(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドストックとテールストックの両センタ間に回転可能に取付けたワークを、その回転中心軸と平行なワークテーブル軸と所定の交差角をなすホーニング砥石回転軸の周りに回転駆動される内歯車形ホーニング砥石と噛み合わせて回転させると共に、ワークテーブルによりワークテーブル軸方向にも往復運動を行わせ、噛み合わせ部に研削液を注ぎ掛けて歯車ホーニング加工を行う歯車ホーニング盤において、
ヘッドストックとテールストックの両センタ間に回転可能に取付けた超砥粒から成る成形リングを内歯車形ホーニング砥石の内径面と接触させて回転させると共にワークテーブル軸方向にも往復運動させることによって内歯車形ホーニング砥石の内径面を成形する砥石内径面成形工程と、
ヘッドストックとテールストックの両センタ間に回転可能に取付けた超砥粒から成る成形ギヤを内歯車形ホーニング砥石と噛み合わせて回転させると共にワークテーブル軸方向にも往復運動させることによって内歯車形ホーニング砥石の歯面を成形することで内歯車形ホーニング砥石の歯丈及び歯形の所要の精度を確保する砥石歯面成形工程と、
ヘッドストックとテールストックの両センタ間に回転可能に取付けた金属製のワークを所要の精度に確保された内歯車形ホーニング砥石と噛み合わせて回転させると共にワークテーブル軸方向にも往復運動させることによってワークの歯面をホーニング加工する歯車ホーニング加工工程とから成る内歯車形ホーニング砥石による歯車ホーニング加工方法であって、
上記歯車ホーニング加工工程においてホーニング砥石回転軸とワークテーブル軸とのなす交差角を砥石歯面成形工程における交差角よりも小さくしてワークのピッチ円上のねじれ角を上記砥石歯面成形工程における成形ギヤのピッチ円上のねじれ角と一致させたことを特徴とする歯車ホーニング盤における内歯車形ホーニング砥石による歯車ホーニング加工方法。
【請求項２】
歯車ホーニング加工工程においてワークの内歯車形ホーニング砥石への前進端位置を常時検出し、その検出位置を砥石歯面成形工程における成形ギヤの内歯車形ホーニング砥石への最大前進端位置と比較してその結果に基づいて上記交差角を調整し、検出位置が成形ギヤの最大前進端位置以下の場合には交差角を砥石歯面成形工程における交差角に一致させた状態で歯車ホーニング加工を行い、検出位置が成形ギヤの最大前進端位置を超えた場合にはその差分に応じた分だけ交差角を小さくしながら歯車ホーニング加工を行ったことを特徴とする請求項１記載の歯車ホーニング盤における内歯車形ホーニング砥石による歯車ホーニング加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、歯車ホーニング盤、特に、軸中心をヘッドストックとテールストックの両センタ間に回転可能に支持されたワークを、その中心軸と平行なワークテーブル軸と所定の交差角をなすホーニング砥石回転軸の周りに回転駆動される内歯車形砥石と噛み合わせて回転させると共に、ワークテーブルによってワークテーブル軸方向にも往復運動を行わせ、噛み合わせ部に研削液を注ぎ掛けて歯車ホーニング加工を行う歯車ホーニング盤における内歯車形砥石による歯車ホーニング加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車用歯車の量産には、低騒音化、高効率化の要求から熱処理された歯車の変形を矯正することができる歯車研削加工が採用されるようになり、中でも生産性に優れた内歯車形砥石を使用する歯車ホーニング盤が多く用いられるようになった。
【０００３】
従来のこの種の歯車ホーニング盤としては、スイス国のフェスラー（Ｆ３ｓｓｌｅｒ）社が製造・販売しているＤ−２５０−Ｃ型歯車ホーニング盤が知られている。
【０００４】
