WO2023157932A1 - 歯車ワークの歯面の研削方法及び歯車研削盤 - Google Patents

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良太 新藤
信義 村瀬
英高 吉田
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株式会社ナガセインテグレックス
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Definitions

  • the present disclosure relates to a grinding method for grinding the tooth surface of a gear workpiece with a threaded grindstone (hereinafter referred to as a grindstone tool) having threads for grinding on its outer peripheral surface.
  • the disclosure also relates to a gear grinding machine on which the grinding method is implemented.
  • the grindstone tool and the gear work are rotated in a state where the screw on the outer peripheral surface of the grindstone tool and the teeth of the gear work cut by a hobbing machine or the like are engaged. . Due to the rotation of this meshed state, the tooth flank of the gear work is ground by the screw of the grindstone tool. This grinding improves the surface roughness of the tooth surface of the gear workpiece.
  • the coolant supply mechanism in conventional gear grinders handles a large amount of coolant, so it is impossible to avoid an increase in size.
  • the size of the entire gear grinding machine increases, and the gear grinding machine requires a large installation area in the factory.
  • the gear grinder comprises a grinding wheel tool having a grinding thread on its outer periphery.
  • the grinding method includes grinding the tooth flank by rotating the grindstone tool and the gear work in a state where the screw and the teeth of the gear work are meshed, and the meshing of the screw and the teeth. supplying coolant toward the tooth surface from the upstream side in the rotation direction of the gear work through the space between the grindstone tool and the gear work that are present on the meshing start side of the part.
  • a gear grinder comprising a grindstone tool having a thread for grinding on its outer periphery and a coolant discharge member having a discharge port for discharging coolant at its tip.
  • the gear grinding machine grinds the tooth surface of the gear workpiece by rotating the grindstone tool and the gear workpiece in a state where the screw and the teeth of the gear workpiece are engaged with each other, and grinds the tooth surface of the gear workpiece from the discharge port. and supplies the coolant to the meshing portion of the teeth.
  • the discharge port is arranged on the meshing start side of the meshing portion, and the coolant is supplied from the upstream side in the rotation direction of the gear work to the tooth surface through the space between the grinding tool and the gear work. configured to supply to
  • Coolant is supplied from the upstream side in the rotation direction of the gear work toward the tooth flanks of the gear work through the space existing on the meshing start side of the meshing portion between the teeth of the gear work and the thread of the grindstone tool. Therefore, the coolant is drawn into the meshing portion by the rotation of the gear work and the movement of the screw in the axial direction of the grindstone tool accompanying the rotation of the grindstone tool. Therefore, since the amount of coolant scattered around the gear work is reduced, even if the amount of coolant supplied is small, a sufficient amount of coolant is supplied to the meshing portion, which effectively lubricates, cools, and removes chips. provided for discharge. Since the amount of coolant to be supplied can be reduced in this way, the output of the driving motor for supplying coolant can be low, and the cooling device for coolant can be small. Therefore, the coolant supply mechanism of the gear grinder can be made compact.
  • the entire gear grinder can be downsized, so the area occupied by the gear grinder in the factory can be reduced.
  • FIG. 3 is a cross-sectional plan view showing a grinding state of the same;
  • FIG. 11 is a side view showing the relationship between the meshing portion and the discharge port.
  • 1 is a simplified diagram showing a gear grinder in which embodiments are practiced;
  • FIG. 1 is a simplified diagram showing a gear grinder in which the prior art is practiced;
  • FIG. 3 is a cross-sectional plan view showing a grinding state of the same; The partially broken perspective view which shows 3rd Embodiment.
  • the gear workpiece whose tooth flanks are ground is a spur gear having straight teeth which are external teeth.
  • the gear grinding machine 3 is composed of a grinding mechanism section 1 that performs a grinding function, and a coolant supply mechanism section 2 that supplies coolant 100 (see FIG. 3) to the grinding mechanism section 1. .
  • the coolant 100 supplied from the coolant supply mechanism 2 to the grinding mechanism 1 for grinding the gear workpiece is collected by the coolant supply mechanism 2, filtered, temperature-controlled, and supplied to the grinding mechanism 1 again. be.
  • the coolant 100 is thus circulated within the gear grinding machine 3 .
  • a column 12 is arranged on a machine base 11 of the grinding mechanism section 1 of the gear grinding machine 3.
  • the column 12 is moved in the X-axis direction in FIG. 1 by a motor (not shown).
  • the column 12 supports a lift table 15 that is lifted and lowered in the Z-axis direction, which is the vertical direction, by a motor 14 .
  • the elevator table 15 supports a rotary table 16 whose attitude is changed by being rotated around the X-axis direction by a motor 13 (not shown).
  • a support table 17 is supported on the rotary table 16 so as to be movable in the Y-axis direction in FIG.
