JP6529204B2 - スカイビング加工用カッタ - Google Patents

Description

本発明は、内歯車素材をスカイビング加工して内歯車を製造するためのスカイビング加工用カッタに関する。

例えば、以下の特許文献１に記載されているスカイビング加工用カッタは、樽形又は円錐台形の基体と、この基体の外周面から突出している複数の刃部と、を備えている。なお、円錐台形とは、円錐を底面に平行な面で切り、円錐の頂点を含む側を除いた部分の形状である。複数の刃部は、基体の中心軸に対する周方向で互い離れている。各刃部の刃すじは、中心軸線に対して傾斜した方向に延びている。また、刃部は、刃すじに対して交差する方向に延びる切れ刃溝により、複数の分断刃に分断されている。

特許第５８６４０３５号公報

内歯車の製造者は、内歯車を目的の形状に精密に加工すると共に、この内歯車を製造する際に使用するカッタの長寿命化を望んでいる。

そこで、本発明は、内歯車を目的の形状に精密に形成でき、且つ長寿命化を図ることができるスカイビング加工用カッタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのスカイビング加工用カッタは、
軸線に対して垂直な断面形状が円形を成す基体と、前記基体の外周面から突出して、前記軸線に対する周方向に互いの間隔をあけて複数形成され、前記軸線に対して傾斜した方向に刃すじが延びている刃部と、を有し、前記刃部は、前記刃すじに対して交差する方向に延びる切れ刃溝により、複数の分断刃に分断されており、前記分断刃は、前記分断刃の形成部分のうちで最も前記基体から離れているエッジである外周切れ刃を有し、前記軸線に対する前記刃すじの角度である捩じれ角は、前記刃部を構成する複数の前記分断刃における軸線方向の位置に応じて異なる。

ここで、歯すじがワーク軸線に対して傾斜し、しかも、この歯すじの捩じれ角がワーク軸線が延びる方向のいずれの位置でも一定の内歯車をスカイビング加工法で加工するとする。当該スカイビング加工用カッタでは、軸線に対する刃すじの角度である捩じれ角が、刃部を構成する複数の分断刃における軸線方向の位置に応じて異なる。このため、当該スカイビング加工用カッタでは、刃部を構成する全ての分断刃をワークの歯溝に対して正確な箇所に位置させることができる。よって、当該スカイビング加工用カッタでは、ワークの加工精度を高めることができる。また、当該スカイビング加工用カッタでは、刃部を構成する全ての分断刃をワークの歯溝に対して正確な箇所に位置させることができるため、刃部を構成する各分断刃にかかる負荷を抑えることができ、このスカイビング加工用カッタの寿命を長くすることができる。

ここで、前記スカイビング加工用カッタにおいて、前記刃部を構成する複数の前記分断刃のうちで基準刃を除く一以上の分断刃の捩じれ角は、前記基準刃から該当分断刃までの距離が大きくなるに連れて、前記基準刃の捩じれ角に対する変化量が大きくてもよい。

当該スカイビング加工用カッタでは、刃部を構成する全ての分断刃をワークの歯溝に対して、より正確な箇所に位置させることができる。

また、以上のいずれかの前記スカイビング加工用カッタにおいて、前記刃部を構成する複数の前記分断刃のうちで基準刃を除く一以上の前記分断刃の捩じれ角は、前記基準刃から該当分断刃までの距離が大きくなるに連れて大きくなっていてもよい。

当該スカイビング加工用カッタでは、刃部を構成する全ての分断刃をワークの歯溝に対して、より正確な箇所に位置させることができる。

以上のいずれかの前記スカイビング加工用カッタにおいて、前記捩じれ角が１０°以下の前記分断刃の前記外周切れ刃は、前記軸線に対して垂直な仮想平面内にあってもよい。

当該スカイビング加工用カッタでは、軸線方向の位置が互いに同じ複数の分断刃の各外周切れ刃が、軸線に対して垂直な１つの仮想平面内で延びることなる。このため、当該スカイビング加工用カッタでは、軸線方向の位置が互いに同じ複数の分断刃の各外周切れ刃、及びこの外周切れ刃に連なるすくい面を、周方向で隣接する分断刃相互で一緒に加工することができる。

以上のいずれかの前記スカイビング加工用カッタにおいて、前記捩じれ角が１０°より大きい前記分断刃の前記外周切れ刃は、前記刃すじに対して垂直な仮想平面内にあってもよい。

スカイビング加工用カッタでは、刃すじが延びている方向が切削方向になる。このため、外周切れ刃が刃すじに対して垂直な仮想平面内で延びていると、外周切れ刃の両側の部分での切削負荷が等しくなり、外周切れ刃の各位置での摩耗量を均一化できる。

以上のいずれかの前記スカイビング加工用カッタにおいて、前記軸線方向に並ぶ複数のカッタピースを備え、前記カッタピースは、複数の前記刃部のそれぞれを構成する前記分断刃のうち、前記軸線方向の位置が互いに一致し、前記周方向に並んでいる複数の分断刃の集まりである分断刃列と、前記基体の一部分で前記分断刃列が外周に形成されている分断基体と、を有し、前記分断基体は、互いに分離可能であり、さらに、複数の前記カッタピース相互間における前記分断刃の前記周方向の相対的位置を定める位置決め部材を備えてもよい。

当該スカイビング加工用カッタは、互いに分離可能な複数の分断基体を備え、しかも、１つの分断基体には、１つの刃部を構成する複数の分断刃のうち、１つの分断刃のみが形成されている。このため、１つの刃部を構成する複数の分断刃のうち、１つの分断刃を、この刃部を構成する他の分断刃に干渉することなく加工することができる。

