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Spur gears found on a piece of farm equipment

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Ein Zahnrad hat an seinem Umfang Zähne und Zahnlücken. Diese greifen in ein weiteres Bauteil (Rad oder Stange) mit dazu passenden Zähnen ein und übertragen die An- oder Abtriebskraft formschlüssig, das heisst ohne Schlupf. Der Eingriffspunkt soll abrollen, damit wenig Reibung und Verschleiß entsteht. Daher gleicht die Form der Zahnflanke entweder einer Evolvente oder einer Zykloide. Am weitesten verbreitet ist die Evolventenverzahnung.

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Et udveksling bestående af 2 tandhjul med speciel fortanding.

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Prostý ozubený převod

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Es denomina engranatge o rodes dentades al mecanisme utilitzat per transmetre potència entre les diferents parts d’una màquina. Els engranatges estan formats per dues rodes dentades. La més gran es denomina corona i la menor pinyó. Un engranatge serveix per transmetre moviment circular mitjançant el contacte de rodes dentades. Una de les aplicacions més importants dels engranatges és la transmissió del moviment des de l’eix d’una font d’energia, com pot ser un motor de combustió o un motor elèctric, fins a un altre eix situat a certa distancia i que ha de realitzar un treball. Si el sistema és compost de més d’un parell de rodes dentades, es denomina tren d’engranatges.

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歯車

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【技術内容】 　硫黄快削鋼を超硬合金やセラミック工具を用い高速切削する機会が増えたことから、各種工具による試験を行い被削性を調査した。硫黄快削鋼の製造方法が被削性に及ぼす影響も調べた。 　試験では、図１の条件による乾式外丸削りとし、非脱酸の低炭素高硫黄の連鋳材（10CS-C、15CS-C）と造塊材（10CS-I、15CS-I）を切削した。 　超硬P10およびサーメット工具で高速切削した場合の工具寿命線図を図２に示す。連鋳材と造塊材の被削性の優劣は工具種類により逆転する場合もあり、工具寿命の差も顕著ではないことを示している。 　硫黄快削鋼と普通鋼で被削性を比較した。すくい面摩耗部にベラーグが付着するか否かによって被削性は大きく異なるが、逃げ面摩耗はベラーグの有無にかかわらず硫黄快削鋼の方が摩耗は小さいとの結果を得た。 　FeSi +Al脱酸した硫黄快削鋼の切削試験の結果から、被削材が多量のAl、Siを含有すると、これらの酸化物によるアブレシブ摩耗 の可能性が増すが、工具表面にベラーグとして安定的に付着させれば工具摩耗の進行を抑制することがわかった。そのためには、脱酸処理の際、脱酸を適度に抑 え、Fe、Mnなどの酸化物をある程度被削材中に残すようにするのが良い。
【図】 　図１　切削条件と工具材種 　出典：「高速切削における硫黄快削鋼の被削性」、「精密工学会誌　53巻　３号」、（1987年３月）、鴨瀧則彦、山根八洲男、臼杵年、顔炳華、桑名隆著、精密工学会発行、456頁　Table ２　Turning test conditions
　図２　超硬合金P10とサーメット工具の工具寿命線図 　 出典：「高速切削における硫黄快削鋼の被削性」、「精密工学会誌　53巻　３号」、（1987年３月）、鴨瀧則彦、山根八洲男、臼杵 年、顔炳華、桑名隆著、精密工学会発行、456頁　Fig.２　Tool life curves of carbide tool P10 in machining various rimmed steels
【応用分野】 　硫黄快削鋼の高速外径切削加工
【出典／参考資料】 　「精密工学会誌　53巻　３号」、（1987年３月）、鴨瀧則彦、山根八洲男、臼杵年、顔炳華、桑名隆著、精密工学会発行、455頁～460頁

