(57)【要約】【課題】右フランクと左フランクの歯筋誤差傾向値が０．００５以上相違することを防止した、より高精度歯車の加工を可能にしたヘリカル内歯車加工用ブローチを提供。【解決手段】スプラインねじれ角βが  １９°＜β≦３４°、刃溝ねじれ角αを  ０°＜α＜３８°−β  の範囲に限定し、鈍角フランクの各切刃角δR を    ９０°＋（β−１９°）×２＜δR ＜９０°＋β  の範囲に設定し、さらに  鋭角フランクの切削量ΔｔL を  ０．００１〜０．００３ｍｍに設定し、  鈍角フランクの切削量ΔｔR を  ０．００４〜０．００８ｍｍに設定し、  かつ  ΔｔR ／ΔｔL 比を  ２．５以上とした切刃と、及び／又は  鋭角フランクの逃げ角γL を  ０°１０′〜０°２０′に設定し、  鈍角フランクの逃げ角γR を  γL ＋（０°１０′〜０°２０′）と大きく設定した切刃とを持つ。【選択図】図１
2005212024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプラインねじれ角βが  １９°＜β≦３４°であるヘリカル内歯車加工用ブローチであって、刃溝ねじれ角αとスプラインねじれ角βとを交差させて長手方向に多数の切刃を形成すると共に、刃溝ねじれ角αを  ０°＜α＜３８°−β  の範囲に限定することによって、鈍角フランクの各切刃角δR を
９０°＋（β−１９°）×２＜δR ＜９０°＋β
の範囲に設定したヘリカル内歯車加工用ブローチにおいて、
鋭角フランクの切削量ΔｔL を  ０．００１〜０．００３ｍｍに設定し、
鈍角フランクの切削量ΔｔR を  ０．００４〜０．００８ｍｍに設定し、
かつ  ΔｔR ／ΔｔL 比を  ２．５以上とした切刃と、及び／又は
鋭角フランクの逃げ角γL を  ０°１０′〜０°２０′に設定し、
鈍角フランクの逃げ角γR を  γL ＋（０°１０′〜０°２０′）と大きく設定した切刃とを持つことを特徴とするヘリカル内歯車加工用ブローチ。
【請求項２】
スプラインねじれ角βが  １９°＜β≦３４°であるヘリカル内歯車加工用ブローチであって、刃溝ねじれ角αとスプラインねじれ角βとを交差させて長手方向に多数の切刃を形成すると共に、刃溝ねじれ角αを  ０°＜α＜３８°−β  の範囲に限定することによって、鈍角フランクの各切刃角δR を
９０°＋（β−１９°）×２＜δR ＜９０°＋β
の範囲に設定したヘリカル内歯車加工用ブローチにおいて、
鋭角フランクの切削量ΔｔL を  ０．００１〜０．００３ｍｍに設定し、
鈍角フランクの切削量ΔｔR を  ０．００４〜０．００８ｍｍに設定し、
かつ  ΔｔR ／ΔｔL 比を  ２．５以上とした切刃及び
前記鋭角フランクの逃げ角γL を  ０°１０′〜０°２０′に設定し、
鈍角フランクの逃げ角γR を  γL ＋（０°１０′〜０°２０′）と大きく設定した切刃を、共に備えた切刃を、ブローチの後部仕上刃側６枚の内３枚以上有することを特徴とするヘリカル内歯車加工用ブローチ。
【請求項３】
ブローチの後部最終仕上刃１枚又はブローチの後部最終仕上刃２枚の前記鋭角フランクの切削量ΔｔL を、
−０．００１〜−０．００３ｍｍに、逃げ勝手に設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のヘリカル内歯車加工用ブローチ。
【請求項４】
請求項１又は請求項２記載のヘリカル内歯車加工用ブローチにおいて、前記鋭角フランク及び鈍角フランクは同時に切削するようにしたことを特徴とするヘリカル内歯車加工用ブローチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘリカル内歯車の切削加工に用いられるブローチに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘリカル内歯車切削用として一般的に用いられるブローチとしては、図２の立面正面図に示すように、本体１０には、ブローチを引張る前柄１から後方支持部である後柄２に向かって刃高が高くなる外径方向切削を行う粗刃部３と、該粗刃部３に続き歯厚方向切削を行う仕上部４が設けられ、時には歯車小径部を切削する仕上用丸刃５が設けられる場合もある。これら粗刃部３、仕上部４及び仕上用丸刃５は、一体ものとして製作する場合と、組立形式で仕上部４をシェルとして製作する場合とがある。
