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KR20120030566A - 내치차 가공 방법 및 그것에 사용하는 공구의 드레싱 방법 - Google Patents

내치차 가공 방법 및 그것에 사용하는 공구의 드레싱 방법 Download PDF

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KR20120030566A
KR20120030566A KR1020127002012A KR20127002012A KR20120030566A KR 20120030566 A KR20120030566 A KR 20120030566A KR 1020127002012 A KR1020127002012 A KR 1020127002012A KR 20127002012 A KR20127002012 A KR 20127002012A KR 20120030566 A KR20120030566 A KR 20120030566A
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KR
South Korea
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dressing
grindstone
tool
threaded
angle
Prior art date
Application number
KR1020127002012A
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KR101406429B1 (ko
Inventor
요시코토 야나세
마사시 오치
Original Assignee
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 filed Critical 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

숫돌의 연삭면을 재생 처리한 후의 공구라도, 피가공 내치차의 가공 정밀도의 안정화를 도모할 수 있는 내치차 가공 방법에서 사용하는 공구의 드레싱 방법을 제공하는 것이다. 그래서, 축방향 양 단부로부터 축방향 중간부로 향함에 따라서 그 직경이 점차 커지도록 형성되고, 피가공 내치차의 가공에 이용되는 배럴 형상의 나사형상 숫돌(11)에 대하여, 드레싱 기어 회전축(C2) 둘레로 회전 가능한 내치형상의 드레싱 기어(14)를 맞물리게 하여 드레싱을 실행하는 나사형상 공구의 드레싱 방법이며, 드레싱하기 전에 드레싱 후의 나사형상 숫돌(11)의 외경이 예측되고, 상기 나사형상 숫돌(11)의 드레싱 후의 예측 외경에 근거하여 드레싱 기어 회전축(C2)과 나사형상 숫돌(11)의 나사형상 공구 회전축(B1)의 축 교차각(∑2)이 설정되며, 상기 설정된 축 교차각(∑2)으로 드레싱 기어(14)와 나사형상 숫돌(11)이 맞물린 상태에서 드레싱을 실행하도록 했다.

Description

내치차 가공 방법 및 그것에 사용하는 공구의 드레싱 방법{METHOD FOR MACHINING INTERNALLY TOOTHED GEAR AND METHOD FOR DRESSING TOOL USED FOR SAME}
본 발명은 배럴 형상의 나사형상 공구를 이용하여 피가공 내치차의 치면의 연삭 가공을 실행하는 내치차 가공 방법 및 배럴 형상의 나사형상 공구의 드레싱 방법에 관한 것이다.
치차는 자동차용 트랜스미션 등에서 많이 이용되고 있다. 최근에, 트랜스미션의 저진동화 및 저소음화를 도모하는 것을 목적으로 하여, 치차의 가공 정밀도의 향상이 더욱 요구되고 있다. 치차 가공법에서는, 일반적으로, 소정의 치차 소재에 대하여 톱니 절단 가공을 실행함으로써 치차를 형성하고, 톱니 절단 가공된 치차를 열처리한 후에, 이 열처리에 의한 뒤틀림 등을 제거하기 위하여 마무리 가공(연삭 가공)을 실행하고 있다. 종래부터, 열처리 후의 피가공 치차와 숫돌을, 축 교차각을 부여한 상태에서 맞물리게 하여, 연삭을 실행하고 있다. 이들 연삭 가공에 사용되는 공구의 형상에도, 연삭하는 치차의 형상에 따라서, 외치차 형상, 내치차 형상, 나사(워엄)형 등이 있다.
숫돌의 예리함은 연삭 가공을 실행하는데 따라 마모하여 저하한다. 그 때문에, 소정 수량의 치차를 연삭 한 후에는, 연삭면이 마모한 숫돌에 대하여, 드레싱을 실행하여 날카로운 날면(刃面)을 재생시키는 것이 필요하다.]
