JP4326745B2

JP4326745B2 - 歯車加工方法

Info

Publication number: JP4326745B2
Application number: JP2002073351A
Authority: JP
Inventors: 明竹ノ下; 順昭西村; 丈一村田; 幸利佐藤; 慎也三木
Original assignee: 清和鉄工株式会社
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2022-03-15
Also published as: JP2003266241A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ウォーム状工具を使用し、創成法により歯車を製作する歯車加工方法に関し、例えば歯車研削、ホブ切り、超硬ホブを使用したスカイビング加工等に適用する歯車加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に創成法は工具と歯車素材（ブランク又はワーク）とに理論的な相対運動を与えながら、歯形を削り出すものである。ホブ等のウォーム状工具を用いるものでは、工具軸とワーク軸を同期回転させながら歯車を創成し、工具をワーク軸方向に沿って移動させて切削等の加工を行っていた。
【０００３】
この時工具が１回転することによりワークは１ピッチ（１歯）分だけ回転するように位相が設定されており、切刃とワークの位置関係は変化することなく一定に保たれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記のようにウォーム状工具を使用し、創成法により歯車を製作する場合、例えば歯面粗さが大きい、精度不良、ギヤノイズの発生等のように加工方法に起因する不具合があった。
【０００５】
即ち、ライスハウアー式研削に代表される歯車研削では、図１（Ａ）に示すように歯筋方向に筋が入り、面粗度が悪く、ギヤ同士を噛合わせて回転すると、ギヤノイズ（高周波ノイズ）が発生し、自動車ではミッションノイズとなり車のグレード低下にもつながるものであった。
【０００６】
また、ホブ切りでは、図１（Ｂ）に示すようにカッタマークと呼ぶうろこ状の凸凹が歯面にでき、自動車用量産歯車ではホブ切り工程の後にシェービング工程という仕上げ工程が必要である等の問題があった。
【０００７】
さらに、ウォーム状工具を機械に取り付けた状態での軸振れや工具自体の加工誤差等によって発生する加工時の刃先の振れにより、歯形のうねりが発生し、また工具をシフトするとシフトの前後で歯形が変化するという問題を抱えていた。また、この歯形のうねりによる騒音（ギヤノイズ）も問題であった。このため工具を振れなく取り付けることが必要で、工具自体の精度、機械の精度を最高の状態にする必要があり、高コストの原因にもなっていた。
その他加工機内でウォーム状工具を成形する場合、加工機の加工をする機能とは別の成形機能（装置）を持たせる必要があり、加工機が高価となっていた。
【０００８】
ここで上記歯形のうねりについて説明すると、図２は工具（ホブ）２１の切刃の進み角に沿った断面図で、この例では１〜１２の切刃を備えている。いま工具の中心をＯ₁とし、Ｏ₁より長さＬ₁だけ偏心した位置に工具２１の回転中心があると仮定すると、工具回転時の切刃４，７の切削位置における振れ量は、Ｌ₂，２×Ｌ₁（切刃１０の振れ量もＬ_２）となる。
【０００９】
これをワーク２２の歯形切削時の状態として比較表示したものが図３（Ａ），（Ｂ）であり、切刃１，４，７の歯２３に対する切削位置を示す。同図（Ａ）は中心Ｏ₁，Ｏ₂が一致した正常な状態を示し、同図（Ｂ）の破線は回転中心がＯ₂に偏心した場合の切刃位置である。そして図３（Ｃ）は両方のケースの歯形断面における歯面２４ａ，２４ｂはそれぞれ正常に切削された場合と工具２１の振れによって形成された場合を示す。
【００１０】
上図から明らかなように歯面２４ａに対し、歯面２４ｂは歯面の加工誤差（うねり）２６として表れ、このうねり２６はワーク２２の１ピッチに対する工具２１の回転の位相が同一である場合は各歯２３の歯面２４において歯筋方向に連続して形成され、前述したギヤノイズ等の問題を生じることになる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記のような歯車製作上の問題点を改善する歯車加工方法を提供することを目的としており、第１にウォーム状工具を使用し、工具軸とワーク軸を回転させながら創成法により歯車を製作する加工方法において、上記回転中に工具とワークの位相をワーク１回転当りのウォーム状工具の回転角ずらし量を５゜〜９０゜の範囲でずらしながら同時に工具をワーク軸方向に沿って移動させて加工することを特徴としている。
【００１２】
第２に、工具を工具軸方向に移動することにより工具とワークとの位相をずらすらすことを特徴としている。
【００１３】
第３に、ウォーム状工具は、加工機内でツルーイングした工具，加工機の外でツルーイングした工具、電着ウォーム状工具、又は超硬ホブを含むホブであることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図４（Ａ），（Ｂ）は平歯車であるワーク２２をウォーム状工具２１で歯面研削加工する場合の正面図及び平面図で、工具２１自体も工具２１及びワーク２２を回転させること自体も在来方法と変わる処はない。
