(57)【要約】      （修正有）【課題】歯車の歯面または別の周期構造を切削加工するためのツールにおいて、ロバスト性および適応性を有し、ツールの長寿命化と、歯車毎またはワークピース毎の製造コストの低減を図ることができるスカイビングツールを提供する。【解決手段】スカイビングツール１００は、中心回転軸Ｒ１を有するベース本体１１０と、ｚ個（ｚは自然数）の受入開口部と、ｎ個（ｎはｚ以下の自然数）のカッタバー１２０とを備える。ｚ個の受入開口部のそれぞれは、縦軸を有する細長い形状を備え、全ての受入開口部は中心回転軸Ｒ１周りに均一に配置されている。受入開口部の縦軸は、中心回転軸Ｒ１に回転対称な回転双曲面の母線である。【選択図】図８Ａ
0003181136.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ワークピース（２０）上における回転対称性の周期構造をスカイビング法により加工するためのスカイビングツール（１００）であって、
該スカイビングツール（１００）は、
中心回転軸（Ｒ１）と、複数であるｚ個（ｚは自然数）の受入開口部（１１１）とを有するベース本体（１１０）と、
複数であるｎ個（ｎはｚ以下の自然数）のカッタバー（１２０）と、を備え、
前記ｚ個の受入開口部（１１１）のそれぞれは、縦軸（ＬＡ）を有する細長い形状を備え、
全ての受入開口部（１１１）は、前記中心回転軸（Ｒ１）周りに均一に配置されており、
前記受入開口部（１１１）の縦軸（ＬＡ）は、前記中心回転軸（Ｒ１）に回転対称に配置された回転双曲面（Ｈｙ）の母線であるスカイビングツール。
【請求項２】
前記ベース本体（１１０）は、少なくとも円錐台形状部（１６０，１６１）を備え、
該円錐台形状部（１６０，１６１）の円錐領域に受入開口部（１１１）が開口していることを特徴とする請求項１に記載のスカイビングツール。
【請求項３】
ベース本体（１１０）のワークピース側の前面（１１２）の領域において、隣接する受入開口部（１１１）が最小距離（ＡＳ１）を有し、該最小距離は、ベース本体（１１０）の後部領域（１１３）における最小距離（ＡＳ２）よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載のスカイビングツール。
【請求項４】
隣接する受入開口部（１１１）は、ベース本体（１１０）の材料により互いから隔てられており、
２つの隣接する受入開口部（１１１）間の前記材料は、ベース本体（１１０）の後部領域（１１３）において、ワークピース側におけるベース本体（１１０）の前面（１１２）の領域よりも低い材料強度を有することを特徴とする請求項１または２に記載のスカイビングツール。
【請求項５】
前記ｚ個の受入開口部（１１１）は、回転双曲面（Ｈｙ）又は変質した回転双曲面に一致するか又は近似した空間的配置を有し、
前記回転軸（Ｒ１）は、前記回転双曲面（Ｈｙ）の中心ｚ軸に合致することを特徴とする請求項１または２に記載のスカイビングツール。
【請求項６】
各縦軸（ＬＡ）の前記空間的配置は、−４５°と４５°との間の範囲内であり、特に好ましくは−４０°と４０°との間の範囲内である縦軸（ＬＡ）の交角（γ）により説明され、
前記縦軸の交角（γ）は、前記縦軸（ＬＡ）と前記回転軸（Ｒ１）との間の交角であることを特徴とする請求項１または２に記載のスカイビングツール。
【請求項７】
前記ベース本体（１１０）は、１つの円錐台形状部（１６０，１６１）に加えて、円筒状ボディ（１５０）及び／又は別の円錐台形状部（１６１）を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のスカイビングツール。
【請求項８】
受入開口部（１１１）毎に、１つ又は２つの貫通穴（１１７）が前記ベース本体（１１０）に設けられ、
該貫通穴は外側から内側へ延び、各受入開口部（１１１）内へ開口していることを特徴とする請求項７に記載のスカイビングツール。
【請求項９】
貫通穴（１１７）毎に、ねじ付きピン（１４１）と圧縮ばね（１４２）と圧縮ピース（１４３）とを有する固定手段（１４０）が存在することを特徴とする請求項８に記載のスカイビングツール。
【請求項１０】
前記スカイビングツール（１００）をツールスピンドルに固定するために設計されたアダプタ（１３０）を備えることを特徴とする請求項７に記載のスカイビングツール。
【請求項１１】
前記受入開口部（１１１）は、前記縦軸（ＬＡ）に平行であり、５０ｍｍと１００ｍｍとの間の長さを有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のスカイビングツール。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案の対象は、カッタバーを備えたスカイビングツールである。スカイビングツールは、スカイビング法によりワークピースに回転対称性の周期構造を加工するために設計されたものである。
【背景技術】
【０００２】
歯車を加工するための方法は多数存在する。チップ生産の大まかな前加工（chip-producing soft pre-machining）において、ホブ加工（hobbing）、歯車形削り（gear shaping）、創成平削り（generating planing）及びパワースカイビング（power skiving）が知られている。次に説明するように、ホブ加工及びパワースカイビングは所謂連続法である。
【０００３】
歯車のチップ生産加工（chip-producing manufacturing）において、間欠割出プロセス又は単一割出プロセスと、連続インデックスプロセス又はフェイスホブとも一部で呼ばれる連続法とは区別される。
【０００４】
連続法では、例えば、カッタを備えた工具が、ワークピースの側面を切削するために用いられる。ワークピースは、一度のクランプで連続的に、すなわち途切れないプロセスで切削される。連続法は、複雑に組み合わされた動きの順序に基づくものであり、工具と、加工されるワークピースとが、互いに対する連続インデックス動作を実行する。このインデックス動作は、マシンの複数のアクスルドライブを組み合わせて駆動することによって起こる。
【０００５】
単一割出プロセスでは、１つの歯間が加工され、その後、例えば、工具の相対運動と、工具に対してワークピースが回転する所謂インデックス動作（インデックス回転）とが、次の歯間が加工される前に実行される。このようにして、歯車は段階的に加工される。
【０００６】
冒頭で述べた歯車形削り法は、図１に概略的に示されるように、成形ツール１の回転軸Ｒ１とワークピース２の回転軸Ｒ２との交角が０度であるため、円筒状の歯車伝動装置によって説明されてもよい。前記交角が０度である場合、前記２つの回転軸Ｒ１，Ｒ２は、平行に延びることになる。ワークピース２と成形ツール１とは、それぞれの回転軸Ｒ２，Ｒ１を中心として連続的に回転する。この回転動作に加えて、成形ツール１は、図１において両矢印Ｓｈｘで示されるようなストローク動作を実行し、このストローク動作中にワークピース２から切り屑を除去する。
【０００７】
かつて、スカイビングと呼ばれる方法が新たに取り上げられた。その基礎は約１００年前である。独国第２４３５１４号と番号が付されたこの主題に関する最初の特許出願は１９１２年に遡る。当初何年か考慮および調査された後、スカイビングはもはや更に真剣には追求されなくなった。これまでは、スカイビング法のための好適な工具形状を見つけるために、一部経験に基づいた複雑なプロセスが必要であった。
【０００８】
１９８０年代中頃、パワースカイビングが新たに取り上げられるようになった。パワースカイビングの原理は、今日のシミュレーション法および現代のマシンのＣＮＣ制御になってようやく、生産性、再現性およびロバスト性が高い方法として実行され得るようになった。さらに、今日のツール材料の高耐久性、非常に高い静的および動的な剛性、及び現代のマシンの同時運転の高い性能が加わる。
