JPH10175118A - 歯車の創成研削方法 - Google Patents

歯車の創成研削方法

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JPH10175118A
JPH10175118A JP35216596A JP35216596A JPH10175118A JP H10175118 A JPH10175118 A JP H10175118A JP 35216596 A JP35216596 A JP 35216596A JP 35216596 A JP35216596 A JP 35216596A JP H10175118 A JPH10175118 A JP H10175118A
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JP
Japan
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grinding
gear
axis
grinding wheel
generating
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Application number
JP35216596A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Nagata
浩 永田
Ryuzo Mazaki
隆三 真崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23FMAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F5/00Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made
    • B23F5/02Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by grinding
    • B23F5/08Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by grinding the tool being a grinding disc having the same profile as the tooth or teeth of a rack

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】従来の創成研削に比べて、はすば歯車の場合に
割出し回数が少なくてすみ、また多角形誤差量の制御が
ユーザ側で容易にでき、さらに、種々の形状の砥石を汎
用的に使用可能な歯車の創成研削方法を提供する。 【構成】ワークを保持する割出台と、この割出台を搭載
したZ軸テーブルと、Z軸テーブルの上面に対して垂直
な軸線をもち、かつ、X軸まわりに旋回可能な砥石頭と
を備えた成形歯車研削盤の砥石軸の下端に砥石車を取り
付け、割出台の割出し回転とZ軸テーブルの送り動作ま
たは砥石車のY軸方向への移動動作によって歯車の創成
研削を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術の分野】本発明は、歯車成形研削盤
上で歯車の創成研削を行う創成研削方法に関する。
【0002】
【従来の技術】周知の如く歯車の研削方法としては、円
板状の砥石車による成形研削方法と、ラックまたはねじ
状の砥石によって研削する創成研削方法とがある。成形
研削は図3に示すような被研削歯車23の1つの歯溝2
3aの形状に対応した周縁形状(24a)をもつ砥石車
24を用い、被研削歯車23を主軸の割出台に取り付
け、1歯溝の研削が終了する毎に被研削歯車を1歯分割
出し回転させて研削していく。これに対して創成研削
は、図4に示すように砥石(この例ではラック状砥石2
2)と被研削歯車23とを歯車のかみ合に相当する相対
運動を与えて研削する。成形研削の場合は、同じモジュ
ールであっても歯数が異なったり、ねじれ角が異なれ
ば、砥石のプロフィルが異なるので、厳密にはその都度
砥石車を交換または整形し直す必要がある。使用する研
削盤にドレッシング装置を備えているものでは、わずか
な修正の場合は砥石車を取り換えないで済むこともあ
る。しかし歯数が大きく異なるような場合は、砥石車を
取り換えなければ正確な歯形が得られない。成形研削方
法はその意味で大形歯車の小ロット生産には不利であ
る。
【0003】創成研削では、歯形修正がなければ、モジ
ュールが同じであれば砥石は同じでよい。歯形修正も小
