CN105263659B - 连续展成式齿轮磨削方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在连续展成式齿轮磨削中能够使用高气孔率陶瓷砂轮和水溶性磨削液来高效率地制造高精度的齿轮的连续展成式齿轮磨削方法。其中，使用陶瓷砂轮(12)和水溶性磨削液(GF)，该陶瓷砂轮(12)是以在磨粒之间形成有气孔的状态利用陶瓷结合剂结合该磨粒而成的砂轮，该磨粒的粒度为F120～F180，该水溶性磨削液(GF)包含提高清洗性的界面活性剂以及提高润滑性的极压添加剂。由此，在连续展成式齿轮磨削中，通过降低陶瓷砂轮(12)的砂轮磨耗而延长修整间隔，磨削的中断时间变少，磨削作业效率提高，能够高效率地制造高精度的齿轮。

Description

连续展成式齿轮磨削方法
技术领域
本发明涉及在连续展成式齿轮磨削中能够使用陶瓷砂轮和水溶性磨削液来制造高精度的齿轮的技术。
背景技术
如专利文献1所示，提出有如下连续展成式齿轮磨削:在对高精度的齿轮进行磨削之时，一边使蜗杆状的磨削砂轮绕其轴心旋转且沿着轴心方向进行进给，一边沿着与齿轮坯料的轴心平行的方向进行磨削进给并且使该齿轮坯料绕轴心依次旋转，从而使磨粒所碰到的位置变化来进行齿轮的磨削加工。
在该连续展成式齿轮磨削中，专门采用易于向蜗杆状的磨削砂轮和齿轮坯料之间的磨削点渗透、且将切屑从磨削砂轮表面除去的清洗性优异的非水溶性磨削液。该非水溶性磨削液，为了易于向磨削点渗透而在连续展成式齿轮磨削中推荐例如以动粘度为10m2/sec(40℃)以下的低粘度的磨削液。但是，考虑到这样的非水溶性磨削液所含有的低粘度的矿物油的起火性高，特别是在磨削点、切屑成为高温的磨削条件下有可能起火。因此，期望将在连续展成式齿轮磨削中所采用的磨削液从非水溶性磨削液置换为水溶性磨削液。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许第4202306号公报
发明内容
发明要解决的问题
通常，与非水溶性磨削液相比，水溶性磨削液具有切屑的分散性较低这样的性质和向磨削点渗透的渗透性较低这样的性质，存在切屑凝聚而在磨削砂轮的表面产生气孔堵塞、或者因产生气孔堵塞而引起的磨削烧伤这样的倾向，不仅如此，关于从非水溶性磨削液置换为水溶性磨削液的困难性，如以下所示那样存在连续展成式齿轮磨削中所特有的状况。
第1，在上述连续展成式齿轮磨削中，与通常的磨削相比，存在工件与蜗杆状的磨削砂轮接触的接触圆弧长度长、产生长的切屑的倾向。因此，若磨削液为水溶性的，则在因电荷的关系而切屑凝聚时易于缠绕，此外，切屑与水溶性磨削液之间的亲和性通常不佳，易于卷入空气，因此相互缠绕的切屑易于成为絮状的大的切屑块。该絮状的切屑使得产生磨削烧伤或齿轮精度降低，使得难以从非水溶性磨削液置换为水溶性磨削液。第2，存在在连续展成式齿轮磨削中进行的修整(dressing)中结果无法期待锐利的切削刃的再生、而在刚修整之后的蜗杆状磨削砂轮的表面露出的磨粒稍微表面变钝的特性，因此这成为磨削烧伤的另一原因，使得难以从非水溶性磨削液置换为水溶性磨削液。
在连续展成式齿轮磨削中，使用已形成有螺旋槽的蜗杆状的磨削砂轮，使齿轮坯料的齿形与该螺旋槽相互啮合而进行同步旋转，由此进行磨削，但为了对齿形压力角进行修正，必须对蜗杆状磨削砂轮的砂轮压力角进行修正，在蜗杆状磨削砂轮的砂轮压力角的修正中，利用旋转修整装置通过修整来对蜗杆状磨削砂轮的齿形形状进行整形。该修整不仅对蜗杆状磨削砂轮的齿形形状进行修正，而且使表面的磨粒的切削刃再生而提高锐利度。但是，已知在通常的旋转修整中，例如在圆筒磨削的情况下，在顺向修整(日文:ダウンドレス)方向上磨削砂轮和圆板状旋转修整器之间的圆周速度比(旋转修整器的圆周速度/磨削砂轮的圆周速度)为1时，磨粒的切削刃最大程度地再生而提高锐利度，随着远离1，锐利度降低，但在连续展成式齿轮磨削中，基于无法加快圆板状的旋转修整器的进给速度这样的机构方面的理由以及着眼点在于蜗杆状磨削砂轮的压力角的修正这样的理由，即使是相同的顺向修整方向，圆周速度比也通常为10～20。因此，对于连续展成式齿轮磨削中的修整，与其说锐利的切削刃的再生，不如说无法避免蜗杆状磨削砂轮的表面的磨粒成为表面变钝的磨损面积大的砂轮面的情况。
