JP5123767B2 - Worm wheel grinding finishing method and worm gear device - Google Patents

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Description

本発明は、ウォーム歯車装置に鋼製のウォームホイールを用いたウォームホィールの研削仕上げ方法及び該ウォームホイールと鋼製のウォームを組み合わせたウォーム歯車装置に関する。   The present invention relates to a worm wheel grinding method using a steel worm wheel as a worm gear device, and a worm gear device combining the worm wheel and a steel worm.

従来のウォーム歯車装置では、ウォームとウォームホイールとはすべり接触をしながら動力伝達をしているので、通常ウォームは鋼製、ウォームホイールは馴染み性の良い銅合金が用いられてきた。
しかし、銅合金は硬度が低いため、摩耗し易い問題がある。この問題を解決するために特許文献１のような鋼製のウォームホイールが開示されている。特許文献１のウォームホイールを使用したウォーム歯車装置は、焼入鋼で作られたウォームと該ウォームに噛み合うホブ加工後、焼入れした鋼製のウォームホイールとを組み合わせた歯車装置であり、小型で大トルクを効率よく伝達することを目的としている。 In the conventional worm gear device, since the worm and the worm wheel transmit power while making sliding contact, the worm is usually made of steel and the worm wheel is made of a familiar copper alloy.
However, since copper alloys have low hardness, there is a problem that they are easily worn. In order to solve this problem, a steel worm wheel as disclosed in Patent Document 1 is disclosed. The worm gear device using the worm wheel of Patent Document 1 is a gear device that combines a worm made of hardened steel and a worm wheel made of hardened steel after being hobbed to mesh with the worm, and is small and large. The purpose is to transmit torque efficiently.

特許文献２に提示された従来例の歯車の研削、及び研削工具のドレッシング方法は、歯車一般の研削加工に関するものであるが、勿論、ウォームとウォームホイールを組み合わせるウォーム歯車にも適用できる。ウォームの研削用砥石、ウォームホイールの研削用砥石の場合、ウォームとウォームホイールは砥石母材の研削歯面に超硬砥粒を電着したホブ型砥石を用いて研削し、この研削砥石のドレッシングに前記の砥石歯面の超硬砥粒より硬いダイアモンドの砥粒を電着したものを使う方法である。   The conventional grinding of gears and the dressing method of a grinding tool presented in Patent Document 2 relate to general grinding of gears, but of course can also be applied to worm gears combining worms and worm wheels. In the case of a worm grinding wheel or worm wheel grinding wheel, the worm and worm wheel are ground using a hob-type grinding wheel in which carbide abrasive grains are electrodeposited on the grinding tooth surface of the grinding wheel base material, and this grinding wheel is dressed. And a method in which diamond abrasive grains harder than the cemented carbide grains on the surface of the grinding wheel are electrodeposited.

特開２００６−５７７７８号公報（段落＜００１４＞〜＜００２１＞）JP 2006-57778 A (paragraphs <0014> to <0021>) 特許第３０９６５５７号公報（段落＜００１３＞）Japanese Patent No. 3096557 (paragraph <0013>)

従来のウォーム歯車装置のウォームホイールは銅合金が多く使われている。銅合金は硬度が低いため、鋼製のウォームと組み合わせて動力を伝えるとき、歯当りの馴染み性がよい反面耐摩耗性が低いので動力伝達能力が少なく、摩耗し易い問題点がある。また、歯面の仕上げを良くするための歯面研削を行うと、材料が柔らかいため、砥石に目詰まりを生じて研削作業ができなくなり、歯面粗さを向上することが困難になる。   Copper alloy is often used for the worm wheel of the conventional worm gear device. Since the copper alloy has low hardness, when power is transmitted in combination with a steel worm, the familiarity of the teeth is good, but the wear resistance is low, so there is a problem that the power transmission ability is low and the wear easily occurs. Further, when tooth surface grinding for improving the tooth surface finish is performed, the material is soft, so that the grindstone is clogged and grinding work cannot be performed, and it becomes difficult to improve the tooth surface roughness.

特許文献１の例のような鋼製のウォームホイールを鋼製のウォームと組み合わせてトルクを伝達するとき、通常のインボリュート歯形では相対的なスリップが大きく焼付きを生じ易く、速度が上げられないので動力伝達能力が抑えられる。また、特許文献２のようなホブ型砥石は鼓型ウォームやニーマン歯形ウォームには適用できない問題点がある。
本発明は、表面硬化処理を行った鋼製のウォームホイールと鋼製のウォームとの組み合わせにおいて、精度の高い、組み合わせ再現性のある鋼製ウォームホイールを用いたウォームホイールの研削仕上げ方法およびウォーム歯車装置を提供することを目的とする。 When a torque is transmitted by combining a steel worm wheel as in the example of Patent Document 1 with a steel worm, the relative slip is large and the seizure is likely to occur in the normal involute tooth profile, and the speed cannot be increased. Power transmission capability is reduced. Further, the hob-type grindstone as disclosed in Patent Document 2 has a problem that it cannot be applied to the drum-type worm or the Neiman tooth worm.
The present invention relates to a worm wheel grinding method and a worm gear using a steel worm wheel with high accuracy and combination reproducibility in a combination of a steel worm wheel and a steel worm subjected to surface hardening treatment. An object is to provide an apparatus.

