JP7149926B2 - ホイール状歯車切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、ホイール状歯車切削工具に関し、特に、被加工切削刃に対向した加工ハンドルに切れ刃を備えた刃部を有する、特にスカイビング法の運動学において切削刃を加工するためのピーリングホイールに関する。

このような歯車切削工具は、例えば、独国特許出願公開第１０２０１１００９０２７（Ａ１）号明細書のスカイビングの使用方法において公知である。さらに、そのように構成された歯車切削工具は、いわゆるハードピーリング（Ｂａｕｓｃｈ、「Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｚａｈｎｒａｄｆｅｒｔｉｇｕｎｇ」、第３版、４０８頁参照）において、予め歯切りされた、既に硬化された被加工物を加工するために使用することもできる。

独国特許出願公開第１０２０１１００９０２７（Ａ１）号明細書

Ｂａｕｓｃｈ、「Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｚａｈｎｒａｄｆｅｒｔｉｇｕｎｇ」、第３版、４０８頁

本発明は、そのような歯車切削工具を用いて実行される加工プロセスの改善を、特に、複数の被加工物の連続した加工を考慮に入れて達成すること、を課題とする。

この課題は、実質的に、切断歯の第１の切れ刃が、切断歯の歯面と、この第１の切れ刃のすくい面に属する第１の、特に平らな面との交差によって形成され、第１の切れ刃における第１の面に対する法線ベクトルは、その向きが、切削歯の他方の歯面との交差によって切削歯の第２の切れ刃を形成し、第２の切れ刃のすくい面に属する第２の、特に平坦な面に対する法線ベクトルの向きと異なり、第２の切れ刃における第２の面に対する法線ベクトルは、歯車切削工具の回転軸から、第１の面に対する法線ベクトルと同じ半径方向距離で開始していることを特徴とする、上述の種類の歯車切削工具の発展形態によって達成される。

本発明による歯車切削工具の構成では、被加工物の切削屑を除去する際、各切れ刃の加工操作において効果的な刃先角の構成自由度が増す。よって、大きさの異なるすくい角を有する左右の切れ刃を用いた加工時に、広い範囲で相互に独立して、切削屑除去のため作業することができ、また、例えば負のすくい角でも両側において作業することができる。法線ベクトル（第１の面の第１の法線ベクトルおよび第２の面の第２の法線ベクトル）は、外向き法線ベクトルとして理解することができる。この法線ベクトルは、同じ開始点で開始される歯面の外側の法線ベクトルとともに、この位置で刃先角とともに１８０°となる角度を挟む。

第１のおよび／または第２の表面が湾曲し、湾曲は、歯車切削工具の回転軸の法線平面上の投影に見られるように、例えば属する歯面の延長方向に続く。しかし、第１の面は平面状に形成され、第２の面も同様に平面状に形成されることが特に好ましい。これは、いくつかの加工後に、通常は再研磨によって行われる、歯車切削工具を再研削する際の取り扱い上の利点を提供する。

さらに特に好ましい形態では、２つの法線ベクトルが分岐する。具体的には、第１および／または第２の法線ベクトル、特に、両方の法線ベクトルが、切断歯の中心を通り、第１の切れ刃の点と、第２の切れ刃の点との間の連結線に直交する平面から離れる方向に向けられ、これら２つの点は、歯車切削工具の回転軸からの半径方向距離が同じである。これにより、大きい刃先角に加え、両方の切れ刃において負のすくい角が生じ、歯車切削工具の耐用年数の改善を達成することができる。ここで、それぞれの法線ベクトルと、上記で定義した面とで挟まれた角度は、実質的に同じ大きさであることが好ましい。

２つの歯の縁部において、それぞれのすくい面（第１／第２の面）と、それぞれの歯面との間の歯の縁部における法線ベクトルは、好ましくは９０°未満、好ましくは８５°未満、より好ましくは８０°未満の角度を挟む。

