JP2005177938A - ベベルギヤカッタ - Google Patents

Abstract

【課題】 歯形創成のランニングコストを安価に抑えることができるベベルギヤカッタを提供する。
【解決手段】 回転軸心を備えたカッタ本体(2)と、カッタ本体の周方向に所定の間隔を存して配置される複数のブレード(10,20,30,40)とを含んだベベルギヤカッタ(1)であって、ブレードは、歯車の歯溝や歯底を加工する刃部(16,26,36,46)と、刃部が着脱自在に取り付けられる取付凹部(13,23,33,43)とを含むよう構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ベベルギヤカッタに係り、詳しくは、曲がり歯傘歯車などの加工に適用されて好適なベベルギヤカッタに関する。

歯車は、駆動部から受けるエネルギを被動部に伝達する機構であり、駆動部側の軸と被動部側の軸との位置関係によって選択される。例えば、交差する軸には曲がり歯傘歯車が適している。この曲がり歯傘歯車は直ぐ歯傘歯車に比して高強度、且つ、スムーズな回転を達成できる。
このような歯車の加工にはベベルギヤカッタを用いることが知られている。このカッタには、カッタ本体の外周に、回転軸心から径方向で遠い側（外側）の歯溝を加工する外刃、回転軸心に径方向で近い側（内側）の歯溝を加工する内刃の他、各歯溝を結ぶ歯底を加工する底刃に分けて配置されている。

具体的には、外刃が形成される外刃ブレード、内刃が形成される内刃ブレード、及び底刃が形成される底刃ブレードを１組とし、複数組のブレードがカッタ本体の周方向に所定の間隔を存して配置されている。
そして、これらの各ブレードは各刃の部分と一体的に構成され、カッタ本体にボルト固定されており、各刃の部分がブレード自体を研磨して形成されるベベルギヤカッタ（特許文献１）や、各刃の部分に硬質被膜コーティングを施すことでカッタの工具寿命を向上させたベベルギヤカッタが知られている（特許文献２）。
実願昭５７−１５９１２２号（実開昭５９−６２９２４号）のマイクロフィルム（第１３頁、第４図〜第７図等） 特開２００１−３５３６２２号公報（段落番号００１７、図１等）

ところで、前記従来技術の各ブレードは高速度鋼（ハイス）で形成されている。これは歯形の創成を可能とし、且つ、ダイヤモンド、ＣＢＮや超硬合金などの各種工具材料よりも安価に構成させるためである。
しかし、カッタ本体には複数組のブレードが必要であることを鑑みれば、前記従来技術の如くハイス製の刃とブレードとを一体型で構成させると、刃の交換時期にはブレード全体の交換が必要になり、ランニングコストが高価になってしまうとの問題がある。

また、ハイスは超硬合金などに比して軟らかい性質を有している。換言すれば、この一体型のブレードでは工具の耐久性を考慮した上で切削速度を設定しなければならない。つまり、ハイスでは切削速度の適用範囲が約２０〜１５０m/minと遅く、これでは加工能率を上げることができないとの問題が生ずる。更に、ハイス製の刃を用いた切削には水溶性の切削油剤が別途必要になり、これもランニングコストが高価になるとの問題に繋がる。

このように、前記従来技術では、歯車の加工に要するランニングコストの点については依然として課題が残されている。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、歯形創成のランニングコストを安価に抑えることができるベベルギヤカッタを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するべく、請求項１記載のベベルギヤカッタは、回転軸心を備えたカッタ本体と、カッタ本体の周方向に所定の間隔を存して配置される複数のブレードとを含んだベベルギヤカッタであって、ブレードは、歯形の歯溝や歯底を加工する刃部と、刃部が着脱自在に取り付けられる取付凹部とを含むことを特徴としている。
また、請求項２記載の発明では、刃部は、カッタ本体の径方向で取付凹部に取り付けられていることを特徴としている。

