JP2004351582A - Internal finishing broaching tool and internal finishing broaching method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼き入れ後のような硬度がHRC45〜65の高硬度材の内面仕上げブローチ工具及び内面仕上げブローチ加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、高硬度の被削材を仕上げブローチ加工する場合、例えば特許文献1においては、ブローチの切れ刃を構成する工具材質を超硬合金とし、硬質皮膜のコーティングを施し、すくい角を−30〜−10°とし、加工速度は40m/min〜60m/minとすれば良いことが示されている。こうした従来の内面仕上げブローチ工具による加工例を図7に示す。図7はワーク移動型のブローチ盤21であり、基盤22上に前つかみ部2を把持固定する固定治具23が設けられ、その両脇から2本のポスト34,34が上方に延びており、ポストに沿って上下移動可能にされたワークテーブル25が設けられている。ポスト上段にはつり上げ治具26が設けられており、ポスト24,24に沿って上下移動可能にされている。
【0003】
かかるブローチ盤21に内面仕上げブローチ工具20の後つかみ部3をつり上げ治具26で把持してポスト上部に取付た後、前つかみ部2前方に移動されたワークテーブル25上に硬度がHRC45〜65相当の高硬度の被削材41を固定し、後つかみ部3を下降させ、前つかみ部2を被削材の下穴に通して前つかみ部を固定治具23で固定し、後つかみ部を開放してつり上げ治具26をポスト上端待機位置に待機させる。次に、テーブル25を上方に移動させてブローチ20に設けられた切刃5により内面ブローチ加工を行う。切刃5を通過して加工を完了した被削材41は後ろつかみ部3上部から外部へ取り出し、ワークテーブル25を下降させ原位置に戻す。さらにつり上げ治具26を下降させ後ろつかみ部3を把持し、前つかみ部2を開放し、ブローチ20を上方に移動させる。そして、再び前つかみ部2前方のワークテーブル25上に次の被削材41を固定して前述したと同様に被削材を加工する。
【0004】
【特許文献1】特開2001−239425号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような高硬度材の内面仕上げブローチ加工は、通常、最終仕上げ加工とされ、通常のブローチ加工よりも高い加工精度を要求され、また、削り代も小さい。さらに、切刃が被削材に断続的に切り込むため、微少な振動の発生は避けられず、歯筋精度は図5に示すように、加工面43に切れ刃のピッチ間隔で、カッターマーク39が残り問題となることがあった。また、こうした振動は超硬刃先のチッピングを引き起こすという問題があった。
【0006】
本発明の課題は、かかる問題点に鑑みて、カッターマークのない、切刃にチッピングを引き起こさない内面仕上げブローチ工具及び内面仕上げブローチ加工方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、仕上げ代を残して穴加工され、熱処理後、硬度がHRC(ロックウエルC硬さ)45〜65相当の高硬度の被削材を仕上げ加工する、前つかみ部及び後つかみ部を有する内面仕上げブローチ工具であって、前記内面仕上げブローチ工具の外周の周及び軸方向に複数配列された仕上げ用切刃を有する刃部の材質は超硬合金とされ、前記刃部の最後部背面と、前記後つかみ部との間に、前記刃部より突出することなく、かつ前記被削材の長さの2倍以上の長さを有する逃げ部が設けられ、さらに、前記切刃の軸方向のピッチが不等間隔にされた内面仕上げブローチ工具を提供することにより前述した課題を解決した。
【0008】
即ち、高硬度材のブローチ加工の特徴として、通常のブローチ加工速度(10m/min以下)に比べ加工速度が40〜60m/minと格段に速いことがあげられる。また、被削材が硬いため切削抵抗が大きく、さらに、切れ刃の刃先強度確保のため、通常、すくい角は鈍角としているため、背分力が大きくなることがあげられる。このため、高硬度材のブローチ加工での加工時の発生振動は通常のブローチ加工での発生振動と異なり、高周波で、背分力方向、すなわち、ブローチ軸と直角方向の振動が発生しやすいということを本発明者等は知得した。この知得により、本発明においては、こうした振動を抑制するため、まず、切れ刃を不等ピッチとし、荷重のかかる周期を加工の間で不等間隔として振動の発生を抑制した。さらに、後述するように、ブローチの前つかみ部、および、後方つかみ部を保持して加工することにより、ブローチ軸と直角方向のブローチ剛性を増し、高周波の振動に対して振幅を抑えるようにしたのである。しかし、加工時に後つかみ部を把持するようにしたので、最終切刃によるブローチ加工完了後にワークが後つかみ部及び後つかみ部を把持するつり上げ治具と干渉しないようにする必要がある。そこで、被削材とブローチとの相対加工速度から停止するまでの減速区間を設ける必要があり、本発明においては、刃部の最後部背面と、後つかみ部との間に、切刃より突出することなく、減速停止区間としての逃げ部を設けたのである。この逃げ部の長さは、加工速度、機械構造、剛性等の観点から被削材の長さの2倍以上の長さが好ましい(請求項2)。
【0009】
