JP2009066706A

JP2009066706A - ネジ状電着工具

Info

Publication number: JP2009066706A
Application number: JP2007237652A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Fujisaki; 和寛藤嵜
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2007-09-13
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2027-09-13
Also published as: JP4918899B2

Abstract

【課題】ネジ状電着工具による歯車の研削において、特に歯底の部分に十分にクーラントを行き渡らせることができ、確実な研削部位の冷却および切屑の除去を図る。
【解決手段】軸線Ｏ回りに回転させられる外形略円柱状をなす工具本体１の外周部に、軸線Ｏ回りに螺旋状に捩れたネジ状部２が形成され、このネジ状部２の表面に砥粒が電着されてなるネジ状電着工具であって、ネジ状部２の外周部に、このネジ状部２がなすネジ山の頂部５を軸線Ｏ方向に切り欠くように延びるスリット７を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、工具本体の外周部に砥粒が電着されたネジ状部が形成されて歯車の歯形を加工するネジ状電着工具に関するものである。

歯車の歯形を加工する工具として、例えば特許文献１、２には、外形略円柱状の工具本体の外周部にネジ状部が形成されて、その表面にダイヤモンドやｃＢＮ等の超砥粒が電着されたネジ状電着工具が記載されている。このようなネジ状電着工具では、工具本体をその中心軸線回りに回転させつつ上記ネジ状部を歯車に噛み合わせることによって超砥粒により研削し、所定の精度の歯形に形成してゆく。
特開２００３−２６６２４１号公報特開２００７−９８５２７号公報

ところで、このようなネジ状電着工具による歯車の研削においても、研削により生じた切屑の除去や研削部位の冷却のためにクーラント（研削油剤）が供給されながら加工が行われる。しかしながら、このネジ状電着工具による歯車の研削は、一般的な平砥石やカップ型砥石によるワークの表面研削のように平面や円筒面の接触による研削ではなく、上述のように砥粒が電着されたネジ状部を歯車の歯に噛み合わせて行われるものであるため、クーラントを確実に研削部位に供給するのが難しいという問題がある。

特に、歯車の歯底の部分は奥まった部分であるため、切屑の除去が一層困難であるとともに研削熱も籠もり易い反面、クーラントは行き届き難い。このため、この歯底部分に残留した切屑が研削熱によってそのまま溶着を生じてしまい、これにより歯車の品位や精度を著しく損なうおそれがあた。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のようなネジ状電着工具による歯車の研削において、特に歯底の部分に十分にクーラントを行き渡らせることができ、確実な研削部位の冷却および切屑の除去を図ることが可能なネジ状電着工具を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転させられる外形略円柱状をなす工具本体の外周部に、上記軸線回りに螺旋状に捩れたネジ状部が形成され、このネジ状部の表面に砥粒が電着されてなるネジ状電着工具であって、上記ネジ状部の外周部には、このネジ状部がなすネジ山の頂部を上記軸線方向に切り欠くように延びるスリットが形成されていることを特徴とする。

このようなネジ状電着工具によれば、歯車を研削する際に供給されたクーラントは、ネジ状部がなすネジ山の頂部に形成された上記スリットに保持されて、このネジ状部が歯車と噛み合うことによりその歯底部分に確実に供給される。従って、この歯底部分を効率的に冷却することができるとともに、歯底に残留する切屑を確実に除去することができ、かかる切屑が研削熱によって溶着を生じたりするのを防止することができる。

ところで、このようなネジ状電着工具では、上記軸線を含む断面において上記ネジ状部がなすネジ山の形状は、加工する歯車の歯形に応じて、上記軸線に対する径方向外周側に向かうに従いこの径方向に対してそれぞれ傾斜角αで傾斜しつつ互いに接近するように延びる一対の壁部を備えるとともに、これらの壁部とネジ山の頂部の間は、欠けを防ぐために該壁部に滑らかに接する半径Ｒの円弧状をなして上記ネジ山の頂部に至るコーナ部とされるが、この場合において上記スリットの深さＨはＲ（１−ｓｉｎα）以下とされるのが望ましい。すなわち、スリットの深さＨがこれよりも深くなると、スリットがコーナ部を越えて上記壁部にまで達することになり、この壁部によって研削される歯車の歯面にスリットの跡が残されるおそれが生じる。

