專利名稱：內齒輪加工方法及內齒輪加工機的制作方法
技術領域：
本發明涉及通過鼓形螺旋狀砂輪進行內齒輪的齒面的磨削加工(齒形磨削加工) 的內齒輪加工方法及內齒輪加工機。
背景技術：
一般而言，在齒輪加工中，通過對規定的齒輪原料進行切齒加工而形成齒輪，在對該加工后的齒輪進行熱處理之后，進行用于去除因該熱處理造成的變形等的精加工(齒形磨削加工)。一直以來，為了高效地對熱處理后的齒輪的齒面進行精加工，提供有通過WA系砂輪或超磨粒(金剛石，CBN等)砂輪等工具進行的各種的齒形磨削方法。另外，對于在這些方法中使用的工具的形狀，根據磨削的齒輪的形狀也存在外齒輪形、內齒輪形、螺旋(渦輪)形等。另一方面，在齒輪中，尤其是內齒輪多用于機動車用傳動等，近年來，為了實現該傳動的低振動化及低噪音化，要求提高其加工精度。因此，作為熱處理后的內齒輪的磨削方法之一，提供有如下的內齒輪的方法，即， 通過使內齒輪和鼓形螺旋狀砂輪以相互帶有軸交叉角的狀態嚙合而進行同步旋轉，從而通過所述鼓形螺旋狀砂輪進行所述內齒輪的齒面的磨削加工。在該內齒輪加工方法中，根據所述內齒輪與所述鼓形螺旋狀砂輪的嚙合旋轉和軸交叉角，通過使所述內齒輪與所述鼓形螺旋狀砂輪之間產生滑動速度(磨削速度)，從而能夠利用所述鼓形螺旋狀砂輪對所述內齒輪的齒面進行磨削。專利文獻1日本專利第3986320號公報在利用圓筒形的螺旋狀砂輪對外齒輪的齒面進行磨削加工時，即使螺旋狀砂輪與工件(外齒輪)的相對位置發生變化，工件的齒形形狀也不會變化(但是齒厚發生變化)。 另一方面，如上述專利文獻1記載的那樣，在利用成形砂輪(砂輪機)對外齒輪進行成形磨削的情況下，若砂輪與工件(外齒輪)的相對位置發生變化，則工件的齒形形狀發生變化。 艮口，在工件上產生齒形形狀誤差(壓力角誤差、齒向誤差、齒厚誤差)。因此，在上述專利文獻1中提出了對這些齒形形狀誤差進行修正而進行高精度的外齒輪的齒形磨削加工的方法。在利用螺旋狀砂輪對內齒輪進行展成磨削的情況下，為了防止螺旋狀砂輪與內齒輪發生干涉，螺旋狀砂輪的形狀優選形成為隨著從其軸向兩端部朝向中間部而其直徑逐漸增大的鼓形，本申請的發明人等對通過該鼓形螺旋狀砂輪進行的內齒輪的齒形磨削加工實施了模擬(數值計算)和實驗，其結果獲得了如下的新的發現，在利用鼓形螺旋狀砂輪對內齒輪進行磨削的情況下，與利用圓筒形螺旋狀砂輪對外齒輪進行磨削的情況不同，若鼓形螺旋狀砂輪與工件(內齒輪)的相對位置發生變化，則工件(內齒輪)的齒形形狀發生變化，即，造成工件(內齒輪)上產生齒形形狀誤差(壓力角誤差、齒向誤差、齒厚誤差)
發明內容
因此，本發明鑒于上述情況而完成，其目的在于提供一種在利用鼓形螺旋狀砂輪實施內齒輪的齒形磨削加工時能夠對鼓形螺旋狀砂輪與工件(內齒輪)的相對位置進行修正而減小工件的齒形形狀誤差從而能夠實現高精度的齒形磨削加工的內齒輪加工方法及內齒輪加工機。用于解決問題的機構如上所述，本申請的發明人等通過利用鼓形螺旋狀砂輪對內齒輪進行齒形磨削加工的模擬和實驗，得到了在鼓形螺旋狀砂輪與內齒輪的相對位置發生變化時在內齒輪上產生齒形形狀誤差(壓力角誤差、齒向誤差、齒厚誤差)這種新的發現。此外，本申請的發明人等進一步通過所述模擬，從而明確了各齒形形狀誤差(壓力角誤差、齒向誤差、齒厚誤差) 與軸修正項目的關系(參照圖7)。本發明的內齒輪加工方法及內齒輪加工機是基于這種新的發現而得到的，其具有以下的特征。S卩，關于用來解決上述問題的第一方案的內齒輪加工方法，其通過使內齒輪和鼓形螺旋狀砂輪在彼此帶有軸交叉角的狀態下嚙合而同步旋轉，從而通過所述鼓形螺旋狀砂輪對所述內齒輪的齒面進行磨削加工，其特征在于，通過修正徑向位置、砂輪橫向位置、砂輪回旋角、螺旋運動而使計測到的所述內齒輪的齒面的壓力角誤差減少，通過修正螺旋運動而使計測到的所述內齒輪的齒面的齒向誤差減少，通過修正徑向位置、砂輪橫向位置、螺旋運動而使計測到的所述內齒輪的齒面的齒厚誤差減少。