JP4160802B2

JP4160802B2 - ギヤ部材に対するその製造用のギヤ・カッタ・ブレードの組合せとギヤ部材の製法

Info

Publication number: JP4160802B2
Application number: JP2002242830A
Authority: JP
Inventors: ジョウズィフ、ブラドフィールド; ラバト、サリヴァン
Original assignee: デーナ、コーポレイション
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2022-08-23
Also published as: JP2003094246A; US20030049084A1; US6536999B1; DE10242109A1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ギヤ製造用のカッタ・ブレード、ことに平行深さスパイラル・ベベル・アンド・ハイポイド・ギヤ（ｐａｒａｌｌｅｌｄｅｐｔｈｓｐｉｒａｌｂｅｖｅｌａｎｄｈｙｐｏｉｄｇｅａｒ）の正面ホブ切り用のカッタ・ブレードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スパイラル・ベベル・アンド・ハイポイド・ギヤ対は通常、間欠割出し正面フライス削り法又は連続割出し正面ホブ切り法を利用して作る。多くのギヤ・セット製造業者は現在では正面フライス削り法を使うが、近年の若干の製造業者とくに自動車用のこのようなギヤ・セットの製造業者は正面ホブ切り法を採用している。正面ホブ盤（ｂａｓｅｈｏｂｂｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ）では、群にして取付けた複数個のカッタ・ブレードを支える円形正面ホブ型回転カッタを利用し、加工品（ギヤ素材）及びカッタは全部品を完成するまで時間的に整合した関係で連続的に回転する。切削処理中に加工品は、ギヤ部材又はピニオン部材の切削に伴って逐次のカッタ・ブレード群が逐次の歯みぞに接触するように回転して割出し作用を生ずる。正面ホブ切り法は一様な深さの歯を生じ１回の操作で中実体から各部品を作るので有利である。正面ホブ切り法（ｂａｓｅｈｏｂｂｉｎｇｍｅｔｈｏｄ）は又正面スライス削り法（ｂａｓｅｍｉｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄ）に比べて所要の製造ステップが一層少なく所要の製造時間が一層短かくて済む。
【０００３】
通常歯切り作業とは別個でこの作業に先行する作業では、ギヤのトップランド面は、ギヤ歯の切削に先だってリングギヤ又はピニオンギヤの素材の処理の間に機械加工する。当業者にはよく知られているように付加的な製造ステップは、費用、労力、品質管理及び製造の融通性に関ししては一般に不利である。
【０００４】
【発明の要約】
本発明は、連続割出し正面ホブ切り加工（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｉｎｄｅｘｂａｃｅｈｏｂｂｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ）によりスパイラル・ベベル・アンド・ハイポイド・ギヤ部材の歯を生成する正面ホブ形カッタに使うギヤ・カッタ・ブレードに係わる。このギヤ・カッタ・ブレードは、回転カッタ本体に取付けるようにしたカッタ・ブレード・シャンクと、このブレード・シャンクの一端に設けた切削部材とを備える。この切削部材は、一定の軸線方向圧力角を持つ歯側面切刃（ｔｏｏｔｈｓｉｄｅｃｕｔｔｉｎｇｅｄｇｅ）とこの歯側面切刃に隣接するトップランド切刃とを備える。この切削部材のトップランド切刃は同時に、この切削部材の歯側面切刃により歯側面を切削する際にギヤ部材の歯のトップランド面を形成する。
【０００５】
