JP6356043B2 - 歯車研削盤による歯車製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ネジ状砥石を有する歯車研削盤による歯車製造方法に関し、特に研削した歯車の噛み合い騒音の低減に関する。

従来より、外周面に螺旋状のネジ山を有するネジ状砥石を用いてワークの歯面（平歯車、はすば歯車など）を研削する歯車研削盤が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような歯車研削盤は、ネジ状砥石のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の位置及び回転速度並びにワークテーブルの回転速度などをＮＣ制御することにより、歯車を所望の形状に研削する。また、ドレッシング装置を有し、所定量の歯車を研削した後、ネジ状砥石を再生させることができる。

特許第４８２４９４７号公報

しかしながら、従来の歯車研削盤で製造した歯車は、ネジ状砥石そのものの表面にある凹凸により、図１（ａ）に示すように、歯筋方向に直線状に延びる突条が歯形方向に間隔を空けて並ぶ、歯面に規則的な表面パターンが形成される。このような規則的な表面パターンを有する歯車を使用すると、噛み合い時に騒音が発生することがわかっている。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、歯面に規則的な表面パターンが形成されるのを防いで、噛み合い騒音を低減した歯車を製造できるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、ワークの表面に規則的ではなく不規則な表面パターンを意図的に形成するようにした。

具体的には、第１の発明では、
ワークを垂直軸周りに回転可能に支持するワークテーブルと、
上記ワークテーブルに対し、水平方向であるＸ方向、垂直方向であるＺ方向、該Ｘ方向及びＺ方向に直交するＹ方向に移動可能で、ＹＺ平面でＡ方向に旋回可能で、且つ砥石中心軸を中心にＢ方向に回転可能なネジ状砥石とを備えた歯車研削盤による歯車の製造方法において、
上記ネジ状砥石をＢ方向に回転させると共に、該回転に合わせて上記ワークを上記垂直軸周りに回転させながら研削する際に、通常の上記ワークの回転角度に対し、ランダムに誤差を加え、歯面の歯筋方向に延びる規則的な凹凸の発生を防ぐ構成とする。

すなわち、ネジ状砥石の表面には、ドレッサによる規則的な表面の凹凸が形成されている。このため、ネジ状砥石を用いて歯車の表面を研削すると、同様に歯先に規則的な凹凸が形成されてしまう。このような規則的な凹凸は、歯車を駆動させたときの騒音の原因となる。しかし、上記の構成によると、歯車の研削時にワークの回転角度に故意に微小の誤差を加えて表面に規則的ではなく不規則に凹凸を形成することができる。表面に不規則な微小な凹凸を有する歯車を用いたときには、規則的な微小な凹凸を有する歯車で発生していた騒音の発生を防止することができる。

以上説明したように、本発明によれば、ネジ状砥石をＢ方向に回転させると共に、この回転に合わせてワークを垂直軸周りに回転させながら研削する際に、通常の回転角度に対し、ランダムに誤差を加え、歯筋方向に延びる規則的な凹凸の発生を防ぐようにしたことにより、噛み合い騒音を低減した歯車を製造することができる。

歯車表面の凹凸を誇張して示した拡大斜視図であり、（ａ）が通常の研削による歯先表面を示し、（ｂ）が本発明の実施形態に係る、ランダムな誤差を加えた研削による歯先表面を示す。 歯車表面の凹凸を模式的に示す平面図であり、（ａ）が通常の研削による歯先表面を示し、（ｂ）が本発明の実施形態に係る、ランダムな誤差を加えた研削による歯先表面を示す。 歯車研削盤の概要を示す斜視図である。 ワークテーブルとネジ状砥石との位置関係を示す斜視図である。 ドレッサとネジ状砥石との位置関係を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図３〜図５は、本発明の実施形態の歯面研削盤１を示し、この歯面研削盤１は、ワーク２０である例えば、はすば歯車、平歯車等を研削するための機械であり、台状のベッド２を有する。このベッド２の上には、歯車の半径方向（Ｘ方向）に移動可能なＸスライダ３が載置されている。このＸスライダ３の上には、コラム４が載置され、このコラム４には、歯車の軸方向（Ｚ方向）に移動可能な軸スライダ５が取り付けられ、この軸スライダ５に砥石中心軸方向（Ｙ方向）に移動可能なＹスライダ８が取り付けられている。Ｙスライダ８には、Ａ方向（ねじり角の正逆両方向）に旋回可能な旋回スライダ６が設けられ、その旋回スライダ６に円筒形状のネジ状砥石７が砥石中心軸７ａを中心にＢ方向（正逆両方向）に回転可能に取り付けられている。ネジ状砥石７は、リング状の本体の外周に例えばねじれ角γの３条のネジ山７ｂが形成され、それらネジ山７ｂ間に合計３本の溝７ｃを有する。

