(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯車をスカイビング加工するためのカッタヘッドであって、前記カッタヘッドは、回転軸に対して回転可能であり、
前面および後面と、
前記前面と前記後面との間に位置する外周面であって、前記外周面は、前記外周面に配置され、前記カッタヘッドの軸に向かってそれぞれ内側に長手方向において延びる、複数の切削刃取付けおよび位置決めスロットを備え、前記取付けおよび位置決めスロットのそれぞれは、前記前面の方向に広がっている概してＶ字形を規定する座面を含む、外周面と、
前記複数の切削刃取付けおよび位置決めスロットの少なくとも１つに位置する切削刃と、
を備え、
前記切削刃は、長手方向に延びる長さを有するバー状であり、前記外周面から外側に突き出し前記長さの先端に位置するすくい面を備え、前記前面に向かう方向に方向付けられ、
前記切削刃は、少なくとも前記長さ部分に沿って延びる概してＶ字形を規定する傾斜した取り付け面の対をさらに備え、前記すくい面は、前記傾斜した取り付け面の対と反対側に配置され、
前記傾斜した取り付け面の対は、当該Ｖ字形の取り付け面が前記カッタヘッドの前記Ｖ字形の座面に適合するように配置されることを特徴とするカッタヘッド。
【請求項２】
前記複数の切削刃取付けおよび位置決めスロットの前記長手方向は、前記カッタヘッドの回転軸と交差することを特徴とする請求項１に記載のカッタヘッド。
【請求項３】
前記複数の切削刃取付けおよび位置決めスロットの前記長手方向の部分は、前記カッタヘッドの回転軸から半径方向に離れて配置されることを特徴とする請求項１に記載のカッタヘッド。
【請求項４】
前記複数の切削刃取付けおよび位置決めスロットは、前記カッタヘッドの回転軸に対して直角に方向付けられることを特徴とする請求項１に記載のカッタヘッド。
【請求項５】
前記複数の切削刃取付けおよび位置決めスロットは、前記カッタヘッドの回転軸に対して直角方向から５０度未満の角度で方向付けられることを特徴とする請求項４に記載のカッタヘッド。
【請求項６】
前記複数の切削刃取付けおよび位置決めスロットは、前記カッタヘッドの回転軸に対して直角方向から２０度未満の角度で方向付けられることを特徴とする請求項５に記載のカッタヘッド。
【請求項７】
歯付きのワークピースをスカイビング加工によって製造する方法において、
カッタヘッドを備える工具を準備するステップであって、前記カッタヘッドは、回転軸に対して回転可能であり、前面および後面と、前記前面と前記後面との間に位置する外周面を備え、前記外周面は、前記外周面に配置される複数の切削刃取付けおよび位置決めスロットを備え、前記カッタヘッドの軸に向かって内側に長手方向において延び、前記取付けおよび位置決めスロットのそれぞれは、前記前面の方向に広がっている概してＶ字形を規定する座面を含む、準備するステップと、
前記複数の切削刃取付けおよび位置決めスロットの少なくとも１つに位置する切削刃を準備するステップであって、前記切削刃は、長手方向に延びる長さを有するバー状であり、前記外周面から外側に突き出し前記長さの先端に位置するすくい面を備え、前記前面に向かう方向に方向付けられ、前記切削刃は、少なくとも前記長さ部分に沿って延びる概してＶ字形を規定する傾斜した取り付け面の対をさらに備え、前記すくい面は、前記傾斜した取り付け面の対と反対側に配置され、前記傾斜した取り付け面の対は、当該Ｖ字形の取り付け面が前記カッタヘッドの前記Ｖ字形の座面に適合するように配置される、準備するステップと、
前記工具と前記ワークピースとを係合するステップと、
