JPH0223284B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は特に硬化された歯車の歯面を精密加工
するための、歯車状又はラツク状又はウオーム状
の工具と該工具を製造するための方法であつて、
その方法が、歯の付けられた金属製の基体の歯面
上にまず、立方晶窒化硼素（CBN）粒子を単層
又は多層状に配置して成るコーテイングを装着す
る形式のものに関する。

従来の技術 ドイツ連邦共和国特許出願公開第2306780号明
細書で公知の、特に硬化された歯車の歯面を精密
加工するための工具においては、歯の付けられた
基体の歯面の上にダイヤモンド粒子が装着されて
いる。このダイヤモンド工具においては金属材料
の研削時に、その接触個所における化学及び熱反
応に基づいてしばしば摩耗が発生する。このため
最近は立方晶窒化硼素（CBN）を装着された工
具が用いられるようになり、しかしこの工具は特
に円筒研削には適するが、歯車の精密加工には適
さないとされてきた。

周知のように歯車の歯面の精密加工において
は、その幾何学的な正確さと表面品質とに関する
要求が極めて高くなつている。CBN工具は高い
研削能力を示し耐用年数も長く有利であるが、基
本的には僅かな粗面深さの表面を形成するのには
適さない。その理由の第１は、CBN粒子のエツ
ジの幾何形状がコランダム粒子よりも鋭くかつシ
ヤープなことである。従つてCBN粒子は粒度が
小さい場合でもワーク表面に食い込み易く、ワー
ク表面に筋状のきずが生ずる。理由の第２は、
CBN粒子が極めて固く結合されていることによ
つて、該結合材から比較的大きく突出した粒子も
該結合材内に保持されることである。この粒子の
エツジ形状と大きく突出した状態での研削という
２つの現象が協働して、ワーク表面に大きな粗面
深さを生ぜしめる。この場合に良質な表面を形成
するためには、ワークに対する工具の送り運動に
例えば該運動に対して垂直な付加的運動を重畳す
ることが必要となる。しかし歯車の精密加工にお
いてはこの付加的運動は加工時間の節約という点
から見て不都合なので、工具をワークに対してそ
の両者間隔を減少させる方向でのみ運動せしめる
所謂プランジカツト法によつて加工作業が行なわ
れている。

CBN研削円板の幾何形状は通常、ドレツシン
グ作業によつて形成される。この場合所謂ダイヤ
モンド・多粒子ドレツシング工具が研削円板の作
業面上で往復運動せしめられるか、ダイヤモンド
又は炭化珪素を備えたドレツシングローラが該作
業面に対して押し付けられ、この際に該ドレツシ
ングローラと研削円板との間での相対回転数が形
成される。しかしこのドレツシング作業において
は、粒子を砕くことによつてのみ達成されるの
で、平らな表面は形成され得ない。

また正確に製造された工具本体の上に多数の同
じ大きさのCBN粒子を装着する構造でも、上述
の各現象が当然発生するので十分な効果は達成さ
れない。この場合ドレツシング時には粒子が砕か
れ従つてエツジの数が減少せしめられる。

発明が解決しようとする問題点 本発明は上記の公知の、CBNコーテイングさ
れた歯車状工具とその製造法に関する各問題点を
解決しようとするものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するための本発明の方法によ
る手段は、コーテイング装着に続いて研削又はラ
ツプ加工によつて当該のコーテイングされた歯面
を正確な幾何形状に形成することであり、また本
発明の工具における解決手段は、その歯面の正確
な幾何形状が、コーテイング加工の後に研削又は
ラツプ加工によつて形成されていることである。
この方法においてCBN粒子はドレツシング加工
時のように砕かれるのではなく、個々の粒子の形
状が研削又はラツプ加工によつて、その全ての有
効粒子が結合剤から同じ程度で突出しそれによつ
て１つの平面を形成するように変形せしめられ
る。

実施態様 前記の方法における変形は、各粒子が平らにさ
れ、それがまとまつて所謂「卓状山」を形成し、
この卓状山の縁が例えばシエービング歯車の研削
エツジに類似の働きをするようになされる（特許
請求の範囲第２項参照）。

また前記の変形は研削時の相応した各パラメー
タ、例えば研削円板の粒子サイズ、送り速度、研
削圧力等を選択することによつて該CBN粒子の
各縁にカツト部を生ぜるように行なわれてもよ
く、それによつて新たに形成された複数の縁の内
の少なくとも１部分が所望の工具輪郭内に位置せ
しめられる。要するに、従来のドレツシングにお
けるように粒子が結合剤からはく離したり砕けた
りして依然として工具表面輪郭が不規則なままに
なるのと異なつて、個々のCBN粒子の不ぞろい
に突出する部分だけがカツトされて高さを平らに
そろえられる。また高い機械的負荷においては
CBN粒子の各縁が砕かれ得る。この新たな縁は
十分に所望の工具輪郭内に位置し該輪郭から突出
するものはないのでこの各縁は、研削前のCBN
粒子における不都合な特性をはもはや有さない
（特許請求の範囲第３項参照）。

