(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔置きに配設される複数のセレーション歯を備え、隣り合うセレーション歯の切刃の位相が異にされるシェービングカッタであって、前記セレーション歯の切刃の配列は、ワークの一の歯につき、ｎ回目（ｎは０以外の正の整数、以下同じ。）のカッタの切刃の加工領域に対して、ｎ＋１回目のカッタの切刃の加工領域が重複しないようにされることを特徴とするシェービングカッタ。
【請求項２】
前記セレーション歯の切刃の配列は、ワークの一の歯につき、ｎ＋２回目のカッタの切刃の加工領域が、ｎ回目のカッタの切刃の加工領域と一部重複するようにされることを特徴とする請求項１に記載のシェービングカッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車（以下、ワークという。）の歯面を精度良く仕上げるためのシェービングカッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のミッションギヤ等のワークを精度良く加工するためのシェービング加工として、図３（ａ）に示すように、カッタ軸１０ｊとワーク軸１１ｊに軸交差角を与えて噛み合わせ、カッタ１０を切込み方向に送り込みながら回転させることにより、相対すべり速度を利用してワーク１１を加工するプランジカットシェービング法が知られており、このようなシェービング加工は、カッタ１０の回転力によって連れ回されるワーク１１の位置を固定しておくことによって、ワーク１１に対して相対的にＹ方向に力を発生させ、この力を切削力として利用するようにしているが、この際、カッタ１０においては、図３（ｂ）に示すように、各セレーション歯１（Ａ）〜３（Ａ）の切刃１２を互いに軸方向に位相をずらせ、先の加工に続く次の加工の加工領域を大きく重複させて加工することで、面の粗さを細かくするような技術（例えば、特許文献１（第５図）参照。）が知られている。
一方、被削歯車の歯形や歯すじが周期的にばらつくのを防止するための技術として、先の加工の加工領域と、次の加工の加工領域とのずれ量が、ゼロでなくかつ互いに異なる大きさとするような技術（例えば、特許文献２参照。）も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−８２６２３号公報
【特許文献２】特開２００９−２５５２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前記特許文献１のような技術にあっては、ワークの一の歯につき、ｎ回目のカッタの切刃の加工領域とｎ＋１回目の切刃の加工領域が大きく重複しているのに対して、一回の切削量がミクロン単位であるため、重複領域においてカッタの切刃がワーク表面に摺り合わせられる状態となり、該表面に磨耗痕が発生するとともに、仕上がり状態が安定せず、いわゆる歯すじがばらつくとともに、刃具が磨耗しやすくなるという不具合がある。そして歯すじのばらつきは、歯車同士が噛み合った際に、異音を発生させる原因ともなっていた。
【０００５】
また、後者の特許文献２のような技術の場合、ワークの一の歯につき、ｎ回目のカッタの切刃の加工領域とｎ＋１回目の切刃の加工領域とのずれ量を異ならせて加工するため、加工領域の重複領域は、大きい領域と小さい領域が交互に発生するものの、やはり重複する加工が行われるため磨耗痕が発生したり、刃具の磨耗に悪影響を与えるという不具合があった。
【０００６】
そこで本発明は、刃具本来の切削効率を高め、摺り合わせによる刃具の磨耗を防止するとともに、加工面に磨耗痕が残るような加工を抑制し、均一な歯すじを成形することのできるシェービングカッタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明は、所定間隔置きに配設される複数のセレーション歯を備え、隣り合うセレーション歯の切刃の位相が異にされるシェービングカッタにおいて、前記セレーション歯の切刃の配列を、ワークの一の歯につき、ｎ回目（ｎは０以外の正の整数、以下同じ。）のカッタの切刃の加工領域に対して、ｎ＋１回目のカッタの切刃の加工領域が重複しないようにした。