드레싱을 실행하는 방법으로서 마무리 가공된 후의 치차와 거의 동일한 치차 제원(諸元)으로 설정된 드레싱 기어를 이용하여 숫돌을 드레싱하는 것이 실행되고 있다. 드레싱시에는, 드레싱 기어를 피가공 치차로 판단하고, 드레싱 기어와 숫돌의 축 교차각을 피가공 치차의 연삭 가공시의 축 교차각으로 설정하여 드레싱을 실행하는 것이 일반적이다. 한편, 특허문헌 1에는, 외치식의 워크(피가공 외치차)와 내치 숫돌의 연삭 가공에 관하여, 드레싱 가능 회수를 증대시켜 숫돌 수명을 연장시키기 위해서, 외치식 드레싱 기어와 내치 숫돌의 교차축각(축 교차각)을 드레싱마다 점차 작게 하도록 한 하드 기어 호닝 가공 방법이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제 1999-138346 호 공보(예를 들면, 단락 [0011]내지［0020] 등 참조)
최근은 외치차 뿐만 아니라 내치차에 대해서도, 그 가공 정밀도의 향상이 요구되고 있다. 피가공 내치차에 연삭 가공을 실행하는 숫돌로서 나사형상 숫돌을 이용하여 피가공 치차에 맞물리게 하여 마무리 가공하는 방법이 있다. 이 나사형상 숫돌에 대하여 드레싱 기어를 이용하여 드레싱마다 축 교차각을 바꾸지 않는 일반적인 드레싱을 실행하는 방법은, 드레싱을 실행할 때마다 작아지는 나사형상 숫돌의 직경 변화의 영향이 나사형상 숫돌의 날면형상에 영향을 미치는 것에 의해, 드레싱 후의 나사형상 숫돌과 피가공 내치차의 접촉 상태가 드레싱 전의 나사형상 숫돌의 경우와 변화하며, 이것이 연삭 가공에 적지 않은 영향을 미쳐, 연삭 가공 후의 피가공 내치차의 치면형상이 변화할 가능성이 있었다. 특히 대량 생산 가공에서는, 가공 정밀도의 안정화에 영향을 준다.
따라서, 본 발명은 상술과 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 숫돌의 연삭면을 재생 처리한 후의 공구라도, 피가공 내치차의 가공 정밀도의 안정화를 도모할 수 있는 내치차 가공 방법 및 이에 사용하는 공구의 드레싱 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상술한 과제를 해결하는 제 1 발명에 따른 내치차 가공 방법은, 워크 회전축 둘레로 회전 가능한 피가공 내치차와, 상기 워크 회전축에 대하여 소정의 축 교차각으로 배치되는 공구 회전축 둘레로 회전 가능한 배럴 형상의 나사형상 공구를 맞물리게 하여 동기 회전시키는 것에 의해, 피가공 내치차에 연삭 가공을 실행하는 내치차 가공 방법에 있어서, 상기 나사형상 공구를 드레싱하기 전에 예측된 드레싱 후의 상기 나사형상 공구의 외경에 근거하여 연삭 가공의 축 교차각이 설정되고, 상기 설정된 축 교차각에 근거하여 상기 나사형상 공구가 드레싱되고, 상기 드레싱된 나사형상 공구가 상기 설정된 축 교차각으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하는 제 2 발명에 따른 내치차 가공 방법은, 제 1 발명에 따른 내치차 가공 방법에 있어서, 상기 축 교차각이, 상기 나사형상 공구를 드레싱할 때마다 점차 작게 설정되는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하는 제 3 발명에 따른 내치차 가공 방법은, 제 1 발명에 따른 내치차 가공 방법에 있어서, 드레싱하기 전의 연삭 가공시의 미끄럼 속도가 연산되고, 상기 연산된 미끄럼 속도를 기준으로 하여 상기 피가공 내치차의 회전수와 상기 나사형상 공구의 회전수가 설정되는 것을 특징으로 한다. 상술한 과제를 해결하는 제 4 발명에 따르는 나사형상 공구의 드레싱 방법은, 축방향 양 단부로부터 축방향 중간부를 향함에 따라서 그 직경이 점차 커지도록 형성되고, 피가공 내치차의 가공에 이용되는 배럴 형상의 나사형상 공구에 대하여 드레싱 공구를 이용하여, 드레싱을 실행하는 나사형상 공구의 드레싱 방법에 있어서, 드레싱하기 전에 드레싱 후의 나사형상 공구의 외경이 예측되고, 상기 나사형상 공구의 드레싱 후의 예측 외경에 근거하여 드레싱 후의 연삭 가공시의 축 교차각이 설정되며, 상기 설정된 축 교차각으로부터 상기 나사형상 공구의 비틀림각이 설정되고, 상기 나사형상 공구가 상기 설정된 비틀림각이 되도록 상기 드레싱 공구로 드레싱을 실행하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하는 제 5 발명에 따른 나사형상 공구의 드레싱 방법은, 제 4 발명에 따른 나사형상 공구의 드레싱 방법에 있어서, 상기 드레싱 공구는 드레싱 기어 회전축 둘레로 회전 가능한 내치형상의 드레싱 기어이며, 상기 설정된 축 교차각으로 상기 드레싱 기어와 상기 나사형상 공구가 맞물린 상태에서 드레싱을 실행하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하는 제 6 발명에 따른 나사형상 공구의 드레싱 방법은, 제 4 발명에 따른 나사형상 공구의 드레싱 방법에 있어서, 상기 드레싱 공구는 피가공 내치차의 톱니의 단면형상을 윤곽으로 하는 형상을 이루는 드레서이며, 상기 설정된 비틀림각으로 상기 드레서가 상기 나사형상 공구에 맞물린 상태에서 드레싱을 실행하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 내치차 가공 방법에 의하면, 상술한 바와 같이 나사형상 공구를 드레싱한 후의 외경에 근거하여 연삭 가공시의 축 교차각 및 나사형상 공구의 비틀림각이 설정되는 것에 의해, 나사형상 공구와 피가공 내치차의 접촉 상태를 나사형상 공구의 드레싱의 전후 변함없이 항상 동일한 상태로 할 수 있다. 이것에 의해, 드레싱 후라도 드레싱 전과 동일한 연삭 상태로 할 수 있기 때문에, 드레싱 전의 가공과 드레싱 후의 가공에서의 피가공 내치차의 치면형상의 변화를 억제하여, 가공 정밀도의 안정화를 도모할 수 있다.
