(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内歯付歯車創成工具により歯車状ワークの歯面を精密仕上げする歯車のホーニング加工方法において、歯車状ワークと内歯付歯車創成工具が食い違い軸線接触歯車を構成するように位置を決定することを特徴とする歯車のホーニング加工方法。
【請求項２】
内歯付歯車創成工具をドレッシング加工具によりドレッシング加工した後、内歯付歯車創成工具により歯車状ワークの歯面を精密仕上げする歯車のホーニング加工方法において、内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対が食い違い軸線接触歯車を構成するように位置を決定することを特徴とする歯車のホーニング加工方法。
【請求項３】
内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対が特定の相対速度場と同じ相対速度場を作るように内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対のそれぞれの位置を決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の歯車のホーニング加工方法。
【請求項４】
内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対の任意の接触位置における相対速度を特定の相対速度と等しくするように内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対のそれぞれの位置を決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の歯車のホーニング加工方法。
【請求項５】
内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対の任意の点が両者の接触面上の一点となるように内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対のそれぞれの位置を決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の歯車のホーニング加工方法。
【請求項６】
内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対の任意の点を随時変更しながら内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対のそれぞれの位置を随時決定することを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項４又は請求項５に記載の歯車のホーニング加工方法。
【請求項７】
内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対の任意の点とその任意の点以外の有効歯面における接触状態又は接触線の形態により、内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対のそれぞれの位置を決定することを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項４又は請求項５に記載の歯車のホーニング加工方法。
【請求項８】
内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対の位置の決定方法とそれによって決定された位置と歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の位置の決定方法とそれによって決定された位置を相違させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の歯車のホーニング加工方法。
【請求項９】
内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対の軸間距離の変更ができる範囲での交差角の変更範囲を小さくすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の歯車のホーニング加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車創成工具をドレッシング加工具によりドレッシング加工した後、歯車創成工具により歯車状ワークの歯面を精密仕上げする歯車のホーニング加工方法と歯車のホーニング加工方法に使用する歯付ドレッサに関する技術の分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内歯付工具等の歯車創成工具と歯車状ワーク或いは歯付ドレッサ等のドレッシング加工具と歯車創成工具の位置を決定する場合、理論的には、はすば歯車の対であるネジ歯車として位置付けし、計算していた。例えば、内歯付工具を歯付ドレッサでドレッシングする場合、その内歯付工具と歯付ドレッサの位置は、交差角を概ね１０度近辺に決め、内歯付工具と歯付ドレッサの切り込み方向の位置をネジ歯車として計算し、その位置を決定していた。しかし、ネジ歯車は、はすば歯車の対が食い違い軸間に利用されるものであり、他方、内歯付工具を歯付ドレッサでドレッシングして精密加工してできたものは、はすば歯車ではない。
