JPS6080521A - 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−ム状の工具及び該工具の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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な精密加工するだめ
の、歯車状又はラッ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って、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
ィ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２６０６７８０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
に内時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
なっている。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（か
つシャープなことである。従ってＣＢＮ粒子は小さめな
サイズのものの場合でも、ワーク表面内に埋め込まれて
しまう。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って、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
生せしめる。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＃ＪＫ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伺加的運動は加工時
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ット法によって加工作業が行なわれ
ている。

ＣＢＮ切削円板の幾何形状は通常、ドレッシング作業に
よって形成される。この場合所謂ダイヤモンド・多粒子
ドレッシング工具が切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ッ
シングローラが該作業面に対して押し付けられ、この際
に該ドレッシングローラと切削円板との間での相対回転
数が形成される。しかしこのドレッシング作業において
は、研削円板の研削が粒子を砕くことによってのみ達成
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Ｍ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
ッシング時には粒子が砕かれ従っ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間頂点 本発明は上記の公知の、ＣＢＮコーティングされた歯車
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。

問題点を解決づ−るための手段 上記問題点を解決するだめの本発明の方法２てよる手段
は、コーティング装着に続いて研削又はラップ加工によ
って当該のコーティングされた歯面な正確な幾何形状に
形成１−ることであり、ま１こ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、コーティング
加工の後に研削又はラップ加工によって形成されている
ことである。この方法においてＣＢＮ粒子はドレッシン
グ加工時のように砕かれるのではなく、個々の粒子の形
状が研削又はランプ加工によって、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って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
がまとまって所謂「平頂五面状の凸部」を形成し、この
凸部の縁が９例えばシェ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１こ谷パラメータ、例
えば研削円板の粒子サイズ、送り速度、研削圧力等を選
択することによって該ＣＢＮ粒子の各線に砕凹部を生ぜ
るように行なわれてもよく、それによって新たに形成さ
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。従ってドレッシング時のよう小
さくされる。また高い機械的負荷においてはＣＢＮ粒子
の各線が砕かれ得る。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づ−るものはないのでこ
の各線は、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６項参照）。

更にコーティングのために微品質のＣＢＮヲ用いその粒
子を研削することによって細い砕凹部を生ぜしめるよう
にすれば、ＣＢＮ粒子における砕き加工による変形は著
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コーティン
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
）を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７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１こ歯車状の工具１０代りにラック状の工具が用いら
れてもよい。相交差角度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相交差角度を制
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（てもよい。この場合、当該
の転動体（工具）はおう形のノ・イパボロイー形、即ち
例えばプランジカット法で公知のように長手方向で中空
球面状の歯面を以って形成さおイ１．Ｌ＞凸紀輛酊鮪簡
デーめｌｒ４函堂１．−？高音Ｒｔｔ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１
ウオームに類似にハイパボロイド形に成形された工具１
１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
１２Ｋかみ合っている。このワーク１２はワークスピン
ドル１４」二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１４Ｖｌ一対して相交差角
度δ′を以って傾斜しており、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、、　ｆ
、Ｔこワ〜りをその全幅において（端面１６がら端面１
７まで）プランジカット法を以っ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ぃる。この工具
の有効範囲は鎖＃１９，２０によって示されている。当
然ながらこのような工具によって、直歯状のワーク１２
０代りに斜歯状のワークを加工することも可能である。

第６図には工具１，１１０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とから成るコーティング６が
装着されている。この場合のＣＢＮ粒子γ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、従ってダイヤモ
ンド研削円板又はダイヤモンド質量体によって研削又は
ラッ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「平頂丘
状の凸部」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３３ＶＣよって、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
よって、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、即ち粒子縁の砕き現象を利用するこ
とが可能となる。これによっ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図には微品質の窒化硼素を用い１こ場合の同じ状態
が示されている。この窒化硼素はその組織に基づいて細
かな砕凹部を生せしめ、これによって多くの新しい縁３
５が生じ、この内の少な（とも１部分は所望の歯面３２
内に位置づ−る。

歯車の精密加工のための、ＣＢＮ粒子でコーティングさ
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
剤が流動担体によっ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２，１
２の加工時と同じ相変差角度を以っ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
ップ仕上げによって得られる効果は第５図で示されたよ
うな多層状のＣＢＮ粒子によっても達成される。

ＣＢＮコーティ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ａη３８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ィ
ングされるが、このコーティングは研削されない。この
溝又は凹部の配置によって、該層から歯面区分への移行
部を以っ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（／ｃおける、ＣＢＮコ
ーティングされた工具の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、プランジカット法においてもＣＢＮ工具を良好に使
用可能となっている。

【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って、第１図は円
筒形の歯車状工具をワークと共に示す図、＄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６図は工具の歯の拡大横断面図、第４図及び
第５図はＣＢＮコーティ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
ンプ加工されたコーティ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１０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・・・コーティ
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、δｌ
・・・相変差角度 （ほか１名） ■　Ｏ Ｃ乃 − −

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　歯車の歯面な精密加工するための、歯車状又はラ
   ンク状又はウオーム状の工具を製造するだめの方法であ
   って、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
   置して成るコーティ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ィングされた歯面な研削又はラン
   プ加工によっ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′り状又はウオーム状の工具を製造するだめの方法魯
   ２、　コーティング（６）の単一層又は最上層のＣＢＮ
   粒子（７）を研削又はラップ加工によって平らにし、そ
   れによって形成された面によって歯面を特徴する特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ６、　コーティング（６）の単一層又は最上層のＣＢＮ
   粒子（７）Ｋ研削又はラップ加工によって砕凹部を生ぜ
   しめ、それによって歯面の表面に複数の尖端及び（又は
   ）縁を特徴する特許請求の範囲第１項記載の方法、 ４−　微品質のＣ’ＢＮを用いコーティング（６）の形
   成し、この砕凹部の複数の縁の少なくとも１部分が歯面
   の表面内に位置する、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
   あって、歯の伺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　）から成るコーティング
   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、コーティング加工の後の研削又はラソプ加工によ
   っ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、歯車状又はラン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
   類似の凹部によって中断されており、この溝又は凹部に
   もコーティングが装着されているが研削又はラップ加工
   はされていない、特許請求の範囲第５項記載の方法。