JPH0639010B2 - 鼓形ウオ−ムピニオンカツタ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、平面あるいは円錐面等の工具面で鼓形ウオ
ームギヤを創成する鼓形ウオームピニオンカッターに関
する。

〔従来の技術および問題点〕 従来、両工具で鼓形ウオームギヤを創成するには、
モータ２０により駆動され工具ヘッド２１に取付けられ
た平面あるいは円錐面等のフライス２２で、鼓形ウオー
ムギヤ素材２３をネジ切りしているが、創成時に、フラ
イスカッター２２は鼓形ウオームギヤ素材２３を断続切
削し、工具ヘッド本体２１はカッター軸Ｏを中心に一定
角度の揺動運動を行い、工具ヘッド２１の動きは揺動軌
道線の両端で速度０となる（第１３図参照）。また、こ
れらのことは円筒ウオームギヤを面工具で創成するとき
も同様であるが、円筒ウオームギヤを素材２４から創成
する場合は前記揺動運動がウオーム軸に平行な往復運動
となる（第１４図参照）。

ところで、前記揺動では工具ヘッド２１とウオーム軸Ｘ
₁を支える部分との干渉が揺動運動の一端で生じやす
く、そのためフライス２２を支える工具ヘッド２１を小
さくする必要があり、鼓形ウオームギヤ用の工具ヘッド
２１は円筒ウオームギヤ用のものと比べ剛性が低下す
る。このため鼓形ウオームギヤ素材２３に大きな切り込
みを与えると振動発生の誘因となり、切削速度を上げる
ことが難しく、作業能率が悪い。

従来の面工具は特定のウオームギヤ専用ではないの
で、ウオームギヤのサイズ、減速比が変わると第１５図
に示すような中心距離ｅのセット、工具ａ、ｂ寸法のセ
ット、工具傾け角δのセット等工具セッテイングのため
に多くの段取時間を必要とする。

また、円錐面工具を採用する場合、砥石の径とフライス
の径が違うとフライス切りした時のネジ歯形と研削した
時のネジ歯形に差を生じる。また一般に、フライス径は
小さい方が、また砥石径は大きい方が加工能率が良く、
両者の間に差が生じるのが普通である。このため、ウオ
ーム歯研の際、ウオーム軸焼入時の焼入歪の他に工具径
差による歯形差が必要研削代に加算される。従って必要
研削回数が増す原因となり、加工能率が上がらない１つ
の理由となっている。

フライス切りした歯形精度は断続切削であり、施削
に比べ歯形精度が劣る。また面粗さも悪い。

従来の面工具は特定のウオームギヤ専用ではないた
め、工具の先端にｒを付けたり、工具途中に面取り用突
起を設けたりすることができない。

〔発明の目的〕

この発明は前記従来の問題点を解決するために案出され
たもので、ウオームネジ切り工程における加工能率の向
上、歯形精度の向上、ウオーム歯底のｒ付け、ウオーム
歯先の面取りを行うことができる鼓形ウオームピニオン
カッターを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本願第１発明の鼓形ウオームピニオンカッターは、平
面、円錐面等の面工具で創成される鼓形ウォームのネジ
歯切用ピニオンカッターにおいて、面工程と被切削面で
あるウォームのネジ面との接触線を該工具面に描くと
き、接触線を含む該工具面の範囲ｈを特定し、この間を
最大で前記ウォームと噛み合うホイールの歯数Ｚ_２に分
割し、それぞれの分割断面をピニオンカッターのそれぞ
れの切刃とし、かつ、該カッター切刃を前記工具面の分
割位置に対応する順位でピニオンカッター取付台に配置
してなることを特徴とする。

また、本願第２発明の鼓形ウオームピニオンカッター
は、前記ピニオンカッター取付台が直径がウォームと噛
み合うホイールの歯底円径Ｄ₂fに等しい円筒と、該円筒
の外周に水平方向に対して進み角β＝ tan^-1（ｈ／πＤ
₂f）で螺旋状に設けられた台形ネジ溝Ｖと、該円筒の外
周に円筒軸に対して前記面工具の傾き角度δと同一角度
をなし、かつ最大で前記ホイールの歯数Ｚ_２分等角度に
配置された直線スリットＷとからなることを特徴とす
る。

