專利名稱：用于機(jī)械加工內(nèi)齒輪的圓筒形螺紋工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于機(jī)械加工內(nèi)齒輪的圓筒形螺紋工具，該工具形成為圓筒形狀，以在將被機(jī)械加工的內(nèi)齒輪的機(jī)械加工期間，以一定的軸交角與將被機(jī)械加工的內(nèi)齒輪嚙合。
背景技術(shù)：
通常，齒輪切削工藝包括通過由齒輪切削對預(yù)定材料的齒輪進(jìn)行機(jī)械加工；對被機(jī)械加工的齒輪進(jìn)行熱處理；以及隨后對尺寸進(jìn)行拋光(磨光)，以去除由該熱處理引起的扭曲。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式選擇的外齒輪形式、內(nèi)齒輪形式、螺桿(蝸桿)形式和類似物。另一方面，在齒輪中，內(nèi)齒輪通常用在汽車傳動系統(tǒng)和類似物中。近來，已經(jīng)存在對為了降低這種傳動系統(tǒng)的振動和噪聲的目的而改善機(jī)械加工精度的需求。因此，在此之前，已經(jīng)提出了內(nèi)齒輪磨削方法，其通過同時旋轉(zhuǎn)以其間具有軸交角的方式彼此嚙合的經(jīng)過熱處理的內(nèi)齒輪和圓筒形螺紋砂輪而進(jìn)行齒面的磨削。通過這種方法，采用嚙合旋轉(zhuǎn)和軸交角，在內(nèi)齒輪和螺紋砂輪之間產(chǎn)生滑移速度，從而可以精細(xì)磨削內(nèi)齒輪的齒面。例如在非專利文獻(xiàn)1中披露了這種用在常規(guī)內(nèi)齒輪磨削中的螺紋砂輪?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1 =Shigeru Hoyashita 于 1996 年 1 月發(fā)表在“Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers C” (Vol. 62，No. 593，pp. 284—290)上的文章 "Barrel Worm-Shaped Tool with Conjugate Cutting-Edge Profile Generated from Tooth Profile of Internal Gear[日文]，，。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題在常規(guī)內(nèi)齒輪磨削方法中，如上所述，通過相對于螺紋砂輪具有軸交角以滑移速度而改善機(jī)械加工性。因此，螺紋砂輪形成為圓筒形狀，其具有從其軸向中間部向其軸向相對兩端部逐漸降低的直徑尺寸，使得在以任何軸交角放置螺紋砂輪時螺紋砂輪可以與內(nèi)齒輪恰當(dāng)?shù)貒Ш稀６?，在螺紋砂輪的外表面上，螺紋形成為與內(nèi)齒輪的齒嚙合。以預(yù)定的軸交角放置該螺紋砂輪。因此，使所述螺紋具有螺旋角。在其中使圓筒形螺紋砂輪的所述螺紋具有螺旋角的情況中，圓筒形螺紋砂輪的螺紋和內(nèi)齒輪的齒之間的接觸點(diǎn)在螺紋砂輪的軸向中間部和其軸向相對端部之間不同。因此，需要改變螺旋角。換句話說，為了以高精度磨削內(nèi)齒輪，被認(rèn)為重要的是恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置與圓筒形形狀相關(guān)的螺紋砂輪的螺旋角的變化量。
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)是提供用于機(jī)械加工內(nèi)齒輪的圓筒形螺紋工具，其能夠通過恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置螺旋角以高精度進(jìn)行機(jī)械加工。技術(shù)方案根據(jù)第一發(fā)明的用于解決上述問題的用于機(jī)械加工內(nèi)齒輪的圓筒形螺紋工具是一種形成為圓筒形形狀的圓筒形螺紋工具，該圓筒形狀具有從圓筒形螺紋工具的軸向中間部向圓筒形螺紋工具的軸向相對端部逐漸減小的直徑，使得在將被機(jī)械加工的內(nèi)齒輪的機(jī)械加工期間，圓筒形螺紋工具以圓筒形螺紋工具和將被機(jī)械加工的內(nèi)齒輪之間具有軸交角的方式與將被機(jī)械加工的內(nèi)齒輪嚙合，其特征在于，根據(jù)距離軸向中間部的長度設(shè)置螺旋根據(jù)第二發(fā)明的用于解決上述問題的用于機(jī)械加工內(nèi)齒輪的圓筒形螺紋工具的特征在于，螺旋角的增量隨著距離軸向中間部的長度的增加而逐漸增加。有益效果在根據(jù)本發(fā)明的用于機(jī)械加工內(nèi)齒輪的圓筒形螺紋工具中，通過根據(jù)距離其軸向中間部的長度設(shè)置螺旋角，可以恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置與圓筒形形狀相關(guān)聯(lián)的螺旋角的變化量。因此， 可以以高精度進(jìn)行機(jī)械加工。


