WO2021019800A1 - スカイビング加工用カッタおよびスカイビング加工装置 - Google Patents
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- B23F5/00—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made
- B23F5/12—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by planing or slotting
- B23F5/16—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by planing or slotting the tool having a shape similar to that of a spur wheel or part thereof
Definitions
- the present invention relates to a cutter which is a cutting tool used for skiving, and a skiving apparatus provided with the cutter.
- the skiving cutter which is used for gear gear cutting by skiving, is provided with a plurality of cutting blades for cutting a workpiece on the outer peripheral portion of the substrate.
- a cutter for skiving processing in which cutting blades having different functions are arranged in multiple stages in the axial direction of the substrate has also been provided.
- Patent Document 1 presents a multi-stage skiving cutter that can realize a long life as well as precision machining of an internal gear.
- Patent Document 1 is a cutter for skiving processing for processing internal gears. It is possible to use this skiving cutter for gear cutting for external gears, but a gap may be created between the cutting blade and the work depending on the shape of the cutting blade and the like. In this case, the cutting blade cannot cut a predetermined amount of the work. Therefore, the machining load of the next-stage cutting blade becomes large, and the cutting load distribution as initially expected cannot be achieved between the multi-stage cutting blades. For this reason, if the external gear is gear-cut with a conventional multi-stage skiving cutter, it may not be possible to achieve both precision workability and long life.
- An object of the present invention is to provide a skiving cutter and a skiving processing apparatus capable of achieving both precision workability and long life, mainly for external gear processing.
- the present invention is a cutter for skiving processing, and includes a substrate made of a hollow rotationally symmetric body and a plurality of cutting blades standing up from the substrate.
- the cutting blade is composed of a dividing blade that is configured so that the cutting process can be shared.
- the dividing blades are arranged around the axis of the cutter with the same shape and at the same pitch, and a plurality of dividing blades are arranged in the axial direction of the cutter. Each of the plurality of dividing blades is given a distance between the axis of the cutter and the part of the dividing blade farthest from the axis.
- the distance related to the front-stage dividing blade in which the cutting order is earlier in the cutting process is equal to or greater than the distance related to the rear-stage dividing blade in which the cutting order is relatively later, and the plurality of dividing blades have the front-stage dividing blade. It is characterized in that the cutting blades having a relationship in which the distances related to the blades are larger than the distances related to the post-stage cutting blades are included.
- the plurality of dividing blades arranged in the axial direction of the cutter preferably include a finishing blade and a rough blade.
- the rate of increase in the outer diameter per unit displacement amount of the cutter in the axial direction from the finishing blade increases as the distance from the finishing blade increases.
- the blade bottom is between the cutting blades adjacent to each other in the circumferential direction of the cutter, and it is preferable that the distance from the axis to the blade bottom of the front-stage dividing blade is larger than that of the rear-stage dividing blade.
- each cutting blade has a blade streak inclined with respect to the axis, the angle of the blade streak with respect to the axis is the twist angle, and the magnitude of the twist angle of each of the plurality of dividing blades is different. Is preferable.
- the plurality of dividing blades arranged in the axial direction of the cutter include a finishing blade and a rough blade, and in the rough blade, a change in the twist angle per unit displacement amount of the cutter in the axial direction from the finishing blade.
- the rate preferably increases as the distance from the finishing blade increases.
- the blade length of the front-stage dividing blade is preferably equal to or less than the blade length of the rear-stage dividing blade.
- the blade width of the front-stage dividing blade is preferably equal to or less than the blade width of the rear-stage dividing blade.
- the substrate is divided into a plurality of substrate parts in the axial direction of the cutter.
- a plurality of dividing blades are arranged in the axial direction of the base component.
- the skiving processing apparatus of the present invention is characterized by including the above-mentioned skiving processing cutter and a rotary shaft device that transmits a rotational driving force to the skiving processing cutter.
- the present invention it is possible to suppress the occurrence of a gap between the work material and each cutting blade when the external gear is geared by skiving. Therefore, the processing can be realized with high precision, and the life of the skiving cutter can be extended.
- FIG. 1 It is a perspective view which shows the skiving processing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. It is a vertical cross-sectional view of a cutter for skiving processing and an arbor provided in the processing apparatus shown in FIG.
- A) is a side view which shows the cutter for skiving processing which concerns on 1st Embodiment. This cutter is divided into three parts.
- B) is a schematic diagram of the cutter shown in (a). It is a schematic diagram for demonstrating the axis crossing angle.
- A) is a perspective view schematically showing a work and a cutter.
- (B) is a diagram schematically showing a work and a cutter from the axial direction of the work.
- the skiving processing apparatus 1 shown in FIG. 1 processes a gear on a work 9 (work material) by a skiving processing cutter 10 (cutter 10).
- the skiving processing device 1 includes a bed 2, a column 3, a saddle 4, a swivel head 5, a slider 6, a spindle unit 7, a rotary table 8, and a control device (not shown).
- a cutter 10 (FIGS. 2 and 3), which is a cutting tool for skiving, is detachably attached to the spindle unit 7.
- the vertical direction is referred to as the Z-axis direction.
- the X-axis direction is defined in a horizontal plane orthogonal to the Z-axis direction, and the direction orthogonal to both the X-axis direction and the Z-axis direction is referred to as the Y-axis direction.
- a column 3 is supported on the bed 2 so as to be horizontally movable in the X-axis direction.
- a saddle 4 is supported on the column 3 so as to be able to move up and down in the Z-axis direction.
- a swivel head 5 is rotatably supported around the head shaft 5x on the saddle 4. The head shaft 5x is along the X-axis direction.
- a slider 6 is supported on the swivel head 5 so as to be horizontally movable in the Y-axis direction.
- a spindle unit 7 is fixed to the slider 6.
- the spindle unit 7 includes a drive source (not shown) such as a servomotor, and an arbor 71 (FIG. 2) that supports the cutter 10. As shown in FIG. 2, when the cutter 10 is mounted on the arbor 71, the rotational driving force obtained from the drive source of the spindle unit 7 is transmitted to the cutter 10 via the arbor 71, so that the cutter 10 becomes the spindle unit. It rotates around the main axis B of 7.
- the spindle line B coincides with the axis line A of the cutter 10.
- the direction of the axis A of the cutter 10 is referred to as the axial direction D1.
- a rotary table 8 is rotatably provided around the axis 8z at a position in front of the column 3 on the bed 2 (FIG. 1).
- the axis 8z is along the Z direction.
- a columnar work 9 is fixed to the fixture 81 provided on the rotary table 8.
- the axis 8z coincides with the axis 9z of the work 9 to be fixed.
- the spindle unit 7 and the cutter 10 can be moved in the respective directions of the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis. Further, by driving the swivel head 5, the spindle unit 7 and the cutter 10 can be swiveled around the head shaft 5x as the center of rotation, and can be tilted with respect to the rotary table 8 and the work 9.
- the axis A of the cutter 10 has a predetermined axis crossing angle ⁇ with respect to the axis 9z of the work 9 (FIG. It is positioned so that it intersects at 4) and the cutter 10 is circumscribed with the work 9.
- the angle of the blade line L of the cutting blade 20 with respect to the axis A of the cutter 10 is referred to as a twist angle of the cutter 10.
- the shaft crossing angle ⁇ is determined so that the twist angle of the gear cut by the work 9 corresponds to the twist angle of the cutting blade 20 of the cutter 10 in consideration of the cutting speed due to the slip between the work 9 and the cutter 10. Be done.
- the axis crossing angle ⁇ is exemplified by 10 ° to 30 °. However, it is not limited to this.
- the cutter 10 is rotated around the axis A of the cutter 10 and around the axis 9z of the work 9 so that the cutter 10 and the work 9 are synchronized with each other.
- the work 9 is rotated.
- the cutting blades 20 of the cutters 10 that rotate respectively cut the work 9 while causing slippage with the work portion of the work 9.
- the spindle unit 7 and the cutter 10 are sent to the work 9 in the Z-axis direction, so that an external gear is formed on the work 9. .
- the configuration of the cutter 10 will be described with reference to FIGS. 2, 3 (a) and 3 (b).
- the cutter 10 includes a base 11 made of a hollow rotationally symmetric body and a cutting blade 20 standing up from the outer surface of the base 11.
- Examples of the shape of the substrate 11 include a hollow cylinder and a hollow truncated cone.
- the cutting blades 20 are arranged at the same pitch in the circumferential direction (around the axis) of the cutter 10.
- the blade line L of the cutting blade 20 is inclined with respect to the axis A of the cutter 10.
- the cutter 10 is divided into a plurality of (here, three) cutter parts 101 to 103 in the axial direction D1.
- the base 11 of the cutter 10 is divided into three base parts 111 to 113.
- the cutting blades 20 arranged on the base parts 111 to 113 are hereinafter referred to as the dividing blades 21 to 23. That is, the cutter component 101 is composed of the substrate component 111 and the plurality of dividing blades 21. Each cutting blade 21 has the same shape.