  • a grindstone drive motor 18 is supported on the support base 17 .
  • a grindstone shaft 19 is constituted by the output shaft of the grindstone drive motor 18 .
  • a grindstone tool 21 having a thread 24 for grinding on its outer peripheral surface is attached to the grindstone shaft 19 . Accordingly, the grindstone tool 21 is rotated around the grindstone shaft 19 .
  • the angle of the grindstone shaft 19 about the X-axis is adjusted by rotating the turntable 16 about the axis in the X-axis direction.
  • the machine base 11 is provided with a work shaft 22 that is rotated around the Z-axis direction by a motor (not shown).
  • a gear work 23 is supported on the upper end of the work shaft 22 .
  • FIGS. 2 and 3 show a state in which the column 12 is retracted in the X-axis direction and the grindstone tool 21 and the gear work 23 are separated from each other.
  • a coolant discharge member 31 is arranged on the meshing start side of the meshing portion between the grindstone tool 21 and the gear workpiece 23 .
  • a coolant 100 is discharged from a discharge port 32 at the tip of the coolant discharge member 31 and supplied to the meshing portion.
  • the discharge port 32 is located on the meshing start side of the meshing portion between the thread 24 of the grindstone tool 21 and the teeth 26 of the gear work 23 and upstream of the meshing portion in the rotational direction of the gear work 23 .
  • the discharge port 32 is positioned on the outer peripheral side of the gear work 23 . Also, the discharge port 32 is at least partially arranged at the same position as the plane of rotation of the gear work 23 , that is, at the height of the gear work 23 .
  • the height position of the gear work 23 refers to the position of the gear work 23 in the extension direction of the axis line ⁇ . Therefore, the discharge port 32 is arranged at least partially at the same position as the gear work 23 in the extension direction of the axis ⁇ of the gear work 23 .
  • a space 101 between the grindstone tool 21 and the gear work 23 existing on the meshing start side is opened toward the upstream side in the rotational direction of the gear work 23 and narrows toward the meshing portion.
  • the discharge port 32 is close to and faces this space 101 . Further, the discharge port 32 is oriented toward the upstream tooth flank 27 in the rotational direction of one or more teeth 26 positioned in the thread groove 29 of the grindstone tool 21 on the engagement start side.
  • the tooth flank 27 on the upstream side in the rotational direction is the tooth flank 27 facing in the opposite direction to the rotational direction of the gear workpiece 23 . Therefore, the coolant 100 from the discharge port 32 is supplied toward the tooth flanks 27 of the teeth 26 located in the thread grooves 29 of the gear work 23 on the upstream side in the rotational direction.
  • the gear work 23 is meshed with the grindstone tool 21 in grinding the tooth flanks 27 of the teeth 26 of the gear work 23 .
  • the grindstone tool 21 is angularly adjusted around the X-axis according to the lead angle of the screw 24 .
  • the grindstone tool 21 is rotated in the direction of arrow 103 and the gear work 23 is rotated in the direction of arrow 104 .
  • the grindstone tool 21 is rotated in such a direction that the screw 24 thereof enters the tooth groove 28 of the gear work 23 from above.
  • the tooth surface 27 of the tooth 26 of the gear work 23 is ground by the screw 24 of the grindstone tool 21 due to the rotation of both 21 and 23 in this meshing state.
  • the coolant 100 circulated between the coolant supply mechanism 2 and the grinding mechanism 1 is discharged from the discharge port 32 .
  • the discharged coolant 100 is supplied to the tooth flanks 27 of the teeth 26 in the thread groove 29 via a space 101 existing on the meshing start side of the meshing portion between the grindstone tool 21 and the gear workpiece 23 .
  • the discharged coolant 100 is supplied from the upstream side in the rotational direction of the gear work 23 toward the meshing portion at the same height as the gear work 23 .
  • the coolant 100 supplied toward the tooth surface 27 is applied to the grindstone tool 21 and the gearwork 23 by the rotation of the gearwork 23 and the movement of the screw 24 of the grindstone tool 21 in the direction in which the axis ⁇ extends. It is scraped into the entire intermeshing part.
  • the movement of the screw 24 refers to the movement of the screw 24 in the direction in which the axis ⁇ extends due to the helical rotation of the screw 24 accompanying the rotation of the grindstone tool 21 .
  • the coolant 100 lubricates and cools the sliding contact portion between the thread surface 25 of the screw 24 and the tooth surface 27 of the tooth 26 in the meshing portion, and also serves to discharge chips.
  • the grindstone tool 21 is raised and lowered by raising and lowering the elevator table 15 so that the entire tooth width of the gear workpiece 23 is uniformly ground. Since the discharge port 32 follows this elevation, the coolant 100 is evenly supplied to the entire tooth surface 27 .
