WO2017195829A1 - ブローチ - Google Patents

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WO2017195829A1
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WO
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cutting
outer diameter
broach
blade
rear end
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PCT/JP2017/017697
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French (fr)
Inventor
田中　洋
賢祐 河野
山崎　徹
Original Assignee
三菱マテリアル株式会社
トヨタ自動車北海道株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F21/00—Tools specially adapted for use in machines for manufacturing gear teeth
    • B23F21/26—Broaching tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D43/00—Broaching tools
    • B23D43/005—Broaching tools for cutting helical grooves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D43/00—Broaching tools
    • B23D43/02—Broaching tools for cutting by rectilinear movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F1/00—Making gear teeth by tools of which the profile matches the profile of the required surface
    • B23F1/08—Making gear teeth by tools of which the profile matches the profile of the required surface by broaching; by broach-milling

Definitions

  • the present invention relates to a broach used for broaching of a work such as an internal gear, in which a plurality of cutting blades are formed on the outer periphery of a shaft-shaped broach main body and a cutting blade portion disposed in the longitudinal direction of the broach main body is formed.
  • a rough blade is provided on the front end side of the broach body, and a finishing blade is provided on the rear end side.
  • the outer edge of the cutting edge is formed so that the outer diameter of the cutting edge gradually increases toward the rear end, and the thickness of the cutting edge in the circumferential direction of the broach body is increased toward the rear end. It is formed so as to increase sequentially.
  • the cutting amount per cutting edge of the rough cutting edge is made constant. That is, the difference in height between two cutting edges adjacent to each other in the longitudinal direction of the broach body in the coarse blade is constant, and the difference is usually set to about 0.07 mm to 0.08 mm.
  • the cutting edge of the rough blade and the cutting edge of the finishing blade are arranged along a spiral that twists around the axis of the broach body, and the broach body rotates relative to the workpiece. While being sent out to the tip side, the helical tooth gap is formed in the workpiece.
  • the generated chips interfere with the obtuse side workpiece tooth surface, and a force is generated to push the cutting edge to the acute angle side. In some cases, excessive cutting occurs by biting into an acute angle side sequentially from the position of the tooth surface to be cut.
  • the tooth surface on the obtuse angle side is inclined to the acute angle side, and a molding error may occur.
  • the finishing blade following the rough blade is guided by the tooth surface where the forming error has occurred and is displaced in the circumferential direction.
  • the present invention has been made under such a background, and it is possible to perform high-precision broaching while suppressing deterioration of the tooth profile accuracy of the tooth gap formed on the workpiece, and to shorten the broach body.
  • An object of the present invention is to provide a broach capable of reducing the weight and improving the handleability.
  • the present invention has been made to achieve the above object based on such knowledge, and a plurality of cutting blades protruding from the outer periphery of the broach main body having an axial shape are provided in the longitudinal direction of the broach main body.
  • An arranged cutting blade portion is provided, and the cutting blade portion has an outer diameter 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.
  • a rising portion 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 outer diameter increasing portion.
  • the number of cutting blades required for the outer diameter increasing portion can be reduced. For this reason, the length of the cutting edge part in the longitudinal direction of the broach body can be shortened, the weight of the broach body can be reduced, and the handleability is improved.
  • the cutting amount per blade of the high cutting portion at the outer diameter rising portion is set to the range of 0.15 mm or more and 0.30 mm or less.
  • the present invention it is possible to prevent the tooth profile accuracy of the tooth gap formed in the workpiece from being deteriorated, and it is possible to improve the handleability by shortening and reducing the weight of the broach body. It becomes.
  • FIG. 1 It is a side view which shows one Embodiment of this invention. It is a side view which shows the cutting blade of the low cut part in the outer diameter rising part of embodiment shown in FIG. It is a side view which shows the cutting blade of the high cutting part in the outer diameter rising part of embodiment shown in FIG. It is a graph which shows the tooth profile error of the tooth surface of the obtuse angle side of the tooth gap formed by the Example and comparative example of this 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 front grip portion 2 is formed at the front end portion (left side portion in FIG. 1) of the broach main body 1 formed on the rear portion, and a rear grip portion 3 is formed at the rear end portion (right side portion in FIG. 1).