본 발명에 따른 나사형상 공구의 드레싱 방법에 의하면, 상술한 바와 같이 나사형상 공구를 드레싱하는 것에 의해 나사형상 숫돌의 외경이 작아져도, 연삭 가공시의 피가공 내치차와의 접촉 상태를 드레싱 전의 나사형상 숫돌과 동일한 상태로 할 수 있는 나사형상 숫돌을 제작할 수 있다. 즉, 드레싱 후에도 드레싱 전과 동일한 연삭 상태로 할 수 있기 때문에, 드레싱 전의 가공과 드레싱 후의 가공에서의 피가공 내치차의 치면형상의 변화를 억제하여, 가공 정밀도의 안정화를 도모할 수 있는 나사형상 공구를 제작할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 내치차 가공 방법의 일 실시형태를 도시한 도면이다.
도 2는 나사형상 숫돌의 종단면도이다.
도 3은 드레싱 장치에 있어서 나사형상 숫돌 및 드레싱 기어의 배치 상태를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 내치차 가공 방법의 일 실시형태의 설명도이다.
도 5는 시뮬레이션(1)의 해석 결과이며, 도 5의 (a)는 각 숫돌 제원에 대한, 숫돌 비틀림각, 워크 회전수(min-1), 숫돌 회전수(min-1), 미끄럼 속도(m/s)를 나타낸 표이며, 도 5의 (b)는 숫돌 외경과 축각의 관계를 나타낸 도면이다.
도 6은 시뮬레이션(2)의 해석 결과이며, 도 6의 (a)는 각 숫돌 제원에 대한, 숫돌 비틀림각, 워크 회전수(min-1), 숫돌 회전수(min-1), 미끄럼 속도(m/s)를 나타낸 표이며, 도 6의 (b)는 숫돌 외경과 축각의 관계를 나타낸 도면이다.
도 7은 드레싱 장치에 있어서 나사형상 숫돌 및 디스크 드레서의 배치 상태를 도시하는 도면이다.
[주요 실시형태]
본 발명에 따른 내치차 가공 방법 및 그것에 사용하는 공구의 드레싱 방법의 실시형태에 대하여, 도 1 내지 도 6을 참조하여 구체적으로 설명한다.
본 실시형태에 따른 내치차 가공 방법을 채용한 치차 연삭반(도시 생략)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 피가공 내치차인 워크(W)의 치면을 나사형상 숫돌(나사형상 공구)(11)에 의해 연삭 가공하고, 또한 도 3에 도시하는 바와 같이, 그 내치차 연삭반에 부설된 드레싱 장치(1)를 이용하여, 나사형상 숫돌(11)을 드레싱 공구인 드레싱 기어(14)에 의해 드레싱을 가능하게 하는 기계이다.
상기 치차 연삭반에는, 워크(W)가 연직(Z축방향)인 워크 회전축(C1) 둘레에 워크 회전 구동원(M1)에 의해 회전 가능하게 장착된다.
또한, 치차 연삭반에는, 도시하지 않은 숫돌 주축에 장착된 숫돌 아버(12)(arbor)가, 숫돌 회전축(B1) 둘레에 숫돌 회전 구동원(M2)에 의해 회전 가능하게 지지되는 동시에, 워크 회전축(C1)과 숫돌 회전축(B1) 사이의 거리가 조정되는 방향(이하, X축방향이라 칭함), X축방향과 직교하며 또한 숫돌 회전축(B1)과 직교하는 방향(이하, Y축방향이라 칭함), Z축방향으로 이동 가능하게 지지된다. 그리고, 이 숫돌 아버(12)의 선단에는, 워크(W)를 연삭하기 위한 나사형상 숫돌(11)이 장착된다. 따라서, 숫돌 아버(12)를 X축, Y축, Z축방향으로 이동 및 숫돌 회전축(B1) 둘레로 회전시키는 것에 의해, 나사형상 숫돌(11)은 숫돌 아버(12)와 함께 이동 및 회전하게 된다.