更にコーテイングのために微晶質のCBNを用
いその粒子を研削することによつて細いカツト部
を生ぜしめるようにすれば、変形は著しく容易に
かつ均一に可能となる（特許請求の範囲第４項参
照）。

また前記の本発明による工具においてCBNコ
ーテイングを良好に固着させるために特許請求の
範囲第６項記載の実施態様が提案されており、こ
れによれば溝から歯面区分への移行部分において
研削能力が高められると同時に、工具のそう着状
態での冷却媒体の良好な排水が保証されている。

実施例 第１図に示された歯車状の工具１は、ワーク２
（平歯車）に研削精密加工するために該ワークの
歯車に係合して該ワーク上で転動される。工具ス
ピンドル３とワークスピンドル４との各軸は、歯
車のシエービング法及びホーニング加工法で公知
のように交差している。図示の例では直歯状の工
具と斜歯状のワークとが示されているが、他の組
合せも可能である。また歯車状の工具１の代りに
ラツク状の工具が用いられてもよい。軸交差角度
δの大きさはその都度の加工目的と、当該の加工
されるべき歯の他に該軸交差角度を制限する肩部
又は類似のものが配置されているかどうかに応じ
て決められる。この加工は例えば矢印８の方向へ
の工具の縦送りのもとで行なわれる。工具の幅が
十分であればこの縦送りは行なわなくてもよい。
この場合、当該の転動体（工具）はおう形のハイ
パボロイド形、即ち例えばプランジカツト法で公
知のように長手方向で中空球面状の歯面を以つて
形成されている。この転動駆動のために通常は両
部材の内の一方、例えば工具が駆動され、他方の
部材（例えばワーク）は歯を介して連行される。
工具１とワーク２とを受容する機械は本発明の対
象外なので図示されていない。

本発明による別の実施例として第２図には、グ
ロボイドウオームに類似にハイパボロイド形に成
形された工具１１が示されている。この工具１１
は略示された工具スピンドル１３上に変換可能に
支承されている。工具スピンドル１３のための緊
締部材と駆動装置とは公知なので図示されていな
い。工具１１は直歯状又は斜歯状のワーク１２に
かみ合つている。このワーク１２はワークスピン
ドル１４上に変換可能に緊定されている。工具ス
ピンドル１３はワークスピンドル１４に対して軸
交差角度δ′を以つて傾斜しており、この角度δ′は
十分な縦方向滑りを保証するために小さ過ぎない
ように、またワークをその全幅において（端面１
６から端面１７まで）プランジカツト法を以つて
加工可能とするために90゜よりは著しく小さく設
定されている。この工具の有効範囲は鎖線１９，
２０によつて示されている。当然ながらこのよう
な工具によつて、直歯状のワーク１２の代りに斜
歯状のワークを加工することも可能である。

第３図には工具１，１１の歯の断面図が示され
ている。この歯は金属製の基体５から成り、該基
体５の上に立方晶窒化硼素（CBN）粒子７と、
合成樹脂、青銅又は類似のものである結合剤９と
から成るコーテイング６が装着されている。この
場合のCBN粒子７は第４図、第５図に拡大図示
されているように単層状又は多層状に配置されて
いる。

このようにして形成された不均一な表面３１
（第６図）は幾何学的に不正確な歯面形状を有し、
従つてダイヤモンド研削円板又はダイヤモンド質
量体によつて研削又はラツプ仕上げされて所望の
正確な歯面形状３２を与えられる。この場合、第
６図に示されたように所謂「卓状山」が形成され
る。こうして結合剤９から突出した頂を平らにさ
れた各CBN粒子７の、歯面範囲内に位置する縁
３３によつて、ワーク２，１２の精密加工時に有
効な研削エツジが形成されている。

更に例えば研削円板の粒子サイズ及び（又は）
送り速度等の、研削加工時の適切な各パラメータ
を用いることによつて、CBN粒子への高い機械
的負荷発生において認められるその特性、即ち粒
子縁のカツト部の欠落ちを利用することが可能と
なる。これによつて新しい縁又は尖端３４が生
じ、これは全て所望の歯面３２内に位置する（第
７図）。

第８図には微晶質の窒化硼素を用いた場合の同
じ状態が示されている。この窒化硼素はその組織
に基づいて細かなカツト部を生ぜしめ、これによ
つて多くの新しい縁３５が生じ、この内の少なく
とも１部分は所望の歯面３２内に位置する。