前記ワークピース上の歯をスカイビング加工によって機械加工するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記機械加工は、１５０-２００ｍ／分の間の表面速度で実行されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記切削刃は、カーバイドであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記切削刃は、ＴｉＡｌＮで被覆されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒歯車の切削を対象とし、詳細には、このような歯車をスカイビング加工（skiving）により切削することを対象とする。
【背景技術】
【０００２】
円筒歯車のスカイビング加工（「ホブピーリング」としても知られている）は、主として、内側輪歯車の製作用として多年にわたり存在してきた切削工程である（例えば、特許文献１を参照のこと）。ホーニング加工と同様に、スカイビング加工は、軸が傾斜した２つの「円筒歯車」の間の相対的な滑り運動を使用する。スカイビング加工カッタは、通常、加工される円筒歯車のねじれ角とは異なる、例えば、２０°などのねじれ角を有する形削り加工カッタと同様の外観をしている（例えば、特許文献２）。他のスカイビング加工工具は、例えば、特許文献３で示すように、双曲面によるカッタヘッドで構成されたバーもしくはスティック状の切削刃を備える。
【０００３】
スカイビング加工における連続的な切りくず除去により、その工程は、形削り加工よりも数倍速く、かつブローチ加工よりも柔軟性があるが、それは、機械および工具に対して課題を提示する。切れ刃と歯車の歯スロットとの間の転動が機械の主軸のＲＰＭで生ずるが、相対的な軸方向の切削運動は、概して、カッタの円周速度の約３分の１に過ぎない。「スパイラルピーリング」を生ずる転動および切削の切削成分は、工程が指定するスカイビング加工（process designation skiving）により表される。
【０００４】
機械的な装置の歯車列における比較的低い動的な剛性、ならびに被覆されていないカッタの速い摩耗のため、円筒歯車のスカイビング加工は、最近になるまで、形削り加工またはホブ加工に対して大きな進展を達成することができなかった。直接の駆動系および剛性のある電子的な変速機を備えた最新の工作機械は、スカイビング加工工程に対して最適なベースを提示する。複雑な工具の幾何形状、および最新の被覆技術は、円筒歯車のソフトスカイビング加工（soft skiving）に最近の進展を与えることに寄与している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＤＥ２４３５１４
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／０２６８５２３号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１２／０２８２０５５号明細書
【特許文献４】米国特許第６，７１２，５６６号明細書
【特許文献５】米国特許第５，８９０，９４６号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、刃スロットを有するカッタヘッドの周囲付近に、好ましくは等距離で、間隔を空けて配置された、複数の切削刃取付けおよび位置決めスロット（刃スロット）を有するカッタヘッドを備えるスカイビング加工工具を対象とし、したがって、切削刃は、カッタヘッドの回転軸に対して直角に方向付けられることが好ましい。あるいは、刃スロットは、直角方向から、５０度未満、好ましくは、２０度未満だけ傾斜され、それにより、円錐形状のカッタを形成することができる。さらに、刃スロットは、カッタヘッド軸から半径方向に延びるように配置されることができ、それにより、切削刃の長手方向軸は、カッタヘッド軸と交差することになり、または刃スロットは、カッタヘッド軸から半径方向にオフセットされ得る。刃スロットは、正方形、長方形など、またはそれぞれが９０度未満の傾斜した取り付け面の対を備えた概してＶ字形の座面を有するタイプのものなど、任意の横断面形状を有することができる。知られた切削刃構成とは対照的に、本発明の切削刃は、切削刃の座面、またはそのＶ字形の座面の反対側に位置する切削刃の表面に形成されたそのすくい面を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】スカイビング加工の基本的な幾何形状およびその運動を示す図である。
