JPS5927293B2 - スクリュ−圧縮機のねじ状ロ−タ用組立ホブ切歯の加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、組立ホブの切歯に逃げ面を付与する加工方法
ｌこ関し、詳しくは、複雑な歯形を有するスクリューコ
ンプレッサーの雌雄−組のねじ状ロータを加工するため
に用いられる組立ホブの切歯に逃げ面を付与する加工方
法に関する。

周知の如く、スクリューコンプレッサーのＩｎ−組から
なるねじ状ロータの歯形は非常に複雑な形状を呈してい
る。

第４図は雌ロータ１と雄ロータ２とが噛み合った状態を
示しているが、本図に示されるように、雌ロータ１の歯
形は直線、円弧およびサイクロイド曲線の組合せからな
り、また雄ロータ１はサイクロイド曲線の組合せからな
っている。

このように複雑な形状の歯形を有するロータの加工は、
従来一般に縮型プライスカッターで行なっている。

ところが最近ロータの加工能率および加工精度をさらに
向上させるためにホブによる加工が提案されまた試作さ
れている。

しかし、ロータ歯切専用のこの種のホブは、一般のボブ
の切歯が直線ラックであるに対し、その切歯はロータの
歯形に対応して非常に複雑な形状にならざるを得ないの
で、これを精度良く加工することは非常に困難である。

本発明は、この種の複雑な歯形を有するねじ状ロータ加
工用組立ホブの切歯を加工するに当り、極めて精度良く
かつ能率的に逃げ面を付与することのできる加工方法を
提供しようとするものである。

本発明に係る加工方法は、従来この種の加工に一般的に
用いられ周面に縮型研削面を有するディスク型回転砥石
を用いて連続的かつ能率的に加工しようとするものであ
るが、周知の如く、この回転砥石は、砥粒の摩耗が激し
いため、摩耗した砥面を研削して常に新しい砥粒を砥面
に出す必要がある。

つまり、この回転砥石を用いて組立ホブを研削する際に
は、一方で常？こその歯形を修正する必要がある。

また、周知の如く、組立ホブの各切刃は、夫々個々的に
逃げ面を備えているので、組立ホブの各切刃をホブ本体
に固定したままの状態では、回転砥石を用いて連続的に
研削することができないという問題がある。

本発明は、これらの点に鑑み、組立ホブの各切刃列ユニ
ットを周面に固定するようにした一種の回転治具を用い
て回転砥石による組立ホブの螺線状配列の切刃の研削加
工を連続的かつ能率的に行なえるようにする一方、これ
と同時に回転砥石の歯形を常に修正するようにして、摩
耗により減少する回転砥石の直径寸法に逐次対応した適
正の回転砥石研削面形状を常に具現して精度の高い加工
を行なえるようにしたことを特徴としている。

以下、本発明を第２〜１６図に基づいて具体的に説明す
る。

第２図は本発明に係る加工方法によって各切歯ｌこ逃げ
面を付与したスクリュー圧縮機のねじ状ロータ用組立ホ
ブを示している。

即ち、この組立ホブは、軸心方向に並列する切歯列ユニ
ット１０ ａ。

１０ｂ、１０ｃ・・・・・・をホブ本体１１の周面等間
隔毎に植設してなり、この植設状態において、各切歯は
逃げ角γの逃げ面Ａを備える。

さて、半加工の各切歯列ユニットの各切歯に逃げ角γの
逃げ面Ａを付与するために、第３，４図に示した回転治
具１２を用いる。

上記半加工の切歯列ユニットとは、切歯の逃げ同人並び
に仕上すくい面Ｂがまだ付与されていない状態のものを
いう。

上記回転治具１２は前記ホブ本体１１と略同様のもので
あって、その周面に半加工の切歯列ユニット１０ ａ’
、 １０ ｂ’、 １０ ｃ’・・・・・・を植設する
ようになっているが、各切刃列ユニツ）ｉＱａ’。