- the cutter component 102 is composed of a substrate component 112 and a plurality of dividing blades 22. Each cutting blade 22 has the same shape.
- the cutter component 103 is composed of a substrate component 113 and a plurality of dividing blades 23. Each cutting blade 23 has the same shape.
- the dividing blades 21 to 23 can each contribute to cutting the work. Holes 12 are provided in the base components 111 to 113.
- the cutter 10 can be integrally assembled by fitting the pin 13 into the holes 12 of the cutter parts 101 to
- a key 713 is formed in the small diameter portion 711 of the arbor 71 along the axial direction D1. Further, a key groove 14 into which the key 713 can be inserted is formed in the inner peripheral portion of the substrate 11. The inner peripheral portion of the substrate 11 is inserted into the small diameter portion 711 of the arbor 71. At this time, the key 713 is inserted into the key groove 14.
- the cutter 10 is fastened to the arbor 71 by the nut 25 attached to the tip portion 711A of the small diameter portion 711, the cutter 10 is fixed between the nut 25 and the large diameter portion 712 of the arbor 71. As a result, the cutter 10 can rotate integrally with the arbor 71. At this time, the relative rotation of the cutter 10 and the arbor 71 is regulated by the key 713 and the key groove 14.
- the key 713 and the hole 12 are set so that the phases of the dividing blades 21 to 23 in the circumferential direction are matched.
- the cutting process from the start of cutting the work 9 by the cutter 10 to the finishing into the shape of the gear includes a roughing process in which the cutting allowance is left and a finishing process in which the shape of the gear of the work 9 is finished.
- a dividing blade that performs roughing is called a rough blade
- a dividing blade that performs finishing is called a finishing blade.
- the cutter 10 in the axial direction D1 of the cutter 10, the cutter 10 has a dividing blade 21 (first rough blade) that first performs roughing and a dividing blade 22 (second rough blade) that subsequently performs roughing. Finally, it is provided with a dividing blade 23 (finishing blade) that is responsible for finishing.
- the number of stages N of the dividing blades in this embodiment is 3.
- the "step" corresponds to each of the dividing blades 21 to 23.
- the number of steps N of the dividing blades is not limited, and the cutter 10 may include two or four or more steps of the cutting blades. In the case of two stages, the cutter 10 includes a one-stage rough blade and a one-stage finishing blade. There is no limit to the number of rough blades.
- the cutter 10 typically includes only one-stage finishing blade, but it is also permissible to include a plurality of stages of finishing blade.
- the cutter 10 of the present embodiment is divided into three cutter parts 101 to 103 having the same number of stages as the dividing blades 21 to 23. It should be noted that one cutter component may be provided with a plurality of dividing blades in the axial direction of the cutter. Further, in this case, the plurality of dividing blades may have the same shape.
- the dividing blade 21, the dividing blade 22, and the dividing blade 23 have the height (blade length) of the blade rising from the substrate 11 and the blade length according to the load at the time of cutting, the range to be cut, the thickness of the chips to be generated, and the like.
- the cross-sectional shape, twist angle, blade streak length, etc. are determined respectively. As a result of the setting, it is permissible that the dividing blades 21 to 23 are given the same shape.
- the dividing blade 22 has a rake face 22A, an outer peripheral relief surface 22B, a back surface 22C, and side relief surfaces 22D and 22E (FIG. 3A). doing.
- the rake face 22A and the outer peripheral relief surface 22B form an outer peripheral cutting edge 22F (FIG. 3A).
- the rake face 22A and the side flanks 22D and 22E form the side cutting blades 22G and 22H (FIG. 3A), respectively.
- Each cutting blade 22 stands up from the blade bottom 22J which is the base 11.
- the blade bottom 22J is located between the dividing blades 22 adjacent to each other in the circumferential direction, and corresponds to the tip of the gear tooth to be cut by the work 9.
- This gap means, for example, a space formed between the back surface 21C and the rake face 22A between the dividing blades 21 and 22.
- This gap is formed by the shape of the back surface 21C and the standing positions of the dividing blades 21 and 22 with respect to the substrate 11.
- the portion of the cutting blade 22 farthest from the axis A of the cutter 10 is referred to as the outer end 22I.
- the dividing blades 21 and 23 are also referred to as outer ends 21I and 23I.
- the rake face side of the cutting blade 20 in the axial direction D1 is referred to as the axial tip side D1a, and the back surface side of the cutting blade 20 in the axial direction D1 is referred to as the axial base end side D1b.
- the distance from the axis A of the cutter 10 to the outer end 21I of the dividing blade 21 is referred to as an outer diameter B1.
- the distance from the axis A of the cutter 10 to the outer end 22I of the dividing blade 22 is referred to as the outer diameter B2
- the distance from the axis A of the cutter 10 to the outer end 23I of the dividing blade 23 is referred to as the outer diameter B3.
- the outer diameter of any front-stage dividing blade whose cutting order is relatively earlier than the outer diameters B1, B2, and B3 is outside the rear-stage dividing blade whose cutting order is relatively later than that of the front-stage dividing blade. Larger than the diameter. That is, B1>B2> B3.
- the outer ends 21I, 22I, and 23I are located on the arc-shaped or substantially arc-shaped curve L1.
- the rate of increase in the cutter outer diameter per unit displacement amount from the outer end 23I to the axial direction D1 increases as the distance from the outer end 23I toward the axial tip side D1a increases.
- the rate of increase in outer diameter at the outer end 21I of the dividing blade 21 is larger than the rate of increase in outer diameter at the outer end 22I of the dividing blade 22.
- FIGS. 5A and 5B show a schematic model when machining an external gear.
- the cutter 10 is cylindrical.
- the outer ends 21I, 22I, and 23I on the curve L1 between the cutting blade 20 of the cutter 10 and the work portion of the work 9 due to the shaft crossing angle ⁇ (FIG. 4).
- the gap G generated in the above can be suppressed.
- FIG. 3B shows a curve in L2 connecting the blade bottom 21J of the dividing blade 21, the blade bottom 22J of the dividing blade 22, and the blade bottom 23J of the dividing blade 23.
- L2 has an arc shape or a substantially arc shape.
- the outer diameters of the substrates which are the distances from the axis A of the cutters 10 of the dividing blades 21 to 23 to the blade bottom, are indicated by b1, b2, and b3.
- the substrate outer diameter b1 of the front-stage dividing blade is larger than the substrate outer diameters b2 and b3 of the rear-stage dividing blade.
- b1 ⁇ b2 ⁇ b3 may be used depending on the shapes of the dividing blades 21 to 23 that are continuously arranged in the axial direction D1.
- the cutting blades 21 to 23 are given a blade length commensurate with the strength required at the time of cutting, and the finishing blade to the shaft. It is possible to realize the outer shape of the cutter 10 in which the outer diameter of the dividing blade increases as the distance from the direction D1 side increases.
- FIG. 6 shows an example of the blade length (h1, h2, h3) which is the height of each of the dividing blades 21 to 23, and an example of the blade width which is the width of each of the dividing blades 21 to 23 at a predetermined height position. (W1, w2, w3) are schematically shown.
- the blade lengths h1, h2, and h3 are heights from the respective blade bottoms 21J, 22J, and 23J to the outer ends 21I, 22I, and 23I.
- the dividing blades are shown in an overlapping manner so that the shapes, blade lengths, and blade widths of the dividing blades can be compared. ing.
- the blade length of the front-stage dividing blade is smaller than the blade length of the rear-stage dividing blade. For example, in FIG.
- the blade length h1 of the dividing blade 21 is smaller than the blade length h2 of the dividing blade 22, and the blade length h2 of the dividing blade 22 is smaller than the blade length h3 of the dividing blade 23.
- h1 ⁇ h2 ⁇ h3 may be used, and this relationship is appropriately determined according to the dispersion of the cutting load and the setting of the cutting allowance.
- the outer diameters B1, B2 and B3 it is permissible that B1 ⁇ B2 ⁇ B3 depending on the combination of the substrate outer diameters b1, b2 and b3 and the blade lengths h1, h2 and h3.
- the outer diameter B2 of the front-stage dividing blade 22 is larger than the outer diameter B3 of the rear-stage dividing blade 23 with respect to the cutting blades 22 and 23 whose cutting orders are in phase with each other.
- the blade widths w1, w2, and w3 are the dimensions of the cutting blades 21 to 23 in the circumferential direction D3 at the same height position from the blade bottoms 21J, 22J, and 23J.
- the front-stage dividing blade is given a blade width equal to or smaller than the blade width of the rear-stage dividing blade.
- the blade width w1 of the dividing blade 21 is smaller than the blade width w2 of the dividing blade 22 and the blade width w3 of the dividing blade 23.
- w1 ⁇ w2 ⁇ w3 may be satisfied, and this relationship is appropriately determined according to the dispersion of the cutting load and the setting of the cutting allowance.