  • a cutting edge portion 4 is formed between the portions 2 and 3.
  • a plurality (a large number) of cutting edges 5 protruding from the outer periphery of the broach body 1 are spaced in the axis O direction (longitudinal direction) of the broach body 1 and spaced in the circumferential direction.
  • These cutting blades 5 are arranged at equal intervals in the circumferential direction according to the interval between the tooth grooves formed on the inner periphery of the work, and correspond to the spiral formed by the tooth grooves in the axis O direction.
  • Cutting blade rows are formed at intervals along a lead (string winding) L twisted around the axis O.
  • the outer diameter increasing portion 6 (coarse blade) and the tooth thickness increasing portion 7 (finishing blade) are sequentially arranged from the front end side to the rear end side in the axis O direction. ) And are provided.
  • the outer diameter increasing portion 6 the outer diameter from the axis O of the cutting edge 5 increases sequentially toward the rear end side.
  • the tooth thickness increasing portion 7 the cutting blade 5 is formed continuously to the cutting edge 5 at the rear end of the outer diameter increasing portion 6, and the thickness of the cutting blade 5 in the circumferential direction of the broach body 1 is directed toward the rear end side. Sequentially increases.
  • the tooth thickness increase portion 7 may be formed integrally with the broach main body 1 together with the outer diameter increase portion 6, and is formed separately from the broach main body 1 and can be attached to and detached from the broach main body 1 coaxially. It may be formed on the outer peripheral surface of the formed cylindrical shell.
  • At least a portion on the rear end side of the outer diameter increasing portion 6 is a high cut portion 6A in which the outer diameter of the cutting blade 5 gradually increases toward the rear end side.
  • the cut amount UT1 per blade in the direction of the axis O is set in the range of 0.15 mm or more and 0.30 mm or less.
  • the cut amount UT1 may be in a range of 0.20 mm to 0.28 mm.
  • only a predetermined range portion (length L3) on the rear end side of the outer diameter increasing portion 6 (length L1) is such a high cut portion 6A.
  • a portion (length L2) on the front end side with respect to the cut portion 6A is a low cut portion 6B.
  • the cut amount UT2 per blade is set in a range smaller than that of the high cut portion 6A.
  • the length L3 of the high cut portion 6A is not limited, but may be, for example, 40% or more and 100% or less (or less than 100%) of the length L1 of the outer diameter rising portion 6, more preferably 50% or more. And it may be 80% or less. Within such a range, the start of cutting of the broach becomes smooth, and it is easy to avoid an impact load from acting on the work and the broach body 1.
  • the cut amount UT1 per blade in the high cut portion 6A is constant, and the cut amount UT2 per blade in the low cut portion 6B is also constant.
  • the cut amount UT2 per blade in the low cut portion 6B may be not less than 0.03 mm and less than 0.15 mm, for example, not less than 0.07 mm and not more than 0.08 mm.
  • a portion recessed in an arc shape between the cutting blades 5 arranged along the lead L is a chip that accommodates chips generated by the cutting blade 5. This is room 8.
  • the cut amount UT1 per blade is large within a range of 0.15 mm or more and 0.30 mm or less. Therefore, when the cutting blade 5 of the high cutting portion 6A is cut into the workpiece, the angle at which the chips generated from the cutting blade 5 flow to the obtuse angle side tooth surface (the amount of chips generated relative to the traveling direction of the cutting blade 5). The angle formed by the flowing direction is reduced, and the action of the chips pushing the cutting edge 5 toward the acute-side tooth surface is reduced, so that the cutting advance of the cutting edge 5 toward the acute-angle side is reduced. Thereby, the shape of the obtuse angle side tooth surface at the time of processing with a rough blade is improved, and deterioration of tooth profile accuracy can be suppressed.
  • the high cut portion 6A having such a large cut amount UT1 is only the rear end portion of the outer diameter rising portion 6 and the front end portion of the outer diameter rising portion 6.
  • the cutting edge 5 is cut with a small cutting amount UT2, so at the beginning of the cutting. It is possible to avoid an impact load from acting on the work and the broach body 1, and it is possible to prevent the tooth profile accuracy from being deteriorated due to rattling or the like, and the cutting edge 5 from being damaged.
