JP2012139768A

JP2012139768A - ネジ状工具

Info

Publication number: JP2012139768A
Application number: JP2010293703A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Fujisaki; 和寛藤嵜
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2012-07-26
Anticipated expiration: 2030-12-28
Also published as: JP5573668B2

Abstract

【課題】被削歯車の歯先のダレを抑制して歯面の噛み合い長さを確実に確保することが可能なネジ状工具を提供する。
【解決手段】中心軸線回りに回転させられる台金１の外周部に、中心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の表面に砥粒が金属めっき層により固着されて砥粒層４が形成されたネジ状工具にあって、ネジ状部２の中心軸線方向に隣接するネジ山３同士の間の谷部に、台金１におけるネジ山３の斜面７をネジ山３の頂部５に形成された砥粒層４の頂点からネジ状部２の切り込み歯丈Ｄの範囲よりも谷部６の谷底側に延長した延長面１１を形成し、この延長面１１の中心軸線に対する径方向の幅ｅを０．６ｍｍ以上とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、台金の外周部に砥粒が固着されたネジ状部が形成されて被削歯車の歯形を加工するネジ状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、外形略円柱状の台金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、図５に示すように台金１をその中心軸線Ｏ回りに回転させつつネジ状部２を被削歯車Ｗに噛み合わせることによって歯面を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、図６は、このようなネジ状電着工具の台金１におけるネジ状部２のネジ山３に、金属めっき層によって砥粒が電着された電着層４が被覆された状態を示す断面図であるが、この図６に示されるように電着層４は、電着の際の電流が集中しやすいネジ山３の頂部５付近で層厚が厚くなるとともに、中心軸線Ｏ方向（図６における左右方向）に隣接するネジ山３同士の間の谷部６における谷底部分でも層厚が厚くなる傾向にある。

しかるに、このうち、ネジ山３の頂部５付近では図５に示したように被削歯車Ｗの噛み合いにはあまり関与しない歯元部分を研削するため、電着層４の層厚が厚くなっても被削歯車Ｗの噛み合い精度等に影響が及ぶことは少ないが、ネジ山３の谷部６において電着層４の層厚が大きくなって、図６に示すように上記中心軸線Ｏに対する径方向（図６における上下方向）においてネジ山３の頂部５から被削歯車Ｗの歯面に切り込まれるネジ山３の斜面７の切り込み歯丈Ｄの範囲内でも、谷部６側の電着層４の層厚が大きくなると、見かけ上の工具圧力角が大きくなって被削歯車Ｗの歯先が必要以上に大きく削り取られ、いわゆる歯先のダレを生じてしまう。

従って、このように歯先が必要以上に大きく削り取られてダレを生じた歯車では、歯面の噛み合い長さが短くなってしまうため、効率的で安定した動力の伝達を図ることができなくなったり、振動や騒音が発生したり、歯車の寿命が短縮されてしまったりするおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、被削歯車の歯先のダレを抑制して歯面の噛み合い長さを確実に確保することが可能なネジ状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、中心軸線回りに回転させられる台金の外周部に、上記中心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金属めっき層により固着されて砥粒層が形成されたネジ状工具であって、上記ネジ状部の上記中心軸線方向に隣接するネジ山同士の間の谷部には、上記台金における上記ネジ山の斜面を該ネジ山の頂部に形成された上記砥粒層の頂点から上記ネジ状部の切り込み歯丈の範囲よりも上記谷部の谷底側に延長した延長面が形成されており、この延長面の上記中心軸線に対する径方向の幅が０．６ｍｍ以上とされていることを特徴とする。

このように、ネジ状部のネジ山同士の間の谷部に、台金におけるネジ山の斜面を、該ネジ状部の被削歯車への切り込み歯丈よりも延長した延長面を形成すると、その分だけ谷部において砥粒層の層厚が厚くなる部分が谷底側のより小さな範囲に限定され、ネジ山の斜面における切り込み歯丈の範囲内では砥粒層の層厚を均一として、被削歯車の歯先が削り取られすぎるのを防ぐことができる。

