DE102021130731A1

DE102021130731A1 - Gear grinding process and gear grinding machine

Info

Publication number: DE102021130731A1
Application number: DE102021130731.7A
Authority: DE
Inventors: Tomokazu Yamashita
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2020-11-26
Filing date: 2021-11-24
Publication date: 2022-06-02
Also published as: JP2022084107A; CN114535717A

Abstract

Ein Zahnradschleifverfahren verwendet beim Schleifen von Zahnflächen (Wb) ein Schleifwerkzeug (T), das ein Drehwerkzeug ist und mindestens einen Schleifstein (Tb) umfasst, der radial nach außen vorsteht. Das Zahnradschleifverfahren umfasst: einen Zahnlückeneintrittsschritt (A1 bis A3) eines gleichzeitigen Drehens eines Werkstücks (B) und des Schleifwerkzeugs (T) in einem Zustand, bei dem eine Drehachse des Werkstücks (B) und eine Drehachse des Schleifwerkzeugs (T) parallel zueinander angeordnet sind, wodurch bewirkt wird, dass eine Schneidkante (Tb3) des Schleifsteins (Tb) des Schleifwerkzeugs (T) sich entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn bezüglich des Werkstücks (B) bewegt und in einen Innenraum der Zahnlücke (Wa) ohne ein Kontaktieren der Zahnflächen (Wb) kommt; und einen Zahnflächenschleifschritt (A3 bis A5) eines Schleifens von einer der Zahnflächen (Wb) an der Zahnlücke (Wa) von einer Seite eines Zahnbodens in Richtung einer Zahnspitze der Zahnfläche (Wb) während eines Fortführens einer Bewegung der Schneidkante (Tb3) des Schleifsteins (Tb) des Schleifwerkzeugs (T) entlang der vorbestimmten Bewegungsbahn.A gear grinding method uses a grinding tool (T) in grinding tooth surfaces (Wb) which is a rotary tool and includes at least one grindstone (Tb) projecting radially outward. The gear grinding method includes: a gullet entry step (A1 to A3) of simultaneously rotating a workpiece (B) and the grinding tool (T) in a state where a rotational axis of the workpiece (B) and a rotational axis of the grinding tool (T) are arranged parallel to each other , thereby causing a cutting edge (Tb3) of the grindstone (Tb) of the grinding tool (T) to move along a predetermined trajectory with respect to the workpiece (B) and into an inner space of the tooth gap (Wa) without contacting the tooth surfaces (Wb) comes; and a tooth surface grinding step (A3 to A5) of grinding one of the tooth surfaces (Wb) at the tooth gap (Wa) from a tooth bottom side toward a tooth tip of the tooth surface (Wb) while continuing movement of the cutting edge (Tb3) of the grindstone ( Tb) of the grinding tool (T) along the predetermined trajectory.

Description

GebietArea

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Zahnradschleifverfahren und eine Zahnradschleifmaschine.The present disclosure relates to a gear grinding method and a gear grinding machine.

Hintergrundbackground

Patentdruckschrift 1 offenbart ein Durchführen eines Zahnradschleifens unter Verwendung eines gewindeförmigen Schleifsteins. Zahnradhonen unter Verwendung eines gewindeförmigen Schleifsteins ist auch bekannt. Patentdruckschrift 2 offenbart ein Durchführen einer spannenden Zahnradbearbeitung unter Verwendung eines Schälschneidwerkzeuges.

Patentdruckschrift 1: JP-A-2016-107359
Patentdruckschrift 2: JP-A-2020-019096

Patent Document 1 discloses performing gear grinding using a thread-shaped grindstone. Gear honing using a thread grindstone is also known. Patent Document 2 discloses performing chucking gear machining using a peeling cutter.

Patent Document 1: JP-A-2016-107359
Patent Document 2: JP-A-2020-019096

Zusammenfassungsummary

Durch ein Erhöhen einer Schleifgeschwindigkeit ist es möglich, Zahnflächen mit höherer Genauigkeit zu erhalten. Beim Zahnradschleifen oder -honen unter Verwendung eines gewindeförmigen Schleifsteins hängt jedoch die Schleifgeschwindigkeit von einem Schnittwinkel ab, und somit ist es nicht einfach, eine hohe Schleifgeschwindigkeit zu erhalten. Beispielsweise kann beim Schleifen oder Honen eines innenverzahnten Zahnrads ein Durchmesser des Schleifsteins nicht groß sein, und somit ist es nicht einfach, eine hohe Schleifgeschwindigkeit zu erhalten. Deshalb ist es nicht einfach, ein Schleifen eines innenverzahnten Zahnrads mit hoher Genauigkeit durchzuführen. Zudem kann beim Schleifen und Honen eines außenverzahnten Zahnrads eine hohe Schleifgeschwindigkeit durch ein Erhöhen des Schleifsteindurchmessers erhalten werden. Dies führt jedoch zu einer Größenzunahme.By increasing a grinding speed, it is possible to obtain tooth surfaces with higher accuracy. However, in gear grinding or honing using a thread-shaped grindstone, the grinding speed depends on a cutting angle, and thus it is not easy to obtain a high grinding speed. For example, in grinding or honing an internal gear, a diameter of the grindstone cannot be large, and thus it is not easy to obtain a high grinding speed. Therefore, it is not easy to perform grinding of an internal gear with high accuracy. In addition, when grinding and honing an external gear, a high grinding speed can be obtained by increasing the grindstone diameter. However, this leads to an increase in size.

Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Zahnradschleifverfahren und eine Zahnradschleifmaschine bereitzustellen, die imstande sind, eine hohe Schleifgeschwindigkeit durch ein Anwenden eines Schleifverfahrens zu erhalten, das sich von einem Schleifverfahren unterscheidet, bei dem ein gewindeförmiger Schleifstein verwendet wird und das von einem Schnittwinkel abhängt.An object of the present disclosure is to provide a gear grinding method and a gear grinding machine capable of obtaining a high grinding speed by applying a grinding method that is different from a grinding method that uses a thread-shaped grindstone and that depends on a cutting angle .

1. Zahnradschleifverfahren1. Gear grinding process

Ein Zahnradschleifverfahren ist ein Zahnradschleifverfahren zum Schleifen von Zahnflächen an einer Zahnlücke eines Zahnradprofils, das im Voraus an einem zahnradförmigen Werkstück unter Verwendung eines Schleifwerkzeugs, das ein Drehwerkzeug ist, ausgebildet wird, und umfasst mindestens einen Schleifstein, der beim Schleifen der Zahnflächen radial nach außen vorsteht.A gear grinding method is a gear grinding method for grinding tooth surfaces at a tooth space of a gear profile that is formed in advance on a gear-shaped workpiece using a grinding tool that is a rotary tool, and includes at least one grindstone that protrudes radially outward when grinding the tooth surfaces .

Das Zahnradschleifverfahren umfasst: einen Zahnlückeneintrittsschritt eines gleichzeitigen Drehens des Werkstücks und des Schleifwerkzeugs in einem Zustand, bei dem eine Drehachse des Werkstücks und eine Drehachse des Schleifwerkzeugs parallel zueinander angeordnet sind, wodurch bewirkt wird, dass eine Schneidkante des Schleifsteins des Schleifwerkzeugs sich entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn bezüglich des Werkstücks bewegt und in einen Innenraum der Zahnlücke ohne ein Kontaktieren der Zahnflächen kommt; und einen Zahnflächenschleifschritt eines Schleifens von einer der Zahnflächen an der Zahnlücke von einer Seite eines Zahnbodens in Richtung einer Zahnspitze der Zahnfläche, während eines Fortführens einer Bewegung der Schneidkante des Schleifsteins des Schleifwerkzeugs entlang der vorbestimmten Bewegungsbahn.The gear grinding method includes: a gullet entry step of simultaneously rotating the workpiece and the grinding tool in a state where a rotating axis of the workpiece and a rotating axis of the grinding tool are arranged in parallel to each other, thereby causing a cutting edge of the grindstone of the grinding tool to move along a predetermined trajectory moved with respect to the workpiece and comes into an interior space of the tooth gap without contacting the tooth surfaces; and a tooth surface grinding step of grinding one of the tooth surfaces at the tooth gap from a tooth bottom side toward a tooth tip of the tooth surface while continuing movement of the cutting edge of the grindstone of the grinding tool along the predetermined movement path.

Gemäß dem Zahnradschleifverfahren, obwohl nur eine der Zahnflächen geschliffen wird, kann die Schleifgeschwindigkeit im Vergleich mit einem Schleifverfahren, bei dem ein gewindeförmiger Schleifstein verwendet wird, erhöht werden. Deshalb kann die Zahnfläche mit hoher Genauigkeit geschliffen werden, selbst falls ein Schleifwerkzeug mit kleinem Durchmesser verwendet wird. Das Zahnradschleifverfahren ist besonders effektiv für ein Schleifen eines innenverzahnten Zahnrads, bei dem der Außendurchmesser des Schleifwerkzeugs begrenzt ist.According to the gear grinding method, although only one of the tooth faces is ground, the grinding speed can be increased as compared with a grinding method using a thread-shaped grindstone. Therefore, the tooth surface can be ground with high accuracy even if a small-diameter grinding tool is used. The gear grinding method is particularly effective for grinding an internal gear where the outer diameter of the grinding tool is limited.

