JP6835288B1 - 切削インサート及び歯切工具 - Google Patents

Abstract

【課題】製造性と寸法精度と双方に優れた工具本体と対になる切削インサート及び該切削インサートを備えた歯切工具を提供する。【解決手段】切削インサート１０は、すくい面である第１面２０と、第２面３０と、周側面４０と、取付け孔９と、を有している。第１面２０と周側面４０とが交差する稜線（２１，２２，２３，２４）には切れ刃２１が形成されている。切れ刃２１は、歯車の歯底を加工可能なコーナ部２１２と、コーナ部２１２まで延在する主部２１１と、を含んでいる。周側面４０は、工具本体２に当接する内側面４３と、主部２１１に臨む第１逃げ面４１１と、を含んでいる。取付け孔９は、中心軸Ｏが内側面４３に垂直に交差するように第１逃げ面４１１及び内側面４３を貫通している。切削インサート１０は、一端２１Ｄから他端２１Ｐに向かうに従い第１逃げ面４１１と内側面４３との厚みｔが薄くなるくさび状に形成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、切削インサート及び該切削インサートを備えた歯切工具に関する。

ホブ（Ｇｅａｒ Ｈｏｂ）と呼ばれる歯切工具（Ｇｅａｒ Ｃｕｔｔｅｒ）がある。ホブは、略円筒形であり、その外周面に切れ刃を有した螺旋状の凸条部が形成されている。例えば、特許文献１には、交換可能なスローアウェイチップを工具本体に固定するスローアウェイチップ直付式ホブが開示されている。特許文献１に開示されている平板状のスローアウェイチップでは、特許文献１の図３が参照されるように、スローアウェイチップが固定されるねじ穴の中心軸の延長上に隣の山の凸条部（特許文献１では「ウォーム」）が重なる。

そのような位置関係では、本願の図６が参照されるように、凸条部にねじ穴を形成して工具本体を製造するとき、ねじ穴を形成したい凸条部に並走する隣の山の凸条部にねじ立て用のタップや下穴用のドリルなどが干渉するため、スローアウェイチップと対になる工具本体を製造することが困難である。タップとの干渉を避けるため、特許文献１では、隣の山の凸条部に切削ポケットと呼ぶ切れ目を入れている。切削ポケットの部位にはスローアウェイチップを配置できないため、設計上の制約が増えてしまう。

これらの課題を解決すべく、例えば、特許文献２には、凸条部（特許文献２では「セグメント」）が一巻きずつ分割可能に構成され、複数の凸条を相互に連結して工具本体を構成するフライス加工工具が開示されている。凸条部にねじ穴を形成して工具本体を製造したり、ねじ穴からねじを抜き取ってフライス加工インサートを交換したりするとき、特許文献２では、凸条部を取り外した状態でそれらを作業できる。

特開平９−１１７８２４号公報 特開２０１３−２３３６４８号公報

反面、特許文献２では、組立て式であるが故に工具本体に複数の凸条部の加工誤差が累積してしまう。各々の凸条部には、厳しい寸法精度が要求される。特許文献２の解決手段には、工具本体の製造コストが上昇するという弊害をともなう。本発明はこのような事情を鑑み、製造性と寸法精度と双方に優れた工具本体と対になる切削インサート及び該切削インサートを備えた歯切工具を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る切削インサートは、工具本体に固定されて歯切工具を構成する、交換可能な切削インサートである。切削インサートは、すくい面である第１面と、該第１面とは反対側の第２面と、第１面及び第２面を繋ぐ周側面と、該周側面に設けられた取付け孔と、を有している。第１面と周側面とが交差する稜線には切れ刃が形成されている。切れ刃は、該切れ刃の一端を含み、かつ歯車の歯底を加工可能なコーナ部と、一端とは反対側にある切れ刃の他端からコーナ部まで延在する主部と、を含んでいる。周側面は、切れ刃に臨む外側面と、該外側面とは反対側にあり工具本体に当接する内側面と、を含んでいる。外側面は、主部に臨む第１逃げ面を更に含んでいる。取付け孔は、該取付け孔の中心軸が内側面に垂直に交差するように第１逃げ面及び内側面を貫通している。当該切削インサートは、一端から他端に向かうに従い第１逃げ面と内側面との厚みが薄くなるくさび状に形成されている。

