齿轮用研磨体 |
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| 申请号 | CN201480024093.X | 申请日 | 2014-07-07 | 公开(公告)号 | CN105163888B | 公开(公告)日 | 2017-07-14 |
| 申请人 | 株式会社日东雷斯本社; | 发明人 | 涂矢隆彦; 森冈彰一; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种能够容易地制作，无需修整等特别的整形作业而能够对 齿轮 的 齿面 进行高 精度 地 研磨 的齿轮用研磨体。齿轮用研磨体(4A)具有能够绕旋 转轴 线(S1)进行旋转运动且与作为研磨对象的齿轮(6)的齿(9) 啮合 的 螺纹 状研磨部(8A)，并通过该螺纹状研磨部(8A)的旋转运动而对齿轮(6)的齿面(9a)进行研磨，齿轮用研磨体(4A)具备多个具有挠性的研磨片(10A)，研磨片(10A)具有从以螺纹状研磨部(8A)的螺纹底径(DA)为直径的假想圆(13)朝向径向外侧鼓起的鼓出部(10a)，通过使研磨片(10A)的鼓出部(10a)绕 旋转轴 线(S1)彼此错开并且使研磨片(10A)在旋转轴线(S1)的轴线方向上重合，从而形成螺纹状研磨部(8A)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种齿轮用研磨体，其具有能够绕旋转轴线进行旋转运动且与作为研磨对象的齿轮的齿啮合的螺纹状研磨部，并通过该螺纹状研磨部的旋转运动而对齿轮的齿面进行研磨，所述齿轮用研磨体的特征在于， |
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| 说明书全文 | 齿轮用研磨体技术领域背景技术[0004] 在先技术文献 [0005] 专利文献1：日本特开2013-18117号公报 [0007] 然而，在上述的螺纹状砂轮中，为了对齿轮的齿面进行高精度地磨削，必须配合齿轮的齿的形状而高精度地成形该螺纹状砂轮本身，因此需要高度的加工技术，存在不能容易地制作这一问题点。 [0008] 另外，螺纹状砂轮自身的表面也随着使用而磨损，因此为了维持加工精度，需要时常进行被称为修整(dressing)的整形作业，需要用于进行修整的专用机器，并且除了磨削作业之外还需要用于修整的作业时间，从而也存在导致附属设备的增加、生产效率的恶化的问题点。 发明内容[0009] 发明所要解决的课题 [0010] 本发明是鉴于前述那样的问题点而完成的，其目的在于提供一种齿轮 用研磨体，该齿轮用研磨体能够容易地制作，无需修整等特别的整形作业而能够对齿轮的齿面进行高精度地研磨。 [0011] 用于解决课题的方案 [0012] 为了达到所述目的，本发明的齿轮用研磨体具有能够绕旋转轴线进行旋转运动且与作为研磨对象的齿轮的齿啮合的螺纹状研磨部，并通过该螺纹状研磨部的旋转运动而对齿轮的齿面进行研磨，所述齿轮用研磨体的特征在于，具备多个具有挠性的研磨片，所述研磨片具有从以所述螺纹状研磨部的螺纹底径为直径的假想圆朝向径向外侧鼓起的鼓出部，通过使所述研磨片的鼓出部绕旋转轴线彼此错开并且使所述研磨片在旋转轴线方向上重合，从而形成所述螺纹状研磨部(第一发明)。 [0013] 在本发明中，所述研磨片具备基材，所述基材具有形成所述鼓出部的轮廓的曲线状部，仅在该基材的表面的所述曲线状部附近以能够与齿轮的齿面接触的方式设置有研磨层(第二发明)。 [0014] 在本发明中，在多个所述研磨片中的彼此相邻的研磨片之间夹设有用于设置规定的间隙的间隔件(第三发明)。 [0015] 发明效果 [0016] 根据第一发明的齿轮用研磨体，通过使具有挠性的多个研磨片的鼓出部绕旋转轴线彼此错开并且使所述研磨片在旋转轴线方向上重合，从而形成螺纹状研磨部，因此当将该螺纹状研磨部按压于齿轮的齿上时，研磨片按照齿的形状而挠曲，能够使螺纹状研磨部与齿面紧密地接触。从而，不会局部地研磨齿面而能够均匀地研磨齿面，从而能够高精度地研磨齿面。另外，不需要按照齿轮的齿的形状而高精度地成形螺纹状研磨部，因此能够容易地制作。 [0017] 并且，由于挠曲状态下的研磨片欲回到初始位置的复原力，研磨片始终被按压于齿面，因此即便研磨片自身随着使用而磨损，也能够维持研磨片与齿面接触的状态，不再需要螺纹状砂轮所需的修整等特别的整形作业。 [0018] 根据第二发明的齿轮用研磨体，由于仅在研磨片的基材的表面的曲线状部附近以能够与齿轮的齿面接触的方式设置有研磨层，因此在研磨片上，仅在与齿面实质接触的部分设置有研磨材料，在具有必要的研磨功能 的同时能够大幅减少研磨材料等的使用量。 [0019] 另外，由于在研磨片的基材的曲线状部附近以外的部分未设置有研磨层，因此与在基材的表面整体上设置有研磨层的情况相比，研磨片更柔软地挠曲，能够使螺纹状研磨部与齿面更紧密地接触，从而能够进一步提高研磨的精度。 [0020] 并且，能够使随着螺纹状研磨部的旋转运动产生的离心力更有效地作用于研磨片，因此能够使挠曲状态下的研磨片以因该离心力而欲恢复到初始的位置的方式立起而按压齿面，通过调节该离心力，换言之，通过调节螺纹状研磨部的旋转速度，能够调节向研磨片的齿面的按压力。 [0021] 另外，根据第三发明的齿轮用研磨体，在多个研磨片中的彼此相邻的研磨片之间夹设有用于设置规定的间隙的间隔件，因此通过调节间隔件的厚度、直径尺寸、个数等，能够容易地调节研磨片的挠曲状态。附图说明 [0022] 图1是使用了本发明的第一实施方式所涉及的齿轮用研磨体的齿轮研磨装置的主要部分结构图，(a)是示出齿轮用研磨体与齿轮之间的啮合状态的主视图，(b)是(a)的A-A线剖视图。 [0023] 图2是图1(a)的B部放大图。 [0024] 图3是第一实施方式的齿轮用研磨体的分解立体图。 [0025] 图4是构成第一实施方式的齿轮用研磨体的研磨片的一例的说明图，(a)是主视图，(b)是侧视图，(c)是后视图。 [0026] 图5是构成第一实施方式的齿轮用研磨体的研磨片的另一例的说明图，(a)是主视图，(b)是侧视图，(c)是后视图。 [0027] 图6中的(a)是图2的C部放大图，(b)是(a)的E部放大图。 [0028] 图7是网纹图案状研磨纹理的形成过程说明图。 [0029] 图8是构成本发明的第二实施方式所涉及的齿轮用研磨体的研磨片的说明图，(a)是主视图，(b)是侧视图，(c)是后视图。 [0030] 图9中的(a)是第二实施方式的齿轮用研磨体与齿轮之间的啮合状态的主要部分放大图，(b)是(a)的F部放大图。 [0031] 图10是第三实施方式的齿轮用研磨体与齿轮之间的啮合状态的主要 部分放大图。 [0032] 图11中的(a)是螺纹状研磨部的螺纹条数为3时的研磨片的主视图，(b)是螺纹状研磨部的螺纹条数为4时的研磨片的主视图。 [0033] 图12是研磨片的定位机构的另一方式例的说明图，(a)是主视图，(b)是侧视图，(c)是后视图。 具体实施方式[0034] 接下来，参照附图对本发明的齿轮用研磨体的具体实施方式进行说明。 [0035] 〔第一实施方式〕 [0036] <齿轮研磨装置的说明> [0037] 图1(a)、(b)所示的齿轮研磨装置1在相互正交的X、Y、Z轴这三个控制轴系统中，具备：主轴2，其绕沿X轴方向延伸的旋转轴线S1而被旋转驱动；和工作台轴3，其绕沿Z轴方向延伸的旋转轴线S2而被旋转驱动，所述旋转轴线S2具有在与X轴方向正交的Y轴方向上隔开规定距离的位置与旋转轴线S1呈直角那样的位置关系。 [0038] 主轴2在X、Y、Z轴的各轴方向上移动自如。 [0039] 在主轴2上以能够装卸的方式装配有蜗杆状的齿轮用研磨体4A。需要说明的是，由附图标记5示出的构件是用于将齿轮用研磨体4A在主轴2上保持为固定状态的固定用具。 [0040] 通过主轴2的旋转驱动，齿轮用研磨体4A与主轴2一起绕旋转轴线S1旋转。 [0041] 在工作台轴3上以能够装卸的方式装配有作为研磨对象的外齿的齿轮6。需要说明的是，由附图标记7示出的构件是用于将齿轮6在工作台轴3上保持为固定状态的固定用具。 [0042] 通过工作台轴3的旋转驱动，齿轮6与工作台轴3一起绕旋转轴线S2旋转。 [0043] 在齿轮研磨装置1中，通过主轴2以及工作台轴3的同步旋转驱动和主轴2的各轴方向的移动动作，能够一边改变齿轮用研磨体4A与齿轮6之间的啮合位置一边研磨齿轮6。 [0044] <齿轮用研磨体的说明> [0045] 如图2所示，齿轮用研磨体4A具有沿着未图示的平行的两根假想的螺旋曲线形成两条螺纹牙部8a、8b那样的螺纹状研磨部8A。 [0046] 螺纹状研磨部8A形成为能够与齿轮6的齿9啮合的形状尺寸，通过使螺纹状研磨部8A在与齿轮6的齿9啮合的状态下绕旋转轴线S1进行旋转运动，能够研磨齿轮6的齿面9a。 [0047] 如图3所示，齿轮用研磨体4A具备在使旋转中心一致的状态下配置在旋转轴线S1的轴线方向上的具有挠性的多个研磨片10A，通过在旋转轴线S1的轴线方向上层叠上述的研磨片10A而构成。 [0048] <研磨片的说明> [0049] 如图4(a)～(c)所示，研磨片10A具备构成其基础部分的基材11，在该基材11的一侧(在图4(b)中为左侧)的表面整体上设置有研磨层12而构成。这里，通过借助粘接剂层将研磨材料附着在基材11上形成研磨层12。 [0050] 如图4(a)所示，研磨片10A具有从以螺纹状研磨部8A的螺纹底径DA(参照图2)为直径的假想圆13朝向径向外侧鼓起的鼓出部10a。 [0051] 需要说明的是，在研磨片10A上设置的鼓出部10a的数量与螺纹状研磨部8A的螺纹条数一致，在本实施方式中，螺纹条数为2，因此设置有两个鼓出部10a，上述的鼓出部10a以旋转轴线S1所通过的中心点O1为中心而在周向上等间隔(每隔180°)地配置。 [0052] 如图4(a)、(c)所示，在研磨片10A上设置有以中心点O1为中心的插通孔14。 [0053] 另外，为了将上述的研磨片10A定位为使多个研磨片10A的鼓出部10a绕旋转轴线S1相互错开规定角度的状态，在某个研磨片10A上以中心点O1为中心在例如0°的角度位置处设置有定位用孔15(参照图4(a))、在其他研磨片10A上以中心点O1为中心在例如10°的角度位置处设置有定位用孔15(参照图5(a))，以这种方式在多个研磨片10A上，以中心点O1为中心在互不相同的规定角度位置处设置有定位用孔15。 [0054] 如图3所示，在齿轮用研磨体4A中，在使旋转中心一致的状态下按照设置在各研磨片10A上的定位用孔15的角度位置从大到小的顺序、或从小到大的顺序，将多个研磨片10A配置在旋转轴线S1的轴线方向上，以穿过各研磨片10A的定位用孔15的方式插入定位用轴16，由此能够将上述的研磨片10A的鼓出部10a定位在绕旋转轴线S1彼此错开规定角度的位置并使之在旋转S1的轴线方向上重合。 [0055] 这样，由定位用轴16定位的多个研磨片10A在各研磨片10A的插通孔14上插通有保持用具17(图2参照)的中空轴部17a，如图2所示，被在该中空轴部17a的两端部设置的凸缘17b从两侧保持，由此通过保持用具17固定为其定位状态。 [0056] 如图4(c)所示，基材11具有以中心点O1为中心的假想圆13的内侧部分的主体部11a、形成鼓出部10a的轮廓的曲线状部11b、以及在主体部11a与曲线状部11b之间形成为月牙状的月牙状部11c。 [0057] 这里，曲线状部11b由第一曲线状部18和第二曲线状部19构成，可以说是将涡旋曲线的一部分组合而成的，所述第一曲线状部18在绕中心点O1的第一规定角度区域(在图4(c)中为0°～90°和180°～270°)中，随着绕中心点O1的角度变大而与中心点O1之间的距离变大，所述第二曲线状部19在与第一规定角度区域连续的第二规定角度区域(在图4(c)中为90°～180°和270°～360°)中，随着绕中心点O1的角度变大而与中心点O1之间的距离变短。 [0059] 作为附着在基材11上的研磨材料(磨粒)，例如能够举出由从金刚石、CBN(立方晶氮化硼)、B4C、Al2O3、SiO2、SiC中选择的至少1种以上构成的材料。 [0060] 用于附着在基材11上的研磨材料的粘接剂层由对研磨材料彼此进行粘接的结合剂、和将研磨材料粘接在基材上的粘接剂构成。 [0061] 作为对研磨材料彼此进行粘接的结合剂，从通常使用的金属(metal)、电沉积(electrodeposition)、玻璃化(vitrified)、树脂等中适当地选择。 [0063] <研磨动作的说明> [0064] 以下，对使用了上述那样构成的齿轮用研磨体4A的齿轮研磨装置1进行的齿轮6的研磨动作进行说明。 [0065] 首先，如图1(a)、(b)所示，为了使齿轮用研磨体4A的螺纹状研磨部8A与齿轮6的齿9啮合，进行主轴2的X、Y、Z轴的各轴方向的位置控制。 [0066] 接下来，将螺纹状研磨部8A按压到齿面9a上，使主轴2与工作台轴3同步而进行旋转驱动。 [0067] 如图2以及图3所示，在齿轮用研磨体4A中，通过使具有挠性的多个研磨片10A的鼓出部10a绕旋转轴线S1彼此错开规定角度并且在旋转轴线S1的轴线方向上重合而形成螺纹状研磨部8A，因此当将该螺纹状研磨部8A按压到齿轮6的齿9上时，如图6(a)、(b)所示，研磨片10A按照齿9的形状而挠曲，能够使螺纹状研磨部8A的螺纹牙部8a与齿面9a紧密地接触。 [0068] 根据本实施方式的齿轮用研磨体4A，能够通过研磨片10挠曲而使螺纹状研磨部8A的螺纹牙部8a与齿面9a紧密地接触，因此不会局部地研磨齿面9a而能够均匀地研磨齿面9a，从而能够高精度地研磨齿面9a。另外，不需要按照齿轮6的齿9的形状而高精度地成形螺纹状研磨部8A，能够通过以上述方法层叠多个研磨片10而容易地制作。 [0069] 并且，由于挠曲状态下的研磨片10欲回到初始位置的复原力，研磨片10始终被按压于齿面9a，因此即便研磨片10自身随着使用而磨损，也能够维持研磨片10与齿面9a接触的状态，不再需要以往的螺纹状砂轮中所需的修整等特别的整形作业。 [0070] 需要说明的是，在以往的螺纹状砂轮中，通过增大其直径的大小来相对地降低伴随着磨削动作产生的螺纹状磨削部的磨损的影响，但在本实施方式的齿轮用研磨体4A中，如上所述，通过研磨片10的复原力来消除伴随着研磨动作产生的螺纹状研磨部8A磨损的影响，因此能够使其直径尺寸比较小。 [0071] 因此，在如图7(a)～(c)所示那样的齿轮用研磨体4A相对于齿轮6的Z轴方向的进给动作中，在齿轮用研磨体4A沿着齿轮6的齿面9a 从图中的左侧朝向右侧移动时，如该图(a)所示，通过齿轮用研磨体4A的行进方向的先行侧的部位与齿面9a的接触，从而在齿面9a上形成沿着齿轮用研磨体4A的旋转方向R而朝向图中右下方的圆弧状的研磨纹理21a，如该图(b)所示，通过齿轮用研磨体4A的行进方向的后行侧的部位与齿面9a的接触，从而在之前形成于齿面9a的朝向右下方的研磨纹理21a之上，在齿面9a上形成沿着齿轮用研磨体4A的旋转方向R而朝向图中的右上方的圆弧状的研磨纹理21b。 [0072] 这样，如图7(c)所示，在齿轮6的齿面9a上形成有纹理的朝向不同的两个圆弧状的研磨纹理21a、21b相互交叉那样的网纹图案状研磨纹理21，在该网纹图案状研磨纹理21中的圆弧状的研磨纹理21a、21b的交差部形成有存油部22，例如在作为机动车的变速器用等的齿轮6而使用时，通过存积在该存油部22的润滑油，能够更有效地抑制齿面9a的磨损。 [0073] 〔第二实施方式〕 [0074] 图8是构成本发明的第二实施方式所涉及的齿轮用研磨体的研磨片的说明图，且分别示出主视图(a)、侧视图(b)以及后视图(c)。另外，图9分别示出第二实施方式的齿轮用研磨体与齿轮之间的啮合状态的主要部分放大图(a)、和(a)的F部放大图(b)。 [0075] 需要说明的是，在第二实施方式中，对与之前的第一实施方式相同或同样的部位，在图中标注相同的附图标记并省略其详细说明，以下，以第二实施方式所特有的部分为中心进行说明(关于后述的第三实施方式也同样)。 [0076] 在第一实施方式的研磨片10A中，如图4(a)～(c)所示，在基材11的一侧(在图4(b)中为左侧)的表面整体上设置有研磨层12，与此相对，在第二实施方式的研磨片10B中，如图8(a)～(c)所示，仅在基材11的一侧(在图8(b)中为左侧)的表面的曲线状部11b附近设置有所需最小限度的研磨层12。 [0077] 根据第二实施方式的齿轮用研磨体4B，当然能够得到与第一实施方式的齿轮用研磨体4A同样的作用效果，并且由于仅在基材11的一侧的表面的曲线状部11b附近设置有所需最小限度的研磨层12，因此在研磨 片10B上，仅在与齿面9a实质接触的部分设置有研磨层12，在具有所需的研磨功能的同时能够大幅减少研磨材料等的使用量。 [0078] 另外，由于在研磨片10B的基材11的曲线状部11b附近以外的部分未设置有研磨层12，因此与在基材11的表面整体上设置有研磨层12的情况相比，研磨片10B更柔软地挠曲，如图9(a)、(b)所示，能够使螺纹状研磨部8B的螺纹牙部8a与齿面9a更紧密地接触，从而能够进一步提高研磨的精度。 [0079] 并且，能够使随着螺纹状研磨部8B的旋转运动而产生的离心力更有效地作用于研磨片10B，因此能够使挠曲状态下的研磨片10B以通过该离心力而恢复到初始的位置的方式立起而按压齿面9a，通过调节该离心力，换言之，通过调节螺纹状研磨部8B的旋转速度，能够调节向研磨片10B的齿面9a的按压力。 [0080] 〔第三实施方式〕 [0081] 图10示出第三实施方式的齿轮用研磨体与齿轮之间的啮合状态的主要部分放大图。 [0082] 在第一实施方式的齿轮用研磨体4A中，如图6所示，多个研磨片10A彼此紧贴地配置，与此相对，在第三实施方式的齿轮用研磨体4C中，如图10所示，在多个研磨片10A中的彼此相邻的研磨片10A之间夹设有用于设置规定的间隙的间隔件23，通过在夹设有间隔件23的状态下使多个研磨片10A在旋转轴线S1的轴线方向上重合来形成螺纹状研磨部8C。 [0083] 根据第三实施方式的齿轮用研磨体4C，当然能够得到与第一实施方式的齿轮用研磨体4A同样的作用效果，并且由于在多个研磨片10A中的彼此相邻的研磨片10A之间夹设有用于设置规定的间隙的间隔件23，因此通过调节间隔件23的厚度、直径尺寸、个数等，能够容易地调节研磨片10A的挠曲状态。 [0084] 以上，基于多个实施方式对本发明的齿轮用研磨体进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式所记载的结构，能够对各实施方式所记载的结构进行适当组合等，在不脱离其主旨的范围内能够对其结构进行适当地变更。 [0085] 例如，在螺纹状研磨部8A的螺纹条数为3的情况下，如图11(a) 所示，使用在绕中心点O1的周向上以等间隔(每隔120°)设置三个鼓出部10a而成的研磨片10C，而在螺纹条数为4的情况下，如该图(b)所示，使用在绕中心点O1的周向上以等间隔(每90°)设置四个鼓出部10a而成的研磨片10D(关于螺纹状研磨部8B、8C也同样)。 [0086] 另外，也可以代替在研磨片10A上设置的定位用孔15(参照图4(a)、(c))，如图12(a)、(c)所示，在插通孔14的周缘设置切口部24，在保持用具17的轴部17a设置与该切口部24对应的凸部(省略图示)而进行上述的定位(关于研磨片10B、10C、10D也同样)。 [0087] 另外，在研磨片10A～10D中，在基材11的表面上设置研磨层12，但并不限定于此，例如也可以使用向合成树脂混入研磨材料(磨粒)而成形为片状的构件。 [0088] 另外，研磨片10A～10D的形成鼓出部10a的轮廓的基材11的曲线状部11b不需要一定是完全的曲线，也可以使多个线段相连而整体形成曲线状。 [0089] 另外，在研磨片10A～10D中，示出了仅在基材11的一侧的表面上设置研磨层12的例子，在该情况下，为了对与一侧的齿面9a相反一侧的齿面9b进行研磨，需要暂时解除齿轮用研磨体4A～4C相对于齿轮6的啮合状态，或者，改变齿轮用研磨体4A～4C相对于主轴2的安装的方向，或者转移齿轮用研磨体4A～4C相对于齿轮6的啮合位置。 [0090] 于是，在研磨片10A～10D中，通过在基材11的另一侧的表面上也设置研磨层12，即在基材11的表背两面上设置研磨层12，从而无需解除齿轮用研磨体4A～4C相对于齿轮6的啮合状态，能够一次(one chuck)对一侧的齿面9a和相反侧的齿面9b这双方的齿面9a、9b进行研磨，能够提高作业效率。需要说明的是，在对与一侧的齿面9a相反一侧的齿面9b进行研磨时，以将螺纹状研磨部8A～8C的螺纹牙部8a、8b向齿面9b按压的方式进行主轴2与工作台轴3之间的同步控制。 [0091] 工业实用性 [0092] 本发明的齿轮用研磨体能够容易地制作，无需修整等特别的整形作业而能够对齿轮的齿面进行高精度地研磨，由于具有这一特性，因此例如能够适宜地在重视居住性、耗油率的机动车领域的变速器等所使用的齿轮的 加工精度提高的用途中使用。 [0093] 附图标记说明： [0094] 1 齿轮研磨装置 [0095] 4A～4C 齿轮用研磨体 [0096] 8A～8C 螺纹状研磨部 [0097] 10A～10D 研磨片 [0098] 10a 鼓出部 [0099] 11 基材 [0100] 11b 曲线状部 [0101] 12 研磨层 [0102] 13 假想圆 [0103] 23 间隔件 |
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