１０ｂ’、１０ｃ’・・・・・の植設状態における立上
がり角度を変えている。

つまり、第３図申告切歯に一点鎖線で示した仕上げるべ
き仮想の逃げ面Ａの頂部歯すじ方向が回転治具の回転中
心Ｏを中心とする一定径の標線Ｃ上に位置するように植
設するのである。

一方、回転治具１２の周面に固定した切歯を研削する回
転砥石１３は、第５図Ｉ、Ｉｆに示すようにディスク型
のもので、その周面に、ホブ切歯に付与すべき歯形に対
応する縮型研削面１４を備えている。

つまり、例えばスクリューコンプレッサーの雄ロータを
加工するためのホブの切歯１５（第５図Ｉ）を研削する
場合には、ホブ切歯１５に雌用歯形を付与し得る研削面
１４ａを、また雌ロータを加工するためのホブの切歯１
６（第５図■）を研削する場合には、ホブ切歯１６に雌
用歯形を付与し得る研削面１４ｂを備えている。

さて、本発明に係る加工方法は、第４図に示すように上
記回転砥石１３を回転治具１２に植設した切歯列ユニッ
ト１０ ａ’、 １０ ｂ’、 １０ ｃ′・・・−・
の標線方向に並ぶ切歯列に沿って配置して（取付角β）
高速回転させ、その研削面１４を一定の切込量を与えて
ホブ切歯１５に接触させる一方、回転治具１２を徐々に
回転させるとともにその軸心Ｏの方向？こ移動させるの
である。

そうすれば、各切歯１５に付与すべき逃げ面Ａの上の部
分Ｄ（第８図参照）が順次研削され、付与すべき逃げ面
Ａを得ることができる。

この逃げ面Ａは、回転治具１２に切歯が植設されている
状態においては、回転治具１２の回転中心Ｏを中心とす
る一定径の標線Ｃに沿っているが、これをホブ本体１１
に植設したときには逃げ角γを形成することができる。

第６図に示す如く、上記逃げ角γは切刃の正面切歯１７
に対応する逃げ面Ａ１の逃げ角であって、上記の研削方
法でこれを得ることができるが、一方ホブ切歯には正面
切刃１７以外にその両側に側面切刃１８ａ、１８ｂを備
えており（ただし、スクリューロータ専用ホブ等の切歯
においてはそれらの境界は明確でない）、これらの側面
切刃１８ａ、１８ｂに対応する逃げ而Ａ２も、上記研削
方法を実施することによって同時に得ることができる。

すなわち第６図に示す如く、側面切刃１８ａ（１８ｂ）
は径方向に対して一定角度ρの傾斜を有しているため、
回転治具１２に植設して研削した切歯を、その正面切刃
１７に対応する逃げ面Ａ１が逃げ角γを有するように切
歯の後部を落してホブ本体１１に植設すれば、側面切刃
１８ａ（１８ｂ）に対応する逃げ面（逃げ角α）を得る
ことができる。

ところで、ホブ切歯はこれが回転治具１２に植設された
とき、そのすくい面Ｂは、第３図において回転治具１２
の回転中心Ｏと回転砥石の回転中心Ｏとを結ぶ線１９に
一致しない（第７図参照）。

しかるに、回転治具１２に植設した切歯を回転砥石１３
で研削する際、回転砥石１３の研削面は回転中心ｏ 、
ｏ’を結ぶ線１９上で切歯に接する。

つまり、周面に縮型研削面１４を有する回転砥石は、回
転治具１２によって徐々に回転させられる切歯の各断面
をｏ −ｏ’ｉ上で研削して、所定の歯形を付与する。

しかるに、ホブの切歯がロータ等の被削物を切削するの
は正面切刃１７並びに側面切刃１８ａ、１８ｂであって
、これらの切刃を含むすくい面Ｂに所要の形状を得る必
要がある。

したがって、回転砥石１３の縮型研削面の形状は、回転
砥石１３が実際に切歯を研削する箇所が０−０′線に沿
っていることを計算に入れて割り出し、正面切刃並びに
側面切刃を含むすくい面Ｂに所要の歯形を得るようにし
ている。

