JP2018086719A - ドレッシングロールを用いて研削ウォームをドレッシングする方法及びドレッシングロール - Google Patents

Abstract

【課題】ドレッシングロールと、それを用いて研削ウォームをドレッシングする方法を提供すること。【解決手段】研磨面（２）を含むドレッシングロール（１）は、研削ウォームと係合するように動いて螺旋状の研削面を切削し、ドレッシングロール（１）は、ａ）研磨粒子（７）の層を受け入れるための輪郭表面（６）は、径方向断面が少なくとも部分的に歯形である、円盤状基体（５）を作製する工程と、ｂ）研磨粒子（７）の層を基体（５）の輪郭表面（６）上に配置する工程と、ｃ）ドレッシングロール（１）の研磨面（２）が形成されるように切削工具（８）を用いて研磨粒子（７）の外側部分（９）を取り除くことによって、研磨粒子（７）を備える基体（５）を切削する工程とによって作製される方法に関する。輪郭表面（６）と研磨面（２）との間の距離（ｘ）が、根元領域（３）から先端領域（４）に向かう過程で変化していくように、工程ａ）に従って行う。【選択図】図２

Description

本発明は、ドレッシングロールを用いて研削ウォームをドレッシングする方法であって、研磨面を含むドレッシングロールは、研削ウォームと係合するように動いて螺旋状の研削面を切削し、ドレッシングロールの研磨面は、径方向断面が少なくとも部分的に歯形に設計され、根元領域から先端領域まで径方向に延び、ドレッシングロールは、
ａ）基体が、研磨粒子の層を受け入れるための輪郭表面を備え、この表面は、径方向断面が少なくとも部分的に歯形である、円盤状基体を作製する工程と、
ｂ）研磨粒子の層を基体の輪郭表面上に配置する工程と、
ｃ）ドレッシングロールの（輪郭となるはずの）研磨面が形成されるように切削工具を用いて研磨粒子の外側部分を取り除くことによって、研磨粒子を含む基体を切削する工程と
によって作製される、方法に関する。

さらに本発明は、ドレッシングロールに関する。

歯車または形材を硬質で精巧な仕上げにするとき、特に大量生産またはライン生産の場合、ドレッシング可能な研削ウォームを研削工具として使用することが多い。作製すべき歯車に要求される品質を維持するため、すなわち研削ウォームの摩耗を埋め合わせるため、また、研削ウォームの研削領域に望まれるまたは要求される表面構造に仕上げるためにドレッシングロールが用いられ、ドレッシングロールは通常ダイヤモンドでコーティングされている。

このようなドレッシングロールを上記のように作製するとき、精巧に研削した鋼鉄の基体を、電気めっき処理を介して通常ダイヤモンド粒子の形態である研磨粒子の層でコーティングする。

研磨粒子を用いるコーティングの品質及び研削すべき歯車に求められる表面の品質に応じて、ドレッシングロールの輪郭を再加工しなければならない。この再加工は、それに応じて適宜、例えばダイヤモンド研削ディスクを用いて治具研削盤で行われ、ドレッシングロールの研磨粒子の包絡面には、理論上算出された輪郭が施される。

再加工時の送り量に応じて、ドレッシングロールの側部の高さ（すなわち根元領域から先端領域まで。上記を参照）に沿って、材料割合は比較的等しい値になる。したがって、そのようにして作製されたドレッシングロールを用いて研削ウォームをドレッシングする場合、研削ウォームの側部の高さに沿って材料割合は比較的等しい値になる。

上記の方法でドレッシングロールが完成した場合、その輪郭は、研削ウォームをドレッシングする過程で研削ウォームに反映された後、それによってワークピースを研削する過程では、創成研削プロセスで研削すべき歯形のワークピースに研削ウォームのウォーム側部の輪郭が反映される。したがって、表面粗さも歯車側部の様々な領域で比較的均等である。

