JPS6222729B2 - - Google Patents
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- JPS6222729B2 JPS6222729B2 JP4234478A JP4234478A JPS6222729B2 JP S6222729 B2 JPS6222729 B2 JP S6222729B2 JP 4234478 A JP4234478 A JP 4234478A JP 4234478 A JP4234478 A JP 4234478A JP S6222729 B2 JPS6222729 B2 JP S6222729B2
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Description
【発明の詳細な説明】
最近高い負荷能力を期待されている鼓形ウオー
ムギヤの研究が進み、その性能の優秀性も次第に
実証されている。
しかし問題となるのはこの歯車の製作法であ
る。ウオームの歯面は普通には研削加工を含めさ
ほど困難とはいえないが、その相手となるホイー
ル歯面をいかにして精度良く加工するかが大きな
問題として残されている。
この場合、不定圧力角、不定リードのねじ面を
切刃面として持つ鼓形ウオームギヤホブを製作す
れば非常に高価になるし、従来のヒンドレータイ
プの鼓形ウオームギヤで採用されているローレン
ツ歯切法を他の鼓形ウオームギヤに用いることも
できない。
この発明はいろいろなタイプの鼓形ウオームギ
ヤに共通に適用できるホイールの簡易切削法を提
供しようとするもので、以下公知技術と比較しな
がら詳細に説明する。
従来公知のローレンツ歯切法はヒンドレータイ
プの鼓形ウオームギヤの為のホイール簡易切削法
である。この工作法はウオームの歯面が直線切刃
で創成された線織面であることに着目し、ホイー
ル切削のための舞いツールの切刃としてウオーム
歯面の端部に位置する母線を採用する方法であ
る。
従つて、最近各方面で開発されているウオーム
歯面が平面或いは円錐面によつて研削されるタイ
プの鼓形ウオームギヤのホイールの切削には適用
できなかつた。またヒンドレータイプの鼓形ウオ
ームギヤに限定した場合でも、ホイールの歯形を
設計者の意図するように修正歯切する目的に応用
することもできなかつた。
この発明は鼓形ウオームホイールを切削するに
当り、理論的なホイール歯面をこれに充分近似な
線織面に置き換え、この線織面を一本の直線切刃
を持つ舞いツールによつて削り出そうとするもの
である。このとき、工具とワークには定回転比の
回転運動を行わせ、ホイールに与える線織面の以
下のごとき諸性質の設計者の意図するままに与え
て、直線切刃、工具軸、ワーク軸の関係位置を決
定することができるものである。
1 線織面の一本の母線をワークブランクの任意
の位置に定めること。
2 この母線上の任意の2点における、この母線
に直角方向の法截口の曲率半径を任意の値に設
定すること。
3 その母線上の法線の向きを一定かつ任意の方
向に定めること。
これらの諸性質切刃直線、各軸の関係は以下に
示すとおりで、これらの関係式に基いて工作に必
要な全ての諸元を決定することができる。
第1図に於て、A2をワーク軸、Aを定めよう
とする母線とする。A2とAの関係は設計者が決
定するもので、既知のものである。この母線を切
刃直線とする工具の軸をAcとする。A2とAcの間
には一本の共通垂線Coが存在し、A2とAcの回り
のワークと工具の回転運動の相対運動の瞬間軸
(注1参照)ApがCoに直交している。
さてA2のまわりのワークの回転運動の角速度
をω2,Acのまわりの工具のそれをωcとし、両
者の比、即ち回転比をi=ωc/ω2とする。瞬
間軸Apのまわりの相対ねじ運動の換算ピツチ
(注2参照)をhとする。A2とApのなす角をΓ
2,ApとAcのなす角をΓcとする。このときA2
からApへ、又ApからAcへの角度が時計まわり
方向の場合をΓ2,Γc正の場合とする。
また、A2とApの軸間距離及びApとAcのそれ
を夫々Γ2 ,Γc とする。
直線切刃がワークに創成する線織面の一部局所
的な形を知るには平面図形の場合の曲率円に相当
するものを考えればよい。それはこの線織面を局
所的に線織ねじ面とみなすことである(線織面と
は直線で創成される面であれば全てその様な名称
を与えられる。しかし工業的に重要なのはそれら
線織面を容易にかつ正確に作れるかどうかという
事である。その意味でねじ面は、比較的上記要件
を満すものと言える。そこで厳密にはちがうけれ
ども、この線織面をねじ面で近似しようという事
である。しかも、このねじ面は直線で創成出来る
ものにするとより容易になるので線織ねじ面で近
似するとしたのである)。その軸を曲率軸という
(注3参照)。
直線切刃がAの位置にある瞬間の曲率軸をAH
とする。母線A、瞬間軸Apおよび曲率軸AHは一
本の共通垂線を共有する。これをCとする。Aか
らAHへの角度を時計まわり方向を正としてΦ
ρ,AからApへの角度を同様にΦrとする。A
とApの軸間距離をΦrとする。また二本の共通
垂線CoとCのなす角をCからCoへ時計方向の場
合を正としてΘとする。また両直線の距離をΘと
する。
この場合、瞬間軸の性質(注4参照)より、以
下の式が成立する。
isinΓc=−sinΓ2 ……(1)
iΓc cosΓc=−Γ2 cosΓ2 ……(2)
h=−Γ2tanΓc ……(3)
注目した母線上での全ての法線が一定方向を向
く条件は、言換えれば線織面がこの母線の近傍で
可展面になる条件である。線織面の理論(注5)
より、この条件は、
h+ΦrcotΦr=0 ……(4)
この母線上の任意の2点A,Bの母線に直角方
向の法截口の曲率半径をRA,RBとすれば(第3
図)、
tanΦρ=RB−RA/AB ……(5)
空間におけるオイラーサバリーの式(注6)より
tanΦρ=(icosΓc−cosΓ2)sin2Φr/(icosΓc−cosΓ2)sinΦr cos
Φr+sinΓ2cosΘ……(6)
いまワーク軸A2にのる単位ベクトルをa2、母線
Aにのるそれをaとする。a2,aは既知のベクト
ルである。
歯面を可展面とし、ある母線にそう法線(注
7)を とすれば、
c=n×a ……(7)
ここで、cは母線、瞬間軸、曲率軸の共通垂線C
にのる単位ベクトルである。(7)式はこの共通垂線
がこの可展面の接平面上にあることを示してい
る。
この共通垂線は可展面の反帰点を通る。その点
をPとすれば、
=RA/tanΦρ ……(8)
(7),(8)式により共通垂線Cは唯一に決定される。
このことと(1)〜(6)式により、任意にiを与えて工
具軸Acを決定することができる(注8)。
以上のように、ホイール歯面として与える線織
面の母線、その母線上の任意の2点におけるこの
母線に直角方向の法截口の曲率半径および母線上
の法線を全て一定方向にすることを指定すれば、
任意のワークと工具の回転比に対して工具軸の配
