JP2008279574A

JP2008279574A - ブレード

Info

Publication number: JP2008279574A
Application number: JP2007127767A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Takeuchi; 康夫武内
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-05-14
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2008-11-20

Abstract

【課題】加工精度及び耐久性を向上させることができ、さらに、加工時間を短縮することができるブレードを提供する。
【解決手段】歯切り用カッター１０は、例えば、まがりば傘歯車１３等、曲線の歯すじを有する歯車の歯切り加工に用いられる加工工具である。該歯切り用カッター１０は、ブレード１４と、各ブレード１４をそれぞれ保持する複数のブレードホルダーが周方向に等間隔に設けられたカッター本体２８とを備え、該ブレード１４は、加工される歯溝４４を挟んで対向する両歯面４６ａ及び４６ｂを同時に切削する刃部４２を先端に有し、該刃部４２に連続するすくい面のすくい角ｒが２〜１１°に設定されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、曲線の歯すじを有する歯車の歯切り加工に用いられるブレードに関する。

例えば、自動車や自動二輪車等では、曲線の歯すじを有する歯車、例えば、はすば歯車、まがりば傘歯車及びハイポイドギヤ等からなるピニオンギヤやリングギヤ等が広範に用いられている。

この種の歯車は、通常、歯切り用のブレードを備える歯切り用カッターを搭載した工作機械、いわゆる歯切り盤により歯切り加工されるものであり、歯車素材（ワーク）をワーク軸で保持する一方、前記歯切り用カッターを工具軸に保持した状態で、これらを相対的に回転させ当接させることにより歯切り加工が行われる。

特許文献１には、まがりば傘歯車の内周側歯面を切削する内側ブレードと、外周側歯面を切削する外側ブレードとを備えた歯切り用カッターが開示されている。また、特許文献２には、前記内側ブレード及び外側ブレードに加えて、さらに、歯底面を切削する底刃ブレードを備えた歯切り用カッターが開示されている。

特開平１０−５８２３２号公報特開平７−４０１４２号公報

ところで、上記従来技術に係る歯切り用カッターでは、例えば、内側ブレードは、歯溝の内周側歯面のみ又は該内周側歯面とこれに連続する歯底面の一部のみを切削するように形成され、外側ブレードは、歯溝の外周側歯面のみ又は該外周側歯面とこれに連続する歯底面の一部のみを切削するように形成されている。このため、各ブレードは歯溝の一方の歯面からのみ、すなわち一方の側面からのみ切削抵抗を受けることになる。従って、ブレードの切削面（歯面）に対する位置決めが難しく、その加工精度が低下すると共に、その工具寿命も短い傾向にある。また、各ブレードは、歯溝の一方の歯面のみを切削するため、実質的な工程数が多く、加工時間の短縮が困難であった。

本発明は、前記従来の課題を考慮してなされたものであり、加工精度及び耐久性を向上させることができ、さらに、加工時間を短縮することができるブレードを提供することを目的とする。

本発明に係るブレードは、曲線の歯すじを有する歯車の歯切り加工に用いられるブレードであって、当該ブレードは、加工される歯車の歯溝を挟んで対向する両歯面を同時に切削する第１及び第２の切れ刃が形成された刃部を先端に有し、該刃部に連続するすくい面のすくい角が２〜１１°に設定されていることを特徴とする。

このような構成によれば、加工される歯車の歯溝の左右両歯面を同時に切削する刃部を有することによる両歯面の同時切削と、すくい角を２〜１１°としたことによる歯切り時の切削抵抗の低減とにより、さらなる高速切削とそれによる加工時間の短縮が可能となる。また、加工負荷が低減されることから当該ブレードの耐久性を大幅に向上させることができる。しかも、左右両歯面の同時切削により、歯切り時に当該左右両歯面から受ける負荷が均等化されるため、歯溝の幅方向での刃部の中心位置決めを刃部自体で行うことができ、歯車の加工精度を一層向上させることができる。

この場合、前記刃部が、前記両歯面を切削する前記第１及び第２の切れ刃の一端側に連続形成され、前記両歯面と同時に歯底面を切削する第３の切れ刃を有すると、歯溝を挟んで対向する両歯面と歯底面とを同時に切削することができるため、加工時間を一層短縮することが可能となる。