さい場合は、砥石を取り換えないことが多い。創成研削
の原理を図5を参照して説明する。図5の例はモジュー
ル7、歯数17、ねじれ角が8°の歯車の場合である。
まず、同図の左上の1から右方の3まで、中段の左4か
ら右へ6、さらに下段の左7から9(左隅)で創成運動
が終了する。ラック形砥石25の軌跡が右下の9で9つ
描かれており、これが歯溝を示している。このときラッ
ク形砥石25は歯車の歯切ピッチ線上を1から9の位置
へ移動する。同時に被研削歯車は1のの位置が9の
の位置まで回転している。ここで歯切ピッチ線A上を動
いたラック形砥石25の移動量と歯車の基準ピッチ円B
の回転した距離は等しい。Cはラック形砥石の基準ピッ
チ線である。なお、図の右側の歯形だけを研削するので
あれば、1〜6までの移動で完了である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように歯車の
研削作業で成形研削による場合は、複数の砥石車を用意
しておかなければならず、特に、歯数の異なる歯車の小
ロット生産では極めて生産性が悪い。一方、従来の創成
研削盤の場合、円板状の砥石でその断面のプロフィルが
ラックの1つの歯のプロフィルをしている(いわゆるナ
イルス・ヘフラー型の)研削盤では、ラックと歯車をか
みあい運動させる。例えば、はすば歯車の研削は、はす
ばのラックと歯車のかみあい運動を行う。そのため、は
すば歯車では、かみあい線が歯面に対し傾斜しているの
で、平歯車に比べ研削時間が長くなる。かさなりかみあ
い率を1.2として一般には2倍程度である。図6は、
はすばラック砥石26と被研削歯車27とのかみあいに
おいて、砥石26と歯車27の歯面の同時接触線を示し
たものであり、,〜がそれぞれ接触線である。砥
石26はこの同時接触線上を研削していく。また歯形修
正に関して、従来の研削方法では、砥石の先や元を修正
して歯先、歯元修正をしている。この修正量の計算は、
ラック状で修正して歯車へ接触させるので、与えられた
修正量を得るためには複雑な計算が必要である。
【0005】本発明は、上述した不利な点をなくするた
めになされたものであって、成形研削盤上で歯車の創成
研削ができるようにした歯車創成研削方法を提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ワーク
を保持する割出台と、該割出台を搭載したZ軸テーブル
と、該Z軸テーブルの上面に対して垂直な軸線をもち、
かつ、X軸まわりに旋回可能な砥石頭とを備えた成形歯
車研削盤の砥石軸の下端に砥石車を取り付け、前記割出
台の割出し回転と被研削歯車の前記Z軸テーブルの送り
動作または前記砥石車のY軸方向への移動動作によって
歯車の創成研削を行う歯車の創成研削方法が得られる。
【0007】
【発明の実施の形態】次に、本発明を好適な実施形態に
ついて図面を参照して説明する。図1は本発明の創成研
削方法に適用して有用な歯車成形研削盤の正面図、図2
は図1に示す実施形態の一部裁断した側面図である。ベ
ッド21上に左右方向(Z軸方向)に往復移動するZ軸
テーブル20が設けられ、このZ軸テーブル20上に割
出台13および心押台14が互いに軸心が合うように載
置されている。Z軸テーブル20はベッド片側部のZ軸
サーボモータ16によってボールねじ軸18およびボー
ルねじナット17を介してZ軸方向に往復移動する。割
出台13の軸線をここではC軸とする。被研削歯車は割
出台13と心押台14との間に歯車軸線が前記C軸に一
致するようにセットされる。ベッド21の後部にコラム
1が立設され、このコラム1にY軸スライダ5が上下方
向(Y軸方向)に摺動可能に保持されている。Y軸スラ
イダ5の前面には砥石頭保持台7が装着され、砥石頭保
持台7に、砥石軸19を備えた砥石頭8が装着されてい
る。砥石軸19の下端には、この実施例では、従来の創
成研削に使用されるような直線ラック形砥石ではなく、
成形研削に用いるような円周に曲率をもった円板状砥石
車9が装着される。砥石頭保持台7はY軸スライダ5に
保持されたA軸サーボモータ6により、前記C軸の軸線
に直角な砥石車中心を通る水平軸線(A軸)のまわりに
360°旋回可能である。したがって例えば、被研削歯
車がはすば歯車の場合には砥石車9はそのねじれ角に応
じて前記A軸のまわりに傾転し、割出台13にセットさ
れた歯車の歯溝に沿って入り、図3の関係位置で成形研
削されることになる。1つの歯溝の研削が終れば、割出
台13で次の歯溝を割出していく。この運動を歯車の歯
数だけ繰り返していく。
【0008】上述の成形研削盤で歯車の創成研削を行う
には、図5に関してすでに説明したラックと歯車の動き
