JP2011177850A - 歯車研削用砥石のツルーイング方法及び歯車研削盤 - Google Patents

Abstract

【課題】ドレッサによる各パスの成形量を増大させ、短時間で効率的に歯車研削用砥石をツルーイングすることができるツルーイング方法及び歯車研削盤を提供する。
【解決手段】ワークＷの研削を行う砥石１７を砥石回転軸Ｂ１周りに回転可能に支持する一方、砥石１７のツルーイングを行うドレッサ３６ａ，３６ｂを砥石回転軸Ｂ１と平行なドレッサ回転軸Ｂ２周りに回転可能に支持し、砥石１７に対するドレッサ３６ａ，３６ｂのパス位置を砥石回転軸Ｂ１方向に複数設定し、ドレッサ３６ａ，３６ｂの１パスによる切り込みを砥石径方向から砥石１７に与えて、これら砥石１７とドレッサ３６ａ，３６ｂとを離間させた後、砥石１７を砥石回転軸Ｂ１方向に移動させて、ドレッサ３６ａ，３６ｂを次回パス位置に配置させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、歯車研削用砥石をツルーイングするためのツルーイング方法、及び、歯車研削用砥石をツルーイングするためのツルーイング機能を有する歯車研削盤に関する。

歯車は、動力や運動を効率よく伝達するための重要な機械要素として、様々な産業機器に用いられており、その種類は多岐に亘っている。このように多用される歯車においては、高速回転・高出力化はもとより、小型・軽量化、低騒音・低振動化の要求に伴って、ますますその加工精度の向上が求められるようになっている。これにより、歯車を製造する際には、歯切り後に熱処理を施した歯車の歯面を、砥石を用いて研削することが一般的となっている。

ここで、上述したような、歯車研削用砥石においては、円筒研削や平面研削等に用いられる一般研削用砥石とは違って、その刃形形状が複雑になるだけでなく、研削する歯車が同じインボリュート歯車であっても、それらの諸元によって、その刃形形状が微妙に異なっている。これにより、砥石メーカでは、納入先で研削される歯車に応じて、歯車研削用砥石をツルーイングすることが困難となっている。

従って、歯車の研削を行う場合には、所定の刃形形状に近い刃形形状を有する歯車研削用砥石を購入した後、先ず、この新品の歯車研削用砥石に対して、所定の刃形形状となるようにツルーイングする必要があった。そこで、歯車研削用砥石をツルーイングするためのツルーイング方法は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開平１１−３２０４０２号公報

