JP2551651B2 - 旋削ブローチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ピンミラーカッタに代えてクランクシャ
フトの円筒部（ピン・ジャーナル）を削るのに用いるブ
ローチ、特に、略円板状に形成されたボディの外周に分
割切刃を配列し、ボディを微速回転させながら送りをか
ける方式の旋削ブローチに関する。

〔従来の技術〕

周知の旋削ブローチの中に、分割切刃を有するもの、
即ち、工具の加工部を粗加工部、中仕上げ部、最終仕上
部等に分け、それぞれの加工部に複数のスローアウエイ
チップを被削域が分担切削されるように配列して取付け
たものがある。この種の旋削ブローチは、１枚刃タイプ
のブローチと違ってチップの振れ精度が仕上げ精度を左
右し、従って、仕上部の切刃は振れ精度を調整可能とな
してある。

ところが、この刃振れ精度の調整は、いずれも切刃チ
ップを個々に加工径方向に微移動させる方法で行なって
いるため、従来の旋削ブローチには下記の問題が生じて
いた。

〔発明が解決しようとする課題〕

第２図に示す如きクランクシャフトＡは、高能率加工
のために複数の円筒部ａを図のように同時加工すること
がある。ところが、クランクシャフトは剛性が充分でな
いので各円筒部に同じ切削抵抗が作用しても場所によっ
て変形量が異なる。また、ワークを除去する体積はそれ
ぞれの円筒部で異なるため、切削熱の差で各ブローチの
熱膨脹量にも差が生じ、これ等が原因で、各ブローチの
工具径を一致させておくと、場所によって円筒部の仕上
げ寸法にバラツキが生じる。このバラツキは、仕上部の
切刃位置を調整すれば補正可能であるが、従来の方式に
よるとチップを個々に動かすため、効率的な調整が望め
ない。

この発明は、この問題点を解決して簡単な操作で高加
工精度が得られる旋削ブローチを提供しようとするもの
である。

〔課題を解決するための手段〕

この発明のブローチは、上記の問題点を無くすため、
略円板状となすボディの外周部を周方向に複数分割され
たセグメントで構成し、このセグメントを、円周上に座
面を有するセグメント支持部材の外周に位置決めして着
脱自在に取付ける。また、各々が分割刃の構成チップを
備えるセグメントのうち、最後にクランクシャフト円筒
部を仕上げる仕上げ用セグメントとセグメント支持部材
との間に仕上用セグメント全体を加工径方向に位置調整
する加工径方向位置調整機構を設け、さらに、仕上用セ
グメントに先行してクランクシャフト円筒部を加工する
中仕上用セグメントに、クランクシャフト円筒部の外周
を削る切刃チップの加工径方向位置調整機構を設ける。

なお、仕上用セグメントの側端部に設ける切刃チップ
は、セグメント本体にそのチップの径方向及び幅方向位
置調整ユニットを設けてこのユニットに取付けるのが望
ましい。

また、後述する理由から、仕上用セグメントの側端の
切刃チップは、コーナアールのみ、又はコーナアールと
これに続く微小長さのサラエ刃が有効刃となる刃形に
し、かつ、コーナアールのみが有効刃となるものについ
ては工具軸と直角面に対して側面側に１゜30′〜２゜3
0′の逃げ角を付し、一方、コーナアールに続いてサラ
エ刃を有するものについてはサラエ刃長さを3mm以下し
てそのサラエ刃に上記直角面とのなす角が10′〜40′の
傾きをつけるのが望ましい。

さらに、先行用セグメントの切刃チップのうち、送り
方向後尾のチップをセグメント本体に組付けた径方向位
置調整ユニットに取付けること、或いは、セグメント本
体のチップ座にねじ止めする各切刃チップの止めねじ挿
入孔を設けた側面中央部を、厚み方向（加工幅方向）に
凹ませてこの凹部に上記チップ座を進入させておくこと
は、ブローチの更なる信頼性向上に有効に作用する。

〔作用〕

仕上用セグメントとセグメント支持部材との間に設け
た加工径方向位置調整機構を操作すると、仕上用セグメ
ントの全切刃がセグメント本体と共に同時に加工径方向
に移動する。従って、クランクシャフトの変形量、工具
の熱膨脹量の差による加工径のバラツキの補正に必要な
仕上用セグメント全体の加工径調整は僅か１回の操作で
済む。

また、中仕上用セグメントにクランクシャフト円筒部
の外周切削用切刃チップの加工径方向位置調整機構を具
体させたので、仕上用セグメントの切刃の加工径方向位
置調整によって生じる仕上代の変動を中仕上用セグメン
トの後尾の切刃の加工径方向位置調整によって吸収で
き、複数ブローチ間での仕上代を均一化して仕上精度に
バラツキが出ることを防止することができる。

