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技術 歯車用ホーニング砥石

出願人 株式会社ノリタケカンパニーリミテド
発明者 岩井孝司日下部亜夫
出願日 2000年8月15日 (20年3ヶ月経過) 出願番号 2000-246292
公開日 2002年2月19日 (18年9ヶ月経過) 公開番号 2002-052421
状態 特許登録済
技術分野 歯車加工 仕上研磨、刃砥ぎ、特定研削機構による研削 研磨体及び研磨工具
主要キーワード ドレス性 ギアノイズ 炭化ケイ素砥粒 ドレスインターバル 拡大量 内周歯 外周歯 ハスバ歯車
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年2月19日)のものです。
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図面 (4)

課題

解決手段

ドレッシング工程において、ハスバ歯車18と同様の外形状を備え且つ表面にダイヤモンド砥粒電着されたドレスギヤの中で最も損傷を受け易い歯先は、内周歯部14よりも軟質砥粒を含む本体部12に当接してそれと摺接させられるので、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ても、その歯先のダイヤモンド砥粒の脱落或いは剥離が好適に防止され、ドレスギヤの耐久寿命が十分に得られる。また、歯車用ホーニング砥石の歯の間に逃げ溝を設けなくてもドレスギヤの耐久寿命が得られるので、その逃げ溝に起因するドレッシング精度やホーニング精度の低下が好適に解消される。

概要

背景

例えば、自動車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、例えば酸化アルミナ、炭化ケイ素などの一般砥粒フェノールエポキシ等の熱硬化性樹脂により結合し内周面に高精度の内周歯を形成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歯車用ホーニング砥石がそれである。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。

概要

ドレッシング加工に用いるドレスギヤの耐久寿命と共に、ドレッシング精度やホーニング精度が得られる歯車用ホーニング砥石を提供する。

ドレッシング工程において、ハスバ歯車18と同様の外形状を備え且つ表面にダイヤモンド砥粒が電着されたドレスギヤの中で最も損傷を受け易い歯先は、内周歯部14よりも軟質砥粒を含む本体部12に当接してそれと摺接させられるので、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ても、その歯先のダイヤモンド砥粒の脱落或いは剥離が好適に防止され、ドレスギヤの耐久寿命が十分に得られる。また、歯車用ホーニング砥石の歯の間に逃げ溝を設けなくてもドレスギヤの耐久寿命が得られるので、その逃げ溝に起因するドレッシング精度やホーニング精度の低下が好適に解消される。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

歯車の歯面を研磨するために該歯車と噛み合うための複数の歯を有する歯車用ホーニング砥石において、砥粒の硬さを前記複数の歯の歯先よりも歯元に向かうほど軟質としたことを特徴とする歯車用ホーニング砥石。

請求項2

歯車の歯面を研磨するために該歯車と噛み合うための複数の歯を有する歯車用ホーニング砥石であって、超砥粒よりも軟質の砥粒を主砥粒とする本体部と、超砥粒を含み、該本体部の周面において周方向複数箇所から径方向突設された歯部とを、含むことを特徴とする歯車用ホーニング砥石。

技術分野

0001

本発明は、歯車の歯面を研磨するための歯車用ホーニング砥石に関するものである。

背景技術

0002

例えば、自動車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、例えば酸化アルミナ、炭化ケイ素などの一般砥粒フェノールエポキシ等の熱硬化性樹脂により結合し内周面に高精度の内周歯を形成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歯車用ホーニング砥石がそれである。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

上記歯車用ホーニング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(マスタギヤ)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応力摩擦熱が集中して、その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るため、ドレスギヤの耐久寿命が十分に得られない場合があった。

0004

これに対し、この対策として特開平10−337615号公報に記載されているように、逃げ溝合成樹脂等の補強材を埋め込むことが試みられ一応の成果が得られているが、逃げ溝加工や樹脂埋め込みのコストアップが問題となる。歯車用ホーニング砥石の内周歯の間に径方向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。しかしながら、上記のように内周歯の間に逃げ溝が設けられた歯車用ホーニング砥石は、特に超砥粒を用いるような高能率加工を行う場合には、その逃げ溝の存在によって内周歯の基部の強度が低下して周方向および径方向に変形し易くなるので、ドレッシング過程やホーニング過程において内周歯の間隔が変化して、ドレッシング精度やホーニング精度が得られないおそれがあった。一方、近年の製造現場では歯車精度耐久性の向上を目的とし、歯車素材はますます硬質・難削化し、さらには生産性向上やコストダウンを目的として前処理工程の削減が検討され、ホーニング加工における取代が増大している。