かかる内面仕上げブローチ工具を用いることにより、不等ピッチの切刃とブローチ加工時の前つかみ部及び後つかみ部を固定することにより、加工速度も最大80m/minとすることが可能となる。そこで、請求項3の発明においては、請求項1又は2に記載の内面仕上げブローチ工具の後つかみ部を把持してブローチ盤に取付た後、前記前つかみ部前方に硬度がHRC45〜65相当の高硬度の被削材を固定し、前記前つかみ部及び前記後つかみ部の両つかみ部を保持しながら、加工速度40m/min〜80m/minで前記被削材内面を仕上げ加工し、前記逃げ部で被削材を相対的に停止した後、前記後つかみ部を開放し、前記被削材を前記ブローチ盤より取り出すようにした内面仕上げブローチ加工方法を提供することにより前述した課題を解決した。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態を示す内面仕上げブローチ工具の(a)側面図、(b)は刃部の部分拡大図、図2は図1の内面仕上げブローチをワーク移動型ブローチ盤に取付けた状態を示す説明図である。図1に示すように、本発明の内面仕上げブローチ工具1は、一端に前つかみ部2を有し他端に後つかみ部3を有する合金工具製の棒状本体4と、棒状本体の後つかみ部側から嵌挿された中空円筒状でその外周の周及び軸方向に複数配列された仕上げ用切刃5を有する刃部6が設けられた超硬合金製の組立体7が本体の案内部8に当接するように組み付けられている。案内部8には被削材の下穴を案内にブローチの回転方向位置決めを行うための案内突起8aが設けられ、さらに、組立体7の案内部7aと位相が合わせられた組立ブローチである。切刃5のすくい角θは鈍角(−10°)とされ、硬質被膜のコーティングが施されている。特に、本発明においては、刃部6の最後部背面9と、後つかみ部3との間に、前記刃部6より突出することなく、かつ被削材の長さの2倍以上の長さを有する円筒状の逃げ部10が設けられ、さらに、切刃5の軸方向のピッチが不等間隔にされ、例えば、切刃5a,5bのピッチをa=7mm、5b,5cのピッチをb=6mmとし、以下これを繰り返しc=7mm、d=6mm等とされる。
【0011】
かかる内面仕上げブローチ工具1を使用して、図6(a)(b)に示す中空円筒状の被削材41に明けられたインボリュートスプライン穴42の歯面43を仕上げ代を残して浸炭焼き入れにより硬度をHRC60相当とした後の歯面の仕上げ加工した。図2は前述した図3と同様のワーク移動型のブローチ盤21であり、基盤上22に前つかみ部2を把持固定する固定治具23が設けられ、その両脇から2本のポスト24,24が上方に延びており、ポストに沿って上下移動可能にされたワークテーブル25が設けられている。ポスト上段にはつり上げ治具26が設けられており、ポスト24に沿って上下移動可能にされている。
【0012】
かかるブローチ盤21に本発明の内面仕上げブローチ工具1の後つかみ部3をつり上げ治具12で把持してポスト24の上部に取付た後、前つかみ部2前方となるようにしたワークテーブル25上に硬度がHRC45〜65相当の高硬度の被削材41を固定し、後つかみ部3を下降させ、前つかみ部2を被削材の下穴に通して前つかみ部2を固定治具23で固定する。ここで、後つかみ部3をつり上げ治具26から開放せずに、そのままの位置で保持する。従って、従来例ではブローチの上端は拘束されたいなかったが、本発明では加工時に前つかみ部2及び後つかみ部3の両端で拘束される。この状態で、テーブル25を上方に移動させてブローチ1に設けられた切刃5により内面仕上げブローチ加工を行う。最後部の切刃を通過して加工を完了した被削材41が逃げ部10に達した位置でワークテーブル25が停止するようにされ、点線の位置25′で加工を完了する。さらに、後つかみ部3をつり上げ治具26とを分離し、つりあげ治具をポスト上端待機位置に待機させる。その後、ワークテーブル25′をさらに上昇させる等して、加工が完了した被削材41を後ろつかみ部3の上部から外部へ取り出し、ワークテーブル25′を下降させ原位置に戻す。さらにつり上げ治具26を下降させ後ろつかみ部3を把持し、前つかみ部2を開放し、ブローチ工具1を上方に移動させる。そして、再び前つかみ部2前方のワークテーブル25上に次の被削材41を固定して前述したと同様に被削材を加工する。
【0013】
かかる内面仕上げブローチ加工方法によれば、ブローチ加工時に、前後つかみ部2,3が固定されるので、内面仕上げブローチ工具1の両端が固定され、かつ、切刃5が不等ピッチにされているので、図4に示すように、本発明で加工されたインボリュートスプライン歯面43の歯筋精度は、前述した図5に示す従来の歯筋精度のようなカッターマーク39がなく、振動の影響のない良好な歯筋精度となった。また、従来問題となっていた刃先のチッピングも無くなった。
【0014】
なお、ブローチ盤構成は前述した実施の形態に限らず種々の例があることはいうまでもない。例えば、図4に示すように、ブローチ工具移動型の場合にも適用できる。図4のものは、被削材41を固定テーブル35上に載置し、上下方向に延びるポスト34,34に沿って上下移動可能にされた後つかみ部3を把持可能にされたつり上げ治具36と前つかみ部2を把持可能にされたブローチ引き治具33が設けられている。このものでは、ブローチ引き治具33とつり上げ治具36との両方で内面仕上げブローチ工具1の前後つかみ部2,3をそれぞれ固定し、図でみて両治具を同期させながら下方に引き下げることにより被削材41の内面仕上げブローチ加工を行う。従来の場合は、引き下げ時に、後つかみ部3は拘束されないが、本発明では拘束するようにするので、前述したテーブル移動型と同様な精度を確保できるのである。なお、最後の切刃を被削材が通過したことを検知する等して自動的に後つかみ部とつり上げ治具とを分離し、つり上げ治具が被削材とほぼ同速度で一定距離上昇するようにする等してもよいが、本発明の場合は被削材をブローチの逃げ部で相対停止させるだけでよいので、新たな装置を追加しなくてもよく従来のブローチ盤の小改造で実現できる。また、本発明は仕上げブローチ加工であり、切刃の切り込み量が小さく、全体の長さもそれほど長くないので逃げ部を設けてもブローチ全体が過剰に長くなることはない。
【0015】
【発明の効果】
