JP3825764B2 - 再研摩・再コーティングホブ、ホブの再研摩・再コーティング方法 - Google Patents
再研摩・再コーティングホブ、ホブの再研摩・再コーティング方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車をホブ切りによる切削で創成するために用いられ、複数の歯を含めた工具本体の表面に硬質皮膜がコーティングされたホブに関するものであり、とくに、使用後のホブが再研摩・再コーティングされてなる再研摩・再コーティングホブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、軸線回りに回転される工具本体の外周に、この軸線回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯が配列されて設けられ、これら複数の歯のそれぞれにおいて、工具回転方向前方側を向くすくい面とこのすくい面の工具回転方向後方側に連なって歯すじに沿って延在する歯形面との交差稜線部に切刃が形成されたホブが知られている。
また、工具本体は、その外周に設けられた複数の歯を含めて、超硬合金あるいはハイスによって一体に構成されており、さらに、耐摩耗性の向上を図るため、複数の歯を含めた工具本体の表面には、例えばＴｉＣやＴｉＣＮなどの硬質皮膜がコーティングされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような複数の歯が外周に設けられた工具本体が、軸線回りに回転させられると、螺旋状の歯すじを構成するように配列された複数の歯が順次歯形を創成する面に現れ、この面上に直進するラックが投影される。
そして、上記のラックに理想的に噛み合うように被削歯車を回転させつつ、歯形を創成する面を被削歯車の歯すじに沿って送ることにより、複数の歯のそれぞれに形成された切刃による切削作用で、所定形状の歯車が創成されるのである。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２７９３７７２号公報（段落００２７〜００２９）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなホブは、その使用にともなって切刃やすくい面の摩耗が顕著になってきた場合に、再研摩・再コーティングを施すことによって、再利用が図られるようになっている。
例えば超硬合金から工具本体が構成されたホブの場合には、一般に、歯形面の形状精度を維持するため、歯形面を研摩してこの歯形面にコーティングされた硬質皮膜を除去してから、すくい面を研摩することによって、このすくい面にコーティングされた硬質皮膜を除去するのと同時に切刃の刃立てを行い、その後、硬質皮膜を再コーティングすることになる。また、例えばハイスから工具本体が構成されたホブの場合には、一般に、同じく歯形面の形状精度を維持するため、化学的な方法ですくい面及び歯形面にコーティングされた硬質皮膜を除去してから、すくい面を研摩することによって、切刃の刃立てを行い、その後、硬質皮膜を再コーティングすることになる。
【０００６】
しかしながら、上述したようなホブの再研摩・再コーティングを行うには、多大なコスト及び時間がかかってしまうという問題があるため、このような再研摩・再コーティング工程の省略化が強く望まれている。
なお、すくい面を研摩して切刃の刃立てを行うだけの状態、つまり、すくい面には硬質皮膜がコーティングされていない状態でホブを再利用することもあるが、このような場合には、すくい面の耐クレータ摩耗性が著しく劣ってしまうこととなり、歯車の加工効率（切削速度・送り）や加工数が大幅に低下してしまうのであった。
【０００７】
また、再研磨・再コーティング工程を簡略化し、なおかつ、すくい面の耐クレータ摩耗性を維持するために、すくい面のみを再研磨し、歯形面にコーティングされた硬質皮膜を除去せずに新たな硬質皮膜の再コーティングを行うこともあるが、この場合には、歯形面にコーティングされる硬質皮膜が複数層重ねられることによって、この硬質皮膜が過剰に厚くなり、硬質皮膜にチッピングや欠損が生じやすくなるので、安定した耐摩耗性を発揮できなくなる。
さらに、この場合、再研磨・再コーティング回数が多くなると、歯形精度を維持することが困難となるので、結局は、上記のように、歯形面及びすくい面を再研磨して硬質皮膜を除去した後に、新たな硬質皮膜を再コーティングすることになってしまう。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、歯車の加工能率や加工数の低下を招くことなく、歯形面の形状精度を維持して、ホブの再研摩・再コーティング工程を省略化することが可能な再研摩・再コーティングホブ、ホブの再研摩・再コーティング方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題の解決に対して、軸線回りに回転される工具本体の外周に、前記軸線回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯が配列されて設けられ、これら複数の歯のそれぞれにおけるすくい面と歯形面との交差稜線部に切刃が形成され、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面には硬質皮膜がコーティングされたホブであって、使用後のホブにおける前記すくい面を再研摩してから前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングしてたときに、前記すくい面にコーティングされた硬質皮膜の膜厚ｔ１が、０．８μｍ≦ｔ１≦２．０μｍの範囲に設定されているとともに、前記すくい面にコーティングされた硬質皮膜の膜厚ｔ１と前記歯形面にコーティングされた硬質皮膜の膜厚ｔ２との比ｔ１／ｔ２が、０．５≦（ｔ１／ｔ２）の範囲に設定されていて、さらに、前記再研摩及び前記再コーティングを複数回繰り返して行ったときに、前記歯形面にコーティングされた硬質皮膜の総膜厚ｔ３が、１．６μｍ≦ｔ３≦２０．０μｍの範囲に設定された再研摩・再コーティングホブとすると、歯形面にコーティングされた硬質皮膜を研摩あるいは化学的な方法で除去する工程を省略したとしても、これに起因する不具合の発生をなくすことができ、ホブの再研摩・再コーティングにかかるコストを削減するとともに、この再研摩・再コーティングの工程にかかる所要時間を短縮することが可能となることを見出した。
つまり、歯形面にコーティングされた硬質皮膜を除去せずに、この歯形面に対する複数回繰り返しての硬質皮膜の再コーティングを行ったとしても、歯形面に再コーティングされた硬質皮膜にチッピングや欠損が生じることなく十分な耐摩耗性を発揮できるとともに、歯形面に再コーティングされた硬質皮膜の総膜厚が、歯形面の形状精度を損ねてしまうほどに厚くなってしまうことがないのである。さらに、すくい面には、従来と同様に、適切な厚みの硬質皮膜が再コーティングされることによって、このすくい面の耐クレータ摩耗性が損なわれてしまうこともない。
【００１０】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、請求項１に記載のホブの再研摩・再コーティング方法は、軸線回りに回転される工具本体の外周に、前記軸線回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯が配列されて設けられ、これら複数の歯のそれぞれにおけるすくい面と歯形面との交差稜線部に切刃が形成され、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面には硬質皮膜がコーティングされたホブを再研摩・再コーティングする方法であって、使用後のホブにおける前記すくい面を再研摩してから前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングするときに、前記歯形面に対向する位置に治具を設けて、前記歯形面への硬質皮膜の付着を抑制することを特徴とするものである。
請求項１に記載の発明によれば、複数の歯を含めた工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングするときに、これら複数の歯の歯形面に対向する位置に、コーティング装置で生じるプラズマを遮るための治具、例えば、板状（複数の歯の歯形面に対応する波形板状）・棒状をなして工具本体の軸線方向に沿って延在する治具を設けることにより、再コーティング時における歯形面への硬質皮膜の付着が抑制されることとなる。
つまり、歯形面にコーティングされた硬質皮膜を除去せずに、この歯形面に対する複数回繰り返しての硬質皮膜の再コーティングを行ったとしても、歯形面への硬質皮膜の付着が抑制されるために、歯形面に再コーティングされた硬質皮膜の総膜厚が、歯形面の形状精度を損ねてしまうほどに厚くなってしまうことがないのである。さらに、すくい面には、従来と同様に、適切な厚みの硬質皮膜が再コーティングされることによって、このすくい面の耐クレータ摩耗性が損なわれてしまうこともない。