本発明によれば、加工される歯車の歯溝の左右両歯面を同時に切削する刃部を有することによる両歯面の同時切削と、すくい角を２〜１１°としたことによる歯切り時の切削抵抗の低減とにより、さらなる高速切削とそれによる加工時間の短縮が可能となり、加工精度も向上させることができる。しかも、加工負荷が低減されるため、ブレードの耐久性を大幅に向上させることができる。また、前記刃部が、両歯面と同時に歯底面を切削する切れ刃をさらに有していると、歯溝を挟んで対向する両歯面と歯底面とを同時に切削することができるため、加工時間を一層短縮することが可能となる。

本発明に係るブレードについて、このブレードが装着される歯切り用カッターとの関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るブレードを装着した歯切り用カッター１０を備える歯切り盤（歯切り用工作機械）１２の概略斜視図である。歯切り用カッター１０は、曲線の歯すじを有する歯車の一例として、図２に示すような曲線状にねじれた歯すじ１５を有するまがりば傘歯車１３の歯切り工程で用いられるものであり、複数のブレード１４によりワークである被加工物（歯車素材）に歯溝を連続的に形成することができる。なお、この歯切り用カッター１０で好適に加工がなされる歯車の種類としては、前記のまがりば傘歯車１３以外にも、例えば、はすば歯車やハイポイドギヤ等が挙げられる。

歯切り盤１２は、歯車が形成（創成）される歯車素材であるワークＷを回転させる回転駆動モータ１６及びワーク回転軸（ワーク軸）１８を備えるワーク回転機構部２０と、ワークＷの歯切り用工具である歯切り用カッター１０を回転させる回転駆動モータ２２及びカッター回転軸（工具軸）２４を備えるカッター回転機構部２６とから構成される。前記ワーク回転機構部２０は、矢印Ｚ及びθ方向に移動可能とされ、前記カッター回転機構部２６は、矢印Ｘ及びＹ方向に移動可能とされる。

従って、歯切り盤１２では、ワーク回転機構部２０及びカッター回転機構部２６が所定の数値制御により同期して回転及び移動制御され、歯切り用カッター１０のカッター本体２８に周方向に沿って保持されたブレード１４がカッター回転軸２４を中心として公転駆動されることにより、ワークＷの歯切りを行うことができる。

図３に示すように、歯切り用カッター１０は、円盤形状のカッター本体２８の表面側において、その外周縁近傍部に周方向に沿って形成されたブレード取付孔３０を有し、各ブレード取付孔３０には本実施形態に係るブレード１４が、位置決め用スペーサであるシム３２と共に挿入保持されている。この場合、ブレード取付孔３０は、カッター本体２８の厚さ方向に延在しており、該ブレード取付孔３０に嵌め込まれたブレード１４は、カッター本体２８の外周側面に等間隔に２段に設けられたボルト取付孔３４から挿入される固定ボルト３６により抜け止め固定される。すなわち、歯切り用カッター１０では、ブレード取付孔３０、ボルト取付孔３４及び固定ボルト３６等がブレード１４をカッター本体２８に保持するためのブレードホルダーとして機能する。

さらに、カッター本体２８の中央には、段付き孔部３８が軸方向に貫通している。該段付き孔部３８は、歯切り用カッター１０を前記カッター回転機構部２６に対して固定する際に用いられる。

図４は、本発明の一実施形態に係るブレード１４の一部省略斜視図である。図５Ａは、図４に示すブレード１４の一部省略平面図であり、図５Ｂは、図５ＡのＶＢ−ＶＢ線に沿う一部省略断面図である。

図４、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、ブレード１４は、前記カッター本体２８に保持されるブレード本体４０の先端側にＲ形状の刃部（切れ刃稜）４２が形成されており、図２に示す歯溝４４を構成する両側面、すなわち内周側歯面４６ａ及び外周側歯面４６ｂと、歯底面４６ｃとを同時に切削することができる。従って、ブレード１４の刃部４２には、内周側歯面４６ａを形成する切れ刃（第１の切れ刃）４２ａと、外周側歯面４６ｂを形成する切れ刃（第２の切れ刃）４２ｂと、歯底面４６ｃを形成する切れ刃（第３の切れ刃）４２ｃとが設けられる。本実施形態の場合、形成すべき歯溝（歯面）の形状に対応するため、切れ刃４２ｃは切れ刃４２ｂ側よりも切れ刃４２ａ側が先端方向にやや延びた形状であり、該切れ刃４２ｃの両隅角部は比較的小径のＲ形状とされている。また、ブレード１４において、切れ刃４２ａ〜４２ｃから連続形成されたすくい面４８の角度、いわゆるすくい角ｒは２〜１１°に設定されており、すくい面４８とは反対側には逃げ面５０が形成されている。