シェルとして形成された図２の仕上部４の拡大図である図３に示すように、軸心Ｘ−Ｘに対してスプラインねじれ角βに沿って多数の切刃６、６ａが外径方向切削刃として粗刃部３及び歯厚方向切削刃として仕上部４を形成する。
特許文献１では、この歯厚方向切削刃として仕上部４のスプラインねじれ角βが
１９°＜β≦３４°であるヘリカル内歯車加工用ブローチであって、刃溝ねじれ角αとスプラインねじれ角βとを交差させて長手方向に多数の切刃を形成すると共に、刃溝ねじれ角αを  ０°＜α＜３８°−β  の範囲に限定することによって、鈍角フランクの各切刃角δR を    ９０°＋（β−１９°）×２＜δR ＜９０°＋β
の範囲に設定することにより、スプラインねじれ角βと刃溝ねじれ角αとを適正に配置することによって、被削物とブローチ切刃に発生する回転力を抑制して、高精度歯車の加工を可能にしたヘリカル内歯車加工用ブローチが開示されている。
【特許文献１】特公平８−１８１号公報  請求項１、第３図
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の特許文献１に示すようなヘリカル内歯車加工用ブローチでは、各ブローチ切刃は仕上部４前方で鋭角フランク（図１でみて左）で被削物を切削し、仕上部４後方で鈍角フランク（図１でみて右）で被削物を切削する方式が多く採用されていたので、鈍角フランク後方切削刃の切削分力を安定させることによって、歯車精度を大きく向上させることができた。また鋭角フランクと鈍角フランクを別々に切削するという方法は左右から同時に切屑が発生した場合に、干渉して切屑詰りが発生することを防ぐ有効な手段であった。
しかし仕上部４前方で鋭角フランク、仕上部４後方で鈍角フランクを仕上げる方法は、切削のタイム・ラグにより、右フランクと左フランクの歯筋誤差傾向値が０．００５以上相違する場合が時々発生する。これは、最近自動車の軽量化に伴い、内歯車の薄肉化により剛性低下が影響しているものと考えられる。
【０００４】
本発明の課題は、従来の特許文献１に示すようなヘリカル内歯車加工用ブローチにおいて、仕上部前方で鋭角フランク、仕上部後方で鈍角フランクを仕上げる方法による切削のタイム・ラグにより、右フランクと左フランクの歯筋誤差傾向値が０．００５以上相違することを防止した、より高精度歯車の加工を可能にしたヘリカル内歯車加工用ブローチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため本発明は、スプラインねじれ角βが  １９°＜β≦３４°であるヘリカル内歯車加工用ブローチであって、刃溝ねじれ角αとスプラインねじれ角βとを交差させて長手方向に多数の切刃を形成すると共に、刃溝ねじれ角αを  ０°＜α＜３８°−β  の範囲に限定することによって、鈍角フランクの各切刃角δR を
９０°＋（β−１９°）×２＜δR ＜９０°＋β
の範囲に設定したヘリカル内歯車加工用ブローチにおいて、
鋭角フランクの切削量ΔｔL を  ０．００１〜０．００３ｍｍに設定し、
鈍角フランクの切削量ΔｔR を  ０．００４〜０．００８ｍｍに設定し、
かつ  ΔｔR ／ΔｔL 比を  ２．５以上とした切刃と、及び／又は
鋭角フランクの逃げ角γL を  ０°１０′〜０°２０′に設定し、
鈍角フランクの逃げ角γR を  γL ＋（０°１０′〜０°２０′）と大きく設定した切刃とを持つことを特徴とするヘリカル内歯車加工用ブローチによって上述した本発明の課題を解決した。
【発明の効果】
【０００６】
従来鋭角フランク及び鈍角フランクを同時に切削するようにしたブローチは存在するが、鋭角フランクの切削量ΔｔL と鈍角フランクの切削量ΔｔR とが同じであったり、鋭角フランクの逃げ角γL と鈍角フランクの逃げ角γR についても多くの切削パターンが試されているが、歯車精度の決定的改善には至らなかった。
本発明では、スプラインねじれ角βが  １９°＜β≦３４°、刃溝ねじれ角αを
０°＜α＜３８°−β  の範囲に限定し、鈍角フランクの各切刃角δR を
９０°＋（β−１９°）×２＜δR ＜９０°＋β
