JP2002096219A - ヘリカルブローチ - Google Patents

ヘリカルブローチ

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Hidetaka Nakanaga
秀隆 中永
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被削材を特別なクランプ装置でクランプする
必要がなく、かつ切削が断続的に行われないブローチを
提供。 【解決手段】 内はすば歯車又はスプラインを加工する
に用いるヘリカルブローチ10において、細長本体1
と、細長本体1上に設けられ軸方向に整合されかつ間隔
をおいて配置された複数個の切刃2と、細長本体1の軸
線5のまわりを長手方向に加工されるべき内はすば歯車
の歯すじと同じねじれ角βをつけて延びねじれ角をつけ
て延びる切刃2の刃すじ4と、隣接して周方向に軸線5
と垂直な平面に対しねじれ角αをつけて延びる切刃2の
刃溝3とを有する。切刃溝3のねじれ方向をねじれみぞ
穴のねじれ方向と同一とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本願発明は内はすば歯車又は
スプラインを加工するヘリカルブローチに関する。
【0002】
【従来の技術】自動車用トランスミッション等で多用さ
れる内はすば歯車は、細長本体と、細長本体上に設けら
れ軸方向に整合されかつ間隔をおいて配置された複数個
の切刃と、前記細長本体の軸線のまわりを長手方向にね
じれ角をつけて延びる前記切刃の刃すじと、隣接して周
方向にねじれ角をつけて延びる前記切刃の刃溝と、を有
し、前記切刃の刃すじは、加工される内はすば歯車と同
じねじれ角がつけられたヘリカルブローチを用いて加工
される。通常ヘリカルブローチは、例えば、外形上り切
削で歯形を荒成形する切削刃を設けた細長本体と、該本
体に組付けられ、歯厚上り切削で歯形を仕上げる仕上げ
刃を設けたシェル刃部とから構成されている。
【0003】また、JIS B O175 No.1622に記載されヘリ
カルブローチは、軸直刃溝と称され、切刃の歯すじが被
削材のねじれに等しくなるように配設され、また、軸方
向の切刃間に生じる切刃溝は環状にされている。この軸
直刃溝のヘリカルブローチは切刃が軸直角平面に断続的
に作用するので、振動が大きく、加工精度も悪い等の問
題がある。また、例えば、USP 2,986,801 の図4に示す
ような、切刃溝をブローチ本体の軸心回りにねじ状に設
け、かつ切刃溝のねじれを歯すじのねじれと直角にする
ことが行われている。USP 2,986,801 の図4では歯すじ
の矢印6の方向と、切刃溝の矢印7の方向とは直角で交
差している。これを歯直刃溝と称する。さらに、特公平
8-18181 号,特開平1-271119号においては、切刃溝のね
じれ角を変更ししている。あるいは実公平8-8019号、特
開平10-309622 号においては、切刃溝の条数を変更して
いる。
【0004】しかしながら、かかる従来のヘリカルブロ
ーチは、例えば図4に示すように、切刃溝13のねじれ
方向と切刃12の歯すじ14方向のねじれ方向が逆方向にさ
れている。そして、切刃12の歯すじ方向14のねじれ
角βを被削材のねじれ穴と同じねじれ角とし、切刃溝1
3のねじれ角を90°−α′として、このα′とβ及び
切刃溝の条数を適宜選択することにより、ブローチ加工
における種々の切削条件を与えている。なお、軸直刃溝
の場合は、α′=0°であり、歯直刃溝の場合はα′=
βである。また、切刃12の歯すじ14方向のねじれ角βを
軸心方向からの歯すじのねじれ角、切刃溝13 ねじれ
角90°−α′のα′を切刃溝の円周方向からのねじれ
角ともいう。
【0005】ところで、ヘリカルブローチによって実際
の切削が行われる際には、ブローチは切刃の歯列のねじ
れ角βの方向に沿ってねじられながら軸方向運動が与え
