剃齿刀齿形磨床的齿形管理系统

摘要

在微机(10)中按照刃磨次数且按照剃齿刀的刀具规格设定齿形形状误差校正用的校正系数(α)及啮合位置校正用的校正系数(β)。并且，将目标齿形形状数据(Do)、目标齿形形状数据(Do)与齿形形状误差数据(ΔD)的偏差即齿形形状误差数据(ΔD)、以及根据刃磨次数和刀具规格而取入的校正系数(α)及校正系数(β)适用于Dcc＝Do+α·ΔD+β这一计算式，求出预期齿形形状数据(Dcc)，根据预期齿形形状数据(Dcc)求出剃齿刀齿形形状数据(ds)。由此，即使因对剃齿刀进行刃磨而剃齿刀的外径及齿厚变小，也能够进行适当的刃磨。

说明书

技术领域

本发明涉及剃齿刀齿形磨床的齿形管理系统，致力于能够对剃齿 刀进行最适的刃磨的情况。

背景技术

为了将利用切齿机(滚齿机、插齿机)进行了切齿的被加工齿轮 的齿面精加工成更高精度，而使用具备剃齿刀的齿轮剃齿机。

剃齿刀是呈齿轮形状的工具，与被加工齿轮啮合，通过微细地切 削被加工齿轮的齿面而进行齿面的精加工(剃齿加工)。因此，剃齿 刀的齿形形状形成为与进行剃齿加工的被加工齿轮的预期形状对应的 形状。

在上述剃齿刀中，在对多个被加工齿轮进行了剃齿加工之后，由 于剃齿刀的齿面发生磨损，因此需要使剃齿刀的齿形形状以成为与被 加工齿轮的预期形状对应的形状的方式再生。即，需要对磨损的剃齿 刀进行刃磨。

因此，在剃齿刀发生了磨损时，将该剃齿刀从齿轮剃齿机取下。

并且，为了使该剃齿刀的齿形形状再生成为与被加工齿轮的预期 形状对应的形状，而将剃齿刀安装于剃齿刀齿形磨床并进行磨削加工， 由此实现再生。

剃齿刀齿形磨床具有旋转的圆盘状的磨具作为对剃齿刀进行磨削 的工具。在该剃齿刀齿形磨床中，对与圆盘状的磨具啮合的剃齿刀施 加展成运动，对剃齿刀的齿面进行磨削加工而进行刃磨。

在剃齿刀齿形磨床中，当进行剃齿刀的磨削加工时，磨具发生磨 损而锋利度下降，因此在连续地磨削了多个剃齿刀后，对磨损了的磨 具进行修整而再生或重新制成锋利的齿面。该修整所使用的是修整装 置，也提供了较多具备修整装置的剃齿刀齿形磨床。

在如此具备修整装置的剃齿刀齿形磨床中，存在：

(1)利用磨具对剃齿刀进行磨削的局面，

(2)利用修整装置对磨具进行修整的局面。

对齿形形状的转印的状况进行总结，如下所述。

在剃齿刀齿形磨床中，利用修整装置进行修整而形成了规定形状 的齿面的磨具的形状向剃齿刀转印。即利用磨具对剃齿刀进行磨削， 由此进行剃齿刀的刃磨。

齿轮剃齿机具备该剃齿刀，且对被加工齿轮进行剃齿加工，由此 将剃齿刀的形状向被加工齿轮转印。

结果是，齿形形状按照剃齿刀齿形磨床的磨具→剃齿刀→被加工 齿轮这样的顺序转印。

如上述那样，齿形形状由于按照剃齿刀齿形磨床的磨具→剃齿刀 →被加工齿轮这样的顺序转印，因此，以使剃齿加工后的齿轮的齿形 形状成为作为目标的齿形形状的方式对磨具进行修整而设定磨具的形 状。