置を決定することができる。そこで、その母線を
直線切刃とする舞いツールを作成し、決定された
関係位置にてワークに加工すれば、上記の条件を
備えた線織面を得ることができる。
以上本発明によれば、ローレンツ歯切法がヒン
ドレーウオームギヤにのみ有効であるのに対し
て、いかなるタイプの鼓形ウオームギヤのホイー
ルの近似切削にも適用できるという大きな利点が
ある。
また、ローレンツ歯切法がウオーム歯面上にの
る一直線を舞いツールの切刃として採用している
ため、減速比が小さくなると近似精度が悪くなる
という欠点を持つていたのに対して、本発明に係
る歯切法はホイール歯面を直接問題にするため、
その欠点がない。
また与えようとする線織面の自由度がかなりあ
るため、ホイール歯面を任意に修正歯切りするこ
とができるという有利性も兼ね備えている。
叙上の説明においては、鼓形ホイールの近似切
削法として説明したが、これに限らず、円筒ウオ
ームギヤのホイール切削、ハイポイドギヤのリン
グギヤ歯面の近似切削あるいはスピロイドギヤの
ギヤ歯面の近似切削にも適用可能である。
(注1)
瞬間軸とは2つの剛体この場合ワーク軸A2と
工具軸Acが相対運動を行つているとき、ある瞬
間、一方の剛体であるワーク軸A2は他方の剛体
である工具軸Acに対し、ある軸Apのまわりのね
じ運動(回転と並進の合成された運動)を行つて
いると見なせる。逆にAcのA2に対する運動も同
様に見なせる。この様な軸Apを瞬間軸と称す
る。平面上では例えば第4図において剛体A,
B,Cの場合でいうと、Pac,Pab,Pbcのごとき
点が瞬間中心となる。
そしてこの瞬間軸は、次の3式より求まる。即
ち、
isinΓc=−sinΓ2 ……(1)
iΓc cosΓc=−Γ2 cosΓ2 ……(2)
h=−Γ2 tanΓc ……(3)
の3式が与えられA2軸とAc軸の相対位置が
Γ2+Γc=Γ ……(a)
Γ2 +Γc =Γ ……(b)
と決まれば、5ケの未知数Γc,Γc ,Γ2,Γ
2,hに対し式が5ケですべてが決定される。
(注2)
換算ピツチhとは前記瞬間軸で説明したよう
に、2つの剛体の相対運動は、お互いに瞬間軸ま
わりのねじ運動を行つていると見なせる。このね
じ運動において、回転ωと並進ωの割合を換算ピ
ツチhと称する。
例えば剛体A2に対する剛体Acの瞬間軸Apに於
けるねじ運動の換算ピツチは上記(3)式で求まる。
(注3)
ホイール歯面はホイール歯面中央部にあらわれ
る第1接触線を母線とする線織面であるとホイー
ル歯面全体をみなす。実際には、第12図に示す
ごとく第1、第2歯面のなめらかに連なつた歯面
であるので、出来るだけ実際に近ずける必要があ
る。そのため線織面の局所的な形を知ることが必
要であり、その形は空間におけるオイラーサバリ
ーの式でよく説明出来る。又直線切刃A、瞬間軸
Ap、及び切刃Aが創成する線織面の曲率軸AHは
一本の共通垂線を共有している。そのことから(6)
式が誘導されている。
(注4)
式(1),(2),(3)の導き方は、二元ベクトル及び二
元角なる量を用い説明することになるが、すると
二元ベクトル、二元角の説明が必要になるので省
く。参考として成瀬正雄編「歯車の研究」養賢堂
編(P77〜P115)を参照されたい。
(注5)
線織面の理論について;
一般にあるパラメータtの函数である有向直線
Aが、tが変ると共に描く軌跡を線織面という。
線織面上の隣接する二直線を第5図の様にA,A
+dAとし、二直線のなす角をdΦ、距離をdΦ
とすると、
P=dΦ/dΦ ……(c)
なる量Pを線織面の分配係数と呼び、PはA近傍
の曲面の性質を表わす。P点での線織面の法線
B,Q点での法線B+dBの2直線の共通垂線AH
を考えると、AHは線織面の曲率軸(平面の曲率
中心と同じ)となる。
BとB+dBの二直線のなす角をdδ、距離を
dδとすると、K,Kをある変数として
hH=dδ/dδ=P+K・K/1+K2 ……(d)
即ち曲率軸AHはAの瞬間ねじ運動軸でもある。
特にP=一定、K=一定、K=一定の時の線織
面を線織ねじ面という(第6図)。このとき瞬間
軸AHと直線Aのなす角をε、距離をεとすると
K=cot ε
ε=(PK−K)/1+K2となり、この関係より
P=hH+εcotε ……(e)
となる。例えば、
P=0,K=0,K=0では
hH=0,δ=0,δ=0
第7図有向直線束となる。
又P=0,K≠0,K=0では
hH=0,δ=cot-1Kδ=0
第8図の円錐線織面となる。
又P≠0,K≠0,K≠0但しP+KK=0の
とき、
δ=cot-1K,δ=PK−K/1+K2,hH=0とな
り、
第9図の回転単葉双曲面となる。以上が線織面の
理論の概要である。ここで線織面が可展面(平面
に展開出来る面で上例では第7図、第8図が可展
面、第9図が可展面ではない。)となるには、線
織面上で隣接する母線Aが次々に交わつている必
要がある。よつて、
hH=dδ/dδ=0でなければならない。
即ち(e)式は可展面に対しては
hH+εcotε=0 ……(f)
さて線織面の曲率軸AHが瞬間ねじ軸でもあるこ
とより(d)〜(f)式が導かれている。当然瞬間軸Ap
とAの間にも同様の関係が成立する。即ち可展面
に対しては、
h+ΦrcotΦr=0 ……(4)
これが(4)式の意味するところである。
(注6)
空間におけるオイラーサバリーの式
平面図形の中でトロコイド曲線の曲率を与える
のに、オイラーサバリーの式は有用である。即ち
第11図は点OとA′を固定し互いにP点で接し
つつころがすとき、円Aの上の点Cが、円Oに対
して描く軌跡(トロコイド)x−xの曲率中心M
を求める方法を示す。
=r
=P
∠A′PC=θ
a;円A′の半径
R;円Oの半径
とすれば、
1/P−r+1/rcosθ=1/R+1/a
M:トロコイド x−xの曲率中心
空間図形において、軸A2,Acのまわりの剛体
A2,Acの瞬間軸がApで線織面の曲率軸がAHで
ある。このとき、AH軸の位置と曲率半径の大き
さを求めるのが空間におけるオイラーサバリーの
式である。
即ち、二元角(注4参照)を用いて表現すると
sinΦρcosΘ/sin(Φρ−Φr)sinΦ
r
=cotΓ2+cotΓc
=−ω+εω/ω2sinΓ2 ……(g)
こゝでΦρ;線織面の曲率軸AHと線織面創成
母線Aの間の二元角
Θ;AHとAの共通垂線をCとし、ワーク軸A2
と工具軸Acとの共通垂線をC0とするときCとCo
のなす二元角
Φr;瞬間軸をApとするとき、ApとAの間の
二元角、但しΦρ=φρ+εφρ,Θ=θ+ε
θ,Φr=φr+εφr,Γ2=γ2+εγ2 ,
Γc=γc+εγc
この式が空間におけるオイラーサバリーの式で
ある。上式の実部比較より(6)式を得る。
tanΦρ=(icosΓc−cosΓ2)sin2Φr/(icosΓc−cosΓ2)sinΦr cos
Φr+sinΓ2cosΘ……(6)
又虚部比較よりΦρが求まる。
(注7)
母線に沿う法線とは;
理論的な鼓形ウオームホイールの歯面上のある