られる。すると被削材はねじられながら軸方向運動が与
えられるブローチの回転方向に回転させられる。このと
き、図4に示すような従来のねじれ切刃溝を有するヘリ
カルブローチでは、大きさの多少はあるものの軸方向の
切削抵抗による周方向に作用する分力が発生し被削材を
さらに回転させようとするため、かなり強力に被削材を
クランプして回転を規制しなければならない。一方、軸
直刃溝を有するヘリカルブローチでは、切刃溝のねじれ
角α′が0度であるので、上述した切削抵抗による周方
向に作用する分力はなくなるので回転を助長することは
無いものの、この場合には切刃が被削材に対して断続的
に作用することになり、このため加工精度が歯直刃溝よ
りも劣ってしまう。このように、従来のねじれ方向を有
するヘリカルブローチでは、被削材の回転を規制するた
めに被削材をかなり強固にクランプする必要があり、か
といって切削抵抗による周方向に作用する分力がなくな
る軸直刃溝のヘリカルブローチを用いたのでは、切削が
断続的に行われて満足な加工精度が得られないという問
題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前述
した問題点に鑑みて,被削材を特別なクランプ装置で強
くクランプする必要がなく、かつ切削が断続的に行われ
ないヘリカルブローチを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために、本発明においては、内はすば歯車又はスプライ
ンを加工するに用いるヘリカルブローチにおいて、細長
本体と、細長本体上に設けられ軸方向に整合されかつ間
隔をおいて配置された複数個の切刃と、前記細長本体の
軸線のまわりを長手方向にねじれ角をつけて延びる前記
切刃の刃すじと、隣接して周方向にねじれ角をつけて延
びる前記切刃の刃溝と、を有し、前記長手方向に延びる
前記切刃の刃すじのねじれ角と、前記隣接して周方向に
延びる前記切刃の刃溝のねじれ角は、同じ向き(右上向
き又は左上向き)であることを特徴とするヘリカルブロ
ーチとした。
【0008】即ち、従来のねじれ切刃溝を有するヘリカ
ルブローチは、例えば図4に示すように、いずれも切刃
溝のねじれ方向と切刃の歯すじ方向のねじれ方向が逆方
向である。従って、ねじれ穴に沿ってブローチを回転さ
せる回転力と軸方向の切削抵抗による周方向に作用する
分力によって発生する被削材に作用する回転力が同じ方
向となり、被削材に作用する回転力が増大する。これに
対して、本発明によれば、切刃溝のねじれ方向をねじれ
みぞ穴のねじれ方向(例えば、被削材がはすば内歯車で
は歯車の歯すじ方向)と同一としたので、ねじれ穴に沿
ってブローチを回転させる回転力と軸方向の切削抵抗に
よる周方向に作用する分力によって発生する被削材に作
用する回転力の方向が逆となり、被削材に作用する回転
力を減じる。即ち、切削抵抗の円周方向の分力がねじれ
穴に沿ってブローチを回転させる被削材の回転を妨げる
方向に働くようになり、安定した切削が行える。そこ
で、本発明のヘリカルブローチは、被削材を特別なクラ
ンプ装置で強くクランプする必要がなく、また,刃溝が
ねじれているため軸直刃溝のように断続切削となること
もないのである。
【0009】好ましくは、切刃の刃すじのねじれ角を
β、前記切刃溝のねじれ角を(90°−α)として、α
が0°<α≦β+5°の範囲にすることがよい。切刃溝
のねじれ角(90°−α)のαをねじれみぞ穴のねじれ
角β+5°以下としたのは、これ以上では切れ味が低下
して被削面粗さの悪化や工具寿命の短縮を招くからであ
る。より好ましくはα=βとするとよい。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明はブローチによる内接ギヤ
又はスプラインの加工、又はポットブローチによる外接
ギヤ又はスプラインの加工に適用でき、かつ本発明は荒
仕上げ刃と仕上げ刃を一体ものブローチに設けたもの、
