JP5599220B2 - エンドカット被加工物ホイール上の二次ばりを除去するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、歯の端面歯縁（ｅｎｄ ｔｏｏｔｈ ｅｄｇｅ）を歯の端面と歯面とをつなぐ面取り部とを形成するための再加工を行うときにこの面取り部に隣接する歯面の周辺領域に生成された、歯付き被加工物ホイール上の二次ばりを除去するための方法に関し、この方法は、歯付き工具ホイールの歯面に回転可能に噛合される被加工物ホイールの歯面並びにこの方法を実行するのに適した装置を使用する。

歯車を切削すると端面歯縁上にばりが生成されるが、このばりは様々な理由で除去されなければならない。それらの理由の１つは、後続の加工ステップにおいて、歯車の端面がクランピング面及び基準表面としてしばしば使用されることがあり、その際に、ばりがこの表面の平面性に干渉することである。その他には、焼入れ後、伝動装置内で歯車が動作するときに、ばりによりその動作が中断される危険性があり、それにより歯面又は伝動装置の構成部品が損傷することがある。さらには、この種のばりにより、被加工物ホイールの取り扱い時に負傷する危険性もある。また、単にばりを除去するだけでも不十分である。残った歯縁が焼入れ時に過度に炭化されることによりガラス状に硬化する場合があり、その場合応力を受けると砕けてしまうからである。

ＥＰ１ ２７０ １２７Ａ１に記載されている既知の方法では、被加工物ホイールの材料が、被加工物ホイールに噛合される面取りホイールによって端面歯縁の領域内で移動し、それにより歯縁が面取り部となるように形を修正される。しかし、このように塑性的に別の形になることにより、面取り部に隣接する歯面の周辺に二次ばりが生成されてしまう。この二次ばりは、例えばホーニング又は研削などの後続のハード機械加工（ｈａｒｄ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）にとって深刻な問題である。二次ばりにより加工ツールが早期に摩損してしまうことから、面取り加工のために使用される工作機械を頻繁に調整する必要がある。このため、上述の先行技術では、被加工物ホイールを歯付き平滑化ホイール（ｔｏｏｔｈｅｄ ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ ｗｈｅｅｌ）に噛合して、二段階の圧力を使用して二次ばりを除去している。しかし、これでは、満足のいくような二次ばりの完全な除去を実現することはできない。

本明細書で使用される「歯付き（ｔｏｏｔｈｅｄ）」及び「トゥーシング（ｔｏｏｔｈｉｎｇ）」という用語は、回転することにより噛合が行われるような、外歯又は内歯の任意のトゥーシングを指す。トゥーシングは形状が円筒形又は円錐形であってよい。

ＥＰ１ ２７０ １２７Ａ１

本発明の課題は、二次ばりの除去を改善することを可能にする、上述したタイプの方法及び装置を提供することである。

本発明によると、この課題は、工具ホイールの歯面上に形成された切れ刃の切削運動を利用して二次ばりを除去する装置及び方法によって解決される。この切削運動は、噛合されることによって生じる。このことは、本発明による方法を用いることにより、二次ばりが、平滑化ローラ（ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ ｒｏｌｌｅｒ）を用いた加圧成形により滑らかにされるのではなく、切れ刃の切削運動を利用する機械加工によって除去されることを意味する。被加工物ホイールと工具ホイールとの噛合により、二次ばりが生成された歯面の周辺領域上の実質的に歯たけ方向において切削運動が生じる。この切削運動は、歯先から歯底（ｔｏｏｔｈ ｂａｓｅ）に向かう方向又はその反対方向で生じ得る。また、工具ホイールの各歯は、このような切れ刃をその左歯面並びに右歯面上に有することができる。この場合、二次ばりは、被加工物ホイールの連続する歯の左歯面及び右歯面から、間をあけずに連続して除去される。

本発明の他の特性、細部、及び利点は、図解を参照して本発明を説明する以下の記述から理解される。

エンドカット・工具ホイール（ｅｎｄ−ｃｕｔ ｔｏｏｌ ｗｈｅｅｌ）の一実施形態の斜視図である。 図１の工具ホイールの正面図である。 図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。 図３を拡大して示した断面図である。

本発明の任意の特徴及び少なくとも１つの構成を詳細に説明する前に、本発明が、以下の記述に記載される又は図面に示される構成要素の構成及び配置の細部への適用に限定されるわけではないことを理解されたい。本発明は別の構成も可能であり、様々な形で実施又は実行され得る。また、本明細書で使用される専門語及び用語は説明を目的としており、限定的なものとしてみなされるべきではないことを理解されたい。

