特許 7331510 砥石による研削加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-15

(45)【発行日】2023-08-23

(54)【発明の名称】砥石による研削加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23F 5/08 20060101AFI20230816BHJP

   B23F 21/02 20060101ALI20230816BHJP

   B24B 19/02 20060101ALI20230816BHJP

【ＦＩ】

B23F5/08

B23F21/02

B24B19/02

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019130069

(22)【出願日】2019-07-12

(65)【公開番号】P2021013988

(43)【公開日】2021-02-12

【審査請求日】2022-06-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】110000604

【氏名又は名称】弁理士法人 共立特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山田 晃平

(72)【発明者】

【氏名】森田 浩

(72)【発明者】

【氏名】大谷 尚

【審査官】山本 忠博

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１３０７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５８５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－３０３７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６０－１１３８３１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１３－０３９６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１１０４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０１３９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２００８１４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｆ ５／０８，２１／０２；

Ｂ２４Ｂ １９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作機械の主軸に同軸的に連結された軸部材を介して回転駆動されると共に環状の工作物に対して前記工作物の中心軸線の方向に相対的に前進及び後進が可能であり、且つ、中心軸線の方向の成分を有する一以上の突条の加工部を備える砥石を用いて、回転駆動される前記工作物に創成された溝形状の被加工部に研削加工を施す、砥石による研削加工方法であって、
前記加工部は、外周面を研削部位として構成され、前記軸部材側となる後方端部から中心軸線の方向にて前記後方端部と反対側となる前方端部に至る範囲の径が等しい円筒状外接面を有するように形成されており、
前記加工部の前記研削部位を前記被加工部に接触させるために、前記砥石の中心軸線と前記工作物の中心軸線とが所定の交差角を有するように前記砥石を傾斜させ、且つ、前記砥石を前記工作物の周方向に沿って移動させてオフセット角を有するようにオフセットさせた状態とし、更に、前記工作物が前記加工部の前記研削部位よりも前記主軸側となる加工初期位置に前記工作物及び前記砥石を配置する配置工程と、
前記工作物及び前記砥石を同期して回転させた状態で、前記加工初期位置に配置された前記砥石を前記工作物に対して相対的に後進させることにより、前記加工部を前記被加工部に接触させて前記被加工部に研削加工を施す研削加工工程と、を備え、
前記被加工部は、前記工作物の内周面及び外周面のうちの少なくとも一方に創成され、
前記オフセット角は、
前記被加工部が前記工作物の前記内周面に創成されている場合、前記被加工部に接触している前記研削部位における前記後方端部から前記工作物の中心軸線に延ばした第一垂線の長さは、前記被加工部に接触している前記研削部位における前記前方端部から前記工作物の中心軸線に延ばした第二垂線の長さよりも小さくなるように決定され、
前記被加工部が前記工作物の前記外周面に創成されている場合、前記第一垂線の長さは、前記第二垂線の長さよりも大きくなるように決定される、砥石による研削加工方法。

【請求項2】

前記交差角は、前記加工部と前記被加工部との間の逃げ角を含み、
前記研削加工工程において、前記前方端部で前記被加工部を研削する、請求項１に記載の砥石による研削加工方法。

【請求項3】

前記被加工部の前記溝形状は、前記工作物の歯幅方向に延設される、請求項１又は請求項２に記載の砥石による研削加工方法。

【請求項4】

前記被加工部の前記溝形状は、歯形である、請求項１－３のうちの何れか一項に記載の砥石による研削加工方法。

【請求項5】

前記工作物は、前記内周面に内歯の創成された内歯車又は前記外周面に外歯の創成された外歯車である、請求項１－４の何れか一項に記載の研削加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、砥石による研削加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、例えば、特許第５２２２１２５号公報に開示された内歯車加工用樽型ねじ状工具（以下、「従来の工具」と称呼する。）が知られている。この従来の工具は、砥石であり、加工時に工作物に対して交差角が与えられた状態で噛み合わせて工作物を研削するようになっている。このため、砥石は、軸方向中間部から軸方向両端部に向かうに従って、径が漸次小さくなるような樽型且つ砥石歯がねじ状に形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５２２２１２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記従来の工具においては、加工時における工作物の被加工部との干渉を回避する必要があるために、砥石を工作物の加工状態に応じた樽形状やねじ状の歯を形成する必要がある。これにより、砥石を工作物の加工状態ごとに応じて製造したり調整したりする必要があり、砥石の製造コストが増大する場合がある。