【０００９】
図２に示すように、スカイビング加工の間、スカイビングツール１０（「スカイビングホイール」ともいう）の回転軸Ｒ１とワークピース２０の回転軸Ｒ２との交角（「軸の交角」ともいう）Σが規定され、この交角は０度とは異なる。結果として起こるスカイビングツール１０とワークピース２０との相対運動は、回転部分と前進部分（並進部分）とに分解され得るヘリカル運動である。ジェネレーションヘリカルタイプ（generation helical type）の歯車伝動は、駆動技術仕様推法（drive technology-specific analogon）として考えることができ、前記回転部分が回転に対応し、前記前進部分が側面の滑りに対応する。交角Σの絶対値が大きいほど、ワークピース２０の加工に必要な並進移動部分が増大する。すなわち、スカイビングツール１０の刃先の運動成分がワークピース２０の歯面の方向に生じる。したがって、パワースカイビング中に、対応するヘリカルギヤの歯車を徐々に係合させる結合相対運動の滑り部分が、切削動作を実行するために利用される。パワースカイビングにおいて、遅い軸方向のフィード（「軸方向のフィード」ともいう）のみが必要であり、歯車形削りにとって一般的である所謂成形動作（プッシュ動作）は省略される。したがって、パワースカイビングにおいて、戻り工程の動作も生じない。
【００１０】
スカイビングにおける切削速度は、スカイビングツール１０及びワークピース２０の回転速度および回転軸Ｒ１，Ｒ２間の利用される交角Σによって直接影響を受ける。交角Σ、ひいては滑り部分は、所定の回転速度での最適な切削速度が材料の加工のために実現されるように選択されるべきである。
【００１１】
スカイビングは、例えば図２に示すように、外側への歯切り加工のためにのみ利用され得るものでない。特に、内側への歯切り加工に関する場合、従来用いられてきた歯車形削り又はブローチ削りに比べて生産性が顕著に高い。
【００１２】
スカイビングは、ワークピース２０の加熱処理前のプレ歯切りと、加熱処理後の仕上げ歯切りとの両方に用いることができる。すなわち、スカイビングは、ソフト加工とハード加工（ファイン加工）の両方に適している。
【００１３】
確立されたスカイビング法の連続した動作と更なる詳細とが、上述の図２の概略図から理解され得る。図２は、円筒状のワークピース２０における外側の歯切りのスカイビングを示す。ワークピース２０とツール１０（ここでは円筒状のスカイビングツール１０）とは反対方向に回転する。
【００１４】
加えて、更なる相対運動が生じる。ワークピース２０の全歯切り幅をツール１０で加工できるようにするために、軸方向のフィードＳａｘが必要である。ワークピース２０上において螺旋状の歯切りが望まれる場合（すなわちβ２≠０である場合）、軸方向のフィードＳａｘに差のフィードＳＤが重ね合わされる。ライニング動作として径方向のフィードＳｒａｄが実行されてもよい。ワークピース２０の歯切りの凸性に影響を与えるために径方向のフィードＳｒａｄが用いられてもよい。
【００１５】
スカイビングにおいて、切削速度ｖｃのベクトルが、実質的に、ツール１０及びワークピース２０の回転軸Ｒ１，Ｒ２の２つの速度ベクトルｖ０，ｖ２の差として生じ、これらの速度ベクトルは、互いに対して交角Σだけ傾けられる。符号ｖ０は、ツールの外周における速度ベクトルであり、符号ｖ２は、ワークピース２０の外周における速度ベクトルである。スカイビングプロセスの切削速度ｖｃは、交角Σと対応するヘリカルギヤにおける回転速度とによって変更されてもよい。軸方向のフィードＳａｘは、切削速度ｖｃに少ししか影響を与えず、無視できるため、図２におけるベクトルｖ０，ｖ２，ｖｃを備えたベクトル図には図示されていない。
【００１６】
図３に、円錐形のスカイビングツール１０を用いたワークピース２０の外側歯切りのスカイビングが示されている。図３にも、交角Σ、切削速度ｖｃ、ツール１０の外周における速度ベクトルｖ０、及び、ワークピース２０の外周における速度ベクトルｖ２が示され、さらにツール１０の傾斜角度β０とワークピース２０の傾斜角度β２とが示されている。この場合、図２とは対照的に、傾斜角度β２がゼロでない。図３において、ツール１０のトゥースヘッド（tooth head）には参照符号４が付されている。図３において、トゥースブレスト（tooth breast）には参照符号５が付されている。２つの回転軸Ｒ１，Ｒ２は交差しないが、互いに対して斜めに配置されている。先端逃げ角（end relieve angles）を提供するためにスカイビングツール１０の傾きが必要でないため、円錐形のスカイビングツール１０のために、これまでは通常、２つの回転軸Ｒ１，Ｒ２の結合垂直（joint plumb）上に計算点ＡＰが選択される。計算点ＡＰは、所謂接点（contact point）と一致する。対応するヘリカルジェネレーションギヤの回転円は、計算点ＡＰにおいて互いに接触する。
【００１７】
スカイビングにおいて、少なくとも１つの幾何学的に決定された刃先を備えたツール１０が用いられる。前記刃先は図２及び図３に図示されていない。
【００１８】
スカイビングではツール自体が非常に重要である。図２に示される例において、スカイビングツール１０は平歯車の形状を有する。図２におけるベース本体の外形は円筒形である。しかしながら、その外形は、図３に示されるようなテーパ状（円錐形ともいう）であってもよい。スカイビングツール１０の歯は刃先の全長に亘って係合するため、ツール１０の各歯は、刃先において十分な先端逃げ角（end relieve angles）を必要とする。
【００１９】
図４Ａに、すぐば円錐形スカイビングツール１０の１つの刃３の一例が示されている。以下の説明は、はすば円錐形スカイビングツール１０にも適用できる。円錐形スカイビングツール１０を根幹とする場合、トゥースヘッド４における逃げ角（ヘッドの逃げ角ともいう）と歯面における逃げ角（歯面の逃げ角ともいう）とが刃３の形状から直接生じることが明白である。軸方向（すなわち符号Ｒ２の方向）におけるトゥースブレスト５からのずれを考慮すると、外形（profile）の高さは確実に低下する。つまり、刃３は軸方向にだんだん小さくなる。図４Ａにおいて、トゥースブレストは、刃３の最も低い水平面にあるため、見えない。図４Ｂは、刃３のＢ−Ｂ線断面図を示す。この断面において、トゥースブレスト５は認められ得る。
【００２０】
円錐形スカイビングツール１０の正面の再研磨において、ヘッドの円の径が小さくなる。図４Ｃは、再研磨後の状態を概略図で示す。刃３の元の形状は、トゥースブレスト５とトゥースヘッド４とにより特徴付けられる。再研磨後の刃３の形状は、トゥースブレスト５’とトゥースヘッド４’とにより特徴付けられる。ヘッドの円の径が小さくなるため、機械設定は再研磨後になされなければならない。
【００２１】
すぐば又ははすばの円筒形スカイビングツール１０を根幹とする場合、そのようなスカイビングツール１０は、前記ヘッド又は前記側面のいずれにおいても、所謂構造的な逃げ角を持たないことが認識される。そのようなスカイビングツール１０が従来の方法でクランプされると、逃げ角は存在しない。スカイビングツール１０を傾けることによって、運動学的な逃げ角が生成され得る。実際に、スカイビングツール１０の傾きは、マシンにおいてスカイビングツール１０を偏心させてクランプすることによって実現され、これにより、軸の交点から切削面がオフセットされる（切削面オフセットという）。スカイビングツール１０とワークピース２０との回転円の接点は、もはや回転軸Ｒ１，Ｒ２の結合垂直上に存在しない。スカイビングツール１０が大きく傾くほど、有効逃げ角が大きくなる。
【００２２】