本発明の他の一態様に係る歯切工具は、歯車の歯形を創成可能な歯切工具である。歯切工具は、交換可能な切削インサートと、該切削インサートを固定するインサート取付座が設けられた工具本体と、を備えている。インサート取付座は、ねじ穴が垂直に形成された着座面を有している。インサート取付座は、工具本体の回転軸から遠ざかるに従いインサート取付座の外縁から着座面までの段差が深くなるように形成されている。

これらの態様によれば、切削インサートと対になる工具本体のインサート取付座の着座面は、凸条部の先端から基端に向かうに従い深さが浅くなるくさび状に形成される。インサート取付座の着座面に垂直なねじ穴の中心軸の仰角が大きくなるため、凸条部にねじ穴を形成して工具本体を製造するとき、本願の図５が参照されるように、ねじ穴を形成したい凸条部に並走する隣の山の凸条部にねじ立て用のタップや下穴用のドリルなどが干渉しない。組立て式にすることなくねじ立てできるため、工具本体の製造性に優れている。加工誤差が累積しないので、寸法精度に優れている。

上記態様において、主部の延在方向と、内側面を延長した仮想面とがなす角度は、１度以上４５度以下であってもよい。

この態様によれば、主部の延在方向と、内側面を延長した仮想面とがなす角度の分だけねじ穴の中心軸の仰角を大きくできる。

上記態様において、取付け孔は、工具本体の径方向における切れ刃の高さを二等分する仮想面に重畳していてもよい。

ねじ穴を形成したい凸条部に並走する隣の山の凸条部にねじ立て用のタップや下穴用のドリルなどが干渉しないのであれば、タップなどが干渉しにくい凸条部の先端寄りにねじ穴の位置をずらす必要もない。この態様によれば、切削インサートの中央部に取付け孔を形成して切削インサートをバランスよく確実に固定できる。

上記態様において、第１面及び第２面は、取付け孔から見て鏡面対称に形成され、第２面と周側面とが交差する稜線には、第２の切れ刃が形成されていてもよい。

この態様によれば、歯車の歯形の左右いずれか一方の歯面を第１面側の切れ刃で加工し、いずれか他方の歯面を第２面側の切れ刃で加工し、同一形状の切削インサートで歯車の歯形の左右両面の歯面を形成できる。二種類の切削インサートを用意する必要がないため、消耗品の在庫管理の負担を軽減できる。同一の切削インサートについて二つの切れ刃で二回使用できるため、経済性に優れている。

本発明によれば、製造性と寸法精度と双方に優れた工具本体と対になる切削インサート及び該切削インサートを備えた歯切工具を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る歯切工具の一例を示す斜視図である。 図２は、図１に示された歯切工具を径方向から見た側面図である。 図３は、本発明の一実施形態の切削インサートの一例を示す斜視図である。 図４は、図３に示された切削インサートをすくい面側から見た平面図である。 図５は、本発明の切削インサートと対になる工具本体にねじ穴を形成する場合の断面図である。 図６は、従来の切削インサートと対になる工具本体にねじ穴を形成する場合の断面図である。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。本発明の一実施形態に係る歯切工具１は、刃先交換式のホブ及びそれに類した歯切工具であり、ホブ盤に取り付けて回転させることにより、同期回転する被削物の外周面に歯車などの歯形を創成法により歯切りできる。

図１は、本発明の一実施形態に係る歯切工具１の一例を示す斜視図である。図１に示すように、歯切工具１は、交換可能な複数の切削インサート１０と、切削インサート１０を固定する工具本体２と、を備えている。工具本体２は、略円筒形に形成された円筒部３と、円筒部３の外周面に螺旋状に設けられた凸条部４と、を有している。凸条部４の断面は、歯切工具１に創成される歯形の圧力角やモジュールに対応した略台形に形成されている。