母線A上のウオームホイール歯面に対する法線の
こと。
したがつて、この法線nは理論的に求まつてお
り既知である。
(注8)
Cとiとが与えられればAcが求まることにつ
いて(第12図と第13図参照)。座標原点をA2
軸上のブランク中心とすれば、A2⊥CoでA2をZ
軸に選べる。又理論ウオームホイール軸A2と理
論ウオーム軸の共通垂線をy軸とする。
まずnとaは理論ウオームホイール歯面(第1
2図)上の1本の母線Aを選ぶことにより決ま
る。したがつて(7)式よりCが決まる。又友帰曲線
も判つておりP点は定まる。を定めれば、そ
の点Aでの理論ウオームホイールの曲率半径RA
は理論上判つている。したがつて(8)式によりΦρ
が定まる。
AとCが定まればApはAp(Φr,Φr)とし
て与えられる。したがつてCoはA2とAp(Φr,
Φr)の共通垂線としてCo(Φr,Φr)と求
まる。又Γ2,Γ2 もそれぞれΓ2(Φr,Φ
r),Γ2 (Φr,Φr)と求まる。
CoとCが定まるとΘ,ΘはそれぞれΘ(Φ
r,Φr),Θ(Φr,Φr)と求まる。RA,R
B,はA上で既知である。(5),(6)式よりΦrは
Φr=Φr(Φr,Γc,Γ2)として求ま
る。
又Γ2(Φr,Γc),Γ2 (Φr,Γc)
(4)式より h=h(Φr,Γc,Γ2)
(3)式より Γc=Γc(Φr,Γ2)
又Γ2−Γ2(Φr) Γ2 (Φr)
(1),(2)式にこのΓcを代入すると
i sinΓc(Φr,Γ2)−sinΓ2(Φr)
iΓc (Φr,Γ2)=cosΓc(Φr,Γ2)=
−Γ2(Φr)cosΓ2(Φr)この2式よりΦ
r,Γ2が決まり、次々にΓ2 その他が決まる。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Recently, research on the drum-shaped worm gear, which is expected to have a high load capacity, has progressed, and its superior performance has been gradually demonstrated. However, the problem lies in the method of manufacturing this gear. Normally, machining the tooth surface of a worm is not very difficult, including grinding, but a major problem remains: how to precisely machine the tooth surface of a wheel. In this case, it would be very expensive to manufacture an hourglass-shaped worm gear hob with an irregular pressure angle and variable lead thread surface as the cutting surface, and the Lorentz gear hob used in conventional Hindley-type hourglass-shaped worm gears would be very expensive. The method cannot also be used with other hourglass worm gears. This invention aims to provide a simple wheel cutting method that can be commonly applied to various types of hourglass-shaped worm gears, and will be described in detail below in comparison with known techniques. The conventionally known Lorentz gear cutting method is a simple wheel cutting method for Hindley type hourglass-shaped worm gears. This machining method focuses on the fact that the tooth surface of the worm is a linear surface created by a straight cutting edge, and uses the generatrix located at the end of the worm tooth surface as the cutting edge of the flying tool for wheel cutting. It's a method. Therefore, it cannot be applied to the cutting of wheels of hourglass-shaped worm gears, which have been recently developed in various fields and whose worm tooth surfaces are ground by flat or conical surfaces. Furthermore, even when limited to Hindley type hourglass worm gears, it could not be applied to the purpose of modifying the tooth profile of the wheel as intended by the designer. When cutting a drum-shaped worm wheel, this invention replaces the theoretical tooth surface of the wheel with a linear surface that is sufficiently close to it, and then cuts this linear surface using a machining tool with a single straight cutting blade. It's something I'm trying to release. At this time, the tool and workpiece are made to perform rotational motion at a constant rotation ratio, and the following properties of the linear surface given to the wheel are given as intended by the designer, and the linear cutting edge, tool axis, and workpiece axis are It is possible to determine the relative position of 1. Determine one generatrix of the line woven surface at any position on the work blank. 