なお、この請求項１に記載の発明では、例えば上記の再研摩・再コーティングホブのような、１回の再コーティングですくい面及び歯形面にコーティングされる硬質皮膜の膜厚ｔ１，ｔ２と、複数回の再コーティングで歯形面にコーティングされる硬質皮膜の総膜厚ｔ３とを、上記の範囲に設定した再研摩・再コーティングホブを容易に製造することができる。
【００１１】
また、請求項２に記載のホブの再研摩・再コーティング方法は、軸線回りに回転される工具本体の外周に、前記軸線回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯が配列されて設けられ、これら複数の歯のそれぞれにおけるすくい面と歯形面との交差稜線部に切刃が形成され、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面には硬質皮膜がコーティングされたホブを再研摩・再コーティングする方法であって、使用後のホブにおける前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面にメッキをコーティングしてから前記すくい面を再研摩した後に、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングし、さらに、前記歯形面にコーティングされたメッキをその上に位置する前記硬質皮膜ごと剥離することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明によれば、複数の歯を含めた工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングする前の状態で、歯形面には、予めコーティングされた硬質皮膜の上にメッキがコーティングされていることから、複数の歯を含めた工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングした後に、上記のメッキを、その上に新たに再コーティングされた硬質皮膜ごと剥離することにより、再コーティング時において歯形面に再コーティングされた硬質皮膜が残存することはない。
つまり、歯形面にコーティングされた硬質皮膜を除去せずに、この歯形面に対する複数回繰り返しての硬質皮膜の再コーティングを行ったとしても、歯形面に再コーティングされた硬質皮膜が残存することはないために、歯形面に再コーティングされた硬質皮膜の総膜厚が、歯形面の形状精度を損ねてしまうほどに厚くなってしまうことがないのである。
さらに、すくい面には、従来と同様に、適切な厚みの硬質皮膜が再コーティングされることによって、このすくい面の耐クレータ摩耗性が損なわれてしまうこともない。
なお、この請求項２に記載の発明では、例えば上記の再研摩・再コーティングホブのような、１回の再コーティングですくい面及び歯形面にコーティングされる硬質皮膜の膜厚ｔ１，ｔ２と、複数回の再コーティングで歯形面にコーティングされる硬質皮膜の総膜厚ｔ３とを、上記の範囲に設定した再研摩・再コーティングホブを容易に製造することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の再研磨・再コーティングホブは、軸線回りに回転される工具本体の外周に、前記軸線回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯が配列されて設けられ、これら複数の歯のそれぞれにおけるすくい面と歯形面との交差稜線部に切刃が形成され、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面には硬質皮膜がコーティングされたホブであって、使用後のホブにおける前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面にメッキがコーティングされてから前記すくい面が再研摩された後に、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面に硬質皮膜が再コーティングされ、さらに、前記歯形面にコーティングされたメッキがその上に位置する前記硬質皮膜ごと剥離されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項４に記載のホブの再研摩・再コーティング方法は、軸線回りに回転される工具本体の外周に、前記軸線回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯が配列されて設けられ、これら複数の歯のそれぞれにおけるすくい面と歯形面との交差稜線部に切刃が形成され、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面には硬質皮膜がコーティングされたホブを再研摩・再コーティングする方法であって、使用後のホブにおける前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面にメッキをコーティングしてから前記すくい面を再研摩した後に、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングすることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明によれば、複数の歯を含めた工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングする前の状態で、歯形面には、予めコーティングされた硬質皮膜の上にメッキがコーティングされていることから、複数の歯を含めた工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングした後には、上記のメッキの上に新たに再コーティングされた硬質皮膜が存在することなる。
しかしながら、このような再研摩・再コーティングホブを使用すると、上記のメッキが、自然と、その上に新たに再コーティングされた硬質皮膜ごと剥離することにより、再コーティング時において歯形面に再コーティングされた硬質皮膜が残存することはない。
つまり、歯形面にコーティングされた硬質皮膜を除去せずに、この歯形面に対する複数回繰り返しての硬質皮膜の再コーティングを行ったとしても、歯形面に再コーティングされた硬質皮膜が残存することはないために、歯形面に再コーティングされた硬質皮膜の総膜厚が、歯形面の形状精度を損ねてしまうほどに厚くなってしまうことがないのである。さらに、すくい面には、従来と同様に、適切な厚みの硬質皮膜が再コーティングされることによって、このすくい面の耐クレータ摩耗性が損なわれてしまうこともない。
なお、この請求項４に記載の発明では、例えば上記の再研摩・再コーティングホブのような、１回の再コーティングですくい面及び歯形面にコーティングされる硬質皮膜の膜厚ｔ１，ｔ２と、複数回の再コーティングで歯形面にコーティングされる硬質皮膜の総膜厚ｔ３とを、上記の範囲に設定した再研摩・再コーティングホブを容易に製造することができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の再研摩・再コーティングホブは、軸線回りに回転される工具本体の外周に、前記軸線回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯が配列されて設けられ、これら複数の歯のそれぞれにおけるすくい面と歯形面との交差稜線部に切刃が形成され、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面には硬質皮膜がコーティングされたホブであって、使用後のホブにおける前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面にメッキがコーティングされてから前記すくい面が再研摩された後に、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面に硬質皮膜が再コーティングされていることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明する。
本発明の第一実施形態を説明するために用いるホブは、図１及び図２に示すように、軸線Ｏ回りに回転される軸線Ｏを中心とした略円筒状をなす工具本体１０を有しており、この工具本体１０の外周には、軸線Ｏ回りにねじれる螺旋状の歯すじを例えば一つ構成するように、複数の歯１１…が略等間隔に配列されて設けられている。
また、歯すじに沿って工具回転方向Ｔ（周方向）で隣接する歯１１，１１は、工具本体１０の全長に亘って設けられた軸線Ｏと平行な複数の溝１２…のそれぞれによって区切られている。
【００１６】
つまり、軸線Ｏ回りに回転される軸線Ｏを中心とした略円筒ウォーム状をなす工具本体１０に対して、そのウォームのネジすじを軸線Ｏと平行に横断する複数の溝１２…を、周方向で略等間隔に形成することにより、この工具本体１０の外周に、軸線Ｏ回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯１１…が配列されて設けられているのである。
なお、工具本体１０は、その外周に設けられた複数の歯１１…を含めて、超硬合金によって一体に構成されており、複数の歯１１…を含めた工具本体１０の表面には、例えば（Ｔｉ，Ａｌ）ＮやＴｉＣＮなどの硬質皮膜がコーティングされている。
【００１７】
