JP2005342795A - 超硬ソリッドシェービングカッタ - Google Patents

Abstract

【課題】インボリュート歯形歯車の歯面仕上げ用の丸形シェービングカッタにおいて、耐摩耗性を向上させ、加工精度を維持しつつ再研削当たりの加工数を大幅に向上させたシェービングカッタを提供。
【解決手段】インボリュート歯形歯車の歯面仕上げ用丸形シェービングカッタ４において、本発明では、歯部８及び本体９を同一種超硬材で構成し、かつ一体構造化することにより、シェービングカッタ４全体を高速度工具鋼製から超硬材製に置き換えたものである。好ましくは歯部の切刃に−３°以上−８°未満であるすくい角与えて鈍角形状とした。
【選択図】図２

Description

本発明はインボリュート歯形の内歯歯車又は外歯歯車の歯面を熱処理前に仕上げするシェービングカッタの改良に関する。

一般的にインボリュート歯形の内歯歯車又は外歯歯車を形成するには、ワークである外歯歯車の概略斜視図を示す図３に見るように、外歯歯車の歯部１は加工能率面からホブ加工又はギヤシェーパ加工により形成される。内歯歯車はブローチ加工又はギヤシェーパ加工により形成される。これらの段階で歯部１は歯形諸元の形状に殆ど加工され、歯車２としての機能を有するものになる。かかるホブ切り、ブローチ加工又はギヤシェーパ加工での精度はJIS ３〜４級であるが、歯車の用途、例えば高速回転仕様、高負荷回転仕様などでは、歯車対の噛み合い振動、騒音、耐久性が重要品質となり、歯車として、より高精度に仕立てねばならなくなる。そこでホブ切り、ブローチ加工又はギヤシェーパ加工した内歯歯車又は外歯歯車をシェービング仕上げすることで、JIS １〜２級まで精度が向上する。かかるシェービング仕上げは、図３に示すホブ加工又はギヤシェーパ加工した外歯歯車の歯部１の歯車歯面３のみを、図２に概略斜視図で示すシェービングカッタ４の切刃５エッジにより、面当たりで40μm 前後を削り取り高精度に滑らかに仕上げるものである。

本発明は、かかるシェービング加工に用いられるシェービングカッタ４に関する。
歯車の歯面仕上げは、熱処理前のケースと熱処理後のケースがあり、用途や要求品質の重要度で選択される。歯車は通常、生産性や能率面から加工性の高い段階つまり熱処理前（生素材）にホブなどで粗歯切りし、歯部１を形成後さらに高速度工具鋼製のシェービングカッタ４を用いて歯車歯面３を仕上げるケースが多い。歯車を大量生産する自動車メーカ及び関連部品メーカでは、現在もこの加工が主流である。
特開昭５２−８９８８８号公報 特開昭５２−１１６９９７号公報

しかしながら、歯車の歯面仕上げに用いられる従来の高速度工具鋼製シェービングカッタ４は、通常の高速度工具鋼製工具と同様、加工数が増加し、所定の加工精度を維持できなくなると、新しい切刃５をもったカッタに取り替えられる。また通常、かかるカッタは、歯面６と外周面７が再研削され、新しい切刃５に再生され、次の交換時期まで待機し、再び利用される。一方この再研削当たりの加工数の多少は、生産性、コストおよび加工精度の安定維持に直接影響を及ぼすものである。したがって当事者にとって、加工精度を維持しつつ再研削当たりの加工数を向上させることは極めて重要な課題である。
前記のシェービングカッタ４の再研削をしなければならない理由は、カッタ切刃５の摩耗につきる。そこで切刃の耐摩耗性向上を図るため、特許文献１又は特許文献２に記載のものでは、シェービングカッタの歯部８のみを超硬材とし、普通の合金鋼の本体９に蝋付け又はクランプ機構により結合したものが開示されている。しかしながら、特許文献１又は特許文献２のものでは、超硬材刃部８と普通の合金鋼の本体９は単品で別製作し、その後、蝋付け又はクランプ機構によりでカッタ完成となるため、完成精度が不安定でかつ歯部８そのものが剛性不足となり、自動車用歯車のような、高精度な機能を要求される仕上げ用には不適であり、さらにモジュール８以上の大きな歯に対しては、蝋付け作業は比較的容易であったが、モジュール３以下のピッチの細かい歯車では、実際上不可能に等しく、自動車用歯車のような、一般のインボリュート歯形歯車の歯面仕上げ用には、超硬材のシェービングカッタは実用化されなかった。

本発明の課題は、前述した課題に鑑みて、インボリュート歯形歯車の歯面仕上げ用の丸形シェービングカッタにおいて、耐摩耗性を向上させ、加工精度を維持しつつ再研削当たりの加工数を大幅に向上させたシェービングカッタを提供することにある。

このため本発明によると、インボリュート歯形歯車の歯面仕上げ用丸形シェービングカッタにおいて、歯部及び本体が同一種超硬材で構成され、かつ一体構造であることを特徴とする超硬ソリッドシェービングカッタによって上述の本発明の課題を解決した。