本発明は、第３図に示すようｌこ、回転砥石１３で回転
治具１２に植設したホブ切歯１５を研削する一方、これ
と同時に、この回転砥石１３の研削面１４の歯形を常時
修正している。

つまり、回転砥石１３は、ホブ切歯を研削するにしたが
って次第に摩耗を生じ、その直径寸法が小さくなるが、
回転砥石１３の直径寸法がこのように変化してくればそ
れに伴ってホブ切歯に与えるべき所定の歯形状に対応す
る研削面の歯形を修正させねばならないのである。

この修正を行なわない場合には、回転砥石の直径寸法の
減少が進行するにしたがって、ホブ切歯の加工誤差が増
大する。

本発明者は、ディスク型の回転砥石１３が回転治具１２
に植設されたホブ切歯１５を縮型研削する研削状態をミ
クロ的に解析して、回転砥石の径寸法の変化に対応する
適正な研削面形状の決定方法と修正方法を見い出した。

今、回転砥石の歯形決定方法を述べる前に、その基礎と
なる回転治具１２に植設されたホブ切歯１５のねじれ角
の性質を先ず説明する。

第９図は、回転治具１２に一定の標線に沿って配列され
るホブ切歯のねじれ角を示すものであるが、図から明ら
かな如く、歯面の部位毎にそのねじれ角は異っている。

すなわち、歯面の頂部のねじれ角Ｆ１、歯面の中間部の
ねじれ角Ｆ２、歯面の底部のねじれ角Ｆ３は順に小さな
値となる。

これは、ホブ切歯が標線を描いていることに起因する。

従って、回転砥石１３とホブ切歯１５の歯面との接触線
は第１０図に示す如く、夫々の歯直角方向ａに合致せず
、Ｘｌ乃至Ｘ、の符号を付した曲線すとなる（該曲線す
はホブ切歯の歯面の片側だけを示す）。

曲線すの形状は、回転砥石１３の径寸法により変化する
。

しかして、ホブ切歯の仕上げ歯形状Ｘに対応する回転砥
石の研削面形状Ｓ１を決定するには、第１０図に示す如
く、ピッチ円直径Ｄｘ、ピッチ円上の歯すじねじれ角；
Ｆｌ、歯形；Ｘのホブ切歯に対して、これに接触する回
転砥石の軸心Ｏ′−〇′の位置を任意に定め（ただしこ
の軸心０／ ０／の方向はホブ切歯のピッチ円上の歯
すじねじれ方向に対する直角方向と一致する）、回転砥
石の板厚方向の各点ｚｏ、ｚｌ〜ｚ５において、軸心Ｏ
′−〇′とホブ切歯の歯面との最短距離ｙ Ｏ） ｙ
１〜ｙ５を求める（このときの回転砥石の直径寸法をＤ
８１とする）。

この最短距離をなすホブ切歯止の点はとりもなおさず、
ホブ切歯と回転砥石がなす接触線す上の点である。

今、軸線０’−０’ｌの厚み方向上の各点ｚＯ，ｚｌ〜
ｚ５に対応する最短距離ｙ Ｏ、ｙ １〜ｙ５のホブ切
歯面上の各点をＸｏ 、Ｘ１〜Ｘ、とする。

このとき、回転砥石の歯形は、第１１図に示す如く、軸
心Ｏ′−〇１′の厚み方向の各点ｚＯ，ｚｌ〜ｚ５から
半径方向に、長さｙＬｙ１〜ｙ５隔った位置、５１Ｘ０
，５１Ｘ１〜Ｓ Ｉ Ｘ ５を順次決定していけばよい
。