上記の問題点に対し、本発明は以下の各手段により課題の解決を図る。
（１）第１の手段のウォームホイールの研削仕上げ方法は、ウォームホブ盤により粗く切削形成された鋼製のウォームホイールを熱処理硬化後、ウォームホイールの歯のプロフィルを回転して成形した歯の谷部に相当する円錐形状に高硬度の砥粒を電着した砥石を使用し、砥石の回転軸をウォームの回転軸周りに回動しながら砥石を回転し、同時にウォームホイールは歯面の捩れ角に沿って回動し、設定された研削条件に従って研削仕上げをすることを特徴とする。 With respect to the above problems, the present invention aims to solve the problems by the following means.
(1) A worm wheel grinding and finishing method as a first means is a method of forming a tooth valley formed by rotating a worm wheel tooth profile after heat-treating a steel worm wheel roughly cut and formed by a worm hobbing machine. Use a grindstone electrodeposited with high-hardness abrasive grains in a conical shape equivalent to, and rotate the grindstone while rotating the grindstone's rotation axis around the rotation axis of the worm. At the same time, the worm wheel adjusts the twist angle of the tooth surface. It rotates along, and it grinds according to the set grinding conditions, It is characterized by the above-mentioned.

（２）第２の手段のウォームホイールの研削仕上げ方法は、上記（１）のウォームホイールの研削仕上げ方法において、高硬度の砥粒を電着したウォームホイールの歯のプロフィルを回転して成形した円錐形状の砥石はウォームホイールの歯の谷巾より若干狭い巾とし、砥石の回転軸をウォームの回転軸周りに回動しながら砥石を回転し、同時にウォームホイールは歯面の捩れ角に沿って回動するとき、砥石をウォームホイールの歯の片側に当て、設定された研削条件に従って片側ずつ両歯面を研削仕上げをすることを特徴とする。 (2) The worm wheel grinding finish method of the second means is the same as the worm wheel grinding finish method of (1) described above, in which the worm wheel tooth profile electrodeposited with high-hardness abrasive grains is rotated and molded. The cone-shaped grinding wheel is slightly narrower than the root width of the teeth of the worm wheel. The grinding wheel rotates while rotating the rotation axis of the grinding wheel around the rotation axis of the worm, and at the same time, the worm wheel follows the torsion angle of the tooth surface. When rotating, the grindstone is applied to one side of the teeth of the worm wheel, and both tooth surfaces are ground and finished according to the set grinding conditions.

（５）第３の手段のウォームホイールの研削仕上げ方法は、上記（１）又は（２）に記載のウォームホイールの研削仕上げ方法において、砥石に電着する高硬度の砥粒はダイアモンド細粒又はＣＢＮ（立方晶窒化硼素）等の超硬度材料の細粒であることを特徴とする。 (5) The worm wheel grinding finishing method of the third means is the worm wheel grinding finishing method according to the above (1) or ( 2 ) , wherein the high hardness abrasive grains electrodeposited on the grinding stone are diamond fine grains or It is characterized by being a fine grain of superhard material such as CBN (cubic boron nitride).

（６）第４の手段のウォームホイールの研削仕上げ方法は、上記（１）から（３）の何れか一つに記載のウォームホイールの研削仕上げ方法において、ウォームホイールを研削する高硬度の砥粒を電着した砥石のピッチ径は前記ウォームホイールに組み合わされるウォームのピッチ径より若干大きい径としてウォームホイールの歯形にクラウニングが施工されるようにしたことを特徴とする。 (6) The fourth means for the worm wheel grinding finishing method is the worm wheel grinding finishing method according to any one of (1) to ( 3 ), wherein the worm wheel is a high-hardness abrasive for grinding the worm wheel. The pitch diameter of the grindstone electrodeposited with the worm wheel is slightly larger than the pitch diameter of the worm combined with the worm wheel, and the crowning is applied to the tooth profile of the worm wheel.

（７）第５の手段のウォームホイールの研削仕上げ方法は、上記（１）から（４）の何れか一つに記載のウォームホイールの研削仕上げ方法で切削及び研削されるウォームホイール及び該ウォームホイールと組み合わされるウォームの歯形は同時接触線がピッチ円に対して大きな角度で交わるニーマン歯形としたことを特徴とする。 (7) The worm wheel grinding finish method of the fifth means is a worm wheel cut and ground by the worm wheel grinding finish method according to any one of (1) to ( 4 ) , and the worm wheel. The tooth profile of the worm combined with is a Neiman tooth profile in which the simultaneous contact lines intersect at a large angle with respect to the pitch circle.

（８）第８の手段のウォーム歯車装置は、上記（１）から（５）の何れか一つに記載のウォームホイールの研削仕上げ方法で加工された鋼製のウォームホイールと鋼製のウォームとを組み合わせてなることを特徴とする。 (8) A worm gear device of an eighth means includes a steel worm wheel and a steel worm processed by the worm wheel grinding finishing method according to any one of (1) to ( 5 ) above. It is characterized by combining.