例えば予め歯切りされた被加工物を加工する際、被加工物の足部の加工が行われない場合、有効な切れ刃を、すなわち工具切断歯の左右の側面領域においてそのように形成するだけで十分であり、その場合、歯車切削工具の歯先は、使用の際に非切断となる。

上記のように定義された２つの法線ベクトルは、好ましくは２０°より大きい角度、より好ましくは２５°より大きい角度、特に３０°より大きい角度を挟み、この角度は、好ましくは７０°未満、より好ましくは６５°未満、特に６０°未満である。この角度は、４５°±１０°の範囲内であることが特に好ましい。

さらに好ましい実施形態では、第１のまたは第２の法線ベクトルは、歯車切削工具の回転軸に平行に延びている。これは、同一の研削処理において複数の切断歯のすくい面を平行に加工することができるため、歯車切削工具を再研削する際に、さらなる利点を提供する。

本発明による歯車切削工具の構成は、切削歯の正負の、およびゼロの値の先端すくい角に対して使用可能であるが、歯車切削工具全体の幾何学形状を総じて簡素化し、ひいては付属する被加工物を設計する際の計算も簡素化するため、先端すくい角はゼロであることが好ましい。

好ましい変形形態では、歯車切削工具は、特に１０°より大きい、好ましくは１５°より大きい、特に３０°より小さい、好ましくは２５°より小さい値のねじれ角を有する斜歯である。この構成を用いると、平歯の被加工物もスカイビング法の運動学において良好に加工することができる。

特に好ましい実施形態では、歯車切削工具の回転軸からの半径方向距離が同じである第１の切れ刃の点と、第２の切れ刃の点との間の接続線の、歯車切削工具の回転軸の法線面に対する角度が、ねじれ角から１０°未満ずれた、特に５°未満ずれた、特にねじれ角と等しい角度を挟む。

さらに目的にかなう構成では、歯車切削工具は、中実材料から、特に中実鋼または中実超硬合金から形成される。このような工具は、個々の工具歯間の隙間が狭いにもかかわらず、本発明にかかる発展形態によって、再研削工具へのアクセスが比較的容易である。

特にスカイビング法の運動学における、特に硬化され、予め歯切りされた被加工物の加工としての、上述の態様によって構成された歯車切削工具を用いた切削刃加工法に加えて、上述の態様によって構成された歯車切削工具の再研削方法も本発明によって保護され、ここでは、第１の、および第２の、特に平らな面から、特にそれぞれの法線ベクトルを変更することなく材料が除去される。ここで、第１の、および第２の面の構成は、またしても平面であることが好ましく、再研削のための研削工具の使用は平面で行うことができ、特に１０％以上、特に２５％以上、または４０％以上の第１および第２の面が、研削工具によって同時に平面で加工される。曲面を有する変形形態では、例えば、再研削のための研削工具を、この湾曲に続く滑り面に沿って案内することができる。好ましくは、法線ベクトルが外部方向に分岐することが確保されるべきである。

本発明はさらに、切削刃加工の被加工物を収容するための被加工物収容部と、上述の態様のうち１つによって構成された歯車切削工具を有する、回転可能に駆動される工具収容部と、を備えた、切削刃加工のための歯車切削機械を保護する。歯車切削機械は、非接触式センサなどの中央寄せ／心合わせ装置を有することが好ましい。

本発明のさらなる詳細、特徴および利点は、添付図面を参照した以下の説明から明らかになる。
ピーリングホイールのすくい面の平面図である。 工具（ピーリングホイール）１０の３つの歯を通る断面Ａ－Ａである。 図１の断面Ｂ－Ｂを広げた図である。 さらなる実施形態の図２に対応する図である。 図２のような図示におけるさらに別の実施形態である。 図２の図示におけるさらに別の実施形態である。 図２の図示におけるのさらに別の実施形態である。

