JP6133131B2

JP6133131B2 - 内歯車研削方法

Info

Publication number: JP6133131B2
Application number: JP2013112517A
Authority: JP
Inventors: 政志越智; 吉言 ▲柳▼瀬; 慶弘中路
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Machine Tool Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Machine Tool Co Ltd
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2033-05-29
Also published as: US20160121414A1; CN105209201B; JP2014231109A; CN105209201A; US10307843B2; WO2014192672A1

Description

本発明は、円弧状の歯形を有する内歯車を、樽形のねじ状砥石によって創成研削する内歯車研削方法に関する。

歯車は、代表的な機械要素であって、所要の動力や回転運動を効率良く伝達するものとなっている。このため、伝動装置や変速装置等には、数多くの歯車が使用されており、例えば、変速装置の遊星歯車機構には、円弧状の歯形を有する内歯車が、広く採用されている。

また、歯車の加工精度は、その歯車が使用される装置の振動や騒音に対して、直接的に影響を与えるものとなっており、従来から、歯車の仕上げ加工として、当該歯車に対して研削加工を施すようにしている。そして、上述した、円弧状の歯形を有する内歯車の研削方法については、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２０００−１３０５２１号公報

ここで、上記従来の内歯車研削方法においては、内歯車を１枚の円盤状砥石によって成形研削するようにしている。しかしながら、このような円盤状砥石を用いて研削する場合には、１回の研削動作で、１つの歯溝しか研削することができない。つまり、従来の内歯車研削方法において、全ての歯面を研削する場合には、円盤状砥石を内歯車の１歯溝分ずつ割り出す必要があるため、加工時間が長くなってしまう。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、円弧状の歯形を有する内歯車を短時間で研削することができる内歯車研削方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明に係る内歯車研削方法は、
円弧状の歯形を有する内歯車と、前記歯形の円弧形状に対応した刃形を有する樽形のねじ状砥石とを、所定の第１軸交差角を与えた状態で噛み合わせて、同期回転させることにより、前記内歯車を前記ねじ状砥石によって研削する内歯車研削方法であって、
前記ねじ状砥石との間で、所定の第２軸交差角が与えられた状態で噛み合って、前記内歯車のワーク回転軸と同軸上に配置されるドレスギヤ回転軸周りに同期回転することにより、前記ねじ状砥石をドレッシングする内歯車状のドレスギヤを備え、
研削時の前記第１軸交差角を、ドレス時の前記第２軸交差角よりも小さくする
ことを特徴とする。

従って、本発明に係る内歯車研削方法によれば、円弧状の歯形を有する内歯車を研削する際に、樽形のねじ状砥石を使用することにより、内歯車の創成研削を行うことができる。これにより、内歯車における複数の左右両歯面を、ねじ状砥石における複数の刃面によって、連続的に研削することができるので、当該内歯車を短時間で研削することができる。

本発明の一実施例に係る内歯車研削方法を示した斜視図である。（ａ）は、内歯車とねじ状砥石との噛み合いの様子を示した平面図、（ｂ）は、同図（ａ）の要部拡大図である。ねじ状砥石の外観図である。ねじ状砥石とドレスギヤとの噛み合いの様子を示した斜視図である。ねじ状砥石とロータリドレッサとの噛み合いの様子を示した斜視図である。ロータリドレッサの断面図である。

以下、本発明に係る内歯車研削方法について、図面を用いて詳細に説明する。

図１に示すように、本発明に係る内歯車研削方法を採用した歯車研削盤（図示省略）は、被加工内歯車となる内歯車Ｗを、樽形のねじ状砥石１１によって研削するものとなっている。更に、図４及び図５に示すように、前記歯車研削盤は、その機上において、ねじ状砥石１１を、ドレス工具（後述する、ドレスギヤ２１またはロータリドレッサ２２）によってドレッシングするドレッシング機能を有している。

次に、歯車研削盤の構成、及び、その歯車研削盤に適用した内歯車研削方法について、図面を用いて具体的に説明する。

図１及び図２（ａ），（ｂ）に示すように、歯車研削盤には、砥石アーバ１２が、Ｘ軸方向（砥石切り込み方向）、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向（砥石送り方向）に移動可能で、且つ、砥石回転軸Ｂ周りに回転可能に支持されている。そして、砥石アーバ１２の先端には、内歯車Ｗと噛み合い可能なねじ状砥石１１が装着されている。従って、砥石アーバ１２を、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動させると共に、砥石回転軸Ｂ周りに回転させることにより、ねじ状砥石１１を砥石アーバ１２と共に移動及び回転させることができる。