【0005】

ここで、砥石の製造コストを低減するために、単純形状の安価な砥石を用いることが考えられる。しかしながら、単純形状の砥石を用いた場合には、研削加工において、砥石の工作物に最初に接触する端部側にて工作物の被加工部と無用な干渉を生じる可能性があり、又、最初に接触する端部側の加工量が大きくなる。その結果、砥石の寿命が短くなるという問題がある。

【0006】

本発明は、安価な砥石の寿命を延ばすことが可能な砥石による研削加工方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、工作機械の主軸に同軸的に連結された軸部材を介して回転駆動されると共に環状の工作物に対して前記工作物の中心軸線の方向に相対的に前進及び後進が可能であり、且つ、中心軸線の方向の成分を有する一以上の突条の加工部を備える砥石を用いて、回転駆動される前記工作物に創成された溝形状の被加工部に研削加工を施す、砥石による研削加工方法であって、
前記加工部は、外周面を研削部位として構成され、前記軸部材側となる後方端部から中心軸線の方向にて前記後方端部と反対側となる前方端部に至る範囲の径が等しい円筒状外接面を有するように形成されており、
前記加工部の前記研削部位を前記被加工部に接触させるために、前記砥石の中心軸線と前記工作物の中心軸線とが所定の交差角を有するように前記砥石を傾斜させ、且つ、前記砥石を前記工作物の周方向に沿って移動させてオフセット角を有するようにオフセットさせた状態とし、更に、前記工作物が前記加工部の前記研削部位よりも前記主軸側となる加工初期位置に前記工作物及び前記砥石を配置する配置工程と、
前記工作物及び前記砥石を同期して回転させた状態で、前記加工初期位置に配置された前記砥石を前記工作物に対して相対的に後進させることにより、前記加工部を前記被加工部に接触させて前記被加工部に研削加工を施す研削加工工程と、を備え、
前記被加工部は、前記工作物の内周面及び外周面のうちの少なくとも一方に創成され、
前記オフセット角は、
前記被加工部が前記工作物の前記内周面に創成されている場合、前記被加工部に接触している前記研削部位における前記後方端部から前記工作物の中心軸線に延ばした第一垂線の長さは、前記被加工部に接触している前記研削部位における前記前方端部から前記工作物の中心軸線に延ばした第二垂線の長さよりも小さくなるように決定され、
前記被加工部が前記工作物の前記外周面に創成されている場合、前記第一垂線の長さは、前記第二垂線の長さよりも大きくなるように決定される、砥石による研削加工方法にある。

【0008】

これによれば、砥石を傾斜させると共に工作物の周方向に沿ってオフセットさせた状態で、更に砥石における円筒状研削部位の後方端部が工作物に対向する加工初期位置に工具を配置することができる。そして、工作物及び砥石を同期して回転させた状態で、後方端部から前方端部に向けて砥石を工作物に対して相対移動させることにより、工作物の被加工部に研削加工を施すことができる。

【0009】

これにより、工作物の周方向においてオフセットされた加工初期位置から研削加工を開始することにより、単純形状の砥石を用いた場合でも、研削加工時における砥石と被加工部との無用な干渉を回避することができる。このため、工作物の被加工部に応じた複雑な形状の砥石を製造する必要がなく、砥石の製造コストを低減することができる。又、研削部位を被加工部に対して後方端部から前方端部に向けて徐々に接触させることができる。これにより、砥石の研削部位の一部にのみ著しい摩耗が生じることを防止することができるため、砥石の寿命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】歯車研削盤の構成を概略的に示す概略平面図である。

【図2】内歯車の構成を概略的に示す概略斜視図である。

【図3A】砥石と工作物の基準位置を説明するための平面図である。

【図3B】図３Ａの背面図である。

【図4A】砥石と工作物との間の交差角を説明するための平面図である。

【図4B】図４Ａの背面図である。

【図5A】砥石と工作物の加工初期位置を説明するための平面図である。

【図5B】図５Ａの背面図である。

【図6A】研削加工の終了状態を説明するための平面図である。

【図6B】図６Ａの背面図である。

【図7】砥石の構成を説明するための図である。

【図8】砥石の他例の構成を説明するための図である。

【図9】研削加工方法を説明するためのフローチャートである。

【図10】研削加工の状態を説明するための図５ＢのＨ－Ｈ線断面図である。

【図11】比較例による研削加工の状態を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（１．砥石による研削加工方法の概要）
以下、本発明の砥石による切削加工方法を、図１から図１１を用いて説明する。本発明の砥石による研削加工方法は、工作機械である歯車研削盤１０の工具主軸１１に同軸的に連結された軸部材であるアーバ２１を介して回転駆動されると共に環状の工作物Ｗに対して工作物Ｗの中心軸線Ｃｗの方向に相対的に前進及び後進が可能であり、且つ、中心軸線Ｃｔの方向の成分を有する一以上の突条の加工部である砥石歯部２３を備える砥石２０を用いて、回転駆動される工作物Ｗに創成された溝形状の被加工部Ｗｗに研削加工を施す。

