WO2013008484A1 - ねじ状工具の製作方法 - Google Patents

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Abstract

　フェースギヤを高精度に研削加工可能なねじ状工具を製作することができるねじ状工具の製作方法を提供することにある。軸方向端部から軸方向中間部に向かうに従って、その径が漸次大きくなるように形成され、被加工フェースギヤの歯車加工に用いられるねじ状工具を製作する方法であって、前記被加工フェースギヤに噛み合う所定のピニオンに基づき、前記所定のピニオンに噛み合い、前記所定のピニオンの歯数よりも多い歯数を持つ仮想歯車を設定し、前記仮想歯車に基づき、前記仮想歯車の歯数と同じ歯数であって内側に歯を持つ仮想内歯車（１５）を設定し、前記仮想内歯車（１５）に基づき、前記仮想内歯車（１５）の歯車加工に用いられる諸元を持つねじ状砥石（１０）を設定するようにした。

Description

ねじ状工具の製作方法
　本発明は、フェースギヤの歯面を研削加工するために用いられるねじ状工具を製作する方法に関する。
　歯車は自動車用トランスミッション等において多用されている。近年、トランスミッションの低振動化および低騒音化を図ることを目的として、歯車の加工精度の向上が求められている。一般に、歯車加工法では、所定の歯車素材に対し歯切り加工を行って歯形を形成し、歯切り加工された歯車を熱処理した後に、この熱処理による歪等を除去するために仕上げ加工（研削加工）が行われている。従来から、熱処理後の被加工歯車と砥石とを、軸交差角を与えた状態で噛み合わせ、被加工歯車の歯面研削を行っている。これら研削方法に用いられる工具にも、研削する歯車の形状に応じて、外歯車形、内歯車形、ねじ（ウォーム）形などの各種形状の工具がある。
特許第３６３７３５７号（例えば、［図１］など参照） 特許第３６６５８７４号（例えば、［図７］，［図１７］など参照）
郡原　宏，川崎　一正，"点接触フェースギヤの幾何学的設計"，日本機械学会論文集，Ｃ編，第７４巻，第７４５号，Ｎｏ．０８－０１５１，ｐ．１９７－２０１
　近年は外歯車のみならずフェースギヤについても、その加工精度の更なる向上が求められている（例えば、非特許文献１参照。）。そこで、被加工フェースギヤを研削加工する際に用いる工具として、砥石の回転軸方向中間部から軸方向両端部に向かうに従って、その径寸法が漸次小さくなるように形成されたねじ状砥石を用いることが検討されている（例えば、上記の特許文献１，２参照。）。
　しかしながら、特許文献１，２では、どのような諸元のねじ状砥石を用いて被加工フェースギヤを仕上げ加工（研削加工）するかについては検討されていなかった。つまり、被加工フェースギヤを高精度に研削加工することができるねじ状砥石を製作する方法については検討されていなかった。
　以上のことから、本発明は前述した課題を解決するために為されたものであって、フェースギヤを高精度に研削加工可能なねじ状工具を製作することができるねじ状工具の製作方法を提供することを目的としている。
　上述した課題を解決する第１の発明に係るねじ状工具の製作方法は、
　軸方向端部から軸方向中間部に向かうに従って、その径が漸次大きくなるように形成され、被加工フェースギヤの歯車加工に用いられるねじ状工具を製作する方法であって、
　前記被加工フェースギヤに噛み合う所定のピニオンに基づき、前記所定のピニオンに噛み合い、前記所定のピニオンの歯数よりも多い歯数を持つ仮想歯車を設定し、
　前記仮想歯車に基づき、前記仮想歯車の歯数と同じ歯数であって内側に歯を持つ仮想内歯車を設定し、
　前記仮想内歯車に基づき、前記仮想内歯車の歯車加工に用いられる諸元を持つ前記ねじ状工具を設定する
ことを特徴とする。