  • the coolant 100 is drawn into the meshing portion from the outer peripheral side of the gear work 23 through the meshing start side. Therefore, unlike the case where the coolant 100 is supplied from the direction in which the axis ⁇ of the gear work 23 extends, less coolant 100 is scattered around. Therefore, even with a small amount of coolant 100, a sufficient amount of coolant 100 is supplied to the meshing parts for lubrication, cooling and chip evacuation. Therefore, the amount of coolant 100 used can be greatly reduced. It is preferable that there is no large difference between the peripheral speed of the tooth 26 and the speed at which the coolant 100 is supplied to the tooth surface 27, and the same speed is most preferable.
  • the conventional method of supplying the coolant 100 from the axial direction of the gear workpiece 23 and the method of the embodiment described above were performed under the same grinding conditions as below. Then, the amount of coolant supply at which the obtained grinding accuracy of the tooth flank 27 becomes equal was measured. Moreover, the power consumption in that case was measured.
  • Amount of coolant supplied per minute in the conventional method 200 liters
  • Amount of coolant supplied per minute in the method of the embodiment 50 liters
  • Fig. 5 shows the power consumption measured by the gear grinder of this embodiment and the conventional gear grinder in grinding under the above conditions. As can be seen from FIG. 5, the gear grinder of the embodiment consumes approximately 65 percent less power than the conventional gear grinder.
  • the circulation amount of the coolant 100 can be reduced, the circulation path of the coolant 100 of the gear grinder 3 can be made compact.
  • a small motor with low output can be used as the motor for driving the circulation and discharge of the coolant.
  • the amount of circulation of the coolant 100 is small and the output of the motor is low, the amount of heat generated by the motor is small, and the cooling unit for the coolant 100 can be made compact.
  • the small amount of coolant used and the small amount of coolant circulated result in a compact coolant storage tank that requires a large installation space.
  • the coolant supply mechanism 2 can be made smaller, so that the entire gear grinding machine 3 can be made smaller. .
  • the coolant supply mechanism 4 for executing the conventional coolant supply method is generally enlarged as a whole. Therefore, the gear grinder 5, which implements the conventional coolant supply method, occupies a large space in the factory. For this reason, it is common practice to separate the coolant supply mechanism 4 from the grinding mechanism 6 in order to secure a working space for maintenance of the gear grinding machine and a passage in the factory. . In the case of separation in this manner, the two mechanical parts 4 and 6 are connected by the coolant pipe 7, so a space for the coolant pipe 7 is further required.
  • a low-power motor for driving the circulation may be used as described above.
  • the power consumption of the entire gear grinding machine can be greatly reduced as compared with the conventional method as shown in FIG. 5, and energy saving can be achieved.
  • the gear work 23 is a spur gear and has helical teeth 26 inclined with respect to the axis ⁇ of the gear work 23 .
  • the rotation of the turntable 16 causes the grindstone tool 21 to be angularly adjusted about the X-axis according to the inclination angle of the helical teeth 26 .
  • the discharge port 32 is also inclined to follow the grindstone tool 21 . That is, the discharge port 32 is inclined with respect to the axis of the gear work 23 so as to be inclined from the position of the outer peripheral surface of the gear work 23 in the same direction as the tooth spaces 28 and the tooth surfaces 27 of the helical teeth 26 . be.
  • the coolant 100 is effectively drawn into the meshing portion between the grindstone tool 21 and the grindstone tool 23 due to the rotation of the gearwork 23 and the grindstone tool 21. Effects similar to those of the embodiment can be obtained.
  • the discharge port 32 of the coolant discharge member 31 has a shape that follows the rotational trajectory of the outer peripheral surface of the gear work 23 (in other words, the movement trajectory of the tips of the teeth 26). has been That is, the upper and lower edges of the discharge port 32 are formed with circular arc portions 321 that extend along the rotational trajectory of the outer peripheral surface of the gear work 23 without contacting the outer peripheral surface of the gear work 23 .
  • a contact avoiding portion 35 extending in the direction of the axis line ⁇ is formed at the tip of the discharge port 32 at intervals on the outer peripheral surface of the grindstone tool 21 to avoid contact between the grindstone tool 21 and the coolant discharge member 31 . It has become so.
  • the distance between the space 101 and the ejection port 32 can be narrowed.
  • the amount of coolant 100 that scatters to portions other than the meshing portion can be further reduced, and the amount of coolant 100 supplied to the meshing portion can be increased accordingly.
  • the gear work 23 and the grindstone tool 21 Arrange the gear work 23 and the grindstone tool 21 so that the axis ⁇ of the gear work 23 is in the horizontal direction (for example, the X-axis direction).
  • the gear work must be of internal teeth.
  • the grindstone tool is barrel-shaped with its axis inclined with respect to the axis of the gear work.