図２は、図１に示された歯切工具を回転軸Ｚに直交する径方向から見た側面図である。図２に示すように、凸条部４には、複数のインサート取付座５が略等間隔に設けられている。図示した例では、インサート取付座５が凸条部４の一側と他側とに交互に設けられている。工具本体２に固定された切削インサート１０は、千鳥状に配列される。

以下の説明において、凸条部４のいずれか一側に設けられたインサート取付座５を第１インサート取付座５Ｌと呼び、いずれか他側に設けられたインサート取付座５を第２インサート取付座５Ｒと呼ぶことがある。各々のインサート取付座５には、ねじ（おねじ）７により切削インサート１０が一つずつ固定されている。

図３は、本発明の一実施形態の切削インサート１０の一例を示す斜視図である。図３に示すように、切削インサート１０は、第１面２０と、第１面２０とは反対側の第２面３０と、第１面２０と第２面３０とを繋ぐ周側面４０と、周側面４０に設けられた取付け孔９と、を有している。

すくい面である第１面２０と周側面４０とが交差する稜線（２１，２２，２３，２４）は、切れ刃である第１辺２１と、第１辺２１とは反対側の第３辺２３と、第１辺２１の一端２１Ｄと第３辺の２３一端とを繋ぐ第２辺２２と、第１辺２１の他端２１Ｐと第３辺２３の他端とを繋ぐ第４辺２４と、を含んでいる。以下の説明において、第１辺２１のことを切れ刃２１と呼ぶことがある。

切削インサート１０が工具本体２に固定された状態において、切れ刃２１の一端２１Ｄは、凸条部４の先端側に配置される。一端２１Ｄとは反対側にある他端２１Ｐは、凸条部４の基端側に配置される。切れ刃２１は、一端２１Ｄ及びその近傍の部分を含むコーナ部２１２と、一端２１Ｄとは反対側にある他端２１Ｐからコーナ部２１１まで延在する主部２１１と、を含んでいる。

コーナ部２１２は、切れ刃２１において歯車の歯底を削り出して加工する部分であり、歯車の歯形に応じてＶ字形に湾曲している。主部２１１は、切れ刃２１において歯車の歯面を加工する部分であり、図示した例では直線状に形成されている。主部２１１は、緩やかに湾曲していてもよい。

図示した例では、第１面２０及び第２面３０が、取付け孔９から見て鏡面対称に形成されている。第２面３０は、第２のすくい面として構成されている。第２面３０と周側面４０とが交差する稜線（３１，３２，３３，３４）には、切れ刃３１が形成されている。第２の切れ刃３１は、前述した切れ刃２１と同様の形状及び機能を有している。

周側面４０は、切れ刃（第１辺）２１に臨む外側面４１と、第２辺２２に臨む先端面４２と、第３辺２３に臨む内側面４３と、第４辺２４に臨む基端面４４と、を含んでいる。外側面４１は、切れ刃２１の逃げ面である。切削インサート１０が工具本体２に固定された状態において、内側面４３は、凸条部４に当接する。先端面４２は、凸条部４の先端側に配置される。基端面４４は、凸条部４の基端側に配置される。

外側面４１は、切れ刃２１の主部２１１に臨む第１逃げ面４１１と、コーナ部２１２に臨む第２逃げ面４１２と、を更に含んでいる。図示した例では、第１逃げ面４１１が平面に形成され、第２逃げ面４１２が曲面に形成されている。ねじ７（図１に示す）が挿通される取付け孔９は、外側面４１の第１逃げ面４１１と内側面４３とを貫通している。つまり、切削インサート１０は、すくい面である第１面２０ではなく周側面４０を取付け孔９が貫通する縦置きインサートとして構成されている。図示した例では、取付け孔９が、外側面４１の中央部を貫通するように形成されている。

