JP2016034678A - Broach and broach processing method - Google Patents
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Description
本発明は、軸状のブローチ本体の外周に複数の切刃が突出してブローチ本体の長手方向に配設された切刃部が形成され、内歯車等のブローチ加工に用いられるブローチ、および該ブローチによるブローチ加工方法に関するものである。 The present invention relates to a broach used for broaching of an internal gear or the like, in which a plurality of cutting blades protrude from the outer periphery of a shaft-shaped broach main body to form a cutting blade portion disposed in the longitudinal direction of the broach main body, and the broach It is related with the broaching method by this.
このような内歯車のブローチ加工として、例えば特許文献1には、外径上がり切削で歯形を粗成形する粗刃と、歯厚上がり切削で歯形を仕上げる仕上げ刃とで構成されたヘリカルブローチにより、自動車用トランスミッション等で多用される歯溝が螺旋状に捩れた内はすば歯車を加工することが記載されている。
As such broaching of an internal gear, for example,
すなわち、このようなヘリカルブローチにおいて、ブローチ本体先端側の粗刃では切刃の外径が後端側に向けて順次大きくなるように形成されてワークに所定の深さの歯溝が形成され、次いでこの粗刃の後端側の仕上げ刃では切刃のブローチ本体周方向の厚さが後端側に向けて順次大きくなるように形成され、上記歯溝の歯面が周方向に追い込まれて溝幅が広げられるように歯面が仕上げ加工されてゆく。 That is, in such a helical broach, the rough blade on the front end side of the broach body is formed so that the outer diameter of the cutting edge increases sequentially toward the rear end side, and a tooth groove with a predetermined depth is formed on the workpiece. Next, the finishing blade on the rear end side of the rough blade is formed so that the thickness of the cutting blade in the circumferential direction of the broach body gradually increases toward the rear end side, and the tooth surface of the tooth gap is driven in the circumferential direction. The tooth surface is finished so that the groove width is widened.
ところで、このようなヘリカルブローチでは、上記粗刃の切刃と仕上げ刃の切刃とはブローチ本体の軸線回りに捩れる螺旋に沿って配列され、ブローチ本体がワークに対して相対回転しながら先端側に送り出されて螺旋状の上記歯溝を形成してゆくが、このうち粗刃による外径上がり切削では、切刃の鋭角側が反対の鈍角側よりも切れ味が鋭いため、切刃が切削すべき歯面の位置よりも鋭角側に順次大きく食い込んでゆくことがある。 By the way, in such a helical broach, the cutting edge of the rough blade and the cutting edge of the finishing blade are arranged along a spiral that is twisted around the axis of the broach body, and the front end of the broach body rotates relative to the workpiece. Of these, the above-mentioned spiral tooth gap is formed, but in the cutting of the outer diameter with a rough blade, the sharp edge of the cutting edge is sharper than the obtuse angle on the opposite side, so the cutting edge cuts. In some cases, the bite bites into the acute angle side more gradually than the position of the power tooth surface.
そして、これに伴い、ワークに所定の深さまで形成される歯溝の歯面も鋭角側に倒れ込むようにして成形誤差が生じることがあり、粗刃に続く仕上げ刃は、こうして誤差が生じた歯面に案内されて、歯面の全体を周方向に追い込むように歯厚上がり切削するので、仕上げ切削された歯形の精度も損なわれてしまうおそれがあった。 Along with this, the tooth surface of the tooth gap formed on the workpiece to a predetermined depth may fall to the acute angle side, and a forming error may occur. Since the tooth thickness is increased and guided so as to drive the entire tooth surface in the circumferential direction, the accuracy of the finish-cut tooth profile may be impaired.
本発明は、このような背景の下になされたもので、ワークに生じる成形誤差を抑えて高精度のブローチ加工が可能なブローチ、および該ブローチによるブローチ加工方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made under such a background, and an object of the present invention is to provide a broach capable of performing high-precision broaching while suppressing forming errors generated in a workpiece, and a broaching method using the broach.