另外，在第一方案的內齒輪加工方法的基礎上，第二方案的內齒輪加工方法的特征在于，首先，設定使所述齒向誤差減少的螺旋運動的修正量，接著，設定使非對稱的所述壓力角誤差減少的砂輪橫向位置的修正量，然后，設定使對稱的所述壓力角誤差和所述齒厚誤差減少的徑向位置的修正量和砂輪回旋角的修正量，并且，根據所述各修正量來修正徑向位置、砂輪橫向位置、砂輪回旋角、螺旋運動。另外，在第一或第二方案的內齒輪加工方法的基礎上，第三方案的內齒輪加工方法的特征在于，對所述壓力角誤差因徑向位置誤差、砂輪橫向位置誤差、砂輪回旋角誤差、螺旋運動誤差受到的影響、所述齒向誤差因所述螺旋運動誤差受到的影響、所述齒厚誤差因徑向位置誤差、砂輪回旋角誤差、螺旋運動誤差受到的影響進行預先解析，根據該解析結果分別設定使所述壓力角誤差、所述齒向誤差及所述齒厚誤差減少的徑向位置、砂輪橫向位置、螺旋運動、砂輪回旋角的各修正量，并根據所述各修正量修正徑向位置、砂輪橫向位置、螺旋運動、砂輪回旋角。另外，在第一 第三方案中的任意一個方案的內齒輪加工方法的基礎上，第四方案的內齒輪加工方法的特征在于，在所述內齒輪為正齒輪的情況下，使所述螺旋運動的修正量為0。另外，第五方案的內齒輪加工機通過使內齒輪和鼓形螺旋狀砂輪在彼此帶有軸交叉角的狀態下嚙合而同步旋轉，從而通過所述鼓形螺旋狀砂輪對所述內齒輪的齒面進行磨削加工，其特征在于，具備齒形形狀誤差修正機構，其通過修正徑向位置、砂輪橫向位置、砂輪回旋角、 螺旋運動而使計測到的所述內齒輪的齒面的壓力角誤差減少，通過修正螺旋運動而使計測到的所述內齒輪的齒面的齒向誤差減少，通過修正徑向位置、砂輪橫向位置、螺旋運動而使計測到的所述內齒輪的齒面的齒厚誤差減少。另外，在第五方案的內齒輪加工機的基礎上，第六方案的內齒輪加工機的特征在于，所述齒形形狀誤差修正機構首先設定使所述齒向誤差減少的螺旋運動的修正量， 接著設定使非對稱的所述壓力角誤差減少的砂輪橫向位置的修正量，然后設定使對稱的所述壓力角誤差和所述齒厚誤差減少的徑向位置的修正量和砂輪回旋角的修正量，并根據所述各修正量對徑向位置、砂輪橫向位置、砂輪回旋角、螺旋運動進行。另外，在第五或第六方案的內齒輪加工機的基礎上，第七方案的內齒輪加工機的特征在于，所述齒形形狀誤差修正機構根據對所述壓力角誤差因徑向位置誤差、砂輪橫向位置誤差、砂輪回旋角誤差、螺旋運動誤差而受到的影響、所述齒向誤差因所述螺旋運動誤差而受到的影響、所述齒厚誤差因徑向位置誤差、砂輪回旋角誤差、螺旋運動誤差而受到的影響預先解析而得到的解析結果，分別設定使所述壓力角誤差、所述齒向誤差及所述齒厚誤差減少的徑向位置、砂輪橫向位置、螺旋運動、砂輪回旋角的各修正量，并根據所述各修正量對徑向位置、砂輪橫向位置、螺旋運動、砂輪回旋角進行修正。另外，在第五 第七方案中的任意一個方案的內齒輪加工機的基礎上，第八方案的內齒輪加工機的特征在于，在所述內齒輪為正齒輪的情況下，所述齒形形狀誤差修正機構使所述螺旋運動的修正量成為0。發明效果根據第一或第五方案的內齒輪加工方法或內齒輪加工機，通過修正徑向位置、砂輪橫向位置、砂輪回旋角、螺旋運動而使所述內齒輪的齒面的壓力角誤差減少，通過修正螺旋運動而使所述內齒輪的齒面的齒向誤差，減少，通過修正徑向位置、砂輪橫向位置、螺旋運動而使所述內齒輪的齒面的齒厚誤差減少，因此，即使在通過鼓形螺旋狀砂輪進行的內齒輪的齒形磨削加工中產生齒形形狀誤差(壓力角誤差、齒向誤差、齒厚誤差)，通過進行與各齒形形狀誤差相適宜的軸修正項目(徑向位置誤差、砂輪橫向位置誤差、砂輪回旋角誤差、螺旋運動誤差)的修正，從而能夠可靠地修正(減少)各齒形形狀誤差。根據第二或六方案的內齒輪加工方法或內齒輪加工機，首先設定使所述齒向誤差減少的螺旋運動的修正量，接著設定使非對稱的所述壓力角誤差減少的砂輪橫向位置的修正量，然后設定使對稱的所述壓力角誤差和所述齒厚誤差減少的徑向位置的修正量和砂輪回旋角的修正量，為了根據所述各修正量修正徑向位置、砂輪橫向位置、砂輪回旋角、螺旋運動，能夠對與各齒形形狀誤差(非對稱的所述壓力角誤差、對稱的所述壓力角誤差、齒向誤差、齒厚誤差)相對應的各修正量(徑向位置誤差的修正量、砂輪橫向位置誤差的修正量、砂輪回旋角誤差的修正量、螺旋運動誤差的修正量)進行依次地適當設定，從而能夠完成修正。
