JP6330443B2 - Skiving cutter and gear - Google Patents
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Description
本発明は、スカイビング用カッター、及び歯車に関し、詳しくは、ワークに歯車部を形成するピニオンギヤ状の複数の切刃部を有し、ワーク軸芯と食い違うカッター軸芯を中心に駆動回転し、ワークと同期回転しつつ、相対移動させることによりワークを切削するカッター、及び、このカッターにより製造された歯車に関する。 The present invention, skiving cutter, and relates to the gear, particularly, it has a pinion-like plurality of cutting portions forming the gear portion to the workpiece, and rotated around the cutter shaft center which crisscrosses the workpiece axis The present invention relates to a cutter that cuts a workpiece by relative movement while rotating synchronously with the workpiece, and a gear manufactured by the cutter.
ハイポサイクロイド歯車減速機構や波動歯車減速機構では、非インボリュート曲線を歯形に持つ歯車が利用されている。これらの減速機構では大きい減速比を得るものであるが、歯車同士の中心間距離が変化すると正確に噛み合わなくなるため、歯車に高い精度が要求される。尚、正確な噛み合いが維持できない場合には伝動効率の低下や、噛み合いノイズの発生を招くことになる。 In the hypocycloid gear reduction mechanism and the wave gear reduction mechanism, a gear having a non-involute curve in a tooth shape is used. These reduction mechanisms can obtain a large reduction ratio, but if the center-to-center distance between the gears changes, the gears do not mesh correctly, and high accuracy is required for the gears. In addition, when accurate meshing cannot be maintained, transmission efficiency is reduced and meshing noise is generated.
非インボリュート歯形の内歯車を切削により製造する手段として、ワークをピニオン状のカッターにより切削するギヤーシェービングが考えられる。しかしながら、このギヤーシェービングでは、摩耗に伴いカッターを再研削(研ぎ直し)した場合には、カッターの刃形や刃厚が変化する。このため、再研削の後には、カッターによる切削で内歯車の歯形に誤差を招くものであった。この不都合は非特許文献1でも説明されている。
As a means for manufacturing a non-involute toothed internal gear by cutting, gear shaving in which a workpiece is cut by a pinion-like cutter can be considered. However, in this gear shaving, when the cutter is reground (re-sharpened) due to wear, the blade shape and blade thickness of the cutter change. For this reason, after regrinding, an error was caused in the tooth profile of the internal gear by cutting with a cutter. This inconvenience is also explained in
一方、非インボリュート歯形の形成方法として、非特許文献2に示されるスカイビング加工がある。スカイビング加工では高速での歯形形成が可能となるが、この場合にもカッターの再研削が必要となる。このような不都合を改善するため特許文献1には、ピニオン状のカッターではないが、複数のカッターバーをベース本体に支持した組み立て式の構成のスカイビングツールが示されている。
On the other hand, as a method of forming a non-involute tooth profile, there is skiving processing shown in Non-Patent
スカイビングによる加工では、スカイビング用カッターとワークとの回転運動により発生する「すべり(滑り)」により切削を行うため、シェーパでの加工のようにカッターを歯すじ方向に往復運動させて切削する加工法と比べると滑らかな切削が可能であり、ワークに形成された歯部の歯面も滑らかに仕上がる。 In machining by skiving, cutting is performed by "slip (slip)" generated by the rotary motion of the skiving cutter and the workpiece. Therefore, the cutter is reciprocated in the direction of the tooth trace as in the case of machining by a shaper. Compared with the processing method, smooth cutting is possible, and the tooth surface of the tooth portion formed on the workpiece is also finished smoothly.
また、スカイビングによる加工では、カッターの回転速度を速くすることにより高速切削が容易に実現可能である。従って、例えば波動歯車のように非インボリュート歯形で多数の細かい歯を有する歯車の加工を行う場合に、スカイビング加工は特に有利な加工法といえる。 Further, in the machining by skiving, high speed cutting can be easily realized by increasing the rotation speed of the cutter. Accordingly, skiving is a particularly advantageous machining method when machining a gear having a large number of fine teeth such as a wave gear, for example, with a non-involute tooth profile.
ただし、スカイビング加工では、カッターをワークと同期回転させつつワークの歯すじ方向に相対的に送る形態で切削が行われるため、送り方向で先行する刃端面側と外側、つまり、切刃を構成する刃先のエッジが摩耗し易いものである。 However, in skiving processing, cutting is performed in such a form that the cutter is rotated relative to the workpiece while being rotated synchronously with the workpiece, so that the blade end surface side and the outside leading in the feeding direction, that is, the cutting blade is configured. The edge of the cutting edge is easily worn.
