NACHITECHNICALREPORT
Machining

23B2

Vol.

Oct/2011■ 新商品・適用事例紹介「Hyper DuAl GP／SP ホブ」
マシニング事業

Hyper DuAl GP/SP Hob〈キーワード〉ハイスコーティングホブ・超高速・超高能率・長寿命
再研削再コーティング・ドライホブ切り・ウェットホブ切り
高性能・（Hyper DuAl GP／SP ホブ）

精密工具製造所／技術部

丹羽 裕輔
Yusuke NIWA

「Hyper DuAl SP／GPホブ」

要旨

機械加工の分野では、従来にも増して高速・高1. 多様化するホブのニーズ能率化がすすむ一方、工具の長寿命化によるコスト歯車加工の分野においては、生産性向上・設備低減の要求も高まっている。歯車加工の分野にお台数削減を目的に、より高能率・長寿命なホブが求いて、ホブ母材であるハイスやコーティング被膜の技められている。さらに近年では、広範囲な被削材・術は著しく進歩し、ホブ単体としての性能も大幅に加工条件下で優れた性能を発揮するホブの要望が向上してきている。

高まっている。

今回、自動車のトランスミッションや各種産業機械・これらの要望に応えるため、NACHIは用途に応じ発電装置の増減速機器等に使用される歯車の加工た2 種 類 の 再 研 削・再コーティング仕 様 のホブ、ラインにおいて、超 高 能 率や多 様な加 工 条 件にHyper DuAl SPホブ、Hyper DuAl GPホブを適用するホブを開発したので、加工事例をふまえて商品化した。

紹介する。

HyperDuAlSPホブの『S P』は『S p e c i a lPerformance（ 特別な性能）』の略で、ドライ加工において超高能率加工、難削材加工を可能にしたホブである。

Abstract
In the field of machining, cost reduction by
improving a tool life has been highly demanded
while high-speed and highly efficient machining
has been increasingly progressing ever. In gear
cutting, the HSS and coating technologies to improve the hob base material have conspicuously
advanced and the performance of hob itself has
been improving substantially.
Gears are used in automobile transmissions
and accelerators/decelerators of various industrial machines and generators. For these gear
cutting lines, NACHI has developed a hob that is
applicable to ultrahigh-efficiency cutting of gears
under various conditions. The article introduces
this hob with the gear cutting examples.

1HyperDuAlGPホブの『GP』は『GeneralPurpose（汎用的）』の略で、加工環境（ドライ・ウェット）を選ばず、幅広い切削条件、ワーク材質に対応したホブである。

図1

Hyper DuAl GP/SPホブ2. コーティング膜の開発
コーティング膜の開発では、ホブ切りの切削メカニ

この超高速領域において安定したホブ切りを実ズム解析と摩耗進行プロセスを解明し、専用のコー現させるため、超高速ドライ加工に必要な耐熱特性・ティング成分設計と成膜プロセスを最適化すること耐摩耗特性・靱性・コーティング密着性の全てのに最も注力した。

膜特性を究極的に向上させた。

また、Hyper DuAl GP/SPホブは共に再研削・また、超高速加工と同様のホブ摩耗形態が発生再コーティング仕様として、ホブのすくい面にコーティする難削材加工においても、Hyper DuAl SPコート

ングがある状態で、最も高い性能を発揮できるようには、高い性能を発揮できる。

開発した。

1）Hyper DuAl SPコート

2）Hyper DuAl GPコート
Hyper DuAl SPコートが超高能率・難削材加工加工効率を上げ、設備台数を半減させるには、に特化しているのに対し、Hyper DuAl GPコートは、切削速度、もしくは送り量を2倍以上にすれば対応ドライ加工、ウェット加工、加工速度など様々な加工は可能となる。
しかし、単純な送り量の増加は、切削条件で加工できるコーティング膜に仕上げた。

負荷が増加し、設備能力等に問題が発生する恐れがあるため、切削速度を増加する方法を考案した。
一般的なドライ加工が切削速度V＝150m/minであれば、必要切削速度はV＝300m/min以上となる。

