(57)【要約】【課題】ワークの穴内部の内径部と溝部とを同心にし、さらには、内径基準での同心外周加工を行い、溝部と外周部も同心にする溝加工用ブローチ及びブローチ加工方法を提供。【解決手段】穴内部に軸方向に延びる溝部と内径部を有する中空部品の穴形状を加工する溝加工用ブローチ１において、少なくとも仕上げ部３ａにおいて、溝部を加工するための溝部加工用切れ刃２３，２４，２５と内径部を加工するための内径部加工用切れ刃２６，２７，２８を同列に配置し、溝部加工用切れ刃と内径部加工用切れ刃間に切れ刃がなくかつ被加工物に接触しない逃げ部２９，３０，３１を設ける。切れ刃の材質を超硬合金とし、熱処理前に、ワークの溝部と内径部に取り代を残してブローチ加工し、熱処理した後、溝部と内径部とを溝加工用ブローチ１で同時に仕上げ加工する。さらに、内径部を基準として、外周加工を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴内部に、軸方向に延びる、少なくとも２カ所の溝部と、内径部を有する中空部品の穴形状を加工する溝加工用ブローチにおいて、少なくとも仕上げ部において、前記溝部を加工するための溝部加工用切れ刃と前記内径部を加工するための内径部加工用切れ刃を同列に配置し、前記溝部加工用切れ刃と前記内径部加工用切れ刃の間に、切れ刃がなく、かつ被加工物に接触しない逃げ部が設けられていることを特徴とする溝加工用ブローチ。
【請求項２】
前記溝部加工用切れ刃及び前記内径部加工用切れ刃の材質が超硬合金であることを特徴とする請求項１に記載の溝加工用ブローチ。
【請求項３】
穴内部に、軸方向に延びる、少なくとも２カ所の溝部と、逃げ部と、内径部とを有する中空部品を、熱処理前に、前記溝部と前記内径部に取り代を残してブローチ加工で形成し、さらに、前記中空部品を熱処理した後、請求項１または２に記載の溝加工用ブローチを用いて、前記溝部と前記内径部とを同時に仕上げ加工することを特徴とするブローチ加工方法。
【請求項４】
請求項３のブローチ加工方法で加工された前記中空部品の前記内径部を加工基準として、前記中空部品の外周の一部を旋削または研削加工することを特徴とする、中空部品の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は中空部品の溝加工用ブローチ及び溝加工用ブローチを用いたブローチ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トロイダル型無段変速機のバリエータ用ディスクの加工において、インボリュート歯面と内周面にとりしろを残し、熱処理後にブローチ加工し、加工した内周面を加工基準として、ＮＣ旋盤、または研削盤により、軌道面を仕上げ、該軌道面と、前記インボリュート歯面の同心度、傾きを改善した例が示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２８８１８号康応（第３頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通常のインボリュートスプラインの歯面と内周面とをブローチ加工する場合、インボリュートスプライン歯面用切れ刃と内周面用切れ刃を同列に配置したブローチとすると製造面で問題があった。すなわち、インボリュートスプライン歯面に隣接して内周面があるため、研削加工において、スプライン歯面と内周面の境界部周辺の形状を正確に加工することは困難であった。また、一般的なブローチのようにスプライン歯面切れ刃と内周面切れ刃を別の列に交互に配置すれば、１パスのブローチ加工でスプライン歯面と内周面を加工することが可能であるが、この場合は、スプライン歯面と内周面の同心度は同列に配置した場合ほどの精度は得られず、また、仕上げ部が長くなり、ブローチ全長が長くなるという問題があった。前述した特許文献１にはこうしたブローチ及びブローチ加工方法の問題に対する示唆も開示もされていない。
【０００５】
本発明の課題は、インボリュートスプラインの内径のような基準穴となるような内径部と、インボリュートスプラインの歯面のような溝部との同心精度を上げ、さらには、基準穴となる内径を基準軸として、外周加工等の同心加工を行い、溝部と外周部とが同心になるようにした溝加工用ブローチ及びブローチ加工方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明においては、穴内部に、軸方向に延びる、少なくとも２カ所の溝部と、内径部を有する中空部品の穴形状を加工する溝加工用ブローチにおいて、少なくとも仕上げ部において、前記溝部を加工するための溝部加工用切れ刃と前記内径部を加工するための内径部加工用切れ刃を同列に配置し、前記溝部加工用切れ刃と前記内径部加工用切れ刃の間に、切れ刃がなく、かつ被加工物に接触しない逃げ部を設けた溝加工用ブローチとした。
【０００７】
（作用）
