專利名稱：內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法，其采用圓筒形螺紋工具在將被機(jī)械加工的內(nèi)齒輪上進(jìn)行齒輪機(jī)械加工。
背景技術(shù)：
通常，齒輪機(jī)械加工工藝包括通過由齒輪切削對(duì)齒輪的預(yù)定材料進(jìn)行機(jī)械加工； 對(duì)被機(jī)械加工的齒輪進(jìn)行熱處理；以及隨后對(duì)尺寸進(jìn)行拋光(磨光)，以去除由該熱處理引起的扭曲等。迄今，已經(jīng)提供了采用諸如白色鋁氧化物(WA)砂輪和超硬(鉆石、立方氮化硼(CBN)和類似物)砂輪之類的工具的多種磨齒方法，以有效地拋光熱處理過的齒輪的齒面。而且，用在這些方法中的工具為根據(jù)將被研磨的齒輪的形狀選擇的外齒輪形狀、內(nèi)齒輪形狀、螺桿(蝸桿)形狀和類似物。另一方面，齒輪經(jīng)常用在汽車傳動(dòng)系統(tǒng)和類似物中。近來，已經(jīng)存在對(duì)為了降低這種傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲的目的而改善機(jī)械加工精度的需求。因此，迄今，已經(jīng)提出了內(nèi)齒輪磨削方法，其通過同時(shí)旋轉(zhuǎn)以其間具有軸交角的方式彼此嚙合的經(jīng)過熱處理的外齒輪和砂輪齒輪而進(jìn)行齒面磨削。通過這種方法，采用嚙合旋轉(zhuǎn)和軸交角，在外齒輪和砂輪齒輪之間產(chǎn)生滑移速度，從而可以精細(xì)磨削外齒輪的齒面。 例如在專利文獻(xiàn)1中披露了這種常規(guī)外齒輪磨削方法。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本專利申請(qǐng)公開No. 2004-136426

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題相反地，在磨削齒輪中的內(nèi)齒輪的情況中，螺紋砂輪在內(nèi)齒輪內(nèi)側(cè)上與內(nèi)齒輪嚙合。因此，螺紋砂輪的外徑必須被設(shè)置為小于內(nèi)齒輪的內(nèi)徑。然而，如上所述形成具有較小直徑的螺紋砂輪不可避免地降低了其有效用于磨削的表面積，導(dǎo)致工具壽命較短。因此，已經(jīng)做出了本發(fā)明，以解決上述問題，且本發(fā)明的目標(biāo)是提供內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法，其能夠通過增加滑移速度實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工精度的改善和工具壽命的延長。技術(shù)方案根據(jù)用于解決上述問題的第一發(fā)明的內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法是一種內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法，其通過同時(shí)旋轉(zhuǎn)相互嚙合的將被機(jī)械加工的內(nèi)齒輪和圓筒形螺紋工具在將被機(jī)械加工的內(nèi)齒輪上進(jìn)行內(nèi)齒輪機(jī)械加工，所述將被機(jī)械加工的內(nèi)齒輪能夠圍繞工件旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，所述圓筒形螺紋工具能夠圍繞與工件旋轉(zhuǎn)軸線具有預(yù)定軸交角的工具旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，該內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法的特征在于，基于螺紋工具形狀設(shè)置軸交角。