JP2009220261A - 内歯歯車加工用ヘリカルブローチ及びブローチ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】荒切削用切刃部でのブローチ加工による発生熱の影響が小さく、仕上げ切刃のブローチの切れ刃の寸法転写性がよく、発生熱のばらつきによる加工寸法のばらつきの小さい内歯歯車加工用ヘリカルブローチ及びブローチ加工方法を提供。
【解決手段】図１（ａ）に示す、本体 1の軸心 5に対する長手方向の所定のねじれ角βに沿って後方に向かって歯丈方向（図２（ａ）、８）に歯高を漸増させるいわゆる歯高上がりに複数の荒切削用切刃 2を配列した第１の荒切削用ブローチ10と、図１（ｂ）に示す、前方ガイド部50に続き、本体21の軸心25に対する長手方向の前記所定のねじれ角βに沿って後方に向かって歯厚方向（図２（ｂ）、９）に歯厚を漸増させるいわゆる歯厚上がりに複数の仕上げ切削用切刃22を配列した第２の仕上げ切削用ブローチ20とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は被加工物である内歯歯車の加工に用いられる内歯歯車加工用ヘリカルブローチ及びブローチ加工方法に関する。

近年、自動車の自動変速機等に使用されるヘリカル内歯歯車は、大径化、薄肉化が進むとともに、極めて高精度化の要求が強く、従来の内歯歯車加工用ヘリカルブローチは、前加工されたヘリカル溝を有する被削材ワークを、特許文献１の第１図に示すような、本体の軸心に対し所定のねじれ角に沿って後方に向かって歯丈方向に歯高を漸増させるいわゆる歯高上がりに複数の荒切削用切刃を配列した荒切削用切刃部と、該ブローチ本体に組込まれた仕上げ切削用シェル刃の、本体の軸心に対し前記所定のねじれ角に沿って後方に向かって歯厚方向に歯厚を漸増させるいわゆる歯厚上がりに複数の仕上げ切刃部からなる１本のブローチで、ブローチ加工を行っていた。これは、極めて高精度のヘリカル内歯歯車は、１本のブローチでブローチ加工切削することで得られるものと信じられてきたからである。
実用新案第２５１４５１９号公報 図１

しかしながら発明者は、ヘリカル内歯歯車の大径化により、切削荷重が大きくなると、荒切削用切刃部でのブローチ加工による発生熱によるワークの熱膨張が大きくなり、シェル刃の仕上げ切刃のブローチの切れ刃の寸法がワークに正確に転写されないことを見出した。さらに発明者は、ブローチの新品時と摩耗時との間で、また冷却液のかけ方、冷却液の温度のばらつきによる加工寸法のばらつきはかかる熱膨張に起因すると考えた。

本発明の課題は、かかる課題を解決した、荒切削用切刃部でのブローチ加工による発生熱の影響が小さく、仕上げ切刃のブローチの切れ刃の寸法転写性がよく、発生熱のばらつきによる加工寸法のばらつきの小さい内歯歯車加工用ヘリカルブローチ及びブローチ加工方法を提供することにある。

このため本発明の第１発明は、本体の軸心に対し所定のねじれ角に沿って後方に向かって歯丈方向に歯高を漸増させるいわゆる歯高上がりに複数の荒切削用切刃を配列した第１の荒切削用ブローチと、前方ガイド部に続き、本体の軸心に対し前記所定のねじれ角に沿って後方に向かって歯厚方向に歯厚を漸増させるいわゆる歯厚上がりに複数の仕上げ切削用切刃を配列した第２の仕上げ切削用ブローチとを有することを特徴とする内歯歯車加工用ヘリカルブローチを提供することにより上述した本発明の課題を解決した。
本発明の第２発明は、前加工されたヘリカル溝を有する被削材ワークを、本体の軸心に対し所定のねじれ角に沿って後方に向かって歯丈方向に歯高を漸増させるいわゆる歯高上がりに複数の荒切削用切刃を配列した第１の荒切削用ブローチで荒切削加工し、ワークを室温まで冷却した後で、前方ガイド部に続き、本体の軸心に対し前記所定のねじれ角に沿って後方に向かって歯厚方向に歯厚を漸増させるいわゆる歯厚上がりに複数の仕上げ切削用切刃を配列した第２の仕上げ切削用ブローチで仕上げ切削加工することを特徴とする内歯歯車加工用ヘリカルブローチ加工方法を提供することにより上述した本発明の課題を解決した。

