JPH08506768A - 冠歯車の製造工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 切削ホビング工程による冠歯車の製造工具であり、該工具は、その軸心回りに回転可能とされ且つその外周に亘って螺旋リブのように延びた歯形の表面に切削用エッジを有する切削部材をその周囲上に設けたディスク（１２）を有する。前記リブの螺旋方向に垂直な各断面内に、前記歯形は、互いに隣り合うよう配置された数個の特定歯形歯（２１ｂ−ｄ）の形状を有する。この歯形の形状は、製造されるべき冠歯車に固有のものであってインボリュート歯（２３ａ−ｅ）を有するピニオンの基準の幾何学的形状に基づいている。前記歯形は、その一部が前記工具の回転軸回りに前記固有ピニオンの歯先円（２６）の回転によって形成される回転面の外側に位置するよう形成されている。その結果、前記工具は、歯形の前記部位の表面に切削用エッジを有し、且つ冠歯車製造時に予備切削を行い得る切削部材又は切削部を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 冠歯車の製造工具 本発明は、工具と加工品とを一定の回転速度比で回転させつつ前記工具が加工 品を連続的に加工するように両者を相対的に移動させる切削ホビング工程によっ て、冠歯車の圧力角が最大値と最小値との間をとるようにして冠歯車を製造する ための工具であって、該工具は、軸線回りに回転可能とされ且つその外周面上に 切削部材が配置されたディスクを有し、該切削部材の切削用エッジは該ディスク の外周上に実質的に螺旋状のリブを突出させた歯形（輪郭）の表面に形成され、 該歯形は、前記リブの螺旋方向に垂直な各断面において、互いに隣り合うよう配 置された数個の特定歯形歯の形状を有し、前記歯形の形状は、製造されるべき冠 歯車に固有のものであってインボリュート歯を備えたピニオンの基準となる幾何 学的形状に基づいており、該ピニオンの基礎円の中心は前記工具の回転軸に垂直 な平面内にある円上にあり、且つ、該中心は前記工具の回転軸上にあり、前記各 特定歯形歯の２つのフランクの各々が、前記固有ピニオンの基礎円への接線に垂 直な直線及び／又は前記基礎円のインボリュートの一部によって形成されるよう に、且つ、前記基礎円上の歯元の位置が前記固有ピニオンの歯のインボリュート の歯元と一致するようになされている冠歯車の製造工具に関する。 このような工具は、本願出願人の公開された国際特許出願No．PCT／NL91／002 45によって開示されている。 前記特許出願によって開示された工具は、それ自体十分なものである。しかし ながら、切削時間が比較的長いということが分かっている。前記切削時間は、ギ ヤ歯車フライスの場合には、切削の最大許容深さによって決まる最大許容初期速 度によって決定される。初期速度が速すぎると、工具の過度の磨滅を引き起こす 。 本発明の目的は、切削時間が短縮され得るように公知の工具を改良することに ある。 本発明によるこの目的は、前記ディスクの外周上に延びた歯形は、その一部が 前記工具の回転軸回りに前記固有ピニオンの歯先円を回転させることによって形 成される回転面の外側に在るような形状を有しており、その結果、前記工具は、 前記歯形の前記位置の表面に切削用エッジが形成され、且つ冠歯車の製造時に予 備切削が行われ得るように切削部材又は切削部を具備していることを特徴とする 冠歯車の製造工具によって達成される。 本発明は、製造されるべき冠歯車の歯の作用部位の形状 に影響を与えることなく、ディスクの外周に沿って延びる特定歯形のリブを固有 ピニオンの歯先面の外側の領域に形成するとともに、この領域内に前記リブに加 えて更にリブを設けることが可能であるという洞察に基づいている。 