JPH0832384B2 - 歯車加工用ホブ工具 - Google Patents

歯車加工用ホブ工具

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JPH0832384B2
JPH0832384B2 JP26978389A JP26978389A JPH0832384B2 JP H0832384 B2 JPH0832384 B2 JP H0832384B2 JP 26978389 A JP26978389 A JP 26978389A JP 26978389 A JP26978389 A JP 26978389A JP H0832384 B2 JPH0832384 B2 JP H0832384B2
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hob
cermet
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泰常 有浦
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Komatsu Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は創成歯切りにより、歯車の歯底及び歯面を
切削加工して高面粗度に仕上げるホブ工具に関するもの
である。
〔従来の技術と発明の課題〕
創成歯切りの仕上用ホブは、一般に高速度鋼(ハイ
ス)製のものが用いられているが、この工具は、耐摩耗
性、耐溶着性に問題があることから、被削材がHB200以
下の比較的硬度の低い材料に限定され、しかも、このよ
うな材料でも、後に研削による最終仕上げの必要な途中
仕上げまでの加工が限度であった。
また、仕上面の性状を良くするために、ホブ工具では
切刃部に3〜4°の逃げ角を付すのが通例であるが、逃
げ角のついた切刃は再研磨すると形状が微妙に変化し、
歯車の歯形に悪影響がでる。そのため、逃げ面の極く一
部にフラットランドを設けて再研磨後も元の歯形を維持
する工夫もなされているが、ハイス製でフラットランド
のついた切刃は切味が鈍く、溶着等も生じ易くなって良
好な仕上面が得られない。従って、その用途は、材料が
削り易くて溶着し難い場合に限られている。
一方、最近ではハイス鋼よりも耐摩耗性、耐溶着性に
優れる超硬合金も普及しているが、超硬合金刃での仕上
面粗さは6μm程度であり、ハイス刃での面粗さ10〜20
μmに比べるといく分かは良くなるものゝ、研削工程を
省略可能な2〜3μmの仕上面粗さを得るには至ってい
ない。
そこで、この発明は、切刃チップに材料面での工夫を
凝らして上述の諸問題を無くすことを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
この発明のホブ工具は、上述の課題を解決するため
に、平均組成がチタンとタングステンを必須成分とする
周期律表の第IVa、Va、VIa族から選ばれた少くとも2種
以上の遷移金属の複炭窒化物の1種以上から成る硬質相
が70〜97重量%、ニッケル又はコバルトもしくはその両
者と不可避不純物から成る結合相が残部となる組成のサ
ーメットのチップで切刃を形成する。
また、使用するサーメットは、含有される窒素と炭素
の原子比N/(C+N)が0.2〜0.6で、かつ、硬質相にお
けるチタンとチタン以外の遷移金属Mの原子比M/(Ti+
M)が0.05〜0.4のものやN/(C+N)が0.05〜0.25
で、M/(Ti+M)が0.4〜0.6のものとする。
上記した組成のサーメットの製造方法としては、Ti
C、TiN、TiCN、TaC、NbC、WC等の炭化物、窒化物、炭窒
化物とCo、Niを出発原料として粉末冶金法により製造す
る場合、又はそれぞれの出発原料の一部もしくは全部を
あらかじめ固溶化処理した固溶体原料を出発原料として
使用する場合もあるが、いずれの場合でも同様の効果が
得られる。
なお、切刃の再研磨による形状変化の防止と、切刃の
欠け防止の面から、逃げ面にはホブネジ筋方向に延びる
フラットランドを設けておいてもよい。
〔作用〕
サーメットは、鉄との耐溶着性が非常に良いので、ハ
イスや超硬合金の切刃に比べて仕上げ面粗さを大幅に改
善できる。
また、耐摩耗性にも優れるので、比較的高硬度の材料
の加工においても長寿命を維持できると云う特長をも
つ。
このように、サーメットは、粒度が細かく、硬度、耐
熱性に優れ、切刃材料として極めて好ましい特性をもっ
ているものゝ、過去に、ホブに使用した例は殆んど見ら
れない。これは、軽切削〜一般切削用として提供されて
いる従来のサーメットは、超硬合金に比して強度、靱性
が著しく劣っているからにほかならない。実際にホブと
して使用したところ、その優れた特性を発揮する前に欠
損した。
これに対し、この発明で用いる上述した組成のサーメ
ットは、ホブの切刃に用いても充分に実用に耐えると云
う知見を得た。これにより、先に述べたサーメットの特
長が生かされる結果、研削仕上げの不要な研削仕上げと
同程度(2〜3μm)の面粗さを得ることが可能にな
る。なお、切刃の逃げ面にフラットランドを設けたホブ
工具は、再研削による歯形変化がなく、フラットランド
による刃先の強化効果によって刃のチッピングも減少す
るので、寿命を重視する場合には好ましものである。逃
げ面にフラットランドを付加しても、サーメットは、刃
先角が鈍り難く、耐溶着性にも優れるため、切味低下、
溶着の助長が起こり難い。
次に、サーメットの組成比等の限定理由を述べる。
サーメット中の硬質相が70重量%以下であると、耐熱
性、耐摩耗性、耐溶着性に問題がある。また、その硬質
相の量が97重量%以上では靱性上の問題が生じる。この
ため、硬質相の使用量は70〜97重量%に限定した。
また、サーメット中に含有される窒素と炭素の原子比
N/(C+N)とサーメット中の硬質相におけるチタンと
チタン以外の遷移金属Mの原子比M/(Ti+M)につい
て、 (a)N/(C+N)が0.2〜0.6で、M/(Ti+M)が0.05
〜0.4。
(b)N/(C+N)が0.05〜0.25で、M/(Ti+M)が0.
