JPS646884B2

JPS646884B2 -

Info

Publication number: JPS646884B2
Application number: JP6314880A
Authority: JP
Inventors: Akira Tomomatsu; Ryuichi Ozawa; Yukio Sawa
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1980-05-12
Filing date: 1980-05-12
Publication date: 1989-02-06
Also published as: JPS56163828A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は歯車を製作するための創成歯切工具に
関する。

周知のように、創成歯切タイプの歯切工具に
は、ラツクカツター、ピニオンカツターあるいは
ホブ等の種類があり、何れもインボリユート歯形
を精度高くつくることができる。そして、これら
の創成歯切工具は製作すべき歯車の種類によつて
あるいはその他の諸条件によつて使い分けられて
いる。

ところで、多くの歯車は上記の如き創成歯切工
具で製作可能であるが、歯車又は歯車を有する歯
車部品の形状によつては製作できないか又は製作
困難な場合がある。その一例を第１図に示してい
る。図示の歯車部品５０は、近年自動車のトラン
スミツシヨン等に使用されるもので、全体形状が
大略円板状であつて、その片面に環状溝５１を有
するとともに、環状溝５１で囲まれる中央部分５
４が周壁５３より若干突出している。そして、中
央部分５４の外周に歯車５５を設けている。この
歯車５５は、図に示すように、その下部が溝５１
内に入り込んでいる。従来は、中央部分５４の突
出量がもつと大きく、歯車５５も完全に溝５１の
外にあつたのであるが、自動車の小型化や軽量化
等の要請に伴つて図示の如き形状の歯車部品が製
作されるに至つたのである。

上記形状の歯車部品の場合は、歯車５５の一部
が溝５１内に入り込んでいる上、溝５１の巾寸法
が小さい関係で、ホブやラツクカツターは勿論の
こと、ピニオンカツターさえ使用し難い。したが
つて、従来は、歯車５５の部分のみを別体として
製作し、その後にこれを中央部分５４に嵌合しか
つ溶接固定する方法を採用していた。しかしなが
ら、この製作方法によれば、別体としての歯車５
５を製作するためには、その中を刳りぬかねばな
らないので、材料の歩溜が悪くなり、また、製作
工程も多いので製作能率の点で好ましくない。

本発明は、上記従来事情に鑑みてなしたもの
で、たとえば、第１図に示した如き形状のもので
あつても創成歯切が可能な非常に新規な構造の創
成歯切工具を提供せんとするものである。

本発明の目的を達成する創成歯切工具は、内歯
車を製作する場合の内歯車とピニオンカツターの
の関係を逆にする、つまり、上記内歯を創成歯切
工具に、また、ピニオンカツターを製作すべき歯
車に夫々置き換えるという着想に基いたものであ
つて、詳しくは、ブレード取付台の取付面側に所
要本数のブレードを円周状にかつ各カツターの創
成切刃部を半径方向側に向けて配列・固定してな
ることを基本的な特徴としている。

この創成歯切工具は、汎用歯切盤であるギヤー
シエーパーに装着して歯切を行うことができ、専
用の歯切盤を必要としない。この創成歯切工具に
よる歯切作業は、前記したピニオンカツターによ
る内歯車の歯切作業と同様であつて、創成歯切工
具および歯車のワークピースを共に同一方向に回
転せしめるとともに、創成歯切工具に対してワー
クピースに相対的上下運動と切込・離反運動を与
えることによつて行うことができる。

この創成歯切工具によれば、そのブレードの径
寸法を製作すべき歯車の径寸法に対して比較的小
さく構成することが可能で、第１図に示した歯車
部品の場合であつても、各ブレードを溝５１内で
周壁５３と干渉することなく運動させることがで
きるので、この種の歯車部品の創成歯切を可能な
らしめる。

この創成歯切工具は、さらに、組立方式とする
とともに、上記各ブレードに柄部を形成する一
方、上記ブレード取付台に、大略その軸心方向沿
いでかつその取付面側が上記軸心に近づくように
傾斜した所要個数の取付孔を設け、上記各ブレー
ドの柄部を上記各取付孔に挿入しかつ所望の挿入
位置で例えば止ねじで固定するように構成してい
る。

