JP2010201562A

JP2010201562A - ネジ状電着工具

Info

Publication number: JP2010201562A
Application number: JP2009049803A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Fujisaki; 和寛藤嵜; Masatoshi Nishikawa; 正寿西川
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2029-03-03
Also published as: JP5353307B2

Abstract

【課題】ワークとなる歯車の歯底まで加工するネジ状電着工具にあって、確実にその工具寿命を延長して円滑で安定した歯車の加工を行う。
【解決手段】軸線回りに回転させられる工具本体１の外周部に、軸線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３が電着されてなるネジ状電着工具にあって、ネジ状部２のネジ山の山頂部７と、この山頂部７からネジ状部２のネジ溝の溝底に向かうネジ山の斜面６との交差稜線部に、山頂部７から斜面６にかけて、斜面６の溝底側に電着された砥粒３Ａよりも粒径の大きな砥粒３Ｂを電着する。
【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。

また、特許文献３には、歯車状砥石のドレッシングに用いるドレッシングギアとして、歯先面に電着される砥粒の粒径を、歯面に電着された砥粒の粒径よりも大きくして、その固着力を高めることにより脱落を防いでドレッシングギアの寿命の延長を図ったものが提案されている。

特開２００３−２６６２４１号公報特開２００７−９８５２７号公報特開平７−６０６４３号公報

ところが、ワークとなる歯車の歯底まで加工するネジ状電着工具の場合、特許文献３のドレッシングギアにおける歯先面と同様にこの歯底を研削するネジ状部のネジ山の山頂部だけでなく、この山頂部に連なるネジ山の斜面（フランク）との交差稜線部において、その斜面側にも高い加工負荷が作用することがある。

従って、例えば特許文献１、２に記載のようなネジ状電着工具において、この特許文献３に記載のようにネジ山の山頂部の砥粒だけを粒径の大きなものにしただけでは、このような高い加工負荷によってネジ山斜面の山頂部側に電着された砥粒に摩耗や脱落が生じてしまい、工具寿命を延長して安定的かつ円滑な歯車の歯形加工を行うことが困難となるおそれがあった。

本発明は、このような背景の下になされたもので、特に上述のようなワークとなる歯車の歯底まで加工するネジ状電着工具にあって、確実にその工具寿命を延長して円滑で安定した歯車の加工を行う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、上記ネジ状部のネジ山の山頂部と、この山頂部から上記ネジ状部のネジ溝の溝底に向かう上記ネジ山の斜面との交差稜線部には、上記山頂部から上記斜面にかけて、該斜面の上記溝底側に電着された砥粒よりも粒径の大きな砥粒が電着されていることを特徴とする。

従って、このようなネジ状電着工具では、ネジ状部のネジ山の山頂部と斜面との交差稜線部に、これら山頂部から斜面にかけて、該斜面の溝底側に電着された砥粒よりも粒径の大きな砥粒が電着されているので、山頂部だけでなく、斜面においてもその山頂部側で砥粒の耐摩耗性と固着力とを高めることができる。このため、このネジ山斜面の山頂部側でも砥粒の摩耗が促進されたり脱落が生じやすくなったりするのを防いで、工具寿命を延長させることができる。

ただし、このように斜面の山頂部側と溝底側とで粒径の異なる砥粒を単に電着しただけであると、該斜面において砥粒の突端の位置が山頂部側と溝底側とで異なったものとなってしまう。このため、場合によってはこれら粒径の異なる砥粒が電着された部分の間に段差が形成されてしまって、歯車の加工精度を損なうおそれがある。

そこで、このような段差の形成を防ぐのに、第一の手段として、上記交差稜線部における上記斜面に、該斜面の上記溝底側に対して凹んだ凹部を形成して、この凹部に、上記溝底側に電着された砥粒よりも粒径の大きな砥粒を電着するのが望ましい。例えば、この凹部の後退量を、上記粒径の大きな砥粒と、これよりも粒径の小さな上記溝底側に電着された砥粒の粒径との差程度としておけば、砥粒の突端の位置を等しくして段差が生じるのを防ぐことができる。