2. Setting the radius of curvature of the normal cut in the direction perpendicular to this generatrix at any two points on this generatrix to an arbitrary value. 3. The direction of the normal line on the generatrix must be set in a constant and arbitrary direction. The relationships between these various properties, the cutting edge straight line, and each axis are as shown below, and all the specifications necessary for machining can be determined based on these relational expressions. In Figure 1, A2 is the work axis and A is the generatrix to be determined. The relationship between A 2 and A is determined by the designer and is known. The axis of the tool with this generatrix as the cutting edge straight line is A c . There is one common perpendicular line Co between A 2 and A c , and the instantaneous axis of relative motion of the rotational motion of the workpiece and tool around A 2 and A c (see Note 1) A p is perpendicular to Co. are doing. Now, let the angular velocity of the rotational motion of the workpiece around A 2 be ω 2 and that of the tool around A c be ω c , and the ratio of the two, that is, the rotation ratio, be i=ω c /ω 2 . Let h be the conversion pitch (see Note 2) of the relative screw motion around the instantaneous axis A p . The angle between A 2 and A p is Γ
2. Let Γ c be the angle formed by A p and A c . At this time A 2
The case where the angle from A p to A c is clockwise is defined as the case where Γ 2 and Γ c are positive. Further, the distance between the axes of A 2 and A p and that of A p and A c are respectively Γ 2 and Γ c . To understand the local shape of a linear surface created by a straight cutting edge on a workpiece, it is sufficient to consider the shape equivalent to a circle of curvature in the case of a planar figure. It is to consider this line-woven surface locally as a line-woven screw surface (a line-woven surface is given such a name to any surface created by straight lines. However, what is industrially important is those lines. The question is whether a woven surface can be easily and accurately created.In that sense, a threaded surface can be said to relatively satisfy the above requirements.Although not strictly speaking, this linear woven surface can be approximated by a threaded surface. Moreover, it would be easier to create this thread surface with a straight line, so we decided to approximate it with a linear thread surface.) This axis is called the curvature axis (see Note 3). The axis of curvature at the moment when the straight cutting edge is at position A is A H
shall be. The generatrix A, the instantaneous axis A p and the axis of curvature A H share one common perpendicular. Let this be C. The angle from A to A H is Φ with the clockwise direction being positive.
