(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械で歯を精密加工する際，加工すべき歯車（１）をその回転軸線（２）の周りに回転させ，かつ回転軸線（４）の周りに回転する研削工具（３）に係合させ，それにより歯車（１）の加工すべき歯面にある研削屑を除去し，この研削屑除去の際歯車（１）の回転軸線（２）の回転運動と研削工具（３）の回転軸線（４）の回転運動とを連結する，精密加工方法において，
まず第１の動作段階ａ）で，
ａ）（ｉ）        歯車（１）をその回転軸線（２）の周りに少なくとも１回転だけ回転させ，
（ｉｉ）歯車（１）のこの回転の際歯車（１）を研削工具（３）に係合させ，
（ｉｉｉ）この係合の際研削工具（３）を歯車（１）の歯面に接触させながら一緒に回転させ，
（ｉｖ）この一緒の回転の際歯車（１）の１回転にわたって，歯切り誤差の存在のため歯車（１）と研削工具（３）との間に生ずる理想回転からの回転偏差を測定しかつ記憶し，
次に第２の動作段階ｂ）で，
ｂ）（ｉ）        歯車（１）を研削工具（３）で加工し，
（ｉｉ）歯車（１）のこの加工の際歯車（１）の回転軸線（２）の回転運動と研削工具（３）の回転軸線（４）の回転運動とを連結し，
（ｉｉｉ）      両方の回転軸線（２，４）の回転運動を連結する際，制御装置により，動作段階ａ）において測定されかつ記憶される回転偏差を考慮して，回転運動の連結のため制御すべき回転軸線の角度位置の値を修正し，この修正された値を目標値とすることを特徴とする，歯を精密加工する方法。
【請求項２】
請求項１による動作段階ａ）及びｂ）に別の動作段階を追加し，即ち請求項１の動作段階ｂ）による加工に続いて，請求項１の動作段階ａ）による再度の測定を行い，理想回転から測定される回転偏差が所定の最大値を下回ると，角度位置の修正なしに加工を続行し，測定される回転偏差が所定の最大値を下回らない場合には，請求項１の動作段階ｂ）による加工を続行し，この動作段階ｂ）による加工の際新たに測定される回転偏差に基いて加工を続行することを特徴とする，請求項１に記載の方法。
【請求項３】
測定される回転偏差が所定の最大値を下回らない場合，この回転偏差が所定の最大値を下回るまで，請求項２による方法を繰返すことを特徴とする，請求項２に記載の方法。
【請求項４】
制御すべき回転軸線の角度位置の修正を，理想回転からの測定される回転偏差が所定の値を超過する角度範囲においてのみ行うことを特徴とする，請求項１ないし３の１つに記載の方法。
【請求項５】
請求項１による動作段階ａ）を実施するために研削工具（３）を回転させ，その際研削工具（３）を歯車（１）に接触させ，歯車（１）を研削工具（３）の歯面に接触させながら一緒に回転させることを特徴とする，請求項１ないし４の１つに記載の方法。
【請求項６】
修正される角度位置の計算の際及び修正値なしの回転連結の際に，研削工具（３）に存在する歯切り誤差を考慮することを特徴とする，請求項１ないし５の１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は，工作機械で歯を精密加工する際，加工すべき歯車をその回転軸線の周りに回転させ，かつ回転軸線の周りに回転する研削工具に係合させ，それにより歯車の加工すべき歯面にある研削屑を除去し，この研削屑除去の際歯車の回転軸線の回転運動と研削工具の回転軸線の回転運動とを連結する，歯を精密加工する方法に関する。
【０００２】
研削屑の除去は，通常は，工作物の回転軸線と研削工具の回転軸線とがいわゆる軸線交差角をなすようにすることによつて，行われる。例外的な場合，研削工具の軸線と工作物の軸線が平行でも，研削工具及び工作物の相互転動の際のいわゆる高さ滑りにより研削屑の除去を行うことができる。
【０００３】
【従来の技術】
歯車の硬質加工のために種々の製造方法が使用される。ホブ加工されかつ硬化される歯車は，しはしば研削過程により精確な輪郭（インボリユート曲線）を与えられる。研削後に残る歯切り誤差を少なくするため，研削加工の後に歯車のホーニングを行うこともある。ホーニングの利点は，その過程に比較的僅かな時間しか必要とせず，従つて特に多量生産に適していることである。
【０００４】
歯車のホーニングの際，加工すべき歯車がその回転軸線の周りに回転する。その際歯車は，外歯を加工する場合内歯環の形状を持つホーニング工具に係合する。ホーニング工具も同様にその回転軸線の周りに回転する。ホーニング工具の内歯は，所望の工作物歯形状から幾何学的に導き出される。加工困難な歯車の材料除去を行うため，ホーニング工具は砥粒から成ることもある。例えば工作物を駆動し，工具を特定の引きずりトルクで追従させることによって，加工が行われる。回転方向の変化により，両方の歯面（押し引き）が加工される。
