渐开线齿形的加工方法及其加工机的控制装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种渐开线齿形的加工方法及其加工机的控制装置。渐开线齿形的加工方法通过使具有渐开线齿形的多个齿的研削工具(6)和具有渐开线齿形的多个齿的工件(7)沿切进方向相对移动，且使研削工具(6)和工件(7)以压接的状态相对旋转，对工件(7)的齿进行加工，其中，基于工件(7)的每旋转一圈的法线方向的加工余量设定切进的速度。
【专利说明】渐开线齿形的加工方法及其加工机的控制装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及渐开线齿形的加工方法及其加工机的控制装置。
【背景技术】
[0002] 作为现有的渐开线齿形的加工方法，已知有专利文献1记载的方法。
[0003] 该现有的渐开线齿形的加工方法中，分别可旋转地支承渐开线齿形的外齿和与其 啮合的内齿齿轮状部件，使这两部件向压接的方向相对移动，同时以啮合的状态旋转驱动， 由一部件对另一部件的齿进行加工。
[0004] 该情况下，在对同种多个或同一另一齿轮状部件进行多次的加工中，在因一部件 或另一部件的消耗而使它们之间的中心间距离变动的情况下，根据该中心间距离的增大将 切进量设定得较小。另外，以另一部件的齿厚方向的加工余量在上述多次中均为一定的方 式设定切进量。
[0005] 专利文献1 :(日本）特开平10 - 94920号公报
[0006] 在此，在上述专利文献1中，"齿厚"的定义未明确定义，但"齿厚"例如根据"机械 用语辞典"（机械用语辞典编辑委员会编株式会社= 13于社昭和47年9月30日发行），是指 "齿轮的齿的厚度根据其测定方法区别为圆弧齿厚、弦齿厚、公法线齿厚。狭义上是指圆弧 齿厚"，另外，"圆弧齿厚"是指"沿着节圆上的弧的齿的厚度"。该圆弧齿厚如图4所示（同 图中，齿以8表示，基础圆以9表示，节圆以11表示）。
[0007] 但是，在上述现有的渐开线齿形的方法中，基于齿厚方向的加工余量来设定切入 量，但该情况下，在磨具或工件（或其它磨具）的齿轮诸因素变化的情况下，实际的加工余 量不一定，如果齿轮诸因素发生变化则不能维持相同的切入状态，存在需要相应进行调整 变更的问题。
[0008] S卩，如果齿厚是指基准节圆上的齿厚，则在将诸因素不同的齿轮A和齿轮B比较的 情况下，如果在齿轮A将基准节圆上的齿厚方向的加工余量例如设为1，则其齿尖的齿厚方 向的加工余量例如为1. 4,与之相对，如果在齿轮B将基准节圆上的齿厚方向的加工余量例 如设为1，则其齿尖的齿厚方向的加工余量例如为1. 2。
[0009] 另外，即使在将基准节圆上的齿厚方向的加工余量在齿轮A和齿轮B上设为相同 的加工余量、例如1时，这些齿的法线方向也会不同。
[0010] 这样的问题即使改变上述齿厚的定义也仍产生。
【发明内容】
[0011] 本发明是着眼于上述问题而设立的，其目的在于提供一种渐开线齿形的加工方法 及其加工机的控制装置，在具有渐开线齿形的工件的珩磨加工或剃齿加工中，即使在改变 了工件或研削工具的诸因素的情况下，也能够使齿厚方向的加工余量在多次加工中一定。
[0012] 为了该目的，本发明提供一种渐开线齿形的加工方法，通过使具有渐开线齿形的 多个齿的研削工具和具有渐开线齿形的多个齿的工件在切进方向上相对移动，且使研削工 具和工件在压接的状态下相对旋转，对工件的齿进行加工，其中，基于工件每旋转一圈的法 线方向的加工余量设定切进的速度。