Similarly, let the angle from ρ, A to A p be Φr. A
Let the distance between the axes of and A p be Φr . Further, the angle formed by two common perpendicular lines Co and C is defined as Θ, with the clockwise direction from C to Co being positive. Also, let the distance between both straight lines be Θ . In this case, due to the properties of the instantaneous axis (see Note 4), the following formula holds true. isinΓ c = −sinΓ 2 …(1) i Γ c cosΓ c = − Γ 2 cosΓ 2 …(2) h=−Γ 2 tanΓ c …(3) All normals on the generatrix of interest are In other words, the condition that the wire faces in a certain direction is the condition that the wire weave surface becomes a developable surface in the vicinity of this generatrix. Linear surface theory (Note 5)
Therefore, this condition is h+ Φr cotΦr=0...(4) If the curvature radius of the normal cut in the direction perpendicular to the generatrix of any two points A and B on this generatrix is R A and R B (the 3
), tanΦρ=R B −R A /AB ...(5) From the Euler Savary equation (Note 6) in space, tanΦρ=(icosΓ c − cosΓ 2 ) sin 2 Φr/(icos Γ c − cosΓ 2 ) sin Φr cos
Φr+sinΓ 2 cosΘ...(6) Let the unit vector on the work axis A 2 be a 2 and that on the generatrix A be a. a 2 and a are known vectors. If the tooth surface is a developable surface and the normal (Note 7) to a certain generatrix is c=n×a...(7) where c is the common perpendicular C of the generatrix, instantaneous axis, and curvature axis.
It is a unit vector on . Equation (7) shows that this common perpendicular line is on the tangential plane of this developable surface. This common perpendicular passes through the recursion point of the developable surface. If that point is P, then =R A /tanΦρ (8) The common perpendicular C is uniquely determined by equations (7) and (8).
Based on this and equations (1) to (6), it is possible to arbitrarily give i and determine the tool axis A c (Note 8). As described above, the generatrix of the linear weave surface given as the wheel tooth surface, the radius of curvature of the normal cut in the direction perpendicular to the generatrix at any two points on the generatrix, and the normal line on the generatrix are all set in a constant direction. If you specify
The arrangement of the tool axis can be determined for any rotation ratio between the workpiece and the tool. Therefore, by creating a flying tool whose generatrix is a straight cutting edge and processing it into a workpiece at the determined relative position, a linear weave surface meeting the above conditions can be obtained. As described above, the present invention has the great advantage that, while the Lorentz gear cutting method is effective only for Hindley worm gears, it can be applied to approximate cutting of wheels of any type of hourglass-shaped worm gears. In addition, since the Lorentz gear cutting method uses a straight line on the worm tooth surface as the cutting edge of the flying tool, it had the disadvantage that the approximation accuracy deteriorates as the reduction ratio becomes smaller. Since the gear cutting method according to the invention directly deals with the wheel tooth surface,
It doesn't have its drawbacks. Furthermore, since there is a considerable degree of freedom in the line weave surface to be provided, there is also the advantage that the wheel tooth surface can be modified and cut as desired. In the above description, the method was explained as an approximation cutting method for a drum-shaped wheel, but it is also applicable to wheel cutting of a cylindrical worm gear, approximate cutting of a ring gear tooth surface of a hypoid gear, or approximate cutting of a gear tooth surface of a spiroid gear. It is possible. (Note 1) Momentary axes are two rigid bodies. In this case, when the workpiece axis A 2 and the tool axis A c are in relative motion, at a certain moment one rigid body, the workpiece axis A 2 , is the other rigid body, the tool. It can be considered that a screw movement (a combined rotation and translation movement) is being performed around a certain axis A p with respect to the axis A c . Conversely, the motion of A c with respect to A 2 can be viewed in the same way. Such an axis A p is called an instantaneous axis. On a plane, for example, in Fig. 4, the rigid body A,
In the case of B and C, points such as Pac, Pab, and Pbc are the instantaneous centers. This instantaneous axis can be found from the following three equations. That is, isinΓ c = -sinΓ 2 ...(1) i Γ c cosΓ c = - Γ 2 cosΓ 2 ...(2) h = - Γ 2 tanΓ c ...(3) Given the three equations, A 2 axes If the relative position of the and A c axis is determined as Γ 2 + Γ c = Γ ... (a) Γ 2 + Γ c = Γ ... (b), then the five unknowns Γ c , Γ c , Γ 2 , Γ