根據第三或七方案的內齒輪加工方法或內齒輪加工機，預先對所述壓力角誤差因徑向位置誤差、砂輪橫向位置誤差、砂輪回旋角誤差、螺旋運動誤差受到的影響、所述齒向誤差因所述螺旋運動誤差受到的影響、所述齒厚誤差因徑向位置誤差、砂輪回旋角誤差、螺旋運動誤差受到的影響進行預先解析，根據該解析結果分別設定使所述壓力角誤差、所述齒向誤差及所述齒厚誤差減少的徑向位置、砂輪橫向位置、螺旋運動、砂輪回旋角的各修正量，為了根據所述各修正量修正徑向位置、砂輪橫向位置、螺旋運動、砂輪回旋角，考慮內齒輪的壓力角誤差、齒向誤差及齒厚誤差的相互影響度而求出徑向位置、砂輪橫向位置、砂輪回旋角、螺旋運動(徑向位置誤差、砂輪橫向位置誤差、砂輪回旋角誤差、螺旋運動誤差)的各修正量，從而能夠早期地對進行高精度的對內齒輪的齒形形狀誤差的修正，從而能提高作業性。根據第四或第八發明的內齒輪加工方法或內齒輪加工機，在所述內齒輪為正齒輪的情況下，由于使所述螺旋運動的修正量為0，所以能夠適用于內齒輪為正齒輪的情況。
圖1是表示本發明的實施例的內齒輪磨削盤的結構的立體圖。圖2是表示在所述內齒輪磨削盤中利用鼓形螺旋狀砂輪對內齒輪進行磨削的形態的立體圖。圖3是所述鼓形螺旋狀砂輪的縱剖視圖。圖4是所述鼓形螺旋狀砂輪的立體圖。圖5是控制所述內齒輪磨削盤的NC控制裝置的框圖。圖6是表示齒形形狀測定的形態的圖。圖7是表示內齒輪的齒形形狀誤差與軸修正項目的關系的表。圖8(a)是例示出非對稱的壓力角誤差的圖，圖8(b)是例示出對稱的壓力角誤差的圖。圖9(a)是用于說明齒形誤差傳播解析的漸開線齒形，圖9(b)及圖9(c)是用于說明齒形誤差傳播解析的齒形圖表。圖10(a)是表示修正前的齒形形狀的齒形圖表，圖10(b)是表示修正后的齒形形狀的齒形圖表。
具體實施例方式以下，根據附圖詳細說明本發明的實施例。在圖1中，Xw軸、Yw軸、Zw軸是以工件W為基準的(固定在工件W上的)正交坐標系(基準坐標系)的基準軸，Xm軸、Ym軸、Zm軸是內齒輪磨削盤(內齒輪加工機)1的移動軸。Xw軸和Xm軸是同一方向的水平的移動軸，Zw軸和Zm軸是同一方向的鉛垂的軸。另一方面，在圖示例的情況下，Yw軸為水平的移動軸，而Ym軸是不僅在與Yw軸為同一方向的水平狀態下而且在回旋傾斜的狀態下也能夠成立的移動軸，其詳細內容將進行后述。需要說明的是，并不局限于此，本發明在Ym軸不傾斜而始終為與Yw軸同一方向的水平的移動軸的情況下也可以適用。如圖1所示，在內齒輪磨削盤1的機座11上柱12被支承成能夠沿Xm軸(Xw軸)方向移動。Xm軸(Xw軸)方向是以對砂輪旋轉軸Bl與工件旋轉軸Cl之間的距離進行調整的方式使砂輪旋轉軸Bl移動的方向。在柱12上床鞍13被支承成能夠沿Si!軸(Zw軸) 方向升降，在該床鞍13上回旋頭14被支承成能夠圍繞與Xm軸(Xw軸)平行且水平的砂輪回旋軸A回旋。在回旋頭14上砂輪頭16被支承成能夠沿與砂輪旋轉軸Bl正交的Ym軸方向移動。當回旋頭14不回旋時(砂輪旋轉軸Bl沿著Si!軸方向時)，Ym軸的方向與基準軸的Yw軸方向一致，另一方面，通過回旋頭14的回旋使砂輪旋轉軸Bl圍繞砂輪回旋軸A回旋，當砂輪旋轉軸Bl相對于Sii軸(Zw軸)方向傾斜時，Ym軸方向相對于基準軸的Yw軸方向傾斜。在砂輪頭16上未圖示的砂輪主軸及安裝在該砂輪主軸上的砂輪軸16a被支承成能夠圍繞砂輪旋轉軸Bl旋轉，螺旋狀砂輪17以拆裝自如的方式安裝在砂輪軸16a的前端部。