(57)【要約】【課題】ワークに生じる成形誤差を抑えて高精度のブローチ加工が可能なブローチおよびブローチ加工方法を提供する。【解決手段】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が形成されており、この切刃部４には、ブローチ本体１の長手方向先端側から順に、切刃５の外径が後端側に向けて順次大きくなる第１の外径上がり部４Ａと、この第１の外径上がり部４Ａ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４Ｂと、この歯厚上がり部４Ｂの後端の切刃５から切刃５の外径が後端側に向けてさらに順次大きくなる第２の外径上がり部４Ｃとが備えられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸状をなす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形成されており、この切刃部には、上記ブローチ本体の長手方向先端側から順に、上記切刃の外径が後端側に向けて順次大きくなる第１の外径上がり部と、この第１の外径上がり部の後端の切刃から該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、この歯厚上がり部の後端の切刃から該切刃の外径が後端側に向けてさらに順次大きくなる第２の外径上がり部とが備えられていることを特徴とするブローチ。
【請求項２】
上記第１の外径上がり部と第２の外径上がり部とを含む３つ以上の外径上がり部と、上記歯厚上がり部を含む２つ以上の歯厚上がり部とが、上記ブローチ本体の長手方向先端側から順に交互に備えられていることを特徴とする請求項１に記載のブローチ。
【請求項３】
上記第１の外径上がり部と、上記歯厚上がり部と、上記第２の外径上がり部とが上記ブローチ本体に一体に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブローチ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のブローチによるブローチ加工方法であって、ワークに上記ブローチ本体を先端側から挿入することにより、まず上記第１の外径上がり部の切刃によって外径上がり切削して第１の歯溝を形成し、次いで上記第１の歯溝の歯面を上記歯厚上がり部の切刃によって上記ブローチ本体周方向に追い込むように歯厚上がり切削して第２の歯溝を形成し、さらにこの第２の歯溝の歯面によって上記第２の外径上がり部の切刃を案内しつつ外径上がり切削して上記第１の歯溝よりも溝深さの深い第３の歯溝を形成することを特徴とするブローチ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、内歯車等のブローチ加工に用いられるブローチ、および該ブローチによるブローチ加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような内歯車のブローチ加工として、例えば特許文献１には、外径上がり切削で歯形を粗成形する粗刃と、歯厚上がり切削で歯形を仕上げる仕上げ刃とで構成されたヘリカルブローチにより、自動車用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。
【０００３】
すなわち、このようなヘリカルブローチにおいて、ブローチ本体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てワークに所定の深さの歯溝が形成され、次いでこの粗刃の後端側の仕上げ刃では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ように形成され、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るように歯面が仕上げ加工されてゆく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０６１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このようなヘリカルブローチでは、上記粗刃の切刃と仕上げ刃の切刃と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て螺旋状の上記歯溝を形成してゆくが、このうち粗刃による外径上がり切削では、切刃の鋭角側が反対の鈍角側よりも切れ味が鋭いため、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ゆくことがある。
【０００６】
そして、これに伴い、ワークに所定の深さまで形成される歯溝の歯面も鋭角側に倒れ込むようにして成形誤差が生じることがあり、粗刃に続く仕上げ刃は、こうして誤差が生じた歯面に案内されて、歯面の全体を周方向に追い込むように歯厚上がり切削するので、仕上げ切削された歯形の精度も損なわれてしまうおそれがあった。
【０００７】
