ブローチ

【課題】加工負荷を低減させることにより、工具寿命を延ばすことができるブローチを提供する。
【解決手段】軸方向に複数設けられ、ワークＷに対して径方向外側に向けて切削加工を行うスプライン刃２１と、スプライン刃２１の後方において軸方向に複数設けられ、当該スプライン刃２１により切削されたワークＷの被加工部Ｗｂに対して周方向に向けて塑性加工を行い、当該被加工部Ｗｂを歯溝Ｗｄに仕上げる塑性仕上刃３１とを備えるようにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物の表面に溝形状を加工するブローチに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、建設車両、工作機械等に使用される部品の中には、その表面にキー溝、スプライン溝、セレーション溝、歯車用の歯溝等の複雑な溝形状を有する部品が多数ある。このような複雑な溝形状を、ワンパスで荒加工から仕上げ加工までを行うものとしてブローチ加工が実施されている。
【０００３】
ブローチ加工はブローチと称せられる軸状の工具を用いて溝加工を行うものである。そして、このブローチはその軸方向に多段に配置される各種切刃を有しており、ブローチ加工を行う場合には、ブローチを被加工物に予め加工された下孔に挿入した後、引き抜き、または、押し込んで、その軸方向に移動させることにより、被加工物の表面に溝を加工することができる。
【０００４】
しかしながら、ブローチ加工においては、被加工物の下孔にブローチを貫通移動させることから、ブローチの外径はその下孔の内径よりも小径に設定されている。これにより、ブローチと下孔との間には僅かな隙間が生じてしまい、この隙間の分だけ被加工物の心出しが不十分になっていた。
【０００５】
そこで、従来から、加工時において被加工物との同心度の向上を図ったブローチが種々提供されており、このような従来のブローチは、例えば、特許文献１,２に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１６０５５９号公報
【特許文献２】特開２００４−３２２２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のブローチにおいては、被加工物の内周面全周に亘り塑性加工を行っているので、塑性加工領域が広範囲となり、ブローチに対して大きな加工負荷が作用してしまう。また、特許文献２のブローチにおいては、塑性加工のみで溝形状を形成させているので、特許文献１と同様に、大きな加工負荷が作用してしまう。この結果、特許文献１，２のブローチにおいては、度重なる使用において破損してしまい、工具寿命の短縮を招くおそれがあった。
【０００８】
従って、本発明は上記課題を解決するものであって、加工負荷を低減させることにより、工具寿命を延ばすことができるブローチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する第１の発明に係るブローチは、
軸方向に複数設けられ、被加工物に対して径方向外側に向けて切削加工を行う切れ刃と、
前記切れ刃の後方において軸方向に複数設けられ、前記切れ刃により切削された前記被加工物の被加工部に対して周方向に向けて塑性加工を行い、前記被加工部を所定の溝形状に仕上げる仕上げ刃とを備える
ことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第２の発明に係るブローチは、
第１の発明に係るブローチにおいて、
前記仕上げ刃の後部に逃げ面を形成する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
