KR102614547B1

KR102614547B1 - 기어의 모따기 방법

Info

Publication number: KR102614547B1
Application number: KR1020217027432A
Authority: KR
Inventors: 고지 쓰쓰야마
Original assignee: 오에스지 가부시키가이샤
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2023-12-14
Also published as: EP4129543A1; EP4129543A4; US20230055299A1; JP7227428B2; CN113766988B; KR20210124297A; CN113766988A; JPWO2021199417A1; WO2021199417A1

Abstract

본 발명은, 공구의 수명을 향상시킬 수 있는 기어의 모따기 방법을 제공한다. 톱니(2)의 치면(21)과 단면(22)의 교선부(23)를 바닥날(122)에 의해 순차적으로 모따기하는 모따기 방법이며, 복수의 바닥날(122)의 피치 Pb는, 복수의 톱니(2)의 피치 Pa의 5배로 설정된다. 이에 의해, 톱니(2)의 교선부(23)를 모따기하는 모따기 공정에 있어서, 바닥날(122)의 주속을 톱니(2)의 주속보다 빠르게 할 수 있다. 따라서, 바닥날(122)과 톱니(2)의 주속차를 이용하여 모따기할 수 있으므로, 그 모따기 시의 절삭 저항을 저감할 수 있다. 따라서, 공구(100)의 수명을 향상시킬 수 있다.

Description

기어의 모따기 방법

본 발명은, 기어의 모따기(chamfering) 방법에 관한 것이며, 특히, 공구의 수명을 향상시킬 수 있는 기어의 모따기 방법에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 기어의 톱니의 치면(齒面)과, 잇줄 방향에서의 단면(端面)(측면)의 교선부(交線部)를 공구의 바닥날(end cutting edge)에 의해 모따기하는 기술이 기재되어 있다. 이 기술과 같이, 기어의 축에 대하여 공구의 축을 경사지게 한 상태에서, 기어의 톱니와 공구의 바닥날을 순차 맞물리도록 하여 기어 및 공구를 회전시키는 것에 의해, 톱니의 치면과 단면의 교선부를 바닥날에 의해 모따기할 수 있다.

일본공개특허 제2016-000453호 공보(예를 들면, 단락 0036∼0044, 도 2, 3)

여기에서, 전술한 바와 같은 모따기를 행하는 종래의 공구에 대하여, 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9의 (a)는 종래의 공구(300)의 상면도이며, 도 9의 (b)는 기어(1)의 상면도(측면도)이다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 종래의 공구(300)는, 중심으로 축(O)을 가지는 원기둥형의 생크(shank)(301)와, 그 생크(301)의 축(O) 방향 단부(端部)(도 9의 (a)의 지면(紙面) 수직 방향 안쪽의 단부)에 형성되는 원반형의 원반부(302)와, 그 원반부(302)의 외주면에 형성되는 날부(303)를 구비한다.

날부(303)는, 공구(300)의 축(O) 주위에 복수 개(도 9의 (a)의 예에서는, 24장)가 등간격으로 배열하여 설치된다. 복수의 날부(303)는, 각각 공구(300)의 직경 방향 외측을 향해 돌출되어 형성되어 있고, 날부(303)의 회전 방향(시계 회전 방향의 방향) 전방측의 면에 절삭면(330)이 형성된다.

이 절삭면(330)과, 날부(303)의 바닥 여유면의 교선 부분에 바닥날(331)이 형성되지만, 바닥날(331)의 피치 P는, 기어(1)의 톱니(2)의 피치 Pa와 동일하게 설정되어 있다.

그러므로, 복수의 톱니(2)를 바닥날(331)에 의해 순차적으로 모따기하는 경우에는, 바닥날(331)의 주속(周速)을 톱니(2)의 주속과 동일하게 설정할 필요가 있다. 즉, 종래의 공구(300)에서는, 바닥날(331)의 주속을 톱니(2)의 주속보다 빠르게 할 수 없으므로, 모따기를 행할 때의 절삭 저항을 저감하는 것이 어렵고, 공구(300)의 수명이 저하되기 쉽다는 문제점이 있었다.

본 발명은, 전술한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 공구의 수명을 향상시킬 수 있는 기어의 모따기 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

이 목적을 달성하기 위해 본 발명의 기어의 모따기 방법은, 기어의 축 주위에 복수의 톱니를 형성하는 기어 형성 공정과, 그 기어 형성 공정에 의해 형성된 복수의 상기 톱니를 공구에 의해 순차적으로 모따기하는 모따기 공정을 포함하고, 상기 공구는, 상기 공구의 축 방향 단부에 형성되고 상기 공구의 축 주위에 복수 형성되는 바닥날을 구비하고, 상기 모따기 공정에 있어서, 상기 기어의 축에 대하여 상기 공구의 축을 경사지게 한 상태에서 상기 기어 및 상기 공구를 회전시키는 것에 의해, 상기 톱니의 치면 중, 상기 기어의 회전 방향 전방측에 위치하는 치면과, 잇줄 방향에서의 상기 톱니의 단면의 교선부를 상기 바닥날에 의해 순차적으로 모따기하는 기어의 모따기 방법으로서, 복수의 상기 바닥날의 피치는, 복수의 상기 톱니의 피치의 M배로 설정되고, 상기 모따기 공정에서는, 상기 바닥날의 주속을 상기 톱니의 주속보다 빠르게 하여 상기 교선부를 모따기하고, 또한 복수의 상기 톱니를 N개 간격으로 모따기하고, M 및 N의 값은 M>1의 관계와, M-1>N≥1의 관계와, N이 정수인 것을 만족시킨다.

