特開 2022-45082 スカイビングカッタを用いた歯車加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022045082

(43)【公開日】2022-03-18

(54)【発明の名称】スカイビングカッタを用いた歯車加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23F 5/16 20060101AFI20220311BHJP

【ＦＩ】

B23F5/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020150579

(22)【出願日】2020-09-08

(71)【出願人】

【識別番号】000005197

【氏名又は名称】株式会社不二越

(74)【代理人】

【識別番号】100192614

【弁理士】

【氏名又は名称】梅本 幸作

(74)【代理人】

【識別番号】100158355

【弁理士】

【氏名又は名称】岡島 明子

(72)【発明者】

【氏名】笠井 康

(72)【発明者】

【氏名】山崎 格

【テーマコード（参考）】

3C025

【Ｆターム（参考）】

3C025AA05

3C025AA11

(57)【要約】

【課題】モジュール等のワークの諸元やバイアス歯形の大きさに関わらず、被加工材の歯面に任意のバイアス歯形を加工できるスカイビングカッタを用いた歯車加工方法を提供する。
【解決手段】
スカイビングカッタ１０および被加工材５０を共に回転させながら、被加工材５０の内周面または外周面に歯車加工を行う方法において、スカイビングカッタ１０の回転中心である第１回転軸Ｏ１０と被加工材５０の回転中心である第２回転軸Ｏ５０が成す交差角Σを変化させながら、スカイビングカッタ１０を第２回転軸Ｏ１０に沿って移動させることで被加工材への歯車加工を行う。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スカイビングカッタおよび被加工材を共に回転させながら、前記被加工材の内周面または外周面に歯車加工を行う方法において、前記スカイビングカッタの回転中心である第１回転軸と前記被加工材の回転中心である第２回転軸が成す交差角を変化させながら、前記スカイビングカッタを前記第２回転軸に沿って移動させることで前記歯車加工を行うことを特徴とするスカイビングカッタを用いた歯車加工方法。

【請求項2】

前記第１回転軸のみを傾斜することで前記交差角を変化させることを特徴とする請求項１に記載のスカイビングカッタを用いた歯車加工方法。

【請求項3】

前記スカイビングカッタを前記第２回転軸に沿って移動させるにしたがい、前記交差角を漸次小さくすることを特徴とする請求項２に記載のスカイビングカッタを用いた歯車加工方法。

【請求項4】

前記スカイビングカッタを前記第２回転軸に沿って移動するにしたがい、前記交差角を一旦大きくした後、再び小さくすることを特徴とする請求項２に記載のスカイビングカッタを用いた歯車加工方法。

【請求項5】

前記スカイビングカッタを前記第２回転軸に沿って移動させるに従い、前記交差角を一旦小さくした後、再び大きくすることを特徴とする請求項２に記載のスカイビングカッタを用いた歯車加工方法。

【請求項6】

請求項１ないし請求項５のいずれかの歯車加工方法で前記被加工材に歯溝を加工した後、前記被加工材の回転軸に沿ってスカイビングカッタを移動させることで前記歯溝を形成する一の歯面のみを加工する第１工程と、前記第１工程後に、前記スカイビングカッタを前記回転軸に沿って再び移動することで前記一の歯面に向かい合う他の一の歯面のみを加工する第２工程と、を有していることを特徴とするスカイビングカッタを用いた歯車加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スカイビングカッタを用いて内歯車または外歯車の加工を行う歯車加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、自動車部品や産業機械部品で使用される歯車（外歯車、内歯車）同士の噛み合わせにより発生する音を低減するために、歯車の歯面形態の改良技術が種々行われている。その改良技術の１つとして、歯車の歯筋（すじ）方向に適当な膨らみを追加で加工する場合がある。

【0003】

このような加工は「クラウニング加工」と呼ばれ、クラウニング加工によって形成された歯形は「バイアス歯形」と呼ばれる。スカイビングカッタを用いた歯車加工においては、歯車加工時のスカイビングカッタの動きによってバイアス歯形が製作できる。（特許文献１および２参照）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４－１５４９２１号公報

【特許文献2】特開２０２０－０１９０９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、歯車の歯面をバイアス歯形に加工する場合、スカイビングカッタと歯車（被加工材）の軸（回転軸）間距離を一定の距離に確保する必要がある。特に、歯形の大きさに応じて軸間距離も大きくする必要がある。歯形が大きい場合、スカイビングカッタと被加工材が干渉するので、被加工材の歯面にバイアス歯形が製作できない場合がある。また、歯幅の大きい被加工材を加工する場合も同様にスカイビングカッタと被加工材が干渉する場合がある。