0005

本発明は以上の事情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、高能率、長寿命でありながらドレッシング加工に用いるドレスギヤの耐久寿命と、ドレッシング精度やホーニング精度が得られる歯車用ホーニング砥石を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

斯かる目的を達成するため、第1発明の要旨とするところは、歯車の歯面を研磨するためにその歯車と噛み合うための複数の歯を有する歯車用ホーニング砥石において、砥粒の硬さを前記複数の歯の歯先よりも歯元に向かうほど軟質としたことにある。

0007

このようにすれば、本発明の歯車用ホーニング砥石は、砥粒の硬さが前記複数の歯の刃先よりも歯元に向かうほど軟質とされていることから、歯車状ワークと同様の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が噛み合わされてドレッシング加工が行われるとき、ドレスギヤの歯先は歯車用ホーニング砥石の歯先よりも軟質の砥粒である歯元に接触してそれに摺接させられるので、ドレスギヤの歯先に大きな加工負荷すなわち応力や摩擦熱が集中しても、その歯先のダイヤモンド砥粒の脱落或いは剥離が好適に防止され、ドレスギヤの耐久寿命が十分に得られる。また、歯車用ホーニング砥石の歯の間に逃げ溝を設けなくてもドレスギヤの耐久寿命が得られるので、その逃げ溝に起因するドレッシング精度やホーニング精度の低下が好適に解消される。

0008

前記目的を達成するため、第2発明の要旨とするところは、歯車の歯面を研磨するためにその歯車と噛み合うための複数の歯を有する歯車用ホーニング砥石であって、(a) 超砥粒よりも軟質の砥粒を主砥粒とする本体部と、(b) 超砥粒を含み、その本体部の周面において周方向の複数箇所から径方向に突設された歯部とを、含むことにある。

0009

このようにすれば、本発明の歯車用ホーニング砥石は、超砥粒よりも軟質の砥粒を主砥粒とする本体部の周面において、超砥粒を含む歯部が周方向の複数箇所から径方向に突設されることにより構成されていることから、歯車状ワークと同様の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が噛み合わされてドレッシング加工が行われるとき、ドレスギヤの歯先は超砥粒よりも軟質の砥粒を主砥粒とする本体部に接触してそれに摺接させられるので、ドレスギヤの歯先に大きな加工負荷すなわち応力や摩擦熱が集中しても、その歯先のダイヤモンド砥粒の脱落或いは剥離が好適に防止され、ドレスギヤの耐久寿命が十分に得られる。また、歯車用ホーニング砥石の歯の間に逃げ溝を設けなくてもドレスギヤの耐久寿命が得られるので、その逃げ溝に起因するドレッシング精度やホーニング精度の低下が好適に解消される。更に歯部以外には高価な超砥粒を用いる必要がないのでコストダウンが可能となる。

0010

ここで、好適には、前記歯車用ホーニング砥石は、環状の本体と、その本体の内周面において周方向の複数箇所から径方向に突設された複数の内周歯とを有するものである。このようにすれば、外周歯を備えた歯車に対してホーニング加工が施される。

0011

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、例えば図2に示すように、超砥粒よりも軟質の砥粒を主砥粒とする環状の本体部12と、その本体部12の内周面において周方向の複数箇所から径方向に突設された、超砥粒を主砥粒とする複数の内周歯部14とを備えている。この内周歯部14は、例えば軸心方向に対して所定角度傾斜したハス歯状複数個の内周歯である。この内周歯部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、内周歯部14の歯先を通る円筒面の直径である。

0013

上記本体部12は、たとえば#180程度の溶融アルミナ系のホワイトアランダム(WA)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(WA180R7Y)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。また、上記内周歯部14は、たとえば#180程度のCBN砥粒(30%)とWA砥粒(70%)との混合体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(CBN180R7Y)である。これにより、内歯型ホーニング砥石10の内周面において、歯溝16の底には、専らWA砥粒を含む本体部12が露出させられている。

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、被削材であるハスバ歯車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、その内周歯部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の内周歯部14の形状が転写されて形状精度が高められる。

