JP5284781B2 - 全先端幅の切削刃 - Google Patents

Description

本発明は、歯車を切削する切削刃、及び関連する刃を付けられた製品を対象とする。

かさ歯車及びハイポイド歯車の製造では、生成及び非生成(ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ａｎｄ ｎｏｎ−ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ)の歯車切削プロセスにおいて、正面フライスのタイプのカッタを利用することがよく知られている。正面フライスのカッタでは、切削刃は、１つの歯溝がカッタの各切削サイクル（たとえば押し込み、又は送り込み及びロール）によって形成させるようにカッタ・ヘッドに配列されている。カッタが引き抜かれ、加工物が次の歯溝を形成するために次の歯溝の位置に割り出される必要がある。正面フライス加工の場合には、正面フライスのカッタの全ての切削刃は、所望の溝の幾何学的形状（したがって歯のフランク（ｆｌａｎｋ）の幾何学的形状）が形成されるまでサイクル中に歯溝を通過する。

正面フライス加工の工具は、カッタ・ヘッドの正面又は周囲から突出する複数の刃を備え、切削刃は、カッタ・ヘッドの回転軸の周りで１つ又は複数の同心円に配置されている。切削刃は、（たとえば、Ｆｏｕｎｔａｉｎの米国特許第４，１３７，００１号、Ｂｌａｋｅｓｌｅｙの米国特許第４，５７５，２８５号、Ｓｔａｄｔｆｅｌｄ等の米国特許第６，１２０，２１７号、又はＫｏｔｔｈａｕｓの米国特許第３，７６０，４７６号などの）ある長さのバー・ストック（ｂａｒ ｓｔｏｃｋ）で作製された、一般にスティックタイプ又は棒状の刃と呼ばれるタイプのものであってもよい。切削刃は、フォームリリーブドタイプ（ｆｏｒｍ−ｒｅｌｉｅｖｅｄ ｔｙｐｅ）（たとえば、Ｗｈｉｔｍｏｒｅの米国特許第３，１９２，６０４号、又はＢｌａｋｅｓｌｅｙ等の米国特許第３，２６８，９８０号など）のものであってもよい。どちらのタイプも高速度鋼（ＨＳＳ）又はカーバイドなどの適切な材料から作製でき、刃は当業者によって知られるようにＴｉＮ、ＴｉＡＩＮ、ＡＩＴｉＮ、などの磨耗性を向上させる被覆で被覆された１つ又は複数の表面を有することができる。

一般に、正面フライスのカッタでは、加工物の歯車歯の凸のフランクを切削する１組の「内側の」刃がカッタ・ヘッド軸から第１の半径で配置され、同じ歯の空間内の凹のフランクを切削する１組の「外側の」刃が第２のより広い半径で配置される。このタイプのカッタの例がＷｉｌｄｈａｂｅｒの米国特許第２，０２４，４９４号又はＦｏｕｎｔａｉｎの米国特許第４，１３７，００１号で見ることができる。いくつかのカッタでは、歯溝の底を切削するために分離した底刃が含まれ（たとえばＫｏｔｔｈａｕｓの米国特許第３，７６０，４７６号）、その他のカッタでは、内側及び外側の切削刃が同様に歯溝の底で切削する切削部分を備える（たとえば、Ｓｐｅａｒの米国特許第４，２７８，３７０号）。或いは、歯溝の凸側面、凹側面、及び底（すなわち歯溝全体）を切削する切削刃も利用できる。このタイプのカッタの例がＧｌｅａｓｏｎの米国特許第１，２３６，８３４号、Ｗｉｌｄｈａｂｅｒの米国特許第１，６６７，２９９号、又はＲｉｂｂｅｃｋの国際公開番号２００４／１０３６２４に示されている。

内側及び外側の切削刃を有するカッタを備える歯車を製造する際に、刃のある領域がその他の領域よりも早く磨耗を受け、破損するので、切削刃の不均等な磨耗は、深刻な問題である。歯溝全体を切削する刃を有するカッタの場合、切り屑流れの問題を生じるおそれのある大きな切り屑を形成する傾向にあり、切削刃の真の一方の切削側面に切削刃を再び位置決めすることは他方の切削側面の位置にも悪影響を与え、他方の側面が最適な切削位置から外れて移動することになりがちなので、そのようなカッタを形直しすることは、行うことができない。

