JP2001157910A - 高速高精度ブローチ加工方法 - Google Patents

高速高精度ブローチ加工方法

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JP2001157910A JP34387399A JP34387399A JP2001157910A JP 2001157910 A JP2001157910 A JP 2001157910A JP 34387399 A JP34387399 A JP 34387399A JP 34387399 A JP34387399 A JP 34387399A JP 2001157910 A JP2001157910 A JP 2001157910A
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恭史 野川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ブローチカッタの切刃にミストノズルで微量ミ
ストをかけるセミドライ加工、ドライ加工若しくはエア
ブローをかける加工、又はブローチカッタの切刃に切削
油をかける湿式加工において、高速度かつ高精度のブロ
ーチ加工方法を提供。 【解決手段】本体の外周に軸方向に多数の切刃11を配置
したブローチカッタ1 を使用し、ブローチカッタ1 の切
刃11部は粉末ハイス又はこれと同等の高速度工具鋼を基
材とし、切刃11に TiAlN系の多層コーティングを被膜し
たブローチカッタ1 を使用し、切刃11に、ミストノズル
3 で微量ミスト、ドライ若しくはエアブローをかけ、又
は切削油をかけ、かつ切削速度を20〜60 m/minの高
速にした高速度高精度ブローチ加工方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は本体の外周に軸方向
に多数の切刃を配置したブローチカッタを使用したブロ
ーチ加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のブローチ加工は、油性・水溶性ク
ーラントでの切削が大部分で、切削速度が 3〜10 m/min
が一般的であり、これ以上の高速での加工は、加工物材
質がアルミ又はねずみ鋳物の部品(切削速度が20〜30 m
/min)などに限られていた。一般的なブローチ加工切削
速度が 3〜10 m/minである理由は、ブローチ加工は加工
能率が良く、加工精度が安定しており、また刃具の再研
削周期が、トータル切削長 50 〜 100 mと、他の加工法
より長く、刃具交換頻度が他の加工法より少なくて済
み、一般にユーザのブローチ加工ラインではブローチ工
程の前後工程より加工サイクルタイムが短く、切削速度
を上げる必要が無いのが殆どであったためである。特願
平 11-300518号公報では、高速度工具鋼を基材とし、そ
の切刃の少なくとも逃げ面にTiAlNCコーティングを被膜
したブローチカッタを使用し、ブローチ加工切削速度が
3 m/minで、ドライ切削又はエアブロー切削を行うブロ
ーチ加工方法が開示されているが、それ以上のブローチ
加工切削速度でドライ切削又はエアブロー切削を行うこ
とについては開示がない。また特願平 9-108937 号公報
では、粉末高速度工具鋼又は超微粒子超硬合金を基材と
し、更にそれらに硬質被膜を被膜し、かつ切り込みを少
なくしたブローチカッタを使用し、ブローチ加工切削速
度が12 m/minで切削を行うブローチ加工方法が開示され
ているが、それ以上のブローチ加工切削速度で切削を行
うことについては開示がない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ブローチ加工の加工精
度は、例えばインターナルブローチ加工における仕上が
り寸法は、ブローチの仕上げ刃寸法を転写するが、ブロ
ーチ加工後の寸法精度を高精度に仕上げるために最初は
ブローチの寸法を大きめに仕上げ、試削り後ブローチを
修正を要する場合があった。本発明の課題は、ブローチ
カッタの切刃にミストノズルで微量ミストをかけるセミ
ドライ加工において、高速度かつ高精度のブローチ加工
方法を提供することにある。本発明の別の課題は、ブロ
ーチカッタの切刃をドライで若しくはエアブルーをかけ
る加工において、高速度かつ高精度のブローチ加工方法
を提供することにある。本発明のさらに別の課題は、ブ
ローチカッタの切刃に切削油をかける湿式加工におい
て、高速度かつ高精度のブローチ加工方法を提供するこ
とにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の第1発明による
と、本体の外周に軸方向に多数の切刃を配置したブロー
チカッタを使用し、前記ブローチカッタの切刃部は粉末
ハイス又はこれと同等の耐磨耗性を有する高速度工具鋼
を基材とし、前記切刃に TiAlN系の多層コーティングを
被膜したブローチカッタを使用し、前記切刃にミストノ
ズルで微量ミストをかけ、かつブローチ加工の切削速度
を20〜60 m/minの高速にしたことを特徴とする高速
高精度ブローチ加工方法を提供することにより上記課題
を解決した。尚、切削速度20〜60 m/minは、現在の
油圧シリンダ駆動及びボールねじ駆動での可能な速度で
