JP5147812B2 - 普遍的に使用可能なバーカッタヘッド及びこのバーカッタヘッドの使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、単一割出法において、ベベルギヤ、特にスパイラルベベルギヤを機械加工するためのバーカッタヘッドに関する。本発明は、また、単一割出法においてスパイラルベベルギヤを機械加工するための普遍的に使用可能な上記カッタヘッドの使用方法に関する。

ベベルギヤには、とりわけ、縦方向の側面ラインのカーブに基づき区別される種々のタイプがある。縦方向の側面ラインのカーブに従って区別されるベベルギヤとして、ストレートベベルギヤ、ヘリカルベベルギヤ及びスパイラルベベルギヤがある。

「スパイラルベベルギヤ（spiral-toothed bevel gears）」という用語は、おそらく、このギヤを一般的に「スパイラル状ベベルギヤ（spiral bevel gears）」と呼ぶ米国人から受け継がれたものであろう。螺旋は弧の特殊な形状を示すものであるため、ここでは、「スパイラルベベルギヤ」という用語に代えて「弧型ベベルギヤ」という用語を使用する方がよい。「スパイラルベベルギヤ」という用語は以降もまだ使用される。軸のオフセットを有するベベルギヤは、ハイポイド歯車とも呼ばれ、以降、ベベルギヤと呼ぶときは、軸のオフセットを有するベベルギヤと有さないベベルギヤとを意味する。

スパイラルベベルギヤにおいて、縦方向の側面ラインの形状は、更に円弧、拡張された外サイクロイド、インボリュート、及び、拡張された内サイクロイドに細分することができる。

円弧型ベベルギヤは、縦方向の側面ラインとして円弧を有する。円弧型ベベルギヤは、単一割出法（「間欠割出法」、「単一割出プロセス」、又は「正面フライス加工」ともいう。）において製造される。単一割出法は、図１Ａに図示されている。バーカッタヘッド２０のバーカッタ２１は、製造されるベベルギヤが一定の角度で静止している間に、円弧状の動作を完了する。さらなる歯間を製造するために、カッタヘッド２０は退避し、ワークピース１１が割出角度だけ回転する。段階的な更なる回転（ここでは反時計回り）が、図１Ａにおいて矢印Ａ、Ｂ及びＣにより示されている。したがって、同時に製造される歯間は常に一つである。カッタ２１は全て、割出円Ｎに沿って配置されている。

拡大された外サイクロイド型（「拡張された外サイクロイド型」ともいう。）ベベルギヤは、連続割出法（「連続ホブ加工」、「連続割出プロセス」、又は「表面ホブ加工」ともいう。）によって製造される。連続割出法における外サイクロイドの形成中において、カッタヘッドのスレッドの総数（カッタグループの個数）に対する歯の総数の比率は、定円Ｇの半径と動円Ｒの半径との比率に対応する。カッタの刃が配置されるカッタヘッドの基準の半径が、動円Ｒの半径よりも大きい場合において、拡張された外サイクロイドについて言及する。この連続割出法では、カッタヘッド２４とワークピース１１の両方が、連続動作において回転し、順次相互に適合する。このように、割出は連続的に行われ、全ての歯間が外見上同時に作られる。これに相当する例が図１Ｂに示されている。図１Ｂを参照すると、対応するカッタヘッド２４のバーカッタ２３が、典型的には、二つ一組で（複数個一組で）位置付けられていることが分かる。バーカッタ２３の配置は、前記のカッタヘッド２０とは異なり、前記の基準の円Ｎに沿った同心円上の配置にはなっていない。図１Ｂを参照すると、カッタヘッド２４の動円Ｒが、ワークピース１１の定円Ｇに沿って回転することが分かる。この図において、符号Ｍはカッタヘッド２４の中心点を示す。

インボリュート型ベベルギヤは、インボリュート曲線状の縦方向の側面ラインを有する。このようなベベルギヤも、連続割出法により円錐台状の特別なホブを用いて製造される。この原理に従って作動するクリンゲルンベルク社の方法はＰａｌｌｏｉｄ（商標名）と呼ばれる。

連続割出法において製造されるベベルギヤの例としては、クリンゲルンベルク社製のＳｐｉｒｏｆｌｅｘ（商標名）ベベルギヤ、及びＳｐｉｒａｃ（商標名）ベベルギヤがある。

ベベルギヤを形成するために使用されるカッタヘッドとしては、所謂バーカッタヘッドとフォームカッタヘッド（form cutter head）とに区別される。バーカッタヘッドには複数のバーカッタが設けられ、各バーカッタは、シャフトとヘッド領域とを有する。バーカッタには、該バーカッタを研磨することにより所望の形状と位置とを付与することができる。バーカッタヘッドは、フォームカッタヘッドよりも生産性が高く、バーカッタはプロファイル（profile）され得る。対照的に、フォームカッタヘッドには、フォームカッタ（form cutter）が設けられる。フォームカッタはドレッシングにおいて形状を維持する。フォームカッタはバーカッタとは異なる形状を有し、正面でのみドレッシングされる。フォームカッタのドレッシングには特別な研磨マシンを必要としないことが、フォームカッタを使用してベベルギヤをフライス加工する利点である。例えば、公知のサイクロパロイド方式は、スパイラルベベルギヤの形成にこの種のフォームカッタを使用する。

