JP2002126993A - 歯車の製造法及び該加工装置 - Google Patents
歯車の製造法及び該加工装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 面圧強度向上が期待できる歯面を持つ歯車に
加工するための研磨処理時間を短くする。 【解決手段】 歯形形成した歯車を表面硬化処理して
後、ジャイロ研磨処理を行って、面圧強度を改善するの
に、従来のジャイロ研磨技術のみでは時間が掛かりすぎ
るのがネックになっていた。本発明によれば、ジャイロ
運動に超音波振動運動を付加することにより研磨能力が
改善され、研磨処理時間を著しく短くすることができる
ようになる。
加工するための研磨処理時間を短くする。 【解決手段】 歯形形成した歯車を表面硬化処理して
後、ジャイロ研磨処理を行って、面圧強度を改善するの
に、従来のジャイロ研磨技術のみでは時間が掛かりすぎ
るのがネックになっていた。本発明によれば、ジャイロ
運動に超音波振動運動を付加することにより研磨能力が
改善され、研磨処理時間を著しく短くすることができる
ようになる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、従来行われてきた
仕上げ加工後に、さらに後処理を行って、歯車の曲げ強
度、面圧強度及び耐摩耗性を同時に向上させることによ
り、歯車を高品質化させる、歯車の製造法及び該加工装
置に関するものである。
仕上げ加工後に、さらに後処理を行って、歯車の曲げ強
度、面圧強度及び耐摩耗性を同時に向上させることによ
り、歯車を高品質化させる、歯車の製造法及び該加工装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、歯車の一般的な製造方法として
は、ホブやピニオンカッターによって歯形形成して、シ
ェービング加工あるいは転造仕上げした後に表面硬化処
理を行っている。一部の歯車には、熱処理後歯形や歯筋
を整えたり、表面粗さを改善するために研削、あるいは
内歯車型砥石を用いたホーニングが行われている。ま
た、ハイポイドギヤは、歯形形成後表面硬化処理して、
ラッピング処理したものが用いられている。
は、ホブやピニオンカッターによって歯形形成して、シ
ェービング加工あるいは転造仕上げした後に表面硬化処
理を行っている。一部の歯車には、熱処理後歯形や歯筋
を整えたり、表面粗さを改善するために研削、あるいは
内歯車型砥石を用いたホーニングが行われている。ま
た、ハイポイドギヤは、歯形形成後表面硬化処理して、
ラッピング処理したものが用いられている。
【０００３】最近、これらの歯車の曲げ疲労強度を改善
する方法として、ショットピーニング処理が利用される
場合が増えてきた。このショットピーニング処理を利用
して面圧強度の改善も試みられたが、ショットピーニン
グ条件の制御は非常に困難であることがわかってきた。
また、表面粗さが僅かに改善されても、面圧強度はほと
んど向上しない場合も多い。一部の歯車には、面圧強度
を改善するのに、りん酸皮膜処理も行われているが、根
本的な解決策には至っていない。一方、本発明者は以前
に、前記歯車を高品質化させために、ショットピーニン
グ処理を行い、さらにジャイロ研磨処理を施すことを提
案した。しかし、ジャイロ研磨処理時間が掛かり過ぎる
のがネックになっていた。
する方法として、ショットピーニング処理が利用される
場合が増えてきた。このショットピーニング処理を利用
して面圧強度の改善も試みられたが、ショットピーニン
グ条件の制御は非常に困難であることがわかってきた。
また、表面粗さが僅かに改善されても、面圧強度はほと
んど向上しない場合も多い。一部の歯車には、面圧強度
を改善するのに、りん酸皮膜処理も行われているが、根
本的な解決策には至っていない。一方、本発明者は以前
に、前記歯車を高品質化させために、ショットピーニン
グ処理を行い、さらにジャイロ研磨処理を施すことを提
案した。しかし、ジャイロ研磨処理時間が掛かり過ぎる
のがネックになっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る歯車の製造
法は、歯車のジャイロ研磨処理時間の問題を解決するた
めに、ジャイロ研磨装置において、超音波振動子を歯車
あるいは歯車取付け軸に組込むか、あるいは超音波振動
子を砥石の入った槽に組込むことによって、研磨処理時
間を著しく短縮する。