このような摩耗に対して、再研削により対応することも考えられる。しかしながら、特許文献1のスカイビングツールでは、複数のカッターバーに対して、スクイ面だけでなく逃げ面まで研削を必要とするため、コストがかかり、改善の余地がある。特に、この特許文献1に示されるような各切刃が独立に構成されるスカイビングツールでは、小型の歯車用のツールを構成するには不向きである。
It is also conceivable to cope with such wear by regrinding. However, since the skiving tool of
本発明の目的は、摩耗による切削性能の低下が抑制され良好な切削状態を維持することが可能なスカイビング用カッターを合理的に構成し、このスカイビング用カッターで形成される非インボリュート歯車又は修正されたインボリュート歯車、歯車を構成する点にある。 An object of the present invention is to rationally configure a skiving cutter capable of maintaining a good cutting state while suppressing a decrease in cutting performance due to wear, and a non-involute gear formed by the skiving cutter or The modified involute gear and the gear constitute the gear.
本発明の特徴は、ワーク軸芯と異なるカッター軸芯を中心に駆動回転し、ワークと同期回転する状態で前記ワークに形成される歯車部の歯すじに沿って相対移動することによりワークを切削し、前記歯車部を形成するピニオンギヤ状の複数の切刃部が形成され、
前記切刃部の刃先に、前記カッター軸芯寄りの第1エッジと、前記第1エッジよりも前記カッター軸芯からさらに離れた第2エッジにより区画されるスクイ面が、前記カッター軸芯に対し傾斜姿勢で形成され、
前記カッター軸芯を含む断面で見たとき、前記スクイ面が、当該スクイ面と前記相対移動の方向で先行する刃端面との境界と、前記刃先とを結ぶ仮想直線より窪む凹状に形成されている点にある。
The feature of the present invention is that the workpiece is cut by driving and rotating around a cutter axis different from the workpiece axis, and relatively moving along the gear teeth of the gear portion formed on the workpiece while rotating synchronously with the workpiece. And a plurality of pinion gear-shaped cutting blade portions forming the gear portion are formed,
A squeeze surface defined by a first edge closer to the cutter axis and a second edge further away from the cutter axis than the first edge is formed on the cutting edge of the cutting edge portion with respect to the cutter axis. Formed in an inclined posture ,
When viewed in a cross-section including the cutter shaft core, the squeeze surface is formed in a concave shape that is recessed from an imaginary straight line that connects the boundary between the squeeze surface and the blade end surface that precedes in the direction of relative movement and the blade edge. There is in point.
スカイビング加工では、スカイビング用カッターがワークの歯すじ方向に相対的に送られると同時に、カッター軸芯を中心に回転する形態で切削が行われる。特に、本発明のスカイビング用カッターでは、スクイ面の外縁となる第1エッジと第2エッジとをワークに接触させる形態での切削が可能となる。これについて、図11に示す従来のカッター10の具体構成と、図12に示す本発明のカッター10の具体構成とによる切削形態の比較を以下に説明する。
In skiving processing, the skiving cutter is relatively fed in the direction of the tooth trace of the workpiece, and at the same time, cutting is performed in a form that rotates around the cutter axis. In particular, the skiving cutter of the present invention enables cutting in a form in which the first edge and the second edge, which are the outer edges of the squeeze surface, are brought into contact with the workpiece. About this, the comparison of the cutting form by the specific structure of the
従来のカッター110では図11に示す如く、刃先の先端にのみエッジEXが形成されるため、所定の切削代Dでワーク2に対しカッター110を切削方向に移動させた場合には、切削時には刃先のエッジEXに連なる直線領域Lで切削が行われ、エッジEXに対する応力集中も招きやすい。これに対して、本発明のカッター10では図12に示す如く、刃先に第1エッジE1とスクイ面13と第2エッジE2とが形成されるため、所定の切削代Dでワーク2に対しカッター10を切削方向に移動させた場合には、スクイ面13と第2エッジE2とで折れ曲がった形態となる屈曲領域Mで切削が行われ、応力の分散が可能となる。つまり、本発明の構成による屈曲領域Mは、従来構成による直線領域Lより長くなるため、従来構成と比較して刃先に作用する面圧を低下させ、応力の分散により刃先の摩耗の抑制が可能となる。
また、従来のカッター110では刃先のエッジEXを角度βとした場合に、本発明のカッター10では、刃先の第1エッジE1の部位の角度γを、角度βより大きくすることが可能となり、この第1エッジE1の摩耗を一層抑制できる。
As shown in FIG. 11, in the
Further, in the
更に、図13に示す如く、仮想線で示す如く先鋭な刃先部を備えるように設計されたカッター210と、実線で示す如く面取りを行いスクイ面13が形成されたカッター10とを比較すると、スクイ面13が形成されたカッター10では、刃先部11Tが距離Fだけ後退し、カッター全体が小径化する。この構成のため、例えば、先鋭な刃先部を備える初期の設計に対して単に面取りによりスクイ面を形成しただけのカッター210では、距離Fによる切削不足分を補う位置にスカイビング用カッター210をセットして、非インボリュート歯形や、修正されたインボリュート歯形を切削した場合には、刃厚誤差に加え、大きな歯形誤差を招くことになる。また、スクイ面13を形成し、適正な歯形を切削できるように切刃等の形状を設定したカッター210でも、スクイ面13が平坦に形成された構成では、エッジ部分が鈍角となり切削性能が低いものであった。Furthermore, as shown in FIG. 13, when the
本構成のスカイビング用カッター10では、図13に示す如くスクイ面13と刃端面11Sとの境界(第1エッジE1)と、刃先部11T(第2エッジE2)とを結ぶ仮想直線より凹状に形成される。これによりスクイ面13と刃端面11Sとの境界に鋭利なエッジ(第1エッジE1)を作り出し、刃先11Tも鋭利なエッジ(第2エッジE2)が作り出されるため、これらのエッジで切削を行え、切削性能を一層高め、刃厚誤差や歯形誤差を招き難いものにできる。In the skiving
従って、摩耗による切削性能の低下が抑制され良好な切削状態を維持するスカイビング用カッターが構成された。Therefore, a skiving cutter that maintains a good cutting state while suppressing a decrease in cutting performance due to wear has been constructed.