【図２】ワークピースおよび工具のピッチ円筒を示す図である。
【図３】切削速度の計算を示す図である。
【図４】工具の基準プロファイルの計算に対する手順を示す図である。
【図５】機械の設定の計算を示す図である。
【図６】被覆されたソリッドな高速度鋼スカイビング加工カッタを示す図である。
【図７】切削速度計算を示す図である。
【図８】カーバイド切削刃を有するスティック刃のスカイビング加工カッタを示す図である。
【図９】カッタ直径および切削刃の数を求めるための表である。
【図１０】スカイビング加工カッタ上の仮想の工具歯を示す図である。
【図１１】形削り加工、ホブ加工、およびスカイビング加工に対する生産性を比較する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書で使用される用語「発明」、「その／本発明（the invention）」、および「本発明（the present invention）」は、本明細書の主題のすべて、および添付の特許請求項のいずれかを広く示すように意図されている。これらの用語を含む記述は、本明細書で述べられる主題を限定する、または添付の特許請求項のいずれかの意味もしくは範囲を限定するものと理解されるべきではない。さらに本明細書は、本出願のいずれかの特定の部分、段落、記述、もしくは図面において、任意の請求項により含まれる主題を述べる、または限定しようとするものではない。本主題は、本明細書全体、すべての図面、および添付のいずれかの請求項を参照することにより理解されるべきである。本発明は、他の構成も可能であり、また様々な方法で実施または実行され得る。さらに、本明細書で使用される語法および専門用語は、説明のためのものであり、限定するものと見なされるべきではないことを理解されたい。
【０００９】
本発明の詳細が、次に、例としてにすぎないが、本発明を示す添付図面を参照して論じられる。図面では、同様の機構もしくは構成要素が、同様の参照番号で参照されることになる。本発明をより理解するために、かつ見やすくするために、フタ（doors）および何らかの内部もしくは外部の保護物（guarding）は、図面から除かれている。
【００１０】
本明細書における「含む」、「有する」、および「備える／含む（comprising）」、ならびにその変形形態の使用は、その後に列挙される項目、およびその等価物、ならびにさらなる項目を包含することを意味している。方法または工程の要素を識別するための文字の使用は、単に識別するためのものであり、その要素が特定の順序で実施されるべきであると示すことを意味するものではない。
【００１１】
図面の説明において、上側、下側、上方、下方、後方、底部、上部、前、後などの方向に対する参照が以下で行われ得るが、便宜的に、その参照は（通常見られるように）図面に対して行われる。これらの方向は、文字通り解釈されるように、またはいずれの形であれ、本発明を限定するようには意図されていない。さらに「第１の」、「第２の」、「第３の」などの用語は、本明細書で説明のために使用されており、その他の形で指定されない限り、重要性もしくは意義を示す、または示唆することは意図されていない。
【００１２】