本発明においては、前つかみ部及び後つかみ部を有する内面仕上げブローチ工具であって、仕上げ用切刃を有する刃部の材質は超硬合金とし、刃部の最後部背面と後つかみ部との間に被削材の長さの2倍以上の長さを有する逃げ部を設け、さらに、切刃の軸方向のピッチを不等間隔とし、さらに、このブローチの後つかみ部を把持してブローチ盤に取付た後、前つかみ部前方に被削材を固定し、両つかみ部を保持しながら、加工速度40m/min〜80m/minで被削材内面を仕上げ加工し、逃げ部で被削材を相対的に停止した後、後つかみ部を開放し、被削材をブローチ盤より取り出すようにしたので、加工時の振動が小さくなり、加工面に切れ刃のピッチ間隔でカッターマークが残りことが無くなった。また、超硬刃先のチッピングが無くなり、ブローチ寿命が延びる。また、加工速度も最大80m/minまで使用可能となり、生産性が向上する。また、ブローチ工具も従来のもの較べ、単に逃げ部を追加するといる簡単な構造であり製作も容易である等の効果を奏するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す内面仕上げブローチ工具の(a)は側面図、(b)はハブの拡大側面図である。
【図2】本発明の内面仕上げブローチ工具をワーク移動型ブローチ盤に取付けた状態を示す説明図である。
【図3】本発明の内面仕上げブローチ工具をブローチ移動型ブローチ盤に取付けた状態を示す説明図である。
【図4】本発明の内面仕上げブローチ工具を本発明の内面仕上げブローチ加工方法で加工した場合の加工面断面形状を示す模式図である。
【図5】従来の内面仕上げブローチ工具で加工した場合の加工面断面形状を示す模式図である。
【図6】被削材の(a)は平面図、(b)は部分拡大図である。
【図7】従来の内面ブローチ工具をワーク移動型ブローチ盤に取付けた状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1 内面仕上げブローチ工具
2 前つかみ部
3 後つかみ部
5 切刃
6 刃部
9 刃部の最後部背面
10 減速停止区間(逃げ部)
21、31 ブローチ盤
41 被削材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an inner surface finishing broach tool and an inner surface finishing broaching method for a hardened material having a hardness of 45 to 65 HRC after quenching.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when finish broaching a high-hardness work material, for example, in
[0003]
After holding the
[0004]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-239425
[Problems to be solved by the invention]
However, the inner surface finishing broaching of such a high hardness material is usually a final finishing process, which requires higher processing accuracy than a normal broaching process, and has a small cutting allowance. Further, since the cutting edge intermittently cuts into the work material, generation of minute vibration is unavoidable, and the tooth trace accuracy is formed on the
[0006]
An object of the present invention is to provide an inner surface finishing broach tool and an inner surface finishing broaching method that do not have a cutter mark and do not cause chipping on a cutting edge in view of such a problem.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the front gripping portion and the rear gripping portion, which are subjected to hole processing while leaving a finishing allowance, and after heat treatment, finish-process a hard material having a hardness of HRC (Rockwell C hardness) 45 to 65 or equivalent. An inner surface finishing broach tool having a blade portion having a plurality of finishing cutting blades arranged in the outer periphery and axial direction of the inner surface finishing broach tool, wherein the material of the blade portion is a cemented carbide, and the rearmost rear surface of the blade portion. And a relief portion having a length not less than twice the length of the work material without protruding from the blade portion and provided between the rear grip portion and the shaft of the cutting blade. The foregoing problems have been solved by providing an internally finished broach tool with unequally spaced directional pitches.
