CN103476528A - 齿轮磨削用螺纹状磨石及齿轮磨削方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种齿轮磨削用螺纹状磨石及齿轮磨削方法，能够以简单的结构对齿轮进行高精度磨削。通过与工件（W1）啮合并旋转而对该工件（W1）进行磨削的齿轮磨削用的螺纹状磨石（20）中，由对工件（W1）进行磨削的螺纹状磨石（21）和与该螺纹状磨石（21）同轴地连接、并对被该螺纹状磨石（21）磨削后的工件（W1）进行磨削的螺纹状磨石（22）构成，对该螺纹状磨石（21、22）设定沿磨石宽度方向以规定长度划分而得到的多个磨削范围（L1、L2），将该螺纹状磨石（21、22）的各磨削范围（L1、L2）作为每一个工件（W1）的使用范围。

Description

齿轮磨削用螺纹状磨石及齿轮磨削方法

技术领域

本发明涉及一种由磨削能力不同的两种螺纹状磨石构成的齿轮磨削用螺纹状磨石及使用了该齿轮磨削用螺纹状磨石的齿轮磨削方法。

背景技术

以往，作为磨削齿轮的方法之一，众所周知的是使齿轮与螺纹状磨石以相互啮合的状态彼此旋转而由螺纹状磨石的磨削面对齿轮的齿面进行磨削的方法。

另外，齿轮是传递驱动力的重要机械要素，因此其加工精度的好坏会影响机械的振动、噪音。特别是，近年来在重视居住性的汽车领域，为了排除振动、噪音的产生原因，日益要求提高传动装置等中使用的齿轮的加工精度。

因此，以往，提供有如下齿轮磨削用螺纹状磨石：以实现齿轮的加工精度的提高为目的，通过设置磨削能力不同的两种磨削面，从而能够以两阶段进行齿轮的磨削的。并且，这样的齿轮磨削用螺纹状磨石例如已在专利文献1中公开。

专利文献1：日本特开2011－73071号公报

发明内容

发明所要解决的课题

此处，上述以往的螺纹状磨石中，将粗加工用磨削面形成为螺旋状，在该粗加工用磨削面上的磨石径向外侧的部分进一步以螺旋状形成精加工用磨削面。

但是，如上所述，在沿磨石径向相邻地形成粗加工用磨削面和精加工用磨削面时，各个磨削面的宽度区域都变小。由此，当要使用粗加工用磨削面及精加工用磨削面中的任一个来磨削齿轮时，存在齿轮与粗加工用磨削面及精加工用磨削面中的另一个也接触的可能性。另外，在螺旋状的粗加工用磨削面上进而形成精加工用磨削面是非常困难的，当螺纹状磨石本身变小时，这种困难变得显著。其结果为，在上述以往的螺纹状磨石中，仅使用磨削能力不同的两种磨削面中任一种磨削面进行磨削是困难的，因此存在无法充分实现齿轮的加工精度的提高的可能性。

因此，本发明是鉴于上述问题而研发的，其目的在于提供一种能够以简单的结构高精度地磨削齿轮的齿轮磨削用螺纹状磨石及齿轮磨削方法。

解决课题用的手段

解决上述问题的第一发明的齿轮磨削用螺纹状磨石，通过与被加工外齿轮啮合并旋转来磨削该被加工外齿轮，其特征在于：

上述齿轮磨削用螺纹状磨石由第一螺纹状磨石和第二螺纹状磨石构成，

该第一螺纹状磨石对被加工外齿轮进行磨削；

该第二螺纹状磨石与上述第一螺纹状磨石同轴地连接，并对被上述第一螺纹状磨石磨削后的被加工外齿轮进行磨削，

对上述第一螺纹状磨石以及上述第二螺纹状磨石设定沿磨石宽度方向以规定长度划分而得到的多个磨削范围，

将上述第一螺纹状磨石及上述第二螺纹状磨石的各磨削范围作为每一个被加工外齿轮的使用范围。

解决上述问题的第二齿轮磨削方法，通过使被加工外齿轮与螺纹状磨石在啮合的状态下彼此旋转而对被加工外齿轮进行磨削加工，其特征在于：

通过将第一螺纹状磨石和第二螺纹状磨石同轴地连接来构成上述螺纹状磨石，

对上述第一螺纹状磨石及上述第二螺纹状磨石设定沿磨石宽度方向以规定长度划分而得到的多个磨削范围，

在由上述第一螺纹状磨石对被加工外齿轮进行了磨削后由上述第二螺纹状磨石进行磨削时，对于一个被加工外齿轮，上述第一螺纹状磨石及上述第二螺纹状磨石的各磨削范围各使用一处。