要約すれば、公知のスカイビングツール１０の寿命は必ずしも満足できるものでないことが分かる。ワークピース２０に対するスカイビングツール１０の不適切な相対運動により刃３の１つが過度にすり減るか又は損傷すると、加工プロセスは中断されなければならず、スカイビングツール１０が交換される。そのような中断は生産性に悪影響を及ぼす。さらに、スカイビングツール１０が再研磨または交換されなければならない場合、ツールのコストが増大する。
【００２３】
本考案の目的は、歯車の歯面または別の周期構造を切削加工するためのツールにおいて、ロバスト性および適応性を有するツールを提供することである。ツールの長寿命化と、歯車毎またはワークピース毎の製造コストの低減とが本考案の主な目的である。
【００２４】
提案されるツールは、例えば自動車産業などの連続生産での使用に好適である。
【００２５】
特に、ツールの寿命を改善することによりツールのコストを可能な限り低く維持することに関する。
【００２６】
この目的は、本明細書でスカイビングツールと呼ばれる本考案に係るツールにより解決される。
【考案の概要】
【００２７】
特に、スカイビング法によりワークピース上の回転対称性の周期構造を加工するためのスカイビングツールに関する。該スカイビングツールは、中心回転軸と複数（ｚ個）の受入開口部とを有するベース本体を備え、ｚは自然数である。スカイビングツールは、複数（ｎ個）のカッタバーを更に備え、ｎはｚ以下の自然数である。ｚ個の受入開口部のそれぞれは、縦軸を有する細長い形状を備え、前記中心回転軸周りに全ての受入開口部が均一に配置されている。受入開口部の前記縦軸は、前記中心回転軸に回転対称な回転双曲面の母線である。いくつかの実施形態において、受入開口部の縦軸は、マシンに近いベース本体の後部に比べて、ベース本体の末端部の領域においてより離間している。
【００２８】
好ましくは、本考案に係るスカイビングツールは、縦軸の所謂交角により説明され、該交角は−４５度と４５度との間の範囲内である。特に好ましくは、縦軸の交角は−４０度と４０度との間の範囲内である。
【００２９】
別の実施形態において、受入開口部の縦軸は、マシンに近いベース本体の後部に比べて、ベース本体の末端部において互いに近接している。
【００３０】
特別な場合において、受入開口部の縦軸は、互いに平行に配置されてもよく、スカイビングツールの前記中心回転軸周りに集中的に配置されてもよい。
【００３１】
実施形態によっては、ベース本体は、円筒状ボディと少なくとも１つの円錐台形状のボディとで構成されてもよく、この場合、該円錐台形状のボディは、パワースカイビング中にワークピースに面する側に位置付けられる。円筒状ボディは、好ましくは、マシンに近いベース本体の後部に位置する。
【００３２】
しかしながら、実施形態によっては、ベース本体は、１つの円錐台形状のボディのみ又は複数の円錐台形状のボディで構成されてもよい。
【００３３】
円錐台は、一方の側がカバーフェイスで定義され、他方の側がベースで定義された回転ボディである。円錐台形状のベースボディの前記カバーフェイスは、末端部の正面を形成し、前記ベースは、ツールスピンドルとの連結、又は、存在すればアダプタとの連結、又は、存在すれば円筒状ボディとの連結のための連結面に相当する。
【００３４】
全ての実施形態において、カッタバーの縦軸は、上述の回転双曲面の母線として機能する。そのため、カッタバーの形態は、回転双曲面によって、又は特別な場合においては円錐台若しくは円筒状によって説明され得る。
【００３５】
好ましくは、回転双曲面形状または円錐台形状のカッタバーの集合の場合、隣り合う受入開口部は、末端部において、ベース本体の後部における最小距離よりも大きな最小距離を有する。
【００３６】
全ての実施形態において、それぞれ隣り合う受入開口部は、ベース本体の材料によって互いに隔てられ、回転双曲面形状または円錐台形状のカッタバーの集合の場合、好ましくは、ベース本体の後部における２つの隣り合う受入開口部間の材料は、末端部に比べて小さな材料強度を有する。
【００３７】
好ましくは、カッタバーのアクティブヘッド部は、前方に向かって、すなわち、スカイビングツールのベース本体の円錐台形状部から外側へ突出する。
【００３８】
以下に説明されるように、スカイビングツールは、とりわけ、ワークピース上の回転対称性の周期構造のスカイビングのために設計されている。対応するスカイビング法は、連続切削法に関する。スカイビングという名が示すように、ローリング法が関係している。緻密であるために、連続ローリング歯切り法が関係している。
【００３９】
本考案に係るスカイビングツールにおいて、刃先のチップ面は、特別な場合においては平行な面に配置されてもよい。ほとんどの場合、チップ面は円錐面（円錐状基準面ともいう）上に存在し、これにより、勿論、円錐状基準面に対する局所的なチップ状況を改善するために、チップ面が再び傾けられてもよい。
【００４０】
本考案に係るスカイビングツールは、好ましくはバーカッタ状のカッタインサートを備えたベース本体を有するカッタヘッドツールとして設計されている。
【００４１】
本考案によれば、スカイビングツールは、いわゆる構造的な逃げ角を有する。つまり、該逃げ角は、スカイビングツールの形状に基づいて設けられている。
【００４２】
本考案は、好ましくは、いわゆる適合干渉曲線（fitting interfering contour）（例えば衝突面）を有することにより殆どの場合にホブ法で製造できない部品に適用される。
【００４３】
本考案に係るスカイビングツールは、乾式および湿式の機械加工のいずれにも利用され得る。
【００４４】
スカイビングの応用範囲は広く、回転対称性の周期構造の製造に及ぶ。本明細書および実用新案登録請求の範囲に開示されるスカイビングツールを使用すれば、ホブ可能な歯切りを加工できるだけでなく、例えば、ホブ加工できない他の周期的反復構造も加工されることができる。本明細書および実用新案登録請求の範囲に開示されるパワースカイビングは、例えば、従来は歯車形削りによって加工されてきた製品の加工にも適用され得る。
【００４５】
実用新案登録請求の範囲に開示されるスカイビングツールにより、高速の材料切削速度が実現される。同時に、歯面および他の加工面に好適な表面構造が実現され得る。加工の跡は加工面を横切って斜めに走り、これにより、例えばトランスミッションのギヤ要素における動作中のノイズレベルを低減できる。
【００４６】
実用新案登録請求の範囲のスカイビングツールを用いたスカイビングでは、歯又は他の周期構造が完全に形成されるまで、ワークピース上で材料が連続的に切削される。
【００４７】
実用新案登録請求の範囲のスカイビングツールを用いたスカイビングは、加工時間において大きな潜在的可能性を有する高性能の方法に関する。低サイクルの時間に加えて、ツールのコストが比較的低い。これら全ての特徴が、上記のスカイビングツールを用いたスカイビングの格別のコストパフォーマンスに寄与する。
【００４８】
以下、本考案の更なる詳細および効果が、実施例に基づいて且つ図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】外側が歯切りされるワークピースに歯車形削り中に係合する円筒状の外形を有する成形ホイールの概略図を示す。
【図２】外側が歯切りされるワークピースにパワースカイビング中に係合する円筒状の外形を有するすぐばスカイビングホイールの概略図を示す。
【図３】外側が歯切りされるワークピースにパワースカイビング中に係合する円錐状の外形を有するはすばスカイビングホイールの概略図を示す。
【図４Ａ】円錐状の外形を有するスカイビングホイールの１つの刃の概略斜視図を示す。
【図４Ｂ】図４Ａの刃のＢ−Ｂ線断面図を示す。
【図４Ｃ】図４Ａの刃がトゥースブレストにおいて再研磨された後における該刃のＢ−Ｂ線断面図を示す。
【図５Ａ】回転双曲面の斜視図を示す。
【図５Ｂ】２つの円錐の斜視図を示す。
【図５Ｃ】円筒の斜視図を示す。
