CN102574271B - 桶形螺纹状工具的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够容易地制造出不会发生偏磨损且可高效率地进行磨削的桶形螺纹状工具的桶形螺纹状工具的制造方法。桶形螺纹状工具(12)的制造方法使用修整齿轮(11)对桶形螺纹状工具(12)进行修整，由此制造桶形螺纹状工具(12)，该桶形螺纹状工具(12)形成为随着从轴向端部(12b、12c)朝向轴向中间部(12a)而其直径逐渐增大，且用于被加工内齿轮的齿轮加工，其中，基于比被加工内齿轮的齿数少的齿数的数据，修整齿轮(11)与桶形螺纹状工具(12)以与桶形螺纹状工具(12)进行齿轮加工时相同的轴交叉角进行啮合而进行修整。

Description

桶形螺纹状工具的制造方法
技术领域
本发明涉及对用于磨削加工内齿轮的齿面的呈桶形形状的桶形螺纹状砂轮进行成形或修整的方法。
背景技术
齿轮多使用于汽车用传动装置等中。近年来，以实现传动装置的低振动化及低噪音化为目的，要求提高齿轮的加工精度。通常，在齿轮加工法中，对规定的齿轮原料进行切齿加工而形成齿形，对进行了切齿加工后的齿轮进行热处理，之后，为了将该热处理产生的变形等除去而进行精加工(磨削加工)。一直以来，使热处理后的被加工外齿轮与砂轮在赋予了轴交叉角的状态下啮合，进行被加工外齿轮的齿面磨削。在这些磨削方法中使用的工具也根据磨削的齿轮的形状而包括外齿轮形、内齿轮形、螺栓(蜗杆)形等各种形状的工具。
随着进行磨削加工而砂轮会发生堵塞、磨损，砂轮的锋利度会下降。因此，在磨削了规定数量的齿轮之后，对于磨削面磨损了的砂轮，需要进行修整、精修而使锋利的刃面再生。
作为进行修整、精修的方法，使用设定为与精加工后的齿轮大致相同的齿轮规格的修整齿轮对砂轮进行修整。在专利文献1中，关于对热处理后的齿轮进行使用了内齿砂轮的硬齿面齿轮珩磨加工，公开了为了高精度地对内齿砂轮进行修整或精修而将修整齿轮的齿数形成为被加工齿轮(工件)齿数的1.5倍以上的齿数的修整齿轮。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开平7-32214号公报(例如，参照说明书的段落[0006]～[0008]等)
发明内容
近年来，不仅外齿轮，对于内齿轮也要求进一步提高其加工精度。作为对被加工内齿轮进行磨削加工时使用的砂轮，具有形成为随着从砂轮的旋转轴向中间部朝向轴向两端部而其直径尺寸逐渐减小的桶形的桶形螺纹状砂轮。为了使桶形螺纹状砂轮的形状为与精加工后的被加工内齿轮的形状相适合的形状，因而对该桶形螺纹状砂轮进行修整或精修的修整齿轮的形状通常按照与精加工后的被加工内齿轮相同的规格来设计制造。