本発明は、正面フライス用の切削刃を対象とし、切削刃は、刃の切削端部（すなわち第１の部分）の一部分に沿って歯溝の所定の最終的な寸法を切削し、切削端部の残りの部分（すなわち第２の部分）に沿って歯溝の所定の最終的な寸法よりも小さな量で歯溝の残りの部分を切削するように構成される。本発明の切削刃の構造は、刃の切削縁部の間の切削負荷の分散をもたらし、歯溝の十分な間隔ももたらし、それによって切削刃は、カッタの形直しができるようにするために特に第１の部分に対して再び位置決めをすることができる。

次に、本発明を例としてのみ示す好ましい実施例を参照して本発明の詳細を論じる。図面では、同様の参照番号が同様の要素を示すために利用される。

図１は、内側及び外側の切削刃を利用する正面フライス加工プロセスを示す。歯溝２が、たとえば曲がりばかさ歯車などの、加工物２０の隣接する歯８、１０の対向する歯面４、６の間に形成される。中心Ｃを有する円の周りに配置された交互の内側の切削刃２４及び外側の切削刃２６（一部分のみが示される）を有する正面フライスのカッタ２２は、カッタが加工物に対して所定の最大限の深さの位置に送られると、カッタの全ての切削刃が溝２を通過するように方向Ｒに回転する。内側の切削刃２４は歯１０の凸形状の歯面６を長手方向に切削し、外側の切削刃２６は歯８の凹形状の歯面４を長手方向に切削する。

図２は、図１の歯車２０のような歯車での歯溝２の全体的な断面形状を示す。歯溝２は、隣接する歯８、１０の対向する側面４、６を備え、さらに底部１２及び丸みのある部分１４及び１６を備える。

図３は、重ね合わせた図で、従来技術の内側の切削刃２４及び外側の切削刃２６が順次溝２を通過する、それぞれの位置を示す。内側の切削刃２４は歯１０の凸面６を切削する圧力角の切削縁３０を備え、溝２の底部１２の一部分を切削する先端縁部３２、並びに対応する歯溝の丸み１６を切削する丸みのある圧力縁部３４をさらに備えることが理解できる。内側の切削刃２４は、歯面を切削しない空間側面３６も備える。外側の切削刃２６は歯８の凹面４を切削する圧力角の切削縁４０を備え、溝２の底部１２の一部分を切削する先端縁４２、並びに対応する歯溝の丸み１４を切削する丸みのある圧力縁部４４をさらに備えることも理解できる。外側の切削刃２６は空間側面４６も備える。

図４は、正面フライス加工に関する別の従来技術の配置を示し、歯溝２を通過する各切削刃５０が、歯溝の両側面４、６、並びに歯溝２の底部１２及び丸み部分１４、１６を切削する。言い換えれば、図４の切削刃は、各切削刃５０が両側の切削縁５２、５４並びに先端の切削縁５６及び丸みのある切削縁部５８、５９で切削する点で溝全体の（ｆｕｌｌ−ｓｌｏｔ）刃である。

上記に示したように、図３に示すような内側及び外側の切削刃を有するカッタでは、高い切削負荷のため、特に丸みのある圧力の切削縁部３４、４４などの刃の領域がその他の領域よりも早く磨耗を受け、破損するので、切削刃の不均等な磨耗は、深刻な問題である。図４のような歯溝全体を切削する刃を有するカッタでは、たとえば切り屑流れの問題を生じるおそれのある大きな切り屑が形成する傾向がある。また、切削刃をその真の一方の切削側面縁に再び配置することは、他方の切削側面縁にも影響を与え、他方の側面が最適な切削位置から移動することになりがちであるので、そのようなカッタの形直しは行うことができない。さらに、両側面の切削縁を有する切削刃は通常、切削に最適でない０の正面すくい角を備える。