本発明は、前記スクイ面と、前記相対移動の方向で先行する刃端面との境界に前記第1エッジが形成され、前記スクイ面と前記刃先の逃げ面との境界に前記第2エッジが形成されている点にある。 In the present invention, the first edge is formed at the boundary between the squeeze surface and the blade end surface preceding in the direction of relative movement, and the second edge is formed at the boundary between the squeeze surface and the flank surface of the blade edge. It is in the point.
これによると、切削時には第1エッジと第2エッジとがワークに接触し、これらのエッジで切削が行われ、応力の分散が可能となる。 According to this, at the time of cutting, the first edge and the second edge come into contact with the workpiece, cutting is performed at these edges, and the stress can be dispersed.
本発明の特徴は、ワーク軸芯と異なるカッター軸芯を中心に駆動回転し、ワークと同期回転する状態で前記ワークに形成される歯車部の歯すじに沿って相対移動することによりワークを切削し、前記歯車部を形成するピニオンギヤ状の複数の切刃部が形成され、The feature of the present invention is that the workpiece is cut by driving and rotating around a cutter axis different from the workpiece axis, and relatively moving along the gear teeth of the gear portion formed on the workpiece while rotating synchronously with the workpiece. And a plurality of pinion gear-shaped cutting blade portions forming the gear portion are formed,
前記切刃部の刃先に、前記カッター軸芯寄りの第1エッジと、前記第1エッジよりも前記カッター軸芯からさらに離れた第2エッジにより区画されるスクイ面が、前記カッター軸芯に対し傾斜姿勢で形成され、A squeeze surface defined by a first edge closer to the cutter axis and a second edge further away from the cutter axis than the first edge is formed on the cutting edge of the cutting edge portion with respect to the cutter axis. Formed in an inclined posture,
前記切刃部のうち、前記刃端面側で、前記カッター軸芯を中心とする回転方向でトレーリング側に沿う領域に面取部が形成されている点にある。Among the cutting blade portions, a chamfered portion is formed in a region along the trailing side in the rotation direction around the cutter axis on the blade end surface side.
スカイビング加工では、スカイビング用カッターがワークの歯すじ方向に相対的に送られると同時に、カッター軸芯を中心に回転する形態で切削が行われる。特に、本発明のスカイビング用カッターでは、スクイ面の外縁となる第1エッジと第2エッジとをワークに接触させる形態での切削が可能となる。これについて、図11に示す従来のカッター10の具体構成と、図12に示す本発明のカッター10の具体構成とによる切削形態の比較を以下に説明する。In skiving processing, the skiving cutter is relatively fed in the direction of the tooth trace of the workpiece, and at the same time, cutting is performed in a form that rotates around the cutter axis. In particular, the skiving cutter of the present invention enables cutting in a form in which the first edge and the second edge, which are the outer edges of the squeeze surface, are brought into contact with the workpiece. About this, the comparison of the cutting form by the specific structure of the
従来のカッター110では図11に示す如く、刃先の先端にのみエッジEXが形成されるため、所定の切削代Dでワーク2に対しカッター110を切削方向に移動させた場合には、切削時には刃先のエッジEXに連なる直線領域Lで切削が行われ、エッジEXに対する応力集中も招きやすい。これに対して、本発明のカッター10では図12に示す如く、刃先に第1エッジE1とスクイ面13と第2エッジE2とが形成されるため、所定の切削代Dでワーク2に対しカッター10を切削方向に移動させた場合には、スクイ面13と第2エッジE2とで折れ曲がった形態となる屈曲領域Mで切削が行われ、応力の分散が可能となる。つまり、本発明の構成による屈曲領域Mは、従来構成による直線領域Lより長くなるため、従来構成と比較して刃先に作用する面圧を低下させ、応力の分散により刃先の摩耗の抑制が可能となる。As shown in FIG. 11, in the
また、従来のカッター110では刃先のエッジEXを角度βとした場合に、本発明のカッター10では、刃先の第1エッジE1の部位の角度γを、角度βより大きくすることが可能となり、この第1エッジE1の摩耗を一層抑制できる。Further, in the
更に、これによると、切削時には、エッジと比較して面取部が広い面でワークに接触するため、このトレーリング側の摩耗が抑制される。この結果、切刃部の変形の程度が小さくなり、長期に亘って良好な切削状態を維持できる。Further, according to this, during cutting, the chamfered portion comes into contact with the workpiece on a surface wider than that of the edge, so that wear on the trailing side is suppressed. As a result, the degree of deformation of the cutting edge is reduced, and a good cutting state can be maintained over a long period of time.