これら５ＩＸＯ２Ｓ１ｘｌ〜８１Ｘ ５を結ぶ曲線が回
転砥石の歯形Ｓ１となる。

即ち、この寸法構成をもつ歯形Ｓ１の回転砥石の研削面
１４は、ピンチ円直径Ｄｘ、歯形Ｘの切歯の各部に、曲
線す上で間隙なく密接する。

したがって、歯形Ｓ１の回転砥石は、ホブ切歯の歯面Ｘ
を形成することができるのである。

ところで、前記したように回転砥石１３はホブ切歯１５
を研削するに従って、その研削面１４が次第に摩耗して
直径寸法が小さくなり、遂には、その直径寸法の変化量
を無視しえない状態となる。

前記したように、この直径寸法がＤ８□で歯直角断面Ｓ
１を有する回転砥石は、ピッチ円直径Ｄｘ、ピッチ円上
の歯すじねじれ角Ｆ１のホブ切歯に対して、曲線すの位
置で接触・研削して歯形Ｘを形成するものである。

今、無視しえない程度の摩耗を生じて、回転砥石の直径
寸法がＤ８□になったとするとき、直径寸法Ｄ８□の場
合と同じ歯形Ｓ１の回転砥石でホブ切歯を研削すれば、
両者の接触線は曲線すとは異なったものとなる。

従って、その結果、ホブ切歯の歯面に形成される形状は
、Ｘと異なる形状でとなる。

ｙとＸとの誤差が許容範囲内に収まる場合は、歯形Ｓ１
の回転砥石を使用できるが、その範囲外になるように回
転砥石の直径寸法が減少すれば、もはや、歯形Ｓ１の回
転砥石は使用できない。

従って、回転砥石の直径寸法がＤ５□、Ｄ、２．Ｂ８３
・・・・・・と順次減少すれば、これらの直径寸法夫々
に対応して、歯形をＳｌ、Ｓ２゜Ｓ３・・・・・・に順
次修正しなければならない。

従って、本発明は、第３図に示すように、回転治具１２
の反対側に対置したダイヤモンド刃４２に所定の運動軌
跡を画かせて回転砥石１３の研削面１４の歯形を必要に
応じて研削修正するようにしている。

以下にこの修正方法の具体例を示す。第１２図は、この
修正方法を実施するための１つの加工装置を示し、３１
は数値制御ドレッシング装置、３２は砥石台、３３はホ
ブ切歯１５を植設した回転治具１２の軸である。

上記数値制御ドレッシング装置３１は、第１３図に示す
如く、上記砥石台３２を固定する支持枠４６に固定され
たドレッサーベース３４と、この上に図示矢印３５ａ方
向へ旋回可能に載置された半円形状のクレードル３５、
この上にＸ軸パルスモータ３６の駆動により、図示矢印
Ｙ軸方向に移動可能に載置されたＸ摺動台３７、この上
面にＸ軸パルスモータ３８の駆動により、図中矢印Ｘ軸
方向に移動可能に載置されたＸ摺動台３９、および、こ
の上面に載置され、Ｘ軸パルスモータ４０の駆動によっ
て、上端を回転自在に支持されると同時に、下端を支持
部材４１を介してＸ摺動台３９に回転自在に支持され、
かつ、中間部にダイヤモンド刃４２を固着した弓形状の
ドレスアーム４３とから構成されている。

このドレスアーム４３はＸ軸パルスモータ４０の駆動に
より、図示Ｚ軸線４４を中心として回転するようになっ
ており、これに固着された前記ダイヤモンド刃４２がＸ
、Ｙ軸方向線で形成する平面内を回転すると同時に、こ
の先端４５が上記Ｚ軸線４４上に常に位置し、かつ、ク
レードル３５の旋回中心線３５ｂ位置と一致するように
なっている。

また、このドレスアーム４３はＸ軸パルスモータ３６の
駆動によりＹ軸摺動台３７と同調して図示Ｙ軸方向に移
動する一方、Ｘ軸パルスモータ３８の駆動によりＸ摺動
台３９と同調して図示Ｘ軸方向に移動するようになって
いる。