内側輪歯車に対するスカイビング加工カッタの幾何形状的設定が、図１で示されている。創成歯車システムに対する前面図が左上の図で示されている。輪歯車は、その回転軸がＹ軸と同一直線上にある主座標系に方向付けられている。カッタ中心（Ｒｗの原点）は、半径距離ベクトルＥｘだけ、Ｘ4−Ｚ4平面でＹ4の中心からずれている。カッタおよび輪歯車のピッチ円は、ピッチ円の最下点で接線方向に接触する。工具の傾斜角またはシャフト角（shaft angular）Σを示す上面図が、前面図の下に描かれている。平歯車の場合、ストローク運動は、Ｙ軸に一致して導かれる。切削運動に必要な相対速度は、図１で示された座標系のＸ4軸回りのシャフト角Σで生成される。はすば歯車の場合、カッタ傾斜は、ねじれ角とは独立して選択され得る。しかし、２０°もしくはそれを超えるねじれ角は、シャフト角Σに一致させて、スカイビング加工オペレーションに対して簡単化された平歯車スタイルのシェーパカッタを使用できる可能性を提供する。この場合さらに、ストローク運動はＹ方向に方向付けられるが、ストローク送りに応じた増分回転ω2がω1に加えられる必要がある。シャフト角Σはまた、同じ増分ω2をなお必要とするねじれ角とは異なるように規定され得るが、工具の前面方向および横逃げ角は、ねじれ角とシャフト角Σの間の差から計算される必要がある。図１の右にある側面図は、傾斜角と呼ばれる第２の可能な工具傾斜を示している。この工具傾斜角は、刃とスロットの間の有効な逃げ角を増加させるために使用されることができ、それはまた最小の逃げ角を用いて、長い平歯車スタイルのシェーパカッタの後側の間の干渉をなくすためにも使用され得る。限度内で、圧力角補正に傾斜角を使用することも可能である。
【００１３】
図２の３次元的側面図は、ワークと工具の間のシャフト角Σを備えた内側はすば歯車を示す。図２は、ワークのベース角速度（base angular velocity）ω1と、その計算の式を示している。図２はまた、増分角速度ω2と、それを、ねじれ角および軸方向送り運動（ストローク運動）から計算するための式とを含む。切削速度は、切削ゾーンにおけるワークと工具の円周速度ベクトルの間の差分ベクトルとして計算される。図３は、速度ベクトルを有する工具とワークの間の構成の上面図を示す。
【００１４】
工具の基準プロファイル（reference profile）は、図４で示される手順を適用して、ワークの基準プロファイルから求められる。ワークの圧力角α1およびα2、ならびにその先端幅Ｗｐを有するワークの基準プロファイルが、シャフト角Σのもとに平面で切削された台形溝部として描かれている（図４、上の右側）。平面と溝部の間で交差する線により画定されるプロファイルは、工具の基準プロファイルを表す。この工具の基準プロファイルは、工具の切削前面におけるインボリュートを生成するために使用される（図４、底部の右側）。
【００１５】
機械設定計算は、例えば、特許文献４で開示された機械など、かさ歯車切削機の例に関して図５で示されている。式の記号の説明は次のようになる、すなわち、  
Ｘ−Ｙ−Ｚ・・・機械の軸方向（Ｙは図面の平面に対して直角である）  
Σ・・・カッタとワークの間のシャフト角  
ＣＲＴ・・・カッタの基準高さ  
Ｂ・・・カッタのスイング角  
ＰZ・・・Ｂ＝０°である場合、Ｚ方向における主軸前部に対する枢動距離  
ＰX・・・Ｂ＝０°である場合、Ｘ方向における主軸中心線に対する枢動距離  
Ｚ1、Ｚ2・・・Ｚ方向成分
ワークおよびカッタのねじれ方向に応じて、Ｂ−軸角度を９０°未満に保つために、切削は、ワークの歯車中心線の下、または上で行われる。補正がない場合、カッタ軸とワーク軸の間の交差点は、カッタ基準面に存在する。
【００１６】