圖1為示出采用根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的圓筒形螺紋砂輪的內(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(a)和3(b)示出了通過模擬⑴的分析結(jié)果。圖3 (a)為示出與砂輪規(guī)格相關(guān)的砂輪螺旋角的變化量的圖表，圖3(b)為示出砂輪寬度和砂輪螺旋角的變化量之間的關(guān)系的視圖。圖4(a)和4(b)示出了通過模擬O)的分析結(jié)果。圖4(a)為示出與砂輪規(guī)格相關(guān)的砂輪螺旋角的變化量的圖表，圖4(b)為示出砂輪寬度和砂輪螺旋角的變化量之間的關(guān)系的視圖。圖5(a)和5(b)示出了通過模擬(3)的分析結(jié)果。圖5 (a)為示出與砂輪規(guī)格相關(guān)的砂輪螺旋角的變化量的圖表，圖5(b)為示出砂輪寬度和砂輪螺旋角的變化量之間的關(guān)系的視圖。圖6(a)和6(b)示出了通過模擬⑷的分析結(jié)果。圖6 (a)為示出與砂輪規(guī)格相關(guān)的砂輪螺旋角的變化量的圖表，圖6(b)為示出砂輪寬度和砂輪螺旋角的變化量之間的關(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)明的用于機(jī)械加工內(nèi)齒輪的圓筒形螺紋工具。應(yīng)當(dāng)注意到，在下文描述的該實(shí)施方式中，將根據(jù)本發(fā)明的用于機(jī)械加工內(nèi)齒輪的圓筒形螺紋工具應(yīng)用于磨削內(nèi)齒輪的圓筒形螺紋砂輪。實(shí)施方式如圖1所示，內(nèi)齒輪磨床(未示出)期望用于采用螺紋砂輪(螺紋工具)11磨削工件(將被機(jī)械加工的內(nèi)齒輪)W。工件W連接至內(nèi)齒輪磨床，以能夠圍繞豎直的(Z軸方向)工件旋轉(zhuǎn)軸線Cl旋轉(zhuǎn)。 工件W為指定的工件(內(nèi)齒輪)規(guī)格，從該工件(內(nèi)齒輪)規(guī)格可以獲得預(yù)定的齒形。而且，在內(nèi)齒輪磨床上，砂輪心軸12被支撐為能夠沿彼此垂直的X、Y和Z軸方向移動，并能夠圍繞砂輪旋轉(zhuǎn)軸線Bl旋轉(zhuǎn)。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軸方向移動砂輪心軸12和使砂輪心軸12圍繞砂輪旋轉(zhuǎn)軸線Bl旋轉(zhuǎn)使螺紋砂輪11與砂輪心軸12 —起移動并旋轉(zhuǎn)。而且，砂輪心軸12被支撐為能夠圍繞未圖示的沿X軸方向延伸的砂輪樞軸轉(zhuǎn)動。 因此，通過圍繞砂輪樞軸轉(zhuǎn)動砂輪心軸12以改變砂輪旋轉(zhuǎn)軸線Bl的轉(zhuǎn)角，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(以后稱為軸間角Σ )。換句話說，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)。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端部逐漸降低的直徑尺寸。將螺紋砂輪11形成這種圓筒形狀使得即使將螺紋砂輪11 放置為以軸間角Σ傾斜，該螺紋砂輪11也能夠與工件W嚙合。而且，螺紋砂輪11為指定的砂輪規(guī)格，其與工件規(guī)格恰當(dāng)?shù)貒Ш?。?yīng)當(dāng)注意到，將作為砂輪規(guī)格中的一種的砂輪螺旋角設(shè)置為從螺紋砂輪11的軸向中間部向其軸向相對端部逐漸變化。以后將描述這種細(xì)節(jié)。而且，根據(jù)工件螺旋角和軸向中間部的砂輪螺旋角得到軸間角Σ為[(軸向中間部的砂輪螺旋角)_(工件螺旋角)]。因此，如圖1所示，通過轉(zhuǎn)動砂輪心軸12以預(yù)定軸間角Σ放置螺紋砂輪11開始用螺紋砂輪11磨削工件W。隨后，將以軸間角Σ放置的螺紋砂輪11移動至工件W的內(nèi)部，隨后進(jìn)一步移動以與工件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)，螺紋砂輪11在圍繞砂輪旋轉(zhuǎn)軸線Bl旋轉(zhuǎn)的同時上下(沿Z軸方向)移動。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與工件旋轉(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相對于螺紋砂輪11的砂輪角速度ω 2的相對速度(滑移速度V也可以為螺紋砂輪11的砂輪角速度 ω 2相對于工件W的工件角速度ω1的相對速度)。