JP5009509B2 - 実質的に円筒形の研削用ウォームを目直しする方法 - Google Patents

Description

本発明は、斜め方向プロセスで連続生成研削に適切な機械であって、実質的に円筒形の研削用ウォームを目直しする方法に関し、基本的に円筒形の歯車であり、目直しに有効な表面に研磨材コーティングを有する目直し（ドレッシング）工具を、研削用ウォームと係合させ、その軸線方向に研削用ウォームに対して移動し、研削用ウォームのフランクを切り出す方法に関する。

円筒形の研削用ウォームは、歯車の連続生成研削に使用される。研削用ウォームは、このプロセス中に自然に摩耗し、引き裂けるので、時々目直ししなければならない。つまり、研削用ウォームの１つまたは複数のねじ山のフランクから目直し工具で材料を除去し、ウォームの外径も、側面の目直しにおける半径方向前進量に対応して、再度目直しする。

上述したタイプの方法は、ドイツ特許公開第１２２５１３号から知られている。既知の方法では、研削用ウォームを斜め方向プロセスばかりでなく接線方向プロセスでも目直しすることができる。いずれの場合も、歯車目直し工具は、研削用ウォームに対して直線運動を実行する。前記相対的運動は、目直し工具の回転軸線によって、および研削用ウォームの回転軸線に対する平行線によって画成された面で実行される。添付図面の図３は、研削用ウォームの回転軸線に対し平行なＹ軸とし、前記Ｙ軸に対していわゆる軸交叉角で配置された歯車目直し工具の回転軸をＺ軸とする。接線方向プロセスでの機械加工中に、目直し工具の相対運動１９は、研削用ウォームに対して接線方向に、つまりＹ軸に平行に実行される。斜め方向プロセスでの機械加工中に、目直し工具の直線方向相対運動２０は、方向Ｚの成分を有する。接線方向または斜め方向プロセスでの機械加工中には、目直し工具の幅の小さい部分しか使用しないので、目直し工具の幅にわたる、つまり軸方向での摩耗および引き裂けは不規則である。接線方向プロセスで作動する目直し工具が、幅の特定の区域で摩耗している場合は、軸方向にシフトして、以前に使用していなかった工具幅の部分を使用することができる。工具の輪郭は、生産の理由から常に目直し工具の幅にわたって正確に一様ではないので、目直し工具の前記シフトの結果、目直し工具幅の様々な区域で目直しした研削用ウォームの輪郭品質にばらつきが生じる。しかし、輪郭の前記偏差は、次に前記研削用ウォームで研削する歯車に再生される。

斜め方向プロセスでの機械加工中に、目直し工具の幅の様々な区域が、研削用ウォームと係合する。したがって、上述した理由から、幅全体にわたって一様な輪郭を有する研削用ウォームを獲得することは困難である。この問題は、明らかに研削用ウォームの幅とともに増大する。研削用ウォームの使用寿命を延長するために、研削中に使用する係合幅より何倍も長い長さの研削用ウォームを開発することが知られている。こうすると、研削用ウォームを軸方向にシフトさせて、摩耗していない区域を研削すべき歯車と係合させるチャンスが生じる。しかし、斜め方向プロセスでドレッシングする研削用ウォームの輪郭は、通常、上記で説明した理由により前記研削用ウォームの幅にわたって一様ではないので、研削ウォームの様々な軸方向区域で研削する歯車も一様ではない。したがって、接線方向または斜め方向プロセスにて研削用ウォームを繰り返しドレッシングする際に、研削に研削用ウォームのどの幅区域を使用したか、または研削用ウォームを何回目直ししたかに関係なく、最終製品、つまり歯車の輪郭の品質が一様であることを保証することはできない。

本発明によって達成すべき目的は、目直しした研削用ウォームの輪郭が幅にわたって一様性を維持し、目直しした各ウォームの輪郭が、ウォームの使用可能な幅にわたって一様であるように、一般的方法を修正することである。

この問題の解決法が、請求項１で提供される。

特定の振幅および特定の波長で目直し工具が軸方向にて定期的に交互に横断運動することを、研削用ウォームの軸方向における歯車目直し工具の相対運動に重ね合わせると、目直し工具の幅のどの区域も、目直しすべき研削用ウォームと係合することが保証される。したがって、目直し歯車の幅全体に存在する輪郭の偏差が重ね合わされる。つまり補償される。その結果、目直しした研削用ウォームは、使用可能な幅にわたって一様な輪郭を有し、前記一様な輪郭は、繰り返し目直ししても維持される。したがって、本発明により目直しした研削ウォームは、正確に繰り返される品質の被加工物を作成する。研削した被加工物は、これを研削した研削用ウォームの幅区域に関係なく、および研削ウォームを目直しした回数に関係なく、一様な輪郭を有する。