従来、前述のようにスカイビング加工は、典型的な歯車シェーパカッタを用いて実施されている。スカイビング加工に使用される様々な異なる工具が図６で示されている。第１のカッタ（左）は、切削歯にねじれ角を有しない、わずかにテーパが付けられたシャフトタイプのものである。このカッタは、ねじれ角を有する歯車に対して使用され得る。カッタとワークの間のシャフト角は、ワークのねじれ角に設定されることになる。これはまた、十分な切削速度を生成するために、ワークのねじれ角が１０°を超えるべきであることを意味する。切削歯の真っ直ぐな性質により、小さな直径および大きな面幅を有するワークピースは、スロットと切削刃の最も遠い端部との間に干渉を生ずる可能性がある。図６の中央のスカイビング加工カッタは、数回にわたり再度研ぐことのできる（好ましくはＴｉＮコーティングされた）ウェーハタイプのカッタである。切削歯はまた真っ直ぐであり、それは、このカッタを、ねじれ角を有するワークピースに対してだけ適するようにする。ウェーハカッタは、非常に短い、逃げ加工された歯を有しており、それは小さい直径のワークピースに巻き付くねじれスロットの場合の干渉問題を阻止することになる。図６の右のスカイビング加工カッタは、ねじれ角のもとに方向付けられた鋸歯状刃の前面および歯を有する。図６の右のスカイビング加工カッタは、ＴｉＡｌＮコーティングで被覆されることが好ましい。
【００１７】
ワークピースのねじれ角が１５°であり、工具のねじれ角が２０°である場合、スカイビング加工カッタとワークの間のシャフト角は、５°（同じねじれ方向）に設定される必要がある。ねじれ方向が反対である場合、３５°のシャフト角が使用される必要がある。ワークの歯車ねじれ角がカッタのねじれ角と同一である場合（同じ量および同じ方向）、興味深いことが生ずる。この場合、カッタとワークの間のシャフト角はゼロであり、スカイビング加工運動は生成されない。ワークのねじれ角βおよびシャフト角Σに応じた切削面速度の計算は、図７に示されている。上の図は、平歯車に対して示された歯およびスロットを有する展開されたピッチ円筒を表している（図７の右側の図も参照のこと）。β＝０の場合、式は、第１の特別な場合へと簡単化される。下側の図は、第２の特別な場合に対する式の簡単化を示しており、それは、ねじれ角βがシャフト角Σに等しい場合に生ずる。切削速度の式は、ワークの歯車ピッチ直径における円周速度の次に、ワークのねじれ角β、およびワークとスカイビング加工カッタの間のシャフト角Σを考慮している。切削速度ベクトルは、図７の式が適用される場合、歯面リード方向に自動的に向けられる。式は、Σとβの間の何らかの相互作用を示しているが、十分な切削速度を生成するための主要なパラメータは、ワーク軸と工具軸の間のシャフト角Σである。
【００１８】
スティック刃４を使用するカッタヘッド２が、特にスカイビング加工用に開発されてきた（図８ａ〜図８ｃを参照のこと）。刃の材料はカーバイド（carbide）であることが好ましく、刃のプロファイルは、３面研磨され、他のコーティングも除外されないが、ＴｉＡｌＮ（窒化チタンアルミ）で全体的に被覆されることが好ましい。刃のプロファイル６は、図４の工具基準プロファイルから導出されるインボリュートに類似している。刃は、図６で示されたカッタのプロファイルと同様の完全なプロファイルの刃として研磨され得る、または十分な横すくい角を実現可能にする左歯面−右歯面が交互になる刃として研磨され得る。交互の刃構成は、非常に良好な工具寿命、および非常に滑らかな切削作用を提供する。しかし、生産性は、完全なプロファイルの刃を用いるものよりもわずかに低くなる。
【００１９】
本発明の好ましいカッタは、図８ｃに示されており、カッタヘッドの周辺７の周りに、好ましくは等距離に間隔を空けて配置された、複数の切削刃取付けおよび位置決めスロット（刃スロット）８を備えた、前面３および後面５を有するカッタヘッド２を備える。刃スロット８、したがって、切削刃４は、カッタヘッドの回転軸Ａに対して直角に向いていることが好ましいが、直角から、５０度未満、好ましくは、２０度未満だけ傾斜され、それにより、円錐形状のカッタを形成することができる。さらに、刃スロットは、カッタヘッド軸から半径方向に延びるように配置されることができ、それにより、切削刃の長手方向軸は、カッタヘッド軸Ａと交差することになる（図１０）、または刃スロットは、カッタヘッド軸から半径方向にオフセットされ得る。刃スロットは、正方形、長方形など、またはそれぞれが９０度未満の傾斜した取付け面１２、１４の対を備えた概してＶ字形の座面１０を有するタイプのものなど、任意の横断面形状を有することができる（例えば、特許文献５を参照のこと）。
