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【発明の名称】 ネジ状電着工具および歯車の加工方法
【発明者】 【氏名】藤嵜 和寛

【要約】 【課題】工具やワーク歯車の交換に要する時間や労力を削減して効率的な歯車の加工を可能とし、その上で荒加工されたワーク歯車を仕上げ加工する際の位相合わせを簡略化して、加工効率の一層の向上を図る。

【解決手段】外形が概略円柱状の工具本体1の外周に、この工具本体1の軸線O回りに捩れるネジ状の加工部8,12が設けられて、この加工部8,12の表面に、砥粒が電着された砥粒層7,11が形成されてなるネジ状電着工具であって、工具本体1の外周に、粒径の大きな砥粒が電着された荒加工部8と、粒径の小さな砥粒が電着された仕上げ加工部12とを軸線O方向に隣接して同軸に設ける。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外形が概略円柱状の工具本体の外周に、この工具本体の軸線回りに捩れるネジ状の加工部が設けられて、この加工部の表面に、砥粒が電着された砥粒層が形成されてなるネジ状電着工具であって、上記工具本体の外周には、粒径の大きな上記砥粒が電着された荒加工部と、粒径の小さな砥粒が電着された仕上げ加工部とが上記軸線方向に隣接して同軸に設けられていることを特徴とするネジ状電着工具。
【請求項2】
上記工具本体は、上記荒加工部を有する荒加工工具部材と、上記仕上げ加工部を有する仕上げ加工工具部材とが、位相合わせ手段によって互いの上記ネジ状の加工部の位相を合わせて組み立てられることにより構成されていることを特徴とする請求項1に記載のネジ状電着工具。
【請求項3】
上記荒加工工具部材と仕上げ加工工具部材とは一方が他方に嵌合可能な概略円筒状とされ、上記位相合わせ手段は、こうして嵌合された上記荒加工工具部材と仕上げ加工工具部材とを上記軸線方向と周方向とに位置決めしつつ固定する固定ネジであることを特徴とする請求項2に記載のネジ状電着工具。
【請求項4】
請求項1から請求項3のいずれかに記載のネジ状電着工具を用いて、上記荒加工部によりワーク歯車の荒加工を行い、続いて上記仕上げ加工部により該ワーク歯車の仕上げ加工を行うことを特徴とする歯車の加工方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、工具本体の外周にネジ状の加工部が設けられて、この加工部の表面に砥粒が電着された砥粒層が形成されてなるネジ状電着工具、およびこのようなネジ状電着工具を用いた歯車の加工方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
この種のネジ状電着工具として、例えば特許文献1には、創成法によりワーク歯車と工具とに相対運動を与えて歯形を削り出すものとして、電着ウォーム状工具が記載されている。このような電着工具においては、ネジ状に形成された加工部を有する台金の加工部表面に、ダイヤモンドやcBN等の超砥粒を電着した砥粒層を形成したものが知られており、このネジ状の加工部をワーク歯車素材に噛み合わせて両者を相対回転させることにより、硬質のこのような超砥粒によってワーク歯車素材を削り取って歯形を創成してゆく。
【特許文献1】特開2003−266241号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ところで、このようなネジ状電着工具による歯車の加工においても、通常は粒径の大きな砥粒が加工部に電着された荒加工用のネジ状電着工具によってワーク歯車の荒加工を行い、次いでこれよりも粒径の小さな砥粒が加工部に電着された仕上げ加工用のネジ状電着工具を用いてワーク歯車の歯形を所定の精度に仕上げてゆく。ところが、このような加工は、加工機に荒加工用工具を取り付けて一定数のワーク歯車を荒加工した後、仕上げ加工用工具に交換して荒加工されたワーク歯車を仕上げ加工してゆくことになるため、工具交換のための時間や労力を要するのは勿論、仕上げ加工の際には荒加工されたワーク歯車の歯形が仕上げ加工用工具のネジ状の加工部に噛み合うようにワーク歯車ごとに位相を合わせなければならず、加工効率が一層損なわれることになる。