と同様な動作を、砥石軸下端に装着したラック形砥石の
Y軸方向の移動と、割出台13による歯車の割出し回転
によって行う。勿論、歯巾方向へはZ軸テーブル20を
Z軸方向へ移動させればよい。このとき、Y軸を移動さ
せながらZ軸テーブル20を移動させれば、はすばラッ
クの動きと全く同じことができる。しかし、はすば歯車
の場合は、Y軸は固定してZ軸テーブル20と割出台1
3のC軸を動かせると、従来の研削盤と異なってはすば
歯車でも平歯車と同じ回数で研削できる。図5でいえ
ば、歯巾方向のどこをとってみても、1〜9の位置のい
ずれかの位置にあって変化しない(従来の創成研削で
は、歯巾方向に移動していくと、図5の1→2→3へと
移動する)。
【0009】したがって、この方法を用いることによ
り、従来の創成研削より格段に能率よく創成研削ができ
る(図6、図8参照)。この図8でも判るように従来の
研削方法で連続した創成運動を行った場合、砥石と被研
削歯車の歯面との同時接触線は29は斜め方向になる
が、本発明の場合は歯筋に沿って直線状となる。さら
に、ラックの移動量を調整することによって歯形修正が
容易にできる。例えば、図5の左上図の1でラックを余
分に右方向へ移動させると、歯先修正ができる。
【0010】歯形修正に関して従来の研削方法では、既
に述べたように、砥石の先や元を修正して歯先、歯元の
修正をしている(図7参照)。この修正量の計算は、与
えられた修正量を得るためにはラック歯形状に換算する
ので、複雑な計算が入要である。しかし、本発明におい
ては、かみあい線(作用線)で修正値が与えられている
ので、修正量/cos(αc )を砥石のY軸方向の移動
等に用いることができる。
【0011】また本発明によれば、上述のラックに代え
て、成形研削用CBN電着砥石車を用いても創成研削が
できる。従来の方法では、CBN電着砥石車では同じモ
ジュールでも歯数やねじり角が異なると使用できない。
しかし、上述した創成方法および歯形修正技術を用いる
と、ラックからのずれ量だけ砥石のY軸方向移動から補
正させると、創成研削ができる。即ち、この方法によれ
ば、砥石断面が直線のラックである必要はない。図9に
おいて、CBN砥石車30はラックの基準線Dより距離
AA´=δだけ引込んでいる。この場合δ/cos(α
c )だけY軸方向へ移動させて研削すればよい。なお、
このCBN砥石車はモジュール4、歯数60の例であ
る。
【0012】割出し回数は、インボリュート曲線とのず
れ(多角形誤差)を生ずる。この多角形誤差量の制御
は、従来の研削盤では、コントロールが難しく、ユーザ
側では調整ができなかった。しかし、本発明において
は、誤差量を図10で距離CDとし、この距離CDは以
下のごとく解析的に推定できるので、誤差量を任意に与
えれば、割出し回数を自動的に計算できる。
【0013】次に、歯形曲線(例えばインボリュート曲
率半径)に対する多角形誤差量を推定する方法につき説
明する。図10(a),(b),(c)において、曲線
ADBは歯車の理論上の歯形曲線であり、直線AC,C
Bは実際の歯形の一部を表わしている。ここでA,Bは
被研削歯車の座標点であり、直線AC,CBの勾配は既
知である。基礎円半径RgはRpcos(αs )として
求まる。ここでRpはピッチ円半径、αs は軸直角圧力
角であり、tan-1{tan(αc )/cos(β)}
で表わされる。χ/2は基礎円歯隙角であり、 (ただしZは歯数)、
【0014】まず、多角形頂点C(xc ,yc )を、直
線AC,BCの交点として求める。 直線AC; y=αA (x−xA )+yA ……(1) 直線BC; y=αB (x−xB )+yB ……(2) 式(1),(2)を連立に解いて、
【0015】次に、線分CEの長さを求める。図10
(c)から、 線分OC=√(xc 2 +yc 2 ) ……(5) したがって、 線分CE=√(線分OC2 −Rg2 )=√{(xc 2 +yc 2 )−Rg2 } ……(7)
【0016】図10(c)の三角形COEの∠COE=
αを求める。 α=tan-1(線分CE/Rg) ∠GOC=βを求める。 β=tan-1(yc /xc ) ∠EOH=γを求める。 γ=π/2−(α+β) 基礎円上の点E(xE ,yE )を求める。 E(xE ,yE )=(Rgsinγ,Rgcosγ) ∠FOE=εを求める。 ε=π/2−(χ/2+γ)=α+β−χ/2 ……(8)
【0017】次に、インボリュート曲率半径DEを求め
ると、 曲率半径DE=ε・Rg ……(9) (7)式および(8)式を用いて歯形曲線に対する多角