Bei dem Zahnradschleifverfahren wird ein Schleifen von dem Zahnboden in Richtung der Zahnspitze der Zahnfläche durchgeführt. Dies ermöglicht eine Reduktion einer Last, die auf den Schleifstein während eines Schleifens aufgebracht wird. Falls die auf den Schleifstein aufgebrachte Last groß ist, können äußerst genaue Zahnflächen nicht erhalten werden. Durch ein wie oben beschriebenes Durchführen eines Schleifens von dem Zahnboden in Richtung der Zahnspitze, kann jedoch die auf den Schleifstein aufgebrachte Last reduziert werden, sodass eine äußerst genaue Zahnfläche erhalten werden kann.In the gear grinding method, grinding is performed from the tooth bottom toward the tooth tip of the tooth surface. This enables a reduction in a load applied to the grindstone during grinding. If the load applied to the grindstone is large, highly accurate tooth surfaces cannot be obtained. However, by performing grinding from the tooth bottom toward the tooth tip as described above, the load applied to the grindstone can be reduced, so that a highly accurate tooth surface can be obtained.

2. Zahnradschleifmaschine2. Gear grinding machine

Eine Zahnradschleifmaschine ist eingerichtet, um Zahnflächen an einer Zahnlücke eines Zahnradprofils, das im Voraus an einem zahnradförmigen Werkstück ausgebildet wird, zu schleifen, wobei die Zahnradschleifmaschine Folgendes umfasst: ein Schleifwerkzeug, das ein Drehwerkzeug ist und mindestens einen Schleifstein umfasst, der radial nach außen vorsteht; und eine Steuerungseinrichtung, die eingerichtet ist, um das Werkstück und das Schleifwerkzeug zu steuern.A gear grinding machine is configured to grind tooth faces at a tooth space of a gear profile formed on a gear-shaped workpiece in advance, the gear grinding machine comprising: a grinding tool that is a rotary tool and includes at least one grinding stone that protrudes radially outward ; and a control device, configured to control the workpiece and the abrasive tool.

Die Steuerungseinrichtung umfasst: eine Zahnlückeneintrittseinheit, die eingerichtet ist, um das Werkstück und das Schleifwerkzeug in einem Zustand gleichzeitig zu drehen, bei dem eine Drehachse des Werkstücks und eine Drehachse des Schleifwerkzeugs parallel zueinander angeordnet sind, wodurch bewirkt wird, dass eine Schneidkante des Schleifsteins des Schleifwerkzeugs sich entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn bezüglich des Werkstücks bewegt und in einen Innenraum der Zahnlücke ohne ein Kontaktieren der Zahnflächen kommt; und eine Zahnflächenschleifeinheit, die eingerichtet ist, um eine der Zahnflächen an der Zahnlücke von einer Seite eines Zahnbodens in Richtung einer Zahnspitze der Zahnfläche während eines Fortführens einer Bewegung der Schneidkante des Schleifsteins des Schleifwerkzeugs entlang der vorbestimmten Bewegungsbahn zu schleifen. Mit der Zahnradschleifmaschine können die gleichen Wirkungen wie mit dem Zahnradschleifverfahren erhalten werden.The controller includes: a gullet entry unit configured to simultaneously rotate the workpiece and the grinding tool in a state where a rotation axis of the workpiece and a rotation axis of the grinding tool are arranged in parallel with each other, thereby causing a cutting edge of the grindstone of the grinding tool moves along a predetermined movement path with respect to the workpiece and comes into an interior space of the tooth gap without contacting the tooth surfaces; and a tooth face grinding unit configured to grind one of the tooth faces at the tooth gap from a tooth bottom side toward a tooth tip of the tooth face while continuing movement of the cutting edge of the grindstone of the grinding tool along the predetermined movement path. With the gear grinding machine, the same effects as with the gear grinding method can be obtained.

Figurenlistecharacter list

1 Fig. 14 is a perspective view showing part of a gear-shaped workpiece.
2 Fig. 12 is a diagram illustrating a machine tool.
3 Fig. 12 is a diagram showing the workpiece and a grinding tool.
4 14 is a perspective view showing a grinding tool of a first embodiment.
5 14 is a perspective view showing a grinding tool according to a second embodiment.
6 12 is a functional block diagram illustrating a controller.
7 Fig. 12 is a diagram showing a trajectory of relative movement of a grindstone of the grinding tool with respect to the workpiece.
8th Fig. 12 is a diagram showing a trajectory of relative movement of a cutting edge of the grindstone of the grinding tool with respect to the workpiece.
9 14 is a diagram showing a state where the grindstone of the grinding tool is elastically deformed.
10 14 is a flowchart showing determination of grinding conditions.

Ausführliche BeschreibungDetailed description

1. Werkstück W1. Workpiece W

Ein Werkstück W wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Das Werkstück W als zu schleifendes Objekt hat eine Zahnradform, deren Außenumfangsfläche oder Innenumfangsfläche mit einem Zahnradprofil ausgebildet ist. Das heißt, das Werkstück W als zu schleifendes Objekt hat ein im Voraus ausgebildetes Zahnradprofil. Hier sind in dem Werkstück W als zu schleifendes Objekt Zahnflächen Wb in einer Zahnlücke Wa des Zahnradprofils in einer Evolvente ausgebildet.A workpiece W is described with reference to FIG 1 described. The workpiece W as an object to be ground has a gear shape whose outer peripheral surface or inner peripheral surface is formed with a gear profile. That is, the workpiece W as an object to be ground has a gear profile formed in advance. Here, in the workpiece W as an object to be ground, tooth surfaces Wb are formed in a tooth space Wa of the gear profile in an involute.

In dem Zahnradprofil des Werkstücks W kann eine Flankenlinienrichtung parallel zu einer Drehachse des Werkstücks W sein oder kann die Flankenlinienrichtung einen Winkel bezüglich der Drehachse des Werkstücks W haben. Die Zahnflächen Wb des zuerst genannten Werkstücks W ist eine Zahnfläche eines geradverzahnten Zahnrads und die Zahnflächen Wb des letztgenannten Werkstücks W ist eine Zahnfläche eines schrägverzahnten Zahnrads.In the gear profile of the work W, a lead direction may be parallel to a rotation axis of the work W, or the lead direction may have an angle with respect to the rotation axis of the work W. The tooth surface Wb of the former workpiece W is a tooth surface of a spur gear, and the tooth surface Wb of the latter workpiece W is a tooth surface of a helical gear.

Jede Zahnfläche Wb ist ein Schleifabschnitt. In 1 wird nur ein Teil der Zahnfläche Wb in einer Zahnbreitenrichtung als ein Schleifabschnitt Wc bezeichnet. Die Zahnfläche Wb, die im Voraus ausgebildet wird, wird geschliffen, um eine Zahndicke zu reduzieren. Die Zahnfläche Wb nach einem Schleifen (das heißt, der Schleifabschnitt Wc) wird auch in einer Evolvente ausgebildet. Der Schleifabschnitt Wc der Zahnfläche Wb kann eine gesamte Länge in der Zahnbreitenrichtung sein oder kann nur ein Teil in der Zahnbreitenrichtung sein.Each tooth face Wb is a grinding portion. In 1 only part of the tooth surface Wb in a tooth width direction is referred to as a grinding portion Wc. The tooth surface Wb formed in advance is ground to reduce a tooth thickness. The tooth surface Wb after grinding (that is, the grinding portion Wc) is also formed in an involute. The grinding portion Wc of the tooth surface Wb may be an entire length in the face width direction or may be only a part in the face width direction.

2. Ausführungsform von Werkzeugmaschine 12. Embodiment of machine tool 1

Die Werkzeugmaschine 1, die eine Zahnradschleifmaschine zum Schleifen der Zahnfläche Wb des Zahnrads als das Werkstück W ist, ist eine Maschine zum Schleifen der Zahnfläche Wb durch ein Schleifwerkzeug T durch ein relatives Bewegen des Schleifwerkzeugs T und des Werkstücks W. Des Weiteren umfasst die betreffende Werkzeugmaschine 1 eine Vielzahl von Strukturen zum relativen Bewegen des Schleifwerkzeugs T und des Werkstücks W. Die betreffende Werkzeugmaschine 1 ist beispielsweise ein Bearbeitungszentrum.The machine tool 1, which is a gear grinding machine for grinding the tooth surface Wb of the gear as the workpiece W, is a machine for grinding the tooth surface Wb by a grinding tool T by relatively moving the grinding tool T and the workpiece W. Furthermore, the subject machine tool includes 1 shows a variety of structures for relatively moving the grinding tool T and the workpiece W. The machine tool 1 concerned is, for example, a machining center.

Eine Ausführungsform der Werkzeugmaschine 1 wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Werkzeugmaschine 1 ein Bearbeitungszentrum, das imstande ist, Werkzeuge zu wechseln. Insbesondere kann das Bearbeitungszentrum als die Werkzeugmaschine 1 zusätzlich zum Schleifen der Zahnfläche Wb das Zahnradprofil an dem Werkstück W durch Zahnradschälen, Wälzfräsbearbeiten oder dergleichen schneiden. Selbstverständlich kann die Werkzeugmaschine 1 eine Maschine sein, die speziell zum Schleifen vorgesehen ist. Das Bearbeitungszentrum als die Werkzeugmaschine 1 ist grundsätzlich als horizontales Bearbeitungszentrum eingerichtet. Die Werkzeugmaschine 1 hat beispielsweise die oben beschriebene Konfiguration, kann aber auch bei anderen Konfigurationen, wie ein vertikales Bearbeitungszentrum, Anwendung finden.An embodiment of the machine tool 1 is described with reference to FIG 2 described. In the present embodiment, the machine tool 1 is a machining center capable of changing tools. Specifically, the machining center as the machine tool 1 can, in addition to grinding the tooth surface Wb, grind the gear profile on the workpiece Cut W by gear skiving, hobbing or the like. Of course, the machine tool 1 can be a machine specially designed for grinding. The machining center as the machine tool 1 is basically set up as a horizontal machining center. The machine tool 1 has, for example, the configuration described above, but it can be applied to other configurations such as a vertical machining center.