従来の内歯歯車加工用ヘリカルブローチでは、極めて高精度のヘリカル内歯歯車は、１本のブローチでブローチ加工切削することで得られるものと信じられてきたが、ヘリカル内歯歯車の大径化により、切削荷重が大きくなると、荒切削用切刃部でのブローチ加工による発生熱によるワークの熱膨張が大きくなり、シェル刃の仕上げ切刃のブローチの切れ刃の寸法がワークに正確に転写されないことから、本発明では、荒切削用切刃を配列した第１の荒切削用ブローチと、仕上げ切削用切刃を配列した第２の仕上げ切削用ブローチの、２本のブローチでブローチ加工することにより、仕上げ加工された被削材の加工精度が良い内歯歯車加工用ヘリカルブローチを提供するものとなった。
すなわち、第１の荒切削用ブローチにより歯面に所定の仕上げ代を残し、大部分のブローチ加工を行い、第２の仕上げ切削用ブローチにより歯面の仕上げ加工を行うことにより、ブローチ加工による発生熱量が大きい第１の荒切削用ブローチによる荒切削工程でのワークの熱膨張は、第２の仕上げ切削用ブローチの工程に投入される前に一旦、室温での熱膨張のない状態に戻るため、加工による発熱量が小さい第２の仕上げ切削用ブローチによる仕上げ切削での寸法転写が良好なものとなった。またかかる熱膨張に起因する、ブローチの新品時と摩耗時との間で、また冷却液のかけ方、冷却液の温度のばらつきによる加工寸法のばらつきを解消した、加工寸法のばらつきの小さい内歯歯車加工用ヘリカルブローチ加工方法を提供するものとなった。

本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の第１発明の実施の形態を示す内歯歯車加工用ヘリカルブローチの第１の荒切削用ブローチの構成を示す全体側面図、（ｂ）は（ａ）の第１の荒切削用ブローチによる加工後のワークを加工する第２の仕上げ切削用ブローチの構成を示す全体側面図、図２（ａ）は図１（ａ）の第１の荒切削用ブローチによる１スプライン溝の歯高上がりの切削状況を示す拡大図、（ｂ）は第１の荒切削用ブローチによる１スプライン溝の歯高上がりの切削後のスプライン溝を、図１（ｂ）の第２の仕上げ切削用ブローチによ歯厚上がりの切削する状況を示す拡大図、図３のａは、図１（ａ）の第１の荒切削用ブローチによる１スプライン溝の歯高上がりの切削したときの、切削時間Ｘとブローチ加工による発生熱Ｈとの関係を示すグラフ、図３のｂは図１（ｂ）の第２の仕上げ切削用ブローチで歯厚上がりの仕上げ切削加工したときの、切削時間Ｘとブローチ加工によるワーク外周の発生熱Ｈとの関係を示すグラフである。

本発明の第１発明の実施の形態の内歯歯車加工用ヘリカルブローチは、図１（ａ）に示す、本体 1の軸心 5に対する長手方向の所定のねじれ角βに沿って後方に向かって歯丈方向（図２（ａ）、８）に歯高を漸増させるいわゆる歯高上がりに複数の荒切削用切刃 2を配列した第１の荒切削用ブローチ10と、図１（ｂ）に示す、前方ガイド部50に続き、本体21の軸心25に対する長手方向の前記所定のねじれ角βに沿って後方に向かって歯厚方向（図２（ｂ）、９）に歯厚を漸増させるいわゆる歯厚上がりに複数の仕上げ切削用切刃22を配列した第２の仕上げ切削用ブローチ20とを有することを特徴とする。4、24は刃すじ、αは周方向で傾斜する刃溝3、23のねじれ角、3、23は刃溝である。