複数の歯１１…のそれぞれは、工具回転方向Ｔ前方側を向いて軸線Ｏ方向に沿って延在するすくい面１３と、このすくい面１３の工具回転方向Ｔ後方側に連なるとともに歯すじに沿って延在して逃げ面とされる歯形面１４とを有しており、このうち、歯形面１４は、工具本体１０の外周側を向いて外周逃げ面とされる歯先面１５と、工具本体１０の軸線Ｏ方向の両側をそれぞれ向いて横逃げ面とされる一対の歯面１６，１６とから構成される。
【００１８】
各歯１１において、すくい面１３と歯形面１４との交差稜線部には、切刃１７が形成されているのであるが、この切刃１７は、すくい面１３と歯先面１５との交差稜線部である歯先切刃１８と、すくい面１３と一対の歯面１６，１６との交差稜線部である一対の歯面切刃１９，１９とから構成されている。
また、歯先切刃１８と一対の歯面切刃１９，１９との交差稜線部はそれぞれ、歯先面１５と一対の歯面１６，１６との交差部分が略曲面状に加工されていることから、略曲線状をなす曲線部となっている。
【００１９】
以上のような構成を有するホブを用いて、ホブ切りによる切削で歯車を創成していくと、次第に、各歯１１の切刃１７やすくい面１３の摩耗が顕著になってくる。
このような切刃１７やすくい面１３の摩耗に対して、本第一実施形態では、まず、使用後のホブにおける各歯１１のすくい面１３を再研摩することにより、このすくい面１３に予めコーティングされていた硬質皮膜を除去するとともに、すくい面１３と歯形面１４との交差稜線部に形成される切刃１７の刃立てを行う。
【００２０】
次に、複数の歯１１…を含めた工具本体１０の表面に、図３に示すようなアークイオンプレーティング装置などのコーティング装置を用いて、硬質皮膜を再コーティングすることになる。
このアークイオンプレーティング装置１００は、成膜チャンバー１１０と、成膜チャンバー１１０の内部にて回転する回転テーブル１７０と、この回転テーブル１７０の外周部に沿って配置され、回転テーブル１７０上で工具本体１０を回転可能に支持する複数の基体保持部１６０…とを主体として構成され、成膜チャンバー１１０には、排気手段１２０と、加熱手段１３０と、ガス供給手段１９０とが接続されている。
【００２１】
成膜チャンバー１１０内部の対向する２壁面近傍に、カソード電極（蒸着源）１５０ａ、１５０ｂが配設されており、各々のカソード電極１５０ａ、１５０ｂに、電源１４０，１４０が接続され、カソード電極１５０ａ、１５０ｂ近傍のこれらと対向する位置に、それぞれアノード電極１４０ａ、１４０ｂが配置されている。
また、回転テーブル１７０には、バイアス電源１８０が接続されており、各基体保持部１６０…を介して工具本体１０に対してバイアス電圧を印加できるようになっている。
【００２２】
このようなアークイオンプレーティング装置１００を用いて、工具本体１０の表面に硬質皮膜を再コーティングするには、まず、工具本体１０を、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥させた後、装置１００内の回転テーブル１７０上の外周部に沿って設けられた基体保持部１６０に対して装着する。次いで、装置１００内を排気して０．５Ｐａの真空に保持しながら、ヒーターで装置内を５００℃に加熱する。
その後、回転テーブル１７０上で自転しながら回転する工具本体１０に、バイアス電源１８０により−１０００Ｖの直流バイアス電圧を印加した状態で、カソード電極１５０ａの金属Ｔｉとアノード電極１４０ａとの間にアーク放電を発生させて、複数の歯１１…を含めた工具本体１０の表面をＴｉボンバード洗浄する。
【００２３】
次に、装置１００内に反応ガスとして窒素ガスを導入して１０Ｐａの反応雰囲気とするとともに、回転テーブル１７０上で自転しながら回転する工具本体１０に、−３００Ｖのバイアス電圧を印加しながら、ＴｉＡｌ金属からなるカソード電極１５０ｂとアノード電極１４０ｂとの間にアーク放電を発生させて、複数の歯１１…を含めた工具本体１０の表面に、層厚方向に沿って目標全体層厚の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層からなる硬質皮膜を蒸着して再コーティングする。
【００２４】
ここで、工具本体１０の表面に硬質皮膜を再コーティングするときには、図１及び図２に示すように、例えば板状の治具Ａを、複数の歯１１…の歯形面１４…のそれぞれに対向して、これら歯形面１４…から所定間隔を介した位置に設けることになる。
【００２５】
詳述すれば、工具本体１０の周方向で略等間隔に形成された複数の溝１２…の存在によって、周方向で複数の溝１２…同士の間に位置して軸線Ｏ方向に沿って配列された一まとめの複数の歯１１…の外周側に、それぞれ一つずつの治具Ａが軸線Ｏ方向に沿って延在するように設けられている、つまり、歯数（工具本体１０の周方向一回りに存在する歯１１の数）と同じ数だけの治具Ａ…が軸線Ｏ方向に沿って延在するように工具本体１０の周囲に設けられているのである（図１では、説明上分かりやすくするために、一つの治具Ａを設けている）
また、これらの治具Ａ…は、上記の一まとめの複数の歯１１…のそれぞれの歯形面１４（歯先面１５及び歯面１６，１６）に対応するような波形板状をなしている。
【００２６】
なお、アークイオンプレーティング装置１００内の回転テーブル１７０の基体保持部１６０に装着された工具本体１０は、その軸線Ｏ回りに自転させられるとともに、回転テーブル１７０の軸線回りの回転によって公転させられながら、硬質皮膜が再コーティングされていくようになっている。
そのため、上記の治具Ａ…は、工具本体１０の自転及び公転に対応して回転移動するように設けられており、硬質皮膜の再コーティング中には、常に、複数の歯１１…の歯形面１４…に対向する状態となる。
【００２７】
このようにして、すくい面１３を再研摩した後に、複数の歯１１…を含めて工具本体１０の表面に硬質皮膜を再コーティングすると、上記のような治具Ａ…を設けたことによって、コーティング装置で生じるプラズマが遮られ、再コーティング時における歯形面１４への硬質皮膜の付着が抑制される。
そのため、使用後のホブに対する上述したような再研摩・再コーティングを１回行った後には、すくい面１３に再コーティングされた硬質皮膜の膜厚ｔ１が、０．８μｍ≦ｔ１≦２．０μｍの範囲に設定され、かつ、すくい面１３にコーティングされた硬質皮膜の膜厚ｔ１と歯形面１４にコーティングされた硬質皮膜の膜厚ｔ２との比ｔ１／ｔ２が、０．５≦（ｔ１／ｔ２）の範囲に設定される（図４における斜線部分参照）。
また、ホブの使用とこの使用後のホブに対する上述したような再研摩・再コーティングとを複数回繰り返して行った後でも、歯形面１４に再コーティングされた硬質皮膜の総膜厚ｔ３は、１．６μｍ≦ｔ３≦２０．０μｍの範囲に設定されている。
【００２８】
以上説明したように、本第一実施形態では、硬質皮膜の再コーティング時に歯形面１４への硬質皮膜の付着を抑制して、１回の再コーティングですくい面１３及び歯形面１４にコーティングされる硬質皮膜の膜厚ｔ１，ｔ２と、複数回の再コーティングで歯形面１４にコーティングされる硬質皮膜の総膜厚ｔ３とを、上述したような範囲に設定することにより、歯形面１４にコーティングされた硬質皮膜を研摩あるいは化学的な方法で除去する工程を省略している。
【００２９】
すなわち、歯形面１４にコーティングされた硬質皮膜を除去せずに、この歯形面１４に対する複数回繰り返しての硬質皮膜の再コーティングを行ったとしても、歯形面１４への硬質皮膜の付着が抑制されるために、歯形面１４に再コーティングされた硬質皮膜の総膜厚ｔ３が、歯形面１４の形状精度を損ねてしまうほどに厚くなってしまうことがないのである。
また、すくい面１３には、従来と同様に、適切な厚みの硬質皮膜が再コーティングされることによって、このすくい面１３の耐クレータ摩耗性が損なわれてしまうこともない。
【００３０】
したがって、歯形面１４にコーティングされた硬質皮膜を研摩あるいは化学的な方法で除去する工程を省略したとしても、これに起因する不具合の発生をなくすことができ、ホブの再研摩・再コーティングにかかるコストを削減するとともに、この再研摩・再コーティングの工程にかかる所要時間を短縮することが可能となっている。
【００３１】
ここで、本第一実施形態では、１回の再コーティングですくい面１３にコーティングされる硬質皮膜の膜厚ｔ１を、０．８μｍ≦ｔ１≦２．０μｍの範囲に設定したことによって、必要十分な耐クレータ摩耗性を得つつも、硬質皮膜が剥離しやすくなってしまうということがない。
また、１回の再コーティングですくい面１３にコーティングされる硬質皮膜の膜厚ｔ１と１回の再コーティングで歯形面１４にコーティングされる硬質皮膜の膜厚ｔ２との比ｔ１／ｔ２を、０．５≦（ｔ１／ｔ２）の範囲に設定したことによって、歯形面１４への硬質皮膜の付着を十分に抑制して、歯形面１４の形状精度を良好に維持することができている（上限値を定めるとすれば、０．５≦（ｔ１／ｔ２）≦４．０の範囲、図４参照）。
【００３２】
さらに、複数回繰り返しての再コーティングで、歯形面１４にコーティングされる硬質皮膜の総膜厚ｔ３を、１．６μｍ≦ｔ３≦２０．０μｍの範囲に設定していることから、この歯形面１４に与えられる耐摩耗性を十分に確保しつつ、歯形面１４の形状精度が損なわれることがないようになっている。
なお、上述した膜厚ｔ１，ｔ２，ｔ３について、より好ましい範囲としては、１．２μｍ≦ｔ１≦２．０μｍ、０．７≦（ｔ１／ｔ２）≦２．０、３．０μｍ≦ｔ３≦１０．０μｍが挙げられる。