Wie in 2 veranschaulicht ist, hat die Werkzeugmaschine 1 beispielsweise drei gerade Achsen (X-Achse, Y-Achse, Z-Achse), die zueinander rechtwinklig sind, als Antriebsachsen. Hier ist eine Richtung einer Drehachse des Schleifwerkzeugs T (gleich einer Drehachse einer Werkzeugspindel) als die Z-Achsenrichtung definiert und sind zwei zu der Z-Achsenrichtung rechtwinklige Achsen als die X-Achsenrichtung und die Y-Achsenrichtung definiert. In 2 ist eine Horizontalrichtung die X-Achsenrichtung und ist eine Vertikalrichtung die Y-Achsenrichtung. Die Werkzeugmaschine 1 hat des Weiteren zwei Drehachsen (eine B-Achse und eine Cw-Achse) zum Ändern der Relativlage zwischen dem Schleifwerkzeug T und dem Werkstück W als Antriebsachsen. Die Werkzeugmaschine 1 hat auch eine Ct-Achse als eine Drehachse zum Drehen des Schleifwerkzeugs T.As in 2 1, the machine tool 1 has, for example, three straight axes (X-axis, Y-axis, Z-axis) perpendicular to each other as driving axes. Here, a direction of a rotation axis of the grinding tool T (equal to a rotation axis of a tool spindle) is defined as the Z-axis direction, and two axes perpendicular to the Z-axis direction are defined as the X-axis direction and the Y-axis direction. In 2 a horizontal direction is the X-axis direction, and a vertical direction is the Y-axis direction. The machine tool 1 further has two rotary axes (a B axis and a Cw axis) for changing the relative position between the grinding tool T and the workpiece W as driving axes. The machine tool 1 also has a Ct axis as a rotating axis for rotating the grinding tool T.

Das heißt, die Werkzeugmaschine 1 ist ein 5-Achsen-Bearbeitungswerkzeug (ein 6-Achsen-Bearbeitungswerkzeug unter Berücksichtigung der Werkzeugspindel (Ct-Achse)), das imstande ist, eine frei gekrümmte Fläche spanend zu bearbeiten. Hier kann die Werkzeugmaschine 1 anstelle der Konfiguration mit der B-Achse (eine Drehachse um die Y-Achse herum in einem Referenzzustand) und der Cw-Achse (eine Drehachse um die Z-Achse herum in dem Referenzzustand) eine A-Achse (eine Drehachse um die X-Achse herum in dem Referenzzustand) und die B-Achse haben oder die A-Achse und die Cw-Achse haben.That is, the machine tool 1 is a 5-axis machining tool (a 6-axis machining tool considering the tool spindle (Ct axis)) capable of machining a freely curved surface. Here, instead of the configuration having the B-axis (a rotating axis around the Y-axis in a reference state) and the Cw-axis (a rotating axis around the Z-axis in the reference state), the machine tool 1 may have an A-axis (a axis of rotation around the X-axis in the reference state) and the B-axis or have the A-axis and the Cw-axis.

Bei der Werkzeugmaschine 1 kann die Konfiguration zum relativen Bewegen des Schleifwerkzeugs T und des Werkstücks W zweckmäßig ausgewählt werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Werkzeugmaschine 1 imstande, das Schleifwerkzeug T in der Y-Achsenrichtung und der Z-Achsenrichtung linear zu bewegen, das Werkstück W in der X-Achsenrichtung linear zu bewegen und das Werkstück W in der B-Achsenrichtung und der Cw-Achsenrichtung zu drehen. Das Schleifwerkzeug T ist imstande, um die Ct-Achse herum zu drehen.In the machine tool 1, the configuration for relatively moving the grinding tool T and the workpiece W can be appropriately selected. In the present embodiment, the machine tool 1 is capable of linearly moving the grinding tool T in the Y-axis direction and the Z-axis direction, linearly moving the workpiece W in the X-axis direction, and the workpiece W in the B-axis direction and the Cw -Axis direction to rotate. The grinding tool T is able to rotate around the Ct axis.

Die Werkzeugmaschine 1 umfasst ein Bett 10, einen Werkstückhalter 20 und einen Werkzeughalter 30. Das Bett 10 ist in einer beliebigen Form, wie eine im Wesentlichen rechteckige Form, ausgebildet und ist an einer Fußbodenfläche installiert. Der Werkstückhalter 20 ist imstande, das Werkstück W in der X-Achsenrichtung linear zu bewegen und das Werkstück W um die B-Achse und die Cw-Achse bezüglich des Betts 10 herum zu drehen. Der Werkstückhalter 20 umfasst hauptsächlich einen X-Achsenbewegungstisch 21, einen B-Achsendrehtisch 22 und eine Werkstückspindelvorrichtung 23.The machine tool 1 includes a bed 10, a workpiece holder 20, and a tool holder 30. The bed 10 is formed in an arbitrary shape such as a substantially rectangular shape, and is installed on a floor surface. The work holder 20 is capable of linearly moving the work W in the X-axis direction and rotating the work W about the B-axis and the Cw-axis with respect to the bed 10 . The workpiece holder 20 mainly comprises an X-axis moving table 21, a B-axis rotary table 22 and a workpiece spindle device 23.

Der X-Achsenbewegungstisch 21 ist imstande, sich in der X-Achsenrichtung bezüglich des Betts 10 zu bewegen. Im speziellen ist das Bett 10 mit einem Paar X-Achsenführungsschienen versehen, die sich in der X-Achsenrichtung (Vorderseiten-Rückseiten-Richtung in 2) erstrecken, und der X-Achsenbewegungstisch 21 wird durch einen Linearmotor oder einen Kugelgewindemechanismus (nicht gezeigt) angetrieben, um sich in der X-Achsenrichtung hin und her zu bewegen, während dieser durch das Paar X-Achsenführungsschienen geführt wird.The X-axis moving table 21 is capable of moving in the X-axis direction with respect to the bed 10 . Specifically, the bed 10 is provided with a pair of X-axis guide rails extending in the X-axis direction (front-back direction in 2 ) extend, and the X-axis moving table 21 is driven by a linear motor or a ball screw mechanism (not shown) to reciprocate in the X-axis direction while being guided by the pair of X-axis guide rails.

Der B-Achsendrehtisch 22 ist an einer oberen Fläche des X-Achsenbewegungstisches 21 vorgesehen und bewegt sich in der X-Achsenrichtung in einer Weise mit dem X-Achsenbewegungstisch 21 als Einheit hin und her. Der B-Achsendrehtisch 22 ist imstande, um die B-Achse bezüglich des X-Achsenbewegungstisches 21 herum zu drehen. Ein Drehmotor (nicht gezeigt) ist in dem B-Achsendrehtisch 22 aufgenommen und der B-Achsendrehtisch 22 wird durch den Drehmotor angetrieben, sodass dieser um die B-Achse herum dreht.The B-axis rotary table 22 is provided on an upper surface of the X-axis moving table 21 and reciprocates in the X-axis direction in a manner with the X-axis moving table 21 as a unit. The B-axis rotary table 22 is capable of rotating around the B-axis with respect to the X-axis moving table 21 . A rotary motor (not shown) is housed in the B-axis rotary table 22, and the B-axis rotary table 22 is driven by the rotary motor to rotate around the B-axis.

Die Werkstückspindelvorrichtung 23 ist an dem B-Achsendrehtisch 22 installiert und dreht mit dem B-Achsendrehtisch 22 als Einheit um die B-Achse herum. Die Werkstückspindelvorrichtung 23 umfasst eine Werkstückspindelbasis 23a, ein Werkstückspindelgehäuse 23b und eine Werkstückspindel 23c. Die Werkstückspindelbasis 23a ist an einer oberen Fläche des B-Achsendrehtisches 22 fixiert.The work spindle device 23 is installed on the B-axis rotary table 22 and rotates around the B-axis with the B-axis rotary table 22 as a unit. The work spindle device 23 comprises a work spindle base 23a, a work spindle housing 23b and a work spindle 23c. The work spindle base 23a is fixed to an upper surface of the B-axis rotary table 22 .

