JP5087213B2 - 歯車の連続発生研削における円筒研削ウォームのドレッシング方法及びドレッシング工具 - Google Patents

Description

本発明は、ドレッシング方法及びドレッシング工具に関する。本発明は連続発生方法により、回転円板型の、研磨ドレッシング工具を使用して、歯車、特に小型歯車の歯面を研削する際に、多条円筒研削ウォーム、特に陶化ボンド（ｖｉｔｒｉｆｉｅｄ ｂｏｎｄ）を備えた研削ウォームのドレッシングに関する。このドレッシングは、予備プロファイル加工及び仕上プロファイル加工あるいは研削ウォームねじ山の較正を包含し、更に好適には研削ウォーム周囲のストリッピングまで包含する。

１−３ｍｍの範囲のモジュール寸法の歯車の連続発生研削における円筒研削ウォームのドレッシングに関して、ガングロールあるいはフルプロファイルロールが度々使用され、１つ以上のねじ山全体で所望の研削ウォームプロファイルを覆う。このような工具は例えばスイス国特許出願公開第６８６１７１号Ａ５明細書から公知であり、これは特定の構造により二条円筒研削ウォームの両方のねじ山をドレッシングするための合成ダイヤモンドドレッシング工具に対してダイヤモンドコーティングの再度機械加工を可能にする。

特に１ｍｍ未満のモジュール寸法の加工歯の場合には、３−５のプロファイルリブを有するいわゆるフルプロファイルロールが使用され、ねじ山ドレッシングロールと同様に、研削ウォームプロファイル全体における３−５の隣接したねじ山を同時に覆う。このプロファイルロールは研削ウォームと噛み合っており図１に示される。

このようなフルプロファイルロールの欠点として、ねじの側面配置を修正し、研削された歯車の十分な表面品質を保証するのに研削コーティングの再加工はこれまでのところ、技術的に達成できず、従ってそれらは非常に高価で否定的なあるいは逆工程などの時間浪費を伴って製造される。このことはドレッシング工程の終了まで研削ウォームねじ山は更なるドレッシングの切込みなしで、ドレッシング工具の数種のプロファイルリブと次々に噛み合うよう実施することにより、許容値まで研削ウォームの側面の効果的な粗さ深さを減少させ、且つプロファイルを「修正」することを意味する。

１ｍｍまでのモジュール寸法を有する細かい及び超微細な歯の連続発生研削の際に、５条以上の多条研削ウォームが通常使用される。このような研削ウォームに対して周知の上述のフルプロファイルロールは、全ての研削ウォームねじ山を同時に、すなわち同じドレッシングストロークでプロファイル加工するために十分な数のリブを有していない。このことから、予備プロファイル加工する際にこれらの研削ウォームの全ての研削ウォームねじ山を製造するのに、プロファイルロールは何度も軸方向に偏移させて開始させる必要がある。図２は５つの研削ウォームねじ山のうちの最初の３つを製造するための、１リードを有する５条研削ウォームの研削ウォーム第１回転における第１の軸方向ドレッシング位置Ｙ１、第２回転における軸方向ドレッシング位置Ｙ１’、第３回転における軸方向ドレッシング位置Ｙ１”における３−リブプロファイルロール２を示す。残りの２つの研削ウォームねじ山を予備プロファイル加工するために、このプロファイルロールは第２のドレッシング位置Ｙ２、Ｙ２’に移動し、これは第１ドレッシング位置Ｙ１、Ｙ１’、Ｙ１”に対して２つのプロファイルリブ分離れて軸上に配置される。研削ウォームスタートの数とプロファイルロール上のリブの数は整数比を有さないため、ドレッシング工具のプロファイルリブ側面は不均一な使用による不均一な摩耗を生じるため次の仕上プロファイル加工の際に精度の点で損失が生じる。