上記従来のツルーイング方法では、各パスにおけるドレッサを、歯車研削用砥石の目標刃形形状を示す砥石曲線に沿って移動させるようにしている。しかしながら、このようなツルーイング方法を採用すると、新品の歯車研削用砥石の刃形形状とドレッサのパス経路とが一致しないため、パス初期段階においては、ドレッサが歯車研削用砥石と接触する部分が小さくなってしまう。これにより、ドレッサのパス経路の長さ（移動量）の割には、歯車研削用砥石に対する成形量が少なくなるため、この歯車研削用砥石が目標刃形形状になるまで時間を要していた。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、ドレッサによる各パスの成形量を増大させ、短時間で効率的に歯車研削用砥石をツルーイングすることができるツルーイング方法及び歯車研削盤を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る歯車研削用砥石のツルーイング方法は、
被加工歯車に対して砥石回転軸周りに回転しながら研削加工を施す砥石をドレッサによりツルーイングする歯車研削用砥石のツルーイング方法において、
前記砥石に対する前記ドレッサのパス位置を砥石回転軸方向に複数設定し、
前記砥石と前記ドレッサとを砥石径方向に相対的に移動させて、前記ドレッサの１パスによる切り込みを、砥石回転軸周りに回転する前記砥石に与えた後、前記砥石と前記ドレッサとを砥石径方向に相対的に離間させ、
前記砥石と前記ドレッサとを砥石回転軸方向に相対的に移動させて、前記ドレッサを次回パス位置の送り開始位置に配置させる
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る歯車研削用砥石のツルーイング方法は、
前記ドレッサを、前記砥石に対して、砥石回転軸方向外側から内側に向けて順に切り込ませる
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る歯車研削用砥石のツルーイング方法は、
前記ドレッサの最終パス切り込み完了後に、前記ドレッサを前記砥石の目標刃形形状と一致するパス経路で移動させて、前記砥石の仕上げツルーイングを行う
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る歯車研削盤は、
被加工歯車に対して砥石回転軸周りに回転しながら研削加工を施す砥石をツルーイングするツルーイング手段を備えた歯車研削盤において、
前記ツルーイング手段は、
砥石回転軸と平行に配置されるドレッサ回転軸周りに回転可能に支持され、前記砥石のツルーイングを行うドレッサと、
砥石回転軸とドレッサ回転軸との間の軸間距離を調整して、前記ドレッサの１パスによる切り込みを前記砥石に与える送り方向移動手段と、
前記砥石と前記ドレッサとを砥石回転軸方向及びドレッサ回転軸方向に相対的に移動させる横方向移動手段と、
前記送り方向移動手段による前記ドレッサの１パス切り込み完了後に、前記横方向移動手段を、前記ドレッサの次回パス位置が砥石回転軸方向及びドレッサ回転軸方向に移動するように制御するパス位置制御手段とを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第５の発明に係る歯車研削盤は、
被加工歯車に対して進退可能なコラムに昇降可能に支持され、前記砥石を砥石回転軸周りに回転可能に支持する昇降部材を備え、
前記ツルーイング手段を、前記昇降部材における前記砥石の上方に設ける
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第６の発明に係る歯車研削盤は、
前記送り方向移動手段による前記ドレッサの最終パス切り込み完了後に、前記送り方向移動手段及び前記横方向移動手段を、前記ドレッサのパス経路が前記砥石の目標刃形形状と一致するように制御する仕上げツルーイング制御手段を備える
ことを特徴とする。

従って、本発明に係る歯車研削用砥石のツルーイング方法及び歯車研削盤によれば、砥石に対して、その砥石径方向からドレッサの切り込みを与えることにより、ドレッサによる各パスの成形量を増大させることができるので、短時間で効率的に歯車研削用砥石をツルーイングすることができる。

本発明の一実施例に係る歯車研削用砥石のツルーイング方法が適用される歯車研削盤の正面図である。 ツルーイング装置の拡大図である。 砥石が旋回したときの様子を示した図である。 （ａ）〜（ｅ）は砥石の左刃面を粗ツルーイングするときの様子を連続的に示した図である。 （ａ）〜（ｅ）は砥石の右刃面を粗ツルーイングするときの様子を連続的に示した図である。 粗ツルーイング時におけるドレッサの各パス位置での切り込みの様子を示した図である。 （ａ）は砥石の左刃面を仕上げツルーイングするときの様子を示した図、（ｂ）は砥石の右刃面を仕上げツルーイングするときの様子を示した図である。

以下、本発明に係る、歯車研削用砥石をツルーイングするためのツルーイング方法、及び、歯車研削用砥石をツルーイングするためのツルーイング機能を有する歯車研削盤について、図面を用いて詳細に説明する。

図１及び図２に示すように、歯車研削盤１には、ベッド１１が設けられており、このベッド１１上には、コラム１２が水平なＸ軸方向に移動可能に支持されている。コラム１２には、サドル１３が鉛直なＺ軸方向に昇降可能に支持されており、このサドル１３には、旋回ヘッド１４がＸ軸方向と平行な砥石旋回軸Ａ周りに旋回可能に支持されている。旋回ヘッド１４には、砥石ヘッド１５（横方向移動手段）が水平なＹ（Ｙ２）軸方向に移動可能に支持されており、この砥石ヘッド１５には、砥石主軸１６がＹ２軸方向と平行な砥石回転軸Ｂ１周りに回転可能に支持されている。そして、砥石主軸１６の先端には、後述するワークＷを研削するための円盤状の砥石１７が着脱可能に装着されている。