【0012】

本発明の砥石による研削加工方法における適用対象の工作機械として歯車研削盤１０は、環状の工作物である内歯車や外歯車を製造する際にスカイビングオフセット加工が可能なマシニングセンタを利用することができる。又、本発明の砥石による研削加工方法における適用対象の環状の工作物Ｗは、溝形状の被加工部Ｗｗが内周面及び外周面のうちの少なくとも一方に創成されるものであり、一例として被加工部の溝形状が歯形である内歯の創成された内歯車や外歯の創成された外歯車を挙げることができる。尚、内歯車や外歯車の場合、工作物Ｗの中心軸線Ｃｗの方向の成分を有していれば、溝形状がスプライン溝や、はす歯溝、ねじり角溝を有することも可能である。

【0013】

更に、本発明の砥石による研削加工方法における砥石２０は、砥石歯部２３を構成する一以上の突条である砥石歯２３ａを備えている。砥石歯２３ａは、例えば、外周面であり歯先面である歯先部２３ｄと、歯先部２３ｄに対して回転方向両側に設けられた歯面である歯側部２３ｅと、歯底面である歯底部２３ｆと、アーバ２１側の端面である後方端部２３ｂと、中心軸線の方向にてアーバ２１と反対側の端面である前方端部２３ｃと、からなっている。砥石歯２３ａは、砥石２０の中心軸線Ｃｔに対して傾斜したねじれ角αを有している。そして、歯側部２３ｅは、工作物Ｗの被加工部Ｗｗであって、例えば、歯車の歯における歯先と歯底とを除く歯面Ｗｅの研削を行う研削部位である。ここで、砥石歯部２３（歯側部２３ｅ）は、後方端部２３ｂから前方端部２３ｃに至る範囲までの径が等しい円筒状外接面を有するように形成されている。

【0014】

ここで、砥石２０としては、後方端部２３ｂから前方端部２３ｃに至る範囲までの径が等しい円柱状や円筒状の単純形状を有する砥石本体２２の周面に砥石歯部２３を備えたものを挙げることができる。又、砥石２０としては、鉄又はアルミニウム等の金属の砥石本体２２に形成された歯の表面、特に歯側部２３ｅに砥粒を電着した電着工具を用いることができる。

【0015】

そして、本発明の砥石による研削加工方法では、配置工程において、砥石歯２３ａのねじれ角αに応じて、しかも砥石歯２３ａの歯側部２３ｅと工作物Ｗの被加工部Ｗｗ（歯面Ｗｅ）との間に逃げ角を確保するために、砥石２０の中心軸線Ｃｔと工作物Ｗの中心軸線Ｃｗとが所定の交差角θを有するように砥石２０を傾斜させる。加えて、砥石歯２３ａが接触している工作物Ｗの歯があり、図５Ｂにてこの歯の右隣りの歯を砥石歯２３ａからみて下方へ逃がす必要があるために、Ｘ軸線、Ｙ軸線及びＺ軸線の方向に砥石２０と工作物Ｗとを相対させあたかも工作物Ｗの周方向に沿って砥石２０を移動させたかのように、オフセット角φを有するようにオフセットさせた状態にする。更に、工作物Ｗが工具主軸１１側の歯先部２３ｄと対応する加工初期位置に工作物Ｗ及び砥石２０を配置する。従って、一例として工作物が内歯車の場合においては、砥石２０は、歯車研削盤１０の工具主軸１１を基準として見た状態でアーバ２１が内歯車を通過するように配置される。

【0016】

そして、本発明の砥石による研削加工方法では、研削加工工程において、加工初期位置に工作物Ｗ及び砥石２０を配置した後、工作物Ｗ及び砥石２０を砥石２０の砥石歯２３ａと工作物Ｗの被加工部Ｗｗ（歯面Ｗｅ）とが互いに噛み合うように同期して回転させた状態で、加工初期位置に配置された砥石２０を工作物Ｗに向けて相対的に後進させることにより、研削部位である歯側部２３ｅを前方端部２３ｃで後方端部２３ｂ側から被加工部Ｗｗ（歯面Ｗｅ）に接触させて被加工部Ｗｗ（歯面Ｗｅ）に研削加工を施す。この場合、加工初期位置から研削加工を施すため、本発明の砥石による研削加工方法における加工経路は、例えば、工具等を前進させる周知のスカイビングオフセット加工の加工経路に対して逆向きになる。