プロファイルリブの数が研削ウォームスタートの数よりも少ない場合の別の欠点として、ドレッシング工具に備わるリブが予備プロファイル加工作業と仕上プロファイル加工作業との両方を実施する必要があることである。このことは仕上プロファイル加工の品質、すなわち較正品質において、予備プロファイル加工中の研削コーティングによる非常に多量な摩耗が生じることから悪化することを意味する。

上述した欠点により、３−５のプロファイルリブを備えた周知のフルプロファイルロールは多条小型化研削ウォームのプロファイル加工には不適切であることが明らかである。

更に、大型加工品の研削とは対照的に微細な歯の発生研削において、新しい加工物に切り替える際に、もはや必要でない研削ウォームプロファイルを取り除き、且つ研削ウォームを完全に新しくプロファイル加工することが通常行われる。周知のプロファイルロールの研削プロファイルはもはや必要でない研削ウォームプロファイルを剥ぎ取ることあるいは取り除くことに不適切であるため、この上述の目的に適した別の工具を装置上に提供するか、あるいは必要でない研削ウォームプロファイルを剥ぎ取るために研削ウォームを装置から外す際に分解しまた新しく設置する必要がある。

スイス国特許出願公開第６８６１７１号Ａ５明細書

発明が解決しようとする課題とその手段

本発明の目的の１つとして、連続発生研削方法及びドレッシング工具により、１つの歯車、特に小型歯車の歯元の面を研削する際に多条円筒研削ウォームをドレッシングする方法を提供し、これにより研削ウォームが高い精密度で再プロファイル加工されるかあるいは新しい研削ウォームプロファイルが提供される。

この目的は請求項１及び６にそれぞれ記載される特徴事項を有する方法及びドレッシング工具により達成される。

本発明に関して、新規なあるいは新しくドレッシングされた研削ウォームプロファイルの製造は予備プロファイル加工帯域、及び仕上プロファイル加工帯域あるいは較正帯域を備えるドレッシング工具を使用して実施される。これらは単一に組立てられた研削ウォーム及びドレッシング工具における別々の連続加工処理において研削ウォームと噛み合うことにより実施される。

好適には少なくとも予備プロファイル加工帯域はドレッシングプロファイルを提供し、研削ウォームねじ山の少なくともリード全体で研削ウォームプロファイルを覆う。

本発明の別の目的として、連続発生研削方法により、１つの歯車、特に小型歯車の歯元の面を研削するための多条円筒研削ウォームをドレッシングするための方法及びドレッシング工具に関し、不要な研削ウォームプロファイルは可能な限り最短の時間内で新しいものに取り替え可能となる。

この目的は請求項２及び８にそれぞれ記載される特徴事項を有する方法及びドレッシング工具により達成される。

本発明に関して、不要な研削ウォームプロファイルを剥ぎ取ることは上述のドレッシング工具により実施され、この工具はストリッピング帯域を追加して提供する。このストリッピング帯域、予備プロファイル加工帯域、及び仕上プロファイル加工あるいは較正帯域は連続的に研削ウォームと噛み合うよう構成される。

研削ウォームとドレッシング工具の組立てはストリッピングから予備プロファイル加工へ、あるいは予備プロファイル加工から仕上プロファイル加工へのいずれの切替えの際にも取替える必要がないため、研削ウォームは２倍早い時間で剥ぎ取り及びプロファイル加工が可能である。新しい加工物へ交換する際に研削ウォームを交換することは不要となる。不要な研削ウォームプロファイルはもはや取り除く必要がなく且つ加工物毎に新しく製造され且つ較正される。

本発明に係る方法および本発明に係る装置は陶化ボンドを備えた研削ウォーム及び／または小型歯車、すなわち１ｍｍ以下の大きさのものに適している。

本発明の更なる有利な特徴は関連する請求項から明らかである。

本発明を添付の図面に図示する好適な実施形態により以下詳細に説明する。

図１は回転ドレッシングスピンドル１に固着された３つのリブ付き砥粒ドレッシングあるいはプロファイルロール２の概略図を示し、前記ロール２は回転研削盤主軸３に固着された円筒研削ウォーム４と噛み合う。研削ウォームプロファイル９、より正確にはウォームねじ山プロファイルのドレッシングは、研削ウォーム４の回転軸５に対して平行なストローク方向Ｙにおけるプロファイルロール２の数回のドレッシングストロークによって生じる。