図４は、図３に示された切削インサート１０を第１面２０側から見た平面図である。図４に示すように、取付け孔９は、該取付け孔９の中心軸Ｏが内側面４３に垂直に交差するように形成されている。取付け孔９は、切削インサート１０が工具本体２に固定された状態（図２参照）で、工具本体２の径方向における切れ刃２１の高さｈを二等分する仮想面Ｐに重畳している。

切削インサート１０は、切れ刃２１の一端２１Ｄから他端２１Ｐに向かうに従い第１逃げ面４１１から内側面４３までの厚みｔが薄くなるくさび状に形成されている。切れ刃２１の主部（直線部）２１１の延在方向Ｑと、内側面４３を延長した仮想面Ｒとがなす角度αは、例えば１度以上３５度以下である。角度αは、歯切工具１に創成される歯形の圧力角に応じて適宜変更でき、角度αの分だけ後述するねじ穴（めねじ）８の中心軸の仰角βを大きくできる。図示した例では、圧力角が２０度であり、角度αが８．５度に構成されている。

主部２１１が湾曲している場合、主部２１１の延在方向Ｑは、例えば、主部２１１の両端を通る直線の延在方向である。主部２１１の一端である主部２１１とコーナ部２１２との境界は、例えば、主部２１１の曲率がコーナ部２１２の曲率に変化する位置である。

図５は、本発明の切削インサート１０と対になる工具本体２にねじ穴８を形成する場合の断面図である。前述したインサート取付座５は、着座面５０と、第１拘束壁５１と、第２拘束壁５２と、を有している。着座面５０は、切削インサート１０の内側面４３に当接する。着座面５０には、ねじ穴８が形成されている。ねじ穴８の中心軸は、着座面５０に垂直に交差している。第１拘束壁５１は、第２面３０に当接する。第２拘束壁５２は、基端面４４に当接する。インサート取付座５は、三方向から切削インサート１０に当接して確実に拘束できる。

インサート取付座５は、工具本体２の回転軸Ｚ（図２に示す）から遠ざかるに従いインサート取付座５０の外縁５１Ｅ，５２Ｅから着座面５０までの段差ｄが深くなるように形成されている。このようなインサート取付座５は、エンドミルなどを用いて工具本体２の径方向から加工できる。外縁５１Ｅの一例は、第１拘束壁５１における着座面５０とは反対側の開放端であり、外縁５２Ｅの一例は、第２拘束壁５２における着座面５０とは反対側の開放端である。

以上のように構成された本実施形態の切削インサート１０及び該切削インサート１０を備えた歯切工具１によれば、くさび角度α（図４に示す）の分だけインサート取付座５の着座面５０に垂直なねじ穴８の中心軸の仰角β（図５に示す）が大きくなる。

図６は、図５との比較のために示す図であって、従来の切削インサート１０´と対になる工具本体２´にねじ穴８´を形成する場合の断面図である。従来の形状の切削インサート１０´は、くさび状ではなく平板状に形成されていた。そのような切削インサート１０´では、該切削インサート１０´と対になる工具本体２´のねじ穴８´の中心軸の仰角β´が小さい。凸条部４にねじ穴８を形成して工具本体２を製造するとき、ねじ穴８´を形成したい凸条部４Ａに並走する隣の山の凸条部４Ｂにねじ立て用のタップＴなどが干渉してしまうため、分割しないと工具本体２を製造することが困難だった。

これに対し、本実施形態では、ねじ穴８の中心軸の仰角βが十分に大きいため、図５に示すように、凸条部４Ａにねじ穴８を形成して工具本体２を製造するとき、隣の山の凸条部４Ｂにねじ立て用のタップＴなどが干渉しない。組立て式にすることなくねじ穴８をねじ立てできるため、工具本体２の製造性に優れている。加工誤差が累積しないので、工具本体２の寸法精度に優れている。タップＴなどが干渉しにくい凸条部４の先端寄りにねじ穴８の位置をずらす必要がないため、図３に示すように、切削インサート１０の外側面４１の中央部に取付け孔９を形成して切削インサート１０をインサート取付座５にバランスよく確実に固定できる。