なお、サドル１３、旋回ヘッド１４、砥石ヘッド１５は、昇降部材を構成するものである。

従って、コラム１２、サドル１３、砥石ヘッド１５を駆動させることにより、砥石１７をＸ軸方向、Ｙ（Ｙ２）軸方向、Ｚ軸方向に移動させることができる。また、旋回ヘッド１４を駆動させることにより、砥石１７を砥石旋回軸Ａ周りに旋回させることができると共に、砥石主軸１６を回転させることにより、砥石１７を砥石回転軸Ｂ１周りに回転させることができる。

更に、旋回ヘッド１４における砥石ヘッド１５の上方には、砥石１７をツルーイングするためのツルーイング（ツルーイング手段、ドレッシング手段）装置１８が設けられている。このツルーイング装置１８は、旋回ヘッド１４に固定されるベース部材３１を有しており、ベース部材３１の上部には、ドレッサ昇降用モータ（送り方向移動手段）３２が設けられると共に、ベース部材３１の正面には、ガイド板３３が設けられている。

ガイド板３３には、左右一対のドレッサヘッド３４ａ，３４ｂが向き合った状態でＺ２軸方向に昇降可能に支持されており、これらドレッサヘッド３４ａ，３４ｂには、ドレッサ主軸３５ａ，３５ｂがＹ２軸方向と平行なドレッサ回転軸Ｂ２周りに回転可能に支持されている。そして、ドレッサ主軸３５ａ，３５ｂの先端には、砥石１７をツルーイングするための円盤状のドレッサ３６ａ，３６ｂが着脱可能に装着されている。

従って、ドレッサ昇降用モータ３２を駆動させることにより、ドレッサ３６ａ，３６ｂをＺ２軸方向に移動させることができると共に、ドレッサヘッド主軸３５ａ，３５ｂを回転させることにより、ドレッサ３６ａ，３６ｂをドレッサ回転軸Ｂ２周りに回転させることができる。

即ち、ドレッサ３６ａ，３６ｂは、砥石１７に対して、その砥石回転軸Ｂ１とドレッサ回転軸Ｂ２との間の軸間距離が調整されるように、移動可能となっている。これにより、ドレッサ３６ａ，３６ｂの送り方向は、砥石１７及びドレッサ３６ａ，３６ｂの径方向及びＺ２軸方向と同じ方向となり、更に、そのままパス方向にもなっている。また、砥石１７は、ドレッサ３６ａ，３６ｂに対して、その砥石回転軸Ｂ１方向及びドレッサ回転軸Ｂ２方向に移動可能となっている。これにより、ドレッサ３６ａ，３６ｂのパス位置は、砥石回転軸Ｂ１方向及びドレッサ回転軸Ｂ２方向と同じ方向のＹ２軸方向に、調整可能となっている。

なお、図３に示すように、旋回ヘッド１４が所定角度で旋回した場合には、当該旋回ヘッド１４に設けられるツルーイング装置１８も、同じ旋回角度で旋回することになる。また、旋回ヘッド１４の旋回角度が零度の場合には、砥石１７の移動方向であるＹ２軸方向は、Ｙ軸方向と平行となり、ドレッサ３６ａ，３６ｂの送り方向であるＺ２軸方向は、Ｚ軸方向と平行となる。

また、ベッド１１上におけるコラム１２の正面には、回転テーブル１９が鉛直なワーク回転軸Ｃ周りに回転可能に支持されており、この回転テーブル１９の上面には、取付治具２０を介して被加工外歯車であるワークＷが着脱可能に取り付けられている。従って、回転テーブル１９を駆動させることにより、ワークＷをワーク回転軸Ｃ周りに回転させることができる。

