JP2008272928A - 歯車を研削するための研削機械 - Google Patents

Abstract

【課題】研削ウォームのドレッシングをより迅速であるにもかかわらず、正確に行うことができ、この場合、ドレッシング時の可能な限り高い程度のフレキシビリティを達成することを目標とする。
【解決手段】当該研削機械が、さらに、ドレッシング条片８を有しており、該ドレッシング条片８が、ドレッシングエッジ９を有しており、該ドレッシングエッジ９の形状が、研削ウォーム１の目標包絡曲線の少なくとも一部に相当しているようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、歯車または歯車に類似のワークピースを研削するための研削機械であって、当該研削機械が、歯形を備えた研削ウォームを有しており、該研削ウォームが、少なくとも部分的に、ドレッシング可能な研削材料から成っていて、研削スピンドルに回転可能に配置されており、これによって、研削ウォームが、研削時に回転軸線を中心として回転するようになっており、ドレッシング装置を有しており、該ドレッシング装置によって、研削ウォームの形状付与面の少なくとも一部が整形されるようになっており、ドレッシング装置が、ドレッシングスピンドルを有しており、該ドレッシングスピンドルが、ディスク状のドレッシング工具を支持しており、これによって、該ドレッシング工具が、回転軸線を中心として回転するようになっている形式のものに関する。

歯車の製作時には、最後の加工プロセスに重要な意義がある。この加工プロセスでは、歯側面に研削作業が施される。この研削作業によって、歯側面が精密な輪郭にもたらされる。この場合、しばしば、歯列の運転特性に有利な影響を与えるために、歯列インボリュートを越えた補正が所望されている。

歯列の製作時の効率のよい方法形式は、研削ウォームによる転動研削である。この場合、加工したい歯車が研削ウォームに噛み合い、これにより、研削ウォームの研削材料によって、歯側面における過剰寸法を除去することができる。

歯列の十分な品質を達成するためには、研削ウォームの作業面（すなわち、研削ウォームの歯形）が、ある程度の個数のワークピースの研削後に新たに所望の形状にもたらされなければならない。このためには、ドレッシング過程が必要となる。このドレッシング過程のためには、歯形ドレッシング法または列ごとのドレッシング法が使用されてよい。歯形ドレッシングでは、ドレッシング工具が研削工具の歯形の側面に線接触するのに対して、列ごとのドレッシングでは、点状の接触が付与される。

この場合、研削ウォームの整形のために設けられたドレッシング工具は、研削ウォームの歯形、すなわち、螺条を整形するだけでは済まない。少なくともある程度の時間的な間隔を置いて、研削ウォームの外周面、すなわち、研削ウォームの包絡曲線を整形することも必要となる。すなわち、これによって、研削ウォームの歯先もしくは歯先の研削形状がドレッシングされる。

歯先をドレッシングするためには、基本的に、ディスク状のドレッシング工具が使用されてもよい。しかし、これには、幾つかの欠点が伴う。

研削ウォームの形状付与面のドレッシングが歯形ドレッシング法で行われようが、線接触ドレッシング法で行われようが、歯先のドレッシングは付加的なドレッシングステップを成している。このドレッシングステップでは、ディスク状の工具が、いずれにせよ円筒状の研削ウォームの場合、研削ウォームの回転軸線の方向に案内され、これによって、研削ウォームの包絡曲線が整形される。これには、研削法の能率の負担になる相応の時間が必要となる。さらに、ディスク状のドレッシング工具は、研削ウォームの包絡曲線を整形するために最適でない。

したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の研削機械を改良して、研削ウォームのドレッシングをより迅速であるにもかかわらず、正確に行うことができ、この場合、ドレッシング時の可能な限り高い程度のフレキシビリティを達成することを目標とすることである。

この課題を解決するために本発明の構成では、当該研削機械が、さらに、ドレッシング条片を有しており、該ドレッシング条片が、ドレッシングエッジを有しており、該ドレッシングエッジの形状が、研削ウォームの目標包絡曲線の少なくとも一部に相当しているようにした。

本発明の有利な構成によれば、ドレッシング条片が、ドレッシング装置に配置されている。

本発明の有利な構成によれば、ドレッシング条片が、少なくとも研削ウォームの幅に相当する長さを有している。

本発明の有利な構成によれば、ドレッシング条片が、真っ直ぐなドレッシングエッジを有している。

本発明の有利な構成によれば、ドレッシング条片が、円弧状のドレッシングエッジを有している。

本発明の有利な構成によれば、ドレッシング装置および／または研削スピンドルが、キャリッジに配置されており、該キャリッジによって、研削ウォームの外周面へのドレッシングエッジの接近が可能である。

本発明の有利な構成によれば、キャリッジによって、ドレッシングエッジの接近が可能であり、該ドレッシングエッジが、研削スピンドルの回転軸線に対して平行に位置している。