解决上述问题的第三齿轮磨削用螺纹状磨石，通过与被加工内齿轮啮合并旋转来磨削该被加工内齿轮，该齿轮磨削用螺纹状磨石为桶形，其特征在于：

上述齿轮磨削用螺纹状磨石由第一螺纹状磨石和第二螺纹状磨石构成，

该第一螺纹状磨石设于磨石宽度方向两侧，并将被加工内齿轮的加工量磨削为规定厚度；

该第二螺纹状磨石设于上述第一螺纹状磨石间，对被上述第一螺纹状磨石磨削成规定厚度的上述加工量进行磨削。

解决上述问题的第四轮磨削方法，通过使被加工内齿轮与桶形的螺纹状磨石在啮合的状态下彼此旋转而对被加工内齿轮进行磨削加工，其特征在于：

由设于磨石宽度方向两侧的第一螺纹状磨石和设于上述第一螺纹状磨石间的第二螺纹状磨石来构成上述螺纹状磨石，

通过上述第一螺纹状磨石将被加工内齿轮的加工量磨削为规定厚度，

通过上述第二螺纹状磨石对被上述第一螺纹状磨石磨削成规定厚度的上述加工量进行磨削。

发明效果

因此，根据本发明的齿轮磨削用螺纹状磨石，通过由磨削能力不同的两种第一螺纹状磨石和第二螺纹状磨石构成，能够以简单的结构对被加工齿轮高精度地进行磨削。

另外，根据本发明的齿轮磨削方法，通过使用由磨削能力不同的两种第一螺纹状磨石和第二螺纹状磨石构成的螺纹状磨石，能够以简单的结构对被加工齿轮高精度地进行磨削。

附图说明

图1是使用本发明的第一实施例的齿轮磨削用螺纹状磨石来磨削被加工外齿轮时的情况的立体图。

图2是本发明的第一实施例的齿轮磨削用螺纹状磨石的侧视图。

图3是使用本发明的第二实施例的齿轮磨削用螺纹状磨石来磨削被加工内齿轮时的情况的立体图。

图4是本发明的第二实施例的齿轮磨削用螺纹状磨石的纵剖视图。

图5是表示本发明的第二实施例的齿轮磨削用螺纹状磨石和被加工内齿轮的啮合之初的情况的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的齿轮磨削用螺纹状磨石及齿轮磨削方法。

实施例

首先，使用图1和图2详细说明本发明的第一实施例的齿轮磨削用螺纹状磨石及使用了该齿轮磨削用螺纹状磨石的齿轮磨削方法。

如图1所示，磨石头11以能够沿水平的X轴方向（磨石切入方向）及Y轴方向（磨石平移方向）、铅垂的Z轴方向（磨石进给方向）移动的方式支撑于齿轮磨削盘1。并且，主轴12以能够绕磨石旋转轴B1旋转的方式支撑于磨石头11，在该主轴12的前端，以能够拆装的方式安装有形成为圆筒状的外齿轮磨削用的螺纹状磨石20。

因此，通过驱动磨石头11，能够使螺纹状磨石20沿X轴、Y轴、Z轴方向移动，并且能够使螺纹状磨石20与主轴12一起绕磨石旋转轴B1旋转。

另外，在齿轮磨削盘1上，以能够绕铅垂的工件旋转轴C1旋转的方式工作台13。并且，在工作台13的上面，以能够拆装的方式安装有工件（被加工外齿轮）W1。因此，通过驱动工作台13，能够使工件W1与该工作台13一起绕工件旋转轴C1旋转。

此处，如图1和图2所示，圆筒状的螺纹状磨石20为由磨削能力不同的两种螺纹状磨石（第一螺纹状磨石）21和螺纹状磨石（第二螺纹状磨石）22构成的单一外齿轮磨削用螺纹状磨石。