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【技術内容】 　自動車部品などアルミニウム合金の最近の高シリコン化に関連し、高Siアルミ合金を切削した際のダイヤモンド工具の耐摩耗性について解説した。 　 アルミニウム合金AC８A-T６（Si含有量11～13％）の外径切削試験の結果を図１に示す。超硬合金工具に比べ焼結ダイヤモンド工 具の摩耗は極めて少ない。Si含有量が20％程度の高Siアルミニウム合金の加工には、焼結ダイヤモンド工具はダイヤモンド粒子径が大きい耐摩耗性の高い グレードを選択すべきである。 　切削速度と工具寿命の関係について、アルミニウム合金A390（Si含有量 17～18％）を焼結ダイヤモンド工具でフライス切削した結 果等を図２に示す。200～400m/minの切削速度で充分実用的な加工が可能である。ただし、600m/min以上の高速切削では焼結ダイヤでも寿命 はかなり短くなることがわかる。 　穴あけ加工では、ドリル等の工具が複雑なので焼結ダイヤモンド製工具を得るには 技術的困難を解決する必要がある。先端のドリル刃部を焼 結ダイヤモンドで形成し、0.5～12mm程度のドリル径を可能としている。18％Siアルミニウム合金の穴あけの場合、超硬合金ドリルでは100個の穴 あけで穴径が0.04mm小となったのに対し、焼結ダイヤモンドドリルでは600穴加工でもほとんど穴径変化はなかった。深穴あけ工具であるガンドリルで の焼結ダイヤモンド工具の使用例を図３に示す。例１、例２のいずれでも、焼結ダイヤの耐摩耗性は明らかである。
【図】 　図１　高シリコンアルミニウム合金の切削データ 　出典：「アルミニウム合金の加工」、「機械技術　35巻　12号」、（1987年９月）、鴻野雄一郎著、日刊工業新聞社発行、62頁　図１　高シリコンアルミ合金の切削データ
　図２　A390合金の焼結ダイヤモンド工具によるフライステストの結果 　出典：「アルミニウム合金の加工」、「機械技術　35巻　12号」、（1987年９月）、鴻野雄一郎著、日刊工業新聞社発行、63頁　図４　A390合金の焼結ダイヤモンド工具によるフライステストの結果
　図３　高シリコンアルミニウム合金のガンドリル加工 　出典：「アルミニウム合金の加工」、「機械技術　35巻　12号」、（1987年９月）、鴻野雄一郎著、日刊工業新聞社発行、65頁　表２　高シリコンアルミ合金のガンドリル加工
【応用分野】 　アルミニウム合金の外径旋削加工・フライス加工・ドリル加工
【出典／参考資料】 　「機械技術　35巻　12号」、（1987年９月）、鴻野雄一郎著、日刊工業新聞社発行、61頁～65頁

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【技術内容】 　本研究は、オーステナイト系ステンレス鋼SUS304などの難削材を対象に、ロータリ工具で切削能率の向上を図ったものである。 　 本実験のロータリ工具は円盤状の工具（丸こまバイト）が工作物の回転に伴って回転しながら切削する工具従動型である。工具従動型は駆動 装置を取り付ける必要が無く、小型化できコストも安く実用的である。本実験用に製作したロータリ工具を図２に示す。工具には剛性を上げるために、できるだ け大きな丸こまバイト（φ32mm）を用い、軸受内径を17mmとした。工具材質はコーテッド超硬合金（P40、TiN、TiCコーティング）である。 　SUS304 の旋削加工にこのロータリ工具を適用し、従来工具（三角形状スローアウェイチップ、コーテッド超硬合金（P40、TiN、 TiCコーティング））と図１に示す切削条件の下で比較試験を行った。寿命比較実験結果を図３に示す。ロータリ工具の逃げ面摩耗幅は従来工具のそれより小 さくなった。従来工具に対して、逃げ面摩耗幅0.2mm時の切削距離は1.3倍程度延長し、切削能率は4.8倍となった。
【図】 　図１　SUS304の切削条件 　 出典：「ロータリ工具による難削材の高能率切削加工」、「精密工学会誌　Vol.66　No.６」、（2000年）、板倉勝利、黒田基 文、明事哲也、猪谷彦太郎、塚本頃彦、有浦泰常著、精密工学会発行、890頁　Table 4　Cutting conditions of SUS304
　図２　ロータリ工具 　 出典：「ロータリ工具による難削材の高能率切削加工」、「精密工学会誌　Vol.66　No.６」、（2000年）、板倉勝利、黒田基 文、明事哲也、猪谷彦太郎、塚本頃彦、有浦泰常著、精密工学会発行、887頁　Fig.２　Strudture of self-propelled rotary tool
　図３　寿命比較実験結果 　 出典：「ロータリ工具による難削材の高能率切削加工」、「精密工学会誌　Vol.66　No.６」、（2000年）、板倉勝利、黒田基 文、明事哲也、猪谷彦太郎、塚本頃彦、有浦泰常著、精密工学会発行、890頁　Fig.９　Result of high speed cutting test
【応用分野】 　ステンレス鋼SUS304の旋削加工
【出典／参考資料】 　「ロータリ工具による難削材の高能率切削加工」、「精密工学会誌　Vol.66　No.６」、（2000年）、板倉勝利、黒田基文、明事哲也、猪谷彦太郎、塚本頃彦、有浦泰常著、精密工学会発行、886頁～890頁