このプロセスを図１に示している。ここではドレッシングロール１の一部の径方向断面が見えており、ドレッシングロールは、円盤状の本体として設計され、ドレッシング過程で回転軸周りを回転する。ドレッシングロールは、径方向ｒに根元領域３から先端領域４にわたって径方向外側領域に歯形の輪郭を有する。ドレッシングロール１の基体５は、鋼鉄製の基体であり、最初に輪郭表面６が施される。この表面６の形状は、後に所望されるドレッシングロールの最終輪郭２と合致するが、この形状は、表面６に対して垂直に測定した距離ｘを置いた研磨面２まで戻ったところにくる。

基体５、またはさらに詳細には表面６は、研磨粒子７の層でコーティングされ、研磨粒子の層は、最初はその外端領域が所望の研磨面２を超えて突出している。したがって、切削工具８を用いてドレッシングロール１の切削を実施し、その際に研磨粒子７の外側部分９を取り除いて所望の輪郭２を形成する。このようにして、輪郭２の両方の側部１０及び１１ならびにドレッシングロール１をそれぞれ仕上げる。概略的に示したのは、研磨粒子の表面領域Ａであり、この表面領域は、仕上がったドレッシングロールに見られるか、あるいはドレッシングプロセスで利用可能なものである（「Ａ」で示しているのは径方向断面での幅であり、突出平面に垂直な方向がそれに対応する研磨粒子の深さである。よってこの２つから面積ができる）。

概念として、実質的に、ドレッシングロールの同じ均等な表面粗さは、輪郭２の径方向延長部全体にわたって広がっているため、研削ウォームのドレッシング及びその研削ウォームを用いた歯車の研削を介して仕上がったワークピースにも同じことが当てはまる。ただし、これはあらゆる場合に望まれることではない。

時には、研削した歯の側部の歯の高さに沿った表面粗さにばらつきがあることが望まれることもある。

本発明の目的は、このような一般的な方法をさらに発展させ、それに応じたドレッシングロールを提供し、そのドレッシングロールによって、研削した歯の側部の歯の高さに沿った表面粗さに選択的に影響を与えることを可能にし、これを、ドレッシングロールの側部の高さに沿って、使用する研磨材料の材料割合に選択的に影響を与えることによって達成するものとすることである。

本発明によるこの課題の解決策は、輪郭表面の作製を、輪郭表面に対して垂直な径方向断面で測定した輪郭表面と（ドレッシングロールの輪郭となるはずの）研磨面との間の距離が、歯形表面の少なくとも一方の側部で根元領域から先端領域に向かう過程で変化していくように、上記の工程ａ）に従って行うことを想定している。

それによって、特に、研磨粒子の表面領域のサイズは、歯形表面の少なくとも一方の側部で根元領域から先端領域に向かう過程で（好ましくは連続的に）変化していくことを想定している。

それによって、上記の工程ａ）に従った輪郭表面の作製を、輪郭表面と研磨面との間の距離が根元領域から先端領域に向かう過程で長くなったり短くなったりするように行うことを想定できる。それによって、距離の増減は歯形表面の両側部で等しくてなってもよい。

上記の工程ａ）に従った輪郭表面の作製を、輪郭表面と研磨面との間の距離が、根元領域から先端領域に向かう過程で、歯形表面の一方の側部では長くなっていき、歯形表面のもう一方の側部では短くなっていくように行うことも可能である。

その場合のこの距離の増減は、根元領域から先端領域に向かう過程で線形に行うことができる。

ただし、非線形に行うこともでき、その場合は特に、根元領域から先端領域に向かう過程での距離の増減を、輪郭表面に沿って距離に対して凸状（放物線状）の設計になるように行うことを想定できる。また、距離の増減を線形だが線の状態が異なっている区分にわたって行うことも想定できる。