  • the cutting amount UT1 per blade in the high cutting portion 6A on the rear end side of the outer diameter increasing portion 6 is 0.15 mm
  • the cutting blade 5 in the low cutting portion 6B on the tip side is per blade.
  • a helical broach with a cut amount of 0.07 mm was prepared.
  • the outer diameter of the tip of the low cut portion 6B was 93.2 mm
  • the total length L2 of the low cut portion 6B was 120 mm.
  • the outer diameter of the rear end of the high cut portion 6A was 98.6 mm
  • the total length L3 of the high cut portion 6A was 340 mm.
  • the pitch of the cutting edge 5 in the direction of the axis O was 11 mm. Since the finishing process by the tooth thickness increasing portion 7 is not performed, the description of the tooth thickness increasing portion 7 is omitted.
  • the cut amount UT1 per blade in the high cut portion 6A on the rear end side of the outer diameter increasing portion 6 is 0.30 mm, and the cut amount per blade of the cutting blade 5 in the low cut portion 6B on the tip side is 0.07 mm.
  • Helical brooch set to.
  • the outer diameter of the tip of the low cut portion 6B was 93.2 mm, and the total length L2 of the low cut portion 6B was 120 mm.
  • the outer diameter of the rear end of the high cut portion 6A was 98.6 mm, and the total length L3 of the high cut portion 6A was 170 mm.
  • the pitch of the cutting edge 5 in the direction of the axis O was the same as that in Example 1.
  • a helical broach having a constant cutting depth of 0.07 mm per blade was created over the entire length of the outer diameter increasing portion 6.
  • the outer diameter of the outer diameter rising portion 6 was 93.2 mm, the rear end was 98.6 mm, and the outer diameter rising portion 6 was 850 mm in total length.
  • the pitch of the cutting edge 5 in the direction of the axis O was the same as that in Example 1.
  • the maximum cutting load at the time of machining in Comparative Example 1 was 27 kN and the maximum cutting load at the time of machining in Comparative Example 2 was 35 kN, whereas the maximum cutting load at the time of machining in Example 1 was 41 kN, Example 2.
