KR20100117636A - 조가공용 헬리컬 브로치 - Google Patents

조가공용 헬리컬 브로치 Download PDF

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Abstract

n개의 스플라인날(31)이 축방향을 따라서 배열되어 이루어지는 절삭날부(30)를 구비하고, 스플라인날(31)의 각 절삭날(32)이 원하는 비틀림각을 따라서 배열되어 절삭날(32)의 둘레 방향의 양측에 각각 예각부 및 둔각부를 갖는 조가공용 헬리컬 브로치(1)에 있어서, 1번째로부터 n－1번째까지의 스플라인날[31(S1 내지 Sn－1)]의 둘레 방향으로 배치되는 각 절삭날[32(S1 내지 Sn－1)]을, 예각부측과 둔각부측에서 높이가 다르도록 형성하는 한편, n번째의 스플라인날[31(Sn)]의 각 절삭날[32(Sn)]을, 둘레 방향에 걸쳐서 높이가 일정해지도록 형성하였다.

Description

조가공용 헬리컬 브로치 {HELICAL BROACH FOR ROUGHING}
본 발명은 조가공용 헬리컬 브로치에 관한 것이다.
종래, 내기어의 제작은 외경 방향이나 이 두께 방향으로 순차적으로 점증하는 절삭날에 의해 피가공물(작업물)에 미리 형성된 예비 구멍에 절삭을 행하는 헬리컬 브로치에 의한 조가공이나 마무리 가공이 주류로 되어 있고, 헬리컬 브로치에 관하여, 다양한 연구가 진행되고 있다. 이와 같은 헬리컬 브로치에는, 조가공용과 마무리 가공용을 별체로 한 수개조의 타입의 것이나, 조가공 절삭날군과 마무리 가공 절삭날군을 하나로 통합한 타입의 것이 존재하고, 또한 조가공 절삭날군에 마무리 가공 절삭날군을 조립 부착하여 일체형으로 한 조립식 타입 등, 다양한 헬리컬 브로치의 베리에이션이 존재한다.
그리고, 이러한 헬리컬 브로치에 의한 가공에 있어서는, 기어의 좌우(예각부측, 둔각부측)에서 비틀림각에 의한 절삭성의 차이가 발생하고, 이에 의해 기어의 좌우에 있어서의 절삭이 불균등해지는 경우가 있는 것이 알려져 있다.
헬리컬 브로치에 의한 가공에 있어서의 절삭의 불균등은 절삭날이 비틀림각을 따라서 배열됨으로써, 절삭날의 경사면과 잇면이 이루는 각도가 한쪽은 예각, 다른 쪽은 둔각으로 하는 것과 같이, 경사면의 양측에서 다른 것에 기인하여, 헬리컬 브로치에 의한 가공의 고정밀도화의 향상을 방해하는 요인의 하나로 되어 있다. 특히, 복수의 스플라인날을 축방향에 대해 직각으로 배열하여 구성되는 축 직각날 홈 타입의 것에 있어서는, 둔각부측에 비교하여 예각부측의 절삭성이 양호하기 때문에, 환언하면, 예각부측의 절삭성에 비교하여 둔각부측의 절삭성이 낮기 때문에, 경사면의 양측의 잇면에 있어서의 절삭성의 차가 커져, 치형 정밀도, 잇줄 정밀도에 영향을 미친다고 하는 문제가 있었다.
이와 같은 문제에 대해, 하기 특허 문헌 1에는 둔각 절삭날 코너측의 여유각을 예각 절삭날 코너측의 여유각보다 크게 형성하여, 양 코너부에 있어서의 절삭성을 균등화시킴으로써 스플라인날의 각 절삭날의 좌우 절삭날 코너부에서의 절삭성을 균등하게 하도록 한 구성이 개시되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 소60-150907호 공보
그러나, 최근 고정밀도화로의 요구가 진행되고, 브로치 가공 정밀도 이상의 마무리 가공이 요구되고 있어, 내기어의 마무리 가공에 관해서는, 브로치 가공 이외의 가공법에 대해 다양한 연구가 진행되고 있는 한편, 보다 고정밀도의 가공을 가능하게 하는 헬리컬 브로치의 개발이 요구되고 있다.
