JP2002079421A - 歯溝加工方法 - Google Patents
歯溝加工方法Info
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- B23F9/02—Making gears having teeth curved in their longitudinal direction by grinding
- B23F9/025—Making gears having teeth curved in their longitudinal direction by grinding with a face-mill-type, i.e. cup-shaped, grinding wheel
Abstract
際に、ツールを交換することなく歯溝を研削加工できる
ようにし、かつツールの冷却を促進して耐久性を向上さ
せる。 【解決手段】 ワークの環状部3の端面に歯溝4を研削
加工するカップ状砥石は円板部20の外周に設けた研削
部21を備えており、研削部21の第1研削面21a、
第2研削面21bおよび第3研削面21にはCBN砥粒
が電着され、かつ第1研削面21aの下端に冷却液噴出
孔21dが設けられる。歯溝4の研削は、カップ状砥石
18を所定量ずつ間欠的に送って歯溝4を切り込んでゆ
く粗仕上げ加工工程と、粗仕上げ加工工程の後にカップ
状砥石18を所定位置に保持して歯溝を仕上げる仕上げ
加工工程とを行い、かつ前記両工程中にカップ状砥石1
8の研削面21a〜21cに形成した冷却液噴出孔21
dから冷却液を供給する。
Description
ークをその軸線が割り出し盤の軸線に一致するように支
持し、ワークの軸線に対して偏心した軸線を有するカッ
プ状砥石を用いて、割り出し盤を所定角度ずつ割り出し
ながら前記環状部の端面に放射方向に延びる歯溝を同時
に2ヵ所ずつ加工する歯溝加工方法に関する。
製作方法および装置が、特開2000−52144によ
り公知である。カービックカップリングは、第1の部材
の環状部の端面に放射状に形成した歯溝を、第2の部材
の環状部の端面に放射状に形成した歯溝に係合させて両
部材を同軸に結合するものである。このとき、第1の部
材(図15(A)参照)のコンベックス型の歯溝4…お
よびコンケーブ型の歯山5…に、第2の部材(図15
(B)参照)のコンベックス型の歯山5…およびコンケ
ーブ型の歯溝4…がそれぞれ密に係合して自動調芯機能
を発揮する。
にはカップ状フェイスミルが用いられる。カップ状フェ
イスミルの軸線はワーク(第1の部材あるいは第2の部
材)の環状部の軸線に対して平行かつ偏心しており、ワ
ークを所定角度ずつ割り出しながらカップ状フェイスミ
ルの切り込みにより環状部の端面を同時に2ヵ所ずつ研
削することにより、最終的に環状部の全周に所定間隔で
多数の歯溝を粗仕上げする。続いてカップ状フェイスミ
ルをカップ状CBN砥石に交換し、上述した工程を繰り
返して前記粗仕上げの済んだ歯溝をカップ状CBN砥石
で仕上げ加工する。
のは、カップ状フェイスミルおよびカップ状CBN砥石
を交換する必要があるために加工時間が長くなる問題が
あり、しかもカップ状フェイスミルおよびカップ状CB
N砥石の研削面を冷却する冷却液を外部から供給する必
要があるので、冷却液が研削面に充分に届き難くなって
カップ状フェイスミルおよびカップ状CBN砥石の耐久
性が低下する問題がある。
で、ワークの環状部の端面に歯溝を研削加工する際に、
ツールを交換することなく歯溝を研削加工できるように
し、かつツールの冷却を促進して耐久性を向上させるこ
とを目的とする。
に、請求項1に記載された発明によれば、環状部を有す
るワークをその軸線が割り出し盤の軸線に一致するよう
に支持し、ワークの軸線に対して偏心した軸線を有する
カップ状砥石を用いて、割り出し盤を所定角度ずつ割り
出しながら前記環状部の端面に放射方向に延びる歯溝を
同時に2ヵ所ずつ加工する歯溝加工方法において、カッ
プ状砥石を所定量ずつ間欠的に送って歯溝を切り込んで
ゆく粗仕上げ加工工程と、粗仕上げ加工工程の後にカッ
プ状砥石を所定位置に保持して歯溝を仕上げる仕上げ加
工工程とを行い、かつ前記両加工工程中にカップ状砥石
の研削面の少なくとも一部に形成した冷却液噴出孔から
