JP3684483B2 - フェースギア加工用ホブカッター及びそのような工具の加工方法 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求の範囲第１項の前文に係るホブカッターに関する。
【背景技術】
【０００２】
そのようなホブカッターは、例えば、欧州特許公開第０４９４２２１号に開示されている。該ホブカッターの特定の実施形態においては、切削部材（metal-removing elements）は、カッター本体に装着された分離した刃である。切削刃の互いに対する位置及び回転軸に対する位置に、満足する正確さを持たすためには極めて困難を伴うとともに、コストが高くなる。前記ホブカッターの他の実施形態では、切削部材は、前記ホブカッターの他の部分と一体的になっているホブ歯グループである。上述した公報では、逃げ面（clearance face）が要求される正確さにどのようにして加工されるかが、この実施形態については詳述されていない。
【０００３】
欧州特許公開第０５５９７９８号は、フェースギアを加工するためのホブカッターの加工法が記述されている。この場合、逃げ面は、仕上げ加工前に分離された刃をはめ込むか、又はその工具を一体物の材料から製作することによって、ホブ歯グループが互いに対して及び回転軸に対して固定した状態で加工される。逃げ面は、不規則な形状とされた面を有し、該面の正確さがカッターの品質を決定するため、逃げ面の加工は、最も高価で、加工が複雑である。この公知の方法では、逃げ面は、その表面に亘って移動して、いちいち該逃げ面を加工する研磨ホイールによって研磨される。この長い研磨は、用途の限定された高価な特別の加工装置を必要とし、その結果、ホブカッターの加工は高価になり、引き渡しに時間がかかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、逃げ面の加工が簡単な装置でなされ得る形状を持った歯切り工具（ホビングツール）を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴を持ったホブカッターによって達成される。
【０００６】
ホブカッターに配置された各々のホブ歯グループが、相互に平行な線に沿っており且つ並設されたホブ歯グループが独立となっているように、ホブカッターを設計することによって、一般に入手可能な加工装置を使用することができ、その結果、ホブカッターの価格及び納品時間は、その品質を落とすことなく改善され得る。
【０００７】
本発明に係るホブカッターのより好ましい実施形態は、従属項２〜３に定義されている。
【０００８】
本発明は、また、請求項４の特徴部分によって特徴づけられる発明に係るホブカッターを製造するための方法に関する。
【０００９】
各々のホブ歯グループについて、常に一つの面でホブカッターの逃げ面を加工することによって、簡単な加工装置を採択することができ、その結果として、加工時間を可能な限り短縮できる。
【００１０】
従属項５〜８は、請求の範囲第４項に係る方法の好ましい実施形態に関する。
【００１１】
なお、本明細書において、「交差する」の語は、交点又は交線を有して交わる場合に使用し、「横切る」の語は、交わらない場合に使用している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１及び２は、フェースギアを加工し得るホブカッター４を示している。このホブカッター４は、該カッターの周囲に亘って均等に配置されたｎstol個のホブ歯グループを備えるディスク状のホブカッター本体を有している。図１，２は、ホブ歯グループ１，２及び３を示している。各ホブ歯グループは、切削面Ｓと逃げ面Ｖとを有し、切削面Ｓと逃げ面Ｖとが交差する線は切削刃９を形成し、該切削刃の形状は、要求される歯形に一致し、その歯形は以下に更に詳細に記述され、ホブカッター４によって加工されるワークピースの形状を決定する。ホブ歯グループの数はｎstol個であるから、隣接する切削面Ｓ同士の間の角度は、３６０°／ｎstolである。