請求項１〜請求項８に係わる発明は、上記の第１〜第８の手段の研削仕上げ方法及びこの研削仕上げ方法を用いて製作されたウォーム歯車装置であり、耐摩耗性が向上するので正確な割り出しを必要とする（例えば、ロータリーテーブルの駆動用に用いる）ときに長時間運転しても、バックラッシュの変動が無く、停止位置の精度が維持できる効果がある。また、ウォームホイールに鋼材を用いているので、歯の曲げ応力、面圧応力が大きく、ウォーム歯車装置の動力伝達容量が格段に大きくなる。   The invention according to claims 1 to 8 is a grinding finishing method of the above first to eighth means and a worm gear device manufactured by using this grinding finishing method, and it is accurate because the wear resistance is improved. Even if it is operated for a long time when it needs to be indexed properly (for example, used for driving a rotary table), there is no backlash fluctuation, and the accuracy of the stop position can be maintained. In addition, since steel material is used for the worm wheel, the bending stress and the surface pressure stress of the teeth are large, and the power transmission capacity of the worm gear device is remarkably increased.

また、ウォームホイールと組み合わせるウォームを母体として研削砥石を形成するので、ウォームとウォームホイールの実機における歯当りは良好で、ウォームホイールの仕上げ研削は一度で済み、生産工程が短くなって低コストで、歯車の互換性があり、再現性がある正確なウォーム歯車の仕上げが可能となる。   Also, since the grinding wheel is formed with the worm combined with the worm wheel as the base, the tooth contact in the actual machine of the worm and worm wheel is good, the finish grinding of the worm wheel is only once, the production process is shortened and low cost, Gears are interchangeable, and reproducible and accurate worm gear finishing is possible.

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態のウォームホィールの研削仕上げ方法を図に基づいて説明する。図１は第１の実施の形態に係わるウォームホイールの加工方法により製作されるウォームホイールとウォームとの加工工程を示すブロック図、図２はウォームとウォームホイールに用いられるニーマン歯形と一般的なインボリュート歯形それぞれの噛み合い接触線を示した図、図３は図２のニーマン歯形を用いて作られたウォームとウォームホイールの組み合わせ噛み合い状態を示す斜視図、図４はウォームホイールを粗仕上げするホブの斜視図、図５は本実施の形態に係わるウォームホイールの研削仕上げ加工をする研削工具を使用した研削加工を示す斜視図である。 (First embodiment)
A method for grinding a worm wheel according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing processing steps of a worm wheel and a worm manufactured by the worm wheel processing method according to the first embodiment, and FIG. 2 is a Neiman tooth profile used for the worm and the worm wheel and a general involute. FIG. 3 is a perspective view showing a meshing state of a combination of a worm and a worm wheel made by using the Neiman tooth profile of FIG. 2, and FIG. 4 is a perspective view of a hob for roughing the worm wheel. FIG. 5 and FIG. 5 are perspective views showing grinding using a grinding tool for grinding and finishing the worm wheel according to the present embodiment.

図１によりウォームとウォームホイールの加工工程について説明する。
Ｃ１：ウォームの素材（焼き入れ可能な鋼材）。
Ｃ２：ウォームの歯の加工以外の外周の旋盤加工。
Ｃ３：ねじ切り盤(旋盤)によりウォームの歯形をニーマン歯形に粗歯切り。
Ｃ４：Ｃ3の加工品を全体焼入れ又は高周波焼入れによる歯部表面のみの焼入れによる熱処理。
Ｃ５：軸径、外径の仕上げの外径研磨。
Ｃ６：ニーマン歯形を創成する回転砥石により歯面を研磨仕上げしてニーマン歯形ウォーム１１が完成する歯研。 The processing steps for the worm and the worm wheel will be described with reference to FIG.
C1: Worm material (hardenable steel).
C2: Lathe machining of the outer periphery other than the machining of worm teeth.
C3: Coarse cutting of the worm tooth profile into a Neiman tooth profile using a threading machine (lathe).
C4: Heat treatment by quenching only the tooth surface by quenching the processed product of C3 as a whole or induction quenching.
C5: Polishing of the outer diameter of the shaft diameter and outer diameter.
C6: A toothpaste in which the Neiman tooth profile worm 11 is completed by polishing the tooth surface with a rotating grindstone that creates a Neiman tooth profile.