- FIG. 7 schematically shows a dividing blade 21 to 23 in which the external gear is being machined and a work 9 (dashed line) cut by each of the dividing blades 21 to 23. Since the outer ends 21I, 22I, and 23I are arranged according to the settings of the outer diameters B1 to B3 (FIG. 3B) of the dividing blades 21 to 23, the work 9 and each dividing blade 21 due to the shaft crossing angle ⁇ It is not necessary to increase the blade length (h1, h2, etc. in FIG. 6) in order to deal with the gap G (FIG.
- each cutting blade 21 to A tooth groove can be formed on the work 9 by the outer ends 21I, 22I, and 23I where the cutting edge of 23 is located. Therefore, since it is possible to advance the cutting and process the external gear on the work 9 while sufficiently contributing to the cutting by all of the dividing blades 21 to 23, the processing accuracy can be improved.
- FIG. 8 shows the dividing blades 21 to 23 in a state where the outer peripheral surface of the substrate 11 is developed on the paper surface.
- FIG. 8 shows an example of the twist angle ⁇ 1 of the dividing blade 21, the twist angle ⁇ 2 of the dividing blade 22, and the twist angle ⁇ 3 of the dividing blade 23, and the twist angles ⁇ 1 to ⁇ 3 of each of the dividing blades 21 to 23. It is preferable that the sizes are different.
- the skiving cutter can position each of the cutting blades 21 to 23 at an accurate position with respect to the tooth groove of the work 9.
- the dividing blade of FIG. 8 shows a state of right-handed twist, and the twist angle in this direction is the + direction.
- the twist angle set in the cutting blade 20 composed of the dividing blades 21 to 23 is set according to the twist angle of the gear cut in the work 9 and the shaft crossing angle ⁇ .
- the axis crossing angle ⁇ is the + direction when the cutter 10 is tilted with respect to the work 9 in the same direction as the right twist direction of the twist angle of the work 9, and the cutter 10 is worked in the same direction as the left twist direction of the work twist angle.
- the case of tilting with respect to 9 is defined as a-direction.
- the gear of the work 9 (external gear) shown in FIG. 4 has a left twist (-direction) twist angle
- the cutting blade 20 of the cutter 10 corresponding to the work 9 has a right twist (+).
- the twist angle in the direction) is set, and the axis crossing angle ⁇ in the right direction (+ direction) is set.
- the shaft crossing angle ⁇ is adjusted by turning the spindle unit 7 and the cutter 10 around the head shaft 5x as the center of rotation.
- the values of the twist angles ⁇ 2 and ⁇ 1 of the rough cutting blades 22 and 21 are changed in the ⁇ direction with respect to the twist angle ⁇ 3 of the reference dividing blade 23 (finishing blade). (Change to the left twist direction) is preferable.
- FIG. 9 shows the distance in the axial direction D1 from the dividing blade 23 (finishing blade) to the dividing blade 22 (second rough blade) and the dividing blade 21 (first rough blade), and each rough blade with respect to the twist angle ⁇ 3 of the finishing blade.
- An example of the relationship with the amount of change in the twist angle of is shown. From the change amount ⁇ 2 of the twist angle of the second rough blade (22) and the change amount ⁇ 1 of the twist angle of the first rough blade (21), the rate of change of the twist angle per unit displacement amount from the finishing blade to the axial direction D1. Increases as the distance from the finishing blade toward the tip side D1a in the axial direction increases.
- the twist angle of the cutting blade 20 that matches the twist angle of the work 9 is changed.
- the rough blade has a twist angle ⁇ 3 of the finishing blade in the direction opposite to the change in the twist angle shown in FIG.
- the values of the twist angles ⁇ 2 and ⁇ 1 in the + direction change in the right twist direction.
- the amounts of change ⁇ 1 and ⁇ 2 with respect to the twist angle ⁇ 3 are the same as in FIG.
- the positions of the dividing blades 21 to 23 with respect to the work 9 can be determined as intended. Therefore, it can contribute to the improvement of processing accuracy.
- the cutting load can be distributed to the dividing blades 21 to 23 and the cutting allowance can be set as intended, and the tool life can be extended and the machining accuracy can be improved.
- FIG. 10 shows an example of a cutter 10-1 provided with a cutting blade 20 having a twist angle of approximately 0 °. Also in this cutter 10-1, B1> B2> B3 with respect to the outer diameter of the dividing blades 21 to 23. An appropriate twist angle can be set for each of the dividing blades 21 to 23.