在上述的軸結構的內齒輪磨削盤1中，通過使柱12移動，螺旋狀砂輪17與該柱12 及床鞍13、回旋頭14、砂輪頭16 (砂輪軸16a) —同如箭頭a所示那樣向Xm軸(Xw軸)方向移動。另外，通過使床鞍13移動，螺旋狀砂輪17與該床鞍13及回旋頭14、砂輪頭16 (砂輪軸16a) —同如箭頭b所示那樣向Sii軸(Zw軸)方向(內齒輪磨削盤1的上下方向)移動。另外，通過使回旋頭14回旋，螺旋狀砂輪17與該回旋頭14及砂輪頭16(砂輪軸16a) 一同如箭頭c所示那樣圍繞砂輪回旋軸A回旋。需要說明的是，此時Ym軸方向(砂輪頭16 的移動方向)也成為與回旋頭14 一同圍繞砂輪回旋軸A回旋的情況。通過使砂輪頭16移動，螺旋狀砂輪17與該砂輪頭16 (砂輪軸16a) —同如箭頭d所示向Ym軸方向移動。此外， 通過使砂輪頭16內的砂輪主軸旋轉，螺旋狀砂輪17與該砂輪主軸及砂輪軸16a —同如箭頭e所示圍繞砂輪旋轉軸Bl旋轉。另外，在機座11上，旋轉工作臺18在柱12的正面上設置成能夠圍繞鉛垂的工件旋轉軸Cl旋轉。在旋轉工作臺18的上表面設置有圓筒狀的安裝工具19，作為內齒輪的工件W在該安裝工具19的上端內周面安裝成拆裝自如。因此，若使旋轉工作臺18旋轉，則工件W與該旋轉工作臺18 —同如箭頭i所示那樣圍繞工件旋轉軸Cl旋轉。另外，在機座11上，在旋轉工作臺18的側方設置有修整裝置21。在修整裝置21 上以拆裝自如的方式安裝有用于對螺旋狀砂輪17進行修整的圓盤狀的盤修整器22。修整裝置21具有設置在機座11上的基部23和設置在該基部23的上部的回旋部M。回旋部 24被基部23支承成能夠圍繞基端部的鉛垂的修整器進退軸C2 (如箭頭f所示)進行分度回旋。修整器旋轉驅動用電機25在回旋部M的前端部設置成能夠圍繞通過盤修整器22 的刀尖(刀刃面)之間的水平的修整器回旋軸B2(如箭頭g所示)回旋。安裝有盤修整器 22的修整器旋轉驅動用電機25的輸出軸能夠圍繞與修整器回旋軸B2正交的修整器旋轉軸 C3(如箭頭h所示)旋轉。為了通過以上那樣結構的內齒輪磨削盤1進行工件W的齒形磨削加工，首先，將工件W安裝在安裝工具19上。接著，通過使柱12、床鞍13、回旋頭14、砂輪頭16移動及回旋， 螺旋狀砂輪17圍繞砂輪回旋軸A回旋而被設置成規定的角度，從而成為與工件W的螺旋角對應的軸交叉角Σ，然后螺旋狀砂輪17向Xm軸(Xw軸)方向、Ym軸(Yw軸)方向及Sii軸 (Zw軸)方向的規定位置移動而配置在工件W的內側。然后，進一步使螺旋狀砂輪17向Xm 軸(Xw軸)方向移動而與工件W嚙合。該螺旋狀砂輪17與工件W嚙合時的狀態如圖2所示。如圖3所示，螺旋狀砂輪17形成為隨著從其軸向中間部朝向軸向兩端部其直徑逐漸變小的鼓形。通過如此將螺旋狀砂輪17形成為鼓形，即使螺旋狀砂輪17如圖2所示以軸交叉角Σ相對于工件W傾斜，螺旋狀砂輪17也不會與工件W干涉，能夠使螺旋狀砂輪17 的刀刃與工件W的齒相嚙合。使螺旋狀砂輪17具備能夠與具有規定的工件規格的工件W 適當地嚙合規定的砂輪規格。軸交叉角Σ是工件旋轉軸Cl與砂輪旋轉軸Bl所成的角度， 可根據工件W的螺旋角和螺旋狀砂輪17的螺旋角求出。在如圖2所示那樣使螺旋狀砂輪17與工件W嚙合后，使砂輪旋轉軸Bl (螺旋狀砂輪17)和工件旋轉軸Cl (工件W)同步旋轉。接下來，邊使螺旋狀砂輪17向切入工件W的方向(Xm軸方向)移動到規定的位置，邊使其向Si!軸(Zw軸)方向擺動(升降)。由此，螺旋狀砂輪17切入工件W，從而能夠利用螺旋狀砂輪17的刀刃面對工件W的齒面進行磨削。需要說明的是，該磨削加工時的螺旋狀砂輪17的與工件W嚙合的位置成為圖4所示那樣的接觸(嚙合)線17a。即，在螺旋狀砂輪17對工件W的磨削加工中，螺旋狀砂輪17 的多個刀刃面對工件W的多個齒面同時進行磨削。