(57)【要約】【課題】寿命の長いウォーム切削用スローアウェイチップを提供する。【解決手段】スローアウェイチップ１は、ウォームの歯底並びに相対向する第１歯面および第２歯面を切削する。スローアウェイチップ１は、略多角形板状をなす第１主面３及び第２主面４間に、周面５を有する。周面５における各角部５ａ，５ｂ，５ｃに、すくい面７及び前逃げ面８を設ける。すくい面７と前逃げ面８の交差稜線により、歯底を切削する歯底切削刃９が形成される。第１主面３の第１横逃げ面１０とすくい面７の交差稜線により、第１歯面を切削する第１歯面切削刃１１が形成される。すくい面７のすくい角θを５°以上１０°以下の角度とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォームの歯底並びに相対向する第１歯面および第２歯面を切削するためのウォーム切削用スローアウェイチップであって、
略多角形板状をなす第１主面および第２主面と、
前記第１主面および第２主面間に配置された周面と、
前記周面における角部に設けられたすくい面および前逃げ面と、
前記すくい面および前記前逃げ面の交差稜線からなり、前記歯底を切削するように構成された歯底切削刃と、
前記第１主面に設けられた第１横逃げ面と前記すくい面の交差稜線からなり、前記第１歯面を切削するように構成された第１歯面切削刃と、
前記第２主面に設けられた第２横逃げ面と前記すくい面の交差稜線からなり、前記第２歯面を切削するように構成された第２歯面切削刃と、を備え、
前記すくい面のすくい角が、５°以上１０°以下であるウォーム切削用スローアウェイチップ。
【請求項２】
請求項１において、前記第１横逃げ面および前記第２横逃げ面の逃げ角が、１°以上６°以下であるウォーム切削用スローアウェイチップ。
【請求項３】
請求項１または２において、前記第１横逃げ面および前記第２横逃げ面の逃げ角が、２°以上４°以下であるウォーム切削用スローアウェイチップ。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項において、前記すくい角が１０°であり、前記第１横逃げ面および前記第２横逃げ面の逃げ角が３°であるウォーム切削用スローアウェイチップ。
【請求項５】
中心軸線の回りに回転駆動され、前記中心軸線を中心とする貫通孔を有する加工ヘッド本体と、
前記加工ヘッド本体に固定された複数の請求項１から４の何れか１項に記載のウォーム切削用スローアウェイチップと、を備え、
前記スローアウェイチップは前記中心軸線を中心とする環状に配列され、それぞれ前記角部の１つを前記貫通孔の縁部から径方向内方へ突出させているウォーム加工ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォーム切削用スローアウェイチップおよびウォーム加工ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ねじ切り加工を行うためのスローアウェイチップとして、ねじ溝を切削加工するための台形状のねじ切刃を設けたスローアウェイチップが提案されている（例えば特許文献１を参照）。
ウォームの加工では、その歯溝が、相対向する第１歯面および第２歯面と歯底面とにより区画されている。これら第１歯面、第２歯面および歯底面をねじ切刃によって切削することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１９８７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ウォームの歯溝は渦巻き形状をなしているため、すくい面がフラットである場合には、すなわち、すくい角を設けていない場合には、第１歯面を切削する第１歯面切削刃が、歯底面を切削する歯底切削刃や、第２歯面を切削する第２歯面切削刃よりも先にワークに切り込む。