然而，由于对热处理后的被加工内齿轮设定用于磨削加工的加工余量，使用由按照与内齿轮相同的规格制造的修整齿轮进行修整/精修后的桶形螺纹状砂轮要对被加工内齿轮进行精加工时，有时无法使桶形螺纹状砂轮的齿形与被加工内齿轮的齿形适当地啮合。具体而言，如图9及图10所示，在被加工内齿轮211形成齿形222的取代齿形(加工余量)221。并且，在开始磨削加工时，使桶形螺纹状砂轮212与被加工内齿轮211的位置适当地啮合，但通常以桶形螺纹状砂轮212的中心位置为基准进行啮合。因此，加工最初在桶形螺纹状砂轮212的轴向两端部212b、212c桶形螺纹状砂轮212的刃212a仅与被加工内齿轮211的取代齿形221接触，与桶形螺纹状砂轮212的轴向中心部相比，咬入必要以上。若以此种齿对合状态进行磨削加工，则在磨削加工开始时，对桶形螺纹状砂轮212的两端部212b、212c，施加局部的负载，可能会产生不正常的磨削负载、偏磨损。
因此，本发明鉴于上述的问题而提出，其目的在于提供一种能够容易地制造出不会发生偏磨损且可高效率地磨削的桶形螺纹状工具的桶形螺纹状工具的制造方法。
解决上述的课题的本发明的桶形螺纹状工具的制造方法使用修整工具对桶形螺纹状工具进行修整，由此制造桶形螺纹状工具，该桶形螺纹状工具形成为随着从轴向端部朝向轴向中间部而其直径逐渐增大，且用于被加工内齿轮的齿轮加工，所述桶形螺纹状工具的制造方法的特征在于，
基于比所述被加工内齿轮的齿数少的齿数的数据，所述修整工具与所述桶形螺纹状工具以与所述桶形螺纹状工具进行齿轮加工时相同的轴交叉角啮合而进行修整。
解决上述课题的本发明的桶形螺纹状工具的制造方法在上述的桶形螺纹状工具的制造方法中，其特征在于，
作为所述修整工具，使用具有比所述被加工内齿轮的齿数少的齿数的内齿状的修整齿轮。
解决上述课题的本发明的桶形螺纹状工具的制造方法在上述的桶形螺纹状工具的制造方法中，其特征在于，
作为所述修整工具，使用形成以所述被加工内齿轮的齿的截面形状为轮廓的形状的盘式修整器，
减少所述被加工内齿轮的规格数据的齿数而运算修整动作数据，
所述盘式修整器与所述桶形螺纹状工具啮合，
基于所述修整动作数据，在相互啮合的状态下使所述桶形螺纹状砂轮及所述盘式修整器移动。
【发明效果】
根据本发明的桶形螺纹状工具的制造方法，能够容易地制造出与以往的桶形螺纹状砂轮相比，轴向两端部的砂轮节圆直径小且该部位的曲率半径小的桶形螺纹状砂轮。利用此种桶形螺纹状砂轮，即使在精加工因热处理而变形或加工余量增大的被加工内齿轮的情况下，也能实现加工负载及偏磨损的减少，从而能够高精度地进行齿轮加工。
附图说明
图1是内齿轮磨床的简图。
图2是表示在本发明的一实施方式中适用桶形螺纹状工具的制造方法的修整装置中的砂轮及修整齿轮的支承结构的图。
图3是桶形螺纹状砂轮的纵向剖视图。
图4是在本发明的另一实施方式中适用桶形螺纹状工具的制造方法的修整装置中的砂轮及盘式修整器支承结构的图。
图5是表示通过盘式修整器修整桶形螺纹状砂轮时的情况的图。
图6是表示盘式修整器的修整动作的示意图。
图7是模拟(1)的解析结果，图7(a)是表示与各修整齿轮齿数相对的修整齿轮齿底径(mm)、修整齿轮齿尖径(mm)、轴向中心部的砂轮扭转角(deg)、轴角(deg)、轴向中心部的砂轮节圆直径(mm)、轴向端部的砂轮节圆直径(mm)、砂轮节圆半径变化量Δr(mm)的表，图7(b)是表示砂轮节圆半径变化量Δr(mm)与修整齿轮齿数的关系的曲线图。