另外，在進行該磨削加工時，因為螺旋狀砂輪17圍繞以軸交叉角Σ與工件旋轉軸Cl交叉的砂輪旋轉軸Bl旋轉，因此，如圖2所示， 在螺旋狀砂輪17與工件W之間產生滑動速度(磨削速度)V。該滑動速度V是螺旋狀砂輪 17的刀刃面與工件W的齒面的嚙合位置的、螺旋狀砂輪17的旋轉角速度ω 2與工件W的旋轉角速度ω 1的相對速度。通過產生這種滑動速度V，能夠通過螺旋狀砂輪17的刀刃面對工件W的齒面進行可靠地磨削。當通過螺旋狀砂輪17對規定數量的工件W實施磨削加工時，由于螺旋狀砂輪17 的刀刃面磨損而造成鋒利度降低，通過定期使用修整裝置21對螺旋狀砂輪17進行修整，能夠使螺旋狀砂輪17的鋒利度得到恢復，在此省略其詳細的說明。此外，在本實施例中，當利用內齒輪磨削盤1對上述的工件W進行齒形磨削加工時，如圖5所示，操作部(個人計算機)32根據輸入的螺旋狀砂輪17和工件W的信息計算加工目標值，NC(數值控制)裝置31根據該加工目標值對內齒輪磨削盤1的各部分(各軸) 進行驅動控制。然后，當齒形磨削加工結束后，在產生工件W的齒形形狀誤差(壓力角誤差、齒向誤差、齒厚誤差)的情況下，用于使齒形形狀誤差減少的必要信息被輸入到也作為齒形形狀誤差修正機構發揮作用的NC裝置31，由此，利用接下來的磨削加工進行各軸的配置(定位)、移動的修正的加工。S卩，在齒形磨削加工結束后，通過齒形形狀計測機構計測磨削加工后的工件W的齒面的左右的壓力角、齒向、齒厚，根據這些計測值算出壓力角誤差Δ ^、Δ ^、齒向誤差 AL、齒厚誤差Ath。然后，被指示使這些壓力角誤差Af^、AfaK、齒向誤差AL、齒厚誤差 Δ th減少的NC裝置31相對于螺旋狀砂輪17的位置誤差算出砂輪徑向(Xw軸方向)位置誤差ΔΧ、砂輪橫向(Yw軸方向)位置誤差ΔΥ、砂輪回旋角(A軸)誤差Δ Σ，進而，算出螺旋運動誤差ΔΡ，確定相對于這些誤差ΔΧ、ΔΥ、Δ Σ、ΔΡ的內齒輪磨削盤1的螺旋狀砂輪17的Xm軸方向、Ym軸方向及Sii軸方向的移動(位置)、圍繞砂輪回旋軸A的回旋角 (軸交叉角Σ )及圍繞工件旋轉軸Cl的旋轉速度的修正量而進行修正，從而進行接下來的工件W的齒形磨削加工。
徑向位置誤差Δ X是螺旋狀砂輪17的Xm軸(Xw軸)方向(對工件W的切入方向)的位置誤差。砂輪橫向位置誤差ΔΥ是Yw軸方向的螺旋狀砂輪17的位置誤差。需要說明的是，在齒形磨削加工時，砂輪回旋軸Bl相對于工件旋轉軸Cl以軸交叉角Σ傾斜，伴隨于此，Ym軸也相對于基準軸的Yw軸傾斜。為此，為了對砂輪橫向位置誤差ΔΥ進行修正， 需要對應于Ym軸相對于Yw軸的傾斜角(相當于軸交叉角Σ )將該砂輪橫向位置誤差ΔΥ 的修正量換算為Ym軸方向位置的修正量，從而根據該修正量對Ym軸方向的位置進行修正。 需要說明的是，在進行這種Ym軸方向的位置修正時，由于Si!軸(Zw軸)方向的位置也發生變化，所以在螺旋狀砂輪17的Si!軸(Zw軸)方向的加工開始位置等產生螺旋狀砂輪17與工件W的接觸位置的偏差。因此，在進行Ym軸方向的位置修正的情況下，理想的是對Sii軸 (Zw軸)方向的位置也進行修正，從而不產生所述接觸位置的偏差。因此，在本實施例的內齒輪磨削盤1中，對該^!!軸(Zw軸)方向的位置也進行修正。需要說明的是，關于Xm軸方向的位置誤差(修正量)，其與Xw軸方向的位置誤差(修正量)相同，關于Si!軸方向位置的修正量，其與Zw軸方向位置的修正量相同。砂輪回旋角誤差Δ Σ是螺旋狀砂輪17的圍繞砂輪回旋軸A的回旋角誤差即軸交叉角Σ的誤差。螺旋運動誤差Δ P是螺旋狀砂輪17的a!軸(Zw軸)方向的擺動(升降) 運動與工件W的圍繞工件旋轉軸Cl的旋轉運動的同步誤差，從而相對于螺旋狀砂輪17的圍繞砂輪旋轉軸Bl的旋轉運動與Sii軸方向的擺動(升降)運動的工件W的圍繞工件旋轉軸Cl的旋轉運動得到修正。工件W的齒形形狀測定是在例如每加工規定數量的內齒輪或螺旋狀砂輪17剛被替代為新品之后進行加工時等實施的。