【００２０】
しかし、知られた切削刃構成とは対照的に、本発明の切削刃は、切削刃の座面１３、１５（刃の横断面図８ｄを参照のこと）の反対側に、したがって、切削刃４がカッタヘッドにとりつけられたときカッタヘッド２のＶ字形の座面１２、１４の反対側に位置する切削刃４の表面に形成されたそのすくい面１６を有する。Ｖ字形の座面１２、１４は、前面３の方向に広がっており、また切削刃４のすくい面１６は、概して前面３の方向に向いている。この構成の場合、切削中に生ずる力は、Ｖ字形の座面１２、１４へと伝達され、カッタヘッド２における切削刃４の載置を強化して、切削工程中に向上された安定性を有する切削工具を生ずる。図８ｄでは、見やすくするために、いずれの横すくい角および逃げ角も除かれており、また角度Ｋ（図８ｃも参照のこと）は、概してシャフト角Σに等しい刃４のすくい面の角度である。
【００２１】
図８ａ〜図８ｃのカッタヘッドの設計によれば、刃は、それらの間に、基準プロファイルの歯厚よりも大きい間隔を有する。カッタは、歯車の一定のモジュールに対して構成することができ、したがって、カッタヘッドにおける刃は、基準プロファイルの第２、第３、または第４のスロットをすべて表している。ワークピースの少ない振れ、および高い間隔品質に関して、スカイビング加工カッタ歯の理論的な数と、ワーク歯車の歯数との間で共通分母を回避することが好ましい。当然であるが、同じルールが、ソリッドなスカイビング加工カッタ（solid skiving cutters）に関しても同様に適用される。
【００２２】
様々な歯車に対して、最小の異なるカッタヘッドタイプを可能にする手順が開発された。例えば、ピッチ直径制限のない外歯車、または約３３０ｍｍおよびそれを超える最小のピッチ直径を有する内側輪歯車は、９インチ（２２８．６ｍｍ）直径の外周カッタヘッドを用いてスカイビング加工され得る。図９の表は、０．５ｍｍステップの２から７ｍｍのモジュールを使用して、最初の工具ピッチ直径、Ｄ02を示している。有効な工具モジュールｍtoolは、工具回転面（すなわち、シャフト角Σ）の角度方向（例えば、２０°）を補償するために、図４で示された式から計算され、それにより、理論的な工具の歯数Ｚ2がＤ02／ｍtoolにより求められる。工具の歯数は、整数の歯数（選択されたＺ2）になるように、（１または複数の整数値だけ）切り上げる、または切り捨てる必要があり、それにより、工具の有効なピッチ直径、（選択されたＺ2）×ｍtool＝Ｄ02*が求められる。開発されたスティック刃システムは、選択された歯数に必要なピッチ直径に適合するように、わずかな量だけ、刃スティックを調整して増減することができる。
【００２３】
しかし、カッタの９インチサイズ系列に含まれる好ましいカッタヘッドは、通常、１５、１７、１９、２１、または２３の刃スロット数を含む。表の次の列では、２と５の間の、すべての存在する整数比（integer fraction）が求められる（範囲は、６、７、８、またはそれ以上に拡張され得る）。目標は、最大の生産性を保証するために、カッタの９インチ直径系列で利用可能なスロットの最大数を見出すことである。言い換えると、スカイビング加工カッタは、理論的な工具の歯数を、スロット数で表すのではなく、その比でだけ表すことができる。理論的な工具の歯数は、カッタヘッドに関してその比でだけ表される仮想の工具歯数となる。ある数が選択され、スプレッドシートに記載された場合、スロットと理論的な歯数の実際の比の次に、カッタスロットの得られた数が最後の列で示される。この数が既存のカッタヘッドに一致しない場合、一致するカッタが見出されるまで、第２または第３の数が選択される必要がある。いくつかの場合（例えば、図９のモジュール３、５、５．５、および７）では、切り上げおよび／または切り捨てられた整数が直ちに、カッタスロットの受け入れ可能な数を提供しない可能性があり、したがって、カッタスロットの適切な数が達成され得るまで、切り上げ、切り捨てが続けられる。前述の例は、９インチ直径カッタに基づいているが、例えば、４．５インチ（１１４．３ｍｍ）、７インチ（１７７．８ｍｍ）、および８インチ（２０３．３ｍｍ）などの他のカッタヘッド直径も本発明により企図されることを理解されたい。