  • the maximum cutting load at the time of machining was 55 kN.
  • the present invention it is possible to prevent the tooth profile accuracy of the tooth gap formed in the work from being deteriorated, and it is possible to improve the handleability by shortening or reducing the weight of the broach body. Can be used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Milling, Broaching, Filing, Reaming, And Others (AREA)

Abstract

このブローチでは、軸状をなすブローチ本体（１）の外周に複数の切刃（５）が突出してブローチ本体（１）の長手方向に配設された切刃部（４）が設けられており、この切刃部（４）には、ブローチ本体（１）の長手方向の先端側から順に、切刃（５）の外径が後端側に向けて順次大きくなる外径上がり部（６）と、この外径上がり部（６）の後端の切刃（５）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（７）とが備えられ、外径上がり部６の少なくとも後端側の部分は、後端側に向けて切刃（５）の外径が順次大きくなることによる１刃当たりの切り込み量が０．１５ｍｍ以上かつ０．３０ｍｍ以下の範囲に設定された高切り込み部（６Ａ）とされている。これにより、ワークに形成される歯溝の歯形精度の劣化を抑えて高精度のブローチ加工を行うことができるとともに、ブローチ本体の短縮化を図って取り扱い性の向上とブローチ盤の省力化を促す。

Description

ブローチ
　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、内歯車等のワークのブローチ加工に用いられるブローチに関する。　本願は、２０１６年５月１２日に、日本国で出願された特願２０１６－９６１６５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　このような内歯車のブローチ加工の例として、例えば特許文献１には、外径上がり切削によって歯形を粗成形する粗刃（外径上がり刃）と、上記歯形を歯厚上がり切削によって仕上げる仕上げ刃（歯厚上がり刃）とを有するヘリカルブローチにより、自動車用の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。
　このようなヘリカルブローチにおいては、ブローチ本体の先端側に粗刃が設けられ、後端側に仕上げ刃が設けられる。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、後端側の仕上げ刃では、ブローチ本体周方向の切刃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ている。ブローチの先端側をワークの孔に通し、ブローチを引き抜くと、上記粗刃により、ワークに所定の深さの歯溝が形成され、上記仕上げ刃により、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、歯面が仕上げ加工される。一般的に、切刃の外径が後端側に向けて一定の割合で順次大きくなることによって、粗刃の切刃１つ当たりの切り込み量は一定とされている。すなわち、粗刃においてブローチ本体長手方向に隣接する２つの切刃の高さの差は一定とされ、通常はその差が０．０７ｍｍ～０．０８ｍｍ程度とされている。
特開２００４－３０６１４８号公報
　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、上記仕上げ刃の切刃は、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ることにより、螺旋状の上記歯溝をワークに形成する。この時、従来のブローチでは、粗刃による外径上がり切削の際に、発生した切屑が鈍角側のワーク歯面に干渉し、切刃を鋭角側に押す力が発生し、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、過切削をしてしまうことがあった。