  • the discharge port of the coolant discharge member is arranged inside the gear work and close to the space between the grind stone tool and the gear work on the meshing start side of the grind stone tool and the gear work. The discharge port is oriented toward the tooth flank on the upstream side in the rotation direction of the tooth of the gear work.

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Abstract

歯車研削盤は、外周にネジ（２４）を有する砥石ツール（２１）を用いて歯車ワーク（２３）の歯面（２７）を研削する。この場合、クーラント（１００）は、砥石ツール（２１）と歯車ワーク（２３）との間の噛合部の噛合開始側に存在する空間（１０１）を介して、歯車ワーク（２３）の回転方向の上流側から歯面（２７）に向けて供給される。クーラント（１００）が歯車ワーク（２３）の回転及び砥石ツール（２１）のネジ（２４）の移動によって砥石ツール（２１）と歯車ワーク（２３）との間の噛合部に掻き入れられる。

Description

歯車ワークの歯面の研削方法及び歯車研削盤
　本開示は、研削用のネジを外周面に有するネジ状砥石（以下、砥石ツールという）によって歯車ワークの歯面を研削する研削方法に関するものである。また、本開示は、その研削方法が実施される歯車研削盤に関するものである。
　歯車研削盤を用いた歯車ワークの研削においては、砥石ツールの外周面のネジと、ホブ盤などで歯切りされた歯車ワークの歯とが噛合された状態で砥石ツール及び歯車ワークが回転される。この噛合された状態の回転により、砥石ツールのネジによって歯車ワークの歯面が研削される。この研削によって歯車ワークの歯面の面粗度が改善される。
　この歯車ワークの研削に際して、従来は、特許文献１及び特許文献２に開示されているように、クーラントが歯車ワークの軸線方向の上方から砥石ツールの外周面に対して供給される。そして、クーラントは砥石ツールの回転に追従して歯車ワークと砥石ツールとの噛合部に至るようになっている。
特開２０１５－４２４４５号公報 特開２０１６－１６３９１２号公報
　ところが、前記のように、クーラントは、歯車ワークの軸線方向の上方から供給されるため、クーラントは、その大部分が歯車ワークの回転によって、歯車ワークの周囲に飛散される。従って、クーラントはその一部が前記噛合部に至るのみであって、噛合部に供給されるクーラントの量が少なくなる。このように、クーラントの量が少なくなると、砥石ツールと歯車ワークとの間の潤滑が不足して研削精度に悪影響が与えられたり、歯車ワークや砥石ツールが過熱して歯車ワークの歯面が変質したりするおそれがある。
　このため、従来は、噛合部に対するクーラントの単位時間あたりの供給量を多くしている。言い換えれば、大量のクーラントが歯車ワークの周囲に無駄に飛散されても、十分な量のクーラントが砥石ツールと歯車ワークとの噛合部に供給されるように図っている。
　従って、従来の歯車研削盤におけるクーラントの供給機構は、大量のクーラントを処理するため、大型化を回避できない。その結果、歯車研削盤全体が大型化するため、歯車研削盤が工場内において広い設置面積を必要とする。
　本開示の一態様では、歯車研削盤を用いた歯車ワークの歯面の研削方法が提供される。前記歯車研削盤は外周に研削用のネジを有する砥石ツールを備える。前記研削方法は、前記ネジと前記歯車ワークの歯とを噛合させた状態で前記砥石ツールと前記歯車ワークとを回転させることにより前記歯面を研削することと、前記ネジと前記歯との噛合部の噛合開始側に存在する前記砥石ツールと前記歯車ワークとの間の空間を介して、前記歯車ワークの回転方向の上流側からクーラントを前記歯面に向けて供給することと、を含む。
　本開示の他の態様では、外周に研削用のネジを有する砥石ツールと、先端にクーラントを吐出する吐出口を有するクーラント吐出部材と、を備える歯車研削盤が提供される。前記歯車研削盤は、前記ネジと歯車ワークの歯とを噛合させた状態で前記砥石ツールと前記歯車ワークとを回転させることにより前記歯車ワークの歯面を研削するとともに、前記吐出口から前記ネジと前記歯との噛合部に対して前記クーラントを供給する、ように構成される。前記吐出口は、前記噛合部の噛合開始側に配置されており、前記砥石ツールと前記歯車ワークとの間の空間を介して、前記歯車ワークの回転方向の上流側から前記クーラントを前記歯面に向けて供給するように構成される。