【図６Ａ】後部に向かって先細りになる回転双曲面の集合にカッタバーが配置された一実施形態に係るスカイビングツールを斜め上方から見た斜視図を示す。
【図６Ｂ】ウェスト部において回転双曲面の集合にカッタバーが配置された一実施形態に係るスカイビングツールを斜め上方から見た斜視図を示す。
【図６Ｃ】前方に向かって先細りになる回転双曲面の集合にカッタバーが配置された一実施形態に係るスカイビングツールを斜め上方から見た斜視図を示す。
【図６Ｄ】後方に向かって先細りになる円錐状となった回転双曲面の集合にカッタバーが配置された一実施形態に係るスカイビングツールを斜め上方から見た斜視図を示す。
【図６Ｅ】前方に向かって先細りになる円錐状となった回転双曲面の集合にカッタバーが配置された一実施形態に係るスカイビングツールを斜め上方から見た斜視図を示す。
【図６Ｆ】円筒状となった回転双曲面の集合にカッタバーが配置された一実施形態に係るスカイビングツールを斜め上方から見た斜視図を示す。
【図７】カッタバーの縦軸とカッタバー用の各受入開口部との空間位置の幾何学的相関関係を示す。
【図８Ａ】一実施形態に係るスカイビングツールの斜視図を示す。
【図８Ｂ】図８Ａの実施形態に係るスカイビングツールの斜視図を示す。
【図８Ｃ】図８Ａの実施形態に係るスカイビングツールの分解側面図を示す。
【図９】カッタバーを備えたベース本体の概略側面図を示す。
【図１０】取付手段を備えた一実施形態に係るスカイビングツールのカッタバーの空間的配置の斜視図を示す。
【図１１】一実施形態に係るスカイビングツールのカッタバーの更なる空間的配置の斜視図を示す。
【図１２Ａ】カッタバーの円筒状の配置の斜視図を示す。
【図１２Ｂ】図１２Ａのカッタバーの円筒状の配置の側面図を示す。
【図１２Ｃ】図１２Ａの円筒状の配置の対応するベース本体の斜視図を示す。
【図１３Ａ】カッタバーの円錐状の配置の斜視図を示す。
【図１３Ｂ】図１３Ａのカッタバーの円錐状の配置の側面図を示す。
【図１３Ｃ】図１３Ａの円錐状の配置の対応するベース本体を示し、側方から見た断面で１つのカッタバーを示す断面図である。
【図１４Ａ】傾斜したカッタバーの双曲面状の配置の斜視図を示す。
【図１４Ｂ】図１４Ａの傾斜したカッタバーの双曲面状の配置の側面図を示す。
【図１４Ｃ】傾斜の前および後のカッタバーを示す概略側面図を示す。
【図１５】刃先とチップ面とを有する一実施例に係るカッタバーの概略斜視図を示す。
【図１６】マント状のカッタバーの配置を備えた一実施例に係るマント状のベース本体と、１つのカッタバーとの側面図を示す。
【図１７】マント状のカッタバーの配置を備えた別の実施例に係るマント状のベース本体と、１つのカッタバーとの側面図を示す。
【考案を実施するための形態】
【００５０】
本考案の説明に関して使用される用語は、関連のある出版物および特許にも使用されるものである。ただし、これらの用語は、よりよい理解に役立つために使用されるに過ぎないものである。本考案の考え、及び本願請求項の保護範囲は、用語の特異な選択によってそれらの範囲内に限定されるべきものでない。本考案は、他の専門用語及び／又は技術領域のシステムに容易に転換することができる。それらの用語は、他の技術領域において適切に使用されるべきである。
【００５１】
回転対称性の周期構造は、例えば、内側および／または外側の歯切りを有する歯車である。ただし、例えば、ブレーキディスク、クラッチまたは歯車伝動装置の要素などを対象としてもよい。スカイビングツールは、ピニオンシャフト、ウォーム、リングギヤ、歯車ポンプ、リングジョイントハブ（リングジョイントは、例えばディファレンシャルギヤから車輪に力を伝達するための自動車部品に使用される。）、スプラインシャフトジョイント、スライディングカラー、ベルトプーリなどを加工するのに特に好適である。本明細書において、周期構造は周期的反復構造ともいう。
【００５２】
以下、先ず、歯車、歯および歯間について説明する。ただし、上述のように、本考案は、他の周期構造を備えた他の構造部品に転用することもできる。この場合、これらの他の構造部品は、歯間ではなく、例えば溝またはチャンネルを対象とする。
【００５３】
以下、「回転双曲面」という用語が使用される。図５Ａに示すように、回転双曲面Ｈｙは、単一シェル（single-shell）の双曲面の特別な場合である。回転双曲面Ｈｙは、直線（母線ともいう）を該直線に対してねじれた直線（回転軸）周りに回転させることによって生成される二次的な表面である。図５Ａにおいて、前記回転軸はｚ軸に合致する。「単一シェルの回転双曲面Ｈｙの母線」という用語は、回転することにより単一シェルの回転双曲線Ｈｙを形成する直線のことを言うものと理解される。好ましくは、本考案に係るスカイビングツール１００のカッタバー１２０のカッタシャフトの配置のための基準面は、回転双曲面Ｈｙに関係する。
【００５４】
直線の母線が回転軸（ここではｚ軸）に交差する場合、図５Ｂに示すように、回転双曲面Ｈｙは２つの円錐Ｄｋになる。
【００５５】
直線の母線が回転軸（ここではｚ軸）に平行である場合、図５Ｃに示すように、回転双曲面Ｈｙは円筒Ｚｙになる。
【００５６】
あらゆる実施形態のスカイビングツール１００にとって、受入開口部１１１の縦軸と、カッタバー１２０のカッタシャフトとは、常に回転双曲面Ｈｙの母線を形成する。したがって、前記縦軸が前記母線を描くと言うこともできる。本考案によれば、ｚ個の受入開口部１１１は、前記回転軸周りに均一に分配される。
【００５７】
ツールのデザインにおいて、カッタバー１２０の良好な再研磨性が実現され（傾斜角度、即ち、らせん角度αＨ）、カッタバー１２０の研削性が考慮されなければならないような（円錐角αＣ）可能な限り長いカッタバーシャフトとの衝突の自由が実現されるように前記母線が選択される。
【００５８】
図６Ａ〜図６Ｆに、可能性のあるカッタバー１２０の集合のいくつかの例が示されている。これらの例は、本考案の異なる実施形態に適用され得る。以下に与えられる数値データは一例として理解されるべきものである。
【００５９】
図６Ａは、一実施形態に係るスカイビングツール１００を上方から見た斜視図を示し、カッタバー１２０は、（マシンの方向において）後方に向かって先細りになる回転双曲面に集合して配置されている。ここでは、スカイビングツール１００は、１７個（すなわちｚ＝１７）のカッタバーを備える。この実施形態は、以下の角度、αＡ＝４．５°、αＨ＝８．８°、αＣ＝２０°で定義される。前記回転軸は、ツール１００の回転軸Ｒ１に合致する。
【００６０】
図６Ｂは、一実施形態に係るスカイビングツール１００を上方から見た斜視図を示し、カッタバー１２０は、ウェスト部において回転双曲面に集合して配置されている。ここでは、スカイビングツール１００は、１７個（すなわちｚ＝１７）のカッタバーを備える。この実施形態は、以下の角度、αＡ＝４．５°、αＨ＝８．８°、αＣ＝０°で定義される。前記回転軸は、ツール１００の回転軸Ｒ１に合致する。
【００６１】
図６Ｃは、一実施形態に係るスカイビングツール１００を上方から見た斜視図を示し、カッタバー１２０は、（マシンの方向において）前方に向かって先細りになる回転双曲面に集合して配置されている。ここでは、スカイビングツール１００は、１７個（すなわちｚ＝１７）のカッタバーを備える。この実施形態は、以下の角度、αＡ＝４．５°、αＨ＝８．８°、αＣ＝−２０°で定義される。前記回転軸は、ツール１００の回転軸Ｒ１に合致する。
【００６２】
図６Ｄは、一実施形態に係るスカイビングツール１００を上方から見た斜視図を示し、カッタバー１２０は、（マシンの方向において）後方に向かって先細りになる円錐となった回転双曲面に集合して配置されている。ここでは、スカイビングツール１００は、１７個（すなわちｚ＝１７）のカッタバーを備える。この実施形態は、以下の角度、αＡ＝０°、αＨ＝０°、αＣ＝１７．８°で定義される。前記回転軸は、ツール１００の回転軸Ｒ１に合致する。
