JP2848049B2

JP2848049B2 - ターニングブローチ

Info

Publication number: JP2848049B2
Application number: JP23993991A
Authority: JP
Inventors: 正彰中山
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1991-09-19
Filing date: 1991-09-19
Publication date: 1999-01-20
Anticipated expiration: 2014-01-20
Also published as: JPH0577106A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、クランクシャフトの
カウンタウェイト側面削りに用いて好適なターニングブ
ローチに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、往復動式内燃機関のクランクシャ
フトの切削加工方法として、ターニングブローチによっ
てカウンタウェイト側面削り、ジャーナル径幅削り及び
ジャーナル径加工を連続して行う方法が広く採用されつ
つある。図７及び図８はこのようなクランクシャフト加
工に用いられるターニングブローチの一例を示すもの
で、図示のターニングブローチ１は、工具回転軸Ｓに取
り付けられる扇形平板状のブローチ本体２と、このブロ
ーチ本体２の外周部に取り付けられる側面切削用の切刃
チップ３…と、該切刃チップ３の後方に取り付けられる
ジャーナル加工用の切刃チップ４…（図８では省略す
る。）とから概略構成されてなり、上記切刃チップ３
は、その切刃５の一端がブローチ本体２の幅方向いずれ
か一方の側へ交互に突出するように千鳥状に配列される
とともに、各々の切刃５がブローチ本体２の周方向一端
側から他端側へ向かうに従ってブローチ本体２の外周側
へ次第に大きく突出するように取り付けられている。

【０００３】そして、このように構成されたターニング
ブローチ１は、回転軸Ｓ上に適宜距離をおいて複数取り
付けられることにより、それぞれの外周部がクランクシ
ャフト状のワークＷのジャーナルＪと対向した状態に保
持される。この後、ワークＷがその軸線回りに一定方向
（矢印Ａ方向）へ高速で回転せしめられるとともに、ブ
ローチ本体２が周方向先端側（矢印Ｂ方向）へ低速で送
り出され、これにより、図９に示すように側面切削用の
切刃５がワークＷのカウンタウェイトＣの側面Ｃ１、Ｃ
２に切り込まれてこれらの間が所定幅に加工される。こ
の場合、切刃５はブローチ本体２の周方向後端側へ向か
うに従って当該ブローチ１の外周側へ次第に大きく突出
しているので、ブローチ本体２の旋回に伴って側面Ｃ
１、Ｃ２はワークＷの径方向中心側へ向かって徐々に深
く削られてゆくことになる。そして、切刃チップ３のう
ちで周方向最後端に位置する切刃チップ３ｂの切刃５ｂ
が通過した後は上述したジャーナル加工用の切刃チップ
４の切刃６によってジャーナルＪが所定形状に加工され
る。

【０００４】ここで、図９から明らかなように、上述し
た従来のターニングブローチ１では、側面切削を行う切
刃５のブローチ本体２の幅方向への突出量、すなわちブ
ローチ本体２の幅方向中心線ｍから切刃５のブローチ本
体２の幅方向外方に突出する端部までの距離ｘは、ブロ
ーチ本体２の幅方向一方の側に突出する一の切刃列Ｅ_A
において当該ブローチ１の周方向先端の切刃５ａから最
後端の切刃５ｂに至るまで一定とされている。同様にブ
ローチ本体２の幅方向他方の側に突出する他の一の切刃
列Ｅ_Bでも上記距離ｘは一定とされ、これにより上記側
面Ｃ１、Ｃ２はカウンタウェイトＣの外周端から中心部
まで一定幅に、すなわち互いに平行な平坦面に切削され
る。また、各切刃列Ｅ_A、Ｅ_B内で周方向に隣接する切刃
のブローチ径方向への突出量の差（以下、リフト量とい
う。）Ｌも先頭の切刃５ａから最後尾の切刃５ｂに至る
まですべて等しく設定されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のターニングブローチ１では、各切刃５のブローチ幅
方向への突出量を一定としているため、特にブローチ本
体２の後端側に取り付けられる切刃チップ３の切刃寿命
が先端側に比して短くなるという欠点があった。