ブレードの創成刃部は使用すれば必ず摩耗する
ので、研削する必要があり、研削後は、ブレード
取付台に対する各ブレードの創成刃部の位置決め
を新たに行わねばならないが、上記のように構成
することによつて、各ブレードの取付孔に対する
挿入位置を軸心上下方向に調整するだけの簡単な
操作で各ブレードの創成刃部の軸心に対する位置
決めを容易に行うことができる。

前記したように、この創成歯切工具を使用する
場合、該創成歯切工具に対してワークピースを切
込・バツクオフさせる必要があるが、特にこのバ
ツクオフの場合、ブレードとワークピースに創成
される歯とが干渉しないように、ブレードの本数
やその他の諸元を設定する必要がある。

上記干渉を生じないという条件を満たしかつ製
作すべき歯車の歯に対して間断なく連続的に噛み
合う条件を満たすブレード本数は１つに限られる
ものではないが、工具を小型化する意味ではでき
るだけ少ないブレード本数にすることが好まし
い。しかし、上記歯車に対してブレードを連続的
に噛み合わそうとすれば、たとえ最小本数として
も、かなり多い本数となり、ブレードをブレード
取付台に固定する組立方式においては、ブレード
取付台の加工が困難であるのみならずブレード取
付台の剛性が著しく劣ることになる。

したがつて、上記各条件を満たす創成歯切工具
において、その内の適当な本数のブレードを間引
いたブレード本数にすることが好ましい。ただ
し、この場合は、減少したブレード本数で、ワー
クピースの各歯を均等に切削することが必要であ
る。このため、本発明に係る創成歯切工具は、上
記各条件を満たしかつ上記歯車の歯数（例えば
30）との間に公約数を有しない妥当な数（例えば
７）をその約数Ｙとしてもつブレード本数をZC
（例えば35）で表わすとき、ブレード取付台に固
定するブレード本数はＸ（＝ZC／Ｙ＝５）本数と
するとともに各ブレードが等分割配列されてい
る。このように構成すれば、ブレード取付台の加
工が薬になるとともにブレード取付台の剛性を損
うこともなく、さらに、ワークピースの歯を均等
に切削することができる。

以下に、本発明を図示の実施例について具体的
に説明する。

第２，３図は創成歯切工具の中央縦断面図およ
び底面図を示している。図に示すように、ブレー
ド取付台１は、本体２０の外周上下に取付リング
１１，１２を嵌め込んでなるものである。

上記本体２０は、その中央にギヤーシエーパの
アーバに挿入するためのアーバ挿入孔１９を有
し、また、その外周は上部小径部１ａと下部大径
部１ｂとで形成される段付形状になつている。そ
して、上記下部大径部１ｂの外周にはブレード２
を装着するための切欠空間３を等分割的に設けて
いる。図示の実施例では５つの切欠空間３を形成
している。この各切欠空間３内にはブレード２の
柄部２ｂを創成刃部２ａが軸心Ｏの方向を向くよ
うにして、下方より挿入するとともに、該柄２ｂ
の内側に１つの楔４ａを、また柄部２ｂの外側に
今１つの楔４ｂを夫々嵌入しており、さらに下部
大径部１ｂの外周に前記取付リング１２を、ま
た、上部小径部１ｂの外周に前記取付リング１１
を夫々嵌め込んでいる。取付リング１１は、その
周囲部分に軸心方向に穿設した取付孔１６に取付
ねじ１４を通しかつ本体２０に螺じ込むことによ
り固定しており、また、今１つの取付リング１２
は、径方向に穿設した取付孔１５に取付ねじ１３
を通しかつ本体２０に螺じ込むことによつて固定
している。

