JP2012506779A5

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Publication number: JP2012506779A5
Application number: JP2011533659A
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Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2013-12-26
Anticipated expiration: 2029-10-09

Description

外サイクロイド型、特に、拡大された外サイクロイド型（「拡張された外サイクロイド型」ともいう。）の歯車は、連続割出法（「連続ホブ加工」、「連続割出プロセス」、又は「表面ホブ加工」ともいう。）によって製造される。連続割出法における外サイクロイドの形成において、バーカッタヘッドの歯数（number of threads）Ｇ_ｘ（カッタグループの個数）に対するベベルギヤのプレーンギヤ（plane gear）の歯数ｚ_ｐの比率は、ベース円ＧＫの半径ＲＧとピッチ円ＲＫの半径ＲＲとの比率に対応（correspond）する。カッタ２３の刃が配置されるカッタヘッドの基準の半径ｒ_ｃが、ピッチ円ＲＫの半径ＲＲよりも大きい場合において、拡張された外サイクロイドについて言及する（図１Ｂ参照）。この連続割出法では、カッタヘッドとワークピース１１の両方が、連続動作において回転し、順次相互に適合する。このように、割出は連続的に行われ、歯間１２と対応する歯１３とは外見上同時に作られる。これに相当する例が図１Ｂに示されている。この場合、カッタヘッドは反時計回り方向に回転し、ワークピース１１は時計回り方向に回転する（この回転動作はプレーンギヤ回転ともいう。）。この場合、外サイクロイド（例えば拡張された外サイクロイド）が形成される。この場合、動きは反対方向に生じる。両者が同一方向に回転する場合、（図１Ｃに示されるように、）内サイクロイドが形成される。図１Ｂは、対応するカッタヘッドのカッタ２３が典型的には対になって（カッタグループ毎に２つ、３つ又は４つ以上のカッタがある場合には１グループになって）配置されることを示す。図１Ｂは、カッタヘッドのピッチ円ＲＫがワークピース１１のベース円ＧＫに沿って転動することを示す。ここで、符号Ｍは、ピッチ円ＲＫの中心点に合致する。該２つの回転移動の組み合わせは、各場合において一対のカッタのみ、又は一群のカッタのみが歯間１２を通って移動するように実行される。

汎用のフェイスカッタヘッドを使用した異なるプレーンギヤ（plane gear）の歯数を有する、例えばストレート歯のベベルギヤ等の、ハイポイド歯を有するベベルギヤを製造するための本発明に係る方法は、第１のベベルギヤを製造するために次のステップが実行される点に特徴がある。第１の歯数に一致（correspond）する第１の個数のカッタ群を備えた第１の形態で、汎用のフェイスカッタヘッドを用意するステップである。続いて、前記第１の形態で前記汎用のフェイスカッタヘッドを使用して、連続割出法で第１のベベルギヤが製造される。次のステップは、前記第１とは異なるプレーンギヤの歯数を備えた第２のベベルギヤを製造するために実行される。第２の歯数に一致（correspond）する第２の個数のカッタ群を備えた第２の形態で、前記と同じ汎用のフェイスカッタヘッドを用意するステップである。続いて、前記第２の形態で前記汎用のフェイスカッタヘッドを使用して、連続割出法で前記第２のベベルギヤが製造される。

ベベルギヤ１１（例えば図６参照）の設計および製造において、平ギヤの場合におけるバーチャルの歯のラックと同様、水平なバーチャルのプレーンギヤ（a level, virtual plane gear）（ＤＩＮ３９７１による参照プレーンギヤ（reference plane gear）ともいう。）が一般的に使用される。前記プレーンギヤ（plane gear）と使用されるフェイスカッタヘッドとの間には一定の変速比が存在し、これは組み合わせともいう。これは、フェイスカッタヘッドの１つのカッタ群のみが同時にベベルギヤ１１の歯間１２を通って移動し、次のカッタ群が次の歯間１２を通って移動するように、フェイスカッタヘッドの回転と、機械加工されるベベルギヤ１１の回転とが、連続割出法中に組み合わされなければならないためである。プレーンギヤは、冒頭で述べたように、プレーンギヤ歯数ｚ_ｐを有する。このプレーンギヤ歯数ｚ_ｐは、オペランドであり、したがって、通常は整数でない（数式（５）参照）。フェイスカッタヘッドの歯数Ｇ_ｘに対するプレーンギヤ歯数ｚ_ｐの比率は、ベース円の半径ＲＧとピッチ円の半径ＲＲとの比率に対応（correspond）する。フェイスカッタヘッドの歯数Ｇ_ｘは、前記カッタ群の個数に一致（correspond）し、カッタ群数ｚ_０ともいう。研削された（milled）ベベルギヤ１１のために、プレーンギヤ歯数ｚ_ｐは数式（５）から得られる。