청구항 1에 기재된 기어의 모따기 방법에 의하면, 복수의 바닥날의 피치는, 복수의 톱니의 피치의 M배로 설정되고, M의 값은 M>1의 값을 만족시키므로, 톱니의 치면과 단면의 교선부를 모따기하는 모따기 공정에 있어서, 바닥날의 주속을 톱니의 주속보다 빠르게 할 수 있다. 이에 의해, 바닥날과 톱니의 주속차를 이용하여 모따기할 수 있으므로, 그 모따기 시의 절삭 저항을 저감할 수 있다. 따라서, 공구의 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 청구항 1에 기재된 기어의 모따기 방법에 의하면, 모따기 공정에서는, 복수의 톱니를 N개 간격으로 모따기하고, N의 값은 N≥1을 만족시키는 정수이므로, 공구의 설계의 자유도가 향상된다. 즉, 바닥날의 주속(바닥날의 피치)은 공구의 직경이나, 바닥날의 날수에 의해 조절 가능하지만, 예를 들면, 공구의 직경은 모따기 형상(교선부의 길이 등)에 의해 제약이 생기는 경우가 있다. 이 경우, 이웃하는 톱니를 연속하여 모따기하는 구성이면, 바닥날의 주속을 바닥날의 날수로 조절할 필요가 있고, 공구의 설계의 자유도가 저하된다.

이에 대하여 청구항 1에 의하면, 복수의 톱니를 N개 간격으로 모따기하고, N의 값은 N≥1을 만족시키는 정수이므로, 그 N의 값을 변화시킴으로써 바닥날의 주속(바닥날의 피치)을 조절할 수 있다. 이에 의해, 바닥날의 주속을 조절할 때 바닥날의 날수에 제약이 생기는 것을 억제할 수 있으므로, 공구의 설계의 자유도가 향상된다는 효과가 있다.

또한, 예를 들면, 톱니의 피치에 대한 바닥날의 피치의 배율이 2배이며, 복수의 톱니를 1개 간격으로 모따기하는 구성의 경우, 즉 「M-1=N」의 관계를 만족시키는 경우, 바닥날의 주속과 톱니의 주속이 일치해 버린다. 이에 대하여, 청구항 1에 의하면, 「M-1>N」의 관계를 만족시키도록 N의 값이 설정되므로, 바닥날의 주속을 톱니의 주속보다 빠르게 할 수 있다. 따라서, 공구의 수명을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.

청구항 2에 기재된 기어의 모따기 방법에 의하면, 청구항 1에 기재된 기어의 모따기 방법이 이루는 효과에 더하여, 다음의 효과를 이룰 수 있다. 복수의 톱니의 총수를 Na로 한 경우에, N+1의 값과 Na가 서로소이므로, 기어 및 공구를 소정 횟수 회전시켜 복수의 톱니의 교선부를 순차적으로 모따기하는 것에 의해, 모든 톱니가 모따기된 상태를 형성할 수 있다는 효과가 있다.

청구항 3에 기재된 기어의 모따기 방법에 의하면, 청구항 1에 기재된 기어의 모따기 방법이 이루는 효과에 더하여, 다음의 효과를 이룰 수 있다. 복수의 톱니의 총수를 Na로 한 경우에, N+1의 값과 Na가 2개 이상의 공약수를 가지므로, 기어 및 공구를 소정 횟수 회전시켜 복수의 톱니의 교선부를 순차적으로 모따기하는 것에 의해, 일부의 톱니만이 모따기된 상태를 형성할 수 있다. 즉, 복수의 톱니 중, 원하는 톱니만을 모따기할 수 있는 효과가 있다.

청구항 4에 기재된 기어의 모따기 방법에 의하면, 청구항 3에 기재된 기어의 모따기 방법이 이루는 효과에 더하여, 다음의 효과를 이룰 수 있다. N+1의 값이 Na의 약수이므로, 기어 및 공구를 소정 횟수 회전시켜 복수의 톱니의 교선부를 순차적으로 모따기하는 것에 의해, 복수의 톱니가 N개 간격으로 모따기된 상태를 형성할 수 있다는 효과가 있다.

청구항 5에 기재된 기어의 모따기 방법에 의하면, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 기어의 모따기 방법이 이루는 효과에 더하여, 다음의 효과를 이룰 수 있다. 모따기 공정에서는, 바닥날의 주속을 톱니의 주속의 M/(N+1)배로 하여 교선부를 모따기하므로, 바닥날의 주속을 톱니의 주속보다 빠르게 하면서, 복수의 톱니를 N개(N≥1) 간격으로 모따기할 수 있다는 효과가 있다.

청구항 6에 기재된 기어의 모따기 방법에 의하면, 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 기어의 모따기 방법이 이루는 효과에 더하여, 다음의 효과를 이룰 수 있다. 공구는, 공구의 회전 방향에서의 일방측(一方側)을 향하는 제1 절삭면에 형성되는 제1 바닥날과, 공구의 회전 방향에서의 타방측(他方側)을 향하는 제2 절삭면에 형성되는 제2 바닥날을 구비한다. 이에 의해, 기어의 회전 방향에서의 일방측을 향하는 치면과, 톱니의 단면의 교선부를 제1 바닥날로 모따기한 후, 기어 및 공구의 회전을 반전시키는 것에 의해, 기어의 회전 방향에서의 타방측을 향하는 치면과, 톱니의 단면의 교선부를 제2 바닥날로 모따기할 수 있다. 즉, 기어의 회전 방향에 있어서 톱니의 양측에 형성되는 한 쌍의 교선부의 각각을 모따기하는 경우에, 공구를 교환할 필요가 없으므로, 가공 시간을 단축할 수 있다는 효과가 있다.

청구항 7에 기재된 기어의 모따기 방법에 의하면, 청구항 6에 기재된 기어의 모따기 방법이 이루는 효과에 더하여, 다음의 효과를 이룰 수 있다. 공구는, 제1 바닥날 및 제2 바닥날이 형성되는 날부를 구비하고, 그 날부는, 공구의 축을 따르는 평면을 대칭면으로 하여 면대칭으로 형성되므로, 제1 바닥날로 모따기를 행하는 경우와, 제2 바닥날로 모따기를 행하는 경우에 날부에 가해지는 부하를 균일하게 할 수 있다. 따라서, 날부의 강도 설정을 용이하게 할 수 있다는 효과가 있다.

