JP4764460B2

JP4764460B2 - 荒加工用ヘリカルブローチ

Info

Publication number: JP4764460B2
Application number: JP2008234286A
Authority: JP
Inventors: 靖人勝木
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2028-09-12
Also published as: WO2010029975A1; US20110020078A1; KR101259241B1; KR20100117636A; CN101959636B; US8485763B2; EP2327497A4; EP2327497A1; MX2010009554A; JP2010064209A; CN101959636A

Description

本発明は、荒加工用ヘリカルブローチに関する。

従来、内歯車の製作は、外径方向や歯厚方向に順次漸増する切刃によって被加工物（ワーク）に予め形成された下穴に切削を行うヘリカルブローチによる荒・仕上げ加工が主流となっており、ヘリカルブローチに関して、様々な研究が進んでいる。このようなヘリカルブローチには、荒加工用と仕上げ加工用とを別体とした数本組みのタイプのものや、荒加工切刃群と仕上げ加工切刃群とを一本にまとめたタイプのものが存在し、さらには、荒加工切刃群に仕上げ加工切刃群を組み付けて一体型とした組み立て式タイプなど、様々なヘリカルブローチのバリエーションが存在する。

そして、こうしたヘリカルブローチによる加工においては、歯車の左右（鋭角部側、鈍角部側）で捩れ角による切削性の違いが生じ、これにより歯車の左右における切削が不均等となる場合があることが知られている。

ヘリカルブローチによる加工における切削の不均等は、切刃が捩れ角に沿って配列されることにより、切刃のすくい面と歯面とのなす角度が一方は鋭角、他方は鈍角というように、すくい面の両側で異なることに起因し、ヘリカルブローチによる加工の高精度化の向上を妨げる要因の一つとなっている。特に、複数のスプライン刃を軸方向に対して直角に配列して構成されるような軸直角刃溝タイプのものにあっては、鈍角部側に比較して鋭角部側の切削性が良好である、換言すると、鋭角部側の切削性に比較して鈍角部側の切削性が低いために、すくい面の両側の歯面における切削性の差が大きくなり、歯形精度、歯スジ精度に影響を及ぼすという問題があった。

このような問題に対し、下記特許文献１には、鈍角切刃コーナー側の逃げ角を鋭角切刃コーナー側の逃げ角より大きく形成して、両コーナー部における切削性を均等化させることによりスプライン刃の各切刃の左右切刃コーナー部での切削性を均等にするようにした構成が開示されている。

特開昭６０−１５０９０７号公報

しかしながら、近年高精度化への要求が進み、ブローチ加工精度以上の仕上げ加工が要求されてきており、内歯車の仕上げ加工に関しては、ブローチ加工以外の加工法について様々な研究が進められている一方、より高精度な加工を可能とするヘリカルブローチの開発が求められている。

このようなことから本発明は、歯形精度、歯スジ精度への影響を低減し、加工精度を向上させることを可能とした荒加工用ヘリカルブローチを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための第１の発明に係る荒加工用ヘリカルブローチは、複数のスプライン刃が軸方向に沿って配列されてなる切削刃部を備え、前記スプライン刃の各切刃が所望の捩れ角に沿って配列されて前記切刃の周方向の両側にそれぞれ鋭角部および鈍角部を有する荒加工用ヘリカルブローチにおいて、１番目の前記スプライン刃から連続して配設される一部の前記スプライン刃の周方向に配置される前記切刃を、前記鋭角部側と前記鈍角部側とで高さが異なるように形成する一方、他の前記スプライン刃の各切刃を、周方向にわたって高さが一定となるように形成したことを特徴とする。

第２の発明に係る荒加工用ヘリカルブローチは、第１の発明に係る荒加工用ヘリカルブローチにおいて、前記一部の前記スプライン刃の円周上の一部もしくはすべての切刃を、前記鋭角部側と前記鈍角部側とで高さが異なるように形成したことを特徴とする。

第３の発明に係る荒加工用ヘリカルブローチは、第２の発明に係る荒加工用ヘリカルブローチにおいて、前記一部の前記スプライン刃の切刃が、前記他のスプライン刃の切刃の相似形状に比較して歯先の幅が狭くなるように形成されたことを特徴とする。

第４の発明に係る荒加工用ヘリカルブローチは、第３の発明に係る荒加工用ヘリカルブローチにおいて、前記一部のスプライン刃の切刃が、前記鈍角部側に、前記鈍角部側から前記鋭角部側に向かって高さが漸増し、前記他のスプライン刃の切刃の相似形状に対して歯先の幅が狭くなるように形成された傾斜部を有することを特徴とする。