本发明是将以上状况作为背景而做成的，其目的在于提供在连续展成式齿轮磨削中使用以往认为不合适的水溶性磨削液并获得不逊色于非水溶性磨削液的齿轮的磨削加工性的连续展成式齿轮磨削方法。
本发明人们将上述状况作为背景，在连续展成式齿轮磨削的修整中，如上所述，如上所述，存在如下特性，即磨削砂轮和圆板状旋转修整器之间的圆周速度比大，所以磨粒的磨损面积大而无法期待锐利的切削刃的再生，在刚修整之后的蜗杆状磨削砂轮的表面露出的磨粒稍微表面变钝，以这样的特性为前提，进行了各种研究，结果发现了如下意外的事实:若违背在使磨粒的粒度变粗时锐利度会提高这样的以往的常识而使磨粒比以往细，则切屑的长度变短且排出性变高，切屑难以堵塞磨削砂轮的表面的容屑槽，可适当地改善磨削烧伤。即，在以往的连续展成式齿轮磨削中，例如，若齿轮的模数为1.5～4，则粒度为F120，若齿轮的模数为2.75－6，则粒度为F90，若齿轮的模数为6以上，则粒度为F80，像这样根据齿轮的模数使用F80～F120的磨粒是常识，但本发明人们发现了如下内容:若将在连续展成式齿轮磨削中所使用的磨削砂轮的磨粒的粒度设为F120～F180，则切屑的长度变短且排出性变高，此外，磨削烧伤得以改善。
另外，磨削切屑自身卷曲，是易于缠绕的形状，因此，仅通过缩短切屑长度还依然易于缠绕，在切屑的分散性劣于非水溶性磨削液的水溶性磨削液的场合，仅通过缩短切屑长度还依然易于缠绕的倾向显著。磨削切屑的大小根据磨削条件的变化而变化，切屑形状也由于润滑性的不同而不同。因此，还发现了如下内容：为了引导出使用水溶性磨削液使切屑从砂轮快速地排出的性能，需要使用已赋予了与非水溶性件磨削液相近的润滑性和切屑的分散性的水溶性磨削液，通过界面活性剂的使用和极压添加剂的使用来从油剂面(磨削液)方面进行改善。本发明即是基于该见解而做成的。
用于解决问题的方案
即，本发明的主旨在于，(a)一种连续展成式齿轮磨削方法，一边使蜗杆状的砂轮绕该砂轮的轴心旋转且沿着轴心方向进给，一边沿着与齿轮坯料的轴心平行的方向进行磨削进给并且使该齿轮坯料绕轴心依次旋转，由此在存在水溶性磨削液的条件下始终使磨粒触碰的位置变化来进行齿轮的磨削加工，其特征在于，(b)所述砂轮是以在磨粒之间形成有气孔的状态利用陶瓷结合剂结合该磨粒而成的陶瓷砂轮；(c)所述磨粒的粒度为F120～F180。
发明的效果
根据本发明的连续展成式齿轮磨削方法，砂轮是以在磨粒之间形成有气孔的状态利用陶瓷结合剂结合该磨粒而成的陶瓷砂轮，该磨粒的粒度为F120～F180，因此存在工件与蜗杆状的磨削砂轮接触的接触圆弧长度长、产生长的切屑的倾向，在这样的连续展成式齿轮磨削中，可缩短该切屑的长度，因此切屑的排出性变高而切屑难以堵塞磨削砂轮的表面的容屑槽，可较佳地改善磨削烧伤。因此，即使在连续展成式齿轮磨削中使用水溶性磨削液，也可获得不逊色于非水溶性磨削液的齿轮的磨削加工性。
在此，优选的是，所述陶瓷砂轮是具备40～44体积％的磨粒体积率的高气孔率的陶瓷砂轮，更优选的是具备42～44体积％的磨粒体积率的高气孔率的陶瓷砂轮。由此，在使用F120～F180这样的较细的粒度的磨粒这样的条件下，可维持磨削效率，且可防止砂轮的磨削阻力的增加。若磨粒体积率低于40体积％，则难以获得砂轮形状的维持以及均质的砂轮构造。相反，若磨粒体积率超过44体积％，则磨削阻力变高而易于产生烧伤。
另外，优选的是，所述陶瓷砂轮在磨粒面积率的频数分布图中具有磨粒面积率频数的标准偏差除以磨粒面积率频数的平均值而得到的变动系数为17％以下的均质性，该磨粒面积率是砂轮截面上的多个部位的每单位面积的包括所述磨粒在内的固形物的比例。另外，由此，可获得如下高气孔率的陶瓷砂轮:该陶瓷砂轮具有高的均质性，可较佳地抑制砂轮的局部的气孔堵塞、表面变钝和磨粒脱落、以及被磨削件的烧伤。
另外，优选的是，所述磨粒是A系(氧化铝系)的多晶磨粒。这样的话，齿轮的齿面即磨削加工面的粗糙度变小，齿轮的加工品质得以提高。