【０００６】すなわち、ターニングブローチ１による切
削では、ワークＷの回転速度に比してブローチ本体２の
回転速度がきわめて低く設定されるため、図１０に示す
ようにブローチ本体２の回転に伴って一の切刃５ｘがカ
ウンタウェイトＣの側面Ｃ１、Ｃ２間に入り込んでから
反対側へ抜けるまでにワークＷは数回〜十数回も回転す
る。このため、一の切刃５ｘが側面Ｃ１、Ｃ２間を通過
することにより、側面Ｃ１、Ｃ２はワークＷの回転中心
Ｐ₀を中心として切刃５ｘの通過軌跡Ｑに接する円弧Ｒ₁
の位置まで切削されることになる。ところが、カウンタ
ウェイトＣの外周縁から上記円弧Ｒ₁までのうち、円弧
Ｒ₁よりも上述したリフト量Ｌだけ半径の大きな円弧Ｒ₀
までの部分は、上記一の切刃５ｘに先行して側面Ｃ１、
Ｃ２間を通過した他の切刃によって既に切刃５ｘによる
切削幅と同一幅で切削されているため、切刃５ｘが側面
Ｃ１、Ｃ２を実際に切削するのは結局上記円弧Ｒ₀、Ｒ₁
に囲まれた部分（図中斜線部）に過ぎないことになる。
すなわち、切刃５ｘの通過軌跡Ｑ上で説明すれば、切刃
５ｘによる切削はＹａ間で行われるのみでＹｂ１、Ｙｂ
２の間は切刃５ｘの端部が側面Ｃ１、Ｃ２と擦れ合うこ
とになる。そして、このような擦れ合いは切刃５の摩耗
をいたずらに促進させるのである。なお、上記通過軌跡
Ｑは、実際には回転中心Ｐ₀側へ膨らむ凸曲線を描くも
のであるが、ここでは便宜上直線に近似して描いてい
る。

【０００７】加えて、ターニングブローチ１による切削
では、切削速度が２００ｍ／min.程度に設定されるが、
かかる切削速度は上述した実切削が行われる側面Ｃ１、
Ｃ２の内周部分を基準とする。従って、切刃５と側面Ｃ
１、Ｃ２とが擦れ合うカウンタウェイトＣの外周部では
切削速度が相当に高くなり、切刃５の摩耗に一層拍車が
かかってしまう。ちなみに、図１０において円弧Ｒ₁の
曲率半径を３０mm、カウンタウェイトＣの外周縁の曲率
半径を７５mmと仮定した場合、円弧Ｒ₁上での切削速度
を２００ｍ／min.に設定すれば、外周縁での切削速度は
５００ｍ／min.にも達し、切刃５が実切削時のほぼ２．
５倍の速度で擦られることになる。そして、切削速度が
上昇すれば切刃の摩耗進行速度は加速度的に増加してし
まうのである。

【０００８】このように、上述した従来のターニングブ
ローチ１では、切刃５の擦れ合いと外周部での切削速度
の増加によって切刃５の寿命が短くなり、かかる傾向
は、ブローチ本体２の周方向後端側へ向かうほど切刃５
と側面Ｃ１、Ｃ２とが擦れ合う長さ（図１０におけるＹ
ｂ１、Ｙｂ２部分）が長くなるため、ターニングブロー
チ１の送り方向後端側へ向かうに連れて一層顕著とな
る。従って、ブローチ本体２の先端側と後端側とでは切
刃寿命が著しく相違して切刃チップ３の交換サイクルが
ずれてしまい、工具管理の複雑化を招いていた。

【０００９】なお、以上の問題は、図７及に図８に示し
たように切刃５を適当なリフト量Ｌだけずらしつつ扇状
に並べてゆくいわゆるスパイラルタイプのターニングブ
ローチ１に限らず、例えば図１１に示すように長方形平
板状のブローチ本体７の一側部に切刃チップ３を所定の
リフト量Ｌづつずらして取り付けたリニアタイプのター
ニングブローチ８でも同様に生じる。また、これらのタ
ーニングブローチ１、８と異なり、切刃チップ３にリフ
ト量を与えることなく切刃５を同一円弧状に位置させ
て、加工時にブローチ本体をリフト量Ｌに相当する量だ
け送り出すようにしたいわゆるサーキュラータイプのタ
ーニングブローチ９でも同様である。

