とが一致するように工具本体軸6が主軸61に対して所定の交差角θを持って配置され、かつ被削歯車Wの歯とウォーム型研削砥石7の研削突起7aとが理想状態で噛み合うような位置である。ここで述べる理想状態とは、被削歯車Wに創成される歯面が仕上がり歯面と一致する研削状態をいうが、さらには、所定の取り代を研削突起7aによって研削される被削歯車Wの歯面と被削歯車Wの仕上がり歯面が一致する研削状態をいう。
【0045】
図8は、被削歯車Wとウォーム型研削砥石7との位置関係を示す正面図である。図8(a)は、被削歯車Wが平歯車である場合の位置関係を示している。平歯車では歯筋方向が回転軸線と平行であり、ねじれ角βは0であるので、歯筋方向は主軸61と平行になる。一方、ウォーム型研削砥石7では研削突起7aは右ねじ状に形成されており、リード角α傾斜している。したがって、リード角を被削歯車Wの歯筋方向と一致させるためには、工具本体軸6を垂直方向に対して正面から見て右回りにリード角αだけ傾斜させる必要がある。この場合の交差角θは、90°+αである。尚、リード角αとは、ウォーム型研削砥石7の回転軸線に対するつる巻き角であり、ねじれ角βとは被削歯車Wの回転軸線と歯筋方向とが成す角である。
【0046】
図8(b)は、被削歯車Wが右ねじれはすば歯車である場合の位置関係を示している。右ねじれはすば歯車とは、歯を一端側から見たときに他端側が右方向にねじれているはすば歯車である。右ねじれはすば歯車では歯筋方向が回転軸線に対してねじれ角β分傾斜しており、傾斜方向はウォーム型研削砥石7側から見て歯の他端側が下に向く方向である。したがって、リード角を被削歯車Wの歯筋方向と一致させるためには、工具本体軸6を垂直方向に対して正面から見て左回りにねじれ角β−リード角α分だけ傾斜させる必要がある。この場合の交差角θは、90°+α−βである。
【0047】
図8(c)は、被削歯車Wが左ねじれはすば歯車である場合の位置関係を示している。左ねじれはすば歯車とは、歯を一端側から見たときに他端側が左方向にねじれているはすば歯車である。左ねじれはすば歯車では歯筋方向が回転軸線に対してねじれ角β分傾斜しており、傾斜方向はウォーム型研削砥石7側から見て歯の他端側が上に向く方向である。したがって、リード角を被削歯車Wの歯筋方向と一致させるためには、工具本体軸6を垂直方向に対して正面から見て右回りにねじれ角β+リード角α分だけ傾斜させる必要がある。この場合の交差角は、90°+α+βである。
【0048】
上述したような被削歯車Wとウォーム型研削砥石7との位置決め完了後に、被削歯車Wとウォーム型研削砥石7とを同期回転させると共に、工具本体軸6を主軸61方向(z軸方向)に移動させることによって、被削歯車Wの研削加工を行う。同期回転とは、ウォーム型研削砥石7の1回転に対して被削歯車Wを1ピッチ分回転させることである。
【0049】
森精機製NC旋盤(型式MT−250)を用い、下記表1記載の被削歯車Wの諸元、本歯車研削工具Aの諸元、NC旋盤での研削加工条件に基づき、加工した。
【0050】
【表1】
【0051】
その研削加工結果、図9に示す歯形形状を得ることができた。被削歯車Wの歯数36枚を時計回りにNo.1から順に番号付けして、4等分の位置にあたる歯No.1、No10、No19、No28の左歯面、右歯面について歯形形状の計測結果を以下の表2及び表3に示す。
【0052】
【表2】
【0053】
【表3】
【0054】
以上の歯形形状の計測結果によれば、歯形誤差は最大13.1μmであり、JIS3級規格(13μm以下)に近く、また歯筋誤差は最大16μmであり、JIS3級規格(17μm以下)内に入る。したがって、本歯車研削工具AによってもJIS3級規格を得ることが可能であって、従来の加工方法と遜色のないことがわかる。
【0055】
以上のように本実施の形態によれば、歯車研削工具Aを工具軸2に取り付けた状態ではケーシング8の当接部30は工具ヘッド1の先端面1aに当接しているので、ケーシング8は強固に取り付けられる。そして、工具本体軸6は、ウォーム型研削砥石7の両側をケーシング8で支持する両持ち支持構造で支持される。したがって、歯車研削加工時のウォーム型研削砥石7の撓み量が小さくなり、ウォーム型研削砥石7の位置ずれが抑制され、高精度の歯車研削加工を安定して行うことができる。また、工具本体軸6の回転数を高くしても、ウォーム型研削砥石7の撓みによる位置ずれが抑制されるので、高精度の歯車研削加工を短時間で行うことができる。
【0056】