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，在采用螺紋砂輪11的內(nèi)齒輪磨削方法中，將軸間角Σ設(shè)置為大，以增加滑移速度V。由于軸間角Σ的這種設(shè)置，螺紋砂輪11形成為圓筒形形狀。而且，由于螺紋砂輪11由此形成為圓筒形形狀，因此圓筒形螺紋砂輪11的螺紋和工件W的齒之間的接觸點(diǎn)在螺紋砂輪11的軸向中間部和其軸向相對端部之間不同。因此，需要改變砂輪螺旋角。根據(jù)螺紋砂輪11的圓筒形狀的形式(曲率)設(shè)置砂輪螺旋角。然而，該圓筒形狀的形式還沿其軸向方向有規(guī)則地變化，難以采用一個簡單的公式或類似物限定這些。因此， 根據(jù)圓筒形形式的形式直接得到砂輪螺旋角看起來是不利的。因此，在根據(jù)本發(fā)明的螺紋砂輪11中，注意力集中在砂輪寬度(軸向長度)上，其為用于限定圓筒形形狀的形式的一個因素?；谠撋拜唽挾?，設(shè)置砂輪螺旋角。接下來，將參照圖3 (a)-6(b)描述設(shè)置螺紋砂輪11的砂輪螺旋角的方法。
為了弄清砂輪寬度和螺紋砂輪11的砂輪螺旋角之間的關(guān)系，通過下述模擬 (1)-(4)進(jìn)行分析。應(yīng)當(dāng)注意到，在這些模擬(1)-(4)中的每一個中，采用螺紋砂輪11進(jìn)行分析，其中軸向中間部的砂輪螺旋角是恒定的，而工件規(guī)格和砂輪規(guī)格是變化的。首先，參照圖3(a)和3(b)描述模擬(I)0
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)
砂輪外徑(軸向中間部)84. 2mm
砂輪節(jié)徑(軸向中間部)80.2mm
砂輪寬度:20-50mm
螺旋角(軸向中間部)55°
當(dāng)對于螺紋砂輪11，齒數(shù)、軸向中間部的砂輪外徑和砂輪節(jié)徑、砂輪寬度和軸向中
間部的砂輪螺旋角如上設(shè)置時，相應(yīng)地設(shè)置軸間角Σ、軸向相對端部的砂輪螺旋角和類似物。因此，可以得到砂輪螺旋角的變化量。砂輪螺旋角的該變化量為軸向相對端部的砂輪螺旋角相對于軸向中間部的砂輪螺旋角的變化量，并且得到為[(軸向中間部的砂輪螺旋角)-(軸向相對端部的砂輪螺旋角)]。在具有上述砂輪規(guī)格的每個螺紋砂輪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)個螺紋砂輪11，其砂輪規(guī)格的一部分與對應(yīng)的砂輪寬度和對應(yīng)的砂輪螺旋角的變化量收集在如圖3(a)所示的表中，砂輪寬度和砂輪螺旋角的變化量之間的關(guān)系如圖3(b)所示。因此，如圖3(a)所示，可以看出，砂輪螺旋角的變化量隨著砂輪寬度增加而增加。 換句話說，由于螺紋砂輪11在其端部處的直徑隨著砂輪寬度增加而減小，因此砂輪螺旋角從螺紋砂輪11的軸向中間部向其軸向相對端部逐漸變化。而且，如圖3 (b)所示，可以看出， 砂輪螺旋角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，將參照圖4(a)和4(b)描述模擬(2)。在該模擬O)中，如下述m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)60壓力角20°螺旋角20°齒根直徑131.7mm齒頂直徑123.7mm齒寬30mm(T2)砂輪規(guī)格螺紋數(shù)23砂輪外徑(軸向中間部):75. 6mm砂輪節(jié)徑(軸向中間部)71 · 6mm砂輪寬度20-50mm螺旋角(軸向中間部)50 °因此，如圖4(a)所示，可以看出，砂輪螺旋角的變化量隨著砂輪寬度增加而增加。 換句話說，由于螺紋砂輪11在其端部處的直徑隨著砂輪寬度增加而減小，因此砂輪螺旋角從螺紋砂輪11的軸向中間部向其軸向相對端部逐漸變化。而且，如圖4 (b)所示，可以看出， 砂輪螺旋角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，將參照圖5(a)和5(b)描述模擬(3)。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)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(T3)砂輪規(guī)格螺紋數(shù)29砂輪外徑(軸向中間部)94. 2mm砂輪節(jié)徑(軸向中間部)90. 2mm砂輪寬度20-50mm螺旋角(軸向中間部)50 °因此，如圖5(a)所示，可以看出，砂輪螺旋角的變化量隨著砂輪寬度增加而增加。 