これは、図１にその加工要領を示すように、軸中心をヘッドストック３１とテールストック３２の両センタ４１、４２間に回転可能に支持させたワーク４を、その中心軸Ｏと平行なワークテーブル軸Ｚと所定の交差角θをなすホーニング砥石回転軸Ｙの周りに回転駆動される内歯車形砥石１と噛み合わせて回転させると共に、ワークテーブル３によってワークテーブル軸方向にも往復運動を行わせ、噛み合わせ部に研削液を注ぎ掛けて歯車ホーニング加工を行う機械である。砥石１は歯車ホーニング盤の砥石頭（図示せす）に取付けられており、砥石頭はワークテーブル３に対して直角方向に前後進可能であり、砥石１とワーク中心軸Ｏとの間隔が調節可能である。
【０００５】
加工精度を維持するため、常時正確な砥石歯形を保つ必要があり、砥石１を新品に交換した時、ワークの加工を開始する前、及びワークを一定数加工する毎に、砥石１を機械に取り付けたまま成形を行うようになっている。この機上成形の手順は、図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、まず両センタ４１、４２間にワーク４の代わりにダイヤモンドから成る成形リング５を備えた成形軸１５を取付け、ワークテーブル３の移動により成形リング５を砥石１の内側に入れ、次いで図２（ｃ）、（ｄ）のように成形リング５に砥石１の内径面（歯先面）を接触させて回転させると共にワークテーブル３によりワークテーブル軸方向にも往復運動させることによって、砥石１の内径面の成形を行う。
【０００６】
次に、図２（ｅ）、（ｆ）のように、成形軸１５に代えて両センタ４１、４２間にダイヤモンドから成る成形ギヤ６を備えた成形軸１６を取付け、ワークテーブル３の移動により成形ギヤ６を砥石１の内側に入れ、成形ギヤ６に砥石１の内歯を噛み合わせて回転させると共にワークテーブル３によりワークテーブル軸方向にも往復運動させることによって、砥石１の歯面の成形を行う。ここで、図３に示すように、この砥石１の歯面のねじれ角（歯面と砥石１の回転軸Ｙとのなす角度）は通常のインボリュート歯車の理論通り大径部に向かうに連れて大きくなっている。
【０００７】
このような機上成形により、内歯車形砥石１の歯丈及び歯形の所要の精度を確保した後、図２（ｇ）、（ｈ）のように新しく取り付けた鉄製のワーク４のホーニング加工が開始される。このホーニング加工は、砥石１の回転軸Ｙとワークテーブル軸Ｚとのなす交差角θを成形ギヤ６による砥石１の歯面成形時における前記交差角のままで行われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したホーニング加工においては、成形ギヤ６がダイヤモンドから成り且つワーク４が鉄製（金属製）であるので、機上成形された砥石１によるワーク４への歯車ホーニング加工時における切削力の方が成形ギヤ６による砥石１の歯面成形時における切削力よりも小さく、砥石１によるワーク４への歯車ホーニング加工をする為には、歯車ホーニング加工時における砥石１からワーク４への押付力を砥石１の歯面成形時における砥石１から成形ギヤ６への押付力よりも大きくする必要がある。その結果、ワーク４が成形ギヤ６よりも砥石１大径側にくい込んだ状態でホーニング加工が行われ、歯車ホーニング加工時におけるワーク４のピッチ円が砥石１の歯面成形時における成形ギヤ６のピッチ円よりも砥石１大径部側にずれることになる。
【０００９】
ここで、上記した歯車ホーニング加工においては砥石１回転軸Ｙとワークテーブル軸Ｚとのなす交差角θが砥石１の歯面成形時と同じであるので、砥石１の歯面のねじれ角が大径部に向かうに連れて大きいことから、歯車ホーニング加工時におけるワーク４のピッチ円上のねじれ角は砥石１の歯面成形時における砥石１のピッチ円上のねじれ角よりも大きいままとなる。以上より、ワーク４の目的形状と同一の成形ギヤ６を使用しても、成形ギヤ６から砥石１を介してワーク４へ正確に形状転写が行われず、転写精度が悪くなる。