さらに、汎用性を有する複合加工NC旋盤51を用い、刃物台53に歯車研削工具Aを取り付ける一方、ワーク台54に被削歯車Wを取り付けて歯車研削加工を行うことができる。したがって、歯車研削加工工程と他の加工工程(例えば、旋削、歯切り)との集約を図ることが可能となり、設備投資の抑制、加工時間の低減、工程間移動時間の低減等によって、製造コストの低減を図ることができる。この製造コストの低減は、多品種少量生産の場合に特に効果的である。また近年では、冷間鍛造技術の向上により、歯出し鍛造された歯車素材が高精度に成形されるようになっており、旋削加工と歯車研削加工のみで歯車を完成することが可能となっていることから、上記加工方法により一段と大きなコスト低減効果が得られる。
【0057】
さらに、交差角θを調整することができるので、1つの歯車研削工具Aでねじれ角の異なる多種類の被削歯車Wを研削することができ、工具数の削減による製造コストの低減を図ることができる。
【0058】
また、ケーシング8はウォーム型研削砥石7の安全カバーとして機能する。したがって、労働省が定めた研削盤等構造規格に適合した歯車研削工具Aを提供することができ、歯車研削加工を安全に行うことができる。
【0059】
さらに、歯車研削工具Aは工具軸2の被取付孔4aへテーパシャンク6aを介して着脱自在に設けられているので、不使用時には取り外すことによって工具軸2の被取付孔4aの有効利用を図ることができると共に、歯車研削工具Aの修理点検を容易に行い得るという利点を有する。
【0060】
また、回転規制手段37を設けたことによって、研削加工終了時及び研削加工開始時において、歯車研削工具Aにおけるケーシング8とウォーム型研削砥石7との相対回転位置が一定の関係に維持されるので、研削加工開始時に、ウォーム型研削砥石7と被削歯車Wとの位置合わせ作業を容易、かつ正確に行えることになり、製造コストの低減、及び加工精度の向上という利点が確実に得られる。
【0061】
また、クランプ部22を取り外し、締付ナット18及び押さえ部材17を取り外すことによって、ウォーム型研削砥石7の先端側端面が露出するので、ウォーム型研削砥石7の工具本体軸6への装着及び取外しを行うことが可能となり、ウォーム型研削砥石7の交換作業を容易に行うことができる。
【0062】
さらに、テーパシャンク6aによる被取付孔4への装着と、バネ付勢されるテーパカラ11による被取付孔4の内周面4aへの圧着とによって、工具本体軸6と工具軸2との連結強度の向上を図ることができる。この連結強度の向上は、ケーシング8による工具本体軸6の両端支持構造と、工具ヘッド1の先端面1aへのケーシング8の当接構造と相俟って、ウォーム型研削砥石7の撓みの抑制効果の向上が期待できる。
【0063】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、ケーシング8は全体を同一材料で形成してもよいが、工具本体軸を支持する部分は剛性の高い材料(例えば、金属)で形成し、他の部分、すなわち安全カバーとして機能する部分は剛性の低い材料(例えば、合成樹脂)で形成してもよい。この場合は、歯車研削工具Aの軽量化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である歯車研削工具の断面図である。
【図2】上記歯車研削工具を図1の矢印R2方向から見たときの外観図である。
【図3】上記歯車研削工具を図1の矢印R3方向から見たときの外観図である。
【図4】上記歯車研削工具を図1の矢印R4方向から見たときの外観図である。
【図5】上記歯車研削工具を図1の矢印R5方向から見たときの外観図である。
【図6】上記歯車研削工具を装着する複合加工NC旋盤の斜視図である。
【図7】上記複合加工NC旋盤の概略を示す正面図である。
【図8】被削歯車とウォーム型研削砥石との位置関係を示す正面図である。
【図9】上記歯車研削工具で研削した被削歯車の歯形形状を示すグラフである。
【図10】歯車研削盤の透過斜視図である。
【符号の説明】
1 工具ヘッド
1a 先端面
2 工具軸
4 被取付孔
6 工具本体軸
6a 取付部(テーパシャンク)
7 ウォーム型研削砥石
8 ケーシング
21 ケーシング本体部
22 クランプ部
30 当接部
37 回転規制手段
51 複合加工NC旋盤
53 刃物台
54 ワーク台
61 主軸
A 歯車研削工具
W 被削歯車[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gear grinding tool that is suitably used when gear grinding is performed on a multi-purpose machine tool such as an NC lathe or a machining center.