4〜0.6。
のいずれかに限定したのは、以下による。
即ち、M/(Ti+M)が0.05〜0.4のとき、N/(C+
N)が0.2未満(従来のサーメットはこのような組成)
では靱性が不足し、ホブに用いる場合には刃先が欠け易
くなる。また、N/(C+N)が0.6を超えると大変な難
加工材となって製作面で支障が出る。
一方、N/(C+N)が0.05〜0.25であっても、M/
(Ti+M)が0.4以上であると脆さが改善されて実用に
耐える刃先強度が得られる。但し、この場合にM/(Ti+
M)が0.6を越えると耐溶着性に問題が生じるのでその
上限は0.6とした。
ここで、本願のような工具について言えば、工具自体
の加工技術、被削材や工作機械の技術進歩等多くの周辺
技術の進歩に伴って、用途等が開拓されて来ている。サ
ーメットホブは、前記の周辺技術の進歩に伴って出てき
た新らしい市場からの要求なのである。即ち、従来か
ら、研削に代り切削で研削と同等の表面粗度を得ること
ができればという願望があったが、周辺技術と併せてサ
ーメットの特質そのものにも問題があったため、これを
実現することができなかった。本願は、市場からの新ら
しい課題に対応すべく開発した技術であり、従って従来
にない技術ということができる。
〔実施例〕
第1図乃至第3図に、この発明の一具体例を示す。図
の1は切刃2を付したチップ、3はホブ本体である。
チップ1は前述した組成のサーメットで形成して本体
3に蝋付けしてある。また、このチップの逃げ面4に
は、第3図の拡大図に示すように、フラットランド5を
設けてある。このフラットランド5のネジ筋方向寸法t
は、再研磨回数の増加と刃先強化の面からは大きいに越
したことはないが、あまり大きいと、ランドのホブ回転
方向終点側が被削材と干渉するので、0.2〜1.0mm程度に
するのが望ましい。
次に、この発明の効果の確認実験結果を記す。
(実験1) 本発明のサーメットホブ、従来の組成のサーメットを
用いたホブ、JIS P25の超硬ホブ及びJIS SKH55のハイス
仕上用ホブを用いて合金鋼SCM435(HB340)を加工し
た。この実験に用いたホブの寸法諸元と切削条件を第1
表に、また、加工した歯車の諸元を第2表に、本実験に
用いたサーメットの組成を第3表に各々示す。サーメッ
トホブの寸法諸元は、本発明品、比較品とも同じであ
る。
上の実験によるワーク仕上げ面粗さの測定値を第4図
に、また、ホブ摩耗の測定値を第5図に各々示す。
なお、No.4材は、焼結することはできたが加工が大変
に困難であったので経済性を考慮して切削試験から除外
した。また、No.5、No.6材は靱性が不足していたので、
加工とほゞ同時に破損してし まい、面粗さの測定ができなかった。一方、No.1〜No.3
材は、ほゞ同等の性能を示したので、第4図、第5図に
はNo.1の結果を代表として示した。
第4図から判るように、仕上げ面粗さはサーメットホ
ブが最も良く、安定して2μ前後であるのに対し、超硬
ホブは6〜7μm、ハイスホブは16〜17μm程度となっ
ている。
また、第5図のように、ホブの摩耗も、サーメットホ
ブが最も少なくて長寿命であった。
(実験2) 第4表に示す諸元で第5表の組成のサーメットを使用
したホブを用いて、第6表のように切削条件を変え、各
条件下での仕上げ面粗さを調べた。このときの被削材は
SCM415(HB160)である。また、加工される歯車の諸元
は第7表の通りである。
この実験では、No.9のサーメットは溶着性が高く、ホ
ブとしての用をなさなかった。一方、No.7、No.8材はほ
ゞ同等の性能を示したのでNo.7の結果を代表として第6
図に示した。同図から判るよう に、A、B、Cのいずれの切削条件でも2μm前後の仕
上面粗さが得られ、従来ホブでは必要な最終の研削仕上
げが不要であった。
なお、耐溶着性に優れるサーメットを用いると、ホブ
切刃の逃げ面の面粗さがそのまゝ歯型に転写される。上