Ｄ１：ウォームホイールの素材（焼き入れ可能な鋼材）。
Ｄ２：ウォームホイールの歯の加工以外の外周の旋盤加工。
Ｄ３：ニーマン歯形ホブ２０（図４）によりウォームホイールの歯面を粗歯切り。２５はニーマン歯形用切り刃である。
Ｄ４：Ｄ３の加工品を全体焼入れ又は高周波焼入れによる歯部表面のみの焼入れ熱処理。本熱処理により粗仕上げウォームホイール１４となる。
Ｄ５：図５に示すように、ニーマン歯形用の円錐型ウォームホイール仕上げ砥石１７をウォームの回転軸Ｙ’周りに回動（Ｗ方向）しながら同砥石１７をＶ方向に回転し、同時に粗仕上げウォームホイール１４は歯面の捩れ角に沿ってＵ方向に回動し、設定された研削条件（同砥石１７のＶ方向回転速度、ウォームの回転軸Ｙ’のＷ方向回動速度、同ウォームホイール１４のＵ方向回動速度、等）に従って研削仕上げをしてウォームホイール１２が完成する歯研。図５において、円錐型ウォームホイール仕上げ砥石１７に点模様で表した部分が電着砥石部１７ａである。 D1: Worm wheel material (hardenable steel).
D2: Lathe machining of the outer periphery other than the machining of the teeth of the worm wheel.
D3: The tooth surface of the worm wheel is coarsely cut by the Neiman tooth profile hob 20 (FIG. 4). Reference numeral 25 denotes a Neiman tooth profile cutting blade.
D4: Quenching heat treatment of only the tooth surface by whole quenching or induction quenching of the processed product of D3. By this heat treatment, the rough finish worm wheel 14 is obtained.
D5: As shown in FIG. 5, while rotating the conical worm wheel finishing grindstone 17 for the Neiman tooth profile around the rotation axis Y ′ of the worm (W direction), the grindstone 17 is rotated in the V direction and simultaneously roughed. The worm wheel 14 rotates in the U direction along the torsion angle of the tooth surface, and the set grinding conditions (the V direction rotation speed of the grindstone 17, the W direction rotation speed of the worm rotation axis Y ′, the worm wheel) The grinding wheel finishes the worm wheel 12 by grinding according to the U-direction rotational speed of 14). In FIG. 5, the portion represented by the dot pattern on the conical worm wheel finishing grindstone 17 is an electrodeposition grindstone portion 17a.

Ｅ１：ウォームホイール１２とニーマン歯形ウォーム１１を組み合わせて行なう歯当り、バックラッシュなどの歯当り検査。
Ｅ２：寸法検査、擦り傷，打ち傷の有無などの完成検査。図３に示すようなウォーム歯車装置１０が完成する。 E1: Tooth contact inspection such as tooth contact and backlash performed by combining the worm wheel 12 and the Neiman tooth profile worm 11.
E2: Completion inspection such as dimensional inspection, scratches, scratches, etc. The worm gear device 10 as shown in FIG. 3 is completed.

第１の実施の形態の歯面仕上げ研削は円錐型ウォームホイール仕上げ砥石１７が粗仕上げウォームホイール１４の歯の両面を同時に研削する。また、同砥石１７の回転速度は同砥石１７に電着している超硬度砥粒の電着砥石部１７ａが変質したり剥がれたりしない限りの高速に回転することができるので、研削加工能力が上げられる。電着砥石部１７ａを形成する砥粒としては、ヌープ硬度が４０００ｋｇ／ｍｍ２以上の高硬度砥粒が用いられ、より好ましくは、ダイアモンド細粒（ヌープ硬度８０００〜８５００ｋｇ／ｍｍ２）や耐熱性に優れたＣＢＮ（立方晶窒化硼素：ヌープ硬度４７００ｋｇ／ｍｍ２）等の細粒など、超硬度砥粒が用いられる。上記の熱処理工程Ｄ４による歯面の焼入れ歪が少ないときにはこの研削方法が好適である。 In the tooth surface finish grinding according to the first embodiment, the conical worm wheel finishing grindstone 17 simultaneously grinds both surfaces of the teeth of the rough finish worm wheel 14. Further, since the rotational speed of the grindstone 17 can be rotated at a high speed as long as the electrodeposited grindstone portion 17a of the superhard abrasive grains electrodeposited on the grindstone 17 is not altered or peeled off, the grinding ability is high. Raised. As the abrasive grains forming the electrodeposited grinding wheel portion 17a, high-hardness abrasive grains having a Knoop hardness of 4000 kg / mm 2 or more are used, more preferably diamond fine grains (Knoop hardness of 8000 to 8500 kg / mm 2 ) or heat resistance. Super-hard abrasive grains such as fine grains such as CBN (cubic boron nitride: Knoop hardness 4700 kg / mm 2 ), which are excellent in the above, are used. This grinding method is preferable when the quenching distortion of the tooth surface by the heat treatment step D4 is small.

図２はニーマン歯形ウォーム１１とウォームホイール１２に用いられるニーマン歯形を用いたウォーム歯車装置１０と、インボリュート歯形ウォーム３１とウォームホイール３２に用いられる一般的なインボリュート歯形を用いたウォーム歯車装置３０を示し、それぞれの噛み合い接触線を示した図である。図２−(Ｉ)のニーマン歯形の接触線１３とニーマン歯形ウォーム１１のピッチ円との交差角βは、図２−(ＩＩ)のインボリュート歯形の接触線３３とインボリュート歯形ウォーム３１のピッチ円との交差角αより大きく、ウォームとウォームホイールの噛み合い動作においては、図２−(Ｉ)のニーマン歯形の方が図２−(ＩＩ)のインボリュート歯形より転動要素が大きく、また、図２−(ＩＩ)のインボリュート歯形の方が図２−(Ｉ)のニーマン歯形より相対的な滑りが大きいことを示すものである。即ち、鋼材のウォームと鋼材のウォームホイールの噛み合いトルク伝達において、図２−(Ｉ)のニーマン歯形の方が図２−(ＩＩ)のインボリュート歯形より歯間の焼付き要因が少ないことを示唆している。   FIG. 2 shows a worm gear device 10 using a Neiman tooth profile worm 11 and a worm wheel 12 using a Neiman tooth profile, and a worm gear device 30 using a general involute tooth profile used for an involute tooth profile worm 31 and a worm wheel 32. FIG. 5 is a view showing respective meshing contact lines. The crossing angle β between the Neiman tooth profile contact line 13 and the pitch circle of the Neiman tooth profile worm 11 of FIG. 2-(I) is the pitch circle of the involute tooth profile contact line 33 and the involute tooth profile worm 31 of FIG. In the meshing operation of the worm and the worm wheel, the Neiman tooth profile in FIG. 2- (I) has a larger rolling element than the involute tooth profile in FIG. 2- (II). The involute tooth profile of (II) shows that relative slip is larger than the Neiman tooth profile of FIG. 2- (I). That is, it is suggested that the Neiman tooth profile in Fig. 2- (I) has less seizure factors between teeth than the involute tooth profile in Fig. 2- (II) in the transmission of meshing torque between the steel worm and the steel worm wheel. ing.