従って、摩耗による切削性能の低下が抑制され良好な切削状態を維持するスカイビング用カッターが構成された。Therefore, a skiving cutter that maintains a good cutting state while suppressing a decrease in cutting performance due to wear has been constructed.
本発明は、前記スクイ面と、前記相対移動の方向で先行する刃端面との境界に前記第1エッジが形成され、前記スクイ面と前記刃先の逃げ面との境界に前記第2エッジが形成されている点にある。In the present invention, the first edge is formed at the boundary between the squeeze surface and the blade end surface preceding in the direction of relative movement, and the second edge is formed at the boundary between the squeeze surface and the flank surface of the blade edge. It is in the point.
これによると、切削時には第1エッジと第2エッジとがワークに接触し、これらのエッジで切削が行われ、応力の分散が可能となる。According to this, at the time of cutting, the first edge and the second edge come into contact with the workpiece, cutting is performed at these edges, and the stress can be dispersed.
本発明は、前記スクイ面が、前記カッター軸芯を中心とする円錐面の一部として形成されても良い。 In the present invention, the squeeze surface may be formed as a part of a conical surface centered on the cutter axis.
このようなスクイ面は、カッターの刃端面の外周側ほど多く研削するように、砥石やグラインダーをカッター軸芯に対して傾斜する姿勢に設定し、カッター軸芯を中心にカッターを回転させることで形成する。これにより、スクイ面の形成が容易となる。 Such a squeeze surface is set so that the grindstone and grinder are inclined with respect to the cutter axis so that the outer peripheral side of the cutter edge surface is ground, and the cutter is rotated around the cutter axis. Form. Thereby, formation of a squeeze surface becomes easy.
本発明は、前記カッター軸芯を含む断面で見たとき、前記スクイ面が、当該スクイ面と前記相対移動の方向で先行する刃端面との境界と、前記刃先とを結ぶ仮想直線より窪む凹状に形成されても良い。 The present invention, when viewed in cross-section including the pre-Symbol cutter axis, the rake surface, recess and the border between the rake edge preceding in the direction of the with the rake face relative movement, the virtual straight line connecting the said cutting edge It may be formed in a concave shape.
図13に示す如く、仮想線で示す如く先鋭な刃先部を備えるように設計されたカッター210と、実線で示す如く面取りを行いスクイ面13が形成されたカッター10とを比較すると、スクイ面13が形成されたカッター10では、刃先部11Tが距離Fだけ後退し、カッター全体が小径化する。この構成のため、例えば、先鋭な刃先部を備える初期の設計に対して単に面取りによりスクイ面を形成しただけのカッター210では、距離Fによる切削不足分を補う位置にスカイビング用カッター210をセットして、非インボリュート歯形や、修正されたインボリュート歯形を切削した場合には、刃厚誤差に加え、大きな歯形誤差を招くことになる。また、スクイ面13を形成し、適正な歯形を切削できるように切刃等の形状を設定したカッター210でも、スクイ面13が平坦に形成された構成では、エッジ部分が鈍角となり切削性能が低いものであった。
本構成のスカイビング用カッター10では、図13に示す如くスクイ面13と刃端面11Sとの境界(第1エッジE1)と、刃先部11T(第2エッジE2)とを結ぶ仮想直線より凹状に形成される。これによりスクイ面13と刃端面11Sとの境界に鋭利なエッジ(第1エッジE1)を作り出し、刃先11Tも鋭利なエッジ(第2エッジE2)が作り出されるため、これらのエッジで切削を行え、切削性能を一層高め、刃厚誤差や歯形誤差を招き難いものにできる。
As shown in FIG. 13, when the
In the
本発明は、前記切刃部のうち、前記相対移動の方向で先行する刃端面の周方向での刃厚が、前記相対移動方向で従動する部位の周方向の刃厚より大きく設定された点にある。 The present invention is characterized in that, in the cutting blade portion, the blade thickness in the circumferential direction of the blade end surface preceding in the direction of relative movement is set larger than the blade thickness in the circumferential direction of the portion driven in the relative movement direction. It is in.
これによると、刃端面側の刃厚より刃端面の反対側の刃厚が薄くなるため、切刃部と切刃部との間の間隔は刃端面の反対側ほど広くなる。このため良好な逃げ角が形成され、円滑な切削が実現する。 According to this, since the blade thickness on the opposite side of the blade end surface becomes thinner than the blade thickness on the blade end surface side, the distance between the cutting edge portion and the cutting blade portion becomes wider toward the opposite side of the blade end surface. For this reason, a favorable clearance angle is formed and smooth cutting is realized.