本発明の有利な構成によれば、ドレッシング条片が、横断面図で見て、長方形状を有している。

本発明の有利な構成によれば、ドレッシング装置が、端面側の領域にドレッシング条片に対する少なくとも２つの当付け面を有している。

本発明の有利な構成によれば、ドレッシング装置が、ドレッシング条片を緊締するための緊締装置を有している。

本発明の有利な構成によれば、ドレッシング条片が、多結晶ダイヤモンド（ＰＫＤ）から成っている。

本発明の有利な構成によれば、研削ウォームが一条に形成されている。

本発明の有利な構成によれば、研削ウォームが多条に形成されている。

本発明の有利な構成によれば、ディスク状のドレッシング工具が、整形部を有しており、これによって、研削ウォームの形状付与面のドレッシング時に、ドレッシング工具と研削ウォームとの間のほぼ点状の接触が付与されるようになっている。

本発明の有利な構成によれば、ディスク状のドレッシング工具が、整形部を有しており、これによって、研削ウォームの形状付与面のドレッシング時に、ドレッシング工具と研削ウォームとの間のほぼ線状の接触が付与されるようになっている。

本発明による前述した課題の解決手段は、研削機械が、さらに、ドレッシング条片を有しており、このドレッシング条片が、ドレッシングエッジを有しており、このドレッシングエッジの形状が、研削ウォームの目標包絡曲線の少なくとも一部に相当していることによって特徴付けられている。

この場合、ドレッシング条片は、有利にはドレッシング装置に固定されている。しかし、このことは必ずしも必要ではない。ドレッシング条片は、ウォームへの送りが可能である場合、機械室内のどこに組み付けられていてもよい。

この場合、ドレッシング条片は、有利には、少なくとも研削ウォームの幅に相当する長さを有している。つまり、この場合、ドレッシング条片の１回の送りによって、ただ１回のプロセスステップひいては極めて短い時間で研削ウォームの先領域全体をドレッシングすることができる。

この場合、ドレッシング条片は真っ直ぐなドレッシングエッジを有していてよい。このことは、円筒状の研削ウォームの事例において推奨される。しかし、基本的には、ドレッシング条片が円弧状のドレッシングエッジを有していることも可能である。このことは、鼓形ウォームの場合に提供される。

ドレッシング装置および／または研削スピンドルはキャリッジに配置されていてよい。このキャリッジによって、研削ウォームの外周面へのドレッシングエッジの接近が可能となる。この場合、キャリッジによって、ドレッシングエッジの接近が可能であってよい。この場合、ドレッシングエッジが研削スピンドルの回転軸線の方向に向けられている。すなわち、ドレッシングエッジが研削ウォームの回転軸線に対して平行に位置している。

ドレッシング条片は、横断面図で見て、有利には長方形状を有している。ドレッシング装置は端面側の領域にドレッシング条片に対する２つの当付け面を有していてよい。さらに、ドレッシング装置は、ドレッシング条片を緊締するための緊締装置を有していてよい。

ドレッシング条片は、有利には多結晶ダイヤモンド（ＰＫＤ）から成っている。

ディスク状のドレッシング工具は整形部を有していてよく、これによって、研削ウォームの形状付与面のドレッシング時に、ドレッシング工具と研削ウォームとの間のほぼ点状の接触が付与される。

すなわち、本発明は、ディスク状のドレッシング工具に対して付加的にドレッシング条片を提案する。このドレッシング条片によって、研削ウォームの歯形の先領域がドレッシングされる。

このことは、歯形の先をドレッシングするために、位相幾何学的なドレッシング工具が恐らく要する時間の数分の一しか要求しない。

研削工具は、有利には、歯車を転動研削法で研削するための一条のまたは多条の研削ウォームである。

提案された研削機械によって、ドレッシング過程を著しく短い時間で同じ品質のまま実施することが可能になる。なぜならば、研削ウォームの歯形の先全体をドレッシング条片もしくはドレッシングストレートエッジを用いて研削ウォームに向かって半径方向への１回の送りによって極めて短い時間で整形することができるからである。これによって、研削の能率が著しく高められる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。

図１には、研削ウォームの形の研削工具１の自体公知の列ごとのドレッシングを見ることができる。研削ウォーム１は、軸方向断面図で見て、歯形２を有している。この歯形２は２つの側面４，５によって規定されるかもしくは仕切られる。両側面４，５は研削時の形状付与面を形成している。第１の側面４だけでなく第２の側面５も、軸方向断面図で見て、ほぼ線形の形状を有している。しかし、ほぼ線形の経過には、完全に研削された歯車において相応の対応歯形を得るために、補正が重ねられている。両側面４，５は、明らかであるように、互いに反対の側に位置している。