Das Werkstückspindelgehäuse 23b ist an der Werkstückspindelbasis 23a fixiert und hat eine zylindrische Innenumfangsfläche, die an einer Cw-Achsenmittellinie zentriert ist, die senkrecht zu einer B-Achsenmittellinie ist. Die Werkstückspindel 23c ist durch das Werkstückspindelgehäuse 23b drehbar gestützt. Das Werkstück W wird an der Werkstückspindel 23c abnehmbar gehalten. Das heißt, die Werkstückspindel 23c hält das Werkstück W an dem Werkstückspindelgehäuse 23b in einer Weise, sodass dieses imstande ist, um die Cw-Achse herum zu drehen, und dreht mit dem Werkstück W als Einheit.The work spindle housing 23b is fixed to the work spindle base 23a and has a cylindrical inner peripheral surface centered on a Cw-axis centerline perpendicular to a B-axis centerline. The work spindle 23c is rotatably supported by the work spindle housing 23b. The work W is detachably held on the work spindle 23c. That is, the work spindle 23c holds the work W on the work spindle housing 23b in a manner capable of rotating around the Cw axis, and rotates with the work W as a unit.

Ein Drehmotor (nicht gezeigt) zum Drehen der Werkstückspindel 23c und ein Detektor (nicht gezeigt), wie ein Encoder, zum Erfassen eines Drehwinkels der Werkstückspindel 23c, sind im Inneren des Werkstückspindelgehäuses 23b vorgesehen. Dadurch ist der Werkstückhalter 20 imstande, das Werkstück W bezüglich des Betts 10 in der X-Achsenrichtung zu bewegen und das Werkstück W um die B-Achse und die Cw-Achse herum zu drehen.A rotation motor (not shown) for rotating the work spindle 23c, and a detector (not shown) such as an encoder for detecting a rotation Angles of the work spindle 23c are provided inside the work spindle housing 23b. Thereby, the workpiece holder 20 is able to move the workpiece W with respect to the bed 10 in the X-axis direction and rotate the workpiece W around the B-axis and the Cw-axis.

Der Werkzeughalter 30 umfasst hauptsächlich eine Säule 31, einen Sattel 32 und eine Werkzeugspindelvorrichtung 33. Die Säule 31 ist imstande, sich in der Z-Achsenrichtung bezüglich des Betts 10 zu bewegen. Im speziellen ist das Bett 10 mit einem Paar Z-Achsenführungsschienen versehen, die sich in der Z-Achsenrichtung (Links-Rechts-Richtung in 2) erstrecken, und die Säule 31 wird durch einen Linearmotor oder einen Kugelgewindemechanismus (nicht gezeigt) angetrieben, um sich in der Z-Achsenrichtung hin und her zu bewegen, während diese durch das Paar Z-Achsenführungsschienen geführt wird.The tool holder 30 mainly includes a column 31, a saddle 32 and a tool spindle device 33. The column 31 is capable of moving in the Z-axis direction with respect to the bed 10. As shown in FIG. Specifically, the bed 10 is provided with a pair of Z-axis guide rails extending in the Z-axis direction (left-right direction in 2 ) extend, and the column 31 is driven by a linear motor or a ball screw mechanism (not shown) to reciprocate in the Z-axis direction while being guided by the pair of Z-axis guide rails.

Der Sattel 32 ist an einer Seitenfläche der Säule 31 an der Seite des Werkstücks W (linke Seitenfläche in 2) und parallel zu einer Ebene angeordnet, die rechtwinklig zu der Z-Achsenrichtung ist. Diese Seitenfläche der Säule 31 ist mit einem Paar Y-Achsenführungsschienen versehen, die sich in der Y-Achsenrichtung (Oberseiten-Unterseiten-Richtung in 2) erstrecken, und der Sattel 32 wird durch einen Linearmotor oder einen Kugelgewindemechanismus (nicht gezeigt) angetrieben, um sich in der Y-Achsenrichtung hin und her zu bewegen.The saddle 32 is fixed to a side surface of the column 31 on the workpiece W side (left side surface in FIG 2 ) and arranged parallel to a plane perpendicular to the Z-axis direction. This side face of the column 31 is provided with a pair of Y-axis guide rails extending in the Y-axis direction (top-bottom direction in 2 ) extend, and the saddle 32 is driven by a linear motor or a ball screw mechanism (not shown) to reciprocate in the Y-axis direction.

Die Werkzeugspindelvorrichtung 33 ist an dem Sattel 32 installiert und bewegt sich mit den Sattel 32 als Einheit in der Y-Achsenrichtung. Die Werkzeugspindelvorrichtung 33 umfasst ein Werkzeugspindelgehäuse 33a und eine Werkzeugspindel 33b. Das Werkzeugspindelgehäuse 33a ist an dem Sattel 32 fixiert und hat eine zylindrische Innenumfangsfläche, die an einer Ct-Achsenmittellinie, die parallel zu der Z-Achse ist, zentriert ist. Die Werkzeugspindel 33b ist durch das Werkzeugspindelgehäuse 33a drehbar gestützt. Das Schleifwerkzeug T wird durch die Werkzeugspindel 33b abnehmbar gehalten. Das heißt, die Werkzeugspindel 33b hält das Schleifwerkzeug T an dem Werkzeugspindelgehäuse 33a in einer Weise, sodass dieses imstande ist, um die Ct-Achse herum zu drehen, und dreht mit dem Schleifwerkzeug T als Einheit.The tool spindle device 33 is installed on the saddle 32 and moves with the saddle 32 in the Y-axis direction as a unit. The tool spindle device 33 comprises a tool spindle housing 33a and a tool spindle 33b. The tool spindle housing 33a is fixed to the saddle 32 and has a cylindrical inner peripheral surface centered on a Ct-axis centerline parallel to the Z-axis. The tool spindle 33b is rotatably supported by the tool spindle housing 33a. The grinding tool T is detachably held by the tool spindle 33b. That is, the tool spindle 33b holds the grinding tool T to the tool spindle housing 33a in a manner capable of rotating around the Ct axis, and rotates with the grinding tool T as a unit.

Ein Werkzeugdrehmotor (nicht gezeigt) zum Drehen der Werkzeugspindel 33b und ein Detektor (nicht gezeigt), wie ein Encoder, zum Erfassen eines Drehwinkels der Werkzeugspindel 33b sind im Inneren des Werkzeugspindelgehäuses 33a vorgesehen. Auf diese Weise hält der Werkzeughalter 30 das Schleifwerkzeug T in einer Weise, sodass dieses imstande ist, sich bezüglich des Betts 10 in der Y-Achsenrichtung und der Z-Achsenrichtung zu bewegen und sich um die Ct-Achse herum zu drehen.A tool rotating motor (not shown) for rotating the tool spindle 33b and a detector (not shown) such as an encoder for detecting a rotating angle of the tool spindle 33b are provided inside the tool spindle housing 33a. In this way, the tool holder 30 holds the grinding tool T in a manner capable of moving in the Y-axis direction and the Z-axis direction with respect to the bed 10 and rotating around the Ct-axis.

3. Ausführliche Konfiguration von Schleifwerkzeug T3. Detailed configuration of grinding tool T

3-1. Ausführliche Konfiguration von Schleifwerkzeug T einer ersten Ausführungsform3-1 Detailed configuration of grinding tool T of a first embodiment

Eine Konfiguration des Schleifwerkzeugs T einer ersten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben. Das Schleifwerkzeug T der ersten Ausführungsform ist ein Drehwerkzeug zum Schleifen der Zahnfläche Wb, deren Flankenlinienrichtung parallel zu der Drehachse des Werkstücks W ist. Die Drehachse Cw des Werkstücks W und die Drehachse Ct des Schleifwerkzeugs T sind parallel zueinander angeordnet. In diesem Zustand wird das Schleifwerkzeug T gleichzeitig mit dem Werkstück W gedreht, um die Zahnfläche Wb des Zahnrads als das Werkstück W zu schleifen.A configuration of the grinding tool T of a first embodiment is described with reference to FIG 3 and 4 described. The grinding tool T of the first embodiment is a rotary tool for grinding the tooth surface Wb whose tooth trace direction is parallel to the rotation axis of the workpiece W. The axis of rotation Cw of the workpiece W and the axis of rotation Ct of the grinding tool T are arranged parallel to each other. In this state, the grinding tool T is rotated simultaneously with the workpiece W to grind the tooth surface Wb of the gear as the workpiece W.

Das Schleifwerkzeug T umfasst einen Werkzeugkörper Ta und einen Schleifstein Tb. Der Werkzeugkörper Ta ist beispielsweise in einer zylindrischen Form ausgebildet und wird durch die Werkzeugspindel 33b derart gehalten, dass dessen Mittelachse mit der Ct-Achsenmittellinie der Werkzeugspindel 33b übereinstimmt. Der Werkzeugkörper Ta ist beispielsweise aus einem Stahlwerkstoff ausgebildet.The grinding tool T includes a tool body Ta and a grindstone Tb. The tool body Ta is formed in a cylindrical shape, for example, and is held by the tool spindle 33b such that its center axis coincides with the Ct-axis centerline of the tool spindle 33b. The tool body Ta is formed from a steel material, for example.

Der Schleifstein Tb ist an einem distalen Ende des Werkzeugkörpers Ta vorgesehen und steht in einer Radialrichtung des Werkzeugkörpers Ta nach außen vor. Das heißt, der Schleifstein Tb ist in einer Plattenform ausgebildet, die sich in der Radialrichtung des Schleifwerkzeugs T in einem Querschnitt senkrecht zu einer Achse des Schleifwerkzeugs Ta erstreckt. Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführungsform der Schleifstein Tb in einer rechteckigen Form von einer Flächennormalrichtung der Plattenform aus gesehen ausgebildet. Die Form des Schleifsteins Tb ist jedoch nicht auf die rechteckige Form begrenzt und kann in einer Trapezform ausgebildet werden.The grindstone Tb is provided at a distal end of the tool body Ta and protrudes outward in a radial direction of the tool body Ta. That is, the grindstone Tb is formed in a plate shape extending in the radial direction of the grinding tool T in a cross section perpendicular to an axis of the grinding tool Ta. Specifically, in the present embodiment, the grindstone Tb is formed in a rectangular shape as viewed from a surface normal direction of the plate shape. However, the shape of the grindstone Tb is not limited to the rectangular shape and can be formed in a trapezoidal shape.

