JPS63295118A - ヘリカルギヤのホブ研削方法 - 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〕 本発明はヘリカルギヤのホブ研削方法に関し、特に、略
インボリュートウオーム形状を有し、加工面積の長さよ
りも長い作業長さを備え、かつ被削りギヤからの中心長
さが軸線に対して傾斜した方向及び接線方向への送り動
作の間に変化して横クラウニングを創成するような工具
を使用して連続ダイヤゴナルホッビングを行うことによ
り、ヘリカルギヤをホブ研削するヘリカルギヤのホブ研
削方法に関する。

（従来技術〕 ダイヤゴナルホツビング法を使用する歯切り加工機械は
ギヤのホッピング切削と、予め歯形形成したギヤの仕上
げ加工、例えば、ホブはつり（ホブビーリング）及びホ
ブ研削等の両者に用いられる。歯面形状は、ホッピング
過程の間に夫々の工具切刃の包絡形状として創出される
。被加工ワーク（以下、単にワークと言う、）に対する
工具位置は、Ｓ亥工具によってワークのホンピングを行
うことにより、連続的に変化する。歯面ば正確には形成
されないが、一定数の小切削面による近似多角面として
形成される。この小切削面における各要素多角面の形状
は、理論的インボリュート形状に１点で接触する。従っ
て、他の全ての点は、上記理論的インボリュート形状か
ら多かれ少なかれ逸脱している。その結果、歯面ばうろ
こ面構造となり、次ぎの加工過程でホブ研削等の仕上げ
加工により、削り取られることになる。然しなから、歯
に掛かる荷重状態を最適化し、かつノイズ低減を図るた
めに理論的に正確なインポリエート形状には、修整が加
えられる。例えば、最大限に円滑な作用を得るために、
歯末クラウンニング（歯先逃がし）を創成することは、
良く行われる。叉、噛み合い開始点で歯先逃がしにより
、発生するエツジ接煎は、作用歯面間に油膜を形成する
上で極めて重要である。この歯末クラウンニングないし
歯先逃がしは、工具の歯元面を適正な輪郭に形成するこ
とによって得ることができる。歯溝幅方向の歯形の幾何
学的形状の補正、つまり、歯溝の横クラウニングないし
錐形化及びそのクラランニングを傾けることは、ワーク
または工具に余分な動作を付与し、その余分な動作が、
歯溝内を工具が軸方向に通過する間に、該工具とワーク
との間の中心距離を変化させることにより、達成される
。

平歯車において、歯面が修整されると、この方法は所望
の結果を生ずることに成る、それは、ワーク面に対する
工具軸の交差角が小さいことは、創成軸方向歯形がワー
クの正面上に位置していることを意味するからであり、
つまり、１つの歯溝の両側の歯面に同一軸方向面上で特
定の中心距離が作用するからである。

然しなから、ワークギヤと工具との間の軸方向交差角が
９０″′以外の角度、例えば、約６０°であると、噛み
合い関係が変わり、歯溝の左右両歯面の補正が等しくは
ならなく成る。これは、工具とワークギヤとの間の作用
線ないし侵入曲線がワーク軸に垂直な面（Ｘ、Ｙ平面）
上にな（、このＸ−Ｙ平面に対して傾いているからであ
る。従って、ワーク軸に関して工具のラジアル方向の送
り動作により創成される補正は、ワークの軸線に垂直な
平面では役立す、代わりに、歯溝に関する別の高さ位置
で作用を及ぼすのである。その結果、歯面形状に歪み又
は捩が発生し、特に、歯溝の近寄り領域と遠のき領域と
において、これら歪または捩が生ずるのである。これら
の歪みが有ることは、ノイズの増加、不均一作用による
摩耗の増加、耐荷重性の劣下をもたらすのである。

歯車のノイズ、寿命、荷重容量を適正化するには、歯面
形状を方向及び歯形形状の面から夫々に補正できること
が必要である。クラウニング量と傾斜は、歯の基礎部、
中央部及び歯末部で相互に異なるようにし、それに依っ
て引き側歯面と押し側歯面とでクラウニング値が違うよ
うにしても良い。歯すじ方向の補正と横クラウニングは
工具のラジアル動作と軸方向動作の組み合わせにより遂
行される。即ち、工具の軸方向動作における中心距離を
変更す渚ことにより、遂行されるのである。

工具とワークとの間の作用面はワーク面に角度を成して
いるので、歪みが発生し、その量は、選択された中心距
離補正量、歯幅、ミリング加工領域の大きさに直接依存
する。そして、ヘリカル角が大きい程、また、作用角度
が小さい程、そしてミリング深さが多い程、歪み量が大
きくなる。しかも、歪み量はワークの歯形のオフセット
量にも依存する。ヘリカル角が約３０″の場合、歪みは
所望する補正量そのものより大きく成ってしまう。