ベッド２上のコラム４に対向する位置には、カウンタコラム９が設けられている。このカウンタコラム９は、ワーク２０を垂直方向（Ｗ方向）から押さえる心押し台１０を有し、この心押し台１０の下方にワーク２０を保持するワークテーブル１１が設けられている。ワークテーブル１１は、そのテーブル垂直軸１１ａを中心にＣ方向（正逆両方向）に旋回可能となっている。

そして、カウンタコラム９には、ネジ状砥石７をドレッシングするドレッサ１２が設けられている。図５にも示すように、ドレッサ１２は、ドレッサ回転軸１２ａを中心に回転する円板状のドレッシング工具１２ｂを有し、ネジ状砥石７の切れ味が低下したときに、そのネジ山７ｂのフランクに接触させて再生させるものである。本実施形態では、ドレッシング工具１２ｂは１枚であるが、一対のものとしてもよい。

そして、ネジ状砥石７の位置及びその回転並びにワーク２０の回転は、ＮＣ制御により精密に制御されるようになっている。

ドレッサ１２を用いてネジ状砥石７のドレッシングを行うと、ドレッサ１２そのもの表面にある凹凸が原因で、ネジ状砥石７には凹凸が転写される。このネジ状砥石７を用いて歯車の製造を行うと歯車の表面に図１（ａ）及び図２（ａ）のような歯筋方向に直線状に延びる突条７ｄが並ぶ規則的な凹凸模様が形成される。このような凹凸模様を有する歯車を機械に組み込んで駆動すると、騒音が発生しやすい。

そこで、本発明では、通常のワーク２０の回転角度に対し、ランダムに微小な誤差を加えながらネジ状砥石でワーク２０の表面を研削させるようにした。

具体的には、例えば、歯車諸元として、モジュール２、歯数５６、ねじれ角３０度及び圧力角２０度のものを研削する場合を考える。加工条件として、５条のネジ状砥石７を４７００ｒｐｍで回転させる。

通常は、ネジ状砥石７のＢ方向の回転に合わせ、ネジが進むようにワーク２０を垂直軸１１ａ周りに所定の角度で回転させる必要がある。ＮＣ制御では、所望の歯車形状に研削されるように、ネジ状砥石７及びワーク２０の回転、スライド移動等を最適に制御するが、本実施形態では、通常のワーク２０の最適な回転角度に対し、例えば±０．００１度／秒の誤差をあえて加える。

すると、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、歯筋方向に不規則な凹凸のある表面形状となる。特に図２（ｂ）に示すような、凸部７ｅが互い違いに（千鳥足状に）並ぶのが望ましい。

このような方法で歯車を研削すると、従来発生していた図１（ａ）及び図２（ａ）のような突条７ｄによる規則的な凹凸模様の形成が確実に防止され、歯車駆動時の騒音を低減することができる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、平歯車、はすば歯車などをネジ状砥石を用いて研削する歯車研削盤による歯車の製造方法について有用である。

１ 歯面研削盤
２ ベッド
３ Ｘスライダ
４ コラム
５ 軸スライダ
６ Ｙスライダ
７ ネジ状砥石
７ａ 砥石中心軸
７ｂ ネジ山
７ｃ 溝
７ｄ 突条
７ｅ 凸部
８ 旋回スライダ
９ カウンタコラム
１０ 心押し台
１１ ワークテーブル
１１ａ テーブル垂直軸
１２ ドレッサ
１２ａ ドレッサ回転軸
１２ｂ ドレッシング工具
２０ ワーク

Claims (1)

1. ワークを垂直軸周りに回転可能に支持するワークテーブルと、
   上記ワークテーブルに対し、水平方向であるＸ方向、垂直方向であるＺ方向、該Ｘ方向及びＺ方向に直交するＹ方向に移動可能で、ＹＺ平面でＡ方向に旋回可能で、且つ砥石中心軸を中心にＢ方向に回転可能なネジ状砥石とを備えた歯車研削盤による歯車の製造方法において、
   上記ネジ状砥石をＢ方向に回転させると共に、該回転に合わせて上記ワークを上記垂直軸周りに回転させながら研削する際に、通常の上記ワークの回転角度に対し、ランダムに誤差を加え、歯面の歯筋方向に延びる規則的な凹凸の発生を防ぐ
   ことを特徴とする歯車研削盤による歯車の製造方法。