【0006】

例えば、特許文献２には被加工材に対するスカイビングカッタの加工位置を被加工材の周囲に沿って移動させながらバイアス歯形を製作する方法が説明されている（図１１ないし図１４参照）。この場合に、被加工材の回転軸とスカイビングカッタの回転軸が成す角度（交差角）は一定（変化しない）の状態で被加工材の上方から下方に向けて、スカイビングカッタを移動させる。ここで、歯車加工の前後における被加工材の円周方向に沿った移動角度を「オフセット角」という。

【0007】

しかし、このオフセット角が大きくなると（例えば１０°程度）、歯車加工が進むに従ってスカイビングカッタの刃と被加工材の歯が干渉するので、バイアス歯形が加工できない場合があった。また、被加工材の歯幅が大きい場合も同様に、スカイビングカッタの刃と被加工材の歯が干渉するためにバイアス歯形が加工できない場合がある。

【0008】

そこで、本発明では、モジュール等の被加工材の諸元やバイアス歯形の大きさに関わらず、被加工材の歯面に任意のバイアス歯形を加工できるスカイビングカッタを用いた歯車加工方法を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前述した課題を解決するために、本発明の歯車加工方法は、スカイビングカッタおよび被加工材を共に回転させながら、被加工材の内周面または外周面に歯車加工を行う方法において、スカイビングカッタの回転中心である第１回転軸および被加工材の回転中心である第２回転軸が成す交差角を変化させながら、スカイビングカッタを第２回転軸に沿って移動することで歯車加工を行う。この場合、第２回転軸を固定した状態で、第１回転軸のみを変化させることにより交差角を変化させても構わない。

【0010】

また、本歯車加工方法において、スカイビングカッタを第２回転軸に沿って移動させるに従って、交差角を漸次大きしたり、これとは反対にスカイビングカッタを第２回転軸に沿って移動させるに従って、交差角を漸次小さくしたりすることもできる。

【0011】

さらに、スカイビングカッタを第２回転軸に沿って移動させるに従い、交差角を一旦大きくした後、交差角を再び小さくする歯車加工方法やスカイビングカッタを第２回転軸に沿って移動させるに従い、交差角を一旦小さくした後、交差角を再び大きくする歯車加工方法であっても構わない。

【0012】

また、スカイビングカッタを用いて、前述の歯車加工方法で被加工材に歯溝を加工した後、スカイビングカッタを被加工材の第２回転軸に沿って移動することで歯溝を形成する一の歯面のみを加工する第１加工工程、第１加工工程後にスカイビングカッタを第２回転軸に沿って再び移動することで一の歯面に向かい合う他の一の歯面のみを加工する第２加工工程を追加で行うこともできる。

【発明の効果】

【0013】

本発明の歯車加工方法は、モジュール等のワークの諸元やバイアス歯形の大きさに関わらず、被加工材の歯面に任意のバイアス歯形を加工できるという効果を奏する。また、従来の加工方法では、歯車研削によりバイアス歯形を製作していた段付きギアやシャフトギア等の各種歯車においても本発明の加工方法によりバイアス歯形を製作できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態における歯車加工形態（加工開始位置）を示す。

【図2】第１実施形態における歯車加工形態（加工中間位置）を示す。

【図3】第１実施形態における歯車加工形態（加工終了位置）を示す。

【図4】第１実施形態におけるスカイビングカッタと歯車の位置関係を示す。

【図5】歯車加工後の歯形形態（加工開始位置）を示す。

【図6】歯車加工後の歯形形態（加工中間位置）を示す。

【図7】歯車加工後の歯形形態（加工終了位置）を示す。

【図8】第２実施形態における歯車加工形態（平面図）を示す。

【図9】第２実施形態における歯車加工形態（加工開始位置）を示す。

【図10】第２実施形態における歯車加工形態（加工中間位置）を示す。

【図11】第２実施形態における歯車加工形態（加工終了位置）を示す。

【図12】第２実施形態におけるスカイビングカッタと歯車の位置関係を示す。

【図13】第２実施形態における歯車加工後の歯形形態（加工開始位置）を示す。

【図14】第２実施形態における歯車加工後の歯形形態（加工中間位置）を示す。

【図15】第２実施形態における歯車加工後の歯形形態（加工終了位置）を示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明のスカイビングカッタを用いた歯車加工方法に係る第１実施形態について、図面を用いて説明する。本発明のスカイビングカッタ（以下、「カッタ」という）を用いて外歯車を加工するときのカッタと被加工材（以下、「ワーク」という）の加工開始位置，加工中間位置，加工終了位置における位置関係の模式正面図を図１～図３に示す。また、加工開始位置，加工中間位置，加工終了位置の各位置におけるカッタ１０とワーク５０の模式平面図を図４に示す。また、加工開始位置，加工中間位置，加工終了位置の各位置における加工後のワーク５０の歯形形状の模式図を図５～図７に示す。