【0004】
本発明は、このような背景の下になされたもので、工具やワーク歯車の交換に要する時間や労力を削減して効率的な歯車の加工が可能なネジ状電着工具および歯車の加工方法を提供することを目的とし、その上で荒加工されたワーク歯車を仕上げ加工する際の位相合わせを簡略化して、加工効率の一層の向上を図ることが可能なネジ状電着工具および歯車の加工方法を提供することをさらなる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のネジ状電着工具は、外形が概略円柱状の工具本体の外周に、この工具本体の軸線回りに捩れるネジ状の加工部が設けられて、この加工部の表面に、砥粒が電着された砥粒層が形成されてなるネジ状電着工具であって、上記工具本体の外周には、粒径の大きな上記砥粒が電着された荒加工部と、粒径の小さな砥粒が電着された仕上げ加工部とが上記軸線方向に隣接して同軸に設けられていることを特徴とする。また、本発明の歯車の加工方法は、このようなネジ状電着工具を用いて、上記荒加工部によりワーク歯車の荒加工を行い、続いて上記仕上げ加工部により該ワーク歯車の仕上げ加工を行うことを特徴とする。
【0006】
従って、このようなネジ状電着工具では、1つの工具本体に、粒径の大きな上記砥粒が電着された荒加工部と、粒径の小さな砥粒が電着された仕上げ加工部とが同軸に設けられているので、荒加工部によってワーク歯車に荒加工を施した後、このワーク歯車を加工機に取り付けたまま工具本体と軸線方向に相対移動させることにより、上記加工方法のように続けて仕上げ加工部によって歯形を所定の精度に仕上げ加工することができる。従って、工具やワーク歯車の交換に要する時間や労力を削減して効率的な歯車の加工を行うことが可能となる。
【0007】
そして、さらに上記ネジ状電着工具においては、上記工具本体を、上記荒加工部を有する荒加工工具部材と、上記仕上げ加工部を有する仕上げ加工工具部材とを、位相合わせ手段によって互いの上記ネジ状の加工部の位相を合わせて組み立てることによって構成されるようにすることにより、ネジ状の荒加工部と仕上げ加工部とが連続するネジの螺旋に沿って配設されることになるので、荒加工の際に合わせられた荒加工部とワーク歯車の歯形との位相に基づいて、仕上げ加工の際の仕上げ加工部とワーク歯車の歯形との位相合わせを行うことができ、ワーク歯車が連続して加工されることとも相俟って加工効率の一層の向上を図ることができる。また、一体に形成された工具本体に粒度の異なる砥粒を所定の加工部に電着するのはマスキングが困難であって容易ではないが、こうして工具本体を別体の荒加工工具部材と仕上げ加工工具部材とにより組み立てて構成することで、当該ネジ状電着工具の製造を容易に行うことも可能となる。
【0008】
ここで、このように別体とされた荒加工工具部材と仕上げ加工工具部材とを、上記位相合わせ手段によって荒加工部と仕上げ加工部との位相を合わせて組み立てるのに、例えば上記荒加工工具部材と仕上げ加工工具部材とを一方が他方に嵌合可能な概略円筒状とし、上記位相合わせ手段を、こうして嵌合された上記荒加工工具部材と仕上げ加工工具部材とを上記軸線方向と周方向とに位置決めしつつ固定する固定ネジとすることで、比較的簡単な構造でありながらも荒加工工具部材と仕上げ加工工具部材の組立剛性を確保しつつ、確実に荒加工部と仕上げ加工部の位相を合わせることができる。
【発明の効果】
【0009】
このように、本発明のネジ状電着工具および該ネジ状電着工具を用いた本発明の歯車の加工方法によれば、荒加工と仕上げ加工との間で工具やワーク歯車を交換する必要がなく、歯車を加工する際の加工効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