然而，剃齿加工后的齿轮的齿形形状从作为目标的齿形形状偏离 时，必须进行修整而校正磨具形状，以消除该偏离。

因此，开发了一种方法，在剃齿加工后的齿轮的齿形形状从成为 目标的齿形形状偏离时，以消除该偏离的方式进行修整来校正磨具形 状(例如参照专利文献1)。

在专利文献1所示的技术中，磨具形状的校正如下所述。

(1)对剃齿加工后的齿轮进行测定，得到测定齿形形状数据 (Dm)。

(2)求出表示作为目标的齿形形状的目标齿形形状数据(Do)与 剃齿加工后的测定齿形形状数据(Dm)的偏差(Do-Dm)即齿形形状 误差数据(ΔD)。

(3)基于齿形形状误差数据(ΔD)和目标齿形形状数据(Do)， 得到预期齿形形状数据(Dc)。

例如，设校正系数为α时，进行Dc＝Do+α·ΔD这样的运算，得 到预期齿形形状数据(Dc)。

(4)对预期齿形形状数据(Dc)进行数据转换运算，得到剃齿刀 齿形形状数据(ds)。

(5)以成为转印了由剃齿刀齿形形状数据(ds)特定的剃齿刀的 齿形形状的磨具面形状的方式，进行修整装置的控制而修整磨具。

若如此对磨具的磨具面形状进行校正，则只要在利用该校正后的 磨具对剃齿刀进行磨削而对剃齿刀进行刃磨，则剃齿刀的齿形形状就 会成为适当形状。因此，只要将以成为适当形状的方式进行了齿形校 正后的剃齿刀安装于齿轮剃齿机，对被加工齿轮进行剃齿加工，则剃 齿后的被加工齿轮的齿形形状就会成为作为目标的齿形形状。

然而，每次进行利用磨具磨削剃齿刀而对剃齿刀进行刃磨这样的 刃磨作业时，剃齿刀的外径及齿厚都会减小与磨削相当的量。而且， 随着刃磨的次数增多，剃齿刀的外径及齿厚的减少量增加。

因此，在专利文献1所示的磨具形状的校正方法中，剃齿加工后 的齿轮的齿形形状有时会偏离作为目标的齿形形状。尤其是，在刃磨 的次数增多的状态下，这样的问题变大。

因此，为了得到更准确的齿形形状，需要考虑伴随着刃磨而剃齿 刀的外径及齿厚减小的情况，根据刃磨的次数对预期齿形形状数据 (Dc)进行进一步校正，求出校正后的预期齿形形状数据(Dc′)。

并且，对校正后的预期齿形形状数据(Dc′)进行数据转换运算 而求出剃齿刀齿形形状数据(ds)，以成为转印了由该剃齿刀齿形形状 数据(ds)特定的剃齿刀的齿形形状的磨具面形状的方式，进行修整装 置的控制而修整磨具。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2006-62026号公报

发明内容

然而，以往，为了求出校正后的预期齿形形状数据(Dc′)而将 预期齿形形状数据(Dc)校正到何种程度是根据操作者的技术来决定 的。

因而，因操作者的能力、熟练程度而校正程度不同，因此校正后 的齿形形状数据(Dc′)的数据值不同。其结果是，根据操作者的能 力、熟练程度，而剃齿加工后的齿轮的齿形形状的精度可能会产生偏 差。

因此，不是熟练者的人难以没有偏差地制造出成为高精度的齿轮 的齿形形状的齿轮。

本发明目的在于提供一种即使伴随着对剃齿刀进行刃磨而剃齿刀 的外径、齿厚减小，也能够不依赖于操作者的技术而对剃齿刀进行最 适的刃磨的剃齿刀齿形磨床的齿形管理系统。

解决上述课题的本发明的结构涉及一种剃齿刀齿形磨床的齿形管 理系统，通过利用磨具对剃齿刀进行磨削而对该剃齿刀进行刃磨，另 一方面，通过利用修整装置对所述磨具的磨具面进行修整而形成所述 磨具的磨具面形状，其特征在于，具有：