したがって、第１歯面切削刃の摩耗量が、第２歯面切削刃の摩耗量と比較して、格段に大きい（例えば１．５倍程度大きい）という問題がある。加工される歯面の寸法精度を基準内に収めるためには、スローアウェイチップの各歯面切削刃として、所定量以上の磨耗は許容できない。しかるに、第１歯面切削刃のみが早期に摩耗するため、スローアウェイチップの全体としての寿命が短くなる。したがって、スローアウェイチップを早期に交換しなければならず、ひいては、加工される部品のコストが高くなる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、寿命の長いウォーム切削用スローアウェイチップおよびこれを含むウォーム加工ヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、請求項１の発明は、ウォーム（２）の歯底（２ａ）並びに相対向する第１歯面（２ｂ）および第２歯面（２ｃ）を切削するためのスローアウェイチップ（１）であって、略多角形板状をなす第１主面（３）および第２主面（４）と、前記第１主面および第２主面間に配置された周面（５）と、前記周面における角部（５ａ，５ｂ，５ｃ）に設けられたすくい面（７）および前逃げ面（８）と、前記すくい面および前記前逃げ面の交差稜線からなり、前記歯底を切削するように構成された歯底切削刃（９）と、前記第１主面に設けられた第１横逃げ面（１０）と前記すくい面の交差稜線からなり、前記第１歯面を切削するように構成された第１歯面切削刃（１１）と、前記第２主面に設けられた第２横逃げ面（１２）と前記すくい面の交差稜線からなり、前記第２歯面を切削するように構成された第２歯面切削刃（１３）と、を備え、前記すくい面のすくい角（θ）が、５°以上１０°以下であるスローアウェイチップを提供する。
【０００７】
また、請求項２のように、前記第１横逃げ面および前記第２横逃げ面の逃げ角（β）が、１°以上６°以下であってもよい。
また、請求項３のように、前記第１横逃げ面および前記第２横逃げ面の逃げ角が、２°以上４°以下であってもよい。
また、請求項４のように、前記すくい角が１０°であり、前記第１横逃げ面および前記第２横逃げ面の逃げ角が３°であってもよい。
【０００８】
また、請求項５の発明は、中心軸線（Ｃ１）の回りに回転駆動され、前記中心軸線を中心とする貫通孔（３３）を有する加工ヘッド本体（３０）と、前記加工ヘッド本体に固定された複数の請求項１から４の何れか１項に記載のウォーム切削用スローアウェイチップと、を備え、前記スローアウェイチップは前記中心軸線を中心とする環状に配列され、それぞれ前記角部の１つを前記貫通孔の縁部（３３ａ）から径方向内方へ突出させているウォーム加工ヘッド（Ｈ）を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、すくい角を設けることにより、ウォーム加工に際して、歯底切削刃が、従来は摩耗の大きかった歯面切削刃、例えば第１歯面切削刃よりも先にワークに切り込むことになる。したがって、第２歯面切削刃の負担が軽減されて第１歯面切削刃の摩耗が低減されるので、第１歯面切削刃および第２歯面切削刃がバランス良く摩耗することになる。
【００１０】
具体的には、すくい角を５°以上１０°以下の範囲に設定することにより、従来は摩耗の大きかった側の歯面切削刃、例えば第１歯面切削刃の摩耗量（具体的には、第１歯面切削刃がすくい面側へ後退するように第１横逃げ面が摩耗する領域の幅に相当）を略５０％低減できるという知見を得た。したがって、すくい角を５°以上１０°以下の範囲に設定することにより、スローアウェイチップの寿命を格段に長くすることができる。
【００１１】
なお、すくい角を設けた場合、ワークに先に切り込むことになる歯底切削刃の摩耗が大きくなる傾向にある。しかしながら、その歯底切削刃により加工される歯底は、ウォームホイールとの噛み合い領域ではないため、高い寸法精度が要求されない。したがって、何ら問題とならない。
請求項２の発明によれば、各横逃げ面の逃げ角を１°以上６°以下とすることにより、従来は摩耗が大きかった側の歯面切削刃、例えば第１歯面切削刃の摩耗量（第１歯面切削刃がすくい面側へ後退するように第１横逃げ面が摩耗する領域の幅に相当）を低減することができる。その結果、長寿命のスローアウェイチップを実現することができる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、各横逃げ面の逃げ角を２°以上４°以下とすることにより、従来は摩耗が大きかった側の歯面切削刃、例えば第１歯面切削刃の摩耗量（前記第１横逃げ面が摩耗する前記領域の幅に相当）をより低減することができる。その結果、より長寿命のスローアウェイチップを実現することができる。
請求項４の発明によれば、すくい角を１０°とし、第１横逃げ面の逃げ角を３°とすることにより、従来は摩耗が大きかった側の歯面切削刃、例えば第１歯面切削刃の摩耗量（前記第１横逃げ面が摩耗する前記領域の幅に相当）を低減することができる。その結果、より長寿命のスローアウェイチップを実現することができる。