図1ないし図7は、本発明のネジ状電着工具の一実施形態を示すものである。本実施形態において工具本体1は、図2ないし図4に示す荒加工工具部材2と図5ないし図7に示す仕上げ加工工具部材3とが組み立てられて構成されている。これら荒加工工具部材2と仕上げ加工工具部材3とは鋼材等により形成されて、上記各図に示されるように外形が軸線Oを中心とした概略多段の円筒状をなすものであり、本実施形態では荒加工工具部材2の内周に仕上げ加工工具部材3の一端側(図6において左側)が嵌挿させられて、位相合わせ手段としての固定ネジ4によって螺着されることにより一体化させられる。
【0011】
このうち、上記荒加工工具部材2は、上記軸線方向に扁平した円筒状、あるいは円環状をなしており、その内径は一端側(図3において左側)が他端側(図3において右側)より僅かに小さくされる一方、外径は逆に他端側が一端側より小さくされ、この他端側に上記固定ネジ4が挿通される複数(本実施形態では6つ)の取付孔5が、軸線Oに直交する1の平面上において周方向に等間隔に、かつそれぞれ上記軸線Oに直交する方向に貫設されている。なお、この取付孔5は、径方向外周側が内周側より一段大径とされた段付き孔とされている。また、この荒加工工具部材2の軸線O方向両端面は該軸線Oに垂直な平面とされ、ただしこのうち上記一端側の端面の内周縁には、この一端側に凸となる環状凸部が形成されている。
【0012】
そして、この荒加工工具部材2の外径が大径とされた一端側の外周部には、軸線O回りに一定の方向に一定の捩れ角でねじれた1または複数条(本実施形態では2条)の断面略台形状のネジ状部6が形成されており、このネジ状部6の表面には、ダイヤモンドまたはcBN等の超砥粒(本実施形態ではcBN)をNi等の金属めっき相に均一に分散して電着した砥粒層7が被覆されていて、荒加工部8が形成されている。この荒加工部8の砥粒層7に電着される上記砥粒の粒径は、後述する仕上げ加工部の砥粒よりも平均粒径が大きく、本実施形態では例えば粒度が#80程度とされている。なお、砥粒層7は、荒加工工具部材2の他の部分にマスキングを施して電着を行うことにより、上記ネジ状部6の表面(ネジ山間の谷部も含む)だけに被覆されている。
【0013】
一方、仕上げ加工工具部材3は、その一端側に、上記荒加工工具部材2の内周部に嵌挿可能な外径で、かつ軸線O方向の長さが該荒加工工具部材2と略等しくされた円筒状の嵌合部9を有するとともに、他端側はこの嵌合部9より大径とされ、その外周部には、この荒加工工具部材2における上記ネジ状部6と軸線O回りに同一方向に等しい進み角でねじれる同数条かつ同ネジ径のネジ状部10が形成されている。なお、本実施形態ではこのネジ状部10は軸線O方向の長さもネジ状部6と等しくされて、すなわちネジ状部6と同一形状をなしている。
【0014】
そして、このネジ状部10の表面には、やはりダイヤモンドまたはcBN等の超砥粒(本実施形態ではcBN)をNi等の金属めっき相に均一に分散して電着した砥粒層11が被覆されていて、仕上げ加工部12が形成されている。ただし、この仕上げ加工部12の砥粒層11に電着される砥粒の粒径は、上述したように荒加工部8に電着される砥粒よりも平均粒径が小さく、本実施形態では粒度で例えば#200程度とされている。なお、この砥粒層11も荒加工工具部材2の砥粒層7と同様に、上記ネジ状部10のネジ山間の谷部も含む表面だけに被覆されている。
【0015】
また、この仕上げ加工部12が形成される仕上げ加工工具部材3の上記他端側部分の軸線O方向を向く両側面と、上記嵌合部9の一端側を向く端面とは、軸線Oに垂直に形成されている。ただし、この嵌合部9の端面内周縁には軸線O方向に扁平した環状凸部が形成される一方、仕上げ加工部12が形成される上記他端側部分の他端側を向く側面の内周側には、外径は嵌合部9より小さく、かつ内径は該嵌合部9から上記仕上げ加工部12にかけての部分より僅かに大きくされた軸線Oを中心とする環状壁部13が形成されており、この環状壁部14には軸線Oに対する直径方向にキー溝15が形成されている。
【0016】