【００１３】
ホブカッター４は、外径Ｄfr（図において一部を鎖線で図示），穴５及び該穴５の中心線でもある回転軸６を有する。歯グループ長さ７を持った複数のホブ歯のグループは、ホブカッター４の回転軸６の方向と同じ方向に深い切れ目８によって分離されている。その歯グループ長さ７は、ホブ歯グループの後部が、加工中にワークピースとの接触を避ける必要があるという事実によって制限される。
【００１４】
ホブ歯グループの各々の逃げ面Ｖは、平行な母線の集合によって形成される。全てのこれらの線は、Ａ方向に走り、第１の線Ｌは、例えば、逃げ面Ｖの最高点を形成し、第２の線ｍは、逃げ面Ｖの最下点を形成する。
【００１５】
加工面としての第１の面は図示されておらず、該図には、切削刃９と交差す逃げ面Ｖの前記母線と、回転軸線６に直角であって且つ前記切削刃の部分で母線に交差する線との双方が、配置されている。第１の面は、回転軸線６に直角で該工具の中心を通る第２の面１１に対し進み角γをなしている。第１の面では、該面内に配置された母線は、切削刃９の位置で、線１０と逃げ角αkopをなし、該線１０は、下流側のホブ歯グループの方へ向けられ、切削刃９からホブカッター４の回転軸６へ向く半径ベクトルに直角である。
【００１６】
切削刃９の歯形は、ホブカッター４が、真っ直ぐな又は螺旋状の歯が備えられた円筒ピニオンと相互に噛合し得るフェースギアを製造するために使用することができるような公知の方法で形成され得る。
【００１７】
切削刃９の歯形は、フェースギアの形状を決定する円筒ピニオンから得られ、該歯形は、例えば、回転軸６に向く半径方向ベクトルが切削面Ｓ内に無い場合、又は歯切り工具が、螺旋状の歯のピニオンと相互に噛合し得るフェースギアを加工するのに適するように作られているような場合のために、必要な修正を伴って調節される。
【００１８】
線Ｐ2は、ホブ歯グループ２の切削刃９の中央位置１４において切削面Ｓ2と交差し、該中央位置１４はフェースギアと相互に噛合するピニオンの中央点と一致している。線Ｐ2は、回転軸６に向く半径方向ベクトルに直角な線と角αkopをなし、従って、逃げ面Ｖに平行に延びる。線Ｐ3は、線Ｐ2に対応するが、ホブ歯グループ３の切削刃９の中央点１５の位置で切削面Ｓ3と交差する。
【００１９】
図２に示された典型的な実施形態から離れて、例えば、進み角γが、高い値が与えられる場合では、切削面Ｓは第２の面１１に直角でないが、例えば、方向Ａに対しては直角とすることもできる。これにより、図９，１０及び１１を参照することによって以下に更に詳細に説明されている公知の方法で、切削面が螺旋状になるという結果を得ることができる。
【００２０】
明らかなように、もし、切削面が、古い切削面と平行に研磨されたなら、切削面Ｓを研磨した後に、切削刃９の形状は、同じ形状を維持する。そこでは、回転軸６は、もはや切削面Ｓを含む面内に無いから、その歯切り工具で作られたフェースギアの形状は変化し、理論的に正しい形状からの逸脱をもたらす。もし、切削面Ｓが、回転軸６の一部分を構成するように研磨されると、切削刃９の形状は変化してしまう。前記した逸脱は、切削面Ｓが研磨される方向を最適化することによって減少させられる。
【００２１】
とりわけ、切削刃９の所望の歯形形状、歯グループの数ｎstol,逃げ角αkopおよび直径Ｄfrによっては、ホブ歯グループ２の逃げ面の母線、例えば第１の線Ｌ2及び第２の線ｍ2が下流側のホブ歯グループ３と交差し得る。もし、ホブカッター４の逃げ面Ｖが、そこで、例えば、逃げ面をワイヤー放電加工で加工する場合のように、特定の真っ直ぐな母線に従って加工する工具で加工されれば、ホブ歯の列２及び３の両方が同時に加工される。それによって仕上げ加工の正確さに悪影響を受けるか、又は、下流側のホブ歯グループの切削刃９が部分的に削除されるため、このことは、望ましくない。
【００２２】
図３及び４は、この望ましくない状況が如何にして生じ、そして、それが如何にして予防されるかを説明している。
【００２３】