【0017】

Ａ軸線の回りにターンテーブル１２ｂを回転させることにより、砥石２０は工作物Ｗの被加工部Ｗｗ（歯面Ｗｅ）に対して交差角θを有している。又、工作物Ｗの周方向に沿って砥石２０を移動させたかのように、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の方向に砥石２０と工作物Ｗを相対移動させることにより、砥石２０は工作物Ｗに対してオフセット角φを有している。

【0018】

ここで、オフセット角φは、被加工部Ｗｗが工作物Ｗの内周面に創成されている場合、被加工部Ｗｗに接触している歯側部２３ｅにおける後方端部２３ｂ側から工作物Ｗの中心軸線Ｃｗに延ばした第一垂線Ｄ１の長さは、被加工部Ｗｗに接触している歯側部２３ｅにおける前方端部２３ｃ側から工作物Ｗの中心軸線Ｃｗに延ばした第二垂線Ｄ２の長さよりも小さくなるように決定される。一方、被加工部Ｗｗが工作物Ｗの外周面に創成されている場合、第一垂線Ｄ１の長さは、第二垂線Ｄ２の長さよりも大きくなるように決定される。

【0019】

このように、砥石２０が交差角θ及びオフセット角φを有することにより、工作物Ｗの歯面Ｗｅの断面形状を最適なものにすることができ、砥石歯２３ａが接触している工作物Ｗの歯の右隣りの歯を図５Ｂにて砥石歯２３ａから見て下方に逃がすことができる。即ち、砥石２０を工作物Ｗに対して相対移動させた場合、砥石２０においては、先ず、歯面Ｗｅに対して、前方端部２３ｃ側が被加工部Ｗｗ（歯面Ｗｅ）に接触するようになる。ここで、研削加工工程において、歯側部２３ｅを被加工部Ｗｗ（歯面Ｗｅ）に接触させる際に、後方端部２３ｂの軸方向端面は被加工部Ｗｗ（歯面Ｗｅ）に接触しない。

【0020】

その結果、砥石歯部２３即ち歯側部２３ｅにおける局所的な摩耗の進行が防止される。そして、砥石２０が円柱状や円筒状等の単純形状であっても、砥石２０の砥石歯部２３（歯側部２３ｅ）と工作物Ｗの被加工部Ｗｗ（歯面Ｗｅ）とが無用に干渉することを防止して研削加工を施すことができる。従って、砥石２０の製造に伴う製造コストを低減することが可能であると共に、砥石２０の寿命を延ばすことが可能となる。

【0021】

（２．歯車研削盤１０の構成）
歯車研削盤１０について図面を参照しながら説明する。歯車研削盤１０は、図１に示すように、例えば、直交三軸（Ｘ軸線、Ｙ軸線、Ｚ軸線）方向の移動、Ｃ軸線（工作物Ｗの中心軸線Ｃｗ及び砥石２０の中心軸線Ｃｔ）回りの回転、及び、Ａ軸線回りの回転が可能な五軸マシニングセンタである。歯車研削盤１０は、図２に示すように、内歯車である工作物Ｗの内周面に被加工部Ｗｗである歯面Ｗｅを砥石２０によって研削加工するものである。

【0022】

歯車研削盤１０は、工具側主軸装置Ｍと、工作物側主軸装置Ｎと、研削の動作制御を行う制御装置１５とを備えている。尚、図示を省略するが、歯車研削盤１０は、複数の工具を収容可能な工具マガジンや、複数種類の砥石２０を交換する砥石交換装置等を備えることができる。

【0023】

工具側主軸装置Ｍは、砥石２０を支持して回転可能な工具主軸１１を備えている。工具主軸１１は、チャック１１ａを介して砥石２０の中心軸線Ｃｔの回りに回転可能に支持する。又、工具側主軸装置Ｍは、図示省略のベッド上にてＹ軸線方向に移動可能なコラム１３により、Ｚ軸線方向に移動可能に支持されている。従って、砥石２０は、中心軸線Ｃｔの回りに回転可能であり、且つ、ベッドに対してＹ軸線方向及びＺ軸線方向に移動可能となる。