そして、歯車研削盤１には、ＮＣ装置（パス位置制御手段、仕上げツルーイング制御手段）２１が設けられており、このＮＣ装置２１は、例えば、コラム１２、サドル１３、旋回ヘッド１４、砥石ヘッド１５、ツルーイング装置１８、回転テーブル１９等に接続されている。これにより、ＮＣ装置２１においては、入力された、ワークＷの諸元、砥石１７における新品時の刃形形状及び目標刃形形状、砥石１７及びドレッサ３６ａ，３６ｂによる加工条件等に基づいて、ドレッサ３６ａ，３６のパス位置及びパス経路を設定して、当該ドレッサ３６ａ，３６ｂによる砥石１７のツルーイング動作を制御すると共に、砥石１７によるワークＷの研削動作を制御するようになっている。

次に、歯車研削盤１による砥石１７のツルーイング及びワークＷの研削について説明する。

ここで、図６に示すように、新品（未使用）の砥石１７の刃形形状Ｐｏが、ワークＷの目標歯形形状（図示省略）に対応した目標刃形形状Ｐｔと一致していない場合には、ワークＷの研削を行う前に、砥石１７をドレッサ３６ａ，３６ｂによってツルーイングする必要がある。そして、詳細は図４乃至図７を用いて後述するが、砥石１７をツルーイングする場合には、その左右両刃面１７ａ，１７ｂに対して、左右一対のドレッサ３６ａ，３６ｂを用いて、粗ツルーイングを行った後、仕上げツルーイングを行うようにする。

なお、図６に示した矢印は、粗ツルーイング時におけるドレッサ３６ａ，３６ｂの各パス位置での切り込みの様子を示している。そして、矢印基端部に記載される丸部は、ドレッサ３６ａ，３６ｂの送り開始位置を示すと共に、矢印の長さは、ドレッサ３６ａ，３６ｂの送り量を示している。

そこで、砥石１７の左刃面１７ａを左側のドレッサ３６ａによって粗ツルーイングする場合には、先ず、図６に示すように、砥石１７の刃形形状Ｐｏ及び目標刃形形状Ｐｔに応じて、ドレッサ３６のパス位置をＹ２軸方向に等間隔となるようにｎ個設定する。

次いで、図４（ａ）に示すように、砥石１７をＹ２軸方向に移動させると共に、ドレッサ３６ａ，３６ｂをＺ２軸方向に移動させることにより、ドレッサ３６ａを１パス目の送り開始位置に移動させる。

そして、図４（ｂ）に示すように、ドレッサ３６ａを、Ｚ２軸方向に移動させて、砥石１７に切り込ませる。これにより、１パス目のドレッサ３６ａの刃面によって、砥石１７の左刃面１７ａがツルーイングされる。

次いで、図４（ｃ）に示すように、ドレッサ３６ａを、Ｚ２軸方向に移動させて、砥石１７から離間させることにより、当該ドレッサ３６ａの１パス目の切り込みが完了したことになり、これと同時に、砥石１７をＹ２軸方向に移動させる。これにより、ドレッサ３６ａが、１パス目の送り開始位置よりも砥石回転軸Ｂ１方向内側に設定される２パス目の送り開始位置に配置される。

そして、図４（ｄ）に示すように、ドレッサ３６ａを、Ｚ２軸方向に移動させて、砥石１７に切り込ませる。これにより、２パス目のドレッサ３６ａの刃面によって、砥石１７の左刃面１７ａがツルーイングされる。

更に、上述したような、ドレッサ３６ａによるツルーイング動作を、ｎ回数になるまで繰り返し行うようにする。なお、図４（ｅ）に示すように、最終のｎパス目のドレッサ３６ａは、砥石１７の刃先１７ｃをツルーイングすることになる。

また、砥石１７の右刃面１７ｂを右側のドレッサ３６ｂによって粗ツルーイングする場合には、上述したような、砥石１７の左刃面１７ａを左側のドレッサ３６ａによって粗ツルーイングする場合と同じとなり、これを図５（ａ）〜（ｅ）に示して詳細な説明を省略する。

従って、図６に示すように、砥石１７に対して、Ｚ２軸方向からドレッサ３６ａ，３６ｂの切り込みを与えることにより、ドレッサ３６ａ，３６ｂによる各パスの成形量（切り込み量）を増大させることができるので、短時間で効率的に砥石１７を粗ツルーイングすることができる。