Da das Schleifwerkzeug T der ersten Ausführungsform zum Schleifen der Zahnfläche Wb ist, deren Flankenlinienrichtung parallel zu der Drehachse des Werkstücks W ist, ist der Schleifstein Tb des Schleifwerkzeugs T derart vorgesehen, dass eine Erstreckungsrichtung der Platte parallel zu der Mittelachse des Werkzeugkörpers Ta ist.Since the grinding tool T of the first embodiment is for grinding the tooth surface Wb whose tooth trace direction is parallel to the axis of rotation of the workpiece W, the grindstone Tb of the grinding tool T is provided such that an extending direction of the plate is parallel to the central axis of the tool body Ta.

Deshalb umfasst der Schleifstein Tb eine distale Endfläche Tb1 an einer radialen Außenseite des Schleifwerkzeugs T und eine Seitenfläche Tb2, die einer Umfangsrichtung des Schleifwerkzeugs T zugewandt ist. In dem Schleifstein Tb ist ein Abschnitt zum Schleifen der Zahnfläche Wb des Werkstücks W ein Kammabschnitt Tb3 (Schneidkante) zwischen der distalen Endfläche Tb1 und der Seitenfläche Tb2. Genauer gesagt umfasst die Schneidkante Tb3 zum Schleifen der Zahnfläche Wb in dem Schleifstein Tb den Kamm und umfasst des Weiteren einen Abschnitt in der Nähe des Kamms in der Seitenfläche Tb2.Therefore, the grindstone Tb includes a distal end surface Tb1 on a radially outer side of the grinding tool T and a side surface Tb2 facing a circumferential direction of the grinding tool T. In the grindstone Tb is a Portion for grinding the tooth face Wb of the workpiece W is a ridge portion Tb3 (cutting edge) between the distal end face Tb1 and the side face Tb2. More specifically, the cutting edge Tb3 for grinding the tooth surface Wb in the grindstone Tb includes the ridge, and further includes a portion near the ridge in the side surface Tb2.

Der Schleifstein Tb ist ein elastischer Schleifstein, der imstande ist, sich elastisch zu verformen. Das heißt, bei dem Schleifstein Tb, wenn die Zahnfläche Wb durch den Kammabschnitt zwischen der distalen Endfläche Tb1 und der Seitenfläche Tb2 geschliffen wird, wird die Schneidkante Tb3 (Kammabschnitt des distalen Endes) des Schleifsteins Tb ausgelenkt.The grindstone Tb is an elastic grindstone capable of elastic deformation. That is, in the grindstone Tb, when the tooth surface Wb is ground by the crest portion between the distal end surface Tb1 and the side surface Tb2, the cutting edge Tb3 (crest portion of the distal end) of the grindstone Tb is deflected.

Hier, in 3, dient ein außenverzahntes Zahnrad als Beispiel für das Werkstück W, es kann aber auch ein innenverzahntes Zahnrad sein. In diesem Fall ist das Schleifwerkzeug T an einer Innenseite des Werkstücks W gelegen, das ein innenverzahntes Zahnrad ist, und die Drehachse Ct des Schleifwerkzeugs T ist bezüglich der Drehachse Cw des Werkstücks W exzentrisch.Here in 3 , an external gear is exemplified for the workpiece W, but it may be an internal gear. In this case, the grinding tool T is located on an inner side of the workpiece W, which is an internal gear, and the axis of rotation Ct of the grinding tool T is eccentric with respect to the axis of rotation Cw of the workpiece W.

3-2. Ausführliche Konfiguration eines Schleifwerkzeugs T einer zweiten Ausführungsform3-2 Detailed configuration of a grinding tool T of a second embodiment

Eine Konfiguration des Schleifwerkzeugs T der zweiten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Das Schleifwerkzeug T der zweiten Ausführungsform ist ein Drehwerkzeug zum Schleifen der Zahnfläche Wb, deren Flankenlinienrichtung bezüglich der Drehachse des Werkstücks W einen Winkel hat. Das heißt, das Schleifwerkzeug T der zweiten Ausführungsform ist ein Werkzeug zum Schleifen von Zahnflächen eines schrägverzahnten Zahnrads.A configuration of the grinding tool T of the second embodiment is described with reference to FIG 5 described. The grinding tool T of the second embodiment is a rotary tool for grinding the tooth surface Wb whose tooth trace direction with respect to the rotation axis of the workpiece W is at an angle. That is, the grinding tool T of the second embodiment is a tool for grinding tooth surfaces of a helical gear.

Eine Vielzahl von Schleifsteinen Tb des Schleifwerkzeugs T sind entlang einer Linie eines Schrägungswinkels des Schleifwerkzeugs T angeordnet, der einem Schrägungswinkel der Zahnfläche Wb des Werkstücks W entspricht. Bei dem Schleifwerkzeug T der zweiten Ausführungsform ist jeder Schleifstein Tb in einer Plattenform mit einer ebenen Seitenfläche Tb2 ausgebildet. Deshalb haben benachbarte Schleifsteine Tb eine geringe Stufe dazwischen.A plurality of grindstones Tb of the grinding tool T are arranged along a line of a helix angle of the grinding tool T which corresponds to a helix angle of the tooth surface Wb of the workpiece W. In the grinding tool T of the second embodiment, each grindstone Tb is formed in a plate shape with a flat side surface Tb2. Therefore, adjacent grindstones Tb have a small step therebetween.

3-3. Ausführliche Konfiguration von Schleifwerkzeug T einer dritten Ausführungsform3-3 Detailed configuration of grinding tool T of a third embodiment

Die Vielzahl von Schleifsteinen Tb des Schleifwerkzeugs T der zweiten Ausführungsform sind in der Drehachsenrichtung des Schleifwerkzeugs T diskontinuierlich angeordnet. Andererseits kann das Schleifwerkzeug T der dritten Ausführungsform einen Schleifstein Tb mit einer Seitenfläche Tb2 einer dreidimensional gekrümmten Fläche entlang einer Linie des Schleifwerkzeugs T umfassen, die einem Schrägungswinkel der Zahnfläche Wb des Werkstücks W entspricht.The plurality of grindstones Tb of the grinding tool T of the second embodiment are arranged discontinuously in the rotating axis direction of the grinding tool T. On the other hand, the grinding tool T of the third embodiment may include a grindstone Tb having a side surface Tb2 of a three-dimensional curved surface along a line of the grinding tool T corresponding to a helix angle of the tooth surface Wb of the workpiece W.

4. Konfiguration von Steuerungseinrichtung 504. Configuration of controller 50

Eine funktionale Blockkonfiguration der Steuerungseinrichtung 50 der Werkzeugmaschine 1, die oben beschrieben ist, wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Die Steuerungseinrichtung 50 umfasst eine Schleifbedingungsspeichereinheit 51, eine Zahnlückeneintrittseinheit 52 und eine Zahnflächenschleifeinheit 53.A functional block configuration of the controller 50 of the machine tool 1 described above will be explained with reference to FIG 6 described. The controller 50 includes a grinding condition storage unit 51, a tooth gap entry unit 52, and a tooth face grinding unit 53.

Die Schleifbedingungsspeichereinheit 51 speichert Schleifbedingungen zum Schleifen der Zahnfläche Wb des Werkstücks W durch das Schleifwerkzeug T. Die Schleifbedingungen umfassen eine Drehgeschwindigkeit des Schleifwerkzeugs T, eine Drehgeschwindigkeit des Werkstücks W, eine Relativposition der Drehachse Ct des Schleifwerkzeugs T bezüglich der Drehachse Cw des Werkstücks W, eine Relativdrehphase des Schleifwerkzeugs T bezüglich der Drehphase des Werkstücks W und dergleichen.The grinding condition storage unit 51 stores grinding conditions for grinding the tooth surface Wb of the workpiece W by the grinding tool T relative rotational phase of the grinding tool T with respect to the rotational phase of the workpiece W, and the like.

Die Zahnlückeneintrittseinheit 52 und die Zahnflächenschleifeinheit 53 steuern eine Antriebseinrichtung 60, wie einen Motor, beruhend auf den Schleifbedingungen, die in der Schleifbedingungsspeichereinheit 51 gespeichert sind. Wie später ausführlich beschrieben wird, führt die Zahnlückeneintrittseinheit 52 eine Steuerung durch, um zu bewirken, dass der Schleifstein Tb in die Zahnlücke Wa vor einem Schleifen der Zahnfläche Wb kommt. Die Zahnflächenschleifeinheit 53 führt eine Steuerung durch, um die Zahnfläche Wb von dem Zahnboden in Richtung der Zahnspitze durch den Schleifstein Tb zu schleifen, nachdem bewirkt ist, dass der Schleifstein Tb in die Zahnlücke Wa kommt.The gullet entry unit 52 and the tooth surface grinding unit 53 control a driving device 60 such as a motor based on the grinding conditions stored in the grinding condition storage unit 51 . As will be described later in detail, the gullet entering unit 52 performs control to cause the grindstone Tb to come into the gullet Wa before grinding the tooth surface Wb. The tooth face grinding unit 53 performs control to grind the tooth face Wb from the tooth bottom toward the tooth tip by the grindstone Tb after causing the grindstone Tb to come into the tooth gap Wa.

