JP2005007536A

JP2005007536A - 表面ブローチ加工方法及び表面ブローチ加工治具

Info

Publication number: JP2005007536A
Application number: JP2003175746A
Authority: JP
Inventors: Soichi Sumiya; 宗一角谷; Yasuhiro Murai; 康弘村井
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-06-20
Also published as: JP4356919B2

Abstract

【課題】断面凹状の高硬度材のワークの側面内壁の仕上ブローチ加工を高精度に行う表面ブローチ加工方法及び表面ブローチ加工治具を提供。
【解決手段】開口部２０と、両側面部２１と、底部２２とからなる断面凹状の一定断面を有するワーク２の側面部内壁２３の仕上げ部の表面ブローチ加工において、側面部内壁の表面硬度を４５〜６５ＨＲＣとし、予め仕上げ代２４を残して形成し、側面部外壁２５を外側から加圧した状態で仕上げ代をブローチ加工する。加圧位置は、両端近傍２５ａや側面部を挟んで仕上げ代が残された切削加工部と対称位置とする。ワーク２を固定する表面ブローチ加工治具４は、ワークの軸方向及び開口部が開放されるように取付可能にされ、ワーク側面部の外壁に当接する加圧部材を設け、さらに、加圧部材をワーク軸方向の両端近傍で外壁２５ａに当接させる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直動軸受の移動体ブロックのボール溝などの、断面凹状の一定断面を有するワークの内側面溝の表面ブローチ加工方法及び治具に関し、特に、焼き入れ後の表面硬度４５〜６５ＨＲＣ（ロックウエル硬さＣスケール：以下同じ）等の高硬度材を高精度に加工する高精度仕上げブローチ加工に適した表面ブローチ加工方法及び治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示すような、直動軸受５０は、直動レール５１に移動体ブロック５２がボール溝５３，５３間に組み込まれた図示しないボールを介して直線方向に移動可能にされている。図６に示すように、移動体ブロック５２は凹状断面であり、軸方向に延び一定断面にされ、内側面にボール溝５４，５４が設けられている。この直動軸受５０の移動体ブロック５２のボール溝５４などの内側面溝は、ボールやころなどの転動体が転がり、直動案内面の役割を果たすと共に、前記転動体を介してモーメント荷重を受ける機能を有するため、硬度ＨＲＣ６０程度とされ、高い寸法精度と真直精度が要求される。このため、従来は研削加工で仕上げ加工されるのが普通であった。しかしながら、かかる移動体ブロック５２などのワークの断面凹状の内側面溝加工用の研削砥石は、ワークとの干渉を避ける必要から直径を大きくとれず、高速回転が必要な上、砥石の損耗が速いという問題があった。
【０００３】
一方、高硬度材料をブローチ加工する技術は、例えば特許文献１に記載されているものがある。これは超硬合金の切れ刃を有し、硬質被膜を施し、すくい角を負角としたブローチで、高速加工することにより、４５〜６５ＨＲＣの高硬度材の加工を可能とするものである。
【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、かかる高硬度材のブローチ加工においては、切削反力、切削方向と垂直方向の反力が、研削加工や通常の切削加工に比べて大きく、特に凹状のワーク２（５２）の開口部２０を形成する側面部２１の内側面２３の加工前溝２４の加工では、図７（ｂ）に示すように、ワーク２（５２）の入口部２６、出口部２７において加工後のボール溝底５４、５４の深さが浅くなり、真直度が悪いという問題があった。また、特に、高硬度材の加工においては、切削量が小さいのでかかる真直度の低下の影響が非常に大きく、表面ブローチ仕上げ加工では、高い精度を得られない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、移動体ブロックなどの断面凹状の一定断面を有するワークの高硬度材でのボール溝等の仕上ブローチ加工を高精度に行える表面ブローチ加工方法を提供することである。また、かかる表面ブローチ加工に適した表面ブローチ加工治具を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、研究の結果、特に表面硬度が高く、仕上げ代を少なくされた、移動ブロックの内側面部内壁のボール溝のブローチ加工にあっては、ブローチ加工による切削反力、切削方向と垂直方向の反力により、ワークが変形し、加工時の弾性変形が加工後に戻る、いわゆるスプリングバック量が従来のものより大きくなるため、側面部が変形し、真直度が悪くなる。特に、断面凹状で一定断面で軸方向にボール溝を加工するような場合には、ワークの両端で弾性変形しやすくボール溝深さが入口部、出口部で浅くなることを知得した。
【０００８】
かかる知得により、本発明においては、開口部と、開口部を形成する両側面部と、両側面部が固定される底部と、からなる断面凹状の一定断面を有するワークの前記側面部内壁をブローチ加工する表面ブローチ加工において、前記側面部内壁の表面硬度を４５〜６５ＨＲＣ（ロックウエル硬さＣスケール）とし、予め仕上げ代を残して形成し、前記ワークの側面部外壁を外側から加圧した状態で前記仕上げ代を切削加工する表面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。即ち、変形し易い側面部を外側から加圧して、切削反力と対抗する力で側面部を押さえ弾性変形を小さくし、切削精度を上げることができる。
【０００９】
加圧位置は、側面部の変形で考えれば、側面部外壁端でもよいが、側面部の変形でなく加工部の変形を抑えるのが重要であり、請求項２に記載の発明においては、前記側面部外壁の加圧位置は、前記側面部を挟んで前記側面部内壁の前記仕上げ代が残された切削加工部と対称位置とした。
【００１０】
さらに、変形は、ワークの両端、即ち、軸方向端で大きいので、請求項３に記載の発明においては、前記側面部外壁の加圧位置は、前記ワーク軸方向の両端近傍とした。これによれば、全体を押さえることなく、両端を押さえるのみで良好な真直度を得ることができる。
【００１１】