本発明に係る汎用のフェイスカッタヘッド２４０は、
（１）カッタヘッドの１つのみの一定の基準半径ｒ_ｃ（軌道半径ともいう。）と、偶数であり且つ少なくとも一回は２以上の整数Ｇ_Ｇによって割り切れる最大歯数Ｇ_ｍａｘとを有するか（このようなフェイスカッタヘッド２４０の一例は図９Ａ〜図９Ｃに示されている。）、又は、
（２）カッタヘッドの少なくとも２つの一定の基準半径ｒ_ｃ１，ｒ_ｃ２と、（Ａ）第１のカッタヘッド基準半径ｒ_ｃ１上に配置され得るカッタ群の個数を定める第１の歯数Ｇ_１ｍａｘと、（Ｂ）第２のカッタヘッド基準半径ｒ_ｃ２上に配置され得るカッタ群の個数を定める第２の歯数Ｇ_２ｍａｘとを有する（このようなフェイスカッタヘッド２４０の一例は図８に示されている。）。

上記（１）の場合、第１の汎用フェイスカッタヘッド２４０がどのように備え付けられているかによって、ｚ_０（ｚ_０はカッタ群の個数）が最大歯数Ｇ_ｍａｘに一致するように、内サイクロイド歯を有する第１のベベルギヤ１１が製造されるか、又は、ｚ_０が、最大歯数Ｇ_ｍａｘを数Ｇ_Ｇにより割り算することにより生じる歯数Ｇ_ｘに一致するように、内サイクロイド歯を有する第２のベベルギヤ１１が第１の汎用フェイスカッタヘッド２４０を用いて製造される。このようなフェイスカッタヘッド２４０に対応する例は、図９Ａ〜図９Ｃと関連づけて説明される。

上記（２）（Ａ）の場合、ｚ_０が第１の歯数Ｇ_１ｍａｘに一致するように、内サイクロイド歯を有するベベルギヤ１１が製造される。上記（２）（Ｂ）の場合、ｚ_０が第２の歯数Ｇ_２ｍａｘに一致するように、内サイクロイド歯を有する別のベベルギヤ１１が製造される。

本発明に係る第１の汎用フェイスカッタヘッド２４０は、内サイクロイド歯を有する第１のベベルギヤ１１を製造するために、カッタ群の最大可能数Ｇ_ｍａｘを備えた第１の形態で備え付けられ得る。最大歯数Ｇ_ｍａｘは偶数でなければならない。この第１のベベルギヤ１１は、第１の汎用フェイスカッタヘッド２４０の（カッタ群の個数ｚ_０に等しい）最大歯数Ｇ_ｍａｘに対するプレーンギヤの歯数ｚ_ｐの比率によって定められる。内サイクロイド歯を有するストレート歯ベベルギヤ１１を製造したければ、ピッチ円の半径ＲＲに対するベース円の半径ＲＧの比率は、ＲＧ／ＲＲ＝２として選択され得る。

第２の形態において、前記と同じ第１の汎用フェイスカッタヘッド２４０は、より少ないカッタ群の個数Ｇ_ｘを備え、このカッタ群の個数Ｇ_ｘは、最大歯数Ｇ_ｍａｘを２以上の整数Ｇ_Ｇで割ることで得られる。この第２の形態において、内サイクロイド歯を有する第２のベベルギヤ１１が生成され得る。第１の汎用フェイスカッタヘッド２４０の（カッタ群ｚ_０の個数に等しい）歯数Ｇ_ｘに対するプレーンギヤの歯数ｚ_ｐの比率は、ピッチ円の半径ＲＲに対するベース円の半径ＲＧの比率、ＲＧ／ＲＲ＝２によって定められる。