[도 1] 본 발명의 일 실시형태에서의 기어의 모따기 방법을 나타내는 기어 및 공구의 사시도이다.
[도 2] (a)는 공구의 정면도이며, (b)는 도 2의 (a)의 IIb-IIb선에서의 공구의 부분 확대 단면도(斷面圖)이다.
[도 3] (a)는 도 2의 (a)의 화살표 IIIa 방향에서 볼 때의 공구의 상면도이며, (b)는 도 1의 화살표 IIIb 방향에서 볼 때의 기어의 상면도이다.
[도 4] (a)는 도 1의 화살표 IVa 방향에서 볼 때의 기어 및 공구 상면도이며, (b)는 도 4의 (a)의 상태로부터 기어 및 공구를 회전시킨 상태를 나타내는 기어 및 공구의 상면도이다.
[도 5] (a)는 모따기 방법의 제1 변형예를 나타내는 기어 및 공구의 상면도이며, (b)는 모따기 방법의 제2 변형예를 나타내는 기어 및 공구의 상면도이다.
[도 6] (a)는 모따기 방법의 제3 변형예를 나타내는 기어 및 공구의 상면도이며, (b)는 모따기 방법의 제4 변형예를 나타내는 기어 및 공구 상면도이다.
[도 7] (a)는 제2 실시형태의 모따기 방법에 사용되는 공구의 정면도이며, (b)는 도 7의 (a)의 화살표 VIIb 방향에서 볼 때의 공구의 상면도이다.
[도 8] (a)는 톱니의 한쪽의 교선부를 모따기하는 모양을 나타내는 모식도이며, (b)는 톱니의 다른 쪽의 선부를 모따기하는 상태를 나타내는 모식도이다.
[도 9] (a)는 종래의 공구의 상면도이며, (b)는 기어의 상면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여, 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 먼저, 도 1∼3을 참조하여, 본 발명의 모따기 방법이 적용되는 기어(1)와, 그 기어(1)를 모따기하는 공구(100)의 구성에 대하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시형태에서의 기어(1)의 모따기 방법을 나타내는 기어(1) 및 공구(100)의 사시도이다. 도 2의 (a)는 공구(100)의 정면도이며, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 IIb-IIb선에서의 공구(100)의 부분 확대 단면도이다. 도 3 의 (a)는 도 2의 (a)의 화살표 IIIa 방향에서 볼 때의 공구(100)의 상면도이며, 도 3의 (b)는 도 1의 화살표 IIIb 방향에서 볼 때의 기어(1)의 상면(측면)도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 모따기 방법이 적용되는 기어(1)는, 기어(1)의 축(Oa)를 향하여 복수(본 실시형태에서는, 32개)의 톱니(2)가 돌출하는 내치(內齒)기어다. 복수의 톱니(2)는 기어(1)의 축(Oa) 주위에 등간격으로 설치된다.

도 1의 확대 부분에 나타내는 바와 같이, 톱니(2) 중, 톱니(2)의 돌출 선단부에 형성되는 면이 잇봉우리면(tooth crest)(20), 그 잇봉우리면(20)에 축(Oa) 주위의 방향에서 연속하는 한쌍의 면(플랭크)가 치면(21), 이들 잇봉우리면(20) 및 치면(21)의 각각에 연속하고 톱니(2)의 잇줄 방향(축(Oa) 방향) 단부에 형성되는 면(측면)이 단면(22)이다.

이와 같은 기어(1)의 톱니(2)는, 도시하지 않은 기어절삭 장치나 전조(轉造)장치에 의해 형성되고(기어 형성 공정), 그 톱니(2)의 형성 후에 공구(100)에 의한 모따기가 행해진다(모따기 공정). 본 실시형태에서는, 주로 톱니(2)의 치면(21)과 단면(22)의 교선부(23)가 공구(100)에 의해 모따기되지만, 그 모따기 위치(모따기의 시점) A는 축(Oa) 주위의 주위 방향에서의 단면(22)의 대략 중앙이며, 단면(22)이 광범위에 걸쳐(도 1의 확대 부분의 파선으로 나타내는 부위가) 모따기된다.

이 톱니(2)의 모따기를 행하는 공구(100)는, 중심에 축(Ob)을 가지는 원기둥형의 생크(101)와, 그 생크(101)의 축(Ob) 방향 단부에 형성되는 날부(102)를 구비하는 엔드밀이다. 생크(101)는, 복합 가공기 등의 공작 기계(도시하지 않음)에 유지되는 부위이다. 공작 기계로부터는, 생크(101)의 축(Ob) 주위에 공구(100)를 회전시키는 구동력이 전달되고, 이 공구(100)의 회전에 의해, 톱니(2)의 교선부(23)가 날부(102)에 의해 모따기된다.

날부(102)는, 생크(101)의 축(Ob) 주위에 복수(본 실시형태에서는, 4개) 형성되고, 이들 복수의 날부(102)는, 축(Ob) 주위에 있어서 서로 회전 대칭(4회 대칭)의 형상으로 되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 날부(102)는, 생크(101)의 외주면으로부터 축(Ob) 방향 일단측(도 2의 (a)의 하측)으로 돌출하도록 형성된다. 날부(102)에는, 공구(100)의 회전 방향 전방측(도 2의 (b)의 좌측)을 향하는 절삭면(120)이 형성된다.