そして、更に望ましくは、ピニオンカッター取付台のス
リットＷにカッター位置決め板を挿入し、カッターには
前記カッター位置決め板に突き当たる直線部を形成し
て、該直線部をカッター位置決め板に突き当てて面工具
の取付角度δを確保すると共に、台形ネジ溝Ｖとスリッ
トＷの位相関係は任意とし、カッターの下に最大厚さΔ
Ｓ＝ｈ／（Ｚ_２ cos β）のシムを挟んで取付けるこ
と、さらに、カッターの歯先にはウォームネジ歯底切削
用円弧部分ｒを形成し、カッターの歯先よりウォームの
歯丈分離れた所にはウォームネジ面取り用直線部Ｃを設
けたことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例に基いて説明する。
この実施例は本発明を直接創成法による鼓形ウォームネ
ジ切りに採用した例を示すものである。

第１図は本発明のピニオン形カッター組立図、第２図は
第１図の平面図であり、番号１はピニオンカッター取付
台、２はカッター、３はカッター位置決め板、４はカッ
ター高さ調整シム、５はカッター固定具、６は固定具締
付け用ボルトである。

厚肉円盤状の取付台１の外周には、水平方向に対して進
み角βにて台形のネジ溝Ｖが螺旋状に約１巻形成されて
いる。

このネジ溝Ｖ内にはカッター２とカッター固定具５が嵌
挿されており、カッター固定具５は固定具締付け用ボル
ト６により押圧支持されている。ところでネジ溝Ｖを構
成する２つの谷のうちの１つ(a)は水平方向に対し角度
α（１０゜程度）の傾斜角を有しており、他方の谷(b)
は水平に形成されている。このようにネジ溝Ｖを構成す
る谷のひとつにテーパーを付けてあり、カッター固定具
５はカッター２とテーパー付きの谷ａとの間に嵌挿され
ているので、固定具締付け用ボルト６を締め込むことに
より、カッター２はカッター固定具５に押されてネジ溝
Ｖ内に確実に固定される。また固定具締付け用ボルト６
を緩めれば、カッター２、カッター固定具５の着脱を容
易に行うことができる。

円筒形状の取付台１の直径はウォームと噛み合うホイー
ルの歯底内径Ｄ₂fに等しく、この取付台１に台形ネジ溝
Ｖを形成する工具の動きの一例を第３図、第４図に示
す。すなわち取付台１をワークとしてその円筒の軸まわ
りに回転させるとき、面工具は円筒長さｌの1/2の所で
円筒に接し、円筒軸に対し角度δ（δ＝面工具傾き角）
をなす直線方向にピッチＰ＝ｈ／cos δで進行する。

このｈは以下に述べるように決定する。ウォーム７とネ
ジ創成工具である鼓形ウォームピニオンカッターのホイ
ール８とは第５図に示すような接触線で接する。この図
中の接触線に付した数値は第１３図に示す工具の回転角
θである。工具の回転角θが±２０゜程度の間で変わる
とすれば、この範囲での創成工具の全接触域は第５図に
示すようになるので、ｈはこの範囲を包含する。ここで
ウォーム７とウォームホイール８の共通垂線（＝ｙ軸）
およびウォーム軸（＝ｘ軸）に平行な平面Ｔを考え、ｙ
軸と面Ｔの距離をＳとする。反対歯面についても同様の
接触線が現われる（第５図の破線）から、結局必要な工
具範囲はウォームホイール８の軸方向に測り、ｈ＝２Ｓ
となる。このようにしてできる台形ねじ溝Ｖの進み角β
は となる。

次に取付台１の外周には軸心と傾き角δをなすスリット
Ｗがウォームと噛み合うホイールの歯数Ｚ_２分だけ等角
度に入っている。スリットＷの中線と円筒軸との共通垂
線は円筒長さｌの1/2の面内に位置させる。換言すれ
ば、スリットＷは円筒取付台に円筒長さｌの1/2で接
し、かつこの軸心に傾き角δをなすような直線に幅と奥
行きを持たせたものといえる。このスリットＷは割出盤
とスロッター等で加工することができる。スリットＷに
はカッター位置決め板３が嵌入される。