更に、請求項３記載の発明では、刃部は、超硬合金で構成されていることを特徴としている。
また、請求項４記載の発明では、歯形の歯底のうち、歯底の一側を加工する刃部と歯底の他側を加工する刃部とが別個独立して構成されていることを特徴としている。

したがって、請求項１記載の本発明のベベルギヤカッタによれば、ベベルギヤカッタの各ブレードには着脱自在の刃部が構成されているので、刃部だけを交換すればブレード自体の交換は不要となり、歯車の加工に要するランニングコストを安価に抑えることができる。
また、請求項２記載の発明によれば、刃部が、カッタ本体の周方向ではなく、カッタ本体の径方向で取付凹部に取り付け可能に構成されているので、刃部の交換作業が容易になって作業効率の向上を図ることができる。

更に、請求項３記載の発明によれば、超硬合金製の刃部を用いれば切削速度を大きく設定することが可能になり、従来に比して加工能率の向上を達成できるし、また、切削油剤が不要となり、ランニングコストをより一層安価に抑えることができる。
更にまた、請求項４記載の発明によれば、歯車の歯底を分割して加工すれば、この歯底を加工する刃部の負担が従来に比して軽減され、工具寿命を延ばすことができる。更に、歯底と歯溝との境界部分の加工精度を向上させることも可能となる。

以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
本実施形態のベベルギヤカッタは図１及び図２に示されており、当該カッタ１は曲がり歯傘歯車やハイポイド歯車などの湾曲した歯面を有する曲がり歯の歯形創成に用いられる。
このカッタ１は回転軸心Ｏを備えた円形のカッタ本体２を有し、このカッタ本体２は内周面４及び外周面６を備えている。内周面４の近傍の適宜位置には、４つのカッタ固定孔８が所定の間隔を存して配置されており、このカッタ固定孔８は本体正面３から本体背面５に向けて小径となる段付孔に形成されている。

一方、外周面６には複数のブレードが配置されている。具体的には、４つのブレード１０，２０，３０，４０が１組として構成されており、本実施形態のカッタ本体２には６組からなる合計２４本のブレードが所定の等間隔を存して配置されている。これらの各ブレード１０，２０，３０，４０は歯形の歯溝や歯形の歯底を分担して切削する。また、各ブレード１０，２０，３０，４０は回転軸心Ｏを通る回転軸に平行な方向に配置される。更に、各ブレード１０，２０，３０，４０の先端側の適宜位置にはチップ（刃部）１６，２６，３６，４６が１つずつ備えられている。一方、各ブレード１０，２０，３０，４０はブレード固定ボルト５１を外周面６から回転軸心Ｏに向けて挿通することにより、それぞれカッタ本体２に固定される。

そして、上記ブレード１０，２０，３０，４０を取り付けたカッタ１は、本体背面５を図示しない歯車加工装置に向け、内周面４を該歯車加工装置の主軸に係合させるとともに、ボルトを各カッタ固定孔８に挿通させることで前記歯車加工装置に固定される。この歯車加工装置の主軸は回転軸心Ｏを通る回転軸と同軸上に構成されている。一方、被削材（ワーク）は前記歯車加工装置のワーク軸に取り付けられる。このワーク軸と前記主軸とは所定の角度を持って交差して配置される。

ここで、カッタ１を回転方向Ｔにて回転させ、このカッタ１に向けてワークを前進させると、チップ１６，２６，３６，４６がワークに接し、曲がり歯の切削が行われる。そして、所望のワーク送り量に達した場合にはワークを後退させる。次いで、ワーク軸を１ピッチ分回転させた後に、カッタ１に向けてワークを再び前進させると、隣の曲がり歯の切削が行われる。以降、所望の歯形が創成されるまで、この作業を繰り返す。

上記チップ１６は、ブレード１０に取り付けられており、歯形の歯底のうち、内側（一側）の歯底を加工する刃部である。この内側の歯底とはカッタ本体２の回転軸心Ｏに径方向で近い側に位置する歯底部分である。また、チップ２６は、ブレード２０に取り付けられており、歯形の歯溝のうち、内側の歯溝を加工する刃部である。この内側の歯溝とは回転軸心Ｏに径方向で近い側に位置する歯溝部分である。