本発明の第２発明の実施形態の内歯歯車加工用ヘリカルブローチ加工方法は、前加工されたヘリカル溝を有する被削材ワーク44を、本体の軸心 5に対する長手方向の所定のねじれ角βに沿って後方に向かって歯丈方向（図２（ａ）、８）に歯高を漸増させるいわゆる歯高上がりに複数の荒切削用切刃 2を配列した第１の荒切削用ブローチ10を、第１工程用のブローチ盤でブローチ10の前柄 7を掴み、ブローチ10に回転力を与えながら、強固なジグ上に載置した被削材ワーク44をブローチ10の前柄 7側の第１刃から後柄 6側の最終刃まで移動することにより、図２（ａ）に示すヘリカル内歯車の内周に歯丈方向 8にヘリカル歯面に所定の仕上げ代 11、12を残し、大部分のブローチ加工を行う。10’は後柄 6側の最終刃による加工である。ワーク44を室温まで冷却した後で、図１（ｂ）に示す第２の仕上げ切削用ブローチ20を、第２工程用のブローチ盤で、ブローチ20の前柄27を掴み、強固なジグ上にブローチ前方ガイド部50にワーク内周の荒加工歯溝を挿入した状態で載置した被削材ワーク44’を、ブローチ20に回転力を与えながら、ブローチ20のの前柄27側の第１刃から後柄26側の最終刃まで移動することにより、本体21の軸心25に対する長手方向の前記所定のねじれ角βに沿って後方に向かって歯厚方向（図２（ｂ）、９）に歯厚を漸増させるいわゆる歯厚上がりに複数の仕上げ切削用切刃22を配列した第２の仕上げ切削用ブローチ20で仕上げ切削加工することにより、図２（ｂ）に示すヘリカル歯溝の歯面仕上げ加工 13、14を施し、最終歯形形状を形成する。

図３のａは図１（ａ）の第１の荒切削用ブローチによる１スプライン溝の歯高上がりの切削したときの、切削時間Ｘとブローチ加工によるワーク外周の発生熱Ｈとの関係を示すグラフある。加工時間16中にワーク外周の温度は徐々に上昇し、それに伴いワークが熱膨張する。ワーク諸元：モジュール1.39、圧力角20°、歯数90、本体の軸心に対する長手方向の所定のねじれ角β：25°の第１の荒切削用ブローチで、切削長40mm、肉厚 5mmの前加工されたヘリカル溝を有する被削材ワークを加工したところ、ワーク外周の温度上昇は約20°Ｃとなり、このときワークの熱膨張による外径寸法の変化は、約40μm となり、荒切削加工したわーク寸法はブローチ寸法に対し、それだけマイナスとなった。