【００３３】
また、本第一実施形態においては、硬質皮膜を再コーティングするときに用いる治具Ａとして、波形板状をなすものを用いているが、例えば、平板状のものであってもよいし、さらには、図５及び図６に示す本発明の第二実施形態のように、丸棒状の治具Ｂを用いてもよい。
【００３４】
次に、本発明の第三実施形態を説明するが、上述の第一及び第二実施形態と同様の部分については、同一の符合を用いてその説明を省略する。
上述した第一実施形態で説明したものと同様の構成を有するホブを用いて、ホブ切りによる切削で歯車を創成していくと、次第に、各歯１１の切刃１７やすくい面１３の摩耗が顕著になってくる。
このような切刃１７やすくい面１３の摩耗に対して、本第三実施形態では、まず、使用後のホブにおける複数の歯１１…を含めた工具本体１０の表面に、メッキをコーティングする。
【００３５】
また、このメッキは、例えばＮｉ系の無電解メッキを用い、メッキ処理時間を調整することにより、歯形面１４に対して２〜１０μｍの厚さでコーティングする。このメッキの厚みは、再コーティングする硬質皮膜をマスキングするのに十分な厚さを有するように、２μｍ以上に設定し、かつ、再コーティング後に剥離しやすく、メッキを剥離しない場合（後述する）であっても歯形精度が維持できるように、１０μｍ以下に設定してある。
【００３６】
次に、メッキが工具本体１０の表面にコーティングされた使用後のホブにおける各歯１１のすくい面１３を再研磨することにより、このすくい面１３に予めコーティングされていた硬質皮膜とその上に新たにコーティングされたメッキとを除去するとともに、すくい面１３と歯形面１４との交差稜線部に形成される切刃１７の刃立てを行う。
【００３７】
そして、上述した第一実施形態で説明したものと同様のコーティング装置（治具Ａ，Ｂを設ける必要はない）を用いて、複数の歯１１…を含めた工具本体１０の表面に硬質皮膜を再コーティングすると、すくい面１３の表面には、新たに再コーティングされた硬質皮膜のみが、歯形面１４の表面には、予めコーティングされた硬質皮膜と、この硬質皮膜の上の新たにコーティングされたメッキと、このメッキの上に新たに再コーティングされた硬質皮膜とが、存在した状態となる。
【００３８】
その後、歯形面１４の表面に存在している、予めコーティングされた硬質皮膜と新たにコーティングされたメッキと新たに再コーティングされた硬質皮膜とについて、上記のメッキをその上に新たに再コーティングされた硬質皮膜ごと剥離することになる。
なお、このメッキの剥離は、例えば濃度１０％の硝酸または硫酸に室温で浸漬し、メッキを溶解することによって行われる。この場合、（Ｔｉ，Ａｌ）ＮやＴｉＣＮなどの硬質皮膜がコーティングされていないハイスあるいは超硬合金の表面には、樹脂などの耐酸性のマスキングを施しておくことが好ましい。メッキの剥離を短時間で実施するには、超音波洗浄やショットブラストなどの物理的な処理方法を併用する。
【００３９】
以上説明したように、本第三実施形態では、複数の歯１１…を含めた工具本体１０の表面に硬質皮膜を再コーティングする前の状態で、歯形面１４には、予めコーティングされた硬質皮膜の上にメッキがコーティングされていることになるから、複数の歯１１…を含めた工具本体１０の表面に硬質皮膜を再コーティングした後に、上記のメッキを、その上に新たに再コーティングされた硬質皮膜ごと剥離することにより、再コーティング時において歯形面１４に再コーティングされた硬質皮膜が残存することはない。
【００４０】
すなわち、歯形面１４にコーティングされた硬質皮膜を除去せずに、この歯形面１４に対する複数回繰り返しての硬質皮膜の再コーティングを行ったとしても、歯形面１４に再コーティングされた硬質皮膜が残存することはないために、歯形面１４に再コーティングされた硬質皮膜の総膜厚が、歯形面１４の形状精度を損ねてしまうほどに厚くなってしまうことがないのである。
また、すくい面１３には、従来と同様に、適切な厚みの硬質皮膜が再コーティングされることによって、このすくい面１３の耐クレータ摩耗性が損なわれてしまうこともない。
【００４１】
したがって、歯形面１４にコーティングされた硬質皮膜を研摩あるいは化学的な方法で除去する工程を省略したとしても、これに起因する不具合の発生をなくすことができ、ホブの再研摩・再コーティングにかかるコストを削減するとともに、この再研摩・再コーティングの工程にかかる所要時間を短縮することが可能となっている。
【００４２】
なお、本第三実施形態では、歯形面１４の表面に存在している、予めコーティングされた硬質皮膜と新たにコーティングされたメッキと新たに再コーティングされた硬質皮膜とについて、上記のメッキをその上に新たに再コーティングされた硬質皮膜ごと剥離するようにしているが、このメッキの剥離は必ずしも必要ではない。
つまり、複数の歯１１…を含めた工具本体１０の表面に硬質皮膜を再コーティングしただけであって、上記のメッキの上に新たに再コーティングされた硬質皮膜が存在している状態で、ホブの再利用を図ってもよいのである。
【００４３】
このような再研摩・再コーティングホブを使用した場合には、上記のメッキが、自然と、その上に新たに再コーティングされた硬質皮膜ごと剥離することとなり、再コーティング時において歯形面に再コーティングされた硬質皮膜が残存することはないので、実質的に、上述の第一実施形態で説明したものと同様の再研磨・再コーティングホブを得ることができる。
なお、この場合、メッキが自然に剥離するとしても、歯形精度を維持するためには、メッキの厚みを、上述したように１０μｍ以下に設定しておくことが好ましい。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、歯形面にコーティングされた硬質皮膜を研摩あるいは化学的な方法で除去する工程を省略したとしても、これに起因する不具合の発生をなくすことが可能となっているので、ホブの再研摩・再コーティングにかかるコストを削減するとともに、この再研摩・再コーティングの工程にかかる所要時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一実施形態を説明するために用いるホブを示す側面図である。
【図２】 本発明の第一実施形態を説明するために用いるホブを示す端面図である。
【図３】 硬質皮膜をコーティングするためのアークイオンプレーティング装置を示す概略構成図である。
【図４】 すくい面にコーティングされた硬質皮膜の膜厚ｔ１と歯形面にコーティングされた硬質皮膜の膜厚ｔ２との関係を示すグラフである。
【図５】 本発明の第二実施形態を説明するために用いるホブを示す側面図である。
【図６】 本発明の第二実施形態を説明するために用いるホブを示す端面図である。
【符号の説明】
１０ 工具本体
１１ 歯
１２ 溝
１３ すくい面
１４ 歯形面
１５ 歯先面（外周逃げ面）
１６ 歯面（横逃げ面）
１７ 切刃
１８ 歯先切刃
１９ 歯面切刃
Ａ 治具
Ｂ 治具
Ｏ 軸線
Ｔ 工具回転方向
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車をホブ切りによる切削で創成するために用いられ、複数の歯を含めた工具本体の表面に硬質皮膜がコーティングされたホブに関するものであり、とくに、使用後のホブが再研摩・再コーティングされてなる再研摩・再コーティングホブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、軸線回りに回転される工具本体の外周に、この軸線回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯が配列されて設けられ、これら複数の歯のそれぞれにおいて、工具回転方向前方側を向くすくい面とこのすくい面の工具回転方向後方側に連なって歯すじに沿って延在する歯形面との交差稜線部に切刃が形成されたホブが知られている。
また、工具本体は、その外周に設けられた複数の歯を含めて、超硬合金あるいはハイスによって一体に構成されており、さらに、耐摩耗性の向上を図るため、複数の歯を含めた工具本体の表面には、例えばＴｉＣやＴｉＣＮなどの硬質皮膜がコーティングされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような複数の歯が外周に設けられた工具本体が、軸線回りに回転させられると、螺旋状の歯すじを構成するように配列された複数の歯が順次歯形を創成する面に現れ、この面上に直進するラックが投影される。
そして、上記のラックに理想的に噛み合うように被削歯車を回転させつつ、歯形を創成する面を被削歯車の歯すじに沿って送ることにより、複数の歯のそれぞれに形成された切刃による切削作用で、所定形状の歯車が創成されるのである。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２７９３７７２号公報（段落００２７〜００２９）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなホブは、その使用にともなって切刃やすくい面の摩耗が顕著になってきた場合に、再研摩・再コーティングを施すことによって、再利用が図られるようになっている。