通常、歯面補正量は歯元と歯先との中間でのみ測定され
、歯形補正量はワーク幅の半分の地点でのみ測定される
から、歯溝の近寄り領域と遠のき領域とにおいて生ずる
歪みは、全く検出されないことが良く有る。

〔発明が解決すべき課題〕

依って、本発明は、中心距離修整によって、長さ方向の
歯の補正（歯すじ方向の補正）を行いつつ、同時に上述
した不都合な歪みの発生を回避せんとすることを課題に
するものである。

〔解決手段と作用〕

この課題の解決は、本発明によれば、本願特許請求の範
囲の１項の特徴部に記載の要件により解決されるもので
、決定的な点は、工具ウオームの成る軸方向領域がワー
ク歯車の軸方向に見た歯溝の各領域に関与していると言
うことである。ここで、ウオームねじの歯面幾何学的形
状は、軸方向に変化するから、創成すべき歯溝は、該歯
溝の幅に渡る工具を略一定に変化させることにより、作
製される。ワークと工具との間のホッピング作用中にウ
オーム工具は、ワーク歯車に対して軸方向にのみならず
、接線方向に送られ、歯溝の近寄り領域は、ワーク歯車
の幅方向に見て、その歯溝の遠のき領域に比較して異な
るウオームねじにより機械加工されるのである。ワーク
歯車のインボリュート歯に所望の補正を付与しつつ、他
方で、既述の歪みを回避するには、工具歯は左右の歯面
で異なる作用角度を有することが必要である。更に、作
用角度と鴫厚とを、中心距離補正に関連させるようにし
て（つまり、被研削ワーク歯車の高さに対する工具の各
時点の位置の関数として）軸方向に一端から変化させる
と、歪み形成作用は是正されるのである。

ワーク歯車に対して工具の接線方向送りを、加工領域の
長さ以上にすることは、ダイヤゴナルミリング法に関連
して周知である。然しなから、この周知の接線方向送り
は、工具の有効利用と寿命の改善のみを意図したもので
ある。故に、周知のギヤホブは、軸方向全長に渡り、そ
の歯面幾何学的形状がコンスタントである。

ブアウテル（Ｐｆａｕｔｅｒ　）のボブ切り、第１部、
方法、機械、工具、応用技術、変速歯車、スプリング（
Ｓｐｒｉｎｇｅｒ　）出版、４３６真により歯の厚みと
形状が異なり、ダイヤゴナルボブを用いてクラウニング
された歯車を創成することは既に公知である。この方法
においては、ボブは、その歯溝の最大幅のところがワー
クの歯形の中央部分まで移動して加工をするように調整
されており、これにより、そこに、その歯形の最大幅の
部分が形成される。ボブの歯形のより厚い部分はその両
端で働く。

すなわち、ワークの歯の厚さはそこで薄くなっている（
重なった二重構造）。

然しなから、この公知の方法は平歯車の横ないし側方の
クラウニング作業に対してのみ有効である。もし、この
方法かはすば歯車に適用されたならば、歯車の正面に対
して作動面が傾いているために、上述した歪みが再び生
ずる結果となる。

本発明は、この側方のクラウニングが、通常の方法で当
初から行われる限り、中心距離を変えることにより、一
つの異なった方法を開発するものである。工具は軸方向
の送りの間は歯車から後退し、最高点を過ぎた後、再び
前進する。この径方向の送りは機械的、に又は電気的に
、そのほかに電子的制御されることができる。はすば歯
車の場合には、この方法は相互に鏡視的に形成されて出
入をする部分となっている歯溝の面の形を必然的にかな
りゆがめる結果をもたらす。本発明により、この歪みは
、工具のウオームの面の作用角がウオームの長さにより
変化することで除去される。一定の工具の部位と、一定
の生成した中心距離とがそれぞれの場合の歯面の一定の
部位と連携する。

