TWI485021B - Gear grinding method - Google Patents

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Description

齒輪研磨方法
本發明是關於齒輪之齒面研磨時對該齒面施以凸面加工的齒輪研磨方法。
齒輪，其做為驅動力傳達用的手段極為一般性，但齒輪彼此咬合會產生齒輪噪聲(噪音及振動)。
於是，以往為了解決上述問題，一般是對齒輪的齒面進行凸面加工處理。所謂凸面加工處理，是指將膨出成圓弧狀的凸面沿著齒紋方向形成在齒輪的齒面。上述的凸面加工處理，是能夠隨著從齒紋方向中央部朝齒紋方向兩端部逐漸減少齒厚進行加工。接著，如上述，施有凸面加工處理，是能夠使齒輪彼此的咬合順暢，因此就能夠降低齒輪噪聲。
此外，在對熱處理後的齒輪進行凸面加工處理，一般是在研磨加工時同時進行凸面加工處理。上述研磨加工，是使砂輪圓弧運動成沿著凸面加工形狀，該砂輪的圓弧運動，是可根據凸面加工形狀調整齒輪和砂輪之間的軸間距離。接著，如上述，對齒輪的齒面施以凸面加工的齒輪研磨方法，例如專利文獻1所揭示的內容。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-290234號公報
上述先前的齒輪研磨方法，是將齒輪和鼓形工具以咬合成具有指定之軸交叉角的狀態，進行同步轉動的同時，於該等之間，藉由調整對角比進行凸面加工處理。再加上，當要調整齒面的凸面加工形狀時，是調整齒輪和鼓形工具之間的軸間距離。
如此一來，先前的齒輪研磨方法，就需要一邊執行進刀動作一邊根據凸面加工形狀調整齒輪和鼓形工具之間的軸間距離。此外，在根據凸面加工形狀調整齒輪和鼓形工具之間的軸間距離時，於圓弧運動的象限轉換時(反轉時)，恐怕會產生有驅動力傳達機構的齒隙等所造成之所謂象限突起的軌跡誤差。
其結果，不僅齒輪及鼓形工具的加工動作變複雜，象限突起也會影響到加工精度，因此會使恐怕齒輪的加工精度降低，即會使包括凸面加工處理精度之研磨加工精度降低。
此外，先前，也提供有一種對齒輪的齒面使用經修整用齒輪修整後的砂輪進行凸面加工的齒輪研磨方法。然而，該齒輪研磨方法，在變更齒輪的凸面加工形狀時，需要調整修整用齒輪的凸面加工形狀，因此調整作業非常費工。
因此，本發明是為了解決上述課題而為的發明，目的在於提供一種經由加工動作的精簡，達成加工精度提昇的同時，能夠容易調整凸面加工形狀的齒輪研磨方法。
用以解決上述課題之第1發明相關的齒輪研磨方法，其特徵為，是將被加工齒輪和鼓形的齒輪狀砂輪以咬合成具有指定之軸交叉角的狀態進行同步轉動的同時，於上述被加工齒輪和上述齒輪狀砂輪之間，朝對上述被加工齒輪的工件轉軸交叉成指定之第1斜角的進刀方向，施以相對性進刀，藉此使上述被加工齒輪經由上述齒輪狀砂輪研磨成上述被加工齒輪施有沿著齒紋方向的凸面加工，上述齒輪狀砂輪之鼓形規定用的砂輪寬度方向的曲率及上述第1斜角是根據上述被加工齒輪的凸面加工形狀進行設定。
用以解決上述課題之第2發明相關的齒輪研磨方法，其特徵為，具備有修整用齒輪，該修整用齒輪是以其與上述齒輪狀砂輪之間咬合成具有上述軸交叉角的狀態，形成同步轉動的同時，於該修整用齒輪和上述齒輪狀砂輪之間，朝對該齒輪轉軸交叉成指定的第2斜角的進刀方向，施以相對性進刀，藉此對上述齒輪狀砂輪進行修整， 藉由調整上述第2斜角，對上述齒輪狀砂輪之鼓形規定用的砂輪寬度方向的曲率進行設定。
因此，根據本發明相關的齒輪研磨方法時，是於被加工齒輪和齒輪狀砂輪之間，朝沿著第1斜角的進刀方向，施以相對性進刀時，根據被加工齒輪的的凸面加工形狀設定齒輪狀砂輪之鼓形規定用的砂輪寬度方向的曲率及上述第1斜角。如此一來，就能夠使加工動作精簡，因此能夠提昇被加工齒輪之加工精度的同時，能夠容易調整被加工齒輪的凸面加工形狀。
