(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨歯車の歯と噛み合うための複数の内周歯と該複数の内周歯の間において径方向に設けられたスリットとを有するホーニング用砥石に対して、スリットカッタ部によるスリット形成と、電着層により覆われたＶ字状断面の外周加工面による歯溝形成とを同時に行うスリットカッタ付電着ホイールであって、
前記複数の内周歯の歯面を形成するために、ダイヤモンド電着層により覆われたＶ字状断面の外周加工面を備えた円盤状の本体と、
前記スリットを形成するために、前記外周加工面の厚み寸法よりも薄い厚みを有して前記外周加工面の最大径部分から外周側へ突き出すように前記本体に装着されたフランジ板と、該フランジ板の外周部に周方向に所定間隔で配列された状態で固着され、ダイヤモンド砥粒を焼結金属によって結合した複数個の円弧状のメタルボンドダイヤモンドチップ砥石とを、備えたスリットカッタ部と
を、含むことを特徴とするスリットカッタ付電着ホイール。
【請求項２】
前記円盤状の本体は、前記外周加工面の最大径部分を通り且つ軸心に直角な面により分割された第１本体および第２本体から成り、前記スリットカッタ部のフランジ板をそれら第１本体および第２本体により着脱可能に挟持することを特徴とする請求項１のスリットカッタ付電着ホイール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車用ホーニング用砥石などを加工するためのスリットカッタ付電着ホイールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車のトランスミッション等に用いられる歯車は、ギアノイズを低減するために、焼き入れ処理した後にホーニング加工が施されて焼き入れ歪みが除去されると共に歯面の精度が向上させられている。このような加工には、例えば内周面に高精度の内周歯を有した内歯型砥石が用いられている。たとえば、歯車（ワーク）の外周歯と噛み合う複数の内周歯を備えたホーニング用内歯砥石がそれである。このようなホーニング用内歯砥石は、そのホーニング加工に先立って、ダイヤモンド砥粒が電着などにより表面に固着されたドレスギヤを用いてドレッシングされた後、内歯が歯車状ワークと噛み合わせられ、そのワークが軸心方向に往復移動させられつつ軸心まわりに回転させられることにより、ワークの歯面が研磨される。
【０００３】
上記ホーニング用内歯砥石のドレッシング加工には、上記歯車状ワークと同様の形状であって表面にダイヤモンド砥粒が電着されたドレスギヤが用いられるが、そのドレスギヤを用いてドレッシング加工されるときにドレスギヤの歯先に大きな加工負荷すなわち押し付け力が集中し発生する摩擦熱も増大する。そのため歯先のダイヤモンド砥粒が早期に脱落或いは剥離する傾向があった。このため、特開平１０−３３７６１５号公報に記載されているように、ホーニング用内歯砥石の内周歯の間に径方向に所定距離だけ切り込まれた逃げ溝を設け、ドレッシング加工中にドレスギヤの歯先に加えられる加工負荷を緩和することが行われている。
【０００４】
ところで、上記ホーニング用内歯砥石は、歯溝に対応する断面形状の外周部を備え且つその外周部にダイヤモンド砥粒が電着された電着ホイールの先端に上記逃げ溝に対応したフランジ状突起を設け、そのフランジ状突起にもダイヤモンド砥粒が電着された総型電着ホイールを用意し、その総型電着ホイールを用いて歯溝およびその底の逃げ溝を同時に加工して内周歯およびそれらの間の逃げ溝を順次加工する方法、或いは、歯溝に対応する断面形状の外周部を備え且つその外周部にダイヤモンド砥粒が電着された電着ホイールを用いて歯溝を形成し、次いでその歯溝が形成された場所にメタルボンドダイヤモンド砥石を外周部に備えたダイヤモンドカッタを用いてホーニング用内歯砥石の内周面に幅１mm程度の径方向のスリットを一定間隔で形成する方法などが用いられる。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】