また、このような第１の手段とは別に、またはこの第１の手段と合わせて、上記交差稜線部に電着された、上記溝底側に電着された砥粒よりも粒径の大きな砥粒に、ツルーイングを施してもよい。この粒径の大きな砥粒の突端の位置を、ツルーイングを施すことによって溝底側に電着された砥粒の突端の位置と等しくすることにより、段差が生じるのを防ぐことができる、

以上説明したように、本発明によれば、ワークとなる歯車の歯底まで加工するような場合に、ネジ状部のネジ山斜面における山頂部との交差稜線部において、この斜面にかけて電着される砥粒の摩耗を抑えるとともに脱落を防ぐことができ、かかる部分に高い加工負荷が作用しても工具寿命を延長することができて、長期に亙って安定した歯車加工を円滑に行うことが可能となる。

本発明の第１の実施形態を示す一部破断側面図である。図１に示す実施形態におけるネジ山の工具本体軸線に沿った拡大断面図である。本発明の第２の実施形態におけるネジ山の工具本体軸線に沿った拡大断面図である。

本発明の第１の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ｃＢＮやダイヤモンド等の超砥粒よりなる砥粒３がＮｉ等の金属めっき相４によって略単層に電着されて固定されたものである。

上記ネジ状部２は、その軸線Ｏに沿った断面におけるネジ山の形状が、図２に示すように工具本体１の軸線Ｏに対する径方向（図２における上下方向）の外周側（図２における上側）に向かうに従い互いに等しい一定の傾斜角で傾斜しつつ接近するように延びる一対の斜面（フランク）６と、径方向最外周に位置して軸線Ｏに平行に延びる山頂部７とを有する台形ネジ状とされている。

ただし、本実施形態では、上記斜面６の山頂部７側に、ネジ状部３がなすネジ山の溝底側（図２において下側）の部分に対して上記軸線Ｏ方向に一段後退するように凹部８が形成されている。この凹部８は、上記溝底側の斜面６に対して平行な底面を有するように凹んで、山頂部７に開口するように形成されており、このような凹部８が両斜面６と山頂部７との交差稜線部に沿うようにして、ネジ状部２の全長に亙って形成されている。

そして、このようなネジ状部２の表面に電着される上記砥粒３は、凹部８を除いた斜面６に電着される砥粒３Ａの粒径（平均粒径）に対して、凹部８および山頂部７に電着される砥粒３Ｂの粒径（平均粒径）が、大きなものとされている。例えば、これら山頂部７および凹部８に電着される砥粒３Ｂの平均粒径は１５１μｍ〜４２６μｍ、（粒度＃１００〜＃４０）とされるとともに、凹部８を除いた斜面６に電着される砥粒３Ａの平均粒径は４６μｍ〜１５１μｍ、（粒度＃３２５〜＃１００）とされている。

また、上記溝底側の斜面６からの凹部８の後退量、すなわち凹部８の深さは、本実施形態ではこれら砥粒３Ａ、３Ｂの粒径の差と等しくされている。従って、例えばこれらの砥粒３Ａ、３Ｂがそれぞれネジ状部２の表面に接地して電着されたとすると、この表面とは反対側の砥粒３Ａ、３Ｂの突端の位置は互いに等しくされ、すなわちネジ状部２において突き出した砥粒３の突端を包絡する図２に破線で示す包絡面が台形状をなすように形成されることになる。さらに、金属めっき相４の厚さは、粒径の大きな砥粒３Ｂが電着される部分で粒径の小さな砥粒３Ａが電着される部分よりも厚くなるようにされている。

なお、こうして台形状に形成された包絡面にあっては、上記斜面６と山頂部７とが交差する部分は、ネジ状部２の当該交差部分が断面円弧状に面取りされることにより、これら斜面６と山頂部７とに滑らかに接する断面円弧状をなすコーナ部５とされている。さらに、こうして電着された砥粒３のうち、上記粒径の大きい砥粒３Ｂが占める部分の軸線Ｏに対する径方向の幅Ａは、例えば上記包絡面において、コーナ部５が斜面６から断面円弧状になり始める位置Ｐから山頂部７までの幅Ｘと、上記位置Ｐから斜面６に沿って粒径の大きな砥粒３Ｂを１〜１０個電着することができる程度の幅Ｙ、すなわち斜面６に沿って砥粒３Ｂの平均粒径の１倍〜１０倍程度の長さの幅Ｙとを加えた幅とされるのが望ましい。