　本発明によれば、被加工フェースギヤを高精度に研削加工可能な諸元を持つねじ状工具を製作することができるねじ状工具の製作方法を実現できる。
本発明の一実施形態に係るねじ状砥石の製作方法を説明するための図であって、図１（ａ）に被加工フェースギヤに噛み合うピニオンを配置した状態の平面を示し、図１（ｂ）にその側面を示す。 本発明の一実施形態に係るねじ状砥石の製作方法を説明するための図であって、図２（ａ）にピニオンに噛み合う仮想歯車を配置した状態の平面を示し、図２（ｂ）にその側面を示す。 本発明の一実施形態に係るねじ状砥石の製作方法を説明するための図であって、図３（ａ）に仮想歯車を仮想内歯車とし当該仮想内歯車に噛み合うねじ状砥石を配置した状態の平面を示し、図３（ｂ）にその側面を示す。 本発明の一実施形態に係るねじ状砥石の製作方法によるねじ状砥石を用いた被加工フェースギヤの研削加工を説明するための図であって、図４（ａ）にねじ状砥石と被加工フェースギヤを噛み合わせた状態の平面を示し、図４（ｂ）にその側面を示す。 本発明の一実施形態に係るねじ状砥石の製作方法によるねじ状砥石を用いて被加工フェースギヤを研削加工するときの状態を説明するための図である。 ねじ状砥石の縦断面図である。
　本発明に係るねじ状工具の製作方法を実施するための一形態について、図１～図６を参照して以下に説明する。
　本実施形態に係るねじ状工具の製作方法により製作されるねじ状砥石（ねじ状工具）は、フェースギヤの歯車加工の研削加工に用いられる工具である。ねじ状砥石１０は、図６に示すように、軸方向端部１０ｂ，１０ｃから軸方向中央部に向かうに従って、その径が漸次大きくなるように形成されている。ねじ状砥石１０の周面には、一方の端部１０ｂ側から他方の端部１０ｃ側に向かって軸心方向に対して傾斜して延在するように刃１０ａが形成されている。ねじ状砥石１０の軸方向長さ（砥石長さ）は、長さＨとなっている。
　ここで、上述した構成のねじ状砥石の製作方法について、図１～図５を参照して具体的に説明する。
　図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、研削加工を行う被加工フェースギヤ１１に噛み合う所定のピニオン（例えば、平歯車またははすば歯車）１３がある。つまり、被加工フェースギヤ１１の歯と噛み合わせ、被加工フェースギヤ１１をワーク回転軸Ｃ１周りに回転することにより、ピニオン回転軸Ｂ２周りに回転する所定のピニオン１３がある。
　まず、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、前記所定のピニオン１３に噛み合い、ピニオン１３の歯数よりも多い歯数を持ち、当該ピニオン１３の歯数以外の諸元と同じ諸元を持つ仮想歯車１４を設定する。前記仮想歯車１４としては、歯形の輪郭を持つ歯車であって、例えば、外歯車が挙げられる。
　続いて、前記仮想歯車１４に基づき、前記仮想歯車１４の歯数と同じ歯数であって内側に歯を持ち、当該仮想歯車１４と同じ諸元を持つ仮想内歯車１５（図３（ａ）および図３（ｂ）参照）を設定する。
　続いて、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、前記仮想内歯車１５に基づき、前記仮想内歯車１５の歯車加工に用いられる諸元を持つねじ状砥石１０を設定する。被加工フェースギヤ１１を研削するねじ状砥石１０は、被加工フェースギヤ１１の諸元と適切に噛み合いをする砥石諸元を備えて樽形に形成されており、その刃形には所定のねじれ角が与えられている。前記ねじ状砥石１０が前記仮想内歯車１５に噛み合うことから、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、前記被加工フェースギヤ１１のワーク回転軸Ｃ１に対する砥石回転軸Ｂ１を所定の軸交差角θとした状態にて、前記ねじ状砥石１０が前記被加工フェースギヤ１１に噛み合うことになる。
