JP2001269817A - 歯車を連続創成歯切りするための切削ウォーム - Google Patents

歯車を連続創成歯切りするための切削ウォーム

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JP2001269817A
JP2001269817A JP2001053230A JP2001053230A JP2001269817A JP 2001269817 A JP2001269817 A JP 2001269817A JP 2001053230 A JP2001053230 A JP 2001053230A JP 2001053230 A JP2001053230 A JP 2001053230A JP 2001269817 A JP2001269817 A JP 2001269817A
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cutting worm
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Wolfgang Thyssen
ティッセン ヴォルフガング
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    • B23F21/00Tools specially adapted for use in machines for manufacturing gear teeth
    • B23F21/02Grinding discs; Grinding worms
    • B23F21/026Grinding worms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D5/00Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
    • B24D5/06Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor with inserted abrasive blocks, e.g. segmental
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D5/00Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
    • B24D5/16Bushings; Mountings

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切削装置上で輪郭形成し切削精度を高めるこ
とができる切削ウォームを提供する。 【解決手段】 切削工具は切削ウォームフランジ(2)
と歯車を連続創成歯切りするための切削ウォーム(9)
とを備えており、フランジ(2)は切削スピンドル
(1)に遊びを伴わずに接続するための錐形の接合面
(5,6)を有している。フランジ(2)は外側に向か
って緩やかに錐形をなす接合面(8)を備えている。こ
の接合面上に対応する錐形の孔部(10)を備えた切削
ウォーム(9)が装着されフランジ(2)と固定的に結
合される。切削ウォーム(9)は内側支持リング(2
3)とこれに固定的に結合された切削部材(24)とか
らなり、支持リング(23)の変形抵抗が切削部材(2
4)のものより大きいものとなる。これによって切削ウ
ォーム(9)の遠心力に伴ったずれならびに変形が低減
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、歯車を連続創成歯切
りするための切削ウォームに関する。
【0002】
【従来の技術】砥粒の性能、結合および構造が改善され
た結果、1口または複数口切削ウォームを使用しての歯
車の硬質精密加工は近年大幅に生産性が向上しており、
その高い品質および経済性のため歯車の生産において重
要な位置を占めるようになった。体系的に開発された特
殊な輪郭形成および切削技術は、NC技術によって改善
された歯面切削装置の動的な特性と組み合わせて、歯面
が複雑に変形された場合および工具の稼働率が高い場合
においても高い精度ならびに柔軟性をもって成形を行う
ことができる。特に、今日において、電食だけでなく再
ドレッシング可能な結合によって可能になった高い切削
速度は、これによって可能となる切断速度の上昇を通じ
てこの方式における切削効率および経済性の改善をもた
らす。しかしながら、セラミック、樹脂、またはその他
の体積結合による容量の大きな切削盤構造は低い接合強