図５において、粗仕上げウォームホイール１４を研削する円錐型ウォームホイール仕上げ砥石１７の加工時のピッチ径を完成品のニーマン歯形ウォーム１１のピッチ径より若干大きくすることにより、砥面の曲率半径を完成品のウォームホイール１２に組み合わされる完成品のニーマン歯形ウォーム１１の歯面の曲率半径より若干大きくして、完成品のウォームホイール１２の歯形にクラウニングが施工されるようにすれば更に潤滑性が改善される。   In FIG. 5, the radius of curvature of the grinding surface is completed by slightly increasing the pitch diameter of the conical worm wheel finishing grindstone 17 for grinding the rough finish worm wheel 14 to be slightly larger than the pitch diameter of the finished Neiman tooth worm 11. If the radius of curvature of the tooth surface of the finished Neiman tooth profile worm 11 combined with the finished worm wheel 12 is made slightly larger so that the crowning is applied to the tooth profile of the finished worm wheel 12, the lubricity is further improved. Is done.

ニーマン歯形ウォーム１１とウォームホイール１２の歯当りが良いことを確認し、最適となるウォームの研削砥石の研削条件によりニーマン歯形ウォーム１１を研削仕上げをすれば、ニーマン歯形ウォーム１１とウォームホイール１２の実機における歯当り検査は、最終工程だけで良く、ウォームの仕上げ研削は一度で済み、生産工程が短くなって低コストで、再現性がある正確なウォームの仕上げが可能となる。   If it is confirmed that the Neiman tooth profile worm 11 and the worm wheel 12 have good contact with each other, and the Neiman tooth profile worm 11 is ground according to the optimum grinding conditions of the worm grinding wheel, then the Neiman tooth profile worm 11 and the worm wheel 12 are actually machined. In the tooth contact inspection, only the final process is required, and the finish grinding of the worm is only once, the production process is shortened, the cost is low, and the reproducible and accurate worm finish is possible.

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態のウォームホイールの研削仕上げ方法が第１の実施の形態のウォームホイールの研削仕上げ方法と異なる点は、上記のウォームとウォームホイールの加工工程において、歯研工程Ｄ５のウォームホイール研削方法だけであり、他の工程は全ておなじであるので、この歯研工程Ｄ５について以外は説明を省くことにする。 (Second Embodiment)
The worm wheel grinding finishing method of the second embodiment is different from the worm wheel grinding finishing method of the first embodiment in the worm and worm wheel machining steps described above in the worm wheel in the grinding step D5. Since only the grinding method is used and all other processes are the same, the description is omitted except for the grinding process D5.

図５において、ニーマン歯形のプロフィルを回転して成形した円錐形状に高硬度の砥粒を電着した円錐型ウォームホイール仕上げ砥石１７は、粗仕上げウォームホイール１４の歯の谷巾より若干狭い巾とし、同砥石１７をウォームの回転軸Ｙ’周りに回動しながら同砥石１７をＶ方向に回転し、同時に粗仕上げウォームホイール１４は歯面が捩れ角に沿うようにＵ方向に回動するとき、同砥石１７の電着砥石部１７ａを粗仕上げウォームホイール１４の歯の片側面に当て、設定された研削条件（同砥石１７のＶ方向回転速度、ウォームの回転軸Ｙ’のＷ方向回動速度、同ウォームホイール１４のＵ方向回動速度、等）に従って片側ずつ両歯面を研削仕上げをする。   In FIG. 5, a conical worm wheel finishing grindstone 17 in which high-hardness abrasive grains are electrodeposited into a conical shape formed by rotating a Neiman tooth profile is slightly narrower than the tooth valley width of the rough worm wheel 14. When the grindstone 17 is rotated around the rotation axis Y ′ of the worm, the grindstone 17 is rotated in the V direction, and at the same time, the rough finish worm wheel 14 is rotated in the U direction so that the tooth surface follows the twist angle. The electrodeposition grindstone portion 17a of the grindstone 17 is applied to one side of the teeth of the rough finish worm wheel 14, and the set grinding conditions (V-direction rotation speed of the grindstone 17 and W-direction rotation of the worm rotation axis Y ′) are set. Both the tooth surfaces are ground and finished one by one in accordance with the speed, the rotational speed of the worm wheel 14 in the U direction, and the like.