【０００８】
このように、ワークを加工する際、ｎ回目の切刃の加工領域に対して、ｎ＋１回目の切刃の加工領域が重複しないようにすることで、摺り合わせるような切削がなくなって磨耗痕の発生を防止できるとともに、刃具の寿命を効果的に延ばすことが可能となり、しかも切刃本来の切削加工が効果的に行われるようになって作業効率が向上する。また、ｎ回目の加工領域とｎ＋１回目の加工領域を重複させないことにより、特に加工の立上りである１回目や２回目の加工において、ワークの歯面に切刃の全領域が喰い込んで切削するため、シェービングカッタの回転動作がワークに効率的に伝達されるようになり、それ以降の切削は、重複領域を伴っていてもワークは円滑に回転するようになって効率的に加工できる。
また、切刃の歯形がワークに良好に転写されて歯すじの精度を良好にでき、歯車を噛み合わせた際に発生する異音を防止するのに効果がある。
【０００９】
この際、前記セレーション歯の切刃の配列を、ワークの一の歯につき、ｎ＋２回目のカッタの切刃の加工領域が、ｎ回目のカッタの切刃の加工領域と一部重複するようにすれば好ましい。
すなわち、ｎ回目とｎ＋１回目には、加工領域が重複しないため、荒加工に近い加工が行われるようになり、ｎ＋２回目の加工領域を、ｎ回目の加工領域と一部重複させることにより、重複部分では仕上げ加工に近い加工が行われるようになり、荒加工から仕上げ加工までの一連の加工をより効率的に行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
ワークを加工する際、ｎ回目の切刃の加工領域に対して、ｎ＋１回目の切刃の加工領域が重複しないようにすることで、磨耗痕の発生が防止されるとともに、刃具の寿命を効果的に延ばすことが可能となる。また、切刃の歯形がワークに良好に転写されて歯すじの精度を良好にでき、異音発生を抑制するのに効果的である。
また、ｎ＋２回目の切刃の加工領域とｎ回目の切刃の加工領域の一部を重複させることにより、荒加工から仕上げ加工までの一連の加工をより効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るシェービングカッタによる加工方法の具体例を説明するための説明図である。
【図２】図１における加工時の、加工領域の軌跡を示す説明図である。
【図３】（ａ）は加工法の概要を示す説明図で、（ｂ）はカッタの刃具の配列の一例を示す説明図である。
【図４】（ａ）は本実施例のカッタの切刃の配列を示し、（ｂ）は切削順の切刃の軌道を示す説明図である。
【図５】加工時にカッタにかかる負荷を電圧変化で検証したグラフである。
【図６】ワークの歯すじを測定した測定データである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
本発明に係るシェービングカッタは、刃具本来の切削効率を高め、摺り合わせによる刃具の磨耗を防止するとともに、加工面の磨耗範囲を抑制することで均一な歯すじを成形することのできるシェービングカッタを提供できるようにされ、ｎ回目の切刃の加工領域と、ｎ＋１回目の切刃の加工領域を重複させないで加工できることを特徴としている。そして、より好ましくは、ｎ＋２回目の切刃の加工領域をｎ回目の切刃の加工領域と一部重複させることで、荒加工から仕上げ加工までの一連の加工をより効率的に行えるようにしている。
【００１３】
シェービング加工法は、図３（ａ）に示すように、カッタ１０のカッタ軸１０ｊと、ワーク１１のワーク軸１１ｊに軸交差角を与えて噛み合わせ、カッタ１０を回転させることでワーク１１を連れ回し、それによって生じる相対すべり速度を利用してワーク１１の歯面を加工する方法であり、プランジカットにおいては、カッタを切込み方向に動作させる加工法である。この際、カッタ１０の外周面には、図３（ｂ）に示すようなセレーション歯が所定間隔置きに複数設けられており、これらセレーション歯には、所定ピッチ置きに複数の切刃１２が設けられている。