更に、チップ３６はブレード３０に取り付けられる。このチップ３６は、歯形の歯底のうち、外側（他側）の歯底を加工する刃部である。この外側の歯底とは回転軸心Ｏから径方向で遠い側に位置する歯底部分である。また、チップ４６は、ブレード４０に取り付けられており、歯形の歯溝のうち、外側の歯溝を加工する刃部である。この外側の歯溝とは回転軸心Ｏから径方向で遠い側に位置する歯溝部分である。このように、本実施形態のチップは、特に歯底の加工を担う底刃が内側の底刃（底内刃）と外側の底刃（底外刃）とに分割して構成されている。そして、曲がり歯の歯形は、内側の歯底、内側の歯溝、外側の歯底、外側の歯溝の順に加工される。

ブレード１０の詳細は図３に示されている。このブレード１０は内側の歯底の加工を担当する底内刃用ブレードである。当該ブレード１０は炭素鋼製のホルダ１１に超硬合金製の底内刃付チップ１６を載置して構成されている。
このホルダ１１は、カッタ本体２の回転軸心Ｏを通る回転軸に沿って延設され、その長手方向の適宜位置にはブレード固定ボルト５１に挿通される挿通孔１２が備えられている。また、ホルダ１１の先端側には回転軸心Ｏ及び回転方向Ｔに向けて開口するチップ取付凹部（取付凹部）１３が形成されている。このチップ取付凹部１３は、チップ１６の背面に当接する背面支持部１４Ｂと、チップ１６の下面に当接する下面支持部１４Ｕと、チップ１６の側面に当接する側面支持部１４Ｓとから構成されている。更に、背面支持部１４Ｂの略中央部分にはクランプねじ５２に螺合される螺合孔１５が穿設されている。

このチップ１６は略平板状に形成され、その平板面部１８Ｐの略中央部分にはクランプねじ５２を受容する受容孔１７が形成されている。また、平板面部１８Ｐに上下方向で連なるコーナー部分には底内刃稜１９が形成され、更に、平板面部１８Ｐに左右方向で連なる略平行四辺形状の部分にはワーク正面１８Ｆが形成されている。なお、チップ１６にはＴｉ（Ａｌ）Ｎコーティング処理が施されている。

更にまた、本実施形態のチップ１６は回転対称性を有して形成されている。つまり、同図（ａ）に示したチップ１６の配置からクランプねじ５２を外し、底内刃稜１９を下面支持部１４Ｕに近付け、且つ、平板面部１８Ｐを背面支持部１４Ｂに当接させると、重心に対して底内刃稜１９の反対側に位置する部分が刃稜となるように構成されている。
そして、チップ１６には、ワーク正面１８Ｆに対峙する方向からではなく、カッタ本体２の径方向、換言すれば、カッタ本体２の回転方向Ｔの法線方向からクランプねじ５２が受容孔１７に挿通され、このクランプねじ５２の脱着により、チップ１６はチップ取付凹部１３に着脱自在に取り付けられる。

次に、ブレード２０の詳細は図４に示されている。このブレード２０は内側の歯溝の加工を担当する内刃用ブレードである。当該ブレード２０も炭素鋼製のホルダ２１に超硬合金製の内刃付チップ２６を載置して構成されている。
このホルダ２１もまた、その長手方向の適宜位置にはブレード固定ボルト５１に挿通される挿通孔２２が備えられ、ホルダ２１の先端側には回転軸心Ｏ及び回転方向Ｔに向けて開口するチップ取付凹部（取付凹部）２３が形成されている。このチップ取付凹部２３もまた、背面支持部２４Ｂ、下面支持部２４Ｕ及び側面支持部２４Ｓから構成され、これらはチップ２６の各面に当接している。背面支持部２４Ｂの略中央部分にはクランプねじ５２に螺合される螺合孔２５が穿設されている。