図３は、図１のＡ視で見たホブ歯グループを示しており、実線１２は、ホブ歯グループ２の切削刃９に相当し、破線１３は、下流部のホブ歯グループ３の切削刃９に相当する。
【００２４】
ホブ歯グループ３の歯ａ，ｂ及びｃを有する歯形は、ホブ歯グループ２の歯形が形成されるのと同じピニオンで形成される。これらの状況の下、ピニオンは、次々と歯グループの間を移動している間、常にその中心点回りに角度φで回転させられており、φの大きさは、回転軸６回りのホブカッター４の一回転に対して、ピニオンが（一条ネジカッターの場合では）一つの歯だけ回転され、多条ネジの場合には）複数の歯だけ回転させられるような大きさである。
【００２５】
図３では、ホブ歯グループ２は、Ａ視方向で示されており、下流側に位置された他の平面にあるホブ歯グループ３の歯ａ，ｂ及びｃは、ホブ歯グループ２に対して前記矢視方向にいずれも回転され、移動されている。この移動は、歯のグループの数ｎstolとカッターの直径Ｄfrに依存する。前記矢視による見かけの水平移動ｒは、更に、進み角γに依存し、矢視による見かけの垂直移動Ｓは、逃げ角αkopに依存する。
【００２６】
図３に示された状態では、図の面に直角であって、例えば、線Ｌ2及びｍ2を含む逃げ面Ｖを一緒に形成する母線は、破線１３によって示された下流側のホブ歯グループ３の外側にある。
【００２７】
切削刃９は、好ましくは、歯の中心に向かうにつれ徐々に幅が広くなるように設計されている。これは、切削刃９と回転軸６（図３に示されていない）に直角な面１１′との間の最小圧力角αminが、所定値よりも小さくならないことを公知の方法で確実にすることによって達成される。歯の根は、大きな幅を有しているから、歯ａ，ｂ及びｃの根の所の境界領域において、次に続くホブ歯グループ上の歯と、より多くの遊びがある。
【００２８】
図４は、図３に対応する図を示し、そこには、例えば、カッターの直径Ｄfrが過度に小さくされるという事実の結果として、又は、ホブ歯グループの数ｎstolが大きすぎるという事実の結果として、又は、逃げ角αkopが大きすぎる結果として、望ましくない状態が発生している。逃げ面の母線の方向で見た図は、下流側のホブ歯グループが、母線の方向に延設された逃げ面から突出していることを明らかにしている。
【００２９】
図５は、直径Ｄfr（図において一部を鎖線で示す。），逃げ各αkop及びホブ歯グループの数ｎstolが、一定の歯形に対して与える影響をグラフで示しており、最小の圧力角αminは１５°であり、フェースギアと係合するピニオンの歯の数は１２であり、ピニオンのモジュールｍは、３ｍｍである。グラフに描かれた線は、一条ネジカッターにおいて最大限許容される歯グループの数を与える。この場合、逃げ面の母線は、下流側にあるホブ歯グループから常に自由であり、直線状とされる。
【００３０】
図６は、ワイヤー放電加工による逃げ面の加工を示している。この配置では、ホブカッター４は、図示されていない台上に、進み角γで置かれており、該台は放電加工ワイヤーに対して移動され、ホブカッター４の材料は、放電加工切削による公知の方法で切削される。放電加工の間、放電加工ワイヤー１９は、リール１７からリール１８まで案内ローラ１６上を走行する。
【００３１】
正確な寸法にすることにより、常に一つのホブ歯グループだけが仕上げ加工中に加工され、しかも、例えば、ホブ歯グループ２の加工の間、続くホブ歯グループ３から、例えば、少なくとも０．０３ｍｍの適当な空間を常に維持することを確実なものとする。この結果として、放電加工ワイヤー１９は、均一に負荷がかけられ、表面の高い正確さと品質が得られる。
【００３２】
図７は、ホブカッター４の仕上げ加工を示し、そこでは、逃げ面Ｖは、比較的小さい研磨ホイール２０によって加工されている。この研磨ホイール２０は、フレーム２２の移動方向Ｂの前後方向へ移動する支持体２１に搭載されている。研磨ホイールの移動方向Ｂに対して進み角γで置かれたホブカッター４は、研磨ホイール２０の切削面の直線的軌跡がホブ歯グループの逃げ面Ｖに沿う母線に沿って移動し、結果として、そのグループにおける所望の歯形を研磨するように、フレーム２２に対して移動する。
