JP3935914B2 - ギヤ形成カッター - Google Patents

Description

本発明は、切削工具、より詳細には、非金属の被加工物を機械加工してギヤ歯を形成するためのギヤ形成カッターに関する。

一般のギヤ形成方法は、転造加工及びフライス加工を含んでいる。図１を参照すると、カッター２は金属ブランク１を機械加工するために回転する。カッター２は、金属ブランク１の軸に垂直な回転軸の周りを回転する。金属ブランク１及びカッター２が適切な速度比で回転すると、カッター２は複数のギヤ歯を金属ブランク１に形成するために、金属ブランク１とプレスコンタクトするに至る。図２を参照すると、カッター３は金属ブランク１に平行に配置され同様の機械加工を行う。金属ブランク１及びカッター３が反対方向に回転すると、複数のギヤ歯が金属ブランク１に形成される。

カッター２及びカッター３はギヤ歯を金属ブランク１に形成できるが、これら機械加工装置は巨大である。従って、カッター２及びカッター３は、例えば、カメラのズームレンズのバレル４（図３参照。）のような非金属精密器具を機械加工するには適当でない。図３を参照すると、バレル４を駆動するために、バレル４は歯のついた環状の外面を持つドライビングリング４００を有する。バレル４はサイズが小さく、軸歯４０１及びねじれ刃４０２を有するのでカッター２及びカッター３ではそのドライビングリング４００を形成することができない。

本発明の目的は、ギヤ歯を非金属の精密器具上に形成できる小さなギヤ形成カッターを提供することである。

本発明に従い、ギヤ歯を非金属のブランクに形成するためのギヤ形成カッターは、スピンドル及びブレード部分を有する。ブレード部分はスピンドルの横断面からスピンドルの軸に沿って延びる。そして、ブレード部分はブレード面及び周辺面を有する。ブレード面はフロントサイド及びリアサイドを有し、また相対する第１側方サイド及び第２側方サイドを有する。第１側方サイドは、ギヤ歯の側面の輪郭に対応する形状を有する。周辺面は軸の周りに配置され、第１側方サイドから第２側方サイドに延びる。第１側方サイド上の如何なる点も軸から第１半径距離だけ間隔が空けられ、第２側方サイド上の如何なる点も軸から第２半径距離だけ間隔が空けられる。第２半径距離は、対応する第１半径距離よりも小さい。リアサイドに対応する第１半径距離は、フロントサイドに対応する第１半径距離よりも大きい。

このように、当該ギヤ形成カッターはギヤ歯を非金属の精密器具に形成するのに適している。ブランクが切削される際のチップは、ブレード部分とスピンドルの横断面とにより規定されるスペースを介して取り除かれる。

本発明によるギヤ形成カッターは小さく、非金属被加工物の機械加工に適している。さらに、機械加工中にチップを効率的に除去することが可能である。

本発明を好適な実施例によってより詳細に説明する。説明にあたり、開示全体に渡って類似する要素及び構造を同様な参照数字により指示する点に留意すべきである。

図４，５及び６は、それぞれ、本発明に従ったギヤ形成カッターの好適な第１実施例の斜視図、正面図及び上面図である。図４，５，６，１０及び１１を参照して、ギヤブランク１００上に複数のギヤ歯１１０を機械加工するギヤ形成カッターが提供される。それぞれのギヤ歯１１０は２つの側面１１１を含み、それぞれがインボリュートの輪郭を有する。ギヤブランク１００は、カメラの一部であるズームレンズのバレルを構成する。ギヤ形成カッターは、スピンドル１０及びブレード部分２０を有する。

スピンドル１０は、一対の第１横断面１１及び第２横断面１２を有し、それらはスピンドル１０の軸（Ｘ）に沿ってそれぞれが相対している。スピンドル１０は可動メインシャフト２００上に配置されている（図１０参照。）。