このチップ２６もまたＴｉ（Ａｌ）Ｎコーティング処理が施されており、略平板状に形成され、その平板面部２８Ｐの略中央部分にはクランプねじ５２を受容する受容孔２７が形成されている。また、平板面部２８Ｐに上下方向で連なるコーナー部分には内刃稜２９が形成され、平板面部２８Ｐに左右方向で連なる略平行四辺形状の部分にはワーク正面２８Ｆが形成されている。

更に、本実施形態のチップ２６も回転対称性を有して形成されている。つまり、同図（ａ）に示した位置から内刃稜２９を下面支持部２４Ｕに近付けると、平板面部２８Ｐを介して内刃稜２９の反対側に位置する部分が刃稜となり、次いで、平板面部２８Ｐを背面支持部２４Ｂに当接させると、平板面部２８Ｐの反対側に位置する部分が表側に現れ、重心に対して内刃稜２９の反対側に位置する部分が刃稜となる。一方、同図（ａ）に示した位置から平板面部２８Ｐを背面支持部２４Ｂに当接させると、内刃稜２９の隣接コーナー部分が刃稜となるように構成されている。よって、チップ２６には４つの内刃稜２９が形成されている。なお、このチップ２６を備えたブレード２０の全長Ｌ２は、上記チップ１６を備えたブレード１０の全長Ｌ１よりも短く構成されている。

そして、カッタ本体２の回転方向Ｔの法線方向からクランプねじ５２が挿通され、このクランプねじ５２の脱着することにより、チップ２６はチップ取付凹部２３に着脱自在に取り付けられる。
また、ブレード３０の詳細は図５に示されている。このブレード３０は外側の歯底の加工を担当する底外刃用ブレードである。当該ブレード３０も炭素鋼製のホルダ３１に超硬合金製の底外刃付チップ３６を載置して構成されている。

このホルダ３１にも、その長手方向の適宜位置にはブレード固定ボルト５１に挿通される挿通孔３２が備えられ、ホルダ３１の先端側には回転軸心Ｏとは反対側及び回転方向Ｔに向けて開口するチップ取付凹部（取付凹部）３３が形成されている。このチップ取付凹部３３は、背面支持部３４Ｂ、下面支持部３４Ｕ及び側面支持部３４Ｓから構成され、これらはチップ３６の各面に当接している。なお、背面支持部３４Ｂの略中央部分にはクランプねじ５２に螺合される螺合孔３５が穿設されている。

このチップ３６にもＴｉ（Ａｌ）Ｎコーティング処理が施されており、略平板状に形成され、その平板面部３８Ｐの略中央部分にはクランプねじ５２を受容する受容孔３７が形成されている。また、平板面部３８Ｐに上下方向で連なるコーナー部分には底外刃稜３９が形成され、平板面部３８Ｐに左右方向で連なる略平行四辺形状の部分にはワーク正面３８Ｆが形成されている。

本実施形態のチップ３６の回転対称性については、同図（ａ）に示した位置から底外刃稜３９を下面支持部３４Ｕに近付け、且つ、平板面部３８Ｐを背面支持部３４Ｂに当接させると、重心に対して底外刃稜３９の反対側に位置する部分が刃稜となる。なお、このチップ３６を備えたブレード３０の全長Ｌ３は、上記チップ１６を備えたブレード１０の全長Ｌ１と同等に構成されている。

そして、チップ３６には、カッタ本体２の回転方向Ｔの法線方向からクランプねじ５２が挿通され、このクランプねじ５２の脱着により、チップ３６はチップ取付凹部３３に着脱自在に取り付けられる。
更に、ブレード４０の詳細は図６に示されている。このブレード４０は外側の歯溝の加工を担当する外刃用ブレードである。当該ブレード４０も炭素鋼製のホルダ４１に超硬合金製の外刃付チップ４６を載置して構成されている。

