JP7619285B2 - 切断加工方法 - Google Patents

Description

本発明は切断加工方法に関する。

特許文献１には、研削砥石を用いてハイポイドギヤの歯切を行うための装置及び方法が開示されている。
ハイポイドギヤの歯切を行う方法としては、特許文献１に記載された方法以外にも、超硬合金を素材とするブレードを備える歯切用フライスを用いる方法もある。
ところで、歯切用フライスのブレードは、刃先の形状の再成形を目的として、砥石切断によって切断加工される場合がある。

特開２０１３－２１２５７７号公報

歯切用フライスのブレードは一般的に超硬素材から形成されているため、砥石切断による歯切用フライスのブレードの切断加工には、ブレードの欠けが発生しやすく、切断砥石の摩耗量が大きいという課題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、歯切用フライスのブレードの欠けの発生を抑制し、切断砥石の摩耗量を抑制可能な切断加工方法を提供することを目的とするものである。

本発明に係る切断加工方法は、
歯切用フライスのブレードを、回転するディスク状の切断砥石によって切削し、切断する切断加工方法であって、
前記ブレードは、すくい面が形成された底面と、逃げ面が形成された、互いに対向する側面と、を備え、
前記切断砥石を、前記ブレードの一方の側面から他方の側面に向けて移動させて、前記ブレードを切削する、
切断加工方法である。

このような構成によると、切断砥石は歯切用フライスのブレードを硬度が低い方向から切断するため、切削負荷が軽減される。その結果として、ブレードの欠けの発生を抑制し、切断砥石の摩耗量を抑制できる。

本発明により、歯切用フライスのブレードの欠けの発生を抑制し、切断砥石の摩耗量を抑制可能な切断加工方法を提供することができる。

ブレードの形状を示す斜視図である。 ハイポイドギヤの形状を示す斜視図である。 ハイポイドギヤの歯切加工を行う歯切用フライスを示す斜視図である。 すくい面１１１及び底面Ａの位置を示す斜視図である。 逃げ面１１２及び側面Ｂの位置を示す斜視図である。 ブレードの刃部を再成形するための工程を示した斜視図である。 一般的な技術に係る切断加工方法について説明するための模式図である。 第１の実施形態に係る切断加工装置の構成を示す模式図である。 第１の実施形態に係る切断加工方法について説明するための模式図である。

（第１の実施形態）
＜歯切用フライスのブレード＞
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
まず始めに、本実施形態に係る歯切用フライスのブレードについて詳しく説明する。
ただし、以下、歯切用フライスのブレードは、単にブレードとのみ記載する。

図１は、第１の実施形態に係るブレードの形状を示す斜視図である。本実施形態に係るブレード１は、刃部１１を有する棒状のブレードであって、例えば炭化タングステン等を主成分とした超硬合金を素材とする。

ただし、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ｘｙｚ直行座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。本実施形態においては、ブレード１が伸びる方向にｚ軸をとり、後述する底面Ａと平行となるようにｘ軸をとり、後述する側面Ｂと平行となるようにｙ軸をとっている。

ブレード１は、例えば、図２に示すようなハイポイドギヤＷの歯切加工に用いられる。
図３は、ハイポイドギヤの歯切加工を行う歯切用フライスを示す斜視図である。図３に示すように、ブレード１は、歯切用フライスＦの歯切盤２に取り付けられる。より具体的には、ブレード１は、歯切盤２に設けられた穴状の取り付け部２１に、刃部１１以外の部分を差し込まれて、歯切盤２に取り付けられる。
歯切盤２に取り付けられたブレード１は、歯切盤２が回転軸Ｘを中心軸として回転することによって、歯切盤２の円周方向に回転する。回転するブレード１は、ハイポイドギヤＷを切削し、歯切加工を行う。
なお、簡単のため、図３には１つのブレード１のみが歯切盤２に取り付けられているが、実際には複数のブレード１が取り付けられることが好ましい。

図１の説明に戻る。
刃部１１は、ハイポイドギヤＷを切削する部分であり、すくい面１１１及び逃げ面１１２を備える。

図４（ａ）は、すくい面１１１の位置を示すための斜視図である。すくい面１１１は、ハイポイドギヤＷの切削を行う際に、ハイポイドギヤＷの表面に直接接触し、ハイポイドギヤＷの表面を抉り取る面である。
図４（ｂ）は、底面Ａの位置を示すための斜視図である。本明細書中においては、ブレード１が有する面のうち、すくい面１１１が形成された面Ａを、ブレード１の底面Ａとして定義する。