本発明の一態様のスカイビング加工用カッタによれば、内歯車を目的の形状に精密に形成でき、且つその長寿命化を図ることができる。

第一実施形態におけるスカイビング加工機の斜視図である。 第一実施形態におけるスカイビング加工用カッタの斜視図である。 図２におけるIII−III線断面図である。 第一実施形態における分割刃の斜視図である。 図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。 図４におけるＶI−ＶI線断面図である。 第一実施形態における刃部を構成する複数の分断刃のサイズを説明するための説明図である。 第一実施形態における刃部を構成する複数の分断刃の捩じれ角及び周方向の位置を示す説明図である。 第一実施形態における刃部を構成する複数の分断刃の捩じれ角の変化量を示すグラフである。 第一実施形態における加工中のスカイビング加工用カッタ及びワークの斜視図である。 第一実施形態における加工中のスカイビング加工用カッタの側面図である。 第二実施形態におけるスカイビング加工用カッタの側面図である。 第三実施形態におけるスカイビング加工用カッタの側面図である。 第三実施形態におけるスカイビング加工用カッタの斜視図である。 図１４におけるＸＶ−ＸＶ線断面図である。 第四実施形態におけるスカイビング加工用カッタの側面図である。

以下、本発明に係るスカイビング加工用カッタの各種実施形態について、図面を用いて説明する。

「第一実施形態」
図１〜図１１を参照して、スカイビング加工用カッタの第一実施形態について説明する。

まず、スカイビング加工用カッタが装着されるスカイビング加工機について説明する。

スカイビング加工機は、図１に示すように、ベッド１、コラム２、サドル３、ヘッド４、スライダ５、主軸ユニット６、及び、回転テーブル７を備える。

コラム２は、鉛直方向に延びている。ここで、鉛直方向をＺ方向、Ｚ方向に垂直な方向をＹ方向、Ｚ方向及びＹ方向に垂直な方向をＸ方向とする。このコラム２は、Ｘ方向に移動可能にベッド１に取り付けられている。サドル３は、Ｚ方向に移動可能にコラム２に取り付けられている。ヘッド４は、Ｘ方向に延びるヘッド軸線Ａｈ回りに回転可能に、サドル３に取り付けられている。スライダ５は、このヘッド軸線Ａｈに対して垂直な方向に移動可能に、ヘッド４に取り付けられている。主軸ユニット６は、スライダ５に固定されている。主軸ユニット６は、カッタアーバ１０を介して、スカイビング加工用カッタ１００を保持し、このスカイビング加工用カッタ１００を主軸線Ａｍ回りに回転させる。スカイビング加工用カッタ１００の回転中心軸線であるカッタ軸線Ａｃは、主軸ユニット６に保持された状態で、この主軸ユニット６の主軸線Ａｍの延長線上に位置する。

回転テーブル７は、ベッド１上で、コラム２からＸ方向に離れた位置に配置されている。この回転テーブル７は、Ｚ方向に延びるテーブル軸線Ａｔを中心として回転可能にベッド１に設けられている。この回転テーブル７上には、内歯車素材である円筒状のワークＷを保持するワーク保持器１９が取り付けられる。

スカイビング加工用カッタ１００は、図２及び図３に示すように、カッタ軸線Ａｃを中心として樽形の基体１１０と、基体１１０の外周面から突出している複数の刃部１２０と、を有する。なお、以下では、カッタ軸線Ａｃが延びる方向を軸線方向Ｄａ、カッタ軸線Ａｃに対する周方向を単に周方向Ｄｃとする。また、軸線方向Ｄａの一方側を先端側Ｄａａ、他方側を取付側Ｄａｂとする。

基体１１０は、前述したように、カッタ軸線Ａｃを中心として樽形を成している。このため、基体１１０は、軸線方向Ｄａのいずれの位置でも、カッタ軸線Ａｃに対して垂直な断面形状が円形である。この基体１１０は、軸線方向Ｄａの中央位置で外径が最大で、この中央位置から先端側Ｄａａ及び取付側Ｄａｂに向かうに連れて漸次外径が小さくなる。この基体１１０には、軸線方向Ｄａに貫通する取付孔１１２が形成されている。この取付孔１１２は、カッタ軸線Ａｃを中心として円柱状である。この基体１１０には、さらに、取付孔１１２の内周面からカッタ軸線Ａｃに対する径方向外側に凹むキー溝１１３が形成されている。このキー溝１１３は、基体１１０の取付側Ｄａｂの端面から先端側Ｄａａの端面まで軸線方向Ｄａに延びている。

カッタアーバ１０は、スカイビング加工用カッタ１００の取付孔１１２に挿入可能なカッタ取付部１２と、主軸ユニット６に保持される被保持部１５と、を有する。カッタ取付部１２及び被保持部１５は、いずれも、アーバ軸線Ａａを中心として円柱状である。このアーバ軸線Ａａは、スカイビング加工用カッタ１００の取付孔１１２にカッタ取付部１２が挿入された状態で、カッタ軸線Ａｃと一致する。そこで、以下では、便宜的に、アーバ軸線Ａａが延びる方向もカッタ軸線Ａｃが延びる方向である軸線方向Ｄａとし、アーバ軸線Ａａが延びる方向の一方側を先端側Ｄａａ、他方側を取付側Ｄａｂとする。

被保持部１５の外径は、カッタ取付部１２の外径よりも大きい。カッタ取付部１２は、被保持部１５の先端側Ｄａａに設けられている。カッタ取付部１２には、このカッタ取付部１２の外周面からアーバ軸線Ａａに対する径方向内側に凹むキー溝１３が形成されている。このキー溝１３は、軸線方向Ｄａに延びている。カッタ取付部１２の先端側Ｄａａの部分には、雄ネジ１４が形成されている。

スカイビング加工用カッタ１００をカッタアーバ１０に取り付ける際には、まず、カッタアーバ１０のカッタ取付部１２をスカイビング加工用カッタ１００の取付孔１１２に挿入する。次に、スカイビング加工用カッタ１００のキー溝１１３及びカッタアーバ１０のキー溝１３で形成されるキー空間にキー１７を挿入する。そして、カッタアーバ１０の雄ネジ１４に、固定ナット１８を捻じ込む。以上で、カッタアーバ１０に対するスカイビング加工用カッタ１００の取り付けが完了する。