作為齒形形狀測定機構，可以是裝備于內齒輪磨削盤1的齒輪精度計測裝置，也可以是在內齒輪磨削盤1的外部設置的一般齒輪精度測定專用的齒輪測定機(即外部測定機)。在使用外部測定機的情況下，通過將齒形磨削加工后的工件W從內齒輪磨削盤1拆下而設置到外部測定機上，從而進行該工件W的齒形形狀測定。在圖6中例示出通過裝備在內齒輪磨削盤1中的齒輪精度計測裝置40 (參照圖5) 的測定元件41進行齒形磨削加工后的工件W的齒形測定的形態。如圖6所示，測定元件41 通過依據加工目標值使測定元件41及工件W移動，從而根據測定元件41的前端部與工件W 的表面(齒面)的接觸感覺能夠測定工件W的齒面的左右的壓力角、齒向、齒厚。此外，能夠根據這些測定值算出壓力角誤差Δ ^、AfaK、齒向誤差AL、齒厚誤差Ath。在這種情況下，壓力角誤差Δ f^、Δ 由Xw軸-Yw軸坐標上的最大為100點的點序列表示，齒向誤差AL由Zw軸-Yw軸坐標上的最大為100點的點序列表示。然后，測定元件41的測定結果經由NC裝置31向操作部32輸出。需要說明的是，利用NC裝置31根據齒厚th算出齒厚誤差Ath。在此，對利用NC裝置31算出相對于徑向位置誤差ΔΧ、砂輪橫向位置誤差ΔΥ、砂輪回旋角誤差Δ Σ、螺旋運動誤差ΔΡ的內齒輪磨削盤1的各軸的各修正量ΔΧπκ ΔΥπι、 Δ Σπκ Δ1 和Sii軸方向位置的修正量Δ Si!的運算方法進行說明。如圖5所示，在齒輪精度計測裝置40中，將根據通過測定元件41測定的工件W的齒面的左右的壓力角及齒向算出的壓力角誤差Δ ^、Δ ^及齒向誤差AL、通過測定元件 41測定的齒厚th向NC裝置31的修正量運算部33輸出。需要說明的是，在使用外部測定機的情況下，將利用該外部測定機測定的工件W的左右的壓力角誤差Δ ^、Af^、齒向誤
10差Δ L和齒厚誤差Δ th直接或經由操作部32向NC裝置31輸入。修正量運算部33具有齒厚誤差運算部34、工件旋轉軸運動(螺旋運動)修正部 35、砂輪位置修正部36。在齒厚誤差運算部34，根據目標齒厚和測定齒厚th算出齒厚誤差 Ath。在工件旋轉軸運動修正部35，根據壓力角誤差Δ ^、Δ ·εικ、齒向誤差Δ L和齒厚誤差Δ th,設定螺旋運動誤差(工件旋轉軸運動誤差)Δ P的修正量Δ Pm。在砂輪位置修正部 36，根據壓力角誤差Δ ^、Af 及齒厚誤差Ath，設定徑向位置誤差ΔΧ的修正量ΔΧπι、 砂輪橫向位置誤差Δ Y的修正量Δ Ym、砂輪回旋角誤差Δ Σ的修正量Δ Σπι。另外，在砂輪位置修正部36，對Sii軸方向位置的修正量Δ加也進行設定。在這種情況下，在工件旋轉軸運動修正部35及砂輪位置修正部36，對徑向位置誤差ΔΧ、砂輪橫向位置誤差Δ Y、砂輪回旋角誤差Δ Σ及螺旋運動誤差ΔΡ對壓力角誤差 Δ ^、Δ · 、齒向誤差AL、齒厚誤差Ath帶來的影響進行預先解析。該解析通過計算微分系數(影響系數)進行，并還考慮工件W(內齒輪)的工件規格而實施。另外，通過齒形形狀計測機構(齒輪精度計測裝置40)對工件W的齒形形狀誤差(壓力角誤差Δ ^、Δ ^、 齒向誤差AL、齒厚誤差Ath)也進行計測。然后，根據該齒形形狀誤差的計測結果和上述的解析結果(微分系數(影響系數))，首先以減小壓力角誤差Δ ^、Af 、齒向誤差AL、齒厚誤差Ath的方式(成為最小的方式)算出關于工件基準的坐標軸的修正量，即，徑向位置誤差ΔΧ的修正量AXw、砂輪橫向位置誤差Δ Y的修正量Δ Yw、砂輪回旋角誤差Δ Σ的修正量Δ Σ W、螺旋運動誤差 ΔΡ的修正量APw。AXw是Xw軸方向位置的修正量，AYw是Yw軸方向位置的修正量。接下來，根據該算出的關于工件基準的坐標軸的修正量Δ Xw、Δ Yw、Δ Σ W、Δ Pw, 設定關于內齒輪磨削盤1的各軸的修正量ΔΧπι、ΔΥπι、Δ Σ m、ΔΚιι。此時，修正量ΔΧπι、 Δ Σ m、Δ1 設定成與修正量AXw、AYw、Δ Σ W、Δ Pw相同的值。