根據(jù)用于解決上述問題的第二發(fā)明的內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法的特征在于，螺紋工具具有這種形狀，使得工具半徑的變化量和軸交角滿足軸交角隨著工具半徑的變化量的增加而增加的關(guān)系，其中根據(jù)該螺紋工具的軸向中間部的工具直徑和該螺紋工具的軸向相對(duì)端部的工具直徑得到工具半徑的變化量。根據(jù)用于解決上述問題的第三發(fā)明的內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法的特征在于，螺紋工具形成為圓筒形狀，該圓筒形狀具有從螺紋工具的軸向中間部向螺紋工具的軸向相對(duì)端部逐漸減小的工具直徑。有益效果采用根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法，滑移速度能夠通過基于螺紋工具的形狀設(shè)置軸交角而增加。這改善了螺紋工具的切削質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工精度的改善和工具壽命的延長。


圖1為示出根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的內(nèi)齒輪磨削方法的視圖。圖2為螺紋砂輪的垂直剖視圖。圖3示出了由模擬(1)進(jìn)行的分析的結(jié)果。其(a)部分為示出與砂輪規(guī)格相關(guān)的軸間角和砂輪螺距半徑的變化量的圖表，其(b)部分為示出軸間角和砂輪螺距半徑的變化量之間的關(guān)系的視圖。圖4示出了由模擬⑵進(jìn)行的分析的結(jié)果。其(a)部分為示出與砂輪規(guī)格相關(guān)的軸間角和砂輪螺距半徑的變化量的圖表，其(b)部分為示出軸間角和砂輪螺距半徑的變化量之間的關(guān)系的視圖。圖5示出了由模擬⑶進(jìn)行的分析的結(jié)果。其(a)部分為示出與砂輪規(guī)格相關(guān)的軸間角和砂輪螺距半徑的變化量的圖表，其(b)部分為示出軸間角和砂輪螺距半徑的變化量之間的關(guān)系的視圖。
具體實(shí)施例方式以下，將參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法。應(yīng)當(dāng)注意到，在下文描述的該實(shí)施方式中，采用齒輪磨床將根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法應(yīng)用于內(nèi)齒輪磨削方法。實(shí)施方式如圖1所示，采用根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法的齒輪磨床(未示出)意圖采用螺紋砂輪(螺紋工具)11磨削工件(將被機(jī)械加工的內(nèi)齒輪)W。應(yīng)當(dāng)注意到，齒輪磨床還能夠磨削將被機(jī)械加工的外齒輪(未示出)。工件W連接至齒輪磨床，以能夠圍繞垂直(Z軸方向)工件旋轉(zhuǎn)軸線Cl旋轉(zhuǎn)。該工件W為給定工件(內(nèi)齒輪)規(guī)格，根據(jù)該工件(內(nèi)齒輪)規(guī)格可以獲得預(yù)定齒形。而且，在齒輪磨床上，砂輪心軸12被支撐為，能夠圍繞砂輪旋轉(zhuǎn)軸線Bl旋轉(zhuǎn)，并能夠沿用于調(diào)整工件旋轉(zhuǎn)軸線Cl和砂輪旋轉(zhuǎn)軸線Bl (以下，稱為X軸方向)之間的距離的方向、沿垂直于砂輪旋轉(zhuǎn)軸線Bl(以下，稱為Y軸方向)的方向、以及沿Z軸方向移動(dòng)。而且， 用于磨削工件W的螺紋砂輪11連接至該砂輪心軸12的頂端。因此，沿X、Y和Z軸方向移動(dòng)砂輪心軸12并圍繞砂輪旋轉(zhuǎn)軸線Bl旋轉(zhuǎn)砂輪心軸12引起螺紋砂輪11移動(dòng)并與砂輪心軸12—起旋轉(zhuǎn)。