另外，优选的是，所述水溶性磨削液使用在金属加工液组成物中含有选自由聚亚烷基二醇类和非离子界面活性剂构成的组的至少1种、和选自由极压添加剂构成的组的至少1种，且将所述金属加工液组成物在水中稀释成使用时的浓度为2.5质量％以上的磨削液。优选是5～20质量％水溶液。在金属加工液组成物低于2.5质量％的情况下，难以获得效果。在金属加工液组成物超过20质量％的情况下，其效果达到饱和。
另外，优选的是，所述金属加工液组成物包含0.5～20质量％的界面活性剂和/或聚亚烷基二醇类。进一步优选的是，包含2～15质量％的界面活性剂和/或聚亚烷基二醇类。若该界面活性剂和/或聚亚烷基二醇类低于0.5质量％，则难以显现其效果。只要该界面活性剂和/或聚亚烷基二醇类为20质量％以下，则能够确保其他成分的合适的混合量而确保润滑性，但若超过20质量％，则难以确保那样的混合量，难以获得润滑性。
另外，优选的是，所述界面活性剂只要是例如多元醇型、酯型、酯·醚型等附加有环氧乙烷、环氧丙烷的非离子界面活性剂即可，即使是将聚亚烷基二醇与其他疏水性分子结合而成的界面活性剂即聚醚类也可获得同样的效果。优选地使用例如聚氧乙烯烷基醚以及聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚等聚氧化烯烷基醚、聚乙二醇聚丙二醇嵌段聚合物、聚氧苯基醚、聚乙二醇、聚丙二醇等。
另外，优选的是，所述金属加工液组成物包含5～50质量％的极压添加剂。该硫系极压添加剂在小于5质量％时，难以显现其效果。另外，只要为50质量％以下，就能够确保其他成分的合适的混合量，确保以清洗性为首的其他性能，但若超过50质量％，则难以确保那样的混合量，无法获得清洗性等。
另外，优选的是，作为所述金属加工液组成物所包含的极压添加剂，可使用硫化矿物油、硫化油脂、硫化酯、多硫化物等硫系极压添加剂。
附图说明
图1是说明本发明的一实施例的连续展成式齿轮磨床的结构的主要部分的立体图。
图2是使用陶瓷砂轮以及齿轮坯料来说明在图1的连续展成式齿轮磨床中进行的连续展成式齿轮磨削的立体图。
图3是说明图2的陶瓷砂轮的制造工序的工序图。
图4是说明用于对陶瓷砂轮的均质性进行评价的评价方法的工序图。
图5是说明在图4的频数分布图计算工序中设定陶瓷砂轮的截面图像的分割图像(单位面积)的方法的图。
图6表示从将图5的截面图像分别进行二值化而成的结果获得的频数分布图。
图7是表示为了连续展成式齿轮磨削加工试验而按照图3的工序制作成的实施例1～实施例3以及比较例1的组织、使用实施例1～实施例3以及比较例1进行的磨削试验中的烧伤评价的图表。
图8是相对地表示在使用按照图3的工序制作成的实施例1～实施例3以及比较例1来进行的连续展成式齿轮磨削加工试验中的砂轮轴负荷的图表。
图9是说明在使用图7的实施例1的试验砂轮来进行连续展成式齿轮磨削加工试验时的磨削加工精度的图。
图10是表示在使用按照图3的工序制作成的陶瓷砂轮而进行图2所示的连续展成齿轮磨削中使用的具有各种成分的水溶性磨削液的试样No.1～No.8、使用该试样No.1～No.8来进行的切屑的分散性评价的图表。
图11是与图10同样地表示具有各种成分的水溶性磨削液的试样No.9～No.16、使用该试样No.9～No.16来进行的切屑的分散性评价的图表。
图12是与图10同样地表示具有各种成分的水溶性磨削液的试样No.17～No.24、使用该试样No.17～No.24来进行的切屑的分散性评价的图表。
图13是表示具有各种成分的水溶性磨削液的试样No.25～No.30、使用该试样No.25～No.30来进行的润滑性评价的图表。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的一实施例。
实施例
