JP4311701B2

JP4311701B2 - Gear grinding tool

Info

Publication number: JP4311701B2
Application number: JP2000264952A
Authority: JP
Inventors: 博小柴; 正光宮崎
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2020-09-01
Also published as: JP2002066841A

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 gear grinding machine 70. The gear grinding machine 70 has a worm-type grinding wheel 72 attached to a tool shaft 71, and the gear W to be machined on a turning table 73 is rotatable on a mounting shaft 74 extending in a direction perpendicular to the rotation shaft 71 of the worm-type grinding wheel 72. The tool shaft 71 is inclined and fixed so that the tooth trace direction of the worm-type grinding wheel 72 and the tooth trace direction of the work gear W are substantially parallel, and then the worm-type grinding wheel 72 and the work gear are mounted. This is a processing device that performs gear finishing by moving the swivel table 73 in the direction of the mounting shaft 74 of the work gear W while meshing with W and rotationally driving the worm-type grinding wheel 72 and the work gear W. .
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The support structure of the tool shaft 71 to which the worm type grinding wheel 72 is attached in the gear grinding machine 70 is a so-called cantilever support structure that supports one end of the tool shaft 71. Therefore, a relatively large deflection occurs in the worm-type grinding wheel 72 due to grinding resistance during grinding. Due to this bending, the worm-type grinding wheel 72 is displaced from a predetermined grinding position with respect to the work gear W, so that there is a problem that the processing accuracy of the gear grinding is deteriorated. On the other hand, if the rotational speed of the tool shaft 71 is lowered, the grinding resistance is reduced and the amount of bending of the worm-type grinding wheel 72 is reduced, so that the displacement of the worm-type grinding wheel 72 is suppressed and the deterioration of the machining accuracy is suppressed. However, in this case, there is a problem that the processing time becomes long.
[0005]
Further, as described above, the grinding process using the worm type grinding wheel 72 is performed using the dedicated gear grinding machine 70. Therefore, in order to perform other processes such as turning and gear cutting other than grinding, it is necessary to carry out the machining apparatus for that purpose and the work of conveying the workpiece gear between the machining apparatuses. In this way, combined processing including gear finishing processing requires a great deal of cost for preparing multiple processing devices, securing the installation space for processing devices, transporting the gear to be processed between processing devices, changing the setup of each processing device, etc. It will take. Therefore, combined machining including this gear finishing is a major bottleneck in high-mix low-volume production.
[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 claim 1 includes a tool head 1 having a tool shaft 2 that can be driven to rotate, and a main shaft 61 that can be driven to rotate to which a work gear W is attached, and can be moved relative to the tool head 1. In a complex machine tool 51 such as an NC lathe provided with a work base 54, a gear grinding tool A used when grinding the work gear W, and a mounted portion of the tool shaft 2 4, a tool main body shaft 6 provided with an attachment portion 6 a attached to 4, a worm type grinding wheel 7 mounted on the tip side of the tool main body shaft 6, and the tool main body shaft 6 rotated on both sides of the worm type grinding wheel 7. And a casing 8 provided with an abutting portion 30 that abuts against the end surface 1a of the tool head 1 in a state where the attaching portion 6a is attached to the attached portion 4 while being supported freely. It is a symptom.
[0008]
According to the gear grinding tool of the first aspect, since the contact portion 30 of the casing 8 is in contact with the end surface 1a of the tool head 1 in the state of being attached to the tool shaft 2, the casing 8 is firmly attached. The tool body shaft 6 is supported by a so-called both-end support structure in which both sides of the worm-type grinding wheel 7 are supported by the casing 8. Therefore, the amount of deflection of the worm-type grinding wheel 7 during gear grinding is reduced, the displacement of the worm-type grinding wheel 7 is suppressed, and high-precision gear grinding can be performed stably. Further, even if the rotational speed of the tool body shaft 6 is increased, misalignment due to bending of the worm-type grinding wheel 7 is suppressed, so that highly accurate gear grinding can be performed in a short time.
[0009]
Furthermore, using a multi-purpose machine tool 51 such as an NC lathe having versatility, the gear grinding tool A is attached to the tool head 1 while the work gear W is attached to the work table 54 (main shaft 61) to perform gear grinding. Can do.
[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 casing 8 is formed so as to cover the worm-type grinding wheel 7 and to expose a part of the outer peripheral portion of the worm-type grinding wheel 7. Yes.
[0012]