【０００５】
ホーニングの目的は，特に研削後残る歯切り誤差を少なくすることである。歯切り誤差には同心性，輪郭（所望の修正を含むインボリユート曲線）及び歯面線の誤差が含まれる。更に歯車の騒音の少ない回転のために，単一ピツチ誤差及び合計ピツチ誤差も特に重要である。
【０００６】
加工すべき歯車に対する高度の要求により，効率のよい硬質加工方法が必要になつた。歯車ホーニングに関して考慮された方策では，工具及び工作物の両方の回転軸線がもはや互いに無関係に動作するのではなく，両方の回転軸線が所定の連結手段により連結されている。この連結手段は，数値制御技術により電子的に行われる（″電子軸″）。
【０００７】
この手段の目的は，ホーニング過程により歯切り誤差を平均化し，従って誤差の少ないホーニング工具による転動研削の範囲内で少なくするだけでなく，回転軸線の強制連結によりなくすことである。
【０００８】
広範な実験の結果，公知のホーニング方法により，実際に特定の歯切り誤差即ち歯の同心性誤差，歯面形状誤差及び単一ピツチ誤差を非常に小さくできることがわかつた。
【０００９】
しかし″電子軸″を使用しても，特に歯の合計ピツチ誤差はホーニング過程後また大きすぎ，一般に許容公差外にあることもわかつた。
【００１０】
利用可能な制御装置（″電子軸″）は，工作物及びホーンの非常に高い回転速度のため，回転誤差即ち理想回転からのμ範囲内でのみ変化する回転偏差を適時に検出しかつ必要な逆変化を開始して，研削過程の適当な修正を行うことができない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従つて本発明の基礎になつている課題は，危険な合計ピツチ誤差を著しく減少して，高品質の歯を得ることができる歯の新しい精密加工方法を提供することである。しかし本発明による目的は，硬質加工ができるだけ短い時間に行われ，従つてホーニング過程から出発するという副次的条件下で達せられるようにする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため本発明によれば
まず第１の動作段階ａ）で，
ａ）（ｉ）        歯車をその回転軸線の周りに少なくとも１回転だけ回転させ，
（ｉｉ）        歯車のこの回転の際歯車を研削工具に係合させ，
（ｉｉｉ）      この係合の際研削工具を歯車の歯面に接触させながら一緒に回転させ，
（ｉｖ）        この一緒の回転の際歯車の１回転にわたって，歯切り誤差の存在のため歯車と研削工具との間に生ずる理想回転からの回転偏差を測定しかつ記憶し，
次に第２の動作段階ｂ）で，
ｂ）（ｉ）        歯車を研削工具で加工し，
（ｉｉ）        歯車のこの加工の際歯車の回転軸線の回転運動と研削工具の回転軸線の回転運動とを連結し，
（ｉｉｉ）      両方の回転軸線の回転運動を連結する際，制御装置により，動作段階ａ）において測定されかつ記憶される回転偏差を考慮して，回転運動の連結のため制御すべき回転軸線の角度位置の値を修正し，この修正された値を目標値とする。
【００１３】
動作段階ａ）で検出される理想回転からの回転偏差（これは存在する誤差用の″テイーチイン″と称することができる）は，測定される誤差が異なる（逆の）符号で加算即ち″対抗″せしめられ、こうして最も多くの材料を除去せねばならない個所で特に多くの材料研削が行われるように，動作段階ｂ）において使用される。この場合選択の制御技術手段は、既に印刷、製紙及び繊維の機械製造において電子的軸連結装置として使用されている，いわゆる″電子カム″である。
【００１４】
【発明の効果】
本発明による特徴によって、利用可能な制御装置によっても、歯切り誤差特に累積ピツチ誤差の著しい減少を行うことができる。なぜならば、誤差のため″逆に制御″即ち制御により修正せねばならない偏差が生ずる時点を制御装置が適時に″知る″からである。研削過程後の結果、すべての誤差基準でも許容公差内にある申し分のない歯車が得られる。
【００１５】
歯車の周囲にわたって見て大きい誤差の存在する最も危険な誤差個所が材料除去されていると、修正をされない角度位置で（従って修正されない精確な回転連結で）ホーニング過程を続行するのが有利である。そうしないと、大きい誤差のため多くの材料を除去された個所に、修正のため多すぎる材料除去即ち″穴″が生ずるおそれがある。従って本発明の別の特徴によれば、請求項１による加工に続いて、工作物の再度の測定が行われる。
【００１６】
最大の誤差が既に除去されていることがわかると、修正されない角度位置でホーニング過程が続行される。最大誤差が除去されてない場合、修正値で加工が行われるが，新たに求められる値に基いて加工が行われるのがよい。
【００１７】