本発明は、請求項1又は3に記載のスカイビング用カッターでの加工により非インボリュート歯車又は修正されたインボリュート歯車を形成しても良い。
In the present invention, a non-involute gear or a modified involute gear may be formed by processing with the skiving cutter according to
スカイビング用カッターは、非インボリュート歯車あるいは修正されたインボリュート歯車の加工を高速で行うだけでなく、シェーパにより形成された歯車の歯面と比較して滑らかな仕上がりとなる。従って、スカイビング用カッターで非インボリュート歯車又は修正されたインボリュート歯車を形成することにより、摩擦による伝動効率の低下を抑制して効率的な伝動を実現し静粛性に優れた歯車を得ることが可能となる。 The skiving cutter not only processes the non-involute gear or the modified involute gear at a high speed, but also has a smooth finish compared to the tooth surface of the gear formed by the shaper. Therefore, by forming a non-involute gear or a modified involute gear with a skiving cutter, it is possible to achieve efficient transmission by suppressing the decrease in transmission efficiency due to friction, and to obtain a gear with excellent quietness It becomes.
本発明は、請求項1又は3に記載のスカイビング用カッターでの加工によりハイポサイクロイド減速機構又は波動歯車機構に用いる歯車を形成しても良い。
In the present invention, a gear used for a hypocycloid speed reduction mechanism or a wave gear mechanism may be formed by processing with the skiving cutter according to
ハイポサイクロイド減速機構と波動歯車機構とは高い減速率での伝動を可能にするものであり、歯数の多いものが求められる。例えば、ハイポサイクロイド減速機構又は波動歯車機構を比較的小型の歯車で構成する場合には、伝動効率を高めるために歯面を滑らかに仕上げることが必要となる。このような要望に対してスカイビング用カッターでの加工では歯数の多い歯車であっても滑らかな歯面の歯車を形成し得るものとなり、伝動効率が高いハイポサイクロイド減速機構又は波動歯車機構の構成が可能となる。 The hypocycloid speed reduction mechanism and the wave gear mechanism enable transmission at a high speed reduction rate, and are required to have a large number of teeth. For example, when the hypocycloid speed reduction mechanism or the wave gear mechanism is constituted by a relatively small gear, it is necessary to finish the tooth surface smoothly in order to increase the transmission efficiency. In response to such demands, processing with a skiving cutter can form a gear having a smooth tooth surface even with a gear having a large number of teeth, and a hypocycloid reduction mechanism or wave gear mechanism with high transmission efficiency. Configuration is possible.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔スカイビング加工の概要〕
スカイビング用カッター(以下、カッター10と略称する)は、図1及び図2に示す歯車加工装置において、リング状のワーク1の内周面を切削することにより平内歯車を製造することができる。この歯車加工装置は、特開2012−45687号公報や、特開2012−51049号公報に示されるものと同様の機構を有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Outline of skiving process]
A skiving cutter (hereinafter abbreviated as a cutter 10) can produce a flat internal gear by cutting the inner peripheral surface of a ring-shaped
歯車加工装置では、ワーク軸芯Yを中心にして回転するテーブル2にワーク1を支持し、このワーク軸芯Yと食い違う位置関係のカッター軸芯Xに対して回転自在にピニオンギヤ状のカッター10を支持している。カッター10は、外周に複数の切刃部11を有し、ワーク軸芯Yに対してカッター軸芯Xを傾斜角αだけ傾斜させることにより、ワーク1に対するカッター10の送り方向がカッター10の歯すじ方向と一致するようにセットされる。
In the gear machining apparatus, a
つまり、カッター10の切刃部11を、ワーク軸芯Yと平行な姿勢に設定し、切刃部11の刃端面11S(図5、図6を参照)の側(図2で下側)をワーク1の内周面に接触させ、刃端面11Sと反対側(図2で上側)がワーク1の内周から離間するようにカッター10を配置する。
That is, the