かかる表面ブローチ加工にあたっては、ワークを固定する治具は、請求項４に記載の発明においては、開口部と、開口部を形成する両側面部と、両側面部が固定される底部と、からなる断面凹状の一定断面を有するワークの前記側面部内壁をブローチ加工するための前記ワークの固定治具であって、前記ワークの軸方向及び開口部が開放されるように取付可能にされ、前記ワーク側面部の外壁に当接する加圧部材が設けられた表面ブローチ加工治具とした。加圧部材はスプリング（コイル、ばね座金等）と押しボルトとの組合せや、油圧シリンダによる油圧力により構成される。加圧力は、加工材料、形状、寸法、硬さ等により、適宜設定できるのが好ましく、また、加工精度に影響する。そこで、加圧力の変更や設定の制御の簡単な油圧シリンダで一定の圧力で加圧クランプするのが好ましい。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明においては、前記加圧部材は、前記ワーク軸方向の両端近傍で前記ワーク側面部の外壁に当接するようにすればよい。両端の加圧だけでよいので、構造が簡単で加工も容易となる。
【００１３】
【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表面ブローチ工具の斜視図、図２は表面ブローチ盤の部分斜視図、図３はワークを取り付ける本発明の実施の形態を示す表面ブローチ加工治具の軸直角断面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。本発明の実施の形態においては、前述した図５，６に示す直動軸受５０の移動体ブロック５２の凹状断面の側面部２１の内壁２３に形成されたボール溝５４，５４の仕上げブローチ加工を行うものである。移動体ブロック（以下単に「ワーク」という）２は、ボール溝に仕上げ代を残してブローチやその他の切削工具等で加工され、その後熱処理され、ボール溝表面硬さ６０ＨＲＣ前後に焼き入れされている。取り代は０．０２〜０．２ｍｍ程度とされる。かかる取り代が残された加工前のボール溝２４，２４を加工する表面ブローチ工具１は図１に示すように、加工後のボール溝５４，５４の径及びボール溝間寸法に合わせて形成された超硬合金の多数の切れ刃１１，１２が両側に配置されたブローチ刃部１３がブローチ取付ジグ１４にボルト１５で固定されている。切れ刃１１，１２は片側で数枚から十数枚であり、一切刃当たり切り込み量は５〜１５μｍである。
【００１４】
かかる表面ブローチ工具１を図２に示すように、ブローチ盤の機械本体３に取付ける。取り付けられた表面ブローチ工具に対して同軸に軸方向移動可能に、ワーク２が、図示しない移動ラムに設けられた表面ブローチ加工治具（以下単に「治具」という）４に固定される。図示しない駆動装置により、移動ラム及び治具４を表面ブローチ工具１と平行に矢印３１方向に移動させて、ワーク２のボール溝２４，２４を表面ブローチ工具の切れ刃１１，１２でブローチ加工する。
【００１５】
本発明においては、図３，４に示すように、治具４は断面凹状で両端が開口するワーク取付部４１が形成されている。ワーク２が開口部２０を開放するようにワーク取付部４１に配設され、ワークの底部２２に設けられたねじ２８にボルト４４を螺着させワークが治具４に固定されている。治具４のワーク取付部４１の両側面には、ワーク２の開口部２０を形成する両側面部２１の外側壁２５に当接するように、クランプ金４２が設けられ、油圧シリンダ４３により、ワークの両側面部２１，２１を挟み込むように加圧できるようにされている。図３に示すように、クランプ金４２は、中間に逃げ部４４、４４が設けられ、ワーク２の側面部外壁２５の両端部２５ａを加圧するようにされている。
【００１６】
【実施例】
かかる表面ブローチ工具１、表面ブローチ盤３、表面ブローチ加工治具４を用いて、ボール溝２４，２４の表面硬さが６０ＨＲＣ前後に焼き入れされたワーク２の仕上げブローチ加工を行った。先ず、油圧シリンダ４３に圧力を加えずに加工した場合、加工後のボール溝５４，５４の真直度は、前述した図７（ｂ）のようになった。図に示すように、ワークの両端部２６，２７付近で両溝間の寸法が狭まっており、これは、加工中に切削反力でボール溝部が押し広げられ、加工後に戻るスプリングバック現象による。このときのスプリングバック量は１０〜１５μｍであった。
【００１７】
次に、加工前のワーク両側面部外壁両端部２５ａに、油圧シリンダ４３により、実験的に求めた加工反力と同等の圧力を加えてブローチ加工を行ったところ、加工後のボール溝５４，５４の真直度は、図７（ａ）に示すように、ほぼ直線となり、スプリングバック量は５μ未満となり、良好な結果となった。
【００１８】
【発明の効果】
本発明においては、断面凹状の一定断面を有するワークの高硬度の側面部内壁に予め形成された仕上げ代を、側面部外壁を外側から加圧した状態で切削加工するようにし、弾性変形を小さくし、切削精度を上げたので、ブローチ加工によるワーク変形が抑制され、良好な真直度が得られた（請求項１）。また、加圧位置は切削加工部の外側位置としたので、変形量の制御がやりやすい（請求項２）。さらに、加圧位置を軸方向の両端近傍とし、両端を押さえるのみで良好な真直度を得られるものとなり（請求項３）、高硬度材の表面ブローチ加工を精度よく実現できるものとなった。
【００１９】
また、ワークの固定治具に、ワーク側面部の外壁に当接する加圧部材を設けるようにすることにより、ワーク側面部を加圧しながら表面ブローチ加工ができる（請求項４）。さらに、加圧部材を、ワーク軸方向の両端近傍に設け、構造が簡単、加工も容易としたので、加工治具へのワークの取付が容易であり、操作、調整が容易なものとなった（請求項５）。かかる治具により、高硬度材の表面ブローチ加工に適した表面ブローチ加工治具を提供するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す表面ブローチ工具の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す表面ブローチ盤の部分斜視図である。
【図３】ワークを取り付ける本発明の実施の形態を示す表面ブローチ加工治具の軸直角断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明の実施の形態で加工するワーク（移動体ブロック）が使用される直動軸受の斜視図である。
【図６】図５の移動体ブロック（ワーク）を１８０°反転させた状態を示す斜視図である。
【図７】表面硬さが６０ＨＲＣ前後に焼き入れされたワークのボール溝の（ａ）は本発明の場合の油圧シリンダに圧力を加えてブローチ加工した後、（ｂ）は従来の場合の油圧シリンダに圧力を加えずにブローチ加工した後の真直度を示す断面図である。
【符号の説明】
１表面ブローチ工具
２、５２ワーク（移動体ブロック）
３表面ブローチ盤の機械本体
４表面ブローチ加工治具
２０開口部
２１側面部
２２底部
２３側面部内壁
２４切削加工部（仕上げ代）
２５側面部外壁、２５ａ両端部の側面部外壁
４２加圧部材