また、工具本体の周方向に対向するように配される上記スリットの一対の内壁は、上記軸線に対する径方向外周側に向かうに従いこの径方向に対して上記工具本体の回転方向側とこの回転方向とは反対側とに離間するようにされるのが望ましく、これにより、スリットは外周側に向けて周方向に漸次幅広になるのでクーラントの収容・排出性がよくなり、さらにはこれらの内壁がネジ山の頂部に対してなす交差角も鈍角になるため、電着の際にこの交差部に砥粒が集中して加工精度が損なわれたりするのを防ぐことができる。

そして、この場合には、これら一対の内壁のうち上記回転方向とは反対側の内壁が上記ネジ山の頂部に対してなす交差角を、上記回転方向側の内壁が上記ネジ山の頂部に対してなす交差角と等しくか、または大きくすることにより、工具本体の回転方向を向くことになる上記反対側の内壁とネジ山の頂部との交差部が鋭利な形状になるのを防いで、この交差部が歯車の歯底に食い付くことにより歯底部分が傷つけられたりするのを防止することができる。なお、少なくともこの回転方向とは反対側の内壁が上記ネジ山の頂部と交差する交差部を凸曲面状に形成すれば、このような食い付きを一層確実に防止することができる。

以上説明したように、本発明によれば、研削される歯車にクーラントを十分に供給することが可能となり、特に歯車の歯底部分を効率的に冷却するとともに切屑を確実に除去することができて、この歯底部分に切屑が溶着したりするのを未然に防止することが可能となる。

図１ないし図４は、本発明のネジ状電着工具の一実施形態を示すものである。本実施形態におけるネジ状電着工具は、鋼材等からなる外形が概略多段円柱状の工具本体１の外周部に、この工具本体１の軸線Ｏ回りに捩れる１または複数条の螺旋状のネジ状部２が形成され、このネジ状部２の表面にダイヤモンドやｃＢＮ等の超砥粒が電着されたものである。なお、このネジ状部２の両端側は１段小径とされて、当該工具本体１をホブ盤等の歯車加工機の回転軸に取り付ける際の取付部３とされる。

上記ネジ状部２は、その軸線Ｏを含む断面におけるネジ山の形状が、図３に示すように工具本体１の軸線Ｏに直交する径線Ｌの方向、すなわち軸線Ｏに対する径方向の外周側（図３において上側）に向かうに従いこの径方向に対して等しい傾斜角αでそれぞれ傾斜しつつ互いに接近するように延びる一対の壁部４と、径方向最外周に位置して軸線Ｏに平行に延びる頂部５とを有する台形ネジ状とされており、さらにこれらの壁部４と頂部５とが交差する部分は、これら壁部４と頂部５とに滑らかに接する半径Ｒの断面円弧状をなすコーナ部６とされている。

そして、このネジ状部２の外周部には、該ネジ状部２がなすネジ山の上記頂部５を軸線Ｏ方向に切り欠くように延びるスリット７が形成されている。このスリット７は、軸線Ｏ方向視において図４に示すように、軸線Ｏに対する径方向に垂直とされた底面７ａと、この底面７ａから径方向外周側（図４において上側）に向かうに従い該径方向に対して工具本体１の回転方向Ｔ側に離間するように傾斜する内壁７ｂと、これとは逆に径方向外周側に向かうに従い該径方向に対して回転方向Ｔとは反対側に離間するように傾斜する内壁７ｃとから構成されている。

ここで、上記ネジ状部２の外径（半径）と軸線Ｏからスリット７の底面７ａまでの距離との差、すなわちスリット７の深さＨは、本実施形態ではネジ状部２におけるコーナ部６の上記半径Ｒと壁部４の傾斜角αに対してＨ≦Ｒ（１−ｓｉｎα）とされている。従って、このスリット７は、ネジ状部２がなすネジ山の上記壁部４とコーナ部６との境界を越えて壁部４側にはみ出すことはない。ただし、勿論この深さＨが０となることはなく、例えば０．１ｍｍ以上とされるのが望ましい。