2 , h are all determined using 5 equations. (Note 2) What is the conversion pitch h?As explained above regarding the instantaneous axis, the relative motion of two rigid bodies can be considered to be a screw movement about the instantaneous axis. In this screw movement, the ratio of rotation ω to translation ω is called conversion pitch h. For example, the conversion pitch of the screw motion of the rigid body A c in the instantaneous axis A p with respect to the rigid body A 2 is determined by the above equation (3). (Note 3) The entire wheel tooth surface is considered to be a line-woven surface whose generatrix is the first contact line that appears at the center of the wheel tooth surface. In reality, as shown in FIG. 12, the first and second tooth surfaces are smoothly connected, so it is necessary to get as close to the actual tooth surface as possible. Therefore, it is necessary to know the local shape of the linear surface, which can be well explained by the Euler-Savary equation in space. In addition, the straight cutting edge A, the instantaneous axis A p , and the curvature axis A H of the linear surface created by the cutting edge A share one common perpendicular line. From that (6)
The expression is derived. (Note 4) How to derive equations (1), (2), and (3) will be explained using quantities called binary vectors and binary angles, but then the explanation of binary vectors and binary angles becomes I'll omit it since it will be necessary. For reference, please refer to Masao Naruse's ``Study of Gears'' edited by Yokendo (P77-115). (Note 5) Regarding the theory of linear surfaces; In general, the trajectory drawn by a directed straight line A, which is a function of a certain parameter t, as t changes is called a linear surface.
The two adjacent straight lines on the line weave surface are marked A and A as shown in Figure 5.
+dA, the angle between the two straight lines is dΦ, and the distance is dΦ
Then, P=dΦ/dΦ (c) The quantity P is called the distribution coefficient of the linear surface, and P represents the properties of the curved surface in the vicinity of A. Common perpendicular line of two straight lines A H
Considering, A H becomes the axis of curvature of the linear surface (same as the center of curvature of the plane). If the angle between the two straight lines B and B+dB is dδ, and the distance is dδ , then with K and K as certain variables, h H = dδ/dδ = P+K・K/1+K 2 ...(d) That is, the axis of curvature A H is It is also the instantaneous screw movement axis of A. In particular, the wire weave surface when P=constant, K=constant, and K =constant is called the wire weave screw surface (Figure 6). At this time, if the angle between the instantaneous axis A H and the straight line A is ε, and the distance is ε , then K=cot ε ε = (PK-K)/1+K 2 , and from this relationship, P=h H + ε cotε ...(e ) becomes. For example, when P = 0, K = 0, K = 0, h H = 0, δ = 0, δ = 0. Furthermore, when P=0, K≠0, and K =0, h H =0, δ=cot -1 K δ =0, resulting in a conical line weave surface as shown in FIG. Also, P≠0, K≠0, K ≠0 However, when P+K K = 0, δ=cot -1 K, δ = PK-K/1+K 2 , h H =0, and the rotating monoplane hyperboloid in Fig. 9 becomes. The above is an overview of the theory of linear surfaces. Here, in order for the linear weave surface to become a developable surface (a surface that can be developed into a flat surface, in the above example, Figures 7 and 8 are developable surfaces, and Figure 9 is not a developable surface), it is necessary to Adjacent bus lines A must intersect one after another. Therefore, h H =dδ/dδ=0. In other words, equation (e) for the developable surface is h H + ε cotε=0...(f) Now, since the axis of curvature A H of the line-woven surface is also the instantaneous screw axis, equations (d) to (f) is being guided. Naturally, the instantaneous axis A p
A similar relationship holds true between and A. That is, for a developable surface, h+ Φr cotΦr=0...(4) This is what equation (4) means. (Note 6) Euler-Savary's formula in space Euler-Savary's formula is useful for giving the curvature of a trochoid curve in a planar figure. That is, in Fig. 11, when points O and A' are fixed and rolled while touching each other at point P, point C on circle A is the center of curvature M of the trajectory (trochoid) x-x drawn with respect to circle O.