バーカッタヘッド及びフォームカッタヘッドには、バーカッタ又はフォームカッタの径方向の位置を修正可能にするために、いわゆる下地プレートまたは平行プレートが使用されることがある。この目的のため、前記のプレートは異なる厚みで用意される。カッタの位置は、一般的には最大で５ｍｍ外側へプレートとともに移動させることができる。カッタの位置の精度、カッタの取付け安定性、及び、カッタヘッドとカッタとからなる構造全体の剛性は、そのようなプレートを使用することにより損なわれる。

他種類の認定されたベベルギヤを使用する企業および使用者が存在する。したがって、要求に応じて特定のベベルギヤを形成できるようにするためには、店頭では対応するカッタヘッドをしばしば多数用意する必要がある。古いバーカッタヘッドから、新しく耐久性に優れたバーカッタを受けることができたり新しいベベルギヤ歯切り盤で使用できたりする新しいバーカッタヘッドに取り替える場合、出費が特に嵩む。古いカッタヘッドの全てを、対応する新しいバーカッタヘッドに取り替える必要がある場合、コストはかなり高くなる。

クリンゲルンベルク社製のＡＲＣＯＮ（商標名）カッタヘッドシステムは、単一割出歯切り法（単一割出法）用として、模範的な高性能のカッタヘッドシステムを代表するものである。例えば、３．７５インチのＡＲＣＯＮ（商標名）カッタヘッドは、１１個のカッタグループを運び、それらのカッタグループ毎に１つの内側カッタと１つの外側カッタとが設けられている。外側カッタは、歯間の外側すなわち凹状の側面から材料を除去する。内側カッタは、歯間の内側すなわち凸状の側面から材料を除去する。このように、この例では、合計２２個のバーカッタが使用される。このカッタヘッドを使用すると、例えば、モジュール４．５のベベルギヤを製造することができる。モジュール２．５のベベルギヤが必要な場合は、合計１４個のバーカッタを有する２．５インチの異なるＡＲＣＯＮ（商標名）カッタヘッドを使用する必要がある。他の製造業者のカッタヘッドシステムとしても、同様の例がなされる。

これに関連して、ツインブレードシステムも忘れてはならない。このシステムでは、カッタが歯間全体を形成し、このシステムは、単一割出におけるいわゆる仕上げ工程（completing process）にのみ適用することができる。

これらの例は、多くの使用者にとってツールの出費が莫大で高コストであることを証明する。

そこで、本発明は、可及的に少ないツールを使用して種々のスパイラルベベルギヤを製造でき、費用効率が高い解決策を提供することを目的とする。

前記目的は、請求項１に係るバーカッタヘッドによる本発明により達成される。本発明の有利な実施形態は、従属項の対象を形成する。また、前記目的は、請求項８に係る使用方法によっても達成される。

本発明に係るバーカッタヘッドは、第１バーカッタセットと第２バーカッタセットとの複数のバーカッタを受けるためのものである。前記バーカッタヘッドは、第１バーカッタセットのｎ個のバーカッタを受けるためのｎ個の前部受容開口部（frontal receptacle opening）を有する。該ｎ個の受容開口部（receptacle opening）は全て、単一割出法において前記ｎ個のバーカッタを使用して第１のスパイラルベベルギヤをフライス加工できるようにするために第１のカッタヘッドの基準の半径を有する第１のカッタヘッドの同心の基準の円（a first concentric cutter head nominal circle）に沿って配置されている。前記バーカッタヘッドは、第２バーカッタセットのｍ個のバーカッタを受けるための少なくともｍ個の受容開口部を更に有し、該ｍ個の受容開口部は全て、第２のカッタヘッドの基準の半径を有する第２のカッタヘッドの同心の基準の円に沿って配置されている。前記バーカッタヘッドに、第２バーカッタセットの前記ｍ個のバーカッタが装着されると、第２のスパイラルベベルギヤが単一割出法においてフライス加工され得る。ｎ及びｍは２以上の整数であり、第２のカッタヘッドの基準の半径は、第１のカッタヘッドの基準の半径よりも大きい。

本発明に係る上記バーカッタヘッドの使用方法は、該バーカッタヘッドが種々の歯の形状を有するスパイラルベベルギヤの製造に使用されることを提供する。異なる歯の形状を形成できるようにするために、異なるカッタヘッドの基準の半径を有するバーカッタヘッドが必要とされる。これは、カッタヘッドの基準の半径が歯の形状と所要の機械設定とに大きな影響を与えるためである。前記バーカッタヘッドは、第１バーカッタセットのｎ個のバーカッタを受けるためのｎ個の受容開口部を有し、該ｎ個の受容開口部は全て、単一割出法において前記ｎ個のバーカッタを使用して第１のスパイラルベベルギヤをフライス加工できるようにするために第１のカッタヘッドの基準の半径を有する第１のカッタヘッドの同心の基準の円に沿って配置されている。さらに、前記バーカッタヘッドは、第２バーカッタセットのｍ個のバーカッタを受けるための少なくともｍ個の受容開口部を更に有し、該ｍ個の受容開口部は全て、単一割出法において前記ｍ個のバーカッタのみを使用して第２のスパイラルベベルギヤをフライス加工できるようにするために第２のカッタヘッドの基準の半径を有する第２のカッタヘッドの同心の基準の円に沿って配置されている。ｎ及びｍは２以上の整数であり、第２のカッタヘッドの基準の半径は、第１のカッタヘッドの基準の半径よりも大きい。