冷却液を供給することを特徴とする歯溝加工方法が提案
される。
プ状砥石で歯溝を研削加工する際に、カップ状砥石を所
定量ずつ間欠的に送って歯溝を切り込んでゆく粗仕上げ
加工工程と、粗仕上げ加工工程の後にカップ状砥石を所
定位置に保持して歯溝を仕上げる仕上げ加工工程とを行
うので、カップ状砥石で歯溝を一気に切り込んで仕上が
る場合に比べて、カップ状砥石の冷却やスラッジの除去
を効果的に行うことが可能となり、カップ状砥石の耐久
性向上と仕上げ精度の向上とに寄与することができるだ
けでなく、粗仕上げ加工用の砥石と仕上げ加工用の砥石
とを交換する必要がなくなって加工時間の短縮に寄与す
ることができる。しかも研削加工中にカップ状砥石の研
削面に形成した冷却液噴出孔から冷却液を供給するの
で、カップ状砥石の外部から冷却液を供給する場合に比
べて、研削面に冷却液を効果的に作用させて冷却やスラ
ッジの除去を一層効果的に行い、カップ状砥石の更なる
耐久性向上と更なる仕上げ精度の向上とが可能となる。
請求項1の構成に加えて、カップ状砥石は研削面に砥粒
を電着してなることを特徴とする歯溝加工方法が提案さ
れる。
てカップ状砥石を構成したので、砥粒としてCBNやダ
イヤモンドを採用することにより高硬度のワークを精密
に加工することができる。
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
もので、図1はマシニングセンタの斜視図、図2は図1
の要部拡大図、図3はカップ状砥石の一部破断斜視図、
図4は歯溝の加工工程を示す第1分図、図5は歯溝の加
工工程を示す第2分図、図6は歯溝の加工工程を示す第
3分図、図7は図4の7−7線拡大断面図、図8は図7
の8−8線断面図、図9は図5の9−9線拡大断面図、
図10は図9の10−10線断面図である。
ガスタービンエンジンの遠心型コンプレッサホイールで
あって、円板状のディスク1の一側面に多数のコンプレ
ッサブレード2…が形成される。ディスク1の他側面に
軸線Lwを中心とする環状部3が形成されており、その
環状部3の端面に放射状に延びる複数の(実施例では2
4本)の歯溝4…が加工され、隣接する歯溝4…間に残
った部分が歯山5…となる。図15(A)に示すもの
は、歯溝4…の形状がコンベックス型であり、従って歯
山5…の形状がコンケーブ型となる。また図15(B)
に示すものは、歯溝4…の形状がコンケーブ型であり、
従って歯山5…の形状がコンベックス型となる。
型の歯山5…に噛合し、コンケーブ型の歯溝4…はコン
ケーブ型の歯山5…に噛合するため、図15(A)の歯
形と図15(B)の歯型とは協働してカップリングを構
成する。図2のワークW(コンプレッサホイール)の環
状部3が図15(A)の歯型を持てば、それに結合され
るシャフトあるいはタービンホイールの環状部は図15
(B)の歯型を持つことになり、コンプレッサホイール
の環状部3が図15(B)の歯型を持てば、それに結合
されるシャフトあるいはタービンホイールの環状部は図
15(A)の歯型を持つことになる。
カップリングを研削加工するための汎用のマシニングセ
ンタMCは、ベーステーブル11上に相互に直交するX
軸、Y軸およびZ軸方向に移動自在に支持された機械テ
ーブル12と、ベーステーブル11上に立設された主軸
ヘッド13と、機械テーブル12上に固定された割り出
し盤14とを備える。割り出し盤14に固定された治具
15にワークWのディスク1およびコンプレッサブレー
ド2…が嵌合して保持され、この状態でワークWのディ
スク1の上面に環状部3が露出する。治具15を固定す
る際に、その軸線を割り出し盤14の軸線Liに一致さ
せておくことにより、治具15にワークWを支持するだ
けで、ワークWの軸線Lw(つまり環状部3の軸線)を
割り出し盤14の軸線Liに自動的に一致させることが
できる。
る主軸が設けられており、主軸の軸線Ls上にミーリン
グチャック17を介してカップ状砥石18が取り付けら
れる。カップ状砥石18はミーリングチャック17にチ
ャックされる軸部19と、この軸部19の先端に連設さ
れた円板部20と、円板部20の外周から軸方向に延び
る環状の研削部21とを備える。
コンベックス型の歯溝4…を研削加工するカップ状砥石