- 11 (a) and 11 (b) show examples of substrate shapes that can be adopted in the first embodiment.
- the outer diameters B1, B2, and B3 of the dividing blades 21 to 23 that determine the outer shape of the cutter are the same as those in the first embodiment.
- the substrate outer diameters b1, b2, and b3 are the same for the dividing blades 21 to 23 shown in FIG. 11A.
- the straight line L3 connecting the blade bottoms 21J, 22J, and 23J of the base 11-1 is parallel to the axial direction D1.
- b1 is smaller than b2 and b3.
- the outer shape of the base 11-2 exhibits a part of a barrel shape in which the central portion in the axial direction D1 bulges.
- the skiving processing cutter 10-2 (cutter 10-2) according to the second embodiment shown in FIG. 12 has a truncated cone-like outer shape.
- the outer ends 21I, 22I, and 23I of the cutting blades 21 to 23 of the cutter 10-2 are located on the straight line L4, unlike the first embodiment (see FIG. 3B).
- the relationship between the outer diameters B1, B2, and B3 of the cutting blades 21 to 23 of the cutter 10-2 is B1>B2> B3, as in the first embodiment. Therefore, even by using this cutter 10-2, it is possible to advance the cutting and process the external gear on the work 9 while making all the dividing blades 21 to 23 sufficiently contribute to the cutting, so that the processing accuracy is improved. Can be made to.
- the substrate outer diameters (b1, b2, b3) change linearly like the outer diameters B1 to B3, but are not limited to this, and are set along an arc-shaped or substantially arc-shaped curve. You may.
- the configurations listed in the above embodiments can be selected or appropriately changed to other configurations as long as the gist of the present invention is not deviated.
- the shape of the blade of the skiving cutter of the present invention is not limited.
- the cutter for skiving processing of the present invention is not limited to the form in which the dividing blade is integrally formed on the outer peripheral portion of the substrate. It is also permissible to attach a dividing blade to the outer periphery of the substrate. It is also possible to use the cutter of the present invention for processing internal gears. In this case, depending on the gear cutting shape of the internal gear, the cutter specifications, etc., both high-precision machining of the gear and extension of the life of the cutter can be realized.
- the present invention is not limited to this form. The same applies when a plurality of cutting blades (cutting blades) are arranged in the axial direction of the cutter for a single substrate.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Gear Processing (AREA)
Abstract
主に外歯車加工を対象に、精密加工性と長寿命化を併せて実現可能な、スカイビング加工用カッタおよびスカイビング加工装置を提供すること。 スカイビング加工用カッタ１０は、基体１１と、基体１１から起立している複数の切削刃２０とを備える。切削刃２０は、切削過程を分担可能に構成された分断刃２１～２３から構成される。複数の分断刃２１～２３のそれぞれに、カッタ１０の軸線Ａと、分断刃２１～２３における軸線Ａから最も離れた箇所（外端２１Ｉ，２３Ｉ，２３Ｉ）との距離が与えられる。切削過程における切削順序が前である前段分断刃に係る距離は、切削順序が相対的に後である後段分断刃に係る距離以上であり、かつ、複数の分断刃には、前段分断刃に係る距離が、後段分断刃に係る距離よりも大きい関係にある、切削順序が相前後する分断刃が含まれる。
Description
本発明は、スカイビング加工に用いられる切削工具であるカッタ、および当該カッタを備えるスカイビング加工装置に関する。
スカイビング加工により歯車の歯切りに供されるスカイビング加工用カッタは、基体の外周部にワークを切削する複数の切削刃を備えている。
近年は、効率的に精密な歯切りを実現するために、機能が異なる切削刃を基体の軸方向に多段に亘り配したスカイビング加工用カッタも提供されている。
例えば特許文献１には、内歯車の精密加工と共に長寿命化を実現可能な多段型のスカイビング加工用カッタが提示されている。
近年は、効率的に精密な歯切りを実現するために、機能が異なる切削刃を基体の軸方向に多段に亘り配したスカイビング加工用カッタも提供されている。
例えば特許文献１には、内歯車の精密加工と共に長寿命化を実現可能な多段型のスカイビング加工用カッタが提示されている。
上記特許文献１は内歯車加工を対象としたスカイビング加工用カッタである。このスカイビング加工用カッタを外歯車用の歯切り加工に供することも可能であるが、切削刃の形状等によっては切削刃とワークとの間に隙間を生じることがある。この場合、前記切削刃は前記ワークの所定量の切削を行い得ない。よって、次段の切削刃の加工負荷が大きくなるなど、多段の切削刃間で当初想定どおりの切削負荷分散に至らないこととなる。このため、従来の多段型スカイビング加工用カッタで外歯車の歯切り加工を行うと、精密加工性と長寿命化を併せて実現することができない可能性があった。
本発明は、主に外歯車加工を対象に、精密加工性と長寿命化を併せて実現可能な、スカイビング加工用カッタおよびスカイビング加工装置を提供することを目的とする。
本発明は、主に外歯車加工を対象に、精密加工性と長寿命化を併せて実現可能な、スカイビング加工用カッタおよびスカイビング加工装置を提供することを目的とする。
本発明は、スカイビング加工用カッタ（カッタ）であって、中空状の回転対称体からなる基体と、基体から起立している複数の切削刃とを備える。切削刃は切削過程を分担可能に構成された分断刃から構成される。分断刃はカッタの軸線周りには同一形状で同一ピッチにて配されると共にカッタの軸方向には複数配される。複数の分断刃のそれぞれに、カッタの軸線と、分断刃における軸線から最も離れた箇所との距離が与えられる。
本発明は、切削過程における切削順序が前である前段分断刃に係る距離が、切削順序が相対的に後である後段分断刃に係る距離以上であって、複数の分断刃には、前段分断刃に係る距離が、後段分断刃に係る距離よりも大きい関係にある、切削順序が相前後する分断刃が含まれることを特徴とする。
本発明は、切削過程における切削順序が前である前段分断刃に係る距離が、切削順序が相対的に後である後段分断刃に係る距離以上であって、複数の分断刃には、前段分断刃に係る距離が、後段分断刃に係る距離よりも大きい関係にある、切削順序が相前後する分断刃が含まれることを特徴とする。
本発明のカッタにおいて、カッタの軸方向に配される複数の分断刃は、仕上刃および荒刃を含むことが好ましい。
本発明のカッタでは、荒刃において、仕上刃からカッタの軸方向への単位変位量あたりの外径の増加率は、仕上刃から離れるにつれて大きくなることが好ましい。