図５（ａ）は、逃げ面１１２の位置を示すための斜視図である。逃げ面１１２は、すくい面１１１と、辺を共有する面である。逃げ面１１２は、ハイポイドギヤＷの切削を行う際に、ハイポイドギヤＷの表面と直接接触しない事が好ましい。
図５（ｂ）は、側面Ｂの位置を示すための斜視図である。本明細書中においては、ブレード１が有する面のうち、逃げ面１１２が形成された面Ｂを、ブレード１の側面Ｂとして定義する。
なお、簡単のため、図５（ａ）及び図５（ｂ）においては、逃げ面１１２及び側面Ｂ共に１つしか明示していないが、逃げ面１１２及び側面Ｂはブレード１つに対して２つ存在し、２つの側面Ｂは互いに対向している。

前述したように、すくい面１１１はハイポイドギヤＷの表面に直接接触し、逃げ面１１２はハイポイドギヤＷの表面と直接接触しない。そのため、ブレード１は、すくい面１１１を含む底面Ａの面外方向の硬度が、逃げ面１１２を含む側面Ｂの面外方向の硬度よりも高くなるように製造されている。つまり、ブレード１のｙ軸方向の硬度は、ｘ軸方向の硬度よりも高い。

また、底面Ａの短手方向の長さと、側面Ｂの短手方向の長さとを比すると、側面Ｂの短手方向の長さの方が長い。すなわち、ブレード１のｘ軸方向の長さと、ブレード１のｙ軸方向の長さとを比すると、ｙ軸方向の長さの方が長い。

＜課題発生の経緯＞
続いて、本発明の課題が発生する経緯について説明する。
ブレード１は、例えば、ハイポイドギヤＷの設計変更等の理由から、刃部１１の再成形が必要となる場合がある。図６は、ブレード１の刃部１１を再成形するための工程を示した斜視図である。
刃部１１の再成形は、切断加工によってブレード１から刃部１１を切除する工程と、刃部１１を切除したブレード１を研磨して新たな刃部１１を成型する工程とを備える。

図６（ａ）は、刃部１１の再成形を行う前のブレード１の形状を示す斜視図である。まず始めに、ブレード１はｘｙ平面と平行な切断面Ｃにおいて切断加工され、再成型前の刃部１１ａを切除される。

図６（ｂ）は、刃部１１ａを切除されたブレード１の形状を示す斜視図である。刃部１１ａを切除されたブレード１は、例えば、研磨によって新たな刃部１１ｃを成型される。図６（ｃ）は、刃部１１の再成型が完了したブレード１の形状を示す斜視図である。

ここで、一般的な技術におけるブレード１から再成形前の刃部１１を切除する方法、すなわち、一般的な技術に係る切断加工方法について説明する。
図７は、一般的な技術に係る切断加工方法について説明するための模式図である。一般的な技術に係る切断加工方法は、ブレード１を回転するディスク状の切断砥石９３１によって切削し、切断加工を行う。すなわち、一般的な技術に係る切断加工方法は、砥石切断によって、ブレード１を切断する。

一般的な技術に係る切断加工方法においては、まず始めに、ブレード１を作業台９３２上に設置し、バイス９３３ａ及び９３３ｂによって、ブレード１を固定する。より具体的には、ブレード１を安定させるため、側面Ｂが作業台９３２によって支持されるように、ブレード１を設置し、固定する。

次に、切断砥石９３１を回転させながら、ブレード１の底面Ａに向けて水平方向に移動させ、ブレード１を切削し、図６に図示した切断面Ｃに沿って、ブレード１ａ及び１ｂを切断する。つまり、切断砥石９３１は、底面Ａの面外方向に移動しつつ、ブレード１を切削し、切断する。

前述したように、底面Ａの面外方向の硬度は、側面Ｂの面外方向の硬度よりも高い。つまり、一般的な技術に係る切断加工方法においては、硬度の高い方向からブレード１を切削している。
砥石切断においては、被切断物の硬度が高いほど、切断砥石の摩耗量は増加し、被切断物に欠けが発生する可能性も高くなる。
つまり、一般的な技術に係る切断加工方法には、切断砥石の摩耗量が大きく、ブレード
１に欠けが発生しやすいという課題があった。

＜実施形態の概要＞
上述したような課題を解決するため、本実施形態に係る切断加工方法は、硬度の低い方向からブレード１を切削する。つまり、本実施形態に係る切断加工方法は、切断砥石を、ブレード１の一方の側面Ｂから、他方の側面Ｂに向けて移動させて、ブレード１を切削する。

＜切断加工装置＞
以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る切断加工方法について説明する。本実施形態に係る切断加工方法は、図８に示す切断加工装置３によって実行される。
まず始めに、切断加工装置３の構成について詳しく説明する。