前記構成の溝加工用ブローチとしたので、ブローチの切れ刃は、溝部用と内径用の間に、切れ刃がなく被加工物に接触しない逃げ部があるため、同列に配置した場合でも製造が容易である。すなわち、本ブローチの刃部を研削加工する際に、溝部と内径部を連続的に加工する必要が無いため、製造が容易である。こうしたブローチで加工された被加工物は、溝部と内径部を同列に配置された切れ刃で同時に加工されるので、転写性が良く、溝部と内径部の同心度が良好なものとなる。また、長さも長くなることがない。なお、溝部の形状は、前述したようにインボリュートスプライン歯面、さらには歯溝、ボールスプラインなどで用いられるボール溝、その他の異形溝でも良い。
【０００８】
特に、焼き入れ後に本溝加工用ブローチを用いて溝部と内径部の同時加工を行うことで、熱処理歪みを除去でき、完成品の溝部と内径部との同心度が保証される。そこで、本溝加工用ブローチはより好ましくは、切れ刃を超硬合金とし、焼き入れ後のロックウエル硬さＨＲｃ６０程度の部品の加工ができるようにするのがよい（請求項２）。
【０００９】
かかる溝加工用ブローチにより、焼き入れ後の被加工物をブローチ加工するときに、溝加工用ブローチの溝部と内径部との間の逃げ部と干渉しないようにしておく必要がある。そこで、請求項３に記載の発明においては、穴内部に、軸方向に延びる、少なくとも２カ所の溝部と、逃げ部と、内径部とを有する中空部品を、熱処理前に、前記溝部と前記内径部に取り代を残してブローチ加工で形成し、さらに、前記中空部品を熱処理した後、本発明の溝加工用ブローチを用いて、前記溝部と前記内径部とを同時に仕上げ加工するブローチ加工方法とした。即ち、熱処理後のブローチ加工で切れ刃のない逃げ部に相当する範囲を、熱処理前の加工で被加工物を逃がしておけばよい。
【００１０】
さらに、請求項４に記載の発明においては、前述した請求項３記載のブローチ加工方法で加工された前記中空部品の前記内径部を加工基準として、前記中空部品の外周の一部を旋削または研削加工する中空部品の加工方法とした。これによれば、本溝加工用ブローチで仕上げられた内径部を加工基準として、後工程で外周部を旋削または研削加工すれば、内径部と外周部の同心度が保証され、内径部と溝部の同心度はブローチ加工で予め保証されているので、溝部と外周部の同心度が保証されることになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について無断変速機の可動シーブのボール溝、内径加工に適用した場合について図面を参照して説明する。図４は無断変速機の可動シーブの（ａ）は縦断面図、（ｂ）はボール溝及び内径形状を示す正面図である。図４において、可動シーブ７０には３カ所のボール溝７１，７２，７３が軸方向に延びるように設けられ、このボール溝は可動シーブをボールを介して軸方向に移動させるためのものである。ボール溝７１，７２，７３は可動シーブ回転中心軸７６から一定の距離で、円周上に等間隔で配置されている。回転トルクを伝達するベルトがかけられるシーブ面７５は通常、内径７４を加工基準として研削加工され、ボール溝７１，７２，７３の位置で決まる回転中心軸７６との同心度が要求される。したがって、ボール溝７１，７２，７３の加工をシーブ面７５の加工の前に加工する場合は、回転中心軸７６と内径７４との同心度が必要となる。ボール溝の加工は、従来研削加工されていたが、内径７４と同時にボール溝７１，７２，７３をブローチ加工できれば、同心度の確保は容易である。
【００１２】
図１は前述の可動シーブ７０を加工するための本発明の実施の形態を示す溝加工用ブローチの概略図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線拡大断面図、図２は本発明の実施の形態を示す可動シーブのボール溝及び内径形状を示す正面図、図３は焼き入れ後のワークの切削状況を示す切削状況図である。図１に示すように、本発明の溝加工用ブローチ１は、本体２、歯部３，ナット７から構成され、本体２は高速度工具製であって、前つかみ部４、大径の前部ガイド部５、点線で表された棒状部６、図示しない棒状部後端のねじ部、後つかみ部８が順次設けられている。歯部３は円筒状であって外周に多数の切れ刃９が設けられ、棒状部６に嵌合されねじ部に螺着されたナット７で前部ガイド部５とナット間に挟持固定されている。歯部は下から順次大きくなるように切れ刃が設けられ、ブローチ刃が形成されている。歯部３には切れ刃の逃げ部２９乃至３４が設けられ、特に、仕上げ部３ａにおいて、ボール溝部（溝部）加工用切れ刃２３，２４，２５と内径部加工用切れ刃２６，２７，２８を同列に配置している。切れ刃の材質は超硬合金製であり、熱処理後のロックウェル硬度６０ＨＲｃ程度の材料の切削に耐えうるものである。ボール溝部加工用切れ刃２３，２４，２５と内径部加工用切れ刃２６，２７，２８は高精度に研削仕上げされている。
【００１３】
一方、図２に示すように、可動シーブ（ワーク）７０に明けられる内径部及び溝部はボール溝部１１，１２，１３を可動シーブ回転中心となるワーク中心軸１０から一定の距離で、円周上に等間隔で配置し、内径１４，１５，１６との間に、逃げ部１７乃至２２が設けられている。このものは、熱処理前の生加工において、ボール溝１１，１２，１３及び、内径１４，１５，１６に仕上げしろを残した形状にブローチ加工し、熱処理後、前述した図１に示す溝加工用ブローチでボール溝と内径を同時に仕上げ加工される。
【００１４】