According to the gear grinding tool of the second aspect, the casing 8 functions as a safety cover for the worm-type grinding wheel 7. Therefore, the gear grinding tool A conforming to the structural standard such as a grinding machine defined by the Ministry of Labor can be provided, and gear grinding can be performed safely.
[0013]
Further, in the gear grinding tool according to claim 3, the attachment portion 6a is configured to be detachable from the attached portion 4, and the tool body shaft 6 and the casing are removed in a state where the attachment portion 6a is detached from the attached portion 4. 8 is provided with a rotation restricting means 37 for restricting relative rotation to.
[0014]
According to the gear grinding tool of the third aspect, since the rotation restricting means 37 for restricting the relative rotation between the tool body shaft 6 and the casing 8 is provided in a state where the mounting portion 6a is removed from the tool shaft 2, the grinding is performed. At the end of processing and at the start of grinding, the relative rotational position of the casing 8 and the worm-type grinding wheel 7 in the gear grinding tool A is maintained in a fixed relationship. Therefore, the positioning operation between the worm-type grinding wheel 7 and the work gear W can be performed easily and accurately at the start of the grinding process, and the advantages of reducing the manufacturing cost and improving the machining accuracy can be surely obtained. .
[0015]
In the gear grinding tool of claim 4, the casing 8 supports the mounting portion 6a side of the tool body shaft 6, and the casing body portion 21 covering the outer peripheral portion of the worm-type grinding wheel 7 and the tool body shaft. 6, and a clamp portion 22 that covers the end face of the worm-type grinding wheel 7, and the clamp portion 22 is configured to be detachable from the casing main body 21. It is said.
[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 clamp part 22 from the casing body part 21. Therefore, the worm type grinding wheel 7 can be attached to and detached from the tool body shaft 6, and the worm type grinding wheel 7 can be easily replaced.
[0017]
The gear grinding tool according to claim 5 is characterized in that the mounting portion is a taper shank 6a in order to be inserted into the mounting hole 4 having an inner peripheral surface formed in a tapered shape.
[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 tool body shaft 6 and the tool shaft 2 can be improved, and combined with the both-end support structure of the tool body shaft 6 by the casing 8 and the contact structure of the casing 8 with the tool head end face 1a. Thus, an improvement in the effect of suppressing the bending of the worm-type grinding wheel 7 can be expected.
[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 tool head 1 included in a composite machine tool. The tool shaft 2 is supported by the tool head 1 by bearings 3 and 3 so as to be rotatable around the rotation axis L2, and has a mounting hole 4 on the tip side. The inner peripheral surface 4 a of the mounted hole 4 is a tapered surface that becomes smaller as the inner diameter goes to the back, and a draw bar 5 is disposed in the back of the mounted hole 4.
[0021]
The gear grinding tool A includes a tool main body shaft 6 provided with an attachment portion 6a attached to the attachment hole 4 of the tool shaft 2, a worm-type grinding wheel 7 attached to the distal end side of the tool main body shaft 6, and a tool main body shaft. 6 is rotatably supported on both sides of the worm-type grinding wheel 7 and includes an abutting portion 30 that abuts against the end face 1a of the tool head 1 when the attaching portion 6a is attached to the attachment hole 4. A casing 8.
[0022]
The tool body shaft 6 has a taper shank 6a as a mounting portion on the base end side, a mounting portion 6b for mounting the worm-type grinding wheel 7 on the distal end side, and a support portion 6c on the substantially central portion.
[0023]
The taper shank 6a is formed in a substantially truncated cone shape so that the proximal end side has a small diameter. And the pull bolt 9 is attached to the base end part of the taper shank 6a. The taper shank 6a is fitted into the mounting hole 4 provided on the tip side of the tool shaft 2 when the gear grinding tool A is mounted on the composite machine tool. Then, by pulling the pull bolt 9 to the back side of the mounted hole 4 by the draw bar 5, the outer peripheral surface of the taper shank 6a and the inner peripheral surface 4a of the mounted hole 4 are pressure-bonded. 2 is attached.
[0024]
By the way, the taper shank 6 a is disposed on the shaft portion 10 extending in the rotation axis direction of the tool body shaft 6, the taper collar 11 slidably mounted on the proximal end side of the shaft portion 10, and the distal end side of the shaft portion 10. And an urging means 12 for urging the taper collar 11 toward the proximal end side. The shaft part 10 is composed of three parts: a cylindrical tip part 10a, a cylindrical intermediate part 10b having a slightly larger outer shape than the tip part 10a, and a base part 10c having a substantially truncated cone shape. The tapered collar 11 is attached to the tip portion 10a of the shaft portion 10, and a regulating member 13 having a larger outer shape than the tip portion 10a is attached to the tip portion of the tip portion 10a. When the tip of the taper collar 11 abuts on the regulating member 13, the taper collar 11 is prevented from falling off the shaft portion 10. The outer peripheral surface 11a of the tapered collar 11 is a tapered surface whose outer shape becomes smaller toward the tip.