従って、本発明に係るブローチによれば、仕上げ刃の加工代を小さくすることができるので、塑性加工時における負荷が低減され、工具寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るブローチについて図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明の第１実施例に係るブローチの概略構成図、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図２（ｂ）は同図（ａ）のＰ部拡大図、図３は切削刃部の縦断面図、図４（ａ）は図１のＢ−Ｂ矢視断面図、図４（ｂ）は同図（ａ）のＱ部拡大図、図５は塑性刃部の縦断面図、図６は各段の塑性仕上刃のピッチ円上における断面形状を示した図、図７は塑性仕上刃の側方斜視図、図８（ａ）はワーク正面図、図８（ｂ）は同図（ａ）のＲ部拡大図、図９（ａ）は各段のスプライン刃により順次切削加工されたときのワークの加工状態を示した図、図９（ｂ）は各段の塑性仕上刃により順次塑性加工されたときのワークの加工状態を示した図、図１０は他の塑性仕上刃の形状を示した側方斜視図である。
【００１４】
図１に示すブローチ１は、ワーク（被加工物）Ｗに予め加工された下孔Ｗａに挿入されることで、当該ワークＷの内周面に歯溝Ｗｄを加工する工具である（図８（ａ），（ｂ）参照）。このブローチ１は、その前方から後方に亘り、前部シャンク部１０、切削刃部２０、塑性刃部３０、及び後部シャンク部４０を備えている。
【００１５】
図１に示すように、前部シャンク部１０は、その前端に設けられる前方支持部１１と、その後端に設けられる前方案内部１２とを有している。前方支持部１１は図示しないブローチ盤に支持されるものである。また、前方案内部１２は前案内部１２ａ及び後案内部１２ｂを有している。前案内部１２ａは、その外径が前方から後方にかけて漸次大きくなるようにテーパ状に形成されている。一方、後案内部１２ｂは、前案内部１２ａの後端から連続的に形成されると共に、その外径寸法が前案内部１２ａの後端と同一の円柱状をなしている。即ち、加工時に後案内部１２ｂがワークＷの下孔Ｗａに挿入されることで、ワークＷの心出しが行われる。
【００１６】
図１乃至図３に示すように、切削刃部２０には複数のスプライン刃２１が設けられている。スプライン刃２１は、ブローチ１（切削刃部２０）の軸部外周面における周方向において等角度間隔で、且つ、ブローチ軸方向において等間隔にＳｎ段（ｎはスプライン刃２１の段数に対応）設けられている。そして、ブローチ軸方向において配列されるＳｎ段のスプライン刃２１は、１段目からＳｎ段目に向かうに従って、その高さが漸次高くなるように形成されている。即ち、前段からのその高さの増加分が各段のスプライン刃２１における切込量となる。
【００１７】
図１及び図４乃至図７に示すように、塑性刃部３０には複数の塑性仕上刃３１が設けられている。塑性仕上刃３１は、ブローチ１（塑性刃部３０）の軸部外周面における周方向において等角度間隔で、且つ、ブローチ軸方向において等間隔にＢｎ段（ｎは塑性仕上刃３１の段数に対応）設けられている。そして、ブローチ軸方向において配列されるＢｎ段の塑性仕上刃３１は、その高さが同じになるように形成されると共に、１段目からＢｎ段目に向かうに従って、その歯厚が漸次大きくなるように形成されている。更に、各段の塑性仕上刃３１においては、各歯面長さ（ランド幅）が同じ長さに形成されており、これら各歯面は、当該歯面とブローチ軸に平行な面とがなす角度であるアプローチ角度がαで形成されている。
【００１８】
また、塑性仕上刃３１は、前傾斜面３１ａ、上傾斜面３１ｂ、後鉛直面３１ｃ、左右のアプローチ面３１ｄ、及び左右のストレートランド３１ｅを有している。前傾斜面３１ａは後方に向かうに従って高くなるように傾斜している。上傾斜面３１ｂは前傾斜面３１ａの後端から後方に向かうに従って高くなるように傾斜している。後鉛直面３１ｃはブローチ軸と直交するように形成されている。左右のアプローチ面３１ｄは上記アプローチ角度αで形成されている。左右のストレートランド３１ｅはブローチ軸と平行、即ち、アプローチ角度が０度で形成されており、アプローチ面３１ｄと共にワークＷを塑性加工する歯面を構成している。
