JP4738926B2 - 研削ウォームの歯先を機械加工する形直し工具 - Google Patents

Description

本発明は、連続創成研削用に使用する研削ウォームの歯先を機械加工する形直し工具に関する。

このタイプの研削ウォームは、歯車の連続創成研削用に使用される。研削ウォームは、創成プロセス中に自然の摩耗及び裂傷を受けるので、時々形直しを行わねばならない。形直しのプロセスでは、研削ウォームの１つ又は複数のネジ山の先端域を細くするために、それらネジ山の側面から材料が削り取られる。したがって、研削ウォームの外形を加工する工具に加えて、研削ウォームの先端直径を適合させるための工具が必要になる。先端直径は、研削ウォームのネジ山の先端域が最初に与えられた幅を再度とるまで、減少される。したがって、研削ウォームを形直しする手段は通常、２つの別個の工具を備える。研削ウォームの側面の外形を加工する工具は、例えば形直し用円板とすることができる。研削ウォームは一般に、加工物、即ち歯車が後に機械加工される機械の位置では、これらの２つの工具によって形直しされない。しかし、精度の理由で、研削ウォームが後に加工物を機械加工する位置で、形直しプロセスを実行することが望まれる。したがって、研削ウォームの側面の外形を加工するために、本質的に円筒状の歯車を使用することが、既に提案されている（ドイツ特許出願第１０２ ２０ ５１３．２号）。前記歯車は、形直し時に作用する表面に研磨材被覆を有し、機械の加工物スピンドルに、加工物の代わりに組み込まれる。前記歯車の唯一の目的は、研削ウォームの側面の外形を加工することにあるので、研削ウォームの直径を適合させる追加手段が必要となる。

この作業方法の修正形態として、本質的に円筒状のローラであって、その周囲に、研削ウォームの先端直径を適合させるための研磨材被覆を有するローラを使用するものがある。この場合、歯車及びローラは、機械の加工物スピンドルに対し、軸線方向に固定された状態でかつ回転不能に接合可能である（ドイツ特許出願第１０３ ２２ １８１．６号）。ネジの側面の外形を加工した後、先端直径を適合させるために研削ウォームが円筒状ローラに係合させられたときに、材料が、研削ウォームの１つ又は複数のネジ山の先端域から取り除かれる。このプロセスで、先端域からネジの側面への移行部で鋭い縁部が作り出される。しかしながら、歯車が上記したように外形を加工された研削ウォームで研磨される時、前記縁部は、歯車の歯の側面（歯の基部領域の不安定な外形移行部）に望ましくない加工段階を作り出す。

本発明は、上記したタイプの形直し工具を作る際の問題に基づき、研削ウォームの１つ又は複数のネジ山の丸みを帯びた縁部を有する先端領域を加工することを可能にする。

本発明によれば、この問題は、形直し工具の円筒状表面に凹状の加工面が配置され、研磨材で被覆した加工面のピッチが研削ウォームのピッチに一致するようにし、また、形直し工具が、それらの軸線が交差された状態で研削ウォームと転がり係合させられるようにすることによって解決される。

このように開発された形直し工具が、研削ウォーム上を転動すると、形直し工具の研磨材で被覆された凹状加工面は、研削ウォームの１つ又は複数のネジ山の先端領域と係合する。先端領域から材料が削り取られ、研削ウォームの先端直径が所望のとおり減少される。加工面の凹状外形のために、鋭い縁部ではなく、丸くなった移行部が、先端領域とネジ側面の間の移行部で作り出される。凹状加工面の適切な曲率を用いて、研削ウォームのネジ山の先端領域の任意の所望の外形を作ることができる。歯車と同様に、形直し工具の前記凹状加工面は、特定の螺旋角度を有するように製作することもできる。螺旋角度は、外形を加工するのに使用する形直し歯車の螺旋角度に一致することが好ましい。