[0013] 另外，优选的是，根据加工前的工件的基础圆上的圆弧齿厚和加工后的工件的基 础圆上的圆弧齿厚之差算出最终的工件的齿的法线方向的加工余量，根据加工前的工件及 研削工具间的轴间距离和加工后的工件及研削工具间的轴间距离之差算出加工前后的轴 间距离差，通过将工件的每旋转一圈的法线方向的加工余量和工件的转速和加工前后的轴 间距离差的乘积除以最终的工件的齿的法线方向的加工余量，设定切进的速度。
[0014] 另外，本发明提供一种渐开线齿形的加工机的控制装置，使具有渐开线齿形的多 个齿的研削工具和具有渐开线齿形的多个齿的工件在切进方向上相对移动，且使研削工具 和工件以压接的状态相对旋转，对工件的齿进行加工，其中，具备切入速度计算装置，其基 于由用户预先设定的工件的每旋转一圈的齿的法线方向的加工余量算出切进的速度。
[0015] 另外，优选的是，基于工件的诸因素算出加工前的工件的基础圆上的圆弧齿厚和 加工后的工件的基础圆上的圆弧齿厚之差，基于工件及研削工具的诸因素算出加工前的工 件及研削工具间的轴间距离和加工后的工件及研削工具间的轴间距离之差，且根据该差算 出加工前后的轴间距离差，将由用户设定的工件的每旋转一圈的齿的法线方向的加工余 量、由用户设定的工件的转速、算出的加工前后的轴间距离差的乘积除以算出的最终的工 件的齿的法线方向的加工余量，算出切进的速度。
[0016] 在本发明的渐开线齿形的加工方法中，基于工件每旋转一圈的法线方向的加工余 量设定切进的速度，因此，渐开线齿形的加工在齿的法线方向上进行，从齿的法线方向观 察，该加工余量从齿根到齿尖为一定。其结果，即使在改变了研削工具及工件的齿轮的诸因 素的情况下，也能够以相同的切入状态进行加工，无需每次都进行变更。
[0017] 另外，通过工件每旋转一圈的法线方向的加工余量和工件的转速和加工前后的轴 间距离差的乘积除以最终的工件的齿的法线方向的加工余量来设定切进的速度，根据工件 及研削工具的诸因素和研削条件（工件每旋转一圈的法线方向切削量（加工余量）及工件 的旋转数）来决定切进的速度，因此，即使通过简单的运算来变更研削工具及工件的齿轮 的诸因素，也能够以相同的切入速度进行加工，另外，能够削减用户用于设定切进的速度的 工序数。
[0018] 另外，在本发明的渐开线齿形的加工机的控制装置中，具备切进速度计算装置，因 此，渐开线齿形的加工在齿的法线方向进行，从齿的法线方向观察，其加工余量从齿根到齿 尖为一定。其结果，即使在改变了研削工具及工件的齿轮的诸因素的情况下，也能够以相同 的切入状态进行加工，无需每次都进行变更。
[0019] 另外，切进速度计算装置通过工件每旋转一圈的法线方向的加工余量和工件的转 速和加工前后的轴间距离差的乘积除以最终的工件的齿的法线方向的加工余量来设定切 进的速度，根据工件及研削工具的诸因素和研削条件（工件每旋转一圈的法线方向切削量 (加工余量）及工件的旋转数）来决定切进的速度，因此，即使通过简单的运算来变更研削 工具及工件的齿轮的诸因素，也能够以相同的切入速度进行加工，另外，能够削减用户用于 设定切进的速度的工序数。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1是表示包含本发明实施例1的控制装置的渐开线齿形的加工机的整体构成的 框图；
[0021] 图2是示意性地表示实施例1的加工机中作为研削工具的珩磨磨具和工件的关系 的图；
[0022] 图3是表示实施例1的加工机的控制装置执行的加工控制的流程的图；
[0023] 图4是说明圆弧齿厚的图；
[0024] 图5是说明实施例1中的螺旋角的图；
[0025] 图6是说明实施例1的珩磨加工的啮合几何的图；