の範囲に設定し、さらに
鋭角フランクの切削量ΔｔL を  ０．００１〜０．００３ｍｍに設定し、
鈍角フランクの切削量ΔｔR を  ０．００４〜０．００８ｍｍに設定し、
かつ  ΔｔR ／ΔｔL 比を  ２．５以上とした切刃と、及び／又は
鋭角フランクの逃げ角γL を  ０°１０′〜０°２０′に設定し、
鈍角フランクの逃げ角γR を  γL ＋（０°１０′〜０°２０′）と大きく設定した切刃とを持つことを特徴とするヘリカル内歯車加工用ブローチとしたので、仕上部前方で鋭角フランク、仕上部後方で鈍角フランクを仕上げる方法による切削のタイム・ラグにより、右フランクと左フランクの歯筋誤差傾向値が０．００５以上相違することを防止した、より高精度歯車の加工を可能にしたヘリカル内歯車加工用ブローチを提供するものとなった。
【０００７】
本発明のヘリカル内歯車加工用ブローチはいわゆるオフノルマル刃溝と呼ばれるものであるが、これと異なるいわゆる軸直角刃溝（α＝０）又は、歯直角刃溝（β＝α）にも適用できないかと実験を行ったが、歯直角刃溝のものでは歯筋誤差が悪化し、軸直角刃溝のものでは通称ドッグレッグと呼ばれる歯筋誤差を改善することが確認されたが、目標とする高精度歯車の加工とは差があるため、いわゆるオフノルマル刃溝に限定した。
好ましくは、前記ブローチの後部最終仕上刃１枚又はブローチの後部最終仕上刃２枚の前記鋭角フランクの切削量ΔｔL を、
−０．００１〜−０．００３ｍｍに、逃げ勝手に設定することにより、最後部の切刃が被削物の中を通過するとき、前方切削時の同時切刃枚数〔被削物長（歯幅）の中で切削に関与する切刃の枚数〕が最終抜け際では必ず１枚となることに伴う切削荷重の変化によるブローチの後部最終仕上刃のふらつきを防止でき、さらに高精度歯車の加工を可能にしたヘリカル内歯車加工用ブローチを提供するものとなった。
さらに好ましくは、鋭角フランク及び鈍角フランクは同時に切削するようにすることによって、鋭角フランクの切削量ΔｔL の分散が出来るため、総合的に切削量が小さくなり、摩耗が減少し寿命が向上し、さらに効率的な切削により、刃物長さの縮減となり、安価なブローチの供給が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を実施するための最良の形態のヘリカル内歯車加工用ブローチを示す図１を参照して説明する。図１は図２に示すヘリカル内歯車切削用として一般的に用いられるブローチの歯厚方向切削を行う仕上部４の１刃の切削状態を示す拡大平面図である。本発明のヘリカル内歯車加工用ブローチは、スプラインねじれ角βが  １９°＜β≦３４°であるヘリカル内歯車加工用ブローチであって、刃溝ねじれ角αとスプラインねじれ角βとを交差させて長手方向に多数の切刃を形成すると共に、刃溝ねじれ角αを  ０°＜α＜３８°−β  の範囲に限定することによって、鈍角フランクの各切刃角δR を
９０°＋（β−１９°）×２＜δR ＜９０°＋β
の範囲に設定したヘリカル内歯車加工用ブローチにおいて、
鋭角フランク１２の切削量ΔｔL を  ０．００１〜０．００３ｍｍに設定し、
鈍角フランク１１の切削量ΔｔR を  ０．００４〜０．００８ｍｍに設定し、
かつ  ΔｔR ／ΔｔL 比を  ２．５以上とした切刃と、及び／又は
鋭角フランクの逃げ角γL を  ０°１０′〜０°２０′に設定し、
鈍角フランクの逃げ角γR を  γL ＋（０°１０′〜０°２０′）と大きく設定した切刃とを持つことを特徴とするヘリカル内歯車加工用ブローチである。Ｆ１L は鋭角フランクの主分力、Ｆ１R は鈍角フランクの主分力、Ｆ２L は鋭角フランクの背分力、Ｆ２R は鈍角フランクの背分力、Ｆ３L は鋭角フランクの合成力、Ｆ２R は鈍角フランクの合成力である。
【０００９】
図１では、スプライン右ねじれ角βの歯車を、歯厚方向に切削している状態を示す。刃溝は左ねじれ角αを設定することによって、鈍角フランク１１（右）の切刃角δR は      δR ＝９０°＋（β−α）となる。
鈍角フランク１１側の切削だけを考えると鈍角フランク１１（右）の切刃の作用角θはマイナス方向即ち被削物を逃す方向に作用する（特許文献１参照）。