【０００３】
また、上記のものをネジ歯車として考えた場合、当然歯面は点接触ということになるが、実際に精密加工されたものは、線接触のものである。このように、従来の内歯付工具と外歯付ワークや内歯付工具と歯付ドレッサの位置を決定する方法は、前提を間違えて、はすば歯車の対であるネジ歯車として位置付けし、計算していた。このため、点接触の前提での間違った接触状態の予測からは、ホーニング加工状態、ドレッシング加工状態が正確に把握できないという問題が生じていた。
【０００４】
また、従来の歯車状ワークのホーニング加工状態及び歯車創成工具のドレッシング加工状態を予め予想するための方法もなかったために、例えば、まずはすば歯車の対であるネシ歯車として位置付けし、計算して位置を決定し、その条件でホーニングテスト加工をして、その結果により判断するという方法がとられていた。
【０００５】
また、従来は、予め交差角を概ね１０度近辺に決めて固定していた。このように、交差角を一定とする方法では、砥石の使用可能代がわずかであるという問題もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、内歯付工具等の歯車創成工具で外歯付ワーク等の歯車状ワークを精密にホーニング加工する場合、或いは内歯付工具等の歯車創成工具を歯付ドレッサ等のドレッシング工具でドレッシング加工する場合、従来は、理論的にはネジ歯車として位置付けていたため上記のような種々の問題があった。
本発明は、歯車創成工具と歯車状ワーク或いは歯車創成工具とドレッシング加工具が食い違い軸線接触歯車を構成するとして、前記の歯車のホーニング加工或いは歯車創成工具のドレッシング加工における種々の問題の解決策を提供するものである。
【０００７】
また、内歯付工具等の歯車創成工具の砥石の使用可能代を大きく取る方法としては、内歯砥石式歯車ホーニング加工が始まった当初から、交差角を一定としない方法で砥石の使用可能代を大きく出来ることは知られていた。しかしながら、砥石設計の未熟さ、すなわちねじ歯車前提では上記のように加工状態が把握できず、内歯付工具と外歯付ワークまたは内歯付工具と歯付ドレッサの位置を決定する方法が複雑であること等の理由から、実施されていなかった。
【０００８】
本発明は、食い違い軸線接触歯車として位置付けし、計算することにより、線接触の前提でホーニング加工状態或いはドレス加工状態が正確に把握でき、歯車創成工具による外歯付ワークのホーニング仕上げの精度を大幅に向上することができるとともに、歯車創成工具の使用可能代を大きくする歯車のホーニング加工方法、歯車創成工具のドレッシング加工方法及び歯付ドレッサの提供を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る歯車のホーニング加工方法は、内歯付歯車創成工具により歯車状ワークの歯面を精密仕上げする歯車のホーニング加工方法において、歯車状ワークと内歯付歯車創成工具が食い違い軸線接触歯車を構成するように位置を決定する。
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る歯車のホーニング加工方法は、内歯付歯車創成工具をドレッシング加工具によりドレッシング加工した後、内歯付歯車創成工具により歯車状ワークの歯面を精密仕上げする歯車のホーニング加工方法において、内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対が食い違い軸線接触歯車を構成するように位置を決定する。
【００１１】
内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対が食い違い軸線接触歯車を構成するように位置を決定する歯車のホーニング加工方法において、内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対が特定の相対速度場と同じ相対速度場を作るように内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対のそれぞれの位置を決定する。
【００１２】
内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対が食い違い軸線接触歯車を構成するように位置を決定する歯車のホーニング加工方法において、内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対のそれぞれの任意の接触位置における相対速度を特定の相対速度と等しくするように内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対のそれぞれの位置を決定する。
【００１３】