【００１０】
故に、本発明は、歯車ホーニング加工時におけるワーク４のピッチ円上のねじれ角を砥石１の歯面成形時における成形ギヤのピッチ円上のねじれ角と一致させて成形ギヤ６から砥石１を介してワーク４への転写精度を向上させることを、その技術的課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決するため請求項１の発明において講じた技術的手段（以下第１の技術的手段と称する）は、歯車ホーニング加工工程においてホーニング砥石回転軸とワークテーブル軸とのなす交差角を砥石歯面成形工程における交差角よりも小さくしてワークのピッチ円上のねじれ角を砥石歯面成形工程における成形ギヤのピッチ円上のねじれ角と一致させたことである。
【００１２】
上記技術的課題を解決するため請求項２の発明において講じた技術的手段（以下第２の技術的手段と称する）は、歯車ホーニング加工工程においてワークの内歯車形ホーニング砥石への前進端位置を常時検出し、その検出位置を砥石歯面成形工程における成形ギヤの内歯車形ホーニング砥石への最大前進端位置と比較してその結果に基づいて上記交差角を調整し、検出位置が成形ギヤの最大前進端位置以下の場合には交差角を砥石歯面成形工程における交差角に一致させた状態でホーニング加工を行い、検出位置が成形ギヤの最大前進端位置を超えた場合にはその差分に応じた分だけ交差角を小さくしながら歯車ホーニング加工を行ったことである。
【００１３】
【作用】
上記第１の技術的手段によれば、歯車ホーニング加工工程においてホーニング砥石回転軸とワークテーブル軸とのなす交差角（以下砥石の交差角と称する）を砥石歯面成形工程における砥石の交差角よりも小さくしてワークのピッチ円上のねじれ角を砥石歯面成形工程における成形ギヤのピッチ円上のねじれ角と一致させたので、ワークが砥石歯面成形工程における成形ギヤよりも砥石大径側にくい込んだ状態で歯車ホーニング加工が行われても、成形ギヤから砥石を介してワークへ正確に形状転写が行われ、転写精度が向上する。
【００１４】
上記第２の技術的手段によれば、ワークの前進端位置が成形ギヤの最大前進端位置以下の場合には砥石の交差角を砥石歯面成形工程における砥石の交差角に一致させた状態で歯車ホーニング加工を行い、ワークの前進端位置が成形ギヤの最大前進端位置を超えた場合に、その差分に応じた分だけ砥石の交差角を小さくしながら歯車ホーニング加工を行ったので、成形ギヤとは大きさの異なるワークにも精度良く転写できる。
【００１５】
【実施例】
添付図面に基づいて本実施例について説明する。
【００１６】
図１は、本実施例及び従来技術に係る歯車ホーニング盤の構成図である。
【００１７】
図１に示されるように、本実施例に係る歯車ホーニング盤２は、従来技術と同様に構成されている。即ち、軸中心をヘッドストック３１とテールストック３２の両センタ４１、４２間に回転可能に支持させたワーク４を、その中心軸Ｏと平行なワークテーブル軸Ｚと所定の交差角（以下砥石の軸交差角と称する）θをなすホーニング砥石回転軸Ｙの周りに回転駆動される内歯車形砥石１と噛み合わせて回転させると共に、ワークテーブル３によってワークテーブル軸方向Ｚにも往復運動を行わせ、噛み合わせ部に研削液を注ぎ掛けて歯車ホーニング加工を行う機械である。砥石１は歯車ホーニング盤２の砥石頭（図示せず）に取付けられており、砥石頭はワークテーブル３に対して直角方向に前後進可能であり、砥石１とワーク中心軸Ｏとの間隔が調節可能である。
【００１８】
図２〜図７を参照して上記の如く構成された歯車ホーニング盤２を用いた歯車ホーニング加工方法について説明する。
【００１９】
まず、加工精度を維持するため、常時正確な砥石歯形を保つ必要があり、砥石１を新品に交換した時、ワーク４の加工を開始する前、及びワーク４を一定数加工する毎に、砥石１を機械に取り付けたまま成形を行うようになっている。この砥石１の機上成形の手順について説明する。