对于螺纹状磨石21、22，例如由于磨粒的种类和粒度、结合剂的种类及结合度、气孔率等不同，磨石的种类不同，但具有相同的磨石诸元素。具体而言，螺纹状磨石22能够比螺纹状磨石21更微细地进行磨削，并具有比螺纹状磨石21的磨削能力高的磨削能力。

因此，螺纹状磨石21成为用于对热处理后的工件W1或热处理后进行了粗加工的工件W1进行磨削的精加工磨削用的磨石。另一方面，螺纹状磨石22成为用于对被螺纹状磨石21磨削后的工件W1进行更微细磨削的超精加工磨削用的磨石。另外，螺纹状磨石21的磨石宽度和螺纹状磨石22的磨石宽度可以形成为相同的长度，也可以形成为不同的长度。

并且，在螺纹状磨石21的外周部在螺纹状磨石21的磨石宽度方向（磨石轴向）整个区域呈螺旋状地设置有螺纹山21a，在该螺纹山21a的左右两斜面上形成有精加工用磨削面21b。同样地，在螺纹状磨石22的外周部在螺纹状磨石22的磨石宽度方向（磨石轴向）整个区域呈螺旋状地设置有螺纹山22a，在该螺纹山22a的左右两斜面上形成有超精加工用磨削面22b。

即，螺纹状磨石20通过将螺纹状磨石21、22的端面彼此由粘接剂等连接以将配置于同轴上的该螺纹状磨石21、22的螺纹山21a、22a彼此连接，从而形成为磨石连接体。并且，通过如此将螺纹状磨石21、22的端面彼此对接，螺纹状磨石21的精加工用磨削面21b和螺纹状磨石22的超精加工用磨削面22b在螺纹状磨石20的螺牙方向上形成齐平面的磨削面。

另外，详细地后述，由螺纹状磨石20对工件W1进行磨削的情况下，首先将工件W1由螺纹状磨石21进行精加工磨削后，进一步由螺纹状磨石22对该精加工磨削后的工件W1进行超精加工磨削。

此时，如图2所示，预先在螺纹状磨石21、22上沿磨石宽度方向连续地设定有多个磨削范围L1、L2。该磨削范围L1、L2沿磨石宽度方向以规定长度划分而成，构成磨削一个工件W1时能够使用的使用范围。

具体而言，在螺纹状磨石21上，从一端侧朝向另一端侧按照磨削范围L1（1）、磨削范围L1（2）、……磨削范围L1（n－1）、磨削范围L1（n）的顺序设定有n个磨削范围L1。另外，在螺纹状磨石22上，从一端侧朝向另一端侧按照磨削范围L2（1）、磨削范围L2（2）、……磨削范围L2（n－1）、磨削范围L2（n）的顺序设定有n个磨削范围L2。

即，对于一个工件W1，螺纹状磨石21、22的各磨削范围L1、L2分别各使用一处。并且，通过如此将螺纹状磨石21、22的各磨削范围L1、L2作为对应一个工件的使用范围，从而能够由一个螺纹状磨石20对n个工件W1进行磨削。

因此，由螺纹状磨石20磨削工件W1的情况下，首先，进行螺纹状磨石21与工件W1之间的相位匹配，使螺纹状磨石21中的磨削范围L1（1）的精加工用磨削面21b和工件W1的左右两齿面啮合。

接着，如上所述，在使螺纹状磨石21与工件W1啮合的状态下，使螺纹状磨石20与工件W1同步旋转的同时，使螺纹状磨石20沿X轴方向切入并沿Z轴方向进给。由此，工件W1的左右两齿面由螺纹状磨石21的磨削范围L1（1）的精加工用磨削面21b进行磨削。

并且，使螺纹状磨石21从工件W1离开后，使螺纹状磨石20沿Y轴方向（磨石旋转轴B1方向）平移移动。

接着，使螺纹状磨石22中的磨削范围L2（1）的超精加工用磨削面22b和工件W1的左右两齿面啮合。

并且，如上所述，在使螺纹状磨石22与工件W1啮合的状态下，使螺纹状磨石20与工件W1同步旋转的同时，使螺纹状磨石20沿X轴方向切入并沿Z轴方向进给。由此，工件W1的左右两齿面由螺纹状磨石22的磨削范围L2（1）的超精加工用磨削面22b进行磨削。即，螺纹状磨石20对第一个工件W1的磨削完成。

