JP4305653B2 - シェービングカッター及びシェービング加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、歯車の仕上げ加工に用いられるシェービングカッター及び該シェービングカッターを用いるシェービング加工方法に関する。

一般に、自動車のトランスミッションに使用される歯車は、粗材をボブ切り加工して形成された被削歯車に、さらにシェービング加工を施して歯面が高い精度に仕上げられる。そして、高い精度の歯車をトランスミッションに採用して、近年の自動車に対する低振動化、低騒音化、低燃費化のニーズに応える必要がある。そこで、特許文献１には、対をなす歯面のうち一方の歯面のみ形成されてここに一方の切れ刃が設けられた円盤状をなす第１のボデーと、この第１のボデーに対して相対回転可能に一体的に結合され且つ他方の歯面のみ形成されてここに他方の切れ刃が設けられた円盤状をなす第２のボデーとからなるシェービングカッターに関する記載がある。該シェービングカッターでは、第１のボデーと第２のボデーとの相対回転位相をずらすことにより歯厚が任意に調整され、これにより、切れ刃の研ぎ直しを行っても対をなす歯面の間隔が常に一定に維持されて歯車が目的とする歯形に加工される。

しかしながら、上記シェービングカッターでは、ボデーが軸線方向に２分割されると共に２分割された双方のボデーの各歯の歯幅の１／２が各ボデーから歯すじ方向へ突出されて形成されることから、構造が煩雑で、且つ製造が極めて困難であるため製造コストが増大する。また、歯厚方向に分割された各歯が各ボデーに対して片持ちの状態になることから、加工時に、当該歯厚方向に分割された各歯に不慮の撓みが発生して、加工精度が著しく低下すると共に各歯面の切れ歯の摩耗状態が不均一になり工具寿命が短縮する虞がある。
特開昭６０−２３８２２６号公報（第２頁左下欄９行目〜第２頁右下欄９行目、第３図）

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、高い精度の歯車を形成することが可能なシェービングカッターを提供することにある。また、第２の目的は、高い精度の歯車を形成することが可能なシェービング加工方法を提供することにある。

上記第１の目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、各歯に、各歯の頂部に開口して歯すじ方向へ抜ける少なくとも１つのスリットが形成されることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、スリットは、シェービングカッターが被削歯車に切込まれて該シェービングカッターの歯が該歯の頂部に形成されるスリットの開口部の間隔を狭めるように撓むに際して、該スリットの開口部の間隔が０以上になるように、スリット幅又はスリット長さが適宜選択されることを特徴とする。
上記第２の目的を達成するために、本発明のうち請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のシェービングカッターを用いるシェービング加工方法であって、シェービングカッターの各歯に、各歯の頂部に開口して歯すじ方向へ抜けるスリットを形成しておいて、シェービングカッターの各歯を、各歯に作用する応力に応じてスリットの開口部の間隔を狭めるように順次撓ませつつ、シェービングカッターを被削歯車に対して切込ませることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、シェービングカッターを、所定の切込み量で断続的に切込ませることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、シェービングカッターの切込み１回当りの切込み量が、シェービングカッターの各歯がスリットの開口部の間隔を狭めるように撓むに際して、該スリットの開口部の間隔が０以上になるように設定されることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の発明において、シェービングカッターを所定の切込み量で切込む毎に、シェービングカッターの各歯の撓みが復元するのに要する時間だけドウェルが与えられることを特徴とする。

従って、請求項１に記載の発明では、シェービングカッターが被削歯車（ワーク）に切込まれて歯面に外力が作用されたシェービングカッターの歯が、スリットの開口部の間隔を狭めるようにして撓む（弾性変形する）。
請求項２に記載の発明では、シェービングカッターの歯の撓みの反力が、被削歯車（ワーク）の各歯の歯面に作用される切込み力（加工圧力）になる。
請求項３に記載の発明では、シェービングカッターの各歯が、シェービングカッターの切込み量に応じてスリットの開口部の間隔を狭めるようにして順次撓む。
請求項４に記載の発明では、シェービングカッターを切込んでから次に切込むまでの間にシェービングカッターの各歯の撓みが次第に小さくなる。
請求項５に記載の発明では、被削歯車（ワーク）の歯の歯面がシェービングカッターの歯で押しつぶされることがなく、良好な切削が継続される。
請求項６に記載の発明では、シェービングカッターを切込んでから次に切込むまでの間にシェービングカッターの各歯の撓みが復元される。