【００１４】
そして、隣り合うセレーション歯の切刃１２は、位相が異にされており、また本発明では、ワーク１１の一の歯につき、ｎ回目の切刃１２の加工領域と、ｎ＋１回目の切刃１２の加工領域とが重複しないようにすることで、切削効率を高めるとともに、磨耗痕の発生を防止し、仕上がり精度を高めるようにしている。
【００１５】
そこで、カッタ１０の歯数Ｚが８９でワーク１１の歯数Ｚが１５のときの本実施例について説明する。なお、カッタ１０のセレーション歯の切刃１２のピッチは本実施例では２．０ｍｍである。
【００１６】
図４（Ａ）に示すように、ある箇所の一列目のセレーション歯１（Ａ）に形成される切刃１２の配列に対して、隣り合う二列目のセレーション歯２（Ａ）の切刃１２の配列は、切刃１２同士の位置が少し重複するように配置され、これに隣り合う三列目のセレーション歯３（Ａ）の切刃１２の配列と、その隣の四列目のセレーション歯４（Ａ）の切刃１２の配列は、同じようなずれ量で、セレーション歯１（Ａ）〜４（Ａ）までが一セットとして配列される。
【００１７】
次いで、五列目のセレーション歯５（Ａ）の切刃１２については、四列目のセレーション歯４（Ａ）の切刃１２と重複しないよう離間して配設され、六列目から八列目までが含まれるセレーション歯５（Ａ）〜８（Ａ）の切刃１２は、セレーション歯１（Ａ）〜４（Ａ）の切刃１２と同じようなずれ量で四組が一セットとして配列される。そして、九列目のセレーション歯９（Ａ）の切刃１２については、八列目のセレーション歯８（Ａ）の切刃１２と重複しないよう離間して配設され、次いで、十列目と十一列目が含まれる三組のセレーション歯９（Ａ）〜１１（Ａ）の切刃１２は、セレーション歯１（Ａ）〜４（Ａ）の切刃１２と同じずれ量で配列され、以下、最初の切刃１２の位置が異なるものの、同じ要領で配列が繰り返されてシェービングカッタ１０が構成されている。
【００１８】
このようなカッタ１０をワーク１１に噛み合わせ、カッタ１０を回転させると、ワーク１１の一の歯につき、カッタ１０のセレーション歯は、ワーク１０の歯数である１５置きに１（Ａ）、１６（Ａ）、３１（Ａ）、４６（Ａ）…と噛合することになり、噛合したセレーション歯の切刃１２で加工されることになるが、このときに切刃１２で加工される加工領域を１（ａ）、１６（ａ）、３１（ａ）、４６（ａ）、…とすると、図４（ｂ）に示すように、切刃１２と切刃１２の間隔を０．４３ｍｍに設定していることから、加工領域１（ａ）、１６（ａ）、３１（ａ）、４６（ａ）、…は、図１、図２に示すように、例えば一回目の切刃１２の加工領域１ａと、二回目の切刃１２の加工領域１６ａが重複しない位置を加工できるようにされている。同じように、二回目の切刃１２の加工領域１６ａと三回目の切刃１２の加工領域３１ａは重複せず、以下、同様である。すなわち、ｎ回目の切刃１２の加工領域とｎ＋１回目の切刃１２の加工領域が重複しないようにしている。
【００１９】
また、図２に示すように、三回目の切刃１２の加工領域３１ａは、一回目の切刃１２の加工領域１ａと一部重複するようにしており、四回目の切刃１２の加工領域４６ａは、二回目の切刃１２の加工領域１６ａと一部重複するようにしており、以下、同様である。すなわち、ｎ＋２回目の切刃１２の加工領域がｎ回目の切刃１２の加工領域と一部重複するようにしている。
【００２０】
また、図１に示すように、ワーク１１が一回転するたびに切込み量０．０７μで相対的にワークを送り込むようにしており、この一定の切込み量０．０７μや、切刃１２の一定のずれ量０．４３ｍｍは、ピッチ間隔２ｍｍのセレーション歯において、いろいろとその値を変えて実験し、先に切削した加工領域と、その後に切削した加工領域との関係において、ｎ回目の切刃１２の加工領域とｎ＋１回目の切刃１２の加工領域が重複せず、ｎ＋２回目の切刃１２の加工領域とｎ回目の切刃１２の加工領域とが一部重複するために必要な条件として定めた値である。
