JP5473735B2 - 内歯車研削用ねじ状砥石のドレッシング方法 - Google Patents

Description

本発明は、内歯車を研削するためのねじ状砥石を高精度にドレッシングすることができる内歯車研削用ねじ状砥石のドレッシング方法に関する。

一般に、歯車を製造する場合には、所定の歯車素材に対して歯切り加工を行って歯車を形成した後、この歯切りした歯車に対して熱処理を施すようにしている。しかしながら、上述したように、歯車に対して熱処理を施すと、当該歯車には、熱応力によって歪み等が発生するため、その歯面が要求された寸法精度にならない場合がある。このような場合には、熱処理後において、歯車の歯面を研削して、その寸法精度を向上させるようにしている。

歯車を研削する場合には、歯車研削用砥石が用いられており、この歯車研削用砥石をドレッシングする場合には、ドレッシングツールの１つとして、ドレスギヤが用いられている。このような、ドレスギヤを用いたドレッシング方法は、例えば、特許文献１に開示されており、この特許文献１には、クラウン歯車研削用ねじ状砥石と外歯式のドレスギヤとを噛み合せた状態で、これらを同期的に回転させながら、ドレスギヤを、クラウン歯車と噛み合い可能なピニオンの回転軸周りに、ねじ状砥石の砥石軸方向全域を横切るように移動させるようにしたドレッシング方法が開示されている。

特表平８−５１０６９６号公報

ここで、一般に、外歯車研削用ねじ状砥石をドレッシングする場合には、仕上げ加工後の外歯車の歯車諸元とほぼ同じ歯車諸元に設定されたドレスギヤを用いるようにしている。これに対して、内歯車研削用ねじ状砥石をドレッシングする場合にも、仕上げ加工後の内歯車の歯車諸元とほぼ同じ歯車諸元に設定されたドレスギヤを用いるようにしている。

しかしながら、ドレスギヤの精度は、砥石を介した歯車の仕上げ精度に影響を与えるため、ドレスギヤを精度良く製作することが好ましいが、内歯車研削用ねじ状砥石をドレッシングするためのドレスギヤは、外歯車研削用ねじ状砥石をドレッシングするためのドレスギヤに比べて、内歯車研削用ねじ状砥石が内歯車に内接することによって、その刃形が複雑になる分、高精度に製作することが困難であった。

即ち、上記特許文献１のドレッシング方法は、高精度に製作したドレスギヤを用いて、外歯車研削用ねじ状砥石を高精度にドレッシングすることを目的としたものであって、高精度に製作したドレスギヤを用いて、内歯車研削用ねじ状砥石を高精度にドレッシングすることを目的としたものではなかった。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、高精度に製作したドレスギヤを用いることにより、内歯車を研削するためのねじ状砥石を高精度にドレッシングすることができる内歯車研削用ねじ状砥石のドレッシング方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明に係る内歯車研削用ねじ状砥石のドレッシング方法は、
被加工内歯車の研削時に与えられた当該被加工内歯車に対する軸交差角で配置した樽形のねじ状砥石と、前記軸交差角で配置した前記ねじ砥石の換わりに被加工内歯車と噛み合うように仮想された仮想外歯車と噛み合い可能な外歯式のドレスギヤとを、噛み合わせた状態で、前記ねじ状砥石と前記ドレスギヤとを同期回転させながら、一平面内において円弧状に相対的に移動させることにより、前記ドレスギヤが前記ねじ状砥石の砥石軸方向全域に亘ってドレッシングするようにし、
前記仮想外歯車を、被加工内歯車の歯溝の形をそのまま実部とした歯形を有する外歯車と仮想し、
前記ドレスギヤを一平面内において円弧状に移動させる場合には、前記ドレスギヤを前記仮想外歯車と噛み合うように移動させる
ことを特徴とする。

従って、本発明に係る内歯車研削用ねじ状砥石のドレッシング方法によれば、傾斜して配置したねじ砥石の換わりに被加工内歯車と噛み合うように仮想された仮想外歯車と噛み合い可能な外歯式のドレスギヤを用いることにより、ねじ状砥石を高精度にドレッシングすることができる。