【0016】

加工開始直後の状態は、図１に示すようにスカイビングカッタ１０の第１回転軸Ｏ１０とワーク５０の第２回転軸Ｏ５０とは、角度（以下、交差角Σという）Σａで交差していた状態で回転しながら、カッタ１０が下方（図面下側）に向かいながら、歯車加工が進む。次に、カッタ１０による歯車加工が前述の交差角Σａを小さくしながら加工が進み、加工中間位置では図２に示すように交差角Σｂとなる（Σｂ＜Σａ）。

【0017】

最後に、カッタ１０による歯車加工が終了に近づくと、さらに交差角Σは小さくなり、図３に示すようにカッタ１０の第１回転軸Ｏ１０とワーク５０の第２回転軸Ｏ５０とは、交差角Σｃとなる（Σｃ＜Σｂ）。また、加工開始直後から加工終了までの間は、図４に示すようにカッタ１０とワーク５０の位置関係は変化しない。このようにして歯車加工した場合のワーク５０の歯形は、図５ないし図７に示すように歯形の先端形状を歯車加工の開始直後から加工終了にかけて、鋭角、直角、鈍角へと変化する。

【0018】

次に、本発明のスカイビングカッタを用いた歯車加工方法に係る第２実施形態について、図面を用いて説明する。スカイビングカッタ（以下、「カッタ」という）を用いて外歯車を加工する際に、相対位置を変化させながら加工する場合の模式平面図を図８に示す。また、本発明のカッタを用いて外歯車を加工するときの第２実施形態のカッタ２０と被加工材（以下、「ワーク」という）の加工開始位置，加工中間位置，加工終了位置における位置関係の模式正面図を図９～図１１に示す。また、加工開始位置，加工中間位置，加工終了位置の各位置におけるカッタ２０とワーク６０の模式平面図を図１２に示す。加工開始位置，加工中間位置，加工終了位置の各位置における加工後のワーク６０の歯形形状の模式図を図１３～図１５に示す。

【0019】

まず、歯車加工の開始直後の状態は、図９に示すようにカッタ２０の第１回転軸Ｏ２０とワーク６０の第２回転軸Ｏ６０（図９中では第２回転軸Ｏ６０と平行である仮想軸Ｏ６１を設定）とは、交差角Σｄで交差していた状態で回転しながら、カッタ２０が下方（図面下側）に向かいながら、歯車加工が進む。次に、カッタ２０による歯車加工が前述の交差角Σｄを小さくしながら加工が進み、加工中間位置では図１０に示すように交差角Σｅとなる（Σｅ＜Σｄ）。最後に、カッタ２０による歯車加工が終了に近づくと、さらに交差角Σは小さくなり、図１１に示すようにカッタ２０の第１回転軸Ｏ２０とワーク６０の第２回転軸Ｏ６０（図１１中では第２回転軸Ｏ６０と平行である仮想軸Ｏ６２を設定）とは、交差角Σｆとなる（Σｆ＜Σｅ）。

【0020】

同時に、歯車加工の開始直後から加工終了までの間は、図８に示すようにカッタ２０とワーク６０の位置関係は、少しずつワーク６０の円周方向の相対位置を変えながら歯車加工が進む（オフセット角α）。それに伴い、カッタ２０の第１回転軸Ｏ２０とワーク６０の第２回転軸Ｏ６０の相対位置は、図１２に示すようにカッタ２０の刃とワーク６０の歯が干渉することなく、歯車加工が進む。このようにして歯車加工した場合のワークの歯形は、図１３ないし図１５に示すように歯形の先端形状を歯車加工の開始直後から加工終了にかけて、鋭角、直角、鈍角へと変化する。

【符号の説明】

【0021】

１０，２０ スカイビングカッタ（カッタ）
５０，６０ 被加工材（ワーク）
Ｏ１０，Ｏ２０ 第１回転軸（スカイビングカッタの回転軸）
Ｏ５０，Ｏ６０ 第２回転軸（被加工材の回転軸）
Ｏ６１，Ｏ６２ 第２回転軸に平行な仮想軸
α オフセット角
Σａ～Σｆ 交差角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】