JP2010058210A

JP2010058210A - ラックの製造方法及びラック

Info

Publication number: JP2010058210A
Application number: JP2008225199A
Authority: JP
Inventors: Mitsugu Karasawa; 貢柄澤
Original assignee: SAIKUNI SEISAKUSHO KK
Current assignee: SAIKUNI SEISAKUSHO KK
Priority date: 2008-09-02
Filing date: 2008-09-02
Publication date: 2010-03-18

Abstract

【課題】被加工面を加工する場合の加工速度を向上する。
【解決手段】円盤６の外周縁部７に、該外周縁部７に沿って間隔Ｚをおいて複数の歯形部８を円盤６の中心より放射状に突設する。歯形部８の円盤６の周方向にある立ち上り前端面10に切削用硬質チップ11を設ける。立ち上り前端面10と硬質チップ11との間に耐衝撃部材12を介在する。円盤６の回転により切削用硬質チップ11が被加工物としてのラック２の歯面19に断続的に当たって切削する。この際の衝撃を耐衝撃部材12によってある程度吸収できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ピニオン用のラックの製造方法及びラックに関するものである。

従来、ピニオンとラックの組み合わせは、例えば図５に示すように、タイロッド21にラック22を刻み、ハンドルに直結したピニオン23でタイロッド21を直接作動させる自動車のかじ取りであるステアリングラックなどに利用されている。

このような自動車のかじ取り装置におけるラック或いはその他のラックは、鋼材をホブカッター又はブローチカッターで加工して複数の歯部を並設してラック本体を形成し（例えば特許文献１）、さらに高級車などの場合などには歯部の歯面を高周波焼入れ処理などで焼き入れして硬度を高め、その後、砥石を用いた研削盤加工により歯面を仕上げていた。

そして、焼入れしたラックは剛性と耐久性に優れている他に、低振動、低発塵などの特性を期待でき、このため、自動車のステアリングラックは、そのほとんどが歯切り後に高周波焼入れを施して完成品としていた。しかしながら、焼入れ後に歯面研磨で仕上げするのは一部の高級車に限られていた。これは焼入れ後の歯面の仕上げは加工コストが高いことに起因する。
実開昭６２−１１５３２号公報

従来技術のように、焼入れ処理したラックの表面を仕上げる方法として、研削盤加工を用いることで精度良く仕上げることができるものの、研削盤加工では被加工物に対する相対的な研削取代が比較的少ないため、生産性に限界があった。

解決しようとする問題点は、例えば被加工面を加工する場合の加工時間を短縮する点である。

請求項１の発明は、歯部を並設したラック本体を形成した後、前記歯部を切削加工するラックの製造方法において、円盤の外周縁部に、該外周縁部に沿って間隔をおいて複数の歯形部を前記円盤の中心より放射状に突設し、前記歯形部の前記円盤の周方向にある立ち上り前端面に切削用硬質チップを設けると共に、前記立ち上り前端面と前記硬質チップとの間に耐衝撃部材を介在した回転用カッターにより前記切削仕上げ加工を行うことを特徴とするラックの製造方法である。

請求項２の発明は、前記切削用硬質チップはＣＢＮ又はダイヤモンドであることを特徴とする請求項１記載のラックの製造方法である。

請求項３の発明は、前記耐衝撃部材が高速度工具鋼又は超硬合金であることを特徴とする請求項１又は２記載のラックの製造方法である。

請求項４の発明は、前記切削用硬質チップの前面部が前記円盤の中心から放射状にあらわされる仮想半径線上に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のラックの製造方法である。

請求項５の発明は、前記歯形部の前記円盤の周方向にある立ち上り後端面は後方へ向けて傾斜して低く形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のラックの製造方法である。

請求項６の発明は、前記円盤の中心軸線は被加工物の被加工面に対して平行であって、前記円盤は前記中心軸線と交差するように前記被加工面に対して相対的に移動することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のラックの製造方法である。

請求項７の発明は、前記歯部の歯面に表面硬化処理を行っており、前記歯面を切削仕上げ加工することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のラックの製造方法である。

請求項８の発明は、ピニオン用のラックを前記請求項１〜６記載のラックの製造方法により製造したことを特徴とするラックである。

請求項１の発明によれば、ラックの製造方法において、回転用カッターにより切削時の衝撃を耐衝撃部材によって吸収することで、切削用硬質チップ、歯形部の変形や破損を少なくして被加工物の加工を高速で行うことができる。

請求項２の発明によれば、ＣＢＮやダイヤモンドからなる切削用硬質チップによって、表面処理を施した硬度の高い被加工物の加工を行うことができる。

請求項３の発明によれば、最適な衝撃吸収を行うことができる。

請求項４の発明によれば、被加工物に対してほぼ直角方向に切削用硬質チップを当接できるようになるので、確実に切削を行うことができる。

請求項５の発明によれば、切削抵抗が円盤側に分散されて伝達でき、全体強度の向上を図ることができる。

請求項６の発明によれば、被加工物に沿って連続して切削加工を行うことができる。

請求項７の発明によれば、表面硬化処理を行った歯面を切削仕上げ加工することができる。

請求項８の発明によれば、低コストでラックを提供することができる。

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。

図は実施例１を示しており、実施例では、歯部１の表面を高周波により焼入れを行ったラック２を加工する切削盤の場合を示している。そして、前加工として焼入れ前の鋼材を切削でラック用の歯部１を削り出しラック２の本体を形成する。次に歯部１を後述する回転用カッターを高速回転、高速送りで仕上げ加工する。