　クーラントが歯車ワークの回転方向の上流側から、歯車ワークの歯と砥石ツールのネジとの噛合部の噛合開始側に存在する空間を通って歯車ワークの歯面に向かって供給される。このため、クーラントは歯車ワークの回転と砥石ツールの回転にともなうネジの、砥石ツールの軸方向への移動とによって噛合部に掻き込まれる。従って、クーラントの歯車ワークの周囲への飛散量が少なくなるため、クーラントの供給量が少なくても、前記噛合部に対して十分な量のクーラントが供給されて、有効な潤滑、冷却、切り屑排出に供される。このように、クーラントの供給量を少なくできることから、クーラント供給用の駆動モータは低出力でよいとともに、クーラント用の冷却装置も小型のものでよい。そのため、歯車研削盤のクーラント供給機構をコンパクト化できる。
　その結果、歯車研削盤全体を小型化できるため、歯車研削盤による工場内の占拠面積を小さくできる。
研削盤の斜視図。 第１実施形態における研削状態を示す斜視図。 同じく研削状態を示す平断面図。 同じく噛合部と吐出口との関係を示す側面図。 実施形態と従来技術における電力消費を示すグラフ。 実施形態が実施される歯車研削盤を示す簡略図。 従来技術が実施される歯車研削盤を示す簡略図。 第２実施形態における研削状態を示す斜視図。 同じく研削状態を示す平断面図。 第３実施形態を示す一部破断斜視図。
　（第１実施形態）
　以下、本開示の第１実施形態を説明する。第１実施形態において、歯面が研削される歯車ワークは、外歯であるすぐ歯を有する平歯車である。
　〈歯車研削盤の構成〉
　図１に示すように、歯車研削盤３は、研削機能を担う研削機構部１と、その研削機構部１にクーラント１００（図３参照）を供給するクーラント供給機構部２とから構成されている。歯車ワークの研削のためにクーラント供給機構部２から研削機構部１に供給されたクーラント１００はクーラント供給機構部２に回収されて濾過されるとともに、温度調節されて再度研削機構部１に供給される。このようにして、クーラント１００が歯車研削盤３内において循環される。
　図１に示すように、歯車研削盤３の研削機構部１の機台１１にはコラム１２が配置されている。コラム１２は図示しないモータによって図１のＸ軸方向に移動される。コラム１２には、モータ１４によって上下方向であるＺ軸方向に昇降される昇降台１５が支持されている。昇降台１５には、図示しないモータ１３によってＸ軸方向の軸線を中心に回転されて姿勢変更される回転台１６が支持されている。回転台１６にはモータ２０によって図１のＹ軸方向に移動可能にした支持台１７が支持されている。支持台１７には砥石駆動モータ１８が支持されている。その砥石駆動モータ１８の出力軸によって砥石軸１９が構成されている。砥石軸１９には、外周面に研削用のネジ２４を有する砥石ツール２１が装着されている。従って、砥石ツール２１は砥石軸１９を中心にして回転される。また、砥石軸１９は、回転台１６がＸ軸方向の軸線を中心に回転されることによってＸ軸を中心とした角度が調節される。
　図１に示すように、機台１１には図示しないモータによってＺ軸方向の軸線を中心に回転されるワーク軸２２が設けられている。このワーク軸２２の上端に歯車ワーク２３が支持される。
　そして、図２及び図３に示すように、砥石ツール２１のネジ２４に歯車ワーク２３の歯２６が噛合されて、両者がそれぞれ図２の矢印１０３及び矢印１０４の方向に回転される。従って、砥石ツール２１のネジ２４のネジ面２５により、歯車ワーク２３の歯２６の歯面２７が創成的に研削される。このため、歯面２７がインボリュート形状に成形されるとともに、歯面２７の面粗度が向上される。なお、図１は、コラム１２がＸ軸方向に後退して砥石ツール２１と歯車ワーク２３とが離間した状態を示している。
　図２～図４に示すように、砥石ツール２１と歯車ワーク２３との噛合部の噛合開始側には、クーラント吐出部材３１が配置されている。このクーラント吐出部材３１の先端の吐出口３２からクーラント１００が吐出されて、前記噛合部に供給される。吐出口３２は、砥石ツール２１のネジ２４と歯車ワーク２３の歯２６との噛合部における噛合開始側であって且つその噛合部よりも歯車ワーク２３の回転方向の上流側に位置している。吐出口３２は、歯車ワーク２３の外周側に位置する。また、吐出口３２は、少なくとも部分的に、歯車ワーク２３の回転平面と同じ位置、すなわち、歯車ワーク２３の高さ位置に配置されている。ここで、歯車ワーク２３の高さ位置とは、歯車ワーク２３の軸線αの延長方向における位置を指す。よって、吐出口３２は、歯車ワーク２３の軸線αの延長方向において、少なくとも部分的に、歯車ワーク２３と同じ位置に配置される。前記噛合開始側に存在する砥石ツール２１と歯車ワーク２３との間の空間１０１は、歯車ワーク２３の回転方向の上流側に向かって開放されるとともに、前記噛合部に向かって狭くなる。この空間１０１に対して吐出口３２が近接し且つ対向している。さらに、吐出口３２は、前記噛合開始側において、砥石ツール２１のネジ溝２９内に位置する１つ以上の歯２６の、回転方向上流側の歯面２７を指向している。回転方向上流側の歯面２７は、歯車ワーク２３の回転方向とは逆方向を向く歯面２７である。従って、吐出口３２からのクーラント１００は、歯車ワーク２３のネジ溝２９内に位置する歯２６における回転方向上流側の歯面２７に向けて供給される。
