KR20160091413A - 스카이빙 가공용 커터 - Google Patents

스카이빙 가공용 커터 Download PDF

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KR20160091413A
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요조 나카무라
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미츠비시 쥬코우 고우사쿠 기카이 가부시키가이샤
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Abstract

칼날부(11)를 둘레방향으로 복수 갖도록 둘레방향으로 인접하는 칼날부(11)의 사이에 치 홈(15)이 각각 형성되며, 치 홈(15)이 축방향으로 비틀어지도록 현권선 형상을 이루는 원통형의 스카이빙 가공용 커터(10)로서, 칼날부(11)를 치 홈(15)의 길이방향으로 복수로 분할하도록 칼날부(11)에 절삭날 홈(16)이 각각 형성되어 있다.

Description

스카이빙 가공용 커터{CUTTER FOR SKIVING}
본 발명은 기어를 스카이빙 가공기에 의해 창성(創成) 가공하는 스카이빙 가공용 커터에 관한 것이다.
예컨대, 내치기어를 창성 가공하는 경우에는, 일반적인 호빙 머신을 이용하는 것이 어렵기 때문에, 통상, 기어 셰이퍼가 이용되고 있다. 이 기어 셰이퍼를 이용한 내치기어의 창성 가공은, 워크와 피니언 커터를 상대적으로 회전시키면서 피니언 커터를 워크의 축방향으로 직선적으로 이동시켜, 환상의 워크의 내주면의 둘레방향의 일부에 워크의 축방향에 걸쳐서 기어 절삭 가공하고, 이것을 워크의 내주면의 둘레방향 전부에서 실행하여 치형을 절삭하는 기어 셰이핑 가공이 일반적이다.
또한, 내치 기어 절삭용의 특수 호빙 머신 및 전용 호브 커터를 이용하는 것에 의해, 호빙 머신으로도 내치 가공을 하는 것이 가능하다. 호빙 머신은, 공구 아버가 워크의 축방향에 대해 대략 직교하도록 배향되어 있기 때문에, 소경의 내치기어를 창성 가공하려고 하면, 공구축과 워크가 간섭해버려, 가공 가능한 워크의 치수에 제한을 발생시켜 버리므로, 비교적 대형의 내치 가공에 한정되고 있다. 이에 반하여, 스카이빙 가공은 공구축과 워크축의 교차 각도가 30° 정도 이하이며, 공구축과 워크가 간섭하기 어려운 위치 관계에 있기 때문에, 워크의 직경 사이즈의 대소에 관계없이, 내치 기어를 가공할 수 있다.
그런데, 상술한 바와 같은 기어 셰이핑 가공에 있어서는, 워크의 둘레방향 전부에 가공을 실시하기 위해 둘레방향의 길이에 대응하여 피니언 커터를 워크의 축방향으로 복수회 왕복 이동(가공 스트로크와 리턴 스트로크)시키므로, 기어 절삭 가공에 직접적으로 관여하지 않는 동작(리턴 스트로크)을 실행해야 해서, 가공 효율의 저하를 초래하고 있었다. 이 때문에, 최근, 워크와 피니언 커터 등을 상대적으로 회전시키면서 피니언 커터 등을 워크의 축방향으로 왕동(往動)(가공 스트로크)시키고 있는 사이, 환상의 워크의 내주면의 축방향에 걸친 치형을 둘레방향의 전부 절삭하여 복동(復動)(리턴 스트로크)을 없앤 스카이빙 가공이 주목받고 있다.
일본 특허 공개 제 2014-039971 호 공보
전술한 바와 같은 스카이빙 가공에 있어서는, 커터가 워크의 둘레방향의 전부에 걸쳐서 연속적으로 절삭을 실행하기 때문에, 단속적으로 절삭을 실행하는 기어 셰이핑 가공의 경우보다 커터의 절삭날에 가해지는 부하가 커서, 커터의 절삭날의 수명이 짧아져 버리고 있었다.