【００１９】
図１に示すように、後部シャンク部４０は、その前端に設けられる後方案内部４１と、その後端に設けられる後方支持部４２とを有している。後方案内部４１は加工終了時にワークＷの開口部内に配置され、当該ワークＷを保持するものである。また、後方支持部４２は図示しないブローチ盤に支持されるものである。
【００２０】
次に、上述したブローチ１を用いて加工するときの動作について説明する。
【００２１】
先ず、図８（ａ）に示すように、ワークＷにブローチ１の後案内部１２ｂが貫通できる程度の下孔Ｗａを形成した後、当該ワークＷをブローチ盤上に設置する。一方、ブローチ１をワークＷの下孔Ｗａと対向するように、その後方支持部４２を介してブローチ盤に固定する。
【００２２】
次いで、ワークＷをブローチ１に向けて移動させながら下孔Ｗａに当該ブローチ１を貫通させる。このとき、ワークＷはブローチ盤上に固定されずに設置されているので、ワークＷの下孔Ｗａに前方案内部１２の前案内部１２ａ及び後案内部１２ｂが順次貫通されることになり、ワークＷが滑らかに移動してその心出しが行われる。
【００２３】
次いで、ワークＷがブローチ１に貫通した状態で、ブローチ１の前方支持部１１をブローチ盤に固定する。そして、ブローチ１を前方に押し出すことにより、切削刃部２０がワークＷの下孔Ｗａに移動して切削加工が行われる。このとき、図９（ａ）に示すように、ワークＷの下孔Ｗａには１段目のスプライン刃２１からＳｎ段目のスプライン刃２１が順次通過することになり、最終的にＳｎ段目のスプライン刃２１の歯形と略同一の断面形状をした被加工部Ｗｂが、ワークＷの内周面の周方向において等角度間隔で、且つ、直線状に形成される。即ち、切削刃部２０においては、ワークＷに対し、ブローチ１の径方向外側への切削加工のみ行われる。
【００２４】
次いで、更に、ブローチ１を前方に押し出すことにより、塑性刃部３０がワークＷ内に移動して塑性加工が行われる。このとき、図９（ｂ）に示すように、ワークＷの被加工部Ｗｂには１段目の塑性仕上刃３１からＢｎ段目の塑性仕上刃３１が順次通過することになり、当該ワークＷの被加工部Ｗｂにおける両側の塑性加工代Ｗｃが同時に順次塑性加工される。そして、図８（ｂ）に示すように、Ｂｎ段目の塑性仕上刃３１における塑性加工が終了すると、ワークＷに所定形状の歯溝Ｗｄが形成される。即ち、塑性刃部３０においては、ワークＷに対し、ブローチ１の周方向への塑性加工のみ行われる。
【００２５】
なお、図１０に示すように、ストレートランド３１ｅの後方において、面取りされた逃げ面３１ｆを形成させても構わない。これにより、塑性仕上刃３１の強度が向上され、ストレートランド３１ｅの破損が防止される。
【００２６】
従って、本発明に係るブローチによれば、スプライン刃２１によりワークＷに対して径方向外側に向けて切削加工を行って被加工部Ｗｂを形成した後、塑性仕上刃３１によりこのワークＷの被加工部Ｗｂに対して周方向に向けて塑性加工を行って、ワークＷの内周面に歯溝Ｗｄを形成することにより、ワークＷの塑性加工代Ｗｃを小さくすることができる。この結果、塑性仕上刃３１への加工負荷が低減されるので、ブローチ１の工具寿命を延ばすことができる。また、塑性仕上刃３１の後部に逃げ面３１ｆを形成させることにより、塑性仕上刃３１の強度が向上されるので、更に工具寿命を延ばすことができる。
【実施例２】
【００２７】
