JP2007301699A - ホブおよびホブの切り刃の研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ホブの切り刃間に詰まりやすい切りくずを円滑に排除して詰まりを防止する。
【解決手段】回転駆動されるホブ本体２の外周面に周方向に沿って間隔を置いて複数の切り刃３…３を設け、周方向に隣接する前記切り刃３、３間では、ボブ本体２の外周面に周方向に凹曲面をなす溝部４を形成し、該溝部４の回転方向前方側端部４０と溝部４の回転方向前方に位置する切り刃背面基端部３０ｂとに亘って逃げ溝５を形成する。逃げ溝は、幅広の研削砥石を用いてすくい面の仕上げ研削と同時に低コストで形成できる。切りくずが切り刃間に詰まって滞留することなく速やかに外部に排除され、工具破損が防止される。新品もしくは再研削初期のホブの破損や異常磨耗が防止され、工具費の削減が可能となる。
【選択図】図１

Description

この発明は、外周に加工用の切れ刃が設けられており、該切れ刃を周方向に回転させることによって歯車やスプラインの加工を行うホブおよび該ホブの切り刃の研削方法に関するものである。

歯車やスプラインを加工する場合は、一般には図５に示すように外周に切り刃１１を有するホブ１０を使用する。ホブ１０は略円筒の形状を有し、外周には歯形形状を加工するための切れ刃１１が設けられている。切れ刃１１は、円周方向に加工ができるように螺旋状などの方向に沿って互いに間隔を置いて複数配置されている。このホブ１０を回転させることで上記切れ刃１１によって歯車等の加工が進められる。

上記切り刃１１によって切削されたワークの切りくず２０は、図５（ａ）に示すように、切り刃前面のすくい面１１ａに沿って内周側に移動し前記切り刃１１、１１間の間隙底部で前方にカールをして切り刃間の間隙から脱落する。この際に、切りくず２０ａが円滑にカールをして切り刃間の間隙から容易に離脱するように、切り刃１１と切り刃１１の間のホブ本体には、円周方向に沿って曲面形状を有する溝１２が形成されている（例えば特許文献１）。
特開平７−２３７０３７号公報

ところで、前記ホブの切れ刃が磨耗すると、図５（ｂ）に示すように、すくい面１１ａを研削砥石３０で再研削（例えば０．２〜０．５ｍｍ／回）して新しい刃を創生することで再利用することが行われている。このため、切れ刃の厚さは再研削が複数回行えるようにある程度の厚さを有している。このような刃先の再研削を考慮して、切り刃にある程度の刃厚を持たせると、必然的に円周方向隣の列の切れ刃間の間隔が狭くなってくる。この状態で加工を行うと前記のように切りくずがカールしても切れ刃の間にこのカールした切りくずが詰まりやすく、工具破損の原因になりやすい。

上記した切りくずの詰まりを助長する理由としては、ホブ自体は金型による焼結成型であることが多く、表面にはうろこ状の成型痕があることが挙げられる。そして切れ刃すくい面ならびに逃げ面以外は仕上げ加工を行っていないので、切りくずの流れが非常に悪く、これが詰まりの一原因となっている。対策としては、切りくずの接触する面はすべて研削仕上げとして、切りくずが流れやすいようにするのが理想的であるが、加工コストの問題があり実現は困難である。

この発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、加工時の切りくずが切り刃間に詰まるのを低コストかつ効果的に防止することができるホブおよび該ホブの切り刃研削方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明のホブのうち、請求項１記載の発明は、回転駆動されるホブ本体の外周面に周方向に沿って間隔を置いて複数の切り刃が設けられ、周方向に隣接する前記切り刃間では、前記ボブ本体外周面に前記周方向に凹曲面をなす溝部が形成されており、該溝部の回転方向前方側端部と該溝部の回転方向前方に位置する切り刃の背面基端部とに亘って逃げ溝が形成されていることを特徴とする。