しかしながら、上記前者の方法によれば、フランジ状突起の幅（厚み）が小さい場合には、そのフランジ状突起の形成加工が困難であるとともに、そのフランジ状突起の表面に対してダイヤモンド砥粒を電着するときにダイヤモンド砥粒が上手く乗らず、また電着により固着されるダイヤモンド砥粒は１砥粒層程度であり耐久性が十分に得られないという欠点があった。また、上記後者によれば、▲１▼スリット形成工程および歯溝形成工程という２工程の加工が必要となるため、手間がかかり加工能率が十分に得られないという欠点や、▲２▼歯溝の中心にスリットを入れる為の精度的な困難性があった。
【０００６】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、歯溝およびそれらの間の逃げ溝を能率よく加工でき且つ耐久性の高いスリットカッタ付電着ホイールを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するため、本発明の要旨とするところは、被研磨歯車の歯と噛み合うための複数の内周歯とその複数の内周歯の間において径方向に設けられたスリットとを有するホーニング用砥石に対して、スリットカッタ部によるスリット形成と、電着層により覆われたＶ字状断面の外周加工面による歯溝形成とを同時に行うスリットカッタ付電着ホイールであって、(a) 前記複数の内周歯の歯面を形成するために、ダイヤモンド電着層により覆われたＶ字状断面の外周加工面を備えた円盤状の本体と、(b) 前記スリットを形成するために、前記外周加工面の厚み寸法よりも薄い厚みを有して前記外周加工面の最大径部分から外周側へ突き出すように前記本体に装着されたフランジ板と、そのフランジ板の外周部に周方向に所定間隔で配列された状態で固着され、ダイヤモンド砥粒を焼結金属によって結合した複数個の円弧状のメタルボンドダイヤモンドチップ砥石とを備えたスリットカッタ部とを、含むことにある。
【０００８】
【発明の効果】
このようにすれば、本発明のスリットカッタ付電着ホイールは、(a)ダイヤモンド電着層により覆われたＶ字状断面の外周加工面を備えた円盤状の本体と、(b)スリットを形成するために、前記外周加工面の厚み寸法よりも薄い厚みを有して前記外周加工面の最大径部分から外周側へ突き出すように前記本体に装着されたフランジ板と、そのフランジ板の外周部に周方向に所定間隔で配列された状態で固着され、ダイヤモンド砥粒を焼結金属によって結合した複数個の円弧状のメタルボンドダイヤモンドチップ砥石とを備えたスリットカッタ部とを備えていることから、スリットカッタ部によるスリット形成工程と、電着層により覆われたＶ字状断面の外周加工面による歯溝形成工程とが同時に行われるので、歯溝およびそれらの間の逃げ溝を能率よく加工できるとともに、スリットカッタ部のメタルボンドダイヤモンドチップ砥石により逃げ溝が形成されるので、電着によりダイヤモンド砥粒が固着されたものに比較して、高耐久性が得られるとともに高い加工能率が得られる。
【００１０】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記円盤状の本体は、前記外周加工面の最大径部分を通り且つ軸心に直角な面により分割された第１本体および第２本体とから成り、前記スリットカッタ部のフランジ板をそれら第１本体および第２本体により挟持するものである。このようにすれば、総型電着ホイールに比較して、安価に構成されるとともに、スリットカッタ部の交換が可能となる利点がある。
【００１１】
【発明の好適な実施の態様】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施例の歯車のホーニング加工に用いられる内歯型ホーニング砥石１０の全体を示す斜視図である。内歯型ホーニング砥石１０は、全体がリング状を成すものであり、例えば外径がφ300mm 程度、内径がφ250mm 程度、幅（軸心方向の長さ）が40mm程度の寸法に形成されている。