発明者等は、切削刃上により多く取り囲む切削領域を備えることによって、溝全体の切削刃を寸法的に取り扱うが、切削刃の一方の側面にある程度の空間をもたらし、不均等な刃の磨耗が低減し、切削刃が形直しすることが可能であることを維持し、正面のすくい角及び／又はフック角を有することができるものを発見した。

本発明の切削刃が図５〜７に示される。図５では、圧力角の切削縁６２、圧力切削縁部６４、及び先端の切削縁部６６（集合的に「第１の」切削縁部）を備える内側の切削刃６０が示され、それらが共に、それぞれ溝２の側面６、丸み１６、及び底部１２全体を所定の形又は幾何学的形状、たとえば所望のおおよその形（後に続く研削に仕上げ代が残される）又は所望の仕上げられた形に切削し、そのそれぞれが図２の歯溝２の形によって例示されるように理解できる。本発明は溝２の形に限定されないが、生成された又は生成されない正面フライス加工によって生成される任意の歯溝の形又は幾何学的形状に適用可能であることを理解されたい。

本発明の切削刃は、所定の丸み１４を形成するために必要な寸法よりも小さい寸法のものである別の丸み切削部分６８（すなわち空間のある丸み切削縁）も備える。したがって、空間のある丸み切削縁６８は、他の歯溝の丸み１４を所定の形状に近似した形状に「大まかに作る」が、所定の歯溝の丸み部分１４と過剰なストック材料を備える空間のある丸み切削縁６８との間の距離６７を残す。切削刃６０は、その長さの全て又は一部分に沿って歯溝２の他のフランク面４を大まかに切削するために、空間のある側面６９も備え、それは切削縁であってもよい。空間のある丸みの切削縁６８及び空間のある側面６９の任意の切削縁は、「第２の」切削縁部を定義する。

当然のことながら、上述の議論は図６に示されるような外側の切削刃７０に同様にあてはまるが、切削刃は、圧力角の切削縁７２、丸みのある切削縁７４、及び先端の切削縁７６（集合的に「第１の」切削縁部）を備え、それらが共に、溝２の側面４、丸み１４、及び底部１２全体をそれぞれ所定の形又は寸法、たとえば所望の大まかな形（後に続く研削に仕上げ代が残される）又は所望の仕上げられた形に切削し、そのそれぞれが同様に図２の歯溝２の形によって例示されるように理解できる。

本発明の切削刃７０は、所定の丸み１６を形成するために必要な寸法よりも小さい寸法のものである別の丸み切削縁部分７８（すなわち空間のある丸み切削縁）も備える。したがって、空間のある丸み切削縁７８は、他の歯溝の丸み１６を所定の形状に近似した形状に「大まかに作る」が、所定の歯溝の丸み部分１６と過剰なストック材料を備える空間のある丸み切削縁７８との間の距離７７を残す。切削刃６０は、その長さの全て又は一部分に沿って歯溝２の他のフランク面２を大まかに切削するために、空間のある側面６９も備え、それは切削縁であることもできる。空間のある丸みの切削縁７８及び空間のある側面７９の任意の切削縁は、「第２の」切削縁部を定義する。

大まかに作られた歯溝の丸み（たとえば図５の６７又は図６の７７）を切削した後に残るストック材料の量（すなわち距離）は、適切な刃の強度及び／又は切削縁の支持を含む歯車及び／又は切削刃の設計、切削刃の磨耗傾向、歯車が仕上げ作業を受けるかどうか、形直しに所望される溝の許容差の量などのパラメータに基づいた任意の量であることができる。しかし、切削後の大まかに作られた歯溝の丸みに残るストック材料の好ましい量は、約０．０５１〜０．００５１ｍｍ（０．００２〜０．０００２インチ）である。