【００１０】この発明は、以上のような背景の下になさ
れたもので、切刃とワークとの擦れ合いによる摩耗を防
止して切刃寿命を向上させ、ひいては切刃寿命の均質化
を図り得るターニングブローチを提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明のターニングブローチでは、複数の側面切
削用の切刃のブローチ本体幅方向外方への突出量を、当
該ブローチ本体の送り方向先端側よりも後端側で小さく
なるように変化させている。

【００１２】ここで、切刃のブローチ本体幅方向への突
出量の変化の態様は、各切刃の摩耗状況に応じて適宜変
更して良いが、その一態様として、ブローチ本体の幅方
向同一の側へ突出する一の切刃列を、ブローチ本体の送
り方向に沿って複数の切刃群に分割し、これら各切刃群
ごとに各切刃のブローチ本体幅方向への突出量を段階的
に減少させることができる。この場合、各切刃群ごとの
ブローチ本体幅方向への突出量の差は、ブローチ本体の
送り方向に隣接する２つの切刃群同士のブローチ本体幅
方向への突出量の差が０．０１mm〜０．１mmの範囲とな
るように設定することが好ましい。

【００１３】また、切刃寿命の一層の均質化を図るに
は、上記切刃のブローチ本体幅方向への突出量を、ブロ
ーチ本体の送り方向先端側から後端側へ向かうに従って
漸次減少させることが好ましい。この場合、上記突出量
の変化の程度としては、ブローチ本体の幅方向同一の側
へ突出しかつブローチ本体の送り方向に隣接する２つの
切刃の間の上記突出量の差が０．００５〜０．０５mmの
範囲となるように設定することが好ましい。

【００１４】

【作用】上記構成によれば、ブローチ本体幅方向への突
出量が小さく設定される側の切刃の端部が、上記突出量
が大きく設定される切刃による加工面よりもブローチ本
体幅方向中心側へ後退するので、先行する切刃によって
形成された加工面と切刃とが擦れ合うことがなく、これ
により側面切削用の切刃のうちで特にブローチ本体の送
り方向後端側へ配置される切刃の擦れ摩耗が抑制され
る。

【００１５】

【実施例】以下、図１〜図５を参照して本発明の一実施
例を説明する。なお、本実施例のターニングブローチ
は、側面加工用の切刃の配列に特徴を有するものである
が、かかる配列を説明するに先だってその全体構成を図
２〜図５を参照して説明する。

【００１６】図２〜図５に示すように、本実施例に係る
ターニングブローチ１０は、円弧状に湾曲するライナ１
１の外周部に、複数枚のセグメント１２〜１４が周方向
に沿って取り付けられて一の扇形状のブローチ本体１５
が構成され、このブローチ本体１５の外周部のうち、周
方向先端側に位置する第１のセグメント１２の外周部に
超硬合金製の複数の側面切削用の切刃チップ１６が千鳥
状に並べて取り付けられ、さらに、第１のセグメント１
２の外周部の切刃チップ１６よりも後方の部分と、該第
１のセグメント１２の後方に位置する第２のセグメント
１３以降の外周部に複数のジャーナル加工用切刃チップ
１７が取り付けられて概略構成されている。なお、セグ
メントの枚数は図では３枚のみ示されているが、実際に
は第３のセグメント１４の後方にも同様のセグメントが
任意数配設されている。

【００１７】図５に示すように、ライナ１１はその外周
部から挿入される複数のボルト１８によって回転軸Ｓに
着脱自在に装着されるとともに、内周部に形成されたキ
ー溝１９が回転軸Ｓ上のキー２０と係合されて回転軸Ｓ
とともに一体的に回転可能とされている。また、図２〜
図４に示すように、上記第１のセグメント１２は、その
幅方向中心部に設けられて当該セグメント１２の外周側
へ突出する凸壁部２１と、この凸壁部２１の基端側に設
けられて当該セグメント１２の幅方向へ延びるフランジ
２２と、当該セグメント１２の内周側へ突出する位置決
め凸部２３とを有してなるもので、上記位置決め凸部２
３がライナ１１の外周部の溝部（図示略）と係合される
ことによってブローチ本体１５の幅方向に位置決めさ
れ、さらに、ボルト取付穴２４に挿入されるボルト２５
がライナ１１に螺合されて該ライナ１１に着脱自在に取
り付けられている。