而且，砂輪心軸12被支撐為能夠圍繞沿X軸方向延伸的未圖示的砂輪樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 因此，通過圍繞砂輪樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)砂輪心軸12，可以調(diào)節(jié)該砂輪旋轉(zhuǎn)軸線Bl和工件旋轉(zhuǎn)軸線Cl 之間的軸交角(以下稱為軸間角Σ )，以改變砂輪旋轉(zhuǎn)軸線Bl的轉(zhuǎn)動(dòng)角。換句話說，在磨削中，螺紋砂輪11圍繞以軸間角Σ與工件W的工件旋轉(zhuǎn)軸線Cl交叉的砂輪旋轉(zhuǎn)軸線Bl旋轉(zhuǎn)。應(yīng)當(dāng)注意到，代替螺紋砂輪11，通過將砂輪齒輪連接至砂輪心軸12的頂端，使得采用上述齒輪磨床磨削將被機(jī)械加工的外齒輪成為可能。而且，如圖2所示，螺紋砂輪11形成為圓筒形狀，其具有從其軸向中間部向其軸向相對(duì)端部逐漸減小的直徑尺寸。將螺紋砂輪11形成這種圓筒形狀使得即使以軸間角Σ傾斜放置螺紋砂輪11，該螺紋砂輪11也能夠與工件W嚙合。而且，螺紋砂輪11為給定的砂輪規(guī)格，其與工件規(guī)格適當(dāng)?shù)匚呛?。注意到，根?jù)工件螺旋角和軸向中間部的砂輪螺旋角(以下，稱為砂輪參考螺旋角)得到軸間角Σ為[(砂輪參考螺旋角)_(工件螺旋角)]。因此，如圖1所示，采用螺紋砂輪11磨削工件W以轉(zhuǎn)動(dòng)砂輪心軸12到以預(yù)定軸間角Σ放置螺紋砂輪11開始。隨后，以軸間角Σ放置的螺紋砂輪11移動(dòng)到工件W的內(nèi)部，隨后進(jìn)一步移動(dòng)以與工件W嚙合。而且，在上述嚙合情況中，工件W圍繞工件旋轉(zhuǎn)軸線Cl旋轉(zhuǎn)，并且螺紋砂輪11在圍繞砂輪旋轉(zhuǎn)軸線Bl旋轉(zhuǎn)的同時(shí)上下(沿Z軸方向)移動(dòng)。因此， 工件W的齒面由螺紋砂輪11的螺紋面磨削。而且，在上述磨削中，由于螺紋砂輪11圍繞以軸間角Σ與工作旋轉(zhuǎn)軸線Cl交叉的砂輪旋轉(zhuǎn)軸線Bl旋轉(zhuǎn)，則在螺紋砂輪11和工件W之間出現(xiàn)滑移速度V。該滑移速度V為在螺紋砂輪11的螺紋面和工件W的齒面之間的接觸點(diǎn)處工件W的工件角速度ω 1相對(duì)于螺紋砂輪11的砂輪角速度ω 2的相對(duì)速度(滑移速度V也可以為螺紋砂輪11的砂輪角速度 ω 2相對(duì)于工件W的工件角速度ω1的相對(duì)速度)。工件W的齒面由如上所述在螺紋砂輪 11和工件W之間產(chǎn)生滑移速度V的嚙合旋轉(zhuǎn)和軸間角Σ精細(xì)地磨削。如上所述，滑移速度V為工件W的工件角速度ω 1相對(duì)于砂輪角速度ω 2的相對(duì)速度，從而可以基于軸間角Σ設(shè)置滑移速度V。具體地，通過將螺紋砂輪11的直徑尺寸設(shè)置為從其軸向中間部向其軸向相對(duì)端部逐漸減小，可以使軸間角Σ大，因此可以使滑移速度V 大。然而，將軸間角Σ設(shè)置得太大可能導(dǎo)致砂輪心軸12干擾工件W。為了解決該問題，在根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)齒輪磨削方法中，除了僅僅將軸間角Σ設(shè)置為大以增加滑移速度V之外，還考慮螺紋砂輪11的形狀。接下來，將參照?qǐng)D3-5描述基于螺紋砂輪11的形狀設(shè)置軸間角Σ以增加滑移速度 V的方法。為了弄清螺紋砂輪11的形狀和軸間角Σ之間的關(guān)系，通過下述模擬(1)-(3)進(jìn)行分析。應(yīng)當(dāng)注意到，在這些模擬(1)-03)中的每一種中，采用其中在工件規(guī)格和砂輪規(guī)格變化的情況下砂輪寬度恒定的螺紋砂輪11進(jìn)行分析。首先，參照?qǐng)D3的(a)和(b)部分描述模擬⑴。在該模擬(1)中，如下述(Wl)和(Tl)所示設(shè)置工件規(guī)格和砂輪規(guī)格。(Wl)工件規(guī)格模數(shù)2·0
