JP4524159B2 - 丸形シェービングカッタの歯面を研削する方法および機器 - Google Patents

Description

本発明は、丸形シェービングカッタ研削盤により丸形シェービングカッタの歯面を研削する方法に関する。本発明はさらに、機器スタンドと、機器コラムと、この機器コラム上を直線的に往復動させることのできるローラー・キャリッジと、このローラー・キャリッジ上に旋回可能に配置された工作物スピンドルであって、その回転軸線がローラー・キャリッジの直線運動に対して直角である工作物スピンドルと、ローラー・キャリッジの回転運動および直線運動のための駆動手段であって、それらの運動がインボリュート歯形を創成するのに必要な比率（ｒａｔｉｏ）になっている駆動手段と、回転軸線方向に前進させることのできる砥石車と、砥石車を回転および前進させるための駆動手段とを備えた、前記方法を実施するための丸形シェービングカッタ研削盤に関する。

独国特許第３７１７０７８号にはこのタイプの機器が記載されている。このタイプの丸形シェービングカッタ研削盤は、回転創成歯切り法（ｒｏｌｌｉｎｇ−ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）によってワークピースの歯面を研削するために、より具体的には丸形シェービングカッタの歯面を研削するために使用される。１つの割出し工程が１つの歯面ごとに行われ（図３参照）、歯面ラインおよび特にインボリュート・プロファイルを付加的に修正することもできる。この目的のために砥石車の作業領域が使用されるが、この作業領域は、研削前に適切に調整する必要がある。前記丸形シェービングカッタ研削盤で研削された丸形シェービングカッタは、歯車用丸形シェービングカッタにおいて歯車の歯面を仕上げるための精密な機械加工工具として使用される。丸形シェービングカッタ研削盤の丸形シェービングカッタを再研磨する場合、前記丸形シェービングカッタの歯面で特定の量が取り除かれる。これによって丸形シェービングカッタの歯厚が減少し、ワークピースの歯溝内により深く係合するようになり、したがってワークピースの歯底円直径が縮小する。研削される前記歯底円直径を一定に保つために、丸形シェービングカッタ研削盤で丸形シェービングカッタを研磨した後、丸形シェービングカッタの外径を適当に再研削しなければならない。この研削作業は別個の研削盤で実施され、それによって丸形シェービングカッタの外径が円筒形に研削される。丸形シェービングカッタ研削盤における再研削の後に、必要な丸形シェービングカッタの歯の高さを得るために、丸形シェービングカッタは研削後にその歯底円半径が縮小されるように作製される。この従来の方法は、追加の研削盤を必要とするだけでなく、前記研削盤内での丸形シェービングカッタの取り付けおよび取り外し中における追加の作業も必要とする。

本発明は、追加の研削盤および適当な取り付け取り外しステップが不要になるように、一般的な方法を修正するための問題に基づく。

この問題は、本発明によれば、丸形シェービングカッタ研削盤の砥石車を使用して、機械加工された丸形シェービングカッタの歯先円直径を必要な寸法にまで縮小することによって解決される。

本発明による方法を実施するための一般的な丸形シェービングカッタ研削盤は、丸形シェービングカッタの歯面を研削するための砥石車の作業領域が、機械加工された丸形シェービングカッタの歯先に対して、その接線方向に係合し、それによって歯先円直径が適当な寸法まで縮小され得るように、砥石車が位置決めされることを特徴とする。

丸形シェービングカッタの歯面を研削するために使用される砥石車の作業領域は通常、機械加工した丸形シェービングカッタの歯のアウトラインを修正するように特別なプロファイルになっている。より具体的には、その意図は、修正なしで創成されたインボリュート・アウトラインから非常に特有な態様でずれた歯のアウトラインを創成することにある。歯面のこのタイプの修正には、特定のアウトラインの砥石車が必要である。再研削する丸形シェービングカッタの歯先を砥石車の作業領域で機械加工すると、線接触が起こる。この線接触によって、砥石車の作業領域のアウトラインに不利な変化がもたらされることがある。したがって本発明の修正形態によれば、砥石車の作業領域の反対側に配置された領域は円錐形であり、且つ歯先を反り返った窪み（ｈｏｌｌｏｗ−ｃａｍｂｅｒ）に研削するように、機械加工された丸形シェービングカッタの歯先に接線方向に係合することができる第２の作業領域を形成している。丸形シェービングカッタの歯先が反った窪みではなく円筒形の場合、歯車タイプのワークピースの機械加工に影響を及ぼすであろう。丸形シェービングカッタの軸線およびワークピースの軸線は交差させなければならないので、丸形シェービングカッタの歯は、異なる深さで機械加工すべきワークピースの歯溝に進入する。より具体的には、丸形シェービングカッタの歯はワークピースの中心において最も深く進入するが、その進入の深さはワークピースの２つの縁部の方に向けて浅くなっている。これは、機械加工限界が、ワークピースの歯底（ｔｏｏｔｈ ｂａｓｅ）において、ワークピースの軸線の方に向かって凸状に湾曲していることを意味している。この影響は軸線交差角の結果もたらされるものであり、丸形シェービングカッタの歯先をくぼんだ弓形にすることによってそれを相殺することができる。本発明の別の実施形態では、研削した丸形シェービングカッタを用いて機械加工される歯車タイプのワークピースに創成される歯底円直径が、ワークピースの幅方向に端から端までほぼ一定になるように、砥石車の第２の作業領域の円錐角が選択されている。