절삭면(120)과 바닥 여유면(121)(도 2의 (b) 참조)의 교선 부분에는, 직경 방향으로 연장되는 바닥날(122)이 형성된다. 또한, 절삭면(120)과 외주 여유면(123)(도 2의 (a) 참조)의 교선 부분에는, 축(Ob) 방향으로 연장되는 외주날(124)이 형성된다. 이들 바닥날(122) 및 외주날(124)에 의해 톱니(2)의 교선부(23)(도 1의 확대 부분 참조)가 모따기된다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 공구(100)의 직경(바닥날(122)의 각각의 외주단을 통하는 원의 직경)은, 기어(1)의 내경(內徑)(톱니(2)의 내접원의 직경)보다 작게 형성되어 있다. 또한, 공구(100)의 복수의 바닥날(122)(외주날(124))의 피치 Pb는, 기어(1)의 복수의 톱니(2)의 피치 Pa보다 크게(본 실시형태에서는, 5배) 설정된다. 이 피치 Pa, Pb의 차에 의해, 톱니(2)를 모따기할 때의 바닥날(122)의 주속을 톱니(2)의 주속보다 빠르게 할 수 있다. 이 모따기 방법의 상세에 대하여, 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4의 (a)는 도 1의 화살표 IVa 방향에서 볼 때의 기어(1) 및 공구(100)의 상면도이며, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)의 상태로부터 기어(1) 및 공구(100)를 회전시킨 상태를 나타내는 기어(1) 및 공구(100)의 상면도이다. 도 4에서는, 공구(100)(날부(102))의 외형을 2점 쇄선으로 모식적으로 도시하고 있다.

그리고, 이하의 설명에 있어서는, 공구(100)의 4개의 바닥날(122)에 대하여, 공구(100)의 회전 방향과는 반대 방향의 순으로 바닥날(122a), 바닥날(122b), 바닥날(122c) 및 바닥날(122d)로 부호를 붙여 설명한다.

또한, 바닥날(122a)에 의해 최초(공구(100)의 1회전째)로 모따기되는 톱니(2)를 톱니(2a1)로 하고, 2번째(공구(100)의 2회전째)로 모따기되는 것을 2a2…로 하고, 바닥날(122b∼122d)에 의해 모따기되는 톱니(2)에 대해서도 마찬가지로, 톱니(2b1, 2c1, 2d1), 톱니(2b2, 2c2, 2d2…)로 부호를 붙여 설명한다. 다만, 바닥날(122a∼122d)나, 톱니(2a1, 2b1, 2c1, 2d1…)를 구별하지 않을 경우에는, 단지 바닥날(122)이나 톱니(2)로 기재하여 설명한다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 기어(1)의 모따기를 행하는 모따기 공정에서는, 전술한 바와 같이, 기어(1)의 축(Oa)에 대하여, 공구(100)의 축(Ob)이 소정 각도(본 실시형태에서는, 15°) 경사진 상태로 공작 기계에 고정된다. 이 상태에서 기어(1)와 공구(100)를 서로 동일한 방향(도 4의 예에서는, 시계 회전 방향)으로 회전시키는 것에 의해, 톱니(2)의 단면(22)에 대하여 바닥날(122)이 비스듬히 깊이 베이도록 회전한다. 이에 의해, 톱니(2)의 회전 방향 전방측에 위치하는 치면(21)과 단면(22)의 교선부(23)를 모따기할 수 있다.

이와 같은 모따기를 행하는 경우, 본 실시형태에서는, 바닥날(122)의 피치가 톱니(2)의 피치의 5배로 설정되어 있으므로, 바닥날(122)의 주속을 톱니(2)의 주속의 5배로 설정한다. 이에 의해, 바닥날(122a)에 의해 톱니(2a1)가 모따기된 후, 그 바닥날(122a)에 의한 모따기 위치 A(바닥날(122a)가 단면(22)에 접촉하는 위치)에 있어서, 바닥날(122b)에 의한 톱니(2b1)의 모따기가 행해진다(도 4의 (b) 참조). 이와 같은 모따기 위치 A에서의 톱니(2c1, 2d1)의 모따기가 바닥날(122c, 122d)에 의해서도 동일하게 반복되는 것에 의해, 이웃하는 톱니(2a1, 2b1, 2c1, 2d1, 2a2, 2b2, 2c2, 2d2…)가 연속적으로 모따기되고, 32개의 모든 톱니(2)가 모따기된 상태로 된다.

즉, 바닥날(122)의 피치를 톱니(2)의 피치의 5배로 설정하고, 이웃하는 톱니(2)를 연속하여 모따기하는 것에 의해, 바닥날(122)의 주속을 톱니(2)의 주속의 5배로 할 수 있다. 이에 의해, 바닥날(122)과 톱니(2)의 주속차를 이용하여 모따기할 수 있으므로, 그 모따기 시의 절삭 저항을 저감할 수 있다. 따라서, 공구(100)의 수명을 향상시킬 수 있다. 게다가, 모따기 시의 절삭 저항을 저감하는 것에 의해, 모따기 부분의 전체 길이(교선부(23)의 길이)가 긴 모따기나, 모따기 깊이가 깊은 모따기를 가능하게 할 수 있다.

그리고, 전술한 모따기 위치 A에서의 톱니(2)와 바닥날(122)과 접촉 부분에서의 임의의 점을 접촉점으로 하면, 그 접촉점의 직경 방향 위치에서의 축(Oa) 주위의 톱니(2)의 간격이 톱니(2)의 피치 Pa(도 3 참조)이다. 또한, 이러한 접촉점의 직경 방향 위치에서의 축(Ob) 주위의 바닥날(122)의 간격이 바닥날(122)의 피치 Pb다.

여기에서, 톱니(2)의 모따기를 바닥날(122)에 의해 순차적으로 행하는 경우, 예를 들면, 톱니(2b1)를 모따기한 후의 바닥날(122b)이 톱니(2a1)에 간섭할 우려가 있다. 이 간섭은, 본 실시형태와 같이 바닥날(122)의 주속을 톱니(2)의 주속보다 빠르게 한 경우에 생기기 쉬워진다(톱니(2a1)가 회전 방향 전방측으로 달아나기 전에 바닥날(122b)이 톱니(2a1)에 접촉하기 쉬워지기 때문에).