齒數(shù)60壓力角20°螺旋角20°齒根直徑131.7mm齒頂直徑123.7mm齒寬30mm(Tl)砂輪規(guī)格螺紋數(shù)23砂輪寬度30_砂輪參考螺旋角30° -60°當(dāng)對(duì)于螺紋砂輪11，齒數(shù)、砂輪寬度和砂輪參考螺旋角如上設(shè)置時(shí)，相應(yīng)地設(shè)置軸間角Σ、軸向中間部的砂輪節(jié)徑(以下，稱為砂輪參考節(jié)徑)、軸向相對(duì)端部的砂輪節(jié)徑和類似的參數(shù)。因此，可以得到砂輪螺距半徑的變化量。砂輪螺距半徑的該變化量為軸向相對(duì)端部的砂輪節(jié)圓半徑相對(duì)于軸向中間部的砂輪節(jié)圓半徑(以下，稱為砂輪參考節(jié)圓半徑)的變化量(減小量)，并且得到為[(砂輪參考節(jié)圓半徑)_(軸向相對(duì)端部的砂輪節(jié)圓半徑)]。在具有上述砂輪規(guī)格的每個(gè)螺紋砂輪11上進(jìn)行模擬。該模擬顯示滑移速度V高至令人滿意的水平。為了檢查這些中的數(shù)個(gè)螺紋砂輪11，其砂輪規(guī)格的一部分與對(duì)應(yīng)的軸間角Σ和對(duì)應(yīng)的砂輪螺距半徑的變化量收集在如圖3的(a)部分所示的表中，軸間角Σ和砂輪螺距半徑的變化量之間的關(guān)系如圖3的(b)部分所示。因此，如圖3的(a)部分所示，可以看出，砂輪螺距半徑的變化量和砂輪參考半徑隨著軸間角Σ增加而增加。換句話說，由于砂輪螺距半徑的變化量增加，因此砂輪參考半徑增加，而軸向相對(duì)端部的砂輪節(jié)徑減小。因而，螺紋砂輪11在其端部處的直徑減少，從而軸間角Σ增加。而且，如圖3的(b)部分所示，可以看出，當(dāng)軸間角Σ增加時(shí)，砂輪螺距半徑的變化量不是以恒定變化率增加，而是其增量逐漸增加。注意到，軸間角Σ設(shè)置在10°和40°的范圍內(nèi)。這是因?yàn)椋?dāng)軸間角Σ小于10° 時(shí)滑移速度V太低，當(dāng)軸間角Σ大于40°時(shí)，砂輪心軸12可能干擾工件W。接下來，參照?qǐng)D4的(a)和(b)部分描述模擬(1)。在該模擬O)中，如下述(鶴和(T2)所示設(shè)置工件規(guī)格和砂輪規(guī)格。(W2)工件規(guī)格模數(shù)2·0齒數(shù)80壓力角20°螺旋角15°齒根直徑169.6mm齒頂直徑161. 6mm齒寬30mm
(T2)砂輪規(guī)格螺紋數(shù)29砂輪寬度30_砂輪參考螺旋角25° -55°因此，如圖4的(a)部分所示，可以看出，砂輪螺距半徑的變化量和砂輪參考半徑隨著軸間角Σ增加而增加。換句話說，由于砂輪螺距半徑的變化量增加，因此砂輪參考半徑增加，而軸向相對(duì)端部的砂輪節(jié)徑減小。因此，螺紋砂輪11在其端部的直徑減小，從而軸間角Σ增加。而且，如圖4的(b)部分所示，可以看出，當(dāng)軸間角Σ增加時(shí)，砂輪螺距半徑的變化量不是以恒定變化率增加，而是其增量逐漸增加。接下來，參照?qǐng)D5的(a)和(b)部分描述模擬⑴。
在該模擬(3)中，如下述(W;3)和(T3)所示設(shè)置工件規(guī)格和砂輪規(guī)格。
(W3)
工件規(guī)格
模數(shù)1. 2
齒數(shù)90
壓力角20°
螺旋角20°
齒根直徑117. 3mm
齒頂直徑112. 5mm
齒寬:30mm
(T3)
砂輪規(guī)格
螺紋數(shù)31
砂輪寬度30mm
砂輪參考螺旋角30° -60°
因此，如圖5的(a)部分所示，可以看出，砂輪螺距半徑的變化量和砂輪參考半徑隨著軸間角Σ增加而增加。換句話說，由于砂輪螺距半徑的變化量增加，因此砂輪參考半徑