上述したように、本発明による方法では、二次ばりは、平滑化ローラを用いた加圧成形によって滑らかにされるのではなく、切れ刃の切削運動を利用する機械加工によって除去される。被加工物ホイールと工具ホイールとの噛合により、二次ばりが生成された歯面の周辺領域上の実質的に歯たけ方向において切削運動が生じる。この切削運動は、歯先から歯底に向かう方向又はその反対方向で生じ得る。また、工具ホイールの各歯は、このような切れ刃をその左歯面及び右歯面上に有することができる。この場合、二次ばりは、被加工物ホイールの連続する歯の左歯面及び右歯面から、間をあけずに連続して除去される。

歯縁は、形の修正又は切削により面取りされるように再加工され得るが、いずれの場合も二次ばりが生成される。本発明による方法の一実施形態では、被加工物ホイールの端面歯縁の再加工が、被加工物ホイールに噛合される歯付き面取りホイールの歯によってこの歯縁が塑性変形されることによって実施される。被加工物ホイールに噛合される面取りホイールの歯領域のねじれ角は、生成される被加工物ホイールの面取り部に一致する。

装置に関しての本発明の課題は、歯の端面歯縁を歯の端面と歯面とをつなぐ面取り部となるように再加工することによって、この面取り部に隣接する歯面の周辺領域に生成される、歯付き被加工物ホイール上の二次ばりを除去するための装置と、被加工物ホイールの歯面に回転可能に噛合する歯面を有する歯付き工具ホイールとによって解決される。これは、工具ホイールの歯面上で、歯の幅方向に延びている切れ刃が、被加工物ホイールの歯面の周辺領域に噛合される歯面領域に形成されることを利用している。

本発明による装置では、切れ刃は、噛合するときに、二次ばりを有する被加工物ホイールの歯面の周辺領域上を実質的に歯たけ方向に移動して二次ばりを切削する。好適には、工具ホイールの各歯の左歯面及び右歯面は少なくとも１つのこのような切れ刃を有しており、これらの切れ刃は、上記の配置により、切削運動の際に、被加工物ホイールの連続する歯の左歯面及び右歯面に連続して噛合する。

好適には、工具ホイールの歯面は歯の幅方向において窪んでいるものとする。この窪み形状により、工具ホイールの機械加工点が、二次ばりを有する歯面の周辺領域のみに作られるようになり、一方で、歯の幅方向においてその機械加工点から歯の中心に向かって延在する歯面領域は工具ホイールに接触せず、したがって機械加工されない。

本発明の範囲内では、特に、切れ刃は、工具ホイールの歯のところにある凹部の縁部の一部分によって形成されるものとし、ここでは、この縁部は歯面に限定され、凹部は歯面に向かって開いているものとする。この場合、切れ刃を形成する縁部の一部分に隣接する歯面領域は自由表面であり、この部分に隣接する凹部の壁領域は切れ刃の機械加工表面である。

好適には、工具ホイールの歯面は、歯たけ方向において互いに離間される複数の切れ刃を有するものとする。上記の切れ刃は、噛合されるときに、歯たけ方向に変化しながら連続している二次ばりの部分に作用することができる。工具ホイールの歯の数と被加工物ホイールの歯の数との比を適切に選択することにより、いかなる場合でも、適当な回数だけ回転させることにより、上記の切れ刃の運動経路と二次ばりとの間で完全に重なり合う部分が作られ、二次ばりが完全に切削されるようになる。

有利な一実施形態では、各凹部が、その凹部に隣接する工具ホイールの歯の端面に向かって開いており且つ歯の左歯面から歯の右歯面まで延びていることをさらに特徴とする。ここでは、凹部は、工具ホイールの前面から材料を除去するという簡単な形で作られ得る。横断面に対して直角な断面で見た場合の断面形状は、その形状により切れ刃が形成されて二次ばりが除去されることが保証される限りにおいて、重要ではない。

この場合、凹部は螺旋状のねじ山（ｔｈｒｅａｄ ｏｆ ａ ｓｐｉｒａｌ）の横断面に配置されるのが好ましいことが分かっている。この螺旋を複数のねじ山から構成することを必須の条件としてもよい。ねじの数は例えば３から７の間であってよい。別法として、横断面の凹部は、１つの円の１つ又は複数の円弧上に位置されてもよい。これらのすべての場合において、凹部を作るために使用される工具は、適当な軌道曲線に沿って、工具ホイールの前部表面に対して軸方向に前進することによって移動する。

本発明の別の着想によると、工具ホイールが、同軸の歯付き面取りホイールに回転不可能なように接続されること、及び、被加工物ホイールの歯縁に噛合されるこの前記面取りホイールの歯が面取り部に一致するねじれ角を有することが必須とされる。被加工物ホイールは上記の手段に噛合されるときに回転され、それにより工具ホイールと面取りホイールとが結合されることから、面取り並びに二次ばりの除去が同一の工程で実施される。具体的には、面取りホイールの歯が周辺部の部分的な一区間のみに設けられることが必須の条件とされてよい。また、工具ホイールの歯は、上述した部分区間とは異なる周辺部の部分的な一区間上のみに切れ刃を有するだけで十分である。また、この場合、適当な回数だけ回転させること、及び、面取りホイールの歯の数と被加工物ホイールの歯の数との比を適切に選択することにより、被加工物ホイールのすべての歯に面取り部が確実に設けられるようにもなる。