このようなブレード１４は、歯切り用カッター１０に複数（本実施形態の場合２６個）設けられたブレード取付孔３０に対してそれぞれ固定されると共に、各ブレード１４は、そのすくい面４８の向き（切削方向）が、周方向からやや内側を指向した状態で連続して並べられている（図６参照）。

次に、基本的には以上のように構成される歯切り用カッター１０を備える歯切り盤１２によりワークＷへの歯切りを行う動作について説明する。

先ず、ブレード１４を各ブレード取付孔３０に装着した歯切り用カッター１０を歯切り盤１２を構成するカッター回転機構部２６に取り付けると共に、ワークＷをワーク回転機構部２０に取り付ける。

次いで、図６に示すように、歯切り用カッター１０を中心軸Ｏｃ（カッター回転軸２４）を中心として矢印Ｂ方向に所定の回転数で回転駆動すると共に、ワークＷを中心軸Ｏｗ（ワーク回転軸１８）を中心として矢印Ａ方向に所定の回転数で回転駆動する（図６参照）。すなわち、所定の数値制御により、歯切り用カッター１０とワークＷとを高精度に同期させながら所定の回転数で互いに回転させると共に、これら歯切り用カッター１０とワークＷとを次第に近接させることにより、歯溝４４を連続的に加工して、例えば、図２に示すまがりば傘歯車１３を形成する。

ここで、図７Ａに、図４に示すブレード１４によるワークＷへの歯切り加工中の図６のＶＩＩＡ−ＶＩＩＡ線に沿う一部省略断面図を示し、図７Ｂに、図７ＡのＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線に沿う一部省略断面図を示す。

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、本実施形態では、上記した歯切り用カッター１０とワークＷとの同期駆動による歯切り加工において、ブレード１４の刃部４２を構成する切れ刃４２ａ〜４２ｃにより、内周側歯面４６ａ、外周側歯面４６ｂ及び歯底面４６ｃを同時に切削することができる。しかも、ブレード１４では、すくい面４８の角度であるすくい角ｒを２〜１１°に設定していることにより、前記のような内周側歯面４６ａ、外周側歯面４６ｂ及び歯底面４６ｃの同時切削における加工負荷（ブレード１４への負荷）を有効に低減することができる。

ところで、前記すくい角ｒの値について、該すくい角ｒを、（ａ）０°、（ｂ）５°、（ｃ）７°、（ｄ）９°に設定し、それぞれを用いて歯切り試験を行い、最適なすくい角ｒを求めた。

先ず、歯切りの品質精度においては、（ａ）０°に比べて（ｂ）５°〜（ｄ）９°の品質精度が高く、特に（ｃ）７°が最も高い品質精度であった。また、工具寿命に関しては、（ａ）０°では約２３０個の歯車加工を行うことができた一方、（ｂ）５°及び（ｄ）９°では約５００個の歯車加工が可能であり、（ｃ）７°では約１５００個の歯車加工が可能であった。なお、上記した従来構成の内側ブレード及び外側ブレードを併用する歯切り用カッターにおいて、本実施形態に係るブレード１４と同条件でその工具寿命を調査したところ、各ブレードとも１００〜１５０個程度の歯車加工しか行うことができなかった。さらに、歯切り加工時の歯切り用カッター１０での負荷電流値は、（ａ）０°よりも（ｂ）５°〜（ｄ）９°が低く、特に（ｃ）７°が最も低く、すなわち低負荷であった。

従って、すくい角ｒが１１°を超えた場合には円滑な切削が困難であったことも考慮すると、ブレード１４のすくい角ｒとしては２〜１１°、特に５〜９°が好ましく、７°が最も好ましいとの結果が得られた。

以上のように、本実施形態によれば、歯切り用カッター１０に装着される各ブレードを全て共通のブレード１４により構成することができる。このため、従来の歯切り用カッターのように、内周側歯面４６ａ用や外周側歯面４６ｂ用のブレードをそれぞれ別途準備する必要がなく、コスト低減が可能となると共に、交換部品の準備も容易となる。