이 간섭을 억제하기 위해서는, 공구(100)의 직경(바닥날(122)의 회전 반경)을 작게 하여 바닥날(122)의 회전 궤적이 톱니(2)로부터 달아나기 쉬워지도록 구성하거나, 혹은, 바닥날(122)의 주속을 톱니(2)에 간섭하지 않을 정도의 속도로 설정할 필요가 있다.

이 경우, 바닥날(122)의 주속, 즉 바닥날(122)의 피치는 공구의 직경에 비례하고, 바닥날(122)의 날수에 반비례하는 것이다. 따라서, 전술한 바와 같은 바닥날(122)과 톱니(2)의 간섭을 억제하면서, 바닥날(122)에 소정 이상의 주속을 부여하기 위해서는, 공구(100)의 직경이나 바닥날(122)의 날수를 조절할 필요가 있다.

그러나, 공구(100)의 직경은 교선부(23)의 길이 등, 모따기면의 형상에 따라 제약이 생기는 경우가 있고, 이 경우에는, 바닥날(122)의 날수에 의해 바닥날(122)의 피치(바닥날(122)의 주속)를 조절해야 하다. 따라서, 공구(100)의 설계의 자유도가 저하되는 문제가 생긴다. 이 문제를 해소하는 모따기 방법에 대하여, 도 5의 (a)를 참조하여 설명한다.

도 5의 (a)는 모따기 방법의 제1 변형예를 나타내는 기어(1) 및 공구(100)의 상면도이다. 그리고, 도 5의 (a)는 도 1의 화살표 IVa 방향에서 볼 때의 기어(1) 및 공구(100)의 상면도에 상당하고, 도 5의 (a)에서는, 공구(100)의 외형을 2점 쇄선으로 모식적으로 도시하고 있다.

도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 모따기 방법의 제1 변형예에서는, 기어(1)의 톱니(2)를 2개 간격으로 순차적으로 모따기하는 것이다. 그리고, 톱니(2)를 N개 간격으로 모따기할 때는, 톱니(2)의 피치에 대한 바닥날(122)의 피치의 배율을 M으로 한 경우에, 바닥날(122)의 주속을 톱니(2)의 주속의 M/(N+1)배로 설정하면 된다. 따라서, 본 실시형태에서는, 공구(100)의 바닥날(122)의 피치가 톱니(2)의 피치의 5배(M=5)로 설정되어 있으므로, 톱니(2)를 2개(N=2) 간격으로 모따기하는 경우에는, 바닥날(122)의 주속을 톱니(2)의 주속의 5/3배(M/(N+1)배)로 설정한다.

이에 의해, 바닥날(122a∼122d)에 의해 톱니(2a1, 2b1, 2c1, 2d1, 2a2, 2b2, 2c2, 2d2…2a8, 2b8, 2c8, 2d8)의 순으로 모따기가 행해지고, 모든 톱니(2)를 모따기할 수 있다. 이와 같이, 톱니(2)를 N개 간격으로 모따기하는 것에 의해, 이웃하는 톱니(2)를 연속하여 모따기하는 경우와 비하여, 바닥날(122)의 주속을 1/(N+1)로 할(도 5의 (a)의 예에서는, 1/3로 함) 수 있다. 즉, 바닥날(122)과 톱니(2)의 간섭을 억제할 수 있을 정도로 바닥날(122)의 주속을 조절하는 경우에, 바닥날(122)의 날수를 변화시키는 것이 아니라, N의 값을 변화시킴으로써 바닥날(122)의 주속을 조절할 수 있으므로, 공구(100)의 설계의 자유도가 향상된다.

이와 같이, 톱니(2)를 N개 간격으로 모따기함으로써 모든 톱니(2)를 모따기하기 위해서는, N+1의 값과 톱니(2)의 총수 Na가 서로소가 되도록 N의 값을 설정하면 된다. 예를 들면, 본 실시형태와 같이 톱니(2)의 총수 Na가 32개인 경우에는, N+1의 값이 3, 5, 7, 9, 13…으로 되도록, 즉 톱니(2)를 2개 간격, 4개 간격, 6개 간격, 8개 간격…으로 모따기하면, 공구(100)를 소정 횟수 회전시킴으로써 모든 톱니(2)를 모따기할 수 있다.

다만, 본 실시형태와 같이 톱니(2)의 피치 Pa에 대한 바닥날(122)의 피치 Pb의 배율이 5배(M=5)인 경우, 톱니(2)를 4개(N=4) 간격으로 모따기하면, 바닥날(122)의 주속과 톱니(2)의 주속이 일치해 버린다. 즉, M-1=N(M=N+1)의 관계로 해 버리면 바닥날(122)의 주속과 톱니(2)의 주속이 같은 속도가 되므로, N의 값을 증가시키는 경우에는, 「M-1>N(M>N+1)」의 관계를 만족시키도록 피치의 배율 M도 증가시키면 된다. 이에 의해, 바닥날(122)의 주속을 톱니(2)의 주속보다 빠르게 할 수 있으므로, 공구(100)의 수명을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 공구(100)를 소정 횟수 회전시키는 것에 의해, 모든 톱니(2)가 모따기된 상태를 형성하는 것도 가능하지만, 톱니(2)가 건너뛰기로 모따기된 상태를 형성하는 것도 가능하다. 이 모따기 방법에 대하여, 도 5의 (b) 및 도 6을 참조하여 설명한다.

도 5의 (b)는 모따기 방법의 제2 변형예를 나타내는 기어(1) 및 공구(100)의 상면도이며, 도 6의 (a)는 모따기 방법의 제3 변형예를 나타내는 기어(1) 및 공구(100)의 상면도이며, 도 6의 (b)는 모따기 방법의 제4 변형예를 나타내는 기어(1) 및 공구(100)의 상면도이다. 그리고, 도 5의 (b) 및 도 6은, 도 1의 화살표 IVa 방향에서 볼 때의 기어(1) 및 공구(100)의 상면도에 상당하고, 도 5의 (b) 및 도 6에서는, 공구(100)의 외형을 2점 쇄선으로 모식적으로 도시하고 있다.