なお、請求項２の構成を付加すると、仕上用切刃の位
置を加工幅方向に調整して加工幅の精度を高めることが
できる。また、請求項３、４の構成は加工面粗さの改善
に役立つ。さらに、請求項５の構成は、後述するよう
に、仕上用セグメントの各刃の切削負担量を均一化する
のに役立つ。

〔実施例〕

以下、添付図面に基いてこの発明の旋削ブローチの一
具体例を説明する。

第１図及び第２図に示すように、ブローチ１は、軸心
と同心円の座面2a、その座面の中央部に突出させた周方
向突条2b、突条2bと直交する計５個の軸方向キー2cを有
するセグメント支持軸２と、周方向に複数に分割して軸
２の外周にボルト止めしたセグメント３、４、４′、
５、６と、２と６との間に設けたセグメント６の加工径
方向位置調整機構７とから成り、全体が略円板状になっ
ている。８は締結ボルトであり、このボルトによって固
定されるセグメントの各々は、突条2bとキー2cをこれ等
に対応して設けた溝に嵌合させて工具軸方向と周方向に
位置決めされている。また、これ等のセグメントは、３
がレスト溝を先行して削る先行部、４、４′がカウンタ
ーウエイト側面部を削る粗加工部、５がクランクシャフ
ト円筒部の外周とカウンターウエイト側面の一部を粗加
工する粗仕上部、６がクランクシャフト円筒部を最終仕
上げする仕上部となっている。

これ等のセグメントには、各セグメントに割り当てら
れた切削域を分担切削する切刃チップをステップ配置し
て取付けてあるが、この切刃チップは、セグメント本体
に直付けするものと位置調整可能に取付けるものゝ２種
類があるので区別のために前者を９、後者を10の符号で
示す。11は、仕上用セグメント６に設けた側端部切刃チ
ップ（第３図における上側の２個）の径方向及び幅方向
位置調整ユニット、12は中仕上用セグメント５の後尾に
設けたチップの径方向位置調整ユニット、13は先行用セ
グメント３に設けた後尾チップの径方向位置調整ユニッ
トであり、これ等については後に解説する。

上記仕上用セグメント６の部分に設けた調整機構７
は、突条2b、キー2c、ボルト８を避けてセグメント本体
6aの内径溝面と支持軸２の外径平坦面との間に接線（６
の周方向中間部での接線）方向に配置したテーパ角が小
さくて横断面は四角いくさび7aと、このくさびを長手方
向にスライドさせるボルト7bと、支持軸２に固定したボ
ルトの反力受け7cとで構成されており、ボルト８を緩め
てボルト7bを操作すると、セグメント６の全体が径方向
微動して６の全切刃の加工径が調整される。

また、仕上用セグメント６に設けた調整ユニット11
は、第６図に示すように、セグメント本体6aの側面の座
溝に挿入したロケータ（可動ブロック）11a、このロケ
ータ11aを座溝の側面に引きつけるねじ11b、ロケータ11
aの下端のテーパ面とセグメント本体6aとの間に挿入し
たくさび11c、そのくさびの圧入ねじ11d、ロケータ上端
側を側方に押す加工ねじ11eから成る。このユニット11
は、ねじ11eを締め込むと外側端の切刃チップ10を取付
けたロケータ11aが図のように傾き、クランクシャフト
円筒部側面の加工幅が変わる。このとき、ロケータ11a
は下端コーナ部を支点にして傾くため、加工幅の調整に
は加工径の変動が伴うが、これは、くさび11cの圧入量
調整で補正し得る。なお、ロケータ11aの横移動は本体6
aとの間にくさびを挿入して行なってもよいが、厚みの
薄い旋削ブローチにはスペース面で第６図の調整機構が
適している。但し、この機構を用いる場合には、ロケー
タ11aの傾きによって、そのロケータに取付けたチップ1
0のすくい面と逃げ面との交差稜が加工径よりも外側に
飛び出す恐れがあるので、これによる加工面粗さの悪化
を避けるため、外側端のチップはコーナアール部のみ又
はコーナアールとこれに続く微小長さのサラエ刃（第７
図のｌの部分）が有効刃となるものを選択する。14は６
に設けた他のチップの径方向調整機構であって、チップ
を支持したロケータ14aを、調整ねじで推進させるくさ
びによって半径方向に移動させる。また、ロケータ14a
の固定はねじに引込まれるくさび状の押え金15によって
行なわれる。