图1是对使用水溶性磨削液GF(参照图2)来进行被称为所谓移位磨削(日文:シフト研削)的连续展成式齿轮磨削的连续展成式齿轮磨床10的一个例子的主要部分结构进行说明的立体图。在连续展成式齿轮磨床10中，将陶瓷砂轮12设置成:例如能够绕与水平方向的Y轴平行的轴心Cy旋转；能够沿着与该Y轴平行的轴心Cy方向即移位方向S相对于齿轮坯料BL相对移动；能够沿着平行于与Y轴正交的Z轴方向的轴向进给方向相对于齿轮坯料BL相对移动；并且能够沿着平行于与Y轴以及Z轴正交的X轴方向的切入方向相对于齿轮坯料BL相对移动，该陶瓷砂轮12是将具有与形成于齿轮坯料BL的外周齿相同的截面形状的齿连成螺旋状而成的蜗杆状的高气孔率且多孔质的砂轮。另外，连续展成式齿轮磨床10保持有能够绕与Z轴平行的轴心Cz旋转的齿轮坯料BL。
具体而言，连续展成式齿轮磨床10具备:X轴工作台20，其由固定于基台14上的X轴方向引导部件16沿着X轴方向引导，由X轴定位马达18在X轴方向上定位；Z轴工作台28，其由固定于从基台14竖立设置的支承壁22的Z轴方向引导部件24沿着Z轴方向引导，由Z轴定位马达26在Z轴方向上定位；Y轴工作台34，其由形成于Z轴工作台28的Y轴方向引导槽30沿着Y轴方向引导，由Y轴定位马达32在Y轴方向上定位；工件旋转驱动装置38，其固定设置于上述X轴工作台20上并将齿轮坯料BL支承为能够旋转，且具有驱动齿轮坯料BL而使该齿轮坯料BL绕其轴心Cz旋转的工件驱动马达36；以及砂轮旋转驱动装置42，其固定设置于上述Y轴工作台34上并将陶瓷砂轮12支承为能够旋转，且具有驱动陶瓷砂轮12而使该陶瓷砂轮12绕其轴心Cy旋转的砂轮驱动马达40。
如图2所详细地表示那样，连续展成式齿轮磨床10使用蜗杆状的高气孔率且多孔质的陶瓷砂轮12对齿轮坯料BL的外周面实施连续展成式齿轮磨削。即，连续展成式齿轮磨床10，按照预先存储的程序并利用X轴定位马达18、Z轴定位马达26、Y轴定位马达32驱动X轴工作台20、Z轴工作台28、Y轴工作台34，从而一边使陶瓷砂轮12绕轴心Cy旋转且沿着轴心Cy方向即移位方向S进给，一边沿着与工件即齿轮坯料BL的轴心Cz平行的Z轴方向即轴向方向以预定的磨削行程ST进行往复磨削进给，并且与此同步地使齿轮坯料BL绕其轴心Cz依次旋转，从而在存在从冷却喷嘴50大范围地供给的水溶性磨削液GF的条件下，始终以新磨削面即始终以新磨粒对齿轮坯料BL的外周面进行斜齿或直齿的磨削加工，来抑制陶瓷砂轮12的砂轮磨耗，以稳定的精度且高的加工效率对齿轮坯料BL的外周面实施连续展成式齿轮磨削。
陶瓷砂轮12具备利用玻璃质的陶瓷结合剂结合熔融氧化铝质磨粒(刚玉)等较细的通常磨粒而成的多孔质的陶瓷砂轮组织。该陶瓷砂轮12是如后述那样具有45体积％以下的磨粒率的高气孔率的陶瓷砂轮。
上述磨粒具有以JISR6001或ISO8486－1的粗磨粒(macrogrit)为例如F120～F180的粒度、即80μm～125μm程度的平均磨粒直径，例如以40～44体积％的比例构成上述多孔质的陶瓷砂轮组织。另外，陶瓷结合剂例如以7～12体积％的比例构成上述多孔质的陶瓷砂轮组织。并且，剩余部分的气孔例如以47～50体积％的比例形成于上述多孔质的陶瓷砂轮组织内。
陶瓷结合剂例如由众所周知的硅酸玻璃、硼硅酸玻璃或结晶化玻璃构成。作为上述陶瓷结合剂，优选的玻璃组成例如是：SiO2:40～70重量％、Al2O3:10～20重量％、B2O3:0～20重量％、RO(碱土类金属):20～10重量％、R2O:2～10重量％。
图3是说明陶瓷砂轮12的制造工序的工序图。在图3中，首先，在原料调和搅拌工序P1中，准备陶瓷砂轮12的砂轮原料。例如将具有F120～F180(平均粒径D为80～125μm)的粒度、作为氧化铝磨粒而被知晓的Al2O3系等通常磨粒、ZrO2－B2O3系、B2O3－Al2O3－SiO2系、R2O－Al2O3－SiO2系等玻璃质的陶瓷结合剂(无机结合剂)、在成形时用于产生一定程度的相互粘结力的糊精、羧甲基纤维素等成形用有机粘合剂(粘结剂或助剂(日文：糊料))、具有平均粒径P比磨粒的平均粒径D的等倍小的直径的气孔形成材料以预先设定好的比例秤量，将它们分别混合来准备砂轮原料。表1表示原料调和搅拌工序P1中的砂轮原料的调和比例的一个例子。
[表1]