振動相対運動の波長は、被加工物の機械加工に使用する研削用ウォームの係合幅Ｌ_p（図４参照）と同じか、それより小さく、目直し用歯車の周と同じか、それより小さいことが好ましい。この方法で、目直し歯車の特定の幅範囲の全部品が、研削用ウォームの使用係合幅の目直しに使用され、研削用ウォームの全幅にわたって一様な輪郭が獲得される。

振動相対運動の振幅は、目直し歯車の幅の半分よりわずかに小さいことが好ましい。この方法で、全幅にわたって、目直し歯車が使用される。つまり、その幅の各区域が研削用ウォームと係合する。

本発明による方法は、従来の歯車生成用研削機で都合よく実行することができる。そのために、歯車目直し工具を被加工物スピンドル上に適応させ、機械の軸線を使用して、目直し工具と研削用ウォームとの間で目直し運動を生成する。

以下で、例示によって本発明をさらに詳細に説明する。

図１に示す歯車生成用研削機は、台１で構成され、Ｘ方向に横断するために前記台上に配置された半径方向往復台２、およびＹ方向に横断するために前記台に配置された接線方向往復台３がある。旋回台５が接線方向往復台３に接続されて、Ａ方向に回転する。軸方向往復台４が旋回台５上に配置されて、Ｚ方向に横断する。したがって、軸方向往復台４は、Ｙ方向とＺ方向の両方に横断し、Ａ方向に回転することができる。軸方向往復台４は、被加工物スピンドル６およびその駆動装置を収容する。被加工物スピンドル６は、被加工物を収容する締め付け手段（図示せず）を有する。

半径方向往復台２は、工具駆動装置８および工具スピンドル（図示せず）を担持し、円筒形の研削用ウォームとして開発された工具７が、トルクに影響されない状態で前記工具スピンドル上に配置される。半径方向往復台２はさらに、従来の目直し装置を収容する基部を担持する。このタイプの目直し手段は、例えば支持体および駆動装置を有し、ダイアモンドで覆われた１つまたは複数の（図示せず）目直し用歯車などで構成される。目直し用歯車（ｎ）の軸線は、研削用ウォーム７の回転軸に平行に配置すると有利である。目直し手段は、Ｕ往復台９によって（Ｘ方向に平行な）Ｕ方向に横断可能であり、Ｖ往復台１０によって（Ｙ方向に平行な）Ｖ方向に横断可能である。

本発明による方法は、１つまたは複数の目直し用歯車の代わりに基本的に円筒形の歯車を使用し、前記歯車は、目直しに有効である表面に研磨材コーティングを有する。前記目直し歯車は、トルクに影響されない状態で工具スピンドル６上に配置される。これを、例えば被加工物の代わりに締め付けることができるか、被加工物の締め付け装置に統合することができる。しかし、被加工物に対してシフトする状態で、被加工物スピンドル上で目直し歯車を収容することが可能である。原則的に、研削用ウォームに対して別の位置に目直し歯車を収容することも可能であるが、それにはさらに大きい構造上の努力が必要である。

目直し歯車は、実際的に任意の捻れ角を有するか、直歯型である。目直しは、その後に研削用ウォームが被加工物を機械加工するウォーム速度にて実行することができる。非常に高いウォーム速度で非常に精密に研削用多条ウォームさえ目直しするか倣い削りすることが、問題ではなくなる。研削用ウォームの目直しに必要な全ての動作は、既に使用可能な機械の軸線によって実行することができる。この目直しプロセスでは、斜め方向プロセスでウォーム歯車を切削するために、ホブ歯切盤に類似した機械を使用する。そのためには、研削用ウォーム７の前進、供給および回転速度などの技術的変数を、直面中の特定の目直し問題に合わせて調節するだけでよい。

本発明による目直し方法の基本的特徴は、軸方向往復台４が、接線方向往復台３で実行される被加工物スピンドル６の運動に、周期的に交互する運動を重ね合わせることである。Ｙ方向は、研削用ウォーム７の回転軸に平行であり、Ｚ方向は、被加工物スピンドル６の回転軸に平行である。２本の回転軸によって形成される角度を、交差角と呼び、通常は９０°から偏差する。