【００２４】
ワーク歯車の歯数に応じて、工具の仮想歯数は偶数とすることができ、決して素数にはならない。これは、ワークと仮想カッタの間にハンチング歯関係が与えられる限り、不利になることはない。このような場合、ワークと実際のカッタとの間でも、ハンチング歯原理が存在する。外周スティック刃カッタ設計は、仮想の刃数が互いに隣接して取り付けることを物理的に可能にしないことになる。図１０のカッタは、実際の刃の間に破線で描かれた（仮想の）刃で示された互いの歯を表している。
【００２５】
ＴｉＡｌＮコーティングを有する、Ｍ４８などの高速度鋼（ＨＳＳ）から作られるソリッドカッタは、湿式のスカイビング加工環境において、概して、最高で約１００ｍ／分の表面速度に適している。ＴｉＡｌＮコーティングを有するカーバイドスティック刃（例えば、１０％Ｃｏ−９０％ＷＣ）は、「限界速度」であると考えられ得る約３００ｍ／分の表面速度を可能にする。しかし、工具の摩耗に関しては、スカイビング加工において、望ましい表面速度を達成するために、非常に高い工具回転速度が必要であると考えるべきである。これは、次いで、切削速度に重畳されるプロファイルの滑りを生成する。プロファイルの滑りは刃先においてその最も高い値を有するが、その刃先は、さらに長い切りくずを除去する係合経路を通るため、さらなる横逃げ面の摩耗に対して影響を受けやすくなる。
【００２６】
切削試行は、スカイビング加工において、生産性を高く保つために、切込み送り（infeed）および送り速度を増加させながら、限界速度未満（すなわち、限界速度以下、ＵＣＳ（Under-Critical Speed））である１５０と２００ｍ／分の間に表面速度を低減するが、工具寿命において大幅な改善を受けることが可能であることを示している。
【００２７】
例として、モジュール４．０ｍｍの歯車が、ＴｉＡｌＮ被覆されたカーバイド刃、および１７２ｍ／分の表面速度を用いて、湿式ＵＣＳスカイビング加工により切削された。最初の荒削りパスは、５ｍｍの切込み送り設定、および刃ごとに０．０４５ｍｍの送り速度を使用した。切りくずは大きいが、わずかに湾曲しただけである。各切りくずは、１つの側面、および歯スロット底部の一部を表している。第２のパスは、３ｍｍの切込み送り設定、および刃ごとに０．２８ｍｍの送り速度を使用した。この切りくずは、底部分により接続された２つの側面からなる。仕上げパスは、１．００ｍｍの切込み送り、および刃ごとに０．０１５ｍｍの送り速度を使用した。この切りくずはまた、２つの側面、および接続された底部切りくず部分を有し、Ｕ字形の外観を形成した。
【００２８】
他の例では、湿式切削で適用されたものと同じ切込み送り値と、送り速度とを用いた、３パスの乾式切削工程で、ＴｉＡｌＮ被覆されたカーバイド刃、および１７２ｍ／分の表面速度を用いて切削された。工程の熱に起因する色の変化以外は、乾いた切りくずは、概して、湿式切削からの切りくずと同じ外観を有する。
【００２９】