本発明の有利な実施形態は、各従属項から推察され得る。

以下、本発明の利点をいくつか列挙する。本発明に係るカッタヘッドは、機動的に使用可能でありながら、従来のバーカッタヘッドの高い精度を維持する。この高い精度は、種々のカッタヘッドの基準の半径でバーカッタを受けるための高精度の凹所が存在することにより達成される。例えば電子的な浸食を用いることで、各凹所は所望の位置に正確に形成され得る。各凹所は１つのバーカッタを受けるために必要な最低限の大きさを有する。比較的小さな凹所のみが必要とされるため、カッタヘッドの剛性は基本的に維持されたままである。仮に凹所が径方向の正しい位置に設けられなければ、剛性は著しく低減する。

本発明に係る好ましいカッタヘッドは、基本的に一体的に実行されることを更なる特徴とする。

単一割出法の略図。 連続割出法の略図。 ベベルギヤのピニオンの側面図。 ベベルギヤ歯切り盤の斜視図。 本発明に係る第１のカッタヘッドの平面図。 本発明に係る第２のカッタヘッドの平面図。 本発明に係る第３のカッタヘッドの平面図。 本発明に係る第３のカッタヘッドの詳細な平面図。 本発明に係る第３のカッタヘッドの詳細なＡ−Ａ線断面図。 本発明に係る第３のカッタヘッドの詳細な側面図。 本発明に係る第３のカッタヘッドの斜視図。

本発明の説明に関して使用される用語は、関連のある出版物および特許にも使用されるものである。ただし、これらの用語は、よりよい理解に役立つために使用されるに過ぎないものである。本発明の考え、及び本願請求項の保護範囲は、用語の特異な選択によってそれらの範囲内に限定されるべきものでない。本発明は、他の特殊化された用語のシステム及び／又は領域に容易に転換することができる。それらの用語は、他の特殊化された領域において適切に使用されるべきである。

スパイラルベベルギヤのピニオン１１の側面図が図２に示されている。このベベルギヤのピニオン１１は、螺旋状に曲がりながら縦方向に延びる側面ラインを有する。本発明はまた、単一割出法で生産可能な他のベベルギヤのピニオン１１およびクラウン歯車（例えばハイポイドベベルギヤ）の生産にも適用することができる。

図３は、ベベルギヤ、好ましくは、スパイラルベベルギヤのピニオン１１及びスパイラルクラウンギヤの歯切りを行うための対応するＣＮＣ旋盤（ベベルギヤ歯切り盤とも呼ばれる。）１００の基本的な構造を示す斜視図である。

ＣＮＣ旋盤１００は次のように構成される。旋盤ハウジング１１０は、線形座標軸Ｘ（第１の軸）に沿って旋盤ベッド１０６上を水平且つ直線状に案内されている。第１キャリッジ１０３は、スピンドル駆動部１０１を使用することで、線形座標軸Ｚ（第２軸）に沿って、旋盤ハウジング１１０の側面に取り付けられたガイド１０５上を垂直に移動可能である。図３に示されるＣＮＣ旋盤１００において、第２キャリッジ１０８を有するワークピース用スピンドル搬送部は、前記Ｘ軸に直交する線形座標軸Ｙ（第３軸）に沿って旋盤ベッド１０４上のガイド１０７上を水平且つ直線状に案内される。鉛直方向の軸Ｃ（第４軸）を有する第１旋回装置１０９は、前記キャリッジ１０８に配置されている。図３に示されるＣＮＣ旋盤１００において、第１キャリッジ１０３のガイド１０５と前記Ｚ軸とは、鉛直線に対して傾斜している。

第１キャリッジ１０３は、ツールスピンドル軸１０２（第５軸）を中心として回転可能なように取り付けられたツールスピンドル１１１を搬送する。ツールスピンドル１１１は、例えば、複数のバーカッタを有するカッタヘッド２０等のツールを搬送する。ワークピーススピンドル１１２は、水平に案内されており、第２キャリッジ１０８と第１旋回装置１０９とにより直線状の移動および／または旋回が可能である。第１旋回装置１０９は、ワークピーススピンドル軸１１３（第６軸）を中心として回転可能なワークピーススピンドル１１２を搬送する。ワークピーススピンドル１１２は、ワークピース１１、本実施形態ではスパイラルベベルギヤのピニオン１１を搬送する。第１旋回装置１０９は、ワークピース１１を機械加工位置へ旋回させるために、前記Ｃ軸の周りに案内されながら水平に旋回可能である。ワークピーススピンドル１１２には、ワークピース１１を固定するためのチャック装置を設けるようにしてもよい。