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のブローチは、軸状をなすブローチ本体の外周に複数の切刃が突出して上記ブローチ本体の長手方向に配設された切刃部が形成されており、この切刃部には、上記ブローチ本体の長手方向先端側から順に、上記切刃の外径が後端側に向けて順次大きくなる第1の外径上がり部と、この第1の外径上がり部の後端の切刃から該切刃のブローチ本体周方向の厚さが後端側に向けて順次大きくなる歯厚上がり部と、この歯厚上がり部の後端の切刃から該切刃の外径が後端側に向けてさらに順次大きくなる第2の外径上がり部とが備えられていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve such an object, the broach of the present invention has a plurality of cutting blades projecting on the outer periphery of the shaft-shaped broach body and disposed in the longitudinal direction of the broach body. A cutting edge portion is formed, and in this cutting edge portion, a first outer diameter increasing portion in which the outer diameter of the cutting blade sequentially increases from the front end side in the longitudinal direction of the broach body toward the rear end side. And a tooth thickness increasing portion in which the thickness of the cutting blade in the circumferential direction of the broach body gradually increases toward the rear end side from the cutting edge at the rear end of the first outer diameter increasing portion, A second outer diameter increasing portion in which the outer diameter of the cutting edge further increases gradually from the rear end cutting edge toward the rear end side is provided.
また、本発明のブローチ加工方法は、このようなブローチによるブローチ加工方法であって、ワークに上記ブローチ本体を先端側から挿入することにより、まず上記第1の外径上がり部の切刃によって外径上がり切削して第1の歯溝を形成し、次いで上記第1の歯溝の歯面を上記歯厚上がり部の切刃によって上記ブローチ本体周方向に追い込むように歯厚上がり切削して第2の歯溝を形成し、さらにこの第2の歯溝の歯面によって上記第2の外径上がり部の切刃を案内しつつ外径上がり切削して上記第1の歯溝よりも溝深さの深い第3の歯溝を形成することを特徴とする。 Further, the broaching method of the present invention is a broaching method using such a broach, and by inserting the broach body into the workpiece from the front end side, first the outer edge is cut by the cutting edge of the first outer diameter rising portion. The first tooth gap is formed by cutting the diameter up, and then the tooth surface of the first tooth gap is cut by increasing the tooth thickness so as to drive the tooth surface of the first tooth gap in the circumferential direction of the broach body by the cutting edge of the tooth thickness increasing portion. The second tooth gap is formed, and the cutting edge of the second outer diameter rising portion is guided by the tooth surface of the second tooth groove while cutting the outer diameter to cut the groove depth more than the first tooth groove. A deep third tooth gap is formed.
このようなブローチおよびブローチ加工方法では、まずブローチ本体の長手方向先端側の第1の外径上がり部から切刃部がワークに切り込まれてゆくが、この第1の外径上がり部の後端側には、歯厚上がり部を介して、この歯厚上がり部の後端の切刃から切刃の外径が後端側に向けてさらに順次大きくなる第2の外径上がり部が備えられているので、第1の外径上がり部によりワークに形成される第1の歯溝の深さは、第2の外径上がり部により形成される第3の歯溝の深さよりも浅くなる。このため、第1の外径上がり部による外径上がり切削により第1の歯溝の歯面に成形誤差が生じても、特許文献1に記載されているように第3の歯溝の深さまで一度に外径上がり切削を行う場合に比べて小さくすることができる。