【0024】

工作物側主軸装置Ｎは、工作物Ｗを支持して回転可能であり、工具主軸１１と相対移動可能な工作物主軸１２を備えている。工作物主軸１２は、保持具１２ａを介して工作物ＷをＣ軸線回り、即ち、工作物Ｗの中心軸線Ｃｗの回りに回転可能に支持する。又、工作物側主軸装置Ｎは、工作物主軸１２をＡ軸線の回りに回転可能（チルト（傾斜）可能）に支持するターンテーブル１２ｂと、ターンテーブル１２ｂをベッド上にてＸ軸線方向に移動に支持するＸ軸テーブル１４と、を備えている。従って、工作物Ｗは、工作物Ｗの中心軸線Ｃｗの回りに回転可能となり、ベッドに対してＡ軸線の回りに回転可能且つＸ軸線方向即ち砥石２０に対して相対移動可能となる。

【0025】

制御装置１５は、工具主軸１１の移動用の図示省略のボールねじ機構及び駆動モータ（コラム１３に設けられている）を駆動制御して、工具主軸１１に支持される砥石２０をＹ軸線方向及びＺ軸線方向に移動させる。又、制御装置１５は、工具主軸１１の回転用の図示省略の駆動モータ（工具側主軸装置Ｍに設けられている）を制御して、工具主軸１１に支持される砥石２０を中心軸線Ｃｔの回りに回転させる。

【0026】

又、制御装置１５は、工作物主軸１２の移動用の図示省略のボールねじ機構及び駆動モータ（Ｘ軸テーブル１４に設けられている）を駆動制御して、工作物主軸１２に支持される工作物ＷをＸ軸線方向に移動させる。又、制御装置１５は、工作物主軸１２の回転用の図示省略の駆動モータ（工作物側主軸装置Ｎに設けられている）を制御して、工作物主軸１２に支持される工作物Ｗを中心軸線Ｃｗの回りに回転させる。更に、制御装置１５は、ターンテーブル１２ｂ用の駆動モータを駆動制御して、ターンテーブル１２ｂに支持される工作物ＷをＡ軸線の回りに回転させる。

【0027】

尚、工作物Ｗを工具主軸１１即ち砥石２０に対して相対的にＡ軸線の回りに回転させることに代えて、砥石２０を工作物Ｗに対してＡ軸線の回りに回転させるように構成することも可能である。この場合には、工具主軸１１は、ターンテーブルに支持されるように構成される。

【0028】

そして、制御装置１５は、工作物Ｗに研削加工を施す際には、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、工具主軸１１に支持される砥石２０の中心軸線Ｃｔと工作物主軸１２に支持される工作物Ｗの中心軸線Ｃｗとを平行な位置（基準位置）にする。尚、以下の説明において、中心軸線Ｃｔ及び中心軸線Ｃｗを通る平面を基準平面ＢＰとする。

【0029】

又、制御装置１５は、工作物Ｗが砥石２０よりも工具主軸１１側になるように砥石２０を配置する。そして、制御装置１５は、ターンテーブル１２ｂ用の駆動モータを駆動制御して、ターンテーブル１２ｂに支持される工作物ＷをＡ軸線の回りに回転させる。これにより、制御装置１５は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、基準平面ＢＰから垂直な方向に向かって工具主軸１１に支持されている砥石２０の中心軸線Ｃｔを交差角θだけ傾斜させる。この交差角θは、工作物Ｗである内歯車の歯面Ｗｅのねじれ角αに基づいて調整され、且つ、砥石２０の研削部位である歯側部２３ｅと工作物Ｗの歯面Ｗｅとの間の逃げ角を確保するように決定される。

【0030】

又、制御装置１５は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、交差角θを有した状態で砥石２０を基準平面ＢＰ上の基準位置から工作物Ｗの周方向にオフセット角φだけずらして、工作物Ｗ及び砥石２０を加工初期位置に配置する。ここで、この砥石２０のオフセット角φは、図５Ｂにて砥石歯２３ａが接触している工作物Ｗの歯の右隣りの歯を砥石歯２３ａから見て下方へ逃がすように決定される。

【0031】

そして、制御装置１５は、砥石２０を加工初期位置から工作物Ｗの中心軸線Ｃｗの方向に相対的に図６Ａ及び図６Ｂに示す加工終了位置まで後進させ、工作物Ｗの研削加工を行う。即ち、砥石による研削加工においては、通常広く行われているような工具等を前進させるスカイビング加工とは逆向きの加工経路となる。