[0002]
[Prior art]
In order to complete the gear, machining processes such as turning, gear cutting, and gear finishing are necessary. The gear finishing is performed by shaving or grinding by a gear grinder.
[0003]
FIG. 10 is a transparent perspective view showing a schematic configuration of the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The support structure of the
[0005]
Further, as described above, the grinding process using the worm
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional drawbacks, and its purpose is to be able to be attached to a versatile composite machine tool such as an NC lathe and to perform high-precision gear grinding in a short time. In addition to enabling machining, it is possible to reduce manufacturing costs by consolidating gear grinding and other processes, restraining capital investment, reducing machining time, and reducing movement time between processes. An object of the present invention is to provide a gear grinding tool.
[0007]
[Means and effects for solving the problems]
Accordingly, the gear grinding tool of
[0008]
According to the gear grinding tool of the first aspect, since the
[0009]
Furthermore, using a
[0010]
Therefore, it is possible to consolidate the gear grinding process and other machining processes, and it is possible to reduce the manufacturing cost by reducing the capital investment, reducing the machining time, reducing the movement time between processes, and the like. This reduction in manufacturing cost is particularly effective in the case of high-mix low-volume production. Also, in recent years, with the improvement of cold forging technology, gear materials that have been forged and forged have been formed with high precision, and it has become possible to complete gears only by turning and gear grinding. Therefore, a further significant cost reduction effect can be obtained by the above processing method.
[0011]
The gear grinding tool of claim 2 is characterized in that the
[0012]
According to the gear grinding tool of the second aspect, the
[0013]
Further, in the gear grinding tool according to claim 3, the
[0014]
According to the gear grinding tool of the third aspect, since the rotation restricting means 37 for restricting the relative rotation between the
[0015]
In the gear grinding tool of claim 4, the
[0016]
According to the gear grinding tool of the fourth aspect, the end face of the worm grinding wheel 7 is exposed by removing the
[0017]
The gear grinding tool according to claim 5 is characterized in that the mounting portion is a
[0018]
If the gear grinding tool of the said Claim 5 is followed, it is suitable for the implementation. Further, the connection strength between the
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, specific embodiments of the gear grinding tool of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a gear grinding tool A according to an embodiment of the present invention. 2 is a view of the gear grinding tool A viewed from the direction of arrow R2 in FIG. 1, and FIG. 3 is a view of the gear grinding tool A viewed from the direction of arrow R3 in FIG. 4 is a view of the gear grinding tool A viewed from the direction of arrow R4 in FIG. 1, and FIG. 5 is a view of the gear grinding tool A viewed from the direction of arrow R5 in FIG.
[0020]
The gear grinding tool A is detachably mounted on a tool shaft 2 that is rotatably supported by a
[0021]
The gear grinding tool A includes a tool
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
By the way, the
[0025]
The biasing means 12 includes an
[0026]
On the other hand, the mounting portion 6b includes a mounting
[0027]
The
[0028]
Incidentally, the
[0029]
Thus, the
[0030]
A
[0031]
Further, an
[0032]
Further, an
[0033]
In addition, the inner peripheral surface portion of the
[0034]
A
[0035]
Further, the gear grinding tool A is provided with a rotation restricting means 37 for restricting the relative rotation between the
[0036]
With such a rotation restricting means 37, relative rotation between the
[0037]
Next, a gear grinding method using the above-described gear grinding tool A will be described. In this embodiment, a combined machining NC lathe which is a general-purpose combined machine tool is used as a gear grinding apparatus.
