JP6695284B2 - 歯車を研削する方法 - Google Patents

Description

本発明は、歯車の製造について述べられ、特に、かさ歯車のための仕上げ方法について述べられる。

正面フライス削り方法によって歯車を製作する際に、回転工具を被加工物に所定の深さまで送り込み、工具を後退させ、被加工物を次の歯溝位置に割り出す（間欠割り出し）ことによって、個々の歯溝が連続的に形成される。送り込み、後退および割り出しの工程は、全ての歯溝が形成されるまで繰り返される。正面フライス削り方法は、非創成法（被加工物の歯の輪郭形状は工具の輪郭形状から直接的に生成される）として、または創成法（工具と被加工物とは、創成回転として知られる所定の相対的な回転運動においてともに回転され、歯の輪郭形状を「創成」する。）として実行され得る。

研削などの仕上げ方法において、非創成法または創成法の正面フライス削り方法によって形成済みの被加工物の歯を仕上げるために円形（例えば、カップ形状）の砥石車が適している。研削方法も、また、非創成法または創成法であり得る。このような切削方法および研削方法を実行するための機械は、このような市販の機械の一例である米国特許第６，７１２，５６６号明細書（特許文献１）において開示されたＣＮＣ機械によって、当業者にはよく知られている。

使用によって、砥石車は、それが正確な歯面の製作にはもはや適さないところまで摩耗することとなる。したがって、目直し可能な砥石車について、砥石車の本来の切削状態を回復するために、特定の個数（例えば、１以上）の歯車が研削された後、砥石車を定期的に目直し（再生）することが通例となっている。

加工中、砥石車の通常の連続的な摩耗を補償するために、寸法が小さくなった砥石車を、均一な歯の深さおよび厚さを維持するために歯車用被加工物の連続的な歯溝へと小さい増分で累進的により深く、効果的に送り込むように研削盤をプログラムすることが知られている。

新たに目直しされた砥石車では、被加工物の最初のいくつか（例えば、１個、２個、３個またはそれ以上）の歯溝の研削中に、砥石車は、通常の摩耗量よりも大きく摩耗することが観測されている。これは、研削がいったん開始されると急速に磨滅する目直し工程の結果生じるばらばらの砥粒、および／または、バインダー材料のいくらかの残留量に起因するものと考えられる。いくつかの場合においては、新たに目直しされた砥石車は、目直し中、バインダー材料の分離に起因して実際には、意図されたものよりも鋭くなり、その結果、残存するバインダー材料から過剰な量だけ砥粒が出ていく。

上述の摩耗状態に対する一つの解決策は、米国特許第７，９７４，７３０号明細書（特許文献２）において扱われており、そこでは、新たに目直しされた砥石車で研削する際に、砥石車の初期急速摩耗を克服するために、初期の数の歯溝（例えば、１、２または３）は完全な深さよりも相応に浅い深さまで事前加工され、歯溝の残りのものは通常通り研削され、次いで事前加工された溝は事後加工（例えば、再研削）され、適切な深さを達成することが開示されている。しかしながら、この方法は、特定の個数の歯溝を２回研削するために付加的なサイクルタイムを必要とする。

米国特許第６，７１２，５６６号明細書 米国特許第７，９７４，７３０号明細書

本発明は、歯溝の二段階の加工が不要とされた、被加工物の歯溝を新たに目直しされた砥石車で研削する方法を提供する。その方法は、歯車の最初のいくつかの溝を、新たに目直しされた砥石車の急速摩耗および他の条件を考慮した修正された深さ量で研削することを含み、先頭番号の歯溝（例えば、１、２、３またはそれ以上）について、砥石車は、その修正深さ量だけ被加工物に対して送り込まれる。

図面の図は、従来技術の砥石車摩耗補償方法と本発明の方法との比較を図示する。

本明細書において使用される「発明（ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」および「本発明（ｔｈｅ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ、ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」という語は、本明細書の主題の全て、および、以下のいかなる特許の請求の範囲に広く言及するように意図される。これらの語を含む記述は、本明細書に説明される主題を制限するとも、または以下のいかなる請求の範囲の意味または範囲を制限するとも理解されるべきでない。さらに、本明細書は、本願のいかなる特定の部分、段落、記述、または図面においていかなる請求の範囲によって包含される主題について説明し、また、制限しようとするものではない。その主題は、本明細書全体、全ての図面、および以下のいかなる請求の範囲を参照することによって理解されるべきである。本発明は、他の複数の構成が可能であり、様々な方法で実施されること、または実行されることが可能である。また、本明細書において使用される語法および用語は、説明のためのものであり、限定とみなされるべきでないものとする。