ねじ状砥石と内歯車との噛み合いの様子を示した図である。 ドレスギヤとねじ状砥石との噛み合いの様子を示した図である。 ねじ状砥石の縦断面図である。 仮想外歯車とドレスギヤとの噛み合いの様子を示した図である。 本発明の一実施例に係る内歯車研削用ねじ状砥石のドレッシング方法であって、（ａ）はドレスギヤがねじ状砥石のドレッシング開始位置と噛み合ったときの様子を示した図、（ｂ）はドレスギヤがねじ状砥石のドレッシング中間位置と噛み合ったときの様子を示した図、（ｃ）はドレスギヤがねじ状砥石のドレッシング終了位置と噛み合ったときの様子を示した図である。 本発明の他の実施例に係る内歯車研削用ねじ状砥石のドレッシング方法であって、（ａ）はねじ状砥石のドレッシング開始位置がドレスギヤと噛み合ったときの様子を示した図、（ｂ）はねじ状砥石のドレッシング中間位置がドレスギヤと噛み合ったときの様子を示した図、（ｃ）はねじ状砥石のドレッシング終了位置がドレスギヤと噛み合ったときの様子を示した図である。

以下、本発明に係る内歯車研削用ねじ状砥石のドレッシング方法について、図面を用いて詳細に説明する。

本発明に係るドレッシング方法を採用した内歯車研削盤（図示省略）は、図１に示すように、はすば歯車の内歯車（被加工内歯車）Ｗを樽形のねじ状砥石１１により研削するものであって、更に、図２に示すように、機上において、そのねじ状砥石１１を外歯式のドレスギヤ１３によりドレッシングするドレッシング機能を有している。

図１に示すように、内歯車研削盤には、内歯車Ｗが鉛直（Ｚ軸方向）なワーク回転軸Ｃ１周りに回転可能に取り付けられている。なお、内歯車Ｗは、歯切り後に熱処理が施され、硬化したものであって、所定の内歯車諸元を有している。

また、内歯車研削盤には、砥石アーバ１２が、砥石回転軸Ｂ１周りに回転可能に支持されると共に、砥石回転軸Ｂ１とワーク回転軸Ｃ１との間の軸間距離が調整される水平方向（以下、Ｘ軸方向と称す）、Ｘ軸方向及びＺ軸方向と直交する水平方向（以下、Ｙ軸方向と称す）、Ｚ軸方向に移動可能に支持されている。そして、砥石アーバ１２の先端には、内歯車Ｗと噛み合い可能なねじ状砥石１１が装着されている。従って、砥石アーバ１２を、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動させると共に、砥石回転軸Ｂ１周りに回転させることにより、ねじ状砥石１１を砥石アーバ１２と共に移動及び回転させることができる。

更に、砥石アーバ１２は、Ｘ軸方向に延在する図示しない砥石旋回軸周りに旋回可能に支持されている。従って、砥石アーバ１２を砥石旋回軸周りに旋回させることにより、砥石回転軸Ｂ１の旋回角度（傾斜角度）を変更することができる。これにより、砥石回転軸Ｂ１とワーク回転軸Ｃ１との間の軸交差角（以下、軸角Σと称す）が調整可能となっている。即ち、研削時のねじ状砥石１１は、内歯車Ｗのワーク回転軸Ｃ１に対して軸角Σで交差する砥石回転軸Ｂ１周りに回転することになる。

ここで、図３に示すように、ねじ状砥石１１は、その径寸法が砥石軸方向（砥石幅方向）中間部から砥石軸方向両端部に向かうに従って漸次小さくなるような樽形に形成されている。また、ねじ状砥石１１のねじ山は、螺旋状に形成されており、その表面には、内歯車Ｗの歯面を研削するための刃面（研削面）が、ねじ状砥石１１の砥石軸方向全域に亘って連続的にねじれて形成されている。このように、ねじ状砥石１１を樽形に形成することにより、軸角Σで配置したねじ状砥石１１を、内歯車Ｗに噛み合わせることが可能となっている。なお、ねじ状砥石１１は、内歯車Ｗと適切に噛み合うことができるような砥石諸元を有している。

更に、図２に示すように、内歯車研削盤には、ドレスギヤ１３が、Ｚ軸方向と平行なギヤ回転軸Ｃ２周りに回転可能に支持されると共に、Ｘ軸方向（砥石回転軸Ｂ１とギヤ回転軸Ｃ２との間の軸間距離が調整される水平方向）、Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動可能に支持されている。