[0008]
That is, as a feature of the broaching of a high-hardness material, the processing speed is remarkably higher at 40 to 60 m / min as compared with a normal broaching speed (10 m / min or less). Further, the cutting resistance is large because the work material is hard, and the rake angle is usually set to an obtuse angle in order to secure the edge strength of the cutting edge, so that the back force increases. For this reason, the vibration generated at the time of the broaching of the hard material is different from the vibration generated at the time of the normal broaching, and the vibration in the direction of the back force, that is, the direction perpendicular to the broaching axis is easily generated at a high frequency. The present inventors have learned this. Based on this knowledge, in the present invention, in order to suppress such vibrations, first, the cutting edges are made to have unequal pitches, and the cycle in which the load is applied is made to be unequal intervals between processings, thereby suppressing the generation of vibrations. Further, as described later, by holding and processing the front grip portion of the broach, and the rear grip portion, the broach rigidity in the direction perpendicular to the broach axis is increased, and the amplitude is suppressed with respect to high-frequency vibration. It is. However, since the rear grip portion is gripped during processing, it is necessary to prevent the work from interfering with the rear grip portion and the lifting jig gripping the rear grip portion after the broaching by the final cutting blade is completed. Therefore, it is necessary to provide a deceleration section from the relative processing speed between the work material and the broach to the stop, and in the present invention, between the rear surface of the rearmost portion of the blade portion and the rear grip portion, the protrusion protrudes from the cutting blade. Without doing so, an escape portion was provided as a deceleration stop section. The length of this relief portion is preferably at least twice the length of the work material from the viewpoints of machining speed, mechanical structure, rigidity and the like (claim 2).