また、内壁７ｂ，７ｃは、本実施形態ではいずれも傾斜平面状に形成されていて、これによりスリット７の軸線Ｏに直交する断面は台形状を呈することになる。ただし、このうち径方向に対して回転方向Ｔとは反対側に離間するように傾斜する内壁７ｃは、その頂部５との交差角βが、回転方向Ｔ側に離間するように傾斜する内壁７ｂの頂部５との交差角γに対して等しいか、または交差角βが交差角γよりも大きくなるようにされており、すなわちβ≧γの関係を満たすようにされていて、本実施形態では図４に示すようにβ＞γとされている。

なお、本実施形態では、同形同大の複数のこのようなスリット７が、図２に示すように周方向に等間隔に、かつ図１に示すようにネジ状部２の軸線Ｏ方向に隣接するネジ山同士でこの周方向の位相が互いに等しくなるように、配設されている。また上記超砥粒は、これらのスリット７の底面７ａや内壁７ｂ，７ｃも含めて、ネジ状部２の表面に電着されている。また、上記交差角β，γはともに鈍角とされている。

このように構成されたネジ状電着工具は、上述のようにその軸線Ｏ回りに回転方向Ｔに回転させられつつ上記ネジ状部２が歯車に噛み合わされることにより、その表面に電着された超砥粒によって所定の精度に研削してゆく。そして、この研削の際にはクーラントがネジ状部２による歯車の研削部位に供給されるが、上記構成のネジ状電着工具では、このクーラントをネジ状部２がなすネジ山の頂部５に形成された上記スリット７内に保持することにより、歯車の歯形の特に歯底の部分に確実に行き渡らせることができる。

従って、研削熱が籠もり易い一方で研削で生じた切屑が滞留しがちなこの歯底部分を効果的に冷却することができるとともに確実な切屑の除去を図ることができ、かかる歯底部分に研削熱によって切屑が溶着を生じたりするのを未然に防止することが可能となる。このため、研削される歯車に上記所定の精度を確実に与えることができるとともに、面粗さの滑らかな高品位の歯車を提供することが可能となる。

また、本実施形態では、このスリット７の深さＨがネジ状部２のコーナ部６の半径Ｒと壁部４の傾斜角αに対してＨ≦Ｒ（１−ｓｉｎα）とされていて、このスリット７がこれら壁部４とコーナ部６との境界から頂部５までの範囲に形成されており、歯車の歯面を研削する壁部４にはみ出すことがないようにされている。このため、かかるスリット７を形成したことによって歯車の歯面にスリット７の跡が残ったりするようなこともなく、一層高品位の研削を行うことが可能となる。

一方、このスリット７を形成する内壁７ｂ，７ｃは、本実施形態では径方向外周側に向かうに従いこの径方向（径線Ｌ）に対して、回転方向Ｔ側に位置する内壁７ｂがこの回転方向Ｔ側に向けて離間するように、また回転方向Ｔの反対側に位置する内壁７ｃはこの回転方向Ｔの反対側に向けて離間するように、それぞれ傾斜させられており、従ってスリット７はその周方向の幅が径方向外周側に向けて幅広となるため、供給されたクーラントを確実にこのスリット７内に収容して保持することができるとともに、歯底部分では回転方向Ｔの反対側に離間する内壁７ｃに沿って保持したクーラントを円滑に排出することができる。

また、砥粒を電着する際には鋭角に尖った部分に砥粒が集中して固着されやすいが、このように内壁７ｂ，７ｃが傾斜させられていることにより、これら内壁７ｂ，７ｃと頂部５との交差角β，γを鈍角とすることができるので、この内壁７ｂ，７ｃと頂部５とが交差した部分に砥粒が集中して固着されるのを抑制することができる。このため、ネジ状部２の頂部５側によって研削される歯車の歯底部分が、このように集中した超砥粒によって削られすぎたり傷つけられたりするすることもなく、加工精度や品位を一層向上させることができる。