径方向断面が少なくとも部分ごとに歯形になっている輪郭表面を含む円盤状基体を有する、研削ウォームをドレッシングするためのドレッシングロールであって、表面が根元領域から先端領域にわたって径方向に広がり、表面には研磨粒子の層が設けられ、研磨粒子の外端領域が研磨面を形成する、ドレッシングロールは、研磨粒子が表面領域を形成して研磨面を形成し、この表面領域のサイズが、（歯形表面の少なくとも一方の側部で）根元領域から先端領域に向かう過程で変化していくことを本発明の特徴とする。

そのため、本発明は、ドレッシングロールを作製する方法と、このドレッシングロールを用いて歯車状のワークピースの歯の高さに沿ってばらつきのある表面粗さを生み出すことが可能になるように、このドレッシングロールを用いてドレッシング可能な研削ウォームをドレッシングするためのドレッシングロールとを提供する。

それによって、ドレッシング可能な研削ウォームをドレッシングするための、側部の高さに沿って材料割合にばらつきがある工具（ドレッシングロール）を提供することが可能になり、その結果、ドレッシング可能な研削ウォームも、側部の高さに沿って材料割合にばらつきがある状態に作製され、またそうすることによってさらに、研削する必要のあるワークピースの歯の高さに沿ってばらつきがある表面粗さを生み出すことができる。

そのため、提案する解決策により、歯の側部の表面に関する特定の所望及び仕様をそれぞれ満たすことが可能になる。すなわち、歯の高さに沿った表面粗さが所望通りに仕上がるように歯の側部を機械加工できる。そのようにするために、本発明による方法及びドレッシングロールは、側部の高さに沿ってばらつきのある材料割合を具体的に決定した状態で用いられる。

要約すると、本発明による構想を再度以下のようにまとめることができる。

ドレッシングロールの基体を設計するとき、意図的に「間違った」工具の輪郭を基準として使用する。基体を研磨粒子（すなわち、特にサイズ及び／または粒状が均等である窒化ホウ素粒子（ＣＢＮ）またはダイヤモンド粒子）の層でコーティングした後、ドレッシング工具（ドレッシングロール）を（ダイヤモンド）研削ホイールで前述したように再加工する。ただし、この再加工は、基体の輪郭と形成すべき研磨面との間の距離が等しい状態では行わず、特定の「正しい」輪郭に従って行う。そのため、プロセス終了時に、一方の基体の側部のラインともう一方の再加工した輪郭とは互いに平行ではない。基体に層を形成している研磨粒子すべてのサイズが同じである、すなわちおよそ同じ寸法であるという事実に基づくと、個々の研磨粒子は、再加工過程でそれぞれが適宜異なる形で取り除かれる。

明瞭にするために言及しておかなければならないことは、基体をコーティングするのに所定の粒子の直径を選んだ場合であっても、その粒子の直径は必ずある特定の範囲内にあるというだけである、すなわちその粒子はすべてが同じ直径には決してならないということである。ただし、これが問題になることはない。逆に、直径がある特定の範囲内である粒子を含んでいる混合粒子を使用することが有益となることもある。

そうすることによって、側部の高さに沿ったドレッシングロール表面の様々な領域では、切削エッジを形成している材料割合の値が様々になる。

その結果、次に研削ウォームをドレッシングするとき、ドレッシング工具の輪郭は、それに応じて、研削ウォームの各ねじ山の材料割合がばらつきのある状態に再現される。次に、研削するときに、そのばらつきのある材料割合を研削すべきワークピースの歯車の歯の側部にさらに反映させるということを行う。

当然ながら、提案した構想は、ねじ山が単数の研削ウォームのドレッシングにもねじ山が複数の研削ウォームのドレッシングにも用いることができる。

図面に本発明の実施形態を示している。

研削ウォームをドレッシングするためのドレッシングロールの径方向断面の概略図であり、先行技術による方法を示した説明図 研削ウォームをドレッシングためのドレッシングロールの径方向断面の概略図であり、本発明及び第１の実施形態による方法を示した説明図 図２に示した本発明による第２の実施形態を示す説明図 図２に示した本発明による第３の実施形態を示す説明図 図２に示した本発明による第４の実施形態を示す説明図 図２に示した本発明による第５の実施形態を示す説明図