【００１３】
請求項５の発明によれば、複数のスローアウェイチップを用いて効率良くウォームを加工することができる長寿命のウォーム加工ヘッドを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は本発明の一実施の形態のスローアウェイチップの正面図であり、（ｂ）は図１（ａ）の右側面図である。
【図２】スローアウェイチップの平面図である。
【図３】図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】スローアウェイチップを複数配列したウォーム加工ヘッドの概略正面図である。
【図５】ウォーム加工ヘッドの部分拡大図であり、スローアウェイチップとクランプ治具の組み合わせ状態を示している。
【図６】（ａ）はクランプ治具の概略平面図であり、（ｂ）はクランプ治具の概略正面図である。
【図７】ウォームの加工を説明する模式的斜視図である。
【図８】実施例１の寿命試験の結果を示すグラフ図である。
【図９】比較例１の寿命試験の結果を示すグラフ図である。
【図１０】ウォーム加工後の劣化したスローアウェイチップの要部の概略図である。
【図１１】耐久結果のグラフ図であり、すくい角と磨耗量の関係を示している。
【図１２】耐久結果のグラフ図であり、逃げ角と摩耗量の関係を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１（ａ）は、本発明の一実施の形態のスローアウェイチップの正面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の右側面図である。図２は、スローアウェイチップの平面図である。図３は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図４はスローアウェイチップを複数配列したウォーム加工ヘッドの正面図である。図５はウォーム加工ヘッドの部分拡大図である。
【００１６】
スローアウェイチップ１は、図７に示すようなウォーム２の歯底２ａ並びに相対向する第１歯面２ｂおよび第２歯面２ｃを切削するためのスローアウェイチップである。
図１に示すように、スローアウェイチップ１は、略三角形形状をなす第１主面３および第２主面４と、第１主面３および第２主面４間に配置された周面５とを備えている。
図３に示すように、第１主面２は、平坦な着座部３ａを有しており、第２主面４は、着座部３ａと平行な平坦部４ａを有している。着座部３ａおよび平坦部４ａは、対称な形状をなしている。第１主面３の着座部３ａおよび第２主面４の平坦部４ａを貫通するねじ挿通孔６が形成されている。
【００１７】
スローアウェイチップ１は、周面５における各角部５ａ，５ｂ，５ｃに設けられたすくい面７および前逃げ面８と、対応するすくい面７および前逃げ面８の交差稜線からなり、歯底２ａを切削するように構成された歯底切削刃９とを備えている。すくい面７には、すくい角θが設けられている。
また、スローアウェイチップ１は、第１主面３に設けられた第１横逃げ面１０とすくい面７の交差稜線からなり、第１歯面２ｂを切削するように構成された第１歯面切削刃１１を備えている。また、スローアウェイチップ１は、第２主面４に設けられた第２横逃げ面１２とすくい面７の交差稜線からなり、第２歯面２ｃを切削するように構成された第２歯面切削刃１３を備えている。
【００１８】
図２に示すように、第１横逃げ面１０および第２横逃げ面１２には、それぞれ逃げ角βが設けられている。図１（ａ）において、矢視方向の角度θ１は、すくい角θに等しい角度である。
図４に示すように、スローアウェイチップ１は複数設けられている。各スローアウェイチップ１は、それぞれ対応するクランプ治具１４を用いて、ウォーム加工装置の加工ヘッドＨの加工ヘッド本体３０に取り付けられている。加工ヘッド本体３０と複数組のスローアウェイチップ１およびクランプ治具１４とによって、ウォーム加工ヘッドＨが構成されている。
【００１９】
図５に示すように、各クランプ治具１４の先端部１４ａに設けられた一対の拘束面１５，１６と加工ヘッド本体３０に設けられた拘束面１７との間に、対応するスローアウェイチップ１がクランプされることにより、各スローアウェイチップ１が加工ヘッド本体３０固定されている。