 [發明之最佳實施形態]
以下，針對本發明相關的齒輪研磨方法使用圖面進行詳細說明。
[實施例]
如第1圖所示，採用本發明相關之齒輪研磨方法的齒輪磨床(省略圖示)，是利用鼓形的齒輪狀砂輪11對螺旋齒輪即工件(被加工齒輪)W進行研磨的同時，對工件W的齒面施以凸面加工。再加上，如第2圖所示，上述齒輪磨床，是於磨床機上，具有利用修整用齒輪12對齒輪狀砂輪11進行修整的修整功能。
其次，針對齒輪磨床之研磨加工時及修整時的安裝構造使用第1圖及第2圖進行說明。
首先，如第1圖所示，執行研磨加工時於齒輪磨床，工件W是設置成可繞著延伸在垂直之Z軸方向的工件轉軸C1轉動。該工件W，是切齒加工後施有熱處理，該工件寬度(齒寬)是形成為bw。
此外，執行研磨加工時於齒輪磨床，齒輪狀砂輪11是設置成可繞著砂輪轉軸B轉動的同時，被支撐成能夠朝成為砂輪轉軸B和工件轉軸C1之間之軸間距離之水平的X軸方向(切入方向)，和，與X軸方向及Z軸方向正交之水平的Y軸方向以及Z軸方向移動。
再加上，齒輪狀砂輪11，是設置成可繞著延伸在X軸方向的砂輪回旋繞軸A旋轉。如上述，藉由將齒輪狀砂輪11繞著砂輪旋繞軸A旋轉，是可使砂輪轉軸B和工件轉軸C1之間的軸交叉角Σ根據工件W及齒輪狀砂輪11的螺旋角調整。即，研磨加工時的軸交叉角Σ，於Y-Z平面內，是砂輪轉軸B和工件轉軸C1所形成的角度，研磨加工時的齒輪狀砂輪11，是以施有工件W及齒輪狀砂輪11之螺旋角所對應之軸交叉角Σ的狀態繞著砂輪轉軸B轉動。
於此，齒輪狀砂輪11，是形成為螺旋齒輪狀的同時，形成為其外徑尺寸隨著從砂輪寬度方向(砂輪軸方向)中央部朝砂輪寬度方向(砂輪軸方向)兩端部逐漸變大的鼓形。即，齒輪狀砂輪11之砂輪寬度方向的外觀形狀所 呈現的鼓形，是根據指定的曲率加以規定。此外，齒輪狀砂輪11的砂輪寬度(刃寬)，是形成為bg(bg<bw)，其刃面是連續性螺旋形成遍及齒輪狀砂輪11的砂輪寬度方向全區。
如上述，將齒輪狀砂輪11形成為其砂輪寬度方向的外觀形狀為鼓形的同時，將砂輪寬度bg形成為比工件寬度bw還短，是能夠使該齒輪狀砂輪11對工件W咬合成其砂輪寬度方向全區線接觸工件W。
接著，齒輪狀砂輪11是從其與工件W咬合的狀態施有朝X軸方向的切入後，施有朝對工件轉軸C1成斜方向之進刀方向D1的進刀。如此一來，當工件W的齒面受到齒輪狀砂輪11的刃面研磨時，在工件W的齒面就會施有沿著其齒紋方向的凸面加工。
此外，進刀方向D1，於Y-Z平面內，是形成為對工件轉軸C1交叉成指定之斜角θ 1的方向。因此，工件W之齒面的凸面加工形狀(凸面加工附加量、凸面加工之齒紋方向的曲率)，是經由調整齒輪狀砂輪11之鼓形規定用之砂輪寬度方向的曲率及斜角θ 1就可形成設定。
具體而言，因齒輪狀砂輪11形成為鼓形，所以隨著斜角θ 1的變大，齒輪狀砂輪11朝進刀方向D1的移動會造成該齒輪狀砂輪11對工件W的凸面加工附加量也跟著變大。另一方面，因齒輪狀砂輪11形成為鼓形，所以隨著斜角θ 1的變小，齒輪狀砂輪11朝進刀方向D1的移動會造成該齒輪狀砂輪11對工件W的凸面加工附加量也跟 著變小。
另外，如第2圖所示，執行修整時於齒輪磨床，修整用齒輪12是設置成可繞著配置在與工件轉軸C1同軸上的齒輪轉軸C2轉動。該修整用齒輪12的齒輪各條件，是與工件W的齒輪各條件相同，因此能夠和齒輪狀砂輪11咬合。
即，藉由將齒輪狀砂輪11繞著砂輪旋繞軸A旋轉，就能夠使砂輪轉軸B和齒輪轉軸C2之間的軸交差角Σ根據齒輪狀砂輪11及修整用齒輪12的螺旋角調整。此外，修整時的軸交差角Σ，於Y-Z平面內，是砂輪轉軸B和齒輪轉軸C2所形成的角度，修整時的齒輪狀砂輪11，是以施有齒輪狀砂輪11及修整用齒輪12之螺旋角所對應之軸交叉角Σ的狀態繞著砂輪轉軸B轉動。另，研磨加工時的軸交叉角Σ和修整時的軸交叉角Σ是設定成相同角度。