5. Schleifverfahren5. Grinding process

Ein Verfahren zum Schleifen der Zahnfläche Wb des Werkstücks W durch das Schleifwerkzeug T wird unter Bezugnahme auf 7 bis 9 beschrieben. Eine Strichzweipunktlinie in 7 zeigt eine Bewegungsbahn einer Bewegung des Schleifsteins Tb des Schleifwerkzeugs T unter der Annahme, dass das Werkstück W fixiert ist, in einem Fall an, bei dem das Werkstück W entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird und das Schleifwerkzeug T im Uhrzeigersinn gedreht wird, wie in 3 gezeigt ist.A method of grinding the tooth face Wb of the workpiece W by the grinding tool T will be described with reference to FIG 7 until 9 described. A dash two-dot line in 7 shows a trajectory of a movement of the grindstone Tb of the grinding tool T on the assumption that the workpiece W is fixed, in a case where the workpiece W is rotated counterclockwise and the grinding tool T is rotated clockwise as in 3 is shown.

Das heißt der Schleifstein Tb bewegt sich in einer Reihenfolge von A1, A2, A3, A4 und A5. Da das Schleifwerkzeug T sich im Uhrzeigersinn dreht (siehe 3), ändert sich eine Lage des Schleifsteins Tb derart, dass die Schneidkante Tb3 des Schleifsteins Tb sich bezüglich des Basisendes des Schleifsteins Tb (oberes Ende in 7) im Uhrzeigersinn bewegt, wenn sich der Schleifstein Tb von A1 nach A5 bewegt. Da das Schleifwerkzeug T gleichzeitig mit der Drehung des Werkstücks W dreht, rotiert die Drehachse des Schleifwerkzeugs T bezüglich des Werkstücks W. Deshalb ändert sich die Position und Lage des Schleifsteins Tb bezüglich des Werkstücks W wie in 7 gezeigt ist.That is, the grindstone Tb moves in an order of A1, A2, A3, A4, and A5. Since the grinding tool T rotates clockwise (see 3 ), an attitude of the grindstone Tb changes such that the cutting edge Tb3 of the grindstone Tb changes with respect to the base end of the grindstone Tb (upper end in 7 ) moves clockwise as the grindstone Tb moves from A1 to A5. Since the grinding tool T rotates simultaneously with the rotation of the workpiece W, the axis of rotation of the grinding tool T rotates with respect to the workpiece W. Therefore, the position and attitude of the grindstone Tb with respect to the workpiece W changes as in FIG 7 is shown.

In 8 zeigt eine Dicke Volllinie eine Bewegungsbahn einer Relativbewegung einer Schneidkante Tb3 des Schleifsteins Tb des Schleifwerkzeugs T bezüglich des Werkstücks W an. Das heißt, wie in 8 gezeigt ist, werden das Werkstück W und das Schleifwerkzeug T in einem Zustand, bei dem die Drehachse Cw des Werkstücks W und die Drehachse Ct des Schleifwerkzeugs T parallel zueinander angeordnet sind, gleichzeitig gedreht, wodurch bewirkt wird, dass sich die Schneidkante Tb3 des Schleifsteins Tb des Schleifwerkzeugs T entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn bezüglich des Werkstücks W bewegt. Die vorbestimmte Bewegungsbahn ist eine Zykloidenkurve.In 8th a thick solid line indicates a trajectory of relative movement of a cutting edge Tb3 of the grindstone Tb of the grinding tool T with respect to the workpiece W. FIG. That is, as in 8th shown, the workpiece W and the grinding tool T are simultaneously rotated in a state where the axis of rotation Cw of the workpiece W and the axis of rotation Ct of the grinding tool T are parallel to each other, causing the cutting edge Tb3 of the grindstone Tb of the grinding tool T is moved relative to the workpiece W along a predetermined moving path. The predetermined trajectory is a cycloidal curve.

In 7 und 8 wird zunächst, wie durch A1, A2 und A3 angezeigt ist, die Schneidkante Tb3 des Schleifsteins Tb entlang der vorbestimmten Bewegungsbahn bewegt und kommt in den Innenraum der Zahnlücke Wa, ohne die Zahnfläche Wb zu kontaktieren (Zahnlückeneintrittsschritt). Der Zahnlückeneintrittsschritt wird durch die Zahnlückeneintrittseinheit 52 in der in 6 gezeigten Steuerungseinrichtung 50 gesteuert.In 7 and 8th first, as indicated by A1, A2 and A3, the cutting edge Tb3 of the grindstone Tb is moved along the predetermined moving path and comes into the inside of the gullet Wa without contacting the gullet face Wb (gullet entry step). The gullet entering step is performed by the gullet entering unit 52 in the in 6 Control device 50 shown controlled.

Zu dieser Zeit kommt der Schleifstein Tb in den Innenraum der Zahnlücke Wa in einer Lage, bei der die distale Endfläche Tb1 des Schleifsteins Tb einer Zahnfläche Wb der Zahnflächen Wb an beiden Seiten der Zahnlücke Wa als zu schleifendes Objekt zugewandt ist. Dann, in einem Endstadium eines Eintretens in den Innenraum der Zahnlücke Wa, kommt der Schleifstein Tb mit der näheren Umgebung des Zahnbodens der einen Zahnfläche Wb als ein zu schleifendes Objekt in Kontakt. Zu dieser Zeit ist die Seitenfläche Tb2 des Schleifsteins Tb im Wesentlichen gleich einer Tangentenlinie an einem Kontaktpunkt mit der einen Zahnfläche Wb.At this time, the grindstone Tb comes inside the gullet Wa in a position where the distal end surface Tb1 of the grindstone Tb faces one tooth surface Wb of the tooth surfaces Wb on both sides of the gullet Wa as an object to be ground. Then, in a final stage of entering the inside of the tooth gap Wa, the grindstone Tb comes into contact with the vicinity of the tooth bottom of the one tooth face Wb as an object to be ground. At this time, the side surface Tb2 of the grindstone Tb is substantially equal to a tangent line at a point of contact with the one tooth surface Wb.

Nachfolgend, wie durch A3, A4 und A5 angezeigt ist, während die Schneidkante Tb3 des Schleifsteins Tb fortlaufend entlang der vorbestimmten Bewegungsbahn bewegt wird, wird die Schneidkante Tb3 von der Seite des Zahnbodens in Richtung der Zahnspitze der einen Zahnfläche Wb in der Zahnlücke Wa bewegt. Das heißt, die eine Zahnfläche Wb wird von der Seite des Zahnbodens in Richtung der Zahnspitze der Zahnfläche Wb geschliffen (Zahnflächenschleifschritt). Dieser Zahnflächenschleifschritt wird durch die Zahnlückeneintrittseinheit 52 in der in 6 gezeigten Steuerungseinrichtung 50 gesteuert.Subsequently, as indicated by A3, A4 and A5, while the cutting edge Tb3 of the grindstone Tb is continuously moved along the predetermined moving path, the cutting edge Tb3 is moved from the tooth bottom side toward the tooth tip of the one tooth face Wb in the tooth space Wa. That is, the one tooth surface Wb is ground from the tooth bottom side toward the tooth tip of the tooth surface Wb (tooth surface grinding step). This tooth surface grinding step is performed by the tooth gap entry unit 52 in the Fig 6 Control device 50 shown controlled.

Zu dieser Zeit wird die eine Zahnfläche Wb in der Zahnlücke Wa von der Seite des Zahnbodens in Richtung der Zahnspitze der Zahnfläche Wb mit einem durch die Seitenfläche Tb2 des Schleifsteins Tb des Schleifwerkzeugs T und die Zahnfläche Wb ausgebildeten Winkel geschliffen, der ein spitzer Winkel ist. Da der Schleifstein Tb ein elastischer Schleifstein ist, kann der Schleifstein Tb ausgelenkt werden. Wie oben beschrieben ist, durch ein Festlegen des durch die Seitenfläche Tb2 des Schleifsteins Tb und die Zahnfläche Wb ausgebildeten Winkels auf einen spitzen Winkel, kann der Schleifstein Tb in einer Lage sein, die einfach ausgelenkt wird. Deshalb, wie in 9 gezeigt ist, kann die eine Zahnfläche Wb geschliffen werden, während die Schneidkante Tb3 des Schleifsteins Tb ausgelenkt wird. Selbst falls der Schleifstein Tb in einer Plattenform ausgebildet ist, kann die Haltbarkeit des Schleifsteins Tb durch ein Einrichten des Schleifsteins Tb mit einem elastischen Schleifstein gewährleistet werden.At this time, the one tooth surface Wb in the tooth gap Wa is ground from the tooth bottom side toward the tooth tip of the tooth surface Wb with an angle formed by the side surface Tb2 of the grindstone Tb of the grinding tool T and the tooth surface Wb, which is an acute angle. Since the grindstone Tb is an elastic grindstone, the grindstone Tb can be deflected. As described above, by setting the angle formed by the side surface Tb2 of the grindstone Tb and the tooth surface Wb to an acute angle, the grindstone Tb can be in a state that is easily deflected. Therefore, as in 9 1, the one tooth surface Wb can be ground while deflecting the cutting edge Tb3 of the grindstone Tb. Even if the grindstone Tb is formed in a plate shape, the durability of the grindstone Tb can be secured by setting the grindstone Tb with an elastic grindstone.