本発明のカッタにおいて、カッタの周方向に隣接する分断刃の間が刃底であり、前段分断刃は、後段分断刃と比べて、軸線から刃底までの距離が大きいことが好ましい。
本発明のカッタにおいて、各切削刃は、軸線に対して傾斜した刃すじを有し、軸線に対する刃すじの角度がねじれ角であり、複数の分断刃のそれぞれのねじれ角の大きさが相違していることが好ましい。
本発明のカッタにおいて、カッタの軸方向に配される複数の分断刃は、仕上刃および荒刃を含み、荒刃において、仕上刃からカッタの軸方向への単位変位量あたりのねじれ角の変化率は、仕上刃から離れるにつれて大きくなることが好ましい。
本発明のカッタにおいて、前段分断刃の刃丈は、後段分断刃の刃丈以下であることが好ましい。
本発明のカッタにおいて、前段分断刃の刃幅は、後段分断刃の刃幅以下であることが好ましい。
本発明のカッタにおいて、基体は、カッタの軸方向に複数の基体部品に分割されていることが好ましい。
本発明のカッタにおいて、基体部品の軸方向に分断刃が複数配されていることが好ましい。
本発明のスカイビング加工装置は、上述のスカイビング加工用カッタと、スカイビング加工用カッタに回転駆動力を伝達する回転軸装置と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、スカイビング加工による外歯車の歯切り時において、被削材と各分断刃との間の隙間の発生を抑えることが可能になる。
このため、前記加工を高精密に実現できると共に、スカイビング加工用カッタの長寿命化もなし得る。
このため、前記加工を高精密に実現できると共に、スカイビング加工用カッタの長寿命化もなし得る。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１に示すスカイビング加工装置１は、スカイビング加工用カッタ１０（カッタ１０）により、ワーク９（被削材）に歯車を加工する。
スカイビング加工装置１は、ベッド２と、コラム３と、サドル４と、旋回ヘッド５と、スライダ６と、主軸ユニット７と、回転テーブル８と、図示しない制御装置とを備えている。
主軸ユニット７には、スカイビング加工のための切削工具であるカッタ１０（図２および図３）が着脱可能に取り付けられる。
〔第１実施形態〕
図１に示すスカイビング加工装置１は、スカイビング加工用カッタ１０（カッタ１０）により、ワーク９（被削材）に歯車を加工する。
スカイビング加工装置１は、ベッド２と、コラム３と、サドル４と、旋回ヘッド５と、スライダ６と、主軸ユニット７と、回転テーブル８と、図示しない制御装置とを備えている。
主軸ユニット７には、スカイビング加工のための切削工具であるカッタ１０（図２および図３）が着脱可能に取り付けられる。
以下、鉛直方向のことをＺ軸方向と称する。Ｚ軸方向と直交する水平面内にＸ軸方向を定め、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の双方に対して直交する方向をＹ軸方向と称する。
図１に示すように、ベッド２上には、コラム３がＸ軸方向に水平移動可能に支持されている。このコラム３には、サドル４がＺ軸方向に昇降可能に支持されている。
サドル４には、旋回ヘッド５がヘッド軸５ｘ周りに回転可能に支持されている。ヘッド軸５ｘはＸ軸方向に沿っている。
旋回ヘッド５には、スライダ６がＹ軸方向に水平移動可能に支持されている。スライダ６には、主軸ユニット７が固定されている。
サドル４には、旋回ヘッド５がヘッド軸５ｘ周りに回転可能に支持されている。ヘッド軸５ｘはＸ軸方向に沿っている。
旋回ヘッド５には、スライダ６がＹ軸方向に水平移動可能に支持されている。スライダ６には、主軸ユニット７が固定されている。
主軸ユニット７は、サーボモータ等の図示しない駆動源と、カッタ１０を支持するアーバ７１（図２）とを備えている。
図２に示すように、カッタ１０がアーバ７１に装着されると、主軸ユニット７の駆動源から得られる回転駆動力がアーバ７１を介してカッタ１０に伝達されることで、カッタ１０が主軸ユニット７の主軸線Ｂ周りに回転する。主軸線Ｂは、カッタ１０の軸線Ａと一致する。カッタ１０の軸線Ａの方向を軸方向Ｄ１と称する。
図２に示すように、カッタ１０がアーバ７１に装着されると、主軸ユニット７の駆動源から得られる回転駆動力がアーバ７１を介してカッタ１０に伝達されることで、カッタ１０が主軸ユニット７の主軸線Ｂ周りに回転する。主軸線Ｂは、カッタ１０の軸線Ａと一致する。カッタ１０の軸線Ａの方向を軸方向Ｄ１と称する。
ベッド２（図１）上におけるコラム３の正面の位置には、回転テーブル８が軸線８ｚ周りに回転可能に設けられている。軸線８ｚはＺ方向に沿っている。回転テーブル８に設けられた取付具８１には円柱状のワーク９が固定される。軸線８ｚは、固定されるワーク９の軸線９ｚと一致する。
図示しない制御装置により、コラム３、サドル４、およびスライダ６のそれぞれを駆動することで主軸ユニット７およびカッタ１０をＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸のそれぞれの方向に移動可能である。
また、旋回ヘッド５を駆動することにより、ヘッド軸５ｘを回転中心として主軸ユニット７およびカッタ１０を旋回させて、回転テーブル８およびワーク９に対して傾斜させることができる。
また、旋回ヘッド５を駆動することにより、ヘッド軸５ｘを回転中心として主軸ユニット７およびカッタ１０を旋回させて、回転テーブル８およびワーク９に対して傾斜させることができる。
カッタ１０は、外歯車を加工する場合を図４、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、ワーク９の軸線９ｚに対してカッタ１０の軸線Ａが所定の軸交差角θ（図４）で交差し、かつ、カッタ１０がワーク９に外接した状態に位置決めされる。
カッタ１０の軸線Ａに対する切削刃２０の刃すじＬの角度を、カッタ１０のねじれ角と称する。前記軸交差角θは、ワーク９とカッタ１０とのすべりによる切削速度も考慮し、ワーク９に切削される歯車のねじれ角とカッタ１０の切削刃２０のねじれ角とが対応するように、定められる。
軸交差角θは、１０°～３０°が例示される。但し、これに限られない。
カッタ１０の軸線Ａに対する切削刃２０の刃すじＬの角度を、カッタ１０のねじれ角と称する。前記軸交差角θは、ワーク９とカッタ１０とのすべりによる切削速度も考慮し、ワーク９に切削される歯車のねじれ角とカッタ１０の切削刃２０のねじれ角とが対応するように、定められる。
軸交差角θは、１０°～３０°が例示される。但し、これに限られない。
図示しない制御装置により主軸ユニット７および回転テーブル８を制御することで、カッタ１０とワーク９とが同期するように、カッタ１０の軸線Ａ周りにカッタ１０を回転させると共に、ワーク９の軸線９ｚ周りにワーク９を回転させる。それぞれ回転するカッタ１０の切削刃２０はワーク９における被削部とすべりを生じつつワーク９を切削する。カッタ１０およびワーク９を回転させながら、サドル４の位置を制御することで、主軸ユニット７およびカッタ１０がワーク９に対してＺ軸方向に送られることにより、ワーク９に外歯車が形成される。
図２、図３（ａ）および（ｂ）を参照して、カッタ１０の構成を説明する。
カッタ１０は、中空状の回転対称体からなる基体１１と、当該基体１１の外表面から起立する切削刃２０からなる。基体１１の形状としては、中空円筒や中空円錐台が例示される。
カッタ１０は、中空状の回転対称体からなる基体１１と、当該基体１１の外表面から起立する切削刃２０からなる。基体１１の形状としては、中空円筒や中空円錐台が例示される。
切削刃２０は、カッタ１０の周方向（軸線周り）に同一ピッチで配されている。切削刃２０の刃すじＬは、カッタ１０の軸線Ａに対して傾斜している。
カッタ１０は、軸方向Ｄ１において、複数（ここでは３つ）のカッタ部品１０１～１０３に分割されている。カッタ１０の基体１１は３つの基体部品１１１～１１３に分割されている。各基体部品１１１～１１３に配された切削刃２０を、以降は分断刃２１～２３と称する。
即ち、カッタ部品１０１は基体部品１１１および複数の分断刃２１から構成される。各分断刃２１は同一形状である。カッタ部品１０２は基体部品１１２および複数の分断刃２２から構成される。各分断刃２２は同一形状である。カッタ部品１０３は基体部品１１３および複数の分断刃２３から構成される。各分断刃２３は同一形状である。分断刃２１～２３は、それぞれ、ワークの切削に寄与し得る。
各基体部品１１１～１１３には孔１２が設けられている。カッタ１０は、カッタ部品１０１～１０３の孔１２にピン１３を嵌め込むことで、一体に組み付けることができる。
即ち、カッタ部品１０１は基体部品１１１および複数の分断刃２１から構成される。各分断刃２１は同一形状である。カッタ部品１０２は基体部品１１２および複数の分断刃２２から構成される。各分断刃２２は同一形状である。カッタ部品１０３は基体部品１１３および複数の分断刃２３から構成される。各分断刃２３は同一形状である。分断刃２１～２３は、それぞれ、ワークの切削に寄与し得る。
各基体部品１１１～１１３には孔１２が設けられている。カッタ１０は、カッタ部品１０１～１０３の孔１２にピン１３を嵌め込むことで、一体に組み付けることができる。
アーバ７１の小径部７１１には、軸方向Ｄ１に沿ってキー７１３が形成されている。また、基体１１の内周部には前記キー７１３が挿入可能なキー溝１４が形成されている。
基体１１の内周部はアーバ７１の小径部７１１に挿入される。この際、前記キー７１３は前記キー溝１４に挿入される。小径部７１１の先端部７１１Ａに取り付けられるナット２５によりカッタ１０をアーバ７１に締結すると、カッタ１０がナット２５とアーバ７１の大径部７１２との間に固定される。
この結果、カッタ１０はアーバ７１と一体に回転可能となる。この際、前記キー７１３および前記キー溝１４により、カッタ１０とアーバ７１との相対回転が規制される。
前記キー７１３および前記孔１２は、分断刃２１～２３の周方向の位相が合うように設定されている。
基体１１の内周部はアーバ７１の小径部７１１に挿入される。この際、前記キー７１３は前記キー溝１４に挿入される。小径部７１１の先端部７１１Ａに取り付けられるナット２５によりカッタ１０をアーバ７１に締結すると、カッタ１０がナット２５とアーバ７１の大径部７１２との間に固定される。
この結果、カッタ１０はアーバ７１と一体に回転可能となる。この際、前記キー７１３および前記キー溝１４により、カッタ１０とアーバ７１との相対回転が規制される。