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【技術内容】 　本研究は冷風を切削点に供給しながら加工する冷風旋削に関する研究である。 　 コンプレッサで生成された圧縮空気をミストセパレータで微粒子を除き、エアドライアで露点を十分に下げる。それを空気冷却装置で冷却し て、逃げ面から切削点に供給し切削を行なう。切削点の上方から真空ポンプで切屑および冷風を吸引する。切屑は油剤を用いていないので再利用がしやすく、資 源の節減となる。また、切削方式は片センタ支持、長手方向、丸削りである。 　HL-300-Va形旋盤を用い、 SCM435（HB255）製工作物を、完全ドライ（室温15℃）、圧縮空気（15℃）の供給（室温 15℃、横逃げ面下から供給）、冷風（-20℃）の供給（室温15℃、横逃げ面下から供給）の３条件で加工した。超硬チップはSNMG120404、ホル ダはDSBNR2020K12（20×20mm）である。切削速度は145～192m/min、切込みは2.0mm、送りは0.2mm/revである。逃 げ面摩耗幅が0.2mmになるまで切削した結果を図１に示す。15℃の室温で、15℃の圧縮空気を横逃げ面の下から供給すると約６km切削できた。15℃ の室温で-20℃の冷風を横逃げ面の下から供給すると約7.9km切削でき、15℃の室温で完全ドライ切削の３kmに対して2.6倍切削距離が延びた。冷 風供給の切削性能は室温ドライの切削性能の2.6倍までよくなった。
【図】 　図１　切削試験結果 　出典：「公害防止のための切削油剤を用いない冷風切削の研究」、「日本機械学会論文集（C編）66巻　643号」、（2000年３月）、奥村成史、横川和彦、清水茂夫、横川宗彦著、日本機械学会発行、342頁　Fig.３　Cutting performance
【応用分野】 　旋削加工
【出典／参考資料】 　「公害防止のための切削油剤を用いない冷風切削の研究」、「日本機械学会論文集（C編）66巻　643号」、（2000年３月）、奥村成史、横川和彦、清水茂夫、横川宗彦著、日本機械学会発行、341頁～346頁