【００３３】
図８は、ホブカッター４の仕上げ加工を示し、そこでは、逃げ面Ｖは、回転軸２４とホブカッター４の直径Ｄfrよりも実質的に大きい直径Ｄslijpを有する、大径の研磨ホイール２３によって加工される。該研磨ホイールをより大径とすることにより、高速の研磨速度Ｃを発生させることができ、その研磨工程を、比較的早く行うことができる。この加工工程では、中心点２４は、その母線の方向と一致する方向Ｄに移動可能で、その結果として逃げ面Ｖの母線は、直線である。
【００３４】
ホブカッター４を加工するための他の工程では、中心点２４は方向Ｄに固定である。研磨ホイール２３の直径Ｄslijpが大きいという事実の結果として、母線が直線に近似される。方向Ｄでの振幅運動が無いと、加工時間が短縮されるという事実の結果として、ホブカッター４は、安価にすることができる。また、同じ直径のカッター上に複数のホブ歯グループを提供することができ、このことは、カッターの切削能力を向上させる。
【００３５】
明らかに、研磨ホイールでの加工操作は、ホブカッター全体を加工している間、ほぼ一定の直径を持つ研磨部材で為されなければならないか、又は、自動修正のための処理装置が提供されなければならない。好ましくは、ダイヤモンド植え込みスチール研磨ホイールが使用される。
【００３６】
図９は、図２に対応するホブカッターの図を示し、そこでは、切削面Ｓが、第２の面の位置において、ホブカッターの回転軸６と傾斜角βをなす平坦面として形成されている。切削刃９から回転軸６への半径ベクトルは、切削面Ｓ内の面１１にのみ配置される。このことから、切削刃９から回転軸６へ向く半径ベクトルを含む面と、母線Ｌ及びｍとの間の角によって形成される進み角γは、一定でないということが導かれる。傾斜角βのより小さい値に対して、いくらかはズレも生じるが、大きなズレは発生せず、許容可能なズレである。
【００３７】
図１０は、図２に対応するホブカッターの図を示し、そこでは、切削面Ｓは、螺旋面として形成され、回転軸６から切削刃９への半径ベクトルは、常に、切削面Ｓ内に配置されている。そのような螺旋状切削面Ｓは、公知であり、必要であれば、一定の間隙をおいて回転軸６を直角に横切る線（回転軸６と交差するのではなく）によって切削面Ｓを形成することもできる。傾斜角βは、切削面の全ての位置に対して一致し、その結果として、ホブ歯の切削特性も改良される。
【００３８】
図１１は、図９及び１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面に対応するホブ歯グループの部分を示している。この図は、逃げ角αkopが、ホブカッターの異なる直径に対しても一定に維持されている実施形態を示している。その結果として、母線はもはや常時同じ方向に走っていない。加工中にホブカッターの回転にも拘わらず、母線は、常に、回転軸６に対して同一の位置を占有することができ、このことは、ホブカッターの製造の単純化と、ホブカッターのコストの低減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】 図１は、逃げ面が、互いに平行に延びる真っ直ぐな母線によって形成されるホブ歯グループを持った本発明に係るフェースギア加工用ホブカッターの側面図を示している。
【図２】 図２は、図１の矢印ＩＩの方向で見たホブカッターを示している。
【図３】 図３は、図１及び２の矢印Ａの方向でホブカッターを見たホブ歯グループ中央を示している。
【図４】 図４は、望ましくない実施形態の図３と同等の図を示している。
【図５】 図５は、ホブ歯グループの最大限許容される数が、カッター直径と逃げ角の関数として表されているグラフを示している。
【図６】 図６は、ワイヤー放電加工により図１のホブカッターのホブ歯グループの逃げ面の加工を示す。
【図７】 図７は、研削具による図１のホブカッターのホブ歯グループの逃げ面の加工を示している。
【図８】 図８は、大径の研磨ホイールにより図１のホブカッターと比較し得るホブカッターのホブ歯グループの逃げ面の加工を示している。