度ならびに不均一な切削体のため外側に拡大し、バラン
スが欠如することから制御不能に形状が変化し、その結
果生じる切削ウォームの作用面(切削ウォームのねじ山
側面)の円形または直線ずれのため材料の切削精度が大
きく影響を受ける。この現象は、切削ウォームの孔が切
削ウォームフランジの直径に対して通常遊びを有してお
り、切削ウォームはフランジ上において切削ウォームフ
ランジの肩とフランジカバーとの間に摩擦力によって軸
結合されているだけであることによってさらに増大し、
これによって切削部材内にバランスの欠如が生じて遠心
力が上昇し切削部材が放射方向にずれる危険性がある。
機械のバランスを修正することによって切削スピンドル
の振動傾向を縮小することは容易に考えられるが、切削
ウォームの幾何学的変化によって生じる周囲速度の変動
を補償することはできない。
【0003】遠心力を伴った切削盤部材の取り付けおよ
び変形の切削精度に対する影響は、輪郭形成がその後の
切削と同じ切削ウォーム速度によって実施される限り抑
制されたものとなり、その結果輪郭形成によって生じる
切削ウォームのねじ山形状は切削によって変化しない。
しかしながら、これは、切削回転数が、輪郭形成に必要
な切削ウォームと輪郭形成工具との間の動作軌道または
そのために設置されたNC軸駆動装置の動力によって規
定される輪郭形成速度を超過する際に問題をもたらし、
これは切削ウォームが例えばCBNまたはダイアモンド
等の極めて硬質な研削材からなる場合、または小さな外
径を有する切削ウォームの場合に該当すると推定され
る。この問題は、1口ウォームにおいて不均衡を形成し
ている切削ウォームのねじ山の端部が切削ウォームと同
じ中心線上に存在しない場合により重大なものになり、
従ってその動的なバランス状態が輪郭形成を通じて縮小
される切削ウォーム直径によって変更される。最新の歯
面切削装置は、切削スピンドル上にバランシング装置を
備えているが、切削ウォームを備えた取付けフランジの
全体バランスのみが改善される。切削ウォームおよび取
付けフランジの多様な厚みのため、不均衡をもたらす両
方の重心の円形ランアウトならびにその外径のランアウ
トが互いに異なったものとなり、その結果装置上に形成
された均衡状態は最終的に切削ウォームの最適な回転に
適合するものではない。加えて、バランシング質量が1
つの平面内に配置されているため、切削装置上において
静的な不均衡のみが補償され動的な不均衡は補償されな
い。
【0004】この問題を回避する1つの可能性として
は、例えば、切削ウォーム形状の鋼材上に砥粒を電食し
た切削ウォームを使用することが挙げれられる。この方
式は、極めて高い摩耗耐久性を有するCBN(立方晶窒
化硼素)を使用して切削する場合に好適である。この種
の切削ウォームは、遊びを伴わずにスピンドル上に取り
付けられ、材料の剛性が高いおかげで高い切削速度に際
しても切削ウォームのねじ山形状は変化しない。しかし
ながら、これはドレッシングが不可能である。従って、
切削ウォームを製造する際に形成された切削ウォームの
ねじ山形状は、必要であっても切削装置上において変更
することができず、被覆の耐用期間全体にわたって変化
しないで保持される。さらに、この種の切削ウォームの
問題点は、切削特性が使用時間の経過に伴って変化し、
また一方で高い切削効率を達成し他方で工具の祖面化を
抑制するために多様な砥粒によって被覆された切削ウォ
ームを使用する必要がある点である。加えて、切削ウォ
ームを電食して被覆するために特殊な装置および経験が
必要とされ、従ってどのような使用時間の後にもこれら
は外部の工具工場によって新しく砥粒で被覆する必要が
ある。このため、この種の切削ウォームの使用は、ドレ
ッシングが可能な切削ウォームにおいて装置上での輪郭
形成によってなされるような高い歯面形状の柔軟性を放
棄することができる、大量生産に限定される。
【0005】この問題を解決するため、ドイツ特許第1
9619401C1号公報には、電食によってダイアモ
ンド粒子を被覆したドレッシングウォームを使用して高
い切削速度で使用される切削ウォームを切削回転数によ
って輪郭形成することができる。この方式の問題点の1
つは、装置の加工材料モジュール領域を包被するために
多数のダイアモンドドレッシングウォームを必要とする
ことである。これに伴って発生するコストならびに動的
に見て困難なドレッシングプロセスの技術上の制約のた
め、この解決方式は今日まで普及していない。
【0006】ドイツ特許第19901238.1号公報
には、輪郭形成と切削の間の回転数差によって生じる変
形が原因となった切削ウォームの形状誤差を、試験片の
切削によって、またはセンサを使用して切削回転数にお