【００６３】
図６Ｅは、一実施形態に係るスカイビングツール１００を上方から見た斜視図を示し、カッタバー１２０は、（マシンの方向において）前方に向かって先細りになる回転双曲面に集合して配置されている。ここでは、スカイビングツール１００は、１７個（すなわちｚ＝１７）のカッタバーを備える。この実施形態は、以下の角度、αＡ＝０°、αＨ＝０°、αＣ＝−１７．８°で定義される。前記回転軸は、ツール１００の回転軸Ｒ１に合致する。
【００６４】
図６Ｆは、一実施形態に係るスカイビングツール１００を上方から見た斜視図を示し、カッタバー１２０は、円筒状となった回転双曲面に集合して配置されている。ここでは、スカイビングツール１００は、１７個（すなわちｚ＝１７）のカッタバーを備える。この実施形態は、以下の角度、αＡ＝０°、αＨ＝０°、αＣ＝０°で定義される。前記回転軸は、ツール１００の回転軸Ｒ１に合致する。
【００６５】
図７は、カッタバー１２０の縦軸ＬＢとカッタバー１２０のための受入開口部１１１の縦軸ＬＡとの空間位置の幾何学的相関関係を示す。
【００６６】
角度αＣ及びαＨの定義のために、回転双曲面Ｈｙの母線上の基準点ＢＰが必要である。なぜなら、考慮される点が前記母線上で動くと、角度αＣ及びαＨが変化するためである。
【００６７】
以下の検討において、基準のシステムとして次のシステムが適用される。
スカイビングでは、ワークピース２０の回転円とスカイビングツール１００の回転円とが存在する。図７に示すように、半径ｒ０を有するスカイビングツール１００の回転円ＷＫを基準円とみなすことができる。
この基準円は、本明細書で基準面と呼ばれる面に存在する。
縦軸ＬＡのための基準点ＢＰは、上記基準面を貫通する縦軸ＬＡの貫通点である。基準点ＢＰは、前記基準円、すなわち回転円ＷＫ上に存在する。
前記基準面は三次元空間を２つに分割する。スカイビングツール１００が実質的に延びる側を基準半空間とする。つまり、この基準半空間に、カッタバー１２０のカッタシャフトのための受入開口部１１１が配置されるものとする。ただし、これらの受入開口部は、他方の半空間内に突き出てもよい。
【００６８】
ここで、図７に示すように、直交基準システムが用いられる。該直交基準システムは、前記基準点ＢＰに設定され、次のように定義される。
基準点ＢＰと、ツール１００の回転軸Ｒ１とは、本明細書において円錐角定義面と呼ばれる面を定義する。
基準点ＢＰを通って、ツール１００の回転軸Ｒ１に平行に、平行直線Ｒ１Ｐを描くことができ、該直線を基準直線Ｒ１Ｐという。
基準点ＢＰにおいて、前記基準円上すなわち回転円ＷＫ上に接線ＴＧを描くことができ、該接線は前記基準面上に存在する。該接線ＴＧと基準直線Ｒ１Ｐとは１つの面内にあり、該面をらせん角度定義面と呼ぶものとする。
該らせん角度定義面と前記円錐角定義面とは互いに垂直である。
【００６９】
本システムにおいて、円錐角αＣとらせん角度αＨとを次のように定義することができる。
円錐角αＣは、前記円錐角定義面内に突き出た縦軸ＬＡＰ１と、前記基準直線Ｒ１Ｐとの間の角度として定義される。前記突き出た回転軸ＬＡＰ１が基準半空間において回転軸Ｒ１に交差する場合、円錐角αＣは正である。
らせん角度αＨは、前記らせん角度定義面内に突き出た縦軸ＬＡＰ２と、前記基準直線Ｒ１Ｐとの間の角度である。前記突き出た縦軸ＬＡＰ２が回転軸Ｒ１に対して右側に上昇している場合、らせん角度αＨは正である。
【００７０】
図７に関連して説明されるシステムに基づいて、縦軸の所謂交角γを次のように定義することができる。
縦軸の交角γは、縦軸ＬＡと回転軸Ｒ１とで囲まれる２つの交角のうち小さい方の角度である。交角γは、角度αＣ及びαＨで次の方程式によって定義することができる。
【数１】
0003181136.tif 000003
αＨ＝０のとき、縦軸の交角γはゼロとなる。
【００７１】
本考案によれば、縦軸の交角γは−４５°と４５°との間の範囲内である。特に好ましくは、縦軸の交角γは−４０°と４０°との間の範囲内である。
【００７２】
図８Ａ〜図８Ｃにおいて、スカイビングツール１００の好ましい実施形態が異なる視点で示されている。さらに、これらの図面に基づいて、スカイビングツール１００の基本的特徴が説明される。
【００７３】
スカイビングツール１００は、特に、パワースカイビング法を用いて（例えば図２に示されるような集合において）ワークピース２０上の回転対称性の周期構造を加工するために設計されている。スカイビングツール１００は、中心回転軸Ｒ１を有する円筒状および／または円錐状のベース本体１１０を備える。ベース本体１１０は、複数（ｚ個）の受入開口部１１１を備え、ｚは自然数である。図８Ａ〜図８Ｃには、ｚ個全ての受入開口部にそれぞれ１つのカッタバー１２０が装着された構成が示されている。図示された例では、ｚ＝ｎ＝２３となっている。ｎはカッタバー１２０の個数であり、ｚ以下の自然数である。
【００７４】
ｚ＝ｎの場合、全ての受入開口部１１１にカッタバー１２０が取り付けられている。ｎ＜ｚの場合、一部の受入開口部１１１のみにカッタバー１２０が取り付けられている。
【００７５】
図８Ｃに基づいて、ｚ個の受入開口部１１１のそれぞれが、縦軸ＬＡを有する細長い形状であることが見て取れる。図８Ｃには、１つの受入開口部１１１が破線で示されている。その受入開口部１１１の縦軸も示されている。この１つの受入開口部１１１が、ワークピース側の前面１１２における挿入開口部１１４を始点として、ベース本体１１０の内部を斜めに延びる態様が見て取れる。
【００７６】
好ましくは、全ての実施形態において、カッタバー１２０の所謂アクティブヘッド部は、前記前面上または円錐台形状部において、スカイビングツール１００のベース本体１１０の径方向外側へ斜めに突出する。カッタバー１２０のアクティブヘッド部は、トゥースブレスト１２５と、カッタバー１２０の２つのエッジにより形成された刃先とを備える。ここで、これらの図面には、具体的な刃先形状の図示を省略してカッタバー１２０が図示されていることに留意されるべきである。カッタバー１２０は、少なくとも部分的に径方向に突出するように受入開口部１１１内に固定されることが好ましく、これにより、カッタバーがワークピースに衝突しないようにワークピース２０上のギャップを突き通すことが可能になる。
【００７７】
カッタバー１２０のアクティブヘッド部は、ベース本体１１０の外側へ少なくとも数ミリメートル突き出ることが好ましい。全ての実施形態において、カッタバー１２０は、ミリメートル単位で一定値だけ突出しなければならず、該値は、ワークピース２０の歯切りのモジュールと運動学的選択とに依存する。つまり、間隔は、歯の高さと運動学に適応する値と安全値との合計よりも大きい。
【００７８】
図９に、マント状のベース本体１１０が概略側面図で示されている。ここで、該ベース本体には、カッタバー１２０が１つのみ取り付けられている。ワークピース側の前面１１２、すなわち、ベース本体１１０の末端部１１８から突き出ることにより視認できるカッタバー１２０の特定部分は、連続線で図示されている。カッタバー１２０の視認できない部分、すなわち、対応する受入開口部１１１においてベース本体１１０の内部に収まる特定部分は破線で図示されている。ベース本体１１０の内部において、受入開口部１１０は、カッタバー１２０の見えない部分の形状に概ね一致する形状を有する。
【００７９】
好ましくは、全ての実施形態において、受入開口部１１１はカッタバー１２０に相補的である。例えば図８Ａ〜図８Ｃにおける場合のように、カッタバー１２０が、長方形の断面を有するシャフトを備える場合、受入開口部１１１も長方形の断面を有することが好ましい。例えば図１４Ａ〜図１４Ｃにおける場合のように、カッタバー１２０が、正方形の断面を有するシャフトを備える場合、受入開口部１１１も正方形の断面を有することが好ましい。
【００８０】