図１１は本発明の第２実施例に係るブローチの概略構成図、図１２（ａ）は図１１のＣ−Ｃ矢視断面図、図１２（ｂ）は同図（ａ）のＳ部拡大図、図１３は切削刃部の縦断面図、図１４（ａ）は図１１のＤ−Ｄ矢視断面図、図１４（ｂ）は同図（ａ）のＴ部拡大図、図１５は塑性刃部の縦断面図、図１６は各段の塑性仕上刃のピッチ円上における断面形状を示した図、図１７は塑性仕上刃の側方斜視図、図１８（ａ）はワーク正面図、図１８（ｂ）は同図（ａ）のＵ部拡大図、図１９（ａ）は各段のスプライン刃により順次切削加工されたときのワークの加工状態を示した図、図１９（ｂ）は各段の塑性仕上刃により順次塑性加工されたときのワークの加工状態を示した図、図２０は他の塑性仕上刃の形状を示した側方斜視図である。
【００２８】
図１１に示すブローチ２は、ワーク（被加工物）Ｗに予め加工された下孔Ｗａに挿入されることで、当該ワークＷの内周面に歯筋がねじれた歯溝Ｗｇを加工する工具である（図１８（ａ），（ｂ）参照）。このブローチ２は、その前方から後方に亘り、前部シャンク部６０、切削刃部７０、塑性刃部８０、及び後部シャンク部９０を備えている。
【００２９】
図１１に示すように、前部シャンク部６０は、その前端に設けられる前方支持部６１と、その後端に設けられる前方案内部６２とを有している。前方支持部６１は図示しないブローチ盤に支持されるものである。また、前方案内部６２は前案内部６２ａ及び後案内部６２ｂを有している。前案内部６２ａは、その外径が前方から後方にかけて漸次大きくなるようにテーパ状に形成されている。一方、後案内部６２ｂは、前案内部６２ａの後端から連続的に形成されると共に、その外径寸法が前案内部６２ａの後端と同一の円柱状をなしている。即ち、加工時に後案内部６２ｂがワークＷの下孔Ｗａに挿入されることで、ワークＷの心出しが行われる。
【００３０】
図１１乃至図１３に示すように、切削刃部７０には複数のスプライン刃７１が設けられている。スプライン刃７１は、ブローチ２（切削刃部７０）の軸部外周面における周方向において等角度間隔で、且つ、ブローチ軸方向において等間隔にＳｎ段（ｎはスプライン刃７１の段数に対応）設けられている。そして、ブローチ軸方向において配列されるＳｎ段のスプライン刃７１は、１段目からＳｎ段目に向かうに従って、その高さが漸次高くなるように形成されている。即ち、前段からのその高さの増加分が各段のスプライン刃７１における切込量となる。
【００３１】
図１１及び図１４乃至図１７に示すように、塑性刃部８０には複数の塑性仕上刃８１が設けられている。塑性仕上刃８１は、ブローチ２（塑性刃部８０）の軸部外周面における周方向において等角度間隔で、且つ、ブローチ軸方向において等間隔にＢｎ段（ｎは塑性仕上刃８１の段数に対応）設けられている。そして、ブローチ軸方向において配列されるＢｎ段の塑性仕上刃８１は、その高さが同じになるように形成されると共に、１段目からＢｎ段目に向かうに従って、その歯厚が漸次大きくなるように形成されている。更に、各段の塑性仕上刃８１においては、各歯面長さ（ランド幅）が同じ長さに形成されており、これら各歯面は、当該歯面とブローチ軸に平行な面とがなす角度であるアプローチ角度がαで形成されている。
【００３２】
なお、塑性仕上刃８１は、少なくとも左右どちらか一方の歯面がアプローチ角度αを有している。本実施例においては、図１６に示すように、３段ずつ交互にアプローチ角度αを有するように塑性仕上刃８１の歯面を形成し、その３段目から反対側の歯面にもアプローチ角度αが付与されている。そして、最終的には、Ｂｎ段の塑性仕上刃８１においては、左右両側の歯面にアプローチ角度αが付与されている。
【００３３】
ここで、各段の塑性仕上刃８１の中から代表してＢｎ段目の塑性仕上刃８１について説明する。図１７に示すように、Ｂｎ段目の塑性仕上刃８１は、前傾斜面８１ａ、上傾斜面８１ｂ、後鉛直面８１ｃ、左右のアプローチ面８１ｄ、及び左右のストレートランド８１ｅを有している。前傾斜面８１ａは後方に向かうに従って高くなるように傾斜している。上傾斜面８１ｂは前傾斜面８１ａの後端から後方に向かうに従って高くなるように傾斜している。後鉛直面８１ｃはブローチ軸と直交するように形成されている。左右のアプローチ面８１ｄは上記アプローチ角度αで形成されている。左右のストレートランド８１ｅはブローチ軸と平行、即ち、アプローチ角度が０度で形成されており、アプローチ面８１ｄと共にワークＷを塑性加工する歯面を構成している。