【００１８】ライナ１１の外周部とセグメント１２の内
周部との間にはキー２６が配置され、セグメント１２の
周方向への移動を確実に拘束するように配慮がなされて
いる。また、ボルト取付穴２４はボルト２５を抜き取る
ことなくセグメント１２を着脱できるように長穴の一端
側にのみボルト２５の頭部と係合するボルト座２４ａを
設けた構成とされている。

【００１９】セグメント１２の凸壁部２１の外周面は当
該ブローチ本体１５の周方向先端側から後端側へ向かう
に従ってセグメント内周面からの距離が漸次増加するス
パイラル面状に形成されている。なお、以上の点は、第
１のセグメント１２よりも周方向後方に位置する第２の
セグメント１３以降についても同様である。そして、第
１のセグメント１２の凸壁部２１の外周部の幅方向両端
部には、チップ取付溝２７が周方向に等しい距離をおい
て、かつブローチ本体１５の幅方向一端側と他端側とで
周方向の位置を互いにずらして複数形成されている。

【００２０】これらチップ取付溝２７には、上記切刃チ
ップ１６がそれぞれの切刃２８の一端部をセグメント１
２の凸壁部２１からブローチ本体１５の幅方向外方へ突
出させた状態でボルト２９によって着脱自在に取り付け
られ、これにより、ブローチ本体１５の先端側外周部に
は、上述した従来例と同様にブローチ本体１５の幅方向
一方の側に突出する一の切刃列Ｅ_Aと、ブローチ本体１
５の幅方向他方の側に突出する他の一の切刃列Ｅ_Bとが
形成されている（図４参照）。また、各切刃チップ１６
は、それぞれの切刃２８が当該ブローチ本体１５の先端
側から後端側へ向かうに従ってブローチ本体１５の外周
側へ次第に大きく突出するように取り付けられている。

【００２１】そして、図１により詳細に示すように各切
刃列Ｅ_A、Ｅ_B（図１では切刃列Ｅ_Aのみ示す。）は、ブ
ローチ本体１５の周方向に隣接する３枚の切刃チップ１
６の切刃２８ａ〜２８ｃを一群として、各列Ｅ_A、Ｅ_Bが
３つの切刃群Ｅ_A１〜Ｅ_A３、Ｅ_B１〜Ｅ_B３に分割され、
これら切刃群Ｅ_A１〜Ｅ_A３、Ｅ_B１〜Ｅ_B３ごとに各切刃
２８ａ〜２８ｃのブローチ本体幅方向への突出量、すな
わち凸壁部２１の幅方向中心線ｍから各切刃２８ａ〜２
８ｃの端部までの距離ｘが段階的に小さく設定されてい
る。具体的にはブローチ本体１５の周方向先端に配置さ
れる切刃群Ｅ_A１、Ｅ_B１の突出量ｘに対して隣接する切
刃群Ｅ_A２、Ｅ_B２の突出量がδ１だけ小さく設定され、
切刃群Ｅ_A３、Ｅ_B３の突出量がさらにδ２だけ小さく設
定されている。

【００２２】ここで、上記切刃群Ｅ_A１〜Ｅ_A３、Ｅ_B１
〜Ｅ_B３間の上記突出量の差δ１、δ２はワークＷのカ
ウンタウェイトＣの曲率半径や側面切削用の切刃チップ
１６の枚数などに応じて適宜変更されるものであるが、
なるべくは０．０１〜０．１mmの範囲に設定することが
好ましい。０．０１mmに満たないと後述する切刃２８の
擦り摩耗防止効果を十分得ることができないおそれがあ
り、他方０．１mmを越えると、カウンタウェイトＣの側
面Ｃ１、Ｃ２間の幅が当該カウンタウェイトＣの外周側
と内周側とで大きく相違し、製造上許容される公差を越
えるおそれが生じるからである。