【0032】

具体的に、制御装置１５は、砥石２０を加工初期位置に配置した状態で、工具主軸１１の回転用の駆動モータを駆動制御する。そして、制御装置１５は、工具主軸１１に支持された砥石２０を中心軸線Ｃｔの回りに回転させる。又、制御装置１５は、工作物主軸１２の回転用の駆動モータを駆動制御して、工作物主軸１２に支持された工作物Ｗを中心軸線Ｃｗの回りに回転させる。このとき、制御装置１５は、砥石２０の砥石歯２３ａと工作物Ｗの歯面Ｗｅとが互いに噛み合って同期して回転するように、工具主軸１１及び工作物主軸１２の各回転用の駆動モータを駆動制御する。

【0033】

そして、制御装置１５は、工具主軸１１及び工作物主軸１２の各移動用のボールねじ機構及び駆動モータを駆動制御する。これにより、制御装置１５は、工具主軸１１に支持された砥石２０を、工作物主軸１２に支持された工作物Ｗに対して相対移動させる。そして、制御装置１５は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、加工点Ｐｃを実現する加工初期位置に砥石２０を配置し、工作物Ｗの歯面Ｗｅを研削加工（仕上げ加工）する制御を行う。

【0034】

（３．砥石２０の構成）
砥石２０は、図７に示すように、軸部材としてのアーバ２１と、円柱状の砥石本体２２と、砥石歯部２３と、を備える。アーバ２１は、歯車研削盤１０の工具主軸１１に対してチャック１１ａを介して支持される。砥石本体２２は、砥石を用いて円柱状に形成されており、アーバ２１の先端側、即ち、チャック１１ａによって支持される基端側と反対側に固定されている。

【0035】

加工部としての砥石歯部２３は、砥石本体２２の外周面側に砥石本体２２に一体に中心軸線Ｃｔに沿って延設された溝によって形成される複数の突条の砥石歯２３ａを有している。ここで、砥石歯部２３における砥石歯２３ａは、例えば、工作物Ｗの歯面Ｗｅの形状に基づいて、図７に示すように、中心軸線Ｃｔに沿って直線状に形成された形状である。尚、砥石歯２３ａの形状については、図８に示すように、工作物Ｗの歯面Ｗｅがねじれ角αを有していなければ、ねじれ角を有することになる。

【0036】

砥石歯２３ａは、図７及び図８に示すように、アーバ２１側の端面である後方端部２３ｂと、アーバ２１と中心軸線Ｃｔの方向にて反対側の端面である前方端部２３ｃとを備えている。そして、砥石歯２３ａは、後方端部２３ｂと前方端部２３ｃとの間において、外周面であり歯先面である歯先部２３ｄと、歯先部２３ｄに対して回転方向両側に設けられた歯面である歯側部２３ｅと、歯底面である歯底部２３ｆと、を備えている。ここで、歯側部２３ｅの外周面は、研削部位として構成される。尚、砥石歯部２３（歯側部２３ｅ）は、後方端部２３ｂから前方端部２３ｃに至る範囲までの径が等しい円筒状外接面を有するように形成される。

【0037】

砥石による研削加工方法においては、オフセット角φを有する加工初期位置に砥石２０を配置して研削加工を行う。このように、砥石２０が工作物Ｗに対してオフセット角φを有することにより、研削加工において、加工部である砥石歯部２３の歯側部２３ｅを工作物Ｗの歯面Ｗｅに対して前方端部２３ｃ側で後方端部２３ｂ側から前方端部２３ｃ側に向けて徐々に切込みを増やしながら接触させることができる。又、砥石歯部２３の歯側部２３ｅと接触している工作物Ｗの歯の右隣りの歯（図５Ｂを参照）との無用な干渉を回避することができる。このため、砥石２０は、単純形状である円柱状の砥石本体２２の周面に砥石歯部２３を有するように構成することができる。

【0038】

これにより、砥石２０を製造する場合、例えば、上述した従来の砥石のように、工作物Ｗの被加工部Ｗｗである歯面Ｗｅの形状ごとに干渉が生じないように砥石本体２２や砥石歯部２３（砥石歯２３ａ）の形状を変更する必要がない。従って、砥石２０の汎用性を高めることができ、その結果、製造コストを低減することができる。

【0039】

ここで、砥石２０をアーバ２１と一体に工具主軸１１に向けて移動させる、即ち、砥石歯部２３の後方端部２３ｂを工作物Ｗに向けて相対的に移動させることを「後進」と称呼する。更に、砥石２０をアーバ２１と一体に工具主軸１１から離間するように移動させる、即ち、砥石歯部２３の前方端部２３ｃを工作物Ｗに向けて或いは工作物Ｗを通過させて相対的に移動させることを「前進」と称呼する。