図４に基づき、本発明の原理について説明する。図４には、異なる２セットのバーカッタを受けるために作られたバーカッタヘッド２０の平面図が示されている。符号１の位置には、第１カッタセットの外側カッタのために受容開口部２５．１が設けられている。符号５の位置には、第１カッタセットの内側カッタのために受容開口部２５．２が設けられている。第１カッタセットの２つのバーカッタ（すなわちｎ＝２）、または受容開口部２５．１，２５．２は、カッタヘッドの基準の半径ｒ１を有するカッタヘッドの同心の基準の円上に配置される。例えば、本実施形態において、ｒ１は３．７５／２ｉｎｃｈ（＝１．８７５ｉｎｃｈ＝４７．６２ｍｍ）である。カッタヘッドの同心の基準の円は全て、バーカッタヘッド２０のツールスピンドル軸１０２と一致する共通の中心点を有する。第１カッタセットの前記２つのバーカッタは、所謂カッタグループを形成する。後述するように、１つのカッタグループは複数のカッタグループで構成することができる。

さらに、バーカッタヘッド２０は、２つのバーカッタ（すなわちｍ＝２）を有する少なくとも更なる１組のカッタセット（第２カッタセット）のための受容開口部２６．１，２６．２を有する点に特徴がある。受容開口部２６．１は、第２カッタセットの外側カッタのために符号３の位置に設けられている。第２カッタセットの内側カッタのための受容開口部２６．２は、符号７の位置に配置されている。２つのバーカッタ、または第２カッタセットの受容開口部２６．１，２６．２は、カッタヘッドの基準の半径ｒ２を有するカッタヘッドの同心の基準の円上に配置される。例えば、本実施形態において、ｒ２は、５／２ｉｎｃｈ（＝２．５ｉｎｃｈ＝６３．５ｍｍ）である。

図４に示される上述のカッタヘッド２０は、２つの現存するカッタヘッド（３．７５ｉｎｃｈ及び５ｉｎｃｈのカッタヘッド）を切り換えることができる。カッタヘッドに第１カッタセットのバーカッタが装備されている場合、第１の歯の形状を有する第１のベベルギヤ１１を加工することができる。カッタヘッドに第２カッタセットのバーカッタが装備されている場合、異なる歯の形状を有する第２のベベルギヤを加工することができる。

しかしながら、そのような新手の、普遍的に使用可能なカッタヘッド２０の生産性は、１つのカッタグループを有するカッタセットが１組しか同時に使用されないため、特別高くない。

次の図面に基づき、本発明の意義をより明確にする。図５は、別の実施例を示す。図５のカッタヘッド２０は、第１カッタセットのバーカッタのためにｎ＝６個の受容開口部２５．１〜２５．６を有し、第２カッタセットのバーカッタのためにｍ＝６個の受容開口部２６．１〜２６．６を有する。第１カッタセットの外側カッタは、符号１の位置で受容開口部２５．１，２５．３，２５．５内に受けられる。第１カッタセットの内側カッタは、符号５の位置で受容開口部２５．２，２５．４，２５．６内に受けられる。第２カッタセットの外側カッタは、符号３の位置で受容開口部２６．１，２６．３，２６．５内に受けられる。第２カッタセットの内側カッタは、符号７の位置で受容開口部２６．２，２６．４，２６．６内に受けられる。第１カッタセットと第２カッタセットとは、それぞれ１つの内側カッタと１つの外側カッタとからなる３つのカッタグループでそれぞれ構成されている。

本実施例のカッタヘッドは、カッタグループの個数が多いため、図４に示すカッタヘッド２０よりも高い生産性を有する。

図６Ａには、別の実施例が図示されている。図６Ａのバーカッタヘッド２０は、第１カッタセットのバーカッタのためにｎ＝６個の受容開口部２５．１〜２５．６を有し、第２カッタセットのバーカッタのためにｍ＝６個の受容開口部２６．１〜２６．６を有し、第３カッタセットのバーカッタのためにｋ＝６個の受容開口部２７．１〜２７．６を有し、第４カッタセットのバーカッタのためにｊ＝６個の受容開口部２８．１〜２８．６を有する。

第１カッタセットの外側カッタは、符号１の位置で受容開口部２５．１，２５．３，２５．５内に受けられる。第１カッタセットの内側カッタは、符号５の位置で受容開口部２５．２，２５．４，２５．６内に受けられる。第２カッタセットの外側カッタは、符号３の位置で受容開口部２６．１，２６．３，２６．５内に受けられる。第２カッタセットの内側カッタは、符号７の位置で受容開口部２６．２，２６．４，２６．６内に受けられる。第３カッタセットの外側カッタは、符号２の位置で受容開口部２７．１，２７．３，２７．５内に受けられる。第３カッタセットの内側カッタは、符号６の位置で受容開口部２７．２，２７．４，２７．６内に受けられる。第４カッタセットの外側カッタは、符号４の位置で受容開口部２８．１，２８．３，２８．５内に受けられる。第４カッタセットの内側カッタは、符号８の位置で受容開口部２８．２，２８．４，２８．６内に受けられる。