この内歯型ホーニング砥石１０は、例えば、#180程度の溶融アルミナ系砥粒がエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂により結合度Ｒ、組織７となるように結合されて成るものであり、例えば、弾性率が1 〜50GPa 程度、熱膨張係数が25×10-6／℃程度の特性を有するものである。この弾性率すなわち結合剤の種類は、歯車のホーニング加工に適したものを選択している。この内歯型ホーニング砥石１０の内周面には、図に部分的に示すように、例えば軸心方向に対して所定角度傾斜したハス歯状の複数個の内周歯１４が全周に亘って形成されている。この内周歯１４は、たとえばｍ（モジュール）が２．０、Ｐ（圧力角）が１７．５、Ｚ（歯数）が１２０となるように形成されている。なお、内歯型ホーニング砥石１０の内径は、内周歯１４の歯先を通る円筒面の直径である。
【００１３】
図２に詳しく示すように、上記内周歯１４の間には、半径方向外周側へ所定距離だけ切り込まれた逃げ溝１６がそれぞれ形成されている。この逃げ溝１６の溝幅は、上記内歯型ホーニング砥石１０のドレッシング加工中にダイヤモンド砥粒が電着されたドレスギヤの歯先に加えられる加工負荷を緩和するためのものであり、たとえば１mm〜数mm程度のものである。
【００１４】
上記の内歯型ホーニング砥石１０は、例えば、図３(a) ，(b) に示されるように、焼き入れ後のワーク（被削剤）であるハスバ歯車１８の所定の形状精度を得るために行われる研磨加工すなわちホーニング加工に用いられるものである。図３(a) において、ハスバ歯車１８は、図示しない両端部において支持されている回転軸２０に、軸心方向および周方向の相対回転不能に取り付けられている。そして、この回転軸２０が、図示しない駆動機構により駆動されることにより、ハスバ歯車１８は、その軸心回りに回転させられると共にその軸心方向に往復移動させられる。一方、内歯型ホーニング砥石１０は、その内周歯１４がハスバ歯車１８の外周歯と噛み合うように、図３(a) に示されるようにその軸心が回転軸２０の軸心方向に対して所定角度傾斜し、且つ図３(b) に示されるようにその軸心がハスバ歯車１８の軸心から所定距離離隔して配置されている。そして、外周面において図示しないホルダ等にその軸心回りの回転可能に取り付けられることにより、ハスバ歯車１８の回転に伴って噛合状態を維持したまま連れ回りさせられる。これにより、ハスバ歯車１８には内歯型ホーニング砥石１０の内周歯１４の形状が転写されて形状精度が高められる。
【００１５】
ところで、上記のような内歯型ホーニング砥石１０においても、内周歯１４が摩耗した際にはドレッサを用いて目立ておよび形状修正をする必要があるが、そのドレッシング作業は、例えば、図３(a) ，(b) においてハスバ歯車１８に代えて同様な形状の表面にダイヤモンド砥粒が電着されたドレスギヤ（ドレッサ）を回転軸２０に取り付けて行われるのが一般的である。このとき、ドレスギヤは適当な切込量を与えるために内歯型ホーニング砥石１０の内周面を押圧するように作用させられ、その内周面および内周歯１４には外周側へ向かう比較的大きな応力と先端部ではその加工負荷に伴う摩擦熱が発生する。
【００１６】
図４および図５は、本発明の一実施例のスリットカッタ付電着ホイール（以下、ホイールという）３０を示す正面図および断面図である。ホイール３０は、内歯型ホーニング用砥石１０の、複数の内周歯１４の間の歯溝３２と、その複数の内周歯１４の間すなわち歯溝３２の底において径方向に設けられたスリット（逃げ溝）１６とを同時に加工するための回転工具であって、上記複数の内周歯１４の間の歯溝３２を形成するために、ダイヤモンド電着層３６により覆われたＶ字状断面の外周加工面３８を備えた円盤状の本体４０と、上記スリット（逃げ溝）１６を形成するために、上記外周加工面３８の厚み寸法よりも薄い厚みを有し、その外周加工面３８の最大径部分から外周側へ突き出す、メタルボンドダイヤモンド砥石４２を備えたスリットカッタ部４４とを備えている。メタルボンドダイヤモンド砥石４２の内周面と外周加工面３８の最大径部分との間には、たとえば１mm程度の間隔が設けられている。
【００１７】