空間のある縁部６９及び７９は、異なる構成で示されるが本発明はそれに限定されない。空間のある縁部は、図５に示されるように真直ぐであってもよいが、湾曲し、又は図６に示されるようにフランクの輪郭の全て又は一部分のみに沿って歯の輪郭表面の外形により密接して追随することができる。所望であれば、空間のある切削縁は、距離６７又は７７と同じ、又はほぼ同じ距離で歯のフランクの輪郭から距離を置いて配置でき、又は歯のフランクの輪郭表面から距離を変更できる。空間のある丸み切削縁（６８、７８）並びに空間のある側面の切削縁（たとえば６９、７９）は、最終の所望の歯車の幾何学的形状を生成しない。

本発明の構成では、圧力角の切削縁及び丸みのある圧力切削縁は、当分野で周知のものと同様に歯溝を切削する。しかし、拡張された先端縁部並びに空間のある丸み切削縁、及び任意で空間のある切削縁それ自体は、切削刃に均衡の取れた負荷をもたらす。たとえば、従来技術の図３を見ると、内側又は外側の切削刃のどちらかが歯溝を通過するとき、切削刃の圧力角縁、丸みのある縁部、及び先端部分でほとんど全ての切削が行われる。しかし、それぞれの空間のある縁部と歯溝の反対側面との間の領域は、切削刃と接触しない。歯溝を通る次の切削刃は、溝の反対側でのみ同じ状態に置かれる。どちらの場合にも、圧力側の丸みのある縁の付近の切削負荷は高く、この領域の刃の磨耗はより進行している。本発明では、歯溝を通ってくる各切削刃は、切削刃のより多くの部分に沿って同じ量のストック材料を除去する。したがって、切削負荷は全体としてより均等であり低下する。

また、上記に述べられたように、歯溝の最終的な所望の幾何学的形状に切削しない第２の切削縁部を使用して、本発明の切削刃を形直しできるように、十分な刃の空間（たとえば距離６７又は７７）が提供される。圧力角の切削縁部は、空間のある丸み切削縁６８、７８で切削刃の寸法が縮小されているため、空間のある切削縁又は（溝全体の切削刃では可能でない）空間のある丸み切削縁の機能又は目的に悪影響を与えずに適切な位置に調整できる。歯溝の実際の切削と所定の又は所望の位置との間の距離６７、７７は、切削刃の移動ができるようにし、したがって形直しの機会を提供する。

本発明を好ましい実施例を参照して述べてきたが、本発明はその特定のものに限定されないことを理解されたい。本発明は、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく主題が関連する、当業者に明らかになる変更形態を含むことが意図される。

歯車を製造するための正面フライス加工プロセスの図である。 歯車の歯溝の代表的な図である。 正面フライス加工中に歯車を切削する１つのタイプの従来技術の切削刃の切削位置を示す図である。 正面フライス加工中に歯車の歯溝全体を切削する従来技術の切削刃を示す図である。 歯溝からストック材料の一部分を除去するために配置された本発明の切削刃を示す図である。 歯溝からストック材料の他の部分を除去するために配置された本発明の切削刃を示す図である。 正面フライス加工中に歯車を切削する図５及び図６の切削刃の切削位置を示す図である。

Claims (13)