歯形２が所望の正確な形状を有するように、ドレッシング過程が必要となる。このドレッシング過程のために、ディスク状のドレッシング工具７が設けられている。このドレッシング工具７は、軸方向断面図で見て、図１に示した形状、すなわち、第１の研削面１５と第２の研削面１６とを有している。両研削面１５，１６は、第１の側面４もしくは第２の側面５と協働するために設けられている。

ドレッシング時には、研削ウォーム１が回転軸線Ｃを中心として回転し、回転対称的なドレッシング工具７が回転軸線Ｂを中心として回転する。その後、両回転軸線Ｂ，Ｃを中心とした付与された回転時に、ドレッシング工具７の、研削面１５，１６を備えた作業領域が、研削ウォーム１の螺条内に「送り込まれる」。すなわち、研削ウォーム１のウォームピッチと回転数とに関連して、ドレッシング工具７が軸方向Ｙに移動させられる。この場合、列ごとに、まず、第１の側面４が整形され、その後、第２の側面５が整形される。これは、軸方向のその都度の通走後、歯形２が全高さにわたってドレッシングされているまで、ドレッシング工具７が研削ウォーム１に対して相対的に半径方向で送り座標Ｘの方向に送られることを意味している。

歯形２の先、すなわち、研削ウォーム１の外周面１０が基本的にディスク状のドレッシング工具７によってドレッシングされてもよいのに対して、本発明は、別の解決手段を提案する。

図２に見ることができるように、外周面１０、すなわち、研削ウォーム１の包絡面のドレッシングはドレッシング条片８によって行われる。このドレッシング条片８はドレッシングエッジ９を有している。このドレッシングエッジ９は、図示の構成では、研削ウォーム１の円筒形状に相応して、真っ直ぐに形成されている。鼓形ウォームの場合には、基本的に、ドレッシングエッジ９の円弧状の構成が考慮されてもよい。歯先のドレッシングは、ドレッシング条片８をＸの方向に、設定された量だけ送ることによって行われ、これによって、ただ１回のプロセスステップで研削ウォーム１全体の先がドレッシングされる。

このことを可能にするためには、ドレッシング条片８の長さＬが、少なくとも研削ウォーム１の幅Ｂと同じ大きさに寸法設定されている。すなわち、ドレッシング条片８が全ウォーム幅をカバーしている。

装置上の構成の詳細は、図３および図４から明らかである。

図３および図４に示したドレッシング装置３は研削機械に組み込まれていて、しかも、キャリッジに組み付けられており、これによって、ドレッシング装置３を、前述した方向Ｘ，Ｙに研削ウォーム１に対して相対的に走行させることができる。しかし、択一的または付加的には、研削ウォームがキャリッジに配置されていることも可能である。研削ウォームとドレッシング工具との間の相対的な並進運動の可能性が重要となる。

研削ウォーム１の歯形２をドレッシングするためには、ドレッシング装置３がドレッシングスピンドル６を有している。このドレッシングスピンドル６はディスク状のドレッシング工具７を支持している。この場合、このドレッシング工具７はドレッシング時に軸線Ｂを中心として回転することができる。図３には、ドレッシング工具７が示してある。このドレッシング工具７は、（図１に示した概略図と異なり）互いに隣り合って配置された２つのドレッシングディスクを有している。

さらに、ディスク状のドレッシング工具７を備えたドレッシングスピンドル６のほかに、ドレッシング装置３はドレッシング条片８を有している。このドレッシング条片８はドレッシングエッジ９を有している。図４に最良に見ることができるように、ドレッシング装置３の端面側の領域１１にドレッシング条片８が配置されている。このドレッシング条片８は緊締装置１４によって保持される。この緊締装置１４は、ドレッシング装置に設けられた２つの当付け面１２，１３に当て付けられ、そこに位置決めされた後、ドレッシング条片８を緊締する。

すなわち、ドレッシングストレートエッジ８による歯形２の先領域のドレッシング時には、真っ直ぐなドレッシングエッジ９を装備したドレッシング条片８が、研削工具１の軸線に対して垂直方向への条片の送りによって、１回のプロセスステップで先領域で完全にドレッシングされる。この場合、ドレッシング条片８もしくはドレッシングエッジ９は軸線Ｃに対して平行なままである。

この場合、ドレッシング条片８は、有利には多結晶ダイヤモンド（ＰＤＫ）から成っている。ドレッシング条片８は、金属マトリックスに設けられた、合成により製造された、互いに緊密に結合された、ランダム方位を備えた極端に延性のダイヤモンド粒子塊である。多結晶ダイヤモンドは、選択されたダイヤモンド粒子を高い圧力および高い温度で焼結することによって製作される。焼結プロセスは、ダイヤモンドの安定的な範囲内でコントロールされる。この場合、極端に硬質のかつ耐摩耗性の構造が生ぜしめられる。