0015

内歯型ホーニング砥石10の内周歯部14がCBN砥粒を含むものであるため、上記のホーニング加工では、一般砥粒を用いた従来の内歯型ホーニング砥石に比較して、切り込み量を2倍すなわち0.1mm程度とすることができるので、倍程度の加工能率が得られる。また、内周歯部14の形状くずれが少ないので、ドレスインターバルを従来の30個/Dから50個/Dへ1.5倍に増加させることができる。

0016

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、本体部12の内周歯部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部14には外周側へ向かう比較的大きな応力が作用する。

0017

本実施例によれば、上記のドレッシング工程において、ハスバ歯車18と同様の外形状を備え且つ表面にダイヤモンド砥粒が電着されたドレスギヤの中で最も損傷を受け易い歯先は、内周歯部14よりも軟質の砥粒を含む本体部12に当接してそれと摺接させられるので、ドレスギヤの歯先に大きな加工負荷すなわち応力や摩擦熱が集中しても、その歯先のダイヤモンド砥粒の脱落或いは剥離が好適に防止され、ドレスギヤの耐久寿命が十分に得られる。また、歯車用ホーニング砥石の歯の間に逃げ溝を設けなくてもドレスギヤの耐久寿命が得られるので、その逃げ溝に起因するドレッシング精度やホーニング精度の低下が好適に解消される。

0018

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。

0019

例えば、前述の実施例においては、内歯型ホーニング砥石10の内周歯部14にはCBN砥粒と溶融アルミナ砥粒とが3:7の割合で混合された混合砥粒が用いられ、本体部12にはその混合砥粒よりも全体として低硬度のWA砥粒が用いられていたが、内周歯部14の歯先から歯元に向かうほど、それに含まれる砥粒の硬度が段階的或いは連続的に低く(軟質)されておればよいのである。

0020

また、前述の実施例の内周歯部14は、その全体がCBN砥粒と溶融アルミナ砥粒とが3:7の割合で混合された混合砥粒を含むものであったが、その歯面を構成する表層たとえば表面から 5〜8mm の厚みだけがその混合砥粒を含むものであってもよい。内歯型ホーニング砥石10は、ドレッシングが施されることにより内径が次第に大きくなり、このとき、ねじれ角が大きくなる方向に変化する。そのため、被削材であるハスバ歯車18の歯面の精度は徐々に悪化することとなることから、内径の拡大量すなわち内周歯部14の使用代は、例えば初期の内径が 250mmの場合に半径で 5〜8mm 程度が上限であるからである。

0021

また、実施例においては、前記内歯型ホーニング砥石10の内周歯部14には、CBN砥粒と溶融アルミナ砥粒とが3:7の割合で混合された混合砥粒が用いられていたが、その混合割合は主にホーニング性能と価格とドレスギヤの寿命とを両立させるために必要に応じて適宜変更され得るものである。一般的には超砥粒の全砥粒に対する混合割合は5%〜95%の範囲内で選択する。5%を下回るとドレス性は高まるが、研削能率砥石寿命が悪くなり、さらにドレス間隔も短くなり能率低下を招く。95%を超えると逆に研削能率や砥石寿命は良好になりドレス寿命も延びる一方、ドレス性が悪化し、最悪規定の形状に修正できなくなる。好適には10〜50%、さらに好適には15〜40%の範囲である。しかしながら、フェノールやエポキシ等の熱硬化性樹脂の結合度・強度が比較的小さい場合には、CBN砥粒やダイヤモンド砥粒を単独で用いてもよい。また、前記内歯型ホーニング砥石10の本体部12には、溶融アルミナ系砥粒が用いられていたが、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、炭化ケイ素砥粒などでもよい。要するに、内周歯部14の砥粒よりも全体として軟質の砥粒であればよい。たとえば、CBN砥粒と溶融アルミナ砥粒とが3:7の割合で混合された混合砥粒が内周歯部14に用いられる場合において、CBN砥粒と溶融アルミナ砥粒とが1:9の割合で混合された混合砥粒が本体部12に用いられてもよい。

0022

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部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、本発明は外周歯を備えた外歯型ホーニング砥石であってもよい。

0023

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

0024

図1本発明の一実施例の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一部すなわち内周歯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。

--

0025

10:内歯型ホーニング砥石(歯車用ホーニング砥石)
12:本体部
14:内周歯部

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