18が示される。カップ状砥石18の下向きにテーパし
た断面形状の研削部21は、軸線Lsに関して半径方向
外側の第1研削面21aと、半径方向内側の第2研削面
21bと、第1、第2研削面21a,21bの下端間を
接続する水平な第3研削面21cとを備えており、実施
例では第1研削面21aが水平面となす角度を60°と
した。第2研削面21bが水平面となす角度は、加工し
ている歯山5の隣に位置する歯山5にカップ状砥石18
が干渉しないように設定されている。第2研削面21b
が水平面となす角度は、図15に示すような歯山5を形
成するためには、第1研削面21aが水平面となす角度
よりも大きくなる。
イヤモンドに次ぐ硬度を有するCBN(Cubic B
oron Nitride)の砥粒を電着する。砥粒の
粒度は♯50〜♯300程度が適切である。電着された
カップ状砥石18の表面を調整研磨し、その形状精度を
50μm以下に調整する。形状精度を50μm以下に調
整することにより、歯溝4…側面の面粗度が向上するだ
けでなく、部品どうしを締結したときに部品間の前後位
置が部品を交換しても一定になり、互換性が良くなる。
このように硬度の高いCBNを電着したカップ状砥石1
8を用いることにより、高硬度焼き入れ鋼、チタン、イ
ンコネル、ニッケル合金、コバルト合金、アルミニュー
ム合金、一般樹脂部品、セラミックス等の種々の素材の
加工に供することができる。
る第1冷却液通路P1の下端は、円板部20の内部を放
射方向に延びる複数本(実施例では8本)の第2冷却液
通路P2…に連通し、盲栓22…で閉塞された各第2冷
却液通路P2…の外端近傍から研削部21の内部に延び
る第3冷却液通路P3…は、第1研削面21aの下端寄
りに形成された冷却液噴出孔21d…に連通する。
がコンベックス型、歯山5…がコンケーブ型)の研削工
程を、図4〜図6を参照しながら説明する。
8の軸線LsとワークWの環状部3の軸線Lwとを所定
量偏心させ、本実施例では環状部3の端面の120°離
間した位置にある第1加工ステーションST1および第
2加工ステーションST2において、カップ状砥石18
の研削部21をワークWの環状部3に対向させる。この
状態でカップ状砥石18を軸線Ls回りに矢印Rs方向
に回転させながら下降させ、第1、第2加工ステーショ
ンST1,ST2で環状部3の120°離間した2位置
を同時に研削する。このとき、最初の粗仕上げ加工工程
ではカップ状砥石18を段階的に分けてステップ状に送
りながら歯溝4…を研削する。1回のステップ量は加工
の送り深さにより任意に変更できるが、カップ状砥石1
8の寿命と加工精度とを考慮した場合、0.01〜0.
1mm程度とするのが適切である。例えば、加工の送り
深さが2mmであれば、1回のステップ量を0.05m
mとすると、ステップ回数は40回となる。即ち、カッ
プ状砥石18を送り→戻し→送り→戻し→送り→戻しの
順で操作することにより、目標とする仕上げ面の0.0
5mm〜0.10mm手前位置まで段階的に粗仕上げす
る。続く仕上げ加工工程ではカップ状砥石18を目標と
する仕上げ面の位置まで送り、その位置で所定時間(例
えば、2秒〜10秒)保持することにより仕上げ加工を
行った後、カップ状砥石18を上方に退避させる。
一次加工が施されるが、この一次加工では各々の歯溝4
…の半分だけが仕上げ加工され、残りの半分は未加工の
状態に残される。つまり、図7に示すように、半径方向
外側の第1研削面21aと、水平な第3研削面21cと
によって研削された部分は歯溝4…が完成し、半径方向
内側の第2研削面21bによって研削された部分の半径
方向内側には更なる研削が必要な未研削部分(鎖線参
照)が残った状態となる。そして半径方向外側の第1研
削面21aによって研削され歯溝4…の一部は、図8に
示すコンベックス型のものとなる。
し盤14でワークWの環状部3を矢印Rw方向に15°
割り出した後、上記操作を繰り返して実行することによ
り、最初に一次加工を施された2個の歯溝4,4からそ
れぞれ15°ずつ離間した位置に、新たに一次加工を施
された2個の歯溝4,4が形成される。この操作を8回
繰り返した状態が図5(C)に示されており、環状部3
には一次加工を施された歯溝4…が2×8=16個形成