本発明の２つの実施形態を図に示し、以下により詳細に説明する。

図１は、丸形ホイール・シェービングカッタ研削盤の概略正面図である。機器コラム１上にはローラー・キャリッジ２が配置されており、適切なガイド内で基準面に対して垂直に往復動されること、およびその目的のために駆動されることができる。ローラー・キャリッジ２上には、既知の工作物スピンドル４（図示せず）が、前記ローラー・キャリッジの移動方向に対して横方向に位置決めされている。したがって工作物スピンドル４はローラー・キャリッジ２とともに移動可能に配置されて、その軸線に対して横方向に往復変位されるようになっている。工作物スピンドル４の一端は、図１にそのハウジングだけを示した公知の回転式アクチュエータ手段３に結合されている。工作物スピンドル４の回転式アクチュエータ手段３とは反対方向の端部には、丸形シェービングカッタ５がクランプ締めされることができる。砥石車９が丸形シェービングカッタ５の歯溝に係合されることができ、それによって歯面が機械加工される。砥石車９は研削盤のスピンドルヘッド６内に高さ調整可能に配置され、この研削盤のスピンドルヘッドはフロア・スタンド研削盤７に旋回可能に連結されている。砥石車９および丸形シェービングカッタのエンゲージ角は、砥石車９の傾斜を変えることによって定めることができる。フロア・スタンド研削盤７は、機器コラム１上にある丸形シェービンググラインダの歯の所望の傾斜角に調整されることができる。下記により詳細に説明する理由から、丸形シェービングカッタの歯を研削する砥石車９の作業領域またはこの作業領域とは反対側の領域が丸形シェービングカッタ５の歯先に接線方向に係合することができるように、砥石車９は機器コラム１に移動可能に連結されている。

インボリュート歯形を創成するためには、工作物スピンドル４の直線運動および回転運動が特定の関係になければならない。この状態は、例えば独国特許第３７１７０７８号に記載のテープ・ローラー駆動（ｔａｐｅ ｒｏｌｌｅｒ ｄｒｉｖｅ）により実現することができる。最新の歯車研削盤では、いわゆる電子的強制作動手段（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｍｐｕｌｓｏｒｙ ｗｏｒｋｉｎｇ ｍｅａｎｓ）がよく使用される。この方法では、図２に示すように、２つの別個のモータ８および１０が、ローラー・キャリッジ２の直線運動のため、および工作物スピンドル４の回転運動のために設けられ、それらは工作物スピンドル４の２つの運動に必要な比率を保持するように互いに電子的に連結されている。図２には、研削盤の様々な作用軸線が示してある。Ｃは部分的な回転運動、Ｓは砥石車の回転、Ｖはローラー・キャリッジの運動、Ｗは砥石車の前進動を示す。図２に示した研削盤の構造は公知であり、したがって詳細には説明しない。

図５に示すように、丸形シェービングカッタ５の再研削では、ΔＳの量が各歯１１の両歯面から取り除かれる。したがって上述したように、丸形シェービングカッタ５の外径をＳ１の２倍分だけ再研削する必要がある。この目的のため、歯１１を研削する作業領域１２が丸形シェービングカッタ５の歯先１３に接線方向に係合するように、砥石車９を調整することができる。丸形シェービングカッタ５を適切に回転させると、歯先１３と砥石車９の作業領域１２が線接触しながら、歯１１の歯先１３が砥石車の作業領域１２に次々と係合する。必要な丸形シェービングカッタの歯先円直径を得るまで、丸形シェービングカッタ５を回転させることによって、十分な材料を全ての歯の歯先１３から取り除く。

丸形シェービングカッタを用いた歯車タイプのワークピースの機械加工には、材料の除去を実施する相対運動を得るように、軸線と軸線との間に角度が必要である。ワークピースの仕上がり歯底円直径は、前記軸線の交差角度および研削する歯車の歯幅次第で、歯幅方向の両端の間で適当に変化する。これは丸形シェービングカッタの円筒形の外径から得られるものであり、丸形シェービングカッタの円筒形の外径は、双曲線の態様で交差軸線のもとで歯底円直径（図７の線１５）を創成する。この研削された歯底円直径は、一般に、歯幅の中心において最小であり、歯車の両表面に向かって大きくなっている。特に歯幅が広いワークピースの場合、この歯底円直径の変化は望ましくないことがある。