上述气孔形成材料是在后述的烧制工序P4中的烧制处理后在陶瓷砂轮组织内通过人工或积极地实质形成气孔(空间)的材质、例如是空心或实心的萘、DMT、氧化铝球(氧化铝空心体)、核桃的粉体、聚苯乙烯、交联丙烯酸等。
在成形工序P2中，向预定的成形模具的成形模腔内填充上述混合好的砂轮原料，利用加压装置对该砂轮原料进行加压，从而成形与图2所示的陶瓷砂轮12同样的形状的成形体。接着，经由对成形体进行干燥的干燥工序P3，在烧制工序P4中，以例如900～1050℃的温度对上述成形体进行烧制，从而可获得图2所示的陶瓷砂轮12。然后，在精加工工序P5中进行尺寸精加工，在检查工序P6中进行产品检查。
图4是说明由评价用计算机进行的利用磨粒面积率的频数分布对陶瓷砂轮12的组织的均质性进行评价的方法的工序图。在图4中，在截面拍摄工序P11中，输入以透过显微镜而被放大了的状态对陶瓷砂轮12的截面进行拍摄而得到的图像。接着，在图像处理工序P12中，对在截面拍摄工序P11中获得的显微镜照片使用由计算机进行的图像处理，对其预定的焦点深度位置处的图像进行二值化处理，从而生成图5的左侧所示的黑白的截面图像。在该截面图像中，黑色部分表示空间即气孔，白色部分表示固形物例如磨粒和陶瓷结合剂。在接下来的频数分布图计算工序P13中，以1边的长度例如为300～600(μm)的见方(日文：枡目)分割上述截面图像。接下来，在每一个图5的右侧所示那样的分割区域中，算出白色部分的固形物的面积比例(磨粒面积率)Sg(％)，如图6所示那样制作以该面积比例Sg的大小为横轴、以分割区域的累计数为纵轴的频数分布图。然后，在变动系数算出工序P14中，根据所制作成的上述频数分布图所示的磨粒面积率的频数分布算出其磨粒面积率频数的标准偏差σ以及平均值。该标准偏差σ除以平均值并以百分比表示的值为变动系数，该变动系数越小，则评价陶瓷砂轮组织的均质性的评价值越高。另外，若上述分割区域的见方的一边小于300μm，则在F120的情况下，在1个见方内磨粒有可能为5个以下，若超过600μm，且比F150更细，则在1个见方内进入30个以上的磨粒，标准偏差σ变小至所需程度以上，变得无法准确地评价偏差。为了制作精度高的频数分布图，截面图像的分割数需要为100以上，更优选的是，期望进行200以上的分割。
下面说明本发明人们所进行的实验例。首先，将图7的实施例1、2、3和比较例1所示的试验砂轮制作成前述的图3所示那样。图7所示的实施例1、2、3和比较例1在是外径300mm×内径125mm×长度(厚度)150mm、螺旋槽为5条的蜗杆状的磨削砂轮、具有氧化铝磨粒MA/SN、结合度H、组织10、图6所示的频数分布图的变动系数为17％以下的陶瓷砂轮这点上是相同的。但是，比较例1的磨粒的粒度为F80，而实施例1、2、3的磨粒为F120、F150、F180，在这点上不同。本发明人们发现了：如图7所示，通过使磨粒的粒度变细，从而变动系数变小。在能够使每1粒的磨损面积小的基础上，也能够使其产生频率为均质。接着，使用这些实施例1、2、3和比较例1的试验砂轮并在以下所示的试验条件下实施了连续展成齿轮磨削。
(连续展成齿轮磨削试验条件)
磨削液:水溶性磨削液(试样No.7)
·工件
·连续展成齿轮磨床:三菱重工业株式会社制ZE－24B型
·加工条件
图7也表示上述磨削试验结果的烧伤的评价。在上述实施例1、2、3的试验砂轮中，在40个/修整的连续磨削中没有产生烧伤，但在比较例1的试验砂轮中，第16个产生了烧伤。图8表示上述磨削试验结果的砂轮轴负荷。该砂轮轴负荷与锐利度相对应，是砂轮轴的驱动功率KW(以相对于额定功率的百分比(％)表示)，示出了将比较例1设为100的情况下的相对值。根据图8，相对于比较例1的试验砂轮，在实施例1、2、3的试验砂轮中，负荷降低8～12％程度，提高了锐利度。图9表示由实施例1的试验砂轮进行40次切削为止的加工精度的变化。在齿形压力角误差、齿形偏斜(日文：バイヤス)、齿形磨圆(日文：歯形丸み)、齿向角度误差、鼓形齿(日文：クラウニング)这几方面，分别获得充分地处于标准内的数值，获得了高精度的研齿加工。