図２は上述のように、研削ウォームの第１回転における第１の軸方向ドレッシング位置Ｙ１、第２回転における第２の軸方向位置Ｙ’、第３回転における第３の軸方向位置Ｙ”における３つのリブ付きプロファイルロール２を部分的に示し、ねじの１リードＨを有する５条研削ウォーム４の最初の３つのねじ山を製造する。残り２つの研削ウォームねじ山を予備プロファイル加工する際に、プロファイルロール２は第２のドレッシング位置Ｙ２及びＹ２’に配置され、これは第１ドレッシング位置Ｙ１、Ｙ１’、Ｙ１”に対して２つのプロファイル加工リブを軸方向に移動したものである。これにより、２つのドレッシング位置において、予め製造された研削ウォームねじ山の内の１つに対して再プロファイル加工が行われることにより、ピッチ誤差を生じさせる。

図３には、本発明のドレッシングあるいはプロファイルロールの第１実施例を示し、微細及び超微細歯の連続発生研削のための円筒研削ウォームのドレッシングに関する。これもまた研削ウォーム４で再生されるリブ付きプロファイルを提供する。これはドレッシング主軸１に対して固着可能であり且つその回転軸１２に対して回転可能である。

本発明に関する解決手段の基礎は公知の連続発生研削における円筒研削ウォームのプロファイル加工方法及び、多条研削ウォームを使用して１ｍｍ未満の大きさの微細な歯の製造における特別の要望により実現される。

ドレッシング工具２のプロファイルは少なくとも２つ、ここではプロファイルリブを除く帯域において互いに分離された３つの異なるプロファイル加工帯域６，７，８から構成される。これらのプロファイル加工帯域６，７，８は他の領域と衝突することなく所望の配列で独立して研削ウォームと噛み合うことが可能であり、ここではプロファイルロール２は回転軸１２に対して直角な旋回軸Ｆに対して最初に旋回し、次に切込み方向Ｘに切込まれる。

２つのプロファイル加工帯域７，８は連続的に研削ウォームねじ山の予備プロファイル及び仕上プロファイルを提供する。別のプロファイル加工帯域６は任意であり、研削ウォームプロファイルを剥ぎ取るためのものである。このストリッピング領域６はほぼまっすぐかやや凸状の円錐台形状、すなわち中高包絡面１０及びリードランド１１を有する。円錐台形状の予備プロファイル加工帯域７及び好適な円筒仕上プロファイル加工帯域８により研削ウォーム４の負のプロファイルが提供される。予備プロファイル加工帯域７のプロファイルリブの数は研削ウォームのスタートの数に相当する。仕上プロファイル加工、すなわち較正帯域８のプロファイルリブの数は研削ウォームスタートの数より少なくできる。しかしながら、好適には、この数と同じかあるいは多くする。

仕上プロファイル加工、すなわち研削ウォームねじ山の較正は公知の方法で行われ、仕上プロファイル加工帯域８のプロファイルリブは個々の研削ウォームねじ山に対して次々と多様に配置され更なるドレッシングの切込みを行うことなく、あるいは最小に留めることにより研削ウォームねじ山毎に数個のプロファイルリブによってドレッシングを仕上げる。仕上プロファイル加工ストロークの必要数を最小化するために、仕上プロファイル加工帯域８のプロファイルリブの数を、好適には研削ウォームスタートの数よりいくらか多い較正リブにする。仕上プロファイル加工毎に、すなわち較正ドレッシングストローク毎に、全ての研削ウォームねじ山は常に一緒に較正されることにより、研削ウォーム４の所望の効果的な粗さ深さは最も効果的な方法で達成することができる。