なお、上記の熱処理工程Ｄ４による歯面の焼入れ歪が比較的大きいときには、研削による取り代を多くしなければならないので、この研削方法が好適となる。最適の研削条件によりニーマン歯形ウォーム１１を研削仕上げをし、ニーマン歯形ウォーム１１とウォームホイール１２の歯当りが良いことを確認すれば、ニーマン歯形ウォーム１１とウォームホイール１２の実機における歯当り検査は、最終工程だけで良く、生産工程が短くなって低コストで、再現性がある正確なウォームの仕上げが可能となる。   In addition, when the quenching distortion of the tooth surface by said heat processing process D4 is comparatively large, since the machining allowance by grinding must be increased, this grinding method becomes suitable. If the Neiman tooth profile worm 11 is ground by the optimum grinding conditions and it is confirmed that the contact between the Neiman tooth profile worm 11 and the worm wheel 12 is good, the tooth contact inspection in the actual machine of the Neiman tooth profile worm 11 and the worm wheel 12 is as follows. Only the final process is required, the production process is shortened, and low-cost and accurate worm finishing with reproducibility becomes possible.

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態のウォームホイールの研削仕上げ方法が第１の実施の形態のウォームホイールの研削仕上げ方法と異なる点は、上記のウォームとウォームホイールの加工工程において、歯研工程Ｄ５のウォームホイール研削方法だけであり、他の工程は全て同じであるので、この歯研工程Ｄ５について以外は説明を省くことにする。 (Third embodiment)
The worm wheel grinding finishing method of the third embodiment is different from the worm wheel grinding finishing method of the first embodiment in the worm and worm wheel machining steps described above in the grinding step D5 worm wheel. Since only the grinding method is used and all other processes are the same, the description is omitted except for the grinding process D5.

第３の実施の形態のウォームホイールの研削仕上げ方法の歯研工程Ｄ５は図６に示すように、ニーマン歯形ホブ２０により粗く切削形成された鋼製の粗仕上げウォームホイール１４を熱処理工程Ｄ４において熱処理硬化後、高硬度の砥粒を電着した（粗仕上げウォームホイール１４の歯に実際に噛み合うニーマン歯形ウォーム１１に倣って作られた）ウォーム形状のウォーム研削砥石１８を回転軸Ｙ周りに回転しながら回転軸Ｙに沿って移動し、同砥石１８の中央部が粗仕上げウォームホイール１４の中央部に一致したとき、同砥石１８の回転軸Ｙ方向の移動を停止し、それ以降は粗仕上げウォームホイール１４をＵ方向に回し、速度比と合致した相対速度を保って研削を続ける。
図６において、ウォーム研削砥石１８に点模様で示したものは電着砥石部１８ａである。 As shown in FIG. 6, in the grinding step D5 of the worm wheel grinding finish method of the third embodiment, the steel rough finish worm wheel 14 roughly cut and formed by the Neiman tooth profile hob 20 is heat treated in the heat treatment step D4. After hardening, a worm-shaped worm grinding grindstone 18 (made following the Neiman tooth profile worm 11 that actually meshes with the teeth of the coarsely finished worm wheel 14) electrodeposited with high-hardness abrasive grains is rotated about the rotation axis Y. However, when the central portion of the grindstone 18 coincides with the central portion of the rough finish worm wheel 14, the movement of the grindstone 18 in the rotational axis Y direction is stopped, and thereafter the rough finish worm is moved. The wheel 14 is rotated in the U direction, and grinding is continued while maintaining a relative speed that matches the speed ratio.
In FIG. 6, what is indicated by a dot pattern on the worm grinding wheel 18 is an electrodeposited grinding wheel portion 18a.

研削時にはウォーム研削砥石１８を粗仕上げウォームホイール１４の歯面の両側に当てて研削し、ウォーム形状のウォーム研削砥石１８は設定された速度比に回転し、設定された研削条件（ウォーム研削砥石１８のＴ方向の回転速度、粗仕上げウォームホイール１４のＵ方向の回動速度、等）に従って研削仕上げをする。なお、上記の熱処理工程Ｄ４による歯面の焼入れ歪が少ないときにはこの研削方法が好適である。   At the time of grinding, the worm grinding wheel 18 is ground on both sides of the tooth surface of the rough finish worm wheel 14, and the worm-shaped worm grinding wheel 18 rotates to a set speed ratio, and the set grinding condition (the worm grinding wheel 18 is set. The grinding finish is performed according to the rotational speed in the T direction, the rotational speed in the U direction of the rough finish worm wheel 14, etc.). This grinding method is suitable when the quenching distortion of the tooth surface due to the heat treatment step D4 is small.

この第３の実施の形態においても第1の実施の形態と同様に、ウォーム研削砥石１８の加工時のピッチ径を完成品のニーマン歯形ウォーム１１のピッチ径より若干大きくすることにより、砥面の曲率半径を完成品のニーマン歯形ウォーム１１の歯面の曲率半径より若干大きくして完成品のウォームホイール１２の歯形にクラウニングが施工されるようにできる。   In the third embodiment, similarly to the first embodiment, the pitch diameter at the time of processing the worm grinding wheel 18 is slightly larger than the pitch diameter of the finished Neiman tooth worm 11, so The radius of curvature is slightly larger than the radius of curvature of the tooth surface of the finished Neiman tooth profile worm 11, so that the crowning is applied to the tooth profile of the finished worm wheel 12.