本発明の詳細が、本発明を例としてのみ示す添付の図面を参照して述べられる。本明細書における「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」「有する（ｈａｖｉｎｇ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」ならびに、それらの変化したものの使用は、その後に列挙されるもの、および、それらの均等物、ならびに、付加的なものを包含することを意味する。

本発明の文脈において、「かさ」歯車という用語は、「ハイポイド」歯車、かさ歯車として知られるそのような種類の歯車、および「冠歯車」または「フェースギヤー」として知られるそのような歯車を含むほどの範囲を有すると理解される。

図において、破線および点線は、歯車が研削されるとき砥石車の摩耗に対処する２つの既知の従来技術の方法における一例を示す。どちらの方法においても、Ｎ個の歯溝を有する歯車における第１の歯溝（溝番号１）は、研削工程おけるこの段階で砥石車が経験から摩耗しないことが知られるので見込まれる修正がない（「０」、即ち、零）歯車の設計に従って、所定の歯溝深さまで研削される。

次の歯溝２乃至歯溝Ｎについて、砥石車の連続的な摩耗に対処するために、砥石車の送り込み深さにおける増大としての修正が含まれる。従来技術１の修正方法は、第１の直線的な修正量（例えば、０．００５ｍｍ／溝）を有する第１の部分（例えば、歯溝１乃至歯溝４）を含み、次いで第２の直線的な修正量（例えば、０．００２５ｍｍ／溝）を有する第２の部分（例えば、歯溝５乃至歯溝Ｎ）を含み、溝当たりの第１の量は、溝当たりの第２の量よりも大きい。

従来技術２の修正方法は、各歯溝２乃至歯溝Ｎに対する研削サイクル全体を通して適用される一定の修正量（例えば、０．００３ｍｍ／溝）を示す。しかしながら、どちらの従来技術の方法も、歯溝＃１においては修正動作を伴わずに開始しており、したがって、新たに目直しされた砥石車の急速摩耗の側面については考慮されていない。

本発明は、新たに目直しされた砥石車の急速摩耗の側面が、最初に研削される歯溝（すなわち、歯溝＃１）について考慮され、上述の従来技術においては必須だった歯溝のいかなる２次的な加工も不要とする方法である点で従来技術の方法と違っている。

本発明においては、新たに目直しされた砥石車の摩耗状態が測定される。これは、被加工物を新たに目直しされた砥石車で研削し、被加工物における各歯溝に対して同一の歯の深さまで（すなわち、同一の機械軸方向深さの設定）砥石車を送り込むことによって達成され得る。これは、被加工物の各歯について砥石車の摩耗特性を示す。効果的なことに、この方法は、特定の種類の砥石車（例えば、サイズ、バインダー材料、ならびに研磨材サイズおよび種類など）および被加工物の種類（サイズ、溝の数、および材料など）における摩耗について「マスター」被加工物を作り出す。新たに目直しされた砥石車の傷み具合がいったん分かったならば、歯溝の研削が初期急速摩耗を考慮し、特定の数の歯溝の再研削を要することなく達成され得るように、砥石車が各被加工物の歯溝に正確に送り込まれ得るように、各歯溝について修正値が決定され得る。

本発明の研削方法の一例が、図に示されている。この例において、歯溝１、２および３は、それぞれ、新たに目直しされた砥石車の急速摩耗に対処するより大きい深さの設定（例えば、０．００５ｍｍ）まで研削される。溝＃３の研削の後、その砥石車は、「調整済み」とみなされ、溝＃４は、ゼロの修正値で研削され得る。それから、歯溝５乃至歯溝Ｎは、砥石車の連続的な摩耗に対処するために、従来技術１によって示される種類の２段部分の方法に従って研削される。代替的に、従来技術２によって示される一定の摩耗補償が、歯溝５乃至歯溝Ｎに対して利用されてもよい。しかしながら、マスターの研削被加工物に関して確認された傷み具合が、その砥石車についての溝ごとの深さの設定値（すなわち、修正値）を要求するものとする。