ある。ここで、 TiAlN系の多層コーティングとは、TiN,
TiCN,TiAlN,CrN,DLC系(タ゛イヤモント゛ライク) 被膜もしくはこれ
らの組み合わせを含む多層コーティングをいう。前記微
量ミストは、セミドライ加工の一般的な給油量である 2
cc 〜 12 cc/ hour/ 1 ノス゛ル が好ましい。
【0005】本出願人は、セミドライブローチ加工を深
化し、粉末ハイスに TiAlN系の多層コーティング、即ち
TiN,TiCN,TiAlN,CrN,DLC系(タ゛イヤモント゛ライク) 被膜もしくは
これらの組み合わせを含む多層コーティング、を施した
ブローチで切削することにより、従来のハイスブローチ
での油性加工と、ハイスに TiNコーティングを施したブ
ローチでの水溶性加工に対し、刃具寿命が長いことを見
出した。加工物1ヶ当たりの加工コストは、上記の油性
・水溶性加工に対して同等となるが、さらにセミドライ
加工のメリットを出すために、刃具寿命をより延長すれ
ば上記の油性・水溶性加工に対しコスト的に優位になる
ことができる。本第1発明は、セミドライでのブローチ
加工をさらに発展させ、ブローチ加工の切削速度を20
〜60 m/minの高速にしたことにより、刃具寿命を延ば
し、かつ加工寸法はブローチ仕上げ刃寸法を転写する事
ができ加工精度を向上させるものとなった。
【0006】本出願人は、切削理論上、高速加工は、切
り屑のせん断角が大きくなり切り屑厚さが減少して切削
のエネルギーは減少し、刃具寿命が伸びるものと考え研
究をした結果、20〜60m/min のブローチ加工に於い
ては、加工物材質により傾向は異なるが、一般的に10
m/min 以下の低速加工に対して切削荷重が約15%減少
し(表3参照)刃具摩耗量も減少となり(表2参照)、
刃具寿命が延びることが判った。また、加工精度は、内
面ブローチ加工の場合はブローチ仕上げ刃寸法に極力近
くなり、60m/min では、仕上げ刃寸法がそのまま転写
される。
【0007】本発明の第2発明によると、本体の外周に
軸方向に多数の切刃を配置したブローチカッタを使用
し、前記ブローチカッタの切刃部は粉末ハイス又はこれ
と同等の耐摩耗性を有する高速度工具鋼を基材とし、前
記切刃に TiAlN系の多層コーティングを被膜したブロー
チカッタを使用し、前記ブローチカッタの切刃をドライ
若しくはエアブローをかけ、かつ切削速度を20〜60
m/minの高速にしたブローチ加工を特徴とする高速高精
度ブローチ加工方法を提供することにより上記課題を解
決した。本第2発明も同様に、刃具寿命を延ばし、かつ
加工寸法はブローチ仕上げ刃寸法を転写する事ができ加
工精度を向上させるものとなった。
【0008】本発明の第3発明によると、本体の外周に
軸方向に多数の切刃を配置したブローチカッタを使用
し、前記ブローチカッタの切刃部は粉末ハイス又はこれ
と同等の耐摩耗性を有する高速度工具鋼を基材とし、前
記切刃に TiAlN系の多層コーティングを被膜したブロー
チカッタを使用し、材質がアルミ又はねずみ鋳物以外の
加工物に対し、前記ブローチカッタの切刃に切削油をか
け、かつ切削速度を20〜60 m/minの高速にしたブロ
ーチ加工を特徴とする高速高精度ブローチ加工方法を提
供することにより上記課題を解決した。本第3発明も同
様に、刃具寿命を延ばし、かつ加工寸法はブローチ仕上
げ刃寸法を転写する事ができ加工精度を向上させるもの
となった。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の第1実施例を図1に示
す。ブローチ盤本体20上に固定されたジグ 6上に被削物
2 を設置して、本体の外周に軸方向に多数の切刃11を配
置したブローチカッタ1 を使用する。ブローチカッタ1
の切刃部は粉末ハイスを基材とし、切刃11に TiAlN系の
多層コーティングが被膜されている。ブローチカッタ1
を、図1に図示しないブローチ昇降装置を介し被削物2
に挿入し、ブローチ盤本体20に設けたブローチ引っ張り
装置21によりブローチカッタ1 を下方向へ引っ張る事に
より、ブローチ刃形状が被削物2 に転写される事にな
る。ブローチカッタ1 の切刃11に、ミストノズル3 を加
工箇所に向け、4 cc/ hour/ 1ノス゛ル の微量ミストをか
け、かつブローチ加工の切削速度を20〜60 m/minの
高速にして加工した。図1(a)に示す4 は加工前の被
削物2 の断面形状、図1(b)に示す5 は加工後の被削
物2 の断面形状をそれぞれ示す。図1(b)では、角四
スプラインの場合を示す。ブローチ加工に於いては、図
1(b)の角四スプラインの他にインボリュートスプラ
イン、インボリュートセレーション、丸形状、キー溝な
どの加工形状があり、さらに表面ブローチ加工もあり、
図1は加工の一例を示したものである。
【0010】本発明の第1実施例の加工テスト結果を表
1、表2、表3に示す。表1は角四スプラインブローチ
で加工物S45Cを切削した時の切削速度と大径寸法の
関係である。切削速度の増加に伴い、20〜60 m/min
の高速にしたとき、大径寸法がブローチ仕上げ刃寸法に
近くなっている事がわかる。表2は角4スプラインブロ
ーチで加工物S45Cをトータル切削長54m 加工した
時のブローチ刃の最大逃げ面摩耗量を示す。切削速度4
0m/min では、5m/min に対し摩耗量が約65%になっ
