JPH09234626A - 単一の部分品のカッタ本体 - Google Patents
単一の部分品のカッタ本体Info
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- JPH09234626A JPH09234626A JP9021908A JP2190897A JPH09234626A JP H09234626 A JPH09234626 A JP H09234626A JP 9021908 A JP9021908 A JP 9021908A JP 2190897 A JP2190897 A JP 2190897A JP H09234626 A JPH09234626 A JP H09234626A
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- B23F21/12—Milling tools
- B23F21/22—Face-mills for longitudinally-curved gear teeth
- B23F21/223—Face-mills for longitudinally-curved gear teeth with inserted cutting elements
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Abstract
した歯切作業用の単一の部分品のカッタ本体10を提供
することにある。 【解決手段】 カッタ本体10は、歯切り刃を受入れる
円周方向に互いに間隔を置いた複数個のみぞ穴60を持
つ。これ等のみぞ穴60は、熱を伴わない電気浸食的方
法なるべくは放電加工(EDM)法によつて形成する。
このEDM法は計算機数値制御(CNC)法を利用す
る。このようにして極めて精密なみぞ穴形状を持つ著し
い強度及び耐久性を備えたカッタ本体10が得られる。
Description
切削アセンブリ用のカッタヘッド又はカッタ本体に関す
る。
ハイポイド歯車は、よく知られ自動車工業を通じて種種
の被駆動列用に広く使われている。これ等の各歯車を作
る従来の方法には乙面プライス削り及び乙面ホブ切りが
あり、これ等の2つの方法では歯車の設計中に考慮しな
ければならないことなる歯車歯形状を生ずる。乙面フラ
イス削りにより作られる歯車は曲型的には或るテ−パ付
きみぞ深さを持ち、歯の外端部はこの歯の内端部より深
いが、これ等の歯車は又一様な深さの歯を持つ。これに
反して乙面ホブ切りにより得られる歯車はつねに一様な
みぞ深さを示す。乙面フライス削りは、一度に1枚の歯
を切り次で隣接する歯を切るように次のみぞを割出しす
る間欠的割出し処理を行う。この割出し処理は、全部の
歯を切り終るまで反復する。乙面フライス削りは、加工
品又は歯車をカッタヘッドアセンブリの取付けに使われ
る受け台機構に対し時間的に整合した関係で回転する必
要があるから、二軸方式と呼ばれる。これに反して乙面
ホブ切りは、全部の歯車歯を同時に切るようにする連
続、割出し法である。乙面ホブ切りは、歯車、受け台及
びカッタヘッドアセンブリの回転がすべて相互に時間的
に整合した関係で行われるから三軸法と考えられる。乙
面フライス削りは比較的旧式の方法であり、乙面ホブ切
りは使用者がいずれかの幾何学的形状を生成できる計算
機数値制御機械の出現により一層重要になっている。顧
客要求技術要求及び生産要求は、歯車を作るのに乙面フ
ライス削り又は乙面ホブ切りのいずれかを選択するとき
に考えられる。
面に形成した4辺を持つみぞに取付けた複数の切削刃を
利用する。カッタヘッド又はカッタ本体は、第1の円板
状部材と、この円板と同心の第2の裏当てリング部材と
を備えたツ−ピ−ス構造である。公知のカッタヘッドで
は、各歯受けみぞの各部分を丸板及び裏当てリングの両
方に形成する。これ等の2つの部材は、これ等の部材が
締まりばめの状態で互いに組合うように寸法を定めら
れ、公知の冷却加熱法を利用してこれ等の部品を組合わ
せる。例えば丸板を冷却してその外径を収縮または縮小
させ、そして同心の裏当てリング部材を加熱してその内
径を増す。組立て後にこれ等の2つの部品は互いに溶接
し又はボルト締めする。カッタヘッドの同心の各部材を
組立てる方法は、各別の切削刃を受入れるみぞに熱によ
るひずみを生ずることが知られている。この組立て法で