内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対が食い違い軸線接触歯車を構成するように位置を決定する歯車のホーニング加工方法において、内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対の任意の点が両者の接触面上の一点となるように内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対のそれぞれの位置を決定する。
【００１４】
内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対が食い違い軸線接触歯車を構成するように位置を決定する歯車のホーニング加工方法において、内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対の任意の点を随時変更しながら内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対のそれぞれの位置を随時決定する。
【００１５】
内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対が食い違い軸線接触歯車を構成するように位置を決定する歯車のホーニング加工方法において、内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対の任意の点とその任意の点以外の有効歯面における接触状態又は接触線の形態により、内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対のそれぞれの位置を決定する。
【００１６】
内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対が食い違い軸線接触歯車を構成するように位置を決定する歯車のホーニング加工方法において、内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対の位置の決定方法とそれによって決定された位置と歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の位置の決定方法とそれによって決定された位置を相違させる。
【００１７】
内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対が食い違い軸線接触歯車を構成するように位置を決定する歯車のホーニング加工方法において、内歯付歯車創成工具とドレッシング加工具の対及び歯車状ワークと内歯付歯車創成工具の対の各対の軸間距離の変更ができる範囲での交差角の変更範囲を小さくする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１から図４を参照して本発明に係る歯車のホーニング加工方法の第１実施例について説明する。図１及び図２は内歯付工具２例えばホーニング用砥石の内歯１０によって外歯付ワーク１の外歯９がホーニング加工されている状況を示しており、内歯付工具２はホーニング用砥石歯車軸の中心２６の周りをω１の回転速度で矢印方向に回転しており、センタ１４、１４に支持された支持軸１３に固定された外歯付ワーク１は支持軸１３の中心２５の周りを回転速度ω２で矢印方向に回転して、外歯付ワーク１の外歯９がホーニング加工される。内歯付工具２と外歯付ワーク１は交差角γを有するように傾斜して取り付けられており、ワーク１の外歯９がホーニング加工過程にある内歯付工具２と外歯付ワーク１との軸間距離ａ及び前記交差角γは、数値制御されている。１５は工具のホルダ、１６は押え具である。
【００２３】
図３及び図４は外歯付ワーク１の外歯９をホーニング加工する内歯付工具２がその前工程としてドレス歯車３によって、ドレッシング加工されている状況を示している。内歯付歯車創成工具すなわち内歯付工具２の内歯１０がドレス歯車３の歯１１によってドレッシング加工されている状況を示しており、内歯付工具２はホーニング用砥石歯車軸の中心２６の周りをω１の回転速度で矢印方向に回転している。センタ１４、１４に支持された支持軸１３に固定されたドレス歯車３は支持軸１３の中心２５の周りを回転速度ω２で矢印方向に回転して、内歯付工具２の内歯１０がドレッシング加工される。内歯付工具２とドレス歯車３は交差角γを有するように傾斜して取り付けられており、内歯付工具２の歯１１がドレッシング加工過程にある内歯付工具２とドレス歯車３との軸間距離ａと交差角γは、数値制御されている。１５は工具のホルダ、１６は押え具である。
【００２４】
図１から図４に示すように、内歯付工具２はドレス歯車３によりドレッシング加工された後、歯車状ワークすなわち外歯付ワーク１の歯９の面を精密仕上げする。しかし、この場合、内歯付工具２の内歯１０が外歯付ワーク１の外歯９を十分に精密仕上げできるときには、前記ドレッシング加工は省略される。なお、ドレッシング加工からドレッシング加工までの間をドレスインターバルという。
【００２５】
内歯付工具２とドレス歯車３の対及び歯車状ワーク１と内歯付工具２の対の各対のそれぞれは、互いに食い違い軸線接触歯車を構成するように位置を決定して、外歯付ワーク１の外歯９を内歯付工具２で精密加工する。
【００２７】