このことにより、はじめて、はすば歯車を理想的に修正
された歯形に近づけることができる。

〔実施例〕

第１図に示すように、主としてクラウニングに係わり、
可能な歯面の修正は、それが凸であれ凹であれ、歯形の
歯底や中間部又は歯先に於いて、それぞれ異なった修正
量となり、歯溝の中心を通る平面と平行に、或いは成る
角度を以て円錐形となる修正が成される０円滑なしなや
かな歯車の噛み合いを行うためには、歯面の縦方向のみ
ならず歯底から歯先にいたるまでクラウニングを施さな
ければならない、これによって、歯先は歯溝の歯が出入
する部位から僅かに後退して縁部での干渉が起こらない
ようになる。勿論、この除去は有効な歯形を過度に短く
しないようにあまり大きくしてはならない。参考に示し
た図示の歯溝は理論的に正確なインボリュートの外形で
ある。この図は歯溝を上から見た透視図であり、真中の
部分はべ−スすなわち歯底を示し、歯面ば歯先に間かっ
て左右に立ち上がっている。図示の通り二つの歯面ば、
荷重を受けたときに、夫々が押圧、引張りの力を受けて
異なる変形をするのに対応して異なった修正がなされて
いる。

第２図に示すように、インボリュート歯車研削用のホブ
盤に本発明の方法が適用できる。この機械のベッドには
裾え付けのワークテーブルが配置され、その上にワーク
例えば前歯切りを行った歯車が垂直軸を持った適当な締
め具により留められている。ウオーム工具と連結してボ
ブ切りを行うために、ワークはその垂直軸の回りを回転
する。

その動きは矢印２で示す。

径方向に移動する主台（この径方向は矢印３で示す）に
ウオーム工具を切線方向（矢印５で示す）に動かす滑り
台が着けである。この切線方向の滑り台は又、軸方向（
矢印４）に動くことができ、更に、水平軸（矢印６）の
回りを旋回することもできる。

このウオーム工具とワークとの相対的な動きは、実質的
には、ウオームとウオーム歯車の対となった時の動きと
同じものである。この時のウオームは工具に相当し、ウ
オーム歯車は加工され或いは仕上げ加工をされるワーク
に相当する。一方では工具の回転を他方ではワークの回
転を行うために、素材が動かされる。切削が行われる前
に、所要の前進の深さに径方法の送りが行われ、それに
続いて切り下げ又は切り上げの方法によって、機械加工
が軸方向に行われる。ウオームの回転運動に加えて、こ
のウオームは切線方向に所定量移動し、工具の送りは軸
方向と切線方向との送りの要素の合成されたものとなる
。軸方向の送りの要素の機能としては、工具の径方向の
送りもある。これは、縦方向のクラウニングを行い、円
錐形に形づくるために型により、又はプログラムにより
制御されている。

第４図は工具とワークとの相対的位置を略示している。

同図中、実線によって示した位置は、研削の開始位置で
あり、即ち、歯溝の近寄り領域の研削の開始位置に対応
している。ワークは垂直軸線を中心として回転し、一方
、工具は軸線方向並びに接線方向の各成分を有してワー
クを通過する・この結果の動作が、ベクトル図により、
示されている。工具の破線位置は、歯面研削における歯
溝から出る時点の位置に相当している。工具ウオームと
ワークとの噛み合い関係は、第６ａ図と第６ｂ図とに示
しである。ワークの軸線を含む平面に投影した侵入曲線
は、第６ａ図にＥとして図示されている。これは、歯面
形状の同時形成される全点の作用平面である。第６ａ図
を参照すると明らかなように、ワーク歯車右歯面と工具
台歯面とが正面接触軌跡ａ、ｌの間だけ噛み合い、両者
の左歯面は正面接触軌跡ａ、の間だけ噛み合う。この結
果、工具とワーク歯車の左歯面と右歯面の作用長さがＬ
ＬとＬｌｌとに成る。全長は、所謂、歯形形成領域又は
、加工領域長さＬＡと定義される。

第６ｂ図を参照すると、軸線を含む平７面上におけるこ
の長さが、約３つの螺旋条を含んでいることが明らかで
ある。上記加工領域の前後に有る工具長さの部分は、工
具の接線方向の送りに利用される。ｂＬとす、ｌとは正
面上に投影正面接触軌跡を示している。第６ｂ図中、記
号Ｃはクラウニングまたは円錐形状を創成するための補
正動作を示している。

第５ａ図は、工具ウオームの複数ねじを軸断面して示し
た図であり、右側の記号Ａで示した領域は歯溝を歯底か
ら歯先まで経過する間に該歯溝の下部領域と係合し、ま
た、記号Ｂで示した歯又はねじ部分は、歯溝の上部領域
と係合する。例えば、工具の歯又はウオーム螺旋条は、
右歯面の底部領域を左歯面の底部領域よりも多く削り取
る様にＡの所で歯形形成することができる。領域Ａにお
ける工具の理論的に正確な輪郭形状は、第５ａ図と第５
ｂ図とに実線で示されている。また実際の修正輪郭形状
は一点鎖線によって示されている。第５ｃ図は創成され
た結果を略示している。この破線曲線は理論的に正確な
形状を示し、一方実線の曲線は名目上の修正を示してい
る。