In such a broach and broaching method, first, the cutting edge is cut into the workpiece from the first outer diameter rising portion on the front end side in the longitudinal direction of the broach body. On the end side, there is provided a second outer diameter increasing portion in which the outer diameter of the cutting edge gradually increases from the cutting edge at the rear end of the tooth thickness increasing portion toward the rear end side through the tooth thickness increasing portion. Therefore, the depth of the first tooth gap formed on the workpiece by the first outer diameter rising portion is shallower than the depth of the third tooth groove formed by the second outer diameter rising portion. . For this reason, even if a molding error occurs in the tooth surface of the first tooth gap due to the outer diameter increasing cutting by the first outer diameter increasing portion, as described in
従って、第1の外径上がり部の後端側に続く歯厚上がり部により歯厚上がり切削して第2の歯溝を形成したときにも、この第2の歯溝の成形誤差を小さく抑えて精度良い歯面を形成することができる。そして、この歯厚上がり部の後端側に続く第2の外径上がり部による外径上がり切削では、こうして精度良く形成された第2の歯溝の歯面によって切刃を案内するようにして第3の歯溝を形成することができるので、上記構成のブローチおよびブローチ加工方法によれば、歯溝の全体に亙って成形誤差を小さく抑えてブローチ加工精度の向上を図ることができる。 Therefore, even when the second tooth gap is formed by cutting the tooth thickness by the tooth thickness increasing portion following the rear end side of the first outer diameter increasing portion, the molding error of the second tooth groove is suppressed to a small level. And a precise tooth surface can be formed. In the outer diameter increasing cutting by the second outer diameter increasing portion following the rear end side of the tooth thickness increasing portion, the cutting blade is guided by the tooth surface of the second tooth gap thus formed with high accuracy. Since the third tooth groove can be formed, according to the broach and broaching method of the above configuration, it is possible to improve the broaching accuracy by suppressing the forming error over the entire tooth groove.
なお、これら第1、第2の外径上がり部と、その間に位置する歯厚上がり部に加えて、第3、第4…の外径上がり部や第2、第3…の歯厚上がり部を設けるなど、上記第1の外径上がり部と第2の外径上がり部とを含む3つ以上の外径上がり部と、上記歯厚上がり部を含む2つ以上の歯厚上がり部とを、上記ブローチ本体の長手方向先端側から順に交互に備え、3回以上の外径上がり切削と2回以上の歯厚上がり切削を交互に行うことによって歯溝を形成するようにしてもよい。 In addition to the first and second outer diameter increasing portions and the tooth thickness increasing portions located therebetween, the third, fourth,... Outer diameter increasing portions and the second, third. Three or more outer diameter increasing portions including the first outer diameter increasing portion and the second outer diameter increasing portion, and two or more tooth thickness increasing portions including the tooth thickness increasing portion. The tooth gap may be formed by alternately performing cutting with an outer diameter increasing three times or more and cutting with a tooth thickness increasing twice or more alternately in order from the longitudinal tip side of the broach body.
また、本発明のブローチにおいて、その歯厚上がり部や第2の外径上がり部は、例えば特許文献1に記載されているようにブローチ本体に着脱可能に取り付けられるシェル部に形成されていてもよいが、第1の外径上がり部と、歯厚上がり部と、第2の外径上がり部とをブローチ本体に一体に形成することにより、シェル部を取り付けるためのスペースを省いてブローチ本体の全長を短縮することができる。このため、ブローチ本体の取り扱い性の向上とコスト削減を図ったり、当該ブローチが装着されるブローチ盤の省スペース化を促したりすることが可能となる。
Moreover, in the broach of this invention, even if the tooth thickness increase part and the 2nd outer diameter increase part are formed in the shell part detachably attached to a broach main body as described in
以上説明したように、本発明によれば、ワークの歯溝の成形誤差を抑えて高精度のブローチ加工を行うことが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to perform high-precision broaching while suppressing a molding error of a tooth gap of a workpiece.