は、とくに第1丸板状部材及び第2裏当てリング部材の
間の境界面に内部弱さを生ずる。丸板状本体部材及びリ
ング部材をたとえば互いに溶接するときは、境界面の領
域に熱応力が生じこの領域が弱くなる。カッタ本体はカ
ッタヘッドのこれ等の弱い部分によりカッタヘッドが損
傷しやすくなり最終的に破損するようになる。カッタヘ
ッドの損傷時又は破壊時に、このカッタヘッドを修復し
ようとすると、このような処置が不可能であり一般に使
えないほどに困難であり、費用のかかることが分る。カ
ッタヘッドの損傷又は破壊は又簡単には修理できない。
ツーピース構造には簡単には修理できない。二つの部分
から成る構造(two−piece configur
ation)によりさらに部品の位置決めに誤差を生ず
る。この誤差により、カッタヘッドを使う切削作業にお
いて誤差を招く。ツーピース形カッタヘッドにこのよう
な公知の欠点があっても、ツーピース形カッタヘッドは
継続して普遍的に使われ当業界では標準のものである。
われる歯切りアセンブリ用の単一の部分品のカッタ本体
(one−piece cutter body)を提
供するものである。これ等の歯切り作業では、カッタ本
体を単一の金属体から形成しさらにこのカッタ本体は互
いに対向する第1及び第2の面と側壁とを備えている。
さらに本発明は前記面のうちの一方に形成され本体を貫
いて反対側の面に延びる円周方向に互いに間隔を置いた
複数のみぞ穴を備えている。これ等のみぞ穴は、切削工
具をカッタ本体の少なくとも一方の面から突出する位置
に受入れるようにしてある。又これ等のみぞ穴は実質的
に熱を伴わない方法(heatlessproces
s)により形成する。みぞ穴を形成する公的な方法は放
電加工(EDM)[electron−dischar
ge machining]である。EDM法は、単一
の部分品のカッタ本体内に極めて適格なみぞ穴形状を得
る計算機数値制御(CNC)法を利用するのがよい。
単一の部分品のカッタ本体を形成する方法を提供するも
のである。本方法は、所望の仕上がりカッタ本体の第1
及び第2の面にそれぞれ対応する互いに平行に対向する
第1及び第2の表面を持つ単一体の金属素材を加工品と
して用意し、この金属素材に円周方向に互いに間隔を置
いた複数のみぞ穴を形成することからなる。各みぞは第
1面から第2面に延びるように形成する。この場合みぞ
穴の形成は、所望のみぞ穴形状が得られるまで素材を電
気浸食的に加工する(electroerosivel
y machining)ことにより行う。各みぞは、
極めて正確なみぞ形状が得られるように計算数値制御
(CNC)法を利用して放電加工(EDM)によって形
成するのがよい。
図面により詳細に説明する。
品のカッタ本体10はカッタヘッドを示してある。好適
なカッタ本体10は、図4に示すように共通の中心軸線
Aを持つ円筒形部分に及び円すい台形部分14からなる
回転面である。円すい台形部分14は、円筒形部分12
から軸線方向の一方の向きに突出する。
一の部分品から形成される。従って円筒形部分12及び
円すい台形部分14は一体に形成されこれ等の2つの区
分間に境界面又は溶接部がない。
が円形で中心軸Aに直行する平らな第1の端面20を持
つ。えんとうけい側壁22は、端面20の周辺のまわり
に延び端面20に直角をなして交差する。環状面24は
平らで端面20に平行である。
環状面24から軸線Aに沿い軸線方向に突出し、環状面
24に交差する円すい台面26と形状が円形の平らな第
2の端面28とを備える。
端面20から第2端面28までカッタ本体10の前兆に
わたって軸線方向に延びる穴30を持つ。軸線方向穴3
0により、フライス盤にカッタヘッド10を取付け位置
決めすることができる。そして穴30は軸線方向に互い
に間隔を置いた複数の短い区分31、32、33、3
4、35、36、37、38、39(これ等の区分は第
1の端面から始めて場所の順序に参照数字を付してあ
る)を備えている。区分34は直径が最小であり頸部部
分を形成する。肩部40は互いに隣接する区分33、3
4間に設けられ、又第2の肩部42は互いに隣接する区
分38、39間に設けてある。各円すい台形区分(参照
数字を付していない)は残りの互いに隣接する区分間に
設けてある。穴区分33及び肩部の間には環状みぞ44
を設けてある。テーパ付き端部区分46はカッタ本体1
