JPS63306819A - 予じめ歯付けされた歯車の歯のフランクを精密機械加工するための工作機械 - 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】 本発明は、予じめ歯付けされた歯車の歯の逃げ面（フラ
ンク）を精密機械加工するための工作機械に関するもの
であシ、該機械は研削ウオーム（ｇｒｉｎｄｉｎｇ　ｗ
ｏｒｒｎ）を支持する工具スピンドルを含み、製造品の
キャリヤと共に回転カップリングで回転可能であシ、研
削ウオームが製造品に関する作業ストロークと後続の戻
しストロークとに分けられるように往復動する工具スラ
イド配置内Ｋ。

該スピンドルは据付けられている。

ホブ切？）　（ｈｏｂｂｌｎｇ）を伴う歯車の歯形成方
法に於ては、歯の輪郭は少しの削減によって実現される
。即ち歯の７ランク（ｆｌａｎｋ）は正確に形成纏れて
なくて、切子面状の形態で限定された多数の小さな切シ
ロによって正確に近くされる。切削輪郭の各小切断は１
点で理論上のインボリュート形状に達し、他の全ての点
はインボリュート形状から離れる。工具の軸方向供給か
ら発生する進行傷跡は、輪郭方向で小さな切削傷跡上に
添加される。工具の長手方向罠配向されたこれら傷跡は
歯車対のζろがシを妨げる結果を生じ、好ましくない雑
音となる。

インがす、−ト形状からのこれら歪みを取除くための数
多くの精密機械加工、例えばホーニング仕上げやラップ
仕上げが知られている。これら方法は、ホブ研削やホブ
ビーリング（ｈｏｂ　ｐｅ＠ｌｉｎｇ）の如き精密機械
加工手段に続く切削手段として用いられる。この切削手
段は、典型的には歯車の７ランクの表面粗さを４ミクロ
ン以下まで減少する。

米国特許第２２１４２２５は、異なった作用特性を備え
た２つのスクラッピングホイール（ｓｅｒａｐｉｎｇ　
ｗｈ＠＠ｌ）を共通スぎンドル上に１つを他の後に軸方
向に配列し、工具の軸方向転換によって、機械加工され
るべき歯車を、最初に１つのスクラッピングホイールに
、そして次に他のスクラッピングホイールに委ねること
を開示している。切替えの間工具と製造品との保合を維
持するために、小さなブラインドホイール（ｂ　１　ｉ
　ｒｓｄｗｈ＠ｅｌ）がスクラッピングホイール間に配
置されており、切替えの間、工具と製造品との関係位置
の維持を確実にする。歯車のスクラッピングは、硬化の
間の歪み誤差が最終品質を害するような、歯車が硬化さ
れてない状態にある時にのみ有効に使用可能な方法であ
る。

ホブ研削は、予じめ歯付けされた歯車の精密機械加工に
とって、最近ますます広く用いられるようになシ、そこ
では研削ウオームがホブ切シ原理によって仕上げられる
歯車の歯のフランク（ｆｌａｎｋ）にころがされる。こ
のような研摩機械は公知であシ、典型的な構造は、Ｒ＠
１ｓｈａｎ＠ｒ　ｅｏｍｐａｎｙ（Ｋｄ。

１１８２２００　）の／譬ン７　Ｌ／　ットにＲＺ３０
０ＥＯ名で記述され、且つ示されている。

研摩に用いられる研削ウオームは、比較的太きな表面粗
さを引起こし、更にその上不都合な配列を有し、そして
比較的高い雑音を生ずる。この問題は、実施範囲を狭め
るような小さな粒子を用いることによってか、研削後に
再び歯車を研摩するかホーニング（ｈｏｎｉｎｇ）する
かによりてのみ解決される。研摩は普通、運動が順次に
公知のホブ切シ又はホブ研削に相応する別々の機械で催
される。

しかしながら、製造品（ワークピース）はこれらの機械
に別々に把持され、且つ再度同調されなければならない
。再設定及び非製作に関して生ずる時間は、現代の歯車
製造では受認し難い数値にまで達した。

