(57)【要約】【課題】切削屑処理を改善して、歯車の歯元付近での歯面のむしれを効果的に防止する。【解決手段】回転駆動されるホブ本体２と、ホブ本体２の外周面２ａに円周方向に沿って所定の離間を有して配設された複数の切刃３・３・・・とを具備してなり、ホブ本体２が高速回転されることで切刃３・３・・・によりワーク４を歯切り加工して歯車５を創成するホブカッタ１において、切刃３は、創成される歯車５の各歯５０・５０・・・の全歯丈ｈに対するデデンダムＤｄの比率（デデンダム係数β）が所定の範囲となるように転位設計される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動されるホブ本体と、前記ホブ本体の外周面に円周方向に沿って所定の離間を有して配設された複数の切刃とを具備してなり、前記ホブ本体が高速回転されることで前記切刃によりワークを歯切り加工して歯車を創成するホブカッタにおいて、
前記切刃は、創成される歯車の各歯の全歯丈に対するデデンダムの比率が所定の範囲となるように転位設計されることを特徴とするホブカッタ。
【請求項２】
前記切刃は、創成される歯車の各歯の全歯丈に対するデデンダムの比率が０．５０〜０．５３の範囲となるように転位設計されることを特徴とする請求項１に記載のホブカッタ。
【請求項３】
前記切刃は、刃先端部に異なる凸曲面を有する複数のＲ面部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のホブカッタ。
【請求項４】
前記Ｒ面部は、切刃の側面に渡ってそれぞれ連続されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のホブカッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホブカッタの技術に関し、より詳細には、ホブ本体が高速回転されることで切刃によりワークを歯切り加工して歯車を創成するホブカッタの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、歯車（平歯車、はすば歯車、ウォーム歯車など）、スプロケット、スプライン等を加工する際には、切削工具としてのホブカッタが用いられる。ホブカッタは、回転駆動されるホブ本体と、ホブ本体の外周面に円周方向に沿って所定の離間を有して配設された複数の切刃とを具備してなり、切削装置としてのホブ盤に固定された状態でホブ本体が高速回転されることで、切刃によりワークが所定の歯形に歯切り加工（創成歯切り）される。
【０００３】
特に、近年では、このホブカッタを用いた歯切り加工において、切削油を用いないで歯車等の加工を行うようにした技術（ドライカット）が提案されている。例えば、特許文献１又は特許文献２には、ドライカットにより歯形を創成するホブカッタの構成が開示されている。一方で、このような、ドライカットによる歯切り加工では、上述のとおり切削油が用いられないため、歯切り加工時に生じる切り屑（切削屑）を系外に排出することが困難であり、そのような切り屑がホブカッタの切刃とワークに創成された歯面との間に入り込み、歯面のむしれが発生しまうという弊害が指摘されているところである。
【０００４】
そこで、例えば、上述した特許文献１では、上述した歯面のむしれを防止するために、逆巻コンベンショナルカット又は同巻コンベンショナルカットに歯切り加工を行う歯車加工方法が提案されている。また、特許文献２では、ホブカッタの切刃間の溝に切削屑が詰まって切削不能になるのを防止するために、切刃の背面の面粗度を１０μｍ以下にするように成形したホブカッタが提案されている。
【特許文献１】特開２０００−１０７９３７号公報
【特許文献２】特開平１１−２０７５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年では、歯切り加工において切削屑の発生プロセスが詳細に検討された結果、歯面の決まった場所、特に、トレーリング側の歯元付近で、ほぼ決まった大きさで歯面のむしれが規則的に生じ、その生じた切削屑によって歯面性状が悪化してしまうことが分かってきている。すなわち、かかる切削屑の発生プロセスでは、まず、ワークの切り始めにトレーリング側から切削屑が発生し始める。そして、大きく成長した切削屑が、切り終わりでリーディング側から生じた切削屑により押され、（切り終わり時には切削屑が発生しない）トレーリング側に押し付けられる結果、トレーリング側の歯元付近の歯面で切削屑が圧着され、歯面のむしれが発生するのである。
