JP4678746B2 - ヘリカルブローチ - Google Patents

Description

【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１３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。
【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

Claims (2)

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. 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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