そして、本発明の発明者らが鋭意研究を重ねた結果、後述する実施例に示すように、この延長面の上記径方向の幅が０．６ｍｍ以上であれば、切り込み歯丈の範囲内における砥粒層の層厚の確実な均一化を図って、被削歯車の歯先のダレ量を極小さな範囲に抑えることができるとの知見を得るに至った。従って、こうして０．６ｍｍ以上の幅の延長面を形成したネジ状工具によれば、被削歯車の歯先のダレを抑えて歯面の噛み合い長さを十分に確保することができ、効率よく安定した動力の伝達を図るとともに振動や騒音を低減可能な長寿命の歯車を提供することができる。

さらに、このように径方向の幅が０．６ｍｍ以上の延長面が確保された上で、上記谷部において上記中心軸線方向に隣接するネジ山の互いに対向する上記延長面同士の間に、該延長面のさらに上記谷底側への仮想延長面に対して後退した壁面を有する凹部を形成することにより、この凹部の壁面上に形成される砥粒層は、その表面が、上記延長面上に形成された砥粒層の表面の谷底側に延長面に対しても後退するように形成されるので、この谷底部分で砥粒層の層厚が厚くなっても、切り込み歯丈の範囲内での層厚の増大を一層確実に防ぐことが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、ネジ状部におけるネジ山の切り込み歯丈の範囲内で砥粒層の層厚が厚くなりすぎるのを防いで、被削歯車の歯先が必要以上に大きく削り取られるのを防いで歯先のダレを抑制することができ、これにより、被削歯車の歯面の噛み合い長さを確実に確保して、効率的かつ安定的な動力の伝達を図るとともに振動や騒音を低減できる寿命の長い歯車を研削により製造することが可能となる。

本発明の第１の実施形態においてネジ状部のネジ山の中心軸線Ｏに沿った断面を示す概略図である。本発明の第２の実施形態においてネジ状部のネジ山の中心軸線Ｏに沿った断面を示す概略図である。本発明の第１の実施形態に基づく実施例１〜６および比較例１〜６における延長面の径方向の幅と被削歯車の歯先ダレ量との関係を示す図である。被削歯車の歯先のダレ量を測定する場合を説明する図である。ネジ状電着工具により被削歯車を研削する場合を説明する図である。図５に示すネジ状電着工具においてネジ状部のネジ山の中心軸線Ｏに沿った断面を示す概略図である。

本発明の第１の実施形態におけるネジ状工具は、図５に示したのと同様に、鋼材等からなる外形が概略多段円柱状の台金１の外周部に、１または複数条のネジ山３がこの台金１の中心軸線Ｏ回りに螺旋状に捩れるように形成されてネジ状部２が設けられ、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がＮｉ等の金属めっき層によって略単層に電着されて固着されることにより、図１に示すような電着層４が砥粒層として形成されたネジ状電着工具である。なお、この図１に示す第１の実施形態や後述する図２に示す第２の実施形態においても、図５や図６に示したネジ状電着工具と共通する部分には同一の符号を配してある。

ここで、台金１におけるネジ山３は、中心軸線Ｏに沿った断面において図１に示すように、中心軸線Ｏに対する台金１の径方向外周側（図１において上側）の頂部５付近では凸円弧等の凸曲線状をなすとともに、このネジ山３の一対の斜面７が、頂部５がなす上記凸曲線に滑らかに接して中心軸線Ｏに対する径方向内周側（図１において下側）に向かうに従いそれぞれ一定の傾斜角で互いに離間するようにされている。なお、これら一対の斜面７の傾斜角同士は互いに異なるものとされていてもよく、また１つの斜面７で傾斜角が変化するようにされていてもよい。

そして、この図１に示されるように、本発明の第１の実施形態では、上記ネジ状部２の中心軸線Ｏ方向に隣接するネジ山３同士の間の谷部６に、ネジ山３の頂部５から台金１におけるネジ山３の斜面７をそのままの傾斜角でネジ状部２の被削歯車への切り込み歯丈Ｄよりも谷部６の谷底側に延長した延長面１１が形成されており、この延長面１１の上記中心軸線Ｏに対する径方向（図１における上下方向）の幅ｅが０．６ｍｍ以上とされている。なお、このときの切り込み歯丈Ｄは、図１に示すように電着層４が形成された状態でのネジ山３の頂部５の頂点からの長さとされる。