所述水溶性磨削液GF是金属加工液组成物为2.5质量％以上的水溶液。该金属加工液组成物包含用于提高砂轮表面的清洗性而防止陶瓷砂轮的磨削面的溶敷的界面活性剂和/或聚亚烷基二醇类、和用于提高砂轮表面的润滑性而减少砂轮磨耗的极压添加剂，例如将后述的图10所示的金属加工液组成物的试样No.5用于上述磨削加工试验。对于上述界面活性剂和/或聚亚烷基二醇类，优选的是，所述界面活性剂只要是例如多元醇型、酯型、酯·醚型等附加有环氧乙烷、环氧丙烷的非离子界面活性剂即可，优选地使用将例如聚氧乙烯烷基醚以及聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚等聚氧化烯烷基醚、聚乙二醇聚丙二醇嵌段聚合物、聚氧苯基醚、聚乙二醇、聚丙二醇等聚亚烷基二醇结合于其他疏水性分子而成的界面活性剂的聚醚类。另外，上述极压添加剂优选使用硫系例如硫化矿物油、硫化油脂、硫化酯、多硫化物等硫系极压添加剂。
以下说明本发明人们进行的、评价上述金属加工液组成物所含有的界面活性剂以及极压添加剂的含有率与该金属加工液组成物水溶液的分散性之间的关系的评价试验。首先，制作了图10～图12所示的金属加工液组成物的试样No.1～No.24。在试样No.1、试样No.9以及试样No.17中含有31质量％的浓度的矿物油和/或酯化合物，但不含有界面活性剂和/或聚亚烷基二醇类。在试样No.2～No.8中含有30.8质量％～6质量％的浓度的矿物油和/或酯化合物、0.2质量％～25质量％的浓度的聚氧乙烯烷基醚型界面活性剂。在试样No.10～No.16中含有30.8质量％～6质量％的浓度的矿物油和/或酯化合物、0.2质量％～25质量％的浓度的聚氧乙烯苯基醚型界面活性剂。在试样No.18～No.24中含有30.8质量％～6质量％的浓度的矿物油和/或酯化合物、0.2质量％～25质量％的浓度的聚氧化丙二醇型界面活性剂。接下来，将100ml的上述各金属加工液组成物的5质量％水溶液(水溶性磨削液)采集到具塞量筒(日文：共栓付メスシリンダ)内，添加0.3g的磨削切屑而上下轻轻地晃动后，放置1小时，使切屑溶于试样液。接着，上下晃动后静置，对约1分钟后的切屑的分散状态进行目视观察。分散状态用×(切屑未分散而沉淀、浮上以及附着于壁面、液体比较透明)、△(切屑沉淀以及浮上但稍微分散)、○(切屑分散而液体变得不透明)这3个阶段进行了评价。
如图10～图12所示，试样No.1、试样No.2、试样No.9、试样No.10、试样No.17、试样No.18的5质量％水溶液的切屑的分散性低，但试样No.3～No.8、试样No.11～No.16以及试样No.19～No.24获得了良好的分散性。即，在界面活性剂和/或聚亚烷基二醇类的含有量为金属加工液组成物的0.5质量％～20质量％的范围，该金属加工液组成物的5质量％水溶液即水溶性磨削液获得了良好的分散性。金属加工液组成物所含有的界面活性剂和/或聚亚烷基二醇类在金属加工液组成物中含有0.5～20质量％，进一步优选含有2～15质量％。若该界面活性剂和/或聚亚烷基二醇类低于0.5质量％，则难以显现其效果，只要为20质量％以下，就能够确保其他成分的合适的混合量而确保润滑性，但若超过20质量％，则难以确保那样的混合量，难以获得润滑性等其他性能。
接下来，本发明人们为了使用极压添加剂的浓度不同的多种金属加工液组成物的20质量％水溶液并在以下的粘结滑移试验条件下进行砂轮的摩擦磨耗试验以及粘结滑移试验，首先，制作了图13的表所示的金属加工液组成物的试样No.25～No.30。试样No.25～No.30含有51质量％～0质量％的6个阶段的浓度的矿物油和/或酯化合物，但试样No.25不含有极压添加剂、以及非离子界面活性剂或聚亚烷基二醇类。试样No.26～No.30含有0质量％～50质量％的5个阶段的浓度的硫系极压添加剂。
(粘结滑移试验条件)
试验机:神钢造机株式会社制的粘结滑移试验机
试验钢:SPCC－SB
试验钢球:SUJ－2(球径:3/16英寸)
负荷:4kg
滑动速度:4mm/s