도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 모따기 방법의 제2 변형예는, 기어(1)의 톱니(2)를 1개 간격으로 순차적으로 모따기하는 것이다. 전술한 바와 같이, 바닥날(122)의 피치가 톱니(2)의 피치의 5배(M=5)로 설정되어 있으므로, 톱니(2)를 1개(N=1) 간격으로 모따기하는 경우에는, 바닥날(122)의 주속을 톱니(2)의 주속의 5/2배(M/(N+1)배)로 설정한다.

이에 의해, 바닥날(122a∼122d)에 의해 톱니(2a1, 2b1, 2c1, 2d1, 2a2, 2b2, 2c2, 2d2…2a4, 2b4, 2c4, 2d4)의 순으로 모따기가 행해지지만, 공구(100)를 소정이상(예를 들면, 5회 이상) 회전시킨 경우라도, 바닥날(122a)로 모따기한 톱니(2a1)를 바닥날(122a)이 다시 통과하므로, 톱니(2)가 1개 건너뛰기로(1개 간격으로) 모따기된 상태로 된다. 이것은, 톱니(2)의 총수가 32개(Na=32)인 것에 대하여, 톱니(2)를 1개(N=1) 간격으로 모따기하고 있고, N+1의 값인 2가 Na의 약수로 되어 있기 때문이다.

도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 모따기 방법의 제3 변형예는, 기어(1)의 톱니(2)를 3개 간격으로 순차적으로 모따기하는 것이다. 전술한 바와 같이, 바닥날(122)의 피치가 톱니(2)의 피치의 5배(M=5)로 설정되어 있으므로, 톱니(2)를 3개(N=3) 간격으로 모따기하는 경우에는, 바닥날(122)의 주속을 톱니(2)의 주속의 5/4배(M/(N+1)배)로 설정한다.

이에 의해, 바닥날(122a∼122d)에 의해 톱니(2a1, 2b1, 2c1, 2d1, 2a2, 2b2, 2c2, 2d2)의 순으로 모따기가 행해진다. 이 경우에 있어서도, 톱니(2)의 총수가 32개(Na=32)인 것에 대하여, 톱니(2)를 3개(N=1) 간격으로 모따기하고 있고, N+1의 값인 4가 Na의 약수가 되고 있다. 따라서, 공구(100)를 소정 이상(예를 들면, 3회 이상) 회전시킨 경우라도, 톱니(2)가 3개 건너뛰기로 모따기된 상태를 형성할 수 있다.

이들 도 5의 (b) 및 도 6의 (a)에 나타내는 제2 변형예, 제3 변형예와 같이, 톱니(2)를 N개 간격으로 모따기하는 경우에, N+1의 값을 Na의 약수로 하는 것에 의해, 톱니(2)가 N개 간격으로 모따기된 상태를 형성할 수 있다. 따라서, N의 값을 적절히 설정하는 것에 의해, 원하는 톱니(2)만을 모따기할 수 있다.

도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 모따기 방법의 제4 변형예는, 기어(1)의 톱니(2)를 5개 간격으로 순차적으로 모따기하는 것이다. 전술한 바와 같이, 바닥날(122)의 주속을 톱니(2)의 주속보다 빠르게 하기 위해서는, 「M-1>N(M>N+1)」의 관계를 만족시킬 필요가 있다. 따라서, 제4 변형예에 있어서는, 바닥날(122)의 피치가 톱니(2)의 피치의 7배로 설정되어 있지만, 도 6의 (b)에서는, 공구(100)의 외형을 도 6의 (a) 등과 동일하게 하여 도시하고 있다.

이와 같이, 제4 변형예에서는, 바닥날(122)의 피치가 톱니(2)의 피치의 7배 (M=7)로 설정되어 있으므로, 톱니(2)를 5개(N=5) 간격으로 모따기하는 경우에는, 바닥날(122)의 주속을 톱니(2)의 주속의 7/6배(M/(N+1)배)로 설정한다.

이에 의해, 바닥날(122a∼122d)에 의해 톱니(2a1, 2b1, 2c1, 2d1, 2a2, 2b2, 2c2, 2d2…2a4, 2b4, 2c4, 2d4)의 순으로 모따기가 행해진다. 이 경우, 톱니(2)의 총수가 32개(Na=32)이며, 톱니(2)를 5개(N=5) 간격으로 모따기하고 있고, N+1의 값인 6과, Na의 값인 32이 「1」 및 「2」의 2개 이상의 공약수를 가지고 있다. 이와 같은 구성에 있어서도, 공구(100)를 소정 수(예를 들면, 4회) 회전시키는 것에 의해, 톱니(2)가 1개 건너뛰기로 모따기된 상태를 형성할 수 있다.

그리고, 도시는 생략하지만, 예를 들면, 톱니(2)를 9개(N=9) 간격으로 순차적으로 모따기한 경우도 마찬가지로, N+1의 값인 10과, Na의 값인 32이 「1」 및 「2」의 2개 이상의 공약수를 가지고 있으므로, 톱니(2)가 1개 건너뛰기로 모따기된 상태로 된다.

이상과 같이, 제1∼4의 변형예에 의하면, 복수의 톱니(2)를 N개(N≥1) 간격으로 모따기하므로, 그 N의 값을 변화시키는 것에 의해, 원하는 톱니(2)만이 모따기된 상태를 형성할 수 있다. 또한, 복수의 톱니(2)를 N개(N≥1) 간격으로 모따기하는 구성이므로, N의 값을 변화시키는 것에 의해, 바닥날(122)의 날수를 변화시키지 않고, 바닥날(122)의 주속을 조절할 수 있다. 이에 의해, 공구(100)의 설계의 자유도가 향상된다.