このほか、旋削ブローチによる加工では、第８図のよ
うに、工具の送りf₁が一定していても、円筒部側面の加
工ではワーク半径方向の送りf₂、f₃がワーク中心から離
れるほど大きくなって外径側ほど加工面粗さが粗くなる
ので、面粗さの改善策として、第６図の形状のチップ10
は側面側の逃げ角度γを１゜30′〜２゜30′の範囲に収
めるのがよい。また、第７図のチップ10はｌを3mm以下
としてγ′を10′〜40′の範囲に収めるのがよい。

次に、中仕上用セグメント５の切刃チップは、数個を
１組として複数組設けると共に、最後尾の１組のチップ
は調整ユニット12のホルダブロック12aに取付けてあ
る。ホルダブロック12aは、中仕上用セグメント本体5a
の周方向後部に設けた座溝内にシム12bと周方向、加工
幅方向の各位置決めキー12c、12dを介して挿入され、セ
グメント本体5aにボルト12eで固定されている。従っ
て、シム12bの交換が可能であり、そのシムの厚みを変
えるとホルダブロック12aが加工径方向に変位して中仕
上げの加工径が変わる。このように、中仕上用セグメン
ト５に加工径の調整ユニット12を設けておくと、高精度
加工面でより一層有利になる。即ち、クランクシャフト
各部での加工径のバラツキの補正のために調整機構７で
仕上用セグメント６の加工径を調整すると、複数ブロー
チ間での仕上代が不均一になり、加工径の高精度維持が
難しくなる。しかし、調整ユニット12があれば仕上代を
効率良く均一化して上の不都合を解消し得る。

調整ユニット13は、先行用セグメント３が削るレスト
溝の深さ調整のために設けてある。即ち、図のブローチ
においては、先行用セグメントの切刃チップは、周方向
に位置ずれさせた３個をセグメント本体3aの幅方向中央
部に整列させて径方向に略均一段差がつくようにステッ
プ配置してあるが、クランクシャフト円筒部の幅方向中
央部を切る先行用セグメント３の加工径と中仕上用セグ
メント５の加工径が異なると仕上代を残した被加工円筒
部に段差が生じ、仕上用セグメントの各刃の切削負担量
が安定しない。そこで、先行用セグメントの最終刃の加
工径を中仕上用セグメントの最終刃加工径と一致させる
ために調整ユニット13を設けてある。この調整ユニット
13は、セグメント本体3a外周のポケットに径方向には移
動可能、幅方向には移動不可に係合させて前面側をねじ
に引込まれる押え金15でクランプしたロケータ13a、ロ
ケータ位置を変えるアジャストスクリュー13bで構成さ
れ、押え金15を緩めてスクリュー13bの回転操作でロケ
ータ11aと共に切刃チップ10を径方向に移動させるよう
になっている。

なお、先行用セグメントに設ける切刃チップは、厚み
のあまりない本体3aに配置されるので、ロケータ13aで
支持するもの、本体3aに直付けするもの共、止めねじの
ねじ込み量を充分に確保し難い。そのため、第９図に示
すようなクランプ構造を採用してねじ孔加工部の厚み不
足を補ない、チップのクランプ強度を高めてある。即
ち、図のように、止めねじ16の挿入孔を加工してある側
面中央部に凹所9a（10a）を設け、この凹所9aに本体3a
又はロケータ13aに形成された突起状のチップ座を進入
させて切刃の有効長さを短くせずにチップ座に設けるね
じ孔の孔長さl₁を増加させてある。

さらに、先行用セグメントの最後尾チップのみセグメ
ント本体の幅方向中央部に配置し、その他は中心から１
〜2mmずらして配置してある。これは、先行用セグメン
トのチップを全て中央に整列させると、最後尾のチップ
に近づくにつれて溝深さが深くなり、切屑がつまり易く
なるため、溝幅をチップ幅よりも広くして切屑づまりを
防止するためである。

〔効果〕

以上のように、この発明の旋削ブローチは、周方向に
分割して取付けたセグメントのうち、最後尾の仕上用セ
グメントをセグメント支持部材との間に設けた調整機構
により径方向に一括して位置調整可能となしたものであ
るから、クランクシャフト円筒部の複数同時加工におい
て発生するクランクシャフトの変形量差、ブローチの熱
膨脹差に起因した円筒部各部での加工径のバラツキを効
率良く補正して高加工精度を確保できる。また、中仕上
用セグメントのクランクシャフト円筒部外周切削用切刃
の加工径方向調整機構を具備しているので、仕上用セグ
メントの加工径調整で生じる仕上代の変動を中仕上げ切
刃の加工径方向位置調整で吸収して複数ブローチ間での
仕上代を均一化することができ、仕上げ精度のバラツキ
が小さくなって加工精度がより一層向上すると云う効果
がある。