実施形態によっては、受入開口部１１１は、ベース本体１１０の末端部１１８からベース本体１１０の内部に延びる止まり穴として実現されてもよい。ただし、受入開口部１１１は、末端部１１８の領域と後部１１３との両方に開口部を有する貫通穴として実現されてもよい。図面には、貫通穴として実現される受入開口部のみが図示されている。
【００８１】
本考案によれば、受入開口部１１１は、中心回転軸Ｒ１に対して傾斜することが好ましく、これにより、結局、受入開口部１１１の位置は、部品の運動学および傾斜角度に依存する。より正確には、受入開口部１１１の縦軸ＬＡは、中心回転軸Ｒ１に対して斜めに延びることが好ましく、回転双曲面の母線として機能することが好ましいことに留意されるべきである。この特徴は、図８Ｃ、図９、図１０、図１１及び図１４Ａ〜図１４Ｃにおいて特に明確に認められる。図８Ｃにおいて、カッタバー１２０の縦軸ＬＢは、図面の上部において左側に示されている。図９においても、カッタバー１２０の縦軸ＬＢは示されている。さらに、図１１にも、カッタバー１２０の縦軸ＬＢが図示されている。
【００８２】
全ての実施形態において、受入開口部１１１は、ベース本体１１０上において中心回転軸Ｒ１周りに均一に配置されている。
【００８３】
図８Ａ〜図８Ｃ及び図９に示される実施形態において、受入開口部１１１の縦軸ＬＡは、ベース本体１１０の末端部１１８において、ベース本体１１０の後部１１３に比べて大きく離間して存在する。
【００８４】
図８Ａ〜図８Ｃ及び図９の実施形態の場合において、それぞれ隣接する受入開口部１１１は、好ましくは末端部１１８において最小距離ＡＳ１を有し、該最小距離は、図８Ｃに示すように、ベース本体１１０の後部１１３における最小距離ＡＳ２よりも大きい。
【００８５】
全ての実施形態において、それぞれ隣接する受入開口部１１１は、ベース本体１１０の材料（好ましくは金属）により互いに隔てられている。図８Ａ〜図８Ｃ及び図９の実施形態の場合、ベース本体１１０の後部１１３における２つの隣接する受入開口部１１１間の材料は、末端部１１８よりも強度が低い材料を有する。この特徴は、図面において認められないが、これらの実施形態のカッタバー１２０の配置およびベース本体１１０の構造的形状から当然のことである。
【００８６】
ただし、受入開口部１１１の縦軸ＬＡ、すなわち、カッタバー１２０の縦軸ＬＢは、図６Ａ〜図６Ｆに示す他の集合に従って配置されてもよい。好ましくは、全ての実施形態において、ｚ個の受入開口部１１１は、図６Ａ〜図６Ｆを参照して説明したように、縦軸ＬＡが全く同一の回転双曲面の母線となるような空間的配置を有する。
【００８７】
さらに、カッタバー１２０のカッタシャフトは、随意的に縦軸ＬＢ周りに回転されることもでき、軸回転角αＡで表される。これらの角度は、図６Ａ〜図６Ｆに関連して、具体的数値データの例に基づいて既に説明した。
【００８８】
好ましくは、全ての実施形態において、スカイビングツール１００は、受入開口部が軸回転角αＡだけ僅かに回転されるという特徴を有し、これにより、ベース本体１００内においてカッタバー１２０を衝突しないように調整することが可能になる。
【００８９】
図８Ａ〜図８Ｃ、図９、図１０、図１１及び図１４Ａ〜図１４Ｃに示すような配置を実現することにより、トゥースブレスト１２５でカッタバー１２０を再研磨するときにより望ましい研磨状況が実現されることになる。つまり、これにより、研削盤でカッタバー１２０が実際に再研磨され得る。
【００９０】
以下の段落で、本考案の更なる詳細を説明し、これらの詳細は、必要に応じて異なる実施形態に適用されてもよい。
【００９１】
図８Ａ〜図８Ｃに、スカイビングツール１００がベース本体１１０に加えてアダプタ１３０を備えてもよいことが示されている。アダプタ１３０は、スカイビングツール１００をパワースカイビングマシン（図示せず）のツールスピンドル（図示せず）に接続するのに好適となるように設計されている。好ましくは、図８Ｂにおいて認められるように、ツールスピンドルは、パンチタイプの末端部を用いてアダプタ１３０の後部から中心穴１３１内を貫通する。例えば、スカイビングツール１００をツールスピンドルに固定するために、ワークピース側におけるベース本体１１０の末端部１１８の前面１１２からツールスピンドルの雌ねじへ、ベース本体１１０の中心穴１１５を通ってねじ１１６がねじ込まれてもよい。
【００９２】
加えて又は代わりに、アダプタ１３０のカウンタ面上に置かれ、ねじ１３２を用いてツールスピンドルに固定されてもよい。図８Ｂには、合計８個のねじ１３２が示されている。
【００９３】
加えて又は代わりに、ベース本体１１０をアダプタ１３０に固定するためにねじ１１６が役割を果たし、アダプタ１３０をツールスピンドルに固定するためにねじ１３２が役割を果たしてもよい。図８Ａ〜図８Ｃに示されるこの実施形態は好ましい。
【００９４】
好ましくは、全ての実施形態において、ベース本体１１０上すなわちアダプタ１３０上にねじれ防止部が設けられ（図８Ｂ参照）、これにより、ベース本体１１０を形状適合するようにアダプタ１３０に固定することができる。
【００９５】
加えて又は代わりに、アダプタ１３０は、その後部側１３２において、形状適合するようにスカイビングツール１００をツールスピンドルに接続するための手段１３３を備えてもよい。例えば、図８Ｂに示すように、形状適合するように接続するための手段１３３として、径方向に延びる溝が機能してもよい。
【００９６】
好ましくは、全ての実施形態において、スカイビングツール１００は、ベース本体１１０のマント面にカッタバー１２０毎に１つ又は２つの貫通穴１１７が設けられるという特徴を有する。これらの貫通穴１１７は、ベース本体１１０内にカッタバー１２０を固定するように設計される。好ましくは、全ての実施形態において、貫通穴１１７毎に、ねじ付きピン、圧縮ばね１４２及び圧縮ピース１４３からなる組み合わせを備えた固定手段１４０が用いられる。そのような固定手段１４０のいくつかが図１０において一種の分解図で示されている。カッタバー１２０がベース本体１１０の対応する受入開口部１１１に挿入された後、圧縮ピース１４３、圧縮ばね１４２及びねじ付きピン１４１が対応する貫通穴１１７に挿入される。ねじ付きピン１４１を締め付けることにより、圧縮ばね１４２と圧縮ピース１４３とによってカッタバー１２０に圧縮が作用し、これにより、カッタバー１２０が、ベース本体１１０内においてカッタバー１２０の位置を固定するように受入開口部１１１の少なくとも１つの面に対して押し込まれて固定される。
【００９７】
好ましくは、図８Ａ〜図８Ｃ及び図９において認められるように、スカイビングツール１００の末端部１１８は、円錐状に形成されてもよい。末端部１１８を円錐状とすることにより、ワークピース２０との衝突を回避することができる。
【００９８】
好ましくは、全ての実施形態において、スカイビングツール１００は、例えば図１６の概略図に示されるように、円筒状部１５０と円錐状部１６０とを備えたマント形状を有する。図１６には、円錐台形状のマント面１０２によって、カッタバー１２０の位置も示されている。この円錐形状のマント面１０２は、カッタバー１２０の好ましい集合を単純形で説明する。この集合は、図８Ａ〜図８Ｃ及び図９に示される集合に対応する。興味深いことに、これらの実施形態において、ベース本体１１０の円錐状部１６０は、円錐台形状のマント面１０２とは反対側に向けられている。
【００９９】
円錐台は、一方の側がカバーにより他方の側がベースにより定義された回転ボディである。円錐台形状のベース本体１６０のカバーは、末端部１１８の前面１１２に対応し、ベースは接続面に対応する。すなわち、ベースは、ツールスピンドルとの接続またはアダプタ１３０との接続のための本明細書で後部１１３と呼ばれる部分に対応する。
【０１００】