本発明の原理は、図１（先行技術による対策）と図２（本発明による実施形態）とを比較することで説明できる。

まず、最初に（中実の鋼鉄からなる）基体５を切削してドレッシングロール１を作製する。その際、根元領域３と先端領域４との間の歯形領域に輪郭表面６ができる。そのため、この表面６には研磨粒子７からなる層が設けられ、電気めっき材料を用いて基体５に固定されている。個々の研磨粒子７は、実質的に同一サイズであり、よって厚みが一定の層を表面６に沿って形成している。

続いて切削工具８を用いてドレッシングロール１を切削する段階では、研削ウォームをドレッシングするのに必要な研磨面２が生じるように、研磨粒子７の外側部分９を取り除く。

その際、輪郭表面６の前述の作製を、歯形表面６のそれぞれの側部１０及び１１の少なくとも一方で、輪郭表面に対して垂直な径方向断面内で測定した輪郭表面６と研磨面２（最終輪郭）との間の距離ｘが根元領域３から先端領域４に向かう過程で変化していくように行うことが重要である。これは図２から極めて容易にわかることである。なぜなら、この図で例示している表面６の直線及び研磨面２の直線は径方向断面では平行ではなく、互いにある一定の角度を保って構成されているからである。これは先行技術による解決策には該当しないことである。先行技術では、表面６と面２は互いに平行である。

この処理によって、研磨粒子７の切削領域には、ドレッシングロール１を切削した後の歯の高さに沿って異なる表面領域Ａができるという結果になる。図２による実施形態では、この表面領域は、径方向内側の研磨粒子７の方が径方向外側の粒子よりも大きい。

他の図面には、図２による実施形態の変形例を示している。

図３による解決策では、同じく表面６と面２との間には角度のある線幅ができるように構想されているが、この場合の表面領域Ａは、径方向外側方向に向かう過程で大きくなっている（図２では小さくなっている）。

図４は、提案した測定を必ずしも両方の側部１０及び１１で同じように適用する必要がないことを示している。さらに正確に言えば、側部１０のみが本発明による設計になっており、一方、側部１１は先行技術通りに設計されている（図１を参照）。

図５では、表面領域Ａが大きくなる向きと小さくなる向きとをそれぞれ側部１０と側部１１の両方で異なるように設定できることが見てとれる。つまり、側部１０では、表面領域Ａは回転軸からの径方向距離が長くなるにつれて小さくなり（図２を参照）、側部１１では大きくなる。

最後に図６は、輪郭表面６と研磨面２との間の距離ｘが必ずしも線形に長くなったり短くなったりする必要はないことを示している。側部１０には、距離ｘに対して歯の高さに沿って球形（放物状）の線が設けられている。側部１１には、区切られた領域が設けられ、その領域内で、距離ｘが長くなっていく直線と短くなっていく直線とがそれぞれ描かれているが、両直線は逆向きに構成されている。

図２から図６の実施形態による個々の解決策を任意に組み合わせて用いることも可能であることを明記する必要がある。

１ ドレッシングロール
２ ドレッシングロールの研磨面
３ 根元領域
４ 先端領域
５ ドレッシングロールの基体
６ 基体の輪郭表面
７ 研磨粒子（ダイヤモンド粒子／ＣＢＮ粒子）
８ 切削工具
９ 研磨粒子の外側部分
１０ 表面の側部
１１ 表面の側部
ｒ 径方向
ｘ 輪郭表面と研磨面との間の距離
Ａ 表面領域
ａ 回転軸

Claims (10)