이와 같은 것으로부터 본 발명은, 치형 정밀도, 잇줄 정밀도로의 영향을 저감시켜, 가공 정밀도를 향상시키는 것을 가능하게 한 조가공용 헬리컬 브로치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 제1 발명에 관한 조가공용 헬리컬 브로치는 복수의 스플라인날이 축방향을 따라서 배열되어 이루어지는 절삭날부를 구비하고, 상기 스플라인날의 각 절삭날이 원하는 비틀림각을 따라서 배열되어 상기 절삭날의 둘레 방향의 양측에 각각 예각부 및 둔각부를 갖는 조가공용 헬리컬 브로치에 있어서, 1번째의 상기 스플라인날로부터 연속해서 배치되는 일부의 상기 스플라인날의 둘레 방향으로 배치되는 상기 절삭날을, 상기 예각부측과 상기 둔각부측에서 높이가 다르도록 형성하는 한편, 다른 상기 스플라인날의 각 절삭날을, 둘레 방향에 걸쳐 높이가 일정해지도록 형성한 것을 특징으로 한다.
제2 발명에 관한 조가공용 헬리컬 브로치는, 제1 발명에 관한 조가공용 헬리컬 브로치에 있어서, 상기 일부의 상기 스플라인날의 원주 상의 일부 혹은 모든 절삭날을, 상기 예각부측과 상기 둔각부측에서 높이가 다르도록 형성한 것을 특징으로 한다.
제3 발명에 관한 조가공용 헬리컬 브로치는, 제2 발명에 관한 조가공용 헬리컬 브로치에 있어서, 상기 일부의 상기 스플라인날의 절삭날이, 상기 다른 스플라인날의 절삭날의 상사 형상에 비교하여 이끝의 폭이 좁아지도록 형성된 것을 특징으로 한다.
제4 발명에 관한 조가공용 헬리컬 브로치는, 제3 발명에 관한 조가공용 헬리컬 브로치에 있어서, 상기 일부의 스플라인날의 절삭날이, 상기 둔각부측에, 상기 둔각부측으로부터 상기 예각부측을 향해 높이가 점증하고, 상기 다른 스플라인날의 절삭날의 상사 형상에 대해 이끝의 폭이 좁아지도록 형성된 경사부를 갖는 것을 특징으로 한다.
상술한 제1 발명에 관한 조가공용 헬리컬 브로치에 따르면, 복수의 스플라인날이 축방향을 따라서 배열되어 이루어지는 절삭날부를 구비하고, 상기 스플라인날의 각 절삭날이 원하는 비틀림각을 따라서 배열되어 상기 절삭날의 둘레 방향의 양측에 각각 예각부 및 둔각부를 갖는 조가공용 헬리컬 브로치에 있어서, 1번째의 상기 스플라인날로부터 연속해서 배치되는 일부의 상기 스플라인날의 둘레 방향으로 배치되는 상기 절삭날을, 상기 예각부측과 상기 둔각부측에서 높이가 다르도록 형성하는 한편, 다른 상기 스플라인날의 각 절삭날을, 둘레 방향에 걸쳐서 높이가 일정해지도록 형성하였으므로, 우선 절삭날의 예각부측과 둔각부측 사이의 절삭성의 차이를 저감시켜 절삭 밸런스를 균등화한 일부의 스플라인날에 의해 예비 구멍의 가공을 행한 후, 다른 스플라인날에 의해 최종 형상으로 가공함으로써, 절삭성의 차이에 의한 치형 정밀도, 잇줄 정밀도로의 영향이 저감되어, 가공 정밀도가 향상된다.
또한, 상술한 제2 발명에 관한 조가공용 헬리컬 브로치에 따르면, 상기 일부의 상기 스플라인날의 원주 상의 일부 혹은 모든 절삭날을, 상기 예각부측과 상기 둔각부측에서 높이가 다르도록 형성하였으므로, 절삭날의 예각부측과 둔각부측의 절삭의 불균등이 완화되어, 치형 정밀도, 잇줄 정밀도로의 영향을 저감시켜, 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 제3 발명에 관한 조가공용 헬리컬 브로치에 따르면, 상기 일부의 상기 스플라인날의 절삭날이, 상기 다른 스플라인날의 절삭날의 상사 형상에 비교하여 이끝의 폭이 좁아지도록 형성되었으므로, 일반적인 축 직각날 홈 타입의 헬리컬 브로치에 대해, 1번째의 스플라인날로부터 연속해서 배치되는 일부의 스플라인날의 절삭날에, 이끝의 폭이 좁아지는 가공을 실시함으로써 이 헬리컬 브로치의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 제4 발명에 관한 조가공용 헬리컬 브로치에 따르면, 상기 일부의 스플라인날의 절삭날이, 상기 둔각부측에, 상기 둔각부측으로부터 상기 예각부측을 향해 높이가 점증하고, 상기 다른 스플라인날의 절삭날의 상사 형상에 대해 이끝의 폭이 좁아지도록 형성된 경사부를 가지므로, 일반적인 축 직각날 홈 타입의 헬리컬 브로치에 대해, 1번째의 스플라인날로부터 연속해서 배치되는 일부의 스플라인날의 절삭날에, 둔각부측의 잇면의 직경 방향 외측으로 경사부를 설치하도록 가공을 실시함으로써 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 조가공용 헬리컬 브로치의 전체도이다.