[0025]
The biasing means 12 includes an outer cylinder 12a attached to the intermediate portion 10b of the shaft portion 10, an inner cylinder 12b inserted into the outer cylinder 12a, and a spring 12c wound around the intermediate portion 10c. The The spring 12c is wound in a compressed state, one end is fixed to the proximal end portion of the outer cylinder 12a, and the other end is fixed to the distal end portion of the inner cylinder 12b. Therefore, the urging means 12 urges the tapered collar 11 toward the base end side by utilizing the spring force of the spring 12c by bringing the tip of the inner cylinder 12b into contact with the tapered collar 11. Thus, since the taper collar 11 constituting the taper shank 6a is slidable in the direction of the rotation axis of the tool body shaft 6 and is urged toward the base end side, the taper surface 11a of the taper collar 11 and the mounting hole The taper surfaces 11a and 4a are reliably pressed against each other by absorbing a dimensional error with the four taper surfaces 4a. Therefore, the connection strength between the tool shaft 2 and the tool body shaft 6 is improved.
[0026]
On the other hand, the mounting portion 6b includes a mounting shaft 14 that extends in the rotation axis direction of the tool body shaft 6 from the support portion 6c side toward the distal end side, and a tapered support portion 15 that is formed at the distal end of the mounting shaft 14. Configured. The worm-type grinding wheel 7 is mounted from the tapered support portion 15 side, and is fixed to the mounting shaft 14 using a key 16. A pressing member 17 is attached to the distal end side of the worm-type grinding wheel 7, and the fastening nut 18 attached to the distal end side of the pressing member 17 is fastened to move the distal end side of the worm-type grinding wheel 7. Is prevented from being displaced. Further, a reference ring 19 is fixed between the worm-type grinding wheel 7 and the support portion 6 by a stopper screw 20, thereby preventing the position shift of the worm-type grinding wheel 7 toward the support portion 6 c. The reference ring 19 is also a component of the rotation restricting means 37 described later.
[0027]
The tool body shaft 6 having the above-described configuration is rotatably supported with respect to the casing 8 by the support portion 6c and the tapered support portion 15 of the mounting portion 6b. That is, both sides of the worm type grinding wheel 7 are supported by the casing 8. The casing 8 is formed so as to cover the worm-type grinding wheel 7 and to expose a part of the outer peripheral portion of the worm-type grinding wheel 7. Therefore, the casing 8 functions as a safety cover for the worm type grinding wheel 7.
[0028]
Incidentally, the casing 8 is configured by combining the main body portion 21 and the clamp portion 22. The casing main body portion 21 is a substantially bottomed cylindrical member that supports the support portion 6c of the tool main body shaft 6 at the bottom plate portion, covers the outer peripheral portion of the worm-type grinding wheel 7 with the cylindrical portion, and at the bottom plate portion. The base end side end surface of the worm type grinding wheel 7 is covered. However, as described above, the casing body 21 exposes a part of the outer peripheral part of the worm-type grinding wheel 7 by cutting a part of the cylindrical part, and a part of the bottom plate part as shown in FIG. It is formed so as to expose a part of the end surface on the base end side of the worm-type grinding wheel 7 by cutting. On the other hand, the clamp portion 22 is a substantially disk-shaped member that supports the tip end portion of the tool body shaft 6, that is, the tapered support portion 15 of the mounting portion 6 b and covers the end surface on the tip end side of the worm-type grinding wheel 7. It is. However, as shown in FIG. 4, the clamp portion 22 is formed so as to expose a part of the end surface on the front end side of the worm-type grinding wheel 7 by cutting a part thereof. And the clamp part 22 is attached to the casing main-body part 21 with the attachment bolt 23 ... 23, and the clamp part 22 can be removed from the casing main-body part 21 by loosening the attachment bolt 23 and extracting.
[0029]
Thus, the clamp part 22 is comprised so that attachment or detachment to the casing main-body part 21 is possible. Therefore, by removing the clamp part 22 from the casing main body part 21, the end surface on the front end side of the worm-type grinding wheel 7 is exposed. Then, by removing the tightening nut 18 and the pressing member 17, the worm type grinding wheel 7 can be attached to and removed from the tool shaft 6.
[0030]
A taper collar 24 is rotatably attached to the clamp portion 22 by a bearing 25. By inserting the tapered support portion 15 of the mounting portion 6b into the tapered collar 24, the tool body shaft 6 is rotatably supported. On the other hand, the main body 21 has a cylindrical portion 26 that surrounds the support portion 6 c of the tool main body shaft 6, and the support portion 6 c, that is, the tool main body shaft 6 is supported by