次に第６図に基いてカッター２について説明する。切刃
形状ｅ、ｆは、ウォームネジ創成工具が円錐面である場
合双曲線となり、カッター先端幅は一定であるが、創成
工具の分割断面位置により断面形状が違ってくる。一方
平面工具である場合は分割断面位置が変わっても同一の
直線歯形となる。

前述のとおり、創成工具とウォームネジ面の接触線の出
る範囲は、ウオームと噛み合うホイールの軸Ｚ方向に測
り共通垂線（＝ｙ軸）を挟み上下にＳずつである。そこ
で第７図に示すように創成工具２Ｓ（＝ｈ）の区間を、
平面Ｔに対し傾き角βをなす平面Ｒでホイールの歯数Ｚ
_２等分する。平面Ｒが切断する工具断面の側部がｅ、ｆ
の形状となる。そしてこのようなＺ_２個のカッター２を
創成工具の分割位置に対応する順位で取付台１に取付け
て、ピニオンカッターを作成する。

次にカッター２を取付台１に精度良く取付ける手順につ
いて説明する。このとき進み角βの台形ねじ溝Ｖと傾き
角δのスリットＷとは相互の位相には無関係に創出す
る。そして各スリットＷにカッター位置決め板３を挿入
し、カッター厚さと同じダミーバイト９をカッター位置
決め板３に圧し付け、カッター固定具５、固定具締付け
用ボルト６により取付台１に固定する。そして第８図〜
第１０図に示すように基準ゲージ１０をダミーバイト９
の上に立てる。

こ基準ゲージ１０は例えば分割する創成工具の一番上
（分割Ｚ_２番目）の断面より取付台１の上端面Ｋまでの
高さに等しく設定する。そして基準ゲージ１０上端とＫ
平面との距離Δｌを測る。数ケ所位置を変えてΔｌを測
定し、そのうちＫ平面より下方に測ってΔｌが最小とな
る位置を見出しΔｌを決定する。このとき作成すべきシ
ム厚さΔＳは、第１１図に示すように で求められる。この厚さΔＳのシムを全カッター２、２
…の下に敷き、カッター２の直線部をカッター位置決め
板３に圧し当てつつ台形ネジ溝Ｖにこのカッター２を固
定する。カッター突出量調整は、第１２図に示すように
取付台１軸心よりＲｃの所に突出部１１′を有する治具
１１を作れば、カッター２を精度良くセットすることが
できる。

なお、第５図に示すようにウォームホイールとウォーム
７との共通垂直（＝ｙ軸）より下側（第７図においては
断面Ｑ−Ｑより下側の断面）では、カッター２のｅの側
にしか接触線が出ず、逆にＱ−Ｑ断面より上側ではカッ
ター２のｆの側にしか接触線が出ない。従ってカッター
セッティングの際断面Ｑ−Ｑより下に相当するカッター
２はｈ面を、断面Ｑ−Ｑより上にに相当するカッター２
はｇ面を、カッター位置決め板３に圧し付けるようにす
る。

以上の構成を有する鼓形ウォームピニオンカッターは、
サイズ、減速比毎に固有のものとなる。

以下、この鼓形ウォームピニオンカッターによるウォー
ムネジ切り作業の手順について説明する。

鼓形ウオームピニオンカッターをホブ盤テーブル中
心にセットする。

ホブ軸の所にウォーム素材をセットする。

中心距離ｅをセットする。

芯高を合わせる。

減速比を合わせる。

加工条件をカットし、ネジ切り作業を開始する。

なお、できあがるウォームねじは、歯底に適度の大きさ
のｒが、歯先に面取りＣがそれぞれ付き、工具のセッテ
ィング誤差がないとき面粗さは理論上 （但しＰ＝Ｒｃ・tan γ・ΔＣ＝ｈ／ｚ_２）の多角形誤
差を生ずる。しかし、ここでＲｃ＝１１５、ｒ＝７７
゜、ｈ＝８０、Ｚ_２＝３０とすると、Δｈ＝1.8 μとな
るので、実際にはこの多角形誤差Δｈは無視できるほど
小さい。