研削ウォームのネジ側面を加工する形直し工具及び歯車形状の形直し工具は、連続創成研削に適した機械の加工物スピンドルに対し、軸線方向に固定された態様でかつ回転不能に、接合可能であることが好ましい。ネジ側面を加工する形直し歯車と歯先を機械加工する形直し工具とを加工物スピンドルに収容することができるという事実は、装填の概念を簡素化する。さらに、１つの作業サイクルで、研削ウォームの側面を形直しすることができ、かつ、研削ウォームの先端直径を適合させることができるという事実から、時間の節約が達成される。

形直し歯車と形直し工具は、加工物スピンドルに対し、互いに独立して、軸方向に固定された関係でかつ回転不能に、接合可能であるように製作することができる。しかしながら、種々の理由から、形直し歯車と形直し工具が、回転不能に相互に連結され、それらが工具ユニットとして、加工物スピンドルに対し、軸方向に固定された関係でかつ回転不能に、接合可能であることがより有利である。前記工具ユニットを、１つの部品に製作することもできる。

形直し歯車と形直し工具を、１つ又は２つの部品から成る工具ユニットとして設計することによって、有利な態様での標準化が可能になる。種々の研削ウォームを形直しするためには、一定の内径を有し、外径、歯車の形状及び歯車のデータ及び／又は凹状形状だけが異なる一組の研削ウォームと形直し歯車があれば充分である。

形直し歯車の歯みぞの中心と形直し工具の凹状加工面の中心とが、共通の螺旋面に位置することが好ましい。これによって、形直し歯車と形直し工具との間に小さな軸線方向の間隔しかない場合でも、研削ウォームとの適切な係合が保証される。

形直し工具の加工面の形状は、研削ウォームで機械加工する歯車の歯基部の所望の形状に一致することが好ましい。

本発明を図面に示す実施例によって、以下に説明する。

図１は、接線プロセス又は斜めプロセスでの歯車の連続創成研削用の機械の加工物スピンドルを縦断面図で示す。同図において、歯車２は、加工物スピンドルの上方自由端部に締め付けられ、楕円輪郭線で示す円筒状研削ウォーム３によってミクロ加工されている。研削ウォーム３は、（図示しない）工具スピンドルに回転不能に配置される。連続創成研削に使用する機械の構造は、基本的には公知であるため、機械の詳細な説明は必要ない。

加工物スピンドル１の自由端領域は、円錐状領域を経て、直径の拡大された円筒状領域へと移行し、輪状の肩部が前記円筒状領域に続いている。他方の端部において、加工物スピンドル１は輪状のフランジ５を有し、そのフランジが機械の駆動軸に取り付けるための穿孔４を有する。研削ウォーム３を形直しする形直し工具は、本質的に円筒状の形直し歯車６と、本質的に円筒状の形直し工具７とから構成される。

図２に示すように、凹状の加工面１３が、形直し工具７の円筒の円周表面に配置される。形直し工具７の加工面１３のピッチＰは、研削ウォーム３のピッチＰに対応する。形直し歯車６の歯と同様に、形直し工具７の加工面１３が特定の螺旋角を有するようにすることができる。この螺旋角は、形直し歯車の螺旋角に一致することが好ましい。図示実施例では、形直し工具７の凹状加工面１３は、特定の基礎半径を有する。しかし、それぞれの用途に応じて、異なった凹状輪郭にすることも可能である。

形直し歯車６は、その作用形直し表面、即ち歯元の面若しくは側面の領域に研磨材被覆を有する。同様に、形直し工具７はその作用形直し表面、即ち加工面１３の領域に研磨材被覆を有する。形直し歯車６と形直し工具７は、下記する態様で１つの工具ユニットに組み合わされる。

