JP2005007537A - ブローチ工具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表面硬度45〜65HRCのワーク30の仕上げ加工用ブローチ工具1において、ブローチ加工力によるワークの弾性変形14,15a,15b量を予め計算し又は実験により予測し、加工後に加工力が除去されてワークの弾性変形が戻ったときにワークの要求形状となるように、ブローチ切れ刃5のフォーム形状を補正する。CVTボール溝7の円弧部9a,9bの設計曲率半径R1より、逃げ部10側加工部Aの曲率半径R2を110%以上120%以下、加工範囲θを20°以上30°以内とする。面取り部13a,13b側加工部Cの曲率半径R3を110%以上120%以下、加工範囲φ75°以上かつ面取り部端から0.2mm以上の幅とする。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼き入れ後のような高硬度材を高精度に加工する高精度仕上げ用ブローチ工具、さらには固定シーブの軸部にボールスプラインを介して摺動自在に支持される可動シーブを有する無段変速機用プーリ装置の可動シーブに設けられたスプライン溝(本発明においては、以下「CVTボール溝」と記す)等に適するブローチ工具に関する。
【0002】
【従来の技術】
CVTボール溝は形状精度が必要であり、熱処理後に仕上げ加工が行われる。しかし、熱処理後のワーク硬度が高いため、通常、研削加工で仕上げられている(特許文献1)。そこで、研削加工に代わる加工法として、特許文献2においては、超硬切れ刃を有するブローチでかかる熱処理後の高硬度のワークを加工する方法が開示されており、この方法によれば、研削加工よりも高能率加工ができる特徴がある。
【0003】
【特許文献1】特開平8−141849号公報、図2(c)符号A
【特許文献2】特開2001−239425号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献2に示されたような高硬度材でのブローチ加工では、すくい角を負角としているためブローチ加工時に切れ刃の進行方向と垂直な方向の分力が大きく、また、加工部材硬度が硬く切削抵抗自体が大きいため、加工部材の穴や溝あるいは壁面等の被加工部分の拡大方向の変形量が、研削加工に比べて大きく、ワークの弾性変形により、切削断面のフォームがくずれるという問題があった。また、CVTボール溝においては、その表面硬度45〜65HRC(ロックウエル硬さCスケール:以下同じ)であって、図3に示すように、ボール溝7はボール溝を転動するボールがボール溝と二点接触するようにされた円弧部9a,9bと、円弧部の仮想交点部近傍に設けられた逃げ部10を有するようにされており、さらに、ボール溝7が開口する内径穴8との仮想交点近傍に設けられた面取り部13a,13bが設けられるものが多い。この円弧部9a,9bのフォーム形状精度は10μm以下が要求される。しかしながら、この円弧部のフォーム形状が要求加工精度に入らない場合があった。
【0005】
本発明の課題はかかる問題点に鑑みて、高硬度材でのブローチ加工において、切削断面のフォームがくずれることがなく、さらにはCVTボール溝のような高いフォーム形状精度を必要とする円弧部のブローチ加工に適したブローチ工具を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は鋭意研究の結果、特に表面硬度45〜65HRCのCVTボール溝の円弧部のフォームくずれの原因が、CVTボール溝の逃げ部側でのワークの弾性変形が他の部分よりも大きく、ブローチ加工後の曲率半径が逃げ部側で小さくなる傾向があることを知得した。一方、面取り部等を有する場合においては、ボール溝の面取り側の円弧部でのワークの弾性変形が他の部分よりも大きく、ブローチ加工後の曲率半径が面取り側で小さくなる傾向があり、逃げ部側と面取り側との中間部では比較的変形が小さいことを知得した。またこれを防止する方法として、ブローチ切れ刃のフォーム形状にこのような弾性変形量に応じた補正を加えることにより、ワークの弾性変形が戻ったときにねらいのフォーム形状とできることを知得した。
【0007】