このセッティング状態で、ワーク1を、ワーク軸芯Yを中心にして主回転方向Rに回転させると共に、このワーク1の内周の移動速度と、カッター10の切刃部11の外周の移動速度とが等速となるようにカッター軸芯Xを中心にしてカッター10を従回転方向Sに回転させる。更に、カッター10をワーク軸芯Yと平行な送り方向Zに移動させることで切削が行われ、ワーク1に歯車部が形成される。
In this setting state, the
切削時にはカッター10の回転と同時に、カッター10の切刃部11は、ワーク1に対してワーク軸芯Yと平行な送り方向Zへ相対移動する。これにより、カッター軸芯Xを中心にする回転に伴う移動成分と、ワーク軸芯Yと平行な送り方向Zへの移動成分とが合成され、この合成された方向へ切刃部11がワーク1に対し相対移動することになる。また、切削時にカッター10は、ワーク1に対して合成された方向に相対移動し、この相対移動時にワーク1はワーク軸芯Yを中心に回転する。従って、合成された方向への相対移動量と、ワーク1の回転量(厳密には、この回転量のうち、合成された方向に沿う成分)との差が「すべり」となり、この「すべり」により切削が行われる。
At the time of cutting, simultaneously with the rotation of the
具体的な切削形態を図3及び図4に示している。これらの図に示すように、切削時には前述した「すべり」によりカッター10の切刃部11がワーク1の内周を切削して歯溝1Gを形成し、夫々の歯溝1Gの間に歯部1Tが形成される。また、1つの切刃部11がワークの内周に接触してから離間するまでの一回の切削では、ワーク1に形成される歯車部の歯すじ方向に僅かな長さの歯溝1Gを形成するだけであるが、カッター10が送り方向Zに動作することにより歯溝1Gが歯すじ方向に連なり、その結果、複数の歯溝1Gの間に歯部1Tが形成され、歯車が完成する。
Specific cutting forms are shown in FIGS. As shown in these drawings, at the time of cutting, the
〔カッター〕
図1〜図8に示すように、カッター10は、HRC65程度の硬度の高速度鋼製や超硬合金製の円錐台形状の母材の外面にヘリカル状の溝を形成する加工により、ピニオンギヤ状となる複数の切刃部11を有している。このカッター10では、大径側(歯車の歯先円直径が大きい側に相当)を刃端面11Sと称しており、複数の切刃部11において、刃端面11Sの刃厚(歯車の歯厚に相当)が最も大きく、この反対側ほど刃厚が小さくなるように加工されている。これにより、ワーク1に形成される切削面に対する逃げ角が形成される。
〔cutter〕
As shown in FIGS. 1 to 8, the
尚、本発明のカッター10の母材は円錐台形状に限るものではなく、例えば、円柱状、円筒状であっても良い。このような形状の母材を用いることにより、切刃部11を研削(研磨)した場合にも切刃部11の刃形が変化しないものになる。
The base material of the
前述したように切刃部11は歯車と類似した形状を有するものであり、送り方向Zに移動させた場合に刃端面11Sが先行するようにカッター10の姿勢が設定される。カッター10をカッター軸芯Xに沿って見たとき、1つの切刃部11には1つの刃先11Tと、これを挟む両側には、従回転方向Sに向かう回転で先行するリーディング側の先行面11Aと、これと逆のトレーリング側の後続面11Bとが形成されている。
As described above, the
特に、このカッター10では、複数の切刃部11のうち刃端面11Sにおいて、当該刃先11Tの側ほど、カッター軸芯Xに対して刃端面11Sから遠ざかるように傾斜するスクイ面13が形成されている。このカッター10では、刃端面11Sが、カッター軸芯Xに対して直交する姿勢の平面状に形成されている。
In particular, in this
このようなスクイ面13のうち、刃端面11Sとの境界には円弧状の第1エッジE1が形成され、刃先11Tの側で、切刃部11の外縁との境界に第2エッジE2が形成される。尚、このカッター10では再研削を行う場合には、刃端面11Sの外周側を面取りをするように研削するだけでスクイ面13が形成され、これと同時に第1エッジE1と第2エッジE2とが形成される。つまり、スクイ面13は、カッター軸芯X側で突出形状となる第1エッジE1と、カッター軸芯Xと反対側で突出形状となる第2エッジE2とを外縁として形成されている。
In such a
図7に示すように、カッター軸芯Xに沿う方向視において切刃部11の刃幅の中心を通る中心ラインCと、この中心ラインCに直交する姿勢の基準ラインHを想定する。また、スクイ面13は、先行面11A及び後続面11Bと交わる部位における接線Lと基準ラインHとの交差角度θが60度未満になる領域に形成する。尚、この交差角度θは60度であっても、60度を超える角度であっても良い。
As shown in FIG. 7, a center line C passing through the center of the blade width of the
また、複数の切刃部11の刃端面11Sにおいて、カッター軸芯Xを中心とする従回転方向Sに回転で従動するトレーリング側で、先行面11Aとの境界部分には面取部12が形成されている。この面取部12は、スクイ面13に隣接する領域に形成されるため、面取部12のうち刃端面11Sに沿う領域に第1エッジE1が延長する領域に形成され、面取部12のうち先行面11Aに沿う領域に第2エッジE2が形成されることになる。
Further, in the
この面取部12は、砥石やグラインダーによる研削により形成することが可能であるが、ショットブラストやショットピーニングの技術により形成される。
The chamfered
〔切削作動〕
スカイビング加工では、ワーク1とカッター10とが同期回転する状態で、カッター10が、ワーク1に向けて送り方向Zに相対移動することで切削が開始される。切削時にはワーク1の内周に対して送り方向Zへの移動により刃先11Tがワーク1に圧接すると同時に、カッター軸芯Xを中心にした回転により刃先11Tがワーク1に回転方向に圧接する。これにより前述して「すべり」が発生し、刃先11Tと、これに連なる先行面11Aにおいて切削が行われる。
[Cutting operation]
In skiving processing, cutting is started when the
本発明のカッター10では、前述したようにスクイ面13が形成され、第1エッジE1と第2エッジE2とが形成されるため、切刃部11の断面とスクイ面13との成す角度を大きくする(例えば鈍角にする)と同時に、第1エッジE1と第2エッジE2とによる切削を可能にする。また、本発明のカッターでは、スクイ面13の外縁となる第1エッジE1と第2エッジE2とワーク1に接触させる形態での切削が可能となる。このような切削形態では、スクイ面13から第2エッジを介して連なる折れ曲がった領域を切削代として切削を行えるため、直線的な領域で切削を行う従来からのカッターと比較して長い領域に応力を分散させ、刃先11Tの摩耗の抑制が可能となる。