プロファイル加工帯域６，７，８は１つの工具に結合されるか、あるいは好適には個別のディスクにより構成し、それらを結合することにより１つのガング工具を形成することが可能であり、更にこれらの砥粒は特に複合設計の場合において、以下の特徴事項：型、粒径、塗布パターン、密度及び化学結合のうちの少なくとも１つに関して異なっている。これらの特徴事項は関連する操作目的に対して任意に適応させる。

本発明のドレッシング工具における第２の実施態様において、すなわち、図４に示されたプロファイルロール２において、予備プロファイル加工帯域７及び仕上プロファイル加工帯域あるいは較正帯域８は同じ旋回角度で配置される。ここに示される、この実施態様の第１の変形例として、これらのプロファイル加工帯域７，８は同じ直径を有するドレッシング工具の同軸円筒表面上に配置される。仕上プロファイル加工は従って新たな半径方向ドレッシングの切込みを行うことなく較正のみで実施する。

第２の変形例として、仕上プロファイル加工帯域８は予備プロファイル加工帯域７よりかなり大きい直径を有する。好適には予備プロファイル加工帯域７の直径より所望の仕上プロファイル加工切込み深さの少なくとも２倍量ほど大きい。この場合には、仕上プロファイル加工はプロファイル加工帯域７，８間の半径の差の半分に相当する切込み深さが生じる。両方の場合において、研削ウォーム４をドレッシングする際に予備プロファイル加工帯域７は仕上プロファイル加工帯域８より常に前に進むことを確実に実施する必要がある。従ってプロファイルロール２のこれら２つの変形例において、プロファイル加工は２つのドレッシングストローク方向Ｙのうちの１つにおいてのみ実施可能である。これら２つの実施態様の第３の変形例において、別個の予備プロファイル加工帯域７が仕上プロファイル加工帯域８の両側に提供される。プロファイル加工は従って両ドレッシングストローク方向Ｙにおいて実施される。

図４の実施態様及び上述の変形例において、ストリッピング帯域６は任意的に提供される。ここでもこのストリッピング帯域６はプロファイル加工帯域７，８に対して角度をもって配置され、これにより研削ウォームが別のプロファイル加工帯域と衝突することなく研削ウォームプロファイルの剥ぎ取りが可能となる。なおこのストリッピング帯域６は別の工具として追加のドレッシング主軸上に配置することも可能である。

上述の全ての実施態様において、予備プロファイル加工帯域７と仕上プロファイル加工帯域８と、更に任意にストリッピング帯域６はそれぞれ円錐角度で互いに間隔を有し、この角度及び間隔は、これらの各帯域６，７，８が互いの帯域と衝突せずに研削ウォーム４と噛み合うよう構成される。

本発明の従来技術における研削ウォームと噛み合ったプロファイルロールの概略図を示す。 本発明の従来技術におけるドレッシング中のプロファイルロールの様々な噛み合せの位置の部分概略図を示す。 本発明の第１実施形態におけるプロファイルロールの概略図を示す。 本発明の第２実施形態におけるプロファイルロールの概略図を示す。

１ ドレッシング主軸
２ プロファイルロール
３ 研削主軸
４ 研削ウォーム
５ 研削ウォームの回転軸
６ ストリッピング帯域
７ 予備プロファイル加工帯域
８ 完成プロファイル加工帯域
９ 研削ウォームプロファイル
１０ 包絡面
１１ リードランド
１２ プロファイルロールの回転軸
Ｆ 旋回軸
Ｈ 研削ウォームリード
Ｙ ドレッシングストローク方向
Ｙ１ 第１軸方向ドレッシング位置
Ｙ１’ 研削ウォーム第２回転における第１軸方向ドレッシング位置
Ｙ１” 研削ウォーム第３回転における第１軸方向ドレッシング位置
Ｙ２ 第２軸方向ドレッシング位置
Ｙ２’ 研削ウォーム第２回転における第２軸方向ドレッシング位置
Ｘ 切込み方向