[0009]
By using such an inner surface finishing broaching tool, the cutting speed can be made up to 80 m / min at the maximum by fixing the unequal-pitch cutting blades and the front grip portion and the rear grip portion during broaching. Therefore, in the invention of
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an (a) side view of an inner surface finishing broach tool showing an embodiment of the present invention, (b) is a partially enlarged view of a blade portion, and FIG. 2 is an inner surface finishing broach shown in FIG. It is explanatory drawing which shows the state which was turned. As shown in FIG. 1, an inner surface
[0011]
Using the inner surface finishing
[0012]
On the work table 25 in which the
[0013]
According to the inner surface finishing broaching method, since the front and
[0014]
Needless to say, the configuration of the broaching machine is not limited to the above-described embodiment, but includes various examples. For example, as shown in FIG. 4, the present invention can be applied to a broach tool moving type. FIG. 4 shows a lifting jig in which a
[0015]
【The invention's effect】
In the present invention, an inner surface finishing broach tool having a front grip portion and a rear grip portion, wherein a material of a blade portion having a finishing cutting blade is made of cemented carbide, and a material of a rearmost rear portion and a rear grip portion of the blade portion. An escape portion having a length of at least twice the length of the work material is provided between them, and furthermore, the pitch in the axial direction of the cutting blade is made unequal, and furthermore, the rear grip portion of this broach is grasped and broached. After mounting on the board, the work material is fixed in front of the front grip portion, and while holding both grip portions, the inner surface of the work material is finished at a processing speed of 40 m / min to 80 m / min, and the work is cut at the escape portion. After stopping the material relatively, the rear grip is released and the work material is taken out from the broaching machine, so vibration during processing is reduced, and cutter marks remain on the processing surface at the cutting edge pitch interval. Things have disappeared. In addition, chipping of the carbide cutting edge is eliminated, and the life of the broach is extended. Further, the processing speed can be used up to a maximum of 80 m / min, and the productivity is improved. Further, the broach tool has a simple structure in which a relief portion is simply added as compared with the conventional broach tool, and has effects such as easy production.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a side view and FIG. 1B is an enlarged side view of a hub of an internal finishing broaching tool showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing a state where the inner surface finishing broaching tool of the present invention is mounted on a work movable broaching machine.
FIG. 3 is an explanatory view showing a state in which the inner surface finishing broach tool of the present invention is mounted on a broach movable broaching machine.
FIG. 4 is a schematic view showing a cross-sectional shape of a machined surface when the inner surface finishing broaching tool of the present invention is processed by the inner surface finishing broaching method of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view showing a cross-sectional shape of a machined surface when machining with a conventional inner surface finishing broach tool.
FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is a partially enlarged view of a work material.
FIG. 7 is an explanatory view showing a state in which a conventional inner broaching tool is attached to a work movable broaching machine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
21, 31
Claims (3)
Priority Applications (1)
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JP2003153718A JP4330120B2 (en) | 2003-05-30 | 2003-05-30 | Internal finishing broaching method |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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JP2003153718A Expired - Lifetime JP4330120B2 (en) | 2003-05-30 | 2003-05-30 | Internal finishing broaching method |
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-
2003
- 2003-05-30 JP JP2003153718A patent/JP4330120B2/en not_active Expired - Lifetime
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