接下来，使用各试样的20质量％水溶液(水溶性磨削液)并在上述粘结滑移试验条件下使一对试验片在恒定的载荷和速度下滑动，用应变计测量此时的摩擦力，求出摩擦系数。该摩擦系数越小，则评价为水溶性磨削液的润滑性越高、烧伤防止效果越高。
如图13的表所示，试样No.25、试样No.26的20质量％水溶液(水溶性磨削液)的摩擦系数高而润滑性低，但试样No.27～No.30的20质量％水溶液(水溶性磨削液)的摩擦系数低而获得了高的润滑性。即，在极压添加剂的含有量为金属加工液组成物的5质量％～50质量％的范围，该金属加工液组成物的20质量％水溶液(水溶性磨削液)获得了良好的润滑性。金属加工液组成物所含有的极压添加剂小于5质量％时，难以显现其效果，只要为50质量％以下，就能够确保其他成分的合适的混合量，能够确保以清洗性为首的其他性能，但若超过50质量％，则难以确保那样的混合量，变得无法获得清洗性等。
如上所述，根据本实施例的连续展成式齿轮磨削方法，砂轮是以在磨粒之间形成有气孔的状态利用陶瓷结合剂结合该磨粒而成的陶瓷砂轮12，该磨粒的粒度为F120～F180，因此存在齿轮坯料(工件)BL与蜗杆状的磨削砂轮12接触的接触圆弧长、产生长的切屑的倾向，在这样的连续展成式齿轮磨削中，可缩短该切屑的长度，因此切屑的排出性变高而切屑难以堵塞陶瓷砂轮12的表面的容屑槽，可较佳地改善磨削烧伤。因此，即使在连续展成式齿轮磨削中使用水溶性磨削液GF，也可获得不逊色于非水溶性磨削液的齿轮的磨削加工性。
另外，本实施例的陶瓷砂轮12是具备38～44体积％的磨粒体积率的高气孔率的陶瓷砂轮、更优选的是具备38～42体积％的磨粒体积率的高气孔率的陶瓷砂轮，因此在使用F120～F180这样的较细的粒度的磨粒这样的条件下，磨粒面积率被维持在合适的值，因此可获得如下高气孔率的陶瓷砂轮：可维持磨削效率，且可防止砂轮的磨削阻力的增加，可较佳地抑制局部的气孔堵塞、表面变钝和脱落、以及被磨削件的烧伤。若磨粒体积率低于38体积％，则磨削效率变低，若磨粒体积率超过44体积％，则磨削阻力变高而易于产生烧伤。
另外，本实施例的陶瓷砂轮12在磨粒面积率的频数分布图中具备如下均质性即具有该磨粒面积率的标准偏差除以该磨粒面积率的平均值而得到的变动系数具有17以下的值，该磨粒面积率是砂轮截面上的多个部位的每单位面积的包括所述磨粒在内的固形物的比例。由此，可获得如下高气孔率的陶瓷砂轮：该陶瓷砂轮具有高的均质性，可较佳地抑制砂轮的局部的气孔堵塞、表面变钝和脱落、以及被磨削件的烧伤。
另外，本实施例的陶瓷砂轮12所含有的磨粒是A系(氧化铝系)的多晶磨粒，因此齿轮的齿面即磨削加工面的粗糙度变小，齿轮的加工品质得以提高。
另外，本实施例的水溶性磨削液GF是将包含非离子界面活性剂或聚亚烷基二醇类、以及极压添加剂的金属加工液组成物(用水稀释前的“原液”，以下没有特别明确记载的情况是同样的)以该金属加工液组成物成为2.5质量％以上的方式由水稀释而成的磨削液。优选的是2.5～20质量％水溶液。水溶性磨削液GF以这样的方式稀释，因此原液的处理变容易。在金属加工液组成物低于2.5质量％的情况下，难以获得效果。在金属加工液组成物超过20质量％的情况下，其效果饱和。
另外，本实施例的水溶性磨削液GF所包含的金属加工液组成物含有0.5～20质量％的界面活性剂和/或聚亚烷基二醇类。进一步优选的是含有2～15质量％的界面活性剂和/或聚亚烷基二醇类。若该界面活性剂和/或聚亚烷基二醇类低于0.5质量％，则难以显现其效果。该界面活性剂和/或聚亚烷基二醇类只要为20质量％以下，就能够确保其他成分的合适的混合量而确保润滑性，但若超过20质量％，则难以确保那样的混合量，难以获得润滑性。
另外，本实施例的水溶性磨削液GF所包含的金属加工液组成物含有5～50质量％的极压添加剂。该硫系极压添加剂在小于5质量％时难以显现其效果。另外，只要为50质量％以下，就能够确保其他成分的合适的混合量，并能够确保以清洗性为首的其他性能，但若超过50质量％，则难以确保那样的混合量，无法获得清洗性等。
以上，参照附图详细地说明了本发明的一实施例，但本发明并不限定于该实施例，也能以别的方式实施。