[0026] 图7是示意性地表示包含本发明实施例2的控制装置的渐开线齿形的加工机的、 作为研削工具的剃齿刀和工件的关系的图；
[0027] 图8说明是实施例2中的螺旋角的图；
[0028] 图9是说明实施例2的剃齿加工的啮合几何的图；
[0029] 标记说明
[0030] 1 :输入装置
[0031] 2:控制装置
[0032] 2a :切入速度计算部（切入速度计算装置）
[0033] 3:研削工具旋转用电动机
[0034] 4:工件旋转用电动机
[0035] 5:切进用电动机
[0036] 6:珩磨磨具（研削工具）
[0037] 7 :工件
[0038] 8 :齿
[0039] 9 :基础圆
[0040] 10:剃齿刀（研削工具）
【具体实施方式】
[0041] 以下，基于附图所示的实施例对本发明的实施方式进行详细说明。
[0042] 【实施例1】
[0043] 首先，说明实施例1的渐开线齿形的加工机的控制装置的整体构成。
[0044] 该实施例1的渐开线齿形的加工机为珩磨加工机，使用上述现有技术记载的装置 或其它公知的装置。珩磨加工机的具体的构成是公知的，因此，其详情省略，在此，图1中以 区框表示其整体构成。
[0045] 如图1所示，珩磨加工机具备输入装置1、控制装置2、研削工具旋转用电动机3、工 件旋转用电动机4、切进用电动机5。
[0046] 输入装置1是输入工件或研削工具等诸因素等并将这些信息输入控制装置2的装 置。
[0047] 控制装置2具备切入速度计算部2a(相当于本发明的切入速度计算装置）等，基 于之后说明的流程图生成分别控制研削工具旋转用电动机3、工件旋转用电动机4、切进用 电动机5的控制信号，并将控制信号向它们输出。
[0048] 研削工具旋转用电动机3使图2所示的研削工具即具有内齿的环状的?行磨磨具6 旋转。
[0049] 工件旋转用电动机4使图2所示的工件（加工成具有渐开线齿形的多个齿的齿 轮）7绕该轴旋转。
[0050] 切进用电动机5使工件7如图2中箭头标记C所示地向朝向珩磨磨具6的内周面 压接的方向或其相反的离开方向移动。
[0051] 在控制装置2中，基于图3所示的流程图进行珩磨加工的控制。此外，在该流程图 中，切进速度简单地记载为切入速度。
[0052] 同图中，在步骤Sl中，进行新工件的准备，即将珩磨磨具6及工件7设置于加工 机。接着，进入步骤S2。
[0053] 在步骤S2中，用户向输入装置1输入工件7的齿轮诸因素。在此，作为工件的齿 轮诸因素，为齿直角模数mn、齿直角压力角am、螺旋角β、齿数Ζ、加工前变位系数Χη'、加 工后变位系数Xn。接着，进入步骤S3。
[0054] 在步骤S3中，用户向输入装置1输入研削条件。在此，作为研削条件，为工件7每 旋转一圈的法线方向切削量（加工余量）B(um/rev)、工件旋转数R(rpm)、全切入量X(mm)。 其中，上述B是预先通过试验等设定的值，R=(磨具6的齿数/工件7的齿数）X磨具6 的旋转数。此外，单位um为微米即micron,单位rpm为每分钟的旋转数，单位mm为毫米。 接着，进入步骤S4。
[0055] 在步骤S4,控制装置2的切入速度计算部2a算出工件7的加工前基础圆上齿直角 圆弧齿厚Sbn'（mm)。此外，基础圆是指作为渐开曲线的基础的圆。接着，进入步骤S5。
[0056] 在步骤S5中，计算工件7的加工后基础圆上齿直角圆弧齿厚Sbn (mm)。接着，进入 步骤S6。
[0057] 在步骤S6中，通过下式算出齿直角法线方向切削量S。
[0058] S = (Sbn，一 Sbn)/2
[0059] 接着，进入步骤S7。
[0060] 在步骤S7中，用户向输入装置1输入珩磨磨具6的新品时的齿轮诸因素。接着， 进入步骤S8。