另一方面，關于修正量 Δ Ym,以修正量Δ Ym的Yw軸方向的成分與修正量Δ Yw相同的方式，根據Ym軸相對于Yw 軸的傾斜角將修正量Δ Yw換算為修正量Δ Ym而進行設定。另外，隨著該修正量Δ Ym的設定，為了使加工開始位置等的螺旋狀砂輪17與工件W的接觸位置的不產生偏差，從而對Sii 軸方向位置的修正量Δ Sii也進行設定。需要說明的是，圖示例表示工件W(內齒輪)為螺旋齒輪的情況，但在工件W(內齒輪)為正齒輪的情況下，只要螺旋運動誤差ΔΡ的修正量APw(APm)為0 (沒有)即可。根據壓力角誤差Δ ^、Af 、齒向誤差AL、齒厚誤差Ath算出徑向位置誤差 ΔΧ的修正量AXw、砂輪橫向位置誤差ΔΥ的修正量AYw、砂輪回旋角誤差Δ Σ的修正量 Δ Σ W、螺旋運動誤差AP的修正量APw的方法如下所述。本申請的發明人等首先通過鼓形螺旋狀砂輪17進行齒形磨削加工的模擬(數值計算)，從而對使用鼓形螺旋狀砂輪17對工件W(內齒輪)進行齒形磨削加工時的、徑向位置誤差ΔΧ、砂輪橫向位置誤差ΔΥ、砂輪回旋角誤差Δ Σ及螺旋運動誤差ΔΡ對壓力角誤差Δ ^、Δ · 、齒向誤差AL、齒厚誤差Ath帶來的影響進行了調查。根據該模擬的結果可知，在利用鼓形螺旋狀砂輪17對工件W(內齒輪)磨削的情況下，與利用圓筒形螺旋狀砂輪對外齒輪進行磨削的情況不同，若鼓形螺旋狀砂輪17和工件W(內齒輪)的相對位置發生變化，則工件W(內齒輪)的齒形形狀也發生變化，在工件W(內齒輪)上產生齒形形狀誤差(壓力角誤差Δ \、Af 、齒向誤差AL、齒厚誤差Ath)。
更進一步而言，根據所述模擬的結果可知，如圖7的表所示，壓力角誤差Δ ^、 Af 受到徑向位置誤差ΔΧ、砂輪橫向位置誤差ΔΥ、砂輪回旋角誤差Δ Σ、螺旋運動誤差 ΔΡ的全部項目的影響，而齒向誤差AL僅受到螺旋運動誤差ΔΡ這一個項目的影響，齒厚誤差Ath受到徑向位置誤差Δ X、砂輪回旋角誤差Δ Σ、螺旋運動誤差Δ P這三個項目的影響。另外，根據所述模擬的結果可知，對壓力角誤差Δ ^、Δ ^帶來的砂輪橫向位置誤差Δ Y的影響作為非對稱的壓力角誤差Δ ^、Δ ·εικ來表示，對壓力角誤差Δ f^、Δ faE 帶來的徑向位置誤差ΔΧ及砂輪回旋角誤差Δ Σ的影響作為對稱的壓力角誤差Δ ^、 Δ ^來表示。需要說明的是，非對稱的壓力角誤差Δ ^、Δ ^是指，圖8(a)所示那樣的工件W的齒的左右的齒面Wa、ffb的壓力角相對于實線所示的設計上(目標)的壓力角成為測定到的壓力角由虛線表示的狀態下的情況，即，相對于齒槽的中心線j產生左右非對稱的壓力角誤差Δ ^、Δ · 的情況。另外，對稱的壓力角誤差Δ f^、Δ f 是指，圖8(b)所示那樣的工件W的齒的左右的齒面Wa、ffb的壓力角相對于實線所示的設計上(目標)的壓力角成為測定到的壓力角由虛線表示的狀態下的情況，即，相對于齒槽的中心線j產生左右對稱的壓力角誤差Δ ^、Af 的情況。接下來，通過進行齒形誤差傳播解析，對內齒輪磨削盤1的各誤差(徑向位置誤差 ΔΧ、砂輪橫向位置誤差ΔΥ、砂輪回旋角誤差Δ Σ、螺旋運動誤差ΔΡ)作為工件W(內齒輪)的齒形形狀誤差(壓力角誤差Δ ^、AfaKL、齒向誤差AL、齒厚誤差Ath)如何傳播進行了解析。其結果是，以如下方式獲得了對各誤差量的齒形誤差傳播式(1) G)。需要說明的是，在工件W(內齒輪)為正齒輪的情況下，螺旋運動誤差ΔΡ為0(沒有)。式1徑向位置誤差Δ X
權利要求
1.一種內齒輪加工方法，通過使內齒輪與鼓形螺旋狀砂輪在彼此帶有軸交叉角的狀態下嚙合而同步旋轉，從而通過所述鼓形螺旋狀砂輪對所述內齒輪的齒面進行磨削加工，其特征在于，通過修正徑向位置、砂輪橫向位置、砂輪回旋角、螺旋運動而使計測到的所述內齒輪的齒面的壓力角誤差減少，通過修正螺旋運動而使計測到的所述內齒輪的齒面的齒向誤差減少，通過修正徑向位置、砂輪橫向位置、螺旋運動而使計測到的所述內齒輪的齒面的齒厚誤差減少。
