JP2015199193A - ウォーム形状の研削工具を用いて加工物を硬質微細加工する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】動作中の歯車の騒音挙動を改善する。
【解決手段】ウォーム形状の研削工具を用いて加工物１を硬質微細加工する方法であって、加工物１は軸ａを有し、その外周に沿って輪郭３を有して供給され、研削工具は軸ｂを有し、加工面を有して供給され、輪郭３の硬質加工プロセスを、研削工具を研削工具の軸ａの方向に移動させることによって、加工面の輪郭３への所与の噛み合いを伴って、加工物１をその軸ａの周りで、及び研削工具をその軸ｂの周りで同時に同期させて回転させることで行い、シフト移動が、硬質加工プロセスの間に研削工具の軸ｂの方向に研削工具に重ねられ、シフト移動が、研削工具がその軸ｂの方向のうちの一方の方向に移動する少なくとも１つの第１の部分５からなり、研削工具がその軸ｂのその方向のうちの他方の方向に移動する少なくとも１つの第２の部分６からなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウォーム形状の研削工具を用いて加工物を硬質微細加工する方法であって、加工物は軸を有し、その外周に沿って輪郭を有して供給され、研削工具は軸を有し、加工面を有して供給され、輪郭の硬質加工プロセスを、研削工具を研削工具の軸の方向に移動させることによって、加工面の輪郭への所与の噛み合いを伴って、加工物をその軸の周りで、及び研削工具をその軸の周りで同時に同期させて回転させることで行い、シフト移動が、硬質加工プロセスの間に研削工具の軸の方向に研削工具に重ねられる、方法に関する。

特に歯車の硬質微細仕上げでは、研削ウォームを用いた研削が現行の技術水準において既知である。例としては、特許文献１が参照され、この場合、研削ウォームは、述べられている目的を果たすものと記載されている。特許文献１の場合、（研削されるべき歯車の個々の歯の隙間の不連続的な研削とは対照的に）連続的な研削プロセスが行われ、研削ウォームは、研削されるべき歯車と噛み合い、歯車及び研削ウォームは、適切な送込みで対応して互いに対して回転する。

それによって、歯形及び輪郭それぞれの生成的な研削において、加工中に（すなわち、研削ウォームがそれぞれの送込みで歯車の軸方向に案内される間に）ウォームがその軸方向に変位し（いわゆる「シフト」）、研削ウォームの摩耗を相殺することができる。研削ウォームと加工物との間の正確な同期した回転を確実にする研削機械の電子歯車箱は、それによって、計画及びプログラミングされたシフト移動を考慮して旋回を合わせることを保証する。

各加工物について、加工において研削ウォームの画定されたウォーム領域が設けられる。この結果から、２つのドレッシングプロセス間に多くの部分が研削される。通常、述べられるシフト量は、２つのドレッシングプロセス間の全ての部分（すなわち、ドレッシングあたりの部分）が必要な質に相当し、最大限の生産性が得られるように、計算される。

述べられるシフトを伴わない研削、及び、低シフト量を伴うシフトにおいて、歯車の歯の歯元面に規則的な構造が形成され、この研削痕は加工物の全幅に沿って互いに平行に延びる。そのような構造は、歯車箱内の歯車の対が噛み合う間に、騒音挙動に悪影響を与える。騒音挙動を改善するために、平行に延びる研削痕が中断されるか又は全く存在しないように、表面構造を修正する方法が開発されている。表面構造はこの場合、輪郭の方向への研削痕のずれた配置を特徴とする。

特許文献２では、歯の幅に沿う加工物の移動が不均等に選択される、別の手法が用いられる。

特許文献３は、シフトによって、研削ウォームの異なる軸方向領域が接触し、摩耗によって生じる研削ウォームの直径の変化を相殺する、解決策を記載している。また、特許文献４は、工具の寿命を最適に使用するために研削工具のシフト移動を用いる。