上述のように、研削されたマスターの被加工物を準備する場合、いくつかの最初の溝（例えば、溝１、または溝１と溝２）は、指定された深さよりも深く研削され得るように、新たに目直しされた砥石車は、実際には、意図または予期されたものよりも鋭くなる場合がある。このような場合、このような歯溝の修正値は、いくらかの量（例えば、０．００２ｍｍ）だけ浅い深さまで（例えば、図における「０」よりも上の点Ｄ）研削し、それによって、新たに目直しされた砥石車の過度な鋭さを補償する。過度な鋭さは、通常、１個、２個の歯溝の最初の研削の後、補償され、それにより、溝＃３においては、ゼロの修正値が達成され得ることに留意されたい。

研削方法に関し、一定しない加工条件が砥石車の外側に対する内側において（例えば、外側のホイール圧力角、接触長さ、ホイールの輪郭、冷却材付与などに対する内側における差によって生じる）生じ、砥石車が深さ（軸線）方向に歯溝へ送り込まれるとき、被加工物の角度（すなわち、回転）調整が含まれ得るものとする。このような回転調整は、歯溝のそれぞれの表面に対する砥石車の表面の適切な向きが維持せしめられ、および／または、砥石車に影響を与える加工条件が均衡せしめられ得る。同一の傾斜した面を有する砥石車により、同一の圧力角を有する歯溝を研削をしたとしても、角度調整が、いずれかの一定しない加工条件次第で含まれ得る。

上述のように、各歯溝について修正量を得るための好ましい方法は、研削されたマスター被加工物を製作することであるが、本発明は、それに限定されない。修正量は、バインダーおよび研磨材などの砥石車の材料における（既知のまたは学習された）摩耗特性、ならびに、被加工物の形状寸法および材質次第で数学的に決定され得る。特定の砥石車および被加工物について得られた摩耗データは、記憶されて同一のツールおよび被加工物の次の作業に対して使用され得る。また、このようなデータは、同様な種類のツールまたは被加工物についてのマスターデータを作るための出発点として使用され得る。

図は、本発明の砥石車摩耗補償方法の一例を示すが、グラフ線の特定の形態は、限定されるものではないことを理解されたい。本発明をあらわす直線は、新たに目直しされた砥石車の急速摩耗の一面に対処するために必要な修正を説明するいずれかの形状であり得る。

本発明は、かさ歯車の研削に関して述べられたが、本発明は、それに限定されない。また、特に、円板形状（すなわち、輪郭）の砥石車により、円筒歯車の研削も、本発明の方法に従って実行され得る。

本発明は、好ましい実施例を参照して説明されたが、本発明は、それらのものに限定されないことを理解されたい。本発明は、本発明の主題が関連する技術分野の当業者には明らかであろう変更を含むことが意図される。

Claims (9)

1. 新たに目直しされた砥石車により複数の歯溝を有する歯車を研削する方法であって、
   前記複数の歯溝のそれぞれを研削し、
   研削される最初の溝を含めて、研削される前記複数の歯溝のうちの初期の番号の歯溝について、前記砥石車が、新たに目直しされた前記砥石車に起因した前記砥石車の材料の除去効果を補償するように、前記初期の番号の前記歯溝に、それぞれ、その他の前記歯溝についての修正量より大きな各修正量だけ送り込まれ、前記砥石車が調整済みとみなされることにより、前記初期の番号の直後の歯溝は、修正量なしで研削され、前記複数の歯溝のうちのいずれの歯溝も、再研削されない方法。
2. 前記複数の歯溝のうちの前記初期の番号の歯溝及び前記初期の番号の直後の歯溝を除く残りの歯溝を研削することを含み、前記残りの歯溝をそれぞれ研削することは、前記砥石車の通常の連続的な摩耗に基づく各前記残りの歯溝についての修正量を含む請求項１に記載の方法。
3. 前記初期の番号は、１、２、または３である請求項１に記載の方法。
4. 前記砥石車は、カップ形状の砥石車である請求項１に記載の方法。
5. 前記砥石車は、円板形状の砥石車である請求項１に記載の方法。
6. 前記歯車は、かさ歯車である請求項１に記載の方法。
7. 前記歯車は、円筒歯車である請求項１に記載の方法。
8. 前記初期の番号の前記歯溝のそれぞれについての各修正量は、研削されたマスター被加工物から決定される請求項１に記載の方法。
9. 前記初期の番号の前記歯溝のそれぞれについての修正量は、砥石車の材料の特性ならびに歯車の形状寸法および材料に基づいて数学的に決定される請求項１に記載の方法。