例如，在所述实施例中所使用的连续展成式齿轮磨床10具备：X轴工作台20，其由固定于基台14上的X轴方向引导部件16沿着X轴方向引导，由X轴定位马达18在X轴方向上定位；Z轴工作台28，其由固定于从基台14竖立设置的支承壁22的Z轴方向引导部件24沿着Z轴方向引导，由Z轴定位马达26在Z轴方向上定位；Y轴工作台34，其由形成于Z轴工作台28的Y轴方向引导槽30沿着Y轴方向引导，由Y轴定位马达32在Y轴方向上定位；工件旋转驱动装置38，其固定设置于上述X轴工作台20上并将齿轮坯料BL支承为能够旋转，且具有驱动齿轮坯料BL而使该齿轮坯料BL绕其轴心Cz旋转的工件驱动马达36；以及砂轮旋转驱动装置42，其固定设置于上述Y轴工作台34上并将陶瓷砂轮12支承为能够旋转，且具有驱动陶瓷砂轮12而使该陶瓷砂轮12绕其轴心Cy旋转的砂轮驱动马达40。但是，也可以是，替换载置有工件旋转驱动装置38的X轴工作台20，设置将支承壁22在X轴方向上定位的X轴工作台，或者替代将陶瓷砂轮12在Y轴方向上定位的Y轴工作台34，设置将工件旋转驱动装置38在Y轴方向上定位的Y轴工作台，或者替代将陶瓷砂轮12在Z轴方向上定位的Z轴工作台28，设置将工件旋转驱动装置38在Z轴方向上定位的Z轴工作台。总之，如下这样设置即可：使陶瓷砂轮12能够绕例如与水平方向的Y轴平行的轴心Cy旋转，且使陶瓷砂轮12能够沿着与该Y轴平行的轴心Cy方向即移位方向S相对于齿轮坯料BL相对移动，且使陶瓷砂轮12能够沿着平行于与Y轴正交的Z轴方向的轴向进给方向相对于齿轮坯料BL相对移动，且使陶瓷砂轮12能够沿着平行于与Y轴以及Z轴正交的X轴方向的切入方向相对于齿轮坯料BL相对移动。
另外，上述内容只不过是一实施方式，其他内容并不逐一例示，但本发明能够在不脱离其主旨的范围内以基于本领域技术人员的知识施加了各种变更、改良而成的方式实施。
附图标记说明
10:连续展成式齿轮磨床
12:蜗杆状的陶瓷砂轮
GF:水溶性磨削液
BL:齿轮坯料
Cy:砂轮的轴心
Cz:齿轮坯料的轴心

Claims (9)

1.一种连续展成式齿轮磨削方法，一边使蜗杆状的砂轮(12)绕该砂轮的轴心(Cy)旋转且沿着轴心方向进给，一边沿着与齿轮坯料(BL)的轴心(Cz)平行的方向进行磨削进给并且使该齿轮坯料绕该齿轮坯料的轴心(Cz)依次旋转，由此在存在水溶性磨削液的条件下始终使磨粒触碰的位置变化来进行齿轮的磨削加工，其特征在于，
所述砂轮是以在磨粒之间形成有气孔的状态利用陶瓷结合剂结合该磨粒而成的陶瓷砂轮，
所述磨粒的粒度为F120～F180。
2.根据权利要求1所述的连续展成式齿轮磨削方法，其特征在于，
所述陶瓷砂轮具有40～44体积％的磨粒体积率。
3.根据权利要求1或2所述的连续展成式齿轮磨削方法，其特征在于，
所述陶瓷砂轮，具有在磨粒面积率的频数分布图中磨粒面积率的标准偏差除以磨粒面积率的平均值而得到的变动系数为17％以下的均质性，所述磨粒面积率是指砂轮截面上的多个部位的每单位面积中包括所述磨粒在内的固形物所占的比例。
4.根据权利要求1或2所述的连续展成式齿轮磨削方法，其特征在于，
所述磨粒是氧化铝系的多晶磨粒。
5.根据权利要求1或2所述的连续展成式齿轮磨削方法，其特征在于，
所述水溶性磨削液使用在金属加工液组成物中含有非离子界面活性剂和极压添加剂，且将所述金属加工液组成物在水中稀释成使用时的浓度为2.5质量％以上的磨削液。
6.根据权利要求5所述的连续展成式齿轮磨削方法，其特征在于，
所述金属加工液组成物含有0.5～20质量％的非离子界面活性剂。
7.根据权利要求5所述的连续展成式齿轮磨削方法，其特征在于，
所述金属加工液组成物含有5～50质量％的极压添加剂。
8.根据权利要求5所述的连续展成式齿轮磨削方法，其特征在于，
所述非离子界面活性剂是聚亚烷基二醇类。
9.根据权利要求6所述的连续展成式齿轮磨削方法，其特征在于，
所述非离子界面活性剂是聚亚烷基二醇类。
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