請求項２記載のホブの発明は、請求項１記載の発明において、前記逃げ溝は、前記溝部の凹曲面の曲率をＲとして、該溝部の底部から０．１〜０．３Ｒの高さ位置を溝部側の始点としていることを特徴とする。

請求項３記載のホブの発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記逃げ溝は、前記溝部の凹曲面の曲率をＲとして、０．５〜３Ｒの曲率を有する曲面で形成されていることを特徴とする。

請求項４記載のホブの切り刃の研削方法は、回転駆動されるホブ本体の外周面に周方向に沿って間隔を置いて複数の切り刃が設けられ、周方向に隣接する前記切り刃間では、前記ボブ本体外周面に周方向に凹曲面をなす溝部が形成されたホブの切り刃研削方法において、前記切り刃の回転方向前方側のすくい面を砥石で研削する際に、該研削と同時に前記砥石によって前記溝部の回転方向前方側端部と該溝部の回転方向前方に位置する切り刃の背面基端部とに亘って逃げ溝を形成することを特徴とする 。

本発明のホブによれば、ワークを切削する際に発生する切りくずは、切り刃前面のすくい面に沿って内周側に移動し前記切り刃間の溝部で前方にカールをする。このカールをした切りくずは、溝部の前方側において逃げ溝によって段差が形成されてその前方に空間が確保されるため、隣接する切り刃間で挟まれることなく、円滑に切り刃間の間隙から外部に脱落する。このような逃げ溝がないと、カールした切りくずのスプリング作用もあって隣接する切り刃のすくい面と背面との間に切りくずが噛み込まれて詰まりやすくなる。

本発明では、複数の切り刃は、所定の間隔を有してホブ本体の外周に周方向に沿って配置されている。多くの場合、複数の切り刃は螺旋に沿って配置されるが、本発明としてはこれに限定されず、円周方向に沿って配置されたり、一条で周方向に配置されるものであってもよく、要は周方向に沿って配置されるものであればよい。

なお、前記した逃げ溝は、前記溝部前方端の後方側と、前方に位置する切り刃の背面基端の外周側に亘って形成されているものであってもよく、前記溝部前方端の後方側から前記切り刃の背面基端に至るものでもよく、また前記溝部前方端から前記切り刃の背面基端の外周側に至るものでもよい。要は、溝部でカールされた切りくずの直前方に逃げ溝による空間が確保されるものであればよい。ただし、溝部の前方端から離れた位置に逃げ溝が形成されたり、切り刃の背面基端に至らない逃げ溝では、上記切りくずの詰まり防止効果は十分に得られない。なお、上記における前方、後方の表現は、ホブの回転方向を基準とするものである（以下、同様）。

なお、切り刃間の溝部は、切り刃が配列された周方向に沿って曲率を有する凹曲面で構成することができる。このような曲率を有する曲面で構成することですくい面に沿って流れる切りくずを該溝部の曲面に沿って円滑にカールさせることができる。なお、溝部の曲率は、ホブ成形時の金型形状などによって決定される寸法であり、すくい刃の再研磨可能回数を多くしようとすると隣の刃列との間隔が小さくなるので曲率は小さくする。

切り刃間に切りくずが詰まるのは、溝部の前方側であるので、本発明では、溝部の前方端部側を始点にして逃げ溝を設けている。切りくずは、溝部の凹曲面形状でカールさせた後で逃がすと逃げ溝の効果が大きくなる。切りくずを凹曲面形状に沿ってカールさせるためには、溝部の最下点（最内周位置）から前方側にずれた位置に逃げ溝を設ける必要がある。ただし、そのずれた段差量が溝部の曲率と等しくなると切りくずは半円筒状にカールすることになり逃げ溝の効果が十分に得られなくなる。したがって、逃げ溝の作用を十分に得るためには、逃げ溝は、溝部の底部から０．１〜０．３Ｒの高さ位置を始点とするのが望ましい。０．１Ｒよりも低い位置を始点にすると、溝部において切りくずが十分にカールをせず、切りくずの排除作用が小さくなる。また、０．３Ｒを超えた高さを始点にすると、切りくずが半円筒形状に近くなり、切りくずの排除作用が小さくなる。