本発明は、このような背景の下になされたもので、ワークに生じる成形誤差を抑えて高精度のブローチ加工が可能なブローチ、および該ブローチによるブローチ加工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のブローチは、軸状をなす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形成されており、この切刃部には、上記ブローチ本体の長手方向先端側から順に、上記切刃の外径が後端側に向けて順次大きくなる第１の外径上がり部と、この第１の外径上がり部の後端の切刃から該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、この歯厚上がり部の後端の切刃から該切刃の外径が後端側に向けてさらに順次大きくなる第２の外径上がり部とが備えられていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のブローチ加工方法は、このようなブローチによるブローチ加工方法であって、ワークに上記ブローチ本体を先端側から挿入することにより、まず上記第１の外径上がり部の切刃によって外径上がり切削して第１の歯溝を形成し、次いで上記第１の歯溝の歯面を上記歯厚上がり部の切刃によって上記ブローチ本体周方向に追い込むように歯厚上がり切削して第２の歯溝を形成し、さらにこの第２の歯溝の歯面によって上記第２の外径上がり部の切刃を案内しつつ外径上がり切削して上記第１の歯溝よりも溝深さの深い第３の歯溝を形成することを特徴とする。
【００１０】
このようなブローチおよびブローチ加工方法では、まずブローチ本体の長手方向先端側の第１の外径上がり部から切刃部がワークに切り込まれてゆくが、この第１の外径上がり部の後端側には、歯厚上がり部を介して、この歯厚上がり部の後端の切刃から切刃の外径が後端側に向けてさらに順次大きくなる第２の外径上がり部が備えられているので、第１の外径上がり部によりワークに形成される第１の歯溝の深さは、第２の外径上がり部により形成される第３の歯溝の深さよりも浅くなる。このため、第１の外径上がり部による外径上がり切削により第１の歯溝の歯面に成形誤差が生じても、特許文献１に記載されているように第３の歯溝の深さまで一度に外径上がり切削を行う場合に比べて小さくすることができる。
【００１１】
従って、第１の外径上がり部の後端側に続く歯厚上がり部により歯厚上がり切削して第２の歯溝を形成したときにも、この第２の歯溝の成形誤差を小さく抑えて精度良い歯面を形成することができる。そして、この歯厚上がり部の後端側に続く第２の外径上がり部による外径上がり切削では、こうして精度良く形成された第２の歯溝の歯面によって切刃を案内するようにして第３の歯溝を形成することができるので、上記構成のブローチおよびブローチ加工方法によれば、歯溝の全体に亙って成形誤差を小さく抑えてブローチ加工精度の向上を図ることができる。
【００１２】
なお、これら第１、第２の外径上がり部と、その間に位置する歯厚上がり部に加えて、第３、第４…の外径上がり部や第２、第３…の歯厚上がり部を設けるなど、上記第１の外径上がり部と第２の外径上がり部とを含む３つ以上の外径上がり部と、上記歯厚上がり部を含む２つ以上の歯厚上がり部とを、上記ブローチ本体の長手方向先端側から順に交互に備え、３回以上の外径上がり切削と２回以上の歯厚上がり切削を交互に行うことによって歯溝を形成するようにしてもよい。
【００１３】
また、本発明のブローチにおいて、その歯厚上がり部や第２の外径上がり部は、例えば特許文献１に記載されているようにブローチ本体に着脱可能に取り付けられるシェル部に形成されていてもよいが、第１の外径上がり部と、歯厚上がり部と、第２の外径上がり部とをブローチ本体に一体に形成することにより、シェル部を取り付けるためのスペースを省いてブローチ本体の全長を短縮することができる。このため、ブローチ本体の取り扱い性の向上とコスト削減を図ったり、当該ブローチが装着されるブローチ盤の省スペース化を促したりすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、ワークの歯溝の成形誤差を抑えて高精度のブローチ加工を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１に示す実施形態の第１の外径上がり部による切削形態を示す、切刃をリードに沿って重ね合わせた図である。
【図３】図１に示す実施形態の歯厚上がり部による切削形態を示す、切刃をリードに沿って重ね合わせた図である。
【図４】図１に示す実施形態の第２の外径上がり部による切削形態を示す、切刃をリードに沿って重ね合わせた図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１ないし図４は、本発明のブローチおよびブローチ加工方法の一実施形態を示すものである。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。
【００１７】