또한, 숫돌 아버(12)는, X축방향으로 연장되는 도시하지 않는 숫돌 선회축 둘레에 선회 가능하게 지지된다. 따라서, 숫돌 아버(12)를 그 숫돌 선회축 둘레로 선회시켜, 그 숫돌 회전축(B1)의 선회 각도를 변경하는 것에 의해, 이 숫돌 회전축(B1)과 워크 회전축(C1) 사이에 축 교차각[이하, 축각(∑)이라 칭함)이 조정 가능하게 되어 있다. 즉, 연삭시의 나사형상 숫돌(11)은, 워크(W)의 워크 회전축(C1)에 대하여 축각(∑)으로 교차하는 숫돌 회전축(B1) 둘레로 회전하게 된다.
그리고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 나사형상 숫돌(11)은, 숫돌 폭(숫돌의 축방향 길이)(H)의 방향으로 그 축방향 중간부(중심부)로부터 축방향 양 단부(11a, 11b)를 향함에 따라서, 그 직경 치수가 점차 작아지는 배럴 형상으로 형성된다. 이와 같이, 나사형상 숫돌(11)을 배럴 형상으로 형성함으로써, 이 나사형상 숫돌(11)을, 바꾸어 말하면 숫돌 회전축(B1)을 워크 회전축(C1)에 대하여 축각(∑)으로 경사지게 배치해도, 나사형상 숫돌(11)의 축방향 단부가 워크와 간섭하지 않고 가공하는 것이 가능해진다. 또한, 나사형상 숫돌(11)의 중간부에서의 외경의 크기(치수)가 D로 되어 있고, 나사형상 숫돌(11)에는, 워크 제원과 적절한 맞물림을 하는 숫돌 제원이 부여되어 있다. 또한, 축각(∑)은 워크 비틀림각 및 나사형상 숫돌의 축방향 중간부의 숫돌 비틀림각(이하, 숫돌 기준 비틀림각이라 칭함)으로부터,［(숫돌 기준 비틀림각)-(워크 비틀림각)]혹은［(숫돌 기준 비틀림각)＋(워크 비틀림각)]으로 하여 구할 수 있다.
따라서, 도 1에 도시하는 바와 같이, 워크(W)를 나사형상 숫돌(11)에 의해 연삭하는 경우에는, 우선 제어 장치(13)로부터의 지령에 의해 소정의 축각(∑)이 되도록 나사형상 숫돌(11)이 소정의 선회각으로 배치된다. 이어서, 축각(∑)에 배치된 나사형상 숫돌(11)을 워크(W)의 내측으로 이동시킨 후, 더욱 이동시켜 워크(W)에 맞물리게 한다. 그리고, 이와 같은 맞물림 상태에서, 워크(W)를 워크 회전축(C1) 둘레로 회전시키는 동시에, 나사형상 숫돌(11)을 숫돌 회전축(B1) 둘레로 회전시키면서, 상하방향(Z축방향)으로 요동시킨다. 이것에 의해, 나사형상 숫돌(11)의 날면에 의해, 워크(W)의 치면이 연삭되게 된다.
상기 연삭시에 있어서는, 나사형상 숫돌(11)이 워크 회전축(C1)에 대하여 축각(∑1)으로 교차하는 숫돌 회전축(B1) 둘레로 회전하므로, 나사형상 숫돌(11)과 워크(W) 사이에는, 미끄럼 속도(V10)가 발생하게 된다. 이 미끄럼 속도(V10)는, 나사형상 숫돌(11)의 날면과 워크(W)의 치면의 접촉점에 있어서, 나사형상 숫돌(11)의 숫돌 각속도[나사형상 숫돌(11)의 둘레방향의 속도](ω12)에 대한 워크(W)의 워크 각속도[워크(W)의 둘레방향의 속도](ω11)의 상대 속도[워크(W)의 워크 각속도(ω11)에 대한 나사형상 숫돌(11)의 숫돌 각속도(ω12)의 상대 속도라도 좋다]이다. 이와 같이, 그 맞물림 회전과 축각(∑1)에 의해서, 나사형상 숫돌(11)과 워크(W) 사이에 미끄럼 속도(V10)를 발생시킴으로써, 워크(W)의 치면이 연삭되게 된다.
여기서, 나사형상 숫돌(11)을 이용하여 소정 수량의 워크(W)를 연삭하면, 나사형상 숫돌(11)의 날면(연삭면)이 마모하여 예리함이 저하하므로, 정기적으로 드레싱 장치(1)를 구동하여, 나사형상 숫돌(11)의 드레싱을 실행하고 있다.
이 드레싱 장치(1)가 구비하는 드레싱 기어(14)는, 워크(W)와 거의 동일 제원을 갖고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 내측에 소정의 피치로 치면(14a)이 복수 형성되어 있으며, 나사형상 숫돌(11)의 날면에 맞물림 접촉하는 그 치면(14a)에 다이아몬드 연마 입자가 전착(피복)되어 있다.