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「Hyper DuAl SP／GPホブ」

3）Hyper DuAl SPコートとHyper DuAl GPコートの特性比較
500

Hyper DuAl GP/SPコートは、従来の再研削再400

コーティング仕様であるHyper DuAlコートに対して、全ての膜特性を向上させた。

切削長（m）

表 1は各 種コーティング膜の特 性 比 較である。

300200

図2、3は、Hyper DuAl SPコートとHyper DuAl

100

GPコートの切削速度違いの性能差を表したもので0ある。

Hyper DuAl

切削速度160m/min加工時にはHyper DuAl

図2

GPコートとHyper DuAl SPコートの性能差は小さ
いが、切削速度250m/min加工時には、Hyper
切削長（m）ことがわかる。

Hyper DuAl SP

切削速度160m/minでのHyper DuAl GP/SPの性能比較

200

DuAl SPコートが圧倒的な優位性をみせる。HyperDuAl SPコートが過酷な条件ほど性能を発揮する

Hyper DuAl GP

被削材：SCM420H （すくい面コーティング有り）

150
100500Hyper DuAl

Hyper DuAl GP

Hyper DuAl SP

被削材：SCM420H （すくい面コーティング有り）

図3

表1

耐摩耗性
靱性
耐熱特性
密着性
加工用途
硬度
耐熱温度3切削速度250m/minでのHyper DuAl GP/SPの性能比較

各種コーティングの特性

DuAl EX（再研削仕様）

Hyper DuAl（再コート仕様）

Hyper DuAl GP（再コート仕様）

Hyper DuAl SP（再コート仕様）◎○△◎
ウエット＆ドライ
2,300〜2,500950℃

○○
◎
△
ドライ
2,300〜2,600
1100℃

◎◎
◎
◎
汎用加工 ウエット＆ドライ
2,400〜2,6001100℃◎◎◎◎
高能率ドライ2,500〜2,7001150℃

3. ホブ材料の開発
ホブ材料は、マテリアル部門の材料技術と工具部門の熱処理技術を融合させ開発した。
従来溶解ハイスと新材質FMHとの組織の違いを図4に示す。

Hyper DuAl GP/SPホブは、ホブ専用新溶解ハイスFMHとHyper DuAl GP/SPコートとの組合せにより、いかなる条件下でも、長寿命かつ安定した加工が可能となった。

新材質FMHは、従来溶解ハイスよりも硬化炭化物の微細化、組織結合力を強化させることにより、耐摩耗性、耐欠損性、耐熱衝撃性の全てに優れる材料に仕上げた。
従来溶解ハイス

新材質 FMH

粗大炭化物の欠け（脱落）↓損傷大炭化物の微細化・最適化
組織結合力の強化↓損傷小図4NACHI TECHNICAL REPORT

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従来溶解ハイスと新材質FMHの違い

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「Hyper DuAl SP／GPホブ」

4. Hyper DuAl SPホブの切削性能
1）超高速加工事例
超高速切削加工の事例を表2、図5、6、7に示す。
※1

Hyper DuAl

Hyper DuAl SP

切削長：43m

切削長：175m

従来のHyper DuAlホブは、高速切削によるクレータ摩耗の進行が早く、切削長43mにて寿命に到達した。それに対しHyper DuAl SPホブは、切削長175mまで加工しても、クレータ摩耗は小さい。またクレータ摩耗が抑制されたことにより、切れ刃エッジの後退※2によるVB摩耗を抑えることができた。さらに歯先、図7

歯元の擦り摩耗も安定しており、切削長の増加に伴う摩耗の進行は遅い。これにより超高速加工においては従来のHyper DuAlホブと比べて４倍の工具寿命が得られた。
表2

Hyper DuAl SPホブは、同一加工数における超高速加工条件

歯先摩耗量が、他社品の1/6であり、難削材加工に最大KT摩耗量（mm）おいても良い結果が得られた。これによりHyperDuAl SPホブは耐熱性、耐摩耗性、安定性に優れていることが検証できた。

0.25

Hyper DuAl
Hyper DuAl SP

0.2

Hyper DuAl SPホブは、高速加工や難削材加工0.15で高い性能を発揮し、今までのホブでは実現不可0.1能な領域で結果を出している。

0.050

表3050

図5

最大VB摩耗量（mm）

2）難削材加工事例
難削材加工の事例を表3、図8に示す。

ワーク諸元 ：m2.45×PA15.5°
すくい面コート有り
ホブ諸元 ：3TH×NT12、切削条件 ：V＝250m/min、f＝3.0mm/rev、
ドライ
被削材：SCM420H（硬度Hv170）100
切削長（m）