上記スリットカッタ部４４は、前記外周加工面３８の最大径部分から外周側へ突き出す鋼板製のフランジ板４６と、そのフランジ板４６の外周面において周方向にたとえば１mm程度の所定の間隔を隔てて配列された状態で金属ローによりロー着けされた複数個の円弧状のダイヤモンドチップ砥石４８から成るメタルボンドダイヤモンド砥石４２とから構成されたものである。このダイヤモンドチップ砥石４８は、ダイヤモンド砥粒が焼結金属のようなメタルボンドによって結合されたものであり、ダイヤモンド砥粒がメタルボンド内に分散させられている。上記ダイヤモンドチップ砥石４８は、たとえば１５０mm程度の外径で３mm程度の砥材層厚みおよび１mm程度の幅寸法を備え、ＳＤ１２０Ｐ２５ＭＸ（粒度１２０番の合成ダイヤがメタルボンドによって結合度Ｐ、集中度２５となるように結合されたもの）として表される仕様に従って構成されている。上記フランジ板４６の厚みは０．６mm程度であるので、上記ダイヤモンドチップ砥石４８の幅寸法は、フランジ板４６の厚み寸法よりも大きく設定されている。
【００１８】
前記本体４０は、それぞれ１４２mmφ程度の外径を有する、前記外周加工面３８の一部と取付穴５０を有する第１本体４０ａと、外周加工面３８の他の一部を有して取付ねじ５２により第１本体４０ａに固定される第２本体４０ｂとから構成されている。すなわち、第１本体４０ａおよび第２本体４０ｂは、外周加工面３８の最大径部分を通り且つ軸心に直角な面により分割されており、スリットカッタ部４４のフランジ板４６がそれら第１本体４０ａおよび第２本体４０ｂにより挟持されている。第１本体４０ａおよび第２本体４０ｂは、たとえばＳ４５Ｃ調質鋼等の炭素鋼から構成されており、電着（メッキ）槽内においてダイヤモンド砥粒がニッケル電着層により外周加工面３８に局部的に固定されることにより、１砥粒層のダイヤモンド電着層３６が設けられている。上記ダイヤモンド電着層３６は、ＭＤ１００ＰＡ５（粒度１００番の合成ダイヤが埋込率５５％でプレーティングにより固着されたもの）として表される仕様に従って構成されている。
【００１９】
上述のように、本実施例のスリットカッタ付電着ホイール３０は、ダイヤモンド電着層３６により覆われたＶ字状断面の外周加工面３８を備えた円盤状の本体４０と、スリット（逃げ溝）１６を形成するために、外周加工面３８の厚み寸法よりも薄い厚みを有し、その外周加工面３８の最大径部分から外周側へ突き出すメタルボンドダイヤモンドチップ砥石４８を備えたスリットカッタ部４４とを備えているので、スリットカッタ部４４によるスリット形成工程と、電着層３６により覆われたＶ字状断面の外周加工面３８による歯溝形成工程とが同時に行われるので、歯溝３２およびそれらの間の逃げ溝１６を能率よく加工できるとともに、スリットカッタ部４４のメタルボンドダイヤモンドチップ砥石４８により逃げ溝１６が形成されるので、高耐久性が得られる。
【００２０】
因みに、本発明者等の実験によれば、総型電着ホイールにより歯溝３２および逃げ溝１６を形成した場合には２０個の内歯型ホーニング砥石の加工が限界であり、ダイヤモンドカッタを用いてスリット１６を形成し且つ電着ホイールを用いて歯溝３２を形成する２工程の場合には２５の内歯型ホーニング砥石の加工が限界であったが、本実施例のスリットカッタ付電着ホイール３０によれば、５０個の内歯型ホーニング砥石の加工が可能となり、約２倍の耐久性が得られた。
【００２１】
また、本実施例によれば、スリットカッタ部４４は、外周加工面３８の最大径部分から外周側へ突き出すフランジ板４６と、そのフランジ板４６の外周面において周方向に所定間隔で配列された状態でロー着けにより固着された複数個の円弧状のメタルボンドダイヤモンドチップ砥石４８とから構成されたものであることから、ダイヤモンド砥粒がメタルボンドによって結合されたメタルボンドダイヤモンドチップ砥石４８により逃げ溝１６が形成されるので、電着によりダイヤモンド砥粒が固着されたものによる加工と比較して、高耐久性が得られるとともに高い加工能率が得られる。
【００２２】