上記の各カッタセットは、それぞれ１つの内側カッタと１つの外側カッタとからなる３つのカッタグループで構成されている。

第１カッタセットの受容開口部２５．１〜２５．６は、カッタヘッドの基準の半径ｒ１を有するカッタヘッドの同心の基準の円上に配置されている。例えば、本実施形態において、ｒ１は３．７５／２ｉｎｃｈ（＝１．８７５ｉｎｃｈ＝４７．６２ｍｍ）である。第２カッタセットの受容開口部２６．１〜２６．６は、カッタヘッドの基準の半径ｒ２を有するカッタヘッドの同心の基準の円上に配置されており、ｒ２は例えば５／２ｉｎｃｈ（＝２．５ｉｎｃｈ＝６３．５ｍｍ）である。第３カッタセットの受容開口部２７．１〜２７．６は、カッタヘッドの基準の半径ｒ３を有するカッタヘッドの同心の基準の円上に配置されている。例えば、本実施形態において、ｒ３は４．３７５／２ｉｎｃｈ（＝２．１８７５ｉｎｃｈ＝５５．５６ｍｍ）である。第４カッタセットの受容開口部２８．１〜２８．６は、カッタヘッドの基準の半径ｒ４を有するカッタヘッドの同心の基準の円上に配置されており、ｒ４は例えば６／２ｉｎｃｈ（＝３ｉｎｃｈ＝７６．２ｍｍ）である。

本発明に係るバーカッタヘッド２０は、概して第１バーカッタセットの複数のバーカッタを受けるために作られており、バーカッタヘッド２０は、第１カッタセットのｎ個のバーカッタを受けるためのｎ個の受容開口部２５．１〜２５．ｎを有する。第１カッタセットのｎ個のバーカッタは全て、第１カッタヘッドの基準の半径ｒ１を有する第１のカッタヘッドの同心の基準の円に沿って位置付けられる。バーカッタヘッド２０に第１カッタセットのｎ個のバーカッタが装備されている場合、単一割出法において、第１のスパイラルベベルギヤをフライス加工することができる。バーカッタヘッド２０は、第２カッタセットのｍ個のバーカッタを受けるための少なくともｍ個の受容開口部を更に有する。第２カッタセットのこれらｍ個のバーカッタは全て、第２カッタヘッドの基準の半径ｒ２を有する第２のカッタヘッドの同心の基準の円に沿って位置付けられ、これにより、単一割出法において、これらｍ個のバーカッタのみを使用して第２スパイラルベベルギヤをフライス加工することができる。前述の数字「ｎ」及び「ｍ」は全て２以上の数字である。例えば、ｎが６である場合（図５参照）、第１カッタセットの３つの内側カッタを受けるための受容開口部２５．１，２５．３，２５．５は、相互に１２０度の角度で間隔が空けられている。第１カッタセットの３つの外側カッタを受けるための受容開口部２５．２，２５．４，２５．６も、相互に１２０度の角度で間隔が空けられている。内側カッタのための受容開口部２５．１と外側カッタのための次の（近傍の）受容開口部２５．６との間の角度間隔は３６０／ｎ度、すなわち本実施例においてその角度は６０度である。また、ｍも６である場合、角度の仕様に関して前述したことは、受容開口部２６．１〜２６．６にも同様に適用される。第２カッタセットの３つの内側カッタは、相互に１２０度の角度間隔を有し、第２カッタセットの３つの外側カッタも相互に１２０度の角度間隔を有する。

例えば、ｎ＝６個のバーカッタが使用される場合、これらのバーカッタのうちの３つを内側カッタとし、残り３つを外側カッタとすることができる。この場合、１つの内側カッタと１つの外側カッタとをそれぞれ有する３つのカッタグループが、第１カッタセットとして使用される。

しかしながら、２つの内側カッタ、２つの外側カッタ、及び２つの荒削りブレードも、歯間の底部を切削するために使用することができる。この場合、各カッタセットは、１つの内側カッタと、１つの外側カッタと、１つの荒削りブレードとを有する。しかしながら、それは、仕上げブレードとしての２つの内側カッタと、仕上げブレードとしての２つの外側カッタと、荒削りカッタとしての２つの荒削りブレードとであってもよい。この場合、各カッタセットは、１つの内側カッタと、１つの外側カッタと、１つの仕上げブレードとを有する。

個々のカッタグループへの上記タイプのカッタの分配は、本発明の全ての実施形態に使用することができる。

第２カッタセットのｍ＝６のバーカッタを受けるための受容開口部２６．１〜２６．６は、第１カッタセットのｎ＝６のバーカッタを受けるための受容開口部２５．１〜２５．６に対して、少なくとも１５度の角度を変えて位置付けられている。例えば、図５では、第１カッタセットの外側カッタのための受容開口部２５．１（符号１の位置）と、第２カッタセットの外側カッタのための受容開口部２６．１（符号３の位置）との間の角度間隔は９０度である。第１カッタセットの外側カッタのための受容開口部２５．１（符号１の位置）と、第２カッタセットの内側カッタのための受容開口部２６．４（符号７の位置）との間の角度間隔は３０度である。

カッタヘッド２０は、個々の受容開口部を互いにオフセットして位置付けるために１５度の角度量に分割されることが好ましい。

図６Ｂには、（３つのカッタグループに分割される）６つのバーカッタをそれぞれ有する合計４つのカッタセットを受けることができる典型的なカッタヘッド２０の全ての寸法が示されている。個々の角度と、中心点（軸１０２）から個々の受容開口部の特定の最接近点までの半径（ミリメートル単位）とが明記されている。