の各実験で2μm前後の仕上面粗さが得られたのは、実
験に用いた本発明ホブの切刃逃げ面の面粗さが2μm前
後であったためであるが、ホブ切刃逃げ面の面粗さを極
端に細かくしようとすると逃げ面の加工が煩雑になった
りするので、その粗さは下限を0.5μm程度に抑えるの
がよい。上限は、研削加工の省略可能限界である3μm
程度にする。
(実験3) 歯車の荒加工と仕上げ加工を共にハイスホブで行なっ
た場合と、荒加工を超硬ホブで行なった後にこの発明の
サーメットホブ(サーメットの組成は実験1に用いたも
のと同じ)を用いて仕上げ加工を行なった場合の加工時
間、工具寿命、仕上げ面粗さについて比較した。
被削材はSCM420(HB270)である。加工歯車の諸元を
第8表に、切削条件と結果の比較を第9表に各々示す。
第9表の従来の作業工程によると、切削速度は工具摩
耗の観点から20〜30m/minに規制され、工具寿命も歯車
2個の加工が限度であった。また、仕上面粗さも12Sと
粗かった。これに対し、荒加工に超硬ホブを、仕上加工
にこの発明のハイスホブを用いた改善後の工程では、切
削速度を100m/min前後まで高めて加工能率を大巾に向上
させることができた。また、工具寿命も10倍以上に向上
し、仕上げ面粗さも4.0Sを維持できた。
〔効果〕
以上のように、この発明のホブ工具は、窒素を含む強
靱で、しかも耐熱性、耐摩耗性、耐溶着性に優れるサー
メットのチップで切刃を形成することにより、研削加工
並みの仕上げ面粗さを得ると共に、ハイスホブとの比較
で3〜5倍の高速加工を可能ならしめ、さらに、寿命も
10倍程度延長させるなど、画期的な性能向上を実現した
ものであるから、最終研削工程の省略と高速加工による
創成歯切りの飛躍的な能率向上、高能率加工と工具の長
寿命による加工コストの大巾ダウンが可能になると云う
効果がある。
また、同一ホブ盤を用いて荒加工と仕上げ加工を行う
ことが可能になるので、設備投資や作業の段取り面でも
有利になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明のホブ工具の一例を示す断面図、第
2図はその部分側面図、第3図は刃先部の拡大側面図、
第4図は仕上げ面粗さの比較実験結果を示すグラフ、第
5図はホブ摩耗の比較結果を示すグラフ、第6図はこの
発明のホブで切削条件を変えて加工したときの仕上げ面
粗さを示すグラフである。 1……サーメットチップ、2……切刃、3……ホブ本
体、4……逃げ面、5……フラットランド。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平均組成がチタン及びタングステンを必須
    成分とする周期律表の第IVa、Va、VIa族から選ばれた少
    くとも2種以上の遷移金属の複炭窒化物の1種以上から
    なる硬質相が70〜97重量%、ニッケル及び/又はコバル
    トと不可避不純物から成る結合相が残部となる組成であ
    り、かつ、含有される窒素と炭素の原子比N/(C+N)
    と硬質相におけるチタンとチタン以外の遷移金属Mの原
    子比M/(Ti+M)が下記(a)、(b)のいずれかの条
    件を満足するサーメットのチップで切刃を形成した歯車
    加工用ホブ工具。 条件(a)N/(C+N)が0.2〜0.6で、M/(Ti+M)が
    0.05〜0.4。 (b)N/(C+N)が0.05〜0.25で、M/(Ti+M)が0.
    4〜0.6。
  2. 【請求項2】切刃の逃げ面に、ホブネジ筋方向に延びる
    フラットランドを設けた請求項の(1)に記載の歯車加
    工用ホブ工具。
JP26978389A 1988-10-17 1989-10-16 歯車加工用ホブ工具 Expired - Lifetime JPH0832384B2 (ja)

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