【0040】

尚、砥石２０として電着工具を用いることも可能である。この場合、例えば、超硬質合金から砥石歯部２３を有するように砥石本体２２を形成する。そして、砥石歯部２３のそれぞれの砥石歯２３ａ特に歯側部２３ｅに対して砥粒を電着し、電着工具を製造する。電着工具を用いた場合でも、工作物Ｗの歯面Ｗｅを研削することができる。

【0041】

（４．砥石による研削加工方法の詳細）
次に、研削加工方法の詳細について、制御装置１５によって実行される図９の「加工プログラム」を参照しながら説明する。尚、工作物主軸１２には、歯車加工方法の一つであるスカイビング加工方法によって円筒部材に内歯車の歯面Ｗｅ（内歯）が被加工部Ｗｗとして創成された工作物Ｗが回転駆動可能に支持されているものとする。

【0042】

制御装置１５は、研削加工プログラムの実行をステップＳ１０にて開始する。続いて、制御装置１５は、ステップＳ１１にて、砥石２０を加工初期位置に配置する（配置工程）。具体的に、制御装置１５は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、砥石２０及び工作物Ｗを基準位置にする。そして、制御装置１５は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、基準位置から砥石２０を工作物Ｗの中心軸線Ｃｗに沿って工作物Ｗに向けて前進させ、砥石２０を工作物Ｗに対し交差角θを有する状態にする。

【0043】

そして、制御装置１５は、砥石２０及び工作物Ｗを加工初期位置に配置する。具体的に、制御装置１５は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、交差角θを保持した状態で、オフセット角φを有するように砥石２０を工作物Ｗの周方向に配置することにより、砥石２０を加工初期位置に配置する。

【0044】

これにより、制御装置１５は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、加工初期位置において、砥石２０が交差角θ及びオフセット角φを有するように配置する。又、制御装置１５は、加工初期位置において、アーバ２１が工作物Ｗの内部を通過し、且つ、砥石歯部２３（歯側部２３ｅ）における後方端部２３ｂが工作物Ｗと対向するように配置する。

【0045】

続いて、制御装置１５は、ステップＳ１２にて、砥石２０と工作物Ｗとを図５Ｂにて時計回りにほぼ同期回転させる（研削加工工程）。具体的に、制御装置１５は、工具主軸１１の回転用の駆動モータと、工作物主軸１２の回転用の駆動モータとを、砥石歯２３ａと歯面Ｗｅとが接触する点における工作物Ｗの回転方向において砥石２０の回転周速度が工作物Ｗの回転周速度より若干早くなるように、砥石２０と工作物Ｗとを図５Ｂにて時計回りに回転制御する。交差角θにより、工作物Ｗの歯面Ｗｅに沿って歯側部２３ｅが工作物Ｗの歯幅（歯すじ）方向に移動しながら、工作物Ｗの歯が砥石２０の砥石歯２３ａより回転方向にて遅れる状態になる。

【0046】

そして、制御装置１５は、ステップＳ１３にて、砥石２０を工作物Ｗに対して工作物Ｗの中心軸線Ｃｗの方向に相対的に後進させると、工作物Ｗの歯面Ｗｅに沿って歯側部２３ｅが工作物Ｗの歯幅（歯すじ）方向に移動しながら、工作物Ｗの歯が砥石２０の砥石歯２３ａより回転方向にて先行する。回転方向における先行と遅れとによって互いにキャンセルされて、工作物Ｗの歯（歯面Ｗｅ）と砥石２０の砥石歯２３ａとが互いに噛み合った状態となり、工作物Ｗの歯面Ｗｅを研削加工する（研削加工工程）。具体的に、制御装置１５は、工具主軸１１の移動用のボールねじ機構及び駆動モータを駆動制御することにより、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、砥石２０を工作物Ｗに対して工作物Ｗの中心軸線Ｃｗの方向に相対的に後進させて加工初期位置から工作物Ｗの内部を通過させる。これにより、砥石２０の砥石歯部２３の砥石歯２３ａ即ち歯側部２３ｅが工作物Ｗの歯面Ｗｅと接触し、その結果、歯面Ｗｅが研削される。