We show how to find . =r =P ∠A'PC=θ a; radius of circle A'R; radius of circle O, then 1/P-r+1/rcosθ=1/R+1/a M: Trochoid Center of curvature of x-x Space In a figure, a rigid body around the axes A 2 and A c
The instantaneous axes of A 2 and A c are A p and the curvature axis of the line weave surface is A H. At this time, the Euler Savary equation in space is used to find the position of the A H axis and the size of the radius of curvature. That is, when expressed using binary angles (see Note 4), sinΦρcosΘ/sin(Φρ−Φr) sinΦ
r = cotΓ 2 + cotΓ c = -ω+εω/ω 2 sinΓ 2 ...(g) Here, Φρ is the binary angle between the axis of curvature of the weave surface A H and the generating line A of the weave surface Θ; A H and The common perpendicular line of A is C, and the work axis A 2
When the common perpendicular line between C and tool axis A c is C0 , C and Co
Binary angle formed by Φr; When the instantaneous axis is A p , the binary angle between A p and A, where Φρ=φρ+ε φρ , Θ=θ+ε
θ , Φr=φr+ε φr , Γ 2 =γ 2 +ε γ 2 ,
Γ c = γc + ε γc This equation is the Eulerian sabery equation in space. Equation (6) is obtained by comparing the real parts of the above equations. tan Φρ=(icos Γ c − cos Γ 2 ) sin 2 Φr/(icos Γ c − cos Γ 2 ) sin Φr cos
Φr+sinΓ 2 cosΘ...(6) Also, Φρ can be found by comparing the imaginary parts. (Note 7) The normal line along the generatrix line is the normal line to the tooth surface of the worm wheel on a certain generatrix line A on the tooth surface of a theoretical drum-shaped worm wheel. Therefore, this normal n is theoretically determined and known. (Note 8) About finding A c if C and i are given (see Figures 12 and 13). coordinate origin A 2
If the center of the blank on the axis is A 2 ⊥Co, then A 2 is Z
Can be selected as the axis. Also, the common perpendicular line between the theoretical worm wheel axis A2 and the theoretical worm axis is defined as the y-axis. First, n and a are the theoretical wormwheel tooth surface (first
Figure 2) is determined by selecting one bus line A on the top. Therefore, C is determined from equation (7). The Tomoki curve is also known, and the P point is determined. If we determine the radius of curvature RA of the theoretical worm wheel at that point A,
is known theoretically. Therefore, by equation (8), Φρ
is determined. Once A and C are determined, A p is given as A p (Φr, Φr ). Therefore, Co is A 2 and A p (Φr,
Co(Φr, Φr ) is found as the common perpendicular line of Φr ). Also, Γ 2 and Γ 2 are also Γ 2 (Φr, Φ
r), Γ 2 (Φr, Φr ). Once Co and C are determined, Θ and Θ are respectively Θ(Φ
r, Φr ) and Θ(Φr, Φr ). R A , R
B , is known on A. From equations (5) and (6), Φr can be found as Φr=Φr( Φr , Γc , Γ2 ). Also, Γ 2 ( Φr , Γ c ), Γ 2 ( Φr , Γ c ) From equation (4), h=h ( Φr , Γ c , Γ 2 ) From equation (3), Γ c = Γ c ( Φr , Γ 2 ) Also, by substituting this Γ c into equations Γ 2 − Γ 2 ( Φr ) Γ 2 ( Φr ) (1) and ( 2 ), we get , Γ 2 )=cos Γ c ( Φr , Γ 2 )=
−Γ 2 ( Φr ) cosΓ 2 ( Φr ) From these two equations, Φ
r, Γ 2 are determined, and Γ 2 and others are determined one after another.
第1図は切刃が母線に一致した瞬間における各
軸の配置を示す。第2図は各軸間の角度関係を示
す。第3図は任意の2点A,Bの母線に直角方向
の法截口の曲率半径RA,RBの位置関係の説明。
第4図は(注1)に対応する説明図。第5図〜第
10図は(注5)に対応する説明図。第11図は
(注6)に対応する説明図。第12図〜第13図
は(注8)に対応する図面。
図において;A2……ワーク軸、A……定めよ
うとする母線、Ac……工具の軸、Co……A2とA
c間の共通垂線、C……母線、A……瞬間軸Ap及
び曲率軸AHの共通垂線、Ap……A2とAcの回り
のワークと工具の回転運動の相対運動の瞬間軸、
ω2……A2まわりのワークの回転運動角速度、
ωc……Acまわりの工具の回転角速度、i=ω
c/ω2、h……瞬間軸まわりの相対ねじ運動の
換算ピツチ、Γ2……A2とApのなす角、Γc……
ApとAcのなす角、Γ2 ……A2とA0の瞬間距
離、Γc ……ApとAcの軸間距離、AH……直線切
刃がAの位置にある瞬間の曲率軸、Φρ……Aか
らAHへの角度(時計まわり方向を正とする)、Φ
r……AからApへの角度、Θ……CoとCのなす
角(CからCoへ時計方向を正)、Θ……共通垂線
CoとC間の距離、RA,RB……母線上の任意の
2点A,Bの母線に直角方向の法截口の曲率半
径、a2……A2にのる単位ベクトル、a……母線
Aにのる単位ベクトル、n……設計者が決める母
線上の法線、c……母線,瞬間軸,曲率軸の共通
垂線にのる単位ベクトル。
FIG. 1 shows the arrangement of each axis at the moment when the cutting edge coincides with the generatrix. FIG. 2 shows the angular relationship between each axis. FIG. 3 is an explanation of the positional relationship between the radii of curvature R A and R B of the normal cut in the direction perpendicular to the generatrix of two arbitrary points A and B.