上述した第１の発明に係る荒加工用ヘリカルブローチによれば、複数のスプライン刃が軸方向に沿って配列されてなる切削刃部を備え、前記スプライン刃の各切刃が所望の捩れ角に沿って配列されて前記切刃の周方向の両側にそれぞれ鋭角部および鈍角部を有する荒加工用ヘリカルブローチにおいて、１番目の前記スプライン刃から連続して配設される一部の前記スプライン刃の周方向に配置される前記切刃を、前記鋭角部側と前記鈍角部側とで高さが異なるように形成する一方、他の前記スプライン刃の各切刃を、周方向にわたって高さが一定となるように形成したので、まず、切刃の鋭角部側と鈍角部側との間の切削性の差異を低減し切削バランスを均等化した一部のスプライン刃によって下穴の加工を行った後、他のスプライン刃によって最終形状に加工することにより、切削性の違いによる歯形精度、歯スジ精度への影響が低減し、加工精度が向上する。

また、上述した第２の発明に係る荒加工用ヘリカルブローチによれば、前記一部の前記スプライン刃の円周上の一部もしくはすべての切刃を、前記鋭角部側と前記鈍角部側とで高さが異なるように形成したので、切刃の鋭角部側と鈍角部側の切削の不均等が緩和されて、歯形精度、歯スジ精度への影響を低減し、加工精度を向上させることができる。

また、上述した第３の発明に係る荒加工用ヘリカルブローチによれば、前記一部の前記スプライン刃の切刃が、前記他のスプライン刃の切刃の相似形状に比較して歯先の幅が狭くなるように形成されたので、一般的な軸直角刃溝タイプのヘリカルブローチに対し、１番目のスプライン刃から連続して配設される一部のスプライン刃の切刃に、歯先の幅が狭くなるような加工を施すことでこのヘリカルブローチの加工精度を向上させることができる。

また、上述した第４の発明に係る荒加工用ヘリカルブローチによれば、前記一部のスプライン刃の切刃が、前記鈍角部側に、前記鈍角部側から前記鋭角部側に向かって高さが漸増し、前記他のスプライン刃の切刃の相似形状に対して歯先の幅が狭くなるように形成された傾斜部を有するので、一般的な軸直角刃溝タイプのヘリカルブローチに対し、１番目のスプライン刃から連続して配設される一部のスプライン刃の切刃に、鈍角部側の歯面の径方向外側に傾斜部を設けるように加工を施すことで加工精度を向上させることができる。

本発明の実施形態を以下の実施例において詳細に説明する。

図１ないし図５を用いて本発明の実施例を説明する。図１は本実施例に係る荒加工用ヘリカルブローチの全体図、図２は本実施例に係るスプライン刃の構成を示す説明図、図３は本実施例に係る一部のスプライン刃の切刃の構成を示す説明図、図４は他のスプライン刃の切刃の構成を示す説明図、図５は本実施例に係る荒加工用ヘリカルブローチの切削方式を示す説明図である。

図１に示すように、本実施例において荒加工用ヘリカルブローチ１は、主に前つかみ部１０、前方案内部２０、多数のスプライン刃３１（Ｓ₁〜Ｓ_n）が配列された切削刃部３０、後方案内部４０および後つかみ部５０を一体的に形成して構成されている。

前つかみ部１０は荒加工用ヘリカルブローチ１をブローチ盤のプルヘッドに取り付けるために設けられた部分、前方案内部２０は被加工物２（図５参照）に予め形成された下穴を荒加工用ヘリカルブローチ１の最初の刃である１番目のスプライン刃３１（Ｓ₁）に案内する部分である。

切削刃部３０は、多数（本実施例ではｎ個）のスプライン刃３１を軸方向に沿って配列して構成されている。これらスプライン刃３１は図２ないし図４に示すようにそれぞれ所定数の切刃３２を備えており、後部へ向かうにしたがってこの切刃３２の高さが漸増するように寸法順に配列されている。

また、これらのスプライン刃３１は、図２に示すように、各切刃３２が所定の捩れ角に沿って配列され、各切刃３２の前側の面であるすくい面３３とこのすくい面３３の両側に位置する面である歯面３４、歯面３５とのなす角度がそれぞれ鋭角θ₁、鈍角θ₂となって鋭角部（歯面３４側）、鈍角部（歯面３５側）を有している。