この知得により、本発明においては、表面硬度45〜65HRCのワークの仕上げ加工に適用するブローチ工具において、ブローチ加工力によるワークの弾性変形量を予め計算し又は実験により予測し、加工後に加工力が除去されてワークの弾性変形が戻ったときにワークの要求形状となるように、ブローチ切れ刃のフォーム形状を補正したブローチ工具を提供することにより前述した課題を解決したのである。
【0008】
特に、ワークがCVTボール溝の場合は、請求項2に記載の発明においては、
表面硬度45〜65HRCのワークのCVTボール溝の仕上げ加工に適用するブローチ工具において、前記ワークのボール溝はボール溝を転動するボールがボール溝と二点接触するようにされた円弧部と、前記円弧部の仮想交点部近傍に設けられた逃げ部と、を有しており、前記円弧部を仕上げ加工するブローチ仕上げ切れ刃の逃げ部側加工部の曲率半径が、前記ワーク円弧部の設計曲率半径よりも大きく、かつスムースに接続されたブローチ工具を提供する。これにより、ボール溝の逃げ部側の円弧部が弾性変形により小さくなっても所定のフォーム形状になる。
【0009】
補正量は、請求項3に記載の発明においては、前記ブローチ仕上げ切れ刃の逃げ部側加工部の曲率半径は、ワークの設計曲率半径の110%以上120%以下であり、前記逃げ部側加工部の範囲は、前記ボール溝の円弧部の仮想交点と前記ボール溝が形成される内径穴中心とを結ぶ線(分割線)と、前記ワークの設計曲率半径の中心と前記逃げ部側加工部の曲率中心とを結ぶ線との交差角θで前記円弧部の仮想交点をθ=0°として各々θが20°以上30°以内とした。ボール溝の円弧半径は3〜4mm程度の小さいものであり、仕上げ時の取り代も一切れ刃当たり5〜15μm、総取り代で0.02〜0.2mmと小さい場合が多い。曲率半径110%未満では要求フォームより小さくなりすぎ、120%超では削り過ぎとなる。また、円弧部の範囲は20°未満では、補正範囲が狭すぎ、30°超では変形の少ない中間部の形状がくずれるからである。
【0010】
面取り側においても、同様な傾向があることは前述した通りであり、請求項4に記載の発明においては、表面硬度45〜65HRCのワークのCVTボール溝の仕上げ加工に適用するブローチ工具において、前記ワークのボール溝はボール溝を転動するボールがボール溝と二点接触するようにされた円弧部と、前記円弧部の仮想交点部近傍に設けられた逃げ部と、前記ワークの前記円弧部と前記ボール溝が開口する内径穴との仮想交点部近傍に設けられた面取り部と、を有しており、前記円弧部を仕上げ加工するブローチ仕上げ切れ刃の前記面取り部側加工部の曲率半径が、前記ワーク円弧部の設計曲率半径よりも大きく、かつスムースに接続されたブローチ工具を提供する。これにより、面取り部側の円弧部が弾性変形により小さくなっても所定のフォーム形状になる。
【0011】
また、その補正量は、請求項5に記載の発明においては、前記ブローチ仕上げ切れ刃の面取り部側加工部の曲率半径は、ワークの設計曲率半径の110%以上120%以下であり、前記面取り部側加工部の加工範囲は、前記ボール溝の円弧部の仮想交点と前記ボール溝が形成される内径穴中心とを結ぶ線(分割線)と、前記ワークの設計曲率半径の中心と前記逃げ部側加工部の曲率中心とを結ぶ線との交差角φで前記円弧部の仮想交点をφ=0°として各々φが75°以上かつ面取り部端から0.2mm以上の幅とされているブローチ工具とした。前述した逃げ部側と同様に、曲率半径110%未満では要求フォームより小さくなりすぎ、120%超では削り過ぎとなる。また、円弧部の範囲は75°未満では、中間部での形状がくずれ、面取り部端から0.2mm未満の範囲では要求フォームとならないからである。なお、補正する切れ刃はブローチ工具の全刃部でも一部の刃部の切れ刃でもよく適宜設定すればよい。また、本発明の仕上げブローチ工具においては刃部の軸方向の数も数個から十数個と少なく、簡単には全刃部にほぼ同じ比率で補正すればよい。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態を示すブローチ工具の側面図、図2はCVTボール溝穴を有するワークの端面図、図3は図2のワークのボール溝加工部詳細図、図4はブローチ工具の逃げ部側に対する切れ刃形状を示す説明図、図5はブローチ工具の面取り部側に対する切れ刃形状を示す説明図である。