图8是模拟(2)的解析结果，图8(a)是表示与各修整齿轮齿数相对的修整齿轮齿底径(mm)、修整齿轮齿尖径(mm)、轴向中心部的砂轮扭转角(deg)、轴角(deg)、轴向中心部的砂轮节圆直径(mm)、轴向端部的砂轮节圆直径(mm)、砂轮节圆半径变化量Δr(mm)的表，图8(b)是表示砂轮节圆半径变化量Δr(mm)与修整齿轮齿数的关系的曲线图。
图9是表示通过以往的砂轮对被加工内齿轮进行磨削加工时的情况的图。
图10是图9的主要部分放大图。
具体实施方式
关于本发明的桶形螺纹状工具的制造方法的各实施方式，进行详细说明。
[第一实施方式]
参照图1～图3，说明第一实施方式的桶形螺纹状工具的制造方法。在本实施方式中，说明适用于具备修整齿轮(修整工具)的修整装置的情况。
如图1所示，内齿轮磨床1具备床身2、立柱3、床鞍4、回旋头5、及砂轮头6。立柱3在床身2上被支承为能够沿着水平的X轴方向移动。X轴方向是为了调整砂轮旋转轴B1与工件旋转轴C1之间的距离而移动的方向，沿着内齿轮磨床1的前后方向。床鞍4安装于立柱3，被支承为能够沿着与X轴方向正交的铅垂的Z轴方向升降。回旋头5安装于床鞍4，被支承为能够绕着与X轴平行的水平的砂轮回旋轴A回旋。砂轮头6安装于回旋头5，被支承为能够沿着与砂轮旋转轴B1正交的Y轴方向移动。未图示的砂轮主轴及安装于砂轮主轴的砂轮心轴6a以能够绕砂轮旋转轴(工具旋转轴)B1旋转的方式支承在砂轮头6上。在砂轮心轴6a的前端部可拆装地安装有桶形螺纹状砂轮12。
在上述那样的轴结构的内齿轮磨床1中，通过使立柱3移动，桶形螺纹状砂轮12与该立柱3及床鞍4、回旋头5、砂轮头6(砂轮心轴6a)一起如箭头a那样沿着X轴方向移动。另外，通过使床鞍4移动，而桶形螺纹状砂轮12与该床鞍4及回旋头5、砂轮头6(砂轮心轴6a)一起如箭头b那样沿着Z轴方向(内齿轮磨床1的上下方向)移动。另外，通过使回旋头5回旋，而桶形螺纹状砂轮12与该回旋头5一起如箭头c那样绕砂轮回旋轴A回旋。需要说明的是，此时，Y轴方向(砂轮头6的移动方向)也与回旋头5一起绕砂轮回旋轴A回旋。通过使砂轮头6移动，而桶形螺纹状砂轮12与该砂轮头6(砂轮心轴6a)一起如箭头d那样沿着Y轴方向移动。并且，通过驱动砂轮头6内的砂轮主轴，而桶形螺纹状砂轮12与砂轮心轴6a一起如箭头e那样绕砂轮旋转轴B1旋转。
在床身2上，在立柱3的正面设有能够绕铅垂的工件旋转轴C1旋转的旋转工作台7。在旋转工作台7的上表面设有圆筒状的安装夹具8，在该安装夹具8的上端内周面可拆装地安装有被加工内齿轮(工件)W。因此，当驱动旋转工作台7时，被加工内齿轮W与旋转工作台7一起如箭头i那样绕工件旋转轴C1旋转。
利用修整齿轮11对桶形螺纹状砂轮12进行修整时，将修整齿轮11安装于安装夹具8，并使桶形螺纹状砂轮12与修整齿轮11啮合。在啮合的状态下，使修整齿轮11绕修整齿轮旋转轴(工件旋转轴)C1旋转，并使桶形螺纹状砂轮12绕砂轮旋转轴B1同步旋转，并同时使桶形螺纹状砂轮12沿上下方向(Z轴方向)摆动，由此，通过修整齿轮11的刃面11a，来修整桶形螺纹状砂轮12的刃面12a。