さらに、本実施例においてスプライン刃３１は、１番目からｎ−１番目までのｎ−１個のスプライン刃３１（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）と、ｎ番目のスプライン刃３１（Ｓ_n）とで、各切刃３２（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）、３２（Ｓ_n）の形状が相互に異なっている。

詳しく説明すると、１番目からｎ−１番目までのスプライン刃３１（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）の各切刃３２（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）は、図３に示すように正面視概ね台形状であって、且つ鋭角部側と鈍角部側とで歯の高さを相違させるように、鈍角部側の歯面３５（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）に、その歯先３７（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）側を軸方向に沿って面取りしてなる傾斜部３６（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）を設けている。なお、図３においては「Ｓ₁〜Ｓ_n-1」を「Ｓ_i」として表している。これは後述する図６、図７においても同様である。

すなわち、切刃３２（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）の鈍角部側の刃の高さが鈍角部側から鋭角部側に向かって漸増するように形成されて、図４に示すｎ番目のスプライン刃３１（Ｓ_n）の各切刃３２（Ｓ_n）の相似形状に対して歯先３７（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）の幅を狭くしたような形状となっている。

一方、ｎ番目のスプライン刃３１（Ｓ_n）の各切刃３２（Ｓ_n）は、図４に示すように正面視概ね台形状であって、周方向にわたって高さが一定となるように、鋭角部側と鈍角部側とが正面視線対称に形成されている。このｎ番目のスプライン刃３１（Ｓ_n）の各切刃３２（Ｓ_n）は、その寸法が被加工物の下穴に形成する内歯車の仕上げ寸法と一致するように設けられている。

そして、後方案内部４０は加工終了時にワークの下穴内でこのワークを保持する部分、後つかみ部５０は荒加工用ヘリカルブローチ１をブローチ盤のリトリービングヘッドに取り付けるための部分である。

このような本実施例に係る荒加工用ヘリカルブローチ１を用いて被加工物の下穴に内歯車を加工する場合、荒加工用ヘリカルブローチ１の前つかみ部１０を被加工物の下穴に通し、この荒加工用ヘリカルブローチ１を捻りながら前方に引き抜くことにより被加工物の下穴に内歯車を加工する。すなわち、切削刃部３０に寸法順に配置されたスプライン刃３１が図５に示すように被加工物２の切削部３（Ｃ₁〜Ｃ_n）を次々と切削することにより、被加工物２の下穴に内歯車が形成される。

ここで、本実施例の荒加工用ヘリカルブローチ１においては、１番目からｎ−１番目までのスプライン刃３１（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）の各切刃３２（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）が上述したように鈍角部側に傾斜面３６（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）を有しているため、これらのスプライン刃３１（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）によって順次加工される切削部３（Ｃ₁〜Ｃ_n-1）は、切刃３２（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）の傾斜面３６（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）に対応する範囲３ａが他の範囲３ｂに比較して溝の深さが浅い状態となる。

これに対し、ｎ番目のスプライン刃３１（Ｓ_n）は鋭角部側と鈍角部側とで正面視線対称な形状となっているため、１番目からｎ−１番目までのスプライン刃３１（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）による加工を行った後、最後にｎ番目のスプライン刃３１（Ｓ_n）により切削部３（Ｃ_n）を切削し、最終的な仕上げ寸法を得ることができる。

上述した本実施例では、荒加工用ヘリカルブローチ１の１番目からｎ−１番目までのスプライン刃３１（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）の各切刃３２（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）の鋭角部側に比較して切削性が低い鈍角部側の領域である低切削性域を最小限にすることで鋭角部側と鈍角部側の切削性の差が低減するように、スプライン刃３１（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）の各切刃３２（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）において鋭角部側と鈍角部側とで歯の高さを相違させるように傾斜部３６（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）を設ける構成としている。

これにより、本実施例によれば、スプライン刃３１（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）の各切刃３２（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）の鈍角部側の低切削性域を最小限にすることでの鋭角部側と鈍角部側との切削性の差が低減し、鋭角部側と鈍角部側の切削の不均等が緩和されて歯形精度、歯スジ精度への影響を低減し、加工精度を向上させることができる。

なお、上述した実施例では、１番目からｎ−１番目までのスプライン刃３１（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）の各切刃３２（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）の鈍角部側に傾斜部３６（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）を設ける例を示したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、例えば、１番目からｍ（ただし、１＜ｍ＜ｎ−１）番目までのスプライン刃３１（Ｓ₁〜Ｓ_m）の各切刃３２（Ｓ₁〜Ｓ_m）の鈍角部側に面取り形状を設け、ｍ＋１番目からｎ番目までスプライン刃３１（Ｓ_m+1〜Ｓ_n）の切刃を鋭角部側と鈍角部側とで対称な形状となるようにしても良い。