また、本実施例によれば、前記円盤状の本体４０は、外周加工面３８の最大径部分を通り且つ軸心に直角な面により分割された第１本体４０ａおよび第２本体４０ｂとから成り、前記スリットカッタ部４４のフランジ板４６をそれら第１本体４０ａおよび第２本体４０ｂにより挟持するものであるので、総型電着ホイールに比較して、安価に構成されるとともに、スリットカッタ部４４の着脱や交換が可能となる利点がある。
【００２３】
また、本実施例によれば、円盤状の本体４０にスリットカッタ部４４が一体的に設けられており、歯溝３２を形成するための外周加工面３８とスリット（逃げ溝）１６を形成するためのメタルボンドダイヤモンドチップ砥石４８との相互位置が高精度に維持されているので、内歯型ホーニング用砥石１０の内周面に形成される歯溝３２とスリット１６との相互位置が高精度に形成される。たとえば、歯溝３２の中央にスリット１６が高精度に形成される。
【００２４】
また、本実施例によれば、メタルボンドダイヤモンド砥石４２を構成する複数個のダイヤモンドチップ砥石４８は、フランジ板４６の外周面において周方向にたとえば１mm程度の所定の間隔を隔てて配列されているので、歯溝３２およびスリット１６の形成時において、目詰まりが好適に防止される。
【００２５】
また、本実施例においては、外周加工面３８の最大径部分すなわちその外周加工面３８の厚み方向の中央からスリットカッタ部４４が外周側へ突き出すように一体的に設けられているので、歯溝３２およびスリット１６を別工程で加工する場合に比較して、作用応力のかたよりがなく高精度に加工できる。
【００２６】
以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は他の態様においても適用される。
【００２７】
例えば、前述の実施例の外周加工面３８は、歯溝３２が所望の形状となるように略断面Ｖ字状に形成されていたが、溝加工方法によっては断面Ｕ字状など、他の形状であってもよい。
【００２８】
また、前述の実施例の円盤状の本体４０は、Ｓ４５Ｃ調質鋼等の炭素鋼が用いられていたが、例えば、ステンレス、工具鋼、軸受鋼等の特殊鋼などの他の金属でも用いられ得る。
【００２９】
また、実施例においては、内歯型ホーニング砥石１０に溶融アルミナ系砥粒が用いられた場合について説明したが、砥粒の種類は特に限定されない。例えば、共溶融アルミナ・ジルコニア砥粒や、微結晶性焼結アルミナ砥粒、焼結アルミナ砥粒、炭化ケイ素砥粒、ＣＢＮ砥粒、ダイヤモンド砥粒等の種々の砥粒が用いられ得る。
【００３０】
また、実施例においては、ハスバ歯車１８を加工するためのハスバ状の内周歯１４を有する内歯型ホーニング砥石１０に本発明が適用された場合について説明したが、本発明は内周歯１４を備えてリング状を成す内歯型砥石であれば、ハスバ状の内周歯１４を有するものに限られず、平歯車等の加工に用いられる内歯型砥石にも同様に適用される。また、内歯型ホーニング砥石１０の寸法は加工する歯車の寸法等に応じて適宜変更される。
【００３１】
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のスリットカッタ付電着ホイールにより加工される内歯型ホーニング砥石の全体を示す斜視図である。
【図２】図１の内歯型ホーニング砥石の内周歯およびそれらの間に形成された逃げ溝を拡大して説明する図である。
【図３】図１の内歯型砥石を用いて歯車のホーニング加工をする状態を説明する図であり、(a) は軸心方向に平行な(b) におけるａ−ａ視断面を、(b) は軸心方向に垂直な断面をそれぞれ示す図である。
【図４】本発明の一実施例のスリットカッタ付電着ホイールの一部を示す正面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ視断面図である。
【符号の説明】
１０：内歯型ホーニング砥石
３０：スリットカッタ付電着ホイール
３８：外周加工面
４０：本体
４２：メタルボンドダイヤモンド砥石
４４：スリットカッタ部
【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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