In the
これにより、単一のエッジを備えた切刃部11と比較すると、切削時に刃先11Tに作用する負荷を分散させ、圧力の集中を軽減して摩耗を抑制する。つまり、切削時には、第1エッジE1と第2エッジE2とに圧力を分散させた状態で、これら第1エッジE1と第2エッジE2とでの切削を実現する。これにより、カッター10の寿命を延ばし効率的な切削を継続的に行える。
Thereby, compared with the
また、切削時には面取部12がワーク1に接触するため、摩耗が抑制され、この面取部12に連なる第1エッジE1と第2エッジE2とにおいても切削が行われる。
Further, since the chamfered
また、切刃部11に単一のエッジが形成されカッター10で切削を行った場合には、比較的大きいサイズの切粉が発生する。この切粉は、遠心力によりワーク1の内面に付着しやすく切刃部11の温度上昇を招くものであった。これに対して、本発明のカッター10では、第1エッジE1での切削により発生した切粉に、第2エッジE2が接触するため切粉を分断あるいはカールさせ排出を容易にするだけでなく、切粉の熱容量を小さくして切刃部11の温度上昇を抑制する。
In addition, when a single edge is formed on the
切粉は、刃端面11Sから押し出され、図5、図6では下側に排出される。また、カッター10をカッター軸芯Xに沿って見たとき、夫々の切刃部11において、刃端面11Sにおける刃厚が最も大きく、刃端面11Sとは反対側になるほど刃厚が小さくなる。このため、切刃部11とワーク1に形成される歯溝との接触面積を小さくして摩擦の低減が可能となる。
The chips are pushed out from the
〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い。
(a)図9に示すように、カッター軸芯Xを含む断面で見たとき、このスクイ面13と刃端面11Sとの境界(第1エッジE1)と、刃先11T(第1エッジE1)とを結ぶ仮想直線より窪む凹状面に形成されても良い。更に、この構成に加えて実施形態と同様に面取部12を形成しても良い。これにより、面取部12のうち刃端面11Sに沿う領域に第1エッジE1を形成し、面取部12のうち先行面11Aに沿う領域に第2エッジE2を形成することも可能となる。
[Another embodiment]
The present invention may be configured as follows in addition to the embodiment described above.
(A) As shown in FIG. 9, when viewed in a cross section including the cutter shaft X, the boundary (first edge E1) between the
この別実施形態(a)のようにスクイ面13を凹状に形成することにより、第1エッジE1と第2エッジE2とが鋭利となり、切削性能を一層高めることが可能となる。
By forming the
(b)図10に示すように、スクイ面13として、切刃部11の先端側の領域を、平面的に研削する等の加工により第1エッジE1が直線状に形成されるように形成しても良い。
また、この構成において面取部12を形成することも可能である。この面取部12は、切刃部11のうち刃元側から刃先11Tに亘る領域に形成されるため、この面取部12が第1エッジE1と第2エッジE2に連なる領域に形成されることになる。
(B) As shown in FIG. 10, the
In addition, the chamfered
この別実施形態(b)のようにスクイ面13を形成する構成は、刃端面11Sのうち刃先11Tの近傍の僅かな領域にスクイ面13を形成することになるため、切刃部11の強度を低下させることがない。
In the configuration in which the
(c)本発明のスカイビング用カッターを非インボリュート歯車又は修正されたインボリュート歯車の加工に用いる。 (C) The skiving cutter of the present invention is used to process a non-involute gear or a modified involute gear.
スカイビング用カッターは、非インボリュート歯車あるいは修正されたインボリュート歯車の加工を高速で行うだけでなく、シェーパにより形成された歯車の歯面と比較して滑らかな仕上がりとなる。従って、スカイビング用カッターで非インボリュート歯車又は修正されたインボリュート歯車を形成することにより、摩擦による伝動効率の低下を抑制して効率的な伝動を実現し静粛性に優れた歯車を得ることが可能となる。 The skiving cutter not only processes the non-involute gear or the modified involute gear at a high speed, but also has a smooth finish compared to the tooth surface of the gear formed by the shaper. Therefore, by forming a non-involute gear or a modified involute gear with a skiving cutter, it is possible to achieve efficient transmission by suppressing the decrease in transmission efficiency due to friction, and to obtain a gear with excellent quietness It becomes.
(d)本発明のスカイビング用カッターでの加工によりハイポサイクロイド減速機構又は波動歯車機構に用いる歯車を形成する。 (D) A gear used for a hypocycloid reduction mechanism or a wave gear mechanism is formed by processing with the skiving cutter of the present invention.