　〈実施形態の作用〉
　次に、本実施形態の作用を説明する。
　本実施形態においては、図２～図４に示すように、歯車ワーク２３の歯２６の歯面２７の研削において、歯車ワーク２３が砥石ツール２１に噛合される。なお、砥石ツール２１は、ネジ２４のリード角に応じて、Ｘ軸を中心に角度調節される。この噛合状態で、砥石ツール２１が矢印１０３の方向に回転されるとともに、歯車ワーク２３が矢印１０４の方向に回転される。この場合、砥石ツール２１は、そのネジ２４が歯車ワーク２３の歯溝２８に対して上方から進入する方向に回転される。この噛合状態の両者２１，２３の回転によって歯車ワーク２３の歯２６の歯面２７が砥石ツール２１のネジ２４によって研削される。
　歯車ワーク２３の研削時には、クーラント供給機構部２と研削機構部１との間を循環されるクーラント１００が吐出口３２から吐出される。吐出されたクーラント１００は、砥石ツール２１と歯車ワーク２３との噛合部の噛合開始側に存在する空間１０１を介して、ネジ溝２９内の歯２６の歯面２７に対して供給される。この場合、吐出されたクーラント１００は、歯車ワーク２３と同じ高さにおいて、歯車ワーク２３の回転方向の上流側から噛合部に向けて供給される。従って、歯面２７に向かって供給されたクーラント１００は、歯車ワーク２３の回転と、砥石ツール２１のネジ２４の、軸線βの延びる方向への移動とによって、砥石ツール２１と歯車ワーク２３との間の噛合部全体に掻き込まれる。ここで、ネジ２４の移動とは、砥石ツール２１の回転にともなうネジ２４の螺旋回転によって同ネジ２４が軸線βの延びる方向に移動されることを指す。
　このため、クーラント１００が前記噛合部においてネジ２４のネジ面２５と歯２６の歯面２７との摺接部の潤滑及び冷却に供されるとともに、切り屑の排出に供される。なお、歯車ワーク２３の歯幅全体にわたって均一な研削が行われるように、昇降台１５の昇降によって砥石ツール２１が昇降される。吐出口３２は、この昇降に追随するので、歯面２７の全体に対してクーラント１００が均一に供給される。
　以上のように、クーラント１００が歯車ワーク２３及び砥石ツール２１の回転によって歯車ワーク２３の外周側から噛合開始側を経て噛合部に掻き込まれる。このため、クーラント１００が歯車ワーク２３の軸線αの延びる方向から供給される場合とは異なり、周囲に飛散されるクーラント１００は少ない。よって、クーラント１００の吐出量が少なくても、クーラント１００は、潤滑、冷却及び切り屑排出のために、噛合部に対して充分な量が供給される。従って、クーラント１００の使用量を大幅に減少させることができる。なお、歯２６の周速度と、クーラント１００が歯面２７に供給される速度との間には大きな差が生じていないことが好ましく、同速度が最も好ましい。
　クーラント１００を歯車ワーク２３の軸方向から供給する従来方法と、前述した実施形態の方法とを以下の同一の研削条件において、実行した。そして、得られる歯面２７の研削精度が等しくなるクーラント供給量を測定した。また、その場合の電力消費量を測定した。
　〈研削条件〉
　　砥石ツールの直径・・・・・・３００ｍｍ（ミリメートル）
　　砥石ツールのネジの条数・・・４
　　砥石ツールの回転速度・・・・毎分４１００回転
　　歯車ワークの外径・・・・・・１２０ｍｍ
　　歯車ワークの歯数・・・・・・３９
　　歯車ワークのモジュール・・・３
　　歯車ワークの回転速度・・・・毎分４２１回転
　　歯車ワークの加工時間・・・・８分４７秒
　〈測定結果〉
　上記の条件における従来方法及び実施形態の方法において等しい研削精度を得るために必要なクーラント１００の供給量は以下の通りである。
　　従来方法における毎分ごとのクーラント供給量・・・・・２００リットル
　　実施形態の方法における毎分ごとのクーラント供給量・・・５０リットル
　以上のように、実施形態の方法においては、従来方法と比較して、クーラント１００の供給量を４分の１にすることが可能である。
　図５は、前記条件下の研削において、本実施形態の歯車研削盤と従来の歯車研削盤とにおける電力消費量を測定したものである。図５から明らかなように、実施形態の歯車研削盤は、電力消費量が従来の歯車研削盤に対して約６５パーセント低減されている。
　〈実施形態の効果〉
　以下に、本実施形態の効果を述べる。