이어서, 도 7을 참조하여, 제2 실시형태의 모따기 방법에 대하여 설명한다. 그리고, 전술한 제1 실시형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다. 도 7의 (a)는 제2 실시형태의 모따기 방법에 사용되는 공구(200)의 정면도이며, 도 7(b)는 도 7의 (a)의 화살표 VIIb 방향에서 볼 때의 공구(200)의 상면도이다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 공구(200)는, 생크(101)의 축(Ob) 방향 단부에 형성되는 원반형의 원반부(203)와, 그 원반부(203)의 외주면에 형성되는 날부(204)를 구비하는 기어형의 도구로서 구성된다. 날부(204)는, 원반부(203)의 외주면에 복수 개(본 실시형태에서는, 12개) 형성되어 있고, 이들 복수의 날부(204)는 축(Ob) 주위에 있어서 서로 회전 대칭(12회 대칭)의 형상으로 되어 있다.

날부(204)는, 원반부(203)의 외주면으로부터 직경 방향 외측으로 돌출하도록 형성되고, 날부(204)는, 축(Ob) 주위의 원통면으로 절단한 단면(斷面) 형상이 사다리꼴로 형성된다. 날부(204)에는, 공구(200)의 회전 방향 전방측을 향하는 제1 절삭면(240a)과, 공구(200)의 회전 방향 후방측을 향하는 제2 절삭면(240b)이 형성된다.

날부(204)의 바닥면은 축(Ob)과 직교하는 평면으로 되어 있고, 이 날부(204)의 바닥면과, 제1 절삭면(240a) 및 제2 절삭면(240b)의 교선 부분에 제1 바닥날(241a) 및 제2 바닥날(24lb)이 형성된다. 또한, 날부(204)의 외주면과, 제1 절삭면(240a) 및 제2 절삭면(240b)의 교선 부분에 제1 외주날(242a) 및 제2 외주날(242b)이 형성된다.

공구(200)의 직경(제1 바닥날(241a) 및 제2 바닥날(24lb)의 각각의 외주단을 통하는 원의 직경)은, 기어(1)(도 3 참조)의 내경보다 작게 형성되어 있다. 또한, 날부(204)의 제1 바닥날(241a)(제1 외주날(242a)의 피치 Pc나, 제2 바닥날(24lb)(제2 외주날(242b)의 피치 Pc는, 각각 톱니(2)의 피치 Pa(도 3 참조)의 2.5배로 설정되어 있다.

이어서, 도 8을 참조하여, 공구(200)를 사용한 기어(1)의 모따기 방법에 대하여 설명한다. 도 8의 (a)는 톱니(2)의 한쪽의 교선부(23)를 모따기하는 모양을 나타내는 모식도이며, 도 8의 (b)는 톱니(2)의 다른 쪽의 교선부(23)를 모따기하는 모양을 나타내는 모식도이다. 그리고, 도 8에서는, 공구(200)의 1개의 날부(204)만을 모식적으로 도시하고 있다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 공구(200)에 의해 기어(1)의 톱니(2)의 모따기를 행하는 모따기 공정에서는, 톱니(2)의 회전 방향(도 8의 좌우 방향)에서의 우측에 위치하는 교선부(23)를 모따기하는 제1 공정과, 좌측에 위치하는 교선부(23)를 모따기하는 제2 공정이 순서대로 행해진다.

제1 공정에서는, 공구(200)의 축(Ob)이, 기어(1)의 축(Oa)에 대하여 소정 각도(본 실시형태에서는, 15°) 경사진 상태로 공작 기계에 고정된다. 이 상태에서 기어(1)와 공구(200)를 서로 동일한 방향(도 8의 (a)의 예에서는, 우측)으로 회전시키는 것에 의해, 톱니(2)의 한쌍의 교선부(23) 중의 한쪽(도 8의 우측)에 위치하는교선부(23)를 제1 바닥날(241a)에 의해 모따기할 수 있다.

이어서, 제2 공정에서는, 기어(1)의 축(Oa)를 따르는 평면으로서 제1 바닥날(241a)에 의한 톱니(2)의 모따기 위치 A를 통하는 평면을 사이에 두고 제1 공정 시와는 반대측에 공구(200)의 축(Ob)을 경사지게 한다. 그리고, 이 제2 공정에서의 공구(200)의 경사 각도는, 제1 공정 시와 동일(본 실시형태에서는, 15°)해도 되고, 상이한 각도라도 된다. 이 상태에서 기어(1)와 공구(200)를 제1 공정 시와는 반대 방향(도 8의 (b)의 예에서는, 좌측)으로 반전시키는 것에 의해, 톱니(2)의 한쌍의 교선부(23) 중 다른 쪽(도 8의 좌측)에 위치하는 교선부(23)를 제2 바닥날(24lb)에 의해 모따기할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태의 모따기 방법에 의하면, 1개의 톱니(2)에 형성되는 한쌍의 교선부(23)의 각각을 모따기하는 경우에, 공구(200)를 교환할 필요가 없으므로, 가공 시간을 단축할 수 있다.

또한, 제1 절삭면(240a) 및 제2 절삭면(240b)은, 각각의 축(Ob) 방향 및 직경 방향의 경사각이 동일하게 설정되어 있고, 날부(204)는, 축(Ob)을 따르는 평면을 대칭면으로 하여 면대칭으로 형성되어 있다. 따라서, 제1 바닥날(241a)로 모따기를 행하는 경우와, 제2 바닥날(24lb)로 모따기를 행하는 경우에 날부(204)에 가해지는 부하를 균일하게 할 수 있다. 따라서, 날부(204)의 강도 설정을 용이하게 할 수 있다.

그리고, 도시는 생략하지만, 제1 공정 및 제2 공정의 각각에 있어서는, 이웃하는 톱니(2)가 연속적으로 모따기된다. 즉, 전술한 바와 같이, 제1 바닥날(241a) 및 제2 바닥날(24lb)의 피치가 톱니(2)의 피치의 2.5배(M=2.5)로 설정되어 있지만, 제1 공정 및 제2 공정의 각각에 있어서, 제1 바닥날(241a) 및 제2 바닥날(24lb)의 주속이 톱니(2)의 주속의 2.5배로 설정되어 있으므로, 제1 실시형태와 같이 모따기 시의 절삭 저항을 저감할 수 있다. 따라서, 공구(200)의 수명을 향상시킬 수 있다.