运算部(10)，其具有齿形形状误差运算功能、预期齿形形状运 算功能及剃齿刀齿形形状运算功能，该齿形形状误差运算功能求出表 示测定使用剃齿刀进行了剃齿加工后的齿轮而得到的测定齿形形状的 测定齿形形状数据(Dm)与表示齿轮的目标齿形形状的目标齿形形状 数据(Do)的偏差即齿形形状误差数据(ΔD)，该预期齿形形状运算 功能通过将所述目标齿形形状数据(Do)和所述齿形形状误差数据(Δ D)适用于包含校正系数的预先决定的运算式而求出预期齿形形状数据 (Dcc)，该剃齿刀齿形形状运算功能求出表示剃齿刀的齿形形状的剃 齿刀齿形形状数据(ds)，该剃齿刀的齿形形状是转印了由所述预期齿 形形状数据(Dcc)特定的齿轮的齿形形状的齿形形状；及

控制单元(20)，其控制所述修整装置对所述磨具的修整，以形 成转印了由所述剃齿刀齿形形状数据(ds)特定的剃齿刀的齿形形状的 磨具面形状，

在所述运算部(10)中，

按照刃磨次数设定了齿形形状误差校正用的校正系数(α)和啮 合位置校正用的校正系数(β)的数据库按照剃齿刀的刀具规格来设 定，该齿形形状误差校正用的校正系数(α)用于考虑到伴随着刃磨 而所述剃齿刀的外径及齿厚减小的情况来调整所述齿形形状误差数据 (ΔD)，啮合位置校正用的校正系数(β)用于考虑到伴随着刃磨而 所述剃齿刀的外径及齿厚减小的情况来调整剃齿刀与齿轮的啮合位 置，

在求取所述预期齿形形状数据(Dcc)时，从与利用所述剃齿刀齿 形磨床(30)进行刃磨的剃齿刀的刀具规格相对应的刀具规格的数据 库中，取入与所述剃齿刀的刃磨次数对应的校正系数(α)及校正系 数(β)，使用取入的校正系数(α)及校正系数(β)进行运算。

另外，本发明的结构的特征在于，

在所述运算部(10)中，

将目标齿形形状数据(Do)、齿形形状误差数据(ΔD)及取入 的校正系数(α)及校正系数(β)适用于下式，求出预期齿形形状 数据(Dcc)，

Dcc＝Do+α·ΔD+β。

另外，本发明的结构的特征在于，

所述运算部(10)对于作为不是设定在所述数据库中的刀具规格 的新的刀具规格的剃齿刀，基于已经设定的刀具规格的各数据库进行 学习运算，求出并设定新的刀具规格用的数据库。

【发明效果】

根据本发明，仅通过输入目标齿形形状数据和测定齿形形状数据， 就能够不依赖于操作者的技术而对剃齿刀进行最适的刃磨。而且，该 刃磨中，即使伴随着对剃齿刀进行刃磨而剃齿刀的外径、齿厚减小也 不会受到坏影响，能够适当地进行刃磨。

附图说明

图1是表示包含本发明的实施例的剃齿刀齿形磨床的齿形管理系 统在内的齿轮加工系统的概略结构图。

图2是表示校正运算用数据库DB1～DBm的概念图。

图3是表示齿形形状的特性图。

图4是表示微机中的运算处理的流程图。

具体实施方式

以下，基于实施例，详细地说明本发明的实施方式。

实施例1

图1是表示包含本发明的实施例1的剃齿刀齿形磨床的齿形管理 系统在内的齿轮加工系统的概略结构图。

如图1所示，通过微机10、NC装置20、具备修整装置的剃齿刀 齿形磨床30、齿轮剃齿机40、齿轮测定器50而构成齿轮加工系统。 并且，通过微机10和NC装置20而构筑本发明的实施例1的剃齿刀齿 形磨床的齿形管理系统。