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【技術内容】 　 本研究は旋削加工に気化熱冷却を用いた場合の効果について検討したものである。スローアウェイチップに鹿皮などの乾燥性の良い素材を フェノール樹脂で接着し、そこへ医療用の点滴機器によって適量の水を供給する方法と、オイルミスト装置によってスローアウエイチップ先端付近に水を供給す る方法の有効性を工具寿命と被削材の表面粗さで評価した。 　工具寿命試験の加工条件を図１に示す。工作物は S58C、工具は熱的な影響を受けやすいコーテッド超硬工具である。水の供給に関して、 点滴機器による方法では常に鹿皮がウエットで、しかも鹿皮から水がこぼれない水量として210ml/hの供給を行なった。また、オイルミスト装置による供 給方法では、120ml/hと920ml/hの二種類の水量を工具先端に供給した。使用したオイルミスト装置の仕様を図２に示す。 　 気化熱冷却の評価実験の結果を図３に示す。（ａ）は工具寿命の結果である。図中の【】の中には切削時の工具ホルダの側面の最高温度上昇 値が示されているが、点滴機器による方法とオイルミスト装置による方法のいずれも気化熱冷却の効果があり、とくに直接発熱箇所の近くを冷却できるオイルミ スト装置が有効であった。点滴機器による方法では乾式切削の1.5倍、オイルミスト装置による方法では乾式切削の２倍程度工具寿命が延びている。（ｂ）に 表面粗さの推移を示す。いずれの気化熱冷却の場合も乾式切削に比べて表面粗さが大きい。これは構成刃先の生成が原因であった。特にオイルミスト装置によっ て120ml/hの水を供給した場合、最大95μmの高さの構成刃先が観察されている。しかしながら920ml/hの水を供給した場合、表面粗さR_aを３μm程度に抑えることができた。
【図】 　図１　工具寿命試験の加工条件 　 出典：「環境にやさしい気化熱冷却を用いた旋削加工（第１報、気化熱冷却の効果と旋盤チップ冷却への適用）」、「日本機械学会論文集 （C編）66巻　643号」、（2000年３月）、田辺郁男、Minh TRUONG HONG、吉井一夫著、日本機械学会発行、333頁　Table2 Cutting condition for tool life test
　図２　オイルミスト装置仕様 　 出典：「環境にやさしい気化熱冷却を用いた旋削加工（第１報、気化熱冷却の効果と旋盤チップ冷却への適用）」、「日本機械学会論文集 （C編）66巻　643号」、（2000年３月）、田辺郁男、Minh TRUONG HONG、吉井一夫著、日本機械学会発行、333頁　Table3 Specification of the oil mist device
　図３　気化熱冷却評価試験結果 　 出典：「環境にやさしい気化熱冷却を用いた旋削加工（第１報、気化熱冷却の効果と旋盤チップ冷却への適用）」、「日本機械学会論文集 （C編）66巻　643号」、（2000年３月）、田辺郁男、Minh TRUONG HONG、吉井一夫著、日本機械学会発行、334頁　Fig.6　Effect of water evaporation for cooling tool tip
【応用分野】 　機械構造用炭素鋼のバイト加工
【出典／参考資料】 　 「環境にやさしい気化熱冷却を用いた旋削加工（第１報、気化熱冷却の効果と旋盤チップ冷却への適用）」、「日本機械学会論文集（C編） 66巻　643号」、（2000年３月）、田辺郁男、Minh TRUONG HONG、吉井一夫著、日本機械学会発行、330頁～334頁

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【技術内容】 　鋼を中高速域で切削する際に水溶性切削油剤が切屑の折断性向上に及ぼす効果を実験により明らかにした。 　実験では、超硬P20チップにクランプオン型のチップブレーカを付けてS45C鋼を外周長手旋削した。切削条件を図１に示す。水道水で10～50倍に希釈したエマルジョン系水溶性切削油剤W１種２号を、流量1.5～3.1L/minの範囲で流下した。 　 実験の結果から、水溶性切削油剤の使用により切屑が折断する切削条件の範囲が拡大することがわかった（図２）。これは主として冷却効果 によるもので、切削時の温度上昇による切屑の延性増加を冷却によって防止するためと考えられる。したがって、切削油剤は水溶性のものを高い希釈倍率で大量 に用いる方が効果的である（図３）。この効果は、負すくい角工具による切削のように、切屑温度が上昇しやすい場合に顕著に現れる。
【図】 　図１　切削条件 　出典：「水溶性切削油剤による切くず折断の促進」、「精密工学会誌　55巻　11号」、（1989年）、小川誠、中山一雄、新井実著、精密工学会発行、2030頁　Table.１　Cutting conditions
　図２　水溶性切削油剤の切屑折断への効果 　出典：「水溶性切削油剤による切くず折断の促進」、「精密工学会誌　55巻　11号」、（1989年）、小川誠、中山一雄、新井実著、精密工学会発行、2030頁　Fig.１　Effect of cutting fluid on chip breaking
　図３　水溶性切削油剤の流量と希釈倍率の切屑折断への効果 　 出典：「水溶性切削油剤による切くず折断の促進」、「精密工学会誌　55巻　11号」、（1989年）、小川誠、中山一雄、新井実著、 精密工学会発行、2031頁　Fig.２　Effect of the flow rate and dilution of cutting fluid on chip breaking
【応用分野】 　鋼の外径旋削加工
【出典／参考資料】 　「精密工学会誌　55巻　11号」、（1989年）、小川誠、中山一雄、新井実著、精密工学会発行、2030頁～2032頁

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