このホルダ４１にもまた、その長手方向の適宜位置にはブレード固定ボルト５１に挿通される挿通孔４２が備えられ、ホルダ４１の先端側には回転軸心Ｏとは反対側及び回転方向Ｔに向けて開口するチップ取付凹部（取付凹部）４３が形成されている。このチップ取付凹部４３は、背面支持部４４Ｂ、下面支持部４４Ｕ及び側面支持部４４Ｓから構成されており、これらはチップ４６の各面に当接している。なお、背面支持部４４Ｂの略中央部分にはクランプねじ５２に螺合される螺合孔４５が穿設されている。

このチップ４６にもＴｉ（Ａｌ）Ｎコーティング処理が施されている。そして、チップ４６は略平板状に形成され、その平板面部４８Ｐの略中央部分にはクランプねじ５２を受容する受容孔４７が形成されている。また、平板面部４８Ｐに上下方向で連なるコーナー部分には外刃稜４９が形成され、平板面部４８Ｐに左右方向で連なる略平行四辺形状の部分にはワーク正面４８Ｆが形成されている。

本実施形態のチップ４６の回転対称性については、同図（ａ）に示した位置から外刃稜４９を下面支持部４４Ｕに近付けると、平板面部２８Ｐを介して外刃稜４９の反対側に位置する部分が刃稜となる。次いで、平板面部２８Ｐを背面支持部４４Ｂに当接させると、重心に対して外刃稜４９の反対側に位置する部分が刃稜となる。また、同図（ａ）に示した位置から平板面部２８Ｐを背面支持部４４Ｂに当接させると、外刃稜４９の隣接コーナー部分が刃稜となる。つまり、チップ４６には４つの外刃稜４９が形成されている。なお、このチップ４６を備えたブレード４０の全長Ｌ４は、上記チップ２６を備えたブレード２０の全長Ｌ２と同等に構成されている。

そして、チップ４６には、カッタ本体２の回転方向Ｔの法線方向からクランプねじ５２が挿通され、このクランプねじ５２の脱着により、チップ４６はチップ取付凹部４３に着脱自在に取り付けられる。
このように、本実施形態のベベルギヤカッタ１によれば、各ブレード１０，２０，３０，４０には各チップ１６，２６，３６，４６を着脱自在に取り付けることが可能となり、各チップ１６，２６，３６，４６だけを交換すれば、ホルダ１１，２１，３１，４１自体の交換が不要になる。従って、歯車の加工に要するランニングコストが従来に比して安価に抑えられる。

また、各チップ１６，２６，３６，４６が超硬合金で形成されているので、切削速度を大きく設定することができる。具体的には、この場合の切削速度の適用範囲が約５０〜３００m/minと速くなり、従来に比して加工能率が向上する。しかも、この場合には切削油剤が不要となることから、ランニングコストがより一層安価に抑えられる。
更に、各チップ１６，２６，３６，４６が、ワーク正面１８Ｆ，２８Ｆ，３８Ｆ，４８Ｆではなく、平板面部１８Ｐ，２８Ｐ，３８Ｐ，４８Ｐから、換言すれば、カッタ本体２の径方向でチップ取付凹部１３，２３，３３，４３に取り付け可能に構成されている。よって、各チップ１６，２６，３６，４６の交換作業がより容易になって作業効率が向上するし、しかも、ワーク正面１８Ｆ，２８Ｆ，３８Ｆ，４８Ｆから取り付ける場合に比してチップ１６，２６，３６，４６の破損を防止できる。

そして、歯底の加工が底内刃付のチップ１６と底外刃付のチップ３６とに分けて行うことから、従来の如く１つの底刃で行う場合よりも底刃稜に対する負担が軽減され、工具寿命を延ばすことが可能になる。
更に、チップ１６とチップ３６とに分割すれば、歯底と歯溝との境界部分の加工精度が向上するのである。図７にはカッタ１による歯形の創成が示されている。このカッタ１によって切削される曲がり歯の歯形６０は、内側の歯底６３（図（ａ））、内側の歯溝６１（図（ｂ））、外側の歯底６４（図（ｃ））、外側の歯溝６２（図（ｄ））の順に加工される。