また、切りくずは逃げ溝の形状に沿って流れるので、追加する逃げ溝が小さいと切りくずを逃がす効果が低下する。逃げ溝を曲率を有する曲面で形成する場合、加工条件による切り屑の厚さやバネ特性によるが、比較的薄く、柔らかめの切りくずの場合は、溝部の曲率に対して半分程度の半径でも対応できるが、切りくずが厚かったり強かったりする場合は、より大きめの曲率にする必要がある。ただし、すくい面は工具再研磨により後退して行くので、刃の厚さは再研磨と共に薄くなり剛性が低下する。したがって逃げ溝の曲率が小さいと再研磨が進むにつれて応力集中が発生し破損の原因となる。これらの理由から、逃げ溝の曲率は、溝部の曲率をＲとして最小でも０．５Ｒとするのが望ましい。また、逃げ溝の曲率の最大値は、刃基端部のスペースの関係上、溝部の曲率Ｒの直径寸法の１．５倍程度と考えられるので、３Ｒとするのが望ましい。

また、切り刃背面の基端部にある逃げ溝の最高さ位置は、再研磨進行時の剛性低下を考慮して、後方にある切り刃のすくい面からの距離において３Ｒ以下にあるのが望ましい。切削条件によってはもう少し長くして逃げ溝スペースを確保することも可能である。

また、上記逃げ溝は、本発明の切り刃研削方法によってすくい面と同時に形成することができる。切れ刃すくい面を研削仕上げするときに使用する研削砥石の幅を大きくして、すくい面と同時に対面にある切れ刃の背面部の溝底を同時に研削するか金型の形状を変更することで、上記逃げ溝の同時成形が可能になる。これにより、工具刃底部分の幅が広がるとともに、切りくずのすべり部分に段差ができることで切りくずの噛み込みを防ぐことができる。切れ刃背面の取りしろは、再研磨繰り返し時の刃先剛性に影響するので、刃の大きさに合わせて調整するが、前記した逃げ溝の形状に関する条件値がえられるように設定するのが望ましい。また、研削する砥石の切れ刃背面側の外周角部は適度なＲを持たせて、成形時の応力集中による刃先破損を防止する。上記の形状変更は、金型の形状を変更することで低コストで対応可能である。
なお、経時的な加工作業によって切り刃のすくい面を再検索する際には、幅の小さい研削砥石を用いてすくい面のみを研削するようにしてもよい。

以上、説明したように、本発明のホブによれば、回転駆動されるホブ本体の外周面に周方向に沿って間隔を置いて複数の切り刃が設けられ、周方向に隣接する前記切り刃間では、前記ボブ本体外周面に前記周方向に凹曲面をなす溝部が形成されており、該溝部の回転方向前方側端部と該溝部の回転方向前方に位置する切り刃の背面基端部とに亘って逃げ溝が形成されているので、低コストによって、切り刃で切削された切りくずが切り刃間に詰まって滞留することなく速やかに外部に排除され、工具破損が防止される。さらには新品もしくは再研削初期のホブの破損や異常磨耗を防止することで、工具費の削減が可能となる。

また、本発明のホブの切り刃研削方法によれば、回転駆動されるホブ本体の外周面に周方向に沿って間隔を置いて複数の切り刃が設けられ、周方向に隣接する前記切り刃間では、前記ボブ本体外周面に周方向に凹曲面をなす溝部が形成されたホブの切り刃研削方法において、前記切り刃の回転方向前方側のすくい面を砥石で再研削する際に、該再研削と同時に前記砥石によって前記溝部の回転方向前方側端部と該溝部の回転方向前方に位置する切り刃の背面基端部とに亘って逃げ溝を形成するので、低コストで切りくずの詰まりを防止する逃げ溝を形成することが可能になる。