図４に示すように、スローアウェイチップ１とクランプ治具１４との組が、加工ヘッド本体３０の中心軸線Ｃ１を中心とする環状に配列されている。各クランプ治具１４は、加工ヘッド本体３０のねじ孔（図示せず）にねじ込まれた対応する一対の固定ボルト３１，３２によって、加工ヘッド本体３０に固定されている。加工ヘッド本体３０は、中心軸線Ｃ１を中心とする貫通孔３３を有している。貫通孔３３の縁部３３ａから、各スローアウェイチップ１の一部（何れか１つの角部５ａ，５ｂまたは５ｃ）が突出している。
【００２０】
図６（ａ）および（ｂ）に示すように、クランプ治具１４の一対の拘束面１５，１６は、スローアウェイチップ１の周面５の交差２側面（側面５ｄ、側面５ｅおよび側面５ｆのうちの何れか２つであり、例えば図５に示すように側面５ｄおよび側面５ｅ）を受ける。  また、クランプ治具１４には、各固定ボルト３１，３２がそれぞれ挿通するボルト挿通孔１８，１９が設けられている。ボルト挿通孔１８，１９は、長孔に形成されている。その長孔の延びる方向（スローアウェイチップ１をクランプするクランプ方向に相当し、加工ヘッド本体３０の拘束面１７に直交する方向である）に、クランプ治具１４と固定ボルト３１，３２との相対位置が調整可能とされている。これにより、クランプ治具１４をクランプ方向に位置調整して、確実にスローアウェイチップ１にクランプ力を及ぼすことができる。
【００２１】
図７（図７では、単一のスローアウェイチップ１のみ示してある。）に示すように、スローアウェイチップ１は、歯底切削刃９によって、ウォーム２の歯底２ａを切削し、第１歯面切削刃１１によって、ウォーム２の第１歯面２ｂを切削し、第２歯面切削刃１３によって、ウォーム２の第２歯面２ｃを切削する。第１歯面２ｂは、右ねじに相当するウォーム２が左回転したときの進み方向側の面であり、第２歯面２ｃは、右ねじに相当するウォーム２が右回転したときの進み方向側の面である。
【００２２】
図１に示すように、すくい面７には、すくい角θが設けられている。すくい角θの角度範囲としては、５°以上１０°以下であることが好ましい。また、第１横逃げ面１０および第２横逃げ面１２には、それぞれ逃げ角βが設けられている。逃げ角βの範囲としては、１°以上６°以下の範囲が好ましく、より好ましくは、２°以上４°以下の範囲である。
【００２３】
本実施の形態によれば、すくい角θを設けることにより、ウォーム２の加工に際して、歯底切削刃９が第１歯面切削刃１１よりも先にワークに切り込むことになる。したがって、第１歯面切削刃１１の負担が軽減されて第１歯面切削刃１１の摩耗が低減されるので、第１歯面切削刃１１および第２歯面切削刃１３がバランス良く摩耗することになる。
具体的には、すくい角を５°以上１０°以下の範囲に設定することにより、従来は摩耗の大きかった側の歯面切削刃、例えば第１歯面切削刃１１の摩耗量（具体的には、図１０に示すように、第１歯面切削刃１１がすくい面７側へ後退するように第１横逃げ面１０が摩耗する領域の幅ｄ１に相当）を略５０％低減できるという知見を得た。したがって、すくい角θを５°以上１０°以下の範囲に設定することにより、スローアウェイチップ１の寿命を格段に長くすることができる。ひいては、複数のスローアウェイチップ１を用いて効率良くウォーム２を加工することができる長寿命のウォーム加工ヘッドＨを実現することができる。
【００２４】
なお、すくい角θを設けた場合、ワークに先に切り込むことになる歯底切削刃９の摩耗が大きくなる傾向にある。しかしながら、その歯底切削刃９により加工される、ウォーム２の歯底２ａは、ウォームホイールとの噛み合い領域ではないため、高い寸法精度が要求されない。したがって、何ら問題とならない。
【実施例】
【００２５】
（実施例１および比較例１）
前記実施の形態と同じスローアウェイチップを用い、すくい角θを１０°とし、逃げ角βを３°とした実施例１と、すくい角を設けないで逃げ角βを３°とした比較例１とを作製した。すなわち、
実施例１：θ＝１０°、β＝３°
比較例１：θ＝０°、β＝３°
実施例１および比較例１のスローアウェイチップを用いて、加工寿命試験を実施した。具体的には、実施例１および比較例１を用いて、ウォームを加工し、第１歯面２ｂの歯形形状および第２歯面２ｃの圧力角に関連する所定部の寸法を測定し、測定寸法が規格範囲を逸脱するときの加工回数を、スローアウェイチップの加工寿命とした。
【００２６】
実施例１の試験結果を図８に示し、比較例１の試験結果を図９に示す。図８に示すように、２５００個のウォームを加工した時点でも、第１歯面２ｂの所定部の測定寸法および第２歯面２ｃの歯形形状の所定部の測定寸法が、規格範囲内に収まっている。また、第１歯面２ｂの所定部の測定寸法と第２歯面２ｃの所定部の測定寸法との間に、あまり大きな相違はない。したがって、第１歯面切削刃１１および第２歯面切削刃１３が、バランス良く摩耗することが判明した。