したがって、最大歯数Ｇ_ｍａｘを好適に選択することで、上述のように、内サイクロイド歯を有する３つ以上の異なるベベルギヤ１１を製造するために前記と同じ汎用フェイスカッタヘッド２４０を使用することができる。この場合、最大歯数Ｇ_ｍａｘは、複数の２以上の整数で割り切れるように選択されなければならない。このことは、実施例に基づいて後に説明される。

例えば、プレーンギヤの歯数が４８．７である場合、例えば、２４個または２５個のいずれかの歯数を有するフェイスカッタヘッド２４０が使用され得る。歯数Ｇ_ｘには整数しか存在しないため、歯数は、端数が切り上げられるか又は切り捨てられなければならない。

フェイスカッタヘッド２４０の最大歯数がＧ_ｍａｘ＝４８である場合、次の形態が得られる。ここで、８個よりも少ないプレーンギヤの歯数ｚ_ｐは、技術的にあまり都合が良くないことに留意されたい。

このように、本発明は、内サイクロイド歯を有するベベルギヤ１１を連続割出法で製造するためのフェイスカッタヘッドの方法に関する。ベベルギヤ１１と同じ方向に移動する汎用フェイスカッタヘッド２４０が使用される（図１Ｃ参照）。汎用フェイスカッタヘッド２４０は、カッタヘッドの基準半径ｒ_ｃと、２以上の整数Ｇ_Ｇで少なくとも一回割り切れる最大歯数Ｇ_ｍａｘとを有する。これらの条件下において、汎用フェイスカッタヘッド２４０は、内サイクロイド歯を有する少なくとも２つの異なるベベルギヤ１１を次のように製造するために使用され得る。この製造方法は、
最大歯数Ｇ_ｍａｘに一致するカッタ群の最大数を備えた汎用フェイスカッタヘッド２４０を備え付けるステップと、
内サイクロイド歯を有する第１のベベルギヤ１１を製造するステップと、を有する。
前記と同じ汎用フェイスカッタヘッド２４０が再装着されることができ、このとき、整数Ｇ_Ｇにより最大歯数Ｇ_ｍａｘを割ることにより得られる歯数Ｇ_ｘ（すなわち、Ｇ_ｘ＝Ｇ_ｍａｘ／Ｇ_Ｇ）に一致する第２の個数のカッタ群が使用される。
内サイクロイド歯を有する第２のベベルギヤ１１は次のように製造される。

ストレート歯を有する典型的なベベルギヤ１１は、例えば、プレーンギヤの歯数ｚ_ｐ＝２９．６９８４８と、歯数ｚ＝２１とを有してもよい。（ＤＩＮ３９６６による）次のパラメータ、係数ｍ_ｐ＝４．２３３、ピッチ円錐角δ＝４５°、外側ピッチ円の直径ｄ_ｅ＝８０．９０ｍｍ、及び、外側ピッチ円錐長さＲ_ｅ＝６２．８６２ｍｍは、上記のベベルギヤをさらに特徴付ける。プレーンギヤの歯数ｚ_ｐ＝２９．６９８４８を備えた直線状の内サイクロイド歯を製造できるようにするために、ｚ_ｐ／２＝１４．８４９２４という歯数Ｇ_ｘを有するフェイスカッタヘッド２４０が使用される。歯筋は整数Ｇ_ｘでしか存在しないため、ここでは歯数Ｇ_ｘは１４又は１５のいずれかである。したがって、図８Ａに係るフェイスカッタヘッド２４０は、Ｇ_２ｍａｘ＝１５で使用され得る。

次の表は、図８Ａ〜図８Ｃに係る汎用フェイスカッタヘッド２４０が外側基準円２４２
上に種々の形態で備え付けられ得る仕方の概要を示す。

次の表は、図８Ａ〜図８Ｃに係る汎用フェイスカッタヘッド２４０が内側基準円２４１上に備え付けられ得る仕方の概要を示す。この場合、歯数Ｇ１ｍａｘは割り切れないため、可能な形態は１つのみである。