法は、歯車のジャイロ研磨処理時間の問題を解決するた
めに、ジャイロ研磨装置において、超音波振動子を歯車
あるいは歯車取付け軸に組込むか、あるいは超音波振動
子を砥石の入った槽に組込むことによって、研磨処理時
間を著しく短縮する。
【０００５】ジャイロ研磨法はバレル研磨法の一種であ
るが、装置の概容は、歯車を取付けた軸が回転（自転）
し、その軸あるいは研磨砥石が入った糟が回転（公転）
する。歯車取付け軸は、昇降運動をしても良いが、本発
明の加工装置では、さらに歯車取付け軸方向、あるいは
歯車取付け軸の回転方向に超音波振動が一定時間、ある
いは全加工時間付加される。
るが、装置の概容は、歯車を取付けた軸が回転（自転）
し、その軸あるいは研磨砥石が入った糟が回転（公転）
する。歯車取付け軸は、昇降運動をしても良いが、本発
明の加工装置では、さらに歯車取付け軸方向、あるいは
歯車取付け軸の回転方向に超音波振動が一定時間、ある
いは全加工時間付加される。
【０００６】図１は超音波振動の付加による研磨促進の
メカニズムを示すモデル図である。研磨砥石の入った槽
の回転速度と研磨砥石の歯溝への出入りやすさ等で、歯
車歯面１に対する研磨砥石２の押付け力Ｐが決まる。同
じ砥石を用いた場合、研磨作用はこの押付け力Ｐと歯面
と砥石研磨面の相対速度（滑り速度）Ｖｓにより研磨能
力が左右される。しかし、ジャイロ運動（主には槽の回
転運動）に超音波振動が付加されると、超音波振動が研
磨能力に支配的な影響を及ぼす。すなわち、大きな加速
度を持つ超音波振動（振幅ΔＡ）に基づく大きな相対運
動が研磨速度を促進する。
メカニズムを示すモデル図である。研磨砥石の入った槽
の回転速度と研磨砥石の歯溝への出入りやすさ等で、歯
車歯面１に対する研磨砥石２の押付け力Ｐが決まる。同
じ砥石を用いた場合、研磨作用はこの押付け力Ｐと歯面
と砥石研磨面の相対速度（滑り速度）Ｖｓにより研磨能
力が左右される。しかし、ジャイロ運動（主には槽の回
転運動）に超音波振動が付加されると、超音波振動が研
磨能力に支配的な影響を及ぼす。すなわち、大きな加速
度を持つ超音波振動（振幅ΔＡ）に基づく大きな相対運
動が研磨速度を促進する。
【０００７】本発明では、砥石の種類（成分等）、硬
さ、大きさ、形状等を特に限定はしないが、砥石の硬さ
は超音波振動に耐え得るような硬いもの、砥石の形状は
角のある多角形のものより楕円体に近い形状が望まし
い。研磨砥石の大きさは、歯車のモジュールの大きさに
依存する。モジュールが０．２〜１６の歯車において研
磨砥石の平均粒径は０．２〜１６ｍｍで、なるべく大き
い砥石径の方が経済的であるが、歯面間に研磨砥石がス
ムーズに出入りすることも必要条件の一つである。
さ、大きさ、形状等を特に限定はしないが、砥石の硬さ
は超音波振動に耐え得るような硬いもの、砥石の形状は
角のある多角形のものより楕円体に近い形状が望まし
い。研磨砥石の大きさは、歯車のモジュールの大きさに
依存する。モジュールが０．２〜１６の歯車において研
磨砥石の平均粒径は０．２〜１６ｍｍで、なるべく大き
い砥石径の方が経済的であるが、歯面間に研磨砥石がス
ムーズに出入りすることも必要条件の一つである。
【０００８】歯車の取付け軸は砥石の入った槽の回転軸
に真直であっても良いが、砥石が歯面間をスムーズに動
けるように傾けても良い。本発明によって達成される歯
車歯面の粗さを特に限定はしないが、高負荷能力を持つ
歯車の歯面としては、中心線平均粗さがＲａ＝０．２μ
ｍ以下、粗さ曲線の歪度はＳｋ＝−２以下が良い。
に真直であっても良いが、砥石が歯面間をスムーズに動
けるように傾けても良い。本発明によって達成される歯
車歯面の粗さを特に限定はしないが、高負荷能力を持つ
歯車の歯面としては、中心線平均粗さがＲａ＝０．２μ
ｍ以下、粗さ曲線の歪度はＳｋ＝−２以下が良い。
【０００９】
【本発明の効果】本発明により、歯車の研磨処理時間は
大幅に短縮される。また、砥石の入った槽は低速回転で
も良くなるので、加工装置の騒音問題が解消され、安全
性も高まる。超音波振動子を組込むことにより、ジャイ
ロ研磨装置の作業環境は著しく改善される。ジャイロ研
磨を最終工程とすれば、スケールや打痕縁の盛上り及び
バリ等を除去できるので、製品の均一化が図れる。
大幅に短縮される。また、砥石の入った槽は低速回転で
も良くなるので、加工装置の騒音問題が解消され、安全
性も高まる。超音波振動子を組込むことにより、ジャイ