【００３４】
なお、図１６に示すように、塑性仕上刃８１においてアプローチ角度αが０度の場合には、その歯面はストレートランド８１ｅのみで形成されている。即ち、ストレートランド８１ｅからなる歯面においては塑性加工は行われず、このストレートランド８１ｅがガイド面となる。
【００３５】
図１１に示すように、後部シャンク部９０は、その前端に設けられる後方案内部９１と、その後端に設けられる後方支持部９２とを有している。後方案内部９１は加工終了時にワークＷの開口部内に配置され、当該ワークＷを保持するものである。また、後方支持部９２は図示しないブローチ盤に支持されるものである。
【００３６】
次に、上述したブローチ２を用いて加工するときの動作について説明する。
【００３７】
先ず、図１８（ａ）に示すように、ワークＷにブローチ２の後案内部６２ｂが貫通できる程度の下孔Ｗａを形成した後、当該ワークＷをブローチ盤上に設置する。一方、ブローチ２をワークＷの下孔Ｗａと対向するように、その後方支持部６２を介してブローチ盤に固定する。
【００３８】
次いで、ワークＷをブローチ２に向けて移動させながら下孔Ｗａに当該ブローチ２を貫通させる。このとき、ワークＷはブローチ盤上に固定されずに設置されているので、ワークＷの下孔Ｗａに前方案内部６２の前案内部６２ａ及び後案内部６２ｂが順次貫通されることになり、ワークＷが滑らかに移動してその心出しが行われる。
【００３９】
次いで、ワークＷがブローチ２に貫通した状態で、ブローチ２の前方支持部６１をブローチ盤に固定する。そして、ブローチ２を回転駆動させながら前方に押し出すことにより、切削刃部７０がワークＷの下孔Ｗａに移動して切削加工が行われる。このとき、図１９（ａ）に示すように、ワークＷの下孔Ｗａには１段目のスプライン刃７１からＳｎ段目のスプライン刃７１が順次通過することになり、最終的にＳｎ段目のスプライン刃７１の歯形と略同一の断面形状をした被加工部Ｗｅが、ワークＷの内周面の周方向において等角度間隔で、且つ、らせん状に形成される。即ち、切削刃部７０においては、ワークＷに対し、ブローチ２の径方向外側への切削加工のみ行われる。
【００４０】
次いで、更に、ブローチ２を回転駆動させながら前方に押し出すことにより、塑性刃部８０がワークＷ内に移動して塑性加工が行われる。このとき、図１９（ｂ）に示すように、ワークＷの被加工部Ｗｅには１段目の塑性仕上刃８１からＢｎ段目の塑性仕上刃８１が順次通過することになり、当該ワークＷの被加工部Ｗｅにおける両側の塑性加工代Ｗｆが順次塑性加工される。また、左右いずれか一方の歯面がストレートランド８１ｅのみで形成される塑性仕上刃８１においては、その歯面がガイド面となるので、ブローチ２が回転してねじれた歯溝を加工する場合であっても、安定した塑性加工が行われる。そして、図１８（ｂ）に示すように、Ｂｎ段目の塑性仕上刃８１における塑性加工が終了すると、ワークＷに所定形状の歯溝Ｗｇが形成される。即ち、塑性刃部８０においては、ワークＷに対し、ブローチ２の周方向への塑性加工のみ行われる。
【００４１】
なお、図２０に示すように、ストレートランド８１ｅの後方において、面取りされた逃げ面８１ｆを形成させても構わない。これにより、塑性仕上刃８１の強度が向上され、ストレートランド８１ｅの破損が防止される。
【００４２】
従って、本発明に係るブローチによれば、スプライン刃７１によりワークＷに対して径方向外側に向けて切削加工を行って被加工部Ｗｅを形成した後、塑性仕上刃８１によりこのワークＷの被加工部Ｗｅに対して周方向に向けて塑性加工を行って、ワークＷの内周面に歯溝Ｗｇを形成することにより、ワークＷの塑性加工代Ｗｆを小さくすることができる。この結果、塑性仕上刃８１への加工負荷が低減されるので、ブローチ２の工具寿命を延ばすことができる。また、塑性仕上刃８１の後部に逃げ面８１ｆを形成させることにより、塑性仕上刃８１の強度が向上されるので、更に工具寿命を延ばすことができる。