나사형상 숫돌(11)을 드레싱 기어(14)에 의해 드레싱하는 경우에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 드레싱 기어(14)가 워크를 대신하여 워크 장착 위치에 배치된다. 한편, 숫돌 회전축(B1)을 드레싱 기어 회전축(C2)에 대하여 소정의 축각(∑)이 되도록 나사형상 숫돌(11)이 소정 선회각으로 배치된다. 축각(∑2)은 드레싱 실시 전에 치차 연삭반의 제어 장치(13)에서, 드레싱한 후가 될 나사형상 숫돌(11)의 외경이 예측되며, 그 외경의 값에 따라 연산되어 설정된다. 드레싱 후의 나사형상 숫돌(11)의 외경의 예측은, 드레싱할 때에, 드레싱 기어(14)가 어느 정도 나사형상 숫돌(11)에 대하여 들어가는지, 예를 들면 나사형상 숫돌(11)과 드레싱 기어(14)의 중심간 거리로부터 계산에 의해 구할 수 있다.
다음에, 축각(∑2)에 배치된 나사형상 숫돌(11)을, X축방향을 이루는 축(X1), Y축방향을 이루는 축(Y1), 및 Z축방향을 이루는 축(Z1)에 의해, 드레싱 기어(14)의 내측으로 이동시킨 후, 더 이동시켜 드레싱 기어(14)에 맞물리게 한다. 그리고, 이와 같은 맞물림 상태에서, 드레싱 기어(14)를 드레싱 기어 회전축(C2) 둘레로 회전시키는 동시에, 나사형상 숫돌(11)을 숫돌 회전축(B1) 둘레로 회전시키면서, 상하방향(Z축방향)으로 요동시킨다. 이것에 의해, 드레싱 기어(14)의 치면(14a)에 의해, 나사형상 숫돌(11)의 날면이 드레싱되고, 나사형상 숫돌(11)의 날면(연삭면)이 재생된다.
여기서, 상술한 드레싱 후의 나사형상 숫돌(11)의 외경의 크기에 근거하여 설정되는 축각은, 이하의 연산식(1)을 이용하여 구할 수 있다.
[식 1]
W=π×Mn×z×[tan(∑+β)×tan(β)]×N1 … (1)
상술한 연산식(1)에 있어서, W가 미끄럼 속도(연삭 속도), Mn이 모듈, z가 치수, ∑가 축각(deg), β가 워크 비틀림각(deg), N1이 워크 회전수(min-1)를 나타낸다.
드레싱 후의 나사형상 숫돌(21)과 워크(W)의 접촉 상태를, 드레싱 전의 나사형상 숫돌(11)과 워크(W)의 접촉 상태와 동일한 상태로 하기 위해서는, 나사형상 숫돌(11)을 드레싱하면 나사형상 숫돌(21)의 외경이 작아지므로, 나사형상 숫돌(21)의 외경에 따른 연삭 가공시의 소망의 축각을 구하고, 이 축각에 적합한 나사형상 숫돌(11)의 비틀림각을 구한다. 이 때문에, 나사형상 숫돌(11)의 드레싱시는, 드레싱 후에 소망의 비틀림각이 되도록 설정된 축각(∑2)으로 드레싱 기어에 의해 드레싱이 실행된다. 드레싱 후는 나사형상 숫돌(21)의 비틀림각에 따라 연삭 가공시에서의 축각(∑)이 설정되며, 연삭 가공을 실행한다. 또한, 연삭 가공시의 미끄럼 속도를 변화시키지 않는 것도 중요하며, 이 연산식(1)에 근거하여, 나사 형상 숫돌(11)을 드레싱한 후에도 드레싱 전과 같은 미끄럼 속도를 얻기 위해서는, 축각의 변화에 대응한 연삭 가공시의 워크 회전수를 설정한다. 숫돌과 워크는 동기 회전을 실행하기 때문에, 워크 회전수의 변화에 따라 숫돌 회전수도 설정된다. 즉, 도 4에 도시하는 바와 같이, 드레싱 후의 나사형상 숫돌(21)로 워크(W)를 연삭하는 경우에는, 드레싱 후의 나사형상 숫돌(21)이, 드레싱 전의 나사형상 숫돌(11)이 배치되는 축각(∑1)보다 작은 축각(∑2)으로 배치되고, 나사형상 숫돌(21)의 날면과 워크(W)의 치면의 접촉점에서의, 나사형상 숫돌(21)의 숫돌 각속도[나사형상 숫돌(21)의 둘레방향의 속도](ω22)에 대한 워크(W)의 워크 각속도[워크(W)의 둘레방향의 속도](ω21)의 상대 속도[워크(W)의 워크 각속도(ω21)에 대한 나사형상 숫돌(21)의 숫돌 각속도(ω22)의 상대 속도라도 좋음]인 미끄럼 속도(V20)가 발생한다. 이와 같이 축각의 변화에 대응한 워크 회전수 및 숫돌 회전수가 설정되는 것에 의해, 드레싱 후의 연삭 가공시의 미끄럼 속도(V20)를 드레싱 전의 미끄럼 속도(V10)와 동일하게 할 수 있다.