接着，磨削第二个工件W1时，使用磨削范围L1（2）的精加工用磨削面21b和磨削范围L2（2）的超精加工用磨削面22b进行上述的磨削动作。之后，依次变更磨削范围L1、L2并反复进行同样的磨削动作，直到对第n个工件W1进行磨削为止。

并且，当第n个工件W1的磨削完成时，通过修整机（省略图示）对螺纹状磨石20进行修整。此时，由于螺纹状磨石21的精加工用磨削面21b和螺纹状磨石22的超精加工用磨削面22b连接成齐平面，所以能够由一个修整机连续地修整螺纹状磨石21、22。

因此，根据本发明的齿轮磨削用的螺纹状磨石20，通过由磨削能力不同的两种螺纹状磨石21和螺纹状磨石22构成，从而能够实现结构的简化，并且能够连续地进行两种磨削加工，因此能够高精度地磨削工件W1。

另外，根据本发明的齿轮磨削方法，在由磨削能力不同的两种螺纹状磨石21和螺纹状磨石22构成的螺纹状磨石20中，能够适当选择螺纹状磨石21和螺纹状磨石22中的任一方。由此，能够连续地进行两种磨削加工，因此能够高精度地磨削工件W1。

接着，使用图3～图5详细说明本发明的第二实施例的齿轮磨削用螺纹状磨石及使用其的齿轮磨削方法。

如图3所示，主轴（磨石心轴）31经由未图示的磨石头以能够沿水平的X轴方向（磨石切入方向）及Y轴方向、铅垂的Z轴方向（磨石进给方向）移动的方式支撑于齿轮磨削盘2。并且，主轴31以能够绕磨石旋转轴B2旋转的方式支撑于磨石头，在该主轴31的前端，以能够拆装的方式安装有形成为桶形的内齿轮磨削用的螺纹状磨石40。

因此，通过驱动磨石头11，能够使螺纹状磨石40沿X轴、Y轴、Z轴方向移动，并且能够使螺纹状磨石40与主轴31一起绕磨石旋转轴B2旋转。

另外，工件（被加工内齿轮）W2经由未图示的工作台以能够绕铅垂的工件旋转轴C2旋转的方式支撑于齿轮磨削盘2。因此，通过驱动工作台，能够使工件W2绕工件旋转轴C2旋转。

另外，主轴31（磨石头）被支撑为能够绕沿X轴方向延伸的未图示的磨石旋转轴旋转。因此，通过使主轴31绕该磨石旋转轴旋转，能够变更磨石旋转轴B2的旋转角度（倾斜角度）。由此，磨石旋转轴B2和工件旋转轴C2之间的轴交叉角（以下称作轴角Σ）能够根据工件W2的扭转角进行调整。即，磨削时的螺纹状磨石40绕以轴角Σ与工件W2的工件旋转轴C2交叉的磨石旋转轴B2旋转。

此处，如图4和图5所示，桶形的螺纹状磨石40为由磨削能力不同的两种螺纹状磨石（第一螺纹状磨石）41和螺纹状磨石（第二螺纹状磨石）42构成的单一内齿轮磨削用螺纹状磨石。

即，螺纹状磨石40由设于磨石宽度方向两侧的螺纹状磨石41和设于该螺纹状磨石41间的螺纹状磨石42构成，作为磨石宽度方向上的整体形状，形成为以下的桶形：其直径尺寸随着从磨石宽度方向中间部朝向磨石宽度方向两端部而逐渐变小。并且，通过如此将螺纹状磨石40形成桶形，能够在磨石宽度方向整个区域上使以轴角Σ配置的螺纹状磨石40与工件W2啮合。另外，螺纹状磨石41的磨石宽度和螺纹状磨石42的磨石宽度可以形成相同的长度，也可以形成不同的长度。