前記キー７１３および前記孔１２は、分断刃２１～２３の周方向の位相が合うように設定されている。
カッタ１０によりワーク９の切削を開始してから歯車の形状に仕上げるまでの切削過程は、削り代を残して切削する荒加工と、ワーク９の歯車の形状を仕上げる仕上加工とからなる。荒加工を行う分断刃を荒刃、仕上加工を行う分断刃を仕上刃と称する。
図２に示すように、カッタ１０は、カッタ１０の軸方向Ｄ１において、最初に荒加工を担う分断刃２１（第１荒刃）と、引き続き荒加工を担う分断刃２２（第２荒刃）と、最後に仕上加工を担う分断刃２３（仕上刃）とを備えている。
図２に示すように、カッタ１０は、カッタ１０の軸方向Ｄ１において、最初に荒加工を担う分断刃２１（第１荒刃）と、引き続き荒加工を担う分断刃２２（第２荒刃）と、最後に仕上加工を担う分断刃２３（仕上刃）とを備えている。
本実施形態における分断刃の段数Ｎは３である。「段」は、分断刃２１～２３のそれぞれに相当する。分断刃の段数Ｎに制限はなく、カッタ１０が、２段、あるいは４段以上の分断刃を備えるものであってもよい。２段の場合は、カッタ１０が、１段の荒刃と、１段の仕上刃とを備えている。荒刃の段数にも制限はない。なお、カッタ１０は、典型的には１段の仕上刃のみを備えているが、複数段の仕上刃を備えることも許容される。
本実施形態のカッタ１０は、分断刃２１～２３の段数と同じ３つのカッタ部品１０１～１０３に分割されている。
なお、一つのカッタ部品において、カッタの軸方向において複数の分断刃を備えていても構わない。また、この場合において、その複数の分断刃は同一形状のものであっても構わない。
なお、一つのカッタ部品において、カッタの軸方向において複数の分断刃を備えていても構わない。また、この場合において、その複数の分断刃は同一形状のものであっても構わない。
分断刃２１、分断刃２２、および分断刃２３は、切削時の負荷や、削り取る範囲、発生させる切り屑の厚さ等に応じて、基体１１から立ち上がる刃の高さ（刃丈）、刃の断面形状、ねじれ角、刃すじの長さ等がそれぞれ定められる。なお、その設定の結果、分断刃２１～２３に同一形状が与えられることも許容される。
分断刃２２を例に取り、刃の形状を簡単に説明する。分断刃２１および分断刃２３も基本的な形状は同様である。
図２および図３（ａ）に示すように、分断刃２２は、すくい面２２Ａと、外周逃げ面２２Ｂと、背面２２Ｃと、側方逃げ面２２Ｄ，２２Ｅ（図３（ａ））とを有している。すくい面２２Ａと外周逃げ面２２Ｂとが外周切れ刃２２Ｆ（図３（ａ））をなしている。すくい面２２Ａと側方逃げ面２２Ｄ，２２Ｅとがそれぞれ、側方切れ刃２２Ｇ，２２Ｈ（図３（ａ））をなしている。
図２および図３（ａ）に示すように、分断刃２２は、すくい面２２Ａと、外周逃げ面２２Ｂと、背面２２Ｃと、側方逃げ面２２Ｄ，２２Ｅ（図３（ａ））とを有している。すくい面２２Ａと外周逃げ面２２Ｂとが外周切れ刃２２Ｆ（図３（ａ））をなしている。すくい面２２Ａと側方逃げ面２２Ｄ，２２Ｅとがそれぞれ、側方切れ刃２２Ｇ，２２Ｈ（図３（ａ））をなしている。
各分断刃２２は、基体１１である刃底２２Ｊから起立している。刃底２２Ｊは、周方向に隣接する分断刃２２の間に位置しており、ワーク９に切削される歯車の歯の先端部に対応する。
なお、軸方向Ｄ１に隣接する分断刃２１，２２の間、および軸方向Ｄ１に隣接する分断刃２２，２３の間には、各々有意な空隙があることが望ましい。この空隙は、例えば、分断刃２１，２２の間においては、背面２１Ｃとすくい面２２Ａの間に形成される空間のことを意味する。本空隙は、背面２１Ｃの形状や基体１１に対する分断刃２１，２２の起立位置により、形成される。
本空隙により、切削加工に伴い発生する切り屑の排出、および、切削加工点への切削油の供給を円滑に行い得るため、精密加工性と長寿命化をより十分に担保可能となる。
本空隙により、切削加工に伴い発生する切り屑の排出、および、切削加工点への切削油の供給を円滑に行い得るため、精密加工性と長寿命化をより十分に担保可能となる。
分断刃２２においてカッタ１０の軸線Ａから最も離れた箇所を外端２２Ｉと称する。
分断刃２１，２３についても同様に、外端２１Ｉ，２３Ｉと称するものとする。
分断刃２１，２３についても同様に、外端２１Ｉ，２３Ｉと称するものとする。
カッタ１０において、軸方向Ｄ１における切削刃２０のすくい面側のことを軸方向先端側Ｄ１ａと称し、軸方向Ｄ１における切削刃２０の背面側のことを軸方向基端側Ｄ１ｂと称する。
図３（ｂ）に示すように、カッタ１０の軸線Ａから分断刃２１の外端２１Ｉまでの距離を外径Ｂ１と称する。同様に、カッタ１０の軸線Ａから分断刃２２の外端２２Ｉまでの距離を外径Ｂ２と称し、カッタ１０の軸線Ａから分断刃２３の外端２３Ｉまでの距離を外径Ｂ３と称する。
外径Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３より、切削順序が相対的に前である任意の前段の分断刃の外径は、当該前段分断刃に対して切削順序が相対的に後である後段分断刃の外径よりも大きい。つまり、Ｂ１＞Ｂ２＞Ｂ３である。この場合、図３（ｂ）に示すように、外端２１Ｉ，２２Ｉ，２３Ｉは、円弧状または略円弧状の曲線Ｌ１の上に位置する。
外径Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３より、切削順序が相対的に前である任意の前段の分断刃の外径は、当該前段分断刃に対して切削順序が相対的に後である後段分断刃の外径よりも大きい。つまり、Ｂ１＞Ｂ２＞Ｂ３である。この場合、図３（ｂ）に示すように、外端２１Ｉ，２２Ｉ，２３Ｉは、円弧状または略円弧状の曲線Ｌ１の上に位置する。
また、外端２３Ｉから軸方向Ｄ１への単位変位量あたりのカッタ外径の増加率は、外端２３Ｉから軸方向先端側Ｄ１ａに向けて離れるにつれて大きくなる。例えば、分断刃２１の外端２１Ｉにおける外径増加率は、分断刃２２の外端２２Ｉにおける外径増加率よりも大きい。
図５（ａ）および（ｂ）に、外歯車加工時における模式的なモデルを示す。ここでは、便宜上、カッタ１０を円柱状としている。
前述のように、外端２１Ｉ，２２Ｉ，２３Ｉを曲線Ｌ１上に位置させることにより、軸交差角θ（図４）に起因してカッタ１０の切削刃２０とワーク９の被削部との間に生じる隙間Ｇを抑えることができる。
前述のように、外端２１Ｉ，２２Ｉ，２３Ｉを曲線Ｌ１上に位置させることにより、軸交差角θ（図４）に起因してカッタ１０の切削刃２０とワーク９の被削部との間に生じる隙間Ｇを抑えることができる。
外端２１Ｉ，２２Ｉ，２３Ｉの配置によるカッタ１０の外形の形状に対応して、基体１１（刃底）にも同様の形状を与えることができる。
図３（ｂ）に、分断刃２１の刃底２１Ｊと、分断刃２２の刃底２２Ｊと、分断刃２３の刃底２３Ｊとを結んだ曲線をＬ２で示している。Ｌ２は円弧状または略円弧状である。また、分断刃２１～２３のそれぞれのカッタ１０の軸線Ａから刃底までの距離である基体外径をｂ１，ｂ２，ｂ３で示している。ここでは、前段分断刃の基体外径であるｂ１は、後段分断刃の基体外径ｂ２，ｂ３と比べて大きい。
但し、軸方向Ｄ１に連続して配される分断刃２１～２３のそれぞれの形状によっては、ｂ１≧ｂ２≧ｂ３でもよい。
図３（ｂ）に、分断刃２１の刃底２１Ｊと、分断刃２２の刃底２２Ｊと、分断刃２３の刃底２３Ｊとを結んだ曲線をＬ２で示している。Ｌ２は円弧状または略円弧状である。また、分断刃２１～２３のそれぞれのカッタ１０の軸線Ａから刃底までの距離である基体外径をｂ１，ｂ２，ｂ３で示している。ここでは、前段分断刃の基体外径であるｂ１は、後段分断刃の基体外径ｂ２，ｂ３と比べて大きい。
但し、軸方向Ｄ１に連続して配される分断刃２１～２３のそれぞれの形状によっては、ｂ１≧ｂ２≧ｂ３でもよい。
例えば図３（ｂ）に示す例のように基体外径ｂ１，ｂ２，ｂ３を定めることにより、分断刃２１～２３のそれぞれに切削時に必要な強度に見合う刃丈を与えつつ、仕上刃から軸方向Ｄ１側に離れるにつれ分断刃の外径も大きくなる、カッタ１０の外形形状を実現することができる。
各分断刃２１～２３には、ワーク９に切削される歯車の輪郭に対応する分断刃２３（仕上刃）の形状を基準として、強度を確保しつつ、切削時の負荷の分散および削り代設定と、上述した隙間Ｇの抑制とを考慮して、適切な刃丈および刃幅を設定することができる。
図６は、分断刃２１～２３のそれぞれの高さである刃丈の一例（ｈ１，ｈ２，ｈ３）と、分断刃２１～２３の所定の高さ位置におけるそれぞれの幅である刃幅の一例（ｗ１，ｗ２，ｗ３）とを模式的に示している。
図６は、分断刃２１～２３のそれぞれの高さである刃丈の一例（ｈ１，ｈ２，ｈ３）と、分断刃２１～２３の所定の高さ位置におけるそれぞれの幅である刃幅の一例（ｗ１，ｗ２，ｗ３）とを模式的に示している。
刃丈ｈ１，ｈ２，ｈ３は、それぞれの刃底２１Ｊ,２２Ｊ，２３Ｊから、外端２１Ｉ，２２Ｉ，２３Ｉまでの高さである。図６では、それぞれの刃底２１Ｊ，２２Ｊ，２３Ｊが径方向Ｄ２における同一の位置にあると仮定して、各分断刃の形状、刃丈、刃幅を比較できるよう各分断刃を重ねて示している。
前段分断刃の刃丈は、後段分断刃の刃丈より小さい。例えば図６において、分断刃２１の刃丈ｈ１は分断刃２２の刃丈ｈ２よりも小さく、分断刃２２の刃丈ｈ２は分断刃２３の刃丈ｈ３よりも小さい。
図６に示す例では、ｈ１＜ｈ２＜ｈ３である。しかし、例えばｈ１≦ｈ２≦ｈ３でもよく、この関係は切削負荷の分散及び削り代設定に従い適切に決定される。
なお、外径Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に関し、基体外径ｂ１，ｂ２，ｂ３と刃丈ｈ１，ｈ２，ｈ３の組み合わせによっては、Ｂ１≧Ｂ２≧Ｂ３となることが許容される。
例えば、Ｂ１＝Ｂ２＞Ｂ３であってもよい。この場合、切削順序が相前後する分断刃２２，２３に関し、前段の分断刃２２に係る外径Ｂ２が、後段の分断刃２３に係る外径Ｂ３よりも大きい。その他、Ｂ１＞Ｂ２＝Ｂ３であってもよい。
前段分断刃の刃丈は、後段分断刃の刃丈より小さい。例えば図６において、分断刃２１の刃丈ｈ１は分断刃２２の刃丈ｈ２よりも小さく、分断刃２２の刃丈ｈ２は分断刃２３の刃丈ｈ３よりも小さい。
図６に示す例では、ｈ１＜ｈ２＜ｈ３である。しかし、例えばｈ１≦ｈ２≦ｈ３でもよく、この関係は切削負荷の分散及び削り代設定に従い適切に決定される。
なお、外径Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に関し、基体外径ｂ１，ｂ２，ｂ３と刃丈ｈ１，ｈ２，ｈ３の組み合わせによっては、Ｂ１≧Ｂ２≧Ｂ３となることが許容される。