따라서, 본 실시형태에 따른 내치차 가공 방법에 의하면, 상술한 바와 같이, 드레싱을 실행할 때, 드레싱 후의 나사형상 숫돌(21)의 외경을 예측해 두고, 이 예측한 나사형상 숫돌(21)의 외경에 근거하여, 연산으로 구해진 축각(∑2)이 되도록 드레싱 기어를 설정하고, 드레싱을 실행한다. 드레싱 후에 워크의 연삭 가공을 실행할 때는, 드레싱 후의 나사형상 숫돌(21)의 외경, 비틀림각에 근거하여 나사형상 숫돌과 워크의 축각(∑)[드레싱시의 축각(∑)과 동일한 값]을 설정하고, 나사형상 숫돌(21)을 배치하는 것에 의해, 연삭 가공시의 워크(W)와 나사형상 숫돌의 접촉 상태를, 나사형상 숫돌을 드레싱하여도 변함없이 항상 동일한 상태로 할 수 있다. 이것에 의해, 드레싱 후에도 드레싱 전과 동일한 연삭 상태로 할 수 있어, 드레싱 전의 가공과 드레싱 후의 가공에서의 워크(W)의 치면형상의 변화를 억제하고, 가공 정밀도의 안정화를 도모할 수 있는 나사형상 숫돌을 제작할 수 있다.
다음에, 드레싱 후의 가공 정밀도의 안정화를 목적으로 한 나사형상 숫돌(11)의 외경의 크기에 근거하는 축각(∑)의 설정 방법에 대하여, 도 5 및 도 6을 이용하여 구체적으로 설명한다.
여기서, 축각(∑)과 나사형상 숫돌(11)의 외경의 크기의 관계를 분명히 하기 위해, 후술하는 시뮬레이션(1), (2)로 해석을 실행했다. 또한, 이들 시뮬레이션 (1), (2)에서는, 드레싱에 의해 숫돌의 외경이 변화하는 것을 상정하여, 각각의 해석을 실행했다.
우선, 시뮬레이션(1)에 대하여, 도 5의 (a) 및 (b)를 이용하여 설명한다.
이 시뮬레이션(1)에서, 드레싱 기어 제원 및 숫돌 제원을 하기의 (D1) 및 (T1)에 나타내도록 설정했다.
(D1) 드레싱 기어 제원
모듈 : 2.0
치수 : 60
압력각 : 20°
비틀림각 : 20°
치저 직경 : 131.7㎜
치선 직경 : 123.7㎜
치폭 : 30㎜
(T1) 숫돌 제원
치수 : 23
숫돌 외경(중심부) : 75.6㎜(첫회)
숫돌 피치 직경(외경) : 71.6㎜(첫회)
숫돌 폭 : 30㎜
숫돌 기준 비틀림각 : 50.0°(첫회)
이와 같이, 나사형상 숫돌(11)에 있어서, 치수, 숫돌 외경, 숫돌 피치경, 숫돌 폭, 숫돌 비틀림각이 설정되면, 이것에 따라 숫돌 회전수, 워크 회전수, 축각 등이 설정된다. 이것에 의해, 나사형상 숫돌의 외경(직경)의 크기와 축각(∑)의 관계나 연삭 가공시의 미끄럼 속도를 구할 수 있다.
이중, 나사형상 숫돌의 외경의 변화에 대한 각 조건에 대하여 검토하기 위해서, 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 그들의 숫돌 제원의 일부와 그 때의 축각(∑), 숫돌 회전수, 워크 회전수, 미끄럼 속도, 워크와 숫돌의 중심간 거리를 표에 정리하는 동시에, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 축각(∑)과 숫돌 외경의 관계를 분명히 했다.
도 5의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 나사형상 숫돌과 워크의 접촉 상태를 고려하면, 드레싱을 실행하는 것에 의해서 나사형상 숫돌 외경이 작아짐에 따라서, 연삭 가공시의 축각(∑) 및 나사형상 숫돌의 비틀림각을 작게 한다. 이와 같은 나사형상 숫돌의 비틀림각으로 하기 위해서는, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 숫돌 외경이 작아짐에 따라서, 드레싱시의 축각(∑)을 작게 설정하면 좋다. 한편, 미끄럼 속도를 일정하게 하기 위해서는, 워크 회전수 및 숫돌 회전수를 크게 설정하면 좋다. 즉, 설정되는 축각(∑)이 작아짐에 따라서, 워크 및 나사형상 숫돌의 회전수를 크게 함으로써, 연삭 가공시의 나사형상 숫돌의 미끄럼 속도를 드레싱을 실행하기 전의 연삭 가공시의 나사형상 숫돌의 미끄럼 속도를 기준, 즉 일정하게 유지할 수 있어, 나사형상 숫돌을 드레싱하여도, 연삭성을 안정화할 수 있다.
이어서, 시뮬레이션(2)에 대하여, 도 6의 (a) 및 (b)를 이용하여 설명한다.