对于螺纹状磨石41、42，例如由于磨粒的种类和粒度、结合剂的种类及结合度、气孔率等不同，磨石的种类不同，但具有相同的磨石诸元素。具体而言，螺纹状磨石42能够比螺纹状磨石41更微细地进行磨削，并具有比螺纹状磨石41的磨削能力高的磨削能力。

因此，螺纹状磨石41成为用于对热处理后的工件W2或热处理后进行了粗加工的工件W2进行磨削的精加工磨削用的磨石。另一方面，螺纹状磨石42成为用于对被螺纹状磨石41磨削后的工件W2进行更微细磨削的超精加工磨削用的磨石。

另外，螺纹状磨石41形成为以下的桶形：其直径尺寸随着从磨石宽度方向一端部朝向磨石宽度方向另一端部而逐渐变小。另外，在螺纹状磨石41的外周部在螺纹状磨石41的磨石宽度方向（磨石轴方向）整个区域呈螺旋状地设置有螺纹山41a，在该螺纹山41a的左右两斜面上形成有精加工用磨削面41b。

另一方面，螺纹状磨石41形成为以下的桶形：其直径尺寸随着从磨石宽度方向中间部朝向磨石宽度方向两端部而逐渐变小。另外，在螺纹状磨石42的外周部在螺纹状磨石42的磨石宽度方向（磨石轴方向）整个区域呈螺旋状地设置有螺纹山42a，在该螺纹山42a的左右两斜面上形成有超精加工用磨削面42b。

即，螺纹状磨石40通过将螺纹状磨石41、42的端面彼此由粘接剂等连接以将配置于同轴上的该螺纹状磨石41、42的螺纹山41a、42a彼此连接，从而形成为磨石连接体。并且，通过如此将螺纹状磨石41、42的端面彼此对接，螺纹状磨石41的精加工用磨削面41b和螺纹状磨石42的超精加工用磨削面42b在螺纹状磨石40的螺牙方向上形成齐平面的磨削面。

另外，详细地后述，由螺纹状磨石40对工件W2进行磨削的情况下，首先将工件W2由螺纹状磨石41进行精加工磨削后，进一步由螺纹状磨石42对该精加工磨削后的工件W2进行超精加工磨削。

此时，如图5所示，在磨削前的工件W2中，相对于作为磨削后的最终齿形形状的齿形W2b，以规定厚度赋以加工量（磨削量）W2a。另一方面，螺纹状磨石40的螺纹山41a、41b的刃形基于齿形W2b进行规定。此处，在图5中，用曲线简易地表示工件W2的加工量W2a和齿形W2b。

由此，当由螺纹状磨石40磨削工件W2时，在磨削之初，仅作为螺纹状磨石40的磨石宽度方向两端部的螺纹状磨石41的精加工用磨削面41b对工件W2的加工量W2a进行磨削。接着，进一步继续磨削，随着加工量W2a的厚度变薄，螺纹状磨石40的磨削范围从磨石宽度方向两端部侧移向磨石宽度方向中间部侧，最终仅通过作为螺纹状磨石40的磨石宽度方向中间部的螺纹状磨石42的超精加工用磨削面42b来磨削剩余的加工量W2，得到齿形W2b。

因此，在由螺纹状磨石40磨削工件W2的情况下，首先，以与工件W2的扭角对应的轴角Σ配置螺纹状磨石40。

接着，进行螺纹状磨石40与工件W2之间的相位匹配，使它们啮合。此时，在刚啮合之后，螺纹状磨石41的精加工用磨削面41a和工件W2的加工量W2a将啮合。

并且，如上所述，在使螺纹状磨石41与工件W2啮合的状态下，使螺纹状磨石20与工件W2同步旋转的同时，使螺纹状磨石40沿X轴方向切入并沿Z轴方向进给。由此，工件W2的加工量W2a由螺纹状磨石41的精加工用磨削面41b进行磨削。

接着，螺纹状磨石41的精加工用磨削面41b进行的磨削继续，加工量W2a的厚度逐渐变薄，当该加工量W2a达到规定厚度时，螺纹状磨石41对工件W2的接触变得微小，并且螺纹状磨石42对工件W2的接触变得非常大。即，螺纹状磨石41的精加工用磨削面41b进行的磨削完毕，而螺纹状磨石42的超精加工用磨削面42b进行的磨削开始。