される。
し盤14でワークWの環状部3を矢印Rw方向に更に1
5°割り出すと、図4(A)において第1加工ステーシ
ョンST1で最初に一次加工を施された歯溝4が第2加
工ステーションST2に達し、そこで二次加工が施され
る。図9に示すように、第2加工ステーションST2で
は一次加工における未研削部分(鎖線参照)に、半径方
向外側の第1研削面21aと、水平な第3研削面21c
とによって二次加工を施して歯溝4を完成する。この二
次加工ではカップ状砥石18の半径方向内側の第2研削
面21bは研削に寄与しない。勿論この二次加工におい
ても、カップ状砥石18を3段階に分けてステップ状に
送る粗仕上げ加工工程と、カップ状砥石18を目標とす
る仕上げ面の位置まで送って所定時間保持する仕上げ加
工工程とが行なわれる。尚、図4〜図6において、白抜
きで示した歯溝4…は一次加工を終えた未完成のもので
あり、黒塗りで示した歯溝4…は二次加工を終えて完成
したものである。
部3を15°ずつ割り出しながら第2加工ステーション
ST2で二次加工を行ない、歯溝4を1個ずつ完成させ
てゆく。その間、加工開始直後に第2加工ステーション
ST2で一次加工を施された8個の歯溝4…は第1加工
ステーションST1に向けて進行してゆき、図6(E)
に示すように、第1加工ステーションST1に達して二
次加工が施される。そして図6(F)に示すように、前
記8個の歯溝4…のうちの最後のものが第1加工ステー
ションST1で二次加工を施された時点で、例えば24
個の全ての歯溝4…が完成して1個のワークWの歯切り
加工が終了する。
で、第1冷却液通路P1、第2冷却液通路P2…および
第3冷却液通路P3…を経て冷却液噴出孔21d…から
噴出する冷却液で第1研削面21a、第2研削面21b
および第3研削面21cを冷却することにより、過熱に
よるカップ状砥石18の耐久性低下や、研削により発生
したスラッジによる第1研削面21a、第2研削面21
bおよび第3研削面21cの目詰まりが防止される。
1d…は半径方向外側の第1研削面21aの下端近傍に
開口しているため、噴出した冷却液は遠心力で軸線Ls
に関して半径方向外側に流れ、第1研削面21aを冷却
するとともにスラッジを洗い流し、カップ状砥石18の
耐久性の向上および仕上げ精度の向上に寄与することが
できる。このとき、第2研削面21bおよび第3研削面
21cに供給される冷却液の量は第1研削面21aのそ
れに比べて少なくなるが、一次加工で第2研削面21b
が仕上げた面(図7参照)は、続く二次加工で第1研削
面21aが再度研削して精密に仕上げるため(図9参
照)、また第3研削面21cで研削する歯溝4…の底部
の精度は側面の精度ほど必要としないため、特に支障が
出ることはない。
Wの環状部3に歯溝4…を研削加工する際に、カップ状
砥石18をステップ状に送って粗仕上げ加工を行った
後、カップ状砥石18を所定時間保持して仕上げ加工を
行うので、連続的な研削加工を行う場合に比べて、第1
研削面21a、第2研削面21bおよび第3研削面21
cの過熱やスラッジによる目詰まりを防止して仕上げ精
度を高め、かつカップ状砥石18の耐久性を高めること
ができる。しかも粗仕上げ加工用の砥石と仕上げ加工用
の砥石とを交換する必要がないので、加工時間の短縮に
も寄与することができる。特に、冷却液をカップ状砥石
18の外部から供給するのでなく、カップ状砥石18の
内部を通って第1研削面21aに開口する冷却液噴出口
21d…から供給するので、その冷却液を第1研削面2
1a、第2研削面21bおよび第3研削面21cに効果
的に供給し、カップ状砥石18の目詰まりや過熱を一層
効果的に防止して仕上げ精度の向上やカップ状砥石18
の耐久性向上に寄与することができる。
第2実施例を説明する。上述した第1実施例では図15
(A)に示すコンベックス型の歯溝4…を研削する場合
について説明したが、第2実施例では図15(B)に示
すコンケーブ型の歯溝4…を研削する場合について説明
する。
外側および半径方向内側にそれぞれ第1研削面21aお
よび第2研削面21bを備えていてコンベックス型の歯
溝4…を研削するものであるが、第2実施例のカップ状
砥石18は半径方向内側および半径方向外側にそれぞれ