ロ研磨装置の作業環境は著しく改善される。ジャイロ研
磨を最終工程とすれば、スケールや打痕縁の盛上り及び
バリ等を除去できるので、製品の均一化が図れる。
【００１０】一方、本発明により製造された歯車の負荷
能力は著しく向上するので、歯車変速機の軽量化、コン
パクト化が可能になる。ジャイロ研磨処理を施した面は
摩擦係数が非常に低いので、発生する摩擦熱も小さくな
る。歯車変速機の軽量化や発生する摩擦熱の低下は、省
エネ対策に貢献する。さらに、接触面の摩耗が著しく減
少するので、潤滑油の汚れや劣化も遅くなり、潤滑油の
交換回数が減少し、省資源に繋がる。本発明で得られる
表面は、耐焼付性も改善されるので、潤滑油中の極圧添
加剤に関しても緩和され、より環境にやさしい潤滑油が
利用できる。
能力は著しく向上するので、歯車変速機の軽量化、コン
パクト化が可能になる。ジャイロ研磨処理を施した面は
摩擦係数が非常に低いので、発生する摩擦熱も小さくな
る。歯車変速機の軽量化や発生する摩擦熱の低下は、省
エネ対策に貢献する。さらに、接触面の摩耗が著しく減
少するので、潤滑油の汚れや劣化も遅くなり、潤滑油の
交換回数が減少し、省資源に繋がる。本発明で得られる
表面は、耐焼付性も改善されるので、潤滑油中の極圧添
加剤に関しても緩和され、より環境にやさしい潤滑油が
利用できる。
【００１１】
【実施例】本発明を実施例で説明する。本発明は、歯車
精度（歯形精度、歯筋精度、ピッチ誤差など）をほとん
ど損なわずに、ジャイロ研磨処理を施して歯面粗さを飛
躍的に改善できる。
精度（歯形精度、歯筋精度、ピッチ誤差など）をほとん
ど損なわずに、ジャイロ研磨処理を施して歯面粗さを飛
躍的に改善できる。
【００１２】超音波振動子を付加したジャイロ研磨装置
の概略の縦断面図を図２に示す。３は歯車、４は歯車取
付け軸、５は研磨砥石とコンパウンド剤と水等からなる
メディア、６はメディアの入った糟を示す。６の槽は変
速可能な減速機付モータ７によって回転（公転）する。
歯車３を取付けた軸４は、超音波振動子８の回転軸と繋
がっており、変速可能な減速機付モータ９により回転
（自転）する。超音波振動子８とモータ９は、スライダ
１０に固定され、スライダ１０は支持コラム１１上を昇
降する。超音波振動子８は超音波発生器（例えば、２０
ｋＨｚ）と端子１２で繋がっている。
の概略の縦断面図を図２に示す。３は歯車、４は歯車取
付け軸、５は研磨砥石とコンパウンド剤と水等からなる
メディア、６はメディアの入った糟を示す。６の槽は変
速可能な減速機付モータ７によって回転（公転）する。
歯車３を取付けた軸４は、超音波振動子８の回転軸と繋
がっており、変速可能な減速機付モータ９により回転
（自転）する。超音波振動子８とモータ９は、スライダ
１０に固定され、スライダ１０は支持コラム１１上を昇
降する。超音波振動子８は超音波発生器（例えば、２０
ｋＨｚ）と端子１２で繋がっている。
【００１３】図２では、アーム（歯車取付け軸等を含
む）は１本しか示していないが、生産効率を上げるため
には、数本以上あっても良い。また、それぞれの軸には
歯車を１個取付けても良いし、数個取付けても良い。
む）は１本しか示していないが、生産効率を上げるため
には、数本以上あっても良い。また、それぞれの軸には
歯車を１個取付けても良いし、数個取付けても良い。
【００１４】
【適用範囲】本発明の前記説明は超音波振動の効果が大
きいジャイロ研磨について述べたが、本発明はバレル研
磨装置全般において、バレル研磨砥石による従来の研磨
作用に超音波振動による研磨作用を付加した場合にも適
用される。また、湿式に限らず、乾式にも適用できる。
超音波振動の周波数は２０ｋＨｚの例に述べたが、本発
明はこの周波数に限定しない。
きいジャイロ研磨について述べたが、本発明はバレル研
磨装置全般において、バレル研磨砥石による従来の研磨
作用に超音波振動による研磨作用を付加した場合にも適
用される。また、湿式に限らず、乾式にも適用できる。
超音波振動の周波数は２０ｋＨｚの例に述べたが、本発
明はこの周波数に限定しない。
【００１５】本発明が適用できる歯車は、平歯車、はす
ば歯車、内歯車、やまば歯車、ねじ歯車、ウォーム、円
錐歯車、ベベルギヤ、およびハイポイドギヤなどの歯車
全般であり、鍛造、転造、ホブ切り、ピニオンカッター
切り、シェービング、研削、ホーニング等の歯形形成の
手段に無関係に適用できる。歯車歯形はインボリュート
歯形に限らず、サイクロイドや円弧など、任意の歯形に