また、砥石アーバ１２は、Ｘ軸方向に延在する砥石旋回軸Ａ周りに旋回可能に支持されており、内歯車Ｗは、Ｚ軸方向に延在するワーク回転軸Ｃ１周りに回転可能に支持されている。従って、砥石アーバ１２を砥石旋回軸Ａ周りに旋回させることにより、砥石回転軸Ｂの旋回角度（傾斜角度）を変更することができる。これにより、ねじ状砥石１１の砥石回転軸Ｂと内歯車Ｗのワーク回転軸Ｃ１との間の軸交差角Σ１が調整可能となっている。即ち、研削時のねじ状砥石１１は、内歯車Ｗのワーク回転軸Ｃ１に対して軸交差角Σ１で交差する砥石回転軸Ｂ周りに回転することになる。

ここで、図２（ａ），（ｂ）に示すように、内歯車Ｗは、非インボリュート歯形を有する内歯車となっている。具体的には、内歯車Ｗの歯Ｗａにおける歯形は、左右対称となっており、その歯Ｗａにおける左右両歯面Ｗｂは、同一の円弧形状で凹んでいる。即ち、内歯車Ｗは、円弧状に凹んだ歯形（歯面Ｗｂ）を有する非インボリュート歯車となっている。

これに対して、図２（ａ），（ｂ）及び図３に示すように、ねじ状砥石１１は、その径寸法が砥石幅方向（砥石軸方向）中間部から砥石幅方向両端部に向かうに従って漸次小さくなるような、樽形に形成されている。また、ねじ状砥石１１の外周部には、複数のねじ山１１ａが、当該ねじ状砥石１１の砥石幅方向全域に亘って、螺旋状に形成されており、各ねじ山１１ａは、そのねじれ方向と直交する横断面が円弧状となるように膨出している。

そして、ねじ山１１ａの表面には、内歯車Ｗの歯面Ｗｂを研削するための刃面１１ｂが、当該ねじ山１１ａのねじれ方向に沿って形成されている。即ち、ねじ状砥石１１の刃面１１ｂは、円弧状に膨出しており、当該刃面１１ｂの刃形は、内歯車Ｗにおける歯形の円弧形状に対応した形状となっている。

なお、ねじ状砥石１１に使用される砥粒は、例えば、ビトＣＢＮ砥粒等の超硬質砥粒を採用している。また、ねじ状砥石１１における砥石幅方向の外形形状を示す樽形は、所定の曲率によって規定されている。このねじ状砥石１１における樽形の曲率は、内歯車Ｗの内径及び軸交差角Σ１等に応じて設定されるものであって、内歯車Ｗにおける噛み合い部以外との不要な干渉を避けるために、極力大きな値となるように設定されている。

つまり、ねじ状砥石１１を内歯車Ｗによって研削する場合には、砥石寿命の延長化を図るために、それらの間に発生するすべり速度（相対速度、研削速度）を大きくする必要がある。よって、軸交差角Σ１を極力大きく設定することにより、上記目的を達成することができる。このとき、ねじ状砥石１１を樽形に形成しているため、当該ねじ状砥石１１を、軸交差角Σ１に傾斜させても、内歯車Ｗに噛み合わせることができる。

更に、図４及び図５に示すように、上記歯車研削盤には、ドレスギヤ２１及びロータリドレッサ２２が装着可能となっており、これらドレスギヤ２１及びロータリドレッサ２２は、ねじ状砥石１１をドレッシングするためのドレス工具となっている。そして、歯車研削盤においては、ねじ状１１をドレッシングする際に、ドレスギヤ２１及びロータリドレッサ２２のいずれか一方を選択するようになっている。

具体的に、図４に示すように、内歯車状のドレスギヤ２１は、ワーク回転軸Ｃ１と同軸上に配置されるドレスギヤ回転軸Ｃ２周りに回転可能に支持されている。そして、ねじ状砥石１１をドレスギヤ２１によって研削する場合には、砥石アーバ１２を砥石旋回軸Ａ周りに旋回させることにより、ねじ砥石１１の砥石回転軸Ｂとドレスギヤ２１のドレスギヤ回転軸Ｃ２との間の軸交差角を、Σ２に設定する。