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、ワークに対して相対的に軸線Ｏ方向先端側に送り出されて挿入されるとともに該軸線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。
【００１８】
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）と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該軸線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ように配設されている。
【００１９】
そして、これらの切刃５が配設された切刃部４には、軸線Ｏ方向先端側から後端側に向けて順に、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第１の外径上がり部４Ａと、この第１の外径上がり部４Ａの後端の切刃５ＡＮ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４Ｂと、この歯厚上がり部４Ｂの後端の切刃５ＢＮから切刃５の軸線Ｏからの外径が後端側に向けてさらに順次大きくなる第２の外径上がり部４Ｃとが備えられている。これら第１の外径上がり部４Ａと歯厚上がり部４Ｂと第２の外径上がり部４Ｃの切刃５はブローチ本体１に一体に形成されており、すなわち本実施形態のブローチは一体形のヘリカルブローチとされている。
【００２０】
このうち、第１の外径上がり部４Ａにおいて切刃５は、図２に実線で示すようにブローチ本体１の外周面から外周側（刃先側。図２〜図４に共通して上側）への突出高さが軸線Ｏ方向先端の切刃５Ａ１から後端側の切刃５Ａ２、５Ａ３、…の順に一定のピッチで大きくなり、これに伴い軸線Ｏからの外径も順次大きくなるように形成されている。
【００２１】
また、これらの切刃５のブローチ本体１周方向（図２〜図４に共通して左右方向）の両側部は上記リードＬに沿った方向に見て重なり合って、この第１の外径上がり部４Ａにおける最後端の切刃５ＡＮが外径上がり切削をした後では、図３に示すように溝底側（切刃５の刃先側）に向けて漸次幅狭となる略等脚台形状の断面の第１の歯溝Ａがワーク内周に形成されるように切刃５Ａ１〜５ＡＮの形状が設定されている。
【００２２】
ただし、この第１の外径上がり部４Ａにおいて形成される第１の歯溝Ａの溝深さは、ワークに最終的に形成されるべき歯溝（本実施形態では後述する第３の歯溝Ｃ）の溝深さより浅くなるように設定されている。また、こうして第１の外径上がり部４Ａにより形成される第１の歯溝Ａの溝底部とワーク内周への開口部に、図３に示すような上記等脚台形の上底および下底からそれぞれ断面略長方形状に延びる凹部が形成されるように、第１の外径上がり部４Ａの切刃５の刃元（図２〜図４に共通して下側）部分と後端側の切刃５の刃先部分には凸部６が形成されていてもよい。
【００２３】
この第１の外径上がり部４Ａのブローチ本体１後端側に続く歯厚上がり部４Ｂの切刃５は、図３に破線で示すように軸線Ｏ方向先端の切刃５Ｂ１から後端側の切刃５Ｂ２、５Ｂ３、…の順に、軸線Ｏからの外径は第１の外径上がり部４Ａの最後端の切刃５ＡＮの外径以下の範囲で、ブローチ本体１周方向の厚さが順次大きくなるように形成されている。
【００２４】
本実施形態では、この歯厚上がり部４Ｂにおける切刃５Ｂ１、５Ｂ２、…は、そのブローチ本体１周方向の側部が、第１の外径上がり部４Ａにおいて形成された第１の歯溝Ａの断面がなす等脚台形状の斜辺に略平行とされつつ、最後端の切刃５ＢＮに向けて略一定のピッチで順次大きくなるように形成されており、この歯厚上がり部４Ｂにより図４に示すような第１の歯溝Ａよりも溝幅の広い第２の歯溝Ｂが形成される。
【００２５】
なお、こうして歯厚上がり部４Ｂによってワークに形成される第２の歯溝Ｂに、その上記周方向を向く歯面の上記溝底部側に該歯面に鈍角に交差する斜面が形成されるように、歯厚上がり部４Ｂの切刃５の側部と外周縁部（刃先）との交差稜線部には図３に示したような切刃５Ｂ１、５Ｂ２、…５ＢＮの順に重なり合う面取部７が形成されていてもよい。また、上述のような内はすば歯車を加工する場合には、歯厚上がり部４Ｂの切刃５の上記側部はインボリュート曲線をなしていてもよい。
【００２６】
さらに、この歯厚上がり部４Ｂの軸線Ｏ方向後端側に形成される第２の外径上がり部４Ｃにおける切刃５は、刃先側に向かうに従い幅狭となる等脚台形状に形成されていて、その刃元部分の両側部が上記リードＬに沿った方向に見て歯厚上がり部４Ｂの最後端の切刃５ＢＮの両側部と重なり合うとともに、刃先部分の両側部はこの刃元側の両側部の延長線上に位置するように形成されている。従って、上述のように歯厚上がり部４Ｂの切刃５の上記側部がインボリュート曲線をなしているときには、第２の外径上がり部４Ｃの切刃５の側部もインボリュート曲線をなすことになる。
【００２７】