本発明に係るカッタヘッドには、径方向に延びるねじを設けることが好ましく、これにより、個々のバーカッタをこれに対応する受容開口部に固定することができる。これらのねじは、雌ねじを備えた径方向に延びる締結穴に取り付けられる。雌ねじを備えた前記個々の締結穴の位置は、図６Ｂにおいて二重線で示されており、該二重線は、カッタヘッド２０の外周縁部から径方向内側へ受容開口部まで延びている。好ましくは、バーカッタ毎に２つの固定ねじが用いられる。これら２つの固定ねじは、軸方向において（斜めに）一方が他方の後方に取り付けられる。該固定ねじは、バーカッタを圧迫し、該バーカッタへの締結を確保する。

図６Ｃは、図６ＢのＡ−Ａ線断面図を示す。図６Ｃの上部領域には、（符号１の位置にある）受容開口部２５．１に連なる前記２つの締結穴３１．１，３１．２が示されている。図６Ｃの下部領域における前記２つの締結穴３１．１，３１．２は、（符号５の位置にある）受容開口部２５．２に連なっている。

典型的には、カッタヘッド２０は、本質的に筒状の対称的な基本形状を有し、プレート状の頭部領域３０と、筒状の後部領域３２とを備えている。中央部には中央穴３３が設けられ、これにより、ツールスピンドル上（例えば、図３のスピンドル駆動部１０１上）にカッタヘッド２０を固定できるようになっている。

前記受容開口部は、カッタヘッド２０を貫通して斜めに延びるように設けることが好ましい。これにより、該受容開口部は、頭部領域３０の前面と後面３４とに現れる。

これらの受容開口部の斜線形状は、図６Ｄに示される。これに応じて、固定ねじ用の締結穴３１．１，３１．２は、前記軸方向から僅かに傾斜した方向において一方が他方の上側に配置されている。

図６Ｅを参照すると、前記バーカッタの傾斜により、カッタヘッド２０の分割した後面３２が生じることが分かる。該後面には、前記受容開口部の個々のスロットの伸長が見られる。そのようなスロットは、図６Ｅにおいて参照符号３５によって示されている。

本発明に係るカッタヘッドでは、径方向および角度においてバーカッタの位置を正確に固定するために、前記受容開口部としては精密に製造されたスロットを用いることが好ましい。前記受容開口部は、径方向および角度の位置を正確に固定し、固定ねじを用いてバーカッタを締結するために、例えば、所謂カッタチャンバを形成する。

前記カッタチャンバにはスペーサプレートを設けることが好ましく、これにより、（スペーサプレートの厚みに対応する）僅かな幅で特定の受容開口部内においてバーカッタを径方向に移動させることができる。平行プレートとも言われるスペーサプレートを用いるこの構成は以前から知られており、以前のカッタヘッドにおいて既に使用されている。

バーカッタを位置決めして固定するために、締め付け用のくさびを使用してもよく、該くさびは、カッタヘッド２０の軸方向に対して斜めに受容開口部内に挿入されることが好ましい。

前記バーカッタは、典型的には、長方形または柱状の断面を備えたカッタシャフトを有する。したがって、カッタヘッド２０の受容開口部は、好ましくは相補的な対応する断面形状を有する。ただし、前記カッタシャフトは、凹状または凸状の断面を有してもよい。この場合、前記受容開口部の形状は、それに適応することが好ましい。

本発明に係るカッタヘッド２０の外径は、カッタヘッド２０上に収まり得る最大のカッタヘッドの基準の直径に由来する。例えば、最大のカッタヘッドの基準の直径が７．５ｉｎｃｈ（１９０．５ｍｍ）である場合、前記外径は約２６８ｍｍであることが好ましい。例えば、最大のカッタヘッドの基準の直径が３．７５ｉｎｃｈ（９５．２５ｍｍ）である場合、前記外径は約１６５ｍｍであることが好ましい。

本発明は、（図１の原理に従う）単一割出法で利用するための普遍的に使用可能なカッタヘッド２０に関する。そのようなカッタヘッド２０は、形成されるベベルギヤ１１が、一定の角度位置に静止している間に、らせん動作を完了する。歯間は、１つのフライス加工の通路において最終的な形状が形成されるまで機械加工される。さらに別の歯間を加工するために、バーカッタヘッド２０は退避し、ワークピース１１は、割出角度だけ回転される。したがって、同時に加工される歯間は常に１つである。

特に好ましい実施形態において、前記受容開口部（スロット）は、従来のカッタヘッドの受容開口部に比べて形状的に同一であってもよい。この実施形態の利点は、従来のカッタヘッドと、本発明に係る一般的なカッタヘッド２４とが、同一のベベルギヤの歯のための等しいカッタヘッドの基準の径を備えている場合、それらのカッタヘッド間で前記バーカッタを交換できることである。ただし、本発明に係るカッタヘッド２０が受けるバーカッタの個数は従来のカッタヘッドよりも少ない。この実施形態は、演算およびデータ記憶、並びに、保管および取扱いが著しく簡素化される利点を有する。