複数の刃部１２０は、周方向Ｄｃでお互いに離れている。各刃部１２０の刃すじＬは、カッタ軸線Ａｃに対して傾斜した方向に延びている。また、刃部１２０は、刃すじＬに対して交差する方向に延びる切れ刃溝１２１により、複数の分断刃１２２に分断されている。本実施形態において、１つの刃部１２０は、４又は５つの分断刃１２２を有する。なお、図３では、便宜的に、１つの刃部１２０を構成する複数の分断刃１２２を、カッタ軸線Ａｃを含む仮想平面内で軸線方向Ｄａに並べて描いている。

分断刃１２２は、図４〜図６に示すように、外周切れ刃１２３、一対の側切れ刃１２４、すくい面１２５、外周逃げ面１２６、背面１２７、及び、一対の側逃げ面１２８を有する。すくい面１２５、一対の側逃げ面１２８、及び背面１２７は、いずれも、基体１１０の外周面からカッタ軸線Ａｃに対する径方向外側に向かって広がっている。すくい面１２５は、刃すじＬが延びる方向の先端側Ｄａａを向いている。一対の側逃げ面１２８は、刃すじＬに対して垂直な方向成分を有する方向を向いている。一対の側逃げ面１２８は、互いに背合わせの関係である。背面１２７は、すくい面１２５よりも刃すじＬが延びる方向の取付側Ｄａｂに位置し、且つ刃すじＬが延びる方向の取付側Ｄａｂを向いている。背面１２７は、すくい面１２５と背合わせの関係にある。外周逃げ面１２６は、すくい面１２５の径方向外側の縁から背面１２７の径方向外側の縁まで刃すじＬに沿った方向に広がっている。外周切れ刃１２３は、すくい面１２５と外周逃げ面１２６との角であるエッジで形成される。よって、すくい面１２５は、外周切れ刃１２３から基体１１０に近づく側に広がっている。また、背面１２７は、外周逃げ面１２６で外周切れ刃１２３とは反対側の端から基体１１０側に広がっている。外周切れ刃１２３は、分断刃１２２の形成部分のうちで最も基体１１０から離れている。側切れ刃１２４は、すくい面１２５と側逃げ面１２８との角であるエッジで形成される。

図５に示すように、刃すじＬに対して垂直な仮想平面Ｐａに対するすくい面１２５の角度であるすくい角θ１は、０°以上で２０°以下である。すくい角θ１が０°未満であると、切削負荷が大きくなって、加工面の面性状が悪化すると共に、摩耗量が大きくなるおそれがある。また、すくい角θ１が２０°を超えると、刃先強度が低下して、チッピング等を引き起こすおそれがある。このため、すくい角θ１は、以上の角度範囲であることが好ましい。

刃すじＬに対する外周逃げ面１２６の角度である外周逃げ角θ２は、０°より大きく１２°以下である。外周逃げ角θ２が、０°以下であると、外周逃げ面１２６で内歯車の歯底部を擦ってしまい、内歯車の歯底部の面性状が悪化すると共に、外周逃げ面１２６の摩耗量が大きくなる。また、外周逃げ角θ２が１２°を超えると、カッタの有効歯幅を大きくして製作することが難しく、カッタの長寿命化が困難になる。このため、外周逃げ角θ２は、以上の角度範囲であることが好ましい。なお、この外周逃げ角θ２は、５°以上であることが特に好ましい。外周逃げ角θ２が５°以上であると、切削時の分断刃１２２の弾性変形に伴うスプリングバックによる外周逃げ面１２６の擦りを確実に回避できるからである。

刃すじＬに対して垂直な仮想平面Ｐａに対する背面１２７の角度である背面角θ３は、１０°以上で５０°以下である。背面角θ３が１０°未満であると、この分断刃１２２よりも取付側Ｄａｂに位置する分断刃１２２の外周切れ刃１２３からの切り屑の排出が円滑に行われないおそれがある。また、背面角θ３が５０°より大きくなると、仮に、刃すじＬが延びる方向の外周逃げ面１２６の長さを一定にすると、刃すじＬが延びる方向の分断刃１２２の長さが無用に長くなる。また、背面角θ３が５０°より大きくなると、仮に、刃すじＬが延びる方向の分断刃１２２の長さを一定にすると、刃すじＬが延びる方向の外周逃げ面１２６の長さが必要以上に短くなる。このため、背面角θ３は、以上の角度範囲であることが好ましい。

図６に示すように、刃すじＬに対する側逃げ面１２８の角度である側面逃げ角θ４は、０°より大きく５°以下である。側面逃げ角θ４が０°以下であると、切削負荷が大きくなって、加工面の面性状が悪化すると共に、摩耗量が大きくなるおそれがある。また、側面逃げ角θ４が２０°を超えると、刃先強度が低下して、チッピング等を引き起こすおそれがある。このため、側面逃げ角θ４は、以上の角度範囲であることが好ましい。なお、側面逃げ角θ４は、２°以上であることが特に好ましい。

図４に示すように、切れ刃溝１２１を形成する一対の溝側面のうち、一方の側面は分断刃１２２の背面１２７を形成し、他方の側面は分断刃１２２のすくい面１２５を成す。

ここで、図３に示すように、刃部１２０を構成する複数の分断刃１２２のうち、基体１１０における軸線方向Ｄａの中央部に形成されている分断刃１２２を仕上刃（基準刃）１２２ａとし、残りの分断刃１２２を荒刃１２２ｂ，１２２ｃとする。また、カッタ軸線Ａｃから外周切れ刃１２３までの距離を軸線−切れ刃距離Ｄとする。刃部１２０を構成する複数の分断刃１２２の各軸線−切れ刃距離Ｄのうち、仕上刃１２２ａの軸線−切れ刃距離Ｄ０が最も大きい。複数の荒刃１２２ｂ，１２２ｃは、仕上刃１２２ａからの距離が大きくなるに連れて、漸次、軸線−切れ刃距離Ｄが小さくなる。言い換えると、刃すじＬが延びる方向で、仕上刃１２２ａに隣接する第一荒刃１２２ｂの軸線−切れ刃距離Ｄ１は、仕上刃１２２ａの軸線−切れ刃距離Ｄ０の次に大きい。刃すじＬが延びる方向で、この第一荒刃１２２ｂに仕上刃１２２ａとは反対側で隣接するに第二荒刃１２２ｃの軸線−切れ刃距離Ｄ２は、第一荒刃１２２ｂの軸線−切り刃距離Ｄ１の次に大きい。すなわち、軸線−切れ刃距離Ｄは、仕上刃１２２ａ、第一荒刃１２２ｂ、第二荒刃１２２ｃの順で小さくなる。