이러한 점에서, 본 발명은 절삭날의 수명을 연장할 수 있는 스카이빙 가공용 커터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 스카이빙 가공용 커터는, 칼날부를 둘레방향으로 복수 갖도록 둘레방향으로 인접하는 칼날부의 사이에 치 홈이 각각 형성되고, 해당 치 홈이 축방향으로 비틀어지도록 현권선(弦卷線) 형상을 이루는 원통형의 스카이빙 가공용 커터로서, 상기 칼날부를 상기 치 홈의 길이방향으로 복수로 분할하도록 해당 칼날부에 절삭날 홈이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 스카이빙 가공용 커터는, 상술한 스카이빙 가공용 커터에 있어서, 축방향 중앙 부분의 외경 사이즈가 축방향 양단측의 외경 사이즈보다 커지도록, 외주가 배럴형을 이루고 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 스카이빙 가공용 커터는, 상술한 스카이빙 가공용 커터에 있어서, 상기 칼날부의 절삭날측인 축방향 한쪽 단부측의 외경 사이즈가 축방향 다른쪽 단부측의 외경 사이즈보다 작아지도록, 외주가 테이퍼형을 이루고 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 스카이빙 가공용 커터는, 상술한 스카이빙 가공용 커터에 있어서, 상기 칼날부의 경사각(θ1)이 0° 이상 20° 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 스카이빙 가공용 커터는, 상술한 스카이빙 가공용 커터에 있어서, 상기 칼날부의 외주 여유각(θ2)이 0° 초과 12° 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 스카이빙 가공용 커터는, 상술한 스카이빙 가공용 커터에 있어서, 상기 칼날부의 측면 여유각(θ3)이 0° 초과 5° 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 스카이빙 가공용 커터는, 상술한 스카이빙 가공용 커터에 있어서, 상기 칼날부의 절삭면과 잇줄(L1)이 이루는 각도(θ4)가 85° 이상 95° 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스카이빙 가공용 커터에 의하면, 칼날부가 치 홈의 길이방향으로 복수로 분할되어 있으므로, 절삭날에 가해지는 부하를 각 칼날부마다 분산시킬 수 있어서, 절삭날의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스카이빙 가공용 커터를 이용하는 스카이빙 가공기의 주요 실시형태의 개략 구조도,
도 2a는 도 1의 스카이빙 가공용 커터의 추출 확대도,
도 2b는 도 2a의 스카이빙 가공용 커터의 측면도,
도 3a는 도 2b의 스카이빙 가공용 커터의 특징을 강조한 단면도,
도 3b는 도 1의 스카이빙 가공용 커터의 칼날부의 추출 확대 측면도,
도 3c는 도 1의 스카이빙 가공용 커터의 칼날부의 추출 확대 사시도,
도 4a는 도 1의 스카이빙 가공용 커터에 의한 스카이빙 가공의 설명도,
도 4b는 도 4a를 하방에서 본 도면,
도 5a는 본 발명에 따른 스카이빙 가공용 커터의 다른 실시형태의 개략 구조를 나타내는 측면도,
도 5b는 도 5a의 스카이빙 가공용 커터의 사시도,
도 6a는 도 5b의 스카이빙 가공용 커터의 칼날부의 추출 확대도,
도 6b는 도 5a 및 도 5b의 스카이빙 가공용 커터의 작용 설명도.
본 발명에 따른 스카이빙 가공용 커터의 실시형태를 도면에 기초하여 설명하지만, 본 발명은 도면에 기초하여 설명하는 실시형태에만 한정되는 것은 아니다.
<주요 실시형태>
본 발명에 따른 스카이빙 가공용 커터를 이용하는 스카이빙 가공기의 주요 실시형태를 도 1 내지 도 4에 근거하여 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 베드(111) 상에는, 칼럼(112)이 수평인 X축 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 칼럼(112)에는, 새들(113)이 연직인 Z축 방향으로 승강 가능하게 지지되어 있다. 새들(113)에는, 선회 헤드(114)가 수평인 공구 선회축(A) 주위로 선회 가능하게 지지되어 있다. 선회 헤드(114)에는, 슬라이드 헤드(115)가 수평인 Y축 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 슬라이드 헤드(115)에는 공구 헤드(116)가 마련되어 있다.