Figure 4 is an explanatory diagram corresponding to (Note 1). Figures 5 to 10 are explanatory diagrams corresponding to (Note 5). Figure 11 is an explanatory diagram corresponding to (Note 6). Figures 12 and 13 are drawings corresponding to (Note 8). In the diagram; A 2 ... workpiece axis, A ... generatrix to be determined, A c ... tool axis, Co ... A 2 and A
Common perpendicular line between c , C...generating line, A...common perpendicular line between instantaneous axis A p and curvature axis A H , A p ...moment of relative motion of rotational motion of workpiece and tool around A 2 and A c shaft,
ω 2 ...The rotational motion angular velocity of the workpiece around A 2 ,
ω c ...Rotational angular velocity of the tool around A c , i=ω
c / ω 2 , h... conversion pitch of relative screw motion around the instantaneous axis, Γ 2 ... angle between A 2 and A p , Γ c ...
Angle formed by A p and A c , Γ 2 ... Instantaneous distance between A 2 and A 0 , Γ c ... Center distance between A p and A c , A H ... Moment when the straight cutting edge is at position A axis of curvature, Φρ...Angle from A to A H (clockwise direction is positive), Φ
r...Angle from A to A p , Θ...Angle between Co and C (positive clockwise from C to Co), Θ ...Common perpendicular
Distance between Co and C, R A , R B ... Radius of curvature of the normal cut in the direction perpendicular to the generatrix of any two points A and B on the generatrix, a 2 ... Unit vector on A 2 , a ...Unit vector on the generatrix A, n...Normal on the generatrix determined by the designer, c...Unit vector on the common perpendicular to the generatrix, instantaneous axis, and curvature axis.
Claims (1)
に充分近似な線織面におきかえ、この線織面を一
本の直線切刃を持つ舞いツールにより切削し、前
記線織面が次の(1)〜(4)の性質を持たせたことを特
徴とする鼓形ウオームホイールの近似切削法。 (1) ホイールブランクの任意の位置に線織面の一
本の母線を配置したこと。 (2) その母線上の任意の2点のその母線に直角方
向の法截口の曲率半径を任意の値に設定する。 (3) その母線にそい歯面のすべての法線の向きを
一定にし、かつその方向を任意に選び、このと
き、この線織面は上記母線の近傍で可展面の性
質を持たせたこと。 (4) 舞いツールの直線切刃はある瞬間に上記の母
線に一致する。又工具とワークには定回転比の
回転を与え、この回転比を任意に定め、かつ上
記(1)〜(3)の条件を全て満たす工具軸、ワーク軸
及び直線切刃の配置を決定したこと。[Scope of Claims] 1. Replace the tooth surface of the theoretical drum-shaped worm wheel with a line weave surface that is sufficiently similar to the tooth surface, and cut this line weave surface with a machining tool having a single straight cutting blade to remove the line An approximate cutting method for a drum-shaped worm wheel characterized in that the woven surface has the following properties (1) to (4). (1) One generatrix of the wire weave surface is placed at any position on the wheel blank. (2) Set the radius of curvature of the normal cut in the direction perpendicular to the generatrix at any two points on the generatrix to an arbitrary value. (3) The directions of all the normals of the tooth surface along the generatrix are fixed, and the directions are chosen arbitrarily, and at this time, this line-woven surface has the property of a developable surface in the vicinity of the generatrix. thing. (4) The straight cutting edge of the dancing tool coincides with the above generatrix line at a certain moment. In addition, the tool and workpiece were rotated at a constant rotational ratio, this rotational ratio was arbitrarily determined, and the arrangement of the tool axis, workpiece axis, and linear cutting blade was determined so as to satisfy all of the conditions (1) to (3) above. thing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4234478A JPS54134894A (en) | 1978-04-11 | 1978-04-11 | Similar cutting method of hand drum shaped worm wheel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4234478A JPS54134894A (en) | 1978-04-11 | 1978-04-11 | Similar cutting method of hand drum shaped worm wheel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54134894A JPS54134894A (en) | 1979-10-19 |
| JPS6222729B2 true JPS6222729B2 (en) | 1987-05-19 |
Family
ID=12633395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4234478A Granted JPS54134894A (en) | 1978-04-11 | 1978-04-11 | Similar cutting method of hand drum shaped worm wheel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54134894A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104028849A (en) * | 2013-03-05 | 2014-09-10 | 利勃海尔-齿轮技术有限责任公司 | Machining Method For Hard-fine Machining Of Noise-optimized Gears On Gear-cutting Machine |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62181820A (en) * | 1986-02-04 | 1987-08-10 | Shigeyuki Shimaji | Numerically controlled gear cutting for worm wheel |
-
1978
- 1978-04-11 JP JP4234478A patent/JPS54134894A/en active Granted
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104028849A (en) * | 2013-03-05 | 2014-09-10 | 利勃海尔-齿轮技术有限责任公司 | Machining Method For Hard-fine Machining Of Noise-optimized Gears On Gear-cutting Machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54134894A (en) | 1979-10-19 |
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