ドイツ特許公開筒２３０１３１２は、研磨材グラスチッ
クの埋め込まれた可撓性合成材料からなるウオーム形状
工具を歯車のホーニング仕上げ用として開示している。

ホーニングは、工具が駆動され、且つ製造品がそれに応
じて運ばれ、それによって１つのフランクのみが必然的
に加工される限）において研削とは異なる。

可撓性のホーニング或いは研磨の工具が、歯車を同調さ
せるための正確さの過大な必要条件を課すことなしに表
面粗さの改善が出来る点で有利表ことは至極当然である
。

弾性工具は又、一定の好ましい外形からの片寄シにも適
合したシ調整したシ出来る。

本発明は、歯車の研削及び研磨で製造する時間を金塩の
値を越えて減少する問題に基づいている。

この問題は、本発明の第１請求項の特徴によって解決さ
れる。本発明の本質は、基本的には公知のホブ研削機を
ペースに新規な工具を使用することにあシ、該工具は、
１つの研削ウオームと研摩ウオームとを同一工具スピン
ドル上で軸方向に間隔を置いて１方を他方の後に置くこ
と、該両ウオームの歯形が実質上同一であシ、それらの
ス・ぐイラルが共通の連続した螺旋線に沿って延びてい
ることに特徴を有している。１度同調されれば、機械加
工されるべき歯車は、どのような再把持及び再適合をす
ることも必要なく、継続的に研削ウオームと研摩ウオー
ムとに係合出来る。

研削ウオームと研摩ウオームとの組合せのために、これ
ら２つの工具の作用を明確に分けることが出来る。即ち
、研摩ウオームはもはやストック（ｓｔｏｃｋ）の取除
きを生ずることは全くない。研摩ウオームは、実際に表
面粗さを改善するのみで、存在するフランクの幾何学的
図形に完全に適合するように柔軟である。

研削ウオームの螺旋表面又はスパイラル経路が研摩ウオ
ームに中断なしに連続することも又重要であり、研削ウ
オームと研摩ウオームとの間の軸方向の分離体は仮想螺
旋部片によって橋絡されている。この事は研摩ウオーム
の歯車への適合の再同調（ｒｅｓｙｎｃｈｒｏｎｌｚａ
ｔｉｏｎ）を不要とすることが可能なことのみに役立つ
。

研摩ウオームの歯形が研削ウオームのそれと実質上同一
であるべきだが、片寄シ（偏向）は、例えば工具と製造
品間の７ランク圧力を増加するために可能である。

適用された研摩ウオームの弾性は、どのような補助的々
機械の移動の必要性も、工具のフランク幾何学的形態を
変更することもなく、製造品のフランクの表面粗さを改
善することを可能とする。

可撓性研摩ウオームを用いる特有の利点は、又たとえば
、製造品に関する工具の変位対温度が、製造品と工具と
の間に常に確実な接触が存在するように、約２０ミクロ
ンの範囲内で調整される事実に見られる。

精密で堅い研削ウオームと比較すれば、製造品と工具と
の間の接触の理論との点が接触表面で拡張されることも
又利点である。この表面内で研磨材料の相対運動が、先
行の精密機械加工の間に形成されたマーク（傷跡）と同
一方向でなく製品フランクに関して発生する。この傷跡
又はゴーストライン（ｇｈｏｓｔ　１ｉｎｅ）は、その
結果実際問題としてよシ良く機械加工される。

工具、即ち研摩ウオームは工具スピンドル上での堅固な
把持を可能とするために、好ましくは金属入れ子（ブッ
シング）から成っている。現実のスパイラルは弾性合成
材料から成っておシ、その中には研磨剤が埋入されてい
る。熱可塑性物質が合成材料として使用可能であり、シ
リコンカーバイド、特殊融合アルミナ、或いは他の適切
な材料が研磨剤として筐用可能である。合成材料母体内
への充填剤の最適の粒子サイズ及び分配が単なる経験作
業に基いて決定可能である。