高い精度の歯車を形成することが可能なシェービングカッター及びシェービング加工方法を提供することができる。

本発明の一実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１に示されるように、本シェービングカッター１は、円板状に形成された本体２の外周部分に、所定のねじれ角を有する複数個（本実施の形態では４１個）の歯３が形成される。図２に示されるように、本シェービングカッター１の各歯３には、歯幅方向（図２における紙面視左右方向）両側の歯面４に、歯形に沿って形成されたセレーション溝５が所定のスロット幅及びランド幅で形成される。そして、本シェービングカッター１では、各歯３の歯面４とセレーション溝５との稜部に切刃が形成される。また、本シェービングカッター１の各歯３には、頂部６に開口して歯すじ方向（図２に示されるＴ方向）に抜けるスリット幅Ｗ及びスリット長さＬのスリット７が形成される。なお、該スリット７のスリット幅Ｗ及びスリット長さＬは、適宜設定される設計事項である。また、図１に示される符号８は、シェービングマシンの主軸を嵌合させる軸穴である。

次に、本シェービングカッター１を用いて被削歯車９（ワーク）のシェービング加工を行う際の作用を説明する。なお、ここでは、プランジシェービング加工とトラバースシェービング加工とに大別されるシェービング加工のうち、シェービングカッター１が被削歯車９に対して切込み方向へのみ送られるプランジシェービング加工を挙げて説明する。まず、シェービングマシンの主軸に装着されたシェービングカッター１と回転可能な軸に軸支された被削歯車９とを、所定の軸交差角で、且つバックラッシ０の状態で噛み合わせる。この状態で、図３に示されるように、シェービングカッター１を回転駆動させることにより被削歯車９を従動させて回転させる。そして、本シェービング加工方法では、シェービングカッター１を断続的に切込みつつ、シェービングカッター１と被削歯車９との軸交差角により生じるシェービングカッター１の歯３の歯面４と被削歯車９の歯１０の歯面１１との相対すべりにより、被削歯車９の各歯１０の歯面１１が切削される。

また、本シェービング加工方法では、上記シェービングカッター１の１回当りの切込み量（図４に示される各Ｆ）が、図３に示されるように、シェービングカッター１の各歯３がスリット７の開口部の間隔（図２に示されるＷ）を狭めるように撓むに際して、当該スリット７の開口部の間隔Ｗ（スリット幅）が０以上になるように設定される。これにより、本シェービング加工方法では、被削歯車９の各歯１０の歯面１１とシェービングカッター１の各歯３の歯面４との間に当該シェービングカッター１の各歯３の撓みの反力よりも大きい力が作用することがなく、被削歯車９の各歯１０の歯面１１がシェービングカッター１の各歯３の歯面４で押しつぶされることによる歯車９（製品）の精度の低下、及びシェービングカッター１の工具寿命の短縮が防止される。さらに、本シェービング加工方法では、図４に示されるように、シェービングカッター１の切込みＦとドウェル（切込み停止時間、図４に示される各Ｄ）とを交互に行いつつ、目標切込み量に到達させる。

そして、本シェービング加工方法では、上記ドウェルが、シェービングカッター１を切込ませる毎に生じる当該シェービングカッター１の各歯３の撓みが復元されるのに要する時間だけ設定される。これにより、本シェービング加工方法では、シェービングカッター１の各歯３の撓みに起因する歯車９（製品）の精度の低下が防止されて高い精度の歯車９が得られる。

この実施の形態では以下の効果を奏する。
本シェービング加工方法では、シェービングカッター１の各歯３に、各歯３の頂部６に開口して歯すじ方向へ抜けるスリット７を設けておいて、シェービングカッター１の１回当りの切込み量Ｆを、シェービングカッター１の各歯３がスリット７の開口部の間隔Ｗを狭めるように撓むに際して、当該スリット７の開口部の間隔Ｗが０以上になるように設定される。これにより、被削歯車９の各歯１０の歯面１１とシェービングカッター１の各歯３の歯面４との間に当該シェービングカッター１の各歯３の撓みの反力よりも大きい力が作用することがないので、被削歯車９の各歯１０の歯面１１がシェービングカッター１の各歯３の歯面４で押しつぶされることがない。したがって、製品としての歯車９の精度を確保することができると共にシェービングカッター１の工具寿命を延長させることができる。また、シェービングカッター１の１回毎の各切込み量Ｆを適宜設定することにより、当該シェービングカッター１の各歯３の撓みを制御してより高い精度の歯車９を得ることができる。
また、本シェービング加工方法では、シェービングカッター１の切込みとドウェルとを交互に行いつつ目標切込み量に到達させ、該ドウェルが、シェービングカッター１を切込ませる毎に生じる当該シェービングカッター１の各歯３の撓みが復元されるのに要する時間だけ設定されるので、シェービングカッター１の各歯３の撓みに起因する歯車９の精度の低下が防止されて高い精度の歯車９を得ることができる。

なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
本シェービング加工方法では、シェービング加工としてプランジシェービング加工を採用したが、コンベンショナル方式、アンダーパス方式、ダイヤゴナル方式等のトラバースシェービング加工を用いてもよい。
図５に示されるように、シェービングカッター１の各歯３に形成されるスリット７の本数は、複数本であってもよく、適宜設定すればよい。
図６に示されるように、シェービングカッター１の各歯３に形成されるスリット７のスリット長さＬは、短く（図６の（ａ））形成しても、長く（図６の（ｂ））形成してもよく、適宜設定すればよい。
図７に示されるように、シェービングカッター１の各歯３に形成されるスリット７のスリット幅Ｗは、広く（図７の（ａ））形成しても、狭く（図７の（ｂ））形成してもよく、適宜設定すればよい。
図８に示されるように、シェービングカッター１の各歯３に形成されるスリット７は、曲線状（図８の（ａ））、くさび状（図８の（ｂ））、ペン先状（図８の（ｃ））に形成してもよく、適宜設定すればよい。

本シェービングカッターの斜視図である。 本シェービングカッターの歯の詳細を示す斜視図である。 シェービングカッターの歯と被削歯車の歯とが噛み合わされた状態をしめす図である。 本シェービング加工方法の説明図で、切込み量と加工時間との関係を示す図である。 他の実施の形態の説明図で、複数本のスリットが形成されたシェービングカッターの歯を示す図である。 他の実施の形態の説明図で、（ａ）はスリット長さＬが浅いスリットが形成されたシェービングカッターの歯を示す図で、（ｂ）はスリット長さＬが深いスリットが形成されたシェービングカッターの歯を示す図である。 他の実施の形態の説明図で、（ａ）はスリット幅Ｗが広いスリットが形成されたシェービングカッターの歯を示す図で、（ｂ）はスリット幅Ｗが深いスリットが形成されたシェービングカッターの歯を示す図である。 他の実施の形態の説明図で、（ａ）は曲線状のスリットが形成されたスリットが形成されたシェービングカッターの歯を示す図で、（ｂ）はくさび状のスリットが形成されたシェービングカッターの歯を示す図で、（ｃ）はペン先状のスリットが形成されたシェービングカッターの歯を示す図である。

符号の説明

１ シェービングカッター、３ 歯、６ 頂部、７ スリット

Claims (6)

1. 各歯に、各歯の頂部に開口して歯すじ方向へ抜ける少なくとも１つのスリットが形成されることを特徴とするシェービングカッター。
2. 前記スリットは、前記シェービングカッターが被削歯車に切込まれて該シェービングカッターの歯が該歯の頂部に形成される前記スリットの開口部の間隔を狭めるように撓むに際して、該スリットの開口部の間隔が０以上になるように、スリット幅又はスリット長さが適宜選択されることを特徴とする請求項１に記載のシェービングカッター。
3. 請求項１又は２に記載のシェービングカッターを用いるシェービング加工方法であって、前記シェービングカッターの各歯に、各歯の頂部に開口して歯すじ方向へ抜けるスリットを形成しておいて、前記シェービングカッターの各歯を、各歯に作用する応力に応じて前記スリットの開口部の間隔を狭めるように順次撓ませつつ、前記シェービングカッターを被削歯車に対して切込ませることを特徴とするシェービング加工方法。
4. 前記シェービングカッターを、所定の切込み量で断続的に切込ませることを特徴とする請求項３に記載のシェービング加工方法。
5. 前記シェービングカッターの切込み１回当りの切込み量が、前記シェービングカッターの各歯が前記スリットの開口部の間隔を狭めるように撓むに際して、該スリットの開口部の間隔が０以上になるように設定されることを特徴とする請求項４に記載のシェービング加工方法。
6. 前記シェービングカッターを所定の切込み量で切込む毎に、前記シェービングカッターの各歯の撓みが復元するのに要する時間だけドウェルが与えられることを特徴とする４又は５に記載のシェービング加工方法。
   
   

Images