次の表は、図９Ａ〜図９Ｃに係る汎用フェイスカッタヘッド２４０が種々の形態で基準
円２４１上に備え付けられ得る仕方の概要を示す。

１１：ベベルギヤのピニオン、１２：歯間、１３：歯、１４：プレーンギヤ、２０：バーカッタヘッド、２１：バーカッタ、２３：バーカッタ、２５．１：外側カッタのための受容開口部、２５．２：内側カッタのための受容開口部、２６．１：外側カッタのための受容開口部、２６．２：内側カッタのための受容開口部、３０：頭部領域、３２：後部領域、３３：中心穴、３４：後面、１００：ＣＮＣ旋盤、１０１：スピンドル駆動部、１０２：ツールスピンドル軸、１０３：第１キャリッジ、１０４：旋盤ベッド、１０５：ガイド、１０６：旋盤ベッド、１０７：ガイド、１０８：第２キャリッジ、１０９：旋回装置、１１０：旋盤ハウジング、１１１：ツールスピンドル、１１２：ワークピーススピンドル、１１３：ワークピーススピンドル軸＝ベベルギヤ軸、２４０：フェイスカッタヘッド、２４１：内側（第１）基準円（軌道）、２４２：外側（第２）基準円（軌道）、Ａ：第１の割出回転、Ｂ：第２の割出回転、Ｃ：第３の割出回転、ｃ：パラメータ、ＧＫ：ベース円、ＨＹ：内サイクロイド、Ｍ：カッタヘッドの中心点＝ピッチ円の中心点、ＭＧ：ベース円ＧＫの中心点、ｄ_ｅ：外側ピッチ円の直径、δ_ｐ＝プレーンギヤのピッチ円錐角、δ：ベベルギヤのピッチ円錐角、Ｇ_Ｇ：穴の数、Ｇ_１ｍａｘ，Ｇ_２ｍａｘ：最大歯数、Ｇ_ｘ：歯数、λ：角度、ｍ１：内側基準円のカッタ群の個数、ｍ２：外側基準円のカッタ群の個数、ｍ_ｐ：係数、Ｍ_ｐ：プレーンギヤの中心、ｎ１，ｎ２：カッタ群毎のバーカッタの個数、Ｐ１：矢印、Ｐ２：矢印、ＲＡ：外側半径、ＲＫ：ピッチ円、Ｒ_ｅ：外側ピッチ円錐長さ、ＲＧ：ベース円の半径、ＲＲ：ピッチ円の半径、Ｒ_ｐ：プレーンギヤの半径、ｒ_ｃ１：基準円２４１の内側カッタヘッドの基準円半径、ｒ_ｃ２：基準円２４２の内側カッタヘッドの基準円半径、τ_ｐ：プレーンギヤの割出角度、Ｕ：点、ｚ：歯数、ｚ０：カッタヘッド数、ｚ_ｐ：プレーンギヤの歯数、ｚ_ｐ１：第１ベベルギヤのプレーンギヤ歯数、ｚ_ｐ２：第２ベベルギヤのプレーンギヤ歯数、Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３：ポインタ。