以下に、本発明の一実施形態のホブについて図１〜図４に基づいて説明する。
ホブ１は、略円筒形状からなるホブ本体２を有しており、該ホブ本体２は、図示しない駆動装置によって回転駆動される。ホブ本体２の外周には、螺旋方向に沿って所定の間隔を置くように複数の切り刃３…３が設けられている。ホブ本体２と切り刃３とは、別部材で構成されていてもよく、また、一体の部材を加工して形成されたものでもよく、さらに金型による焼結成型などにより構成するものであってもよく、本発明としては特に製造方法が限定されるものではない。

切り刃３は、ホブ本体２の回転方向の前面側が図示しないワークを切削するすくい面３ａとなり、回転方向の後面側が切り刃背面３ｂとなる。なお、切り刃背面３ｂは、径方向に対し、回転方向前方側に傾斜しており、内周側ほど後方の切り刃すくい面３ａとの間隙量が小さくなっている。切り刃３、３間の間隙は、すくい刃の再研磨可能回数などを考慮して定める。また、切り刃３、３間では、ホブ本体２の外周面に切り刃３、３の列方向（周方向）に沿って曲率Ｒを有する凹曲面によって溝部４が形成されている。この実施形態では、該溝部４は回転方向後方側の切り刃すくい面３ａと、回転方向前方側の切り刃背面３ｂとに連なっており、軸方向で隣接する各溝部４同士は、軸方向において連続している。

さらに、上記溝部４の回転方向前方側端部４０と回転方向前方にある切り刃３の切り刃背面基端部３０ｂとに亘って逃げ溝５が形成されている。該逃げ溝５は、切り刃３、３の列方向（周方向）に沿った曲率ｒを有する凹曲面で形成されており、軸方向で隣接する各逃げ溝５は、軸方向において連続している。

次に、好適な逃げ溝５の形状を図２に基づいて説明する。
逃げ溝５における溝部前方側端部４０側の逃げ溝始点５ａは、溝部４の最下点４ａを基準にして０．１Ｒ〜０．３Ｒ（Ｒは溝部４の曲率）の高さ位置ｈにあるのが望ましい。そして、該逃げ溝５の曲率ｒは、好適には、ｒ＝０．５Ｒ〜３Ｒで示される。また、逃げ溝５における切り刃背面基端部３０ｂ側の逃げ溝最高さ位置５ｂは、後方の切り刃３のすくい面３ａからの距離ｗが３Ｒ内（最大３Ｒ）にあるように位置しているのが望ましい。

次に、上記逃げ溝５の形成方法について図３に基づいて説明する。
ホブ１の製作に際しては、例えば金型を用いた焼結によってホブ本体１に切り刃３…３を有する形状に作成でき、その際には、切り刃３、３間でホブ本体１の外周面に溝部４も形成される。切り刃３のすくい面３ａは、ワークを切削する面となるが、焼結したままでは、前記したようにうろこ状の成型痕があるため、研削砥石を用いた仕上げ研削を行う。

従来は、図５（ｂ）に示すように、上記したすくい面３ａのみを研削砥石によって研削している。本発明では、幅広で、下面に前方側が下方に突き出して先端をＲ形状とした前下方研削部３５ａが設けられた総型研削砥石３５を用いる。この総型研削砥石３５を用いて従来と同様にすくい面３ａの仕上げ研削を行うと、前下方研削部３５ａによって、溝部４の前方側端部４０と前方にある切り刃３の背面３ｂの基端部３０ｂに亘って逃げ溝５が形成される。この逃げ溝５の形状および形成位置は、総型研削砥石３５の前下方研削部３５ａの形状に依存するので、逃げ溝５の形状および形成位置を想定して前下方研削部３５ａの形状を設定すればよい。この研削砥石を用いた切り刃の研削方法によれば、すくい面３ａを研削する際に、同時に逃げ溝５を形成することができ、低コストで切りくずの詰まりを防止する手段を講じることができる。なお、上記研削方法は低コストで逃げ溝５を形成できるという点で多大なメリットがあるが、本発明としては、逃げ溝の形成方法がこれに限定されるものではなく、金型への形状付与などの種々の方法によって逃げ溝を形成することができる。