上述的修整齿轮11是基于比被加工内齿轮W的齿数少的齿数的数据的齿轮，该齿数由比通过桶形螺纹状砂轮12进行磨削加工的被加工内齿轮的齿数少的齿数形成。因此，修整齿轮11具有比以与通常的被加工内齿轮的齿数相同的齿数形成的修整齿轮小的节圆直径。基于该数据，利用修整动作运算部来运算动作数据，控制修整时的动作。因此，通过具有比以与通常的被加工内齿轮的齿数相同的齿数形成的修整齿轮小的节圆直径的修整齿轮11进行桶形螺纹状砂轮12的修整/精修时，桶形螺纹状砂轮12的形状如图3所示，形成为，在砂轮宽度(砂轮的轴向长度)H的方向上随着从所述轴向中间部(中心部)朝向轴向两端部12b、12c，其径向尺寸比适合于精加工后的被加工内齿轮的形状的尺寸进一步逐渐减小的桶形的形状。
由此，使用桶形螺纹状砂轮12对热处理后的被加工内齿轮进行精加工时，能够防止桶形螺纹状砂轮12的轴向端部的刃向被加工内齿轮的齿槽咬入必要以上的情况。由此，能够实现加工负载及偏磨损的降低。此外，桶形螺纹状砂轮12整体能够与被加工内齿轮的齿面同样地接触，从而能够高精度地进行齿轮加工。
需要说明的是，修整齿轮11的齿数的下限值根据被加工内齿轮的加工余量、由桶形螺纹状砂轮12对被加工内齿轮进行磨削时的桶形螺纹状砂轮12与被加工内齿轮的接触宽度(长度)，考虑磨削性(磨削加工时间)来设定。
接下来，对于以能够制造出即使被加工内齿轮因热处理而变形或加工余量增大也能实现加工负载及偏磨损的减少且能够高精度地进行齿轮加工的桶形螺纹状砂轮为目的的、基于被加工内齿轮的齿数的修整齿轮的齿数的设定方法，使用图7及图8具体进行说明。
在此，为了明确外齿状的修整齿轮的齿数与桶形螺纹状砂轮的砂轮节圆半径变化量的关系，而进行了后述的模拟(1)、(2)的解析。需要说明的是，桶形螺纹状砂轮的砂轮节圆半径变化量是桶形螺纹状砂轮的轴向中心部的节圆半径与桶形螺纹状砂轮的轴向端部的节圆半径之差的值。
首先，使用图7(a)、图7(b)，对模拟(1)进行说明。
在该模拟(1)中，分别将修整齿轮规格设定为下述的(D1)，将桶形螺纹状砂轮规格设定为下述的(T1)，将工件(被加工内齿轮)规格设定为下述的(W1)。
(D1)修整齿轮规格
模块：2
压力角：20°
扭转角：20°
齿宽：30mm
(T1)砂轮规格
齿数：23
砂轮外径(中心部)：75.6mm
砂轮宽度：30mm
砂轮扭转角(中心部)：50°
(W1)工件规格
模块：2
齿数：60
压力角：20°
扭转角：20°
齿底径：131.7mm
工件节圆直径：127.7mm
齿尖径：123.7mm
齿宽：30mm
通过由比被加工内齿轮的齿数少的齿数的修整齿轮对桶形螺纹状砂轮进行修整(图7(a)中的1～5)，与由具有与被加工内齿轮的齿数相同齿数的修整齿轮来修整桶形螺纹状砂轮时(图7(a)中的6)相比，可知砂轮节圆半径变化量Δr变大。即，可知桶形螺纹状砂轮的轴向端部的砂轮节圆直径变化的情况，具体而言，随着使修整齿轮的齿数比被加工内齿轮的齿数少而砂轮节圆半径变化量Δr增加。由此，通过由比被加工内齿轮的齿数少的齿数的修整齿轮对桶形螺纹状砂轮进行修整，由此与由具有与被加工内齿轮的齿数相同齿数的修整齿轮对桶形螺纹状砂轮进行了修整的情况相比，能够减小桶形螺纹状砂轮的端部的直径。