ける切削ウォームのねじ山を測定することによって判定
し、これに続く輪郭形成プロセス中に較正要素として考
慮する方式が記載されている。この方式は、前記の問題
を確実に解決するための手法である。しかしながら、こ
の方式は高コストであるとともに、高い材料加工精度を
保持するために切削ウォームのねじ山の直径の縮小に伴
って誤差測定を頻繁に繰り返す必要があり、これによっ
て生産工程が中断され時間の無駄が生じる。
【0007】ドイツ特許第4403236A1号公報に
は、輪郭形成と切削の間の回転数差による障害を防止す
るための別の方式が記載されている。1口切削ウォーム
において切削ウォームのねじ山の直径の縮小に伴って生
じる切削ウォームの動的バランス状態の変化を低減する
ために、ウォームのねじ領域における切削盤の幅を、ね
じの開始および終局部が切削ウォーム周囲部の同一の包
絡線上に存在するように設計することが提案されてお
り、これはすなわちねじ山の巻数がちょうど整数となる
ことを意味している。しかしながら、この手法では問題
点の極一部が解決されるのみである。これは、孔部の遊
びと切削部材内の不均一性が変わらないためである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、切削装置上で輪郭形成し、前述した問題点を解決す
ることができる切削ウォームを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記の課題は、請求項に
記載された本発明の特徴を組み合わせることによって解
決される。
【0010】
【実施例】次に、本発明に係る切削ウォームの実施例に
つき添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
【0011】本発明の解決方式の基本原理は、切削ウォ
ームと切削スピンドルの間の全ての遊びを結果的に排除
し、低い柔軟性基準を有する材料、すなわち低い変形抵
抗を有する材料部分を切削に実質的に活用される切削ウ
ォーム部材領域に限定して適用する。
【0012】図1において、切削スピンドル1のスピン
ドルヘッドは、切削ウォームフランジを遊びを伴わずに
収容するために既知の収容錐形3と肩4とを備えてお
り、これにより切削ウォームフランジ2はそれぞれ該当
する接合面5,6を介して接合されてねじ7によってね
じ付けされ、遊びを伴わずに切削スピンドル1と結合さ
れている。切削ウォームフランジ2は、周囲側に切削ウ
ォーム9に対して緩い錐形の外面8を備えており、切削
ウォーム9はこれに対応する孔部10を備えている。面
8および孔部10の錐形角度は、10°未満とすること
が好適である。切削ウォーム9は、放射方向に密着して
フランジ2上に収容されたフランジ蓋部11を介しフラ
ンジねじ12を使用してフランジ2の肩部13に対して
引張されている。従って、錐形の切削ウォーム孔部10
は軽く広げられ、これによって切削ウォーム9がフラン
ジ錐形面8に遊びを伴わずに取り付けられることが保証
される。切削ウォーム部材の寸法許容度より大きい場合
において切削ウォーム9を切削ウォームフランジ2上に
遊びなく収容するために、フランジ2と切削ウォーム9
との間に設けられた固定的な接続部分14が作用し、こ
れは例えば切削ウォーム9の耐用期間の終わりに切削ウ
ォームフランジ2に損傷を与えることなく容易に解除す
ることができる接着部とすることができる。切削ウォー
ム9は、好適には極めて硬質の砥粒を有するとともに切
削ウォームのねじ山15が最小の放射方向ランアウトを
有する輪郭形成およびドレッシング可能な切削盤から構
成することができる。
【0013】切削スピンドル1を収容する前に、切削ウ
ォーム9とフランジ2は組み立てられた状態において切
削装置の外において動的にバランシングされる。ここ
で、放射方向に調節可能なフランジ蓋部11内のシリン
ダ上ねじ20、ならびに切削ウォームフランジ2ついて
は肩部13が、バランス質量体として作用する。
【0014】フランジ蓋部11は、ゲージ肩部21を備
えており、これによって非接触式のセンサを介して切削
装置の放射方向ならびに軸方向のランアウトが計測さ
れ、切削スピンドル1を自動的にバランシングするため
の制御信号が発信される。
【0015】本発明に係る切削ウォーム9の実施例は、
その時々の適用形態、ならびに切削部材の外側および孔
部直径間の差に対応して構成され、ここで切削部材は分
節式または非分節式、軸方向に分割されないかまたは分
割された環として形成することができる。
【0016】図2には、軸方向において分割されていな
い切削ウォーム9の環断面図が示されており、これは周