そして、さらに本実施形態では、このうち回転方向Ｔの反対側に位置して、すなわち回転方向Ｔ側を向くことになる内壁７ｃと頂部５との交差角γが、回転方向Ｔ側の内壁７ｂと頂部５との交差角βに対してβ≧γとされていて、交差角γが交差角βより大きくなることがないようにされており、従ってこの回転方向Ｔ側を向く内壁７ｃと頂部５とが交差する部分における砥粒の集中をより確実に防ぐことができる。従って、この部分に集中した砥粒が歯底に鋭く食い付いて傷をつけるようなことも避けることが可能となり、さらに一層高品位の研削加工を促すことが可能となる。

なお、本実施形態では、これらの内壁７ｂ，７ｃがともに傾斜平面状とされていて、頂部５とは鈍角であっても角度をもって交差させられているが、このうち少なくとも上記回転方向Ｔとは反対側の内壁７ｃについては、図５に示す本発明の他の実施形態のように頂部５と交差する部分を、頂部５に滑らかに接するような凸曲面状に形成してもよい。これにより、砥粒の集中をさらに確実に防いで上述したような歯底への食い付きを効果的に防止することができる。

また、これらの実施形態では、スリット７は径線Ｌに関して非対称に形成されることになるが、例えば上記交差角β，γをβ＝γとしたり、あるいは図５に示した実施形態において回転方向Ｔ側の内壁７ｂと頂部５との交差部分も図６に示すその他の実施形態のように凸曲面状に形成したりして、スリット７が径線Ｌに関して対称となるように形成してもよい。これら場合には、工具本体１を上記回転方向Ｔと逆向きに回転させて加工を行う場合でも同様の効果を得られる上、特に後者の場合には内壁７ｂと頂部５との交差部分に集中した砥粒による歯底への食い付きも防止することができる。

本発明の一実施形態の一部破断側面図である。図１に示す実施形態を軸線Ｏ方向から見た正面図である。図１に示す実施形態におけるネジ状部２がなすネジ山の軸線Ｏに沿った拡大断面図である。図１に示す実施形態におけるスリット７を軸線Ｏ方向から見た拡大正面図である。本発明の他の実施形態におけるスリット７を軸線Ｏ方向から見た拡大正面図である。本発明のその他の実施形態におけるスリット７を軸線Ｏ方向から見た拡大正面図である。

符号の説明

１工具本体
２ネジ状部
４ネジ状部２がなすネジ山の壁部
５ネジ状部２がなすネジ山の頂部
６コーナ部
７スリット
７ａスリット７の底面
７ｂスリット７の回転方向Ｔ側の内壁
７ｃスリット７の回転方向Ｔとは反対側の内壁
Ｏ工具本体１の軸線
Ｌ軸線Ｏに対する径線
Ｈスリット７の深さ
Ｒコーナ部６の半径
α 壁部４が径方向（径線Ｌ）に対してなす傾斜角
β 内壁７ｃと頂部５との交差角
γ 内壁７ｂと頂部５との交差角

Claims

軸線回りに回転させられる外形略円柱状をなす工具本体の外周部に、上記軸線回りに螺旋状に捩れたネジ状部が形成され、このネジ状部の表面に砥粒が電着されてなるネジ状電着工具であって、上記ネジ状部の外周部には、このネジ状部がなすネジ山の頂部を上記軸線方向に切り欠くように延びるスリットが形成されていることを特徴とするネジ状電着工具。
上記軸線を含む断面において上記ネジ状部がなすネジ山は、上記軸線に対する径方向外周側に向かうに従いこの径方向に対してそれぞれ傾斜角αで傾斜しつつ互いに接近するように延びる一対の壁部と、これらの壁部に滑らかに接する半径Ｒの円弧状をなして上記ネジ山の頂部に至るコーナ部とを有しており、上記スリットの深さＨがＲ（１−ｓｉｎα）以下とされていることを特徴とする請求項１に記載のネジ状電着工具。
上記スリットは、上記軸線に対する径方向外周側に向かうに従いこの径方向に対して上記工具本体の回転方向側とこの回転方向とは反対側とに離間する一対の内壁を有しており、このうち上記回転方向とは反対側の内壁が上記ネジ山の頂部に対してなす交差角は、上記回転方向側の内壁が上記ネジ山の頂部に対してなす交差角と等しくか、または大きくされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のネジ状電着工具。
少なくとも上記回転方向とは反対側の内壁が上記ネジ山の頂部と交差する交差部は、凸曲面状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のネジ状電着工具。