ここで、第１の実施形態では、ネジ状部２の上記谷部６の谷底が、中心軸線Ｏに沿った断面において図１に示すように延長面１１に滑らかに接する凹円弧等の凹曲線をなすように形成されており、この谷部６がなす凹曲線と、斜面７から真っ直ぐ連続した延長面１１が同断面においてなす直線との接点Ｐが、ネジ山３の頂部５からの上記切り込み歯丈Ｄの範囲よりもさらに０．６ｍｍ以上の幅ｅで径方向内周側に位置している。

従って、このように構成されたネジ状部２のネジ山３の表面に、上述のように電着層４を電着によって形成すると、ネジ山３の頂部５付近で電着層４の層厚が厚くなるほかに、谷部６の谷底側でも電着層４の層厚は厚くなるが、この電着層４の層厚が谷部６で厚くなる部分はその谷底側のより小さな範囲となり、電着層４は図１に示すように、ネジ山３の斜面７において上記切り込み歯丈Ｄの範囲を超えて延長面１１に至るまで略均一な層厚で形成されることになる。

このため、このようなネジ状電着工具によって研削された被削歯車においては、この切り込み歯丈Ｄの範囲の延長面１１との境界部分において電着層４により研削される歯面の歯先部分が、必要以上に大きく削り取られることがないので、歯先にダレが生じるのを抑えることができる。従って、歯面の噛み合い長さを確実に確保することができるので、上記構成のネジ状電着工具によれば、振動や騒音を抑えつつ効率的で安定した動力の伝達を図ることが可能な寿命の長い歯車を製造することができる。

ここで、上記延長面１１の径方向の幅ｅが０．６ｍｍを下回ると、電着層４の層厚が谷部６の谷底側で厚くなり始める部分を確実に切り込み歯丈Ｄの範囲よりも延長面１１側に位置させることができなくなって、後述する実施例に示すように被削歯車の歯先のダレ量を十分小さな範囲に抑制することができなくなるおそれがある。ただし、この幅ｅを必要以上に大きくしても、やはり後述する実施例の結果によれば幅ｅの大きさに従って歯先のダレ量が小さくなると言うわけではなく、むしろそのような大きな幅ｅの延長面１１を形成することが困難となるおそれが生じるので、この延長面１１の径方向の幅ｅは１．０ｍｍ以下とされるのが望ましい。

ところで、第１の実施形態では上述のように、ネジ山３の斜面７をそのままの傾斜角で頂部５から切り込み歯丈Ｄよりも谷部６の谷底側に延長して延長面１１を形成し、この延長面１１が、谷部６の谷底がなす凹曲線に接点Ｐで滑らかに接するようにして、この接点Ｐの切り込み歯丈Ｄの範囲からの径方向の幅ｅを０．６ｍｍ以上となるようにしているが、こうして０．６ｍｍ以上の幅ｅの延長面１１が確保されていれば、例えば図２に示す本発明の第２の実施形態のように、谷部６において中心軸線Ｏ方向に隣接するネジ山３の互いに対向する延長面１１同士の間に、該延長面１１のさらに上記谷底側への仮想延長面Ｑに対して後退した壁面２１を有する凹部２２が形成されていてもよい。

すなわち、この第２の実施形態では、ネジ状部２の中心軸線Ｏ方向に隣接するネジ山３同士の間の谷部６の谷底に、この中心軸線Ｏに沿った断面が該中心軸線Ｏに対する径方向外周側（図２において上側）に開口する「コ」字状をなす凹溝状の上記凹部２２が、ネジ山３と同様に中心軸線Ｏ回りに捩れるように形成されている。そして、この凹部２２の中心軸線Ｏ方向を向く上記壁面２１が、上記断面において交点Ｒで延長面１１に対して鈍角に交差して、谷部６の谷底側（凹部２２の底面２３側）に向かうに従い該延長面１１のさらに谷底側への仮想延長面Ｑに対して後退するように形成されており、上記切り込み歯丈Ｄの範囲から上記交点Ｒまでの延長面１１に０．６ｍｍ以上の径方向の幅ｅが確保されている。

従って、このような第２の実施形態において、ネジ状部２の表面に電着層４を形成すると、ネジ山３の斜面７の谷部６側には０．６ｍｍ以上の幅ｅの延長面１１が確保されているので、第１の実施形態と同様に電着層４をネジ山３の斜面７において上記切り込み歯丈Ｄの範囲を超えて延長面１１に至るまで略均一な層厚で形成することができる上、この延長面１１のさらに谷底側への仮想延長面Ｑに対して後退した壁面２１が形成されているため、この壁面２１上の電着層４の表面は、延長面１１上の電着層４の表面に対しても、その谷底側の仮想延長面から後退するように形成されることになる。このため、谷部６の谷底側で電着層４の層厚が厚くなっても、切り込み歯丈Ｄの範囲内での電着層４の層厚はより確実に均一に維持することが可能となる。