又は仕上げ刃を荒仕上げ刃の後のシェルに設けたブロー
チにも適用できるが、本発明の実施の形態の一例を、荒
仕上げ刃と仕上げ刃を一体ものブローチに設けたものに
よる内接の加工事例として、図1〜3に基づいて説明す
る。
【0011】図1は本発明の実施の形態の一例である歯
すじ及び切刃溝が右ねじれのヘリカルブローチ10の一
実施例の正面図である。図1においては、内はすば歯車
又はスプラインを加工するに用いるヘリカルブローチ1
0において、細長本体1と、細長本体1上に設けられ軸
方向に整合されかつ間隔をおいて配置された複数個の切
刃2と、細長本体1の軸線5のまわりを長手方向に加工
されるべき内はすば歯車の歯すじと同じねじれ角βをつ
けて延びねじれ角をつけて延びる切刃2の刃すじ4と、
隣接して周方向に軸線5と垂直な平面に対しねじれ角α
をつけて延びる切刃2の刃溝3とを有する。
【0012】この切刃溝3のねじれ方向は加工される内
はすば歯車のねじれ方向(図で見て右ねじれ、右上が
り)と同一とされている。ブローチ10は図で見て下方
に向けて引張力が加えられ、ブローチ10の一体ものの
細長本体1上に下方より外形上り切削で歯形を荒成形す
る荒刃、歯厚上り切削で歯形を仕上げる中仕上刃及び仕
上刃等が順に形成されている。細長本体両端には図で見
て下部に前つかみ部7、上部に後つかみ部6が設けられ
ている。なお、これらの刃は全てを有しても一部であっ
てもよい。また、一体ものでも、シェル刃のように分離
できるものであってもよい。
【0013】本発明において、図1のヘリカルブローチ
の一部の各切刃2の歯すじ4及び切刃溝3を模式的に展
開すると図2に示すように軸心に対してその歯すじ4が
βの角度となるように切刃が軸方向にならんでおり、切
刃間の切刃溝3は円周方向からの角度がαとなるように
ねじれている。切刃溝3は軸心5に対しては、90°−
αの角度となり、切刃の歯すじのねじれ方向と同じ方向
(右ねじれ)になるようにされている。このようなヘリ
カルブローチ10を切刃2の歯すじ4が被加工はすば歯
車の歯すじの方向と一致させるように回転させながら下
方に引き抜くことにより、内はすば歯車のブローチ加工
が行われる。
【0014】本発明においては、図3に示すように、被
削材にはブローチを回転させるねじれ方向回転力Tとブ
ローチを下方に引く引き抜き力Fがブローチ10により加
えられるが、切刃溝3に沿って形成された切刃2の切刃
エッジ7は、図でみて右上がりとなっており、切刃エッ
ジ7の切刃法線方向切削力Nにより、被削材には軸方向
力(切削力の軸心方向分力)Fと右方向の回転力(切削
力の円周方向成分)RTがかかる。従って、ブローチ10
により被削材に対して加えられるねじれ方向回転力Tに
対して、ブローチ10の切削による逆方向の回転力RTが
被削材に対して加えられるため、ブローチ10による被削
材を回転させようとするねじれ方向回転力はRT分だけ
減少し、T−RTとなり、被削材のクランプ力も減じる
ことができる。
【0015】図4で示す従来のブローチの切刃溝13の
ねじれ方向と切刃12の刃すじ14方向のねじれ方向が
逆のものは、図3でみると切刃が左上がりとなり、切削
力によるねじれ方向回転力も左方向となる。この左方向
ねじれ方向回転力の大きさをLTとすると、ブローチに
より被削材を回転させようとするねじれ方向回転力はT
+LTとなる。従って、従来のものに較べ、本発明によ
る被削材を回転させようとするねじれ方向力の減少は
(T+LT)−(T−RT)=(LT+RT)という大
きなものになる。なお、切刃溝3の条数は3条〜5条が
一般的である。実施の形態では切刃溝3の条数は3条の
ものを示した。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように、本発明においては、
切刃溝のねじれ方向がねじれみぞ穴のみぞのねじれ方
向、例えば内はすば歯車の歯すじのねじれ方向と同一と