이 시뮬레이션(2)에서, 드레싱 기어 제원 및 숫돌 제원을 하기의 (D2) 및 (T2)에 도시하도록 설정했다.
(D2) 드레싱 기어 제원
모듈 : 1.2
치수 : 90
압력각 : 20
비틀림각 : 20
치저 직경 : 117.3㎜
치선 직경 : 112.5㎜
치폭 : 30㎜
(T2) 숫돌 제원
치수 : 31
숫돌 외경(중심부) : 55㎜(첫회)
숫돌 피치경(외경) : 52.6㎜(첫회)
숫돌 폭 : 30㎜
숫돌 기준 비틀림각 : 45°(첫회)
이와 같이, 나사형상 숫돌(11)에 대하여, 치수, 숫돌 외경, 숫돌 피치경, 숫돌 폭, 숫돌 비틀림각이 설정되면, 이것에 따라 숫돌 회전수, 워크 회전수, 축각 등이 설정된다. 이것에 의해, 나사형상 숫돌의 외경(직경)의 크기와 축각(∑)의 관계나 연삭 가공시의 미끄럼 속도를 구할 수 있다.
이중, 나사형상 숫돌의 외경의 변화에 대한 각 조건에 대하여 검토하기 위해, 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 그들의 숫돌 제원의 일부와 그 때의 축각(∑) 숫돌 회전수, 워크 회전수, 미끄럼 속도, 워크와 숫돌의 중심간 거리를 표에 정리하는 동시에, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 축각(∑)과 숫돌 외경의 관계를 분명히 했다.
도 6의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 나사형상 숫돌과 워크의 접촉 상태를 고려하면, 드레싱을 실행하는 것에 의해서 나사형상 숫돌 외경이 작아짐에 따라서, 연삭 가공시의 축각 및 나사형상 숫돌의 비틀림각을 작게 한다. 이와 같은 나사형상 숫돌의 비틀림각으로 하기 위해서는, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이 숫돌 외경이 작아짐에 따라서, 드레싱시의 축각(∑)을 작게 설정하면 좋다. 한편, 미끄럼 속도를 일정하게 하기 위해서는, 워크 회전수 및 숫돌 회전수를 크게 설정하면 좋다. 즉, 설정되는 축각(∑)이 작아짐에 따라서, 워크 및 나사형상 숫돌의 회전수를 크게 함으로써, 연삭 가공시의 나사형상 숫돌의 미끄럼 속도를 드레싱을 실시하기 전의 연삭 가공시의 나사형상 숫돌의 미끄럼 속도를 기준, 즉 일정하게 유지할 수 있어 나사형상 숫돌을 드레싱하여도, 연삭성을 안정화할 수 있다.
[다른 실시형태]
상술한 실시형태에서는, 나사형상 숫돌(11)을 드레싱 기어(14)에 의해 드레싱하는 경우에 대하여 설명했지만, 드레싱 기어와는 다른 드레싱 공구를 이용하여 나사형상 숫돌을 드레싱하는 방법으로서 피가공 내치차의 한 톱니의 단면 형상(숫돌과의 접촉선)을 윤곽으로 하는 형상을 이루는 디스크 드레서에 의해 드레싱하는 방법이 있다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 나사형상 숫돌(11)과 맞물리도록, 나사형상 숫돌(11)의 비틀림각과 동일한 각도로 배치된 디스크 드레서(24)를 드레서 회전축(C4) 둘레로 회전시켜, 나사형상 숫돌(11)의 날면의 드레싱을 실행한다. 구체적으로는, 제어 장치로부터의 지령에 의해 나사형상 숫돌(11)을 숫돌 회전축(B1) 둘레로 회전시키면서 Z축방향으로 요동시키는 한편, 디스크 드레서(24)가 나사형상 숫돌(11)의 날면형상을 따르도록, 나사형상 숫돌(11)이 X축, Y축으로 이동시키는 동시에 디스크 드레서 회전축(C4)과 직교하도록 배치된 드레서 선회축(C3) 둘레로 선회시킴으로써 나사형상 숫돌(11)의 드레싱을 실행한다. 이 경우에 대해서도 본 발명은 적용 가능하다. 디스크 드레서에 의해 나사형상 숫돌을 드레싱을 실시하기 전에, 치차 연삭반의 제어 장치에서, 드레싱한 후의 나사형상 숫돌(11)의 외경이 예측되고, 이 예측한 외경의 값에 근거하여, 드레싱 후의 연삭 가공에서의 나사형상 숫돌과 워크의 적절한 축 교차각이 연산에 의해 설정된다. 설정된 축 교차각에 적합한 나사형상 숫돌의 형상(비틀림각)이 되도록, 디스크 드레서가 배치되고, 이 상태에서 나사형상 숫돌(11)과 맞물린 후, 나사형상 숫돌(11)을 숫돌 회전축(B1) 둘레로 회전시키면서 Z축방향으로 요동시키는 한편, 디스크 드레서(24)가 나사형상 숫돌(11)의 날면형상을 따르도록, 나사형상 숫돌(11)이 X축, Y축으로 이동시키는 동시에 디스크 드레서(24)가 드레서 선회축(C3) 둘레로 선회시킴으로써 디스크 드레서(24)에 의해 나사형상 숫돌(11)의 드레싱을 한다. 드레싱 후는, 설정된 축 교차각이 되도록 나사형상 숫돌이 배치되고, 또한 드레싱 전의 연삭 가공시와 동일한 미끄럼 속도가 되도록, 워크 회전수 및 숫돌 회전수가 설정되어 연삭가공이 실행된다.