이상, 상기 실시형태에 기초하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기 형태에 전혀 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 개량이 가능한 것은 용이하게 추측할 수 있는 것이다.

상기 각 실시형태에서는, 기어(1)가 32개의 톱니(2)로 이루어지는 내치기어인 경우를 설명하였으나, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 기어(1)이 외치기어 등의 다른 종류의 기어인 경우나, 톱니(2)가 32개 미만 또는 33개 이상인 경우에도, 상기 각 실시형태의 모따기 방법을 적용할 수 있다.

상기 각 실시형태에서는, 공구(100)의 바닥날(122)의 날수가 4개이며, 공구(200)의 제1 바닥날(241a) 및 제2 바닥날(24lb)의 날수가 12개인 경우를 설명하였으나, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 공구(100)의 바닥날(122)이나, 제1 바닥날(241a) 및 제2 바닥날(24lb)의 날수를 적절히 설정하여 날의 피치(주속)을 조절하는 것은 당연 가능하다.

상기 각 실시형태에서는, 톱니(2)가 잇줄 방향(축(Oa) 방향)에서의 일방측에 위치하는 교선부(23)만을 모따기하는 경우를 설명하였으나, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 톱니(2)가 잇줄 방향에서의 양측의 교선부(23)를 모따기하는 구성이라도 된다.

상기 제1 실시형태에서는, 톱니(2)에 형성되는 한쌍의 교선부(23) 중, 한쪽의 교선부(23)만을 모따기하는 경우를 설명하였으나, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 톱니(2)에 형성되는 한쌍의 교선부(23)의 각각을 모따기하는 구성이라도 된다. 이 경우에는, 공구(100)의 축(Ob) 주위에 있어서, 절삭면(120)과는 반대측을 향하는 절삭면을 가지는 공구를 사용하고, 제2 실시형태와 동일한 방법으로 모따기를 행하면 된다.

상기 제2 실시형태에서는, 이웃하는 톱니(2)를 공구(200)에 의해 연속적으로 모따기하는 경우를 설명하였으나, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 제1 실시형태에서 설명한 모따기 방법의 제2∼4의 변형예와 같이, 공구(200)에 의해 톱니(2)를 N개 간격으로 모따기하는 구성이라도 된다.

1 : 기어
2 : 톱니
21 : 치면
22 : 단면
23 : 교선부
100, 200 : 공구
122 : 바닥날
204 : 날부
240a : 제1 절삭면
240b : 제2 절삭면
241a : 제1 바닥날(바닥날)
24lb : 제2 바닥날(바닥날)
Oa : 기어의 축
Ob : 공구의 축
Pa : 톱니의 피치
Pb, Pc : 바닥날의 피치

Claims

기어의 축 주위에 복수의 톱니를 형성하는 기어 형성 공정과, 상기 기어 형성 공정에 의해 형성된 복수의 상기 톱니를 공구에 의해 순차적으로 모따기(chamfering)하는 모따기 공정을 포함하고, 상기 공구는, 상기 공구의 축 방향 단부(端部)에 형성되고 상기 공구의 축 주위에 복수 형성되는 바닥날(end cutting edge)을 구비하고, 상기 모따기 공정에 있어서, 상기 기어의 축에 대하여 상기 공구의 축을 경사지게 한 상태에서 상기 기어 및 상기 공구를 회전시키는 것에 의해, 상기 톱니의 치면(齒面) 중, 상기 기어의 회전 방향 전방측에 위치하는 치면과, 잇줄 방향에서의 상기 톱니의 단면(端面)의 교선부(交線部)를 상기 바닥날에 의해 순차적으로 모따기하는 기어의 모따기 방법으로서,
복수의 상기 바닥날의 피치는, 복수의 상기 톱니의 피치의 M배로 설정되고,
상기 모따기 공정에서는, 상기 바닥날의 주속을 상기 톱니의 주속의 M/(N+1)배로 설정하여 상기 교선부를 모따기하고, 또한 복수의 상기 톱니를 N개 간격으로 모따기하고, M 및 N의 값은 M>1의 관계와, M-1>N≥1의 관계와, N이 정수인 것을 만족시키는,
기어의 모따기 방법.
제1항에 있어서,
복수의 상기 톱니의 총수를 Na로 한 경우에, N+1의 값과 Na가 서로소인, 기어의 모따기 방법.
제1항에 있어서,
복수의 상기 톱니의 총수를 Na로 한 경우에, N+1의 값과 Na가 2개 이상의 공약수를 가지는, 기어의 모따기 방법.
제3항에 있어서,
N+1의 값이 Na의 약수인, 기어의 모따기 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공구는, 상기 공구의 회전 방향에서의 일방측(一方側)을 향하는 제1 절삭면에 형성되는 제1 바닥날과, 상기 공구의 회전 방향에서의 타방측(他方側)을 향하는 제2 절삭면에 형성되는 제2 바닥날을 구비하고,
상기 모따기 공정은, 상기 기어의 회전 방향에서의 일방측을 향하는 상기 치면과, 상기 단면의 상기 교선부를 상기 제1 바닥날로 모따기하는 제1 공정과, 그 제1 공정 후에 상기 기어 및 상기 공구의 회전을 반전시키고, 상기 기어의 회전 방향에서의 타방측을 향하는 상기 치면과, 상기 단면의 상기 교선부를 상기 제2 바닥날로 모따기하는 제2 공정을 포함하는, 기어의 모따기 방법.
제5항에 있어서,
상기 공구는, 상기 제1 바닥날 및 상기 제2 바닥날이 형성되는 날부를 구비하고,
상기 날부는, 상기 공구의 축을 따르는 평면을 대칭면으로 하여 면대칭으로 형성되는, 기어의 모따기 방법.
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