また、歯切り用カッター１０では、上記のようなブレード１４を備えたことから、内周側歯面４６ａ、外周側歯面４６ｂ及び歯底面４６ｃを同時に切削することができ、このため、カッター本体２８には、例えば、従来のように２種類のブレードを備えたものに比べて実質的に２倍のブレード数を装着できる。しかも、ブレード１４のすくい面４８の角度であるすくい角ｒは、２〜１１°、好ましくは５〜９°と設定されるため、歯切り時の切削抵抗、すなわち歯切り加工時のブレード１４での加工負荷を一層低減することができる。従って、すくい角ｒの最適化と各歯面の同時切削との相乗効果により、さらなる高速切削とそれによる加工時間の短縮が可能となる。また、加工負荷が低減することから、ブレード１４の耐久性を大幅に向上させることができ、工具寿命を有効に延ばすことができる。しかも、ブレード１４は、加工面側の各稜線を切れ刃４２ａ〜４２ｃとして機能させるため、歯車１歯当たりの仕事量を削減することができ、一層効率的な歯切りが可能となる。

さらに、ブレード１４では、内周側歯面４６ａ及び外周側歯面４６ｂを切れ刃４２ａ及び４２ｂで同時に切削することにより、歯切り時の内外（左右）両歯面４６ａ及び４６ｂから受ける負荷が均等化されるため、歯溝の幅方向での刃部４２の中心位置決めを刃部４２自体で行うことができ、いわゆるセルフセンタリングが可能となることにより、歯車の加工精度を向上させることができる。また、前記セルフセンタリングの作用により、図７Ｂに示すように、切削屑（切粉）５２ａ及び５２ｂの大きさを均等且つ微小なものとすることができ、その排出性も向上させることができるため、歯車の加工精度を一層向上させることができる。

なお、ワークＷへの歯切り加工に先立ち、ワークＷを模したテストワークを用いて歯切り加工を行い、その切削屑５２ａ及び５２ｂの大きさが均等となるようにブレード１４とワークＷとの座標位置を設定すると、ワークＷへの加工を一層高精度且つ低負荷で行うことができる。さらに、ブレード１４にコーティング剤によるコーティング処理を施すと、工具寿命を一層長くすることができる。

以上、上記実施の形態により本発明を説明したが、これに限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。

例えば、ブレード１４のカッター本体２８への装着本数は、加工する歯車の歯数やピッチ等により変更可能であることは言うまでもない。

また、歯切り加工時における歯切り用カッター１０とワークＷの回転方向は加工する歯車の種類や形状等によって適宜変更可能である。

本発明の一実施形態に係るブレードを装着した歯切り用カッターを備える歯切り盤の概略斜視図である。図１に示す歯切り盤により歯切り加工がなされる歯車の一例であるまがりば傘歯車の斜視図である。図１に示す歯切り用カッターの斜視図である。本発明の一実施形態に係るブレードの一部省略斜視図である。図５Ａは、図４に示すブレードの一部省略平面図であり、図５Ｂは、図５ＡのＶＢ−ＶＢ線に沿う一部省略断面図である。歯切り用カッターでワークに歯車を形成している状態を説明するための模式説明図である。図７Ａは、図４に示すブレードによるワークへの歯切り加工中の図６のＶＩＩＡ−ＶＩＩＡ線に沿う一部省略断面図であり、図７Ｂは、図７ＡのＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線に沿う一部省略断面図である。

符号の説明

１０…歯切り用カッター１２…歯切り盤
１４…ブレード１５…歯すじ
２０…ワーク回転機構部２６…カッター回転機構部
２８…カッター本体３０…ブレード取付孔
３４…ボルト取付孔４０…ブレード本体
４２…刃部４２ａ〜４２ｃ…切れ刃
４４…歯溝４６ａ…内周側歯面
４６ｂ…外周側歯面４６ｃ…歯底面
４８…すくい面５２ａ、５２ｂ…切削屑
ｒ…すくい角

Claims

曲線の歯すじを有する歯車の歯切り加工に用いられるブレードであって、
当該ブレードは、加工される歯車の歯溝を挟んで対向する両歯面を同時に切削する第１及び第２の切れ刃が形成された刃部を先端に有し、該刃部に連続するすくい面のすくい角が２〜１１°に設定されていることを特徴とするブレード。
請求項１記載のブレードにおいて、
前記刃部は、前記両歯面を切削する前記第１及び第２の切れ刃の一端側に連続形成され、前記両歯面と同時に歯底面を切削する第３の切れ刃を有することを特徴とするブレード。