0の第2の端部で穴区分39及び第2端面28の間に設
けてある。
径方向に間隔を置いた環状のみぞ50は、取付け板又は
取付けフランジ(図示してない)の取付けのために第2
の端面28に設けてある。このような取付け板又はフラ
ンジは、歯切りアセンブリを組立てる際にカッタ本体1
0をスピンドルに取付けるのに有用である。半径方向に
延びるくぼみ52は、みぞ50に連通し、みぞ50から
半径方向外方に延び、カッタ本体10の外周の手前に終
っている。カッタ本体10の全長にわたって延びるねじ
穴54(2つの穴を示してある)は、このような取付け
板又はフランジをカッタ本体10に固着するように設け
てある。
つ示してある)は第1飲めん20から半径方向内方に延
びている。各ねじ穴56は、カッタ本体10の内側に終
っている。
とえば面20に形成されカッタ本体10を貫いて反対側
の面28に延びる円周方向に互いに間隔を隔てた複数の
みぞ穴60を備えている。各みぞ穴60は、内端壁であ
る刃据えつけ面(blade−seating sur
face)62と、歯据えつけ面62の反対側に配置し
た外端壁64とを備えている。1対の互いに対向する側
壁66は一方の端部壁すなわち刃据えつけ面62から反
対側の端部壁64まで延びている。刃据えつけ面62の
側縁に沿いみぞ67を設けてある。みぞ穴60の外端部
壁64は共通の円38内にある。同様にみぞ穴60の刃
据えつけ面62も又共通の円(図示してない)内にあ
る。各みぞ穴60は、円68の全周のまわりに規則正し
い間隔で配置してある。
(図示してない)を受入れる。これ等の切削刃は典型的
には棒材から作られ、各端面20、28に直行して延び
る細長い部品であり、各刃の一部が端面を越えて突出す
る。カッタ本体又はカッタヘッドのみぞ穴の刃受入れ機
能とこのようなみぞ穴及び切削刃の適当な形状とは当業
界によく知られている。
複数の刃を1つのみぞ穴内に入れる場合は複数のこのよ
うな刃)を固定するために、同様に当業界には知られて
いる締付けブロックを受入れる。
ライス削り、歯切り又研削の作業に従って図示のように
接線方向に向きを定めるか又は半径方向に向きを定めれ
ばよい。両方の形状とこれ等の各形状に最も適した各作
業とは当業界にはよく知られている。
に従ってみぞ穴60はすべて、図示のように互いに同じ
形状にしてもよく又は互いに異なる形状たとえば交互に
配置した2つの形状にしてもよい。このことは実施しよ
うとする歯切り作業による。
を置いた複数個のねじ穴70を備える。これ等のねじ穴
は、カッタ本体10の円筒形の外面22から各みぞ穴6
0に内方に延びる。各ねじ穴70は外面22の全周のま
わりに配置してある。図示の好適とする実施例では各ね
じ穴70は互いに等しい間隔を置いている。各ねじ穴
は、前記した切削刃及び締付けブロックを定位置に保持
するように止めねじ(図示してない)を受入れる。各ね
じ穴70は各みぞ穴60に軸線方向に整合している。す
なわちみぞ穴60を図示のように接線方向に配置した場
合にねじ穴70も又接線方向に配置する。同様にみぞ穴
60を半径方向に配置するときは、ねじ穴70も又半径
方向に配置する。
ectron−dischargemachinin
g]により形成するのがよい。EDMは、火花放電によ
る浸食によって加工品から金属を除く方法である。ED
Mは、加工品に対し可動な電極を持つ工具(又は浸食ベ
ッド)を利用して液状誘電性流体(通常炭化水素)中で
実施する。電極から加工品にアーク放電が生じ、又誘電
性流体は放電により生ずる熱を運び去り、温度上昇がほ
とんど又は全く生じないようにする。EDMは当業界で
はよく知られ、たとえばニューヨーク市のマクグローヒ
ル・カムパニ(McGraw Hill Co.)によ
り刊行されたイー・エイ・アバレオン(E.A. Av
aleone)及びティー・ボーメイスター(T. B
aumeister)三世編集のマーク(Mark)を
著者をするスタンダード・ハンドブック・フォア・メカ
ニカル・エンジニアズ(Standard Handb
ook for Mechanical Engine
ers)1987年第9版第1373頁と米国特許第
5,038,012号明細書とに認められる。
により制御される。このようにして極めて精密で再現性
の極めて高い形状を持つみぞ穴60を得ることができ