例えば超硬合金から工具本体が構成されたホブの場合には、一般に、歯形面の形状精度を維持するため、歯形面を研摩してこの歯形面にコーティングされた硬質皮膜を除去してから、すくい面を研摩することによって、このすくい面にコーティングされた硬質皮膜を除去するのと同時に切刃の刃立てを行い、その後、硬質皮膜を再コーティングすることになる。また、例えばハイスから工具本体が構成されたホブの場合には、一般に、同じく歯形面の形状精度を維持するため、化学的な方法ですくい面及び歯形面にコーティングされた硬質皮膜を除去してから、すくい面を研摩することによって、切刃の刃立てを行い、その後、硬質皮膜を再コーティングすることになる。
【０００６】
しかしながら、上述したようなホブの再研摩・再コーティングを行うには、多大なコスト及び時間がかかってしまうという問題があるため、このような再研摩・再コーティング工程の省略化が強く望まれている。
なお、すくい面を研摩して切刃の刃立てを行うだけの状態、つまり、すくい面には硬質皮膜がコーティングされていない状態でホブを再利用することもあるが、このような場合には、すくい面の耐クレータ摩耗性が著しく劣ってしまうこととなり、歯車の加工効率（切削速度・送り）や加工数が大幅に低下してしまうのであった。
【０００７】
また、再研磨・再コーティング工程を簡略化し、なおかつ、すくい面の耐クレータ摩耗性を維持するために、すくい面のみを再研磨し、歯形面にコーティングされた硬質皮膜を除去せずに新たな硬質皮膜の再コーティングを行うこともあるが、この場合には、歯形面にコーティングされる硬質皮膜が複数層重ねられることによって、この硬質皮膜が過剰に厚くなり、硬質皮膜にチッピングや欠損が生じやすくなるので、安定した耐摩耗性を発揮できなくなる。
さらに、この場合、再研磨・再コーティング回数が多くなると、歯形精度を維持することが困難となるので、結局は、上記のように、歯形面及びすくい面を再研磨して硬質皮膜を除去した後に、新たな硬質皮膜を再コーティングすることになってしまう。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、歯車の加工能率や加工数の低下を招くことなく、歯形面の形状精度を維持して、ホブの再研摩・再コーティング工程を省略化することが可能な再研摩・再コーティングホブ、ホブの再研摩・再コーティング方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題の解決に対して、軸線回りに回転される工具本体の外周に、前記軸線回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯が配列されて設けられ、これら複数の歯のそれぞれにおけるすくい面と歯形面との交差稜線部に切刃が形成され、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面には硬質皮膜がコーティングされたホブであって、使用後のホブにおける前記すくい面を再研摩してから前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングしてたときに、前記すくい面にコーティングされた硬質皮膜の膜厚ｔ１が、０．８μｍ≦ｔ１≦２．０μｍの範囲に設定されているとともに、前記すくい面にコーティングされた硬質皮膜の膜厚ｔ１と前記歯形面にコーティングされた硬質皮膜の膜厚ｔ２との比ｔ１／ｔ２が、０．５≦（ｔ１／ｔ２）の範囲に設定されていて、さらに、前記再研摩及び前記再コーティングを複数回繰り返して行ったときに、前記歯形面にコーティングされた硬質皮膜の総膜厚ｔ３が、１．６μｍ≦ｔ３≦２０．０μｍの範囲に設定された再研摩・再コーティングホブとすると、歯形面にコーティングされた硬質皮膜を研摩あるいは化学的な方法で除去する工程を省略したとしても、これに起因する不具合の発生をなくすことができ、ホブの再研摩・再コーティングにかかるコストを削減するとともに、この再研摩・再コーティングの工程にかかる所要時間を短縮することが可能となることを見出した。
つまり、歯形面にコーティングされた硬質皮膜を除去せずに、この歯形面に対する複数回繰り返しての硬質皮膜の再コーティングを行ったとしても、歯形面に再コーティングされた硬質皮膜にチッピングや欠損が生じることなく十分な耐摩耗性を発揮できるとともに、歯形面に再コーティングされた硬質皮膜の総膜厚が、歯形面の形状精度を損ねてしまうほどに厚くなってしまうことがないのである。さらに、すくい面には、従来と同様に、適切な厚みの硬質皮膜が再コーティングされることによって、このすくい面の耐クレータ摩耗性が損なわれてしまうこともない。
【００１０】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、請求項１に記載のホブの再研摩・再コーティング方法は、軸線回りに回転される工具本体の外周に、前記軸線回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯が配列されて設けられ、これら複数の歯のそれぞれにおけるすくい面と歯形面との交差稜線部に切刃が形成され、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面には硬質皮膜がコーティングされたホブを再研摩・再コーティングする方法であって、使用後のホブにおける前記すくい面を再研摩してから前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングするときに、前記歯形面に対向する位置に治具を設けて、前記歯形面への硬質皮膜の付着を抑制することを特徴とするものである。
請求項１に記載の発明によれば、複数の歯を含めた工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングするときに、これら複数の歯の歯形面に対向する位置に、コーティング装置で生じるプラズマを遮るための治具、例えば、板状（複数の歯の歯形面に対応する波形板状）・棒状をなして工具本体の軸線方向に沿って延在する治具を設けることにより、再コーティング時における歯形面への硬質皮膜の付着が抑制されることとなる。
つまり、歯形面にコーティングされた硬質皮膜を除去せずに、この歯形面に対する複数回繰り返しての硬質皮膜の再コーティングを行ったとしても、歯形面への硬質皮膜の付着が抑制されるために、歯形面に再コーティングされた硬質皮膜の総膜厚が、歯形面の形状精度を損ねてしまうほどに厚くなってしまうことがないのである。さらに、すくい面には、従来と同様に、適切な厚みの硬質皮膜が再コーティングされることによって、このすくい面の耐クレータ摩耗性が損なわれてしまうこともない。
なお、この請求項１に記載の発明では、例えば上記の再研摩・再コーティングホブのような、１回の再コーティングですくい面及び歯形面にコーティングされる硬質皮膜の膜厚ｔ１，ｔ２と、複数回の再コーティングで歯形面にコーティングされる硬質皮膜の総膜厚ｔ３とを、上記の範囲に設定した再研摩・再コーティングホブを容易に製造することができる。
【００１１】
また、請求項２に記載のホブの再研摩・再コーティング方法は、軸線回りに回転される工具本体の外周に、前記軸線回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯が配列されて設けられ、これら複数の歯のそれぞれにおけるすくい面と歯形面との交差稜線部に切刃が形成され、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面には硬質皮膜がコーティングされたホブを再研摩・再コーティングする方法であって、使用後のホブにおける前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面にメッキをコーティングしてから前記すくい面を再研摩した後に、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングし、さらに、前記歯形面にコーティングされたメッキをその上に位置する前記硬質皮膜ごと剥離することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明によれば、複数の歯を含めた工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングする前の状態で、歯形面には、予めコーティングされた硬質皮膜の上にメッキがコーティングされていることから、複数の歯を含めた工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングした後に、上記のメッキを、その上に新たに再コーティングされた硬質皮膜ごと剥離することにより、再コーティング時において歯形面に再コーティングされた硬質皮膜が残存することはない。
つまり、歯形面にコーティングされた硬質皮膜を除去せずに、この歯形面に対する複数回繰り返しての硬質皮膜の再コーティングを行ったとしても、歯形面に再コーティングされた硬質皮膜が残存することはないために、歯形面に再コーティングされた硬質皮膜の総膜厚が、歯形面の形状精度を損ねてしまうほどに厚くなってしまうことがないのである。
さらに、すくい面には、従来と同様に、適切な厚みの硬質皮膜が再コーティングされることによって、このすくい面の耐クレータ摩耗性が損なわれてしまうこともない。