ここで、同図（ａ）の如く、チップ１６の底内刃稜１９が内側の歯底６３の切削を行うにあたり、チップ１６の平板面部１８Ｐが、内側の歯溝６１の形成面に対して平行ではなく、この歯溝６１の形成面に対して所定の角度αを持って配置されている。そして、チップ１６は、内側の歯底６３の他、この歯底６３に連なる内側の歯溝６１の一部分をも切削している。このように、歯底６３だけでなく、歯底６３から歯溝６１に亘って同じチップの刃稜で切削すれば、歯底６３と歯溝６１との角の部分も同一精度で加工され、この角の部分にはバリや亀裂などが生じ難くなるのである。

内側の歯底６３の加工後には、チップ２６の内刃稜２９が内側の歯溝６１を加工する。これは同図（ｂ）の如く、チップ２６の平板面部２８Ｐが内側の歯溝６１の形成面に沿って配置される。
内側の歯溝６１の加工後には、チップ３６の底外刃稜３９が外側の歯底６４を加工する。この場合には同図（ｃ）の如く、チップ３６の底外刃稜３９が外側の歯底６４の切削を行うにあたり、チップ３６の平板面部３８Ｐが、外側の歯溝６２の形成面に対して所定の角度αを持って配置されている。そして、チップ３６は、歯底６４だけでなく、歯底６４から歯溝６２に亘って同じチップの刃稜で切削している。よって、歯底６４と歯溝６２との角の部分が歯底６４と同一精度で加工され、この角の部分にはバリや亀裂などが生じ難くなる。

そして、外側の歯底６４の加工後には、チップ４６の外刃稜４９が外側の歯溝６２を加工する。これは同図（ｄ）の如く、チップ４６の平板面部４８Ｐが外側の歯溝６２の形成面に沿って配置される。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。

例えば、上記実施形態では、カッタ本体には６組からなる２４個のブレードが取り付けられているが、本発明は必ずしもこの形態に限定されるものではなく、例えば、歯車加工装置の仕様、チップやワークの材種などに応じて適宜変更することができ、この場合にも上記と同様に歯形創成のランニングコストを安価に抑えるとの効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るベベルギヤカッタの正面図である。 図１のII−II線矢視断面図である。 図１の底内刃用ブレード及びチップの正面図と左側面図である。 図１の内刃用ブレード及びチップの正面図と左側面図である。 図１の底外刃用ブレード及びチップの正面図と右側面図である。 図１の外刃用ブレード及びチップの正面図と右側面図である。 図１のベベルギヤカッタによる歯形の創成を示す図である。

符号の説明

１ ベベルギヤカッタ
２ カッタ本体
１０ 底内刃用ブレード（ブレード）
１３ チップ取付凹部（取付凹部）
１６ 底内刃付チップ（刃部）
２０ 内刃用ブレード（ブレード）
２３ チップ取付凹部（取付凹部）
２６ 内刃付チップ（刃部）
３０ 底外刃用ブレード（ブレード）
３３ チップ取付凹部（取付凹部）
３６ 底外刃付チップ（刃部）
４０ 外刃用ブレード（ブレード）
４３ チップ取付凹部（取付凹部）
４６ 外刃付チップ（刃部）
５２ クランプねじ

Claims (4)

1. 回転軸心を備えたカッタ本体と、
   該カッタ本体の周方向に所定の間隔を存して配置される複数のブレードとを含んだベベルギヤカッタであって、
   前記ブレードは、
   歯形の歯溝や歯底を加工する刃部と、
   該刃部が着脱自在に取り付けられる取付凹部と
   を含むことを特徴とするベベルギヤカッタ。
2. 前記刃部は、前記カッタ本体の径方向で前記取付凹部に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のベベルギヤカッタ。
3. 前記刃部は、超硬合金で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のベベルギヤカッタ。
4. 前記歯形の歯底のうち、歯底の一側を加工する刃部と歯底の他側を加工する刃部とが別個独立して構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のベベルギヤカッタ。

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