材料の弾性度（シ□ア硬度）は、工具のフランクが約３
０ミクロンの先行機械加工歯車の粗さを調整出来るよう
に選択されねばならない。

工具を１つに仕上げるために、例えば仕上げといし車及
び他の工具に用いられる如き機械的抵抗材料で被覆され
たマスターホイール（ｍａｓｔｅｒｗｈ＠ｅｌ）を用い
ることが出来る。しかしながら、合成材料と研磨剤とは
、自己仕上げ能を創出するようにお互に統合されるのが
好ましい。この仕上げ方法は、工具の幾何的形状がどの
ようなドレッシング（ｄｒ・ｓｓｉｎｇ）手段をも必要
とせずに製造品の幾何的形状に自動的に適合する点で有
利である。

本発明の更にその上の有利な改善は、従属請求項に記述
されている。

以下に、添付図を引用した例によって本発明の実施例を
述べる。

〔実施例〕

研摩ウオームが用いられている機械、例えばホブ研削盤
が第１図で見られる。連続的に運転するホブ研削盤は工
具として研削ウオームを備えている。またへりカルホブ
研削として言及される方法は公知のホブ切ｉ　（ｈｏｂ
ｂｌｎｇ）Ｋ等しい。

機械ペッド上に固定作業テーブルがあシ、その上に予じ
め歯付けされた歯車が適切な把持手段によりて垂直軸で
把持される。製作品は、工具ウオームと回転係合を始め
るためＫその垂直軸のまわシで交代可能であり、動きは
矢印２で表わされている。半径方向に転位可能な主柱（
半径供給方向が矢印３で表わされている）が工具ウオー
ムを接線方向く転位するための接線スライドを支えてい
る（この転位方向は５で示される矢印によって記されて
いる）。接線スライドは又軸方向（矢印４）にも移動可
能であシ、且つ水平軸のまわシに旋回（矢印６）可能で
ある。

工具スライド又は接線スライド上に、研削ウオーム１０
が端部支持体（ＧＬ）と主軸受（ＨＬ）間で工具スライ
ド上の研摩ウオーム１２前方で堅固に把持されている。

研削ウオームと研摩ウオームとの間に、１つのウオーム
が完全に動き出て他のウオームが動き入ることを確実に
するための短かいス（−サースリーｆ　（ｓｐａｅｅｒ
　ｓｌ＠ｅｖｅ）がある。

研削ウオーム１０は、例えばカーバイドコーティングさ
れた堅いウオームである。研削ウオームのフランク（ｆ
ｌａｎｋ）幾何図形的配列は、歯溝を横切る時に相応す
るフランク補正をもたらすために、好ましくはその軸方
向に長さを変化する。

他方、研摩ウオームは弾性合成材料で作られている。ら
せん形の歯の輪郭は軸方向に沿った長さが一定である。

他の点ではこれらウオームは、同じ、径、出発点の数及
びらせん角を有し、径とらせん角から一定の偏差が可能
である。

第３図は、工具に関連している工具スピンドルの経過時
間図を示している。３座標軸が接線方向、軸方向、及び
半径方向で速度を指示している。

Ｄ′からＡ′へ製作品が変わシ、研削ウオームが予じめ
歯付けされた製作歯車の歯溝内に適合される。

Ａ′からＡへの半径方向供給の後に、ＡからＢに接線及
び軸方向速度成分を有する対角ストロークが始まる。実
際には、行程経路は、正確には直線でなくて、歯元の面
の一定の横方向のクラウニング（ｃｒｏｗｎｉｎｇ）を
作るためＫわずかに曲がる。この曲げられた経路は破線
で示されている。点Ｂに到達すると同時に、工具スピン
ドルは短かい軸方向移動によって追従して外方に動き、
そして新しい半径方向の適合に入シ、それによりて研摩
ウオームの最初のらせんが、製作歯車の相応する歯溝に
係合することを引起こす。工具スピンドルのＣからＤへ
の逆戻りと同時に製作歯車の全歯溝が処理される、即ち
磨かれる。