従来の内歯歯車加工用ヘリカルブローチでは、極めて高精度のヘリカル内歯歯車は、１本のブローチでブローチ加工切削することで得られるものと信じられてきたが、ヘリカル内歯歯車の大径化により、切削荷重が大きくなると、荒切削用切刃部でのブローチ加工による発生熱によるワークの熱膨張が大きくなり、この状態で連続的にシェル刃の仕上げ加工が行われるたで、シェル刃の仕上げ切刃のブローチの切れ刃の寸法がワークに正確に転写されないことから、本発明では、荒切削用切刃を配列した第１の荒切削用ブローチと、仕上げ切削用切刃を配列した第２の仕上げ切削用ブローチとで、２本のブローチでブローチ加工することにより、仕上げ加工された被削材の加工精度が良い内歯歯車加工用ヘリカルブローチを提供するものとなった。
図３のｂは図１（ｂ）の第２の仕上げ切削用ブローチ20で歯厚上がりの仕上げ切削加工したときの、切削時間Ｘとブローチ加工によるワーク外周の発生熱Ｈとの関係を示すグラフある。加工時間17中にワーク外周の温度上昇は、約 5°Ｃで、このときワークの熱膨張による外径寸法の変化は、約10μm となり、寸法転写性が改善された。
すなわち、第１の荒切削用ブローチにより歯面に所定の仕上げ代を残し、大部分のブローチ加工を行い、第２の仕上げ切削用ブローチにより歯面の仕上げ加工を行うことにより、ブローチ加工による発生熱量が大きい第１の荒切削用ブローチによる荒切削工程でのワークの熱膨張は、第２の仕上げ切削用ブローチの工程に投入される前に一旦、室温での熱膨張のない状態に戻るため、加工による発熱量が小さい第２の仕上げ切削用ブローチによる仕上げ切削での寸法転写が良好なものとなった。またブローチの新品時と摩耗時との間で、また冷却液のかけ方、冷却液の温度のばらつきによる加工寸法のばらつきの原因を解消した加工寸法のばらつきの小さい内歯歯車加工用ヘリカルブローチ加工方法を提供するものとなった。

（ａ）は本発明の第１発明の実施の形態を示す内歯歯車加工用ヘリカルブローチの第１の荒切削用ブローチの構成を示す全体側面図、（ｂ）は（ａ）の第１の荒切削用ブローチによる加工後のワークを加工する第２の仕上げ切削用ブローチの構成を示す全体側面図。 （ａ）は図１（ａ）の第１の荒切削用ブローチによる１スプライン溝の歯高上がりの切削状況を示す拡大図、（ｂ）は第１の荒切削用ブローチによる１スプライン溝の歯高上がりの切削後のスプライン溝を、図１（ｂ）の第２の仕上げ切削用ブローチによ歯厚上がりの切削する状況を示す拡大図。 ａは、図１（ａ）の第１の荒切削用ブローチによる１スプライン溝の歯高上がりの切削したときの、切削時間Ｘとブローチ加工による発生熱Ｈとの関係を示すグラフ、ｂは図１（ｂ）の第２の仕上げ切削用ブローチで歯厚上がりの仕上げ切削加工したときの、切削時間Ｘとブローチ加工によるワーク外周の発生熱Ｈとの関係を示すグラフ。

符号の説明

1、21：本体、2 ：荒切削用切刃、5、25：軸心、8 ：歯丈方向、9 ：歯厚方向
10：第１の荒切削用ブローチ、20：第２の仕上げ切削用ブローチ、22：仕上げ切削用切刃、50：前方ガイド部、β：本体の軸心に対する長手方向の所定のねじれ角

Claims (2)

1. 本体の軸心に対する長手方向の所定のねじれ角に沿って後方に向かって歯丈方向に歯高を漸増させるいわゆる歯高上がりに複数の荒切削用切刃を配列した第１の荒切削用ブローチと、前方ガイド部に続き、本体の軸心に対する長手方向の前記所定のねじれ角に沿って後方に向かって歯厚方向に歯厚を漸増させるいわゆる歯厚上がりに複数の仕上げ切削用切刃を配列した第２の仕上げ切削用ブローチとを有することを特徴とする内歯歯車加工用ヘリカルブローチ。
2. 前加工されたヘリカル溝を有する被削材ワークを、本体の軸心に対し所定のねじれ角に沿って後方に向かって歯丈方向に歯高を漸増させるいわゆる歯高上がりに複数の荒切削用切刃を配列した第１の荒切削用ブローチで荒切削加工し、ワークを室温まで冷却した後で、前方ガイド部に続き、本体の軸心に対し前記所定のねじれ角に沿って後方に向かって歯厚方向に歯厚を漸増させるいわゆる歯厚上がりに複数の仕上げ切削用切刃を配列した第２の仕上げ切削用ブローチで仕上げ切削加工することを特徴とする内歯歯車加工用ヘリカルブローチ加工方法。

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