図２は、接線方向往復台３の運動に、軸方向往復台４の交互運動を重ね合わせると、被加工物スピンドル６および前記工具スピンドル上に配置された目直し歯車の振動運動を実行することを示す。図２は、目直し歯車が、研削用ウォーム７に対して振動運動を実行することを示す。前記振動運動は、シヌソイド関数でよいが、他の任意の波形または周期的形も想定可能である。

その後、被加工物の機械加工において、研削用ウォームの全幅の特定区域１６（図４）のみが、被加工物１１と係合する。前記使用区域を係合幅Ｌ_pと呼ぶ。被加工物スピンドル６の振動運動の波長λは、被加工物の機械加工に使用する研削用ウォーム７の研削幅Ｌ_pと等しいか、それより小さくなるよう選択される。振動運動の振幅Ｚ₁／２は、目直し歯車の幅の半分よりわずかに小さくなるように選択される。これにより、研削用ウォームの目直し時に、その目的で使用する目直し歯車が、研削用ウォームの係合幅内で幅全体にわたって係合することが保証される。振動運動の波長λは、被加工物の機械加工に使用する研削用ウォーム７の係合幅Ｌ_pより非常に小さく、目直し歯車の周よりも小さいことが好ましい。したがって、研削用ウォーム７の係合幅Ｌ_pの区域内で、目直し歯車は、その幅全体にわたって研削用ウォームと繰り返し係合する。その結果、目直し歯車の幅にわたる品質変動が補償される。したがって、研削用ウォーム７は、目直し後に、使用可能な幅全体にわたって、一様な輪郭品質を有する。研削用ウォームの前記一様な輪郭は、研削用ウォームを繰り返し目直しした後でも保持される。このように、最初に目直しするか、繰り返し目直しした研削用ウォームで作成した被加工物も、一様な輪郭を有する。

図示の実施形態の代わりに、この方法を実行するために使用する歯車生成研削機も、Ｙ方向およびＺ方向での運動が、歯車ではなくて研削用ウォームによって実行されるように開発することができた。その場合、Ｘ方向での半径方向の前進は、歯車が実行することになる。

最新技術による歯車作成用研削機の斜視図である。 研削用ウォームに対する歯車目直し工具の振動運動の略図である。 従来の接線方向または斜め方向プロセスにおける研削用ウォームに対する歯車目直し工具の直線運動の図である。 歯車の研削に使用する研削用ウォームの係合幅を説明する回転面での断面図である。

符号の説明

１ 台
２ 半径方向往復台
３ 接線方向往復台
４ 軸方向往復台
５ 旋回台
６ 工作物スピンドル
７ 研削用ウォーム
８ 工具駆動装置
９ Ｕ往復台
１０ Ｖ往復台
１１ 被加工物
１７ 特定区域

Claims (6)

1. 斜め方向プロセスで歯車の連続生成研削に適切な機械上で、研削用ウォームを目直しする方法であり、前記目直しする方法が、
   基本的に円筒形の歯車の形を有する目直し工具にして、目直しを実行するために表面に研磨材コーティングを有する前記目直し工具を研削すること、
   前記目直し工具と研削用ウォームとを係合させて、前記目直し用工具を前記研削用ウォームに対して前記研削用ウォームの軸方向に移動し、研削用ウォームのフランクを目直しすること、を含む方法であって、
   目直し中に、前記目直し工具の軸方向での周期的な交互の運動が、前記研削用ウォームの軸線方向の前記目直し工具の相対運動に重ね合わせられ、それによりその結果前記目直し工具と前記研削用ウオームとの間に振動相対運動を生じ、その結果生じた前記振動相対運動が前記研削用ウォームの軸方向で使用可能な幅と同じであるか、それより小さい波長を有することを特徴とする方法。
2. 振動相対運動の波長が、被加工物の機械加工に使用する研削用ウォームの係合幅Ｌ_pと同じであるか、それより小さいことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 振動相対運動の波長が、目直し歯車の周囲と同じであるか、それより小さいことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 振動相対運動の振幅が、目直し歯車の幅の半分と同じであるか、それより小さいことを特徴とする、請求項１、２または３に記載の方法。
5. 振動相対運動の振幅が、目直し歯車の幅の半分より小さいことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 目直し歯車が、被加工物スピンドル上に収容され、機械の軸線を使用して、目直し歯車と研削用ウォームとの間に振動相対運動を生成することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。