更に、砥石１７の刃面１７ａ，１７ｂをドレッサ３６ａ，３６ｂによって仕上げツルーイングする場合には、図７（ａ），（ｂ）に示すように、砥石１７をＹ２軸方向に移動させると共に、ドレッサ３６ａ，３６ｂをＺ２軸方向に移動させることにより、ドレッサ３６ａ，３６ｂを目標刃形形状Ｐｔと一致するようなパス経路Ｌａ，Ｌｂで移動させる。これにより、図６に示すように、砥石１７の刃形形状Ｐｏは目標刃形形状Ｐｔに成形される。

次に、ワークＷを、目標刃形形状Ｐｔに成形された砥石１７によって研削する場合には、先ず、ワークＷを取付治具２０を介して回転テーブル１９に取り付けた後、砥石１７を、Ｘ軸方向、Ｙ（Ｙ２）軸方向、Ｚ軸方向に移動させると共に、ワークＷのねじれ角に応じて砥石旋回軸Ａ周りに旋回させることにより、砥石１７とワークＷとを噛み合わせる。

次いで、砥石１７とワークＷとが噛み合った状態で、砥石１７を、砥石回転軸Ｂ１周りに回転させながら、Ｘ軸方向に移動させると共にＺ軸方向に揺動させる一方、ワークＷを、そのねじれ角の分だけワーク回転軸Ｃ周りに回転させる。これにより、砥石１７の刃面１７ａ，１７ｂによって、ワークＷの左右両歯面が研削される。

そして、上述したような、砥石１７による研削動作を、回転テーブル１９を１つの歯溝分で割出回転させながら、ワークＷの歯溝数量分だけ行うようにする。これにより、ワークＷの研削が完了する。

ところで、砥石１７を用いて所定数量のワークＷを研削すると、その刃面１７ａ，１７ｂが摩耗して切れ味が低下するため、ドレッシングと呼ばれる砥石１７自身の研削を必要とする場合がある。このような場合には、ツルーイング装置１８に装着したドレッシング用ドレッサによって、図７（ａ），（ｂ）に示した動作を行うことにより、砥石１７の刃面１７ａ，１７ｂをドレッシングする。

従って、本発明に係るツルーイング方法によれば、ドレッサ３６ａ，３６ｂをその径方向及び砥石１７の径方向に移動させて、当該ドレッサ３６ａ，３６ｂの１パスによる切り込みを砥石１７に与えた後、砥石１７を砥石回転軸Ｂ１方向に移動させて、ドレッサ３６ａ，３６ｂを次回パス位置に配置させることにより、ドレッサ３６ａ，３６ｂのパス方向をその径方向及び砥石１７の径方向とすることができる。これにより、ドレッサ３６ａ，３６ｂによる各パスの成形量を増大させることができるので、短時間で効率的に砥石１７を粗ツルーイングすることができる。

また、ドレッサ３６ａ，３６ｂを移動させるためのツルーイング装置１８を、旋回ヘッド１５における砥石１７の上方に設けることにより、歯車研削盤１の小型化を図ることができる。更に、砥石回転軸Ｂ１とドレッサ回転軸Ｂ２との間の軸間距離を限りなく接近して配置することができるので、ドレッサ３６ａ，３６ｂを直ちに最初（１パス目、（ｎ＋１）パス目）の送り開始位置に移動させることができる。この結果、ドレッサ３６ａ，３６ｂの段取り時間の短縮化を図ることができる。

また更に、粗ツルーイングを行った砥石１７に対して、ドレッサ３６ａ，３６ｂをその目標刃形形状Ｐｔと一致するパス経路で移動させて、砥石１７の仕上げツルーイングを行うことにより、仕上げツルーイング時においても、ドレッサ３６ａ，３６ｂが砥石１７と接触する部分を多くすることができる。これにより、効率的に砥石１７を仕上げツルーイングすることができる。

本発明は、歯車研削用砥石をツルーイングするツルーイング装置を備える際に、省スペース化を図ることを目的とした歯車研削用砥石のツルーイング方法及び歯車研削盤に適用可能である。