適用できる。また、本発明の加工法は、歯車以外の機械
要素、例えば、各種機械の軸や軸受部及びトラクション
ドライブの転動体等のバリ取り、あるいは表面の傷の除
去、あるいは曲げ強度や面圧強度の改善を目的とした加
工を行うときにも適用できる。
ば歯車、内歯車、やまば歯車、ねじ歯車、ウォーム、円
錐歯車、ベベルギヤ、およびハイポイドギヤなどの歯車
全般であり、鍛造、転造、ホブ切り、ピニオンカッター
切り、シェービング、研削、ホーニング等の歯形形成の
手段に無関係に適用できる。歯車歯形はインボリュート
歯形に限らず、サイクロイドや円弧など、任意の歯形に
適用できる。また、本発明の加工法は、歯車以外の機械
要素、例えば、各種機械の軸や軸受部及びトラクション
ドライブの転動体等のバリ取り、あるいは表面の傷の除
去、あるいは曲げ強度や面圧強度の改善を目的とした加
工を行うときにも適用できる。
【００１６】本発明は、全ての歯車材料や全ての表面硬
化法（軟窒化のほか、イオン窒化、ガス窒化、浸炭焼入
れ、浸炭窒化焼入れ（浸炭＋窒化を含む）、高周波焼入
れ、火炎焼入れ等）に適用できる。構造用低炭素鋼や低
合金鋼、焼結合金鋼などの鉄系歯車材料のほか、例えば
セラミックス歯車の表面加工に対しても本発明は適用で
きる。
化法（軟窒化のほか、イオン窒化、ガス窒化、浸炭焼入
れ、浸炭窒化焼入れ（浸炭＋窒化を含む）、高周波焼入
れ、火炎焼入れ等）に適用できる。構造用低炭素鋼や低
合金鋼、焼結合金鋼などの鉄系歯車材料のほか、例えば
セラミックス歯車の表面加工に対しても本発明は適用で
きる。
【図１】超音波振動付加による研磨促進のメカニズムを
示すモデル図。 １．歯車歯面 ２．砥石 Ｖ：槽の回転速度 Ｐ：砥石が歯面を押付ける力 Ｖｓ：槽の回転に基づく歯車歯面と砥石研磨面との相対
速度 ΔＡ：超音波振動の振幅
示すモデル図。 １．歯車歯面 ２．砥石 Ｖ：槽の回転速度 Ｐ：砥石が歯面を押付ける力 Ｖｓ：槽の回転に基づく歯車歯面と砥石研磨面との相対
速度 ΔＡ：超音波振動の振幅
【図２】実施例で用いたジャイロ研磨装置の概略を示す
縦断面図。 ３．歯車 ４．歯車取付け軸 ５．砥石とコンパウンド剤の入ったメディア ６．砥石の入った槽 ７．槽駆動用減速機付モータ ８．超音波振動子 ９．歯車駆動用減速機付モータ １０．スライダ １１．支持コラム １２．端子
縦断面図。 ３．歯車 ４．歯車取付け軸 ５．砥石とコンパウンド剤の入ったメディア ６．砥石の入った槽 ７．槽駆動用減速機付モータ ８．超音波振動子 ９．歯車駆動用減速機付モータ １０．スライダ １１．支持コラム １２．端子
Claims (2)
- 【請求項１】 歯形形成した歯車、もしくは前記歯車を
表面硬化した歯車、もしくは前記歯車にショットピーニ
ング処理を施した歯車、もしくは前記歯車に研削もしく
はホーニングを施した歯車等に対し、ジャイロ運動と超
音波振動の複合加工により歯面を研磨すること、あるい
は前記複合加工とジャイロ研磨処理を順次行うこと、あ
るいは前記複合加工とジャイロ研磨処理を繰り返し行う
こと、を特徴とする歯車の製造法。 - 【請求項２】 請求項１の製造法により前記歯車の歯面
を研磨する加工装置においては、超音波振動子によっ
て、歯車あるいは歯車を取付ける軸に超音波振動を与え
ても良いし、あるいは研磨砥石に超音波振動を与えても
良いこと、を特徴とする歯車の加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000367807A JP2002126993A (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 歯車の製造法及び該加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000367807A JP2002126993A (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 歯車の製造法及び該加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002126993A true JP2002126993A (ja) | 2002-05-08 |
Family