例えば、Ｂ１＝Ｂ２＞Ｂ３であってもよい。この場合、切削順序が相前後する分断刃２２，２３に関し、前段の分断刃２２に係る外径Ｂ２が、後段の分断刃２３に係る外径Ｂ３よりも大きい。その他、Ｂ１＞Ｂ２＝Ｂ３であってもよい。
刃幅ｗ１，ｗ２，ｗ３は、刃底２１Ｊ，２２Ｊ，２３Ｊから同一の高さ位置における各分断刃２１～２３の周方向Ｄ３の寸法である。
前段分断刃には、後段分断刃の刃幅以下の刃幅が与えられる。例えば図６において、分断刃２１の刃幅ｗ１は、分断刃２２の刃幅ｗ２および分断刃２３の刃幅ｗ３よりも小さい。図６に示す例では、ｗ１＜ｗ２＜ｗ３であるが、ｗ１≦ｗ２≦ｗ３であってもよく、この関係は切削負荷の分散及び削り代設定に従い適切に決定される。
前段分断刃には、後段分断刃の刃幅以下の刃幅が与えられる。例えば図６において、分断刃２１の刃幅ｗ１は、分断刃２２の刃幅ｗ２および分断刃２３の刃幅ｗ３よりも小さい。図６に示す例では、ｗ１＜ｗ２＜ｗ３であるが、ｗ１≦ｗ２≦ｗ３であってもよく、この関係は切削負荷の分散及び削り代設定に従い適切に決定される。
図７は、外歯車を加工中の分断刃２１～２３と、分断刃２１～２３のそれぞれにより切削されているワーク９（一点鎖線）とを模式的に示している。各分断刃２１～２３の外径Ｂ１～Ｂ３（図３（ｂ））の設定に従って外端２１Ｉ，２２Ｉ，２３Ｉが配置されているため、軸交差角θに起因するワーク９と各分断刃２１～２３との間の隙間Ｇ（図５（ｂ））に対処するために刃丈（図６のｈ１，ｈ２等）を大きくする必要なく、隙間Ｇが極力ない状態において、各分断刃２１～２３の切れ刃が位置している外端２１Ｉ，２２Ｉ，２３Ｉによりワーク９に歯溝を形成することができる。
したがって、分断刃２１～２３のいずれも切削に十分に寄与させながら、切削を進めてワーク９に外歯車を加工することができるので、加工精度を向上させることができる。
したがって、分断刃２１～２３のいずれも切削に十分に寄与させながら、切削を進めてワーク９に外歯車を加工することができるので、加工精度を向上させることができる。
次に、図８および図９を参照し、分断刃２１～２３のそれぞれのねじれ角について説明する。図８は、基体１１の外周面を紙面上に展開した状態にて分断刃２１～２３を示している。図８に、分断刃２１のねじれ角α１と、分断刃２２のねじれ角α２と、分断刃２３のねじれ角α３との一例を示すように、各分断刃２１～２３のねじれ角α１～α３の大きさは相違していることが好ましい。これにより、当該スカイビング加工用カッタは各分断刃２１～２３をワーク９の歯溝に対して正確な個所に位置させることができる。ここで図８の分断刃は右ねじれの状態を示しており、この方向のねじれ角を＋方向とする。
ここで、分断刃２１～２３からなる切削刃２０に設定されるねじれ角は、ワーク９に切削される歯車のねじれ角、および軸交差角θに応じて設定される。
軸交差角θは、ワーク９のねじれ角の右ねじれ方向と同じ方向に、カッタ１０をワーク９に対して傾ける場合を＋方向、ワークねじれ角の左ねじれ方向と同じ方向に、カッタ１０をワーク９に対して傾ける場合を－方向と定義する。例えば、図４に示すワーク９（外歯車）の歯車には、左ねじれ（－方向）のねじれ角が設定されており、このワーク９に対応するカッタ１０の切削刃２０には右ねじれ（＋方向）のねじれ角が設定されており、右方向（＋方向）の軸交差角θが設定される。
この軸交差角θは、前述のように、ヘッド軸５ｘを回転中心として主軸ユニット７およびカッタ１０を旋回させることで調整する。
このとき、図８に示すように、基準とする分断刃２３（仕上刃）のねじれ角α３に対して、荒刃である分断刃２２，２１のねじれ角α２，α１の値を－方向に変更（左ねじれ方向に変更）することが好ましい。
この軸交差角θは、前述のように、ヘッド軸５ｘを回転中心として主軸ユニット７およびカッタ１０を旋回させることで調整する。
このとき、図８に示すように、基準とする分断刃２３（仕上刃）のねじれ角α３に対して、荒刃である分断刃２２，２１のねじれ角α２，α１の値を－方向に変更（左ねじれ方向に変更）することが好ましい。
図９に、分断刃２３（仕上刃）から分断刃２２（第２荒刃）および分断刃２１（第１荒刃）までの軸方向Ｄ１の距離と、仕上刃のねじれ角α３に対する各荒刃のねじれ角の変化量との関係の一例を示す。
第２荒刃（２２）のねじれ角の変化量Δα２と、第１荒刃（２１）のねじれ角の変化量Δα１より、仕上刃から軸方向Ｄ１への単位変位量あたりのねじれ角の変化率は、仕上刃から軸方向先端側Ｄ１ａに向けて離れるにつれて大きくなる。
第２荒刃（２２）のねじれ角の変化量Δα２と、第１荒刃（２１）のねじれ角の変化量Δα１より、仕上刃から軸方向Ｄ１への単位変位量あたりのねじれ角の変化率は、仕上刃から軸方向先端側Ｄ１ａに向けて離れるにつれて大きくなる。
ワーク９に対するカッタ１０の軸交差角θの正負の符合が変更されると、ワーク９のねじれ角に適合する切削刃２０のねじれ角が変更される。図４に示す例に対して、軸交差角θの符合が反転した例を想定すると、図８に示すねじれ角の変化とは逆方向に、仕上刃のねじれ角α３に対して、荒刃のねじれ角α２，α１の値を＋方向に変更（右ねじれ方向に変更）することが好ましい。この場合も、ねじれ角α３に対する変化量Δα１，Δα２としては、図９と同様である。
上述のように、分断刃２１～２３にそれぞれ異なるねじれ角α１，α２，α３が与えられることにより、ワーク９に対する各分断刃２１～２３の位置を目論見通りに確定させることができる。そのため、加工精度の向上に寄与することができる。これにより目論見通りの分断刃２１～２３への切削負荷の分散及び削り代設定を達成でき、工具の長寿命化と共に加工精度を向上させることができる。
図１０に、ほぼ０°のねじれ角が設定された切削刃２０を備えているカッタ１０－１の例を示す。このカッタ１０－１においても、分断刃２１～２３の外径に関して、Ｂ１＞Ｂ２＞Ｂ３である。各分断刃２１～２３には適切なねじれ角を設定することができる。
図１１（ａ）および（ｂ）は、第１実施形態において採用しうる基体形状の例を示す。図１１（ａ）および（ｂ）のいずれにおいても、カッタの外形形状を決める各分断刃２１～２３の外径Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、第１実施形態と同様である。
但し、図１１（ａ）に示す各分断刃２１～２３に関し、基体外径ｂ１，ｂ２，ｂ３は同一である。基体１１－１の刃底２１Ｊ，２２Ｊ，２３Ｊを結んだ直線Ｌ３は、軸方向Ｄ１に対して平行である。
また、図１１（ｂ）に示す例では、第１実施形態とは異なり、ｂ１が、ｂ２およびｂ３よりも小さい。基体１１－２の外形は、軸方向Ｄ１の中央部が膨らんだ樽形の一部を呈している。
但し、図１１（ａ）に示す各分断刃２１～２３に関し、基体外径ｂ１，ｂ２，ｂ３は同一である。基体１１－１の刃底２１Ｊ，２２Ｊ，２３Ｊを結んだ直線Ｌ３は、軸方向Ｄ１に対して平行である。
また、図１１（ｂ）に示す例では、第１実施形態とは異なり、ｂ１が、ｂ２およびｂ３よりも小さい。基体１１－２の外形は、軸方向Ｄ１の中央部が膨らんだ樽形の一部を呈している。
〔第２実施形態〕
図１２に示す第２実施形態に係るスカイビング加工用カッタ１０－２（カッタ１０－２）は、円錐台状の外形を呈している。カッタ１０－２の分断刃２１～２３のそれぞれの外端２１Ｉ，２２Ｉ，２３Ｉは、第１実施形態（図３（ｂ）参照）とは異なり、直線Ｌ４上に位置している。
図１２に示す第２実施形態に係るスカイビング加工用カッタ１０－２（カッタ１０－２）は、円錐台状の外形を呈している。カッタ１０－２の分断刃２１～２３のそれぞれの外端２１Ｉ，２２Ｉ，２３Ｉは、第１実施形態（図３（ｂ）参照）とは異なり、直線Ｌ４上に位置している。
カッタ１０－２の分断刃２１～２３のそれぞれの外径Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の関係は、第１実施形態と同様に、Ｂ１＞Ｂ２＞Ｂ３である。
したがって、このカッタ１０－２を用いることによっても、全ての分断刃２１～２３を切削に十分に寄与させながら、切削を進めてワーク９に外歯車を加工することができるので、加工精度を向上させることができる。
なお、基体外径（ｂ１，ｂ２，ｂ３）は、外径Ｂ１～Ｂ３と同様に直線的に変化しているが、この限りではなく、円弧状または略円弧状の曲線に沿って設定されていてもよい。
したがって、このカッタ１０－２を用いることによっても、全ての分断刃２１～２３を切削に十分に寄与させながら、切削を進めてワーク９に外歯車を加工することができるので、加工精度を向上させることができる。
なお、基体外径（ｂ１，ｂ２，ｂ３）は、外径Ｂ１～Ｂ３と同様に直線的に変化しているが、この限りではなく、円弧状または略円弧状の曲線に沿って設定されていてもよい。
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
本発明のスカイビング加工用カッタの刃の形状は制限されない。
また、本発明のスカイビング加工用カッタは、分断刃が基体の外周部に一体に形成されている形態に限定されない。基体の外周部に分断刃を取り付けることも許容される。
なお、本発明のカッタを、内歯車の加工に供することも可能である。この場合、内歯車の歯切り形状、カッタ諸元等によっては、歯車の高精度加工とカッタの長寿命化を共に実現し得る。
また、基体は複数に分割された事例を示したが、本発明はこの形態に限定されない。単一の基体に対して、カッタの軸方向に対して複数の分断刃（切削刃）が配されている場合にも同様に成り立つ。
本発明のスカイビング加工用カッタの刃の形状は制限されない。
また、本発明のスカイビング加工用カッタは、分断刃が基体の外周部に一体に形成されている形態に限定されない。基体の外周部に分断刃を取り付けることも許容される。
なお、本発明のカッタを、内歯車の加工に供することも可能である。この場合、内歯車の歯切り形状、カッタ諸元等によっては、歯車の高精度加工とカッタの長寿命化を共に実現し得る。
また、基体は複数に分割された事例を示したが、本発明はこの形態に限定されない。単一の基体に対して、カッタの軸方向に対して複数の分断刃（切削刃）が配されている場合にも同様に成り立つ。
１ スカイビング加工装置
２ ベッド
３ コラム
４ サドル
５ 旋回ヘッド
５ｘ ヘッド軸
６ スライダ
７ 主軸ユニット（回転軸装置）
８ 回転テーブル
８ｚ 軸線
９ ワーク（被削材）
９ｚ ワーク軸線
１０ スカイビング加工用カッタ（カッタ）