次に、上記で説明したホブ１の作用について図４に基づいて説明する。
図示しない駆動装置によってホブ本体２を回転させ、図示しないワークに切り刃３…３を接することで、切り刃３のすくい面３ａによってワークの切削がなされる。切削によって発生する切りくず２０は、すくい面３ａに沿って内周側に移動し、さらに下端で溝部４の凹曲面に沿って前方側にカールをする。このカールをした切りくず２０ａは、溝部４の前方側に逃げ溝５が存在しているため、前方に位置する切り刃背面３ｂとの間に隙間が確保され、切り刃３、３間で挟まれることなく、容易に切り刃３、３間から脱落する。

加工の繰り返しによってすくい面３ａの再研削が必要になった場合には、従来用いられているような幅広でない研削砥石を用いてすくい面３ａのみを研削することで切り刃を繰り返し使用することができる。この際に、逃げ溝５の曲率を適切に定めておくことで応力集中を防止して、切り刃の強度を良好に保つことができる。なお、上記実施形態では、逃げ溝５を単独の曲面Ｒで形成したが、２つ以上の複数の曲率で構成しても良く、また楕円形状や矩形を基本として形状で構成しても同様の効果が得られる。
以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は、上記実施形態で説明された内容に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜の変更が可能である。

本発明の一実施形態のホブを示す斜視図である。 同じく、切り刃および溝部周辺の拡大図である。 同じく、逃げ溝の形成方法を示す図である。 同じく、切りくず発生時の挙動を示す図である。 従来のホブにおける切りくず発生時の挙動およびすくい面の研削状態を示す図である。

符号の説明

１ ホブ
２ ホブ本体
３ 切り刃
３ａ すくい面
３ｂ 切り刃背面
３０ｂ背面基端部
４ 溝部
４０ 溝部前方側端部
５ 逃げ溝
５ａ 逃げ溝始点
５ｂ 逃げ溝最高さ位置
２０ 切りくず
２０ａ カールした切りくず

Claims (4)

1. 回転駆動されるホブ本体の外周面に周方向に沿って間隔を置いて複数の切り刃が設けられ、周方向に隣接する前記切り刃間では、前記ボブ本体外周面に前記周方向に凹曲面をなす溝部が形成されており、該溝部の回転方向前方側端部と該溝部の回転方向前方に位置する切り刃の背面基端部とに亘って逃げ溝が形成されていることを特徴とするホブ。
2. 前記逃げ溝は、前記溝部の凹曲面の曲率をＲとして、該溝部の底部から０．１〜０．３Ｒの高さ位置を溝部側の始点としていることを特徴とする請求項１記載のホブ。
3. 前記逃げ溝は、前記溝部の凹曲面の曲率をＲとして、０．５〜３Ｒの曲率を有する曲面で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のホブ。
4. 回転駆動されるホブ本体の外周面に周方向に沿って間隔を置いて複数の切り刃が設けられ、周方向に隣接する前記切り刃間では、前記ボブ本体外周面に周方向に凹曲面をなす溝部が形成されたホブの切り刃研削方法において、前記切り刃の回転方向前方側のすくい面を砥石で研削する際に、該研削と同時に前記砥石によって前記溝部の回転方向前方側端部と該溝部の回転方向前方に位置する切り刃の背面基端部とに亘って逃げ溝を形成することを特徴とするホブの切り刃研削方法。

Images