　（１）クーラント１００が砥石ツール２１と歯車ワーク２３の噛合部に対して少ない無駄で効率よく取り込まれるため、噛合部に対するクーラント１００の供給量を少なくすることができる。このため、研削加工に要するクーラント１００の循環量を低減できる。その結果、歯車研削に用いるクーラントの量を節約できる。
　（２）前記のように、クーラント１００の循環量を低減させることができるため、歯車研削盤３のクーラント１００の循環経路をコンパクトにできる。また、クーラントの循環及び吐出の駆動を行うモータとして低出力で小型のものを用いることができる。さらに、クーラント１００の循環量が少なく、前記モータが低出力であるために、モータの発熱量が少なくなって、クーラント１００の冷却ユニットもコンパクト化できる。特に、クーラントの使用量が少なく、クーラント循環量が少ないことは、大きな設置スペースを要するクーラントの貯留タンクを小型化できる結果をもたらす。これらのことから、実施形態においては、図６に示すように、クーラント供給機構部２を小さくできることにより、歯車研削盤３全体を小さくできるため、工場内における歯車研削盤３の占拠面積を小さくできる。これに対し、従来のクーラント供給方法を実行するクーラント供給機構部４は、図７に示すように、全体として大型化してしまうのが通常である。従って、従来のクーラント供給方法を実施する歯車研削盤５は、工場内の広いスペースを占拠する。このため、歯車研削盤の整備等のための作業スペースや、工場内の通路を確保するために、クーラント供給機構部４を研削機構部６から分離して配置されることが一般に行われている。このように分離された場合は、両機構部４，６がクーラント配管７によって接続されるため、そのクーラント配管７のためのスペースがさらに必要となる。
　（３）クーラント１００が砥石ツール２１のネジ溝２９内の歯車ワーク２３の歯２６に向かって供給されるため、クーラント１００の多くが砥石ツール２１のネジ溝２９内に保持される。従って、歯車ワーク２３の周囲に飛散するクーラント１００の量を少なくできて、砥石ツール２１と歯車ワーク２３との噛合部に供されるクーラントの量を多くできる。
　（４）クーラント１００の循環量を多くする必要がないため、前記のように循環駆動用のモータとして低出力のものでよい。実際には、同じ仕様のインバータ制御モータの場合、モータの消費電力を従来の供給方法と比較して、１０パーセント以下にすることが可能である。その結果、歯車研削盤全体の消費電力を従来方法に対して図５に示すように大幅に低減できて、省エネルギーを達成できる。
　（５）クーラント１００の吐出量を少なくしても、砥石ツール２１と歯車ワーク２３との噛合部に大量のクーラント１００を供給できるため、切り屑排出が円滑に行われる。このため、取り扱いが容易で、安価な水性クーラント１００を使用できる。
　（６）クーラント１００の吐出量を多くしても、クーラント１００の無駄な飛散を少なくできて、クーラント１００を有効に利用できる。つまり、吐出口３２から吐出されたクーラント１００は、あまり飛散することなく、歯車ワーク２３及び砥石ツール２１の回転によって噛合部に積極的に掻き込まれる。従って、潤滑、冷却、切り屑排出等を有効に行うことができるので、歯車研削において高速加工が可能になって、効率的な研削加工ができる。
　（７）以上の各効果を得る手段は、噛合部に対して吐出口３２の吐出位置及び吐出方向を設定したのみであるから、部品点数が増えることはなく、極めて簡単な構成である。
　（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態を第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
　第２実施形態においては、図８及び図９に示すように、歯車ワーク２３が平歯車であって、同歯車ワーク２３の軸線αに対して傾斜するはす歯２６を有するものとする。この場合においては、回転台１６の回転によって砥石ツール２１がはす歯２６の傾斜角度に従ってＸ軸を中心にして角度調節される。そして、回転台１６の回転によって、吐出口３２も砥石ツール２１に追随して傾斜される。すなわち、吐出口３２が、歯車ワーク２３の外周面の位置から歯溝２８及びはす歯２６の歯面２７の傾斜方向と同方向に傾斜するように、歯車ワーク２３の軸線に対して傾斜される。
　第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、クーラント１００が歯車ワーク２３と砥石ツール２１との回転によって砥石ツール２１と歯車ワーク２３との噛合部に有効に掻き込まれるため、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
　（第３実施形態）
　次に、本発明の第３実施形態を第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