換句話說，由于螺紋砂輪11在其端部處的直徑隨著砂輪寬度增加而減小，因此砂輪螺旋角從螺紋砂輪11的軸向中間部向其軸向相對端部逐漸變化。而且，如圖5 (b)所示，可以看出， 砂輪螺旋角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，將參照圖6(a)和6(b)描述模擬⑷。在該模擬(4)中，如下述(W4)和(T4)所示設(shè)置工件規(guī)格和砂輪規(guī)格。(W4)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(T4)砂輪規(guī)格螺紋數(shù)31砂輪外徑(軸向中間部):60. 3mm砂輪節(jié)徑(軸向中間部)57. 9mm砂輪寬度20-50mm螺旋角(軸向中間部)50°因此，如圖6(a)所示，可以看出，砂輪螺旋角的變化量隨著砂輪寬度增加而增加。 換句話說，由于螺紋砂輪11在其端部處的直徑隨著砂輪寬度增加而減小，因此砂輪螺旋角從螺紋砂輪11的軸向中間部向其軸向相對端部逐漸變化。而且，如圖6 (b)所示，可以看出， 砂輪螺旋角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 (a) -6 (b)可以看到的那樣，在形成圓筒形形狀的螺紋砂輪11中， 通過根據(jù)從螺紋砂輪11的軸向中間部開始的軸向長度(位置)設(shè)置砂輪螺旋角，可以恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置與圓筒形形狀相關(guān)聯(lián)的砂輪螺旋角的變化量。而且，螺紋砂輪11的軸向相對端部中的一個的砂輪螺旋角為通過將根據(jù)從軸向中間部到所述一個端部的長度的砂輪螺旋角的變化量加至軸向中間部的砂輪螺旋角獲得的角度。另一方面，螺紋砂輪11的軸向相對端部中的另一個的砂輪螺旋角是通過從軸向中間部的砂輪螺旋角減去根據(jù)從軸向中間部到所述另一個端部的長度的砂輪螺旋角的變化量獲得的角度。因此，在根據(jù)本發(fā)明的螺紋砂輪中，通過根據(jù)離螺紋砂輪11的軸向中間部的長度設(shè)置砂輪螺旋角，可以恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置與圓筒形形狀相關(guān)聯(lián)的砂輪螺旋角的變化量。因此，可以以高精度進(jìn)行機(jī)械加工。應(yīng)當(dāng)注意到，在該實(shí)施方式種，根據(jù)本發(fā)明的用于機(jī)械加工內(nèi)齒輪的圓筒形螺紋工具已經(jīng)應(yīng)用于用于磨削經(jīng)過熱處理的工件W的螺紋砂輪11，但也可以應(yīng)用于用于拋光未經(jīng)過熱處理的工件W的剃齒刀。工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明可以適用于能夠快速地機(jī)械加工內(nèi)齒輪的圓筒形螺紋工具。
權(quán)利要求
1.一種用于機(jī)械加工內(nèi)齒輪的圓筒形螺紋工具，該圓筒形螺紋工具形成為圓筒形狀， 該圓筒形狀具有從圓筒形螺紋工具的軸向中間部向圓筒形螺紋工具的軸向相對端部逐漸減小的直徑，使得在將被機(jī)械加工的內(nèi)齒輪的機(jī)械加工期間，圓筒形螺紋工具以圓筒形螺紋工具和將被機(jī)械加工的內(nèi)齒輪之間具有軸交角的方式與將被機(jī)械加工的內(nèi)齒輪嚙合，其特征在于，根據(jù)距離軸向中間部的長度設(shè)置螺旋角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓筒形螺紋工具，其特征在于， 螺旋角的增量隨著距離軸向中間部的長度的增加而逐漸增加。
全文摘要
本發(fā)明的目標(biāo)是提供用于機(jī)械加工內(nèi)齒輪的圓筒形螺紋工具，其通過恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置螺旋角而能夠以高精度進(jìn)行機(jī)械加工。為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，螺紋砂輪(11)形成為圓筒形狀，該圓筒形狀具有從其軸向中間部向其軸向相對兩端部逐漸減小的直徑，使得在工件(W)的機(jī)械加工期間，螺紋砂輪(11)以與工件(W)之間具有軸交角的方式與工件(W)嚙合，根據(jù)距離軸向中間部的長度設(shè)置螺旋角。
文檔編號B23F21/02GK102264498SQ200980151859
公開日2011年11月30日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者柳瀨吉言, 越智政志 申請人:三菱重工業(yè)株式會社