本発明の実施の形態においては、例として、CVTボール溝を仕上げ代を残して前加工し、浸炭焼入後、表面硬度60HRCとしたワークのCVTボール溝のボールが二点接触しながら転動するボール転動面を形成する円弧部を超硬切れ刃を有するブローチにて仕上げ加工した例を示す。本発明の実施の形態に用いるブローチ工具1は図1に示すように、つかみ部2に続く本体3に超硬合金の切れ刃5を有する中空円筒状の組立体4を嵌入固定された組立ブローチである。本体3は組立体を貫通し、後端に後つかみ部6が設けられている。超硬合金の切れ刃5のチッピング防止のため、すくい角は−10°とし、耐摩耗性向上のため硬質被膜のコーティングを施してある。本発明においては、切れ刃形状が特徴であるが、図1では明示していない。また、図1は、切れ刃形状を除き従来例で述べた特許文献2に記載のものとほぼ同様である。
【0013】
図2に示すように、本発明で加工される又は仕上げ加工されたワーク30の端面の穴形状は3箇所にボール溝7,7,7が設けられた内径穴8が貫通されている。加工後(設計仕上げ寸法)のボール溝7は図3に示すように、ボール溝を転動するボール(図示しない)がボール溝と二点接触するようにされた円弧部9a,9bと、円弧部の仮想交点部近傍に設けられた逃げ部10が設けられている。本発明においては、二点鎖線で示す加工前円弧部31を仕上げブローチ加工により円弧部9a、9bに仕上げるものである。円弧部9a,9bのそれぞれの中心11a,11bは互いに交差し、ボール溝の円弧部の仮想交点とボール溝が形成される内径穴8の中心とを結ぶ線、即ち、分割線12に対して対称に配設されている。なお、分割線12はいいかえれば、逃げ部10の中心と内径穴8の中心とを結ぶ線である。さらに円弧部9a,9bと内径穴8との交点に面取り部13a,13bが設けられている。加工前の逃げ部10の両側、面取り部13の円弧部側は図よりも内径方向に延び加工前円弧部31と接続されている。
【0014】
前述したように、逃げ部側、面取り部側でのワークの弾性変形が他の部分よりも大きく、逃げ部側と面取り部側との中間部では比較的変形が小さい。このように、変形は加工縁に強くあらわれていると考えられ、ブローチの仕上げ切れ刃5の形状をこの必要ワーク形状の円弧部9a,9bと同一とすると、加工中ワーク30が点線14,15a,15bで示すように逃げ部10近傍の逃げ部側加工部A、面取り部13,13近傍の面取り部側加工部Cで、加工反力により弾性変形し、変形した部分に削り残しが生じる。また、中間部であるボール溝中央部Bでの変形は少ない。なお、図においては誇張して記載している。加工されたワーク30は点線16,17a,17bで示すように、逃げ部側加工部A、面取り部側加工部Cで、ねらいのフォーム形状から外れ、これが加工誤差となる。この加工誤差を予め計算または実験により予測し、ブローチの切れ刃5の形状を定めた。
【0015】
【実施例】
先ず、逃げ部側加工部Aにおいては、ブローチフォーム形状を、図4に示すように、円弧部9a,9bの逃げ部側加工部Aの曲率半径R2を、仕上げ後の円弧部の設計曲率半径R1(要求形状)よよりも大きく設定し、残部Dの曲率半径をR1とした。逃げ部側加工部Aの円弧の中心18a,18b、残部Dの設計曲率半径の中心11a,11bとを結ぶ線と、分割線12とは交差角θ=25°で交差するようにされ、逃げ部側加工部Aと残部Dの円弧はθ=25°の位置19a,19bで曲率が連続となるように、即ち、スムースに接続するようにした。かかるボール溝加工において、残部Dの曲率半径R1、逃げ部側加工部Aの曲率半径R2=R1×1.1とし、R1=3.3mmのボール溝を加工したところ、逃げ部側加工部Aでのフォーム誤差は10μ以下となり、良好な結果となった。
【0016】
また、図5に示すように、円弧部9a,9bの面取り部側加工部Cの曲率半径R3を、仕上げ後の円弧部の設計曲率半径R1(要求形状)よよりも大きく設定し、逃げ部側加工部Aの曲率半径を前述したR2に、残部Dよりさらに、面取り部側加工部Cを除いたボール溝中央部Bの曲率半径をR1とした。面取り部側加工部Cの円弧の中心20a,20b、ボール溝中央部Cの設計曲率半径の中心11a,11bとを結ぶ線と、分割線12とは交差角φ=82°で交差するようにされ、面取り部側加工部Cとボール溝中央部Bの円弧はφ=82°の位置21a,21bで曲率が連続となるように、即ち、スムースに接続するようにした。かかるボール溝加工において、逃げ部側加工部Aは前述した実施例と同様とし、面取り部側加工部Cの曲率半径R3をボール溝中央部Bの曲率半径R1よりも大きくし、R3=R1×1.5とした。このときC部の範囲は図5φ(=82°)で示す領域の外側である。このようなブローチ工具でR1=3.3mmのボール溝を加工したところ、逃げ部側加工部A、および、ボール溝中央部B、面取り部側加工部Cの全域でのフォーム誤差は10μ以下となり良好な結果となった。なお、面取り部13a,13bの面取り幅は0.2mmである。