【０００６】
かかる観点から、上述した従来のホブカッタの構成や加工方法では、確かに、歯車の歯面のむしれを防止するという点では一定の効果が期待できるものであるが、上述したような発生プロセスの見地から、特に、トレーリング側の歯元付近の歯面のむしれを防止しようとするものではなく、またそのための特別なホブカッタを提案するものではない。
【０００７】
そこで、本発明では、ホブカッタに関し、前記従来の課題を解決するもので、切削屑処理を改善して、歯車の歯元付近での歯面のむしれを効果的に防止するホブカッタを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
すなわち、請求項１においては、回転駆動されるホブ本体と、前記ホブ本体の外周面に円周方向に沿って所定の離間を有して配設された複数の切刃とを具備してなり、前記ホブ本体が高速回転されることで前記切刃によりワークを歯切り加工して歯車を創成するホブカッタにおいて、前記切刃は、創成される歯車の各歯の全歯丈に対するデデンダムの比率が所定の範囲となるように転位設計されるものである。
【００１０】
請求項２においては、前記切刃は、創成される歯車の各歯の全歯丈に対するデデンダムの比率が０．５０〜０．５３の範囲となるように転位設計されるものである。
【００１１】
請求項３においては、前記切刃は、刃先端部に異なる凸曲面を有する複数のＲ面部を有するものである。
【００１２】
請求項４においては、前記Ｒ面部は、切刃の側面に渡ってそれぞれ連続されるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のように構成することで、切削屑処理を改善して、歯車の歯元付近での歯面のむしれを効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係るホブカッタの全体的な構成を示した正面図、図２は同じく図１の側面図、図３は切刃の刃形を示した正面図、図４は所定の切刃により歯車が創成される様子を示した正面図、図５は切刃の刃先端部に設けられたＲ面部を示した正面図、図６は従来のホブカッタを用いた場合の歯車創成線図、図７は本実施例のホブカッタを用いた場合の歯車創成線図、図８は歯車の歯元の形状を示した正面図である。
【００１５】
まず、本実施例のホブカッタ１の全体構成について、以下に概説する。
図１乃至図３に示すように、本実施例のホブカッタ１は、回転駆動されるホブ本体２と、ホブ本体２の外周面２ａに円周方向に沿って所定の離間を有して配設された複数の切刃３・３・・・とを具備してなり、ホブ本体２が高速回転されることで切刃３・３・・・によりワーク４を歯切り加工して所定の歯形を有する歯車５を創成するように構成されている。
【００１６】
ホブ本体２は、略円筒形状に形成され、軸方向に沿って貫通孔２ｂが穿設されている。ホブ本体２は、貫通孔２ｂにホブ盤の回転軸６が挿通されることで、ワーク４に対して回転自在とされている。ホブ本体２の外周面２ａ上には、円周方向に沿って複数の切刃３・３・・・が配設されており、各切刃３・３・・・が捩じれる一条のねじ筋３０に沿って所定の離間を有して配列されている。
【００１７】
ねじ筋３０は、ホブ本体２の正面視においてホブ本体２の軸芯から両端側に向かう一巻を一構成単位として、ホブ本体２の軸方向に沿って数巻配設されている。また、ねじ筋３０は、複数個の切刃３・３・・・により構成されており、隣接するねじ筋３０の切刃３が所定の離間を有するようにして配設されている。なお、ねじ筋３０のピッチは、歯車５のモジュールに合わせて決定される。
【００１８】
一の歯車５を歯切り加工する際には、主に一巻のねじ筋３０を構成する切刃３・３・・・により各歯５０・５０・・・が創成される。本実施例のホブカッタ１では、ホブ本体２にねじ筋３０が数巻配設されることで、使用された一巻の切刃３・３・・・（の刃先）が摩耗した場合に、別の新たな一巻の切刃３・３・・・を順次使用して、ホブカッタ１の交換周期を伸ばすことができる。