bearings

27, 28, and 29 provided on the cylindrical portion 26. Is supported rotatably.
[0031]
Further, an annular contact portion 30 is provided at the tip end portion (taper shank 6 c side end portion) of the cylindrical portion 26. The front end surface 30a of the contact portion 30 is a plane perpendicular to the rotation axis of the tool body shaft 6, and when the taper shank 6a of the tool body shaft 6 is mounted in the mounting hole 4 of the tool shaft 2, the tool head 1 is in pressure contact with the tip surface 1a. Thereby, the tool head 1a and the casing 8 are firmly connected, and the connection strength between the gear grinding tool A and the composite machine tool can be improved.
[0032]
Further, an annular groove 31 is formed on the outer peripheral portion of the cylindrical portion 26 over the entire periphery. The annular groove 31 is for fitting the change arm when the gear grinding tool A is gripped by a change arm (not shown) of the automatic tool changer.
[0033]
In addition, the inner peripheral surface portion of the contact portion 27 of the cylindrical portion 26, the end surface portion of the reference ring 11 on the cylindrical portion 26 side, and the inner peripheral surface of the clamp portion 22 and the outer portion of the bearing 25 are respectively circular

Annular seal members

32, 33 and 34 are mounted. The

seal members

32, 33, and 34 prevent foreign matter from entering the bearing arrangement space and prevent the bearing lubricant from flowing out.
[0034]
A positioning mechanism 35 is provided on the casing body 21 of the casing 8. The positioning mechanism 35 is for defining the position of the casing 8 around the rotation axis of the tool shaft 2 with respect to the tool head 1 when the gear grinding tool A is mounted on the tool shaft 2. The positioning mechanism 25 includes a positioning member 35a provided so as to be slidable in parallel with the rotation axis of the tool body shaft 6, and a spring 35b for urging the positioning member 35a toward the tapered shank 6a. The tip protrudes outward. The casing 8 is positioned by fitting the protruding portion of the positioning member 35 a into the recess 36 formed at the tip of the tool head 1. Therefore, when the gear grinding tool A housed in a tool magazine (not shown) is mounted on the tool shaft 2 using an automatic tool changer (not shown), the casing 8 is positioned by the positioning mechanism 35, and the worm type with respect to the tool head 1. Since the position of the exposed portion of the grinding wheel 7 is constant, automatic control of gear grinding can be performed.
[0035]
Further, the gear grinding tool A is provided with a rotation restricting means 37 for restricting the relative rotation between the tool body shaft 6 and the casing 8 in a state where the taper shank 6a is removed from the mounting hole 4. The rotation restricting means 37 is configured using the positioning mechanism 35. More specifically, a through hole 38 is formed inside the main body portion 21 of the casing 8 so that the outer peripheral portion of the positioning member 35a of the positioning mechanism 35 faces the tool main body shaft 6, more precisely, the reference ring 19. To expose. Then, on the exposed outer peripheral portion of the positioning member 35a, a detent pin 39 extending in a direction perpendicular to the moving direction of the positioning member 35a (the rotation axis direction of the tool body shaft 6) is erected. On the other hand, a groove 40 is formed at a predetermined position (one place) on the outer periphery of the reference ring 19. Then, when the gear grinding tool A is removed, and when the positioning member 35a is urged by the spring 35b and protrudes to the outside, the detent pin 39 is configured to fit into the groove 40.
[0036]
With such a rotation restricting means 37, relative rotation between the casing 8 and the tool body shaft 6, that is, the worm type grinding wheel 7 can be restricted in a state where the gear grinding tool A is removed. When the gear grinding tool A is mounted on the tool shaft 2, the positioning member 35 a is pushed by the tip of the tool head 1 and moves against the spring force of the spring 35 b, and the detent pin 39 is moved from the groove 40. Due to the detachment, the tool body shaft 6 becomes rotatable. Therefore, the relative rotational position of the casing 8 and the worm-type grinding wheel 7 in the gear grinding tool A is maintained in a fixed relationship at the start of grinding and at the end of grinding.
[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 machining NC lathe 51, and FIG. 7 is a front view showing a schematic configuration of the combined machining NC lathe 51. The combined machining NC lathe 51 includes a base 52, a tool rest 53 disposed on the top of the base 52, and a work base 54 disposed on a side portion of the base 52.