【００１５】
しかし、本発明においてはワーク２２と工具２１との駆動の位相を僅かにずらすことに特徴があり、工具２１をワーク軸２７の方向に沿って切込方向に移動する工具２１とワーク２２の相対的移動（送り）を行うことも従来の方法と共通である。
【００１６】
工具２１とワーク２２の駆動の位相をずらす方法について説明すると、一般にワーク２２の１歯（ピッチ）に対しウォーム状工具２１は１回転するから、ワーク２２の１回転に対して工具２１はワーク２２の歯数に対応する回転数となるが、この発明の１例として、ワーク２２の１回転に対する工具２１の回転量を歯数に対応する回転数（角）より進み方向又は遅れ方向に５゜〜９０゜ずらして回転させる方法がある。
【００１７】
ウォーム状工具２１の製作上又は取付構造上の原因による工具切刃のワークに対する出入り移動である振れはサインカーブとなるため、ワーク１回転当たりでは上記範囲の位相ずれ量が望ましく、ワーク１回転当たりの工具の送り量，工具径にもよるが、歯面創成加工影響範囲でのトータル位相ずれ量が実験的には９０゜のずれが最も効果的である。
【００１８】
例えば図５に示すように、歯２３の歯面２４研削時に工具２１の研削の送り量Ｓの大小及び工具径の大小により、順次隣接する前回加工面２４ｃと次回加工面２４ｄとの重なり（歯面創成加工影響範囲）が異なり、位相変化した切刃で前回加工面をどの程度次回に加工できるかが決まる。
【００１９】
逆に上記工具２１の回転角に位相のずれを与える代わりに、このずれに相当する位相ずれをワーク２２側にその回転角のずれとして与えることも可能であり、いずれの場合も工具２１又はワーク２２の回転駆動量又は速度の制御若しくは設定による。
【００２０】
また工具２１を工具軸２８の方向に右又は左移動させることによってワーク２２と工具２１の位相をずらすことも可能であり、この方法では工具軸２８又は工具２１の切削部分を軸方向に移動させる駆動手段が必要となる。なお上記ウォーム状工具２１としては、加工機内でツルーイングした工具，予めツルーイングした工具，電着ウォーム状工具，超硬ホブを含むホブ等の使用が可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、工具の位相をずらす、すなわち切刃とワークの位置関係をずらすことにより、歯面を加工する切れ刃が少しずつ移動することになる。そのことにより切削時の切刃の位置の誤差による歯面の凹凸の内凸部分の大部分が除去され、また凹凸が定位置に集中することなく分散形成されるため、歯車研削時表面凹凸による筋がなくなる。
【００２２】
またホブ切り時においては、位相ずれにより作用切刃がふえるため、多角形誤差の減少及び凹凸の分散成形により、カッターマークがほぼなくなる。
【００２３】
位相のずらし量を適切に設定又は選択することにより歯形のうねりを打ち消すことによりうねりが解消できる。ギヤノイズの解消目的の場合、従来の加工工程として歯車研削後に最終仕上げ加工を行う後工程は不要となり大幅なコストダウンになる。
【００２４】
歯形のうねりを解消する為、従来は工具自体の精度、機械の精度を最高の状態にする必要があり、このため工具、機械ともに高価なものになって実用的でない面もあったが、本発明の方法により安価で実用性のある加工方法を提供出来る。
【００２５】
また、振れを完全に０には出来ないため、従来はこの工法（ウォーム状工具を使用し、創成で歯車を製作する）自体が使えない場合も生じていたのに対し、本発明の方法により、この工法を使える範囲も広がる等の利点がある。
【００２６】
その他加工機内でウォーム状工具を成形する場合、加工機の加工をする機能とは別の成形機能（装置）を持たせる必要があり、加工機が高価となっていた。本発明を実施することにより、加工機に別の成形機能（装置）を持たせる必要がなく、安価な機械になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ），（Ｂ）は従来の歯車加工方法による歯形の歯面状態を示す斜視図である。
【図２】ホブの切刃の進み角に沿った断面形状を示す図面である。
【図３】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はワークの歯形切削時の正常な状態及び不正常な状態を示す説明図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は歯車研削時のウォーム状工具とワークを示す正面図と平面図である。
【図５】工具送り量と加工面の重なり状態（歯面創成加工影響範囲）との関係を示す説明用断面図である。
【符号の説明】
２１工具
２２ワーク
２３歯
２４，２４ａ，２４ｂ歯面
２６加工誤差（うねり）
２７ワーク軸
２８工具軸

Claims

ウォーム状工具を使用し、工具軸とワーク軸を回転させながら創成法により歯車を製作する加工方法において、上記回転中に工具とワークの位相をワーク１回転当りのウォーム状工具の回転角ずらし量を５゜〜９０゜の範囲でずらしながら同時に工具をワーク軸方向に沿って移動させて加工する歯車加工方法。
工具を工具軸方向に移動することにより工具とワークとの位相をずらす請求項１に記載の歯車加工方法。
ウォーム状工具は、加工機内でツルーイングした工具，加工機の外でツルーイングした工具、電着ウォーム状工具、又は超硬ホブを含むホブである請求項１又は２に記載の歯車加工方法。