さらに、上記嵌合部9の外周面は、その仕上げ加工部12側が一端側より僅かに小径となるようにされており、この小径部には上記位相合わせ手段としての固定ネジ4がねじ込まれるネジ孔13が、上記取付孔5と同数、やはり軸線Oに直交する1の平面上において周方向に等間隔に、かつそれぞれ上記軸線Oに直交する方向に形成されている。ここで、これらのネジ孔13は、仕上げ加工工具部材3一端側の上記嵌合部9を荒加工工具部材2の内周に嵌挿させ、該荒加工工具部材2の他端面を仕上げ加工工具部材3の仕上げ加工部12が形成される上記他端側部分の一端側を向く側面に当接させた状態で、軸線O方向の位置が上記取付孔5と一致するように設定されている。
【0017】
そして、本実施形態では、この状態で取付孔5とネジ孔13の周方向の位置を合わせた上で、上記固定ネジ4をそれぞれ外周側から取付孔5に挿入してネジ孔13にねじ込むことにより、荒加工工具部材2と仕上げ加工工具部材3とが一体化させられて、一端側の外周に荒加工部8が設けられるとともに、これと軸線O方向に隣接して他端側の外周に仕上げ加工部12が同軸に設けられた工具本体1が構成される。さらに、このとき上記位相合わせ手段によって、荒加工部8におけるネジ状部6と仕上げ加工部12におけるネジ状部10とのネジの位相が一致させられるように、すなわちこれらのネジ状部6,10の一方をその捩れに沿って延長した際に他方に連続するようになされている。
【0018】
このように荒加工工具部材2と仕上げ加工工具部材3とが一体化されて工具本体1が構成されたネジ状電着工具は、仕上げ加工工具部材3の内周部に加工機の駆動軸が嵌挿させられるとともに、上記環状壁部14のキー溝15にこの駆動軸のキーが嵌合させられて、軸線O回りに該駆動軸と一体回転可能に加工機に支持される。そして、この加工機の他の軸に支持されたワーク歯車に上記荒加工部8と仕上げ加工部12のネジ状部6,10が噛合させられつつ、このワーク歯車に対して相対回転させられて、上記砥粒層7,11によりワーク歯車に歯形を形成してゆく。
【0019】
ここで、上記構成のネジ状電着工具を用いた本発明の歯車の加工方法の一実施形態では、こうして加工機に工具本体1とワーク歯車とを支持しておいて、まず上記荒加工部8によりワーク歯車の荒加工を行う。このとき、荒加工部8に電着された砥粒は粒径の大きなものであるので切れ味が鋭くて加工能率が高く、溶着等が発生するのを防止することができる。そして、本実施形態の加工方法では、この荒加工が終了した後にワーク歯車を加工機に支持したまま、次いで工具本体1を駆動軸ごと軸線O方向一端側にワーク歯車に対して相対移動させ、この荒加工に続いて上記仕上げ加工部12により同ワーク歯車の仕上げ加工を行う。これにより、歯車の歯形を精度良く形成することができるとともに面荒度の向上を図ることができる。
【0020】
従って、このような本実施形態のネジ状電着工具およびこれを用いた歯車の加工方法では、1つのワーク歯車の荒加工が終了するごとにワーク歯車を取り替えて再び荒加工を行い、こうして荒加工が終了した後に、次は工具を交換して個々のワーク歯車に仕上げ加工を行う場合と比べ、工具を交換する必要がなく、またワーク歯車の加工機への着脱も1度で済む。このため、これら工具やワーク歯車の交換に要する時間や労力を大幅に削減することができ、多数の歯車を加工する場合でも短時間で効率的な加工を行うことが可能となる。
【0021】
そして、さらに本実施形態のネジ状電着工具においては、その工具本体1が、荒加工部8を備えた荒加工工具部材2と仕上げ加工部12を備えた仕上げ加工工具部材3とが、位相合わせ手段としての固定ネジ4によって互いのネジ状部6,10の位相を合わせた状態で一体化されて構成されており、上述のように1つのワーク歯車に対して荒加工から仕上げ加工に移行する際に、荒加工時にワーク歯車の歯形と噛合した荒加工部8のネジ状部6の位相に基づいて、仕上げ加工部12のネジ状部10をこの歯形と確実に噛合するように位相合わせをすることができる。このため、これら荒加工から仕上げ加工に移行する際にも位相合わせに要する時間や労力を削減することができ、連続してワーク歯車の加工を行うことができて加工効率の一層の向上を図ることが可能となる。