次に回転用カッターについて説明する。ワーク等とも称せられる被加工物が載置される水平なテーブル３上に回転駆動軸４がテーブル３と平行となって横軸状に設けられている。この回転駆動軸４に装着される回転用カッター５は、金属製円盤６の外周縁部７に、外周縁部７に沿って間隔Ｚをおいて複数の歯形部８を円盤６の中心軸線９を中心として放射状に突設し、そして歯形部８の円盤６の周方向にある立ち上り前端面10に切削用硬質チップ11を設け、さらに切削用硬質チップ11の後面と立ち上り前端面10との間に干渉機能を果たすための耐衝撃部材12を介在したものである。そして、前記切削用硬質チップ11と耐衝撃部材12とは第１の固着手段たる第１のロウ付け層13によって接着し、さらに耐衝撃部材12と立ち上り前端面10とは第２の固着手段たる第２のロウ付け層14によって接着している。

歯形部８が一体に設けられる板状の円盤６は例えば鋼、例えば機械構造用炭素鋼が用いられる。また、切削用硬質チップ11としては超硬度のＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）の微粒子を固着した薄板状チップ又はダイヤモンドの微粒子を固着した薄板状チップが用いられる。耐衝撃部材12は、歯形部８の材質よりも高硬度であって、切削用硬質チップ11の材質よりも硬度が低い材質によって形成されている。実施例では耐衝撃部材12は高速度工具鋼又は超硬合金により形成されている。

さらに、歯形部８の円盤６の周方向にある立ち上り後端面15は後方へ向けて傾斜して低く形成されている。

また、切削用硬質チップ11の前面部16は、円盤６の中心軸線９から放射状にあらわされる仮想半径線17上にほぼ設けられるものであって、すくい角Ａは０〜５度に形成されており、切削用硬質チップ11の先端の刃先角度Ｂは８０〜８５度を有して後退している。また切削用硬質チップ11のランド18に後続する逃げ角Ｃは５〜１０度に形成されており、さらに、前面部16における円盤６の中心軸線９側の第１の幅Ｄ、すなわち基端側の第１の幅Ｄより、前面部16における円盤６の中心軸線９と反対側の第２の幅Ｅ、すなわち先端側の第２の幅Ｅは小さくなっており（Ｄ＞Ｅ）、前面部16の正面は二等辺三角形形状となっており、その先端側の挟角度Ｆは０〜９０度に形成されている。これらにより最適な切削を行うことができる。ランド18は切削用硬質チップ11の前面部16の縁をごく僅かに斜めに面取りして形成されたものである。

さらに、耐衝撃部材12も板状に形成されており、実施例の場合にはその周方向の第１の厚みＧは切削用硬質チップ11の周方向の第２の厚みＨより大きく形成されている（Ｇ＞Ｈ）。尚、切削用硬質チップ11の前面部16から後方へ投影したしたとき耐衝撃部材12、立ち上り前端面10は外側にはみ出ないように形成されている。

次に前記構成についてその作用を説明する。鋼材を切削で削りだしたラック２は、焼入れされて歯面19は表面硬化処理がなされている。そしてこのようなラック２の歯面19を所定寸法に仕上げるため、ラック２をテーブル３に取り付ける。この際、歯面19の幅方向Ｉと中心軸線９とは交差、実施例では直交するように配置する。そして、回転駆動軸４を回動駆動し、歯面19の幅方向Ｉの一方から、該一方に切削用硬質チップ11の前面部16を対向させて、歯面19の幅方向Ｉの他方へ相対的に移動すると、歯面19に切削用硬質チップ11が当たって歯面19を切削する。さらに回転駆動軸４を回動駆動により切削用硬質チップ11に後続する次の切削用硬質チップ11により歯面19を断続的に切削する。

このように回転用カッター５を回転すると共に、回転用カッター５とラック２とを相対的に移動することで、歯面19の幅方向Ｉを仕上げすることができる。そして、回転用カッター５が回転することで円盤６の外周縁部７に、外周縁部７に沿って間隔Ｚをおいて設けられた複数の切削用硬質チップ11が歯面19に当接して切削を行うものであるが、この際に切削用硬質チップ11は歯面19に断続的に当接することにより、比較的大きな衝撃を受けることになり、該切削用硬質チップ11の破損や変形が懸念されるが、前記衝撃を切削用硬質チップ11の後方にある耐衝撃部材12によってこれをある程度吸収できることで、切削用硬質チップ11の変形、破損を阻止することができる。