即ち、熱処理前に図３に示すように、仕上げ代が残るように、内径３８，３１と逃げ部４０，４１と溝部４２からなる形状に加工する。次に熱処理により焼き入れを行い、熱処理後に４３乃至４８、１１乃至１３、１４乃至１６で示す加工面（取りしろ）を加工する。このとき、内径部４３，４５と溝部４４を同列の刃で加工する。同様に内径部４６，４７、溝部４８を次の同列の刃で加工し、これを繰り返して最終形状の内径部１４，１５，１６、溝部（ボール溝）１１，１２，１３に仕上げる。
【００１５】
かかる本発明の溝加工用ブローチ１は、ボール溝加工用切れ刃２３，２４，２５と内径加工用切れ刃２６，２７，２８は同列に配置され高精度に研削仕上げされているので、図２に示すボール溝１１，１２，１３と内径１４，１５，１６の同心度が良好なものとなった。このとき、溝加工用ブローチ１の逃げ部２９乃至３４の位置は、被加工物の前加工形状で図３で示す逃げ部４０，４１あるいは図２で示す符号１７乃至２２の逃げ部が形成されているので、この部分に切れ刃が無くても被加工物の内径に削り残し部が発生することはない。このように加工された図２に示す内径１４乃至１６を基準として、後工程において図４に示すシーブ面７５の研削加工をするようにした。この工程により内径１４乃至１６とシーブ面７５の同心度が良好なものとなり、３カ所のボール溝１１乃至１３位置で決まる回転中心１０（７６）と、シーブ面７５の同心度が良好なものとなる。
【００１６】
本発明の実施の形態においては、無断変速機の可動シーブのボール溝、内径加工の例について説明したが、他にも、通常のボールスプライン溝と内径、図５に示すインボリュートスプライン溝の歯面と内径の同時加工にも容易に応用できる。すなわち、図５に示すように、スプライン溝の歯面３５と内径部３６の間に逃げ部３７を設けたワーク７０形状とし、スプライン加工用切れ刃と内径加工用切れ刃を同列に配置したブローチで加工するようにすればよい。なお、スプライン溝の外径３５ａは従来と同様、同列での同時加工はしない。同列での同時加工をする場合は、本発明の実施の形態の一つであり、外径３５ａと歯面３５との間に逃げ部を設ける。
【００１７】
また、本発明の実施の形態では、熱処理前の穴形状は、溝部と、逃げ部と、内径部とを有するものとしたが前述した本発明の実施の形態である図１で示したブローチで、図３に示すように逃げ部を大きくとらず、ブローチ側の逃げ部と干渉しない程度として前加工形状のワークを加工するようにしても良い。この場合、完成品形状は図６のような形状となり、ワーク７０の内径部に削り残し部５０乃至５５が発生するが、仕上げ加工部５７、５８，５９は溝部６０、６１，６２との同心度が確保できるので、後工程で加工基準として５７，５８，５９を使用するようにすればよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明においては、少なくとも仕上げ部において、溝部加工用切れ刃と内径部加工用切れ刃を同列に配置し、前記溝部加工用切れ刃と前記内径部加工用切れ刃の間に、切れ刃がなく被加工物に接触しない逃げ部を設けたブローチとしたので、溝部加工用切れ刃と内径部加工用切れ刃を同列に配置したブローチを容易に製作できるものとなった。また、本発明の溝加工用ブローチで加工されたワークは、溝部と内径部との同心度が良好なものとなる。特に、超硬合金の切れ刃を有するブローチで、熱処理後の部品を同様に加工するようにすることで、熱処理歪みの影響を除去し、溝部と内径部との同軸度がさらに良好となり、前記内径部を加工基準として、外周部など他の部位を加工することにより、同加工部位と溝部との同心度が容易に確保できるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】可動シーブを加工するための本発明の実施の形態を示す溝加工用ブローチの概略図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線拡大断面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す可動シーブのボール溝及び内径形状を示す正面図
【図３】焼き入れ後のワークの切削状況を示す説明図であり、図２の上部の部分拡大図である。
【図４】無断変速機の可動シーブの（ａ）は縦断面図、（ｂ）はボール溝及び内径形状の部分を示す正面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示すインボリュートスプライン加工穴の正面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態を示すブローチ加工穴の正面図である。
【符号の説明】
１    溝部加工用ブローチ
３ａ  仕上げ部
１１、１２、１３、６０、６１、６２  溝部
１４、１５、１６、５７、５８、５９  内径部
２３、２４、２５  溝部加工用切れ刃
２６、２７、２８  内径部加工用切れ刃
２９乃至３４  逃げ部
３８乃至４８  取り代
７０  中空部品（ワーク、可動シーブ）
７５  中空部品（ワーク）の外周
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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