增加，而軸向相對(duì)端部的砂輪節(jié)徑減小。因此，螺紋砂輪11在其端部的直徑減小，從而軸間角Σ增加。而且，如圖5的部分中所示，可以看出，當(dāng)軸間角Σ增加時(shí)，砂輪螺距半徑的變化量不是以恒定變化率增加，而是其增量逐漸增加。具體地，如從圖3-5可以看出的那樣，通過采用砂輪螺距半徑的變化量大的螺紋砂輪11，可以將軸間角Σ設(shè)置為大。因此，可以獲得最大滑移速度V，同時(shí)防止砂輪心軸12 干擾工件W。因此，在根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)齒輪磨削方法中，通過基于螺紋砂輪11的砂輪螺距半徑的變化量將軸間角Σ設(shè)置為大，容易增加滑移速度。結(jié)果，改善了螺紋砂輪11的切削質(zhì)量， 從而可以獲得機(jī)械加工精度的改善和工具壽命的延長。此外，滑移速度V的增加改善了磨削性能和齒面修改，從而能夠容易地修正螺距誤差。應(yīng)當(dāng)注意到，在該實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法應(yīng)用于采用螺紋砂輪11在熱處理過的工件W上進(jìn)行磨削的內(nèi)齒輪磨削方法。然而，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法還適用于采用剃齒刀在未經(jīng)熱處理的工件上進(jìn)行磨光的內(nèi)齒輪磨光方法。工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明可以適用于能夠采用圓筒形螺紋工具以高速機(jī)械加工內(nèi)齒輪的內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法，其通過同時(shí)旋轉(zhuǎn)相互嚙合的將被機(jī)械加工的內(nèi)齒輪和圓筒形螺紋工具在將被機(jī)械加工的內(nèi)齒輪上進(jìn)行內(nèi)齒輪機(jī)械加工，所述將被機(jī)械加工的內(nèi)齒輪能夠圍繞工件旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，所述圓筒形螺紋工具能夠圍繞與工件旋轉(zhuǎn)軸線具有預(yù)定軸交角的工具旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，該內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法的特征在于，基于螺紋工具形狀設(shè)置軸交角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法，其特征在于，螺紋工具具有這種形狀使得工具半徑的變化量和軸交角滿足軸交角隨著工具半徑的變化量的增加而增加的關(guān)系，其中根據(jù)該螺紋工具的軸向中間部的工具直徑和該螺紋工具的軸向相對(duì)端部的工具直徑得到工具半徑的變化量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法，其特征在于，螺紋工具形成為圓筒形狀，該圓筒形狀具有從螺紋工具的軸向中間部向螺紋工具的軸向相對(duì)端部逐漸減小的工具直徑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法，其能夠通過增加滑移速度而實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工精度的改善和工具壽命的延長。為此目的，通過同時(shí)旋轉(zhuǎn)相互嚙合的內(nèi)齒輪工件(W)和圓筒形螺紋砂輪(11)在工件(W)上進(jìn)行內(nèi)齒輪機(jī)械加工。工件(W)能夠圍繞工件旋轉(zhuǎn)軸線(C1)旋轉(zhuǎn)，圓筒形螺紋砂輪(11)能夠圍繞與工件旋轉(zhuǎn)軸線(C1)具有預(yù)定軸間角(∑)的砂輪旋轉(zhuǎn)軸線(B1)旋轉(zhuǎn)。在該內(nèi)齒輪機(jī)械加工方法中，基于螺紋砂輪(11)的砂輪節(jié)圓半徑的變化量設(shè)置軸間角(∑)。
文檔編號(hào)B23F5/04GK102271851SQ200980153628
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者柳瀨吉言, 越智政志 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社