[0039]
The tool post 53 includes a Z-axis base 55, an X-axis base 56, and a Y-axis base 57. The Z-axis base 55 is disposed above the base 52 and is provided so as to be movable in the z-axis direction set in parallel to the upper surface of the base 52. The X-axis base 56 is disposed above the Z-axis base 55 and is provided so as to be movable in the x-axis direction parallel to the upper surface of the base 52 and orthogonal to the z-axis. Furthermore, the Y-axis base 57 is disposed on a side portion located on one side in the movement direction of the X-axis base 56 and is provided so as to be movable in the y-axis direction perpendicular to both the x-axis and the z-axis. As a result, the Y-axis base 57 can move in the three orthogonal directions consisting of the x-axis-y-axis-z axis.
[0040]
A holder machine frame 58 and a swing part 59 are attached to the Y-axis base 57. The holder machine frame 58 is a substantially disk-shaped member, and is disposed on a side portion of the Y-axis table 57 that is opposite to the X-axis table 56. The swinging portion 59 is attached to the side portion of the holder machine frame 58 (the side opposite to the Y-axis base 57), and is provided to be rotatable around a rotation axis parallel to the x axis (in the direction of arrow B). ing. The swinging portion 59 is provided with a tool shaft 2 with one end side as the tool head 1. A gear grinding tool A is detachably attached to the tool shaft 2. The tool shaft 2 is provided so as to be rotatable around a rotation axis L2 orthogonal to the x-axis.
[0041]
Therefore, in the combined machining NC lathe 51, the gear grinding tool A can be arranged so as to protrude from the side portion of the base 52 and face the work base 54. Then, by giving an angular displacement to the swinging portion 59, the worm-type grinding wheel 7 can be angularly displaced in the arrow B direction. By the way, as shown in FIG. 1, the worm type grinding wheel 7 is a grindstone in which a trapezoidal grinding protrusion 7a that creates a tooth profile curve of the work gear W to be ground is formed in a screw shape. The gear grinding tool A is accommodated in the tool accommodating portion 60 shown in FIG. 7 when not in use or the like, and the tool shaft 2 can be used with another cutting blade attached.
[0042]
On the other hand, the work table 54 is disposed on the side of the base 52 and adjacent to the side positioned on one side in the x-axis direction. The work table 54 has a main shaft 61 that can rotate around a rotation axis parallel to the z-axis. Further, a chuck 62 for holding the work gear W is attached to the main shaft 61.
[0043]
The movement direction and movement amount of the X-axis base 56, the Y-axis base 57, and the Z-axis base 55 are controlled by a control device (not shown). Can be moved. Further, the rotational speeds of the main shaft 61 and the tool shaft 2 are controlled by the control device, and thereby the rotational speeds of the worm-type grinding wheel 7 and the work gear W are controlled.
[0044]
Next, the procedure of the gear grinding method will be described. First, the X-axis base 56, the Y-axis base 57, and the Z-axis base 55 are moved, and the oscillating portion 59 is displaced by a predetermined angle, so that the worm-type grinding wheel 7 is positioned at the processing start position with respect to the work gear W. . The machining start position means that the worm-type grinding wheel 7 is positioned on one end side of the work gear W, and the tool body axis is such that the tooth trace direction of the work gear W matches the lead angle of the worm-type grinding wheel 7. 6 is disposed at a predetermined crossing angle θ with respect to the main shaft 61, and the teeth of the work gear W and the grinding protrusions 7a of the worm-type grinding wheel 7 are meshed in an ideal state. The ideal state described here refers to a grinding state in which the tooth surface created on the work gear W coincides with the finished tooth surface, and further, the work gear W to be ground with a predetermined allowance by the grinding protrusions 7a. This is a grinding state in which the finished tooth surfaces of the work gear W are coincident with each other.
[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 main shaft 61. On the other hand, in the worm-type grinding wheel 7, the grinding protrusion 7 a is formed in a right-hand thread shape and is inclined by a lead angle α. 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 tool body shaft 6 clockwise by the lead angle α when viewed from the front with respect to the vertical direction. In this case, the crossing angle θ is 90 ° + α. The lead angle α is a helical angle with respect to the rotational axis of the worm-type grinding wheel 7, and the torsion angle β is an angle formed by the rotational axis of the work gear W and the tooth trace direction.