上記砥石台３９は、上記数値制御ドレッシング装置３１
のドレッサーベース３４に連結された支持枠４６にボル
ト４７等を介して取付けられている。

これには軸４８が回転自在に支持され、駆動源（図示せ
ず）により回転するようになっており、かつ図示４８ａ
方向に旋回するようになっている。

この軸４８の軸線４９は上記Ｘ、Ｙ軸で形成する平面と
同一平面にあって、かつ、Ｘ軸方向線に対して平行にな
っており、この先端部に前記回転砥石１３が固着され、
かつ、この回転砥石１３の中心線が上記ダイヤモンド刃
４２の先端４５の原点と砥石台旋回中心とに一致するよ
うになっている。

上記軸３３は、この軸線５０が回転砥石軸４８の軸線４
９に対して平行で、かつ、これと形成する平面が上記Ｘ
、Ｙ軸平面と平行になるように設けられていると同時に
、駆動装置（図示せず）により回転するとともに、この
軸線５０に沿って移動可能になっている。

そして、この軸３３に前記回転治具１２が固着されてい
る。

しかして、この加工装置は、数値制御ドレッシング装置
３１のダイヤモンド刃４２に所要の運動軌跡を画かせて
回転砥石１３の研削面１４を研削修正するとともにこの
回転砥石１３でホブ切歯１５を連続的に研削するように
している。

次に、上記構成からなる加工装置を用いて、回転砥石の
研削面を修正するとともに、該回転砥石でホブ切歯を研
削する方法を説明する。

前記したように、ホブ切歯に一定の歯形Ｘを研削加工に
より付与する場合、回転砥石の研削面の摩耗によりその
直径寸法がＤ８□、Ｄ８２・・・・・・と順次減少する
に対応して、回転砥石の歯形を５１ｊＳ２・・・・・・
と順次修正していかねばならない。

さて、そこで、予め、回転砥石の直径寸法Ｄ８１．Ｄ、
２・・・・・・に対応する歯形Ｓ１．Ｓ２・・・・・・
を数値化して数値制御装置の指令値としておき、回転砥
石の直径寸法に見合った指令値を順次数値制御装置に入
力して、ダイヤモンド刃４２に一定の運動軌跡を画かせ
、これにより回転砥石の歯形を適正なものに修正するの
である。

さらに具体的に説明すれば、第１４．１５図に示す的く
、回転治具１２に植設したホブ切歯のピッチ田土ねじれ
角θに対応して回転砥石１３を、クレードル３５の旋回
中心線３５ｂを中心として旋回させ、その中心線５１が
Ｘ軸線に対して角度θとなるまで傾斜させる（図中中心
線５１ａで示す）とともに、数値制御ドレッシング装置
３１のクレードル３５を旋回し、その上方のＸ、Ｙ軸平
面が上記回転砥石１３の傾斜した中心線に対して直角？
どなるようｌこ傾斜させる。

次いで、この次点における回転砥石の直径寸法に対応す
る歯形の指令値を数値制御ドレッシング装置に入力して
該装置を作動させると、Ｘ、Ｙ軸パルスモータ３８゜３
６が駆動し、そのダイヤモンド刃４２が第１６図に示す
運動軌跡線５２に沿って移動すると同時に、Ｚ軸パルス
モータ４０が駆動してこのダイヤモンド刃４２の軸線５
４が回転砥石の研削面に対し、その任意の点において法
線となるように回転しその先端４５が図示の歯形形状線
５３に沿って移動して回転砥石１３の研削面を研削・修
正するのである。

上に詳述したように、本発明に係る加工方法によれば、
同点砥石の研削面は常時ダイヤモンド刃によりそのピン
チ円直径寸法に対応する歯形に修正され、この常に正確
な研削面を有する回転砥石により、回転治具に植設した
ホブ切歯を連続的にしたがって極めて能率的に研削する
ことができる。