歯車の精密加工のための、CBN粒子でコーテ
イングされた工具が極めて十分な耐用年数を有す
るとしても、やはりある程度の時間間隔を置いて
所謂「研ぎ直し」は必要であり、即ち各CBN粒
子間の担体材料又は結合剤が削られなければなら
ない。この場合、第９図に略示されたように工具
１，１１が対向歯車３６と一緒に回転せしめら
れ、この際に同時に高質コランダム又は類似の研
削剤が流動担体によつて当該の歯かみ合い部分内
に供給される（矢印３７）。またこの研ぎ作業が、
ワーク２，１２の加工時と同じ軸交差角度を以つ
て行なわれると有利であることが判明している。

第６図乃至第８図ではそれぞれ単層のCBN粒
子７が示されている。しかし当然ながら前述のよ
うな研削又はラツプ仕上げによつて得られる効果
は第５図で示されたような多層状のCBN粒子に
よつても達成される。

CBNコーテイングを良好に固着させるために
金属製の基体の歯面に単数又は複数の溝３８又は
類似の、歯先から歯元まで延びる凹部が形成され
ている。第１０図に示されたようにこの場合、当
該の溝又は凹部もコーテイングされるが、このコ
ーテイングは研削されない。この溝又は凹部の配
置によつて、該溝から歯面区分への移行部を以つ
て切削効果がより上昇せしめられかつ、ワーク
２，１２の精密加工時の冷却媒体の排水が良好に
なる。

効 果 本発明によれば前述の各公知例における、
CBNコーテイングされた工具のCBN粒子の鋭い
エツジ形状と大きな突出状態での研削作業とに基
づく問題点が解決され、プランジカツト法におい
てもCBN工具を良好に使用可能となつている。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであつて、第
１図は円筒形の歯車状工具をワークと共に示す
図、第２図はハイパボロイド形に成形された歯車
状の工具をワークと共に示す図、第３図は工具の
歯の拡大横断面図、第４図及び第５図はCBNコ
ーテイングされた工具を更に拡大して示した縦断
面図、第６図、第７図、第８図は研削又はラツプ
加工されたコーテイングを示す縦断面図、第９図
は研ぎ直しの際の工具の配置を示す略示図、第１
０図は工具の歯の略示縦断面である。 １，１１……歯車状の工具、２，１２……ワー
ク、３，１３……工具スピンドル、４，１４……
ワークスピンドル、５……金属製の基体、６……
コーテイング、７……立方晶窒化硼素（CBN）
粒子、８，３７……矢印、９……結合剤、１６，
１７……端面、１９，２０……有効範囲、３１…
…表面、３２……表面形状、３３，３５……縁、
３４……縁又は尖端、３６……対向歯車、３８…
…溝、δ，δ′……軸交差角度。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 歯車の歯面を精密加工するための、歯車状又
   はラツク状又はウオーム状の工具を製造するため
   の方法であつて、歯の付けられた金属製の基体の
   歯面上にまず、立方晶窒化硼素（CBN）粒子を
   単層又は多層状に配置して成るコーテイングを装
   着する形式のものにおいて、続いて当該のコーテ
   イングされた歯面を研削又はラツプ加工によつて
   正確な幾何形状に形成することを特徴とする、歯
   車の歯面を精密加工するための、歯車状又はラツ
   ク状又はウオーム状の工具を製造するための方
   法。 ２ コーテイング６の単一層又は最上層のCBN
   粒子７を研削又はラツプ加工によつて平らにし、
   それによつて形成された面によつて歯面を形成す
   る、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ コーテイング６の単一層又は最上層のCBN
   粒子７に研削又はラツプ加工によつてカツト部を
   生ぜしめ、それによつて歯面の表面に複数の尖端
   及び（又は）縁を形成する、特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ４ 微晶質のCBNを用いコーテイング６の単一
   層又は最上層のCBN粒子７を研削又はラツプ加
   工することによつて細かいカツト部を形成し、こ
   のカツト部の複数の縁の少なくとも１部分を歯面
   の表面内に位置させる、特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ５ 歯車の歯面を精密加工するための歯車状の工
   具であつて、歯の付けられた金属製の基体と該基
   体の、歯面上の立方晶窒化硼素（CBN）から成
   るコーテイングとを有し、しかもこのCBN粒子
   が単層又は多層状に配置されている形式のものに
   おいて、歯面の正確な幾何形状が、コーテイング
   加工の後の研削又はラツプ加工によつて形成され
   ていることを特徴とする、歯車の歯面を精密加工
   するための、歯車状又はラツク状又はウオーム状
   の工具。 ６ 歯面が、歯先から歯底まで延びた溝３８又は
   類似の凹部によつて中断されており、この溝又は
   凹部にもコーテイングが装着されているが研削又
   はラツプ加工はされていない、特許請求の範囲第
   ５項記載の工具。