接著，齒輪狀砂輪11是從其與修整用齒輪12咬合的狀態施有朝X軸方向的切入後，施有朝對齒輪轉軸C2成斜方向之進刀方向D2的進刀。如此一來，當齒輪狀砂輪11的刃面受到修整用齒輪12之齒面(刃面)修整時，齒輪狀砂輪11之砂輪寬度方向的外觀形狀就可成形為鼓形。
此外，進刀方向D2，於Y-Z平面內，是形成為對齒輪轉軸C2交叉成指定之斜角θ 2的方向。因此，齒輪狀砂輪11之鼓形的曲率，是經由調整斜角θ 2就可形成設定。
具體而言，將斜角θ 2為較大時，是可使齒輪狀砂輪11之鼓形的曲率為較小。另一方面，將斜角θ 2為較小時，是可使齒輪狀砂輪11之鼓形的曲率為較大。
其次，針對齒輪磨床的研磨加工時及修整時的動作使用第3圖至第5圖進行說明。
在利用齒輪狀砂輪11研磨工件W時，首先，是需設定好對工件W之齒面所期望的凸面加工形狀。因此需事先將齒輪狀砂輪11之砂輪寬度方向的外觀形狀，以該凸面加工形狀所對應的指定曲率形成鼓形。此外，斜角θ 1也需事先設定成該凸面加工形狀所對應的指應角度。
其次，如第3(a)圖所示，將齒輪狀砂輪11朝X軸、Y軸、Z軸方向移動的同時，繞著砂輪旋繞軸A旋轉，以施有軸交叉角Σ的狀態，咬合在工件W的齒寬度方向上端部。
接著，從上述咬合狀態，對齒輪狀砂輪11施以朝X軸方向的切入後，使齒輪狀砂輪11繞著砂輪轉軸B轉動的同時，使工件W繞著工件轉軸C1轉動。
其次，對齒輪狀砂輪11，藉由Y軸、Z軸方向的移動，使其朝沿著斜角θ 1的進刀方向D1進刀。如此一來，如第3(a)圖~第3(c)圖所示，齒輪狀砂輪11就會從工件W的齒寬度方向上端部，經過該齒寬度方向中央部，到達該齒寬度方向下端部為止，一直邊線接觸邊移動在砂輪寬度方向全區。
其結果，齒輪狀砂輪11和工件W之間的同步轉動及 軸交叉角Σ，會使滑動產生在齒輪狀砂輪11的刃面和工件W的齒面之間，因此齒輪狀砂輪11的刃面就會使工件W的齒面研磨成微細。
此外，當執行上述的研磨動作時，因齒輪狀砂輪11形成為鼓形，所以隨著該齒輪狀砂輪11朝工件W之齒寬度方向上端部側及齒寬度方向下端部側的移動，齒輪狀砂輪11對工件W的干涉量會變大。如此一來，對工件W的齒面就能夠施有其齒紋方向中央部為緩和膨脹之所期望的凸面加工形狀。
再加上，如上述說明，藉由調整齒輪狀砂輪11之鼓形的曲率及斜角θ 1，是能夠設定工件W之齒面的凸面加工量。此時，如第4圖所示，隨著將斜角θ 1為較大，是能夠使進刀方向D1之齒輪狀砂輪11的行程量為較小。
即，當以S表示進刀方向D1之齒輪狀砂輪11的行程量時，該行程量S就能夠以下述的(1)式呈現。
S=bg×sin Σ/sinθ 1………(1)
因此，從上述的(1)式明白理解到行程量S會隨著斜角θ 1的變大而變小。如此一來，藉由將斜角θ 1為較大，就可使齒輪狀砂輪11的行程量S為較小，因此就能夠縮短加工時間。
此外，又加上，是將齒輪狀砂輪11對工件W咬合成使該砂輪寬度方向全區為線接觸的狀態下進行研磨動作， 因此齒輪狀砂輪11其全部的刃面都可做為研磨面使用。如此一來，就可使齒輪狀砂輪11的研磨區域變廣，因此能夠延長砂輪的壽命。
於此，當使用齒輪狀砂輪11研磨指定數量之工件W時，刃面會磨耗，導致其鋒利降低，因此需要定期性利用修整用齒輪12修整齒輪狀砂輪11。
於是，利用修整用齒輪12修整齒輪狀砂輪11時，首先，是需事先將斜角θ 2設定成齒輪狀砂輪11之鼓形的曲率索對應的指定角度。