도 2의 A는 도 1의 Ⅱ부 확대도, 도 2의 B는 도 2의 A의 B-B 화살표 단면도이다.
도 3의 A는 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 화살표 단면도, 도 3의 B는 도 3의 A의 B부 확대도, 도 3의 C는 도 3의 B의 사시도이다.
도 4의 A는 도 1의 IV-IV 화살표 단면도, 도 4의 B는 도 4의 A의 B부 확대도, 도 4의 C는 도 4의 B의 사시도이다.
도 5는 본 실시예에 관한 조가공용 헬리컬 브로치의 절삭 방식을 도시하는 설명도이다.
도 6은 본 실시예에 관한 스플라인날의 각 절삭날의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 실시예에 관한 스플라인날의 각 절삭날의 또 다른 예를 나타내는 평면도이다.
본 발명의 실시 형태를 이하의 실시예에 있어서 상세하게 설명한다.
(실시예)
도 1 내지 도 5를 사용하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 있어서 조가공용 헬리컬 브로치(1)는 주로 전방 손잡이부(10), 전방 안내부(20), 다수의 스플라인날[31(S1 내지 Sn)]이 배열된 절삭날부(30), 후방 안내부(40) 및 후방 손잡이부(50)를 일체적으로 형성하여 구성되어 있다.
전방 손잡이부(10)는 조가공용 헬리컬 브로치(1)를 브로치반의 풀 헤드에 장착하기 위해 설치된 부분, 전방 안내부(20)는 피가공물(2)(도 5 참조)에 미리 형성된 예비 구멍을 조가공용 헬리컬 브로치(1)의 최초의 날인 1번째의 스플라인날[31(S1)]에 안내하는 부분이다.
절삭날부(30)는 다수(본 실시예에서는 n개)의 스플라인날(31)을 축방향을 따라서 배열하여 구성되어 있다. 이들 스플라인날(31)은 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이 각각 소정수의 절삭날(32)을 구비하고 있고, 후방부를 향함에 따라서 이 절삭날(32)의 높이가 점증되도록 치수 순으로 배열되어 있다.
또한, 이들 스플라인날(31)은, 도 2에 도시한 바와 같이 각 절삭날(32)이 소정의 비틀림각을 따라서 배열되어, 각 절삭날(32)의 전방측의 면인 경사면(33)과 이 경사면(33)의 양측에 위치하는 면인 잇면(34), 잇면(35)과의 이루는 각도가 각각 예각1, 둔각2로 되어 예각부[잇면(34)측], 둔각부[잇면(35)측]를 갖고 있다.
또한, 본 실시예에 있어서 스플라인날(31)은 1번째로부터 n－1번째까지의 n－1개의 스플라인날[31(S1 내지 Sn－1)]과, n번째의 스플라인날[31(Sn)]에서, 각 절삭날[32(S1 내지 Sn－1) , 32(Sn)]의 형상이 서로 다르다.
상세하게 설명하면, 1번째로부터 n－1번째까지의 스플라인날[31(S1 내지 Sn－1)]의 각 절삭날[32(S1 내지 Sn－1)]은, 도 3에 도시한 바와 같이 정면에서 볼 때 대략 사다리꼴 형상이며, 또한 예각부측과 둔각부측에서 이의 높이가 달라지도록, 둔각부측의 잇면[35(S1 내지 Sn－1)]에, 그 이끝[37(S1 내지 Sn－1)]측을 축방향을 따라서 모따기하여 이루어지는 경사부[36(S1 내지 Sn－1)]를 설치하고 있다. 또한, 도 3에 있어서는 「S1 내지 Sn－1」을 「Si」로 나타내고 있다. 이는 후술하는 도 6, 도 7에 있어서도 마찬가지이다.
즉, 절삭날[32(S1 내지 Sn－1)]의 둔각부측의 날의 높이가 둔각부측으로부터 예각부측을 향해 점증되도록 형성되고, 도 4에 도시하는 n번째의 스플라인날[31(Sn)]의 각 절삭날[32(Sn)]의 상사 형상에 대해 이끝[37(S1 내지 Sn－1)]의 폭을 좁게 한 것과 같은 형상으로 되어 있다.
