JP2007185722A - 高硬度内歯車仕上げ用シェービングカッタ - Google Patents

Abstract

【課題】焼き入れされた、または高硬度な内歯車の歯面をシェービング加工にて仕上げうる超硬ソッリドカッタであって、歯部欠損軽減に好適な高硬度内歯車仕上げ用シェービングカッタ形状を提供。
【解決手段】焼き入れされたまたは高硬度な内歯車歯面仕上げ用シェービングカッタ 9であって、歯部17に１刃または複数の切刃15をもち、歯部17の各端面 16a,16bが軸線の垂線19に対して15゜以上60゜以下の傾斜角αをもつ傾斜端面 12、12で形成され、かつ傾斜端面 12、12をもつ歯部17には切刃となる歯面をもたない。
【選択図】図１

Description

本発明は焼き入れされたまたは高硬度な内歯車歯面仕上げ用シェービングカッタに関する。

従来の焼き入れされた、または高硬度な内歯車の歯面をシェービング加工にて仕上げうる超硬ソッリドカッタとしては、例えば特許文献１で、図４（ａ）に１歯部を斜視図、（ｂ）に（ａ）のカッタ軸を含む断面形状で示すような、歯部 7及び本体17を同一種超硬材で構成しかつ一体構造化し、歯部 7の切刃 5に−３°以上−８°未満であるくい角を与える鈍角形状としたものが開示されている。図５（ａ）はシェービングカッタ 1と内歯車 4の１歯の歯面21とのシェービング加工状態を示し、（ｂ）はシェービングカッタ 1と外歯車 6の１歯の歯面23とのシェービング加工状態を示す。
特開2005−342795号公報

歯車はその用途と機能確保のために焼き入れによって硬度上げされる。その後、熱処理歪み除去のため歯面仕上げを施して使用されるケースと、熱処理のまま使用されるケースとがある。前者の仕上げ工法にはねじ状砥石による研削仕上げとドレスギヤを用いたギヤホーニング仕上げとがあるが、それぞれの機構上、図５（ａ）に示すような内歯車 4の加工には適さない。これらより、内歯車の熱処理後仕上げ工法事例は極めて少なかった。
近年、特にＡ／Ｔ乗用車の普及に比例して遊星内歯車の高精度化ニーズが高まってきている。特許文献１では、このような背景から加工機構上比較的取り組み易い図４（ａ）に示す、外歯式小径カッタ 1による遊星内歯車 4のシェービング加工方式を試みた。この際のカッタ材料は高硬度歯車対象であることから超硬ソッリド形とした。しかしながらシェービング加工は図５（ｂ）に示すような外歯車加工と同様、高能率ではあるが高硬度歯面を削りとるためには大きな押し込み力が必要となる。図５（ｂ）に示す外歯車加工では凸面23と凸面22の組み合わせとなるが、図５（ａ）に示すように特に内歯車 4の被加工歯面20とシェービングカッタ 1の切刃 5との歯面曲率の組み合わせが凹面21と凸面22になるため、歯面間接触領域が外歯車に比べて広がる。したがって、焼き入れ内歯車歯面にシェービングカッタ18の切刃 5を食い付かせることは容易ではない。これらより、ある一定以上の面圧を与えるには大きな押し込み荷重が必要となり、従来の図４に示すような、通常焼き入れしないソフト材加工用のカッタ歯部形状では、切刃が容易に食い付かず、結果として早期に欠損することがわかった。

本発明の課題は、焼き入れされた、または高硬度な内歯車の歯面をシェービング加工にて仕上げるうる超硬ソッリドカッタであって、歯部欠損軽減に好適な高硬度内歯車仕上げ用シェービングカッタ形状を提供することにある。

このため本発明は、焼き入れされたまたは高硬度な内歯車歯面仕上げ用シェービングカッタであって、歯部に１刃または複数の切刃をもち、前記歯部の各端面が軸線の垂線に対して15゜以上60゜以下の傾斜角αをもつ傾斜端面で形成され、かつ前記傾斜端面をもつ歯部には切刃となる歯面をもたないことを特徴とする高硬度内歯車仕上げ用シェービングカッタを提供することにより上述した本発明の課題を解決した。

本発明の課題をカッタ側からみたとき、歯強度不足が大きな要因の一つとして挙げられる。しかし超硬材の欠点の一つに曲げ応力不足があり、上記の大きな押し込み荷重に耐えうる歯形状をもたせねばならない。本発明は、かかる構成により、歯部に１刃または複数の切刃をもち、前記歯部の各端面が軸線の垂線に対して15゜以上60゜以下の傾斜角をもつ傾斜端面で形成されるようにし、カッタ軸を含む断面形状を従来の図４（ｂ）に示す長方形状から台形形状としたたので、カッタ外周幅はほぼセレーション切刃存在幅とし、最も大きい曲げ応力を受ける歯元幅は台形上辺幅の1.5 〜10倍とし、歯の曲げ強度を向上させた。さらに特徴的なことは傾斜端面形状をもつ部位には切刃が存在しないということである。このことは切刃数（内歯車との歯面間接触面積）を最小限度に留め、歯面間面圧を高めて切刃の食い付き性を向上させた高硬度内歯車仕上げ用シェービングカッタを提供するものとなった。