１ 歯車研削盤
１１ ベッド
１２ コラム
１３ サドル
１４ 旋回ヘッド
１５ 砥石ヘッド
１６ 砥石主軸
１７ 砥石
１７ａ 左刃面
１７ｂ 右刃面
１７ｃ 刃先
１８ ツルーイング装置
１９ 回転テーブル
２０ 取付治具
２１ ＮＣ装置
３１ ベース部材
３２ ドレッサ昇降用モータ
３３ ガイド板
３４ａ，３４ｂ ドレッサヘッド
３５ａ，３５ｂ ドレッサ主軸
３６ａ，３６ｂ ドレッサ
Ｐｏ，Ｐｔ 刃形形状
Ｌａ，Ｌｂ パス経路
Ｗ ワーク
Ａ 砥石旋回軸
Ｂ１ 砥石回転軸
Ｂ２ ドレッサ回転軸
Ｃ ワーク回転軸

Claims (6)

1. 被加工歯車に対して砥石回転軸周りに回転しながら研削加工を施す砥石をドレッサによりツルーイングする歯車研削用砥石のツルーイング方法において、
   前記砥石に対する前記ドレッサのパス位置を砥石回転軸方向に複数設定し、
   前記砥石と前記ドレッサとを砥石径方向に相対的に移動させて、前記ドレッサの１パスによる切り込みを、砥石回転軸周りに回転する前記砥石に与えた後、前記砥石と前記ドレッサとを砥石径方向に相対的に離間させ、
   前記砥石と前記ドレッサとを砥石回転軸方向に相対的に移動させて、前記ドレッサを次回パス位置の送り開始位置に配置させる
   ことを特徴とする歯車研削用砥石のツルーイング方法。
2. 請求項１に記載の歯車研削用砥石のツルーイング方法において、
   前記ドレッサは、前記砥石に対して、砥石回転軸方向外側から内側に向けて順に切り込みを行う
   ことを特徴とする歯車研削用砥石のツルーイング方法。
3. 請求項１または２に記載の歯車研削用砥石のツルーイング方法において、
   前記ドレッサの最終パス切り込み完了後に、前記ドレッサを前記砥石の目標刃形形状と一致するパス経路で移動させて、前記砥石の仕上げツルーイングを行う
   ことを特徴とする歯車研削用砥石のツルーイング方法。
4. 被加工歯車に対して砥石回転軸周りに回転しながら研削加工を施す砥石をツルーイングするツルーイング手段を備えた歯車研削盤において、
   前記ツルーイング手段は、
   砥石回転軸と平行に配置されるドレッサ回転軸周りに回転可能に支持され、前記砥石のツルーイングを行うドレッサと、
   砥石回転軸とドレッサ回転軸との間の軸間距離を調整して、前記ドレッサの１パスによる切り込みを前記砥石に与える送り方向移動手段と、
   前記砥石と前記ドレッサとを砥石回転軸方向及びドレッサ回転軸方向に相対的に移動させる横方向移動手段と、
   前記送り方向移動手段による前記ドレッサの１パス切り込み完了後に、前記横方向移動手段を、前記ドレッサの次回パス位置が砥石回転軸方向及びドレッサ回転軸方向に移動するように制御するパス位置制御手段とを備える
   ことを特徴とする歯車研削盤。
5. 請求項４に記載の歯車研削盤において、
   被加工歯車に対して進退可能なコラムに昇降可能に支持され、前記砥石を砥石回転軸周りに回転可能に支持する昇降部材を備え、
   前記ツルーイング手段を、前記昇降部材における前記砥石の上方に設ける
   ことを特徴とする歯車研削盤。
6. 請求項４または５に記載の歯車研削盤において、
   前記送り方向移動手段による前記ドレッサの最終パス切り込み完了後に、前記送り方向移動手段及び前記横方向移動手段を、前記ドレッサのパス経路が前記砥石の目標刃形形状と一致するように制御する仕上げツルーイング制御手段を備える
   ことを特徴とする歯車研削盤。

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