本発明に係る歯車のホーニング加工方法におけるホーニング用砥石軸、媒介歯車軸及び被削歯車軸の位置関係を示す模式図である図６を参照して本発明に係る歯車のホーニング加工方法の第２実施例について説明する。内歯付工具２のホーニング用砥石歯車軸４は、ω１の回転速度で矢印方向に回転しており、ホーニング用砥石歯車軸４とドレス歯車軸６とは軸間距離ａを保っており、ドレス歯車軸６はω２の回転速度で矢印方向に回転している。そして、両者の相対速度は、それらの間の瞬間軸７の周りにネジ運動の場をつくっている。ここに第３の歯車軸、すなわち媒介歯車軸５が考えられる。本実施例においては、この媒介歯車軸５を仲介とする理論を用いる。この場合、ある特定の相対速度、例えば砥石の使用始めと全く同じ相対速度を作るように内歯付工具２と歯付ドレッサ３の位置を決定すると、砥石の使用始めと全く同じ接触線が得られる。なお、８はこれら３つの軸の共通垂線、γは内歯付工具２と外歯付ワーク１との交差角、２３はホーニング用砥石とドレス歯車の相対速度を示している。
【００２８】
本発明に係る歯車のホーニング加工方法におけるホーニング用砥石歯車軸、瞬間軸及びドレス歯車軸の位置関係を示す模式図である図７を参照して本発明の第３実施例について説明する。例えば歯付ドレッサ３と砥石の任意接触位置における相対速度をある特定な相対速度、例えば砥石の使用始め、と等しくするようにドレス歯車３と瞬間軸７の位置を決定する。２２はねじ螺旋、２３は円弧近似線、２４は点Ｐにおける相対速度ベクトルである。ホーニング用砥石歯車軸４とドレス歯車軸６との間の７は瞬間軸である。このように、歯面上の１点Ｐにおける相対速度場を与えて相手歯車軸を決定する。
【００２９】
本発明に係る歯車のホーニング加工方法におけるホーニング用砥石軸、ドレス歯車軸の位置関係を示す模式図である図８を参照して本発明の第４実施例について説明する。例えば、ドレス歯車３の歯面１７上の一点に注目し、この点の面法線のみが望む相対運動のもとで接触の条件を満たすように決定する。例えば内歯付工具２とドレス歯車３の両軸間距離ａと回転比を定めると、ドレス歯車３の任意位置における歯面１７上の任意点Ｐのドレス歯車面の法線ｎが接触の条件を満足するように交差角γを定める。
【００３０】
本発明に係る歯車のホーニング加工方法におけるホーニング用砥石軸、ドレス歯車軸の位置関係を示す模式図である図９を参照して本発明の第５実施例について説明する。例えば、ドレス歯車上で接触点の軌跡、例えば、初期位置における接触面上の任意曲線を与え、この任意の点の面法線が望む相対運動のもとで接触の条件を満足するような軸関係を定める。例えば、両軸の軸間距離と回転比を一定に保つと、交差角γが連続的に変化することになる。歯付ドレッサ３の歯車面上に任意の接触線の軌跡を示す線２１を与え、所要の回転比のもとでのこの上のすべての点におけるドレス歯車３の歯面１７の法線ｎが接触の条件を満足するように軸関係を定めると、例えば両軸間距離ａと回転比を一定に定めると、交差角γが連続的に変化する。
【００３１】
図１０は本発明に係る歯車のホーニング加工方法の第６実施例における砥石面の創成の様子を示すグラフ図、図１１は第６実施例における接触線の形態の一例を示すグラフ図である。このように、ドレス歯車３の歯面１７全体の接触状態及び接触線の形態、例えば相対滑りの大きさや方向等が把握でき、外歯付ワーク１の歯面１７とホーニング加工面をコントロールできるとともに、曲率干渉、第２種の干渉等の干渉を避けるように軸位置を決定出来る。
【００３２】
前記のように、歯面１７全体の接触状態及び接触線形態、ドレッシング加工後の砥石の歯面の形態及び砥石と外歯付ワーク１を噛み合わせた時の状態も分かるので、例えば、ドレッシング加工時とホーニング加工時の軸位置関係や位置の決め方を変えることにより所要の歯面例えば修正歯面を容易に創成することができる。
【００３３】
図１２は本発明に係る歯車のホーニング加工方法の第７実施例における軸間距離拡大量と交差角との関係を示すグラフ図である。Ｌ１は交差角γの範囲を小さく選んだライン、Ｌ２は交差角γの通常選択ラインそしてＳは交差角γの実用使用可能範囲をそれぞれ示している。このグラフ図によると、例えば、実用使用可能範囲内で軸間距離ａと交差角γを選定することができるので、例えば交差角γが０°になることを避けるように、また冶具、ローダー等の干渉を避けるために交差角γの範囲或いは交差角γを小さく選ぶことができる。また、交差角範囲を小さく選ぶことにより、１回当たりのドレッシング加工量が少なくてすむのでトータルのホーニング加工数を増やすことができる。
【００３４】
例えば、交差角γを大きくして砥石のネジレ角が大きくなった場合、半径方向に移動して噛み合わせることが出来ない、いわゆるトリミング干渉が起ることがある。この場合、内歯付工具２と歯付ドレッサ３との間にトリミング干渉があると、砥石の使用範囲を限定することになる。本発明では、内歯付工具２の歯幅１２端の形状を検知し、内歯付工具２と歯付ドレッサ３を軸方向から噛み合わせることにより、内歯付工具２の砥石の面を歯付ドレッサ３により創成する。砥石の歯幅方向の形状も把握できるので、強制同期の場合は勿論、連れ回りの場合のオリエンテーションによる歯合わせでも軸方向移動による噛み合わせが可能となる。
【００３５】