更に高精度な歯車を安定的に得ようとすると、従来の如く仕上部の前方で鋭角フランクで切削し、後方で鈍角フランクで切削を行うだけでなく、後方の鈍角フランク切削と同時に鋭角フランクで切削させた方が、より高精度なより歯筋誤差の少ない歯車が得られることが判った。図１では、鈍角フランクのみの切削で発生する鈍角フランク１１（右）の切刃の作用角θはマイナス方向に作用している。この時同時に鋭角フランク１２で切削させると、図１の鋭角フランクの背分力Ｆ２L が発生して、鈍角フランクの作用角θがマイナス方向領域からプラス方向領域に変化するのではないか、との疑念が容易に想定できる。本発明は鈍角フランク切削と同時に鋭角フランクで切削させる条件においても、鈍角フランクの作用角θをマイナス方向領域に保つ条件を設定し、歯車精度を向上させるものである。
【００１０】
図１の切削における鋭角フランク１２の背分力Ｆ２L 及び鈍角フランク１１の背分力Ｆ２R は、鋭角フランク１２の切刃角δL 及び鈍角フランク１１の切刃角δR によって変化するが、一般に使用される自動車歯車材料であれば、切削量が同じであれば、Ｆ２R ／Ｆ２L ＝２．５〜３．５倍にも達することが実験でも確認されている（鈍角フランク背分力Ｆ２R が圧倒的に大きい）。また鈍角フランク１１の切削量ΔｔR は、０．００１〜０．００３ｍｍ未満の微小切込みを与えても、通称「すべり」と呼ばれる現象が発生して被削物に容易に切込まないことも確認されている。反面鋭角フランク１２は鋭角フランクの切削量ΔｔL に敏感な切削が行える。
この結果により、
（イ）鈍角フランクの切削量ΔｔR を  ０．００４〜０．００８ｍｍに設定し                鋭角フランクの切削量ΔｔL を  ０．００１〜０．００３ｍｍに設定すると共に、      ΔｔR ／ΔｔL 比を  ２．５以上とする、
即ち鋭角フランクの切削量ΔｔL を鈍角フランクの切削量ΔｔR の  １／２．５以下にする、ことにより、鋭角フランクは鋭角フランクの切削量ΔｔL に敏感な切削が行え、鈍角フランクの切削量ΔｔR は、微小切込みによる「すべり」が発生することがなく、鋭角フランクの切削の背分力が鈍角フランクの作用角θをマイナス方向領域に移動させることがなく、歯車精度を向上させるものとなった。
【００１１】
さらに図１の切削における鋭角フランク１２の逃げ角γL と鋭角フランクの切削の背分力Ｆ２L との関係を見ると、鋭角フランクの逃げ角γL を大きくすると、鋭角フランクの切削の背分力Ｆ２L も僅かに大きくなるので、出来るだけ小さくしたい。これは再研磨による歯厚マイナス寿命にとっても有利である。しかし鋭角フランクの逃げ角γL と鈍角フランク１１の逃げ角γR を小さくすると、仕上面粗さが低下するので、鋭角フランクの仕上面粗さを保ちながら鋭角フランクの切削の背分力Ｆ２L を小さくする限界は、
（ロ）鋭角フランクの逃げ角γL ＝０°１０′〜０°２０′の範囲が良好な結果が得ら  れ、また鈍角フランクの逃げ角γR は、鋭角フランクの逃げ角γL より  ＋０°１０′〜＋０°２０′大きくとることが鈍角フランクの仕上面粗さを保つために必要である。
【００１２】
上記（イ）、（ロ）の条件を満足する鋭角フランクと鈍角フランクとの同時切削刃を、歯厚方向切削を行う仕上部４の全部の刃に適用すると、鋭角フランクが所定量切削できないおそれがあるので、ブローチの後部仕上刃側６枚以内の内３枚以上で、（イ）、（ロ）の条件を共に満足する切刃を備えるようにすることが経済的である。
ブローチの最後部の切刃が被削物の中を通過するとき、前方切削時の同時切刃枚数〔被削物長（歯幅）の中で切削に関与する切刃の枚数〕が最終抜け際では必ず１枚となる。これに伴って切削荷重の減少という変化が発生する。この時、鈍角フランクは微小切削と同様に容易に切込まず、鋭角フランクは敏感に反応することは、前述の通りである。この解決策として、後部最終仕上刃１枚又はブローチの後部最終仕上刃２枚の鋭角フランクの切削量ΔｔL を、−０．００１〜−０．００３ｍｍに、逃げ勝手に設定することにより、によるブローチの後部最終仕上刃のふらつきを防止でき、さらに高精度歯車の加工を可能にしたヘリカル内歯車加工用ブローチを提供するものとなった。
【００１３】