そして回転砥石の局面に植設した切歯は仕上げるべき逃
げ面が回転砥石の回転中心を中心とする一定径の標線に
位置するようにしているので、回転砥石を定位置で回転
させる一方、回転治具を徐々に回転させるとともに、こ
の回転治具をその軸心方向に移動させることによって、
ホブ切歯にその正面切刃並びに側面切刃に対応する全逃
げ面を精度良くかつ能率的に加工することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はスクリューコンプレッサーの雌Ｍ一対のねじ状
ロータが噛み合った状態の断面図、第２図は組立ホブの
側面図、第３図は本発明に係る加工方法を原理的に示す
説明図、第４図はホブ切歯を植設した回転治具と回転砥
石の関係を示す説明平面図、第５図１．Ｉは回転砥石と
ホブ切歯との接触状態を示す断面図、第６図はホブ切歯
をホブ本体に植設したときにできる逃げ角の説明図、第
７図はホブ切刃を回転治具に植設した状態の一部拡大図
、第８図は半加工ホブ切歯と仕上切歯との関係を示す一
部断面図、第９図は回転治具に植設したホブ切歯のねじ
れ角を示す説明図、第１０図は回転砥石の研削面がホブ
切歯に接触する状態を示す説明図、第１１図は回転砥石
の歯直角断面図、第１２図は本発明に係る加工方法を実
施するための加工装置の斜視図、第１３図は第１２図に
おける数値制御ドレッシング装置の詳細斜視図、第１４
図は第１２図の平面図、第１５図は第１図の正面図、第
１６図は第１２図における回転砥石の歯形修正状態を示
す断面図である。 １０ａ、１０ｂ、１０ｃ・・・・・・切歯列ユニット、
１１・・・・・・ホブ本体、１２・・・・・・回転治具
、１３・・・・・・回転砥石、１４・・・・・・研削面
、１５．１５ａ・・・・・・ホブ切歯、１７・・・・・
・正面切刃、１８ａ、１８ｂ・・・・・・側面切刃、１
９・・・・・・０−０′線、３１・・・・・・数値制御
ドレッシング装置、３２・・・・・・砥石台、３５・・
・・・・クレードル、３６・・・・・・Ｙ軸パルスモー
久３８・・・・・・Ｘ軸パルスモータ、４０・・・・・
・Ｚ軸パルスモータ、４２・・・・・・ダイヤモンド刃
、４３・・・・・・ドレスアーム、４４・・・・・・Ｚ
軸線、４８・・・・・・軸、４９・・・・・・砥石の軸
線、５０・・・・・・軸線、５２・・・・・・運動軌跡
線、５３・・・・・・歯形形状線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 各半加エホブ切歯列ユニットを、各ホブ切歯に付与
   すべき仕上逃げ面の頂部歯すじ方向が一定径の標線に沿
   うように回転治具の周面に植設する一方、上記ホブ切歯
   に付与すべき仕上歯形に対応する縮型研削面を局面に有
   するディスク型回転砥石を土肥回転治具に植設されたホ
   ブ切歯の標線方向に沿うように配置し、この回転砥石を
   回転させるとともｌこその研削面を所定の切込量を与え
   て上記回転治具に植設されたホブ切歯に接触させ、さら
   ？こ前記回転治具を徐々に回転させるとともｌこその軸
   心方向に回転砥石に対して相対移動させて各ホブ切歯を
   順次研削する一方、これと同時に、回転砥石の直径寸法
   が摩耗により順次減少するに応じて、所定の軌跡に沿っ
   て運動するダイヤモンド刃で前記回転中の回転砥石の研
   削面を研削修正して、常にホブ切歯に所要の歯形を与え
   るべき研削面形状を回転砥石に付与する方法にして、か
   つ、上記回転砥石のその都度の径寸法に対応する研削面
   形状を、回転砥石の軸心板厚方向の各点よりのホブ切歯
   の仕上歯形に対する最短距離点により特定し、該特定最
   短距離点を結ぶ曲線を上記ダイヤモンド刃の上記所定軌
   跡としたことを特徴とするねじ状ロータ加工用組立ホブ
   切歯の加工方法。