図８は、第１の実施形態に係る切断加工装置の構成を示す模式図である。切断加工装置３は、被切断物を砥石切断する切断加工装置であって、切断砥石３１と、作業台３２と、バイス３３とを備える。

切断砥石３１は、ディスク状の砥石であって、回転軸３１１を中心に、円周方向に回転する。図８においては、切断砥石３１は半時計回りに回転するように記載されているが、時計回りであってもよい。
切断砥石３１は、例えば、図示しないモータを動力源として回転してもよい。また、切断砥石３１の回転運動は、図示しない制御コンピュータによって制御されてもよい。
切断砥石３１は、回転面に沿って水平方向に移動可能に構成されている。切断砥石３１の移動は、図示しない制御コンピュータによって制御されてもよい。
切断砥石３１は、回転しながら、作業台３２及びバイス３３によって固定されているブレード１に向けて移動し、ブレード1を切削して切断する。より具板的には、切断砥石３１は、ブレード１の一方の側面Ｂから他方の側面Ｂに向けて移動し、ブレード1を切削する。
切断砥石３１は、一回の切断加工において１つのブレード１を切断してもよいし、複数のブレード１を切断してもよい。

作業台３２は、ブレード１を支持するための台である。作業台３２は、ブレード１の底面Ａを支持する。
バイス３３は、ブレード１を固定するための固定具である。バイス３３は、作業台３２上に２つ存在しており、図８においては、それぞれバイス３３ａ及び３３ｂと記載されている。バイス３３は、ブレード１を、水平方向から挟み込むように力をかけて固定する。より具体的には、バイス３３は、ブレード１の側面Ｂに対して面外方向の力をかけ、挟み込むようにして固定する。

ここで、作業台３２及びバイス３３は、１つのブレード１を固定してもよいし、複数のブレード１を固定してもよい。ただし、ブレード１の安定性の観点から、作業台３２及びバイス３３は複数のブレード１を固定する事が好ましく、ブレード１の底面Ａの短手方向の長さの合計が、側面Ｂの短手方向の長さを超えるような数のブレード１を固定する事がより好ましい。

＜切断加工方法＞
続いて、本実施形態に係る切断加工方法について詳しく説明する。
図９は、第１の実施形態に係る切断加工方法について説明するための模式図である。

本実施形態に係る切断加工方法は、まず始めに、作業台３２及びバイス３３が、ブレード１を固定する。固定するブレード１の数は1つであっても複数であってもよいが、ブレード１の安定性の観点から複数であることが好ましく、図９においては例示的に４つのブレード１が固定されている。
ブレード１は底面Ａが作業台３２に支持され、側面Ｂが面外方向からバイス３３によって固定される。

続いて、回転する切断砥石３１が回転面に沿いながら、ブレード１の一方の側面Ｂから他方の側面Ｂに向けて移動する。回転する切断砥石３１は、ブレード１に接触したタイミングから、側面Ｂの面外方向からブレード１の切削を開始し、固定された全てのブレード１を切断するまで、移動を継続する。
なお、ブレード１の熱クラッキングを防止するために、ブレード１の切削は、ブレード１に冷却水をかけながら行ってもよい。

このように本実施形態に係る切断加工方法は、ブレード１の一方の側面Ｂから他方の側面Ｂに向けて移動しながらブレード１を切削するため、側面Ｂの面外方向からブレード１を切削できる。つまり、本実施形態に係る切断加工方法は、硬度の低い方向からブレード１を切削可能であり、その結果として、ブレード１の欠けの発生を抑制し、切断砥石３１の摩耗量を抑制できる。

以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

１、１ａ～ｄ ブレード
２ 歯切盤
３、９０３ 切断加工装置
１１、１１ａ、１１ｃ 刃部
２１ 取り付け部
３１、９３１ 切断砥石
３２、９３２ 作業台
３３、３３ａ、３３ｂ、９３３、９３３ａ、９３３ｂ バイス
１１１ すくい面
１１２ 逃げ面
３１１ 回転軸
Ｗ ハイポイドギヤ
Ｆ 歯切用フライス

Claims (1)

1. 歯切用フライスのブレードを、回転するディスク状の切断砥石によって切削し、切断する切断加工方法であって、
   前記ブレードは、すくい面が形成された底面と、逃げ面が形成された、互いに対向する側面と、を備え、
   前記切断砥石を、前記ブレードが伸びる方向と垂直な方向における一方の前記逃げ面が位置する側から他方の前記逃げ面が位置する側に向けて移動させて、前記ブレードを切削する、
   切断加工方法。

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