歯側面の切削と同時にトップランド面を機械加工することによりリングギヤ又はピニオンのトップランド面を仕上げる必要が減少し又は全くなくなる。さらに引続く製造作業がなくなると、ギヤの歯の全歯タケ（ｗｈｏｌｅｄｅｐｔｈ）のコンシステンシー（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）及び精度と部分品質とを向上すると共に製造費を低減する。さらに本発明ギヤカッタ・ブレードにより、切刃寸法が容易に変えられるので製造上の融通性が著しく高くなり又打抜き加工作業（ｂｌａｎｋｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎ）中に断続切削による機械加工時のトップランド区域の精密制御を必要としないでニア−ネット（ｎｅａｒ−ｎｅｔ）鍛造部品の機械加工する能力を提供する。
【０００６】
本発明のその他の目的及び利点は添付図面による以下の説明から明らかである。
【０００７】
以下本発明の好適な実施例を添付図面について詳細に説明する。
【０００８】
【実施例】
図１及び３には本発明によるギヤ・カッタ・ブレード（ｇｅａｒｃｕｔｔｅｒｂｌａｄｅ）１０と正面ホブ切り加工（ｂａｃｅｈｏｂｂｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ）中にギヤ・カッタ・ブレード１０が作用する複数のギヤ歯（ｇｅａｒｔｅｅｔｈ）１４を持つリング・ギヤ部材１２の一部とを示してある。各ギヤ歯１４は、互いに対向する側面１６とトップランド面１８とを持つ。ギヤ歯１４は全歯タケＡを持つ。ギヤ部材１２は又別個に図２に詳細に示してある。
【０００９】
複数のギヤ・カッタ・ブレード１０は図４に例示したように正面ホブ切りカッタ・システムの一部としてのギヤ・カッタ・アセンブリ１の回転できる円形カッタ・ヘッド２の選定した半径及び深さの位置に取付けてある。このようなシステムの例にはトリ−アック^TM（Ｔｒｉ−Ａｃ^TM）、ペンタック^TM（Ｐｅｎｔａｃ^TM）及びスピロン^TM（Ｓｐｉｒｏｎ^TM）がある。正面ホブ切り加工中に、加工品保持体（図示してない）に取付けたギヤ部材１２（加工品）とカッタ・ヘッド２とは、ギヤ部材１２の切削の際に逐次のカッタ・ブレード１０が逐次の歯みぞ（ｔｏｏｔｈｓｌｏｔ）にかみあって連続的に回転する。図４は又、各ギヤ歯１４がカッタ・ヘッド２に取付けたギヤ・カッタ・ブレード１０により逐次に切削される際における正面ホブ切り加工とギヤ部材１２（加工品）この場合リングギヤの相対的相互作用とを示す。ギヤ部材１２及びカッタ・ヘッド２はそれぞれ図示の矢印の方向に回転する。
【００１０】
ギヤ・カッタ・ブレード１０は一般にギヤ・カッタ・アセンブリのカッタ・ヘッド２に群にして取付けてある。たとえばグリーソン・ワークス（ＧｌｅａｓｏｎＷｏｒｋｓ）により提供されるシステムでは、ギヤ・カッタ・ブレードは、各カッタ・ブレード対が異なる歯みぞに作用するようにしてカッタ・ヘッドに２個のブレードから成る群にして配置する。他のシステムではカッタ・ブレードはカッタ・ヘッドに３つの群にして配置する。このようなシステムでは、それぞれ各歯みぞの各側面及び底部を切削するように作用する内側、外側及び一層粗いブレードを設けてある。一層粗いカッタ・ブレードは一般に内側及び外側の切刃を設けてある。図示のカッタ・ブレード１０は２個のブレードの群又は３個のブレードの群に使うのに適当な側面切削ブレードの１つである。
【００１１】
リング・ギヤ部材１２を図１及び２に示してあるが、本発明のギヤ・カッタ・ブレードはギヤ・セットのピニオン部材の正面ホブ切りにも同様に応用できる。
【００１２】
正面ホブ切りシステムは一般に、種種の特定の形状が得られるように一様な素材から最終使用者の設備で輪郭研削するギヤ・カッタ・ブレードを利用する。図１及び３に例示したようにギヤ・カッタ・ブレード１０は、シャンク２０とその末端部２1に形成した切削部材２２とを備える。各ギヤ・カッタ・ブレード１０の切削部材２２の前面は一般にその一方の側だけに切刃２４を設けてある。切刃２４は、ギヤ歯１４の側面１６を切削する第１の部分２６と、ギヤ歯１４の頂面１８を切削する第２の部分２８とを備える。すなわち第１部分２６は歯側面切刃を形成し、又第２部分２８は歯トップランド切刃を形成する。
【００１３】
