JP2004268243A

JP2004268243A - 歯車研削法

Info

Publication number: JP2004268243A
Application number: JP2003108426A
Authority: JP
Inventors: Hidehiro Yoshino; 英弘吉野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】歯車ワークのワークテーブルへの取り付けは，手作業による心出しのほか，マンドレルやコレットが用いて行われ，多種少量生産となる場合が多い歯車研削の自動化，無人化およびコスト低減の大きな障害になっていた。
【解決手段】歯車ワーク２の取り付け誤差を測定し，その誤差を完全に相殺する補正運動を歯車研削盤に与えて，取り付け誤差がない場合と同じ，砥石と歯車ワークの位置関係を実現し、正確な歯車の研削が実施できるようにする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，歯車研削盤において，歯車ワークの取り付け誤差を測定する取り付け誤差測定法と，その取り付け誤差を相殺する補正運動を与えて歯車を研削する歯車研削法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
研削によって高精度の歯車を仕上げるためには，歯車ワークを歯車研削盤のワークテーブルやワークテーブル軸に正確に取り付ける必要がある。従来，歯車ワークをワークテーブルに取り付ける場合は，手作業による心出しによって，両センタで支持する場合は，マンドレルに歯車ワークを取り付けて，ワーク主軸に直接固定する場合は，コレットが用いられてきた。しかし，手作業による心だしには経験と時間，マンドレルによる場合は，取り扱いに細心の注意と，歯車ワークの数だけマンドレルを準備する必要があり，またコレットを用いる場合は多種少量生産に対応しにくい問題があった。これらは，歯車研削の自動化，無人化およびコスト低減の大きな障害となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は，歯車ワークを歯車研削盤のターンテーブルに無造作に取り付けた場合でも，正確な歯車を研削できる歯車研削法を提案する。この結果，心出し作業や歯車ワークの数だけマンドレルを準備する必要がなくなり，歯数や諸元の異なる歯車を自動的，かつ能率的な歯車研削が実現できるようになる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は，歯車ワークの取り付け誤差を測定し，その誤差を相殺する補正運動を歯車研削盤の各制御軸に与えて，取り付け誤差がない場合と同じ，砥石と歯車ワークの位置関係を実現し，正確な歯車の研削が実施できるようにする。本発明は，成形研削による歯車研削のほか，ねじ状砥石を用いる歯車研削に適用できる。図１は，歯車を成形研削で仕上げる場合の例である。
【０００５】
ワーク軸に対する歯車ワークの取り付け誤差には，偏心誤差と端面の振れがある。このうち，端面の振れは，タッチセンサと歯車研削盤の軸制御を組み合わせることによって容易に測定できる。歯車ワークの偏心誤差は，穴を基準に測定する必要があり，たとえば，図２に示すような歯車ワークの取り付け治具（ワークアーバ）を利用して，歯車ワークの穴内面の最低３ヶ所をカギ型のタッチセンサで測定し，歯車ワークの偏心量を算出して，前記，歯車ワークの取り付け誤差補正に利用する。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によって，歯車研削における歯車ワークの心出し作業が不要となり，また，マンドレルやコレットを使用することなく，歯車ワークを簡単に固定するのみで，高精度歯車の研削が可能となる。この結果，少量多種歯車の自動研削が可能となり，歯車の研削コスト低減が実現できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
歯車の研削では，理論的な輪郭をもつねじ状砥石もしくは整形砥石を歯車ワークのねじれ角に応じた角度に傾け，歯車ワークの歯溝のつるまき線に沿って移動させることによって歯車ワークの歯面を仕上げる（図３）。したがって，歯車ワークに取り付け誤差があったとしても，歯車ワークと砥石が前記の関係を満足するようにしさえすれば，歯車は正確に研削できることになる（図１）。