ここで、ドレスギヤ１３は、ねじ状砥石１１と噛み合ってこれをドレッシングする外歯式工具であるが、図４に示すように、内歯車Ｗに内接するはすば歯車の仮想外歯車１４とも噛み合い可能となっている。この仮想外歯車１４は、その全ての歯部及び歯溝が内歯車Ｗにおける全ての歯部及び歯溝と同時に噛み合うような外歯車を仮想したものであって、言い換えれば、内歯車Ｗの歯溝の形をそのまま実部（歯部）とした外歯車を仮想したものとなっている。つまり、仮想外歯車１４の中心は、内歯車Ｗのワーク回転軸Ｃ１と一致している。

即ち、ねじ状砥石１１による内歯車Ｗの研削加工では、当該ねじ状砥石１１が軸角Σで傾いた状態で内歯車Ｗと噛み合って回転することになるが、仮想外歯車１４を設定することで、それらの噛み合い状態を、仮想外歯車１４と内歯車Ｗとの噛み合い状態に置き換えることができる。このとき、仮想外歯車１４の歯形は、軸角Σで傾いた状態のねじ状砥石１１の刃形をＸ−Ｙ平面（水平面）に投影した投影刃形（歯形）と等しくなる。

これにより、ねじ状砥石１１をドレッシングするためのドレスギヤ１３の歯形（ドレスギヤ諸元）は、仮想外歯車１４の歯形（仮想外歯車諸元）を介して、加工対象となる内歯車Ｗの歯形（内歯車諸元）から容易に設定することができる。また、ねじ状砥石１１の刃形（砥石諸元）も、仮想外歯車１４の歯形（仮想外歯車諸元）から容易に設定することができる。

従って、内歯車Ｗをねじ状砥石１１により研削する場合には、図１に示すように、先ず、砥石アーバ１２を砥石旋回軸周りに旋回させて、ねじ状砥石１１を内歯車Ｗのねじれ角に応じた軸角Σとなるように配置する。

次いで、軸角Σで配置したねじ状砥石１１を、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動させて、内歯車Ｗに噛み合わせる。

そして、このような噛み合い状態から、内歯車Ｗをワーク回転軸Ｃ１周りに回転させながら、ねじ状砥石１１を、砥石回転軸Ｂ１周りに回転させると共に、Ｚ軸方向に揺動させる。これにより、それらの噛み合い同期回転と軸角Σとによって、ねじ状砥石１１と内歯車Ｗとの間にすべりが発生するため、ねじ状砥石１１の刃面により、内歯車Ｗの歯面が微細に研削されることになる。

ここで、ねじ状砥石１１を用いて所定数量の内歯車Ｗを研削すると、その刃面が磨耗して切れ味が低下するため、定期的にドレスギヤ１３によりねじ状砥石１１のドレッシングを行う。

そこで、ねじ状砥石１１をドレスギヤ１３によりドレッシングする場合には、先ず、図５（ａ）に示すように、ねじ状砥石１１を、内歯車Ｗの研削時に設定した軸角Σとなるように配置する。その後、ドレスギヤ１３を、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動させて、ドレッシング開始位置となるねじ状砥石１１の砥石軸方向上端部に噛み合わせる。

そして、このような噛み合い状態から、ねじ状砥石１１を砥石回転軸Ｂ１周りに回転させながら、ドレスギヤ１３を、ギヤ回転軸Ｃ２周りに回転させると共に、Ｘ軸，Ｙ軸方向に移動させる。これにより、ドレスギヤ１３は、Ｘ−Ｙ平面内において、内歯車Ｗのワーク回転軸Ｃ１及び仮想外歯車の中心軸周りに、ねじ状砥石１１の外形（輪郭）に沿って、円弧状に移動することになる。

即ち、図５（ａ）乃至図５（ｃ）に示すように、ドレスギヤ１３は、ドレッシング開始位置としたねじ状砥石１１の砥石軸方向上端部から、ドレッシング中間位置となるねじ状砥石１１の砥石軸方向中間部を介して、ドレッシング終了位置となるねじ状砥石１１の砥石軸方向下端部まで、ねじ状砥石１１の砥石軸方向全域に亘って噛み合うことになる。この結果、ドレスギヤ１３の歯面（刃面）が、ねじ状砥石１１における砥石軸方向上端部から砥石軸方向下端部までのねじれた刃面を、連続的にドレッシングすることになる。