Hier ist die Zahnfläche Wb eine Evolvente, wohingegen die Bewegungsbahn der Schneidkante Tb3 eines Schleifsteins Tb eine Zykloidenkurve ist. Deshalb wird die Zahnfläche Wb unter Verwendung eines Abschnitts der Zykloidenkurve als die Bewegungsbahn der Schneidkante Tb3 des Schleifsteins Tb geschliffen, der an die Evolvente der Zahnfläche Wb angenähert wird. Dies wird durch ein Festlegen eines Drehgeschwindigkeitsverhältnisses zwischen dem Werkstück W und dem Schleifwerkzeug T, eines Schneidkantendurchmessers des Schleifsteins Tb des Schleifwerkzeugs T und eines Drehphaseneinstellbetrags des Schleifwerkzeugs T bezüglich des Werkstücks W umgesetzt.Here, the tooth surface Wb is an involute, whereas the moving trajectory of the cutting edge Tb3 of a grindstone Tb is a cycloid curve. Therefore, the tooth face Wb is ground using a portion of the cycloidal curve which is approximated to the involute of the tooth face Wb as the trajectory of the cutting edge Tb3 of the grindstone Tb. This is implemented by setting a rotational speed ratio between the workpiece W and the grinding tool T, a cutting edge diameter of the grindstone Tb of the grinding tool T, and a rotational phase adjustment amount of the grinding tool T with respect to the workpiece W.

7 bis 9 zeigen einen Fall, bei dem eine Zahnfläche Wb von einer Zahnlücke Wa zu schleifen ist. Durch ein Durchführen dieses Betriebs in allen Zahnlücken Wa, kann eine Zahnfläche Wb in jeder Zahnlücke Wa geschliffen werden. Des Weiteren kann durch ein Umkehren der Drehrichtungen des Werkstücks W und des Schleifwerkzeugs T die andere Zahnfläche Wb auf die im Wesentlichen gleiche Weise geschliffen werden. 7 until 9 show a case where a tooth surface Wb is to be ground from a tooth space Wa. By performing this operation in all gullets Wa, a tooth face Wb in each gullet Wa can be ground. Furthermore, by reversing the rotating directions of the workpiece W and the grinding tool T, the other tooth surface Wb can be ground in substantially the same way.

Eine Schleiftiefe des Schleifsteins Tb kann durch ein geringfügiges Erhöhen oder Verringern des Drehphaseneinstellbetrags des Schleifwerkzeugs T bezüglich des Werkstücks W eingestellt werden. Das heißt eine Schleifeffizienz kann durch zweckmäßiges Ändern des Drehphaseneinstellbetrags eingestellt werden.A grinding depth of the grindstone Tb can be adjusted by slightly increasing or decreasing the rotational phase adjustment amount of the grinding tool T with respect to the workpiece W. That is, a grinding efficiency can be adjusted by appropriately changing the rotational phase adjustment amount.

6. Schleifbedingungsbestimmung6. Grinding condition determination

Die Schleifbedingungsbestimmung wird unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. Wie oben beschrieben ist, ist es notwendig, den Abschnitt der Zykloidenkurve der Schneidkante Tb3 des Schleifsteins Tb zu finden, der an die Evolvente der Zahnfläche Wb angenähert ist. Des Weiteren ist es notwendig, eine Positionsbeziehung in der Zykloidenkurve zwischen dem Werkstück W und dem Schleifwerkzeug T derart festzulegen, dass die Schneidkante Tb3 des Schleifsteins Tb das Werkstück W von der Seite des Zahnbodens in Richtung der Zahnspitze der Zahnfläche Wb schleift. Des Weiteren ist es notwendig, die Zahnfläche Wb für alle der Vielzahl von Zahnlücken Wa in dem Werkstück W zu schleifen. Um dies umzusetzen, werden die Schleifbedingungen durch die nachfolgend beschriebene Schleifbedingungsbestimmung bestimmt.The grinding condition determination will be made with reference to FIG 10 described. As described above, it is necessary to find the portion of the cycloidal curve of the cutting edge Tb3 of the grindstone Tb that approximates the involute of the tooth surface Wb. Furthermore, it is necessary to set a positional relationship in the cycloidal curve between the workpiece W and the grinding tool T such that the cutting edge Tb3 of the grindstone Tb grinds the workpiece W from the tooth bottom side toward the tooth tip of the tooth surface Wb. Furthermore, it is necessary to grind the tooth surface Wb for all of the plurality of tooth spaces Wa in the workpiece W. To realize this, the grinding conditions are determined by the grinding condition determination described below.

Wie in 10 gezeigt ist, wird die Anzahl von Lamellen des Schleifwerkzeugs T bestimmt (Schritt S1). Beispielsweise ist die Anzahl von Lamellen des in 3 gezeigten Schleifwerkzeugs T eins. Die Anzahl von Lamellen ist vorzugsweise beispielsweise eins, zwei oder drei. Als nächstes wird das Drehgeschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Werkstück W und dem Schleifwerkzeug T bestimmt (Schritt S2). Das heißt, eine Bedingung, unter der der Schleifstein Tb alle Zahnflächen Wb schleifen kann, wird bestimmt. Das Drehgeschwindigkeitsverhältnis zum Schleifen von allen Zahnflächen Wb einmal durch den Schleifstein Tb wird bestimmt.As in 10 1, the number of sipes of the grinding tool T is determined (step S1). For example, the number of slats of the in 3 shown grinding tool T one. The number of lamellae is preferably one, two or three, for example. Next, the rotational speed ratio between the workpiece W and the grinding tool T is determined (step S2). That is, a condition under which the grindstone Tb can grind all the tooth faces Wb is determined. The rotational speed ratio for grinding all tooth surfaces Wb once by the grindstone Tb is determined.

Als nächstes wird ein Anfangswert des Schneidkantendurchmessers des Schleifsteins Tb eingegeben (Schritt S3). Als nächstes wird unter einer Bedingung, dass das Werkstück W fixiert ist, die Zykloidenbewegungsbahnkurve als eine Bewegungsbahnkurve der Schneidkante Tb3 des Schleifsteins Tb unter Verwendung des Drehgeschwindigkeitsverhältnisses und des Schneidkantendurchmessers des Schleifsteins Tb berechnet (Schritt S4).Next, an initial value of the cutting edge diameter of the grindstone Tb is input (step S3). Next, under a condition that the workpiece W is fixed, the cycloidal trajectory is calculated as a trajectory of the cutting edge Tb3 of the grindstone Tb using the rotational speed ratio and the cutting edge diameter of the grindstone Tb (step S4).

Als nächstes wird bestimmt, ob die Zykloidenkurve als die Bewegungsbahn der Schneidkante Tb3 des Schleifsteins Tb mit der Zahnfläche Wb übereinstimmt, die eine Evolvente ist (Schritt S5). In einem Fall einer Nichtübereinstimmung (S5: Nein) wird der Schneidkantendurchmesser des Schleifsteins Tb geändert (Schritt S6). Dann werden die Schritte S4 und S5 wiederholt.Next, it is determined whether the cycloidal curve as the moving trajectory of the cutting edge Tb3 of the grindstone Tb coincides with the tooth surface Wb which is an involute (step S5). In a case of disagreement (S5: No), the cutting edge diameter of the grindstone Tb is changed (step S6). Then steps S4 and S5 are repeated.

In einem Fall einer Übereinstimmung im Schritt S5 (S5: Ja) wird der Schneidkantendurchmesser des Schleifsteins Tb zu dieser Zeit bestimmt (Schritt S7). Unter Verwendung des bestimmten Schneidkantendurchmessers und Drehgeschwindigkeitsverhältnisses des Schleifsteins Tb werden ein Teil der Zykloidenkurve der Schneidkante Tb3 des Schleifsteins Tb und die Zahnfläche Wb, die die Evolvente ist, in einem Radialbereich des Werkstücks W, in dem die Zahnfläche Wb vorhanden ist, angenähert.In a case of agreement in step S5 (S5: Yes), the cutting edge diameter of the grindstone Tb at that time is determined (step S7). Using the determined cutting edge diameter and rotational speed ratio of the grindstone Tb, a part of the cycloidal curve of the cutting edge Tb3 of the grindstone Tb and the tooth surface Wb, which is the involute, are approximated in a radial area of the workpiece W where the tooth surface Wb exists.