上記２つの楔４ａ，４ｂは共働して、ブレード
２を挿入するための一種の取付孔３ａを形成して
いる。そして各楔４ａ，４ｂは、この取付孔３ａ
がその下端側が軸心Ｏに近ずく傾斜孔となるよう
な形状になつている。したがつて、ブレード２の
挿入位置を調整することによつて、創成刃部２ａ
の軸心Ｏに対する距離を任意に調整できる。この
調整は、取付リング１１に穿設したねじ孔９に調
整ねじ６を螺じ込んでその先端をブレード２の柄
部２ｂの先端に当接せしめることにより行つてい
る。尚、取付リング１２は、楔４ｂに対応する位
置に上下方向に径方向の複数個のねじ孔８を有し
ていて、このねじ孔８には取付ねじ５を螺じ込ん
でその先端を楔４ｂに形成した各座孔４ｃに当接
せしめることによつて楔４ｂをブレード２の柄部
２ｂに圧接せしめている。尚また、取付リング１
１は、さらにねじ孔１０を有し、このねじ孔１０
に取付ねじ７を螺じ込んでその先端を楔４ａの先
端に当接せしめて該楔４ａの抜け止めを図つてい
る。

上記創成歯切工具を用いて歯車を製作する方法
を第５図に模式的に示している。図中Ｄは創成歯
切工具の各ブレード２の創成刃部２ａのなす円を
示し、ｗはワークピースを示している。この製作
方法における創成歯切工具とワークピースの運動
自体は、従来のピニオンカツターによる内歯車の
製作方法に比して特別変つたものではない。

図に示すように、創成歯切工具自体は定位置で
ｐ方向に定速回転し、一方ワークピースｗは創成
歯切工具の各ブレード２の内側で創成歯切工具と
同方向にかつ同一周速で回転するとともに、切込
→上昇→バツクオフ→下降の運動を繰り
返す。

ところで、第３図に示したように、この実施例
では、５つのブレード２をその取付台１に等分割
的に配列・固定しているが、この創成歯切工具は
５つの歯をもつ歯車の製作を目的としたものでは
なく、１例として30の歯をもつ歯車の製作を目的
としたものである。さらに云えば、ワークピース
ｗがバツクオフする際にワークピースｗに創成
される歯と各ブレード２が干渉を起さないという
条件とカツター２が製作すべき歯車の30の歯に間
断なく連続的に噛み合う条件（これらの条件は後
に詳述する）を満たす最小限の歯数35から30の歯
を間引いて製作したものである。

第３図に示す５つのブレード本数を有する創成
歯切工具で30の歯数の歯車を製作する場合、各ブ
レードに連続番号No.〜を付し、ワークピース
ｗに製作されるべき歯に連続番号No.〜30を付す
るとすれば、ブレードはワークピースに対して、
創成歯切工具の第１回目の回転においてはNo.−
No.１、No.−No.８、No.−No.15、No.−No.22、N
o.
−No.29の対応関係で切削し、第２回目の回転に
おいては、No.−No.６、No.−No.13、No.−No.
20、No.−No.27、No.−No.４の対応関係で切削
し、このようにして、１つのブレードは回転毎に
異なる歯に切削関与し、創成歯切工具が６回回転
した時点でワークピースの30歯は全て何れかのブ
レードによつて１回の切削が行なわれ、したがつ
て均等切削が行なわれる。

第３図に示した創成歯切工具において、ブレー
ドの本数を５に設定した理由は、各ブレードをそ
の取付台に対して等分割配列をすることだけでは
なく、上記した均等切削を実現するためである。
例えば、ブレードをその取付台に対して等分割配
列するだけなら、前記ブレード本数35の約数であ
ればよく、例えば７本であつてもよい。しかしこ
の場合は、各ブレードはワークピースの歯No.１、
６、11、16、21、26のみしか切削せずその他の歯
は形成されないことになる。つまり、均等切削が
図られない訳である。このことを公式化して云え
ば、ワークピースに形成すべき歯数をZG、前記
２つの条件を満たすブレード本数35に対応する総
ブレート本数をZC、前記ブレード本数５に対応
する妥当なブレード本数をＸとするとき、Ｙ（＝
ZC／Ｘ）がZGと公約数を有しないことが条件と
なる。したがつて、妥当なブレード本数Ｘを５と
するならば、Ｙは７となり、この７はZGの約数
（２、３、５、10、30）に該当しないので、ブレ
ード本数５は真に妥当な本数である。一方、Ｘを
７とするならば、Ｙは５となり、この５はZGの
約数であるから不適になる訳である。