また、本実施形態の切削インサート１０は、図３に示すように、第１面２０と第２面３０とですくい面が二つあり、鏡面対称に形成されている。図１に示すように、工具本体２の第１インサート取付座５Ｌに固定した切削インサート１０の切れ刃２１によって歯車の一方の歯面を加工できる。工具本体２の第２インサート取付座５Ｒに固定した切削インサート１０の切れ刃３１によって一方の歯面とは反対側の他方の歯面を加工できる。同一形状の切削インサート１０で歯車の歯形の左右両面の歯面を形成できる。二種類の切削インサート１０を用意する必要がないため、消耗品の在庫管理の負担を軽減できる。同一の切削インサート１０について二つの切れ刃２１，３１で二回使用できるため、経済性に優れている。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

１…歯切工具、２…工具本体、３…円筒部、４，４Ａ，４Ｂ…凸条部、５，５Ｌ，５Ｒ…インサート取付座、７…ねじ、８，８´…ねじ穴、９…取付け孔、１０，１０´…切削インサート、２０…第１面、２１…切れ刃（第１辺）、２１Ｄ…一端、２１Ｐ…他端、２２…第２辺、２３…第３辺、２４…第４辺、３０…第２面、３１…第２の切れ刃、４０…周側面、４１…外側面、４２…先端面、４３…内側面、４４…基端面、５０…着座面、５１…第１拘束壁、５２…第２拘束壁、５１Ｅ，５２Ｅ…外縁、２１１…主部、２１２…コーナ部、４１１…第１逃げ面、４１２…第２逃げ面、ｄ…段差、ｈ…高さ、Ｏ…中心軸、Ｐ，Ｒ…仮想面、Ｑ…延在方向、Ｔ…タップ、ｔ…厚み、Ｚ…回転軸、α，β，β´…角度。

Claims (5)

1. 工具本体に固定されて歯切工具を構成する、交換可能な切削インサートであって、
   すくい面である第１面と、該第１面とは反対側の第２面と、前記第１面及び前記第２面を繋ぐ周側面と、該周側面に設けられた取付け孔と、を有し、
   前記第１面と前記周側面とが交差する稜線には切れ刃が形成され、
   前記切れ刃は、該切れ刃の一端を含み、かつ歯車の歯底を加工可能なコーナ部と、前記一端とは反対側にある前記切れ刃の他端から前記コーナ部まで延在する主部と、を含み、
   前記周側面は、前記切れ刃に臨む外側面と、該外側面とは反対側にあり前記工具本体に当接する内側面と、を含み、前記外側面は、前記主部に臨む第１逃げ面を更に含み、
   前記取付け孔は、該取付け孔の中心軸が前記内側面に垂直に交差するように前記第１逃げ面及び前記内側面を貫通し、
   当該切削インサートは、前記一端から前記他端に向かうに従い前記第１逃げ面と前記内側面との厚みが薄くなるくさび状に形成されている、
   切削インサート。
2. 前記主部の延在方向と、前記内側面を延長した仮想面とがなす角度は、１度以上４５度以下である、
   請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記取付け孔は、前記工具本体の径方向における前記切れ刃の高さを二等分する仮想面に重畳している、
   請求項１又は２に記載の切削インサート。
4. 前記第１面及び前記第２面は、前記取付け孔から見て鏡面対称に形成され、
   前記第２面と前記周側面とが交差する稜線には、第２の切れ刃が形成されている、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の切削インサート。
5. 歯車の歯形を創成可能な歯切工具であって、
   交換可能な切削インサートと、該切削インサートを固定するインサート取付座が設けられた工具本体と、を備え、
   前記インサート取付座は、ねじ穴が垂直に形成された着座面を有し、
   前記インサート取付座は、前記工具本体の回転軸から遠ざかるに従い前記インサート取付座の外縁から前記着座面までの段差が深くなるように形成されている、
   歯切工具。

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