図１のすくい面の平面図に示すピーリングホイール１０は、例えば、中実鋼または中実超硬合金で作られている。歯５の中央にそれぞれ、左右の歯面４Ｒ、４Ｌ（図２）とともに、断面図で切れ刃２Ｒまたは２Ｌを形成する面１Ｒ、１Ｌ間の移行部が認識できる。示されているピーリングホイール１０の回転軸は、図１の紙面に対し垂直に延び、Ｃと呼ばれる。

図２では、図面を簡素化するため、画像上での円筒状断面は平坦に、つまり巻き出して表示されている。先端すくい角がゼロである変形形態を示す。

図２からわかるように、（図示された断面図に有効な）ねじれ角βを有する、左向き斜歯工具が記載されている。回転軸Ｃに対し半径方向距離が同じである、左右の切れ刃の２点間の接続線は、工具回転軸に直交する平面に対して角度ζで延びる（この接続線は、従来のピーリングホイールのすくい面の位置に相当する）。

図２から明らかなように、切れ刃２Ｒのすくい面１Ｒ上の法線ベクトルｎ_Rと、切り刃２Ｌのすくい面１Ｌ上の法線ベクトルｎ_Lとは分岐し、約４０°の角度を挟んでいる。この実施形態では、切れ刃に比較的大きい刃先角が生じる。

さらに、すくい面１Ｌ、１Ｒは、図２の断面図単独ではわからなくても、平坦面として形成されている。さらに、左側のすくい面１Ｌは、工具回転軸Ｃに直交する共通の平面上にある。この構成では、ピーリングホイールの再研磨が特に容易である。

図３からは、図１と同様に図３では、ピーリングホイール１０の足部下側の対応する断面（Ｂ－Ｂ）によって明らかなように、平坦面１Ｒ、１Ｌが、ピーリングホイール１０の足部を越えて、ピーリングホイールの回転軸の方向に延びていることが認識できる。これにより、再研削時の可動範囲がさらに広がる。

図４に示す実施形態では、各すくい面平面と、同じ半径方向距離の切れ刃上の２つの点間の接続線との間の角度（λ_R、λ_L）は、図２に示す実施形態の角度より小さい。これに対応して刃先角が小さくなるが、負のすくい角がもたらされ、工具の耐用年数が改善される。

図５に示す実施形態では、特定の用途に望まれる、両側が正のすくい角が意図される場合、２つの切れ刃に著しく小さい刃先角が設定されるという新たな柔軟性が利用される。それにもかかわらず、すくい面はそれぞれ平坦面を形成し、再研削を比較的容易に行うことができる。

図６に示される別の可能な実施形態は、先の実施形態に示された対称的な変形例とは異なり、各すくい面の異なる方位角延長部を使用可能であり、（同様の半径方向距離を有する２点間の接続線に対する直交平面に関して）両面のすくい面上の、異なる向きの法線ベクトルについても使用可能であることを明示している。この実施例ではまた、負のすくい角をもたらす刃先角を備えている。

図７に示される実施形態は、先行する実施例とは異なり、平坦なすくい面１Ｌ、１Ｒが互いに直接合流する必要がないことを示している。むしろ、２つの切れ刃間の方位角の中間領域の正確な構成は問題ではなく、切削プロセスに対して重要でもなく、被加工物から取り除かれた切削屑の特性に重大な影響をおよぼすものでもない。また、図７に示す実施形態では、すくい面は、歯の縁部の半径方向延長部にわたって平坦面を形成し、ひいては、２つの切れ刃に共通するすくい面の基本形状から、２つのすくい面を形成するために一様に材料が除去される、個々の断面図において同じに見える構成とは異なる。そのような変形形態では、歯面が湾曲しているためすくい面も同様に湾曲し、上述の実施形態と比べて、再研削の際に滑り面を通さなければならない。

上述したスカイビングおよびハードピーリングの変形に加えて、本発明による構造を備えた工具を、例えば、硬いまたは硬化した、予め歯切りされた被加工物を加工するためのシェーピングにおいて使用することも可能である。