由此，桶形螺纹状砂轮的曲率半径在轴向端部比轴向中心部减小。其结果是，使用桶形螺纹状砂轮对热处理后的被加工内齿轮进行精加工时，能够防止轴向端部的刃向被加工内齿轮的齿槽咬入必要以上的情况。由此，能够实现加工负载及偏磨损的减少。此外，能够使桶形螺纹状砂轮12整体与被加工内齿轮的齿面同样地接触，从而能够高精度地进行齿轮加工。可知能够容易地制造出此种桶形螺纹状砂轮。
接下来，使用图8(a)、(b)，对模拟(2)进行说明。
在该模拟(2)中，分别将修整齿轮规格设定为下述的(D2)，将桶形螺纹状砂轮规格设定为下述的(T2)，将工件(被加工内齿轮)规格设定为下述的(W2)。
(D2)修整齿轮规格
模块：1.2
压力角：20°
扭转角：20°
齿宽：30mm
(T2)砂轮规格
齿数：31
砂轮外径(中心部)：60.3mm
砂轮宽度：30mm
砂轮扭转角(中心部)：50°
(W2)工件规格
模块：1.2
齿数：90
压力角：20°
扭转角：20°
齿底径：117.3mm
工件节圆直径：114.9mm
齿尖径：112.5mm
齿宽：30mm
如图8(a)所示，与模拟(1)相比，即使在对不同的规格的被加工内齿轮进行磨削加工的情况下，也与模拟(1)的情况同样地，使用与被加工内齿轮的齿数不同的修整齿轮对桶形螺纹状砂轮进行修整/精修时，可知桶形螺纹状砂轮的轴向端部的砂轮节圆直径发生变化的情况，具体而言，随着使修整齿轮的齿数比被加工内齿轮的齿数减少，而桶形螺纹状砂轮的轴向端部的节圆直径比轴向中心部的节圆直径减小。
由此，桶形螺纹状砂轮的曲率半径在轴向端部比轴向中心部减小。其结果是，使用桶形螺纹状砂轮对热处理后的被加工内齿轮进行精加工时，能够防止轴向端部的刃向被加工内齿轮的齿槽咬入必要以上的情况。由此，能够实现加工负载及偏磨损的减少。此外，能够使桶形螺纹状砂轮12整体与被加工内齿轮的齿面同样地接触，能够高精度地进行齿轮加工。可知能够容易地制造此种桶形螺纹状砂轮。
[第二实施方式]
参照图4～图6，说明第二实施方式的桶形螺纹状工具的制造方法。在本实施方式中，说明适用了具备盘式修整器(修整工具)的修整装置的情况。
如图4所示，在内齿轮磨床(未图示)设有具备盘式修整器21的修整装置20。即，将修整装置20安装于安装夹具，该安装夹具设置在内齿轮磨床的床身上的旋转工作台上。由此，盘式修整器21被支承为能够绕着相对于铅垂方向成规定的安装角(例如工件的扭转角)A2的修整器旋转轴(工具旋转轴)C13旋转，并且被支承为能够绕着铅垂的修整器回旋轴(工件旋转轴)C1回旋。盘式修整器21配置成距修整器回旋轴C1规定距离而绕着C1轴回旋。
盘式修整器21成为以被加工内齿轮W的1个齿的截面形状(与砂轮的接触线)为轮廓的形状，在沿着该周面的缘部形成刃面21a，从而能够利用盘式修整器21对桶形螺纹状砂轮(桶形螺纹状工具)12进行修整。
接下来，使用图5及图6，说明修整装置20进行的修整动作。
如图5及图6所示，在桶形螺纹状砂轮12与盘式修整器21啮合之后，桶形螺纹状砂轮12绕着砂轮旋转轴B1旋转，盘式修整器21绕着修整器旋转轴C13旋转，并且以使盘式修整器21沿着桶形螺纹状砂轮12的刃槽的方式使桶形螺纹状砂轮12向X轴、Y轴移动并同时使盘式修整器21绕修整器回旋轴C1回旋，从d1的位置向与桶形螺纹状砂轮21的中间部啮合的d2的位置，接下来，从d2的位置向与桶形螺纹状砂轮21的另一端部啮合的d3的位置移动，进行修整/精修。