また、本発明は、特に、（例えばツインブレードシステムにおける）所謂完結方法（completing method）と半完結方法（semi-completing method）とに適用することができる。前記完結方法は、大量生産に使用される単一割出法である。前記完結方法は、他の単一割出法に比べて生産性が高くなる特徴がある。

勿論、本発明は、カッタヘッドの安定性が凹部の個数によって危険にさらされない限り、５つ以上の基準の径のカッタグループにも適用できる。

１：第１カッタグループの外側カッタの位置、２：第３カッタグループの外側カッタの位置、３：第２カッタグループの外側カッタの位置、４：第４カッタグループの外側カッタの位置、５：第１カッタグループの内側カッタの位置、６：第３カッタグループの内側カッタの位置、７：第２カッタグループの内側カッタの位置、８：第４カッタグループの内側カッタの位置、１１：ベベルギヤのピニオン、２０：バーカッタヘッド、２１：バーカッタ、２４：カッタヘッド、２５．１〜２５．６：第１カッタグループのバーカッタのための受容開口部、２６．１〜２６．６：第２カッタグループのバーカッタのための受容開口部、２７．１〜２７．６：第３カッタグループのバーカッタのための受容開口部、２８．１〜２８．６：第４カッタグループのバーカッタのための受容開口部、３０：プレート状頭部領域、３１．１，３１．２：固定ねじ用のねじ穴、３２：筒状の後部領域、３３：中心穴、３４：後面、３５：スロット、１００：ＣＮＣ旋盤、１０１：スピンドル駆動部、１０２：ツールスピンドル軸、１０３：第１キャリッジ、１０４：旋盤ベッド、１０５：ガイド、１０６：旋盤ベッド、１０８：第２キャリッジ、１０９：旋回装置、１１０：旋盤ハウジング、１１１：ツールスピンドル、１１２：ワークピーススピンドル、１１３：ワークピーススピンドル軸、ｎ：第１カッタグループのバーカッタの個数、ｍ：第２カッタグループのバーカッタの個数、ｋ：第３カッタグループのバーカッタの個数、ｊ：第４カッタグループのバーカッタの個数、Ａ：第１の割出回転、Ｂ：第２の割出回転、Ｃ：第３の割出回転、Ｇ：定円、Ｍ：カッタヘッドの中心点、Ｒ：動円。

Claims (10)