该齿轮加工系统的各装置的任务功能的概况如下所述。

微机10具有运算处理程序和校正运算用数据库，通过参照校正运 算用数据库并按照运算处理程序进行运算处理，而求得剃齿刀齿形形 状数据ds并进行输出。

NC装置20在利用剃齿刀齿形磨床30的修整装置来修整磨具的局 面中，基于剃齿刀齿形形状数据ds，进行剃齿刀齿形磨床30的修整装 置的控制。

另外，NC装置20在利用剃齿刀齿形磨床30的磨具来磨削剃齿刀 的局面中，进行磨具的控制。

剃齿刀齿形磨床30由NC装置20控制，利用修整装置对磨具进 行修整，或利用磨具对剃齿刀进行磨削而对剃齿刀进行刃磨。

齿轮剃齿机40使用通过剃齿刀齿形磨床30进行刃磨后的剃齿刀， 对被加工齿轮进行剃齿加工。

齿轮测定器50测定通过齿轮剃齿机40进行了剃齿加工后的被加 工齿轮的齿形形状，得到测定齿形形状数据Dm并向微机10发送。

需要说明的是，通过未图示的输入装置，将表示作为被加工齿轮 的目标的齿形形状的目标齿形形状数据Do向微机10输入。该目标齿 形形状数据Do因被加工齿轮的齿轮规格(模数、齿数、压力角、扭转 角、齿宽等)而不同。

接下来，说明存储在微机10中的校正运算用数据库DB1～DBm。

在微机10中预先存储有图2所示的校正运算用数据库DB1～DBm。 各校正运算用数据库DB1～DBm按照剃齿刀的刀具规格(模数、齿数、 压力角、扭转角、齿宽等)不同的各刀具规格来设定。即例如，对应 于第1刀具规格来设定校正运算用数据库DB1，对应于第2刀具规格 来设定校正运算用数据库DB2，对应于第m刀具规格来设定校正运算 用数据库DBm。

这里，进一步说明校正运算用数据库DB1。在校正运算用数据库 DB1中，按照各个刃磨次数，设定齿形形状误差校正用的校正系数α 11、α12…α1m和啮合位置校正用的校正系数β11、β12…β1m。

各校正系数α11、α12…α1m及各校正系数β11、β12…β1m 是熟练的操作者基于测定齿形形状数据Dm和目标齿形形状数据Do进 行运算处理而求出最适的剃齿刀齿形形状数据ds时，选取按照各刃磨 次数设定的校正系数并进行了数据化的值。

熟练的操作者每当利用磨具对剃齿刀进行磨削而对剃齿刀进行刃 磨时，考虑到剃齿刀的外径及齿厚减小与磨削相当的量的情况，而设 定校正系数。

因此，若取入对熟练的操作者设定的校正系数进行数据化而得到 的各校正系数α11、α12…α1m及各校正系数β11、β12…β1m， 基于测定齿形形状数据Dm和目标齿形形状数据Do进行运算处理，求 出剃齿刀齿形形状数据ds，则该求出的剃齿刀齿形形状数据ds不会受 到伴随着刃磨而剃齿刀的外径及齿厚变小的影响，成为最适的数据值。

校正系数α11、α12…α1m是对被加工齿轮的目标齿形形状与 测定齿形形状的误差即齿形形状误差的大小进行调整的校正系数，各 校正系数β11、β12…β1m是对剃齿刀与被加工齿轮的啮合位置(齿 高方向的位置)进行调整的校正系数。

其他的校正运算用数据库DB2～DBm也与校正运算用数据库DB 1 同样地进行数据化来设定。

因此，若取入各校正运算用数据库DB2～DBm的校正系数，基于 测定齿形形状数据Dm和目标齿形形状数据Do进行运算处理，求出剃 齿刀齿形形状数据ds，则该求出的剃齿刀齿形形状数据ds不会受到伴 随着刃磨而剃齿刀的外径及齿厚变小的影响，成为最适的数据值。

接下来，参照作为流程图的图4，说明微机10中的运算处理。

在要刃磨的剃齿刀为第1刀具规格(模数、齿数、压力角、扭转 角、齿宽等)时，将表示具有第1齿轮规格(模数、齿数、压力角、 扭转角、齿宽等)的被加工齿轮的目标齿形形状(参照图3的(A)) 的目标齿形形状数据(Do)向微机10输入。