Claims (22)

1. 連続発生研削方法による歯車の歯面を研削するための多条円筒研削ウォーム（４）のドレッシング方法であって、研削ウォーム上でドレッシング工具（２）のリブプロファイルを複製することにより研削ウォームプロファイル（９）を製造する方法において、研削ウォームプロファイルは、研削ウォーム（４）がドレッシング工具（２）の予備プロファイル加工帯域（７）を使用して予備プロファイル加工され、更に研削ウォーム（４）とドレッシング工具（２）との単一の組立てにおいて研削ウォーム（４）はドレッシング工具（２）の仕上プロファイル加工帯域（８）を使用してプロファイルを仕上げることにより製造され、予備プロファイル加工は第１の研削作業で実施され、仕上プロファイル加工は第２の研削作業で実施され、これらの研削作業は個別に次々と実施されることを特徴とするドレッシング方法。
2. 研削ウォーム（４）とドレッシング工具（２）との前記単一の組立てにおいて研削ウォーム（４）上の不要な研削ウォームプロファイル（９）はドレッシング工具（２）のストリッピング帯域（６）を使用して剥ぎ取られることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 第１にストリッピングを行い次に予備プロファイル加工及び仕上プロファイル加工を行い、これらの３つの研削作業は個別に次々と実施されることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 研削ウォーム（４）とドレッシング工具（２）の相対的な位置は、前記研削ウォーム（４）の前記回転軸（５）に平行なストローク方向Ｙにおける前記ドレッシング工具（２）の予備プロファイル加工ストローク及び仕上プロファイル加工ストロークによって変化し、また予備プロファイル加工ストローク毎に、前記研削ウォーム（４）の全てのウォームねじ山がプロファイル加工されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の方法。
5. 研削ウォーム（４）とドレッシング工具（２）の相対的な位置は、前記研削ウォーム（４）の前記回転軸（５）に平行なストローク方向Ｙにおける前記ドレッシング工具（２）の予備プロファイル加工ストローク及び仕上プロファイル加工ストロークによって変化し、また予備プロファイル加工ストローク毎に及び仕上プロファイル加工ストローク毎に、前記研削ウォーム（４）の全てのウォームねじ山が前記ドレッシング工具（２）の同一のドレッシングストロークにおいてプロファイル加工されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. ドレッシング工具（２）は前記ドレッシング工具（２）の回転軸（１２）に対して直角な旋回軸（Ｆ）に対して旋回し、予備プロファイル加工帯域（７）及び仕上プロファイル加工帯域（８）及び適切であればストリッピング帯域（６）はこの旋回作用によりドレッシング位置に移動されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
7. 連続発生研削方法による歯車の歯面を研削するための多条円筒研削ウォーム（４）のドレッシング工具であって、その周囲は研削ウォーム（４）を予備プロファイル加工するための予備プロファイル加工帯域（７）及び研削ウォーム（４）を仕上プロファイル加工するための仕上プロファイル加工帯域（８）を提供し、これら２つのプロファイル加工帯域（７，８）は独立した連続研削作業において研削ウォームと噛み合うよう構成されることを特徴とするドレッシング工具。
8. 回転軸（１２）を有し、更に前記予備プロファイル加工帯域（７）及び前記仕上プロファイル加工帯域（８）は前記回転軸（１２）に沿って並んで配置されることを特徴とする請求項７記載のドレッシング工具。
9. ドレッシング工具（２）の周囲は研削ウォーム（４）を剥ぎ取るためのストリッピング帯域（６）を備え、ストリッピング帯域（６）、予備プロファイル加工帯域（７）及び仕上プロファイル加工帯域（８）は連続研削作業において研削ウォーム（４）と噛み合うよう構成されることを特徴とする請求項７または８に記載のドレッシング工具。