1. 第１バーカッタセットの複数のバーカッタを前面で受けるためのバーカッタヘッド（２０）であり、
   前記第１バーカッタセットのｎ個のバーカッタを受けるためのｎ個の受容開口部（２５．１〜２５．６）を有し、該ｎ個の受容開口部は全て、単一割出法において前記ｎ個のバーカッタを使用して第１のスパイラルベベルギヤ（１１）をフライス加工できるようにするために第１のカッタヘッドの基準の半径（ｒ１）を有する第１のカッタヘッドの同心の基準の円に沿って配置されている、バーカッタヘッド（２０）であって、
   該バーカッタヘッド（２０）は、第２バーカッタセットのｍ個のバーカッタを受けるための少なくともｍ個の受容開口部（２６．１〜２６．６）を更に有し、
   該ｍ個の受容開口部は全て、単一割出法において前記ｍ個のバーカッタのみを使用して第２のスパイラルベベルギヤをフライス加工できるようにするために第２のカッタヘッドの基準の半径（ｒ２）を有する第２のカッタヘッドの同心の基準の円に沿って配置されており、
   ｎ及びｍは２以上の整数であり、
   前記第２のカッタヘッドの基準の半径（ｒ２）は、前記第１のカッタヘッドの基準の半径（ｒ１）よりも大きく、
   前記ｎ個の受容開口部（２５．１〜２５．６）と、前記ｍ個の受容開口部（２６．１〜２６．６）とは、互いに対して角度間隔を空けて配置されている、ことを特徴とするバーカッタヘッド。
2. 前記バーカッタヘッド（２０）は、第３バーカッタセットのｋ個のバーカッタを受けるための少なくともｋ個の受容開口部（２７．１〜２７．６）を更に有し、
   該ｋ個の受容開口部は全て、単一割出法において前記ｋ個のバーカッタのみを使用して第３のスパイラルベベルギヤをフライス加工できるようにするために第３のカッタヘッドの基準の半径（ｒ３）を有する第３のカッタヘッドの同心の基準の円に沿って配置されており、
   ｋは２以上の整数であることを特徴とする請求項１に記載のバーカッタヘッド。
3. 前記バーカッタヘッド（２０）は、第４バーカッタセットのｊ個のバーカッタを受けるための少なくともｊ個の受容開口部（２８．１〜２８．６）を更に有し、
   該ｊ個の受容開口部は全て、単一割出法において前記ｊ個のバーカッタのみを使用して第４のスパイラルベベルギヤをフライス加工できるようにするために第４のカッタヘッドの基準の半径（ｒ４）を有する第４のカッタヘッドの同心の基準の円に沿って配置されており、
   ｊは２以上の整数であることを特徴とする請求項２に記載のバーカッタヘッド。
4. ｎは６であり、前記第１バーカッタセットの前記ｎ＝６個のバーカッタを受けるための前記受容開口部（２５．１〜２５．６）は相互に６０度の角度間隔を有し、
   ｍは６であり、前記第２バーカッタセットの前記ｍ＝６個のバーカッタを受けるための前記受容開口部（２６．１〜２６．６）は相互に６０度の角度間隔を有し、
   前記第２バーカッタセットの前記ｍ＝６個のバーカッタを受けるための前記受容開口部（２６．１〜２６．６）は、前記第１バーカッタセットの前記ｎ＝６個のバーカッタを受けるための前記受容開口部（２５．１〜２５．６）に対して、少なくとも１５度の角度を変えて位置付けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバーカッタヘッド。
5. ｎは６であり、前記第１バーカッタセットの前記ｎ＝６個のバーカッタを受けるための前記受容開口部（２５．１〜２５．６）は相互に６０度の角度間隔を有し、該受容開口部（２５．１〜２５．６）は、常に、外側切削バーカッタを受けるものと内側切削バーカッタを受けるものとが交互に前記第１のカッタヘッドの同心の基準の円に沿って配置されており、
   ｍは６であり、前記第２バーカッタセットの前記ｍ＝６個のバーカッタを受けるための前記受容開口部（２６．１〜２６．６）は相互に６０度の角度間隔を有し、該受容開口部（２６．１〜２６．６）は、常に、外側切削バーカッタを受けるものと内側切削バーカッタを受けるものとが交互に前記第２のカッタヘッドの同心の基準の円に沿って配置されており、
   前記第２バーカッタセットの前記ｍ＝６個のバーカッタを受けるための前記受容開口部（２６．１〜２６．６）は、前記第１バーカッタセットの前記ｎ＝６個のバーカッタを受けるための前記受容開口部（２５．１〜２５．６）に対して、少なくとも１５度の角度を変えて位置付けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバーカッタヘッド。
6. ｋは６であり、前記第３バーカッタセットの前記ｋ＝６個のバーカッタを受けるための前記受容開口部（２７．１〜２７．６）は相互に６０度の角度間隔を有し、該受容開口部（２７．１〜２７．６）は、常に、外側切削バーカッタを受けるものと内側切削バーカッタを受けるものとが交互に前記第３のカッタヘッドの同心の基準の円に沿って配置されていることを特徴とする請求項２に従属する請求項５に記載のバーカッタヘッド。
7. ｊは６であり、前記第４バーカッタセットの前記ｊ＝６個のバーカッタを受けるための前記受容開口部（２８．１〜２８．６）は相互に６０度の角度間隔を有し、該受容開口部（２８．１〜２８．６）は、常に、外側切削バーカッタを受けるものと内側切削バーカッタを受けるものとが交互に前記第４のカッタヘッドの同心の基準の円に沿って配置されていることを特徴とする請求項３に従属する請求項５に記載のバーカッタヘッド。
8. 種々の歯の形状を有するスパイラルベベルギヤを製造するためのバーカッタヘッド（２０）の使用方法であり、
   該バーカッタヘッド（２０）は、第１バーカッタセットのｎ個のバーカッタを受けるためのｎ個の受容開口部（２５．１〜２５．６）を備え、該ｎ個の受容開口部は全て、単一割出法においてｎ個のバーカッタを使用して第１のスパイラルベベルギヤ（１１）をフライス加工できるようにするために第１のカッタヘッドの基準の半径（ｒ１）を有する第１のカッタヘッドの同心の基準の円に沿って配置された使用方法であって、
   前記バーカッタヘッド（２０）は、第２バーカッタセットのｍ個のバーカッタを受けるためのｍ個の受容開口部（２６．１〜２６．６）を更に備え、
   該ｍ個の受容開口部は全て、単一割出法においてｍ個のバーカッタのみを使用して第２のスパイラルベベルギヤをフライス加工できるようにするために第２のカッタヘッドの基準の半径（ｒ２）を有する第２のカッタヘッドの同心の基準の円に沿って配置されており、
   ｎ及びｍは２以上の整数であり、
   前記第２のカッタヘッドの基準の半径（ｒ２）は、前記第１のカッタヘッドの基準の半径（ｒ１）よりも大きく、
   前記ｎ個の受容開口部（２５．１〜２５．６）と、前記ｍ個の受容開口部（２６．１〜２６．６）とは、互いに対して角度間隔を空けて配置されている、ことを特徴とする使用方法。
9. 前記バーカッタヘッド（２０）は、第３バーカッタセットのｋ個のバーカッタを受けるための少なくともｋ個の受容開口部（２７．１〜２７．６）を更に有し、
   該ｋ個の受容開口部は全て、単一割出法において前記ｋ個のバーカッタのみを使用して第３のスパイラルベベルギヤをフライス加工できるようにするために第３のカッタヘッドの基準の半径（ｒ３）を有する第３のカッタヘッドの同心の基準の円に沿って配置されており、
   ｋは２以上の整数であることを特徴とする請求項８に記載の使用方法。
10. 前記第１のスパイラルベベルギヤ（１１）は、前記第２のスパイラルベベルギヤおよび／または前記第３のスパイラルベベルギヤと異なる歯の形状を有することを特徴とする請求項８または９に記載の使用方法。

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