図７に示すように、刃部１２０を構成する複数の分断刃１２２の各刃たけｈのうち、仕上刃１２２ａの刃たけｈ０が最も大きい。刃部１２０を構成する複数の分断刃１２２のうち、刃すじＬが延びる刃すじ方向で隣り合う二つの分断刃１２２のうち、仕上刃１２２ａから遠い一方の分断刃１２２の刃たけｈは、他方の分断刃１２２の刃たけｈ以下である。つまり、第一荒刃１２２ｂの刃たけｈ１は、仕上刃１２２ａの刃たけｈ０以下であり、第二荒刃１２２ｃの刃たけｈ２は、第一荒刃１２２ｂの刃たけｈ１以下である。よって、本実施形態では、分断刃１２２の各刃たけｈは、先端側Ｄａａの分断刃１２２が最も小さく、仕上刃１２２ａに至るまで、取付側Ｄａｂに位置するほどに分断刃１２２の刃たけが大きくなる。

また、刃部１２０を構成する複数の分断刃１２２の各刃幅ｗのうち、仕上刃１２２ａの刃幅ｗ０が最も広い。刃部１２０を構成する複数の分断刃１２２のうち、刃すじ方向で隣り合う二つの分断刃１２２のうち、仕上刃１２２ａから遠い一方の分断刃１２２の刃幅ｗは、他方の分断刃１２２の刃幅ｗ以下である。つまり、第一荒刃１２２ｂの刃幅ｗ１は、仕上刃１２２ａの刃幅ｗ０以下であり、第二荒刃１２２ｃの刃幅ｗ２は、第一荒刃１２２ｂの刃幅ｗ２以下である。よって、本実施形態では、分断刃１２２の各刃幅は、先端側Ｄａａの分断刃１２２が最も狭く、仕上刃１２２ａに至るまで、取付側Ｄａｂに位置するほどに分断刃１２２の刃幅が広くなる。

図８に示すように、カッタ軸線Ａｃに対する刃すじＬの角度である捩じれ角αは、刃すじＬの軸線方向Ｄａの位置に応じて異なっている。よって、刃部１２０を構成する複数の分断刃１２２毎の捩じれ角αは、各分断刃１２２の軸線方向Ｄａの位置に応じて異なる。言い換えると、複数の荒刃１２２ｂ，１２２ｃ毎の捩じれ角αは、仕上刃１２２ａから各荒刃１２２ｂ，１２２ｃまでの距離に応じて異なる。また、刃すじＬの捩じれ角αは、刃すじＬの軸線方向Ｄａの位置に応じて異なっている関係で、捩じれ角αが軸線方向Ｄａの各位置で一定の場合に対して、周方向Ｄｃにおける複数の分断刃１２２の位置が異なる。なお、図８は、基体１１０の外周面を平面上に展開した状態を示している。

仕上刃１２２ａの捩じれ角α０に対する各荒刃１２２ｂ，１２２ｃの捩じれ角αの変化量Δ１，Δ２は、図９に示すように、仕上刃１２２ａからの距離が大きくなるに連れて大きくなっている。つまり、第二荒刃１２２ｃの捩じれ角αの変化量Δ２は、第一荒刃１２２ｂの捩じれ角αの変化量Δ１より大きい。

しかも、図８に示すように、刃部１２０を構成する複数の分断刃１２２のうちで仕上刃１２２ａを除く複数の分断刃１２２ｂ，１２２ｃの捩じれ角α１，α２は、仕上刃１２２ａから当該分断刃１２２ｂ，１２２ｃまでの距離が大きくなるに連れて大きくなっている。なお、図８中、α０は仕上刃１２２ａの捩じれ角であり、α１は第一荒刃１２２ｂの捩じれ角であり、α２は第二荒刃１２２ｃの捩じれ角である。

内歯車を製造する際には、図１に示すように、内歯車素材である円筒状のワークＷを回転テーブル７上のワーク保持器１９に保持させる。この際、回転テーブル７のテーブル軸線Ａｔと円筒状のワークＷの中心軸線であるワーク軸線Ａｗとが一致する。さらに、以上で説明したスカイビング加工用カッタ１００をスカイビング加工機の主軸ユニット６に装着する。次に、サドル３に対してヘッド４をヘッド軸線Ａｈ回りに回転させて、主軸ユニット６の主軸線Ａｍをワーク軸線Ａｗに対して傾ける。なお、以上の工程を実行する順番は、以上で説明した順番に限定されない。この結果、図１０及び図１１に示すように、ワーク軸線Ａｗに対してカッタ軸線Ａｃが傾斜する。この状態で、ワークＷをワーク軸線Ａｗ回りに回転させ、スカイビング加工用カッタ１００をカッタ軸線Ａｃ回りに回転させつつ、Ｚ方向に往復移動させる。スカイビング加工法とは、このように、ワーク軸線Ａｗに対してカッタ軸線Ａｃが傾斜させた状態で、ワークＷを加工する方法である。

このスカイビング加工法では、図１０及び図１１に示すように、刃部１２０を構成する複数の分断刃１２２のうち、仕上刃１２２ａよりも取付側Ｄａｂの分断刃１２２は、ワークＷに接触しない。つまり、刃部１２０を構成する複数の分断刃１２２のうち、仕上刃１２２ａよりも取付側Ｄａｂの分断刃１２２は、スカイビング加工に寄与しない。

刃部１２０を構成する複数の分断刃１２２のうち、最も先端側Ｄａａの分断刃１２２ｃが最初にワークＷに接し、次に、この分断刃１２２ｃよりも１つだけ取付側Ｄａｂの分断刃１２２ｂがワークＷに接し、次に、さらに取付側Ｄａｂの分断刃１２２ａがワークＷに接すする。すなわち、本実施形態では、第二荒刃１２２ｃが最初にワークＷに接し、次に、第一荒刃１２２ｂがワークＷに接し、最後に、仕上刃１２２ａがワークＷに接する。