【００１９】
切刃３は、正面断面視で略台形形状を有しており、ねじ筋３０に対する両側に側面としての傾斜面３１・３１が形成されている。また、切刃３は、ねじ筋３０に沿った方向で一方の面（回転方向前側面）にすくい面３２が形成され、ねじ筋３０に沿った方向で他方の面（回転方向後側面）に背面３３が形成されている。
【００２０】
ホブカッタ１を用いて歯切り加工を行う場合には、まず、ホブカッタ１が切刃３・３・・・をワーク４の歯形成面に直交させるようにして配設される。そして、ホブ本体２が所定方向（図１において矢印方向）に１回転される間にワーク４が各歯５０・５０・・・の一ピッチ分だけ回転（図１において矢印方向）されながら、ホブ本体２がワーク４の軸方向に移動（図１において矢印方向）されることで、ワーク４に対して所定の歯形を有する歯車５が創成される。その際、主に、一のねじ筋３０を構成する切刃３・３・・・により歯車５の各歯５０・５０・・・が創成され、各切刃３の傾斜面３１・３１及びすくい面３２に形成された刃先によって、各歯５０・５０・・・の歯元５０ａと歯元両側のインボリュート曲面（歯面５０ｂ）が創成される（図４参照）。
【００２１】
次に、本実施例の切刃３の刃形設計について、以下に詳述する。
図３及び図４に示すように、本実施例の切刃３は、創成される歯車５の諸元に応じて成形され、具体的には、創成される歯車５の歯形、すなわち、各歯５０・５０・・・の全歯丈ｈに対するデデンダムＤｄの比率（以下、「デデンダム係数β」）が所定の範囲となるように転位設計される。また、後述するように、頂部としての刃先端部３４には、異なる凸曲面を有する複数のＲ面部３５・３５・・・が形成される。
【００２２】
本実施例での「切刃３の転位設計」とは、歯車５の歯切りピッチ円径を変更するように切刃３の諸元を設計することをいい、具体的には、目的とする歯車５の歯形に応じた基準設計とは異なるように、圧力角αや、切刃３間のピッチＰや、刃末の丈ｈａや、刃元の丈ｈｆなどの諸元が設定されることをいう。ここでの圧力角αは、傾斜面３１・３１の傾きのことであり、刃末の丈ｈａは、切刃３の刃先端部３４から基準ピッチ線ＰＬまで距離のことをいい、刃元の丈ｈｆは、基準ピッチ線ＰＬから刃元３６までの距離のことをいう。
【００２３】
本実施例の切刃３は、歯５０のデデンダム係数βが所定の値となるように歯５０の歯切りピッチ円径が変更されるように設計される。本実施例での「デデンダム係数β」とは、歯車５の各歯５０・５０・・・の全歯丈ｈに対するデデンダムＤｄの比率であって、下記の式（１）に示すように、デデンダムＤｄを全歯丈ｈで割った値として表される。歯車５のデデンダム係数βの所定の範囲としては、好ましくはβが０．５０に近傍するように設定され、より好ましくは、βが０．５３〜０．５０の範囲となるように設定される。また、「歯切りピッチ円径」とは、歯車５の歯切りピッチ円Ｃ３（基準ピッチ円）の径のことをいい、歯切りピッチ円Ｃ３は歯車５上で仮想真円として表される。
【００２４】
β＝Ｄｄ／ｈ・・・式（１）
【００２５】
ここでの全歯丈ｈは、歯車５における歯先円Ｃ１と基礎円Ｃ２との離間のことをいい、歯先円Ｃ１の径（歯先円径）から基礎円Ｃ２の径（基礎円径）を引いた値で表される。また、デデンダムＤｄは、歯切りピッチ円Ｃ３と基礎円Ｃ２との離間のことをいい、歯切りピッチ円Ｃ３の径（歯切りピッチ円径）から基礎円Ｃ２の径を引いた値で表される。
【００２６】
なお、歯車５の歯形のその他の諸元として、アデンダムＡｄは、歯先円Ｃ１と歯切りピッチ円Ｃ３との離間のことであって、歯先円Ｃ１の径から歯切りピッチ円Ｃ３の径を引いた値で表される。つまり、本実施例における歯車５の各歯５０・５０・・・の全歯丈ｈは、デデンダムＤｄとアデンダムＡｄの和に等しい。
【００２７】
このように、本実施例の切刃３は、歯車５の歯切りピッチ円径が所定の値となるように、歯車５のデデンダムＤｄを変更して、歯車５のデデンダム係数βが所定の範囲となるように転位設計されて、所定の諸元を有する刃形として成形される。切刃３の転位設計によって、歯車５の歯切りピッチ円径が変更されるが、歯車５の歯形（例えば、歯５０の歯先円径や基礎円径の大きさなど）は転位設計前後で変わらない。