また、上述した実施例では、各スプライン刃３１（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）の円周上にあるすべての切刃３２（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）の鈍角部側に傾斜部３６（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）を設ける例を示したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、各スプライン刃３１（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）の円周上にある一部の切刃３２（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）の鈍角部側に傾斜部３６（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）を設けるだけで、鋭角部側と鈍角部側の切削の不均等が緩和されて、歯形精度、歯スジ精度への影響を低減し、加工精度を向上させることができる。

また、スプライン刃３１（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）の一部又はすべての切刃３２（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）の鈍角部側に傾斜部３６（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）を設けるのに代えて、図６に示すように切刃１３２（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）の鈍角部側の歯面１３５（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）に対し、その外径側に段差部１３６（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）を設ける、または、図７に示すように切刃２３２（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）の削り代にテーパ２３６（Ｓ₁〜Ｓ_n-1）を設けるなど、一部のスプライン刃の切刃を鋭角部側と鈍角部側とで歯の高さを相違させるようにすればよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

また、本発明は荒加工用ヘリカルブローチのみに限定されるものではなく、荒・仕上げ一体式タイプや組み立て式タイプのものの荒切刃群の鈍角部側に傾斜部を設けるなど、一部のスプライン刃の切刃を鋭角部側と鈍角部側とで刃の高さを相違させるようにすれば、加工精度を向上させることができることはいうまでもない。

本発明は、荒加工用ヘリカルブローチや、荒・仕上げ一体式タイプ、組み立て式タイプのヘリカルブローチの荒切刃群等に適用して好適なものである。

本発明の実施例に係る荒加工用ヘリカルブローチの全体図である。図２（ａ）は図１のＡ部拡大図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＤ−Ｄ矢視断面図である。図３（ａ）は図１のＢ−Ｂ矢視断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＥ部拡大図、図３（ｃ）は図３（ｂ）の斜視図である。図４（ａ）は図１のＣ−Ｃ矢視断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＦ部拡大図、図４（ｃ）は図４（ｂ）の斜視図である。本実施例に係る荒加工用ヘリカルブローチの切削方式を示す説明図である。本実施例に係るスプライン刃の各切刃の他の例を示す平面図である。本実施例に係るスプライン刃の各切刃のさらに他の例を示す平面図である。

符号の説明

１荒加工用ヘリカルブローチ
２被加工物
３切削部
１０前つかみ部
２０前方案内部
３０切削刃部
３１スプライン刃
３２，１３２，２３２切刃
３３，１３３，２３３すくい面
３４，１３４，２３４歯面（鋭角部側）
３５，１３５，２３５歯面（鈍角部側）
３６傾斜部
３７歯先
４０後方案内部
５０後つかみ部
１３６段差部
２３６テーパ

Claims

複数のスプライン刃が軸方向に沿って配列されてなる切削刃部を備え、前記スプライン刃の各切刃が所望の捩れ角に沿って配列されて前記切刃の周方向の両側にそれぞれ鋭角部および鈍角部を有する荒加工用ヘリカルブローチにおいて、
１番目の前記スプライン刃から連続して配設される一部の前記スプライン刃の周方向に配置される前記切刃を、前記鋭角部側と前記鈍角部側とで高さが異なるように形成する一方、
他の前記スプライン刃の各切刃を、周方向にわたって高さが一定となるように形成した
ことを特徴とする荒加工用ヘリカルブローチ。
前記一部の前記スプライン刃の円周上の一部もしくはすべての切刃を、前記鋭角部側と前記鈍角部側とで高さが異なるように形成した
ことを特徴とする請求項１記載の荒加工用ヘリカルブローチ。
前記一部の前記スプライン刃の切刃が、前記他のスプライン刃の切刃の相似形状に比較して歯先の幅が狭くなるように形成された
ことを特徴とする請求項２記載の荒加工用ヘリカルブローチ。
前記一部のスプライン刃の切刃が、前記鈍角部側に、前記鈍角部側から前記鋭角部側に向かって高さが漸増し、前記他のスプライン刃の切刃の相似形状に対して歯先の幅が狭くなるように形成された傾斜部を有する
ことを特徴とする請求項３記載の荒加工用ヘリカルブローチ。