本発明によるこの手段の利点によって、初期速度をかなり上昇させることがで き、それによって工具の耐用期間に関する不利な影響を生じさせることなく、切 削時間が短縮され得る。フライスの場合には、カット深さを一定に維持して約４ 倍（by approximately a factor of ４）、その初期速度は上昇され得ることが 分かった。 本発明に係る工具の非常に好適な実施例は、前記リブの螺旋方向に垂直な各断 面において、前記固有ピニオンの基礎円の中心を通過し、且つ前記工具の回転軸 に垂直な前記歯形の中心線（ｈ）の方に向けられた各特定歯形歯のフランクは、 前記固有ピニオンと、前記基礎円への第１の接線（ｌ）との間の領域内において は、第１の接線（ｌ）と直角に交差する基礎円のインボリュート枝線（branch） の一部によって形成され（前記接線の接点は中心線（ｈ）に対して問題としてい る歯のフランクと同じ側にあって、基礎円の中心から前記接点への半径ベクトル が中心線（ｈ）となす角度は、製造されるべき冠歯車の最大圧力角に等しいもの となる）、前記工具の回転軸から見て、前記第１の接 線（ｌ）の外側に在る領域内においては、前記インボリュート枝線と前記第１の 接線（ｌ）とが交差する位置で、前記接線（ｌ）に直角に交差するインボリュー ト枝線への接線により形成されており、前記歯形の中心線（ｈ）から離反する側 へ向けられた各特定歯形歯のフランクは、前記工具の回転軸から見て、前記基礎 円への第２の接線（ｍ）の外側の領域内においては、前記第２の接線（ｍ）と直 角に交差する前記基礎円のインボリュート枝線の一部によって形成され（該接線 の接点は、中心線（ｈ）に関し、問題としている歯のフランクの反対側にあり、 前記基礎円の中心から接点への半径ベクトルが、中心線（ｈ）とのなす角は、製 造されるべき冠歯車の最小圧力角に等しい角度となる）、前記工具の回転軸から 見て、上記接線の内側にある領域内においては、前記インボリュート枝線と前記 第２の接線（ｍ）との交差する位置で、前記第２の接線（ｍ）に直角に交差する インボリュート枝線への接線によって形成され、各特定歯形歯の２つのフランク が、前記工具の外周上において収束していることを特徴とする。 この実施例は、前記切削部材に最大の拡張度（maximum extension）を与え、 その結果、冠歯車の製造中に、最大の予備切削を生じさせ得る。冠歯車の歯の最 終歯形は、インボリュート上にある切削部材の切削用エッジによって形 成され、予備切削によっては影響を受けない。 本発明は、添付図面を参照しつつ以下に示した実施例の中でより詳細に説明さ れる。即ち、 図１は、本発明に係る工具による冠歯車の切削状況を概略図で表したものであ る。 図２は、本発明に係る工具の外周部分の１つの断面である。 図３は、本発明に係る工具の歯形の歯形状がどのように構成されるかを示して いる。 図１は、本発明に係る工具２によって冠歯車１を切削しているところを概略的 に示している。切削加工は、ホビング工程で行われ、該工程では、工具２及び加 工品１は、一定の回転速度比で回転するとともに前記工具が加工品を連続的に切 削加工するように互いに相対的に移動する。工具２はディスク１２を具備し、該 ディスクはその軸線１１回りに回転可能とされるとともに、その外周上には切削 部材が設けられ、該切削部材の切削用エッジは、実質的に螺旋状のリブ１３とし てディスクの外周に亘って延設された歯形の外側表面に在る。図２は、工具２の 外周部の１つの断面を表しており、この断面は前記リブの螺旋方向に対して垂直 である。 図２の断面及び前記リブの螺旋方向に対し垂直などの断 面においても、ディスク２の歯形は、複数の隣接した特定歯形歯２１ａ−ｅを有 している。