本発明は、上記の例で説明した個々の構成に限定されない。むしろ、上記の説明の特徴および以下の特許請求の範囲は、単独または組み合わせて、様々な実施形態において本発明の実現にとって基本となり得る。

Claims (12)

1. スカイビング法の運動学において歯車の刃を加工するためのスカイビングホイールであるホイール状歯車切削工具（１０）であって、切削歯（５）と、加工係合中に加工される前記歯車の刃に対向する前記切削歯の側に切れ刃（２Ｒ、２Ｌ）とを備える、ホイール状歯車切削工具（１０）において、
   切削歯の第１の切れ刃（２Ｒ）が、前記切削歯の歯面（４Ｒ）と、この第１の切れ刃のすくい面に属する第１の平面（１Ｒ）との交差によって形成され、前記第１の切れ刃（２Ｒ）における前記第１の平面に対する法線ベクトル（ｎ_R）は、その向きが、前記切削歯の他方の歯面（４Ｌ）との交差によって切削歯の第２の切れ刃を形成し、第２の切れ刃（２Ｌ）のすくい面に属する第２の平面（１Ｌ）に対する法線ベクトル（ｎ_L）の向きと異なり、前記第２の切れ刃（２Ｌ）における前記第２の平面（１Ｌ）に対する前記法線ベクトル（ｎ_L）は、前記ホイール状歯車切削工具の回転軸（Ｃ）から、前記第１の平面（１Ｒ）に対する前記法線ベクトル（ｎ_R）と同じ半径方向距離で開始していることを特徴とする、ホイール状歯車切削工具（１０）。
2. 前記第１の平面に対する法線ベクトルおよび前記第２の平面に対する法線ベクトルが、外部の方向に分岐している、請求項１に記載のホイール状歯車切削工具。
3. 前記第１の平面および／または前記第２の平面が、前記切削歯の足部を越えて、前記ホイール状歯車切削工具の前記回転軸方向へ延びる、請求項１または２に記載のホイール状歯車切削工具。
4. 前記第１の平面に対する法線ベクトルまたは前記第２の平面に対する法線ベクトルが、前記ホイール状歯車切削工具の前記回転軸に対し平行に延びる、請求項１～３のいずれか一項記載のホイール状歯車切削工具。
5. 前記切削歯の先端すくい角が、ゼロである、請求項１～４のいずれか一項記載のホイール状歯車切削工具。
6. 斜歯であり、ねじれ角（β）の絶対値が１０°より大きく、３０°より小さい、請求項１～５のいずれか一項記載のホイール状歯車切削工具。
7. 前記歯車切削工具の前記回転軸からの前記半径方向距離が同じである第１の切れ刃の点と、第２の切れ刃の点との間の接続線の、前記歯車切削工具の前記回転軸の法線面に対する角度が、前記ねじれ角（β）から１０°未満ずれた角度（ζ）を挟む、請求項６に記載のホイール状歯車切削工具。
8. 中実材料から形成される、請求項１～７のいずれか一項記載のホイール状歯車切削工具。
9. 前記スカイビング法の前記運動学における、硬化され、予め歯切りされた被加工物の加工としての、請求項１～８のいずれか一項記載のホイール状歯車切削工具を備える、歯車の刃の加工方法。
10. 研削工具の表面係合により、前記第１の平面、および前記第２の平面から、それぞれの法線ベクトルを変更することなく材料が除去される、請求項１～８のいずれか一項記載のホイール状歯車切削工具の再研削方法。
11. 歯車切削加工の被加工物を収容するための被加工物収容部と、請求項１～８のうち一項記載のホイール状歯車切削工具を有する、回転可能に駆動される工具収容部とを備えた、歯車の刃の加工のための歯車切削機械。
12. 被加工物切削刃の相対的な回転位置を中央寄せするための中央寄せ装置を備える、請求項１１記載の歯車切削機械。

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