JP3000668B2 - 歯車の仕上加工方法 - Google Patents

歯車の仕上加工方法

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JP3000668B2
JP3000668B2 JP2325072A JP32507290A JP3000668B2 JP 3000668 B2 JP3000668 B2 JP 3000668B2 JP 2325072 A JP2325072 A JP 2325072A JP 32507290 A JP32507290 A JP 32507290A JP 3000668 B2 JP3000668 B2 JP 3000668B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23FMAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F23/00Accessories or equipment combined with or arranged in, or specially designed to form part of, gear-cutting machines
    • B23F23/12Other devices, e.g. tool holders; Checking devices for controlling workpieces in machines for manufacturing gear teeth
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23FMAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F19/00Finishing gear teeth by other tools than those used for manufacturing gear teeth
    • B23F19/05Honing gear teeth
    • B23F19/057Honing gear teeth by making use of a tool in the shape of an internal gear

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gear Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は研削による歯車の仕上加工方法に関する。
従来の技術 平歯車やはす歯歯車の歯面の面粗度および歯形精度の
向上を目的として、研削により歯車の仕上加工を施すこ
とが行われる。このような研削による仕上加工は、例え
ば被加工歯車をヘッドストックとテールストックとで両
持ち支持させ、この被加工歯車と内歯車状の砥石とを噛
み合わせる一方、被加工歯車を主軸モータにより、砥石
を砥石駆動モータによりそれぞれ同期回転させ、被加工
歯車と砥石とをあたかも歯車対のように回転させること
によって、被加工歯車と砥石との歯面同士のすべり接触
を利用して研削することを基本とする。
発明が解決しようとする課題 このような従来の仕上加工方法においては、被加工歯
車と砥石とをそのバックラッシュが零になるように噛み
合わせて加工を行うのが理想であるが、被加工歯車と砥
石との位相を合わせた上で、被加工歯車と砥石との中心
間距離が所定の値となるように砥石台に所定の送りを与
えて両者を噛み合わせたとしてもその両者の噛み合い状
態が常に一定になるとはかぎらない。
これは、個々の歯車がもつ機械加工時の加工誤差や砥
石の摩耗状態が微妙に影響してくるためで、このままで
は加工精度の向上が望めない。
このようなことから、高精度が要求される歯車の場合
には、やむを得ず作業者が被加工歯車と砥石とを徐々に
近付けて両者を噛み合わせた上で、被加工歯車もしくは
砥石を正逆転させて両者の噛み合い状態を確認するよう
にしている。
しかしながら、上記の作業は経験と勘に負うところが
大きいために個々の作業者によってばらつきが生じやす
く、歯車加工精度の均一化の上でなおも問題を残してい
る。また、被加工歯車と砥石との噛み合わせ作業そのも
のが手作業であるために歯車加工の全自動化を推進する
上で大きな障害となっている。
本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、被加工歯車と砥石との間
のバックラッシュを定量的に把握して、そのバックラッ
シュが零になるような適正な噛み合い状態を自動的につ
くり出すことができるようにした方法を提供することに
ある。
課題を解決するための手段 本発明は、主軸モータを備えたヘッドストックとテー
ルストックとで両持ち支持される被加工歯車と、砥石台
に支持されて砥石駆動モータにより回転駆動される歯車
状の砥石とを、送りモータにより砥石台に送りを与える
ことで噛み合わせた上で両者を同期回転させることによ
り被加工歯車に仕上加工を施すようにした歯車の仕上加
工方法において、加工に先立って被加工歯車と砥石とを