この歯形形状は、製造されるべき冠歯車について固有のものであって 、インボリュート歯を有するピニオンの幾何的形状に基づいてしている。図２は 、基礎円とこの固有のピニオンのインボリュート歯２３ａ−ｅを、破線で示して いる。基礎円２２の中心Ｍは、工具の回転軸１１（図２に示さず）に垂直な面Ｗ 内にある１つの円上にあり、該円の中心線は前記回転軸上に在る。各特定歯形歯 ２１ｂ−ｄの２つのフランクは、ＰＣＴ／ＮＬ９１／００２４５に係る公知の工 具にあるように、前記固有ピニオンの基礎円２２に接する接線ｌ， ｌ′又はｍ ，ｍ′に垂直な直線及び／又は前記基礎円２２のインボリュートの一部によって 形成され、該インボリュートの基礎円上の歯元（foot）の位置は、基礎円２２上 の固有ピニオンの歯２３ｂ−ｄのインボリュートの歯元２４ｂ−ｄ；２５ｂ−ｄ と一致する。 本発明によれば、ディスク１２の外周に沿って延びる歯形は、その一部分が、 工具の回転軸１１の回りに固有ピニオンの歯先円２６を回転させることによって 形成される回転面の外側にあるような形状を有している。断面において、図２に 見られるように、これは、特定歯形歯（特定歯形歯２１ｂ−ｄ）の一部又は特定 歯形歯の全部（特定歯形歯２ １ａ及び２１ｅ）が、中心Ｍから見て固有ピニオンの歯先円２６の外側にあると いう態様で明示されている。 冠歯車の製造時に、切削用エッジが固有ピニオンの歯先円の外側にある歯形の 部分上にある切削部材は、予備切削を行なう。その結果、公知の工具と比較して 、同じ初期回転速度に対して切削深さはかなり減少させられる。切削深さが一定 を保てば、初期回転速度は上昇され得る。このことは、加工時間の大幅な短縮に つながる。初期回転速度の上昇を４倍とすること（an increase by a factor ４ ）が可能である。 冠歯車の歯の最終形状は、断面においてインボリュートの形状を具備する歯形 （profile）の部分によって決定される。 工具の特定歯形歯の形状が如何にして構成されるかを、図３を参照しつつ、以 下に説明する。図３の特定歯形歯形状は、図２のそれに一致している。図２及び 図３に示された特定歯形歯の場合には、切削部材は、最大の拡張度（ex tension ）を有している。 特定歯形歯の形状を決定するにあたり開始地点は、その歯形の中心線ｈである 。中心線ｈ上に位置させられた基礎円Ｒ_bの中心Ｍがあり、前記基礎円上に固有 ピニオンの歯Ｔ₁，Ｔ₂,及びＴ₃のためのインボリュートの歯元Ｐ₁及び Ｒ₁,Ｐ₂及びＲ₂,Ｐ₃及びＲ₃がそれぞれ存在する。Ｐ₁Ｑ₁,Ｒ₁Ｑ₁，Ｐ₂Ｑ₂及びＲ₂ Ｑ₂及びＰ₃Ｑ₃及びＲ₃Ｑ₃は、冠歯車に固有ピニオンの歯のインボリュートであ る。 冠歯車は、最大と最小の圧力角によって特徴づけられ、最も小さい圧力角α_{最 小} が冠歯車の内径上に位置し、最も大きい圧力角α_最大が冠歯車の外径上に位置 する。前記工具の切削用エッジの作成時には、その圧力角に対して、同様にして 上述した最大最小値が利用される。 インボリュートの歯元Ｐ及びＲを通る特定歯形歯のフランクの形状を知るため に、接線ｌ及びｍが決定される。該接線は、基礎円上の接点への半径ベクトルが 各々歯形の中心線ｈとなす角α_最大及びα_最小を形成する。前記半径ベクトルは 、歯形の中心線ｈに関し、問題としている歯のフランクとは反対側に位置してい る。このことは、即ち、中心線ｈの左への半径ベクトルを持った接線は、右側の 歯のフランクを定めるのに重要であり、その逆の場合にもそうである。 図３に示すように、歯形の中心線ｈから離反する方向を向いている歯のフラン クは、前記フランク又はその延長線のインボリュートと、接線ｍとの交点Ｂ₁,Ｂ₂ ,Ｂ₃を決定することにより構成される。前記インボリュートは接線ｍに垂直に 交差する。 