切刃２４の第１の部分２６は切削部材２２の先端３０から所定の軸線方向圧力角Ｂを挟んで延びる。切刃２４の第１の部分２６の軸線方向圧力角Ｂは明らかにギヤ歯の各側面に対し望ましい角度による。この場合使う「軸線方向圧力角」とは切刃２４（又は歯形）の第１の部分２６とギヤ・カッタ・ブレード１０の中心軸線１１との間の角度と定義する。
【００１４】
切刃２４の第２の部分２８は、ギヤ・カッタ・ブレード１０の中心軸線１１に直交する実質的に直線であり図３に示すような幅Ｗを特長とする。
【００１５】
切削部材２２の先端３０から切刃２４の第１の部分２６及び第２の部分２８の交点までの距離Ｃは切削部材２２の切刃２４の第１の部分２６の高さである。この距離Ｃはギヤ歯１４の全歯タケＡに実質的に等しい。
【００１６】
素材からギヤ・カッタ・ブレード１０を形成する特定のブレード研削パラメータを変えることにより、切刃２４の形状を第２の部分２８に協働するように変えることができる。
【００１７】
すなわち本発明のギヤ・カッタ・ブレード１０は、切刃２４の第１の部分２６によりギヤ刃１４の側面１６を切削し同時に切刃２４の第２の部分２８によりギヤ歯１４のトップランド面１８の実質的な部分を形成する。或は切刃２４の第２の部分２８はギヤ歯１４の全トップランド面１８を切削するように寸法を定める。
【００１８】
本発明のギヤ・カッタ・ブレード１０は円形のカッタ・ヘッド２に普通の方法で固着され、又正面ホブ切りシステムは従来のギヤ・カッタ・ブレードを使った場合と同じようにして作動する。しかし本発明による正面ホブ切り加工中にカッタ・ヘッド２が連続的に回転する際に逐次のギヤ・カッタ・ブレード１０は、切刃２４の第１の部分２６によってギヤ歯１４の側面１６を切削し、同時に切刃２４の第２の部分２８によりギヤ歯１４のトップランド面１８の少なくとも実質的な部分を機械加工する。
【００１９】
従って本発明のギヤ・カッタ・ブレード１０ではトップランド面は歯側面切削作業と同時にギヤ部材又はピニオン部材の歯に機械加工を行う。このようにしてリング・ギヤ又はピニオンのトップランド面を仕上げる必要が減り又は全くなくなる。さらに引続く製造作業がないと、ギヤ歯全歯タケにわたりコンシステンシー及び精度と部分品質とを向上すると共に製造費を低減する。さらに本発明のギヤカッタ・ブレードでは、切刃寸法を容易に変えられるので製造上の融通性が高められ、素材加工作業中に断続切削による機械加工を行うトップランド区域の精密制御を必要としないでニア・ネット鍛造部品を機械加工することができる。
【００２０】
本発明ギヤ・カッタ・ブレードの加工作用の例として次の特性を持つ歯切り工具を構成した。
材料：高速度鋼又はカーバイド
軸線方向圧力角Ｂ：５°ないし３５°
距離Ｃ：０．１５０ｉｎないし１．０００ｉｎ以上
幅Ｗ：０．０３０ｉｎないし０．２００ｉｎ
【００２１】
以上本発明の好適な実施例を添付図面について詳細に説明した。前記した説明は本発明を限定するものではない。従って本発明はその精神を逸脱しないでなお種種の変化変型を行うことができるのは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるギヤ・カッタ・ブレードの正面とカッタ・ブレードが作用するギヤ部材の部分との平面図である。
【図２】図１のリング・ギヤの斜視図である。
【図３】図１のギヤ・カッタ・ブレードの切刃の形状を示す平面図である。
【図４】本発明に使う正面ホブ切り加工における加工品（リング・ギヤ）及びカッタの下面図である。
【図５】ギヤ部材のギヤ歯の全トップランド面を切削する寸法を持つ本発明の別の実施例によるギヤ・カッタ・ブレードの正面の平面図である。
【符号の説明】
１０ギヤ・カッタ・ブレード
１２ギヤ部材
１４ギヤ歯
１６側面
１８トップランド面
２０シャンク
２１末端部
２２切削部材
２４切刃
２６第１の部分
２８第２の部分

Claims

それぞれ互いに対向する１対の側面と、トップランド面とを持つ複数のギヤ歯を備えたスパイラル・ベベル・ギヤ部材またはハイポイド・ギヤ部材と、
一様な深さのギヤ歯を持つ前記スパイラル・べべル・ギヤ部材またはハイポイド・ギヤ部材を作るためのギヤ・カッタ・ブレードと、
の組合せにおいて、
前記ギヤ・カッタ・ブレードに
シャンクと、