被覆されたカーバイドのスティック刃を用いる湿式スカイビング加工工程と乾式スカイビング加工工程との間の比較は、乾式工程が有利であることを示している。工程の熱は、剪断作用中に切りくずを塑性変形させることに役立つ。工程パラメータおよび工具幾何形状が、工程の熱を切りくずへと移動させ、次いで、切りくずと共に工具およびワークピースから除去するように選択される場合、低温のスカイビング加工工程が得られる。乾式のスカイビング加工は、「湿式」工程バージョンよりも、良好な表面仕上げを提供し、かつ等しい、またはさらに少ない工具摩耗を生ずる。さらに、剪断を受けた側に隣接する側部の切りくず表面は、より滑らかであり、機械の電力読取り値は、乾式スカイビング加工中に、約１５％低い主軸電力を示した。本スカイビング加工の開発は、乾式のスカイビング加工が、良好な工具寿命を提供することを示しており、それは、かさ歯車の乾式切削よりもさらにいっそう顕著であることが予想される。
【００３０】
被覆されたカーバイドを用いた乾式のＵＣＳスカイビング加工は、低い工具摩耗と、低いスカイビング加工回数との間の最適な組合せとなる。さらなる利点は、中間的な速度の高トルク主軸を有する機械（例えば、機械サイズが６００ｍｍの外径に対して最大１０００ＲＰＭなど）が、例えば、低ＲＰＭおよび高トルクを必要とするかさ歯車用になど、機械の性能を妥協することなく適用され得ることである。この利点は、製造者が、かさ歯車切削機械に対してスカイビング加工を行う場合に重要である。製造者は、すべてのかさ歯車機械加工に対する適切な機械性能を期待するが、同じ機械上で効率的なスカイビング加工工程を実施できることの良さをさらに評価する。
【００３１】
中間面で荒削りパス中に得られた上記の例における乾式スカイビング加工のサーモグラフィによるイメージングは、１０７°Ｆ（４２℃）の最高温度が、カッタの周囲で、かつ切削部から除かれるワーク歯車セクションで生ずることを示している。これはまた、サイクル後の部分およびカッタ上で測定され得る温度でもある。乾式のＵＣＳ工程は、切りくずへの最適な熱伝導を有しており、保持しているカッタおよびワークのいくぶん低い、安定した状態の温度に迅速に達することが結論付けられる。
【００３２】
従来の工程のホブ加工および形削り加工、ならびにスカイビング加工工程の３つの変形形態の間の生産性の比較が図１１に示されている。各工程に対して同じベースを確立するために、上記の例にある歯車データを有する外側輪歯車がすべての工程で使用された。目的は、５μｍもしくはそれ未満の波状模様を有する、または平坦な振幅を生成する仕上げ品質であった。型削り工程は、３４の歯を有するＨＳＳ材からのＴｉＡｌＮ被覆されたシェーパカッタを使用し、３回の切削仕上げサイクルとして設定された。切削が４パスで行われる湿式スカイビング加工に対して、同一のシェーパカッタが使用された。ホブ加工工程の場合、これもＴｉＡｌＮ被覆されたＨＳＳ材からの１６の刃溝を備えた１条（one-start）ホブが、２回の切削サイクルで使用された。ＴｉＡｌＮ被覆されたＨ１０Ｆカーバイド刃を有する乾式スカイビング加工は、共に３パスサイクルで設定された、１７２ｍ／分のＵＣＳスカイビング加工として、かつ３００ｍ／分の高速スカイビング加工として、図で示されている。乾式スカイビング加工のバーは、２４の刃および９インチ直径のカッタヘッドに基づいている。ＵＣＳスカイビング加工の場合の切りくずの厚さは、高速スカイビング加工の場合よりも１０％から２０％高く、２つの工程のバリエーション間の生産性差を低減するが、ＵＣＳスカイビング加工に工具寿命の利点をもたらす。図１１は、スカイビング加工が、形削りの生産性の６から１２倍、またホブ加工の生産性の１．６と３．３倍の間の生産性を有することを示している。
【００３３】
本発明は、好ましい実施形態を参照して述べられてきたが、本発明は、その個々のものに限定されないことを理解されたい。本発明は、添付の請求項の趣旨および範囲から逸脱することなく、主題が関係する当業者には明らかなはずの変更を含むように意図されている。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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