1. 正面フライス加工プロセスで加工物の隣接する歯の間の溝を形成する切削刃であって、前記溝が所定の形を有し、前記切削刃が、
   圧力角の切削縁、丸みのある圧力切削縁、先端の切削縁、空間のある丸み切削縁、及び空間のある側面を有する切削端部を備え、
   前記圧力角の切削縁、丸みのある圧力切削縁、及び先端の切削縁が第１の切削縁を形成し、前記溝の対応するそれぞれの側面部、丸みのある部分、及び底部全体を前記所定の形状に切削するように寸法を決められ、
   少なくとも前記空間のある丸み切削縁が第２の切削縁を形成し、前記溝の対応する丸みのある部分を前記所定の形に切削するのに必要なものより小さく寸法を決められ、前記第２の切削縁を使用して切削中に、前記所定の形の前記溝の前記空間のある丸み切削縁と前記溝の前記対応する丸みのある部分の間に距離があり、
   前記第１の切削縁と前記第２の切削縁とが、一緒になって１つの連続する切削縁を画定する切削刃。
2. 前記空間のある側面の長手方向の少なくとも一部分に沿って切削縁をさらに備え、前記空間のある側面の切削縁が第２の切削縁の一部分を形成する、請求項１に記載の切削刃。
3. 内側の切削刃である、請求項１に記載の切削刃。
4. 外側の切削刃である、請求項１に記載の切削刃。
5. 前記空間のある側面の切削縁が、前記溝の対応する側面部を所定の形に切削するのに必要なものより小さく寸法を決められ、前記第２の切削縁によって切削中に前記空間のある側面の切削縁と前記所定の形の前記溝の前記対応する側面部との間に距離がある、請求項２に記載の切削刃。
6. 前記空間のある側面の切削縁と前記対応する側面部との間の距離の寸法が変わる、請求項５に記載の切削刃。
7. 前記空間のある側面の切削縁と前記対応する側面部との間の距離と、前記空間のある丸み切削縁と前記対応する丸みのある部分との距離とが等しくなっている、請求項５に記載の切削刃。
8. 前記距離が、０．０５１〜０．００５１ｍｍ（０．００２〜０．０００２インチ）の範囲である、請求項１に記載の切削刃。
9. 正面フライス加工プロセスで加工物の隣接する歯の間の溝を形成する切削刃であって、前記溝が所定の形を有し、前記切削刃が、
   圧力角の切削縁、丸みのある圧力切削縁、先端の切削縁、空間のある丸み切削縁、及び空間のある側面を有する切削端部を備え、
   前記圧力角の切削縁、丸みのある圧力切削縁、及び先端の切削縁が第１の切削縁を形成し、前記溝の対応するそれぞれの側面部、丸みのある部分、及び底部全体を前記所定の形状に切削するように寸法を決められ、
   前記空間のある丸み切削縁及び前記空間のある側面の切削縁が第２の切削縁を形成し、前記溝の対応する丸みのある部分を前記所定の形に切削するのに必要なものより小さく寸法を決められ、前記第２の切削縁を使用して切削中に、前記所定の形の前記溝の前記空間のある丸み切削縁と空間のある側面の切削縁と前記対応するそれぞれの丸み部分とフランク面との間に距離があり、
   前記第１の切削縁と前記第２の切削縁とが、一緒になって１つの連続する切削縁を画定する切削刃。
10. 前記空間のある側面の切削縁と前記対応する側面部との間の距離の寸法が変わる、請求項９に記載の切削刃。
11. 前記空間のある側面の切削縁と前記対応する側面部との間の距離と、前記空間のある丸み切削縁と前記対応する丸みのある部分との距離とが等しくなっている、請求項９に記載の切削刃。
12. 前記距離が、０．０５１〜０．００５１ｍｍ（０．００２〜０．０００２インチ）の範囲である、請求項９に記載の切削刃。
13. 正面フライス加工プロセスで加工物の隣接する歯の間の溝を形成する切削刃であって、前記溝が所定の形を有し、前記切削刃が、
    圧力角の切削縁、丸みのある圧力切削縁、先端の切削縁、空間のある丸み切削縁、及び空間のある側面の切削縁を有する切削端部を備え、
    前記圧力角の切削縁、丸みのある圧力切削縁、及び先端の切削縁が第１の切削縁を形成し、前記溝の対応するそれぞれの側面部、丸みのある部分、及び底部全体を前記所定の形状に切削するように寸法を決められ、
    前記空間のある丸み切削縁及び前記空間のある側面の切削縁が第２の切削縁を形成し、前記溝の対応する丸みのある部分を前記所定の形に切削するのに必要なものより小さく寸法を決められ、前記第２の切削縁を使用して切削中に、前記所定の形の前記溝の前記空間のある丸み切削縁と空間のある側面の切削縁と前記対応するそれぞれの丸み部分とフランク面との間に距離があり、前記空間のある側面の切削縁と前記対応する側面部との間の距離と、前記空間のある丸み切削縁と前記対応する丸みのある部分との距離とが等しくなっており、
    前記第１の切削縁と前記第２の切削縁とが、一緒になって１つの連続する切削縁を画定する切削刃。

Images