【0017】
【発明の効果】
本発明によれば、表面硬度45〜65HRCのワークの仕上げブローチ加工力によるワークの弾性変形量を予め計算し又は実験により予測し、加工後に加工力が除去されてワークの弾性変形が戻ったときにワークの要求形状となるように、ブローチ切れ刃のフォーム形状を補正した歯形を有するブローチ工具としたので、切削断面のフォームがくずれることがなく、ワークの弾性変形が戻ったときにねらいのフォーム形状となるブローチ工具となった(請求項1)。
【0018】
さらに、表面硬度45〜65HRCのワークのCVTボール溝の仕上げ加工において、逃げ部側加工部の曲率半径をワーク円弧部の設計曲率半径よりも大きなブローチ工具とし(請求項2)、より好ましくは、逃げ部側加工部の曲率半径をワークの設計曲率半径の110%以上120%以下、交差角θを20°以上30°以内としたので、加工後の逃げ部側加工部のフォーム形状が、理想フォームに対して10μm以下というような形状加工ができるようになった(請求項3)。
【0019】
また、同様に、面取り部側加工部の曲率半径をワーク円弧部の設計曲率半径よりも大きくし(請求項4)、より好ましくは、面取り部側加工部の曲率半径をワークの設計曲率半径の110%以上120%以下、交差角φを75°以上かつ面取り部端から0.2mm以上の幅としたので、加工後の面取り部側加工部のフォーム形状が、理想フォームに対して10μm以下というような形状加工ができるようになった(請求項5)。
【0020】
このように、本発明のブローチ工具によれば、ボール溝の各部分のブローチ加工時における変形に応じて、ブローチ工具の切れ刃の形状を補正したので、焼き入れにより表面硬度45〜65HRCのような高硬度のCVTボール溝の仕上げ加工ような場合にあっても、高いフォーム形状精度を必要とする円弧部のブローチ加工を可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示すブローチ工具の側面図である。
【図2】本発明に適用するCVTボール溝穴を有するワークの端面図である。
【図3】図2のワークのボール溝加工部詳細図である。
【図4】本発明の実施の形態を示すブローチ工具のワークの逃げ部側に対する切れ刃形状を示す説明図である。
【図5】本発明の実施の形態を示すブローチ工具のワークの面取り部側に対する切れ刃形状を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ブローチ工具
5 切れ刃
7 ボール溝
8 内径穴
9a、9b (ワーク)円弧部
10 逃げ部
11a、11b 設計曲率半径の中心
12 ボール溝の円弧部の仮想交点とボール溝が形成される内径穴中心とを結ぶ線(分割線)
13a、13b 面取り部
18a、18b 逃げ部側加工部の曲率中心
30 ワーク
A 逃げ部側加工部の加工範囲
C 面取り部側加工部の加工範囲
R1 (ワーク円弧部の)設計曲率半径
R2 逃げ部側加工部の曲率半径
R3 面取り部側加工部の曲率半径
θ 分割線と、設計曲率半径の中心と逃げ部側加工部の曲率中心とを結ぶ線との交差角
φ 分割線と、設計曲率半径の中心と面取り部側加工部の曲率中心とを結ぶ線との交差角
Claims (5)
- 表面硬度45〜65HRC(ロックウエル硬さCスケール)のワークの仕上げ加工に適用するブローチ工具において、ブローチ加工力によるワークの弾性変形量を予め計算し又は実験により予測し、加工後に加工力が除去されてワークの弾性変形が戻ったときにワークの要求形状となるように、ブローチ切れ刃のフォーム形状を補正したことを特徴とするブローチ工具。