需要说明的是，齿轮规格对应于剃齿刀的刀具规格。

剃齿加工后的具有第1齿轮规格(模数、齿数、压力角、扭转角、 齿宽等)的被加工齿轮由齿轮测定器50测定，表示该测定到的齿轮的 测定齿形形状(参照图3的(B))的测定齿形形状数据Dm向微机10 输入(步骤S1)。

如此，在微机10中，进行如下的(1)～(4)的运算处理。

(1)运算目标齿形形状数据Do与测定齿形形状数据Dm的偏差 (Do-Dm)即齿形形状误差数据ΔD。该齿形形状误差数据ΔD表示目 标齿形形状与测定齿形形状的误差即齿形形状误差(参照图3的(C)) (步骤S2)。

(2)此外，从校正运算用数据库DB1取入齿形形状误差校正用 的校正系数α及啮合位置校正用的校正系数β。例如，若刃磨次数为 第一次则取入校正系数α11、β11，若刃磨次数为第二次则取入校正 系数α12、β12，同样地，若刃磨次数为第m次则取入校正系数α1m、 β1m(步骤S3)。

在此，以作为第1次的刃磨取入校正系数α11、β11来继续说明。

(3)基于齿形形状误差数据ΔD、目标齿形形状数据D及校正系 数α11、β11，按照预先决定的运算式进行运算来求出预期齿形形状 数据Dcc(步骤S4)。

例如，进行Dcc＝Do+α11·ΔD+β11这样的运算，求出预期齿形 形状数据Dcc。

(4)对预期齿形形状数据Dcc进行数据转换运算，运算出剃齿刀 齿形形状数据ds(步骤S5)。

由运算出的剃齿刀齿形形状数据ds表示的剃齿刀的预期齿形形状 例如由图3的(D)中的实线表示。

图3的(D)中的虚线表示的是与图3的(A)所示的齿轮的目标 齿形形状对应的剃齿刀的齿形形状。其结果是，对图3的(D)中的虚 线表示的剃齿刀的齿形形状进行校正，而形成图3的(D)中的实线表 示的剃齿刀的预期齿形形状。

需要说明的是，图3的(E)表示齿轮的预期齿形形状。图3的(E) 所示的齿轮的预期齿形形状是对图3的(D)中的实线表示的剃齿刀的 预期齿形形状进行了转印后的形状。

如此，微机10对剃齿刀齿形形状数据ds进行运算而输出后，NC 装置20以成为将由剃齿刀齿形形状数据ds特定的剃齿刀的齿形形状对 磨具进行了转印后的磨具面形状的方式，控制剃齿刀齿形磨床30所具 备的修整装置，由此来修整剃齿刀齿形磨床30所具备的磨具。

在剃齿刀齿形磨床30中，通过如下所述磨具对剃齿刀进行磨削， 由此将磨具的形状转印给剃齿刀，其中所述磨具通过上述的修整而形 成了转印了由剃齿刀齿形形状数据ds特定的剃齿刀的齿形形状的磨具 面形状。

使用该剃齿刀由齿轮剃齿机40对被加工齿轮进行剃齿加工，从而 即使因刃磨而剃齿刀的外径及齿厚减小与磨削相当的量，剃齿加工后 的齿轮的齿形形状也会成为作为目标的齿形形状。

如此，在本实施例中，仅通过将测定齿形形状数据Dm和目标齿 形形状数据Do向微机10输入，就能自动地求出最适的剃齿刀形状数 据ds。

由此，即使进行刃磨而剃齿刀的外径及齿厚减小与磨削相当的量， 只要以成为转印了通过微机10求出的剃齿刀形状数据ds所特定的剃齿 刀的齿形形状的磨具面形状的方式进行磨具的磨具面的修整，则通过 齿轮剃齿机40进行剃齿加工得到的被加工齿轮的齿形形状就会成为目 标形状。