ただし、全ての実施形態において、図１７の概略図に示されるように、１つ又は複数の円錐台形状部１６０，１６１すなわち円錐台１６０，１６１を備えたマント形状を有してもよい。図１７に、円錐台形状のマント面１０２を例示することによって、カッタバー１２０の位置も表されている。この円錐台形状のマント面１０２は、この実施形態におけるカッタバー１２０の集合を単純形で説明する。
【０１０１】
ただし、別の実施形態において、スカイビングツール１００は、２つの円筒状要素で構成されてもよい。
【０１０２】
図１６及び図１７に示される構成は、カッタバー１２０の全ての実施形態および集合に適用することができる。
【０１０３】
図１０及び図１１は、カッタバー１２０のさらに可能性のある空間的配置を、対応するスカイビングツール１００の残りの要素の図示を省略して示す。図１１には、カッタバー１２０の位置および方向を好適に説明できるようにするために１つのカッタバー１２０上に複数の補助線が描かれている。好ましくは、全ての実施形態において、カッタバー１２０の縦軸ＬＢは、受入開口部１１１の縦軸ＬＡに合致し、例えば図９では、ＬＡ＝ＬＢによって図示されている。
【０１０４】
カッタバー１２０の縦軸ＬＢは、カッタバー１２０の前部全体の対角線の交点を通るように延びる。図１１には、トゥースブレスト１２５上に２本の対角線とそれらの交点とが図示されている。ここで、トゥースブレスト１２５は、長方形であり、エッジａ，ｂ，ｃ，ｄによって定義される。エッジａ及びｃは互いに反対側に位置し且つ互いに平行に延びており、エッジｂ及びｄは互いに反対側に位置し且つ互いに平行に延びている。長方形のカッタバー１２０では、ａ＝ｃ及びｂ＝ｄ、ａ≠ｂが成り立つ。正方形の前部（断面）を有するカッタバー１２０では、ａ＝ｂ＝ｃ＝ｄが成り立つ。
【０１０５】
さらに図１２Ａ〜図１４Ｃの図面に基づいて、カッタバー１２０の空間的配置を説明する。これらの図面では、ａ＝ｂ＝ｃ＝ｄである正方向の断面を有するカッタバー１２０が例として示されている。ここで、カッタバー１２０の長さＬＳが６０ｍｍである場合を例示する。ここで、カッタバー１２０の個数はｎ＝２３個である。
【０１０６】
図１２Ａ及び図１２Ｂには、角度αＡ＝０°、αＨ＝０°、αＣ＝０°である場合の集合が示されている。回転双曲面の形状としてのこの特別な場合において、カッタバー１２０の縦軸ＬＢは回転軸Ｒ１に平行に延びる。この集合は、図１２Ｃに示される２つの円筒面ＺＹ１，ＺＹ２により説明することができる。エッジａは、外側円筒面ＺＹ１上に割線を形成し、エッジｃは内側円筒面ＺＹ２上に割線を形成する。
【０１０７】
図１３Ａ及び図１３Ｂには、角度αＨ＝０°、αＣ＝２０°である場合の集合が示されている。回転双曲面の形状としての別の特別な場合に関する。この場合において、カッタバー１２０の縦軸ＬＢは回転軸Ｒ１に対して斜めに延びる。ここで、カッタバー１２０は、それ自体はねじられずに、すなわち、ねじれ角α＝０°で傾斜している（すなわち円錐状に配置されている）。この集合は、図１３Ｃに部分表示で示される２つの円錐面ＫＥ１，ＫＥ２により説明することができる。エッジａは、外側円錐面ＫＥ１上に割線を形成し、エッジｃは内側円錐面ＫＥ２上に割線を形成する。カッタバー１２０の傾きにより、図１３Ｃにおいて認められるように、２つの円錐面ＫＥ１，ＫＥ２は互いに対して軸方向に僅かにオフセットしている。図１３Ｃに、１つのカッタバー１２０の位置が断面で示され、このカッタバーの縦軸ＬＢは、回転軸Ｒ１と共に図面の平面内に存在する。図１３Ａ及び図１３Ｂに示される集合は全ての実施形態に適用され得る。
【０１０８】
図１４Ａ及び図１４Ｂに、角度αＨ＝１０°、αＣ＝２０°である場合の特に好ましい実施形態が示されている。ねじれ角αは０°でない。この場合、カッタバー１２０の縦軸ＬＢは回転軸Ｒ１に対してねじれて延び、カッタバー１２０はそれ自体が僅かにねじれている。この集合は、回転双曲面により説明することができる。これらの集合の径は、図１３Ｃにおける円錐台形状の特別な場合よりも、カッタバー１２０の角コーナー部がより外側へねじれているため、図１３Ｃの場合に比べて僅かに大きい。図１３Ｃにおいて、エッジａ及びｃが対応する円錐面Ｋ１，Ｋ２に割線を形成する。図１４Ａ〜図１４Ｃにおいて、前記径は、径方向において最も外側に位置付けられた（ここではエッジａ及びｄで定義される）コーナー部１２３と、径方向において最も内側に位置付けられた（ここではエッジｂ及びｃで定義される）コーナー部１２４とで定義される。
【０１０９】
図１４Ｃに、（図１４Ｃにおいて右側に図示された）（ここではαＣ＝２０°に）傾けられただけのカッタバー１２０から、（図１４Ｃにおいて左側に図示された）傾けられ且つねじられたカッタバー１２０への変化が概略的に表されている。（図１４Ｃにおいて右側に図示された）カッタバー１２０は前方に傾けられているため、正面視において４つのエッジａ，ｂ，ｃ及びｄ全てでもってトゥースブレスト１２５を見て取れる。
【０１１０】
（図１４において左側に図示された）傾けられ且つねじられたカッタバー１２０は、角度αＡ＝４．５°、αＨ＝１０°、αＣ＝２０°によって説明される。
【０１１１】
図１４Ａ及び図１４Ｂに示される集合は全ての実施形態に適用されることができ、特に好ましい。
【０１１２】
スカイビングツール１００の刃先は実施形態によって異なってもよい。刃先は、例えば、トゥースブレスト１２５の輪郭線に沿って延びてもよい。図１５に、明確に形成されたアクティブ領域ＡＺを有するカッタバー１２０の例が図示されている。ここで、アクティブ領域ＡＺは、チップ面１２６と、第１レリーフ面１２７と、第２レリーフ面１２８と、ヘッドレリーフ面１２９とを備える。ここでは、必要な刃先および面を提供するためにカッタバー１２０のトゥースブレスト１２５がどのように研削され得るかを示すだけの例に関する。
【０１１３】
カッタバー１２０を正面向きで再研磨するとき、再研磨する前と同様に受入開口部１１０において奥深く、正確に再研磨した後にカッタバー１２０をクランプする場合、ツール１００のヘッド円の径はより小さくなる。ただし、本考案によれば、再研磨後に受入開口部１１１においてカッタバー１２０はより浅くクランプされ、これにより、トゥースブレスト１２５、チップ面１２６、レリーフ面１２７，１２８及びヘッド面１２９の再配置を補正し、ヘッド円の径を一定に維持することができる。
【０１１４】
好ましくは、全ての実施形態において、スカイビングツール１００は、受入開口部１１１が、縦軸ＬＡに平行であり、５０ｍｍと１００ｍｍとの間の長さを有することに特徴を有する。ただし、実際の長さはモジュールに依存し、他の値であってもよい。
【０１１５】
全ての実施形態において、示されたスカイビングツール１００を用いたパワースカイビング法は、乾式または湿式のいずれにも適用することができ、乾式加工がより好ましい。
【０１１６】
全ての実施形態において、ワークピース２０は、予め歯切りされても（例えば、大まかに歯切り加工されたワークピースでも）よいし、歯切りされていなくてもよい。歯切りされていなワークピースの場合、スカイビングツール１００は、完全な材料（固形物）に入り込む。
【０１１７】
全ての実施形態において、ワークピース２０は、好ましくは仕上げ方法（艶出し方法）を利用してマシンで仕上げられてもよい。
【０１１８】
好ましくは、スカイビングツール１００のカッタバー１２０又は少なくともカッタバー１２０の刃先は硬質金属で作られる。
【符号の説明】
【０１１９】
１：成形ホイール
２：ワークピース
３：刃
４：トゥースヘッド
４’：再研磨後のトゥースヘッド
５：トゥースブレスト
５’：再研磨後のトゥースブレスト
１０：スカイビングツール
２０：（パワースカイビング加工される）ワークピース
１００：スカイビングツール
１０１：部分
１０２：双曲線の又は特別な場合における円錐台形状のマント面
１０３：カバーフェイス
１１０：ベース本体
１１１：受入開口部
１１２：ワークピース側の前面（加工側の前面）