なお、仕上用セグメントに切刃の径方向及び幅方向位
置調整ユニットを付加したものは、加工幅の精度も高め
ることができる。

また、仕上用セグメントの側端の切刃を、セグメント
本体に組付けた径方向及び幅方向調整ユニットで支持し
たものは、加工幅の調整も行え、加工精度をより高め得
る。

また、請求項の３、４に記載の構成を付加したもの
は、チップの側面部切刃によるサラエ作用によってクラ
ンクシャフト円筒部の側面、特にワークの外径側側面の
面粗さが改善されると言う効果がある。

さらに、請求項５に記載の構成を付加したものは仕上
刃の切削分担量の均一化とチップクランプの安定化が計
れ、工具の信頼性、加工精度の更なる向上に寄与できる
と言う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す側面図、第２図は
使用状態を簡略化して示す断面図、第３図は仕上用セグ
メントの外径面側を展開して示す図、第４図は中仕上用
セグメントの後尾外径面側の展開図、第５図は先行用セ
グメントの後尾外径面側の展開図、第６図は仕上用セグ
メントに設けた調整ユニットの断面図、第７図は仕上用
セグメントの外側端切刃チップの一例を示す正面図、第
８図はワーク半径方向送りの変化状態についての説明
図、第９図は先行用セグメントに採用したチップクラン
プ機構の断面図である。 １……旋削ブローチ、２……セグメント支持軸、 ３……先行セグメント、 ４、４′……粗加工用セグメント、 ５……中仕上用セグメント、 ６……仕上用セグメント、 ７……径方向位置調整機構、 ８……ボルト、９、10……切刃チップ、 11……径方向及び幅方向位置調整ユニット、 12、13、14……径方向位置調整ユニット、 15……押え金、16……止めねじ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松下 豊 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 山本 修三 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 星野 幸雄 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田 工械株式会社内 (72)発明者 山根 克敏 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 昭63−105810（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−71615（ＪＰ，Ａ) 米国特許4382731（ＵＳ，Ａ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クランクシャフトの円筒部を削るブローチ
   工具であって、その全体が略円板状をなし、かつ、円周
   上に座面を有するセグメント支持部材とこの支持部材の
   座面上に位置決めして着脱自在に取付ける周方向に複数
   分割されたセグメントから成り、各々が分割刃を構成す
   る切刃チップを備えた上記セグメントの中にクランクシ
   ャフト円筒部を仕上げる仕上用セグメントと、仕上用セ
   グメントに先行してクランクシャフト円筒部の外周を加
   工する中仕上用セグメントが含まれ、前記仕上用セグメ
   ントとセグメント支持部材との間に仕上用セグメント全
   体を径方向に位置調整する加工径方向位置調整機構を具
   備し、また、前記中仕上用セグメントはクランクシャフ
   ト円筒部の外周を削る切刃チップの加工径方向位置調整
   機構を具備していることを特徴とする旋削ブローチ。
2. 【請求項２】前記仕上用セグメントの本体に組付ける切
   刃の径方向及び幅方向位置調整ユニットを設け、仕上用
   セグメントの側端部に設ける切刃チップをそのユニット
   に取付けてある請求項１に記載の旋削ブローチ。
3. 【請求項３】仕上用セグメントの側端の切刃チップは、
   コーナアールのみが有効刃となる刃形にし、かつ、工具
   軸と直角面に対して側面側に１゜30′〜２゜30′の逃げ
   角を付した請求項１又は２記載の旋削ブローチ。
4. 【請求項４】仕上用セグメントの側端の切刃チップは、
   コーナアールとこれに続くサラエ刃が有効刃となる刃形
   にし、かつ、サラエ刃長さを3mm以下にしてそのサラエ
   刃に工具軸と直角面とのなす角が10′〜40′の傾きをつ
   けた請求項１又は２記載の旋削ブローチ。
5. 【請求項５】上記セグメントの中に含まれる先行用セグ
   メントの切刃チップは、先行用セグメントの最後尾チッ
   プのみを幅方向中央部に、その他は千鳥に中心から１〜
   2mmずらして配置すると共に径方向に略均一にステップ
   配置し、さらに、送り方向後尾のチップはセグメント本
   体に組付けた径方向位置調整ユニットに取付け、なおか
   つ、チップ座にねじ止めする各切刃チップは、止めねじ
   挿入孔を設けた側面中央部を加工幅方向に凹ませて、こ
   の凹部に上記チップ座を進入させた請求項１乃至４のい
   ずれかに記載の旋削ブローチ。