　これに伴い、ワークに所定の深さまで形成される歯溝においても、鈍角側の歯面が鋭角側に傾斜して形成され、成形誤差が生じることがある。この場合、粗刃に続く仕上げ刃は、成形誤差が生じた歯面に案内されて、周方向に変位した状態で、歯面の全体を歯厚上がり切削するので、鈍角側の歯面を仕上げ刃によって切削できずに、いわゆる歯先落ちが発生し、仕上げ切削された歯形の精度も損なわれるおそれがあった。
　また、粗刃の１刃当たりの切り込み量は上述のように小さいので、粗刃における切刃の刃数を多くしなければ必要な深さの歯溝を形成することができない。このため、ブローチ本体の長さも２ｍ程度と長くしなければならなくなるとともに、これに伴ってブローチ本体の重量も大きくなり、取り扱い性が損なわれてしまう。
　本発明は、このような背景の下になされたもので、ワークに形成される歯溝の歯形精度の劣化を抑えて、高精度のブローチ加工を行うことができるとともに、ブローチ本体の短縮化や軽量化を図って、取り扱い性を高めることが可能なブローチを提供することを目的としている。
　本発明の発明者が鋭意研究を重ねた結果、特に上述のようなヘリカルブローチの外径上がり刃においては、その切り込み量を増加させることにより、切屑の鈍角側歯面に流れる角度が小さくなり、切刃を鋭角側に押す働きが減少することを見いだした。これにより、切刃の鋭角側への過剰な切削が低減し、粗刃による加工時の鈍角側歯面の形状が改善されるとの知見を得た。
　本発明は、このような知見に基づき、上記目的を達成するためになされたもので、軸状をなすブローチ本体の外周に、この外周から突出する複数の切刃が上記ブローチ本体の長手方向に配設された切刃部が設けられており、この切刃部には、上記ブローチ本体の長手方向の先端側から順に、上記切刃の外径が後端側に向けて順次大きくなる外径上がり部と、この外径上がり部の後端の切刃から上記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が備えられ、上記外径上がり部の少なくとも後端側の部分は、後端側に向けて上記切刃の外径が順次大きくなる高切り込み部とされ、高切り込み部における１刃当たりの切り込み量が０．１５ｍｍ以上かつ０．３０ｍｍ以下の範囲に設定されていることを特徴とする。
　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行うと、外径上がり部の少なくとも後端側の部分において１刃当たりの切り込み量が０．１５ｍｍ以上かつ０．３０ｍｍ以下の範囲とされて、従来の外径上がり部の切り込み量の２～３倍以上に大きく設定された高切り込み部が形成されているため、上記知見のとおり、切屑の鈍角側歯面に流れる角度（切刃５の進行方向に対して切屑の流れる方向がなす角度）が小さくなり、切刃を鋭角側に押す働きが減少するため、切刃の鋭角側への切り進みが低減する。これにより、鈍角側の歯面が鋭角側に倒れ込むのを防ぐことができ、歯形精度の劣化を抑えることができる。
　また、このように外径上がり部の高切り込み部において１刃当たりの切り込み量を大きくすることにより、外径上がり部に必要な切刃の数を減らすことができる。このため、ブローチ本体の長手方向における切刃部の長さも短縮することができ、ブローチ本体の重量も削減することができ、取り扱い性が向上する。
　外径上がり部における高切り込み部の１刃当たりの切り込み量が上記範囲よりも小さいと、この高切り込み部における外径上がり切削の際の切削負荷が不十分となり、鈍角側の歯面が鋭角側に倒れ込むのを十分に防ぐことができなくなるとともに、ブローチ本体の短縮や軽量化も不十分となるおそれがある。高切り込み部の１刃当たりの切り込み量が上記範囲よりも大きいと、切刃によって生成される切屑が厚くなりすぎ、切屑を収容するチップルームの容量が不足して切屑詰まりを生じる。このため、本発明においては、高切り込み部における１刃当たりの切り込み量を０．１５ｍｍ以上かつ０．３０ｍｍ以下の範囲に設定している。
　なお、ブローチ本体の切刃部における上記外径上がり部は、その全体が上述のような高切り込み部であってもよいが、この外径上がり部がワークに切り込まれ始める当初から１刃当たりの切り込み量が大きいとワークやブローチ本体が衝撃的な負荷を受け、がたつき等による歯形精度の劣化や切刃の欠損等を生じるおそれがある。このため、上記外径上がり部の先端側の部分は、１刃当たりの切り込み量が上記高切り込み部よりも小さな範囲に設定された低切り込み部とされて、切り込み当初に衝撃的な負荷が作用するのは避けるのが望ましい。また、この低切り込み部から高切り込み部へは、切り込み量を連続的に増加させたり、不連続に増加させたり、段階的に増加させたりしてもよい。上記高切り込み部の長さは、上記外径上がり部の全長の４０％以上かつ１００％以下であってもよく、例えば５０％以上かつ８０％以下程度であってもよい。また、上記外径上がり部の先端側の低切り込み部での１刃当たりの切り込み量は０．０３ｍｍ以上かつ０．１５ｍｍ未満の範囲であってもよく、例えば０．０７ｍｍ以上かつ０．０８ｍｍ以下の範囲であってもよい。