[0061] 在步骤S8中，切入速度计算部2a对工件加工后齿厚和珩磨磨具6的啮合的几何 进行计算，并算出它们的轴间距离a(mm)。在后文中说明该几何计算。接着，进入步骤S9。
[0062] 在步骤S9中，对工件加工前齿厚和珩磨磨具6的啮合几何进行计算，并算出它们 的轴间距离a'（mm)。接着，进入步骤S10。
[0063] 在步骤SlO中，基于步骤S8中算出的轴间距离a及步骤S9中算出的轴间距离a' 并通过下式求出时间距离差A (mm)。
[0064] A = abs (a - a'）
[0065] 在此，abs是指绝对值。
[0066] 接着，进入步骤Sll。
[0067] 在步骤Sll中，根据下式算出切进速度V(mm/min)。
[0068] V= (B · R · A)/(S · 1000)
[0069] 接着，进入步骤S12。
[0070] 在步骤S12中，控制装置2以达到工件7的切进速度V的方式驱动控制工件切进用 电动机5,进行工件7的加工。该加工在全切入量达到X的位置结束。接着，进入步骤S13。
[0071] 在步骤S13中，判定研削工具的诸因素是否变更。判定结果为"是"的是珩磨磨具 6的情况、实施了修整的情况、还有将磨具6更换为新品的情况，该情况下，进入步骤S14,上 述情况以外的情况下，为"否"并返回步骤S12。
[0072] 在步骤S14中，改写磨具6的齿轮诸因素的设备存储器。此外，修整后的磨具的齿 轮诸因素通过计算求出。磨具的齿轮诸因素为齿直角模数mn、齿直角压力角am、螺旋角 β、齿数Z、变位系数Xn (变位系数也可以根据BBD (在剃齿刀的情况下为0BD)、或公法线齿 厚算出）。接着，进入步骤S8。
[0073] 在此，上述步骤S8及S9中的啮合几何计算根据下式求出。
[0074] 此外，以下的标记中，下标1表示工件7的参数，下标2表示内齿磨具6的参数。
[0075] 将齿数设为Ζ，基准节圆上的螺旋角（右为+、左为一）设为β，基础圆上螺旋角 (右为+、左为一）设为Pb,基础圆上超前角（右为一、左为+)设为Yb,齿直角模数设为 mn，轴直角模数设为mt，齿直角压力角设为an，轴直角压力角设为at，齿直角啮合压力角 设为α ωη，轴直角啮合压力角设为a cot，齿直角变位系数设为xn，轴直角变位系数设为 xt，基础圆上齿轮直角圆弧齿厚设为sbn，基础圆上轴直角圆弧齿轮设为sbt，基准节圆直 径设为d( = mt · z、其中，mt = mn/cosP )，基础圆直径设为db，基础圆半径设为rb，直至 啮合作用平面交线的直径设为dc〇,轴交差角设为Σ，基础圆上轴直角齿厚半角设为Wbt， 轴间距离设为a，工件7和磨具6的啮合作用平面交线间的距离设为Μ，基础圆上轴直角圆 弧齿隙设为Wbt。
[0076] 此外,这些诸因素作为参考示于图6及图9。
[0077] 于是，步骤S4中算出的工件7的加工前的基础圆上圆弧齿厚Sbnl'根据：
[0078] mtl = mn/cos β I
[0079] dl = mtl · Zl
[0080] xtl' = χηΓ · cos β I
[0081] a tl = tan - 1 (Tan a n/Cos β I)
[0082] dbl = dl · cos a tl
[0083] β bl = tan - 1 (dbl/dl · Tan β I)
[0084] ΨΜ，= π 八2 · Zl) + (2 · xtl，· Tana tl/Zl)+inva tl
[0085] Stbl' = ΨΜΓ · dbl