なお、この請求項２に記載の発明では、例えば上記の再研摩・再コーティングホブのような、１回の再コーティングですくい面及び歯形面にコーティングされる硬質皮膜の膜厚ｔ１，ｔ２と、複数回の再コーティングで歯形面にコーティングされる硬質皮膜の総膜厚ｔ３とを、上記の範囲に設定した再研摩・再コーティングホブを容易に製造することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の再研磨・再コーティングホブは、軸線回りに回転される工具本体の外周に、前記軸線回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯が配列されて設けられ、これら複数の歯のそれぞれにおけるすくい面と歯形面との交差稜線部に切刃が形成され、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面には硬質皮膜がコーティングされたホブであって、使用後のホブにおける前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面にメッキがコーティングされてから前記すくい面が再研摩された後に、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面に硬質皮膜が再コーティングされ、さらに、前記歯形面にコーティングされたメッキがその上に位置する前記硬質皮膜ごと剥離されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項４に記載のホブの再研摩・再コーティング方法は、軸線回りに回転される工具本体の外周に、前記軸線回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯が配列されて設けられ、これら複数の歯のそれぞれにおけるすくい面と歯形面との交差稜線部に切刃が形成され、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面には硬質皮膜がコーティングされたホブを再研摩・再コーティングする方法であって、使用後のホブにおける前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面にメッキをコーティングしてから前記すくい面を再研摩した後に、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングすることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明によれば、複数の歯を含めた工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングする前の状態で、歯形面には、予めコーティングされた硬質皮膜の上にメッキがコーティングされていることから、複数の歯を含めた工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングした後には、上記のメッキの上に新たに再コーティングされた硬質皮膜が存在することなる。
しかしながら、このような再研摩・再コーティングホブを使用すると、上記のメッキが、自然と、その上に新たに再コーティングされた硬質皮膜ごと剥離することにより、再コーティング時において歯形面に再コーティングされた硬質皮膜が残存することはない。
つまり、歯形面にコーティングされた硬質皮膜を除去せずに、この歯形面に対する複数回繰り返しての硬質皮膜の再コーティングを行ったとしても、歯形面に再コーティングされた硬質皮膜が残存することはないために、歯形面に再コーティングされた硬質皮膜の総膜厚が、歯形面の形状精度を損ねてしまうほどに厚くなってしまうことがないのである。さらに、すくい面には、従来と同様に、適切な厚みの硬質皮膜が再コーティングされることによって、このすくい面の耐クレータ摩耗性が損なわれてしまうこともない。
なお、この請求項４に記載の発明では、例えば上記の再研摩・再コーティングホブのような、１回の再コーティングですくい面及び歯形面にコーティングされる硬質皮膜の膜厚ｔ１，ｔ２と、複数回の再コーティングで歯形面にコーティングされる硬質皮膜の総膜厚ｔ３とを、上記の範囲に設定した再研摩・再コーティングホブを容易に製造することができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の再研摩・再コーティングホブは、軸線回りに回転される工具本体の外周に、前記軸線回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯が配列されて設けられ、これら複数の歯のそれぞれにおけるすくい面と歯形面との交差稜線部に切刃が形成され、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面には硬質皮膜がコーティングされたホブであって、使用後のホブにおける前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面にメッキがコーティングされてから前記すくい面が再研摩された後に、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面に硬質皮膜が再コーティングされていることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明する。
本発明の第一実施形態を説明するために用いるホブは、図１及び図２に示すように、軸線Ｏ回りに回転される軸線Ｏを中心とした略円筒状をなす工具本体１０を有しており、この工具本体１０の外周には、軸線Ｏ回りにねじれる螺旋状の歯すじを例えば一つ構成するように、複数の歯１１…が略等間隔に配列されて設けられている。
また、歯すじに沿って工具回転方向Ｔ（周方向）で隣接する歯１１，１１は、工具本体１０の全長に亘って設けられた軸線Ｏと平行な複数の溝１２…のそれぞれによって区切られている。
【００１６】
つまり、軸線Ｏ回りに回転される軸線Ｏを中心とした略円筒ウォーム状をなす工具本体１０に対して、そのウォームのネジすじを軸線Ｏと平行に横断する複数の溝１２…を、周方向で略等間隔に形成することにより、この工具本体１０の外周に、軸線Ｏ回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯１１…が配列されて設けられているのである。
なお、工具本体１０は、その外周に設けられた複数の歯１１…を含めて、超硬合金によって一体に構成されており、複数の歯１１…を含めた工具本体１０の表面には、例えば（Ｔｉ，Ａｌ）ＮやＴｉＣＮなどの硬質皮膜がコーティングされている。
【００１７】
複数の歯１１…のそれぞれは、工具回転方向Ｔ前方側を向いて軸線Ｏ方向に沿って延在するすくい面１３と、このすくい面１３の工具回転方向Ｔ後方側に連なるとともに歯すじに沿って延在して逃げ面とされる歯形面１４とを有しており、このうち、歯形面１４は、工具本体１０の外周側を向いて外周逃げ面とされる歯先面１５と、工具本体１０の軸線Ｏ方向の両側をそれぞれ向いて横逃げ面とされる一対の歯面１６，１６とから構成される。
【００１８】
各歯１１において、すくい面１３と歯形面１４との交差稜線部には、切刃１７が形成されているのであるが、この切刃１７は、すくい面１３と歯先面１５との交差稜線部である歯先切刃１８と、すくい面１３と一対の歯面１６，１６との交差稜線部である一対の歯面切刃１９，１９とから構成されている。
また、歯先切刃１８と一対の歯面切刃１９，１９との交差稜線部はそれぞれ、歯先面１５と一対の歯面１６，１６との交差部分が略曲面状に加工されていることから、略曲線状をなす曲線部となっている。
【００１９】
以上のような構成を有するホブを用いて、ホブ切りによる切削で歯車を創成していくと、次第に、各歯１１の切刃１７やすくい面１３の摩耗が顕著になってくる。
このような切刃１７やすくい面１３の摩耗に対して、本第一実施形態では、まず、使用後のホブにおける各歯１１のすくい面１３を再研摩することにより、このすくい面１３に予めコーティングされていた硬質皮膜を除去するとともに、すくい面１３と歯形面１４との交差稜線部に形成される切刃１７の刃立てを行う。
【００２０】
次に、複数の歯１１…を含めた工具本体１０の表面に、図３に示すようなアークイオンプレーティング装置などのコーティング装置を用いて、硬質皮膜を再コーティングすることになる。
このアークイオンプレーティング装置１００は、成膜チャンバー１１０と、成膜チャンバー１１０の内部にて回転する回転テーブル１７０と、この回転テーブル１７０の外周部に沿って配置され、回転テーブル１７０上で工具本体１０を回転可能に支持する複数の基体保持部１６０…とを主体として構成され、成膜チャンバー１１０には、排気手段１２０と、加熱手段１３０と、ガス供給手段１９０とが接続されている。
【００２１】
成膜チャンバー１１０内部の対向する２壁面近傍に、カソード電極（蒸着源）１５０ａ、１５０ｂが配設されており、各々のカソード電極１５０ａ、１５０ｂに、電源１４０，１４０が接続され、カソード電極１５０ａ、１５０ｂ近傍のこれらと対向する位置に、それぞれアノード電極１４０ａ、１４０ｂが配置されている。