インボリュートの接線ｍより上の部分は、カッティングエッジの部分を形成し 、接線ｍより下の部分は、Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ₃の位置でのインボリュートへの接線に よって切削用エッジが形成され、前記接線の方向は接線ｍの垂線に一致する。 図３から分かるように、Ｔ₃では、両側のフランクが歯形の中心線ｈから離反 する側に向いている。Ｔ₃の第２フランクは、これに対応して接線ｍ′との交点 Ｂ₃′ を有している。 歯形の中心線ｈに向いた歯のフランクは、接線ｌとフランクのインボリュート との交点Ａ₁,Ａ₂及びＡ₃によって決定される。この場合、歯Ｔ₁の場合、固有ピ ニオンの歯のインボリュートは接線ｌに垂直に交差しないことが分かる。その理 由は、歯元Ｒ₁が中心Ｍから接線ｌへの半径ベクトルを超えて位置しているから である。この場合、同じ歯元Ｒ₁からのインボリュートの他の枝線が利用され、 これが交点Ａ₁′を生じさせる。このインボリュートの枝線は、接線ｌに垂直に 交差する。その切削用エッジは、接線ｌの下方領域で、前記インボリュートによ って形成され、接線ｌの上方領域で、インボリュートが接線ｌと交わるところで のインボリュートに対する接線によって形成される。 歯の二つのフランクが、交わる。前記切削用エッジの耐 用期間を延ばすため及び冠歯車のアンダカットを最小限に抑えるために、歯の先 端は丸みを持たせられる。選択された歯の歯形によれば、削られるべき冠歯車の 歯の根本でアンダカットがいくらか生じる。しかしながら、もし丸みの半径が十 分に大きければ、前記アンダカットは、取るに足らない小さいものである。 削られるべき冠歯車の歯は、高さが制限されているので、線Ｖによってここに 示されているように、特定歯形歯同士間の歯の隙間の深さが制限され得る。基礎 円が、線Ｖによって定められる境界の外側にある所では、歯の両フランクは、イ ンボリュートの歯元から線Ｖに至るまで、中心線ｈと角α_最小をなす線によって 形成される。 中心線ｈの別の側にある図３に示されていない特定歯形歯の形状は、それに対 応して接線ｌ′及びｍ′を開始点として用いて決定される。 本発明に係るホビング工具は、ディスクの外周上に配置され且つ該外周に亘っ て切歯を均等に分布させたディスク形状のホビングフライスの形態とされ得る。 前記切歯の切削用エッジは、上述した歯形の表面にある。 本発明に係るホビング工具は、ホビング研削ディスクとして、互いに隣り合わ せて配置され且つ外周方向に連続して延設されたリブを外周上に配置されたディ スクの形態と され得る。前記リブは、研磨材料の前記切削用エッジが上述した歯形の表面に位 置するようにして研削材料を表面に設けられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 セイストラ アネ ロレンス オランダ エンエル―3038 アーデー ロ ッテルダム シフィーヴェフ 33アー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．工具と加工品とを一定の回転速度比で回転させつつ前記工具が加工品を連続 的に加工するように両者を相対的に移動させる切削ホビング工程によって、冠歯 車の圧力角が最大値と最小値との間をとるようにして冠歯車を製造するための工 具であって、該工具は、軸線回りに回転可能とされ且つその外周面上に切削部材 が配置されたディスクを有し、該切削部材の切削用エッジは該ディスクの外周上 に実質的に螺旋状のリブを突出させた歯形（輪郭）の表面に形成され、該歯形は 、前記リブの螺旋方向に垂直な各断面において、互いに隣り合うよう配置された 数個の特定歯形歯の形状を有し、前記歯形の形状は、製造されるべき冠歯車に固 