図1ないし図4は、本発明のブローチおよびブローチ加工方法の一実施形態を示すものである。本実施形態のブローチは、例えば上述した自動車用トランスミッションに用いられる内はすば歯車等を加工するヘリカルブローチであって、高速度工具鋼等の硬質材料により軸線Oを中心とする長尺軸状に形成されたブローチ本体1の先端部(図1における左側部分)には前掴み部2が、後端部(図1における右側部分)には後掴み部3が形成されるとともに、これら前後掴み部2、3の間に切刃部4が形成されている。
1 to 4 show an embodiment of the broach and broaching method of the present invention. The broach according to the present embodiment is a helical broach for processing an internal helical gear or the like used in the above-described automobile transmission, for example, and is a long shaft centered on the axis O by a hard material such as high-speed tool steel. A
このようなヘリカルブローチは、図示されない円環状のワークの内周に先端側から挿通された上で前後掴み部2、3が把持されることによりブローチ盤に支持され、ワークに対して相対的に軸線O方向先端側に送り出されて挿入されるとともに該軸線O回りに回転させられて、上記切刃部4によりワークの内周に複数条の螺旋状の歯溝を切削加工し、これらの歯溝の間に上記内はすば歯車等の歯形を形成する。
Such a helical broach is supported by the broaching machine by being inserted into the inner periphery of an annular workpiece (not shown) from the front end side, and the front and
切刃部4には、ブローチ本体1の外周に突出する複数(多数)の切刃5が、ブローチ本体1の軸線O方向(長手方向)と周方向に間隔をあけて配設されている。これらの切刃5は、周方向にはワーク内周に形成される上記歯溝の間隔に合わせて等間隔に配設されるとともに、軸線O方向には歯溝がなす螺旋に対応して該軸線O回りに捩れたリード(弦巻線)Lに沿って間隔をあけた切刃列を形成するように配設されている。
A plurality of (many)
そして、これらの切刃5が配設された切刃部4には、軸線O方向先端側から後端側に向けて順に、切刃5の軸線Oからの外径が後端側に向けて順次大きくなる第1の外径上がり部4Aと、この第1の外径上がり部4Aの後端の切刃5ANから切刃5のブローチ本体1周方向の厚さが後端側に向けて順次大きくなる歯厚上がり部4Bと、この歯厚上がり部4Bの後端の切刃5BNから切刃5の軸線Oからの外径が後端側に向けてさらに順次大きくなる第2の外径上がり部4Cとが備えられている。これら第1の外径上がり部4Aと歯厚上がり部4Bと第2の外径上がり部4Cの切刃5はブローチ本体1に一体に形成されており、すなわち本実施形態のブローチは一体形のヘリカルブローチとされている。
And in the
このうち、第1の外径上がり部4Aにおいて切刃5は、図2に実線で示すようにブローチ本体1の外周面から外周側(刃先側。図2〜図4に共通して上側)への突出高さが軸線O方向先端の切刃5A1から後端側の切刃5A2、5A3、…の順に一定のピッチで大きくなり、これに伴い軸線Oからの外径も順次大きくなるように形成されている。
Among these, in the first outer
また、これらの切刃5のブローチ本体1周方向(図2〜図4に共通して左右方向)の両側部は上記リードLに沿った方向に見て重なり合って、この第1の外径上がり部4Aにおける最後端の切刃5ANが外径上がり切削をした後では、図3に示すように溝底側(切刃5の刃先側)に向けて漸次幅狭となる略等脚台形状の断面の第1の歯溝Aがワーク内周に形成されるように切刃5A1〜5ANの形状が設定されている。
Further, both side portions of the
ただし、この第1の外径上がり部4Aにおいて形成される第1の歯溝Aの溝深さは、ワークに最終的に形成されるべき歯溝(本実施形態では後述する第3の歯溝C)の溝深さより浅くなるように設定されている。また、こうして第1の外径上がり部4Aにより形成される第1の歯溝Aの溝底部とワーク内周への開口部に、図3に示すような上記等脚台形の上底および下底からそれぞれ断面略長方形状に延びる凹部が形成されるように、第1の外径上がり部4Aの切刃5の刃元(図2〜図4に共通して下側)部分と後端側の切刃5の刃先部分には凸部6が形成されていてもよい。
However, the groove depth of the first tooth groove A formed in the first outer
この第1の外径上がり部4Aのブローチ本体1後端側に続く歯厚上がり部4Bの切刃5は、図3に破線で示すように軸線O方向先端の切刃5B1から後端側の切刃5B2、5B3、…の順に、軸線Oからの外径は第1の外径上がり部4Aの最後端の切刃5ANの外径以下の範囲で、ブローチ本体1周方向の厚さが順次大きくなるように形成されている。
The