本発明を実施するための最良の形態の一例を図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施形態の高硬度内歯車仕上げ用シェービングカッタの１歯部のカッタ軸を含む断面形状を示し、図２は図１とは異なる本発明の第２実施形態の高硬度内歯車仕上げ用シェービングカッタの１歯部の斜視図、図３（ａ）は図２の歯部を有するカッタの平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図を示す。

図１に示すように、本発明の第１実施形態の高硬度内歯車仕上げ用シェービングカッタは、焼き入れされたまたは高硬度な内歯車歯面仕上げ用シェービングカッタ 9であって、歯部17に１刃または複数の切刃25をもち、歯部17の各端面 16a,16bが軸線の垂線19に対して15゜以上60゜以下の傾斜角αをもつ傾斜端面 12、12で形成され、かつ傾斜端面 12、12をもつ歯部17には切刃となる歯面をもたないことを特徴とする。図２の本発明の第２実施形態の高硬度内歯車仕上げ用シェービングカッタでは、各歯部13に２刃の切刃14をもち、歯部13の各端面 26a,26bが軸線の垂線19に対して約45゜の傾斜角αをもつ傾斜端面 12、12で形成される。

本発明の課題をカッタ側からみたとき、歯強度不足が大きな要因の一つとして挙げられる。しかし超硬材の欠点の一つに曲げ応力不足があり、上記の大きな押し込み荷重に耐えうる歯形状をもたせねばならない。本発明実施形態の高硬度内歯車仕上げ用シェービングカッタは、かかる構成により、歯部 17、13に１刃または複数の切刃 14、15をもち、歯部 17、13の各端面 16a,16b、26a,26bが軸線の垂線19に対して15゜以上60゜以下の傾斜角αをもつ傾斜端面 12、12で形成されるようにし、カッタ軸を含む断面形状を従来の図４（ｂ）に示す長方形状 8から図１、図２に示す台形形状としたたので、カッタ外周幅10はほぼセレーション切刃 14、15存在幅とし、最も大きい曲げ応力を受ける歯元幅11はカッタ外周幅10即ち台形上辺幅10の1.5 〜10倍とし、歯部 17、13及び切刃 14、15の曲げ強度を向上させた。さらに特徴的なことは傾斜端面 12、12形状をもつ部位には切刃が存在しないということである。このことは切刃数（内歯車との歯面間接触面積）を最小限度に留め、歯面間面圧を高めて切刃の食い付き性を向上させた高硬度内歯車仕上げ用シェービングカッタを提供するものとなった。

図２、図３に示す形状の高硬度内歯車仕上げ用シェービングカッタを使用して、焼き入れされた高硬度内歯車の仕上げを行ったところ、従来の図４に示す高硬度内歯車仕上げ用シェービングカッタに比べて、カッタ歯部の折損率が70％から 8％に大きく低減できた。また、切刃存在幅も最小有効幅に留めたことで、超硬材カッタの歯面研削時の所要時間も約４Ｈから３Ｈに短縮できた。さらに、カッタ重量も軽減でき、材料コスト低減の効果も得られた。

本発明の第１実施形態の高硬度内歯車仕上げ用シェービングカッタの１歯部のカッタ軸を含む断面形状を示す。 図１とは異なる本発明の第２実施形態の高硬度内歯車仕上げ用シェービングカッタの１歯部の斜視図。 （ａ）は図２の歯部を有するカッタの平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図を示す。 （ａ）は特許文献１の超硬ソッリドカッタの１歯部を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のカッタ軸を含む断面形状を示す。 （ａ）はシェービングカッタと内歯車の１歯の歯面とのシェービング加工状態を示し、（ｂ）はシェービングカッタと外歯車の１歯の歯面とのシェービング加工状態を示す。

符号の説明

9 ：高硬度内歯車仕上げ用シェービングカッタ、 12、12 ：傾斜端面
16a,16b 、26a,26b：歯部の各端面、13、17 ：歯部、14、15 ：切刃、19：軸線の垂線
α：傾斜角

Claims (2)

1. 焼き入れされたまたは高硬度な内歯車歯面仕上げ用シェービングカッタであって、歯部に１刃または複数の切刃をもち、前記歯部の各端面が軸線の垂線に対して15゜以上60゜以下の傾斜角αをもつ傾斜端面で形成され、かつ前記傾斜端面をもつ歯部には切刃となる歯面をもたないことを特徴とする高硬度内歯車仕上げ用シェービングカッタ。
2. 各前記歯部に２刃の切刃をもち、前記歯部の各端面が軸線の垂線に対して約45゜の傾斜角αをもつ傾斜端面で形成され、かつ前記傾斜端面をもつ歯部には切刃となる歯面をもたないことを特徴とする高硬度内歯車仕上げ用シェービングカッタ。

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