さらに好ましくは、鋭角フランク及び鈍角フランクは同時に切削するようにすることによって、鋭角フランクの切削量ΔｔL の分散が出来るため、総合的に切削量が小さくなり、摩耗が減少し寿命が向上し、さらに効率的な切削により、刃物長さの縮減となり、安価なブローチの供給が可能となる。
かかる切削方式は、左右両フランクから切屑を発生させるため、スプライン大径の領域でブローチ肉厚が狭くなるため、双方の切屑が干渉して切屑詰まりを発生させるのではないか、と心配されたが、鋭角フランクの切削量ΔｔL と鈍角フランクの切削量ΔｔR との間に大きな切削量の差があること、鋭角フランクの切刃角δL 及び鈍角フランクの切刃角δR から発生する切削のカール形状差によって、干渉なく、スムーズに排出されることを確認した。
〔本発明の最良の実施形態の効果〕
【００１４】
従来鋭角フランク及び鈍角フランクを同時に切削するようにしたブローチは存在するが、鋭角フランクの切削量ΔｔL と鈍角フランクの切削量ΔｔR とが同じであったり、鋭角フランクの逃げ角γL と鈍角フランクの逃げ角γR についても多くの切削パターンが試されているが、歯車精度の決定的改善には至らなかった。本発明では、スプラインねじれ角βが  １９°＜β≦３４°、刃溝ねじれ角αを  ０°＜α＜３８°−β  の範囲に限定し、鈍角フランクの各切刃角δR を
９０°＋（β−１９°）×２＜δR ＜９０°＋β
の範囲に設定し、さらに
鋭角フランクの切削量ΔｔL を  ０．００１〜０．００３ｍｍに設定し、
鈍角フランクの切削量ΔｔR を  ０．００４〜０．００８ｍｍに設定し、
かつ  ΔｔR ／ΔｔL 比を  ２．５以上とした切刃と、及び／又は
鋭角フランクの逃げ角γL を  ０°１０′〜０°２０′に設定し、
鈍角フランクの逃げ角γR を  γL ＋（０°１０′〜０°２０′）と大きく設定した切刃とを持つことを特徴とするヘリカル内歯車加工用ブローチとしたので、仕上部前方で鋭角フランク、仕上部後方で鈍角フランクを仕上げる方法による切削のタイム・ラグにより、右フランクと左フランクの歯筋誤差傾向値が０．００５以上相違することを防止した、より高精度歯車の加工を可能にしたヘリカル内歯車加工用ブローチを提供するものとなった。
【００１５】
好ましくは、前記ブローチの後部最終仕上刃１枚又はブローチの後部最終仕上刃２枚の前記鋭角フランクの切削量ΔｔL を、
−０．００１〜−０．００３ｍｍに、逃げ勝手に設定することにより、最後部の切刃が被削物の中を通過するとき、前方切削時の同時切刃枚数〔被削物長（歯幅）の中で切削に関与する切刃の枚数〕が最終抜け際では必ず１枚となることに伴う切削荷重の変化によるブローチの後部最終仕上刃のふらつきを防止でき、さらに高精度歯車の加工を可能にしたヘリカル内歯車加工用ブローチを提供するものとなった。
さらに好ましくは、鋭角フランク及び鈍角フランクは同時に切削するようにすることによって、鋭角フランクの切削量ΔｔL の分散が出来るため、総合的に切削量が小さくなり、摩耗が減少し寿命が向上し、さらに効率的な切削により、刃物長さの縮減となり、安価なブローチの供給が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を実施するための最良の形態のヘリカル内歯車加工用ブローチを示す。
【図２】ヘリカル内歯車切削用として一般的に用いられるブローチの立面正面図。
【図３】シェルで形成された図２の仕上部４の拡大図
【符号の説明】
【００１７】
４：仕上部    １１：鈍角フランク    １２：鋭角フランク（左）
α：刃溝ねじれ角                β：プラインねじれ角
ΔｔL ：鋭角フランクの切削量    ΔｔR ：鈍角フランクの切削量
γL ：鋭角フランクの逃げ角      γR ：鈍角フランクの逃げ角
δL ：鋭角フランクの切刃角      δR ：鈍角フランクの切刃角
θ：鈍角フランクの切刃の作用角
【図１】
2005212024.tif 000003
【図２】
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【図３】
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