添付の各図に示されている平歯車用工具ホイール（ｓｐｕｒ ｃｕｔ ｔｏｏｌ ｗｈｅｅｌ）は、平歯車用工具ホイール自体の回転可能に取り付けるためのシャフト又はアーバを収容するための、その回転軸と同軸の円筒形ハブ表面１と、複数の歯２を備える、回転軸と同軸のトゥーシングと、ハブ表面１からトゥーシングの歯末まで径方向に延在する、回転軸に対して直交する２つの端面３、４とを有する。歯２は、各々が、回転軸に対して垂直方向から見た平面図である図３及び４に示されている左歯面５及び右歯面６を有する。

端面３は、ハブ表面１と歯のトゥーシングの歯底円との間を延在する領域内では完全な平面である。一方で、歯２の端面を形成する、トゥーシングの歯底円と歯末との間の領域では、歯２に溝状の凹部７が設けられる。この凹部７は、各々の歯２上を、横断面で見ると左歯面５から右歯面６まで延在する。このようにして、凹部７がそれぞれの歯面５、６上の縁部８の境界を定める。前記縁部８の区間（又は一部分）９、１０は歯の幅方向に延在しており、各々が切れ刃を形成する。こうすることで、切れ刃９、１０に隣接する歯面５、６の領域が切れ刃を伴った自由表面となり、切れ刃９、１０に隣接する凹部７の壁領域がそれに付随した加工面となる。

図面は、さらに、すべての歯２の凹部７が回転軸を中心にした円弧形状の曲線区間上に位置することを示している。詳細には、これらの凹部７は円弧形状の区間であっても螺旋状のねじ山であってもよい。例えば図４に示されるような、横断面の平面に対して直交する断面では、凹部７の形状は大部分が不規則である。凹部７によって画定される縁部８が、端面３の反対側のそれぞれの歯２の端面の方向に延在する少なくとも１つの区間９、１０を有することのみが必要条件となる。

図示した工具ホイールは、それぞれの歯面と歯の端面とをつないでいる個別の面取り部となるように再加工された端面歯縁を有する被加工物平歯車（ｓｐｕｒ ｃｕｔ ｗｏｒｋ ｐｉｅｃｅ）を機械加工するのに使用される。再加工は、面取り部に隣接する歯面の周辺領域内に二次ばりが生成する。そこで、図示される工具ホイールが、機械加工される被加工物ホイールに回転可能に噛合される。被加工物ホイールと工具ホイールとの間の第１の軸位置は、切れ刃９、１０を有する工具ホイールの歯面領域が、二次ばりを有する被加工物ホイールの歯面の周辺領域に噛合するように選定される。したがって、切れ刃９、１０は、被加工物ホイールの二次ばり上で機械加工が行われるように実質的に被加工物ホイールの歯たけ方向に沿って切削運動するように移動し、実質的に数回の回転でそれらの二次ばりを除去する。

図示した工具ホイールは、一方の端面３上のみに、切れ刃９、１０を形成する凹部７を有しており、もう一方の端面４は完全な平面である。この平坦な端面４については、図示した工具ホイールと同様の工具ホイールを、鏡像反転した配置で上記の平坦な端面４に連結されてもよい。その場合、被加工物ホイール歯の２つの歯面領域に生成された二次ばりが同時に除去され得る。しかし、この場合には、接続される２つの工具ホイールの軸方向厚さの合計が、二次ばりを有する被加工物ホイールの歯面の周辺領域の軸方向距離に一致する必要がある。言うまでもなく、２つの工具ホイールの対向する端面４の間に挿入されるスペーシング・ディスクを用いて適切な調節を行うことができる。軸方向の寸法を適切に設定することにより、この実施形態は、両方の端面３、４上に凹部７を設けることにより工具ホイールを１つのみとすることができる。

別法として、二次ばりを両側で除去するための十分な空間が得られるように、図示された工具ホイールを２つ作製し、それらを互いに同軸となるように配置することも可能であり、その結果、凹部７を有するそれらの端面３が互いに対向する。

工具ホイールと被加工物ホイールとの間で歯面の噛合が必要とされ且つ所望されるのは、二次ばりを有する歯面の周辺領域のみであることから、工具ホイールの歯２は、歯幅が歯先に向かうに従って減少するように作られてよい。これは、例えば、被加工物ホイールの歯２の底を研磨することにより達成される。