囲22と孔部10との間に小さな直径差を有する、好適
には多口の切削ウォーム9を使用した実施例である。切
削ウォーム9が多口である場合、後から輪郭形成する際
のねじ山直径の縮小に伴う動的なバランス状態の変化を
防止するために幅を整数の巻数に整合させることは必要
でなくなる。
【0017】図3には、軸方向には分割されてないが放
射方向に分割されている切削ウォーム9の実施例が示さ
れており、これは周囲22と孔部直径10との間により
大きな差を有する、好適には多口の切削ウォーム9を使
用するものである。小さな変形抵抗を有する環断面割合
を可能な限り小さく抑制するために、切削ウォーム9の
周囲22と孔部10との間の直径差は切削部材24より
も高い剛性を有する金属またはその他の材料からなる支
持リング23によって埋められる。これによって、輪郭
形成ならびに切削回転数による遠心力の差の結果生じる
切削ウォーム9の変形を最小限に抑えることができる。
切削部材24は、例えば別の接着部14を使用して支持
リング23と固定的に結合されている。
【0018】図4には、軸方向および放射方向に分割さ
れた実施例が示されており、これは1口の切削ウォーム
9において周囲22と孔部10との間に大きな直径差が
存在する場合に適用され、従ってこれにおいては、後か
ら輪郭形成する際のねじ山直径の縮小に伴う動的なバラ
ンス状態の変化を防止するために幅を整数の巻数に整合
させることが必要となる。この切削ウォーム9は、周囲
および孔部直径の間の差を埋めるための高剛性の支持リ
ング23に加えて、切削部材24に比べて高められた剛
性を有する加工およびドレッシング可能な材料からなる
ダミー盤25を備えている。このダミー盤25は、一方
で切削ウォーム15の側方端部を輪郭形成に際して破損
しないよう保護し、他方で切削ウォーム9の幅を使用可
能な切削ウォーム直径に調節するよう作用する。このた
め、有効な切削ウォーム直径範囲内、すなわち切削ウォ
ーム9のねじ山底部16の最小直径の範囲内において、
ダミー盤25の両方の外面は、回転またはドレッシング
工具を使用して切削部材24に対してずらされ、この直
径範囲における肩部26間の距離はちょうど整数の切削
ウォーム巻数が形成される切削ウォームの幅まで縮小さ
れる。
【0019】図4の実施例についての説明は、同様に放
射方向、ならびに多数回にわたって軸方向に分割された
図5および図6の実施例に対しても有効であり、これは
極めて幅広の切削ウォーム9に適用され、また、切削部
材24の部分断片29が例えば粗削りまたは精密切削を
行うために多様な盤特性を有する場合においても適用さ
れ、ここで図5の実施例の支持リング23およびダミー
盤25は図6の実施例において極めて硬質かつドレッシ
ングが可能な材料からなるユニット30を形成してい
る。このことは、ここでは分割された切削部材リングの
みが使用可能であることが示されている。
【0020】図7には、本発明に係る切削工具の別の実
施例が示されており、これにおいて工具は切削スピンド
ル1内の第1の錐形コレット31と第2の錐形コレット
32によって遊びを伴わずに締め付けられており、この
第2の錐形コレットは工具軸35の周りで回転する、カ
ウンタサポート34のスリーブチャック33内に保持さ
れる。工具の回転駆動は、切削スピンドル錐形部材31
内の摩擦力によって実施される。この実施例において、
切削ウォーム9は、両側が雄側錐形部37となっている
シリンダ形状の金属製工具心軸36によって支持されて
おり、切削ウォームはこれに対して心軸36を損傷する
ことなく取り外すことができる接続部14を介して、例
えば接着によって固定されている。図示された構成例を
変更して、工具心軸36ならびに支持リング23の孔部
は、図1ないし図6の実施例のように緩い錐形とするこ
ともできる。
【0021】図7の実施例についても、勿論図2ないし
図6の切削ウォームの形成による変更が可能であり、孔
部10は工具心軸36の形状に応じてシリンダ状または
緩やかな錐形状とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】切削ウォームフランジと切削スピンドルヘッド
部を備えた切削ウォームの断面図である。
【図2】図1の切削ウォームの変更例を示す断面図であ
る。
【図3】図1の切削ウォームの別の変更例を示す断面図
である。
【図4】図1の切削ウォームのさらに別の変更例を示す
断面図である。
【図5】図1の切削ウォームのさらに別の変更例を示す
断面図である。
【図6】図1の切削ウォームのさらに別の変更例を示す
断面図である。
【図7】本発明に係る切削ウォームの第2の実施例を示