例えば、内歯付工具２と歯付ドレッサ３の両軸間距離Ｌを拡大していくと被加工歯車の諸元上の交差角γが０°になる場合がある。従来、こうした場合、交差角γが０°になる手前まで使用していたが、本発明の交差角γのプラス側とマイナス側にまたがって使用する内歯付工具２の内歯１０面のドレッシング加工方法では、交差角γが０°を超えて、交差角γの＋側と−側（０°を通過する）を跨って使用するので、砥石の使用量が大幅に増加する。
【００３６】
内歯付工具２と歯付ドレッサ３の両軸間距離ａを拡大していくと、内歯付工具２を例えば、半径方向に３０ｍｍ程度ドレッシングすることになる。この場合、歯付ドレッサ３の歯先の先端部の消耗が激しいために、例えば、砥石の歯底を除去する歯付ドレッサ３を用いて内歯付工具２の歯底部分を除去するサイクルを付加させると、歯底部分を容易に除去することができる。このドレッシング加工方法は、歯面ドレス以外のサイクルで付随的に行っても良い。
【００３７】
また、ホーニング加工機は、例えば、内歯付工具２の位置軸と歯付ドレッサ３の位置軸は３次元的位置関係にあり、それらの同期と内歯付工具２の回転軸と歯付ドレッサ３の回転軸の連れ廻りと強制回転同期が可能である。
【００３８】
また従来、予め交差角γを概ね１０°近辺に決めて固定していたために、砥石の使用可能代が僅かしかなかったが、本発明によると砥石の使用可能代を大きくすることができる。また、例えば内歯付工具２と外歯付ワーク１或いは、内歯付工具２と歯付ドレッサ３の両軸の位置と交差角γを決定する本発明により、確実且つ容易に砥石の使用可能代を大きくすることができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明に係る歯車のホーニング加工方法は、ドレッシング加工時とホーニング加工時の軸位置関係や位置の決め方を変えることにより所要の歯面例えば修正歯面を容易に創成することができるとともに、砥石の使用代が大幅に伸び、更に、交差角範囲を小さく選ぶことにより、１回当たりのドレッシング加工量が少なくてすむのでトータルのホーニング加工数を増やすことができるという効果を有する。
【００４０】
本発明に係る歯車のホーニング加工方法は、砥石の歯幅方向の形状も把握でき、強制同期の場合は勿論、連れ回りの場合のオリエンテーションによる歯合わせでも軸方向移動による噛み合わせが可能となるとともに、確実且つ容易に砥石の使用可能代を大きくすることができるという効果を有する。
【００４１】
本発明に係る歯車のホーニング加工方法に使用する歯付ドレッサは、先端部の面積が増え、砥石の歯底を除去する率を上げることができ、また、先端部の消耗も少なくてすみ、歯付ドレッサの寿命を延ばすことができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る歯車のホーニング加工方法の第１実施例における歯車状ワークと内歯付歯車創成工具との位置関係を説明するための一部を断面で示す説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線での断面図である。
【図３】本発明に係る歯車のホーニング加工方法の第１実施例における歯付ドレッサと内歯付歯車創成工具との位置関係を説明するための一部を断面で示す説明図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図５】本発明に係る歯車のホーニング加工方法に使用する歯付ドレッサの一部を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る歯車のホーニング加工方法の第２実施例におけるホーニング用砥石軸、媒介歯車軸及びドレス歯車軸の位置関係を示す模式図である。
【図７】本発明に係る歯車のホーニング加工方法の第３実施例におけるホーニング用砥石歯車軸、瞬間軸及びドレス歯車軸の位置関係を示す模式図である。
【図８】本発明に係る歯車のホーニング加工方法の第４実施例におけるホーニング用砥石軸、ドレス歯車軸及び歯面の位置関係を示す模式図である。
【図９】本発明に係る歯車のホーニング加工方法の第５実施例におけるホーニング用砥石軸、ドレス歯車軸及び歯面の位置関係を示す模式図である。
【図１０】本発明に係る歯車のホーニング加工方法の第６実施例における砥石面の創成の様子を示すグラフ図である。
【図１１】本発明に係る歯車のホーニング加工方法の第６実施例における接触線の形態例を示すグラフ図である。
【図１２】本発明に係る歯車のホーニング加工方法の第７実施例における軸間距離拡大量と交差角との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１  外歯付ワーク
２  内歯付工具
３  ドレス歯車
４  ホーニング用砥石歯車軸
５  媒介歯車軸
６  ドレス歯車軸
７  瞬間軸
８  共通垂線
９  ワークの外歯
１０工具の内歯
１１ドレス歯車の歯
１７ドレス歯車の歯面
１８ドレス歯車の歯の先端部
１９スリット
ａ  軸間距離
γ  交差角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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