并且，进一步继续磨削时，由螺纹状磨石41的精加工用磨削面41b磨削成规定厚度的工件W2的加工量W2a由螺纹状磨石42的超精加工用磨削面42a进行磨削。由此，最终通过螺纹状磨石42的超精加工用磨削面42a来形成工件W2的齿形W2b。

另外，使用螺纹状磨石40来磨削规定数量的工件W2时，该精加工用磨削面41b和超精加工用磨削面42b磨耗，其锋利度降低，因此定期通过修整机（省略图示）对它们进行修整。此时，螺纹状磨石41的精加工用磨削面41b和螺纹状磨石42的超精加工用磨削面42b连接成齐平面，因此能够通过一个修整机连续地修整螺纹状磨石41、42。

因此，根据本发明的齿轮磨削用的螺纹状磨石40，通过由磨削能力不同的两种螺纹状磨石41和螺纹状磨石42构成，从而能够实现结构的简化，并且能够连续地进行两种磨削加工，因此能够高精度地磨削工件W2。

另外，根据本发明的齿轮磨削方法，在由磨削能力不同的两种螺纹状磨石41和螺纹状磨石42构成的螺纹状磨石40中，能够依次使用螺纹状磨石41和螺纹状磨石42。由此，能够连续地进行两种磨削加工，因此能够高精度地磨削工件W2。

工业实用性

本发明可适用于能够对加工量较厚的齿轮进行高精度磨削的齿轮磨削用螺纹状磨石和齿轮磨削方法。

Claims (4)

1.一种齿轮磨削用螺纹状磨石，通过与被加工外齿轮啮合并旋转来磨削该被加工外齿轮，其特征在于：

所述齿轮磨削用螺纹状磨石由第一螺纹状磨石和第二螺纹状磨石构成，

该第一螺纹状磨石对被加工外齿轮进行磨削；

该第二螺纹状磨石与所述第一螺纹状磨石同轴地连接，并对被所述第一螺纹状磨石磨削后的被加工外齿轮进行磨削，

对所述第一螺纹状磨石及所述第二螺纹状磨石设定沿磨石宽度方向以规定长度划分而得到的多个磨削范围，

将所述第一螺纹状磨石及所述第二螺纹状磨石的各磨削范围作为每一个被加工外齿轮的使用范围。

2.一种齿轮磨削方法，通过使被加工外齿轮与螺纹状磨石在啮合的状态下彼此旋转而对被加工外齿轮进行磨削加工，其特征在于：

通过将第一螺纹状磨石和第二螺纹状磨石同轴地连接来构成所述螺纹状磨石，

对所述第一螺纹状磨石以及所述第二螺纹状磨石设定沿磨石宽度方向以规定长度划分而得到的多个磨削范围，

在由所述第一螺纹状磨石对被加工外齿轮进行了磨削后由所述第二螺纹状磨石进行磨削时，对于一个被加工外齿轮，所述第一螺纹状磨石及所述第二螺纹状磨石的各磨削范围各使用一处。

3.一种齿轮磨削用螺纹状磨石，通过与被加工内齿轮啮合并旋转来磨削该被加工内齿轮，该齿轮磨削用螺纹状磨石为桶形，其特征在于：

所述齿轮磨削用螺纹状磨石由第一螺纹状磨石和第二螺纹状磨石构成，

该第一螺纹状磨石设于磨石宽度方向两侧，并将被加工内齿轮的加工量磨削为规定厚度；

该第二螺纹状磨石设于所述第一螺纹状磨石间，对被所述第一螺纹状磨石磨削成规定厚度的所述加工量进行磨削。

4.一种齿轮磨削方法，通过使被加工内齿轮与桶形的螺纹状磨石在啮合的状态下彼此旋转而对被加工内齿轮进行磨削加工，其特征在于：

由设于磨石宽度方向两侧的第一螺纹状磨石和设于所述第一螺纹状磨石间的第二螺纹状磨石来构成所述螺纹状磨石，

通过所述第一螺纹状磨石将被加工内齿轮的加工量磨削为规定厚度，

通过所述第二螺纹状磨石将被所述第一螺纹状磨石磨削成规定厚度的所述加工量进行磨削。

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