　第３実施形態においては、図１０に示すように、クーラント吐出部材３１の吐出口３２が前記歯車ワーク２３の外径周面の回転軌跡（言い換えれば、歯２６の先端の移動軌跡）に沿う形状にされている。すなわち、吐出口３２の上縁部及び下縁部には、歯車ワーク２３の外径面に接触することなく、前記外径周面の回転軌跡に沿って延びる円弧部３２１が形成されている。吐出口３２の先端部には、砥石ツール２１の外周面に間隔をおいて軸線βの方向に延びる接触回避部３５が形成されており、砥石ツール２１とクーラント吐出部材３１との接触が回避されるようになっている。
　従って、第３実施形態においては、空間１０１と吐出口３２との間の間隔を狭めることができる。このため、クーラント１００の噛合部以外の部分への飛散量をさらに少なくできて、その分だけ、噛合部に供給されるクーラント１００の量をより多くできる。
　従って、第３実施形態においては、前記第１実施形態の効果をより有効に発揮できる。
　（変更例）
　前記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。そして、前記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
　・クーラント１００の吐出口３２を複数の小孔によって構成すること。このようにすれば、クーラント１００がシャワー状に吐出される。
　・クーラント１００にマイクロバブルやウルトラファインバブルを混入させること。このようにすれば、クーラント１００の洗浄効果が向上して、切り屑排出がより円滑になる。
　・クーラント１００を歯車ワーク２３の斜め上の位置から空間１０１を介して歯車ワーク２３のネジ溝２９内に位置する歯２６の回転方向上流側の歯面２７に対して供給すること。
　・歯車ワーク２３の軸線αが横方向（例えば、Ｘ軸方向）になるように、歯車ワーク２３及び砥石ツール２１を配置すること。
　・歯車ワークを内歯のものとすること。この場合、砥石ツールは、その軸線が歯車ワークの軸線に対して傾斜されたバレル形状のものが用いられる。また、クーラント吐出部材の吐出口は、歯車ワークの内側において、砥石ツールと歯車ワークとの噛合開始側における砥石ツールと歯車ワークとの間の空間に近接して配置される。そして、吐出口は、歯車ワークの歯の回転方向上流側の歯面を指向する。
　３…歯車研削盤
　２１…砥石ツール
　２３…歯車ワーク
　２４…ネジ
　２６…歯
　２７…歯面
　２８…歯溝
　２９…ネジ溝
　３１…クーラント吐出部材
　３２…吐出口
　１００…クーラント
　１０１…空間
　α…軸線
　β…軸線

Claims (8)

  1. 　歯車研削盤を用いた歯車ワークの歯面の研削方法であって、前記歯車研削盤は外周に研削用のネジを有する砥石ツールを備え、前記研削方法は、
    　前記ネジと前記歯車ワークの歯とを噛合させた状態で前記砥石ツールと前記歯車ワークとを回転させることにより前記歯面を研削することと、
    　前記ネジと前記歯との噛合部の噛合開始側に存在する前記砥石ツールと前記歯車ワークとの間の空間を介して、前記歯車ワークの回転方向の上流側からクーラントを前記歯面に向けて供給することと、を含む研削方法。
  2. 　前記クーラントを、前記歯車ワークの軸線の延長方向において前記歯車ワークと少なくとも部分的に同じ位置に配置される吐出口から供給する請求項１に記載の研削方法。
  3. 　前記クーラントを前記砥石ツールのネジ溝内に位置する歯に対して供給する請求項１に記載の研削方法。
  4. 　前記クーラントは水性である請求項１に記載の研削方法。
  5. 　外周に研削用のネジを有する砥石ツールと、
    　先端にクーラントを吐出する吐出口を有するクーラント吐出部材と、を備え、
    　前記ネジと歯車ワークの歯とを噛合させた状態で前記砥石ツールと前記歯車ワークとを回転させることにより前記歯車ワークの歯面を研削するとともに、前記吐出口から前記ネジと前記歯との噛合部に対して前記クーラントを供給する、ように構成される歯車研削盤において、
    　前記吐出口は、前記噛合部の噛合開始側に配置されており、前記砥石ツールと前記歯車ワークとの間の空間を介して、前記歯車ワークの回転方向の上流側から前記クーラントを前記歯面に向けて供給するように構成される歯車研削盤。
  6. 　前記吐出口は、前記歯車ワークの軸線の延長方向において、少なくとも部分的に、前記歯車ワークと同じ位置に配置される請求項５に記載の歯車研削盤。
  7. 　前記クーラントが前記砥石ツールのネジ溝内に位置する歯に対して供給されるように、前記吐出口を配置した請求項５に記載の歯車研削盤。
  8. 　前記吐出口は前記歯車ワークの外径周面の回転軌跡に沿う形状を有する請求項５に記載の歯車研削盤。
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