- 表面硬度45〜65HRCのワークのCVTボール溝の仕上げ加工に適用するブローチ工具において、前記ワークのボール溝はボール溝を転動するボールがボール溝と二点接触するようにされた円弧部と、前記円弧部の仮想交点部近傍に設けられた逃げ部と、を有しており、前記円弧部を仕上げ加工するブローチ仕上げ切れ刃の逃げ部側加工部の曲率半径が、前記ワーク円弧部の設計曲率半径よりも大きく、かつスムースに接続されていることを特徴とするブローチ工具。
- 前記ブローチ仕上げ切れ刃の逃げ部側加工部の曲率半径は、ワークの設計曲率半径の110%以上120%以下であり、前記逃げ部側加工部の範囲は、前記ボール溝の円弧部の仮想交点と前記ボール溝が形成される内径穴中心とを結ぶ線(分割線)と、前記ワークの設計曲率半径の中心と前記逃げ部側加工部の曲率中心とを結ぶ線との交差角θで前記円弧部の仮想交点をθ=0°として各々θが20°以上30°以内とされていることを特徴とする請求項2に記載のブローチ工具。
- 表面硬度45〜65HRCのワークのCVTボール溝の仕上げ加工に適用するブローチ工具において、前記ワークのボール溝はボール溝を転動するボールがボール溝と二点接触するようにされた円弧部と、前記円弧部の仮想交点部近傍に設けられた逃げ部と、前記ワークの前記円弧部と前記ボール溝が開口する内径穴との仮想交点部近傍に設けられた面取り部と、を有しており、前記円弧部を仕上げ加工するブローチ仕上げ切れ刃の前記面取り部側加工部の曲率半径が、前記ワーク円弧部の設計曲率半径よりも大きく、かつスムースに接続されていることを特徴とするブローチ工具。
- 前記ブローチ仕上げ切れ刃の面取り部側加工部の曲率半径は、ワークの設計曲率半径の110%以上120%以下であり、前記面取り部側加工部の加工範囲は、前記ボール溝の円弧部の仮想交点と前記ボール溝が形成される内径穴中心とを結ぶ線(分割線)と、前記ワークの設計曲率半径の中心と前記逃げ部側加工部の曲率中心とを結ぶ線との交差角φで前記円弧部の仮想交点をφ=0°として各々φが75°以上かつ面取り部端から0.2mm以上の幅とされていることを特徴とする請求項4に記載のブローチ工具。
Priority Applications (1)
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JP2003175747A JP2005007537A (ja) | 2003-06-20 | 2003-06-20 | ブローチ工具 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2003175747A JP2005007537A (ja) | 2003-06-20 | 2003-06-20 | ブローチ工具 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2005007537A true JP2005007537A (ja) | 2005-01-13 |
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JP2003175747A Pending JP2005007537A (ja) | 2003-06-20 | 2003-06-20 | ブローチ工具 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2005007537A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107695409A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-02-16 | 大连经济技术开发区伊达工具有限公司 | 一种精密滚珠丝杠沟道硬铣削用铣刀片 |
-
2003
- 2003-06-20 JP JP2003175747A patent/JP2005007537A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107695409A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-02-16 | 大连经济技术开发区伊达工具有限公司 | 一种精密滚珠丝杠沟道硬铣削用铣刀片 |
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