仮に、刃部１２０を構成する複数の分断刃１２２の各刃たけが相互に同じで、各刃幅が相互に同じである場合、最も先端側Ｄａａの分断刃１２２ｃにかかる切削負荷が残りの分断刃１２２にかかる切削負荷に比べて著しく大きくなり、最も先端側Ｄａａの分断刃１２２ｃが摩耗量が残りの分断刃１２２の摩耗量に比べて著しく大きくなる。一方、本実施形態では、最も先端側Ｄａａから取付側Ｄａｂに位置するほどに分断刃１２２の刃たけが大きくなっていると共に、最も先端側Ｄａａから取付側Ｄａｂに位置するほどに分断刃１２２の刃幅が広くなっているため、複数の分断刃１２２の摩耗量の均一化を図ることができ、スカイビング加工用カッタ１００の寿命を長くすることができる。

ここで、図１０に示すように、歯すじＬｗがワーク軸線Ａｗに対して傾斜し、しかも、この歯すじＬｗの捩じれ角がワーク軸線Ａｗが延びる方向のいずれの位置でも一定の内歯車をスカイビング加工法で加工するとする。さらに、スカイビング加工用カッタ１００の刃部１２０を構成する複数の分断刃１２２の各軸線−切れ刃距離Ｄが一定である、言い換えると、スカイビング加工用カッタ１００の外形状が円筒状であるとする。この場合、ワーク軸線Ａｗに対するカッタ軸線Ａｃの傾斜角によっては、複数の刃部１２０のうち、１つの刃部１２０によりワークＷの刃溝を切削している際に、他の刃部１２０がワークＷ中で本来切削すべきではない領域を切削してしまうことがある。本実施形態では、刃部１２０を構成する複数の分断刃１２２の各軸線−切れ刃距離Ｄに関して、仕上刃１２２ａが最も大きく、この仕上刃１２２ａから該当荒刃１２２ｂ，１２２ｃまでの距離が大きくなれる連れて漸次小さくなっている。このため、本実施形態のスカイビング加工用カッタ１００では、複数の刃部１２０のうち、１つの刃部１２０によりワークＷの歯溝を切削している際に、他の刃部１２０がワークＷ中で本来切削すべきではない領域を切削してしまうことを回避することができる。

発明者は、複数の分断刃１２２の各軸線−切れ刃距離Ｄに関して、仕上刃１２２ａが最も大きく、この仕上刃１２２ａから該当荒刃１２２ｂ，１２２ｃまでの距離が大きくなれる連れて漸次小さくなっているスカイビング加工用カッタ１００で、ワークＷをスカイビング加工法で加工したところ、この加工で形成された内歯車の各歯の加工精度が当初予定していた加工精度よりも低いことに気付いた。そこで、発明者は、刃部１２０を構成する複数の分断刃１２２の各捩じれ角αが一定のスカイビング加工用カッタ１００よるワークＷの加工をコンピュータ上でシミュレートしてみた。この結果、１つの刃部１２０がワークＷ中の１つの歯溝を加工している際、図１１に示すように、この刃部１２０を構成する１つの分断刃１２２、例えば、仕上刃１２２ａが歯溝に対して正確な箇所に位置していても、この刃部１２０を構成する他の分断刃１２２、例えば、第二荒刃１２２ｃｃ（図１１中、二点破線で示す）が歯溝に対して正確な箇所に位置していないことが分かった。この現象について詳細に検討したところ、ワーク軸線Ａｗと仕上刃１２２ａがワークＷに接している位置とを含む仮想平面Ｐｗからの距離ｄに応じて、ワークＷの歯溝に対する各荒刃１２２ｂ，１２２ｃのズレ量に変化があることが分かった。そこで、仕上刃１２２ａの捩じれ角α０に対して、荒刃１２２ｂ，１２２ｃの捩じれ角α１，α２を前述したように変えることで、刃部１２０を構成する全ての分断刃１２２をワークＷの歯溝に対して正確な箇所に位置させることができるようになった。なお、前述したように、刃すじＬの捩じれ角αを刃すじＬの軸線方向Ｄａの位置に応じて変えると、捩じれ角αが軸線方向Ｄａの各位置で一定の場合に対して、周方向Ｄｃにおける複数の分断刃１２２の位置が異なる。

本実施形態のスカイビング加工用カッタ１００は、仕上刃１２２ａの捩じれ角α０に対して、各荒刃１２２ｂ，１２２ｃの捩じれ角α１，α２を前述したように変えているため、以上で説明したように、刃部１２０を構成する全ての分断刃１２２をワークＷの歯溝に対して正確な箇所に位置させることができる。よって、本実施形態のスカイビング加工用カッタ１００では、ワークＷの加工精度を高めることができる。また、本実施形態のスカイビング加工用カッタ１００では、刃部１２０を構成する全ての分断刃１２２をワークＷの歯溝に対して正確な箇所に位置させることができるため、刃部１２０を構成する各分断刃１２２にかかる負荷を抑えることができ、このスカイビング加工用カッタ１００の寿命を長くすることができる。

本実施形態では、１つの刃部１２０が４又は５つの分断刃１２２を有し、そのうち３つの分断刃１２２がスカイビング加工に寄与する。しかしながら、１つの刃部１２０が３つの分断刃１２２を有し、そのうち２つの分断刃１２２がスカイビング加工に寄与するようにしてもよいし、１つの刃部１２０が５つより多い分断刃１２２を有し、そのうち４つ以上の分断刃１２２がスカイビング加工に寄与するようにしてもよい。