ブレード部分２０は、スピンドル１０の第１横断面１１から軸（Ｘ）に沿って延び、ブレード面２１、周辺面２２及びフロントエンド面２３を有する。ブレード面２１はフロントサイド２１１と、スピンドル１０の第１横断面１１上にあるリアサイド２１２とを有する。リアサイド２１２は、フロントサイド２１１に相対する。また、フロントサイド２１１とリアサイド２１２とを相互に連結する一対の相対する第１側方サイド２１３及び第２側方サイド２１４を有する。第１側方サイド２１３は、ギヤ歯１１０の側面１１１の輪郭に対応するインボリュート線を形成する。ブレード面２１のフロントサイド２１１は、図６に示すように、軸（Ｘ）に垂直な参照平面５０（図６及び７参照。）に対して傾斜する。図７を参照すると、ブレード面２１のフロントサイド２１１と第１横断面１１との距離（Ｌ１）が、周辺面２２の周辺フロント２２１と第１横断面１１との距離（Ｌ２）よりも大きくなっている。フロントエンド面２３が、ブレード面２１のフロントサイド２１１と、周辺面２２の周辺フロント２２１とを相互に接続し、参照平面５０に対して傾斜している。それゆえに、図６及び７を参照すると、フロントサイド２１１及びブレード面２１の第１側方サイド２１３は、それらの間にブレード端２４を規定する。ブレード面２１及び第１横断面１１は、協調してチップ除去スペース３０（図４参照。）を規定する。周辺面２２は、軸（Ｘ）の周りに配置され第１側方サイド２１３から第２側方サイド２１４に延びる。ブレード面２１の第１側方サイド２１３は、側面１１１（図１０及び１１参照。）を形成するための刃先の役目を果たす。ブレード面２１の第１側方サイド２１３の如何なる点も、軸（Ｘ）から第１半径距離（Ｒ１）だけ間隔を空けられ、ブレード面２１の第２側方サイド２１４の如何なる点も、軸（Ｘ）から第２半径距離（Ｒ２）だけ間隔を空けられる。第２半径距離（Ｒ２）は、対応する第１半径距離（Ｒ１）より小さい。ブレード面２１のリアサイド２１２に対応する第１半径距離（Ｒ１）は、ブレード面２１のフロントサイド２１１に対応する第１半径距離（Ｒ１）より大きい。図６，８及び９を参照すると、周辺面２２と周辺面２２を横断する任意の当該平面５０とは、協調してブレード面２１の第１側方サイド２１３と第２側方サイド２１４との間の周辺線２２２を規定する。周辺線２２２の如何なる点も、第３半径距離（Ｒ３）だけ軸（Ｘ）から間隔を空けられる。それぞれの第３半径距離（Ｒ３）は、対応する第１半径距離（Ｒ１）より小さく、対応する第２半径距離（Ｒ２）より大きいか又は等しい。図８及び９を参照すると、第２半径距離（Ｒ２）及び第３半径距離（Ｒ３）は、対応する第１半径距離（Ｒ１）より小さいので、第１側方サイド２１３がトラック６０に沿って回転する場合、チップ通過スペース４０がトラック６０と周辺線２２２との間に形成され、チップはその部分を通過できる。これは、チップの除去を容易にする。

図９、１０及び１１を参照すると、使用に際しスピンドル１０が先ずメインシャフト２００にマウントされる。スピンドル１０がギヤブランク１００の方に移動すると、ブレード端２４が、先ずギヤブランク１００の外面にプレスコンタクトされる。その結果、ギヤ形成カッターとギヤブランク１００との間では、面接触よりもむしろ点接触が行われる。従って、ギヤ形成カッターとギヤブランク１００との間の静止摩擦が減少し、切削効率が向上する。ブレード部分２０が軸（Ｘ）の周りを回転すると、刃先がギヤブランク１００に食い込む。従って、ギヤ歯１１０がギヤブランク１００上に形成される。ギヤ歯形成過程では、チップ除去スペース３０及びチップ通過スペース４０を介し、チップがギヤブランク１００から取り除かれる。

上述の、本発明に従ったギヤ形成カッターのいくつかの利点は、次のように要約される。
（１）先行技術によるカッター２及び３（図１及び２参照。）と異なり、本発明によるギヤ形成カッターの各フィードは、ギヤブランク１００にただひとつの歯溝の形成だけを行う。従って、本発明によるギヤ形成カッターは、非金属の精密器具の機械加工に適している。さらに、ギヤ形成カッターがギヤ歯形成処理のため軸（Ｘ）の周りを回転するとき、メインシャフト２００は垂直に移動可能で、ギヤブランク１００にねじれ刃を形成できる。
（２）ギヤ形成カッターがフィードされると、ブレード端２４が先ずギヤブランク１００に接触する。このように、ブレード部分２０とギヤブランク１００との間の静止摩擦は低減される。
（３）ギヤブランク１００に形成される歯溝のサイズが小さくてもなお、チップ除去スペース３０及びチップ通過スペース４０を介してチップが効率的に除去される。

図１２は、本発明に従ったギヤ形成カッターの好適な第２実施例を示す。この実施例は、ブレード部分２０がプレートとして形成されている点で第１実施例と異なる。ブレード面２０の第１側方サイド２１３及び第２側方サイド２１４は凸面形状である。

このような本発明の説明により、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、数々の変形やバリエーションが作成されることは明らかである。従って、本発明は添付の請求項に示されることでのみ規定される。