本実施形態では、この歯厚上がり部4Bにおける切刃5B1、5B2、…は、そのブローチ本体1周方向の側部が、第1の外径上がり部4Aにおいて形成された第1の歯溝Aの断面がなす等脚台形状の斜辺に略平行とされつつ、最後端の切刃5BNに向けて略一定のピッチで順次大きくなるように形成されており、この歯厚上がり部4Bにより図4に示すような第1の歯溝Aよりも溝幅の広い第2の歯溝Bが形成される。
In the present embodiment, the cutting edges 5B1, 5B2,... In the tooth
なお、こうして歯厚上がり部4Bによってワークに形成される第2の歯溝Bに、その上記周方向を向く歯面の上記溝底部側に該歯面に鈍角に交差する斜面が形成されるように、歯厚上がり部4Bの切刃5の側部と外周縁部(刃先)との交差稜線部には図3に示したような切刃5B1、5B2、…5BNの順に重なり合う面取部7が形成されていてもよい。また、上述のような内はすば歯車を加工する場合には、歯厚上がり部4Bの切刃5の上記側部はインボリュート曲線をなしていてもよい。
In this way, in the second tooth gap B formed on the workpiece by the tooth
さらに、この歯厚上がり部4Bの軸線O方向後端側に形成される第2の外径上がり部4Cにおける切刃5は、刃先側に向かうに従い幅狭となる等脚台形状に形成されていて、その刃元部分の両側部が上記リードLに沿った方向に見て歯厚上がり部4Bの最後端の切刃5BNの両側部と重なり合うとともに、刃先部分の両側部はこの刃元側の両側部の延長線上に位置するように形成されている。従って、上述のように歯厚上がり部4Bの切刃5の上記側部がインボリュート曲線をなしているときには、第2の外径上がり部4Cの切刃5の側部もインボリュート曲線をなすことになる。
Furthermore, the
この第2の外径上がり部4Cの切刃5も、第1の外径上がり部4Aの切刃5と同様に図4に破線で示すようにブローチ本体1の外周面から外周側への突出高さが軸線O方向先端の切刃5C1から後端側の切刃5C2、5C3、…の順に一定のピッチで大きくなり、これに伴い軸線Oからの外径が、第1の外径上がり部4Aの最後端の切刃5ANの外径を超えて順次大きくなるように形成されている。そして、第2の外径上がり部4Cの最後端の切刃5CNの突出高さが、ワークに形成される歯溝(第3の歯溝C)の深さと等しくなるように設定されている。
Similarly to the
このように構成されたブローチによってワークにブローチ加工を施すと、まず第1の外径上がり部4Aの切刃5A1、5A2、…5ANが順次ワークの内周に切り込まれて第1の歯溝Aが形成されるが、この第1の外径上がり部4Aの最後端の切刃5ANの突出高さは、第2の外径上がり部4Cによって最終的にワークに形成される第3の歯溝Cの深さよりも小さくなる。このため、第1の外径上がり部4Aによる外径上がり切削により第1の歯溝Aの歯面が倒れ込むようにして成形誤差が生じても、第3の歯溝Cの溝深さまで一度に外径上がり切削を行う場合に比べて、このような歯面の倒れによる成形誤差を小さく抑えることができる。
When the work is broached by the broach configured in this way, first, the cutting edges 5A1, 5A2,... 5AN of the first outer
次いで、第1の外径上がり部4Aの後端側に続く歯厚上がり部4Bによって歯厚上がり切削が行われて第2の歯溝Bが形成されて、ワークに形成されるべき歯溝のワーク内周側の部分が仕上げ加工される。ここで、この歯厚上がり切削は、上述のように成形誤差が小さく抑えられた第1の歯溝Aの歯面を周方向に追い込むように切削することになるので、こうして仕上げ加工されたワーク内周側の第2の歯溝Bの歯面も成形誤差を抑えて高精度に仕上げることができる。
Next, the tooth
そして、この歯厚上がり部4Bのさらに後端側に続く第2の外径上がり部4Cによって最終的な深さの第3の歯溝Cが歯厚上がり切削されるが、このときの第2の外径上がり部4Cの切刃5C1、5C2、…5CNは、その刃元側の側部を歯厚上がり部4Bの最後端の切刃5BNと上記リードLに沿って見て重なり合うように形成することにより、上述のように高精度に仕上げられた第2の歯溝Bの歯面に案内されるようにして歯厚上がり切削してゆくことになる。
The third tooth gap C having the final depth is cut by the second outer
従って、このようにして最終的な深さの第3の歯溝Cまでブローチ加工されたワークにおいては、その歯面の倒れなどによる成形誤差を少なくすることができる。このため、上記構成のブローチおよびブローチ加工方法によれば、精度の高い内はすば歯車等のブローチ加工を行うことが可能となる。 Accordingly, in the workpiece broached to the third tooth gap C having the final depth in this way, it is possible to reduce a molding error due to a fall of the tooth surface. For this reason, according to the broach and broaching method of the said structure, it becomes possible to perform broaching of a helical gear etc. with high precision.