噛み合わせた状態で主軸モータにより被加工歯車を微小
量ずつ間欠的に回転させて、被加工歯車の回転に伴って
砥石が連れ回りし始める基準位置を割り出す一方、主軸
モータにより被加工歯車を基準位置から微小量ずつ間欠
的に逆転させて、前記基準位置から砥石が再び連れ回り
し始めるまでの被加工歯車の回転変位量センサにより検
出する工程と、被加工歯車と砥石との間のバックラッシ
ュを零にするのに必要な砥石の位置補正量を前記回転変
位量に基づいて算出する工程と、被加工歯車と砥石との
間のバックラッシュが零になるように、前記位置補正量
に基づいて送りモータにより砥石台に送りを与えて砥石
の位置を補正する工程とを含んでいる。
作用 この方法によると、被加工歯車と砥石との間の実際の
バックラッシュを検出した上で、このバックラッシュに
応じて砥石の位置を補正することにより、仕上加工を開
始する段階では被加工歯車と砥石との間のバックラッシ
ュが零となって理想どおりの適正な噛み合い状態が得ら
れる。
実施例 第2図〜第4図は本発明が適用される仕上加工装置の
一例を示す構成説明図である。
第2図に示すように、軸部Sを備えた被加工歯車(こ
の実施例でははす歯歯車の例を示しており、以下ワーク
と称する)Wは、その一端をヘッドストック1側のチャ
ック2とヘッドセンタ3とで支持されるとともに他端を
テールストック4側のテールセンタ5で支持された上で
主軸モータ6によって回転駆動される。
ワークWの外周には、このワークWと噛み合う内歯車
状の砥石7が砥石ホルダ8に支持されるかたちで配設さ
れており、砥石ホルダ8は第3図および第4図に示すよ
うにハウジング9にベアリング10を介して回転可能に支
持されている。ハウジング9はスライドベース11に一体
に結合されていて、スライドベース11とともに砥石台12
を構成している。そして、砥石台12は送りモータ13とボ
ールねじ14とにより送りが与えられて前進後退動作する
ようになっている。
砥石ホルダ8の外周にはチェーンスプロケット15が一
体に形成されている一方、砥石ホルダ8側のチェーンス
プロケット15と砥石駆動モータ16側のチェーンスプロケ
ット17との間にはチェーン18が巻き掛けられていて、砥
石17は砥石駆動モータ16によりチェーン18を介して回転
駆動される。
したがって、ワークWと砥石7とを噛み合わせた上
で、ワークWを主軸モータ6により、砥石7を砥石駆動
モータ16によりそれぞれ同期回転させることによって、
ワークWと砥石7とがあたかも歯車対の関係のようにし
て回転し、両者の歯面同士のすべり接触のためにワーク
W側の歯面に研削仕上加工が施される。
なお、主軸モータ6、送りモータ13および砥石駆動モ
ータ16はそれぞれ位置検出器としてパルスジェネレータ
19,20または21を有しており、各パルスジェネレータ19,
20,21は位置決め制御装置22との間で位置フィードバッ
クループを形成している。
砥石ホルダ8の側面には第3図および第4図に示すよ
うにベアリングホルダ23を介して磁石24が取り付けられ
ており、他方、ハウジング9には磁石24を被検出物とし
て作動する磁気センサ25がブラケット26を介して取り付
けられている。この磁気センサ25は、砥石24と正対して
いる場合とそうでない場合とで磁界が変化する性質を利
用して、その磁界変化を電流値の変化として出力するも
ので、砥石7を所定の定角停止位置に割り出す際に使用
される。
このように構成された仕上加工装置を用いて加工を行
う際には、第1図のフローチャートに示す手順による。
第1図および第2図に示すように、主軸モータ6によ
りワークWを回転させてワークWの歯が所定の位相とな
るように割り出す一方、砥石駆動モータ16により砥石7
を回転させて、ワークW側の歯の位相と砥石7側の歯の
位相とが一致するように砥石7の歯を割り出す。これ
は、第3図および第4図に示すように磁気センサ25が磁
石24と正対した位置で砥石駆動モータ16の回転を停止さ
せることにより砥石7の歯が割り出される。
ワークWおよび砥石7の割り出しが完了したならば、
送りモータ13を作動させて砥石台12に送りを与え、砥石
台12を早送りにて所定量だけ前進させる。砥石台12を前
進させるべきストロークは予め設定されており、しかも
上記のようにワークWと砥石7との位相が既に一致して
いることから、これによってワークWと砥石7とがラフ
な状態で噛み合うことになる。
続いて、主軸モータ6に対して1パルスごとの回転指
令を与えてワークWを微小量ずつ間欠的に回転させ、こ
の動作を砥石7が回転し始めるまで続ける。つまり、ワ
ークWの回転に併せて砥石7が連れ回りし始めるまでワ
ークWを間欠的に回転させ、砥石7が連れ回りし始めた
時点でワークWの回転を停止させる。
ここで、砥石7が連れ回りし始めたかどうかは、予め
磁気センサ25と正対している磁石24が少しでも動くとこ
れを直ちに磁気センサ25が検知することで確認できる。
以上により、第5図にも示すようにワークWと砥石7
の一方の歯面Fa,Fb同士が接触した状態がつくり出さ
れ、この位置が基準位置となる。
基準位置が割り出されたならば、今度は主軸モータ6
に対して1パルスごとの逆転指令を与えてワークWを微