有のものであってインボリュート歯を備えたピニオンの基準となる幾何学的形状 に基づいており、該ピニオンの基礎円の中心は前記工具の回転軸に垂直な平面内 にある円上にあり、且つ、該中心は前記工具の回転軸上にあり、前記各特定歯形 歯の２つのフランクの各々が、前記固有ピニオンの基礎円への接線に垂直な直線 及び／又は前記基礎円のインボリュートの一部によって形成されるように、且つ 、前記基礎円上の歯元の位置が前記固有ピニオンの歯のインボリュートの歯元と 一致するようになされている冠歯車の 製造工具において、 前記ディスクの外周上に延びた歯形は、その一部が前記工具の回転軸回りに前 記固有ピニオンの歯先円を回転させることによって形成される回転面の外側に在 るような形状を有しており、その結果、前記工具は、前記歯形の前記位置の表面 に切削用エッジが形成され、且つ冠歯車の製造時に予備切削が行われ得るように 切削部材又は切削部を具備していることを特徴とする冠歯車の製造工具。 ２．前記リブの螺旋方向に垂直な各断面において、 前記固有ピニオンの基礎円の中心を通過し、且つ前記工具の回転軸に垂直な前 記歯形の中心線（ｈ）の方に向けられた各特定歯形歯のフランクは、 前記固有ピニオンと、前記基礎円への第１の接線（ｌ）との間の領域内におい ては、第１の接線（ｌ）と直角に交差する基礎円のインボリュート枝線（branch ）の一部によって形成され（前記接線の接点は中心線（ｈ）に対して問題として いる歯のフランクと同じ側にあって、基礎円の中心から前記接点への半径ベクト ルが中心線（ｈ）となす角度は、製造されるべき冠歯車の最大圧力角に等しいも のとなる）、 前記工具の回転軸から見て、前記第１の接線（ｌ）の外 側に在る領域内においては、前記インボリュート枝線と前記第１の接線（ｌ）と が交差する位置で、前記接線（ｌ）に直角に交差するインボリュート枝線への接 線により形成されており、 前記歯形の中心線（ｈ）から離反する側へ向けられた各特定歯形歯のフランク は、 前記工具の回転軸から見て、前記基礎円への第２の接線（ｍ）の外側の領域内 においては、前記第２の接線（ｍ）と直角に交差する前記基礎円のインボリュー ト枝線の一部によって形成され（該接線の接点は、中心線（ｈ）に関し、問題と している歯のフランクの反対側にあり、前記基礎円の中心から接点への半径ベク トルが、中心線（ｈ）とのなす角は、製造されるべき冠歯車の最小圧力角に等し い角度となる）、 前記工具の回転軸から見て、上記接線の内側にある領域内においては、前記イ ンボリュート枝線と前記第２の接線（ｍ）との交差する位置で、前記第２の接線 （ｍ）に直角に交差するインボリュート枝線への接線によって形成され、 各特定歯形歯の２つのフランクが、前記工具の外周上において収束しているこ とを特徴とする請求項１に記載の冠歯車の製造工具。 ３．各歯形の歯のフランクが、予め決められた最小丸味半径により丸味を持って 収束していることを特徴とする請求項２に記載の冠歯車の製造工具。 ４．前記歯形の中心線（ｈ）の側に向けられた各歯形の歯のフランクが、固有ピ ニオンの基礎円内側の領域内において、前記インボリュートに連結され且つ製造 されるべき冠歯車の最小圧力角に実質上等しい前記中心線（ｈ）との角度をなす 直線によって形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の冠歯車の 製造具。 ５．前記工具がフライスであり、その切削部材がカッティングナイフであること を特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の冠歯車の製造工具。 ６．前記工具が研削ディスクであり、その切削部材が研磨粒であることを特徴と する請求項１から４のいずれかに記載の冠歯車の製造工具。