このように構成されたネジ状電着工具においては、上記ネジ状部２におけるネジ山の斜面６と山頂部７との交差稜線部に、この山頂部７から斜面６にかけて上記幅Ａで砥粒３Ｂが電着されており、すなわち硬質の砥粒３のうちでも粒径の大きな砥粒３Ｂが固着されているので、この部分における砥粒３の摩耗を抑制することができる。また、このような粒径の大きな砥粒３Ｂは、該砥粒３Ｂを保持する金属めっき相４との接触面積も大きく確保されるので、砥粒３Ｂの保持力も向上させることができて、その脱落を防止することができる。

従って、上記構成のネジ状電着工具によれば、ワークとなる歯車の歯底まで加工するような場合において、このネジ状部２の山頂部７だけでなく、上記交差稜線部における斜面６の山頂部７側の部分にも高い加工負荷が作用するときに、この部分の強化を図って上述のように電着された砥粒３Ｂの摩耗を抑えるとともに脱落を防ぐことにより、工具寿命を延長させることができる。このため、このような歯車の加工を、長期に亙って安定的に、かつ円滑に行うことが可能となる。

また、特に本実施形態では、この粒径の大きな砥粒３Ｂが、工具本体１のネジ状部２における斜面６の山頂部７側に、斜面６の溝底側に対して後退するように形成された凹部８に電着されており、しかもこの凹部８の後退量が砥粒３Ａ、３Ｂの粒径の差と等しくされているために、電着された砥粒３Ａ、３Ｂの包絡面を上述のような断面台形状をなすように構成することができる。

すなわち、本実施形態によれば、実際に歯車を加工する上記砥粒３（３Ａ、３Ｂ）の突端はこの断面台形状の包絡面に沿って揃った状態となっているので、ネジ状部２の斜面６部分に砥粒３の粒径の違いによる段差などが生じることがない。このため、このような段差が加工される歯車の歯面に転写されてスジ状の傷が付けられたりすることもなく、従って歯車の加工精度を損なうことなく高品位に仕上げることができる。

なお、こうして電着される砥粒３のうち上記粒径の大きな砥粒３Ｂが電着される部分の上記幅Ａは、これが小さすぎると斜面６の山頂部７側に高い加工負荷が作用する場合に上述のような効果を得ることができず、その一方でこの幅Ａが大きすぎても、粒径の大きな砥粒３Ｂを必要以上に多く電着しなければならなくなって、効率的ではない。このため、上記幅Ａは本実施形態のように、上記包絡面において、コーナ部５が斜面６から断面円弧状になり始める位置Ｐから山頂部７までの幅Ｘと、上記位置Ｐから斜面６に沿って粒径の大きな砥粒３Ｂを１〜１０個電着することができる程度の幅Ｙ、すなわち斜面６に沿って砥粒３Ｂの平均粒径の１倍〜１０倍程度の長さとなる幅Ｙとを加えた幅とされるのが望ましい。

次に、図３は、本発明の第２の実施形態を示すものであり、図１および図２に示した第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配して説明を省略する。すなわち、上記第１の実施形態では、上述のように砥粒３Ａ、３Ｂの粒径の相違によってネジ状部２の斜面６部分に段差が生じるのを防ぐために、この斜面６の山頂部７側に凹部８を形成することにより粒径の大きな砥粒３Ｂを小さな砥粒３Ａよりも後退させて電着していたのに対し、この第２の実施形態では、工具本体１の斜面６自体は面一な傾斜面とされていて、その山頂部７側に電着された粒径の大きな砥粒３Ｂにツルーイングを施すことにより、図３に破線で示すように砥粒３Ｂの突端を除去するように整形して段差が生じるのを防いでいることを特徴としている。