「第二実施形態」
図１２を参照して、スカイビング加工用カッタの第二実施形態について説明する。

本実施形態のスカイビング加工用カッタ２００も、第一実施形態のスカイビング加工用カッタ１００と同様、基体２１０と、基体２１０の外周面から突出している複数の刃部２２０とを有する。本実施形態の基体２１０は、上記第一実施形態における樽形の基体１１０の先端側Ｄａａの部分の形状、又はカッタ軸線Ａｃを中心として円錐台形を成している。このため、この基体２１０は、軸線方向Ｄａのいずれの位置でも、カッタ軸線Ａｃに対して垂直な断面形状が円形である。この基体２１０は、取付側Ｄａｂの端の外径が最も大きく、先端側Ｄａａに向かうに連れて次第に外径が小さくなる。

複数の刃部２２０は、周方向Ｄｃでお互いに離れている。各刃部２２０の刃すじＬは、カッタ軸線Ａｃに対して傾斜した方向に延びている。また、刃部２２０は、刃すじＬに対して交差する方向に延びる切れ刃溝２２１により、複数の分断刃２２２に分断されている。本実施形態では、刃部２２０を構成する複数の分断刃２２２の各軸線−切れ刃距離Ｄのうち、最も取付側Ｄａｂの分断刃２２２の軸線−切れ刃距離Ｄ０が最も大きく、先端側Ｄａａの分断刃２２２になるに連れて、漸次、軸線−切れ刃距離Ｄが小さくなる。言い換えると、本実施形態では、刃部２２０を構成する複数の分断刃２２２のうち、最も取付側Ｄａｂに位置している分断刃２２２が仕上刃（基準刃）２２２ａを成し、その他の分断刃２２２が荒刃２２２ｂ〜２２２ｅを成す。

各分断刃２２２は、第一実施形態の分断刃１２２と同様に、外周切れ刃、一対の側切れ刃、すくい面、外周逃げ面、背面、及び、一対の側逃げ面を有する。すくい面のすくい角、外周逃げ面の外周逃げ角、背面の背面角、側逃げ面の側面逃げ角は、いずれも、第一実施形態で説明した角度範囲内である。刃部２２０を構成する複数の分断刃２２２の各刃たけの寸法関係は、第一実施形態で説明した関係である。また、刃部２２０を構成する複数の分断刃２２２の各刃幅の寸法関係は、第一実施形態で説明した関係である。刃部２２０を構成する複数の分断刃２２２の各捩じれ角の関係は、第一実施形態で説明した関係である。

本実施形態のスカイビング加工用カッタ２００も、第一実施形態のスカイビング加工用カッタ１００と同様、仕上刃２２２ａの捩じれ角αに対して、各荒刃２２２ｂ〜２２２ｅの捩じれ角αを変えているため、ワークＷの加工精度を高めることができると共に、このスカイビング加工用カッタ２００の寿命を長くすることができる。

また、本実施形態のスカイビング加工用カッタ２００は、前述したように、最も取付側Ｄａｂに位置している分断刃２２２が仕上刃（基準刃）２２２ａを成し、その他の分断刃２２２が荒刃２２２ｂ〜２２２ｅを成すため、全ての分断刃２２２をワークＷの加工に寄与させることができる。

本実施形態では、１つの刃部２２０が４又は５つの分断刃２２２を有している。しかしながら、１つの刃部２２０が有する分断刃２２２の数は、これより少なくても、逆に、これより多くてもよい。

「第三実施形態」
図１３〜図１５を参照して、スカイビング加工用カッタの第三実施形態について説明する。

図１３及び図１４に示すように、本実施形態のスカイビング加工用カッタ３００も、第一実施形態のスカイビング加工用カッタ１００と同様、基体３１０と、基体３１０の外周面から突出している複数の刃部３２０とを有する。本実施形態の基体３１０も、軸線方向Ｄａのいずれの位置でも、カッタ軸線Ａｃに対して垂直な断面形状が円形である。

本実施形態の基体３１０は、図１５に示すように、軸線方向Ｄａに並び、互いに離間可能な複数の分断基体３１１と、位置決めピン３１９と、を有する。本実施形態の分断基体３１１の数は、３つである。複数の分断基体３１１のうち、最も取付側Ｄａｂの分断基体３１１ａの外径が最も大きく、先端側Ｄａａの分断基体３１１ｂ，３１１ｃになるに連れて、外径が小さくなる。

複数の刃部３２０は、基体３１０の外周面上で周方向でお互いに離れている。各刃部３２０の刃すじＬは、カッタ軸線Ａｃに対して傾斜した方向に延びている。また、刃部３２０は、刃すじＬに対して交差する方向に延びる切れ刃溝３２１により、複数の分断刃３２２に分断されている。本実施形態において、１つの刃部３２０を構成する分断刃３２２の数は、分断基体３１１の数と同じ３つである。１つの刃部３２０を構成する各分断刃３２２は、それぞれ、互いに異なる分断基体３１１に形成されている。よって、１つの分断基体３１１には、複数の刃部３２０のそれぞれを構成する複数の分断刃３２２のうち、軸線方向Ｄａの位置が互いに一致し、且つ周方向に並んでいる複数の分断刃３２２の集まりある分断刃列が形成されている。

複数の分断基体３１１には、図１５に示すように、それぞれ、軸線方向Ｄａに貫通する取付孔３１２が形成されている。複数の分断基体３１１の各取付孔３１２の内径は、互いに同じである。分断基体３１１には、さらに、取付孔３１２の内周面からカッタ軸線Ａｃに対する径方向外側に凹むキー溝３１３が形成されている。このキー溝３１３は、分断基体３１１の取付側Ｄａｂの端面から先端側Ｄａａの端面まで軸線方向Ｄａに延びている。複数の分断基体３１１には、さらに、カッタ軸線Ａｃに対して平行で且つ軸線方向Ｄａに貫通するピン孔３１８が形成されている。