る。このようにしてみぞ穴60を形成すると各カッタ刃
をカッタヘッド10内に選択的に位置させ従来の形状の
場合のように生ずる誤差を防ぎ又このような誤差の累積
効果を防ぐことができる。このようにして精密な歯形状
を持つ改良された歯車を作ることができる。
のように円筒形部分及び円すい台形部分14を持つが、
本発明のカッタ本体10は、互いに同じ寸法又は直径を
持つ互いに対向する第1及び第2の面(円形が好適であ
る)とこれ等の2つの面間に延びる円筒形側壁とを持つ
単一の部分品の実質的に円筒形の本体でよい。このよう
な円筒形のカッタ本体は、例示したみぞ穴60に類似の
円周方向に互いに間隔を隔てた1連のみぞ穴を持つ。
10は、本発明の新規のカッタ本体10の使用を除いて
当業界にはよく知られている歯切りアセンブリに協働さ
せる。同様にこの歯切りアセンブリは、カッタ本体10
を除いて同様に当業界似よく知られている計算機数値制
御(CNC)歯切り盤の一部を形成する。
る好適な方法を図5について以下に述べる。
10の第1の面20及び第2の面28に対応する互いに
平行に対向する第1及び第2の面20,28を持つ単一
の部分品の金属素材を使う。加工品の互いに対向する面
20,28の間の距離は、仕上がりのカッタ本体10の
場合と同じである。残りの2つの方向における加工品の
寸法は、仕上がりのカッタ本体10の対応する寸法に等
しいか又はこの寸法を越えたものでなければならない。
すなわち出発加工品は正方形又は円筒形又はその他の所
望の形状を持つが仕上がりのカッタ本体10の円筒形部
分の直径に等しいか又はこれを越える長さ及び幅を持た
なければならない。
所望のカッタ本体10の外部形状は、みぞ穴60を形成
する前又は後に形成する。軸線方向の穴30は、みぞ穴
60の形成に先だつて形成し加工品をみぞ穴60の形成
中に軸に取付けて回転できるようにする。
実施例によれば中心穴30と全部の外面22,24,2
6は、みぞ穴60の形成に先だつて形成する。すなわち
図5に示した単一の部分品の金属素材又は加工品は、所
望のカッタ本体10の形状に対応する外径を持つ。図5
では加工品の一部分すなわち第1の面20と円筒形側壁
22の一部分と軸線方向穴30の端部とだけを示してあ
る。又例示のために図5に単一のみぞ穴60だけを示し
てある。
法(electroerosivedischarge
process)によりなるべくは放電加工(ED
M)により円周方向に互いに間隔を隔てた複数のみぞ穴
60を形成する。
性媒体90内に浸す。誘電性媒体90は、EDM法で誘
電性流体として使うのに適した公知の液体でよく炭化水
素が好適である。誘電性流体は、放電中に生成する熱を
除去するから、金属除去処理に実質的に熱を伴わない。
このことは、熱生成によりみぞ穴形状にゆがみを生ずる
から重要であり、このゆがみは本方法では避けることが
できる。
92により各別に切削する。電極94を含む工具92又
は少なくとも電極94は加工品10に対し近づき又遠ざ
かる向きに往復動する。電極94の先端は、みぞ穴60
を形成しようとする面20の部分に近接させる。みぞ穴
60における電極94から加工品10への放電により加
工品10からの金属の浸食を生じみぞ穴60が形成され
る。このような浸食は、みぞ穴60が一方の面20から
対向する面28(図5には示してない)に延びるまで継
続する。
工品は適当な割出し装置に取付けるのが普通である。こ
の割出し装置は、みぞ穴を形成する間に加工品を定位置
に保持し、次いで加工品を所望の円弧にわたり回動して
次のみぞ穴60を第1のみぞ穴と同じようにして形成し
全部のみぞ穴60を形成するまで以下同様にする。CN
C法を使うときは、みぞ穴60の形成は高い精度で前も
つて行われカッタ刃位置決めの際に誤差を著しく減らし
又はなくす。
に取付けた電極94と、電極94の先端及び加工品10
の間の間隔と放電電圧とは、すべてEDM法で知られて
いる材料及び作動条件による。
のねじ穴70を形成する。
は、所望に応じEDMにより又は普通の手段により形成
する。
終えた後、カッタヘッド又はカッタ本体10を誘電性媒
体90から取出し洗浄し又は乾燥する。
分品の本体内に極めて正確なみぞ穴形状を得るのに計算
機数値制御(CNC)法を利用する。所望のみぞ穴形状
(カッタ本体に複数種類のみぞ穴形状を利用する場合は
各形状)は、加工品10に対する電極94の運動を制御