なお、この第２の実施形態でも、斜面６と山頂部７とが交差する部分は、ネジ状部２の当該交差部分が断面円弧状に面取りされることにより、これら斜面６と山頂部７とに滑らかに接する断面円弧状をなすコーナ部５とされている。また、金属めっき相４の厚さは、粒径の大きな砥粒３Ｂが電着される部分で粒径の小さな砥粒３Ａが電着される部分よりも厚くなるようにされている。

従って、このように構成された第２の実施形態のネジ状電着工具においても、斜面６の山頂部７側の砥粒３Ｂの粒径が溝底側の砥粒３Ａの粒径よりも大きくされているので、上記交差稜線部周辺に高い加工負荷が作用する場合でも、該砥粒３Ｂの摩耗や脱落を防いで工具寿命の延長を図ることができる。そして、さらに、図３に示すようにツルーイングによって粒径の大きな砥粒３Ｂの突端の位置が粒径の小さな砥粒３Ａと揃えられて断面台形状の包絡面を構成するため、斜面６部分に段差が形成されたりすることがなく、加工される歯車が傷付けられるのを防いで高精度で高品位の歯車加工を行うことが可能となる。

また、第１の実施形態のように工具本体１のネジ状部２に凹部８を形成する必要がないので、ツルーイングの作業は要するものの、当該ネジ状電着工具の製造を容易とすることができる。ただし、こうしてツルーイングされる粒径の大きな砥粒３Ｂが電着される範囲の幅Ａは、第１の実施形態と同様に、上記包絡面において、コーナ部５が斜面６から断面円弧状になり始める位置Ｐから山頂部７までの幅Ｘと、上記位置Ｐから斜面６に沿って粒径の大きな砥粒３Ｂを１〜１０個電着することができる程度の幅Ｙ、すなわち斜面６に沿って砥粒３Ｂの平均粒径の１倍〜１０倍程度の長さとなる幅Ｙとを加えた幅とされるのが望ましい。

なお、この第２の実施形態では上述のように凹部８を形成せずに粒径の大きな砥粒３Ｂにツルーイングを施しているが、例えば大小の砥粒３Ａ、３Ｂの粒径の差よりも後退量（深さ）の小さい凹部８を形成しておいて第１の実施形態と同様に砥粒３Ａ、３Ｂを電着し、粒径の小さな砥粒３Ａよりも突出した砥粒３Ｂの突端をツルーイングによって揃えるようにしてもよい。

また、これら第１、第２の実施形態のように、粒径の異なる砥粒３Ａ、３Ｂをネジ状部２の山頂部７および斜面６の山頂部７側と斜面６の溝底側とにそれぞれ所定の範囲で電着するには、例えば砥粒３Ａが分散されためっき液に砥粒３Ａを固着する部分以外をマスキングした工具本体１を浸漬して砥粒３Ａを金属めっき相４に取り込みつつ電着し、次いでこのマスキングを除去するとともに、砥粒３Ｂを固着する部分以外をマスキングして工具本体１を砥粒３Ｂが分散されためっき液に浸漬し、電着を行えばよい。勿論、これらの順序は逆でもよい。

１工具本体
２ネジ状部
３（３Ａ、３Ｂ）砥粒
５コーナ部
４金属めっき相
６ネジ状部２の斜面
７ネジ状部２の山頂部
８凹部
Ｏ工具本体１の軸線

Claims

軸線回りに回転させられる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、上記ネジ状部のネジ山の山頂部と、この山頂部から上記ネジ状部のネジ溝の溝底に向かう上記ネジ山の斜面との交差稜線部には、上記山頂部から上記斜面にかけて、該斜面の上記溝底側に電着された砥粒よりも粒径の大きな砥粒が電着されていることを特徴とするネジ状電着工具。
上記交差稜線部における上記斜面には、該斜面の上記溝底側に対して凹んだ凹部が形成されていて、この凹部に、上記溝底側に電着された砥粒よりも粒径の大きな砥粒が電着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。
上記交差稜線部に電着された、上記溝底側に電着された砥粒よりも粒径の大きな砥粒には、ツルーイングが施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。