ここでの図解で示した工具ホイールのトゥーシングはスパー・トゥーシング（ｓｐｕｒ ｔｏｏｔｈｉｎｇ）である。これは平歯付き被加工物ホイール（ｓｐｕｒ ｔｏｏｔｈｅｄ ｗｏｒｋ ｐｉｅｃｅ ｗｈｅｅｌ）の機械加工に適している。被加工物ヘリカル・ホイール（ｈｅｌｉｃａｌ ｗｏｒｋ ｐｉｅｃｅ ｗｈｅｅｌ）の場合、工具ホイールは適切なねじれ角を有するように作られる。

また、被加工物ホイールに対して同軸である面取りホイールが凹部７を有する端面３に接続され得る。上記の面取りホイールのデザイン及び機能は、ＥＰ１ ２７０ １２７Ａ１に開示されているばり取りホイールに一致する。この面取りホイール（図示せず）はその周部の全体又は一部に歯を有しており、これらの歯のねじれ角は被加工物ホイールに形成する面取り部に一致する。歯縁に噛合されることにより被加工物ホイールの歯縁の形を修正する、工具ホイールと面取りホイールとのこのような組合せにより、歯縁の面取り並びにこの工程で生成される二次ばりの除去が同一の加工サイクルで達成される。

本発明を好適な実施形態を参照して説明してきたが、本発明がこれらの好適な実施形態の細目に限定されないことを理解されたい。本発明は、その主題が添付の特許請求の範囲の精神及び範囲から逸脱することなく関連する、当業者にとって明らかであろう修正形態を含むことを意図している。

１ ハブ表面
２ 歯
３、４ 端面
５、６ 歯面
７ 凹部
８ 縁部
９、１０ 切れ刃

Claims (14)

1. 歯の端面歯縁を前記歯の端面と前記歯の歯面とをつなぐ面取り部に再加工することによって形成される、歯付き被加工物ホイール上の二次ばりを除去するための方法であって、前記二次ばりは、前記面取り部に隣接する前記歯面の周辺領域に形成され、
   前記被加工物ホイールの歯面を歯付き工具ホイールの歯面に回転可能に噛合させるステップを含む方法において、前記二次ばりが前記工具ホイールの歯面（５、６）上に形成される切れ刃（９、１０）の切削運動によって、前記被加工物の前記歯面の前記周辺領域から除去され、前記切削運動が、前記被加工物ホイールの前記歯面の前記周辺領域を歯付き工具ホイールの歯面に噛合させることによって生じることを特徴とする
   方法。
2. 前記被加工物ホイールの歯縁が、前記被加工物ホイールに噛合される歯付き面取りホイールの歯による前記歯縁の塑性変形によって再加工されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 歯付き被加工物ホイール上の二次ばりを除去するための装置であって、
   前記被加工物ホイールの歯面に回転可能に噛合され得る歯面（５、６）を有する歯付き工具ホイールを有する装置において、歯末の面の幅方向に延在する切れ刃（９、１０）が、前記工具ホイールの歯面（５、６）上の、前記被加工物ホイールの歯面の周辺領域に噛合される歯面の一領域内に形成されることを特徴とする
   装置。
4. 前記工具ホイールの前記歯面（５、６）が前記歯面の幅方向において窪んでいることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. 前記切れ刃（９、１０）が、前記工具ホイールの前記歯（２）に形成された凹部（７）の縁部（８）の一部分によって形成され、該凹部（７）は前記歯面（５、６）によって画成されると共に前記歯面に開口することを特徴とする、請求項３に記載の装置。
6. 前記被加工物ホイールの前記歯面（５、６）が、前記歯の歯たけ方向に離間した複数の切れ刃（９、１０）を有することを特徴とする、請求項３に記載の装置。
7. 各凹部（７）が、前記工具ホイールの前記歯（２）の隣接する端面（３）の方向に開いており且つ前記歯（２）の前記左歯面（５）からその前記右歯面（６）まで延在することを特徴とする、請求項３に記載の装置。
8. 前記凹部（７）が前記工具の横方向に配置され、前記工具上に螺旋状に形成されることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
9. 前記螺旋状のねじのねじ山は複数個であることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. 工具ホイールのトゥーシングが、該工具ホイールの２つの端面（３、４）によって形成される外歯平歯車であることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
11. 前記凹部（７）が前記２つの端面の一方（３）のみに設けられ、もう一方の前記端部（４）が平面であることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
12. 前記凹部（７）が両方の端面（３、４）に設けられることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
13. 前記工具ホイールが同軸の歯付き面取りホイールに回転不能に接続され、該面取りホイールの前記歯が前記被加工物ホイールの歯縁に噛合され且つ面取り部に一致するねじり角を有することを特徴とする、請求項３に記載の装置。
14. 前記面取りホイールの前記歯がその周辺部の部分的な一区間のみに設けられることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。

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