以下に加工例について説明する。直径が１３０ｍｍの前記回転用カッター５を用いて焼入れ硬度ＨＲＣ５５度の被削材であるラック本体を、切削取代０．１〜０．２ｍｍ、送り速度６００ｍｍ／分、周速度２００ｍ／分で加工した結果、ピッチ精度、面粗度ともＪＩＳの１〜２級相当を達成した。そして、モジュール３のラック本体（長さ１ｍ）を切削して回転用カッター５の寿命を検証した結果、切削長さで５００ｍまで再研磨する必要なく加工を継続することができた。

以上のように、前記実施例においては、円盤６の外周縁部７に、該外周縁部７に沿って間隔Ｚをおいて複数の歯形部８を円盤６の中心より放射状に突設し、歯形部８の円盤６の周方向にある立ち上り前端面10に切削用硬質チップ11を設けると共に、立ち上り前端面10と硬質チップ11との間に耐衝撃部材12を介在したことにより、円盤６の回転により切削用硬質チップ11が歯面19に断続的に当たって切削したときの衝撃を耐衝撃部材12によってある程度吸収することで、切削用硬質チップ11、歯形部８の変形や破損がなく切削によって表面硬化処理がなされた歯面19の仕上げ加工を行うことができる。

しかも、従来のラック研削盤は恒温室に設置するのが通常であるが、前記実施例では常温での設置が可能となり、さらに研削盤より１回あたりの取り代が多く、被加工物を並列に並べて同時に加工するようなこともできる。

また、切削用硬質チップ11をＣＢＮとすることで、超高硬度を確保でき、表面硬化処理がなされた歯面19であっても確実に切削加工を行うことができる。

さらに、耐衝撃部材12が歯形部８の硬度より高く切削用硬質チップ11の硬度よりも小さい高速度工具鋼又は超硬合金であることにより、最適な衝撃吸収を行うことができる。

しかも、切削用硬質チップ11の前面部16が円盤６の中心軸線９から放射状にあらわされる仮想半径線17上に設けられることにより、歯面19に対してほぼ直角方向に切削用硬質チップ11が当接するようになるので、確実に切削を行うことができる。

また、歯形部８の円盤６の周方向にある立ち上り後端面15は後方へ向けて傾斜して低く形成されていることにより、歯面19による切削抵抗は、切削用硬質チップ11、耐衝撃部材12、歯形部８を介して円盤６側に伝達されるが、歯形部８においては立ち上り後端面15は後方へ向けて傾斜しているので、切削抵抗が円盤６側に分散されて伝達でき、全体強度の向上を図ることができる。

さらに、円盤６の中心軸線９は被加工物であるラック２の被加工面である歯面19に対して常時等距離となった平行であって、円盤６は中心軸線９と直交するように歯面19の幅方向Ｉに対して相対的に移動することにより、歯面19の幅方向Ｉに沿って連続して切削を行うことができる。

前記製法により製造されるラック２は低コストで製造される。

以上のように本発明に係るピニオン用ラックの製造方法は、各種の用途に適用できる。例えば、本発明のものをホブカッターのように複数枚を同軸に配置することで、研削盤による加工に比べ例えば１０倍〜２０倍の加工時間の短縮が可能となる。

本発明の実施例１を示す一部切り欠き正面図である。同、断面図である。同、要部の一部を拡大した正面図である。同、斜視図である。従来技術の斜視図である。

符号の説明

２ラック（被加工物）
６円盤
７外周縁部
８歯形部
９中心軸線（中心）
10 立ち上り前端面
11 切削用硬質チップ
12 耐衝撃部材
15 立ち上り後端面
16 前面部
17 仮想半径線
19 歯面（被加工面）
Ｚ間隔

Claims

歯部を並設したラック本体を形成した後、前記歯部を切削加工するラックの製造方法において、円盤の外周縁部に、該外周縁部に沿って間隔をおいて複数の歯形部を前記円盤の中心より放射状に突設し、前記歯形部の前記円盤の周方向にある立ち上り前端面に切削用硬質チップを設けると共に、前記立ち上り前端面と前記硬質チップとの間に耐衝撃部材を介在した回転用カッターにより前記切削仕上げ加工を行うことを特徴とするラックの製造方法。
前記切削用硬質チップはＣＢＮ又はダイヤモンドであることを特徴とする請求項１記載のラックの製造方法。
前記耐衝撃部材が高速度工具鋼又は超硬合金であることを特徴とする請求項１又は２記載のラックの製造方法。
前記切削用硬質チップの前面部が前記円盤の中心から放射状にあらわされる仮想半径線上に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のラックの製造方法。
前記歯形部の前記円盤の周方向にある立ち上り後端面は後方へ向けて傾斜して低く形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のラックの製造方法。
前記円盤の中心軸線は被加工物の被加工面に対して平行であって、前記円盤は前記中心軸線と交差するように前記被加工面に対して相対的に移動することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のラックの製造方法。
前記歯部の歯面に表面硬化処理を行っており、前記歯面を切削仕上げ加工することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のラックの製造方法。
ピニオン用のラックを前記請求項１〜７記載のラックの製造方法により製造したことを特徴とするラック。