　よって、上述した手順にて製作されたねじ状砥石１０を用いて被加工フェースギヤ１１の歯面（歯１２）を研削加工する場合には、図５に示すように、被加工フェースギヤ１１の歯１２とねじ状砥石１０の刃１０ａが噛み合わされる。噛み合い状態にて、被加工フェースギヤ１１をワーク回転軸Ｃ１周り回転させるとともに、ねじ状砥石１０を砥石回転軸Ｂ１周りに同期回転させながら、ねじ状砥石１０を被加工フェースギヤ１１の径方向に揺動させることにより、ねじ状砥石１０の刃１０ａにより、被加工フェースギヤ１１の歯１２に、歯すじに沿って中央が膨らみ両端が薄くなるような極わずかな曲面、いわゆるクラウニングが施されることになる。このように上述した手順で製作されたねじ状砥石１０を用いることにより、被加工フェースギヤ１１の歯面を高精度に研削加工することができる。
　以上説明したように、本実施形態に係るねじ状工具の製作方法によれば、被加工フェースギヤ１１に噛み合う所定のピニオン１３に基づき、前記所定のピニオン１３と噛み合い、前記所定のピニオン１３の歯数よりも多い歯数を持つ仮想歯車１４を設定し、前記仮想歯車１４に基づき、前記仮想歯車１４の歯数と同じ歯数であって内側に歯を持つ仮想内歯車１５を設定し、前記仮想内歯車１５に基づき、前記仮想内歯車１５の歯車加工に用いられる諸元を持つねじ状砥石１０を設定することにより、前記被加工フェースギヤ１１に噛み合うねじ状砥石１０を製作することができる。すなわち、仮想歯車１４を所定のピニオン１３と噛み合い前記所定のピニオン１３の歯数よりも多い歯数を持つように設定したことで、被加工フェースギヤ１１と噛み合い、噛み合い状態にて、被加工フェースギヤ１１の歯１２と線接触ではなく点接触する刃１０ａを持つねじ状砥石１０、つまり、被加工フェースギヤ１１を高精度に研削加工可能なねじ状砥石１０を製作することができる。また、ねじ状砥石１０の砥石回転軸Ｂ１をワーク回転軸Ｃ１に対して所定の軸交差角θを持つように配置した状態にて前記被加工フェースギヤ１１を研削加工することができることから、研削速度を高めることができ、ねじ状砥石１０の切れ味の向上と長寿命化を図ることができる。
　なお、上記では、ねじ状砥石の製作方法について説明したが、上述したねじ状砥石の製作方法によるねじ状砥石を、内歯車を加工するためのねじ状砥石のドレッシング方法と同じ方法（例えば、ドレスギヤやディスクドレッサなど）でドレッシングすることで、鋭い歯面を再生させることができる。
　本発明はねじ状工具の製作方法であり、被加工フェースギヤを高精度に研削加工可能な諸元を持つねじ状工具を製作できるため、工作機械産業などで有益に利用することができる。
１０　　　　　ねじ状砥石（ねじ状工具）
１１　　　　　被加工フェースギヤ
１２　　　　　歯
１３　　　　　ピニオン
１４　　　　　仮想歯車
１５　　　　　仮想内歯車
Ｍ１　　　　　砥石回転駆動源
Ｂ１　　　　　砥石回転軸
Ｂ２　　　　　ピニオン回転軸
Ｃ１　　　　　ワーク回転軸

Claims (1)

  1. 　軸方向端部から軸方向中間部に向かうに従って、その径が漸次大きくなるように形成され、被加工フェースギヤの歯車加工に用いられるねじ状工具を製作する方法であって、
    　前記被加工フェースギヤに噛み合う所定のピニオンに基づき、前記所定のピニオンに噛み合い、前記所定のピニオンの歯数よりも多い歯数を持つ仮想歯車を設定し、
    　前記仮想歯車に基づき、前記仮想歯車の歯数と同じ歯数であって内側に歯を持つ仮想内歯車を設定し、
    　前記仮想内歯車に基づき、前記仮想内歯車の歯車加工に用いられる諸元を持つ前記ねじ状砥石を設定する
    ことを特徴とするねじ状工具の製作方法。
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