Claims

各縦方向の側面ラインが内サイクロイドにより定められる種々のベベルギヤ（１１）を製造するための方法であって、
第１のベベルギヤ（１１）を製造するために、
第１の歯数（Ｇ_１ｍａｘ）に一致する第１の個数のカッタ群を備えた第１の形態で、汎用のフェイスカッタヘッド（２４０）を備え付けるステップと、
前記第１の形態における前記汎用フェイスカッタヘッド（２４０）を使用して連続割出法で第１のベベルギヤ（１１）を製造するステップと、が実行され、
第２のベベルギヤ（１１）を製造するために、
第２の歯数（Ｇ_ｘ，Ｇ_２ｍａｘ）に一致する第２の個数のカッタ群を備えた第２の形態で、前記と同じ汎用のフェイスカッタヘッド（２４０）を備え付けるステップと、
前記第２の形態における前記汎用フェイスカッタヘッド（２４０）を使用して連続割出法で第２のベベルギヤ（１１）を製造するステップと、が実行される方法。
前記汎用フェイスカッタヘッド（２４０）は、１つの第１の一定のカッタヘッド基準半径（ｒ_ｃ１）と、１つの第２の一定のカッタヘッド基準半径（ｒ_ｃ２）と、を少なくとも有し、
前記第１の歯数（Ｇ_１ｍａｘ）は、前記フェイスカッタヘッドが備え付けられたときに前記第１のカッタヘッド基準半径（ｒ_ｃ１）上に位置付けられ得るカッタ群の最大数を規定し、
前記第２の歯数（Ｇ_２ｍａｘ）は、前記フェイスカッタヘッドが備え付けられたときに前記第２のカッタヘッド基準半径（ｒ_ｃ２）上に位置付けられ得るカッタ群の個数を規定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記汎用フェイスカッタヘッド（２４０）は、第１の一定のカッタヘッド基準半径（ｒ_ｃ１）を１つのみ有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記第１の歯数は、２以上の整数（Ｇ_Ｇ）により少なくとも１回割り切れる最大歯数（Ｇ_１ｍａｘ）に一致し、これにより、
前記第１の形態で前記汎用フェイスカッタヘッド（２４０）が備え付けられるとき、該フェイスカッタヘッドには、前記最大歯数（Ｇ_１ｍａｘ）に一致する最大数のカッタ群が備え付けられ、
前記第２の形態で前記汎用フェイスカッタヘッド（２４０）が備え付けられるとき、該フェイスカッタヘッドには、前記第２の歯数（Ｇ_ｘ）に一致する第２の個数のカッタ群が備え付けられ、前記第２の歯数（Ｇ_ｘ）は、前記最大歯数（Ｇ_１ｍａｘ）を前記整数（Ｇ_Ｇ）で割ることにより算出されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
前記汎用フェイスカッタヘッド（２４０）と前記ベベルギヤ（１１）との間に一定の変速の組み合わせが予め定められ、これにより、内サイクロイドの縦方向の側面ラインが前記ベベルギヤ（１１）に生じることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
前記内サイクロイドの縦方向の側面ラインは、直線状または外見上直線状の縦方向の側面ラインであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
内サイクロイドの縦方向の側面ラインを有する種々のベベルギヤ（１１）を製造するためのフェイスカッタヘッド（２４０）の使用方法であって、
前記フェイスカッタヘッド（２４０）は、第１のカッタヘッド基準半径（ｒ_ｃ１）を有する第１の同心円のカッタヘッド基準円（２４１）に沿って全て位置付けられる最大数Ｇ_１ｍａｘのカッタ群を受けるための正面の受容開口部（２６．１，２６．２）を有し、
前記最大数Ｇ_１ｍａｘは、２以上の整数（Ｇ_Ｇ）により少なくとも１回割り切れ、
連続割出法で第１のベベルギヤ（１１）を研削できるようにするために前記汎用フェイスカッタヘッド（２４０）が第１の形態で備え付けられるとき、該フェイスカッタヘッドには、前記最大数Ｇ _１ｍａｘに一致する最大数のカッタ群が備え付けられ、
連続割出法で第２のベベルギヤ（１１）を研削できるようにするために前記汎用フェイスカッタヘッド（２４０）が第２の形態で備え付けられるとき、該フェイスカッタヘッドには、前記最大数Ｇ _１ｍａｘを前記整数（Ｇ _Ｇ）により割ることで算出される第２の歯数（Ｇ_ｘ）に一致する第２の個数のカッタ群が備え付けられることを特徴とする使用方法。
前記汎用フェイスカッタヘッド（２４０）は、第２のカッタヘッド基準半径（ｒ_ｃ２）を有する第２の同心円のカッタヘッド基準円（２４２）に沿って全て位置付けられる別の最大数Ｇ_２ｍａｘのカッタ群を受けるための別の正面の受容開口部（２５．１，２５．２）を有し、
前記第２のカッタヘッド基準半径（ｒ_ｃ２）は、前記第１のカッタヘッド基準半径（ｒ_ｃ１）よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の使用方法。