刃部３２０を構成する複数の分断刃３２２の各軸線−切れ刃距離Ｄのうち、最も取付側Ｄａｂの分断刃３２２、つまり最も取付側Ｄａｂの分断基体３１１に形成されている分断刃３２２の軸線−切れ刃距離Ｄが最も大きく、先端側Ｄａａの分断刃３２２になるに連れて、漸次、軸線−切れ刃距離Ｄが小さくなる。言い換えると、本実施形態でも、第二実施形態と同様、刃部３２０を構成する複数の分断刃３２２のうち、最も取付側Ｄａｂに位置している分断刃３２２が仕上刃（基準刃）３２２ａを成し、その他の分断刃３２２が荒刃３２２ｂ，３２２ｃを成す。よって、複数の分断基体３１１のうち、最も取付側Ｄａｂの分断基体３１１ａには、複数の仕上刃３２２ａのみが形成されている。本実施形態では、この分断基体３１１ａと複数の仕上刃３２２ａとで、仕上刃カッタピース３０１ａを構成する。複数の分断基体３１１のうち、仕上刃３２２ａが形成されている分断基体３１１ａに隣接する分断基体３１１ｂには、複数の第一荒刃３２２ｂのみが形成されている。本実施形態では、この分断基体３１１ｂと複数の第一荒刃３２２ｂとで、第一荒刃カッタピース３０１ｂを構成する。複数の分断基体３１１のうち、残りの分断基体３１１ｃには、複数の第二荒刃３２２ｃのみが形成されている。本実施形態では、この分断基体３１１ｃと複数の第二荒刃３２２ｃとで、第二荒刃カッタピース３０１ｃを構成する。

各分断刃３２２は、第一実施形態の分断刃１２２と同様に、外周切れ刃、一対の側切れ刃、すくい面、外周逃げ面、背面、及び、一対の側逃げ面を有する。すくい面のすくい角、外周逃げ面の外周逃げ角、背面の背面角、側逃げ面の側面逃げ角は、いずれも、第一実施形態で説明した角度範囲内である。刃部３２０を構成する複数の分断刃３２２の各刃たけの寸法関係は、第一実施形態で説明した関係である。また、刃部３２０を構成する複数の分断刃３２２の各刃幅の寸法関係は、第一実施形態で説明した関係である。刃部３２０を構成する複数の分断刃３２２の各捩じれ角αの関係は、第一実施形態で説明した関係である。

本実施形態の基体３１０は、前述したように、互いに分離可能な複数の分断基体３１１を有して構成されている。このため、複数の分断基体３１１は、軸線方向Ｄａで相互の位置関係を変えることができると共に、カッタ軸線Ａｃに対する周方向でも相互の位置関係を変えることができる。本実施形態では、スカイビング加工用カッタ３００の刃部３２０を構成する複数の分断刃３２２における周方向Ｄｃの相互の位置関係を正確に定めることは極めて重要である。

スカイビング加工用カッタ３００をカッタアーバ１０に取り付ける際には、まず、カッタアーバ１０のカッタ取付部１２を複数の分断基体３１１の各取付孔３１２に挿入する。次に、複数の分断基体３１１の各ピン孔３１８が直線的に連なるよう、複数の分断基体３１１の周方向の相互の位置関係を調節する。そして、位置決め部材としての位置決めピン３１９を複数の分断基体３１１の各ピン孔３１８に挿入する。この結果、本実施形態では、刃部３２０を構成する複数の分断刃３２２における周方向の相互の位置関係を正確に定めることができる。その後、複数の分断基体３１１の各キー溝３１３及びカッタアーバ１０のキー溝１３で形成されるキー空間にキー１７を挿入する。そして、カッタアーバ１０の雄ネジ１４に、固定ナット１８を捻じ込む。この結果、複数の分断基体３１１は、カッタアーバ１０の被保持部１５と固定ナット１８との間に挟まれて、軸線方向Ｄａで相互の位置関係が定まると共に、複数の分断基体３１１がカッタアーバ１０に固定される。以上で、カッタアーバ１０に対する本実施形態のスカイビング加工用カッタ１００の取り付けが完了する。

本実施形態のスカイビング加工用カッタ３００も、第一実施形態のスカイビング加工用カッタ１００と同様、仕上刃３２２ａの捩じれ角αに対して、各荒刃３２２ｂ，３２２ｃの捩じれ角αを変えているため、ワークＷの加工精度を高めることができると共に、このスカイビング加工用カッタ３００の寿命を長くすることができる。

また、本実施形態のスカイビング加工用カッタ３００は、第二実施形態のスカイビング加工用カッタ２００と同様、最も取付側Ｄａｂに位置している分断刃３２２が仕上刃（基準刃）３２２ａを成し、その他の分断刃３２２が荒刃３２２ｂ，３２２ｃを成すため、全ての分断刃３２２をワークＷの加工に寄与させることができる。

また、本実施形態のスカイビング加工用カッタ３００の基体３１０は、互いに分離可能な分断基体３１１で構成され、しかも、１つの分断基体３１１には、１つの刃部３２０を構成する複数の分断刃３２２のうち、１つの分断刃３２２のみが形成されている。このため、１つの刃部３２０を構成する複数の分断刃３２２のうち、１つの分断刃３２２を、この刃部３２０を構成する他の分断刃３２２に干渉させることなく加工することができる。よって、本実施形態では、分断刃３２２を容易に加工することができる。

「第四実施形態」
図１６を参照して、スカイビング加工用カッタの第四実施形態について説明する。

本実施形態のスカイビング加工用カッタ４００は、第三実施形態のスカイビング加工用カッタ３００と基本的に同じである。すなわち、本実施形態のスカイビング加工用カッタ４００は、仕上カッタピース４０１ａと、第一荒刃カッタピース４０１ｂと、第二荒刃カッタピース４０１ｃと、位置決めピン４１９と、を有する。各カッタピース４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃは、いずれも、１つの分断基体４１１と、複数の分断刃４２２と、を有する。基体４１０は、３つの分断基体４１１により構成される。１つの刃部４２０は、仕上カッタピース４０１ａの１つの分断刃４２２と、第一荒刃カッタピース４０１ｂの１つの分断刃４２２と、第二荒刃カッタピース４０１ｃの１つの分断刃４２２とにより構成される。刃部４２０を構成する複数の分断刃４２２の各種緒元は、基本的に以上の実施形態における分断刃の各種諸元と同様である。但し、本実施形態の各分断刃４２２の捩じれ角αは、１０°以下であり、且つ各分断刃４２２の外周切れ刃４２３がカッタ軸線Ａｃに対して垂直な仮想平面Ｐｂ内にある。