【００２０】
図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、まずワーク４に代えて、両センタ４１、４２間に等の超砥粒から成る成形リング５を備えた成形軸１５を取付け、ワークテーブル３の移動により成形リング５を砥石１の内側に入れる。ここで、成形リング５は、ダイヤモンド，ＣＢＮ等の超砥粒が電着等によって外周面に固着されたものである。次いで図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、成形リング５に砥石１の内径面（歯先面）を接触させて回転させると共にワークテーブル３によりワークテーブル軸方向にも小幅に往復運動させることによって、砥石１の内径面の成形を行う。
【００２１】
次に、図２（ｅ）、（ｆ）に示すように、成形軸１５に代えて両センタ４１、４２間に成形ギヤ６を備えた成形軸１６を取付け、ワークテーブル３の移動により成形ギヤ６を砥石１の内側に入れ、成形ギヤ６に砥石１の内歯を噛み合わせて回転させると共にワークテーブル３によりワークテーブル軸方向にも小幅で往復運動させることによって、砥石１の歯面の成形を行う。尚、成形ギア６は、ダイヤモンド，ＣＢＮ等の超砥粒が電着等によって歯面に固着されたものである。このような砥石歯面成形時では、図４に示すように、成形ギヤ６の中心軸Ｏと砥石１の回転軸Ｙとのなす角度即ち砥石１の軸交差角が所定値θ６  に設定されている。以上の如く成形された砥石１の歯面のねじれ角（即ち歯面と砥石１の回転軸Ｙとのなす角度）は通常のインボリュート歯車の理論通り砥石１大径部側に向かうに連れて大きくなっている。
【００２２】
このような機上成形により、内歯車形砥石１の歯丈及び歯形の所要の精度を確保した後、図２（ｇ）、（ｈ）のように新しく取り付けた鉄等の金属から成るワーク４の歯車ホーニング加工が開始される。
【００２３】
ここで、成形ギヤ６が超砥粒から成り且つワーク４が金属製であるので、材料の関係から機上成形された砥石１によるワーク４への歯車ホーニング加工時における切削力の方が成形ギヤ６による砥石１の歯面成形時における切削力よりも小さくなる。従って、砥石１によるワーク４への歯車ホーニング加工をする為には、歯車ホーニング加工時における砥石１からワーク４への押付力を砥石１の歯面成形時における砥石１から成形ギヤ６への押付力よりも大きくする必要がある。
【００２４】
その結果、図６に示されるように、ワーク４が成形ギヤ６よりも砥石１大径側にくい込んだ状態で歯車ホーニング加工が行われ、歯車ホーニング加工時におけるワーク４のピッチ円が砥石１の歯面成形時における成形ギヤ６のピッチ円よりも砥石１大径部側にずれることになる。そこで、砥石１の歯面のねじれ角が砥石１大径部側に向かうに連れて大きくなることから、歯車ホーニング加工時におけるワーク４のピッチ円上のねじれ角は砥石１の歯面成形時における成形ギヤ６のピッチ円上のねじれ角よりも大きくなる。よって、従来のようにホーニング加工時における砥石１の軸交差角θを砥石１歯面成形時における砥石の軸交差角θと同じにすると、ワーク４の目的形状と同一の成形ギヤ６を使用しても、成形ギヤ６から砥石１を介してワーク４へ正確に形状転写が行われず、転写精度が悪くなる。
【００２５】
そこで、本実施例では、成形ギヤ６からワーク４への転写精度を向上させるために、図５に示す如く歯車ホーニング加工時における砥石１の軸交差角θ４  を砥石１歯面成形時における砥石１の軸交差角θ６  よりも小さくして歯車ホーニング加工時におけるワーク４のピッチ円上のねじれ角を砥石１の歯面成形時における成形ギヤ６のピッチ円上のねじれ角に一致させるようにしている。砥石１の軸交差角を小さくすると、なぜワーク４のピッチ円上のねじれ角を砥石１の歯面成形時における成形ギヤ６のピッチ円上のねじれ角に一致させることができるかについて図７を用いて説明する。