よって、ドレス時のねじ状砥石１１は、ドレスギヤ２１のドレスギヤ回転軸Ｃ２に対して軸交差角Σ２で交差する砥石回転軸Ｂ周りに回転することになる。なお、研削時の軸交差角Σ１は、ドレス時の軸交差角Σ２よりも、小さな軸交差角となっている。

また、ドレスギヤ２１の歯車諸元は、内歯車Ｗの歯車諸元と同じものとなっており、当該ドレスギヤ２１の歯２１ａにおける歯形（左右両歯面２１ｂ）は、研削後の歯Ｗａにおける歯形（左右両歯面Ｗｂ）と同じ形状をなしている。即ち、ドレスギヤ２１は、円弧状に凹んだ歯形（歯面２１ｂ）を有する非インボリュート歯車であって、ねじ状砥石１１と噛み合い可能となっている。

一方、図５に示すように、円盤状のロータリドレッサ２２は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動可能で、且つ、ドレッサ回転軸Ｃ３周りに回転可能に支持されている。そして、ねじ状砥石１１をロータリドレッサ２２によって研削する場合には、砥石アーバ１２を砥石旋回軸Ａ周りに旋回させることにより、ねじ砥石１１の砥石回転軸Ｂとロータリドレッサ２２のドレッサ回転軸Ｃ３との間の軸交差角を、Σ２に設定する。

よって、ドレス時のねじ状砥石１１は、ロータリドレッサ２２のドレッサ回転軸Ｃ３に対して軸交差角Σ２で交差する砥石回転軸Ｂ周りに回転することになる。なお、上述したように、研削時の軸交差角Σ１は、ドレス時の軸交差角Σ２よりも、小さな軸交差角となっている。

また、図６に示すように、ロータリドレッサ２２の外周部には、刃面２２ａがその周方向に沿って形成されている。その刃面２２ａにおける刃形は、研削後の歯Ｗａにおける歯形（左右両歯面Ｗｂ）と同じ形状を含んでいる。即ち、ロータリドレッサ２２は、その中央部が円弧状に凹んだ刃形（刃面２２ａ）を有しており、ねじ状砥石１１における１つのねじ山１１ａ（左右両歯面１１ｂ）と噛み合い可能となっている。

従って、内歯車Ｗをねじ状砥石１１によって研削する場合には、図１に示すように、先ず、ねじ状砥石１１を、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動させると共に、砥石旋回軸Ａ周りに旋回させる。これにより、ねじ状砥石１１は、軸交差角Σ１が与えられた状態で、内歯車Ｗと噛み合うことになる。

次いで、上述した噛み合い状態から、ねじ状砥石１１を砥石回転軸Ｂ周りに回転させると共に、内歯車Ｗをワーク回転軸Ｃ１周りに回転させる。

そして、ねじ状砥石１１に対して、Ｘ軸方向への切り込みと、Ｚ軸方向への送りとを与える。即ち、ねじ状砥石１１を、Ｘ軸方向に切り込ませながら、Ｚ軸方向に往復移動させる。これにより、ねじ状砥石１１は、その砥石幅方向全域における刃面１１ｂを使用して、内歯車Ｗの内歯車幅方向全域における歯面Ｗｂを研削することになる。

この結果、ねじ状砥石１１と内歯車Ｗとの間における同期回転及び軸交差角Σ１によって、ねじ状砥石１１の刃面１１ｂと内歯車Ｗの歯面Ｗｂとの間に、大きなすべりが発生するため、内歯車Ｗの歯面Ｗｂがねじ状砥石１１の刃面１１ｂによって微細に研削される。

ここで、ねじ状砥石１１を用いて所定数量の内歯車Ｗを研削すると、刃面１１ｂが磨耗して、その切れ味が低下するため、ねじ状砥石１１をドレスギヤ２１またはロータリドレッサ２２によって定期的にドレッシングする。

そこで、ねじ状砥石１１をドレスギヤ２１によってドレッシングする場合には、図４に示すように、先ず、ねじ状砥石１１を、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動させると共に、砥石旋回軸Ａ周りに旋回させる。これにより、ねじ状砥石１１は、軸交差角Σ２が与えられた状態で、ドレスギヤ２１と噛み合うことになる。