Claims

開口部と、開口部を形成する両側面部と、両側面部が固定される底部と、からなる断面凹状の一定断面を有するワークの前記側面部内壁をブローチ加工する表面ブローチ加工において、前記側面部内壁の表面硬度を４５〜６５ＨＲＣ（ロックウエル硬さＣスケール）とし、予め仕上げ代を残して形成し、前記ワークの側面部外壁を外側から加圧した状態で前記仕上げ代を切削加工することを特徴とする表面ブローチ加工方法。
前記側面部外壁の加圧位置は、前記側面部を挟んで前記側面部内壁の前記仕上げ代が残された切削加工部と対称位置とになるようにされていることを特徴とする請求項１記載の表面ブローチ加工方法。
前記側面部外壁の加圧位置は、前記ワーク軸方向の両端近傍であることを特徴とする請求項１又は２記載の表面ブローチ加工方法。
開口部と、開口部を形成する両側面部と、両側面部が固定される底部と、からなる断面凹状の一定断面を有するワークの前記側面部内壁をブローチ加工するための前記ワークの固定治具であって、前記ワークの軸方向及び開口部が開放されるように取付可能にされ、前記ワーク側面部の外壁に当接する加圧部材が設けられていることを特徴とする表面ブローチ加工治具。
前記加圧部材は、前記ワーク軸方向の両端近傍で前記ワーク側面部の外壁に当接されていることを特徴とする請求項４記載の表面ブローチ加工治具。