在要刃磨的剃齿刀为第2～第m中任一种的刀具规格(模数、齿数、 压力角、扭转角、齿宽等)时，从第2～第m齿轮规格(模数、齿数、 压力角、扭转角、齿宽等)中，将表示对应的被加工齿轮的目标齿形 形状(参照图3的(A))的目标齿形形状数据(Do)向微机10输入。

剃齿加工后的齿轮规格具有第2～第m中任一种的齿轮规格(模数、 齿数、压力角、扭转角、齿宽等)的被加工齿轮由齿轮测定器50测定， 并将表示此时测定到的齿轮的测定齿形形状(参照图3的(B))的测 定齿形形状数据Dm向微机10输入。

以后进行与上述同样的运算处理，通过微机10来运算剃齿刀齿形 形状数据ds，NC装置20以成为将由剃齿刀齿形形状数据ds特定的剃 齿刀的齿形形状对磨具进行了转印的磨具面形状的方式，控制剃齿刀 齿形磨床30所具备的修整装置，由此来修整剃齿刀齿形磨床30所具 备的磨具。

在剃齿刀齿形磨床30中，将如上述那样形成了磨具面形状后的磨 具的形状向剃齿刀转印。

使用该剃齿刀由齿轮剃齿机40对被加工齿轮进行剃齿加工，从而 即使进行刃磨而剃齿刀的外径及齿厚减小与磨削相当的量，剃齿加工 后的齿轮的齿形形状也成为作为目标的齿轮形状。

如此，在剃齿刀成为第2～第m中任一种的刀具规格(模数、齿数、 压力角、扭转角、齿宽等)时，即，齿轮规格成为第2～第m中任一种 的齿轮规格(模数、齿数、压力角、扭转角、齿宽等)时，仅通过将 测定齿形形状数据Dm和目标齿形形状数据Do向微机10输入，就能 自动地求出最适的剃齿刀形状数据ds。

由此，即使进行刃磨而剃齿刀的外径及齿厚减小与磨削相当的量， 只要以成为转印了通过微机10求出的剃齿刀形状数据ds所特定的剃齿 刀的齿形形状的磨具面形状的方式进行磨具的磨具面的修整，则通过 齿轮剃齿机40进行剃齿加工得到的被加工齿轮的齿形形状就会成为目 标形状。

需要说明的是，在上述实施例中，校正系数α、β是选取熟练的 操作者设定的校正系数并进行了数据化的值，但并不局限于此，也可 以测定剃齿刀的外径、齿厚，并基于测定到的剃齿刀的外径、齿厚来 决定校正系数α、β。

【实施例2】

在实施例2中，与实施例1同样地，在微机10中预先存储有与剃 齿刀的刀具规格对应的校正运算用数据库DB1～DBm。

此外，在实施例2中，具有如下运算功能，即在对具有未存储于 数据库的刀具规格(例如第m+1刀具规格)的剃齿刀进行刃磨时，通 过学习控制来运算并求出与该新刀具规格(例如第m+1刀具规格)对 应的校正运算用数据库(例如数据库Dm+1)的运算功能。

例如使用基于反向传播(Backpropagation：误差逆传播法)的学 习技术，基于校正运算用数据库DB1～DBm进行运算，求出与新刀具 规格m+1对应的校正系数。

如此求出了校正系数后，进行刃磨、剃齿加工、被加工齿轮的测 定，确认到了能够进行良好剃齿加工的情况之后，登记该校正系数， 登记到与新的刀具规格(例如第m+1刀具规格)对应的校正运算用数 据库(例如数据库Dm+1)中，从而能够从下一次开始如实施例1那样 使用该校正系数。

因此，在实施例2中即使在使用作为新刀具规格的剃齿刀的情况 下，也不会受到伴随着刃磨而剃齿刀的外径及齿厚减小与磨削相当的 量的情况的影响，能够进行如下剃齿刀的刃磨，即所述剃齿刀能够进 行最适剃齿加工。

【标号说明】

10 微机

20 NC装置

30 剃齿刀齿形磨床

40 齿轮剃齿机

50 齿轮测定器

Do 目标齿形形状数据

Dm 测定齿形形状数据

ds 剃齿刀齿形形状数据