また、回転テーブル１７０には、バイアス電源１８０が接続されており、各基体保持部１６０…を介して工具本体１０に対してバイアス電圧を印加できるようになっている。
【００２２】
このようなアークイオンプレーティング装置１００を用いて、工具本体１０の表面に硬質皮膜を再コーティングするには、まず、工具本体１０を、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥させた後、装置１００内の回転テーブル１７０上の外周部に沿って設けられた基体保持部１６０に対して装着する。次いで、装置１００内を排気して０．５Ｐａの真空に保持しながら、ヒーターで装置内を５００℃に加熱する。
その後、回転テーブル１７０上で自転しながら回転する工具本体１０に、バイアス電源１８０により−１０００Ｖの直流バイアス電圧を印加した状態で、カソード電極１５０ａの金属Ｔｉとアノード電極１４０ａとの間にアーク放電を発生させて、複数の歯１１…を含めた工具本体１０の表面をＴｉボンバード洗浄する。
【００２３】
次に、装置１００内に反応ガスとして窒素ガスを導入して１０Ｐａの反応雰囲気とするとともに、回転テーブル１７０上で自転しながら回転する工具本体１０に、−３００Ｖのバイアス電圧を印加しながら、ＴｉＡｌ金属からなるカソード電極１５０ｂとアノード電極１４０ｂとの間にアーク放電を発生させて、複数の歯１１…を含めた工具本体１０の表面に、層厚方向に沿って目標全体層厚の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層からなる硬質皮膜を蒸着して再コーティングする。
【００２４】
ここで、工具本体１０の表面に硬質皮膜を再コーティングするときには、図１及び図２に示すように、例えば板状の治具Ａを、複数の歯１１…の歯形面１４…のそれぞれに対向して、これら歯形面１４…から所定間隔を介した位置に設けることになる。
【００２５】
詳述すれば、工具本体１０の周方向で略等間隔に形成された複数の溝１２…の存在によって、周方向で複数の溝１２…同士の間に位置して軸線Ｏ方向に沿って配列された一まとめの複数の歯１１…の外周側に、それぞれ一つずつの治具Ａが軸線Ｏ方向に沿って延在するように設けられている、つまり、歯数（工具本体１０の周方向一回りに存在する歯１１の数）と同じ数だけの治具Ａ…が軸線Ｏ方向に沿って延在するように工具本体１０の周囲に設けられているのである（図１では、説明上分かりやすくするために、一つの治具Ａを設けている）
また、これらの治具Ａ…は、上記の一まとめの複数の歯１１…のそれぞれの歯形面１４（歯先面１５及び歯面１６，１６）に対応するような波形板状をなしている。
【００２６】
なお、アークイオンプレーティング装置１００内の回転テーブル１７０の基体保持部１６０に装着された工具本体１０は、その軸線Ｏ回りに自転させられるとともに、回転テーブル１７０の軸線回りの回転によって公転させられながら、硬質皮膜が再コーティングされていくようになっている。
そのため、上記の治具Ａ…は、工具本体１０の自転及び公転に対応して回転移動するように設けられており、硬質皮膜の再コーティング中には、常に、複数の歯１１…の歯形面１４…に対向する状態となる。
【００２７】
このようにして、すくい面１３を再研摩した後に、複数の歯１１…を含めて工具本体１０の表面に硬質皮膜を再コーティングすると、上記のような治具Ａ…を設けたことによって、コーティング装置で生じるプラズマが遮られ、再コーティング時における歯形面１４への硬質皮膜の付着が抑制される。
そのため、使用後のホブに対する上述したような再研摩・再コーティングを１回行った後には、すくい面１３に再コーティングされた硬質皮膜の膜厚ｔ１が、０．８μｍ≦ｔ１≦２．０μｍの範囲に設定され、かつ、すくい面１３にコーティングされた硬質皮膜の膜厚ｔ１と歯形面１４にコーティングされた硬質皮膜の膜厚ｔ２との比ｔ１／ｔ２が、０．５≦（ｔ１／ｔ２）の範囲に設定される（図４における斜線部分参照）。
また、ホブの使用とこの使用後のホブに対する上述したような再研摩・再コーティングとを複数回繰り返して行った後でも、歯形面１４に再コーティングされた硬質皮膜の総膜厚ｔ３は、１．６μｍ≦ｔ３≦２０．０μｍの範囲に設定されている。
【００２８】
以上説明したように、本第一実施形態では、硬質皮膜の再コーティング時に歯形面１４への硬質皮膜の付着を抑制して、１回の再コーティングですくい面１３及び歯形面１４にコーティングされる硬質皮膜の膜厚ｔ１，ｔ２と、複数回の再コーティングで歯形面１４にコーティングされる硬質皮膜の総膜厚ｔ３とを、上述したような範囲に設定することにより、歯形面１４にコーティングされた硬質皮膜を研摩あるいは化学的な方法で除去する工程を省略している。
【００２９】
すなわち、歯形面１４にコーティングされた硬質皮膜を除去せずに、この歯形面１４に対する複数回繰り返しての硬質皮膜の再コーティングを行ったとしても、歯形面１４への硬質皮膜の付着が抑制されるために、歯形面１４に再コーティングされた硬質皮膜の総膜厚ｔ３が、歯形面１４の形状精度を損ねてしまうほどに厚くなってしまうことがないのである。
また、すくい面１３には、従来と同様に、適切な厚みの硬質皮膜が再コーティングされることによって、このすくい面１３の耐クレータ摩耗性が損なわれてしまうこともない。
【００３０】
したがって、歯形面１４にコーティングされた硬質皮膜を研摩あるいは化学的な方法で除去する工程を省略したとしても、これに起因する不具合の発生をなくすことができ、ホブの再研摩・再コーティングにかかるコストを削減するとともに、この再研摩・再コーティングの工程にかかる所要時間を短縮することが可能となっている。
【００３１】
ここで、本第一実施形態では、１回の再コーティングですくい面１３にコーティングされる硬質皮膜の膜厚ｔ１を、０．８μｍ≦ｔ１≦２．０μｍの範囲に設定したことによって、必要十分な耐クレータ摩耗性を得つつも、硬質皮膜が剥離しやすくなってしまうということがない。
また、１回の再コーティングですくい面１３にコーティングされる硬質皮膜の膜厚ｔ１と１回の再コーティングで歯形面１４にコーティングされる硬質皮膜の膜厚ｔ２との比ｔ１／ｔ２を、０．５≦（ｔ１／ｔ２）の範囲に設定したことによって、歯形面１４への硬質皮膜の付着を十分に抑制して、歯形面１４の形状精度を良好に維持することができている（上限値を定めるとすれば、０．５≦（ｔ１／ｔ２）≦４．０の範囲、図４参照）。
【００３２】
さらに、複数回繰り返しての再コーティングで、歯形面１４にコーティングされる硬質皮膜の総膜厚ｔ３を、１．６μｍ≦ｔ３≦２０．０μｍの範囲に設定していることから、この歯形面１４に与えられる耐摩耗性を十分に確保しつつ、歯形面１４の形状精度が損なわれることがないようになっている。
なお、上述した膜厚ｔ１，ｔ２，ｔ３について、より好ましい範囲としては、１．２μｍ≦ｔ１≦２．０μｍ、０．７≦（ｔ１／ｔ２）≦２．０、３．０μｍ≦ｔ３≦１０．０μｍが挙げられる。
【００３３】
また、本第一実施形態においては、硬質皮膜を再コーティングするときに用いる治具Ａとして、波形板状をなすものを用いているが、例えば、平板状のものであってもよいし、さらには、図５及び図６に示す本発明の第二実施形態のように、丸棒状の治具Ｂを用いてもよい。
【００３４】
次に、本発明の第三実施形態を説明するが、上述の第一及び第二実施形態と同様の部分については、同一の符合を用いてその説明を省略する。
上述した第一実施形態で説明したものと同様の構成を有するホブを用いて、ホブ切りによる切削で歯車を創成していくと、次第に、各歯１１の切刃１７やすくい面１３の摩耗が顕著になってくる。
このような切刃１７やすくい面１３の摩耗に対して、本第三実施形態では、まず、使用後のホブにおける複数の歯１１…を含めた工具本体１０の表面に、メッキをコーティングする。
【００３５】
また、このメッキは、例えばＮｉ系の無電解メッキを用い、メッキ処理時間を調整することにより、歯形面１４に対して２〜１０μｍの厚さでコーティングする。このメッキの厚みは、再コーティングする硬質皮膜をマスキングするのに十分な厚さを有するように、２μｍ以上に設定し、かつ、再コーティング後に剥離しやすく、メッキを剥離しない場合（後述する）であっても歯形精度が維持できるように、１０μｍ以下に設定してある。
【００３６】
次に、メッキが工具本体１０の表面にコーティングされた使用後のホブにおける各歯１１のすくい面１３を再研磨することにより、このすくい面１３に予めコーティングされていた硬質皮膜とその上に新たにコーティングされたメッキとを除去するとともに、すくい面１３と歯形面１４との交差稜線部に形成される切刃１７の刃立てを行う。
【００３７】
そして、上述した第一実施形態で説明したものと同様のコーティング装置（治具Ａ，Ｂを設ける必要はない）を用いて、複数の歯１１…を含めた工具本体１０の表面に硬質皮膜を再コーティングすると、すくい面１３の表面には、新たに再コーティングされた硬質皮膜のみが、歯形面１４の表面には、予めコーティングされた硬質皮膜と、この硬質皮膜の上の新たにコーティングされたメッキと、このメッキの上に新たに再コーティングされた硬質皮膜とが、存在した状態となる。
【００３８】
その後、歯形面１４の表面に存在している、予めコーティングされた硬質皮膜と新たにコーティングされたメッキと新たに再コーティングされた硬質皮膜とについて、上記のメッキをその上に新たに再コーティングされた硬質皮膜ごと剥離することになる。