形誤差量CDを求めれば、 多角形誤差量CD=線分CE−インボリュート曲率半径DE =√(xc 2 +yc 2 −Rg2 )−ε・Rg ……(10) 以上のごとく多角形誤差量が推定できる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来の創成研削に比べて、はすば歯車の場合に割出し回数
が少なくてすみ、また多角形誤差量の制御がユーザ側で
容易にできる。さらに、従来の創成研削に比べて種々の
形状の砥石を汎用的に使用可能である。例えば、従来、
インボリュート歯車を創成研削するには、砥石の断面は
直線形状であったが、本発明では、成形研削に用いた曲
線プロフィルの砥石も使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の創成研削方法に適用して有用な歯車成
形研削盤の実施形態を示す正面図である。
【図2】図1に示す実施形態の一部分裁断した側面図で
ある。
【図3】成形研削方法による被研削歯車と成形砥石車と
の関係を示す正面図である。
【図4】創成研削方法による被研削歯車とラック状砥石
との関係を示す正面図である。
【図5】創成研削方法の原理を示す図である。
【図6】はすばラック砥石と歯車のかみあいでラック砥
石と歯車の歯面の同時接触線を歯面上に模型的に示した
図である。
【図7】従来の創成研削でラック状砥石の修正形態の例
を示した図である。
【図8】砥石を歯筋方向に送る場合の砥石と被研削歯車
の同時接触線の違いを本発明の創成研削と従来の方法に
ついて比較して示した図である。
【図9】本発明における創成研削でCBN砥石車の研削
作業面がラック基準線よりδだけ引込んでいる状態を示
した図である。
【図10】本発明による場合の多角形誤差量の推定原理
を示す図である。
【符号の説明】
1 コラム 5 Y軸スライダ 6 A軸サーボモータ 7 砥石頭保持台 8 砥石頭 9 円板状砥石 13 割出台 14 心押台 16 Z軸サーボモータ 20 Z軸テーブル 21 ベッド

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ワークを保持する割出台と、該割出台を搭
    載したZ軸テーブルと、該Z軸テーブルの上面に対して
    垂直な軸線をもち、かつ、X軸まわりに旋回可能な砥石
    頭とを備えた成形歯車研削盤の砥石軸の下端に砥石車を
    取り付け、前記割出台の割出し回転と前記Z軸テーブル
    の送り動作または前記砥石車のY軸方向への移動動作に
    よって歯車の創成研削を行うことを特徴とする歯車の創
    成研削方法。
  2. 【請求項2】歯車の作用線上における多角形頂点と歯面
    との距離を多角形誤差量とし、予め計算で求めた多角形
    誤差量を基に割出し回数を決定して多角形誤差量を制御
    することを特徴とする請求項第1項に記載した歯車の創
    成研削方法。
  3. 【請求項3】前記砥石軸の下端に、成形研削が可能な周
    縁に曲率をもつ円板状砥石車を取り付けて創成研削を行
    うことを特徴とする請求項第1項に記載した歯車の創成
    研削方法。
  4. 【請求項4】前記砥石車をY軸方向へ修正量/cos
    (αc )余分に進めて歯形修正を行うことを特徴とする
    請求項第2項または第3項に記載した歯車の創成研削方
    法。
JP35216596A 1996-12-12 1996-12-12 歯車の創成研削方法 Pending JPH10175118A (ja)

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CH286697A CH692724A5 (de) 1996-12-12 1997-12-12 Verfahren zum Herstellen einer Verzahnung nach dem Abwälzverfahren.
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JP2006110699A (ja) * 2004-10-18 2006-04-27 Yutaka Seimitsu Kogyo Ltd 円筒歯車研削盤
CN100391670C (zh) * 2005-07-13 2008-06-04 湖南中大创远数控装备有限公司 六轴五联动螺旋锥齿轮加工机床
CN107745315A (zh) * 2017-09-25 2018-03-02 南京律智诚专利技术开发有限公司 一种闸门安装打磨智能工装机构

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