공구 헤드(116)에는, 공구 아버(117)가 공구 회전축(B) 주위로 회전 가능하게 지지되어 있다. 공구 아버(117)의 하단에는, 원통형을 이루는 스카이빙 가공용 커터(10)가 착탈 가능하게 장착되어 있으며, 해당 스카이빙 가공용 커터(10)는, 상기 헤드(114~116)의 작동에 의해, 공구 선회축(A) 주위에서의 선회, Y축 방향으로의 이동, 공구 회전축(B) 주위에서의 회전을 각각 할 수 있도록 되어 있다.
한편, 상기 베드(111) 상의, 상기 칼럼(112)의 정면 위치에는, 회전 테이블(118)이 연직인 워크 회전축(C) 주위로 회전 가능하게 마련되어 있다. 회전 테이블(118)의 상면에는 원통형의 장착 지그(119)가 장착되어 있다. 장착 지그(119)의 상단 내주면에는, 피가공 내치 기어인 워크(1)가 착탈 가능하게 장착되어 있으며, 해당 워크(1)는 회전 테이블(118)의 작동에 의해 워크 회전축(C) 주위로 회전할 수 있게 되어 있다.
도 2a 및 도 2b는 스카이빙 가공용 커터(10)의 개략 구조를 도시하고 있다. 도 2a 및 도 2b에 있어서, 도면부호 11은 칼날부, 도면부호 12는 절삭날, 도면부호 13은 절삭면, 도면부호 14는 여유면이다.
상기 칼날부(11)는 둘레방향으로 인접하는 사이에 치 홈(15)을 복수 갖도록 둘레방향으로 복수 형성되는 동시에, 해당 치 홈(15)이 축방향으로 비틀어지도록 현권선 형상을 이루고 있다. 그리고, 상기 칼날부(11)는, 상기 치 홈(15)의 길이방향에 걸쳐서 복수로 분할되도록 절삭날 홈(16)이 각각 형성됨으로써, 축방향을 따라서 복수 마련되는 동시에, 축방향 일방측(도 2b에서 좌하측, 도 3b에서 우측, 도 3c에서 지면 바로 앞측)에 상기 절삭날(12) 및 상기 절삭면(13)이 각각 형성되어 있다.
또한, 상기 스카이빙 가공용 커터(10)는, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 축방향 중앙 부분의 외경 사이즈가 축방향 양단측의 외경 사이즈보다 커지도록, 외주면이 축방향으로 원호 형상을 이루는 배럴형을 이루고 있다. 또한, 도 3a에서는, 그 배럴 형상을 알기 쉽게 하기 위해서 강조하여 기재하고 있다.
또한, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 상기 칼날부(11)는, 경사각(상기 절삭면(13)과 절삭 방향(커터 회전의 접선 방향)에 수직인 면이 이루는 각도)(θ1)이 0° 이상 20° 이하이면 바람직하다(0°이면 특히 바람직하다). 왜냐하면, 경사각(θ1)이 0° 미만이면, 절삭 부하가 커져, 가공면의 면 성상이 상태가 악화되는 동시에, 마모량이 커질 우려를 일으키는 한편, 20°를 초과하면, 칼끝 강도가 저하되어, 치핑 등을 일으킬 우려가 발생하기 때문이다.
또한, 상기 칼날부(11)는, 외주 여유각(상기 외주 여유면(14)과 상기 절삭날(12)의 선단의 절삭 방향(커터 회전의 접선 방향)이 이루는 각도)(θ2)이 0° 초과 12° 이하이면 바람직하다(5° 이상 12° 이하이면 특히 바람직함). 왜냐하면, 외주 여유각(θ2)이 0° 이하이면, 커터의 외주면에서 내치 기어의 치 저부를 마찰시켜 버려, 내치 기어의 치 저부의 면 성상이 악화되는 동시에, 커터의 외주의 여유면의 마모량이 커질 우려를 일으키며, 5° 이상이면, 절삭시의 칼날부의 탄성 변형에 따른 스프링 백에 의한 커터의 외주면의 마찰을 확실히 회피할 수 있는 한편, 12°를 초과하면, 커터의 유효 치폭을 크게 하여 제작하는 것이 어려워, 커터의 수명을 길게 하는 것이 곤란해져 버리기 때문이다.