한편, n번째의 스플라인날[31(Sn)]의 각 절삭날[32(Sn)]은, 도 4에 도시한 바와 같이 정면에서 볼 때 대략 사다리꼴 형상이며, 둘레 방향에 걸쳐서 높이가 일정해지도록, 예각부측과 둔각부측이 정면에서 볼 때 대칭으로 형성되어 있다. 이 n번째의 스플라인날[31(Sn)]의 각 절삭날[32(Sn)]은 그 치수가 피가공물의 예비 구멍에 형성하는 내기어의 마무리 치수와 일치하도록 설치되어 있다.
그리고, 후방 안내부(40)는 가공 종료 시에 작업물의 예비 구멍 내에서 이 작업물을 보유 지지하는 부분, 후방 손잡이부(50)는 조가공용 헬리컬 브로치(1)를 브로치반의 리트리빙 헤드에 설치하기 위한 부분이다.
이와 같은 본 실시예에 관한 조가공용 헬리컬 브로치(1)를 사용하여 피가공물의 예비 구멍에 내기어를 가공하는 경우, 조가공용 헬리컬 브로치(1)의 전방 손잡이부(10)를 피가공물의 예비 구멍에 통과시키고, 이 조가공용 헬리컬 브로치(1)를 비틀면서 전방으르 뽑아냄으로써 피가공물의 예비 구멍에 내기어를 가공한다. 즉, 절삭날부(30)에 치수 순으로 배치된 스플라인날(31)이 도 5에 도시한 바와 같이 피가공물(2)의 절삭부[3(C1 내지 Cn)]를 차례로 절삭함으로써, 피가공물(2)의 예비 구멍에 내기어가 형성된다.
여기서, 본 실시예의 조가공용 헬리컬 브로치(1)에 있어서는, 1번째로부터 n－1번째까지의 스플라인날[31(S1 내지 Sn－1)]의 각 절삭날[32(S1 내지 Sn－1)]이 상술한 바와 같이 둔각부측에 경사면[36(S1 내지 Sn－1)]을 갖고 있으므로, 이들 스플라인날[31(S1 내지 Sn－1)]에 의해 순차적으로 가공되는 절삭부[3(C1 내지 Cn－1)]는 절삭날[32(S1 내지 Sn－1)]의 경사면[36(S1 내지 Sn－1)]에 대응하는 범위(3a)가 다른 범위(3b)에 비교하여 홈의 깊이가 얕은 상태로 된다.
이에 대해, n번째의 스플라인날[31(Sn)]은 예각부측과 둔각부측에서 정면에서 볼 때 대칭의 형상으로 되어 있으므로, 1번째로부터 n－1번째까지의 스플라인날[31(S1 내지 Sn－1)]에 의한 가공을 행한 후, 마지막으로 n번째의 스플라인날[31(Sn)]에 의해 절삭부[3(Cn)]를 절삭하여, 최종적인 마무리 치수를 얻을 수 있다.
상술한 본 실시예에서는, 조가공용 헬리컬 브로치(1)의 1번째로부터 n－1번째까지의 스플라인날[31(S1 내지 Sn－1)]의 각 절삭날[32(S1 내지 Sn－1)]의 예각부측에 비교하여 절삭성이 낮은 둔각부측의 영역인 저절삭성 영역을 최소한으로 함으로써 예각부측과 둔각부측의 절삭성의 차가 저감되도록, 스플라인날[31(S1 내지 Sn－1)]의 각 절삭날[32(S1 내지 Sn－1)]에 있어서 예각부측과 둔각부측에서 이의 높이를 상이하게 하도록 경사부[36(S1 내지 Sn－1)]를 설치하는 구성으로 하고 있다.
이에 의해, 본 실시예에 따르면, 스플라인날[31(S1 내지 Sn－1)]의 각 절삭날[32(S1 내지 Sn－1)]의 둔각부측의 저절삭성 영역을 최소한으로 함으로써 예각부측과 둔각부측의 절삭성의 차가 저감되고, 예각부측과 둔각부측의 절삭의 불균등이 완화되어 치형 정밀도, 잇줄 정밀도로의 영향을 저감시켜, 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 실시예에서는, 1번째로부터 n－1번째까지의 스플라인날[31(S1 내지 Sn－1)]의 각 절삭날[32(S1 내지 Sn－1)]의 둔각부측에 경사부[36(S1 내지 Sn－1)]를 설치하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 상술한 실시예로 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 1번째로부터 m(단, 1 ＜ m ＜ n－1)번째까지의 스플라인날[31(S1 내지 Sm)]의 각 절삭날[32(S1 내지 Sm)]의 둔각부측에 모따기 형상을 설치하여, m＋1번째로부터 n번째까지 스플라인날(31)(Sm＋1 내지 Sn)의 절삭날을 예각부측과 둔각부측에서 대칭의 형상으로 되도록 해도 좋다.