上記条件、ＹがZGと公約数を有しないことは、
総ブレード本数ZC自体が制限されることを意味
している。すなわち、製作すべき歯数が30の歯車
に対して上記のように最小総ブレード本数が35で
ある場合、それ以上の総ブレード本数を等分割配
列になるように適当に間引したものであつても、
ワークピースの歯を均等切削することが可能な場
合があるが、この可能な場合の条件はＹがZGと
公約数を有しないことである。

例えば、総ブレード本数ZCが36の場合は、等
分割配列可能なブレード本数Ｘ（３、４、６、９、
12、18）に対して約数Ｙは（12、９、６、４、
３、２）となりこれらの約数Ｙは何れも歯車の歯
数ZC（30）と約数をもつので不適である。この場
合、均等切削を実現できるブレード本数は総ブレ
ード本数36に限られる。ただし、前記したよう
に、36本という多くのブレードをその取付台に取
り付けるための加工は難しく、また取付台の剛性
を損う点は否めない。しかし例えば、総ブレード
本数が39の場合は、Ｘを３とすればＹは13とな
り、このＹはZC（30）と公約数を有しないので使
用し得る。しかし、ブレード本数Ｘはあまり少な
いと、創成歯切工具を多回数回転させる必要があ
るので、製作時間が長くなる。したがつて、ブレ
ード本数Ｘの選択は、ブレード取付台の剛性、均
等切削、歯車製作時間等の諸々の条件を全体的に
考慮した上で妥当な数とすべきである。

前記したように、創成歯切工具のブレード本数
ZCやその他の諸元は、製作すべき歯車との関係
で、ブレードと歯車の歯とが干渉を起さないこと
を条件として定められるものである。

この条件を第４図に基づいて以下に説明する。

（符号の説明）製作すべき歯車ｍ…モジユール XG…転位係数 ZG…歯数 DKG…外径 DRG…歯底径 DBG…噛み合い径 DGG…基礎円径 αB…噛み合い圧力角 αn…呼称ピツチ円径における圧力角（工具圧
力角） θ…回転角 αKG…外径における圧力角創成歯切工具 XC…転位係数 ZC…ブレード本数 DKC…内径 DRC…歯底径 DBC…噛み合い径 DGC…基礎円 cf…頂げき αKC…内径における圧力角先ず始めに、製作すべき歯車の諸元、ｍ、
XG、ZG、DKG、DRGおよびαnが指定される。
また、DBG、DGGは以下の式(1)、(2)から求めら
れる。

DBG＝DGG／cosαB ………(1) DGG＝ｍ・ZG・cosαn ………(2) ところで、歯切工具がバツクラツシなしで製作
すべき歯車と連続的に噛み合つていくためには、
以下のインボリユート関数式(3)を満足しなければ
ならない。

invαB＝invαn＋2tanαnXC−XG／ZC−ZG ………(3) そこで、適当な値のXC、ZCを与えてこれを(2)
式に代入に、αBを求める。そしてさらに、歯切
工具と歯車の軸間距離を２倍した値Ａおよび
DKC、DRC、DGCの各値を次式(4)〜(7)式で求め
る。

Ａ＝（DGC−DGG）／cosαB ………(4) DKC＝DRG＋Ａ ………(5) DRC＝DKG＋Ａ＋２・cf ………(6) DGC＝ｍ・ZC・cosαn ………(7) また、次式(8)式を(3)式より、次式(9)式を(5)式と
(7)式より求める。

αKG＝cos^-1（DGG／DKG） ………(8) αKC＝cos^-1（DGC／DKC） ………(9) (i) さて、上記歯車を製作すべきワークピース
が、該ワークピースと歯切工具との軸心を結ぶ
線O′上で歯切工具よりバツクオフするとすれ
ば、ワークピースの歯の外径と線O′に対して
遠い側の歯面との交点SGの線O′からの距離P₁
と、歯切工具の内径と線O′に対して近い側の
歯面との交点SCの線O′からの距離P₂とが次式
(10)を満たすとき干渉を生じないことになる。

P₂＞P₁ ………(10) P₁、P₂は次式(11)、(12)で与えられる。

P₁＝0.5×DKG×sin（θ＋invαB −invαKG） ………(11) P₂＝0.5×DKC×sin（θ・ZG／ZC ＋invαB−invαKC） ………(12) (10)式を満足しない場合は、再度新たなXC、
ZCを想定して計算を行い、最終的に、(10)式を
満足するXC、ZCを求める。