【図９】 図９は、ホブカッターの回転軸とある角度をなす平坦な切削面を有する本発明に係るホブカッターの図２に対応する図を示している。
【図１０】 図１０は、螺旋状切削面を有する本発明に係るホブカッターの図２に対応する図を示している。
【図１１】 図１１は、図９又は１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う図を示している。

Claims (8)

1. 回転軸（６）及び複数個（ｎ_stol）のホブ歯グループ（１，２，３…）を備えるディスク状のカッター本体を有するフェースギア加工用ホブカッター（４）であって、
   前記ホブ歯グループは、前記カッター本体の周面に亘って均等に配置されるとともに、前記回転軸回りの回転方向に見て前方に切削面（Ｓ）を、前記カッター本体の周側方に逃げ面（Ｖ）を、有し、
   前記各ホブ歯グループの前記切削面及び逃げ面は、互いに交差することによって加工されるべきフェースギアの形状を決定する切削刃（９）を形成し、
   前記各逃げ面は、平行な母線（Ｌ、ｍ）の集合によって形成され、
   前記各母線（Ｌ，ｍ）は、前記切削刃と交差するとともに前記回転軸（６）と直角に交差するか又は該回転軸と一定の間隔をおいて該回転軸を直角に横切る線を含み且つ前記回転軸に直角な第２の面（１１）と進み角（γ）をなす第１の面内にあって、
   さらに、前記各母線（Ｌ，ｍ）は、前記回転方向に見て下流側であって前記ホブ歯グループの切削側面から離れて配置されたホブ歯グループに向けて延びるとともに、前記回転軸（６）から前記切削刃へ向く半径ベクトルと直角をなす線（１０）と逃げ角（αkop）をなし、
   前記各ホブ歯グループ（１，２，３…）が前記カッター本体と一体形成され、
   前記ホブ歯グループの数、逃げ角（αkop）、及び、逃げ面を決定している前記母線の形状は、該母線の延長線がその下流側のホブ歯グループから離れた位置を保持するように設定されていることを特徴とするホブカッター。
2. 前記逃げ面（Ｖ）を決定している母線（Ｌ，ｍ）が直線であることを特徴とする請求項１に記載のホブカッター。
3. 前記逃げ面（Ｖ）を決定している母線が、前記カッター本体の回転軸に向く方向において外側から見て凹な円弧状であることを特徴とする請求項１に記載のホブカッター。
4. ホブカッターのホブ歯グループ（１，２，３…）の逃げ面（Ｖ）を加工する方法であって、
   前記ホブ歯グループが、回転軸（６）を有するディスク状のカッター本体上に設けられ且つ該カッター本体の周面に亘って均等に配置されており、
   前記逃げ面の各々が１つのホブ歯グループの切削面と交差することによって切削刃（９）を形成し、
   前記逃げ面は、第１の面内にある母線に沿って加工工具（１９，２０，２３）で加工され、
   前記第１の面は、前記切削刃と交差するとともにカッター本体の回転軸と直角に交差するか又は該回転軸と一定の間隔をおいて該回転軸を直角に横切る線を含み、且つ、前記回転軸と直角な第２の面と進み角（γ）をなし、
   ホブ歯グループの加工中、加工工具（１９，２０，２３）が各ホブ歯グループ（１，２，３…）に対して異なる予めプログラムされた方法で移動される、前記逃げ面を加工する方法。
5. 加工中、カッター本体がその回転軸（６）回りに回転させられることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記加工工具がワイヤー放電加工装置のワイヤーであることを特徴とする請求項４又は５に記載の方法。
7. 前記加工工具が、研削工具に対して、ホブ歯グループの母線に沿って往復直線移動する研磨ホイールであることを特徴とする請求項４又は５に記載の方法。
8. 前記加工工具は、該加工工具の加工面が前記ホブ歯グループの全長（７）に亘って接触する研磨ホイールであることを特徴とする請求項４又は５に記載の方法。

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