ている。表3は角四スプラインブローチで加工物S45
Cを切削した時の切削速度と実切削荷重の関係である。
切削速度の増加に伴い、20〜60 m/minの高速にした
とき、実切削荷重が減っていることがわかる。
【0011】本発明の第2実施例として、図1の装置を
使用し、切刃部は粉末ハイスと同等の耐摩耗性を有する
真空溶解高速度工具鋼を基材とし、切刃11に TiAlN系の
多層コーティングが被膜されているブローチカッタ1 を
使用し、ミストノズル3 を図示しない切削油ノズルに替
えて切削油をかけて、第1実施例と同様な加工条件で、
加工テストを行った。本発明の第2実施例の加工テスト
結果も、表1、表2、表3とほぼ同様な結果を得た。
【0012】本発明の第3実施例として、図1の装置を
使用し、切刃部は粉末ハイスと同等の耐摩耗性を有する
真空溶解高速度工具鋼を基材とし、切刃11に TiAlN系の
多層コーティングが被膜されているブローチカッタ1 を
使用し、ミストノズル3 を図示しないエアブローノズル
に替えてエアブローをかけて、第1実施例と同様な加工
条件で、加工テストを行った。本発明の第3実施例の加
工テスト結果を表4、表5、表6に示す。本発明の第3
実施例の加工テスト結果も、表1、表2、表3とほぼ同
様な結果を得た。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】
【表3】
【0016】
【表4】
【0017】
【表5】
【0018】
【表6】
【0019】
【発明の効果】本発明による、高速でのセミドライブロ
ーチ加工、ドライ若しくはエアブローをかけ、又は切削
油を使用して加工、するブローチ加工は、従来の低速加
工速度に対して刃具寿命が延長となり(約1.5倍)、
加工物1ヶ当たりの加工コストは下がりメリットが出
た。加工精度はインターナルブローチ加工における仕上
がり寸法が、ブローチの仕上げ刃寸法の転写性が正確に
なり(仕上げ刃寸法がそのまま写る)、ブローチ加工後
の寸法精度を要求寸法に仕上げるために最初はブローチ
の寸法を大きめに仕上げ、試削り後ブローチを修正して
いた工程がある場合はこの工程が不要となり大きなメリ
ットとなった。尚、切削速度60m/min を超えた領域で
も刃具寿命延長と加工精度向上のさらなるメリットが考
えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に使用した装置を示し、図
1(a)は加工前の被削物2 の断面形状、図1(b)は
加工後の被削物2 の断面形状、図1(c)はブローチ加
工装置の要部断面図を、それぞれ示す。
【符号の説明】
1 ・・ブローチカッタ 2 ・・被削物 3 ・・ミストノズル 11・・ブローチカッタ
の切刃
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野川 恭史 富山県富山市不二越本町一丁目1番1号株 式会社不二越内 (72)発明者 寺田 和明 富山県富山市不二越本町一丁目1番1号株 式会社不二越内 Fターム(参考) 3C050 BC01 BD01 BE00

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 本体の外周に軸方向に多数の切刃を配置
    したブローチカッタを使用し、前記ブローチカッタの切
    刃部は粉末ハイス又はこれと同等の耐磨耗性を有する高
    速度工具鋼を基材とし、前記切刃に TiAlN系の多層コー
    ティングを被膜したブローチカッタを使用し、前記切刃
    にミストノズルで微量ミストをかけ、かつブローチ加工
    の切削速度を20〜60 m/minの高速にしたことを特徴
    とする高速高精度ブローチ加工方法。
  2. 【請求項2】 本体の外周に軸方向に多数の切刃を配置
    したブローチカッタを使用し、前記ブローチカッタの切
    刃部は粉末ハイス又はこれと同等の耐磨耗性を有する高
    速度工具鋼を基材とし、前記切刃に TiAlN系の多層コー
    ティングを被膜したブローチカッタを使用し、前記切刃
    をドライ若しくはエアブローをかけ、かつブローチ加工
    の切削速度を20〜60 m/minの高速にしたことを特徴
    とする高速高精度ブローチ加工方法。
  3. 【請求項3】 本体の外周に軸方向に多数の切刃を配置
    したブローチカッタを使用し、前記ブローチカッタの切
    刃部は粉末ハイス又はこれと同等の耐磨耗性を有する高
    速度工具鋼を基材とし、前記切刃に TiAlN系の多層コー
    ティングを被膜したブローチカッタを使用し、材質がア
    ルミ又はねずみ鋳物以外の加工物に対し、前記ブローチ
    カッタの切刃に切削油をかけ、かつ切削速度を20〜6
    0 m/minの高速にしたブローチ加工を特徴とする高速高
    精度ブローチ加工方法。
  4. 【請求項4】 前記切刃にセミドライ加工の一般的な給
    油量である 2 cc 〜 12 cc/ hour/ 1 ノス゛ル の微量ミス
    トをかけてブローチ加工を行うことを特徴とする請求項
    1記載の高速高精度ブローチ加工方法。
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