【0047】

尚、この場合、制御装置１５は、工具主軸１１の移動用のボールねじ機構及び駆動モータを駆動制御することに代えて、工作物主軸１２の移動用のボールねじ機構及び駆動モータを駆動制御することもできる。この場合には、工作物Ｗが砥石２０に対して相対的に移動することにより、砥石２０が工作物Ｗに対して相対的に後進するため、砥石２０を加工初期位置から工作物Ｗの内部を通過させることができる。従って、この場合にも、砥石２０の砥石歯部２３の砥石歯２３ａ即ち歯側部２３ｅが工作物Ｗの歯面Ｗｅと接触し、歯面Ｗｅに沿って工作物Ｗの歯幅（歯すじ）方向に歯側部２３ｅを移動させることによって、歯面Ｗｅが研削される。

【0048】

又、砥石２０が研削加工を行う際に、砥石２０からクーラントを供給する、所謂、スルークーラントを行うことも可能である。これにより、スルークーラントを行うことにより、簡単な構造によって工作物Ｗの被加工部Ｗｗ（歯面Ｗｅ）及び砥石２０の砥石歯２３ａ（歯側部２３ｅ）に効率よくクーラントを供給することができる。従って、研削加工における研削品質及び研削精度を向上させることが可能になる。

【0049】

制御装置１５は、ステップＳ１３にて砥石２０を後進させて工作物Ｗの歯面Ｗｅに研削加工を施すと、ステップＳ１４にて加工プログラムの実行を終了する。そして、制御装置１５は、次の工作物Ｗが工作物主軸１２に固定された後、再び、ステップＳ１０にて加工プログラムを実行する。

【0050】

（５．砥石による研削加工方法の効果）
上述したように、本発明の砥石による研削加工方法に従って工作物Ｗに研削加工を行う場合、砥石２０は、加工初期位置から研削加工を行う。加工初期位置に砥石２０が配置された場合、砥石２０は交差角θ及びオフセット角φを有する。ここで、図１０に示すように、オフセット角φは、第一垂線Ｄ１の長さが第二垂線Ｄ２の長さよりも短くなるように決定される。このため、図１０に示すように、砥石２０は、工作物Ｗの被加工部Ｗｗである歯面Ｗｅに対して研削部位である砥石歯２３ａの歯側部２３ｅの前方端部２３ｃ側で接触する。歯側部２３ｅの歯面Ｗｅに対する工作物Ｗの回転方向の切込みは、前方端部２３ｃ側で深く、後方端部２３ｂに向かって徐々に浅くなる。前方端部２３ｃの後方端部２３ｂ側から切り込まれるので、前方端部２３ｃの摩耗が抑えられる。

【0051】

ここで、比較例として、図１１に示すように、例えば、従来から広く行われているスカイビング加工と同様に、砥石２０を工作物Ｗに向けて前進させて工作物Ｗの歯面Ｗｅを研削する場合を想定する。この場合、砥石２０の砥石歯部２３を構成する砥石歯２３ａの前方端部２３ｃから歯側部２３ｅの歯面Ｗｅに対する工作物Ｗの回転方向の切込みが最も深い状態で切り込まれる。そして、歯側部２３ｅの歯面Ｗｅに対する工作物Ｗの回転方向の切込みが、後方端部２３ｂに向かって急激に浅くなる。

【0052】

このため、前方端部２３ｃが工作物Ｗを研削するときの研削量（仕事量）は、著しく大きくなる。従って、砥石２０を前進させて研削加工を行う場合は、砥石歯部２３（砥石歯２３ａ）の前方端部２３ｃの摩耗が著しく大きくなって、異常摩耗が生じる。

【0053】

これ対して、本発明の加工方法においては、砥石２０に摩耗の偏りを少なくすることができる。従って、砥石２０の耐久性を向上させることができ、その結果、砥石２０の寿命を延ばす、即ち、砥石２０の高寿命化を達成することができる。

【符号の説明】

【0054】

１０…歯車研削盤（工作機械）、１１…工具主軸（主軸）、１１ａ…チャック、１２…工作物主軸、１２ａ…保持具、１２ｂ…ターンテーブル、１３…コラム、１４…Ｘ軸テーブル、１５…制御装置、２０…砥石（工具）、２１…アーバ、２２…砥石本体、２３…砥石歯部（加工部）、２３ａ…砥石歯、２３ｂ…後方端部、２３ｃ…前方端部、２３ｄ…歯先部、２３ｅ…歯側部（研削部位）、２３ｆ…歯底部、Ｗ…工作物、Ｗｗ…被加工部、Ｗｅ…歯面、Ｐｃ…加工点、Ｃｔ…（工具の）中心軸線、Ｃｗ…（工作物の）中心軸線、θ…交差角、φ…オフセット角、Ｄ１…第一垂線、Ｄ２…第二垂線、Ｍ…工具側主軸装置、Ｎ…工作物側主軸装置

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】