するプログラム制御電子制御装置のメモリに記憶する。
みぞ穴形状は極めて精密で正確であり再現性が極めて高
い。
本発明による単一体形カッタ本体は、当業界ではよく知
られているツーピースカッタ本体より又は各みぞ穴を他
の方法により形成する単一の部分品のカッタ本体よりも
一層頑丈である。EDM法を使うみぞ穴の形成により、
従来知られているツーピース形カッタ本体の場合のよう
な外部機械加工リングの溶接時、又は若干の発熱の起る
他の方法によるみぞ穴の形成時のように本体の加熱を生
ずることがないから一層強い構造的に安定なカッタ本体
が得られる。従来のツーピースカッタ本体はもろくて破
損しやすいが、本発明の単一の部分品のカッタ本体は、
強くて丈夫であり歯切り作業に使うときに十分に有効で
ある。カッタ本体10の構造は、同様な機械加工法を使
い極めて簡単に費用的に有効に修理又は補正ができる。
て詳細に説明したが、本発明はなおその精神を逸脱しな
いで種々の変化変型を行うことができるのはもちろんで
ある。
図である。
斜視図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 金属の単一の部分品で形成され、歯切り
作業に使用される切削アセンブリ用の単一の部分品のカ
ッタ本体において、 互いに対向する第1及び第2の面と側壁とを備え、 さらに前記各面の一方に形成され、その対向する面まで
貫通して延びる円周方向に互いに間隔を置いた複数個の
みぞ穴を備え、これ等のみぞ穴は、切削工具を少なくと
も前記一方の面から突出する所定の位置に受入れるのに
適し、 前記みぞ穴を実質的に熱を生じない方法により形成して
成るカッタ本体。 - 【請求項2】 前記みぞ穴を放電加工(EDM)により
形成した請求項1の単一部分品のカッタ本体。 - 【請求項3】 貫通して延びる軸線方向の穴と前記側壁
から前記各みぞ穴に延びる複数のねじ穴とを備えた請求
項1の単一の部分品のカッタ本体。 - 【請求項4】 前記互いに対向する面を円形にした請求
項1の単一の部分品のカッタ本体。 - 【請求項5】 円筒形部分と、この円筒形部分に一体に
接合した円すい台形部分とを備え、前記円筒形部分に、
第1の面と、前記側壁と、前記第1の面から間隔を置い
てこの第1の面に平行な環状面とを設け、前記円すい台
形部分に、前記第2の面と、前記環状面から前記第2の
面に延びる円すい台形表面とを設けた請求項1の単一の
部分品のカッタ本体。 - 【請求項6】 前記みぞ穴を、計算機数値制御(CN
C)法を使って形成した請求項1の単一の部分品のカッ
タ本体。 - 【請求項7】 前記みぞ穴を、刃据えつけ受け面を持つ
ように形成し、これ等の各据えつけ面を、前記各1個の
みぞ穴内に切削刃を精密に位置決めするように形成した
請求項1の単一の部分品のカッタ本体。 - 【請求項8】 (a)所望の仕上がりのカッタ本体の第
1及び第2の面にそれぞれ対応する互いに対向する平行
な各表面を持つ単一の部分品の金属素材を加工品として
用意する段階と、 (b)所望のみぞ穴場所において前記金属素材から金属
の実質的に熱を伴わない浸食により、円周方向に互いに
間隔を置いて前記第1の面から前記第2の面に延びる複
数個のみぞ穴を形成する段階と、 を包含し、前記みぞ穴を形成する段階が、所望のみぞ穴
形状が得られるまで電極を利用して前記金属素材を電気
浸食的に加工する段階を含む、歯切り作業用の単一の部
分品のカッタ本体を形成する方法。 - 【請求項9】 前記みぞ穴を、これ等のみぞ穴の所望の
場所に対応する場所で誘電性媒体を経て電極から前記加
工品までのア−ク放電により形成する請求項8の方法。 - 【請求項10】 前記みぞ穴を、放電加工(EDM)に
より形成する請求項8の方法。 - 【請求項11】 前記電極の運動を、計算機数値制御
(CNC)法により制御する請求項8の方法。
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US08/589,652 US6398467B1 (en) | 1996-01-22 | 1996-01-22 | One piece cutter body |
US08/589652 | 1996-01-22 |
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