또한, 상술한 실시예에서는, 각 스플라인날[31(S1 내지 Sn－1)]의 원주 상에 있는 모든 절삭날[32(S1 내지 Sn－1)]의 둔각부측에 경사부[36(S1 내지 Sn－1)]를 설치하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 상술한 실시예로 한정되는 것은 아니고, 각 스플라인날[31(S1 내지 Sn－1)]의 원주 상에 있는 일부의 절삭날[32(S1 내지 Sn－1)]의 둔각부측에 경사부[36(S1 내지 Sn－1)]를 설치하는 것만으로, 예각부측과 둔각부측의 절삭의 불균등이 완화되어, 치형 정밀도, 잇줄 정밀도로의 영향을 저감시켜, 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 스플라인날[31(S1 내지 Sn－1)]의 일부 또는 모든 절삭날[32(S1 내지 Sn－1)]의 둔각부측에 경사부[36(S1 내지 Sn－1)]를 설치하는 것 대신에, 도 6에 도시한 바와 같이 절삭날[132(S1 내지 Sn－1)]의 둔각부측의 잇면[135(S1 내지 Sn－1)]에 대해, 그 외경측에 단차부[136(S1 내지 Sn－1)]를 설치하거나, 또는, 도 7에 도시한 바와 같이 절삭날[232(S1 내지 Sn－1)]의 절삭값에 테이퍼[236(S1 내지 Sn－1)]를 설치하는 등, 일부의 스플라인날의 절삭날을 예각부측과 둔각부측에서 이의 높이가 상이해지도록 하면 좋고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능한 것은 물론이다.
또한, 본 발명은 조가공용 헬리컬 브로치로만 한정되는 것은 아니고, 조가공용과 마무리 가공용의 일체식 타입이나 조립식 타입의 것이 조절삭날군의 둔각부측에 경사부를 설치하는 등, 일부의 스플라인날의 절삭날을 예각부측과 둔각부측에서 날의 높이가 상이해지도록 하면, 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 것은 물론이다.
본 발명은 조가공용 헬리컬 브로치나, 조가공용과 마무리 가공용 일체식 타입이나 조립식 타입의 헬리컬 브로치의 조절삭날군 등에 적용하기에 적합한 것이다.
1 : 조가공용 헬리컬 브로치
2 : 피가공물
3 : 절삭부
10 : 전방 손잡이부
20 : 전방 안내부
30 : 절삭날부
31 : 스플라인날
32, 132, 232 : 절삭날
33, 133, 233 : 경사면
34, 134, 234 : 잇면(예각부측)
35, 135, 235 : 잇면(둔각부측)
36 : 경사부
37 : 이끝
40 : 후방 안내부
50 : 후방 손잡이부
136 : 단차부
236 : 테이퍼

Claims (4)

  1. 복수의 스플라인날이 축방향을 따라서 배열되어 이루어지는 절삭날부를 구비하고, 상기 스플라인날의 각 절삭날이 원하는 비틀림각을 따라서 배열되어 상기 절삭날의 둘레 방향의 양측에 각각 예각부 및 둔각부를 갖는 조가공용 헬리컬 브로치에 있어서,
    1번째의 상기 스플라인날로부터 연속해서 배치되는 일부의 상기 스플라인날의 둘레 방향에 배치되는 상기 절삭날을, 상기 예각부측과 상기 둔각부측에서 높이가 다르도록 형성하는 한편,
    다른 상기 스플라인날의 각 절삭날을, 둘레 방향에 걸쳐서 높이가 일정해지도록 형성한 것을 특징으로 하는, 조가공용 헬리컬 브로치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 일부의 상기 스플라인날의 원주 상의 일부 혹은 모든 절삭날을, 상기 예각부측과 상기 둔각부측에서 높이가 다르도록 형성한 것을 특징으로 하는, 조가공용 헬리컬 브로치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 일부의 상기 스플라인날의 절삭날이, 상기 다른 스플라인날의 절삭날의 상사 형상에 비교하여 이끝의 폭이 좁아지도록 형성된 것을 특징으로 하는, 조가공용 헬리컬 브로치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 일부의 스플라인날의 절삭날이, 상기 둔각부측에, 상기 둔각부측으로부터 상기 예각부측을 향해 높이가 점증하고, 상기 다른 스플라인날의 절삭날의 상사 형상에 대해 이끝의 폭이 좁아지도록 형성된 경사부를 갖는 것을 특징으로 하는, 조가공용 헬리컬 브로치.
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