【００２８】
また、図３及び図５に示すように、本実施例の切刃３は、頂部としての刃先端部３４に異なる凸曲面を有する複数のＲ面部３５・３５・・・が形成されており、具体的には、刃先端部３４の刃先面が凸状に形成された一の第一Ｒ面部３５ａと、第一Ｒ面部３５ａの両端から傾斜面３１・３１に渡って連続された一対の第二Ｒ面部３５ｂ・３５ｂとが形成されている。各Ｒ面部３５（第一Ｒ面部３５ａ及び第二Ｒ面部３５ｂ）は、それぞれ異なる曲率の凸曲面を有しており、各凸曲面の曲率はそれぞれ目的とする歯車５の歯形（特に、歯元５０ａの形状）に応じて適宜設定される（図４及び図８参照）。
【００２９】
刃先端部３４の諸元設計の一例を説明すると、まず、刃先端部３４においてＲ面部３５が形成される接点高さＨが決定される。この接点高さＨは、切刃３が転位設計されない場合のフィレット発生径と同等かそれ以下となるフィレット発生径に基づいて設定される。なお、フィレット発生径とは、歯車５において歯元５０ａに隅肉が創成されるが、この隅肉とインボリュート歯面との接点までの径のことをいう。
【００３０】
次いで、第一Ｒ面部３５ａが、所定強度の曲率Ｒとなるように計算された上で、切刃３の中心線ＣＬ上に円中心Ｐ１を有する円弧Ｒ１の円弧面として設定される。また、第二Ｒ面部３５ｂ・３５ｂが、同じく所定強度の曲率Ｒとなるように計算された上で、切刃３の中心線ＣＬに重ならない方向（図５において左右方向）にオフセットされた位置に円中心Ｐ２を有する円弧Ｒ２の円弧面としてそれぞれ設定される。そして、円弧Ｒ１の端部と傾斜面３１の端部とが円弧Ｒ２によって滑らかに連続されることで、切刃３の傾斜面３１・３１に渡って連続されるＲ面部３５が諸元設計される。
【００３１】
以上のように構成される本実施例のホブカッタ１を用いて歯車５を創成する際には、転位設計された切刃３の基準ピッチ線ＰＬが、歯車５の歯切りピッチ円Ｃ３と接するようにして各歯５０・５０・・・が創成される（図４参照）。そして、このように構成することで、歯切り加工プロセスにおける切削屑処理を改善して、歯車５の歯元付近での歯面５０ｂのむしれを効果的に防止することができるのである。
【００３２】
ここで、本実施例のホブカッタ１による歯車５の歯切り加工プロセスについて、以下に詳述する。
図６及び図７を参照して、本実施例のホブカッタ１による歯車５の歯切り加工プロセスを、切刃３が転位設計されない従来のホブカッタを用いた場合及び本実施例のホブカッタ１を用いた場合の歯車創成線図により比較する。図６に示すように、切刃３が転位設計されない場合（切刃３が基準設計された場合）には、トレーリング側の歯５０の歯元付近で切刃３と歯５０の歯面５０ｂとの間に隙間Ｓが発現する。一方で、図７に示すように、本実施例のホブカッタ１を用いた場合（切刃３が転位設計された場合）では切刃３と歯５０の歯面５０ｂとの間の隙間Ｓが大幅に低減される。
【００３３】
なお、歯車５におけるトレーリング側とは、歯車５においてホブカッタ１の切刃３（の仮想切削ラック）の遠のき側のフランクのことをいい、一方、歯車５におけるリーディング側とは、歯車５においてホブカッタ１の切刃３（の仮想切削ラック）の近寄り側のフランクのことをいう。
【００３４】
歯車５の歯切り加工プロセスにおいて、切削屑が発生するプロセスは、通常、ワーク４の切り始めにトレーリング側から切削屑が発生し始め、やがて大きく成長した切削屑が、切り終わりでリーディング側から生じた切削屑により押されてトレーリング側の歯面５０ｂに押し付けられる。そのため、切刃３によりトレーリング側の歯元５０ａ付近の歯面５０ｂに切削屑が圧着されて、切刃３と歯面５０ｂとの間で切削屑の噛み込みが発生し、その結果歯面５０ｂのむしれが発生する。
【００３５】
このようにトレーリング側の歯元５０ａ付近の歯面５０ｂに切削屑が噛み込む要因の一つとして、上述したように、トレーディング側の歯５０の歯元付近で切刃３と歯５０の歯面５０ｂと間に隙間Ｓが発現することが起因している（図６参照）。つまり、従来の切刃３の刃形のように転位設計されない場合（切刃３が基準設計された場合）には、切刃３と歯５０の歯面５０ｂとの間に隙間Ｓが発現し、かかる隙間Ｓに切削屑が入り込んで、切刃３と歯面５０ｂとの間で切削屑の噛み込みが発生してしまうのである。