【0022】
また、元々一体に形成された工具本体に粒径の異なる砥粒を電着して荒加工部と仕上げ加工部を形成するには、例えばこれら荒加工部と仕上げ加工部の一方以外の部分にマスキングを施した上で砥粒を電着して砥粒層を形成し、しかる後にこの砥粒層を含めて荒加工部と仕上げ加工部の他方以外の部分にマスキングを施して異なる粒径の砥粒を電着しなければならず、後者のマスキングの際には先に形成された砥粒層もマスキングしなければならないので、電着のハンドリングなどでマスキングが破損し、Ni等の金属めっきが先に電着された砥粒面に侵入してしまい、電着工具の製造が困難となるおそれがある。ところが、これに対して、別体の荒加工工具部材2と仕上げ加工工具部材3とを組み立てて一体化する本実施形態では、各工具部材2,3にはそれぞれ単一の平均粒径の砥粒を電着すればよいので、このような問題が生じることはなく、当該電着工具の製造を容易に行うことが可能となる。
【0023】
また、本実施形態では、このように別体に形成された荒加工工具部材2と仕上げ加工工具部材3とを、仕上げ加工工具部材3の嵌合部9が荒加工工具部材2の内周に嵌合可能な概略多段の円筒状とし、こうして嵌合された荒加工工具部材2と仕上げ加工工具部材3とを位相合わせ手段の固定ネジ4により軸線O方向と周方向とに位置決めしつつ固定することにより、工具本体1として一体化するとともに荒加工部8と仕上げ加工部12のネジ状部6,10の位相を合わせるようにしている。従って、比較的簡単な構造ながらも、これら荒加工工具部材2と仕上げ加工工具部材3とを嵌合させることで工具本体1としての組立剛性を十分に確保することができ、また位相合わせ手段としての固定ネジ4が挿入、螺着される取付孔5とネジ孔13の位置を正確に形成することで、荒加工部8と仕上げ加工部12との位相合わせも確実に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明のネジ状電着工具の一実施形態を示す一部破断側面図である。
【図2】図1に示す実施形態における荒加工工具部材2を軸線O方向一端側から見た図である。
【図3】図1に示す実施形態における荒加工工具部材2の一部破断側面図である。
【図4】図1に示す実施形態における荒加工工具部材2を軸線O方向他端側から見た図である。
【図5】図1に示す実施形態における仕上げ加工工具部材3を軸線O方向一端側から見た図である。
【図6】図1に示す実施形態における仕上げ加工工具部材3の一部破断側面図である。
【図7】図1に示す実施形態における仕上げ加工工具部材3を軸線O方向他端側から見た図である。
【符号の説明】
【0025】
1 工具本体
2 荒加工工具部材
3 仕上げ加工工具部材
4 固定ネジ(位相合わせ手段)
5 取付孔
6,10 ネジ状部
7,11 砥粒層
8 荒加工部
9 嵌合部
12 仕上げ加工部
13 ネジ孔
O 工具本体1の軸線
【出願人】 【識別番号】000006264
【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社
【出願日】 平成18年10月31日(2006.10.31)
【代理人】 【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武

【識別番号】100108578
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 詔男

【識別番号】100101465
【弁理士】
【氏名又は名称】青山 正和

【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦

【識別番号】100106057
【弁理士】
【氏名又は名称】柳井 則子


【公開番号】 特開2008−110461(P2008−110461A)
【公開日】 平成20年5月15日(2008.5.15)
【出願番号】 特願2006−296392(P2006−296392)