[0086] Sbnl' = Sbtl' · Cos β bl
[0087] 得到。
[0088] 另一方面，步骤S5中算出的工件加工后的基础圆上圆弧齿厚Sbnl根据：
[0089] mtl = mn/cos β I
[0090] dl = mtl · Zl
[0091] xtl = xnl · cos β I
[0092] a tl = tan - 1 (Tan a n/Cos β I)
[0093] dbl = dl · cos a tl
[0094] β bl = tan - 1 (dbl/dl · Tan β I)
[0095] ΨΜ = 31八2 · Zl) + (2 · xtl · Tana tl/Zl)+inva tl(inv 表示渐开线函数）
[0096] Stbl = ΨΜΙ · dbl
[0097] Sbnl = Sbtl · Cos β bl
[0098] 得到。
[0099] 在珩磨加工的情况下，工件磨具7的外齿和磨具6的内齿的螺旋齿轮啮合几何计 算如下。
[0100] 珩磨加工以按照在加工结束时的啮合位置成为共通垂线和作用线相交的状态 (工件7和磨具的啮合作用平面交线间距离M = O)的方式计算出的轴交差角Σ进行准备， 进行加工。
[0101] a tl、a t2、β bl、β b2 通过上述式算出。
[0102] ε = Σ - 90
[0103] 如果通过啮合几何计算轴直角啮合压力角，则根据
[0104] 【式1】
【权利要求】
1. 一种渐开线齿形的加工方法，通过使具有渐开线齿形的多个齿的研削工具和具有渐 开线齿形的多个齿的工件在切进方向上相对移动，且使所述研削工具和所述工件在压接的 状态下相对旋转，对所述工件的齿进行加工，其特征在于， 基于所述工件每旋转一圈的法线方向的加工余量设定所述切进的速度。
2. 如权利要求1所述的渐开线齿形的加工方法，其特征在于， 根据加工前的工件的基础圆上的圆弧齿厚和加工后的工件的基础圆上的圆弧齿厚之 差算出最终的所述工件的齿的法线方向的加工余量， 根据所述加工前的工件及所述研削工具间的轴间距离和所述加工后的工件及所述研 削工具间的轴间距离之差算出加工前后的轴间距离差， 通过将所述工件的每旋转一圈的法线方向的加工余量和所述工件的转速和所述加工 前后的轴间距离差的乘积除以所述最终的工件的齿的法线方向的加工余量，设定所述切进 的速度。
3. -种渐开线齿形的加工机的控制装置，使具有渐开线齿形的多个齿的研削工具和具 有渐开线齿形的多个齿的工件在切进方向上相对移动，且使所述研削工具和所述工件以压 接的状态相对旋转，对所述工件的齿进行加工，其特征在于， 具备切入速度计算装置，其基于用户预先设定的所述工件的每旋转一圈的齿的法线方 向的加工余量算出所述切进的速度。
4. 如权利要求3所述的渐开线齿形的加工机的控制装置，其特征在于， 基于所述工件的诸因素算出加工前的工件的基础圆上的圆弧齿厚和加工后的工件的 基础圆上的圆弧齿厚之差， 基于所述工件及所述研削工具的诸因素算出所述加工前的工件及所述研削工具间的 轴间距离和所述加工后的工件及所述研削工具间的轴间距离之差，且根据该差算出加工前 后的轴间距离差， 将由所述用户设定的工件的每旋转一圈的齿的法线方向的加工余量、由用户设定的所 述工件的转速、所述算出的加工前后的轴间距离差的乘积除以所述算出的最终的工件的齿 的法线方向的加工余量，算出所述切进的速度。
【文档编号】B23F19/02GK104416238SQ201410448466
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】松尾浩司 申请人:加特可株式会社