全ての既知の方法は労力を要するか又は所望の効果をもたらさない。

欧州特許第１９８７９１９号 欧州特許第１６００２３６号 国際公開第２００７／１３９７０８号 特開平０６−１５５２７号

したがって、本発明の目的は、より良い結果が得られるように、一般的な種類のワーム形状の研削工具を用いて加工物を硬質微細加工する方法を更に発展させることである。したがって、加工物の動作中の改善された騒音挙動が達成されるべきである。

本発明によるこの目的の解決策は、シフト移動が、研削工具がその軸の方向のうちの一方の方向に移動する少なくとも１つの第１の部分からなり、研削工具がその軸のその方向のうちの他方の方向に移動する少なくとも１つの第２のそれに続く部分からなることを特徴とする。

本発明の１つの実施形態によると、シフト移動は、研削工具がその軸の方向のうちの一方の方向に移動する単一の第１の部分からなり、研削工具がその軸の方向のうちの他方の方向に移動する単一の第２の部分からなる。

本発明の別の実施形態では、シフト移動は、最初は、研削工具がその軸の方向のうちの一方の方向に移動する第１の部分からなり、シフト移動は、研削工具がその軸の方向のうちの他方の方向に移動するそれに続く第２の部分からなり、その後、研削工具がその軸の方向のうちの一方の方向に移動する少なくとも１つの更なる第１の部分、及び、研削工具がその軸の方向のうちの他方の方向に移動する少なくとも１つの更なる第２の部分が続く。

したがって、それぞれ、最初に方向のうちの一方の方向への研削工具の移動からなり、次に方向のうちの他方の方向への研削工具の移動からなる、３つ以上のそれらの領域がその後に続き、例えば６つ又は８つの部分が続くことができる。

また、部分的な部分の数が奇数であり、したがって、例えば３つ、５つ又は７つの部分的な部分がその後に続くことができる。

１つの（部分的な）部分の長さは、たいていは同じであるが；部分の長さは同じではなくてもよい。

それによって、第１の部分及び第２の部分内のシフト移動は、加工物の軸の進路にわたって研削工具の軸の方向に直線的な移動の進路であるものとすることができる。

代替的には、第１の部分及び第２の部分内のシフト移動は、加工物の軸の進路にわたって研削工具の軸の方向に正弦曲線の移動の進路であることも可能である。

また、例えば斜面のような進路又は異なる形状の経路の組み合わせである、他の関数の進路が可能である。

研削工具の、その軸に沿う位置は、好ましくは、加工物の軸方向端領域のうちの一方における加工プロセスの始点、及び、加工物の他方の軸方向端領域における加工プロセスの終点において同じである。

加工物は好ましくは歯車であり、輪郭はこの場合、歯車の歯形である。それによって、歯車は好ましくは外歯歯車である。

しかし、加工物は別の輪郭を有することもでき、例えば、外側の輪郭を有するロータであるものとすることができる。

硬質微細加工プロセスは好ましくは、研削プロセスであり、研削ウォームを研削工具として用いる。

提案される方法は、簡単であるにもかかわらず効率的で特別なシフトプロセスによって（歯車の場合に）歯面の表面構造を修正することを可能にし、それによって、後の動作中の歯車の騒音挙動を改善することを可能にする。

さらに、騒音低減シフトを伴って研削の生産性が十分に高まる。

提案される方法の場合、研削工具のシフトを簡単に行うことができ、それによって、歯元面に好ましい影響を与えることができる。

提案される方法は、歯車及び同様の輪郭の有利な仕上げ加工を構成する。

したがって、本発明によって、歯車及び同様の輪郭の仕上げ加工は、生成的な研削において、研削ウォームが軸方向に特定の量だけ変位し（したがって「シフト」し）、それによって、歯元面の研削痕がもはや連続的ではないことを特徴とする。