또한, 도 3c에 도시하는 바와 같이, 상기 칼날부(11)는, 측면 여유각(커터의 피치원 상에서의 측면의 상기 여유면(14)과 절삭 방향(커터 회전의 접선 방향)이 이루는 각도)(θ3)이 0° 초과 5° 이하이면 바람직하다(2° 이상 5° 이하이면 특히 바람직함). 왜냐하면, 측면 여유각(θ3)이 0° 이하이면, 절삭 부하가 커져, 가공면의 면 성상이 악화되는 동시에, 마모량이 커질 우려를 일으키는 한편, 20°를 초과하면, 칼끝 강도가 저하되어, 치핑 등을 일으킬 우려를 발생시키기 때문이다.
또한, 상기 칼날부(11)는 상기 절삭면(13)과 잇줄(L1)이 이루는 각도(상기 절삭날 홈(16)과 상기 치 홈(15)이 이루는 각도)(θ4)가 85° 이상 95° 이하(90° ±5° 이내)인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 각도(θ4)가 90°에 대해 ±5° 이내에서 경사지는 크기이면, 절삭 가공 중에 발생한 절삭분의 흐름 방향을 변화시켜, 절삭분이 끼어들어 가는 것의 발생을 크게 억제할 수 있어서, 90°에 대해 ±5°를 초과하여 경사지는 크기이면, 도 3c 중 좌우의 절삭날(12)의 날카로움의 차이가 커져, 둔각측의 절삭날(12)로 절삭하는 가공면의 면 성상이 악화될 우려가 있기 때문이다.
이러한 본 실시형태에 따른 스카이빙 가공용 커터(10)를 공구 아버(117)에 장착한 스카이빙 가공기(100)에서는, 워크(1)를 장착 지그(119)에 장착하고, 칼럼(112), 새들(113), 선회 헤드(114), 슬라이드 헤드(115)를 구동하여, 스카이빙 가공용 커터(10)를, X축, Y축, Z축 방향으로 이동시키는 동시에, 워크(1)의 뒤틀림각에 따른 축각(Σ)이 되도록 공구 선회축(A) 주위로 선회시켜서, 워크(1)의 내측에 배치시킨다.
그리고, 칼럼(112)을 구동하여, 스카이빙 가공용 커터(10)를 X축 방향(도 1의 좌측 방향)으로 이동시키고, 공구 헤드(116)를 구동하여, 스카이빙 가공용 커터(10)를 공구 회전축(B) 주위로 회전시키는 동시에, 회전 테이블(118)을 구동하여, 워크(1)를 워크 회전축(C) 주위로 회전시킨다.
또한, 칼럼(112) 및 새들(113)을 구동하여, 목적으로 하는 절입량에 대응한 X축 방향의 이동량을 스카이빙 가공용 커터(10)에 부여한 후에 해당 스카이빙 가공용 커터(10)를 Z축 방향으로 이동시키면, 스카이빙 가공용 커터(10)가 워크(1)의 내주면을 둘레방향 및 축방향에 걸쳐서 치형을 절삭하고, 워크(1)의 내주면 전체에 걸쳐서 치형을 스카이빙 가공한다(도 4a 및 도 4b 참조).
이때, 상기 스카이빙 가공용 커터(10)의 상기 칼날부(11)는, 상기 치 홈(15)의 길이방향에 걸쳐서 복수로 분할되도록 상기 절삭날 홈(16)이 각각 형성되는 것에 의해, 축방향을 따라서 복수 형성되어 있는, 즉, 축방향으로 복수의 절삭날(12)을 갖고 있으므로, 1개당의 절삭날(12)에 가해지는 부하를 분산하여 작게 할 수 있다.
따라서, 본 실시형태에 따른 스카이빙 가공용 커터(10)에 의하면, 워크(1)의 둘레방향의 전부에 걸쳐서 연속적으로 절삭을 실행해도, 종래의 피니언 커터보다 절삭날(12)의 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 축방향 중앙 부분의 외경 사이즈가 축방향 양단측의 외경 사이즈보다 커지도록, 외주면이 축방향으로 원호 형상을 이루는 배럴형을 이루고 있으므로, 워크(1)에 대한 축 교차각을 크게 할 수 있으므로, 워크(1)에 대한 해당 커터(10)의 미끄럼 속도를 크게 할 수 있어서, 가공 능력을 향상시킬 수 있다.