なお、図１、図２においては、横軸のピッチ間隔やずれ量の単位がｍｍ単位であるのに対して、縦軸の切込み量の単位がμｍ単位であるため、説明上、縦軸方向を拡大して図示しており、実際の加工面の面形状を表したものではない。
【００２１】
そして、このような条件下で加工すると、図２に示すように、一回目の加工においてセレーション歯１（Ａ）で加工された加工領域１（ａ）と、二回目のセレーション歯１６（Ａ）で加工された加工領域１６（ａ）とは、重複領域が生じないため、荒加工に近い加工が行われるようになるとともに、三回目のセレーション歯３１（Ａ）で加工される加工領域３１ａと、一回目の加工において加工された加工領域１ａの一部が重複するため、この重複した領域では仕上げ加工に近い加工が行われ、荒加工から仕上げ加工までの一連の加工をより効率的に行うことができる。
【００２２】
また、ｎ回目の加工領域とｎ＋１回目の加工領域を重複させていないため、特に加工の立上りである１回目や２回目の加工において、ワークの歯面に切刃の全領域が喰い込んで切削し、シェービングカッタの回転動作がワークに効率的に伝達されるようになり、それ以降の切削は、重複領域を伴っていてもワークは円滑に回転するようになり、効率的に加工できる。
【００２３】
そして、このような加工を適宜回数繰り返すことによって、ワークの歯面の全領域を効率的に加工することができる。
【００２４】
以上のようなシェービングカッタ１０において、ｎ回目のセレーション歯の切刃１２の加工領域と、ｎ＋１回目のセレーション歯の切刃１２の加工領域が重ならないため、摺り合わせるような加工態様を避けることができ、刃具の寿命を延ばすとともに、歯すじの精度を高める加工が可能になり、しかも従来に較べて加工時間を短くして作業効率を向上させることができる。
【００２５】
ところで、図５は、本シェービングカッタ１０による加工時にカッタにかかる負荷を電圧の変化で検証したグラフであり、重複領域が多い従来の電圧値や、切刃のピッチ間隔や切刃のずれ量を変化させて実験した他の加工法の電圧値に較べて、本願の場合は、重複領域より加工領域が広いため、電圧値が高くなっていることが判り、より効率的に加工されていることが実証された。
なお、試１は、切刃ピッチ２．０ｍｍにおいて、切刃のずれ量を０．４３ｍｍでなく０．２５ｍｍとしたものであり、試２は、切刃のピッチを２．０ｍｍでなく２．４ｍｍにし、切刃のずれ量を０．２５ｍｍにしたものであり、試１、試２とも、ｎ回目の切刃の加工領域とｎ＋１回目の切刃の加工領域の一部が重複するものである。
【００２６】
また、図６は、ワークの歯すじを測定したものであり、ワークデータの欄で破線で示される歯すじが、従来に較べてまっすぐ仕上がっていることが確認された。
なお、この図でも、試１は、切刃ピッチを２．０ｍｍ、切刃のずれ量を０．２５ｍｍとしたものであり、試２は、切刃ピッチを２．４ｍｍ、切刃のずれ量を０．２５ｍｍとしたものである。
【００２７】
以上のことから、本発明の有効性が確認された。
【００２８】
なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に即する。
例えば、切刃１２のピッチ間隔２ｍｍや、前回の切刃１２と次回の切刃１２の間隔０．４３ｍｍなどの諸元は一例である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
歯車の歯面を仕上げる際、精度良く、しかも効率的に加工できるとともに、刃具の寿命も高まるため、例えば自動車用ギヤ部品を加工する技術として広い普及が期待される。
【符号の説明】
【００３０】
１０…シェービングカッタ、１１…ワーク、１２…切刃。
【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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