ハイポサイクロイド減速機構と波動歯車機構とは高い減速率での伝動を可能にするものであり、歯数の多いものが求められる。例えば、ハイポサイクロイド減速機構又は波動歯車機構を比較的小型の歯車で構成する場合には、伝動効率を高めるために歯面を滑らかに仕上げることが必要となる。このような要望に対してスカイビング用カッターでの加工では歯数の多い歯車であっても滑らかな歯面の歯車を形成し得るものとなり、伝動効率が高いハイポサイクロイド減速機構又は波動歯車機構の構成が可能となる。 The hypocycloid speed reduction mechanism and the wave gear mechanism enable transmission at a high speed reduction rate, and are required to have a large number of teeth. For example, when the hypocycloid speed reduction mechanism or the wave gear mechanism is constituted by a relatively small gear, it is necessary to finish the tooth surface smoothly in order to increase the transmission efficiency. In response to such demands, processing with a skiving cutter can form a gear having a smooth tooth surface even with a gear having a large number of teeth, and a hypocycloid reduction mechanism or wave gear mechanism with high transmission efficiency. Configuration is possible.
(e)本発明のスカイビング用カッターでの加工により可変バルブタイミング装置に用いる歯車を形成する。 (E) A gear used for a variable valve timing device is formed by processing with the skiving cutter of the present invention.
可変バルブタイミング装置として、内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、カムシャフトに連結する従動側回転体とを相対回転自在に配置し、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を変更するために電動モータ等のアクチュエータの駆動力を歯車により伝える減速伝動系を有する構成が考えられる。この減速伝動系は高い減速率を必要とするため、ハイポサイクロイド減速機構や波動歯車機構が使用される。この減速伝動系に用いられる歯車をスカイビング用カッターでの加工により形成することにより、歯車の加工を高速で行い、歯面が円滑に仕上がることにより良好な伝動効率での伝動を実現する。 As a variable valve timing device, a driving side rotating body that rotates synchronously with a crankshaft of an internal combustion engine and a driven side rotating body that is coupled to a camshaft are disposed so as to be relatively rotatable, and the drive side rotating body and the driven side rotating body In order to change the relative rotational phase, a configuration having a reduction transmission system that transmits a driving force of an actuator such as an electric motor by a gear is conceivable. Since this reduction transmission system requires a high reduction rate, a hypocycloid reduction mechanism and a wave gear mechanism are used. By forming the gear used in the reduction transmission system by machining with a skiving cutter, the gear is machined at high speed, and the tooth surface is smoothly finished to achieve transmission with good transmission efficiency.
本発明は、スカイビング加工に用いるピニオンギヤ状のカッターに利用できる。 The present invention can be used for a pinion gear cutter used for skiving.
1 ワーク
10 スカイビング用カッター
11 切刃部
11S 刃端面
11T 刃先
12 面取部
13 スクイ面
E1 第1エッジ
E2 第2エッジ
X カッター軸芯
Y ワーク軸芯
Z 送り方向
1
Claims (9)
前記切刃部の刃先に、前記カッター軸芯寄りの第1エッジと、前記第1エッジよりも前記カッター軸芯からさらに離れた第2エッジにより区画されるスクイ面が、前記カッター軸芯に対し傾斜姿勢で形成され、
前記カッター軸芯を含む断面で見たとき、前記スクイ面が、当該スクイ面と前記相対移動の方向で先行する刃端面との境界と、前記刃先とを結ぶ仮想直線より窪む凹状に形成されているスカイビング用カッター。 Drive and rotate around a cutter axis that is different from the workpiece axis, and cut relative to the gear part formed on the workpiece while rotating synchronously with the workpiece, thereby cutting the workpiece, A plurality of pinion gear-shaped cutting blade portions to be formed are formed,
A squeeze surface defined by a first edge closer to the cutter axis and a second edge further away from the cutter axis than the first edge is formed on the cutting edge of the cutting edge portion with respect to the cutter axis. Formed in an inclined posture ,
When viewed in a cross-section including the cutter shaft core, the squeeze surface is formed in a concave shape that is recessed from an imaginary straight line that connects the boundary between the squeeze surface and the blade end surface that precedes in the direction of relative movement and the blade edge. Skiving cutter.
前記切刃部の刃先に、前記カッター軸芯寄りの第1エッジと、前記第1エッジよりも前記カッター軸芯からさらに離れた第2エッジにより区画されるスクイ面が、前記カッター軸芯に対し傾斜姿勢で形成され、
前記切刃部のうち、前記刃端面側で、前記カッター軸芯を中心とする回転方向でトレーリング側に沿う領域に面取部が形成されているスカイビング用カッター。 Drive and rotate around a cutter axis that is different from the workpiece axis, and cut relative to the gear part formed on the workpiece while rotating synchronously with the workpiece, thereby cutting the workpiece, A plurality of pinion gear-shaped cutting blade portions to be formed are formed,
A squeeze surface defined by a first edge closer to the cutter axis and a second edge further away from the cutter axis than the first edge is formed on the cutting edge of the cutting edge portion with respect to the cutter axis. Formed in an inclined posture,
A skiving cutter in which a chamfered portion is formed in a region along the trailing side in the rotational direction around the cutter axis on the blade end surface side in the cutting blade portion .
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