図９には、本発明の第２の実施形態が示してある。この実施形態は、砥石車９の作業領域１２ではなく、この作業領域とは反対側の領域を丸形シェービングカッタ５の歯先１３を研削するために使用するという点で、図６に示した実施形態と異なっている。この目的のために、砥石車９の作業領域１２とは反対側の領域１６は円錐形に作られている。図５に示すように、丸形シェービングカッタ５が回転するとき、その歯先１３は、砥石車９の円錐形の作業領域１６に接線方向に次々と係合する。各歯先１３は、図４に破線で示したように、砥石車９の円錐形の作業領域１６によって凹形または反り返った窪み形に研削される。歯車タイプのワークピースの機械加工に、凹形の歯先１３を備えた丸形シェービングカッタ５を使用する場合、前述の進入深さに対する交差角度の影響が相殺される。したがって、図７に示した、機械加工した歯１４の歯面領域における双曲線状の内側プロファイル・ライン１５を正しく調整することができる。丸形シェービングカッタ５の歯先１３を特定の窪んだ弓形にすれば、図７に点線１５ａで示すように、ワークピースの歯１４の幅方向に端から端まで一定の歯底円直径ｄ_Ｆｆを得ることさえ可能である。この目的のために必要な丸形シェービングカッタ５の窪んだ弓形の歯先１３は、砥石車９の作業領域１６の円錐角δを適切に選択することによって得ることができる。

上述した説明は丸形シェービングカッタの研削に関するものであるが、本発明を、研削後に特定の外径に再研削する必要がある別の歯車タイプのワークピースに応用することもできることは明白である。

丸形シェービングカッタ研削盤の概略図である。 機器の座標の位置を示す、丸形シェービングカッタ研削盤の部分斜視図である。 前記丸形シェービングカッタの歯面が、丸形シェービングカッタ研削盤の砥石車で研削される場合の、丸形シェービングカッタの側面図である。 丸形シェービングカッタの歯の拡大斜視図である。 丸形シェービングカッタの歯の拡大側面図である。 本発明の第１の実施形態の図である。 丸形シェービングカッタで機械加工されたワークピースの歯の拡大斜視図である。 砥石車の第２の実施形態の拡大側面図である。 図８による砥石車を使用する場合の、図６と同様の図である。

符号の説明

１ 機器コラム
２ ローラー・キャリッジ（ｒｏｌｌｅｒ ｃａｒｒｉａｇｅ）
３ 回転式アクチュエータ
４ 工作物スピンドル
５ 丸形シェービングカッタ
６ 研削盤スピンドルヘッド
７ フロア・スタンド研削盤
８ モータ
９ 砥石車
１０ モータ
１１ 丸形シェービングカッタの歯
１２ 作業領域
１４ ワークピースの歯
１５、１５ａ、ｄ_Ｆｆ 歯底円直径
１６ 第２の作業領域
Ｃ ローラー運動方向
Ｓ 砥石車の回転方向
ΔＳ、Ｓ１ 再研削で取り除かれる量
Ｖ ローラー・キャリッジの運動方向
Ｗ 砥石車の前進方向

Claims (2)

1. 機器コラムと、
   前記機器コラム上を直線的に往復動することのできるローラー・キャリッジと、
   前記ローラー・キャリッジ上に旋回可能に配置された工作物スピンドルであって、その回転軸線が前記ローラー・キャリッジの直線運動方向に対して直角である工作物スピンドルと、
   前記工作物スピンドルの回転運動および前記ローラー・キャリッジの直線運動のための駆動手段であって、それらの運動が、インボリュート歯形の創成に必要な比率になっている駆動手段と、
   自身の回転軸線の方向に前進することのできる砥石車と、
   前記砥石車を回転および前進させる駆動手段と
   を有する丸形シェービングカッタ研削盤を用いて丸形シェービングカッタの歯を研削する方法において、
   前記丸形シェービングカッタ（５）の歯面を研削するための前記砥石車（９）の作業領域（１２）が該丸形シェービングカッタ（５）の歯先（１３）に接線方向に係合するように前記砥石車（９）を位置決めすることによって前記丸形シェービングカッタ（５）の前記砥石車（９）を使用するステップを含み、それによって前記丸形シェービングカッタ（５）の歯先円直径を所望の寸法に減少させることを特徴とする、丸形シェービングカッタの歯の研削方法。
2. 前記砥石車（９）の前記作業領域（１２）とは反対側の領域が円錐形であり、且つ第２の作業領域（１６）を形成しており、該第２の作業領域（１６）は、機械加工された前記丸形シェービングカッタ（５）の前記歯先（１３）に接線方向に係合することができ、それによって歯先を反り返った窪みに研削することを特徴とする請求項１に記載の丸形シェービングカッタの歯の研削方法。

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