相互依存センタリング（中心合わせ）のために、形直し歯車６と形直し工具７は、対応する環状の突起及び／又は凹部を有し、それらの内径は同一であって加工物スピンドル１の円筒状領域の外径よりも僅かに大きい。図１の左半分に示すように、形直し歯車６と形直し工具７は、複数、好ましくは３つ、の軸線方向に整合する穿孔を有し、それら穿孔は、下記する理由で、大きな直径を有する形直し歯車に形成される。対応するタップ穴９が加工物スピンドル１の輪状肩部に設けられる。軸線方向に整合した前記穿孔は、形直し歯車６の歯みぞの中心と、形直し工具７の凹状加工面１３の中心と、が共通の螺旋面に位置するように位置決めされることが好ましい。

形直し工具ユニットの組み立て時には、最初にワーク保持ボルト１２が形直し歯車６の穿孔内に挿入され、次いでねじ付ブッシュ１０が、ワーク保持ボルト上にねじ込まれ、ナット１１で止められる。

図１の右半分に示すように、形直し歯車６は、円周を横断して、複数、好ましくは３つの段付き穿孔を有する。形直し工具７は、形直し歯車６と形直し工具７を回転不能にネジ８に連結することができるように、対応するタップ穴を有する。形直し歯車６と形直し工具７によって形成されるこの工具ユニットは、加工物スピンドル１の円筒状領域に配列される。次いでワーク保持ボルト１２が、加工物スピンドル１のタップ穴９の中にねじ込まれて、形直し歯車６が、加工物スピンドルの輪状肩部に当接する。加工物スピンドル１の円筒状領域の、輪状肩部に隣接する部分の外径は、僅かにより大きく、その結果、形直し歯車６と圧力嵌めするようになる。したがって、形直し歯車６と形直し工具７から構成される工具ユニットは、加工物スピンドル１に対し、同心関係で、軸線方向に固定され、かつ回転不能に連結される。

摩耗及び裂傷によって研削ウォーム３を形直しする必要がある場合、機械の工具スピンドル及び加工物スピンドル１は、相対的に近づく方向へ移動されて、研削ウォーム３と形直し歯車６とが適切な交角で係合するようにする。次いで研削ウォーム３の歯元の面若しくは側面の外形が、接線プロセス又は斜めプロセスで加工される。これには、研削ウォーム３の送り込み量、送り量及び回転などの技術的変化要因を形直し作業に適合させることしか必要でない。接線プロセス又は斜めプロセスで研削ウォームを形直しするのに必要な全ての動作は、市販の機械軸によって遂行することができる。

研削ウォーム３の側面が形直し歯車６で加工された後、加工物スピンドル１と工具スピンドルとが相対的に移動して、研削ウォーム３を形直し工具７に対して配置する。詳細には、研削ウォーム３は、形直し工具７の加工面１３と転がり係合させられて、先端直径を適合させる。研削ウォーム３と形直し工具７が相互に転動すると、形直し工具７の加工面１３は、研削ウォーム３の１つ又は複数のネジ山の先端領域と順次係合する。前記プロセスでの相対的な動きのために、加工面１３は、研削ウォームのネジ山の先端領域から材料を取り除く。これによって研削ウォーム３の先端の直径を所望のとおりに減少させ、凸状の先端領域が、それぞれの用途に対する要求どうりに創成される。したがって、研削ウォームの側面の加工、および先端の直径の適切な適合が１つの作業サイクルで実行される。

このようにして形直しされた研削ウォームによって歯車が加工されると、歯の基部（ベース部）の精巧に丸みを帯びた外形を、機械加工段階を妨害せずに得ることができる。より詳細には、形直し工具７の加工面１３の凹状の外形が、研削ウォーム３で機械加工された歯車の歯の基部で再生される。

研削ウォーム３の歯先の凸状外形を、適切に製造された形直し歯車６で創成することもできる。この目的のためには、形直し歯車６は、その歯の側面の領域だけでなく、歯の基部の領域でも、研削ウォーム３の１つ又は複数のネジ山と係合させられなければならない。しかしながら、実際には、形直し歯車６の歯の溝の領域に必要な量の研磨材被覆を設けて、形直し歯車の前記領域が研削ウォームの先端領域を機械加工するようにすることは極めて困難であるということが判っている。図面されかつ上記した形直し工具７は、歯の基部の領域にこのタイプの研磨材被覆を形成する問題を著しく簡素化する。