【００４３】
しかも、塑性仕上刃８１により塑性加工を行うことにより、ワークＷの被加工面に圧縮応力が付加されるので、面精度が向上されるだけでなく、被加工面が硬く成形される。従って、本実施例のように、ワークＷの内周面に歯溝Ｗｇを形成する場合には、塑性加工される被加工面は内歯車の歯面となるので、高精度の歯厚寸法を有する内歯車を製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
加工面粗さの向上を図ることができるブローチ加工に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施例に係るブローチの概略構成図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）は（ａ）のＰ部拡大図である。
【図３】切削刃部の縦断面図である。
【図４】（ａ）は図１のＢ−Ｂ矢視断面図、（ｂ）は（ａ）のＱ部拡大図である。
【図５】塑性刃部の縦断面図である。
【図６】各段の塑性仕上刃のピッチ円上における断面形状を示した図である。
【図７】塑性仕上刃の側方斜視図である。
【図８】（ａ）はワーク正面図、（ｂ）は（ａ）のＲ部拡大図である。
【図９】（ａ）は各段のスプライン刃により順次切削加工されたときのワークの加工状態を示した図、（ｂ）は各段の塑性仕上刃により順次塑性加工されたときのワークの加工状態を示した図である。
【図１０】他の塑性仕上刃の形状を示した側方斜視図である。
【図１１】本発明の第２実施例に係るブローチの概略構成図である。
【図１２】（ａ）は図１１のＣ−Ｃ矢視断面図、（ｂ）は（ａ）のＳ部拡大図である。
【図１３】切削刃部の縦断面図である。
【図１４】（ａ）は図１１のＤ−Ｄ矢視断面図、（ｂ）は（ａ）のＴ部拡大図である。
【図１５】塑性刃部の縦断面図である。
【図１６】各段の塑性仕上刃のピッチ円上における断面形状を示した図である。
【図１７】塑性仕上刃の側方斜視図である。
【図１８】（ａ）はワーク正面図、（ｂ）は（ａ）のＵ部拡大図である。
【図１９】（ａ）は各段のスプライン刃により順次切削加工されたときのワークの加工状態を示した図、（ｂ）は各段の塑性仕上刃により順次塑性加工されたときのワークの加工状態を示した図である。
【図２０】他の塑性仕上刃の形状を示した側方斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１，２ブローチ
１０，６０前部シャンク部
２０，７０切削刃部
３０，８０塑性刃部
４０，９０後部シャンク部
１１，６１前方支持部
１２，６２前方案内部
２１，７１スプライン刃
３１，８１塑性仕上刃
４１，９１後方案内部
４２，９２後方支持部
３１ａ，８１ａ前傾斜面
３１ｂ，８１ｂ上傾斜面
３１ｃ，８１ｃ後鉛直面
３１ｄ，８１ｄアプローチ面
３１ｅ，８１ｅストレートランド
３１ｆ，８１ｆ逃げ面
Ｗワーク
Ｗａ下孔
Ｗｂ，Ｗｅ被加工部
Ｗｃ，Ｗｆ塑性加工代
Ｗｄ，Ｗｇ歯溝
α アプローチ角度

【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に複数設けられ、被加工物に対して径方向外側に向けて切削加工を行う切れ刃と、
前記切れ刃の後方において軸方向に複数設けられ、前記切れ刃により切削された前記被加工物の被加工部に対して周方向に向けて塑性加工を行い、前記被加工部を所定の溝形状に仕上げる仕上げ刃とを備える
ことを特徴とするブローチ。
【請求項２】
請求項１に記載のブローチにおいて、
前記仕上げ刃の後部に逃げ面を形成する
ことを特徴とするブローチ。

【図１】