2.根據權利要求1所述的內齒輪加工方法，其特征在于，首先，設定使所述齒向誤差減少的螺旋運動的修正量，接著，設定使非對稱的所述壓力角誤差減少的砂輪橫向位置的修正量，然后，設定使對稱的所述壓力角誤差和所述齒厚誤差減少的徑向位置的修正量和砂輪回旋角的修正量，并且，根據所述各修正量對徑向位置、砂輪橫向位置、砂輪回旋角、螺旋運動進行修正。
3.根據權利要求1或2所述的內齒輪加工方法，其特征在于，對所述壓力角誤差因徑向位置誤差、砂輪橫向位置誤差、砂輪回旋角誤差、螺旋運動誤差受到的影響、所述齒向誤差因所述螺旋運動誤差受到的影響、所述齒厚誤差因徑向位置誤差、砂輪回旋角誤差、螺旋運動誤差受到的影響預先解析，根據該解析結果分別設定使所述壓力角誤差、所述齒向誤差及所述齒厚誤差減少的徑向位置、砂輪橫向位置、螺旋運動、 砂輪回旋角的各修正量，并根據所述各修正量對徑向位置、砂輪橫向位置、螺旋運動、砂輪回旋角進行修正。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的內齒輪加工方法，其特征在于，在所述內齒輪為正齒輪的情況下，使所述螺旋運動的修正量為0。
5.一種內齒輪加工機，通過使內齒輪和鼓形螺旋狀砂輪在彼此帶有軸交叉角的狀態下嚙合而同步旋轉，從而通過所述鼓形螺旋狀砂輪對所述內齒輪的齒面進行磨削加工，其特征在于，具備齒形形狀誤差修正機構，其通過修正徑向位置、砂輪橫向位置、砂輪回旋角、螺旋運動而使計測到的所述內齒輪的齒面的壓力角誤差減少，通過修正螺旋運動而使計測到的所述內齒輪的齒面的齒向誤差減少，通過修正徑向位置、砂輪橫向位置、螺旋運動而使計測到的所述內齒輪的齒面的齒厚誤差減少。
6.根據權利要求5所述的內齒輪加工機，其特征在于，所述齒形形狀誤差修正機構首先設定使所述齒向誤差減少的螺旋運動的修正量，接著設定使非對稱的所述壓力角誤差減少的砂輪橫向位置的修正量，然后設定使對稱的所述壓力角誤差和所述齒厚誤差減少的徑向位置的修正量和砂輪回旋角的修正量，并根據所述各修正量對徑向位置、砂輪橫向位置、砂輪回旋角、螺旋運動進行修正。
7.根據權利要求5或6所述的內齒輪加工機，其特征在于，所述齒形形狀誤差修正機構根據對所述壓力角誤差因徑向位置誤差、砂輪橫向位置誤差、砂輪回旋角誤差、螺旋運動誤差受到的影響、所述齒向誤差因所述螺旋運動誤差受到的影響、所述齒厚誤差因徑向位置誤差、砂輪回旋角誤差、螺旋運動誤差受到的影響預先解析而得到的解析結果，分別設定使所述壓力角誤差、所述齒向誤差及所述齒厚誤差減少的徑向位置、砂輪橫向位置、螺旋運動、砂輪回旋角的各修正量，并根據所述各修正量對徑向位置、砂輪橫向位置、螺旋運動、砂輪回旋角進行修正。
8.根據權利要求5至7中任一項所述的內齒輪加工機，其特征在于， 在所述內齒輪為正齒輪的情況下，所述齒形形狀誤差修正機構使所述螺旋運動的修正量為0。
全文摘要
本發明的目的在于提供一種能夠在使用鼓形螺旋狀砂輪對內齒輪的齒形實施磨削加工時修正齒形形狀誤差從而實現高精度的齒形磨削加工的內齒輪加工方法及內齒輪加工機。因此，作為內齒輪磨削盤(內齒輪加工機)的齒形形狀誤差修正機構發揮作用的NC裝置(31)構成為，通過修正徑向位置、砂輪橫向位置、砂輪回旋角、螺旋運動而使計測到的工件(W)(內齒輪)的齒面的壓力角誤差(ΔfaL、ΔfaR)減少，通過修正螺旋運動而使計測到的工件(W)的齒面的齒向誤差(ΔL)減少，通過修正徑向位置、砂輪橫向位置、螺旋運動而使計測到的工件(W)的齒面的齒厚誤差(Δth)減少。
文檔編號B23F5/04GK102481648SQ20108003768
公開日2012年5月30日 申請日期2010年8月6日 優先權日2009年8月24日
發明者柳瀨吉言, 越智政志 申請人:三菱重工業株式會社