ドレッシング時の冷却潤滑剤の供給は、ドレッシング工具７に対する冷媒ノズル１７と、ドレッシング条片８に対する冷媒ノズル１８とを介して行われる。

ディスク状のドレッシング工具によって研削ウォームの歯形をドレッシングする間の研削ウォームの軸方向断面図である。 ドレッシング条片によって研削ウォームの歯形の先をドレッシングする間の研削ウォームの軸方向断面図である。 研削ウォームの歯形だけでなく先もドレッシングするためのドレッシング装置の斜視図である。 図３に示したドレッシング装置の断面図であり、この場合、切断平面が、ドレッシングスピンドルの回転軸線に対して垂直に延びている。

符号の説明

１ 研削工具、 ２ 歯形、 ３ ドレッシング装置、 ４ 側面、 ５ 側面、 ６ ドレッシングスピンドル、 ７ ドレッシング工具、 ８ ドレッシング条片、 ９ ドレッシングエッジ、 １０ 外周面、 １１ 領域、 １２ 当付け面、 １３ 当付け面、 １４ 緊締装置、 １５ 研削面、 １６ 研削面、 １７ 冷媒ノズル、 １８ 冷媒ノズル、 Ｂ 回転軸線または幅、 Ｃ 回転軸線、 Ｌ 長さ Ｘ 送り座標、 Ｙ 軸方向

Claims (15)

1. 歯車または歯車に類似のワークピースを研削するための研削機械であって、当該研削機械が、
   歯形（２）を備えた研削ウォーム（１）を有しており、該研削ウォーム（１）が、少なくとも部分的に、ドレッシング可能な研削材料から成っていて、研削スピンドルに回転可能に配置されており、これによって、研削ウォーム（１）が、研削時に回転軸線（Ｃ）を中心として回転するようになっており、
   ドレッシング装置（３）を有しており、該ドレッシング装置（３）によって、研削ウォーム（１）の形状付与面（４，５）の少なくとも一部が整形されるようになっており、
   ドレッシング装置（３）が、ドレッシングスピンドル（６）を有しており、該ドレッシングスピンドル（６）が、ディスク状のドレッシング工具（７）を支持しており、これによって、該ドレッシング工具（７）が、回転軸線（Ｂ）を中心として回転するようになっている形式のものにおいて、
   当該研削機械が、さらに、ドレッシング条片（８）を有しており、該ドレッシング条片（８）が、ドレッシングエッジ（９）を有しており、該ドレッシングエッジ（９）の形状が、研削ウォーム（１）の目標包絡曲線の少なくとも一部に相当していることを特徴とする、歯車または歯車に類似のワークピースを研削するための研削機械。
2. ドレッシング条片（８）が、ドレッシング装置（３）に配置されている、請求項１記載の研削機械。
3. ドレッシング条片（８）が、少なくとも研削ウォーム（１）の幅（Ｂ）に相当する長さ（Ｌ）を有している、請求項１または２記載の研削機械。
4. ドレッシング条片（８）が、真っ直ぐなドレッシングエッジ（９）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の研削機械。
5. ドレッシング条片（８）が、円弧状のドレッシングエッジ（９）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の研削機械。
6. ドレッシング装置（３）および／または研削スピンドルが、キャリッジに配置されており、該キャリッジによって、研削ウォーム（１）の外周面（１０）へのドレッシングエッジ（９）の接近が可能である、請求項１から５までのいずれか１項記載の研削機械。
7. キャリッジによって、ドレッシングエッジ（９）の接近が可能であり、該ドレッシングエッジ（９）が、研削スピンドルの回転軸線（Ｃ）に対して平行に位置している、請求項６記載の研削機械。
8. ドレッシング条片（８）が、横断面図で見て、長方形状を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の研削機械。
9. ドレッシング装置（３）が、端面側の領域（１１）にドレッシング条片（８）に対する少なくとも２つの当付け面（１２，１３）を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の研削機械。
10. ドレッシング装置（３）が、ドレッシング条片（８）を緊締するための緊締装置（１４）を有している、請求項９記載の研削機械。
11. ドレッシング条片（８）が、多結晶ダイヤモンド（ＰＫＤ）から成っている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の研削機械。
12. 研削ウォーム（１）が一条に形成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の研削機械。
13. 研削ウォーム（１）が多条に形成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の研削機械。
14. ディスク状のドレッシング工具（７）が、整形部を有しており、これによって、研削ウォーム（１）の形状付与面（４，５）のドレッシング時に、ドレッシング工具（７）と研削ウォーム（１）との間のほぼ点状の接触が付与されるようになっている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の研削機械。
15. ディスク状のドレッシング工具（７）が、整形部を有しており、これによって、研削ウォーム（１）の形状付与面（４，５）のドレッシング時に、ドレッシング工具（７）と研削ウォーム（１）との間のほぼ線状の接触が付与されるようになっている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の研削機械。

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