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態のウォームホイールの研削仕上げ方法が第１の実施の形態のウォームホイールの研削仕上げ方法と異なる点は、上記のウォームとウォームホイールの加工工程において、歯研工程Ｄ５のウォームホイール研削方法だけであり、他の工程は全ておなじであるので、この歯研工程D５について以外は説明を省くことにする。 (Fourth embodiment)
The worm wheel grinding finishing method of the fourth embodiment is different from the worm wheel grinding finishing method of the first embodiment in the worm and worm wheel machining steps described above in the worm wheel in the tooth grinding step D5. Since only the grinding method is used and all other processes are the same, the description is omitted except for the grinding process D5.

第４の実施の形態のウォームホイールの研削仕上げ方法も同じ図６を用いて説明する。図４のニーマン歯形ホブ２０により粗く切削形成された鋼製の粗仕上げウォームホイール１４を熱処理工程Ｄ４において熱処理硬化後、高硬度の砥粒を電着し、粗仕上げウォームホイール１４の歯の谷巾より若干狭い巾に作られたウォーム形状のウォーム研削砥石１８０を回転軸Ｙ周りに回転しながら回転軸Ｙに沿って移動し、同砥石１８０の中央部が粗仕上げウォームホイール１４の中央部に一致したとき、同砥石１８０の回転軸Ｙ方向の移動を停止し、それ以降は粗仕上げウォームホイール１４をＵ方向に回し、速度比と合致した相対速度を保って研削を続ける。   The worm wheel grinding finishing method of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. The steel rough finish worm wheel 14 roughly cut and formed by the Neiman tooth profile hob 20 of FIG. 4 is heat-treated and hardened in the heat treatment step D4, and then high-hardness abrasive grains are electrodeposited, and the tooth valley width of the rough finish worm wheel 14 is obtained. A worm-shaped worm grinding wheel 180 made with a slightly narrower width is moved around the rotation axis Y while rotating around the rotation axis Y, and the center of the grindstone 180 coincides with the center of the rough finish worm wheel 14. Then, the movement of the grindstone 180 in the direction of the rotation axis Y is stopped, and thereafter, the rough finish worm wheel 14 is rotated in the U direction, and the grinding is continued while maintaining the relative speed matching the speed ratio.

この場合、同砥石１８０を粗仕上げウォームホイール１４の歯面の片側に当てて研削し、ウォーム形状の同砥石１８０に対して設定された速度比に回転し、設定された研削条件に従って片側づつ両側の歯面を研削仕上げをする。上記の熱処理工程Ｄ４による歯面の焼入れ歪が比較的大きいときには、研削による取り代を多くしなければならないので、この研削方法が好適となる。また、同砥石１８０を粗仕上げウォームホイール１４にあてがうとき、同砥石１８０が軸方向に移動可能な隙間があるので同砥石１８０を粗仕上げウォームホイール１４の外径方向（Ｘ方向）に移動することが可能であり、研削作業が容易である。   In this case, the grindstone 180 is ground on one side of the tooth surface of the rough finish worm wheel 14, rotated to a speed ratio set with respect to the worm-shaped grindstone 180, and both sides one side at a time according to the set grinding conditions. Grind finish of the tooth surface. When the quenching distortion of the tooth surface due to the heat treatment step D4 is relatively large, the grinding allowance must be increased, so this grinding method is suitable. Further, when the grindstone 180 is applied to the rough finish worm wheel 14, there is a gap in which the grindstone 180 can move in the axial direction, so that the grindstone 180 is moved in the outer diameter direction (X direction) of the rough finish worm wheel 14. Is possible, and grinding work is easy.

本発明の実施の形態に係わるウォームホイールの加工方法により製作されるウォームホイールとウォームとの加工工程を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the manufacturing process of the worm wheel and worm manufactured by the processing method of the worm wheel concerning embodiment of this invention. 本発明のウォームとウォームホイールに用いられるニーマン歯形と一般的なインボリュート歯形それぞれの噛み合い接触線を示した図である。It is the figure which showed the meshing contact line of each Niemann tooth profile used for the worm | warm and worm wheel of this invention, and a general involute tooth profile. 図２のニーマン歯形を用いて作られたウォームとウォームホイールの組み合わせ噛み合い状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the combined meshing state of the worm | worm and worm wheel produced using the Neiman tooth profile of FIG. ウォームホイールを粗仕上げするニーマン歯形ホブの斜視図である。It is a perspective view of the Neiman tooth profile hob which rough-finishes a worm wheel. 本発明の第１及び第２の実施の形態に係わるウォームホイールの研削仕上げ加工をする研削工具を使用した研削加工を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the grinding process using the grinding tool which grind-finishes the worm wheel concerning the 1st and 2nd embodiment of this invention. 本発明の第３及び第４の実施の形態に係わるウォームホイールの研削仕上げ加工をする研削工具を使用した研削加工を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the grinding process using the grinding tool which grind-finishes the worm wheel concerning the 3rd and 4th embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ ウォーム歯車装置
１１ ニーマン歯形ウォーム
１２ ウォームホイール
１３ ニーマン歯形の接触線
１４ 粗仕上げウォームホイール
１７ 円錐型ウォームホイール仕上げ砥石
１７ａ、１８ａ 電着砥石部
１８、１８０ ウォーム研削砥石(ウォーム型)
２０ ニーマン歯形ホブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Worm gear apparatus 11 Neiman tooth profile worm 12 Worm wheel 13 Contact line 14 of Neiman tooth profile Rough finish worm wheel 17 Conical worm wheel finishing grindstone 17a, 18a Electrodeposition grindstone 18, 180 Warm grinding grindstone (worm type)
20 Neiman tooth profile hob