次いで、上述した噛み合い状態から、ねじ状砥石１１を砥石回転軸Ｂ周りに回転させると共に、ドレスギヤ２１をドレスギヤ回転軸Ｃ２周りに回転させる。

そして、ねじ状砥石１１に対して、Ｘ軸方向への切り込みと、Ｚ軸方向への送りとを与える。即ち、ねじ状砥石１１を、Ｘ軸方向に切り込ませながら、Ｚ軸方向に往復移動させる。これにより、ドレスギヤ２１は、そのドレスギヤ幅方向全域における歯面２１ｂを使用して、ねじ状砥石１１の砥石幅方向全域における刃面１１ｂをドレッシングすることになる。

この結果、ねじ状砥石１１とドレスギヤ２１との間における同期回転及び軸交差角Σ２によって、ねじ状砥石１１の刃面１１ｂとドレスギヤ２１の歯面２１ｂとの間に、大きなすべりが発生するため、ねじ状砥石１１の刃面１１ｂがドレスギヤ２１の歯面２１ｂによって微細にドレッシングされる。

一方、ねじ状砥石１１をロータリドレッサ２２によってドレッシングする場合には、図５に示すように、先ず、ねじ状砥石１１を、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動させると共に、砥石旋回軸Ａ周りに旋回させる。これと同時に、ロータリドレッサ２２を、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動させる。これにより、ねじ状砥石１１とロータリドレッサ２２とは、軸交差角Σ２が与えられた状態で、互いに噛み合うことになる。

次いで、上述した噛み合い状態から、ねじ状砥石１１を砥石回転軸Ｂ周りに回転させると共に、ロータリドレッサ２２をドレッサ回転軸Ｃ３周りに回転させる。

そして、ねじ状砥石１１及びロータリドレッサ２２を、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に相対的に移動させる。これにより、ロータリドレッサ２２は、その周方向全域における刃面２２ａを使用して、ねじ状砥石１１の砥石幅方向全域における刃面１１ｂをドレッシングすることになる。

従って、本発明に係る内歯車研削方法によれば、円弧状の歯形を有する内歯車Ｗを研削する際に、樽形のねじ状砥石１１を使用することにより、内歯車Ｗの創成研削を行うことができる。これにより、内歯車Ｗの歯面Ｗｂを、ねじ状砥石１１の刃面１１ｂによって、連続的に研削することができるので、当該内歯車Ｗを短時間で研削することができる。

また、研削時の軸交差角Σ１を、ドレス時の軸交差角Σ２よりも、小さくすることにより、研削時の内歯車Ｗにおけるねじ状砥石１１との噛み合い範囲を、ドレス時のドレスギヤ２１におけるねじ状砥石１１との噛み合い範囲よりも狭くすることができる。これにより、内歯車Ｗに対する加工負荷（研削負荷）を低減させることができるので、当該内歯車Ｗを高精度に研削することができる。

本発明は、複数の円弧を滑らかに連続的に組み合わせた歯形を有する内歯車を研削するための内歯車研削方法に適用可能である。

１１ねじ状砥石
１１ａねじ山
１１ｂ刃面
１２砥石アーバ
２１ドレスギヤ
２１ａ歯
２１ｂ歯面
２２ロータリドレッサ
２２ａ刃面
Ｗ内歯車
Ｗａ歯
Ｗｂ歯面
Ａ砥石旋回軸
Ｂ砥石回転軸
Ｃ１ワーク回転軸
Ｃ２ドレスギヤ回転軸
Ｃ３ドレッサ回転軸
Σ１，Σ２軸交差角

Claims

円弧状の歯形を有する内歯車と、前記歯形の円弧形状に対応した刃形を有する樽形のねじ状砥石とを、所定の第１軸交差角を与えた状態で噛み合わせて、同期回転させることにより、前記内歯車を前記ねじ状砥石によって研削する内歯車研削方法であって、
前記ねじ状砥石との間で、所定の第２軸交差角が与えられた状態で噛み合って、前記内歯車のワーク回転軸と同軸上に配置されるドレスギヤ回転軸周りに同期回転することにより、前記ねじ状砥石をドレッシングする内歯車状のドレスギヤを備え、
研削時の前記第１軸交差角を、ドレス時の前記第２軸交差角よりも小さくする
ことを特徴とする内歯車研削方法。