第1研削面21aおよび第2研削面21bを備えていて
コンケーブ型の歯溝4…を研削するものである。そして
冷却液を噴出する冷却液噴出口21d…は、半径方向内
側の第1研削面21aの半径方向内側寄りの位置に開口
している。
において半径方向内側の第1研削面21aでコンケーブ
型の歯溝4…の半分を仕上げた後、図13に示す二次加
工において、前記一次加工で残した未研削部(図11の
鎖線参照)を第1研削面21aで研削してコンベックス
型の歯溝4…の全体を仕上げるようになっている。本実
施例においても、一次加工および二次加工の両方の場合
に、カップ状砥石18を3段階に分けてステップ状に送
る粗仕上げ加工工程と、カップ状砥石18を目標とする
仕上げ面の位置まで送って所定時間保持する仕上げ加工
工程とが行なわれ、第1〜第3研削面21a〜21cの
過熱や目詰まりの防止によるカップ状砥石18の耐久性
向上と仕上げ精度の向上とが図られる。また半径方向内
側の第1研削面21aの設けた冷却液噴出口21d…か
ら冷却液を供給するので、その第1研削面21aの過熱
や目詰まりを効果的に防止できるのは勿論のこと、冷却
液を遠心力で第3研削面21cおよび第2研削面21b
に導いて過熱や目詰まりを効果的に防止することができ
る。
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
てCBNを電着させたものを例示したが、CBNに変え
てダイヤモンドを電着させたものでも良く、また電着砥
石以外のものを採用することができる。
サホイールを例示したが、本発明は他の任意のワークに
対して適用することができ、歯溝4…もカービックカッ
プリングのものに限定されず、他の歯溝に対して適用す
ることができる。
される歯溝4…の数は24個であるが、それに限定され
るものではない。
施例に限定されず、適宜変更可能である。
によれば、ワークの環状部にカップ状砥石で歯溝を研削
加工する際に、カップ状砥石を所定量ずつ間欠的に送っ
て歯溝を切り込んでゆく粗仕上げ加工工程と、粗仕上げ
加工工程の後にカップ状砥石を所定位置に保持して歯溝
を仕上げる仕上げ加工工程とを行うので、カップ状砥石
で歯溝を一気に切り込んで仕上がる場合に比べて、カッ
プ状砥石の冷却やスラッジの除去を効果的に行うことが
可能となり、カップ状砥石の耐久性向上と仕上げ精度の
向上とに寄与することができるだけでなく、粗仕上げ加
工用の砥石と仕上げ加工用の砥石とを交換する必要がな
くなって加工時間の短縮に寄与することができる。しか
も研削加工中にカップ状砥石の研削面に形成した冷却液
噴出孔から冷却液を供給するので、カップ状砥石の外部
から冷却液を供給する場合に比べて、研削面に冷却液を
効果的に作用させて冷却やスラッジの除去を一層効果的
に行い、カップ状砥石の更なる耐久性向上と更なる仕上
げ精度の向上とが可能となる。
上記構成によれば、研削面に砥粒を電着してカップ状砥
石を構成したので、砥粒としてCBNやダイヤモンドを
採用することにより高硬度のワークを精密に加工するこ
とができる。
する図
する図
示す斜視図
Claims (2)
- 【請求項1】 環状部(3)を有するワーク(W)をそ
の軸線(Lw)が割り出し盤(14)の軸線(Li)に
一致するように支持し、ワーク(W)の軸線(Lw)に
対して偏心した軸線(Ls)を有するカップ状砥石(1
8)を用いて、割り出し盤(14)を所定角度ずつ割り
出しながら前記環状部(3)の端面に放射方向に延びる
歯溝(4)を同時に2ヵ所ずつ加工する歯溝加工方法に
おいて、 カップ状砥石(18)を所定量ずつ間欠的に送って歯溝
(4)を切り込んでゆく粗仕上げ加工工程と、粗仕上げ
加工工程の後にカップ状砥石(18)を所定位置に保持
して歯溝(4)を仕上げる仕上げ加工工程とを行い、か
つ前記両加工工程中にカップ状砥石(18)の研削面
(21a〜21c)の少なくとも一部に形成した冷却液
噴出孔(21d)から冷却液を供給することを特徴とす
る歯溝加工方法。 - 【請求項2】 カップ状砥石(18)は研削面(21a
〜21c)に砥粒を電着してなることを特徴とする、請
求項1に記載の歯溝加工方法。
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