　以上説明したように、本発明によれば、ワークに形成される歯溝の歯形精度が劣化するのを防ぐことができるとともに、ブローチ本体の短縮や軽量化によって取り扱い性の向上を図ることが可能となる。
本発明の一実施形態を示す側面図である。 図１に示す実施形態の外径上がり部における低切り込み部の切刃を示す側面図である。 図１に示す実施形態の外径上がり部における高切り込み部の切刃を示す側面図である。 本発明の実施例と比較例とによって形成された歯溝の鈍角側の歯面の歯形誤差を示すグラフである。
　図１ないし図３は、本発明のブローチの一実施形態を示す。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。
　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る。そして、ワークに対して相対的に軸線Ｏ方向の先端側に送り出されて挿入されるとともに、上記軸線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。
　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）に間隔をあけ、かつ、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上記軸線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。
　これらの切刃５が配設された切刃部４においては、軸線Ｏ方向先端側から後端側に向けて順に、外径上がり部６（粗刃）と、歯厚上がり部７（仕上げ刃）とが備えられている。外径上がり部６では、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。歯厚上がり部７では、外径上がり部６の後端の切刃５に連続して切刃５が形成され、ブローチ本体１の周方向における切刃５の厚さが後端側に向けて順次大きくなる。歯厚上がり部７は、外径上がり部６とともに、ブローチ本体１と一体に形成されていてもよく、また、ブローチ本体１とは別体に形成されて、ブローチ本体１に同軸に着脱可能とされた円筒状のシェルの外周面に形成されていてもよい。
　上記外径上がり部６のうち少なくとも後端側の部分は、後端側に向けて切刃５の外径が順次大きくなる高切り込み部６Ａとされている。この高切り込み部６Ａでは、図３に示すように、軸線Ｏ方向における１刃当たりの切り込み量ＵＴ１が０．１５ｍｍ以上かつ０．３０ｍｍ以下の範囲に設定されている。上記切り込み量ＵＴ１は０．２０ｍｍ以上かつ０．２８ｍｍ以下の範囲であってもよい。本実施形態では、外径上がり部６（長さＬ１）の後端側の所定範囲の部分（長さＬ３）だけがこのような高切り込み部６Ａとされており、外径上がり部６の高切り込み部６Ａよりも先端側の部分（長さＬ２）は低切り込み部６Ｂとされている。低切り込み部６Ｂでは、図２に示すように１刃当たりの切り込み量ＵＴ２が、高切り込み部６Ａよりも小さな範囲に設定されている。
　高切り込み部６Ａの長さＬ３は限定されないが、例えば、外径上がり部６の長さＬ１の４０％以上かつ１００％以下（もしくは１００％未満）であってもよく、より好ましくは５０％以上かつ８０％以下であってもよい。このような範囲であると、ブローチの切り込み始めが円滑になり、ワークやブローチ本体１に衝撃的な負荷が作用することを避けることが容易である。
　高切り込み部６Ａと低切り込み部６Ｂは、本実施形態では連続しているが、高切り込み部６Ａと低切り込み部６Ｂとの間に、１刃当たりの切り込み量がなだらかに増加する中間領域を設けてもよいし、あるいは、１刃当たりの切り込み量が２以上の段階を経て増加する中間領域を設けてもよい。さらに、外径上がり部６の先端での１刃当たりの切り込み量をＵＴ１、外径上がり部６の後端での１刃当たりの切り込み量をＵＴ２として、外径上がり部６の先端から後端に向けて１刃当たりの切り込み量が連続的にまたは段階的に増えていく構成にしてもよい。その場合、ＵＴ１とＵＴ２の中間値となる箇所を、高切り込み部６Ａと低切り込み部６Ｂの境界とする。
　図１の実施形態では、高切り込み部６Ａにおける１刃当たりの切り込み量ＵＴ１は一定であり、低切り込み部６Ｂにおける１刃当たりの切り込み量ＵＴ２も一定である。低切り込み部６Ｂにおける１刃当たりの切り込み量ＵＴ２は、０．０３ｍｍ以上かつ０．１５ｍｍ未満程度であってもよく、例えば０．０７ｍｍ以上かつ０．０８ｍｍ以下程度とされていてもよい。高切り込み部６Ａと低切り込み部６Ｂのいずれにおいても、上記リードＬに沿って配列された切刃５の間の断面円弧状に凹んだ部分は、切刃５によって生成された切屑を収容するチップルーム８とされる。