均一な内径を有する形直し歯車６と形直し工具７から構成された工具ユニットの標準化されたセットは、種々の外形の研削ウォーム３を形直しするのに使用することができる。

形直し歯車６を、摩耗及び裂傷のために交換しなくてはならないときには、ワーク保持ボルト１２が、加工物スピンドル１のタップ穴９からねじ出される。その結果、ナット１１によってワーク保持ボルト１２に回転不能に連結されたねじ付ブッシュ１０が、ローラ７に当接する。ワーク保持ボルト１２がタップ穴９からさらにネジ出されると、軸線方向力がローラ７に加えられ、その力がネジ８によって形直し歯車６に伝達される。前記軸線方向力の下で、形直し歯車６は加工物スピンドル１から押し外される。形直し歯車６が、加工物スピンドル１に対して軸線方向に充分に変位されて、圧力嵌めが滑り嵌めに移行すると直ぐに、形直し歯車６と形直し工具７から構成される工具ユニットを、加工物スピンドル１から引き外すことができる。

図示された実施例とは異なり、形直し工具７の円周領域全体に研磨材料を設けるようにすることもできる。これによって、ウォームの先端を機械加工するために、凹状の加工面１３の間の円筒状領域を使用することが可能となる。

歯車の連続創成研削用の機械の加工物スピンドルの縦断面図である。 研削ウォームと、前記研削ウォームに転がり係合して、研削ウォームの歯先を機械加工する形直し工具との標準断面図である。

符号の説明

１ 加工物スピンドル
２ 歯車
３ 研削ウォーム
４ 穿孔
５ 輪状フランジ
６ 形直し歯車
７ 形直し工具
８ ネジ
９ タップ穴
１０ ブッシュ
１１ ナット
１２ ワーク保持ボルト
１３ 加工面

Claims (7)

1. 連続創成研削用に使用する研削ウォームの歯先を機械加工する形直し工具において、凹状の加工面（１３）が形直し工具（７）の円筒状表面に配列され、前記加工面（１３）のピッチ（Ｐ）が、研磨材被覆物によって被覆されかつ前記研削ウォーム（３）のピッチ（Ｐ）に対応しており、また、形直し工具（７）と研削ウォーム（３）とが、これらの軸線を互いに交差した状態で転がり係合させられるようになっていることを特徴とする形直し工具。
2. 連続創成研削用に使用する研削ウォームを形直しするのに使用される工具ユニットにおいて、研削ウォーム（３）のウォーム歯側面を加工するために使用される形直し歯車（６）と、該研削ウォーム（３）のピッチ（Ｐ）に相当するピッチで凹状の加工面（１３）が形成された円筒状表面を有する形直し工具（７）とを有し、該形直し歯車（６）と該形直し工具（７）とは、連続創成研削用の機械の加工物スピンドル（１）に対し、軸線方向に固定されかつ回転不能に装着されることを特徴とする工具ユニット。
3. 前記形直し工具（７）および前記形直し歯車（６）が同心関係でかつ回転不能に連結されていることを特徴とする請求項２に記載の工具ユニット。
4. 前記形直し歯車（６）の歯みぞの中心と、前記形直し工具（７）の前記凹状の加工面（１３）の中心とが共通の螺旋面に位置することを特徴とする請求項３に記載の工具ユニット。
5. 工具ユニットが一体形成されることを特徴とする請求項３又は４に記載の工具ユニット。
6. 前記加工面（１３）の輪郭が、前記研削ウォーム（３）で機械加工する歯車（２）の歯の基部の所望の輪郭に対応することを特徴とする請求項２から５までのいずれか一項に記載の工具ユニット。
7. 前記加工面（１３）の輪郭が、前記研削ウォーム（３）で機械加工する歯車（２）の歯の基部の所望の輪郭に対応することを特徴とする請求項１に記載の形直し工具。