【００２３】なお、図２及び図３において符号３０は切
刃チップ１６のチップポケット、３１は切刃チップ１７
のチップポケットである。

【００２４】以上のように構成されたターニングブロー
チ１０においては、高速で回転せしめられるワークＷに
対してブローチ本体１５がその周方向に沿って低速で回
転駆動され、これに伴って各切刃チップ１６の切刃２８
が、カウンタウェイトＣの側面Ｃ１、Ｃ２間に第１のセ
グメント１２の周方向先端側から順に入り込んで側面Ｃ
１、Ｃ２が径方向中心部へ向けて徐々に所定形状に切削
されてゆく。

【００２５】ここで、本実施例のターニングブローチ１
０では、側面切削用の切刃２８のブローチ本体幅方向へ
の突出量ｘが切刃群Ｅ_A１〜Ｅ_A３、Ｅ_B１〜Ｅ_B３ごとに
段階的に小さくなるように設定されているので、最初に
側面Ｃ１、Ｃ２に切り込まれる切刃群Ｅ_A１、Ｅ_B１の切
刃２８によって形成される加工面よりも切刃群Ｅ_A２、
Ｅ_B２の切刃２８の端部がブローチ幅方向中心側へ後退
し、同様に切刃群Ｅ_A３、Ｅ_B３の切刃２８の端部は切刃
群Ｅ_A１、Ｅ_A２、Ｅ_B１、Ｅ_B２の切刃２８によって形成
される加工面よりもブローチ幅方向中心側へ後退する。
従って、切刃群Ｅ_A２、Ｅ_A３、Ｅ_B２、Ｅ_B３の切刃２８
はこれら以前にワークＷを通過する切刃群によって形成
された加工面と擦れ合うことがなく、側面Ｃ１、Ｃ２を
リフト量Ｌ相当の幅だけ円弧状に実切削するのみであ
る。

【００２６】このため切刃２８の擦れ摩耗が抑制され、
この結果、切刃２８の寿命が第１のセグメント１２の後
端側に位置する切刃群ほど従来よりも向上して切刃寿命
の均質化が達成される。なお、同一の切刃群内において
は最初に側面Ｃ１、Ｃ２間を通過する切刃２８ａの加工
面に対して切刃２８ｂ、２８ｃが擦れ合うこととなる
が、その摩耗距離は微小であり切刃摩耗の均質化に大き
な影響を与えることはない。

【００２７】以上の実施例では特に切刃２８のブローチ
本体幅方向への突出量を切刃群Ｅ_A２、Ｅ_B２、Ｅ_A３、
Ｅ_B３ごとに段階的に減少させているが、本発明はこの
ような態様に限定されるものではない。例えば図６に示
すように、一の切刃列Ｅ_A、Ｅ_B内のすべての切刃２８
を、当該ブローチ本体１５の周方向先端側から後端側へ
向かうに従って漸次ブローチ本体１５の幅方向中心側へ
後退させることにより上記突出量を漸次減少させても良
い。この場合には、各切刃２８の擦れ摩耗が完全に排除
されるので、切刃寿命の均質化をより完全に達成でき
る。なお、この際、隣接する２枚の切刃２８のブローチ
本体幅方向への突出量の差λは、上述した実施例におけ
る突出量の差δ１、δ２と同様の理由から０．００５mm
〜０．０５mmの範囲とすることが好適である。

【００２８】また、図１及び図６に示す例では、切刃２
８のブローチ本体１５の幅方向への突出量を少なくとも
２段階以上変化させているが、本発明はこれに限るもの
ではなく、同一の切刃列Ｅ_A、Ｅ_B内で上記突出量を一段
階だけ変化させる場合も当然に含まれる。結局、切刃２
８のブローチ本体幅方向への突出量をどの程度変化させ
るかは、本発明が適用されるターニングブローチの切刃
摩耗の偏りの程度に応じて適宜変化させれば良く、図
１、図６に示す態様に限定されないのである。