[0038]
FIG. 6 is a perspective view showing an external appearance of the combined
[0039]
The
[0040]
A
[0041]
Therefore, in the combined
[0042]
On the other hand, the work table 54 is disposed on the side of the
[0043]
The movement direction and movement amount of the
[0044]
Next, the procedure of the gear grinding method will be described. First, the
[0045]
FIG. 8 is a front view showing the positional relationship between the work gear W and the worm-type grinding wheel 7. FIG. 8A shows the positional relationship when the work gear W is a spur gear. In the spur gear, the tooth trace direction is parallel to the rotation axis and the torsion angle β is 0, so the tooth trace direction is parallel to the
[0046]
FIG. 8B shows the positional relationship when the work gear W is a right-hand helical gear. A right-handed helical gear is a helical gear whose other end is twisted in the right direction when the tooth is viewed from one end. In a right-handed helical gear, the tooth trace direction is inclined by a twist angle β with respect to the rotation axis, and the inclination direction is a direction in which the other end side of the tooth faces downward as viewed from the worm-type grinding wheel 7 side. Therefore, in order to make the lead angle coincide with the tooth trace direction of the work gear W, it is necessary to incline the
[0047]
FIG. 8C shows the positional relationship when the work gear W is a left-hand helical gear. A left-handed helical gear is a helical gear whose other end is twisted to the left when viewed from one end. In the left-handed helical gear, the tooth trace direction is inclined by the twist angle β with respect to the rotation axis, and the inclination direction is the direction in which the other end side of the tooth faces upward as viewed from the worm-type grinding wheel 7 side. Therefore, in order to make the lead angle coincide with the tooth trace direction of the work gear W, it is necessary to incline the
[0048]
After the positioning of the work gear W and the worm-type grinding wheel 7 as described above is completed, the work gear W and the worm-type grinding wheel 7 are rotated synchronously, and the
[0049]
Using a Mori Seiki NC lathe (model MT-250), machining was performed based on the specifications of the work gear W, the specifications of the gear grinding tool A, and the grinding conditions in the NC lathe described in Table 1 below.
[0050]
[Table 1]
[0051]
As a result of the grinding process, the tooth profile shown in FIG. 9 was obtained. Set the number of teeth of the work gear W to 36. Numbering from 1 in order, tooth No. corresponding to 4 equal positions. Table 2 and Table 3 below show the measurement results of the tooth profile of the left tooth surface and the right tooth surface of No. 1, No. 10, No. 19, and No. 28.
[0052]
[Table 2]
[0053]
[Table 3]
[0054]
According to the measurement results of the above tooth profile, the maximum tooth profile error is 13.1 μm, close to the JIS class 3 standard (13 μm or less), and the maximum tooth trace error is 16 μm, within the JIS class 3 standard (17 μm or less). enter. Therefore, it can be seen that this gear grinding tool A can also obtain the JIS class 3 standard, which is comparable to the conventional processing method.
[0055]
As described above, according to the present embodiment, when the gear grinding tool A is attached to the tool shaft 2, the
[0056]
Furthermore, using the
[0057]
Furthermore, since the crossing angle θ can be adjusted, a single gear grinding tool A can grind various types of work gears W having different torsion angles, and the manufacturing cost can be reduced by reducing the number of tools. Can do.
[0058]
The
[0059]
Further, since the gear grinding tool A is detachably provided to the attachment hole 4a of the tool shaft 2 via the
[0060]
Further, by providing the rotation restricting means 37, the relative rotational position of the
[0061]
Moreover, since the front end side end surface of the worm-type grinding wheel 7 is exposed by removing the
[0062]
Furthermore, the connection strength between the
[0063]
Although specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a gear grinding tool according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an external view of the gear grinding tool as viewed from the direction of arrow R2 in FIG.
FIG. 3 is an external view of the gear grinding tool as viewed from the direction of arrow R3 in FIG.
4 is an external view of the gear grinding tool when viewed from the direction of arrow R4 in FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is an external view of the gear grinding tool as viewed from the direction of arrow R5 in FIG.
FIG. 6 is a perspective view of a combined machining NC lathe to which the gear grinding tool is mounted.
FIG. 7 is a front view schematically showing the combined machining NC lathe.
FIG. 8 is a front view showing a positional relationship between a work gear and a worm type grinding wheel.
FIG. 9 is a graph showing a tooth profile shape of a work gear ground by the gear grinding tool.
FIG. 10 is a transparent perspective view of a gear grinding machine.
[Explanation of symbols]
1 Tool head
1a Tip surface
2 Tool axis
4 Mounting hole
6 Tool body axis
6a Mounting part (taper shank)
7 Worm type grinding wheel
8 Casing
21 Casing body
22 Clamp part
30 Contact part
37 Rotation restricting means
51 Combined machining NC lathe
53 turret
54 Work table
61 Spindle
A Gear grinding tool
W Work gear
Claims (5)
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