其次，如第5(a)圖所示，使齒輪狀砂輪11朝X軸、Y軸、Z軸方向移動的同時，使齒輪狀砂輪11繞著砂輪旋繞軸A旋轉，在施有軸交叉角Σ的狀態下，咬合在修整齒輪12的齒寬度方向上端部。
接著，從上述咬合狀態，對齒輪狀砂輪11施以朝X軸方向的切入後，使齒輪狀砂輪11繞著砂輪轉軸B轉動的同時，使修整用齒輪12繞著齒輪轉軸C2轉動。
其次，對齒輪狀砂輪11，藉由Y軸、Z軸方向的移動，使其朝沿著斜角θ 2的進刀方向D2進刀。如此一來，如第5(a)圖~第5(c)圖所示，齒輪狀砂輪11就會從修整用齒輪12的齒寬度方向上端部，經過該齒寬度方向中央部，到達該齒寬度方向下端部為止，一直都邊線接觸邊移動在砂輪寬度方向全區。如此一來，就會使齒輪狀砂輪11的刃面受到修整用齒輪12的齒面(刃面)修整。
此外，如上述說明，藉由調整斜角θ 2，是能夠設定 齒輪狀砂輪11之鼓形的曲率。於是，在要變更工件W之齒面的凸面加工形狀時，也可調整斜角θ 2，藉此設定齒輪狀砂輪11之鼓形的曲率及斜角θ 1。如此一來，對於工件W之齒面的凸面加工形狀調整用的調整方法，是能夠使該調整自由度變大。
因此，根據本發明相關的齒輪研磨方法時，在對鼓形的齒輪狀砂輪11施以沿著斜角θ 1之進刀方向D1的進刀時，藉由將齒輪狀砂輪11之鼓形規定用之砂輪寬度方向的曲率及斜角θ 1根據工件W之齒面的凸面加工形狀加以設定，是能夠使研磨動作精簡，因此能夠提昇包括工件W之凸面加工處理精度的研磨加工精度，同時還能夠容易調整工件W之齒面的凸面加工形狀。
此外，調整齒輪狀砂輪11修整時的斜角θ 2，藉此設定齒輪狀砂輪11之鼓形規定用之砂輪寬度方向的曲率，是能夠使凸面加工形狀的調整自由度變大。
[產業上之可利用性]
本發明，是可應用在以縮短加工時間為目的之齒輪研磨方法。
11‧‧‧齒輪狀砂輪
12‧‧‧修整用齒輪
W‧‧‧工件
A‧‧‧砂輪旋繞軸
B‧‧‧砂輪轉軸
C1‧‧‧工件轉軸
C2‧‧‧齒輪轉軸
D1、D2‧‧‧進刀方向
θ 1、θ 2‧‧‧斜角
Σ‧‧‧軸交叉角
bg‧‧‧砂輪寬度
bw‧‧‧工件寬度
S‧‧‧行程量
第1圖為表示本發明一實施例相關的齒輪研磨方法，表示齒輪狀砂輪對工件進行研磨時的研磨狀態圖。
第2圖為表示修整用齒輪對齒輪狀砂輪進行修整時的 修整狀態圖。
第3圖為表示齒輪狀砂輪依(a)圖~(c)圖的順序對工件進行研磨時的狀態圖。
第4圖為表示齒輪狀砂輪朝進刀方向移動時的狀態圖。
第5圖表示修整用齒輪依(a)圖~(c)圖的順序對工件進行修整時的狀態圖。
11‧‧‧齒輪狀砂輪
W‧‧‧工件
A‧‧‧砂輪旋繞軸
B‧‧‧砂輪轉軸
C1‧‧‧工件轉軸
D1‧‧‧進刀方向
θ 1‧‧‧斜角
Σ‧‧‧軸交叉角

Claims (2)

  1. 一種齒輪研磨方法，其特徵為：將被加工齒輪和鼓形的齒輪狀砂輪以咬合成具有指定之軸交叉角的狀態進行同步轉動，並於上述被加工齒輪和上述齒輪狀砂輪之間，朝對上述被加工齒輪的工件轉軸交叉成指定之第1斜角的進刀方向，施以相對性進刀，藉此使上述被加工齒輪經由上述齒輪狀砂輪研磨成上述被加工齒輪施有沿著齒紋方向的凸面加工，上述齒輪狀砂輪之鼓形規定用的砂輪寬度方向的曲率及上述第1斜角是根據上述被加工齒輪的凸面加工形狀進行設定。
  2. 如申請專利範圍第1項記載的齒輪研磨方法，其中，具備有修整用齒輪，該修整用齒輪是以和上述齒輪狀砂輪之間咬合成具有上述軸交叉角的狀態，形成同步轉動，並於該修整用齒輪和上述齒輪狀砂輪之間，朝對該齒輪轉軸交叉成指定的第2斜角的進刀方向，施以相對性進刀，藉此對上述齒輪狀砂輪進行修整，調整上述第2斜角，對上述齒輪狀砂輪之鼓形規定用的砂輪寬度方向的曲率進行設定。
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