ID=18838164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000367807A Pending JP2002126993A (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 歯車の製造法及び該加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002126993A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10310241A1 (de) * | 2003-03-08 | 2004-09-16 | Schenck Process Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von metallischen Werkstücken |
| WO2009015643A3 (de) * | 2007-07-30 | 2009-06-11 | Jahnel Kestermann Getriebewerk | Zahnflankenpolierwerkzeug und dessen verwendung |
| CN106180909A (zh) * | 2016-08-26 | 2016-12-07 | 廊坊市北方天宇机电技术有限公司 | 一种同步器齿套类零件旋流式滚磨光整加工工装装置及方法 |
| CN106270811A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-04 | 上海交通大学 | 超声波椭圆振动飞刀加工蜗轮的方法 |
| CN106363522A (zh) * | 2016-11-01 | 2017-02-01 | 天津恒瑜晶体材料股份有限公司 | 一种蓝宝石基质的棒材顶尖圆角磨削设备 |
| CN106625038A (zh) * | 2016-11-01 | 2017-05-10 | 天津恒瑜晶体材料股份有限公司 | 超声波加工蓝宝石基质的棒材顶尖圆角的磨削工艺 |
| CN109261474A (zh) * | 2018-08-16 | 2019-01-25 | 中南大学 | 一种超声振动辅助插齿加工圆柱类齿轮的系统及方法 |
-
2000
- 2000-10-25 JP JP2000367807A patent/JP2002126993A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10310241A1 (de) * | 2003-03-08 | 2004-09-16 | Schenck Process Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von metallischen Werkstücken |
| WO2009015643A3 (de) * | 2007-07-30 | 2009-06-11 | Jahnel Kestermann Getriebewerk | Zahnflankenpolierwerkzeug und dessen verwendung |
| CN106180909A (zh) * | 2016-08-26 | 2016-12-07 | 廊坊市北方天宇机电技术有限公司 | 一种同步器齿套类零件旋流式滚磨光整加工工装装置及方法 |
| CN106180909B (zh) * | 2016-08-26 | 2018-03-16 | 廊坊市北方天宇机电技术有限公司 | 一种同步器齿套类零件旋流式滚磨光整加工工装装置及方法 |
| CN106270811A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-04 | 上海交通大学 | 超声波椭圆振动飞刀加工蜗轮的方法 |
| CN106363522A (zh) * | 2016-11-01 | 2017-02-01 | 天津恒瑜晶体材料股份有限公司 | 一种蓝宝石基质的棒材顶尖圆角磨削设备 |
| CN106625038A (zh) * | 2016-11-01 | 2017-05-10 | 天津恒瑜晶体材料股份有限公司 | 超声波加工蓝宝石基质的棒材顶尖圆角的磨削工艺 |
| CN109261474A (zh) * | 2018-08-16 | 2019-01-25 | 中南大学 | 一种超声振动辅助插齿加工圆柱类齿轮的系统及方法 |
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