また、本実施形態のブローチでは、第1の外径上がり部4Aと、歯厚上がり部4Bと、第2の外径上がり部4Cとがブローチ本体1に一体に形成されている。この点、例えば最後端の第2の外径上がり部4Cや、第2の外径上がり部4Cと歯厚上がり部4Bをブローチ本体1に着脱可能とされたシェル部に形成してもよいが、その場合には、このようなシェル部自体やシェル部を固定するためのナット等を取り付けるためのスペースをブローチ本体に確保しなければならず、ブローチ本体の全長が長くなることが避けられない。
Further, in the broach of the present embodiment, the first outer
これに対して、本実施形態のようにこれら第1の外径上がり部4Aと、歯厚上がり部4Bと、第2の外径上がり部4Cをブローチ本体1に一体に形成することにより、ブローチ本体1を短縮することができて、その取り扱い性の向上を図るとともにコスト削減を促すことができる。また、このようなブローチが装着されるブローチ盤についても省スペース化を図ることが可能となる。
In contrast, by forming the first outer
なお、本実施形態では、上述したようにワークに形成される歯溝が螺旋状に捩れた内はすば歯車等を加工するヘリカルブローチに本発明を適用した場合について説明したが、本発明のブローチやブローチ加工方法は、このようなヘリカルブローチ以外のブローチおよびブローチ加工方法に適用することも可能である。また、本実施形態では、第2の外径上がり部4Cがブローチ本体1の最後端に形成されているが、これよりも後端側に第2の歯厚上がり部や第3の外径上がり部を形成するなど、上記第1、第2の外径上がり部4A、4Cを含む3つ以上の外径上がり部と、上記歯厚上がり部4Bを含む2つ以上の歯厚上がり部とを、ブローチ本体1の長手方向先端側から順に交互に切刃部4に備えて、さらに段階的に歯溝を形成するようにしてもよい。
In the present embodiment, as described above, the case where the present invention is applied to a helical broach for processing a helical gear or the like in which a tooth groove formed on a workpiece is spirally twisted has been described. The broach and broaching method can also be applied to broaches and broaching methods other than the helical broach. In the present embodiment, the second outer
1 ブローチ本体
4 切刃部
4A 第1の外径上がり部
4B 歯厚上がり部
4C 第2の外径上がり部
5 切刃
5A1、5A2、…5AN 第1の外径上がり部4Aの切刃
5B1、5B2、…5BN 歯厚上がり部4Bの切刃
5C1、5C2、…5CN 第2の外径上がり部4Cの切刃
A 第1の歯溝
B 第2の歯溝
C 第3の歯溝
O ブローチ本体1の軸線
L 切刃5の列が位置するリード(弦巻線)
DESCRIPTION OF
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JP2014157913A JP2016034678A (en) | 2014-08-01 | 2014-08-01 | Broach and broach processing method |
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