研削ウオームが、その研摩効果と軸方向長さを変化する
フランク幾何配列とのために、製作歯車上で相応する補
正及び除去を達成するが、しかるに研摩ウオームは表面
あらさのみを減少する。

本発明方法は、例として、３５歯、らせん角３３°、２
１モジ−２ス、歯幅１４．７ｍの歯車に実施された。ウ
オーム径は１４０−であった。歯車はまたフランク当シ
０．１２ｍの剰余があった。

工具スピンドルの速度は１０１０９００Ｌ転／分であシ
、該回転は８０　ｉｓｅの周速を生じた。作業台の速度
は３１２回転／分に出来た。

製作品回転当シの経路供給はＩＩＩＩＩ＋であ）、研削
工程は全体で６秒かかった。

研摩については、逆戻夛ストロークの間同じ速度が用い
られ、製作品の回転当りの供給が０．８−に減少される
点でのみ差がある。研削は全体として８秒要した。直接
製造に関係しない時間は記述のケースで４秒でラシ、故
に歯車のための機械加工の合計時間は１８秒となった。

上述した数値は勿論例証である。材料の種１ｇＡ及び歯
車の径に応じて他のノＪ？ラメータが設定されねばなら
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図はホゾ研削機の概略図である。 第２図は研摩ウオームと研削ウオームとが配置された工
具スピンドルの概略図である。 第３図は第２図の工具スピンドルが対角ホブ切シ方式に
よって歯溝を横切る経路線図である。 １０：研削ウオーム、１２：研摩ウオーム、ＧＬ：端部
支持体、ＨＬ：主軸受。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、研削ウォームを支持し、製造品キャリヤところがり
   結合で回転される工具スピンドルを含み、該スピンドル
   が往復動する工具スライド装置中に、研削ウォームが製
   造品に対して作用ストロークと続く戻りストロークとに
   分けられる仕方で据付けられており、研摩ウォーム（１
   ２）が工具スピンドル上に研削ウォーム（１０）から軸
   方向に離して配置され、そして工具スライド装置の戻り
   ストローク（Ｃ、Ｄ）は研摩ウォーム（１２）の作用ス
   トロークとして実施されるが同時にころがり結合を維持
   するように適用され、工具と製造品との間の再同調が不
   必要に適用されたことを特徴とする予じめ歯付けされた
   歯車の歯のフランクを精密機械加工するための工作機械
   。 ２、硬い材料の粒子で被覆されたスチールベースを有す
   る複数のスパイラルを備えた研削ウォームを含み、該研
   削ウォーム（１０）が減少した径を有する軸方向セパレ
   ータで追従され、該セパレータが硬い粒子の埋入された
   可撓性合成材料製の複数のスパイラルを備えた研摩ウォ
   ーム（１２）によって追従されており、そして研削及び
   研摩ウォームのスパイラルが同一のピッチ及び外形を有
   していることを特徴とするホブ切り方式によって予じめ
   歯付けされた歯車の歯のフランクを精密機械加工する工
   作機械。 ３、研摩ウォーム（１２）と研削ウォーム（１０）とが
   実質上同一の歯形を有することを特徴とする請求項２の
   工作機械。 ４、工具スピンドルを保護するために金属、好ましくは
   スチール製のブッシングを備えたことを特徴とする請求
   項２又は３の工作機械。 ５、合成材料が熱可塑性であることを特徴とする請求項
   ２から４までのいずれか１項に記載の工作機械。 ６、研摩剤が、シリコンカーバイド、タングステンカー
   バイド、或いは特殊融合アルミナであることを特徴とす
   る請求項２から５までのいずれか１項に記載の工作機械
   。 ７、合成材料の硬度及び研摩特性が研摩作用で自己再仕
   上げ作用を果たすように選定されていることを特徴とす
   る請求項２から６までのいずれか１項に記載の工作機械
   。