このシャンクの末端部に形成した切削部材と、
を設け、
前記切削部材に、
前記シャンクの前記末端部から一定の軸線方向圧力角をなして延びる第１の部分であって、前記スパイラル・ベベル・ギヤ部材またはハイポイド・ギヤ部材の前記ギヤ歯の前記側面の少なくとも一方を切削するように寸法を定めた第１の部分と、
前記ギヤ・カッタ・ブレードの中心軸線に実質的に直交する第２の部分であって、前記ギヤ歯の前記トップランド面の少なくとも実質的な部分を切削するように寸法を定めた第２の部分と、
を備えた切刃、
を設けて成る組合せ。
前記切刃の前記第２の部分を実質的にまっすぐにした請求項１の組合せ。
前記切削部材の先端から前記切刃の前記第１の部分と前記切刃の前記第２の部分との交点までの軸線方向距離を、前記ギヤ歯の全歯タケに実質的に等しくした請求項１の組合せ。
前記第２の部分を、前記ギヤ歯の前記全トップランド面を切削するように設けた請求項１の組合せ。
それぞれ互いに対向する１対の側面と、
トップランド面とを持つ複数のギヤ歯を備えたスパイラル・べべル・ギヤ部材またはハイポイド・ギヤ部材と、
一様な深さのギヤ歯を持つ前記スパイラル・べべル・ギヤ部材またはハイポイド・ギヤ部材を連続正面ホブ切り加工により作る正面ホブ型切削装置用のギヤ・カッタ・ブレードと、
の組合せにおいて、
前記ギヤ・カッタ・ブレードに、
シャンクと、
中心軸線と、
前記シャンクの末端部に形成した切削部材と、
を設け、
この切削部材に、先端及び切刃を設け、この切刃に、
前記ギヤ歯の前記側面の少なくとも一方を切削するように寸法を定めた第１の部分と、
この第１部分に隣接し、前記ギヤ歯のトップランド面の少なくとも実質的な部分を切削するように寸法を定めた第２の部分と、
を設け、
前記切刃の前記第１の部分は、前記シャンクの前記末端部から一定の軸線方向圧力角をなして延び、
前記切刃の前記第２の部分は、実質的にまっすぐであって、前記ギヤ・カッタ・ブレードの前記中心軸線に実質的に直交して延び、
前記切削部材の前記先端から前記切刃の前記第１の部分と前記切刃の前記第２の部分との交点までの軸線方向距離が前記ギヤ歯の全歯タケに実質的に等しくなるようにして成る、
組合せ。
それぞれ互いに対向する側面と、
トップランド面とを持つ複数の歯を備えたスパイラル・べべル・ギヤ部材またはハイポイド・ギヤ部材を連続正面ホブ切り加工によって作る方法において、
複数個のギヤ・カッタ・ブレードを支える円形正面ホブ型カッタ・ヘッドを回転するステップと、
前記スパイラル・べべル・ギヤ部材またはハイポイド・ギヤ部材を前記カッタ・ヘッドに対し時間を調節した関係で回転するステップと、
前記スパイラル・べべル・ギヤ部材またはハイポイド・ギヤ部材が切削される際に、逐次のギヤ・カッタ・ブレードが逐次の歯みぞに係合するように、前記カッタ・ヘッド及び前記スパイラル・べべル・ギヤ部材またはハイポイド・ギヤ部材の相対的送り運動を生じさせるステップと
を含み、
前記各ギヤ・カッタ・ブレードに、切刃を設け、
前記切刃に、
シャンクの末端部から一定の軸線方向圧力角をなして延びる第１の部分であって、前記スパイラル・べべル・ギヤ部材またはハイポイド・ギヤ部材の前記ギヤ歯の前記側面の少なくとも一方を切削するように寸法を定めた第１の部分と、
前記カッタ・ブレードの中心軸線に実質的に直交する第２の部分であって、前記ギヤ歯の前記トップランド面の少なくとも実質的な部分を切削するように寸法を定められた第２の部分とを設けることにより、前記スパイラル・べべル・ギヤ部材またはハイポイド・ギヤ部材の前記ギヤ歯を前記切削部材の前記切刃の第１の部分により切削する際に、前記スパイラル・べべル・ギヤ部材またはハイポイド・ギヤ部材の前記ギヤ歯の前記トップランド面の少なくとも実質的な部分を、前記第２の部分が同時に形成するようにする方法。
前記トップランド面を実質的にまっすぐに形成する、請求項６のスパイラル・べべル・ギヤ部材またはハイポイド・ギヤ部材を連続正面ホブ切り加工によって作る方法。
前記第２の部分により前記ギヤ歯の前記全トップランド面を切削する、請求項６のギヤ部スパイラル・べべル・ギヤ部材またはハイポイド・材を連続正面ホブ切り加工によって作る方法。