それによって、シフトの移動方向は、１回又は複数回変わる。そのため、異なる方向の構造を示す領域が歯面に形成される。

言及した方向の変化（シフト移動の反転）は、加工物の幅に沿って規則的な距離だけではなく不規則的な距離でも生じることができ、これは、領域のサイズ及び領域の構造にもそれぞれ影響を与える。

シフト及び給送速度は、一定に保つことができるか、又はそれらのシフト領域において可変である。

加工中にシフト移動を反転させることによって、行程あたりの全シフト移動も減る。これは、ドレッシング毎の部品の数に好ましい影響を与え、これは、生産性がそれぞれ高まることを意味する。そのため、部品あたりのドレッシング時間、その結果、部品あたりの工具の費用が比例して有利に低減される。

図面には、本発明の実施形態が示される。

歯車の歯形を硬質微細加工する研削ウォームと噛み合う歯車の一部の斜視図である。 本発明の第１の実施形態による、歯車の幅に沿う研削ウォームの給送運動に応じて、歯車の研削中に研削ウォームに重ねられるシフト変位移動の経路を示す図である（関数の経路の下に、研削されるべき歯車の位置が示されている）。 本発明の図２の代替的な実施形態による図である。

図１には、歯形の形態の輪郭を有する、歯車の形態の加工物１が示されている。この歯形３を研削するために、したがって歯形３を硬質微細仕上げするために、研削ウォームの形態の、ウォーム形状の研削工具２が提供される。工具２は加工面４を有する。

研削中に、歯車１はその軸ａの周りで回転し、工具２はその軸ｂの周りで回転する。歯車１、すなわち、一方の軸方向端領域７から他方の軸方向端領域８まで歯の全幅に沿って歯形３を加工するために、工具２が加工物１に噛み合う間にそれぞれの軸の周りの回転が行われるだけでなく、軸ａの方向への加工物１と工具２との間の相対的な移動も生じる。

従来のシフトでは、工具２の摩耗を相殺するために、工具２は、１回の行程（歯車１の２つの軸方向端領域７、８と歯形３とのそれぞれの間の移動）の間に、研削ウォーム２が一方向にのみ（例えば方向Ｒ１に、図１を参照のこと）シフトするように前進することができる。

しかし、提案される方法は別の手法を提案する：実際には、この場合は、工具２の軸ｂの方向へのシフト移動も生じ、一方で、このとき、歯形の幅に沿って方向の反転が生じる。概して、シフト移動は、研削工具２がその軸ｂの第１の方向Ｒ１に移動する少なくとも１つの第１の部分５、及び、研削工具２がその軸の他方の方向Ｒ２に移動する少なくとも第２の部分６からなる。これは図２に示されている。

この実施形態では、研削ウォームが、（加工物１の軸方向端部分７において開始する）行程の始点から行程の中間まで、第１の方向（Ｒ１、図１を参照のこと）にシフトすることが分かる。次いで、行程の中間から（加工物１の軸方向端部分８において終端する）行程の終点まで、反対方向Ｒ２（図１を参照のこと）へのシフトが生じるため、全シフト量が半分になる。

それによって、この実施形態では、シフト移動の直線的な進路が提供される（図２における関数の斜面の形状の経路を参照のこと）。しかし、当然ながら、関数の他の経路も提供することができる。

この原理の改良が図３に示されている。この場合、研削ウォーム２は、行程の始点から、一方の方向Ｒ１に行程の４分の１までシフトし（第１の部分５）、次いで、行程の４分の１から反対方向Ｒ２に行程の中間までシフトし（第２の部分６）；その後、ウォームは、行程の中間から、再び一方の方向Ｒ１に行程の４分の３までシフトし（第１の部分５’）、行程の４分の３から、再び反対方向Ｒ２に行程の終点までシフトする（第２の部分６’）。