【００３６】
本実施例のホブカッタ１では、創成される歯車５の各歯５０・５０・・・の全歯丈ｈに対するデデンダムＤｄの比率が所定の範囲となるように切刃３が転位設計されるため、切刃３に対するトレーディング側の歯５０の歯元付近の歯面５０ｂに発現する隙間Ｓを低減することができる。そのため、切削屑が切刃３と歯面５０ｂとの間（隙間Ｓ）に入り込む余地をなくすことができ、ひいては、トレーリング側の歯元付近の歯面５０ｂで切削屑が圧着されて、切刃３と歯面５０ｂとの間で噛み込みが発生するのを防止し、歯面５０ｂのむしれを効果的に防止することができるのである。
【００３７】
特に、本実施例の切刃３が転位設計されたホブカッタ１と、従来の切刃が基準設計されたホブカッタをそれぞれ用いて確認試験を行った結果、創成される歯車５の各歯５０・５０・・・の全歯丈ｈに対するデデンダムの比率（デデンダム係数β）が０．５３〜０．５０の範囲となるように設定することで、歯面５０ｂのむしれを効果的に防止できる。従来の切刃３の刃形のように転位設計されない場合（切刃３が基準設計された場合）には、通常、デデンダム係数βが０．６０付近であるところ、切刃３を転位設計することでデデンダム係数βを徐々に低減させることで、切刃３と歯５０の歯面５０ｂとの間の隙間Ｓを小さくすることができるのである。ただし、デデンダム係数βが０．５３より大きいと、切削屑が入り込む余地がまだあり、一方、デデンダム係数βが０．５０より小さくなると、逆に切刃３により歯５０の歯元５０ａが切り下げられて切刃３と歯５０の歯面５０ｂとの間に隙間Ｓが発現してしまう。
【００３８】
また、図８に示すように、本実施例のホブカッタ１において切刃３が転位設計されることで、従来の刃先端部３４の刃先形状（刃先Ｒ）では、歯元５０ａが切り下げされて歯５０の強度が悪化してしまうため、刃先端部３４の刃先形状を変更して、歯車５の歯元５０ａの形状を微調整する必要が生じる。そこで、本実施例の切刃３のように、刃先端部３４に異なる凸曲面を有する複数のＲ面部３５を設けることで、かかる歯車５の歯元５０ａの形状を微調整にして、歯元強度を改善できる。すなわち、切刃３の刃先端部３４にＲ面部３５が設けられた場合（図８において実線）には、従来の刃先端部３４の刃先形状の場合（図８において点線）と比べて、歯元５０ａが太くなり、歯元強度が改善されたことが分かる。
【００３９】
特に、本実施例では、Ｒ面部３５は、切刃３の傾斜面３１に渡って第一Ｒ面部３５ａ及び第二Ｒ面部３５ｂがそれぞれ連続されるように成形されるため、刃先端部３４によって歯元５０ａの形状を滑らかにして切削屑の圧着や切刃３と歯面５０ｂとの間で噛み込みが生じるのを効果的に防止することができる。
【００４０】
なお、本実施例のホブカッタ１は、上述した実施例に限定されず、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例に係るホブカッタの全体的な構成を示した正面図。
【図２】同じく図１の側面図。
【図３】切刃の刃形を示した正面図。
【図４】所定の切刃により歯車が創成される様子を示した正面図。
【図５】切刃の刃先端部に設けられたＲ面部を示した正面図。
【図６】従来のホブカッタを用いた場合の歯車創成線図。
【図７】本実施例のホブカッタを用いた場合の歯車創成線図。
【図８】歯車の歯元の形状を示した正面図。
【符号の説明】
【００４２】
１      ホブカッタ
２      ホブ本体
２ａ    外周面
３      切刃
４      ワーク
５      歯車
３０    ねじ筋
３１    傾斜面（側面）
３４    刃先端部
３５    Ｒ面部
３５ａ  第一Ｒ面部
３５ｂ  第二Ｒ面部
５０    歯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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