なお、この第２の実施形態では、上記凹部２２が径方向外周側に開口する断面「コ」字状に形成されていて、その互いに相対する一対の上記壁面２１が上記仮想延長面Ｑに対して後退するようにされているが、このように延長面１１のさらに谷底側への仮想延長面Ｑに対して後退した壁面が形成されていれば、凹部２２の断面形状はＵ字状やＶ字状、半円状などであってもよい。

以下、本発明の実施例を挙げて、延長面１１の上記幅ｅについて検証する。本実施例においては、上記第１の実施形態に基づいて、モジュール、圧力角、歯数、ねじれ角が種々に異なる被削歯車Ｗを研削するネジ状電着工具を、砥粒（ダイヤモンド超砥粒）の粒度と上記延長面１１の径方向の幅ｅとを変えて１２種製造した。このうち、この延長面１１の径方向の幅ｅが、０．６ｍｍ以上のものを実施例１〜６とし、０．６ｍｍ未満のものを比較例１〜６として、延長面の径方向の幅ｅ（ｍｍ）、砥粒の粒度（＃）、被削歯車のモジュール、圧力角（°）、歯数、ねじれ角（°）とともに次表１に示す。

そして、これら実施例１〜６および比較例１〜６のネジ状電着工具により被削歯車の研削を行い、その際の被削歯車における歯面の歯先のダレ量（μｍ）を測定した。その結果を、表１に併せて示すとともに、図３にも実施例を丸印、比較例をバツ印として示す。なお、これら実施例１〜６および比較例１〜６における研削条件は、研削速度は３０００ｍ／ｍｉｎ、送り速度は１ｍｍ／ｒｅｖ、切込み量は０．０５ｍｍ／回で共通でいずれもあった。

また、歯先のダレ量は、被削歯車の歯面を歯形測定機（大阪精密機械株式会社製型番ＣＬＰ−３５）によって計測し、図４に直線で示す理想歯形Ａに対する測定歯形誤差Ｂをチャート化し、この測定歯形誤差Ｂをさらに直線近似して、図４に破線で示すその近似直線Ｃにおいて、歯元側（図４において左側）から歯先側（図４において右側）までの歯形検査範囲Ｅのうち、同図４に示すように歯先側における近似直線Ｃと理想歯形Ａとの差Ｆとして測定した。

これら表１および図３の結果より、特に図３に示された結果から明らかに、延長面１１の幅ｅが０．６ｍｍ未満の比較例１〜６では歯先のダレ量が４μｍ以上と大きく、すなわちネジ状電着工具によって歯先が大きく削り取られすぎているのに対し、延長面１１の幅ｅを０．６ｍｍ以上と大きく確保した実施例１〜６では歯先のダレ量が略２μｍ以下と小さく抑えられていて、これに伴い歯車の歯面の噛み合い長さも十分に確保されていることが分かる。

１台金
２ネジ状部
３ネジ山
４電着層（砥粒層）
５ネジ山４の頂部
６ネジ山４の谷部
７ネジ山４の斜面
１１延長面
２１壁面
２２凹部
Ｏ台金１の中心軸線
Ｄ切り込み歯丈
ｅ延長面１１の径方向の幅

Claims

中心軸線回りに回転させられる台金の外周部に、上記中心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金属めっき層により固着されて砥粒層が形成されたネジ状工具であって、上記ネジ状部の上記中心軸線方向に隣接するネジ山同士の間の谷部には、上記台金における上記ネジ山の斜面を該ネジ山の頂部に形成された上記砥粒層の頂部から上記ネジ状部の切り込み歯丈の範囲よりも上記谷部の谷底側に延長した延長面が形成されており、この延長面の上記中心軸線に対する径方向の幅が０．６ｍｍ以上とされていることを特徴とするネジ状工具。
上記谷部において上記中心軸線方向に隣接するネジ山の互いに対向する上記延長面同士の間には、該延長面のさらに上記谷底側への仮想延長面に対して後退した壁面を有する凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のネジ状工具。