【００２６】
図７に示すように、ワーク４のねじれ角（ワーク４歯面とワーク４中心軸Ｏとのなす角度）は、砥石１のねじれ角（砥石１歯面と砥石１回転軸Ｙとのなす角度）β１  と砥石１の軸交差角θ４  との和αによって決定される。従って、歯車ホーニング加工時において砥石１の軸交差角θ４  をθ６  −θ４  だけ小さくすることにより、砥石１のねじれ角β１  と砥石１の軸交差角θ４  との和αもθ６  −θ４  だけ小さくなる。ここで、軸交差角の変化量θ６  −θ４  は、ワーク４のピッチ円と砥石１の歯面成形時における成形ギヤ６のピッチ円との間のずれ量に応じて決めている。以上より、ワーク４のピッチ円上のねじれ角を砥石１の歯面成形時における成形ギヤ６のピッチ円上のねじれ角に一致させることができる。
【００２７】
ここで、図８，図９を用いて砥石１の軸交差角θ４  の調整方法について具体的に説明する。
【００２８】
砥石１歯面成形時の成形ギヤ６の前進端位置ｘ０  をＮＣ制御装置５０に記憶させ、その後、ＮＣ制御装置５０内で常時検出されている歯車ホーニング加工時のワーク４の前進端位置ｘ１  を成形ギヤ６の前進端位置ｘ０  と比較させる。その結果、ワーク４の前進端位置ｘ１  が成形ギヤ６の前進端位置ｘ０  以下であれば、砥石１の軸交差角θ４  を砥石１歯面成形時における砥石１の軸交差角θ６  に一致させたまま歯車ホーニング加工を行う。一方、ワーク４の前進端位置ｘ１  が成形ギヤ６の前進端位置ｘ０  を超えると、ｘ１  −ｘ０  ＝Δｘに相当する分Δａだけ砥石１の軸交差角θ４  を砥石１歯面成形時における砥石１の軸交差角θ６  よりも小さくさせながら歯車ホーニング加工を行う。つまり、ワーク４の前進端位置ｘ１  が成形ギヤ６の前進端位置ｘ０  よりも大きくなった場合、砥石１の軸交差角θ４  をΔｘに応じて調整する。
【００２９】
前記Δａは下記の式で表される。尚、βはワーク４のピッチ円上のねじれ角、ＰＣＤはワーク４及び成形ギヤ６のピッチ円径、Ｌはワークリードを示す。
【００３０】
【数１】
0003601066.tif 000002
【００３１】
図１０は上記した歯車ホーニング加工時における砥石１の軸交差角θ４  の調整法を具体化した図である。ここで、β０  は成形ギヤ６のピッチ円上のねじれ角、βはワーク４のピッチ円上のねじれ角、Δβはβ−β０  である。
【００３２】
尚、本実施例では、常時Δｘを検出してフィードバック制御により歯車ホーニング加工時における砥石１の軸交差角θ４  を調整したが、本発明はこれに限定される必要は全くなく、例えば、図１１に示すように、予め実験的にΔｘを求め、これに基づいてΔａを計算してΔａだけ砥石１の軸交差角θ４  を砥石１歯面成形時における砥石１の軸交差角θ６  よりも小さくさせた状態でホーニング加工を行っても良い。
【００３３】
本実施例によれば、歯車ホーニング加工工程において軸交差角θ４  を砥石歯面成形時における軸交差角θ６  よりも小さくしてワーク４のピッチ円上のねじれ角を砥石歯面成形時における成形ギヤ６のピッチ円上のねじれ角と一致させたので、ワーク４が砥石歯面成形時における成形ギヤ６よりも砥石１大径部側にくい込んだ状態で歯車ホーニング加工が行われても、成形ギヤ６から砥石１を介してワーク４へ正確に形状転写が行われ、転写精度が向上する。
【００３４】