従来のギヤ形成カッターによる転造加工で、金属ブランク上にギヤ歯を形成する様子を示す図である。 別の従来のギヤ形成カッターによるフライス加工で、金属ブランク上にギヤ歯を形成する様子を示す図である。 カメラのズームレンズの分解斜視図である。 本発明に従ったギヤ形成カッターの第１の好適な実施例の斜視図である。 第１の好適な実施例の正面図である。 第１の好適な実施例の上面図である。 第１の好適な実施例の側面図である。 図６の線８−８に沿った断面図である。 図６の線９−９に沿った断面図である。 カメラレンズのバレルが、第１の好適な実施例により機械加工される様子を示す概略側面図である。 カメラレンズのバレルが、第１の好適な実施例により機械加工される様子を示す概略上面図である。 本発明に従ったギヤ形成カッターの第２の好適な実施例の斜視図である。

符号の説明

１０ スピンドル
１１ 第１横断面
１２ 第２横断面
１００ ギヤブランク
１１０ ギヤ歯
１１１ 側面
２０ ブレード部分
２００ 可動メインシャフト
２１ ブレード面
２１１ フロントサイド
２１２ リアサイド
２１３ 第１側方サイド
２１４ 第２側方サイド
２２ 周辺面
２２１ 周辺フロント
２２２ 周辺線
２３ フロントエンド面
２４ ブレード端
３０ チップ除去スペース
４０ チップ通過スペース
５０ 参照平面
６０ トラック
Ｌ１ 距離
Ｌ２ 距離
Ｘ 軸
Ｒ１ 第１半径距離
Ｒ２ 第２半径距離
Ｒ３ 第３半径距離

Claims (5)

1. スピンドル及びブレード部分を有する少なくともひとつのギヤ歯をギヤブランクに形成するギヤ形成カッターであって、
   前記ギヤ歯は、輪郭を持つ２つの側面を有し、
   前記スピンドルは、当該スピンドルの軸に沿って相対する一対の第１及び第２横断面を有し、
   前記スピンドルの前記第１横断面から前記軸に沿って延びる前記ブレード部分は、ブレード面、周辺面及びフロントエンド面を有し、
   前記ブレード面は、フロントサイド及び当該フロントサイドに相対し前記スピンドルの前記第１横断面に設置されるリアサイド、前記フロントサイド及び前記リアサイドを接続する一対の相対する第１及び第２側方サイドを有し、
   前記第１側方サイドは、前記ギヤ歯の前記輪郭に対応する形状を有し、
   前記周辺面は、前記軸の周辺に配置され前記第１側方サイドから前記第２側方サイドに延び、前記ブレード面の前記第１側方サイドの如何なる点も前記軸から第１半径距離だけ間隔を空けられ、前記ブレード面の前記第２側方サイドの如何なる点も前記軸から第２半径距離だけ間隔を空けられ、
   前記第２半径距離は、対応する前記第１半径距離より小さく、
   前記ブレード面の前記リアサイドに対応する前記第１半径距離は、前記ブレード面の前記フロントサイドに対応する前記第１半径距離より大きい、
   ことを特徴とするギヤ形成カッター。
2. 前記周辺面及び前記周辺面を横断し前記軸に垂直である如何なる平面も協調して前記ブレード面の前記第１側方サイドと前記第２側方サイドとの間に周辺線を規定し、前記周辺線の如何なる点も前記軸から第３半径距離だけ間隔を空けられ、前記第３半径距離のそれぞれが対応する前記第１半径距離より小さく、対応する前記第２半径距離より大きいか等しいことを特徴とする請求項１に記載のギヤ形成カッター。
3. 前記周辺面は周辺フロントを有し、
   前記フロントエンド面は、前記ブレード面の前記フロントサイドと前記周辺面の前記周辺フロントとを接続し、前記フロントサイドと前記第１側方サイドとの間にブレード端を規定し、前記ブレード面の前記フロントサイドと前記第１横断面との間の距離が、前記周辺面の前記周辺フロントと前記第１横断面との間の距離より大きくなるよう前記軸に垂直な平面に対し傾斜することをさらに特徴とする請求項２に記載のギヤ形成カッター。
4. 前記ブレード面の前記フロントサイドが前記平面に対し傾斜し、前記ブレード面の前記フロントサイドと前記第１横断面との間の距離が、前記周辺面の前記周辺フロントと前記第１横断面との間の距離よりも大きいことをさらに特徴とする請求項３に記載のギヤ形成カッター。
5. 前記ブレード面の前記第１側方サイドがインボリュート線を形成することを特徴とする請求項１に記載のギヤ形成カッター。

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