この第２の外径上がり部４Ｃの切刃５も、第１の外径上がり部４Ａの切刃５と同様に図４に破線で示すようにブローチ本体１の外周面から外周側への突出高さが軸線Ｏ方向先端の切刃５Ｃ１から後端側の切刃５Ｃ２、５Ｃ３、…の順に一定のピッチで大きくなり、これに伴い軸線Ｏからの外径が、第１の外径上がり部４Ａの最後端の切刃５ＡＮの外径を超えて順次大きくなるように形成されている。そして、第２の外径上がり部４Ｃの最後端の切刃５ＣＮの突出高さが、ワークに形成される歯溝（第３の歯溝Ｃ）の深さと等しくなるように設定されている。
【００２８】
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施すと、まず第１の外径上がり部４Ａの切刃５Ａ１、５Ａ２、…５ＡＮが順次ワークの内周に切り込まれて第１の歯溝Ａが形成されるが、この第１の外径上がり部４Ａの最後端の切刃５ＡＮの突出高さは、第２の外径上がり部４Ｃによって最終的にワークに形成される第３の歯溝Ｃの深さよりも小さくなる。このため、第１の外径上がり部４Ａによる外径上がり切削により第１の歯溝Ａの歯面が倒れ込むようにして成形誤差が生じても、第３の歯溝Ｃの溝深さまで一度に外径上がり切削を行う場合に比べて、このような歯面の倒れによる成形誤差を小さく抑えることができる。
【００２９】
次いで、第１の外径上がり部４Ａの後端側に続く歯厚上がり部４Ｂによって歯厚上がり切削が行われて第２の歯溝Ｂが形成されて、ワークに形成されるべき歯溝のワーク内周側の部分が仕上げ加工される。ここで、この歯厚上がり切削は、上述のように成形誤差が小さく抑えられた第１の歯溝Ａの歯面を周方向に追い込むように切削することになるので、こうして仕上げ加工されたワーク内周側の第２の歯溝Ｂの歯面も成形誤差を抑えて高精度に仕上げることができる。
【００３０】
そして、この歯厚上がり部４Ｂのさらに後端側に続く第２の外径上がり部４Ｃによって最終的な深さの第３の歯溝Ｃが歯厚上がり切削されるが、このときの第２の外径上がり部４Ｃの切刃５Ｃ１、５Ｃ２、…５ＣＮは、その刃元側の側部を歯厚上がり部４Ｂの最後端の切刃５ＢＮと上記リードＬに沿って見て重なり合うように形成することにより、上述のように高精度に仕上げられた第２の歯溝Ｂの歯面に案内されるようにして歯厚上がり切削してゆくことになる。
【００３１】
従って、このようにして最終的な深さの第３の歯溝Ｃまでブローチ加工されたワークにおいては、その歯面の倒れなどによる成形誤差を少なくすることができる。このため、上記構成のブローチおよびブローチ加工方法によれば、精度の高い内はすば歯車等のブローチ加工を行うことが可能となる。
【００３２】
また、本実施形態のブローチでは、第１の外径上がり部４Ａと、歯厚上がり部４Ｂと、第２の外径上がり部４Ｃとがブローチ本体１に一体に形成されている。この点、例えば最後端の第２の外径上がり部４Ｃや、第２の外径上がり部４Ｃと歯厚上がり部４Ｂをブローチ本体１に着脱可能とされたシェル部に形成してもよいが、その場合には、このようなシェル部自体やシェル部を固定するためのナット等を取り付けるためのスペースをブローチ本体に確保しなければならず、ブローチ本体の全長が長くなることが避けられない。
【００３３】
これに対して、本実施形態のようにこれら第１の外径上がり部４Ａと、歯厚上がり部４Ｂと、第２の外径上がり部４Ｃをブローチ本体１に一体に形成することにより、ブローチ本体１を短縮することができて、その取り扱い性の向上を図るとともにコスト削減を促すことができる。また、このようなブローチが装着されるブローチ盤についても省スペース化を図ることが可能となる。
【００３４】
なお、本実施形態では、上述したようにワークに形成される歯溝が螺旋状に捩れた内はすば歯車等を加工するヘリカルブローチに本発明を適用した場合について説明したが、本発明のブローチやブローチ加工方法は、このようなヘリカルブローチ以外のブローチおよびブローチ加工方法に適用することも可能である。また、本実施形態では、第２の外径上がり部４Ｃがブローチ本体１の最後端に形成されているが、これよりも後端側に第２の歯厚上がり部や第３の外径上がり部を形成するなど、上記第１、第２の外径上がり部４Ａ、４Ｃを含む３つ以上の外径上がり部と、上記歯厚上がり部４Ｂを含む２つ以上の歯厚上がり部とを、ブローチ本体１の長手方向先端側から順に交互に切刃部４に備えて、さらに段階的に歯溝を形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  ブローチ本体
４  切刃部
４Ａ  第１の外径上がり部
４Ｂ  歯厚上がり部
４Ｃ  第２の外径上がり部
５  切刃
５Ａ１、５Ａ２、…５ＡＮ  第１の外径上がり部４Ａの切刃
５Ｂ１、５Ｂ２、…５ＢＮ  歯厚上がり部４Ｂの切刃
５Ｃ１、５Ｃ２、…５ＣＮ  第２の外径上がり部４Ｃの切刃
Ａ  第１の歯溝
Ｂ  第２の歯溝
Ｃ  第３の歯溝
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）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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