このとき、軸角Σで傾いた状態のねじ状砥石１１の投影刃形を、仮想外歯車１４の歯形と同じになるように設定しているので、ドレスギヤ１３を、Ｘ−Ｙ平面内において、あたかも仮想外歯車１４と噛み合うように、当該仮想外歯車１４の外周に沿って、円弧状に移動させることにより、ねじ状砥石１１を高精度にドレッシングすることができる。

なお、上述した実施形態では、軸角Σで配置したねじ状砥石１１に対して、ドレスギヤ１３を移動させることにより、ねじ状砥石１１をドレッシングするようにしたが、反対に、ドレスギヤ１３に対して、軸角Σで配置したねじ状砥石１１を移動させることにより、当該ねじ状砥石１１をドレッシングするようにしても構わない。

つまり、図６（ａ）に示すように、ねじ状砥石１１を、内歯車Ｗの研削時に設定した軸角Σとなるように配置する。その後、ねじ状砥石１１を、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動させて、ドレッシング開始位置となるねじ状砥石１１の砥石軸方向上端部を、ドレスギヤ１３に噛合わせる。

そして、このような噛み合い状態から、ドレスギヤ１３をギヤ回転軸Ｃ２周りに回転させながら、ねじ状砥石１１を、砥石回転軸Ｂ１周りに回転させると共に、Ｘ軸，Ｙ軸方向に移動させる。これにより、ねじ状砥石１１は、Ｘ−Ｙ平面内において、ドレスギヤ１３の外形（輪郭）に沿って、円弧状に移動することになる。

即ち、図６（ａ）乃至図６（ｃ）に示すように、ねじ状砥石１１は、ドレッシング開始位置とした砥石軸方向上端部から、ドレッシング中間位置となる砥石軸方向中間部を介して、ドレッシング終了位置となる砥石軸方向下端部まで、その砥石軸方向全域をドレスギヤ１３に噛み合わせることになる。この結果、ドレスギヤ１３の歯面が、ねじ状砥石１１における砥石軸方向上端部から砥石軸方向下端部までのねじれた刃面を、連続的にドレッシングすることになる。

従って、本発明に係るドレッシング方法によれば、内歯車Ｗの研削時に設定した軸角Σで配置したねじ状砥石１１と、このねじ状砥石１１の換わりに仮想された仮想外歯車１４と噛み合い可能なドレスギヤ１３とを噛み合せた状態で、これらを同期回転させながら、Ｘ−Ｙ平面内において円弧状に相対的に移動させて、ドレスギヤ１３がねじ状砥石１１の砥石軸方向全域に亘ってドレッシングするようにしたことにより、高精度に製作したドレスギヤ１３によって、ねじ状砥石１１を高精度にドレッシングすることができる。

また、ねじ状砥石１１をドレッシングするためのドレスギヤ１３を外歯式としたことにより、ドレスギヤ選定の自由度が大きくなるだけでなく、ねじ状砥石１１の大きさに関わらず、ドレスギヤ１３を容易で、且つ、高精度に製作することができる。

本発明は、ねじ状砥石の砥石軸方向全域を有効に使用できるようにして、砥石寿命の向上を図るようにした歯車研削用ねじ状砥石のドレッシング方法に適用可能である。

１１ ねじ状砥石
１２ 砥石アーバ
１３ ドレスギヤ
１４ 仮想外歯車
Ｗ 内歯車
Ｂ１ 砥石回転軸
Ｃ１ ワーク回転軸
Ｃ２ ギヤ回転軸
Σ 軸交差角

Claims (1)

1. 被加工内歯車の研削時に与えられた当該被加工内歯車に対する軸交差角で配置した樽形のねじ状砥石と、前記軸交差角で配置した前記ねじ砥石の換わりに被加工内歯車と噛み合うように仮想された仮想外歯車と噛み合い可能な外歯式のドレスギヤとを、噛み合わせた状態で、前記ねじ状砥石と前記ドレスギヤとを同期回転させながら、一平面内において円弧状に相対的に移動させることにより、前記ドレスギヤが前記ねじ状砥石の砥石軸方向全域に亘ってドレッシングするようにし、
   前記仮想外歯車を、被加工内歯車の歯溝の形をそのまま実部とした歯形を有する外歯車と仮想し、
   前記ドレスギヤを一平面内において円弧状に移動させる場合には、前記ドレスギヤを前記仮想外歯車と噛み合うように移動させる
   ことを特徴とする内歯車研削用ねじ状砥石のドレッシング方法。

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