小量ずつ間欠的に逆転させる。そして、ワークWの逆転
に併せて砥石7が連れ回りし始めるまでワークWを逆転
させ、砥石7が連れ回りし始めた時点でワークWの回転
を停止させる一方、その間のワークWの回転変位量を、
主軸モータ6側のパルスジェネレータ19が発生するパル
ス数P1としてカウントする。この回転変位量はワークW
と砥石7との間のバックラッシュ量ΔC(第5図)に相
当するものである。
なお、砥石7が連れ回りし始めたかどうかは上記と同
様に磁気センサ25で検知される。
ワークWの回転変位量がパルス数P1として得られたな
らば、次式によりバックラッシュ量ΔCを算出する。
ΔC=(π・DP/PC)×P1 ここで、PCはワークWを1回転させたときの総割り出
しパルス数、DPはワークピッチ円直径で、いずれも既知
の値である。
上記のようにバックラッシュ量ΔCの値が求められた
ならば、このバックラッシュ量ΔCを零にするのに必要
な砥石台12の位置補正量ΔZ、すなわち第5図の状態に
おいてあとどれだけ砥石7をワークWに近付ければよい
かを次式によって求める。
ΔZ=ΔC/tanα なお、αは圧力角で、既知の値である。また、上記の
一連の演算は位置決め制御装置22内の演算処理部で行わ
れる。
砥石台12の位置補正量ΔZが求められたならば、この
位置補正量ΔZを送りモータ13の制御系に付与して、砥
石7を位置補正量ΔZだけさらにワークWに近付ける。
これにより、ワークWと砥石7との間のバックラッシュ
ΔCが零となり、ワークWと砥石7とはバックラッシュ
のない適正な噛み合い状態となる。
こののち、位置決め制御装置22からの加工開始指令を
受けて主軸モータ6および砥石駆動モータ16が作動し、
以降は従来と同様にワークWと砥石7とがあたかも歯車
対のように同期回転することで研削による仕上加工が施
される。
なお、研削の際には必ずしもワークWを主軸モータ6
で強制回転させる必要はない。
発明の効果 以上のように本発明によれば、加工開始に先立ち、被
加工歯車と砥石とを噛み合わせた状態で被加工歯車を主
軸モータにより正逆転させ、そのときのバックラッシュ
をセンサにより検出した上でそのバックラッシュ量に応
じて砥石の位置を補正するようにしているので、従来と
比べてバックラッシュ量を定量的に把握することがで
き、それによって高精度が要求される歯車の場合でも、
加工精度のばらつきをなくして加工精度そのものの向上
と併せて加工精度の安定化を図ることができる。
また、上記のようにバックラッシュ量を定量的に把握
できることによってバックラッシュ量の確認のために作
業者が関与する必要がなく、歯車の加工精度を維持しつ
つ歯車加工の完全自動化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すフローチャート、第2
図は本発明が適用される仕上加工装置の一例を示す構成
説明図、第3図は第2図の砥石台の拡大断面図、第4図
は第3図の右側面説明図、第5図は被加工歯車と砥石と
の噛み合い状態を示す説明図である。 1……ヘッドストック、3……ヘッドセンタ、4……テ
ールストック、5……テールセンタ、6……主軸モー
タ、7……砥石、12……砥石台、13……送りモータ、16
……砥石駆動モータ、19……パルスジェネレータ(セン
サ)、25……磁気センサ、W……被加工歯車、ΔC……
バックラッシュ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23F 19/00 B23F 23/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】主軸モータを備えたヘッドストックとテー
    ルストックとで両持ち支持される被加工歯車と、砥石台
    に支持されて砥石駆動モータにより回転駆動される歯車
    状の砥石とを、送りモータにより砥石台に送りを与える
    ことで噛み合わせた上で両者を同期回転させることによ
    り被加工歯車に仕上加工を施すようにした歯車の仕上加
    工方法において、 加工に先立って、被加工歯車と砥石とを噛み合わせた状
    態で主軸モータにより被加工歯車を微小量ずつ間欠的に
    回転させて、被加工歯車の回転に伴って砥石が連れ回り
    し始める基準位置を割り出す一方、主軸モータにより被
    加工歯車を基準位置から微小量ずつ間欠的に逆転させ
    て、前記基準位置から砥石が再び連れ回りし始めるまで
    の被加工歯車の回転変位量をセンサにより検出する工程
    と、 被加工歯車と砥石との間のバックラッシュを零にするの
    に必要な砥石の位置補正量を前記回転変位量に基づいて
    算出する工程と、 被加工歯車と砥石との間のバックラッシュが零になるよ
    うに、前記位置補正量に基づいて送りモータにより砥石
    台に送りを与えて砥石の位置を補正する工程、 とを含むことを特徴とする歯車の仕上加工方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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