本発明では、特許文献１又は特許文献２記載の上記蝋付け方式等の欠点を解決するため超硬材による歯部と本体の一体構造化を図り、歯部及び本体が同一種超硬材で構成され、かつ一体構造であることにより、シェービングカッタ全体を高速度工具鋼から超硬材に置き換え、飛躍的な切刃の耐摩耗性を向上させ、加工精度を維持しつつ再研削当たりの加工数を大幅に向上させたインボリュート歯形歯車の歯面仕上げ用丸形シェービングカッタを提供するものとなった。
好ましくは、超硬材は高速度工具鋼に比較して脆く、欠けやすいことから歯部の切刃に−３°以上−８°未満であるすくい角与えて鈍角形状とし、刃先強度を増した。切刃のすくい角が、−３°より小さいマイナス角度では歯欠けが起き易く、−８°を越えるより大きいマイナス角度では切刃の切れが悪くなるので、−３°以上−８°未満に限定した。

本発明を実施するための最良の形態につき、図面を参照して説明する。図１に概略斜視図で示すインボリュート歯形歯車の歯面仕上げ用丸形シェービングカッタ４において、本発明では、歯部８及び本体９を同一種超硬材で構成し、かつ一体構造化することにより、シェービングカッタ４全体を高速度工具鋼製から超硬材製に置き換え、飛躍的な切刃の耐摩耗性を向上させ、加工精度を維持しつつ再研削当たりの加工数を大幅に向上させたシェービングカッタを提供するものとなった。

図２は本発明を実施するための最良の形態の図１の上面から見た切刃外周面７の要部拡大図で、超硬材は高速度工具鋼に比較して脆く欠けやすいことから歯部８の切刃５、５に−３°以上−８°未満であるすくい角１０を与えて鈍角形状とし、刃先強度を増した。

表１（ａ）に示すような、歯車諸元の外歯歯車ワークを、表１（ｂ）に示すような、インボリュート歯形歯車の歯面仕上げ用丸形シェービングカッタ諸元の、従来品の高速度工具鋼製シェービングカッタと、本発明品の超硬材製シェービングカッタを使用して、シェービング仕上げを行い、各シェービングカッタの再研削当り加工数を算出した。
本発明品の超硬材製シェービングカッタは従来品シェービングカッタに比べて再研削当たり加工数は約２．６倍に伸び、カッタ交換頻度の縮減、カッタ再研削枚数の縮減などの大きな効果がえられた。さらに本発明品の超硬材製シェービングカッタは歯部及び本体を一体化し、同一ワークをシェービング加工するための従来品高速度工具鋼製シェービングカッタに比べ約６０％の歯数及び外径としサイズを小型化し、製作コスト、製作納期の短縮の改善という効果も得られた。

〔本発明の最良の実施形態の効果〕

本発明の最良の実施形態では、特許文献１又は特許文献２記載の上記蝋付け方式等の欠点を解決するため超硬材による歯部と本体の一体構造化を図り、歯部及び本体が同一種超硬材で構成され、かつ一体構造であることにより、シェービングカッタ全体を高速度工具鋼から超硬材に置き換え、飛躍的な切刃の耐摩耗性を向上させ、加工精度を維持しつつ再研削当たりの加工数を大幅に向上させたインボリュート歯形歯車の歯面仕上げ用丸形シェービングカッタを提供するものとなった。
好ましくは、超硬材は高速度工具鋼に比較して脆く、欠けやすいことから歯部の切刃に−３°以上−８°未満であるすくい角与えて鈍角形状とし、刃先強度を増したインボリュート歯形歯車の歯面仕上げ用丸形シェービングカッタを提供するものとなった。
さらに好ましくは、本発明の最良の実施形態では、本発明品の超硬材製シェービングカッタは歯部及び本体を一体化し、同一ワークをシェービング加工するための従来品高速度工具鋼製シェービングカッタに比べ歯数及び外径を小さくし、例えば歯数及び外径を約６０％とし、サイズを小型化し、製作コスト、製作納期の短縮の改善という効果も得られた。

シェービングカッタの概略斜視図である。 本発明を実施するための最良の形態の図１の上面から見た切刃外周面７の要部拡大図を示す。 ワークである外歯歯車の概略斜視図である。

符号の説明

４：シェービングカッタ ５：切刃
８：歯部 ９：本体
１０：歯部８の切刃５のすくい角

Claims (3)

1. インボリュート歯形歯車の歯面仕上げ用丸形シェービングカッタにおいて、
   歯部及び本体が同一種超硬材で構成され、かつ一体構造であることを特徴とする超硬ソリッドシェービングカッタ。
2. 前記歯部の切刃すくい角が、−３°以上−８°未満であることを特徴とする請求項１記載の超硬ソリッドシェービングカッタ。
3. 前記超硬ソリッドシェービングカッタは同一ワークをシェービング加工するための高速度工具鋼製シェービングカッタに比べ歯数及び外径を小さくし、サイズを小型化したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の超硬ソリッドシェービングカッタ。

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