1. ドレッシングロール（１）を用いて研削ウォームをドレッシングする方法であって、
   研磨面（２）を含む前記ドレッシングロール（１）は、前記研削ウォームと係合するように動いて螺旋状の研削面を切削し、
   前記ドレッシングロール（１）の前記研磨面（２）は、径方向断面が少なくとも部分的に歯形に設計され、根元領域（３）から先端領域（４）まで径方向（ｒ）に延び、
   前記ドレッシングロール（１）は、
   ａ）基体（５）が、研磨粒子（７）の層を受け入れるための輪郭表面（６）を備え、前記表面（６）は、径方向断面が少なくとも部分的に歯形である、円盤状基体（５）を作製する工程と、
   ｂ）研磨粒子（７）の層を前記基体（５）の前記輪郭表面（６）上に配置する工程と、
   ｃ）前記ドレッシングロール（１）の前記研磨面（２）が形成されるように切削工具（８）を用いて前記研磨粒子（７）の外側部分（９）を取り除くことによって、研磨粒子（７）を含む前記基体（４）を切削する工程とによって作製される、方法において、
   前記輪郭表面（６）の作製は、前記輪郭表面（６）に対して垂直な径方向断面で測定した前記輪郭表面（６）と前記研磨面（２）との間の距離（ｘ）が、前記歯形表面（６）の少なくとも一方の側部（１０、１１）で前記根元領域（３）から前記先端領域（４）に向かう過程で変化していくように、工程ａ）に従って行われる
   ことを特徴とする方法。
2. 工程ａ）に従った前記輪郭表面（６）の作製は、前記輪郭表面（６）に対して垂直な径方向断面で測定した前記輪郭表面（６）と前記研磨面（２）との間の前記距離（ｘ）が、前記根元領域（３）から前記先端領域（４）に向かう過程で長くなるように行われる
   請求項１に記載の方法。
3. 工程ａ）に従った前記輪郭表面（６）の作製は、前記輪郭表面（６）に対して垂直な径方向断面で測定した前記輪郭表面（６）と前記研磨面（２）との間の前記距離（ｘ）が、前記根元領域（３）から前記先端領域（４）に向かう過程で短くように行われる
   請求項１に記載の方法。
4. 前記距離（ｘ）の増減は、前記歯形表面（６）の両側部（１０、１１）で等しい
   請求項２または３に記載の方法。
5. 工程ａ）に従った前記輪郭表面（６）の作製は、前記輪郭表面（６）に対して垂直な径方向断面で測定した前記輪郭表面（６）と前記研磨面（２）との間の前記距離（ｘ）が、前記根元領域（３）から前記先端領域（４）に向かう過程で、前記歯形表面（６）の一方の側部（１０）では長くなっていき、前記歯形表面（６）のもう一方の側部（１１）では短くなっていくように行われる
   請求項１に記載の方法。
6. 前記距離（ｘ）の増減は、前記根元領域（３）から前記先端領域（４）に向かう過程で線形に行われる
   請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
7. 前記距離（ｘ）の増減は、前記根元領域（３）から前記先端領域（４）に向かう過程で非線形に行われる
   請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
8. 前記根元領域（３）から前記先端領域（４）に向かう過程での前記距離（ｘ）の増減は、前記輪郭表面（６）に沿って前記距離（ｘ）に対して凸状の設計になるように行われる
   請求項７に記載の方法。
9. 前記距離（ｘ）の増減は、線形だが線の状態が異なっている区分にわたって行われる
   請求項７に記載の方法。
10. 径方向断面が少なくとも部分ごとに歯形になっている輪郭表面（６）を含む円盤状基体（５）を有する、研削ウォームをドレッシングするためのドレッシングロール（１）であって、前記表面（６）は、根元領域（３）から先端領域（４）にわたって径方向（ｒ）に広がり、前記表面（６）には研磨粒子（７）の層が設けられ、前記研磨粒子（７）の外端領域は 研磨面（２）を形成する、ドレッシングロールにおいて、
    前記研磨粒子（７）は、前記研磨面（２）を形成する表面領域（Ａ）を形成し、前記表面領域のサイズは、前記根元領域（３）から前記先端領域（４）に向かう過程で変化していく
    ことを特徴とするドレッシングロール（１）。

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