先に説明した各実施形態では、分断刃の捩じれ角αが１０°よりも大きい例である。この場合、分断刃の外周切れ刃は、刃すじＬに対して垂直な仮想平面内にある。スカイビング加工用カッタの分断刃では、刃すじＬが延びている方向が切削方向になる。このため、外周切れ刃が刃すじＬに対して垂直な仮想平面内にある、つまり刃すじＬに対して垂直な方向に延びていると、外周切れ刃の両側の部分での切削負荷が等しくなり、外周切れ刃の各位置での摩耗量を均一化できる。

本実施形態の外周切れ刃４２３は、刃すじＬに対して垂直な仮想平面内にない。但し、本実施形態のように、分断刃４２２の捩じれ角αが１０°以下の場合、外周切れ刃４２３がカッタ軸線Ａｃに対して垂直な仮想平面内になくても、この外周切れ刃４２３は、刃すじＬに対してほぼ垂直な仮想平面内にあることになる。このため、本実施形態でも、外周切れ刃４２３の両側の部分での切削負荷がほぼ等しくなり、外周切れ刃４２３の各位置での摩耗量をほぼ均一化できる。また、本実施形態では、１つのカッタピース４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃに形成されている複数の分断刃４２２は、いずれも、軸線方向Ｄａの位置が互いに同じで、且つ外周切れ刃４２３がカッタ軸線Ａｃに対して垂直な仮想平面Ｐｂ内にある。よって、１つのカッタピース４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃに形成されている複数の分断刃４２２における各外周切れ刃４２３は、カッタ軸線Ａｃに対してい垂直な１つの仮想平面Ｐｂ内にあることなる。このため、本実施形態では、１つのカッタピース４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃに形成されている複数の分断刃４２２の各外周切れ刃４２３、及びこの外周切れ刃４２３に連なるすくい面を、周方向で隣接する分断刃４２２相互で一緒に加工することができる。

本実施形態及び第三実施形態では、１つの刃部が３つの分断刃を有している。言い換えると、本実施形態及び第三実施形態では、３つのカッタピースを有する。しかしながら、カッタピースの数は、２つでも、４つ以上であってもよい。また、本実施形態及び第三実施形態では、互いに分離可能な複数のカッタピースを有する。しかしながら、本実施形態及び第三実施形態において、複数のカッタピースが一体物であり、第一実施形態及び第二実施形態と同様の態様であってもよい。

１：ベッド
２：コラム
３：サドル
４：ヘッド
５：スライダ
６：主軸ユニット
７：回転テーブル
１０：カッタアーバ
１２：カッタ取付部
１３：キー溝
１４：雄ネジ
１５：被保持部
１７：キー
１８：固定ナット
１００，２００，３００，４００：スカイビング加工用カッタ
３０１ａ，４０１ａ：仕上刃カッタピース
３０１ｂ，４０１ｂ：第一荒刃カッタピース
３０１ｃ，４０１ｃ：第二荒刃カッタピース
１１０，２１０，３１０，４１０：基体
３１１，４１１：分断基体
１１２，３１２：取付孔
１１３，３１３：キー溝
３１８：ピン孔
１２０，２２０，３２０，４２０：刃部
１２１，２２１，３２１：切れ刃溝
１２２，２２２，３２２，４２２：分断刃
１２２ａ，２２２ａ，３２２ａ：仕上刃（基準刃）
１２２ｂ，３２２ｂ：第一荒刃
１２２ｃ，３２２ｃ：第二荒刃
２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄ，２２２ｅ：荒刃
１２３，４２３：外周切れ刃
１２４：側切れ刃
１２５：すくい面
１２６：外周逃げ面
１２７：背面
１２８：側逃げ面
３１９，４１９：位置決めピン（位置決め部材）
Ｌ：刃すじ
Ｗ：ワーク
Ｌｗ：歯すじ
Ａａ：アーバ軸線
Ａｃ：カッタ軸線
Ａｈ：ヘッド軸線
Ａｍ：主軸線
Ａｔ：テーブル軸線
Ａｗ：ワーク軸線
Ｄａ：軸線方向
Ｄａａ：先端側
Ｄａｂ：取付側
θ１：すくい角
θ２：外周逃げ角
θ３：背面角
θ４：側面逃げ角
α：捩じれ角

Claims (4)

1. 軸線に対して垂直な断面形状が円形を成す基体と、
   前記基体の外周面から突出して、前記軸線に対する周方向に互いの間隔をあけて複数形成され、前記軸線に対して傾斜した方向に刃すじが延びている刃部と、
   を有し、
   前記刃部は、前記刃すじに対して交差する方向に延びる切れ刃溝により、複数の分断刃に分断されており、
   前記分断刃は、前記分断刃の形成部分のうちで最も前記基体から離れているエッジである外周切れ刃を有し、
   前記軸線に対する前記刃すじの角度である捩じれ角は、前記刃部を構成する複数の前記分断刃における軸線方向の位置に応じて異なる、
   スカイビング加工用カッタ。
2. 請求項１に記載のスカイビング加工用カッタにおいて、
   前記捩じれ角が１０°以下の前記分断刃の前記外周切れ刃は、前記軸線に対して垂直な仮想平面内にある、
   スカイビング加工用カッタ。
3. 請求項１に記載のスカイビング加工用カッタにおいて、
   前記捩じれ角が１０°より大きい前記分断刃の前記外周切れ刃は、前記刃すじに対して垂直な仮想平面内にある、
   スカイビング加工用カッタ。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のスカイビング加工用カッタにおいて、
   前記軸線方向に並ぶ複数のカッタピースを備え、
   前記カッタピースは、複数の前記刃部のそれぞれを構成する前記分断刃のうち、前記軸線方向の位置が互いに一致し、前記周方向に並んでいる複数の分断刃の集まりである分断刃列と、前記基体の一部分で前記分断刃列が外周に形成されている分断基体と、を有し、
   前記分断基体は、互いに分離可能であり、
   さらに、複数の前記カッタピース相互間における前記分断刃の前記周方向の相対的位置を定める位置決め部材を備える、
   スカイビング加工用カッタ。

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