１１ 基体
１２ 孔
１３ ピン
１４ キー溝
２０ 切削刃
２１～２３ 分断刃
２２Ａ すくい面
２２Ｂ 外周逃げ面
２２Ｃ 背面
２２Ｄ，２２Ｅ 側方逃げ面
２１Ｆ，２２Ｆ，２３Ｆ 外周切れ刃
２２Ｇ，２２Ｈ 側方切れ刃
２１Ｉ，２３Ｉ，２３Ｉ 外端
２１Ｊ，２２Ｊ，２３Ｊ 刃底
２５ ナット
７１ アーバ
８１ 取付具
９１ 内周部
１０１～１０３ カッタ部品
１１１～１１３ 基体部品
７１１ 小径部
７１１Ａ 先端部
７１２ 大径部
７１３ キー
Ａ 軸線
Ｂ 主軸線
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ 外径
ｂ１，ｂ２，ｂ３ 基体外径
Ｄ１ 軸方向
Ｄ１ａ 軸方向先端側
Ｄ１ｂ 軸方向基端側
Ｄ２ 径方向
Ｄ３ 周方向
Ｇ 隙間
ｈ１，ｈ２，ｈ３ 刃丈
Ｌ 刃すじ
Ｌ１，Ｌ２ 曲線
Ｌ３，Ｌ４ 直線
ｗ１，ｗ２，ｗ３ 刃幅
α１，α２，α３ ねじれ角
Δα１，α２ ねじれ角の変化量
θ 軸交差角
２ ベッド
３ コラム
４ サドル
５ 旋回ヘッド
５ｘ ヘッド軸
６ スライダ
７ 主軸ユニット（回転軸装置）
８ 回転テーブル
８ｚ 軸線
９ ワーク（被削材）
９ｚ ワーク軸線
１０ スカイビング加工用カッタ（カッタ）
１１ 基体
１２ 孔
１３ ピン
１４ キー溝
２０ 切削刃
２１～２３ 分断刃
２２Ａ すくい面
２２Ｂ 外周逃げ面
２２Ｃ 背面
２２Ｄ，２２Ｅ 側方逃げ面
２１Ｆ，２２Ｆ，２３Ｆ 外周切れ刃
２２Ｇ，２２Ｈ 側方切れ刃
２１Ｉ，２３Ｉ，２３Ｉ 外端
２１Ｊ，２２Ｊ，２３Ｊ 刃底
２５ ナット
７１ アーバ
８１ 取付具
９１ 内周部
１０１～１０３ カッタ部品
１１１～１１３ 基体部品
７１１ 小径部
７１１Ａ 先端部
７１２ 大径部
７１３ キー
Ａ 軸線
Ｂ 主軸線
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ 外径
ｂ１，ｂ２，ｂ３ 基体外径
Ｄ１ 軸方向
Ｄ１ａ 軸方向先端側
Ｄ１ｂ 軸方向基端側
Ｄ２ 径方向
Ｄ３ 周方向
Ｇ 隙間
ｈ１，ｈ２，ｈ３ 刃丈
Ｌ 刃すじ
Ｌ１，Ｌ２ 曲線
Ｌ３，Ｌ４ 直線
ｗ１，ｗ２，ｗ３ 刃幅
α１，α２，α３ ねじれ角
Δα１，α２ ねじれ角の変化量
θ 軸交差角
Claims (11)
- 中空状の回転対称体からなる基体と、前記基体から起立している複数の切削刃とを備えるスカイビング加工用カッタにおいて、
前記切削刃は切削過程を分担可能に構成された分断刃から構成され、
前記分断刃は前記カッタの軸線周りには同一形状で同一ピッチにて配されると共に前記カッタの軸方向には複数配され、
前記複数の分断刃のそれぞれに、前記カッタの軸線と、前記分断刃における前記軸線から最も離れた箇所との距離が与えられ、
前記切削過程における切削順序が前である前段分断刃に係る前記距離が、前記切削順序が相対的に後である後段分断刃に係る前記距離以上であって、
前記複数の分断刃には、前記前段分断刃に係る前記距離が、前記後段分断刃に係る前記距離よりも大きい関係にある、前記切削順序が相前後する分断刃が含まれる、
ことを特徴とするスカイビング加工用カッタ。 - 前記カッタの軸方向に配される複数の前記分断刃は、仕上刃および荒刃を含む、
請求項１に記載のスカイビング加工用カッタ。 - 前記荒刃において、前記仕上刃から前記カッタの軸方向への単位変位量あたりの外径の増加率は、前記仕上刃から離れるにつれて大きくなる、
請求項２に記載のスカイビング加工用カッタ。 - 前記カッタの周方向に隣接する前記分断刃の間が刃底であり、
前記前段分断刃は、前記後段分断刃と比べて、前記軸線から前記刃底までの距離が大きい、
請求項１から３のいずれか一項に記載のスカイビング加工用カッタ。 - 前記各切削刃は、前記軸線に対して傾斜した刃すじを有し、
前記軸線に対する前記刃すじの角度がねじれ角であり、
複数の前記分断刃のそれぞれの前記ねじれ角の大きさが相違している、
請求項１から４のいずれか一項に記載のスカイビング加工用カッタ。 - 前記カッタの軸方向に配される複数の前記分断刃は、仕上刃および荒刃を含み、
前記荒刃において、前記仕上刃から前記カッタの軸方向への単位変位量あたりの前記ねじれ角の変化率は、前記仕上刃から離れるにつれて大きくなる、
請求項５に記載のスカイビング加工用カッタ。 - 前記前段分断刃の刃丈は、前記後段分断刃の刃丈以下である、
請求項１から６のいずれか一項に記載のスカイビング加工用カッタ。 - 前記前段分断刃の刃幅は、前記後段分断刃の刃幅以下である、
請求項１から７のいずれか一項に記載のスカイビング加工用カッタ。 - 前記基体は、前記カッタの軸方向に複数の基体部品に分割されている、
請求項１から８のいずれか一項に記載のスカイビング加工用カッタ。 - 前記基体部品の軸方向に前記分断刃が複数配されている、
請求項９に記載のスカイビング加工用カッタ。 - 請求項１から１０のいずれか一項に記載のスカイビング加工用カッタと、
前記スカイビング加工用カッタに回転駆動力を伝達する回転軸装置と、を備える、
ことを特徴とするスカイビング加工装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019-142144 | 2019-08-01 | ||
| JP2019142144A JP2021024012A (ja) | 2019-08-01 | 2019-08-01 | スカイビング加工用カッタおよびスカイビング加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2021019800A1 true WO2021019800A1 (ja) | 2021-02-04 |
Family
ID=74228600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2019/048001 WO2021019800A1 (ja) | 2019-08-01 | 2019-12-09 | スカイビング加工用カッタおよびスカイビング加工装置 |
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| WO (1) | WO2021019800A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2605739A (en) * | 2021-04-27 | 2022-10-12 | Univ Jiangsu | Detachable multi-blade skiving tool with staggered blades and assembling method therfor |
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| DE102018112865B3 (de) * | 2018-05-29 | 2019-10-17 | Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn Gmbh | Wälzschälwerkzeug |
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| WO2015182264A1 (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-03 | 三菱重工業株式会社 | スカイビング加工用カッタ |
| JP2016010847A (ja) * | 2014-06-30 | 2016-01-21 | 三菱マテリアル株式会社 | 複合歯切り工具 |
| WO2017163444A1 (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 三菱重工工作機械株式会社 | スカイビング加工用カッタ及びこれを使用する歯車製造方法 |
| WO2018078964A1 (ja) * | 2016-10-25 | 2018-05-03 | 三菱重工工作機械株式会社 | スカイビング加工用カッタ |
-
2019
- 2019-08-01 JP JP2019142144A patent/JP2021024012A/ja active Pending
- 2019-12-09 WO PCT/JP2019/048001 patent/WO2021019800A1/ja active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2015182264A1 (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-03 | 三菱重工業株式会社 | スカイビング加工用カッタ |
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| WO2017163444A1 (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 三菱重工工作機械株式会社 | スカイビング加工用カッタ及びこれを使用する歯車製造方法 |
| WO2018078964A1 (ja) * | 2016-10-25 | 2018-05-03 | 三菱重工工作機械株式会社 | スカイビング加工用カッタ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2605739A (en) * | 2021-04-27 | 2022-10-12 | Univ Jiangsu | Detachable multi-blade skiving tool with staggered blades and assembling method therfor |
| GB2605739B (en) * | 2021-04-27 | 2023-06-07 | Univ Jiangsu | Detachable multi-blade skiving tool with staggered blades and assembly method therefor |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021024012A (ja) | 2021-02-22 |
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