Als nächstes wird der Drehphaseneinstellbetrag derart bestimmt, dass die Bewegungsbahn der Schneidkante Tb3 des Schleifsteins Tb ein Schleifen von dem Zahnboden in Richtung der Zahnspitze der Zahnfläche Wb ermöglicht (Schritt S8). Abhängig von der Beziehung zwischen der Drehphase des Werkstücks W und der Drehphase des Schleifwerkzeugs T kann der Schleifstein Tb in den Innenraum der Zahnlücke Wa ohne ein Kontaktieren der Zahnfläche Wb kommen und dann von dem Innenraum der Zahnlücke Wa ohne ein Kontaktieren der Zahnfläche Wb herauskommen. Darüber hinaus kann abhängig von der Drehphase der Schleifstein Tb mit der Zahnfläche Wb in Kontakt kommen, wenn dieser in den Innenraum der Zahnlücke Wa kommt. Des Weiteren kann abhängig von der Drehphase der Schleifstein Tb ohne in die Zahnlücke Wa zu kommen mit den Zähnen kollidieren. Deshalb wird der Drehphaseneinstellbetrag zum Umsetzen des Betriebs des in 7 bis 9 gezeigten Betriebs bestimmt. Auf diese Weise werden die Schleifbedingungen bestimmt.Next, the rotational phase adjustment amount is determined such that the trajectory of movement of the cutting edge Tb3 of the grindstone Tb allows grinding from the tooth bottom toward the tooth tip of the tooth surface Wb (step S8). Depending on the relationship between the rotational phase of the workpiece W and the rotational phase of the grinding tool T, the grindstone Tb can come into the interior of the tooth space Wa without contacting the tooth surface Wb and then come out of the interior of the tooth space Wa without contacting the tooth surface Wb. In addition, depending on the rotating phase, the grindstone Tb may come into contact with the tooth surface Wb when coming inside the tooth space Wa. Furthermore, depending on the rotating phase, the grindstone Tb may collide with the teeth without coming into the tooth gap Wa. Therefore, the rotational phase adjustment amount for realizing the operation of the in 7 until 9 operation shown. In this way, the grinding conditions are determined.

Gemäß dem Zahnradschleifverfahren, obwohl nur eine der Zahnflächen Wb geschliffen wird, kann die Schleifgeschwindigkeit im Vergleich mit einem Schleifverfahren, das einen gewindeförmigen Schleifstein verwendet, erhöht werden. Deshalb kann die Zahnfläche Wb mit hoher Genauigkeit geschliffen werden, selbst falls ein Schleifwerkzeug T mit kleinem Durchmesser verwendet wird. Das Zahnradschleifverfahren ist insbesondere zum Schleifen eines innenverzahnten Zahnrads wirksam, bei dem der Außendurchmesser des Schleifwerkzeugs T begrenzt ist.According to the gear grinding method, although only one of the tooth surfaces Wb is ground, the grinding speed can be increased in comparison with a grinding method using a thread-shaped grindstone. Therefore, the tooth surface Wb can be ground with high accuracy even if a small-diameter grinding tool T is used. The gear grinding method is particularly effective for grinding an internal gear in which the outer diameter of the grinding tool T is limited.

Bei dem Zahnradschleifverfahren wird ein Schleifen durch ein Bewegen des Schleifsteins von dem Zahnboden in Richtung der Zahnspitze der Zahnfläche durchgeführt. Dies ermöglicht eine Reduktion einer während eines Schleifens auf den Schleifstein Tb aufgebrachten Last. Falls die auf den Schleifstein Tb aufgebrachte Last groß ist, können äußerst genaue Zahnflächen nicht erhalten werden. Durch ein Durchführen eines Schleifens durch ein Bewegen des Schleifsteins Tb von dem Zahnboden in Richtung der Zahnspitze, wie oben beschrieben ist, kann die auf den Schleifstein Tb aufgebrachte Last reduziert werden, sodass eine äußerst genaue Zahnfläche erhalten werden kann.In the gear grinding method, grinding is performed by moving the grindstone from the tooth bottom toward the tooth tip of the tooth surface. This enables a reduction in a load applied to the grindstone Tb during grinding. If the load applied to the grindstone Tb is large, highly accurate tooth surfaces cannot be obtained. By performing grinding by moving the grindstone Tb from the tooth bottom toward the tooth tip as described above, the load applied to the grindstone Tb can be reduced, so that a highly accurate tooth face can be obtained.

Ein Zahnradschleifverfahren verwendet beim Schleifen von Zahnflächen (Wb) ein Schleifwerkzeug (T), das ein Drehwerkzeug ist und mindestens einen Schleifstein (Tb) umfasst, der radial nach außen vorsteht. Das Zahnradschleifverfahren umfasst: einen Zahnlückeneintrittsschritt (A1 bis A3) eines gleichzeitigen Drehens eines Werkstücks (B) und des Schleifwerkzeugs (T) in einem Zustand, bei dem eine Drehachse des Werkstücks (B) und eine Drehachse des Schleifwerkzeugs (T) parallel zueinander angeordnet sind, wodurch bewirkt wird, dass eine Schneidkante (Tb3) des Schleifsteins (Tb) des Schleifwerkzeugs (T) sich entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn bezüglich des Werkstücks (B) bewegt und in einen Innenraum der Zahnlücke (Wa) ohne ein Kontaktieren der Zahnflächen (Wb) kommt; und einen Zahnflächenschleifschritt (A3 bis A5) eines Schleifens von einer der Zahnflächen (Wb) an der Zahnlücke (Wa) von einer Seite eines Zahnbodens in Richtung einer Zahnspitze der Zahnfläche (Wb) während eines Fortführens einer Bewegung der Schneidkante (Tb3) des Schleifsteins (Tb) des Schleifwerkzeugs (T) entlang der vorbestimmten Bewegungsbahn.A gear grinding method uses a grinding tool (T) which is a rotary tool and at least one in grinding tooth faces (Wb). grindstone (Tb) projecting radially outward. The gear grinding method includes: a gullet entering step (A1 to A3) of simultaneously rotating a workpiece (B) and the grinding tool (T) in a state where a rotational axis of the workpiece (B) and a rotational axis of the grinding tool (T) are arranged parallel to each other , thereby causing a cutting edge (Tb3) of the grindstone (Tb) of the grinding tool (T) to move along a predetermined trajectory with respect to the workpiece (B) and into an inner space of the tooth gap (Wa) without contacting the tooth surfaces (Wb) comes; and a tooth surface grinding step (A3 to A5) of grinding one of the tooth surfaces (Wb) at the tooth gap (Wa) from a tooth bottom side toward a tooth tip of the tooth surface (Wb) while continuing movement of the cutting edge (Tb3) of the grindstone ( Tb) of the grinding tool (T) along the predetermined trajectory.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

JP 2016107359 A [0002]
JP 2020019096 A [0002]

Claims

A gear grinding method for grinding tooth surfaces at a tooth space of a gear profile formed in advance on a gear-shaped workpiece using a grinding tool that is a rotary tool and has at least one grindstone that protrudes radially outward when grinding the tooth surface, the gear grinding method being as follows having: a gullet entering step of rotating the workpiece and the grinding tool simultaneously in a state where a rotating axis of the workpiece and a rotating axis of the grinding tool are arranged in parallel to each other, thereby causing a cutting edge of the grindstone of the grinding tool to move along a predetermined moving trajectory with respect to the workpiece and comes into an interior of the tooth gap without contacting the tooth surface; and a tooth surface grinding step of grinding one of the tooth surfaces at the tooth gap from a tooth bottom side toward a tooth tip of the tooth surface while continuing movement of the cutting edge of the grindstone of the grinding tool along the predetermined movement path.

Gear grinding procedure according to claim 1 wherein the predetermined trajectory is a cycloidal curve with the tooth surface formed in an involute, and wherein the tooth surface grinding step comprises grinding the tooth surface using a portion of the cycloidal curve approximated to the involute.

Gear grinding procedure according to claim 2 , wherein the tooth surface grinding step comprises: setting a rotational speed ratio between the workpiece and the grinding tool, a cutting edge diameter of the grindstone of the grinding tool and a rotational phase adjustment amount of the grinding tool with respect to the workpiece in order to grind the tooth surface using the portion of the cycloid curve that is approximated to the involute .

Gear grinding method according to one of Claims 1 until 3 wherein the grindstone of the grinding tool is an elastic grindstone adapted to deform elastically, and the tooth surface grinding step comprises grinding the tooth surface while deflecting the cutting edge of the grindstone.

Gear grinding procedure according to claim 4 wherein the grindstone of the grinding tool has a distal end surface on a radially outer side of the grinding tool and a side surface facing the grinding tool in a circumferential direction, and wherein the tooth surface grinding step includes grinding one of the tooth surfaces at the tooth gap from the tooth bottom side toward of the tooth tip of the tooth surface with an angle formed by the side surface of the grindstone of the grinding tool and the tooth surface, which is an acute angle.

Gear grinding method according to one of Claims 1 until 5 , wherein the grindstone of the grinder is formed in a plate shape extending in a radial direction of the grinder in a cross section perpendicular to an axis of the grinder.

A gear grinding machine configured to grind tooth surfaces at a tooth space of a gear profile formed on a gear-shaped workpiece in advance, the gear grinding machine comprising: a grinding tool that is a rotary tool and has at least one grindstone projecting radially outward; and a control device set up to control the workpiece and the grinding tool, wherein the controller includes: a gullet entry unit configured to simultaneously rotate the workpiece and the grinding tool in a state where a rotational axis of the workpiece and a rotational axis of the grinding tool are arranged in parallel with each other, thereby causing a cutting edge of the grindstone of the grinding tool to move along a moves in a predetermined trajectory with respect to the workpiece and comes into an interior space of the tooth gap without contacting the tooth surface; and a tooth surface grinding unit configured to grind one of the tooth surfaces at the tooth gap from a tooth bottom side toward a tooth tip of the tooth surface while continuing movement of the cutting edge of the grindstone of the grinding tool along the predetermined movement path.