又、ワーク４の前進端位置ｘ１  が成形ギヤ６の最大前進端位置ｘ０  以下の場合には砥石１の軸交差角θ４  を砥石歯面成形時における砥石１の軸交差角θ４  に一致させた状態で歯車ホーニング加工を行い、ワーク４の前進端位置ｘ１  が成形ギヤ６の最大前進端位置ｘ０  を超えれば、その差分Δｘに応じた分Δａだけ軸交差角θ４  を小さくしながら歯車ホーニング加工を行ったので、成形ギヤ６とは大きさの異なるワークにも精度良く転写できる。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、以下の如く効果を有する。
【００３６】
歯車ホーニング加工工程において砥石の軸交差角を砥石歯面成形工程における軸交差角よりも小さくしてワークのピッチ円上のねじれ角を砥石歯面成形工程における成形ギヤのピッチ円上のねじれ角と一致させたので、ワークが砥石歯面成形工程における成形ギヤよりも砥石大径側にくい込んだ状態で歯車ホーニング加工が行われても、成形ギヤから砥石を介してワークへ正確に形状転写が行われ、転写精度が向上する。
【００３７】
請求項２の発明は、以下の如く効果を有する。
【００３８】
ワークの砥石への前進端位置が成形ギヤの最大前進端位置以下の場合には軸交差角を砥石歯面成形工程における軸交差角に一致させた状態で歯車ホーニング加工を行い、ワークの前進端位置が成形ギヤの最大前進端位置を超えた場合にはその差分に応じた分だけ軸交差角を小さくしながら歯車ホーニング加工を行ったので、成形ギヤとは大きさの異なるワークにも精度良く転写できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例及び従来技術に係る歯車ホーニング盤の構成図である。
【図２】本実施例及び従来技術に係る内歯車形ホーニング砥石の機上成形手順を示す説明図であって、（ａ）は基準状態の一部断面正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｃ）は砥石内径面の成形時の一部断面正面図、（ｄ）は（ｃ）のｄ−ｄ線断面図、（ｅ）は砥石歯面の成形時の一部断面正面図、（ｆ）は（ｅ）のｆ−ｆ線断面図、（ｇ）はワークの歯車ホーニング加工時の一部断面正面図、（ｈ）は（ｇ）のｈ−ｈ線断面図である。
【図３】本実施例に係る砥石歯面の拡大斜視図である。
【図４】本実施例に係る砥石歯面成形時の砥石の軸交差角を示す説明図である。
【図５】本実施例に係る歯車ホーニング加工時の砥石の軸交差角を示す説明図である。
【図６】ワーク及び成形ギヤの砥石へのくい込み量を示す説明図である。
【図７】砥石１の軸交差角とワーク４のねじれ角との関係を示す説明図である。
【図８】歯車ホーニング加工時における砥石１の軸交差角を調整するためのＮＣ制御装置の説明図である。
【図９】成形ギヤの最大前進端位置及びワークの前進端位置を説明した説明図である。
【図１０】フィードバック制御により歯車ホーニング加工時における砥石の軸交差角を調整する方法を示すブロック図である。
【図１１】フィードフォワード制御により歯車ホーニング加工時における砥石の軸交差角を調整する方法を示すブロック図である。
【符号の説明】
１・・・内歯車形ホーニング砥石
２・・・歯車ホーニング盤
３・・・ワークテーブル
４・・・ワーク
５・・・成形リング
６・・・成形ギヤ
３１・・・ヘッドストック
３２・・・テールストック
４１・・・ヘッドストックのセンタ
４２・・・テールストックのセンタ
【図１】
0003601066.tif 000003
【図２】
0003601066.tif 000004
【図３】
0003601066.tif 000005
【図４】
0003601066.tif 000006
【図５】
0003601066.tif 000007
【図６】
0003601066.tif 000008
【図７】
0003601066.tif 000009
【図８】
0003601066.tif 000010
【図９】
0003601066.tif 000011
【図１０】
0003601066.tif 000012
【図１１】
0003601066.tif 000013