【００２７】
これに対して、比較例１では、５５０個のウォームを加工した時点で、第１歯面２ｂの歯形形状の所定部の測定寸法が、規格範囲の上限に達した。すなわち、比較例１の加工寿命は、５５０個であった。また、第１歯面２ｂを切削する切削刃のみが、大きく摩耗することが判明した。
以上のように、実施例１が、比較例１に対して４．５倍以上の加工寿命を達成することが判明した。
（実施例２，３および比較例１，２）
前記の実施例１および比較例１に加えて、逃げ角βを３°とし、すくい角θを下記のように設定した実施例２をおよび比較例２を作製した。
【００２８】
実施例１：θ＝１０°、β＝３°
実施例２：θ＝５°、β＝３°
比較例１：θ＝０°、β＝３°
比較例２：θ＝１°、β＝３°
実施例１，２および比較例１，２をそれぞれ用いて、２５００個のウォームを加工した時点での、第１歯面切削刃１１の摩耗量、具体的には、図１０に示すように、第１歯面切削刃１１がすくい面７側へ後退するように第１横逃げ面１０が摩耗する領域２０の幅ｄ１を測定した。
【００２９】
その結果、図１１に示すように、実施例１および実施例２では、すくい角を設けない比較例１と比較して、幅ｄ１に相当する摩耗量を約５０％削減できることが判明した。すなわち、すくい角θを５°以上１０°以下の範囲とすることにより、長期に第２歯面の加工精度を維持できることが判明した。すくい角θが１０°を超えると、第１歯面切削刃１１の強度が低下するおそれがあるので、１０°以下が好ましい。
【００３０】
なお、図１１では、簡略化のため、実施例１を実１と、比較例１を比１として表してある。他の実施例、他の比較例についても同様である。後述する図１２においても同様である。
（実施例２〜６および比較例３，４）
前記の実施例２に加えて、すくい角θを５°とし、逃げ角βを下記のように設定した実施例３，４，５および比較例３，４を作製した。
【００３１】
実施例２：θ＝５°、β＝３°
実施例３：θ＝５°、β＝１°
実施例４：θ＝５°、β＝２°
実施例５：θ＝５°、β＝４°
実施例６：θ＝５°、β＝６°
比較例３：θ＝５°、β＝０°
比較例４：θ＝５°、β＝９°
これら実施例２，３，４，５，６および比較例３，４をそれぞれ用いて、２５００個のウォームを加工した時点での、第１歯面切削刃１１の摩耗量、具体的には、図１０に示すように、第１歯面切削刃１１がすくい面７側へ後退するように第１横逃げ面１０が摩耗する領域２０の幅ｄ１を測定した。
【００３２】
その結果、図１２に示すように、実施例４（β＝２°）、実施例２（β＝３°）および実施例５（β＝４°）では、逃げ角を設けない比較例３と比較して、幅ｄ１に相当する摩耗量を約５０％削減できることが判明した。すなわち、逃げ角βを２°以上４°以下の範囲とすることにより、長期に第１歯面切削刃１１の摩耗量を小さくできること、すなわち、長期に第１歯面２ｂの加工精度を維持できることが判明した。
【００３３】
また、実施例３（β＝１°）および実施例６（β＝６°）では、逃げ角を設けない比較例３と比較して、幅ｄ１に相当する摩耗量を約３０％低減できることが判明した。すなわち、逃げ角βを１°以上４°以下の範囲とすることにより、長期に第１歯面切削刃１１の摩耗量を小さくできること、すなわち、長期に第１歯面２ｂの加工精度を維持できることが判明した。
【符号の説明】
【００３４】
１…スローアウェイチップ、２…ウォーム、２ａ…歯底、２ｂ…第１歯面、２ｃ…第２歯面、３…第１主面、４…第２主面、４ａ…着座部、５…周面、５ａ，５ｂ，５ｃ…角部、５ｄ，５ｅ，５ｆ…側面、６…ねじ挿通孔、７…すくい面、９…歯底切削刃、１０…第１横逃げ面、１１…第１歯面切削刃、１２…第２横逃げ面、１３…第２歯面切削刃、１４…クランプ治具、１５，１６，１７…拘束面、１８，１９…ボルト挿通孔、２０…摩耗する領域、３０…加工ヘッド、３１，３２…固定ボルト、３３…貫通孔、３３ａ…縁部、ｄ１…幅、θ…すくい角、β…逃げ角、Ｈ…加工ヘッド
【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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【図１２】
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