　このような構成のブローチにおいては、外径上がり部６の少なくとも後端側の部分が高切り込み部６Ａとされ、１刃当たりの切り込み量ＵＴ１が０．１５ｍｍ以上かつ０．３０ｍｍ以下の範囲に大きくされているから、この高切り込み部６Ａの切刃５がワークに切り込まれる際に、切刃５から発生した切屑が鈍角側歯面に流れる角度（切刃５の進行方向に対して切屑の流れる方向がなす角度）が小さくなり、切屑が切刃５を鋭角側歯面に向けて押す働きが減少するため、切刃５の鋭角側への切り進みが低減する。これにより粗刃による加工時の鈍角側歯面の形状が改善されて、歯形精度の劣化を抑えることができる。
　また、このように外径上がり部６の高切り込み部６Ａにおいて１刃当たりの切り込み量ＵＴ１が大きくなるのに伴い、この外径上がり部６において、必要な切刃５の数を減らすことができるので、ブローチ本体１の長手方向における切刃部４の長さを短縮することができるとともに、ブローチ本体１の重量も削減することができる。従って、ブローチ本体１の取り扱い性を向上することができる。なお、低切り込み部６Ｂの切り込み量ＵＴ２から高切り込み部６Ａの切り込み量ＵＴ１への切り込み量の増加は、増加する割合が一定の連続的なものでもよく、また増加割合が一定ではない不連続なものでもよく、さらに連続的または不連続に増加した後、一定の切り込み量とされ、再び増加するような段階的なものでもよい。
　なお、後述する実施例で実証するように、高切り込み部６Ａの１刃当たりの切り込み量ＵＴ１が上記範囲よりも小さいと、この高切り込み部６Ａにおける外径上がり切削の際に作用する切削負荷が不十分となり、鈍角側の歯面が鋭角側に倒れ込むのを十分に防ぐことができなくなるとともに、ブローチ本体１の短縮や軽量化も不十分となるおそれがある。また、逆に高切り込み部６Ａの１刃当たりの切り込み量ＵＴ１が上記範囲より大きいと、切刃５によって生成される切屑が厚くなりすぎ、切屑を収容するチップルーム８の容量が不足して切屑詰まりを生じる。
　一方、本実施形態では、このように大きな切り込み量ＵＴ１とされた高切り込み部６Ａは、外径上がり部６のうちの後端側の部分だけであり、外径上がり部６の先端側の部分は切り込み量ＵＴ２が高切り込み部６Ａの切り込み量ＵＴ１の上記範囲よりも小さく設定された低切り込み部６Ｂとされている。このため、ブローチ本体１の切刃部４の最先端にあって初めにワークに切り込まれる低切り込み部６Ｂにおいては、切刃５が小さな切り込み量ＵＴ２で切り込まれてゆくので、切り込み当初にワークやブローチ本体１に衝撃的な負荷が作用することを避けることができ、がたつき等による歯形精度の劣化や切刃５に欠損等が生じるのを防ぐことができる。
　次に、本発明の実施例を挙げて本発明の効果について実証する。
［実施例１］
　上記実施形態に基づいて、外径上がり部６の後端側の高切り込み部６Ａにおける１刃当たりの切り込み量ＵＴ１を０．１５ｍｍとし、先端側の低切り込み部６Ｂにおける切刃５の１刃当たりの切り込み量を０．０７ｍｍに設定したヘリカルブローチを作成した。低切り込み部６Ｂの先端の外径は９３．２ｍｍ、低切り込み部６Ｂの全長Ｌ２は１２０ｍｍとした。高切り込み部６Ａの後端の外径は９８．６ｍｍ、高切り込み部６Ａの全長Ｌ３は３４０ｍｍとした。切刃５の軸線Ｏ方向のピッチは１１ｍｍとした。歯厚上がり部７による仕上げ加工は行なわないので、歯厚上がり部７の説明は省く。
［実施例２］
　外径上がり部６の後端側の高切り込み部６Ａにおける１刃当たりの切り込み量ＵＴ１を０．３０ｍｍとし、先端側の低切り込み部６Ｂにおける切刃５の１刃当たりの切り込み量を０．０７ｍｍに設定したヘリカルブローチを作成した。低切り込み部６Ｂの先端の外径は９３．２ｍｍ、低切り込み部６Ｂの全長Ｌ２は１２０ｍｍとした。高切り込み部６Ａの後端の外径は９８．６ｍｍ、高切り込み部６Ａの全長Ｌ３は１７０ｍｍとした。切刃５の軸線Ｏ方向のピッチは実施例１と同じにした。
［比較例１］
　外径上がり部６の全長に亘って、１刃当たりの切り込み量を０．０７ｍｍで一定としたヘリカルブローチを作成した。外径上がり部６の先端の外径は９３．２ｍｍ、後端の外径は９８．６ｍｍ、外径上がり部６の全長は８５０ｍｍとした。切刃５の軸線Ｏ方向のピッチは実施例１と同じにした。
［比較例２］
　外径上がり部６の後端側の高切り込み部６Ａにおける１刃当たりの切り込み量ＵＴ１を０．１０ｍｍとし、先端側の低切り込み部６Ｂにおける切刃５の１刃当たりの切り込み量を０．０７ｍｍに設定したヘリカルブローチを作成した。低切り込み部６Ｂの先端の外径は９３．２ｍｍ、低切り込み部６Ｂの全長Ｌ２は１２０ｍｍとした。高切り込み部６Ａの後端の外径は９８．６ｍｍ、高切り込み部６Ａの全長Ｌ３は５１０ｍｍとした。切刃５の軸線Ｏ方向のピッチは実施例１と同じにした。