することにより、切削抵抗による円周方向の分力が積極
的に被削材のねじれ方向回転を妨げる方向に作用するの
で、被削材のクランプ力を小さくでき、さらには条件に
より特別なクランプ装置でクランプする必要がないもの
となった。例えば、一般に、ブローチ盤のワーク積載台
には、特別なクランプ手段として、スパイクと称する剣
山のような多数の針状の構造があり、加工に際しては被
削材がこの上に載置される。本実施例によれば、上述の
周方向成分のねじれ方向分力は、被削材をスパイクとの
間の摩擦だけで十分に保持できる程度にまで小さくなる
ので、被削材は、特別なクランプ手段によってクランプ
せずとも切削時に回転することはない。また、切刃溝が
歯車の歯すじ方向と同一方向のねじれ溝で周方向に対し
てねじれ角90°−αをもって螺旋状に連続しているの
で、極めて安定した切削が行われ、高い加工精度が得ら
れる。
【0017】好ましくは、切刃の刃すじのねじれ角を
β、前記切刃溝のねじれ角を(90°−α)として、α
が0°<α≦β+5°の範囲にすることにより切れ味の
低下を防止した。従って、特にその切削は、切刃は常時
連続的に同一条件で切削に関与しており、軸直刃溝のよ
うに断続的に被削材に作用することはない。さらに、回
転による摩擦力等も小さく、熱発生も少なく、また、荷
重変動がないため歯形精度や歯すじ精度が従来品以上と
なり,断続切削でないため軸直刃溝品より工具寿命も延
長することができる等の効果を奏するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例である歯すじ及び切
刃溝が右ねじれのヘリカルブローチの正面図である。
【図2】図1のヘリカルブローチの一部の各切刃の歯す
じ及び切刃溝を展開して模式的に示した展開図である。
【図3】図2のヘリカルブローチの切刃の切削力が切削
するワークに対して作用する、切削力及び切削力の分力
を示す説明図である。
【図4】従来の歯すじが右ねじれで切刃溝が左ねじれの
ヘリカルブローチの切刃溝の各切刃を展開して模式的に
示した本発明の実施の形態の図2に対応する展開図であ
る。
【符号の説明】
1・・細長本体 2・・切刃 3・・刃溝 4・・刃すじ 5・・軸線 10・・ヘリカルブロ
ーチ α・・長手方向に延びる刃すじのねじれ角 β・・周方向に延びる刃溝のねじれ角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野川 恭史 富山県富山市不二越本町一丁目1番1号株 式会社不二越内 (72)発明者 中永 秀隆 愛知県安城市藤井町高根10番地アイシン・ エィ・ダブリュ株式会社内 (72)発明者 西村 克彦 愛知県安城市藤井町高根10番地アイシン・ エィ・ダブリュ株式会社内 Fターム(参考) 3C050 BB03 BC01 BD04

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内はすば歯車又はスプラインを加工するに
    用いるヘリカルブローチにおいて、細長本体と、細長本
    体上に設けられ軸方向に整合されかつ間隔をおいて配置
    された複数個の切刃と、前記細長本体の軸線のまわりを
    長手方向にねじれ角をつけて延びる前記切刃の刃すじ
    と、隣接して周方向にねじれ角をつけて延びる前記切刃
    の刃溝と、を有し、 前記長手方向に延びる前記切刃の刃すじのねじれと、前
    記隣接して周方向に延びる前記切刃の刃溝のねじれは、
    同じ向き(右上向き又は左上向き)であることを特徴と
    するヘリカルブローチ。
  2. 【請求項2】前記切刃の刃すじのねじれ角をβ、前記切
    刃溝のねじれ角を(90°−α)として、αが0°<α
    ≦β+5°の範囲であることを特徴とする請求項1記載
    のヘリカルブローチ。
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