[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 tool body shaft 6 counterclockwise by the twist angle β−lead angle α when viewed from the front with respect to the vertical direction. is there. In this case, the crossing angle θ is 90 ° + α−β.
[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 tool body shaft 6 clockwise by the twist angle β + lead angle α as viewed from the front with respect to the vertical direction. . In this case, the crossing angle is 90 ° + α + β.
[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 tool body shaft 6 is moved in the direction of the main shaft 61 (z-axis direction). The workpiece gear W is ground by being moved to. The synchronous rotation is to rotate the work gear W by one pitch with respect to one rotation of the worm type grinding wheel 7.
[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 contact portion 30 of the casing 8 is in contact with the tip surface 1 a of the tool head 1. Can be attached firmly. The tool body shaft 6 is supported by a both-end support structure in which both sides of the worm-type grinding wheel 7 are supported by the casing 8. Therefore, the amount of deflection of the worm-type grinding wheel 7 during gear grinding is reduced, the displacement of the worm-type grinding wheel 7 is suppressed, and high-precision gear grinding can be performed stably. Further, even if the rotational speed of the tool body shaft 6 is increased, misalignment due to bending of the worm-type grinding wheel 7 is suppressed, so that highly accurate gear grinding can be performed in a short time.
[0056]
Furthermore, using the multi-function NC lathe 51 having versatility, the gear grinding tool A can be attached to the tool rest 53 while the work gear W can be attached to the work base 54 to perform gear grinding. Therefore, it is possible to consolidate the gear grinding process and other machining processes (for example, turning, gear cutting), and the manufacturing cost can be reduced by reducing capital investment, reducing machining time, reducing movement time between processes, etc. Can be reduced. 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.
[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 casing 8 functions as a safety cover for the worm-type grinding wheel 7. Therefore, the gear grinding tool A conforming to the structural standard such as a grinding machine defined by the Ministry of Labor can be provided, and gear grinding can be performed safely.
[0059]
Further, since the gear grinding tool A is detachably provided to the attachment hole 4a of the tool shaft 2 via the taper shank 6a, the gear grinding tool A is effectively removed by removing it when not in use. In addition, the gear grinding tool A can be easily repaired and inspected.
[0060]
Further, by providing the rotation restricting means 37, the relative rotational position of the casing 8 and the worm-type grinding wheel 7 in the gear grinding tool A is maintained in a fixed relationship at the end of grinding and at the start of grinding. When the grinding process is started, the positioning operation between the worm-type grinding wheel 7 and the work gear W can be performed easily and accurately, and the advantages of reducing the manufacturing cost and improving the processing accuracy can be surely obtained.
[0061]
Moreover, since the front end side end surface of the worm-type grinding wheel 7 is exposed by removing the clamp portion 22 and removing the clamping nut 18 and the pressing member 17, the worm-type grinding wheel 7 is attached to and detached from the tool body shaft 6. Thus, the replacement work of the worm-type grinding wheel 7 can be easily performed.
[0062]
Furthermore, the connection strength between the tool body shaft 6 and the tool shaft 2 by mounting the taper shank 6a on the mounting hole 4 and pressing the spring-biased taper collar 11 onto the inner peripheral surface 4a of the mounting hole 4a. Can be improved. This improvement in the connection strength, combined with the support structure for both ends of the tool body shaft 6 by the casing 8 and the structure for contacting the casing 8 to the tip surface 1 a of the tool head 1, suppresses the bending of the worm-type grinding wheel 7. The improvement of the effect can be expected.
[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 casing 8 may be entirely formed of the same material, but the portion that supports the tool body shaft is formed of a highly rigid material (for example, metal), and the other portion, that is, the portion that functions as a safety cover, is You may form with material (for example, synthetic resin) with low rigidity. In this case, the gear grinding tool A can be reduced in weight.
[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