在此，上述的盘式修整器21的动作、桶形螺纹状砂轮12的动作基于如下所述砂轮形状利用修整动作运算部运算动作数据而进行控制，该砂轮形状假定为输入的被加工内齿轮的规格数据的齿数比规定的数量少且使齿数以外的扭转角等与被加工内齿轮的规格数据相同。由此，桶形螺纹状砂轮12的形状形成为在砂轮宽度(砂轮的轴向长度)的方向上随着从其轴向中间部(中心部)朝向轴向两端部12b、12c，其直径尺寸比适合于精加工后的被加工内齿轮的形状的尺寸进而逐渐减小的桶形的形状。
因此，能够防止使用桶形螺纹状砂轮12对热处理后的被加工囱囟枪避衔精加时桶形螺纹状砂轮12的轴向端部的刃向被加工内齿轮的齿槽咬入必要以上的情况。由此，能够实现加工负载及偏磨损的减少。此外，能够使桶形螺纹状砂轮12整体与被加工内齿轮的齿面同样地接触，能够高精度地进行齿轮加工。
需要说明的是，在利用盘式修整器21进行修整/精修时假定的被加工内齿轮的齿数的下限值根据被加工内齿轮的加工余量、利用桶形螺纹状砂轮12对被加工内齿轮进行磨削时的桶形螺纹状砂轮12与被加工内齿轮的接触宽度(长度)，考虑磨削性(磨削加工时间)来设定。
【工业实用性】
根据本发明，能够容易地制造出可实现加工负载及偏磨损的减少且能够高精度地进行齿轮加工的桶形螺纹状砂轮，因此能够在工作机械产业等中有益地利用。
标号说明：
11修整齿轮
12桶形螺纹状砂轮
20修整装置
21盘式修整器
A1轴交叉角
A2修整器安装角
B1砂轮旋转轴
C1工件旋转轴(修整齿轮旋转轴)
C13修整器旋转轴

Claims (2)

1.一种桶形螺纹状工具的制造方法，使用修整工具对桶形螺纹状工具进行修整，由此制造桶形螺纹状工具，该桶形螺纹状工具形成为随着从轴向端部朝向轴向中间部而其直径逐渐增大，且用于被加工内齿轮的齿轮加工，所述桶形螺纹状工具的制造方法的特征在于，
基于比所述被加工内齿轮的齿数少的齿数的数据，所述修整工具与所述桶形螺纹状工具以与所述桶形螺纹状工具进行齿轮加工时相同的轴交叉角啮合而进行修整，
作为所述修整工具，使用具有比所述被加工内齿轮的齿数少的齿数的内齿状的修整齿轮。
2.一种桶形螺纹状工具的制造方法，使用修整工具对桶形螺纹状工具进行修整，由此制造桶形螺纹状工具，该桶形螺纹状工具形成为随着从轴向端部朝向轴向中间部而其直径逐渐增大，且用于被加工内齿轮的齿轮加工，所述桶形螺纹状工具的制造方法的特征在于，
作为所述修整工具，使用形成以所述被加工内齿轮的齿的截面形状为轮廓的形状的盘式修整器，
基于比所述被加工内齿轮的规格数据少的齿数而运算修整动作数据，
所述盘式修整器与所述桶形螺纹状工具以与所述桶形螺纹状工具进行齿轮加工时相同的轴交叉角而啮合，
基于所述修整动作数据，在相互啮合的状态下使所述桶形螺纹状工具及所述盘式修整器移动而对所述桶形螺纹状工具进行修整。
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