또한, 칼날부(12)가 외주 여유각(θ2)을 갖는, 즉, 칼날부(12)에 배킹(외주 여유)이 형성되어 있으므로, 가공 중에 워크(1)와 간섭해 버리는 것을 방지할 수 있다.
<다른 실시형태>
또한, 다른 실시형태로서, 예컨대, 도 5a 및 도 5b에 도시하는 바와 같이, 칼날부(21)의 절삭날(22)측이 되는 축방향 한쪽 단부측(도 5a 중 하측, 도 5b 중 우하측)의 외경 사이즈를 축방향 다른쪽 단부측(도 5a 중 상측, 도 5b 중 좌상측)의 외경 사이즈보다 작게 하도록, 즉, 절삭 방향 선단측일수록 기단측보다 외경 사이즈를 작게 하도록, 상기 배럴형의 외주를 추가로 테이퍼형으로 한 스카이빙 가공용 커터(20)를 적용하면, 도 6a에 도시하는 바와 같이, 칼날부(21)의 치 길이 및 치 두께를 절삭 방향 기단측일수록 선단측보다 크게 할 수 있으므로, 도 6b에 도시하는 바와 같이, 워크(1)의 절출량을 각 칼날부(21)마다 더욱 분산시킬 수 있어서, 1개당의 절삭날(22)에 가해지는 부하를 더욱 분산하여 보다 작게 할 수 있으므로, 매우 바람직하다.
본 발명에 따른 스카이빙 가공용 커터는, 절삭날에 가해지는 부하를 각 칼날부마다 분산시킬 수 있어서, 절삭날의 수명을 연장시킬 수 있으므로, 기어 가공 등의 절삭 가공업에 있어서, 극히 유익하게 이용할 수 있다.
1 : 워크 10, 20 : 스카이빙 가공용 커터
11, 21 : 칼날부 12, 22 : 절삭날
13, 23 : 절삭면 14, 24 : 여유면
15 : 치 홈 16 : 절삭날 홈
100 : 스카이빙 가공기 111 : 베드
112 : 칼럼 113 : 새들
114 : 선회 헤드 115 : 슬라이드 헤드
116 : 공구 헤드 117 : 공구 아버
118 : 회전 테이블 119 : 장착 지그

Claims (7)

  1. 칼날부를 둘레방향으로 복수 갖도록 둘레방향으로 인접하는 칼날부의 사이에 치 홈이 각각 형성되며, 상기 치 홈이 축방향으로 비틀어지도록 현권선(弦卷線) 형상을 이루는 원통형의 스카이빙 가공용 커터에 있어서,
    상기 칼날부를 상기 치 홈의 길이방향으로 복수로 분할하도록 상기 칼날부에 절삭날 홈이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    스카이빙 가공용 커터.
  2. 제 1 항에 있어서
    축방향 중앙 부분의 외경 사이즈가 축방향 양단측의 외경 사이즈보다 커지도록, 외주가 배럴형을 이루고 있는 것을 특징으로 하는
    스카이빙 가공용 커터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 칼날부의 절삭날측인 축방향 한쪽 단부측의 외경 사이즈가 축방향 다른쪽 단부측의 외경 사이즈보다 작아지도록, 외주가 테이퍼형을 이루고 있는 것을 특징으로 하는
    스카이빙 가공용 커터.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서
    상기 칼날부의 경사각(θ1)이 0° 이상 20° 이하인 것을 특징으로 하는
    스카이빙 가공용 커터.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칼날부의 외주 여유각(θ2)이 0° 초과 12° 이하인 것을 특징으로 하는
    스카이빙 가공용 커터.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칼날부의 측면 여유각(θ3)이 0° 초과 5° 이하인 것을 특징으로 하는
    스카이빙 가공용 커터.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칼날부의 절삭면과 잇줄(L1)이 이루는 각도(θ4)가 85° 이상 95° 이하인 것을 특징으로 하는
    스카이빙 가공용 커터.
KR1020167017315A 2014-05-30 2015-04-13 스카이빙 가공용 커터 KR101913918B1 (ko)

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