〔発明の効果〕 純切削能率が同時かみ合歯数倍となり、従来のどの
カッターよりも良い。

フライスカッター使用時の多くの段取り作業が不要
となる。

鼓形ウォームピニオンカッターの元の工具を研削砥
石とすれば、ねじ切り歯形と研削歯形の間に誤差がなく
なる。

上記〜に述べた理由により大幅な能率アップが
可能である。

鼓形のウォームピニオンカッターは施削カッターの
一種であるため、面粗度も良く、歯形精度も良い。

サイズ、減速比毎の専用ピニオンカッターとなるた
め、速度の大きさの歯底のｒ付けと歯先の面取りを同時
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は鼓形ウォームピニオンカッターの組立図、第２
図は第１図の平面図、第３図は工具の動きを示す正面
図、第４図は第３図の平面図、第５図はウォームと創成
工具との接触線を示す側面図、第６図はカッターの平面
図、第７図は創成工具の区間ｈとＺ_２等分に分割される
区間との関係を示す側面図、第８図は基準バーの取付位
置を示す正面図、第９図は第８図の平面図、第１０図は
第８図の側面図、第１１図はΔｌとΔＳの関係を示す
図、第１２図はピニオンカッター取付台とカッターセッ
ティング治具との取付関係を示す正面図、第１３図、第
１４図は従来の面工具を示す平面図、第１５図は従来の
面工具の軸位置関係を示す図である。 １……ピニオンカッター取付台、２……カッター、３…
…カッター位置決め板、４……カッター高さ調整シム、
５……カッター固定具、６……固定具締付け用ボルト、
７……ウオーム、８……ウオームホイール、９……ダミ
ーバイト、１０……基準ゲージ、１１……カッターセッ
ティング治具、２０……モータ、２１……工具ヘッド、
２２……フライス、２３……鼓形ウォーム素材、２４…
…円筒ウォーム素材、β……進み角、Ｖ……ネジ溝、α
……テーパ角、a,ｂ……谷、Ｄ₂f……ウォームホイール
歯底円径、δ……面工具取付角、θ……回転角、γ……
円錐面工具半頂角、Ｗ……スリット、ｅ，ｆ……切刃形
状、ΔＳ……シム厚さ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平面、円錐面等の面工具で創成される鼓形
   ウォームのネジ歯切用ピニオンカッターにおいて、面工
   具と被切削面であるウォームのネジ面との接触線を該工
   具面に描くとき、接触線を含む該工具面の範囲ｈを特定
   し、この間を最大で前記ウォームと噛み合うホイールの
   歯数Ｚ_２に分割し、それぞれの分割断面をピニオンカッ
   ターのそれぞれの切刃とし、かつ、該カッター切刃を前
   記工具面の分割位置に対応する順位でピニオンカッター
   取付台に配置してなることを特徴とする鼓形ウォームピ
   ニオンカッター。
2. 【請求項２】前記ピニオンカッター取付台が直径がウォ
   ームと噛み合うホイールの歯底円径Ｄ₂fに等しい円筒
   と、該円筒の外周に水平方向に対して進み角β＝ tan^-1
   （ｈ／πＤ₂f）で螺旋状に設けられた台形ネジ溝Ｖと、
   該円筒の外周に円筒軸に対して前記面工具の傾き角度δ
   と同一角度をなし、かつ最大で前記ホイールの歯数Ｚ_２
   分等角度に配置された直線スリットＷとからなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の鼓形ウォーム
   ピニオンカッター。
3. 【請求項３】ピニオンカッター取付台のスリットＷにカ
   ッター位置決め板を挿入し、カッターには前記カッター
   位置決め板に突き当たる直線部を形成して該直線部をカ
   ッター位置決め板に突き当てて面工具の傾き角度δを確
   保すると共に、台形ネジ溝ＶとスリットＷの位相関係は
   任意とし、カッターの下に最大厚さΔＳ＝ｈ／（Ｚ_２ c
   os β）のシムを挟んでなる特許請求の範囲第２項に記
   載の鼓形ウォームピニオンカッター。
4. 【請求項４】カッターの歯先にウォームネジ歯底切削用
   円弧部分ｒを形成し、カッターの歯先よりウォームの歯
   丈分離れた所にウォームネジ面取り用直線部Ｃを設けて
   ある特許請求の範囲第２項に記載の鼓形ウォームピニオ
   ンカッター。