150

200

最大クレータ摩耗量の変化

0.24倍の寿命

難削材加工条件

ワーク諸元 ：m2×PA15°
すくい面コート有り
ホブ諸元 ：3TH×NT12、切削条件 ：V＝110m/min、f＝2.6mm/rev、
ドライ
被削材：S45C（硬度HB280）

他社品（ドライ用コート）

Hyper DuAl SP

最大摩耗量：0.36mm
加工数：800個

最大摩耗量：0.06mm
加工数：800個

0.15
0.1
0.05
0

クレータ摩耗大により加工終了
050

図65

寿命時の摩耗状態

Hyper DuAl
Hyper DuAl SP

100
切削長（m）

150

最大VB摩耗量の変化

200

図8加工数800個での摩耗状態

5. Hyper DuAl GPホブの切削性能
1）
ドライ加工事例

2）ウエット加工事例

一般的なドライ加工での事例を表4、図9、10に示す。

ウェット加工での事例を表5、図11、12に示す。

Hyper DuAl GPホブは、同一加工数におけるVB

DuAl EXホブは、VB摩耗が切削長150mで0.15mm

摩 耗 量が他 社 品の約 1 / 2となり、一 般 的なドライとなったのに対し、Hyper DuAl GPホブは、切削長加工において高い性能を発揮している。

350mまで安定した加工ができ、DuAl EXホブに対し、とくに、Hyper DuAl GPホブは他社品と比べ、2倍以上の工具寿命が得られた。
加工結果から、Hyper DuAl GPホブはドライ加工歯元摩耗量が改善されており、コーティング密着性やウェット加工どちらでも性能を発揮し、加工環境をに優れていることがわかる。

選ばないことが実証された。

表4

通常速ドライ加工条件

表5 ウェット加工条件

ワーク諸元 ：m1.75×PA20°
すくい面コート有り
ホブ諸元 ：4TH×NT14、切削条件 ：V＝150m/min、f＝2.0mm/rev、
ドライ
被削材：SCM420H（硬度Hv170）

ワーク諸元 ：m2.45×PA15.5°
すくい面コート有り
ホブ諸元 ：3TH×NT12、切削条件 ：V＝150m/min、f＝2.2mm/rev、
ウェット
被削材：SCM420H（硬度Hv170）
クーラント ：ユシロンカットアーバスBZ640

歯元摩耗量
歯先摩耗量

0.12
0.09
0.06
0.030

他社品

Hyper DuAl GP

被削材：SCM420H （すくい面コーティング有り）

図9 VB摩耗量の比較

最大摩耗量：0.13mm
加工数：1,900個

最大摩耗量：0.07mm
加工数：1,900個

加工数1,300個でのVB摩耗状態

NACHI TECHNICAL REPORT

0.25２倍以上の寿命

0.20.15
0.10.050

DuAl EX
Hyper DuAl GP0100

図11200
切削長（m）

300

400

最大VB摩耗量の変化

Hyper DuAl GP

他社品

図10

最大VB摩耗量（mm）

摩耗量（mm）

0.15

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DuAl EX

Hyper DuAl GP

切削長：150m

切削長：350m

図12

寿命時の摩耗状態

6

6. ニーズへの対応
ホブの使い分けとして、再研削・再コーティングで今後も、工具材料、コーティング、工具形状などのの使用には、Hyper DuAl GP/SPホブを、再研削コア技術や、アライアンス活動を通して、機械と工具（すくい面コーティングなし）で使用する場合は、コーのシーズを融合した新しい加工システムの開発にティング密着性に特化したDuAl EXホブを推奨する。

とり組み、常に一歩先をいく歯車加工用工具と加工

これら3種類のホブにより、ユーザーからの様々なシステムを提案していく。

要望に対応し、コストの削減や生産性向上に貢献することが可能となる。
ドライ加工

ウエット加工（油性、水溶性）

標準能率加工高能率加工

超高能率加工Hyper DuAl SP

再研削再コート仕様（フルコーティング）

Hyper DuAl GP

再研削仕様

DuAl EX（すくい面コーティングなし）

図13

各種コーティングの推奨使用領域

用語解説※1 クレータ摩耗
すくい面摩耗のうち、くぼみが生じる摩耗で、そのくぼみの深さ。
※2 VB摩耗
逃げ面に生じる摩耗で、その摩耗の切削方向の幅。

外周逃げ面
クレータ摩耗
側逃げ面

すくい面
逃げ面摩耗

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October / 2011〈発行〉 2011年10月10日
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