【００２９】さらに、上記実施例では特にスパイラルタ
イプのターニングブローチに本発明を適用した例を説明
したが、これに限らず、図１１に示すリニアタイプのも
のや図１２に示すサーキュラータイプのものであっても
当然適用し得るものである。また、切刃チップ１６を着
脱自在に装着したスローアウェイ式のものに限らず、切
刃チップをろう付けするものや切刃とブローチ本体とを
一体的に形成するソリッド式のものであっても適用可能
である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のターニ
ングブローチによれば、側面切削用の切刃のうち、ブロ
ーチ本体幅方向への突出量が相対的に大きく設定される
切刃によって形成される加工面に対して、上記突出量が
相対的に小さく設定される切刃の端部がブローチ本体の
幅方向中心側へ後退するので、切刃の端部とワークとの
擦れ合いが防止されて擦れ摩耗が抑制される。従って、
側面切削用の切刃のうち特にブローチ本体の送り方向後
方に配置される切刃の寿命を向上させて各切刃の寿命を
均質化し、ひいては一の切刃列内での各切刃の寿命を一
致させて工具管理の容易化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における切刃の配列を、ワー
クの一断面上に投影して示す図である。

【図２】本発明の一実施例におけるブローチ本体を構成
するセグメントの平面図である。

【図３】図２のIII方向からの矢視図である。

【図４】図３のIV方向からの矢視図である。

【図５】本発明の一実施例におけるターニングブローチ
の全体構成を示す側面図である。

【図６】図１の変形例を示す図である。

【図７】ターニングブローチによる一般的なクランクシ
ャフトの切削方法を説明するための斜視図である。

【図８】スパイラルタイプのターニングブローチによる
切削加工方法を説明するための図である。

【図９】従来のターニングブローチにおける切刃の配列
を、ワークの一断面上に投影して示す図である。

【図１０】ターニングブローチによるカウンタウェイト
側面切削時の切刃の通過軌跡と実切削領域をカウンタウ
ェイトの側面視において示す図である。

【図１１】リニアタイプのターニングブローチによる切
削加工方法を説明するための図である。

【図１２】サーキュラータイプのターニングブローチに
よる切削加工方法を説明するための図である。

【符号の説明】

１０ターニングブローチ１５ブローチ本体１６側面切削用の切刃チップ２８側面切削用の切刃Ｅ_A 一の切刃列Ｅ_B 他の一の切刃列Ｅ_A１，Ｅ_A２，Ｅ_A３一の切刃列の切刃群Ｅ_B１，Ｅ_B２，Ｅ_B３他の一の切刃列の切刃群ｘ切刃の突出量 δ１，δ２，λ 切刃の突出量の差

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ブローチ本体の一側部に、複数の側面切
削用の切刃が上記ブローチ本体の送り方向へ間隔をおい
て、かつ、それぞれの少なくとも一端を当該ブローチ本
体の幅方向外方へ突出させて装着されてなるターニング
ブローチにおいて、上記複数の側面切削用の切刃の上記ブローチ本体幅方向
外方への突出量を、当該ブローチ本体の送り方向先端側
よりも後端側で小さくなるように変化させたことを特徴
とするターニングブローチ。
【請求項２】上記複数の側面切削用の切刃が上記ブロ
ーチ本体の送り方向に沿って複数の切刃群に分割され、
上記ブローチ本体の送り方向先端側から後端側へ向かう
につれて、上記切刃群ごとに各切刃のブローチ幅方向外
方への突出量が段階的に減少していることを特徴とする
請求項１記載のターニングブローチ。
【請求項３】請求項２記載のターニングブローチにお
いて、上記複数の切刃群のうち、上記ブローチ本体の送
り方向に隣接する２つの切刃群の切刃同士の上記突出量
の差が０．０１mm〜０．１mmの範囲に設定されているこ
とを特徴とするターニングブローチ。
【請求項４】上記複数の側面切削用の切刃の上記ブロ
ーチ本体幅方向外方への突出量が、上記ブローチ本体の
送り方向先端側から後端側へ向かうに従って漸次減少し
ていることを特徴とする請求項１記載のターニングブロ
ーチ。
【請求項５】請求項４記載のターニングブローチにお
いて、上記複数の切刃のうち上記ブローチ本体の幅方向
同一の側へ突出し、かつ、上記ブローチ本体の送り方向
に隣接する２つの切刃のブローチ本体幅方向への上記突
出量の差が０．００５〜０．０５mmの範囲に設定されて
いることを特徴とするターニングブローチ。