　実施例１、２と比較例１、２のヘリカルブローチによって、Ｓ４５Ｃ（機械構造用炭素鋼）よりなる円環状のワーク（長さ１８ｍｍ、内径９３．１ｍｍ）にブローチ加工を行い、加工後のワークにおける３つの歯溝の鈍角側の歯面の歯形誤差を、歯形測定器によって測定した。加工条件は、ブローチの送り速度が６ｍ／ｍｉｎとし、歯厚上がり部７による仕上げ加工は行っていない。この結果を、比較例１、２および実施例１、２の順に、図４（ａ）～（ｄ）に示す。各グラフの３本の線は３つの歯溝の歯形誤差をそれぞれ示し、「Ｔｉｐ」は刃先側を、「Ｒｏｏｔ」は歯元側を示す。歯形誤差が少ないほど、水平な直線に近いグラフとなる。
　図４の結果より、外径上がり部の切刃の１刃当たりの切り込み量が０．０７ｍｍで一定とされた比較例１のヘリカルブローチと、外径上がり部の後端側部分で１刃当たりの切り込み量を本発明範囲よりも小さい０．１０ｍｍとした比較例２のヘリカルブローチでは、鈍角側の歯面が大きく倒れ込んでいることが認められた。
　これに対して、本発明に係わる実施例１、２では、比較例１、２と比べて鈍角側の歯面の歯面の倒れが抑えられていることが分かった。
　また、比較例１の加工時における最大切削負荷は２７ｋＮ、比較例２の加工時における最大切削負荷は３５ｋＮであったのに対し、実施例１の加工時における最大切削負荷は４１ｋＮ、実施例２の加工時における最大切削負荷は５５ｋＮであった。
［比較例３］
　比較例３として、外径上がり部６の後端側の高切り込み部６Ａにおける１刃当たりの切り込み量ＵＴ１を０．３１５ｍｍとし、先端側の低切り込み部６Ｂにおける切刃５の１刃当たりの切り込み量を０．０７ｍｍに設定したヘリカルブローチを作成した。低切り込み部６Ｂの先端の外径は９３．２ｍｍ、低切り込み部６Ｂの全長Ｌ２は１２０ｍｍとした。高切り込み部６Ａの後端の外径は９８．６ｍｍ、高切り込み部６Ａの全長Ｌ３は１６２ｍｍとした。切刃５の軸線Ｏ方向のピッチは実施例１と同じにした。
　次に、実施例１、２、および比較例１、２、３のヘリカルブローチで、上記と同様の切削条件によりワークにブローチ加工を行ったときの切屑の排出性を確認した。その結果、実施例１、２および比較例１、２のヘリカルブローチでは、１回のブローチ加工ごとに切屑がチップルームから自然に排出されていたのに対し、比較例３のヘリカルブローチでは切屑が自然に排出されず、連続してブローチ加工を行うと切屑詰まりが生じることが確認された。
　これらの結果により、外径上がり部６における高切り込み部６Ａの１刃当たりの切り込み量ＵＴ１を、０．１５ｍｍ以上かつ０．３０ｍｍ以下の範囲に設定する効果が認められた。
　本発明によれば、ワークに形成される歯溝の歯形精度が劣化するのを防ぐことができるとともに、ブローチ本体の短縮や軽量化によって取り扱い性の向上を図ることが可能となるから、産業上の利用が可能である。
　１　ブローチ本体
　４　切刃部
　５　切刃
　６　外径上がり部
　６Ａ　高切り込み部
　６Ｂ　低切り込み部
　７　歯厚上がり部
　８　チップルーム
　ＵＴ１　高切り込み部６Ａにおける１刃当たりの切り込み量
　ＵＴ２　低切り込み部６Ｂにおける１刃当たりの切り込み量
　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）

Claims (4)

  1. 　軸状をなすブローチ本体を有し、
    　上記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設けられ、
    　上記切刃部には、上記ブローチ本体の長手方向の先端側から順に、上記切刃の外径が後端側に向けて順次大きくなる外径上がり部と、この外径上がり部の後端の切刃から上記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が備えられ、
    　上記外径上がり部の少なくとも後端側の部分には、上記ブローチ本体の後端側に向けて上記切刃の外径が順次大きくなる高切り込み部が設けられ、
    　上記高切り込み部における１刃当たりの切り込み量が０．１５ｍｍ以上かつ０．３０ｍｍ以下の範囲に設定されていることを特徴とするブローチ。
  2. 　上記外径上がり部の先端側の部分は、１刃当たりの切り込み量が上記高切り込み部よりも小さな範囲に設定された低切り込み部とされていることを特徴とする請求項１に記載のブローチ。
  3. 　上記外径上がり部の先端側の低切り込み部での１刃当たりの切り込み量は０．０３ｍｍ以上かつ０．１５ｍｍ未満の範囲であることを特徴とする請求項２記載のブローチ。
  4. 　上記高切り込み部の長さは、上記外径上がり部の全長の４０％以上かつ１００％以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のブローチ。
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