10. ストリッピング帯域（６）は回転軸（１２）方向に予備プロファイル加工及び仕上プロファイル加工帯域（７，８）と並んで配置されることを特徴とする請求項８または９のいずれかに記載のドレッシング工具。
11. 前記ストリッピング帯域（６）は、直線状あるいは凸状の包絡面（１０）を有して円錐台形状をなしかつリードランド（１１）を有することを特徴とする請求項９または１０に記載のドレッシング工具。
12. 予備プロファイル加工帯域（７）は研削ウォームスタートの数と少なくとも等しいプロファイル加工リブの数を有することを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載のドレッシング工具。
13. 仕上プロファイル加工帯域（８）は研削ウォームスタートの数と少なくとも等しいかそれより多いプロファイル加工リブの数を有することを特徴とする請求項７乃至１２のいずれかに記載のドレッシング工具。
14. 包絡面を備え、予備プロファイル加工帯域（７）及び仕上プロファイル加工帯域（８）がこの包絡面上に配置され、これらの帯域（７，８）はそれぞれ円錐角を有し互いに間隔を有しており、この角度及び間隔はこれらの帯域（７，８）がそれぞれ互いに対して衝突することなく研削ウォーム（４）と噛み合うことができるように設計されることを特徴とする請求項７乃至１３のいずれかに記載のドレッシング工具。
15. 包絡面を備え、予備プロファイル加工帯域（７）、仕上プロファイル加工帯域（８）及びストリッピング帯域（６）がこの包絡面上に配置され、これらの帯域（６，７，８）はそれぞれ円錐角を有し互いに間隔を有しており、この角度及び間隔はこれらの帯域（６，７，８）がそれぞれ互いに対して衝突することなく研削ウォーム（４）と噛み合うことができるように設計されることを特徴とする請求項１４に記載のドレッシング工具。
16. ドレッシング工具（２）の回転軸（１２）に対して直角な旋回軸（Ｆ）に対して旋回可能であり、且つ予備プロファイル加工帯域（７）及び仕上プロファイル加工帯域（８）がこの旋回作用によりドレッシング位置に移動されることを特徴とする請求項７乃至１５のいずれかに記載のドレッシング工具。
17. ドレッシング工具（２）の回転軸（１２）に対して直角な旋回軸（Ｆ）に対して旋回可能であり、且つ予備プロファイル加工帯域（７）、仕上プロファイル加工帯域（８）及びストリッピング帯域（６）がこの旋回作用によりドレッシング位置に移動されることを特徴とする請求項１６に記載のドレッシング工具。
18. 予備プロファイル加工帯域（７）及び仕上プロファイル加工帯域（８）は同一の直径を有するドレッシング工具（２）の同軸円筒表面上に配置されることを特徴とする請求項７乃至１７のいずれかに記載のドレッシング工具。
19. 予備プロファイル加工帯域（７）及び仕上プロファイル加工帯域（８）はドレッシング工具（２）の同軸円筒表面上に配置され、仕上プロファイル加工帯域（８）の直径は予備プロファイル加工帯域（７）の直径よりも所望の仕上プロファイル加工切込み深さの２倍量大きいことを特徴とする請求項７乃至１７のいずれかに記載のドレッシング工具。
20. ドレッシング工具（２）は１つの部品あるいはいくつかの部品から構成されることを特徴とする請求項７乃至１９のいずれかに記載のドレッシング工具。
21. 予備プロファイル加工帯域（７）及び仕上プロファイル加工帯域（８）の砥粒は研磨型、粒径、塗布パターン、密度、化学結合の特徴事項の内のいずれか１つにおいて互いに異なることを特徴とする請求項７乃至２０のいずれかに記載のドレッシング工具。
22. 予備プロファイル加工帯域（７）、仕上プロファイル加工帯域（８）及びストリッピング帯域（６）の砥粒は研磨型、粒径、塗布パターン、密度、化学結合の特徴事項の内のいずれか１つにおいて互いに異なることを特徴とする請求項２１に記載のドレッシング工具。

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