す断面図である。
【符号の説明】 1 切削スピンドル 2 切削ウォームフランジ 3 収容錐形部 4 肩 5,6 接合面 7 ねじ 8 表面 9 切削ウォーム 10 孔部 11 フランジ蓋部 12 フランジねじ 13,26 肩部 14 接続部分 15 ねじ山 16 ねじ山底部 21 ゲージ肩部 22 周囲 23 支持リング 24 切削部材 25 ダミー盤 29 分節 30 ユニット 31,32 錐形コレット 33 スリーブチャック 34 カウンタサポート 35 工具軸 36 心軸 37 外側錐形部

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 歯車を連続創成歯切りするための切削ウ
    ォーム(9)を含む切削工具であり、前記切削ウォーム
    (9)は遊びを伴わずに回転部材(2,36)に接続さ
    れ、この回転部材は切削スピンドル(1)に遊びを伴わ
    ずに接続するための錐形の接合面(5,37)を有して
    おり、切削ウォーム(9)は内側支持リング(23)と
    これに固定的に結合された切削部材(24)とからな
    り、支持リング(23)の変形抵抗が切削部材(24)
    のものより大きいことを特徴とする切削工具。
  2. 【請求項2】 切削部材(24)は好適にはそれぞれ異
    なった特徴を有する、軸方向に分割された少なくとも2
    つの分節(29)からなることを特徴とする請求項1記
    載の切削工具。
  3. 【請求項3】 分節(29)は固定的にこれと結合され
    るとともに極めて硬質ながらドレッシングが可能である
    ダミー盤(25)によって分離されていることを特徴と
    する請求項2記載の切削工具。
  4. 【請求項4】 切削部材(24)の両側にこれと固定的
    に結合された極めて硬質ながらドレッシング可能および
    /または切削可能な(別の)ダミー盤(25)が配置さ
    れることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記
    載の切削工具。
  5. 【請求項5】 ダミー盤(25)は支持リング(23)
    と一体的に形成されていることを特徴とする請求項3ま
    たは4記載の切削工具。
  6. 【請求項6】 ダミー盤(25)が肩部(26)を備
    え、これは使用直径領域における切削ウォームの幅をち
    ょうど整数の巻線が形成される数値まで縮小することを
    特徴とする請求項4または5記載の切削工具。
  7. 【請求項7】 回転部材(2,36)上における切削ウ
    ォーム(9)の摩擦駆動および遊びを伴わない取り付け
    は回転部材を損傷することなく解放が可能な接続部(1
    4)、例えば接着等によって達成されることを特徴とす
    る請求項1ないし6のいずれかに記載の切削工具。
  8. 【請求項8】 回転部材は外側に向かって緩い錐形をな
    す接合面(8)を有する切削ウォームフランジ(2)か
    らなり、この接合面上に対応する錐形の孔部(10)を
    備えた切削ウォーム(9)が装着されフランジ(2)と
    固定的に結合されることを特徴とする請求項1ないし7
    のいずれかに記載の切削工具。
  9. 【請求項9】 切削ウォームフランジ(2)の前面には
    フランジ蓋部(11)が取り付けられ、これは切削ウォ
    ーム(9)の外面の1つに接合し、フランジ蓋部(1
    1)は好適にはゲージ肩部(21)を備えており、非接
    触方式の測定センサを使用して放射方向のランアウトを
    測定し切削スピンドル(1)を自動的にバランシングす
    るための制御信号を発信することを特徴とする請求項8
    記載の切削工具。
  10. 【請求項10】 切削ウォームフランジ(2)はその側
    方に大きな外径をもって切削ウォーム(9)に接合する
    ための放射状の接合肩部(13)を備えることを特徴と
    する請求項9記載の切削工具。
  11. 【請求項11】 回転部材は遊びを伴わずに締め付ける
    とともに回転駆動するための締め付け錐形部材(37)
    を両側に備えた締め付け心軸(36)からなり、その上
    に切削ウォーム(9)が遊びを伴わずに固定されること
    を特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の切削
    工具。
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