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する歯車研削工具。A tool head (1) having a tool shaft (2) that can be rotated and a main shaft (61) that can be driven to mount a work gear (W), and can be moved relative to the tool head (1). A gear grinding tool (A) used for grinding a work gear (W) in a composite machine tool (51) such as an NC lathe provided with a work table (54) configured as described above, A tool main body shaft (6) having an attachment portion (6a) attached to the attachment portion (4) of the tool shaft (2), and a worm-type grinding wheel (mounted on the tip side of the tool main body shaft (6)) 7) and the tool body shaft (6) rotatably supported on both sides of the worm-type grinding wheel (7), and the attachment portion (6a) is attached to the attachment portion (4). Against the end face (1a) of the tool head (1) Gear grinding tool, characterized in that it comprises a casing (8) having an abutment (30).

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する請求項１の歯車研削工具。The said casing (8) is formed so that a part of outer peripheral part of the said worm-type grinding wheel (7) may be exposed while covering the said worm-type grinding wheel (7). Gear grinding tool.

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する請求項１又は請求項２の歯車研削工具。The attachment portion (6a) is configured to be detachable from the attached portion (4), and the tool body shaft (6) and the casing are removed in a state where the attachment portion (6a) is detached from the attached portion (4). The gear grinding tool according to claim 1 or 2, further comprising rotation restricting means (37) for restricting relative rotation with (8).

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する請求項１〜請求項３のいずれかの歯車研削工具。The casing (8) supports the mounting portion (6a) side of the tool body shaft (6) and covers the outer periphery of the worm-type grinding wheel (7), and the tool body. A clamp part (22) that supports the tip part of the shaft (6) and covers the tip side end face of the worm-type grinding wheel (7), and the clamp part (22) is the casing body part (21). The gear grinding tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the gear grinding tool is configured to be attachable to and detachable from the gear.

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する請求項１〜請求項４のいずれかの歯車研削工具。5. The attachment portion according to claim 1, wherein the attachment portion is a tapered shank (6a) so as to be inserted and attached to an attachment hole (4) having an inner peripheral surface formed in a tapered shape. A gear grinding tool.