なお、このメッキの剥離は、例えば濃度１０％の硝酸または硫酸に室温で浸漬し、メッキを溶解することによって行われる。この場合、（Ｔｉ，Ａｌ）ＮやＴｉＣＮなどの硬質皮膜がコーティングされていないハイスあるいは超硬合金の表面には、樹脂などの耐酸性のマスキングを施しておくことが好ましい。メッキの剥離を短時間で実施するには、超音波洗浄やショットブラストなどの物理的な処理方法を併用する。
【００３９】
以上説明したように、本第三実施形態では、複数の歯１１…を含めた工具本体１０の表面に硬質皮膜を再コーティングする前の状態で、歯形面１４には、予めコーティングされた硬質皮膜の上にメッキがコーティングされていることになるから、複数の歯１１…を含めた工具本体１０の表面に硬質皮膜を再コーティングした後に、上記のメッキを、その上に新たに再コーティングされた硬質皮膜ごと剥離することにより、再コーティング時において歯形面１４に再コーティングされた硬質皮膜が残存することはない。
【００４０】
すなわち、歯形面１４にコーティングされた硬質皮膜を除去せずに、この歯形面１４に対する複数回繰り返しての硬質皮膜の再コーティングを行ったとしても、歯形面１４に再コーティングされた硬質皮膜が残存することはないために、歯形面１４に再コーティングされた硬質皮膜の総膜厚が、歯形面１４の形状精度を損ねてしまうほどに厚くなってしまうことがないのである。
また、すくい面１３には、従来と同様に、適切な厚みの硬質皮膜が再コーティングされることによって、このすくい面１３の耐クレータ摩耗性が損なわれてしまうこともない。
【００４１】
したがって、歯形面１４にコーティングされた硬質皮膜を研摩あるいは化学的な方法で除去する工程を省略したとしても、これに起因する不具合の発生をなくすことができ、ホブの再研摩・再コーティングにかかるコストを削減するとともに、この再研摩・再コーティングの工程にかかる所要時間を短縮することが可能となっている。
【００４２】
なお、本第三実施形態では、歯形面１４の表面に存在している、予めコーティングされた硬質皮膜と新たにコーティングされたメッキと新たに再コーティングされた硬質皮膜とについて、上記のメッキをその上に新たに再コーティングされた硬質皮膜ごと剥離するようにしているが、このメッキの剥離は必ずしも必要ではない。
つまり、複数の歯１１…を含めた工具本体１０の表面に硬質皮膜を再コーティングしただけであって、上記のメッキの上に新たに再コーティングされた硬質皮膜が存在している状態で、ホブの再利用を図ってもよいのである。
【００４３】
このような再研摩・再コーティングホブを使用した場合には、上記のメッキが、自然と、その上に新たに再コーティングされた硬質皮膜ごと剥離することとなり、再コーティング時において歯形面に再コーティングされた硬質皮膜が残存することはないので、実質的に、上述の第一実施形態で説明したものと同様の再研磨・再コーティングホブを得ることができる。
なお、この場合、メッキが自然に剥離するとしても、歯形精度を維持するためには、メッキの厚みを、上述したように１０μｍ以下に設定しておくことが好ましい。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、歯形面にコーティングされた硬質皮膜を研摩あるいは化学的な方法で除去する工程を省略したとしても、これに起因する不具合の発生をなくすことが可能となっているので、ホブの再研摩・再コーティングにかかるコストを削減するとともに、この再研摩・再コーティングの工程にかかる所要時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一実施形態を説明するために用いるホブを示す側面図である。
【図２】 本発明の第一実施形態を説明するために用いるホブを示す端面図である。
【図３】 硬質皮膜をコーティングするためのアークイオンプレーティング装置を示す概略構成図である。
【図４】 すくい面にコーティングされた硬質皮膜の膜厚ｔ１と歯形面にコーティングされた硬質皮膜の膜厚ｔ２との関係を示すグラフである。
【図５】 本発明の第二実施形態を説明するために用いるホブを示す側面図である。
【図６】 本発明の第二実施形態を説明するために用いるホブを示す端面図である。
【符号の説明】
１０ 工具本体
１１ 歯
１２ 溝
１３ すくい面
１４ 歯形面
１５ 歯先面（外周逃げ面）
１６ 歯面（横逃げ面）
１７ 切刃
１８ 歯先切刃
１９ 歯面切刃
Ａ 治具
Ｂ 治具
Ｏ 軸線
Ｔ 工具回転方向
Claims (5)
- 軸線回りに回転される工具本体の外周に、前記軸線回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯が配列されて設けられ、これら複数の歯のそれぞれにおけるすくい面と歯形面との交差稜線部に切刃が形成され、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面には硬質皮膜がコーティングされたホブを再研摩・再コーティングする方法であって、
使用後のホブにおける前記すくい面を再研摩してから前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングするときに、
前記歯形面に対向する位置に治具を設けて、前記歯形面への硬質皮膜の付着を抑制することを特徴とするホブの再研摩・再コーティング方法。 - 軸線回りに回転される工具本体の外周に、前記軸線回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯が配列されて設けられ、これら複数の歯のそれぞれにおけるすくい面と歯形面との交差稜線部に切刃が形成され、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面には硬質皮膜がコーティングされたホブを再研摩・再コーティングする方法であって、
使用後のホブにおける前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面にメッキをコーティングしてから前記すくい面を再研摩した後に、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングし、さらに、前記歯形面にコーティングされたメッキをその上に位置する前記硬質皮膜ごと剥離することを特徴とするホブの再研摩・再コーティング方法。 - 軸線回りに回転される工具本体の外周に、前記軸線回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯が配列されて設けられ、これら複数の歯のそれぞれにおけるすくい面と歯形面との交差稜線部に切刃が形成され、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面には硬質皮膜がコーティングされたホブであって、
使用後のホブにおける前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面にメッキがコーティングされてから前記すくい面が再研摩された後に、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面に硬質皮膜が再コーティングされ、さらに、前記歯形面にコーティングされたメッキがその上に位置する前記硬質皮膜ごと剥離されていることを特徴とする再研磨・再コーティングホブ。 - 軸線回りに回転される工具本体の外周に、前記軸線回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯が配列されて設けられ、これら複数の歯のそれぞれにおけるすくい面と歯形面との交差稜線部に切刃が形成され、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面には硬質皮膜がコーティングされたホブを再研摩・再コーティングする方法であって、
使用後のホブにおける前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面にメッキをコーティングしてから前記すくい面を再研摩した後に、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面に硬質皮膜を再コーティングすることを特徴とするホブの再研摩・再コーティング方法。 - 軸線回りに回転される工具本体の外周に、前記軸線回りにねじれる螺旋状の歯すじを構成するように複数の歯が配列されて設けられ、これら複数の歯のそれぞれにおけるすくい面と歯形面との交差稜線部に切刃が形成され、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面には硬質皮膜がコーティングされたホブであって、
使用後のホブにおける前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面にメッキがコーティングされてから前記すくい面が再研摩された後に、前記複数の歯を含めた前記工具本体の表面に硬質皮膜が再コーティングされていることを特徴とする再研摩・再コーティングホブ。
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