加工−測定−加工の順序は，測定される回転偏差が所定の値を下回るまで，修正される角度位置で続行するのが有利である。それから，修正されない角度位置（理想的回転連結）で加工を続行することができる。
【００１８】
歯の累積ピツチ誤差において典型的であるように、例えば周囲の１箇所又は少数個所においてのみ大きい除去が必要な場合，請求項１の動作段階ａ後、検出される偏差を歯の全周にわたって考慮することは，必ずしも必要でない。従って本発明の展開において、理想回転からの測定回転偏差が所定の値を超過する角度範囲においてのみ，制御すべき回転軸線の角度位置の修正を行う。
【００１９】
動作段階ａ）により誤差を求める際，歯車の代りに研削工具を回転させ，歯車を研削工具の歯面に接触させながら負荷なしに一緒に回転させることも可能である。これも本発明の対象の展開である。
【００２０】
方法の精度を高めるため，たとえ僅かでも存在する工具の誤差をなくすのがよい。これを行うため本発明によれば，工具の誤差が例えば別個の測定機械で測定される。修正される角度位置の計算の際，また修正なしに回転連結が行われる場合にも，求められる工具誤差が″対抗″せしめられ，それにより工具の誤差の影響が除去される。
【００２１】
【実施例】
図面に本発明の実施例が示されている。
【００２２】
図１において加工すべき工作物としての歯車１は回転軸線２を持ち，ホーニング加工過程中この回転軸線の周りに工作物１が回転する（回転方向Ａ）。この工作物１に係合する研削工具３は，その回転軸線４の周りに回転することができる（回転方向Ｂ）。図には，回転軸線２に対して平行に延びる歯（直線歯）を持つ平歯車の加工の最も簡単な場合が示されている。しかし本発明は，はす歯及び内歯にも適用される。その場合工具はもちろん外歯平歯車の形状を持つ（この場合図１において工具は符号１で，工作物は符号３で示すものとなる）。簡単にするため図１では互いに平行に延びるように示されている回転軸線２及び４は，所望の研削屑除去を行うため，通常は鋭角いわゆる軸線交差角をなしている。
【００２３】
研削工具（ホーニング車）３は工作物１の反対輪郭を持ち，工具３及び工作物１の転動の際，工具３が工作物１に所望の輪郭形状を精確に創成する。工作物１と工具３との間の接触面が工具側に研削材料を備えていることにより，材料除去（研削）が行われる。全体が目直し可能な研削材から成り例えばダイヤモンドを取付けたゲージ歯車により所望の輪郭形状を与えられた工具を使用することができる。しかし工具は，等間隔で小さい形状となるように既に製造されかつ必要とされる精確な工具形状を生ずる超硬質材料（例えば立方晶窒化ほう素）から成る層で被覆される金属本体からも構成することができる。
【００２４】
回転軸線２及び４の回転運動（回転方向Ａ及びＢ）は電子的に連結されている（″電子軸″）。即ち工作物軸線の各角度位置に，制御技術的に精確に対応しかつ位置きめされる工具軸線の角度位置が一致している。
【００２５】
本発明によれば，加工の前に，加工すべき工作物１が完全な１回転だけ回転され，この回転は図示しない機械制御装置により自動的に行われる。その際工具３は，図１のように工作物１に係合している。その際工作物１の歯面５と工具３の歯面６との接触が確実に行われる。もちろん具体的な事例では，工具３を駆動し，工作物１を一緒に回転させるのが一層簡単である。しかしこの事例も本発明の構成部分である。
【００２６】
工作物１の回転中に，一緒に回転する工具３において回転運動が測定され，特に工作物１に存在する歯切り誤差のため生ずる理想回転からの回転偏差が，測定されかつ記憶される。図２にこれが概略的に示されている。完全な１回転（２π）にわたつて，そのつど測定される合計ピツチ誤差ＦＰが求められている。今や各角度位置に対して修正値ΔＦＰを回転連結の基礎とすることができ，それにより最も強く除去せねばならない個所で，増大した材料除去が行われる。
【００２７】
続いてホーニング加工過程が始まる。工作物１の回転と工具３の回転は今や電子的に連結されている（″電子軸″）。しかし測定された回転偏差ΔＦＰは，両方の回転軸線の連結の際電子制御装置により″対抗″せしめられ，即ち具体的な各角度位置用の機械制御装置が，前もつて測定されかつ記憶されている誤差だけ修正される値を目標値として規定し，所望の目標値とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】加工過程中に係合する工作物及び工具の斜視図である。
【図２】工作物の回転角に関して合計ピツチ誤差の推移を示す線図である。
【符号の説明】
１      歯車（工作物）
２，４  回転軸線
３      研削工具
５，６  歯面
【図１】
0003671378.tif 000002
【図２】
0003671378.tif 000003