この場合、図３において分かるように２重のランプ関数が生成される。当然ながら、この場合も同様に関数の他の行程を提供することができる。

図２及び図３による２つの実施形態において提供されるシフトの最大量はΔｂで示される。

１ 加工物（歯車）
２ ウォーム形状の研削工具
３ 輪郭（歯形）
４ 加工面
５ 第１の部分
５’ 第１の部分
６ 第２の部分
６’ 第２の部分
７ 加工物の軸方向端領域
８ 加工物の軸方向端領域
ａ 加工物の軸
ｂ 研削工具の軸
Δｂ シフトの最大量
Ｒ１ 研削工具の軸の第１の方向
Ｒ２ 研削工具の軸の第２の方向

Claims (10)

1. ウォーム形状の研削工具（２）を用いて加工物（１）を硬質微細加工する方法であって、
   前記加工物（１）は軸（ａ）を有し、その外周に沿って輪郭（３）を有して供給され、
   前記研削工具（２）は軸（ｂ）を有し、加工面（４）を有して供給され、
   前記輪郭（３）の硬質加工プロセスを、前記研削工具（２）を該研削工具（１）の軸（ａ）の方向に移動させることによって、前記加工面（４）の前記輪郭（３）への所与の噛み合いを伴って、前記加工物（１）をその軸（ａ）の周りで、及び前記研削工具（２）をその軸（ｂ）の周りで同時に同期させて回転させることで行い、
   シフト移動が、前記硬質加工プロセスの間に前記研削工具（２）の前記軸（ｂ）の方向に前記研削工具（２）に重ねられ、
   前記シフト移動は、前記研削工具（２）がその軸（ｂ）の方向のうちの一方の方向（Ｒ１）に移動する少なくとも１つの第１の部分（５）からなり、前記研削工具（２）がその軸（ｂ）のその方向のうちの他方の方向（Ｒ２）に移動する少なくとも１つの第２の部分（６）からなることを特徴とする、方法。
2. 前記シフト移動は、前記研削工具（２）がその軸（ｂ）の方向のうちの一方の方向（Ｒ１）に移動する単一の第１の部分（５）からなること、及び、前記シフト移動は、前記研削工具（２）がその軸（ｂ）の方向のうちの他方の方向（Ｒ２）に移動する単一の第２の部分（６）からなることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記シフト移動は、最初は、前記研削工具（２）がその軸（ｂ）の方向のうちの一方の方向（Ｒ１）に移動する第１の部分（５）からなり、前記シフト移動は、前記研削工具（２）がその軸（ｂ）の方向のうちの他方の方向（Ｒ２）に移動するそれに続く第２の部分（６）からなり、その後、前記研削工具（２）がその軸（ｂ）の方向のうちの一方の方向（Ｒ１）に移動する少なくとも１つの更なる第１の部分（５’）、及び、前記研削工具（２）がその軸（ｂ）の方向のうちの他方の方向（Ｒ２）に移動する少なくとも１つの更なる第２の部分（６’）が続くことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の部分（５、５’）及び前記第２の部分（６、６’）内の前記シフト移動は、前記加工物（１）の前記軸（ａ）の進路にわたって前記研削工具（２）の前記軸（ｂ）の方向に直線的な移動の進路であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第１の部分（５、５’）及び前記第２の部分（６、６’）内の前記シフト移動は、前記加工物（１）の前記軸（ａ）の進路にわたって前記研削工具（２）の前記軸（ｂ）の方向に正弦曲線の移動の進路であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記研削工具（２）の、その軸（ｂ）に沿う位置は、前記加工物（１）の前記軸方向端領域のうちの一方（７）における加工プロセスの始点、及び、前記加工物（１）の他方の軸方向端領域（８）における加工プロセスの終点において同じであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記加工物（１）は歯車であり、前記輪郭（３）は前記歯車の歯形であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記歯車は外歯歯車であることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 前記加工物（１）は外側の輪郭を有するロータであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記硬質加工プロセスは研削プロセスであり、研削ウォームを前記研削工具（２）として用いることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。

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