이것에 의해, 디스크 드레서(24)에 의해 나사형상 숫돌(11)을 드레싱하는 경우라도, 상술한 드레싱 기어(14)에 의해 나사형상 숫돌(11)을 드레싱하는 경우와 동일한 작용 효과를 발휘한다.
본 발명에 따른 내치차 가공 방법 및 그것에 사용되는 공구의 드레싱 방법은 연삭성을 안정화할 수 있기 때문에, 공작 기계 산업 등에 유익하게 이용할 수 있다.
1 : 드레싱 장치 11 : 나사형상 숫돌
12 : 숫돌 아버 13 : 제어 장치
14 : 드레싱 기어 21 : 나사형상 숫돌
24 : 디스크 드레서 M1 : 워크 회전 구동원
M2 : 숫돌 회전 구동원 W : 워크
∑1, ∑2 : 축각 B1 : 숫돌 회전축
C1 : 워크 회전축 C2 : 드레싱 기어 회전축
C3 : 디스크 드레서 선회축 C4 : 디스크 드레서 회전축
V10, V20 : 미끄럼 속도 ω11, ω21 : 워크 각속도
ω12, ω22 : 숫돌 각속도

Claims (6)

  1. 워크 회전축 둘레로 회전 가능한 피가공 내치차와, 상기 워크 회전축에 대하여 소정의 축 교차각으로 배치되는 공구 회전축 둘레로 회전 가능한 배럴 형상의 나사형상 공구를 맞물리게 하여 동기 회전시키는 것에 의해, 피가공 내치차에 연삭 가공을 실행하는 내치차 가공 방법에 있어서,
    상기 나사형상 공구를 드레싱하기 전에 예측된 드레싱 후의 상기 나사형상 공구의 외경에 근거하여 연삭 가공의 축 교차각이 설정되고,
    상기 설정된 축 교차각에 근거하여 상기 나사형상 공구가 드레싱되며,
    상기 드레싱된 나사형상 공구가 상기 설정된 축 교차각으로 배치되는 것을 특징으로 하는
    내치차 가공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 축 교차각이 상기 나사형상 공구를 드레싱할 때마다 점차 작게 설정되는 것을 특징으로 하는
    내치차 가공 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    드레싱하기 전의 연삭 가공시의 미끄럼 속도가 연산되고, 상기 연산된 미끄럼 속도를 기준으로 하여 상기 피가공 내치차의 회전수와 상기 나사형상 공구의 회전수가 설정되는 것을 특징으로 하는
    내치차 가공 방법.
  4. 축방향 양 단부로부터 축방향 중간부를 향함에 따라서 그 직경이 점차 커지도록 형성되고, 피가공 내치차의 가공에 이용되는 배럴 형상의 나사형상 공구에 대하여 드레싱 공구를 이용하여 드레싱을 실행하는 나사형상 공구의 드레싱 방법에 있어서,
    드레싱하기 전에 드레싱 후의 나사형상 공구의 외경이 예측되고,
    상기 나사형상 공구의 드레싱 후의 예측 외경에 근거하여 드레싱 후의 연삭 가공시의 축 교차각이 설정되며,
    상기 설정된 축 교차각으로부터 상기 나사형상 공구의 비틀림각이 설정되고,
    상기 나사형상 공구가 상기 설정된 비틀림각이 되도록 상기 드레싱 공구로 드레싱을 실행하는 것을 특징으로 하는
    나사형상 공구의 드레싱 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 드레싱 공구는 드레싱 기어 회전축 둘레로 회전 가능한 내치형상의 드레싱 기어이며,
    상기 설정된 축 교차각으로 상기 드레싱 기어와 상기 나사형상 공구가 맞물린 상태에서 드레싱을 실행하는 것을 특징으로 하는
    나사형상 공구의 드레싱 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 드레싱 공구는 피가공 내치차의 톱니의 단면 형상을 윤곽으로 하는 형상을 이루는 드레서이며,
    상기 설정된 비틀림각으로 상기 드레서가 상기 나사형상 공구에 맞물린 상태에서 드레싱을 실행하는 것을 특징으로 하는
    나사형상 공구의 드레싱 방법.
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