【０００８】
歯車ワークに偏心誤差と端面の振れによる二つの取り付け誤差がある場合，歯車研削盤の各軸を制御することによって，歯車ワークと砥石間に前記の関係（歯車ワーク軸に対して所定の角度だけ傾けた砥石を歯溝のつるまき線に沿って移動させる）を生成させるためには，１．ワークテーブルの軸方向移動（Ｚ軸），２．ワークテーブル軸と直角方向の移動（Ｘ軸），３．ワークテーブル軸と砥石軸の軸間距離（Ｙ軸），４．ワークテーブル軸の回転（Ａ軸），５．砥石軸の傾け角（Ｂ軸），の計５軸の同時制御が必要である（図４）。このことは，物体を任意の位置（方向を含む）に位置決めする場合に必要な自由度が６であるのに対して，砥石と歯車ワークの関係においては，砥石が回転体であるために，必要な自由度が１だけ減少し，５自由度になることからも明らかである。図４においては，整形砥石を用いる歯車研削の例を示すが，ねじ状砥石を用いる場合も同様である。
【０００９】
前記の５軸制御のうち，砥石軸の傾け角制御（Ｂ軸）は，安全確保と精度確保の点から問題が生じる。砥石回転中に傾け角を変化させれば，ジャイロ効果による砥石破壊の可能性があり，また，とくに成形研削の場合は，砥石軸傾け角の位置決め誤差が研削歯車の歯形精度に大きく影響を与える。したがって，以下に示す偏心誤差のみを補正する方法がより実用的である。
【００１０】
歯車ワークの取り付け誤差のうち，端面の振れは，取り付け治具の工夫等によって比較的容易に取り除くことができる。偏心誤差のみを測定・補正して，前記の位置関係を生成させるためには，１．ワークテーブルの軸方向移動（Ｚ軸），２．ワークテーブル軸と直角方向の移動（Ｘ軸），３．ワークテーブル軸と砥石軸の軸間距離（Ｙ軸），４．ワークテーブル軸の回転（Ａ軸）の計４軸の同時制御でこと足りる（図５）。成形研削による場合の各軸の補正式は次式で与えられる。
【数１】
θ＝θ_０＋θ_β＋２πｉ／Ｎ（ｉ＝０，１，２，−−−−，Ｎ−１）
Δｘ＝λｓｉｎθ
Δｙ＝λｃｏｓθ
【００１１】
ここに，θは，ターンテーブルの回転角，θ_０は０番歯溝の中心から偏心が最大となる位置までの角度，θ_βは歯車のねじれ角による回転角，Ｎは歯車ワークの歯数，λは偏心量である。ねじ状砥石を用いる歯車研削の場合も同様である。
この結果，砥石軸の傾け角（Ｂ軸）の同時制御が不要となり，また研削運動のためのＮＣプログラムの作成に必要な補正運動の計算も容易となり，より実用的な歯車研削が可能になる。
【００１２】
偏心誤差の測定は，以下のように行う。実施例を図２に示すように，ターンテーブル軸と同心の段付き軸（ワークアーバ）に歯車ワークを挿入後，円錐治具などを用いて粗心出しを行い，そのままワーク押えでクランプする。その後，カギ型タッチセンサを段付き部に彫った３箇所の溝に順次挿入して，歯車ワーク穴の内側から，穴内面の３箇所の振れ幅を測定し，ターンテーブル軸に対する歯車ワーク中心軸の偏心量を算出する。なお，ワークアーバの段付き部の端面は，高精度に加工され，歯車ワークの端面と密着し，歯車ワークの端面の振れは無視できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】歯車ワークの取り付け誤差の補正方法である。
【図２】偏心誤差の測定方法である。
【図３】歯車研削における砥石と歯車ワークつるまき線の関係である。
【図４】偏心誤差と端面の振れの補正に必要な歯車研削盤の制御軸である。
【図５】偏心誤差のみの補正方法である。
【符号の説明】
１整形砥石またはねじ状砥石
２歯車ワーク
３歯車のつるまき線
４歯車研削盤のターンテーブル軸
５砥石軸傾け角

Claims

ＮＣ歯車研削盤（以下，歯車研削盤）において，歯車ワークの取り付け誤差を測定し，その取り付け誤差を相殺する補正運動を歯車研削盤の砥石とワーク軸間に与えて，正確な歯車を研削する歯車研削法
歯車を研削することを目的として，円板状歯車ワークをワークテーブルまたはワークテーブル軸に取り付けるに当たって，歯車ワークの偏心誤差を歯車ワークの穴の内側から測定することを可能にした歯車ワークの偏心誤差測定法