１１３：後部
１１１：歯
１１４：挿入開口部
１１５：中心穴
１１６：ねじ
１１７：貫通穴
１１８：末端部
１２０：カッタバー
１２１：挿入点
１２２：円
１２３：コーナー部
１２４：コーナー部
１２５：トゥースブレスト
１２６：チップ面
１２７：第１レリーフ面
１２８：第２レリーフ面
１２９：ヘッドレリーフ面
１３０：アダプタ
１３１：中心穴
１３２：後部側
１３３：形状適合するように接続するための手段
１４０：固定手段
１４１：ねじ付きピン
１４２：圧縮ばね
１４３：圧縮ピース
１５０：円筒部
１６０：円錐台形状部（円錐部）
ａ，ｂ，ｃ，ｄ：エッジ
ＡＳ１：最小距離
ＡＳ２：最小距離
αｅｆｆ：有効逃げ角
αＡ：軸ねじれ角
αＣ：円錐角
αＨ：らせん角度
ＡＰ：設計点
ＡＺ：アクティブ領域
ＤＫ：２つの円錐
γ：縦軸の交角
Ｈｙ：回転双曲面
β０：ワークピースの傾斜角度
β２：ツールの傾斜角度
Ｋｅ：円錐
ＫＥ１：外側円錐面
ＫＥ２：内側円錐面
ＬＡ：縦軸
ＬＡＰ１：円錐角定義面内に突き出た縦軸
ＬＡＰ２：らせん角度定義面内に突き出た縦軸
ＬＢ：縦軸
ＬＳ：カッタバーの長さ
ｚ：受入開口部の個数
ｎ：カッタバーの個数
ｒ０：スカイビングツールの回転円の径
Ｒ１：ツールの回転軸
Ｒ１Ｐ：平行直線
Ｒ２：ワークピースの回転軸（ワークピース軸）
Ｓｈｋ：ストローク動作
Ｓａｘ：軸方向のフィード
ＳＤ：差のフィード
Ｓｒａｄ：径方向のフィード
Σ：交角
ｖｃ：切削速度
ｖ０：スカイビングツールの速度ベクトル
ｖ２：ワークピースの速度ベクトル
ＷＫ：回転円
ω１：軸Ｒ１周りの回転
ω２：軸Ｒ２周りの回転
ｘ，ｙ，ｚ：連動システムの軸
ＺＹ：円筒
ＺＹ１：外側円筒面
ＺＹ２：内側円筒面
【図１】
0003181136.tif 000004
【図２】
0003181136.tif 000005
【図３】
0003181136.tif 000006
【図４Ａ】
0003181136.tif 000007
【図４Ｂ】
0003181136.tif 000008
【図４Ｃ】
0003181136.tif 000009
【図５Ａ】
0003181136.tif 000010
【図５Ｂ】
0003181136.tif 000011
【図５Ｃ】
0003181136.tif 000012
【図６Ａ】
0003181136.tif 000013
【図６Ｂ】
0003181136.tif 000014
【図６Ｃ】
0003181136.tif 000015
【図６Ｄ】
0003181136.tif 000016
【図６Ｅ】
0003181136.tif 000017
【図６Ｆ】
0003181136.tif 000018
【図７】
0003181136.tif 000019
【図８Ａ】
0003181136.tif 000020
【図８Ｂ】
0003181136.tif 000021
【図８Ｃ】
0003181136.tif 000022
【図９】
0003181136.tif 000023
【図１０】
0003181136.tif 000024
【図１１】
0003181136.tif 000025
【図１２Ａ】
0003181136.tif 000026
【図１２Ｂ】
0003181136.tif 000027
【図１２Ｃ】
0003181136.tif 000028
【図１３Ａ】
0003181136.tif 000029
【図１３Ｂ】
0003181136.tif 000030
【図１３Ｃ】
0003181136.tif 000031
【図１４Ａ】
0003181136.tif 000032
【図１４Ｂ】
0003181136.tif 000033
【図１４Ｃ】
0003181136.tif 000034
【図１５】
0003181136.tif 000035
【図１６】
0003181136.tif 000036
【図１７】
0003181136.tif 000037
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月19日(2012.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ワークピース（２０）上における回転対称性の周期構造をスカイビング法により加工するためのスカイビングツール（１００）であって、
該スカイビングツール（１００）は、
中心回転軸（Ｒ１）と、複数であるｚ個（ｚは自然数）の受入開口部（１１１）とを有するベース本体（１１０）と、
複数であるｎ個（ｎはｚ以下の自然数）のカッタバー（１２０）と、を備え、
前記ｚ個の受入開口部（１１１）のそれぞれは、縦軸（ＬＡ）を有する細長い形状を備え、
全ての受入開口部（１１１）は、前記中心回転軸（Ｒ１）周りに均一に配置されており、
前記受入開口部（１１１）の縦軸（ＬＡ）は、前記中心回転軸（Ｒ１）に回転対称に配置された回転双曲面（Ｈｙ）の母線であるスカイビングツール。
【請求項２】
前記ベース本体（１１０）は、少なくとも円錐台形状部（１６０，１６１）を備え、
該円錐台形状部（１６０，１６１）の円錐領域に受入開口部（１１１）が開口していることを特徴とする請求項１に記載のスカイビングツール。
【請求項３】
ベース本体（１１０）のワークピース側の前面（１１２）の領域において、隣接する受入開口部（１１１）が最小距離（ＡＳ１）を有し、該最小距離は、ベース本体（１１０）の後部領域（１１３）における最小距離（ＡＳ２）よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載のスカイビングツール。
【請求項４】
隣接する受入開口部（１１１）は、ベース本体（１１０）の材料により互いから隔てられており、
２つの隣接する受入開口部（１１１）間の前記材料は、ベース本体（１１０）の後部領域（１１３）において、ワークピース側におけるベース本体（１１０）の前面（１１２）の領域よりも低い材料強度を有することを特徴とする請求項１または２に記載のスカイビングツール。
【請求項５】
前記ｚ個の受入開口部（１１１）は、回転双曲面（Ｈｙ）又は変質した回転双曲面に一致するか又は近似した空間的配置を有し、
前記回転軸（Ｒ１）は、前記回転双曲面（Ｈｙ）の中心ｚ軸に合致することを特徴とする請求項１または２に記載のスカイビングツール。
【請求項６】
各縦軸（ＬＡ）の前記空間的配置は、−４５°と４５°との間の範囲内である縦軸（ＬＡ）の交角（γ）により説明され、
前記縦軸の交角（γ）は、前記縦軸（ＬＡ）と前記回転軸（Ｒ１）との間の交角であることを特徴とする請求項５に記載のスカイビングツール。
【請求項７】
前記ベース本体（１１０）は、１つの円錐台形状部（１６０，１６１）に加えて、円筒状ボディ（１５０）及び／又は別の円錐台形状部（１６１）を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のスカイビングツール。
【請求項８】
受入開口部（１１１）毎に、１つ又は２つの貫通穴（１１７）が前記ベース本体（１１０）に設けられ、
該貫通穴は外側から内側へ延び、各受入開口部（１１１）内へ開口していることを特徴とする請求項７に記載のスカイビングツール。
【請求項９】
貫通穴（１１７）毎に、ねじ付きピン（１４１）と圧縮ばね（１４２）と圧縮ピース（１４３）とを有する固定手段（１４０）が存在することを特徴とする請求項８に記載のスカイビングツール。
【請求項１０】
前記スカイビングツール（１００）をツールスピンドルに固定するために設計されたアダプタ（１３０）を備えることを特徴とする請求項７に記載のスカイビングツール。
【請求項１１】
前記受入開口部（１１１）は、前記縦軸（ＬＡ）に平行であり、５０ｍｍと１００ｍｍとの間の長さを有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のスカイビングツール。