領域Ｂでは工具は、左歯面の底部領域を右側歯面の底部
領域よりも多く削り取る様に歯形形成する。再び、工具
の理論的に正確な輪郭形状は第５ａ図と第５ｂ図とにお
いて実線で示されており、−万一点鎖線は修正された歯
面形状を示す。

第５Ｃ図は創成された結果を示している。破線は理論的
に正確な形状を示し、一方実線は修正した歯面を示す。

第４図における工具の軸線を含む断面から明らかな様に
、工具は歯車の幅、或いは高さを横断したときに、領域
Ａから領域Ｂに移行している。それ故に、歯溝の下部領
域においては上部領域に対して異なった歯面修正が生ず
る。略示図は歯溝の中央部が理論的に正確な形状とほと
んど異なることのない輪郭形状のウオームによって研削
されることを示している。歯溝の幅、或いは高さを横切
る方向に関しては、工具の異なった軸線方向領域が各歯
溝の領域と関連している。

本発明の歯面補正の効果を第３百図から第、３ｄ図まで
に略示している。第３ａ図は歯面の小さな形状を示して
おり、これによりＸＹ平面は正確なインボリュート面で
あり、咳面から歯面及び底部から頂部までの長手方向に
おいて各種寸法分が削られ得る。図において、右端は歯
の底部であり、左端は頂部である。また上端は歯溝の遠
のき領域であり、下端は歯溝の近寄り領域である。歯面
修正の範囲は約６ミクロンから２０ミクロンの範囲であ
る。第３ａ図は、所望の頂部輪郭部形状が近寄り領域よ
りも遠のき領域において相当大きいということが明瞭で
ある。側方クラウニングは非対称である。

第３ｂ図は通常の工具、例えば一定の歯面幾何学形状と
歯幅を横断する方向の修整中心距離とを有した研削ウオ
ームによって創成され得る歯面形状を示している。歯の
高さ方向中程、即ち頂部円柱と底部円柱との中間のクラ
ウニングは所望値に対応して、いるが、側方のクラウニ
ングを創成する半径方向の送りは歯の中央においてのみ
正確であるため、作用平面の傾斜は頂部と底部とにおい
て望ましくない捩れとなる０名目上の形状と従来技術に
よって得られ得る形状との比較が第３Ｃ図に図示されて
いる。名目上の形状からの歪みは歯溝の侵出領域、即ち
図面の上端における右側では特に大きい。右側歯面では
、同程度の捻じれがあるが、部分的には反対方向の捻じ
れがある。

〔発明の効果〕

最後に、第３ｄ図は規準形状と本発明方法を使用して創
成された形状との比較を示す。第３Ｃ図と第３ｄ図との
比較により、本発明方法を用いると規準形状に対して概
ね完全に対応した実際の形状が得られるということが明
瞭となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、修正した歯溝を模型的に示した透視図、第２
図は、ホブ盤の斜視図、第３ａ図より第３ｄ図までは従
来技術による歯面の修正を行った南面と本発明による歯
面の修正を行った歯面の規準及び実際の幾何学的図形構
造を示す斜視図、第４図は、ホブ切り作業中の工具とワ
ークとの相対的な位置を示す図、第５図ａから第５図Ｃ
までは、本発明のウオーム工具の歯面の形が軸方向に変
化している状態を示す図、第６図ａより第６図すまでは
、はすば歯車の歯溝の加工中の工具とワークとの噛み合
いの関係を示す図。 ＬＬ　・・・左歯面作用長さ、Ｌ、Ｉ　・・・右歯面の
作用長さ、ＬＡ　・・・加工領域長さ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、略インボリュートウォーム形状を有し、作用長さが
   加工領域の長さより大きく、かつ、被削り歯車からの中
   心距離がダイヤゴナル方向の送り動作の間に軸線方向と
   接線方向とに変化するような工具を使用して横クラウニ
   ングを創成する連続ダイヤゴナルホッビングによるヘリ
   カルギヤのホブ研削方法であって、工具ウォームの右ま
   たは左歯面の圧力角を、該ウォームの一端から他端に向
   けて最大値から連続的に低減させ、依って該ウォームの
   一端における右歯面の最大圧力角を左歯面の最少圧力角
   に一致させるか又は、反対に該ウォームの一端における
   左歯面の最大圧力角を右歯面の最少圧力角に一致させる
   ようにして成ることを特徴とするヘリカルギヤのホブ研
   削方法。