Claims (6)

ウォームホブ盤により粗く切削形成された鋼製のウォームホイールを熱処理硬化後、ウォームホイールの歯のプロフィルを回転して成形した歯の谷部に相当する円錐形状に高硬度の砥粒を電着した砥石を使用し、砥石の回転軸をウォームの回転軸周りに回動しながら砥石を回転し、同時にウォームホイールは歯面の捩れ角に沿って回動し、設定された研削条件に従って研削仕上げをすることを特徴とするウォームホイールの研削仕上げ方法。   A grindstone in which high-hardness abrasive grains are electrodeposited in a conical shape corresponding to the valley of a tooth formed by rotating the tooth profile of a worm wheel after heat-treating and hardening a steel worm wheel that has been roughly cut by a worm hobbing machine The wheel is rotated while rotating the rotation axis of the grinding wheel around the rotation axis of the worm, and at the same time, the worm wheel is rotated along the torsion angle of the tooth surface and finished in accordance with the set grinding conditions. A method for grinding and finishing a worm wheel. 請求項１に記載するウォームホイールの研削仕上げ方法において、
高硬度の砥粒を電着したウォームホイールの歯のプロフィルを回転して成形した円錐形状の砥石はウォームホイールの歯の谷巾より若干狭い巾とし、砥石の回転軸をウォームの回転軸周りに回動しながら砥石を回転し、同時にウォームホイールは歯面の捩れ角に沿って回動するとき、砥石をウォームホイールの歯の片側に当て、設定された研削条件に従って片側づつ両歯面を研削仕上げをすることを特徴とするウォームホイールの研削仕上げ方法。 In the worm wheel grinding finishing method according to claim 1,
The cone-shaped grinding wheel formed by rotating the tooth profile of the worm wheel electrodeposited with high hardness abrasive grains is slightly narrower than the valley width of the worm wheel tooth, and the rotation axis of the grinding wheel is around the rotation axis of the worm. When rotating the grinding wheel while rotating, and simultaneously rotating the worm wheel along the torsion angle of the tooth surface, apply the grinding wheel to one side of the tooth of the worm wheel and grind both tooth surfaces one by one according to the set grinding conditions A method for grinding a worm wheel, characterized by finishing. 請求項１又は２に記載のウォームホイールの研削仕上げ方法において、
砥石に電着する高硬度の砥粒はダイアモンド細粒又はＣＢＮ（立方晶窒化硼素）等の超硬度材料の細粒であることを特徴とするウォームホイールの研削仕上げ方法。 In the worm wheel grinding finishing method according to claim 1 or 2 ,
A grinding method for a worm wheel, characterized in that the high-hardness abrasive grains electrodeposited on the grindstone are diamond fine grains or fine grains of superhard material such as CBN (cubic boron nitride). 請求項１から３の何れか一項に記載するウォームホイールの研削仕上げ方法において、ウォームホイールを研削する高硬度の砥粒を電着した砥石のピッチ径は前記ウォームホイールに組み合わされるウォームのピッチ径より若干大きい径としてウォームホイールの歯形にクラウニングが施工されるようにしたことを特徴とするウォームホイールの研削仕上げ方法。 The worm wheel grinding finishing method according to any one of claims 1 to 3, wherein a pitch diameter of a grindstone electrodeposited with high-hardness abrasive grains for grinding a worm wheel is a pitch diameter of a worm combined with the worm wheel. A method for grinding and finishing a worm wheel, characterized in that the crowning is applied to the tooth profile of the worm wheel with a slightly larger diameter. 請求項１から４の何れか一項に記載された方法で切削及び研削されるウォームホイール及び該ウォームホイールと組み合わされるウォームの歯形は同時接触線がピッチ円に対して大きな角度で交わるニーマン歯形としたことを特徴とするウォームホイールの研削仕上げ方法。 The worm wheel cut and ground by the method according to any one of claims 1 to 4 and the tooth profile of the worm combined with the worm wheel are a Neiman tooth profile in which simultaneous contact lines intersect at a large angle with respect to the pitch circle. A worm wheel grinding method characterized by the above. 請求項１から５の何れか一項に記載する研削仕上げ方法によって仕上げ加工された鋼製のウォームホイールと鋼製のウォームとを組み合わせてなることを特徴とするウォーム歯車装置。 A worm gear device comprising a combination of a steel worm wheel and a steel worm finished by the grinding finishing method according to any one of claims 1 to 5 .
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