(ii) ギヤーシエーパには、(i)の場合のほか、上記
干渉を避けるために、線O′に対して可調整角
φの角度でワークピースが歯切工具から離反
（バツクオフ）する方式のものがある。この場
合は次式（16）を満足するとき干渉を起さな
い。

Q₁＝₁・＝0.5・DKG・cos（θ ＋invαB−invαKC） ………（13） Q₂＝₂・＝0.5・DKC・cos（θ・ZG／ZC ＋invαB−invαKG） ………（14） Q₃＝ｌ・sinφ ………（15） P₃＜P₂ ………（16）但し、Q₄＝ｌ・sinφ＜０のとき、P₃＝P₁＋
Q₄とし、Q₄−lcosφ＞０のとき、P₃＝P₁＋Q₃
とする。

E₁…交点SGから線O′におろした垂線の交点 E₂…交点SCから線O′におろした垂線の交点ｌ……ワークピースのバツクオフの最大距離（15）式を満足しない場合は、(i)の場合と同
様、新たなXC、ZCを想定して計算して行い、
最終的に（16）式を満足するXC、ZCを求め
る。

次に、一定の諸元から与えられた製作すべき１
つの歯車に対し、連続的に噛み合いかつ上記干渉
を行さない歯切工具の具体例を示す。

製作すべき歯車の諸元 ZG …30 XG …−0.1094 DXG…30.558 DGG…28.191 DBG…32.896 創成歯切工具の諸元 ZC…35 XC…0.2 DKC…33.916mm DGC…32.889mm DBC…38.379mm αB…31.0223゜（検討） θをパラメータとして、 (i)のとき、（P₂−P₁）が最も小さくなつたとき
を検討すると、 P₂＝9.377mm P₁＝9.337mm したがつて、P₂＞P₁となり干渉を起さない。

(ii)のとき、（P₂−P₃）が最も小さくなつたとき
を検討すると、 P₂＝9.377 P₃＝9.357 したがつて、（P₂＞P₃）となり干渉を起さな
い。

上記干渉についての説明は、一般的な歯車を製
作する場合についてであるが、第１図に示した如
き特殊な歯車部品を製作する場合は、ワークピー
スを歯切工具からバツクオフさせる際、全ブレー
ドの創成刃部が環状溝５１内で相対移動するの
で、この際、何れのブレードも周壁５３に当らな
いように寸法構成しなければならないことは云う
までもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車に用いられる特殊形状の歯車部
品を示す中央縦断面図、第２図は本発明の実施例
に係る創成歯切工具の中央縦断面図、第３図は第
２図の底面図、第４図は創成歯切工具のブレード
と製作すべき歯車の噛み合い関係を示す説明図、
第５図はワークピースを上記創成歯切工具で切削
する方法を示す説明図である。１……ブレード取付台、２……ブレード（2a
……創成刃部、２ｂ……柄部）、３ａ……取付孔。

Claims

【特許請求の範囲】１ブレード取付台の取付面側に所要本数のブレ
ードを円周状にかつ各ブレードの創成歯切部を半
径方向内側に向けて配列・固定してなり、上記各ブレードは柄部を有し、また上記ブレー
ド取付台は、大略その軸心方向沿いでかつその取
付面側が上記軸心に近づくように傾斜した所要個
数の取付孔を有し、上記各ブレードの柄部を上記
各取付孔に挿入しかつ所望の挿入位置で固定し、製作すべき歯車の歯に対して連続的噛み合い条
件を満たしかつ上記歯車の歯数との間に公約数を
持たない妥当な数をその約数Ｙとしてもつブレー
ド本数をZCで表すとき、ブレード取付台に固定
するブレード本数をＸ（＝ZC／Ｙ）本数とすると
ともに各ブレードを等分割配列したことを特徴と
する創成歯切工具。２特許請求の範囲第１項に記載の創成歯切工具
において、上記ブレードの本数並びにその他の緒
元は、切削時でかつワークピースを当該創成歯切
工具に対して相対的にバツクオフさせる際に、ワ
ークピースに創成される歯に対して干渉しないよ
うに設定されたことを特徴とするもの。