ウォーム切削用スローアウェイチップ及びウォーム加工ヘッド
【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。
【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。
【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
【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
【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。
【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。
【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2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2013−6227(P2013−6227A)
【公開日】平成25年1月10日(2013.1.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−139195(P2011−139195)
【出願日】平成23年6月23日(2011.6.23)
【出願人】(000001247)株式会社ジェイテクト (7,053)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年1月10日(2013.1.10)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年6月23日(2011.6.23)
【出願人】(000001247)株式会社ジェイテクト (7,053)
【Fターム(参考)】
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