JP2005305605A - ブローチ盤 - Google Patents

Abstract

【課題】プッシュ式のブローチ加工においてビビリ振動が発生しないブローチ盤を提供する。
【解決手段】母材が超硬合金であるとともに、切削荷重を受けるための肩部59を有する内面加工用のブローチ12と、コラム２に設けられた上方ブラケット３に取り付けられ、ブローチ加工時にはブローチ12の後つかみ部46をブローチ12の軸直角方向および軸方向に対して固定して把持可能にされるとともに、ブローチ12の前記肩部59が圧接される荷重受け面15を有する上方ブローチホルダ11と、ブローチ加工時にはブローチ12の前つかみ部34をブローチ12の軸直角方向に対して固定して把持可能にされた下方ブローチホルダ９と、を有することを特徴とするブローチ盤とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブローチ加工に使用されるブローチ盤に関し、特に、硬度がＨＲＣ（ロックウエル硬さＣスケール）４５〜６５の高硬度材としての被加工部材（ワーク）を、加工速度４０ｍ／ｍｉｎ以上の高速で加工することが可能なブローチ盤に関する。

一般に、ブローチ加工に適する被加工部材（以下「ワーク」と記す）の硬度はＨＲＣ３０以下といわれている。これは、例えば焼入れ後のワークのような、硬度がＨＲＣ４５を超える高硬度材のワークに対するブローチ加工においては、使用するブローチ工具の断面積あたりの切削抵抗が大きくなるため、ブローチ工具の引っ張り方向の強度や剛性が切削抵抗に対して不足傾向となり、これによりビビリ振動が発生しやすくなるからである。このビビリ振動は、ブローチ工具の軸方向に発生し、切削抵抗が大きくなるほど顕著になり、これによりブローチ工具の刃先の欠けやチッピングが生じ、その結果としてブローチ工具の寿命の低下を招くことになる。そのため、硬度がＨＲＣ４５を超える高硬度材のワークに対してブローチ加工を行う場合は、予め焼戻しをすることによりワークの硬度を下げ、しかる後にブローチ加工を行い、その後再度焼入れを行うことにより硬度を焼戻し前に戻すようにしていた（特許文献１）。

しかし、前述の焼戻しを行ったワークに対してブローチ加工を行う方法では、焼入れ済みのワークに対して一旦焼戻しを行い、さらに再度の焼入れを行うことになるので、多大の工数を要するという問題があった。また、この方法では、ブローチ加工後の再度の焼入れにおいて熱的な寸法変化が生じるので、加工されたワークの精度が悪くなるという問題があった。そのため、焼戻しを行うことなく焼入れ後のワークに対して直接ブローチ加工を行い、なおかつ、その加工の際に、ブローチ工具の引っ張り方向の強度や剛性が切削抵抗に対して不足傾向となることに起因して発生する、前述したビビリ振動をなくすような加工技術が要求されるようになった。

前述したように、ビビリ振動はブローチ工具の引っ張り方向の強度や剛性が切削抵抗に対して不足傾向になることに起因して発生するが、これは従来のブローチ盤が所謂プル式の形態であったからである。すなわち、プル（Ｐｕｌｌ）式のブローチ盤においては、刃具移動式あるいはワーク移動式の如何に関わらず、加工時（ブローチ工具の刃部とワークの被切削部位とが接触しているとき）には、ブローチ工具の両端部に関しては、切削方向とは反対側の端部（前つかみ部）が把持され、切削方向側の端部（後つかみ部）は把持されないようにされている。そのため、プル式のブローチ盤においては、加工時には、ブローチ工具が把持された切削方向とは反対側の端部（前つかみ部）と、ブローチ工具のワークと接触している部位との間で、引っ張り荷重が作用することになる。この引っ張り荷重は切削抵抗が大きくなるほど大きくなるので、切削抵抗が大きい高硬度材ワークに対するブローチ加工においては、ブローチ工具の引っ張り方向の強度や剛性が引っ張り荷重に対して不足気味になり、その結果としてブローチ工具の軸方向にビビリ振動が発生することになる。

一方、特許文献２に開示されているように、ブローチ工具に対して引っ張り荷重をかけずに圧縮荷重をかけることにより加工する所謂プッシュ（Ｐｕｓｈ）式のブローチ盤がある。この特許文献２に開示されているプッシュ式のブローチ盤においては、加工時には、ブローチ工具の切削方向とは反対側の端部（前つかみ部）が下ブローチホルダに把持されるだけではなく、ブローチ工具の切削方向側の端部（後つかみ部）についても上ブローチホルダに把持される構造となっている。これにより、このプッシュ式のブローチ盤においては、加工時には、上ブローチホルダにて把持されたブローチ工具の切削方向側の端部（後つかみ部）と、ブローチ工具のワークと接触している部位との間で、圧縮荷重が作用することになる。この圧縮荷重は前述した引っ張り荷重と同様にブローチ工具の軸方向に作用するが、高硬度材の加工に使用される超硬合金製のブローチ工具は圧縮方向の強度や剛性がかなり大きいので、圧縮荷重に起因するブローチ工具の軸方向のビビリ振動は発生しにくいものと予想される。
特開２００１−１１３４１２号公報、段落「０００３」 米国特許第６４０９４４２号公報

しかし、硬度がＨＲＣ４５〜６５の高硬度材のワークにおいて、例えばスプライン穴のブローチ加工を行うと、ブローチ工具の断面積あたりの切削抵抗は硬度の低いワークを加工する場合に比して２〜３倍にも大きくなる。この場合のように、切削抵抗がかなり大きくなると、ブローチ工具の軸方向のビビリ振動が発生しにくいと予想される前述した特許文献２に開示されているプッシュ式のブローチ盤を使用しても、ブローチ工具にビビリ振動が発生し、その結果として加工されたワークの面粗さが悪くなるという問題が生じた。さらに、ブローチ工具にビビリ振動が発生することに起因して、従前と同様に、ブローチ工具に刃先の欠けやチッピングが生じ、その結果としてブローチ工具の寿命の低下を招くことになった。

本発明は、前述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、プッシュ式のブローチ加工においてビビリ振動が発生しないブローチ盤を提供することを目的とする。

出願人は、前述したブローチ工具のビビリ振動について研究した結果、ビビリ振動はプッシュ式のブローチ盤においてもなお発生し、その振動モードはブローチ工具の軸（長手方向）に対して直角な方向（軸直角方向）であることがわかった。すなわち、プッシュ式のブローチ盤においては、ブローチ工具の軸方向に引張り荷重がかからないので軸方向の剛性は強いが、ブローチ工具にかかる圧縮荷重の変動やアンバランス等により、ブローチ工具の軸に対して直角方向の振動が発生することを知得した。このプッシュ式のブローチ盤において発生する、ブローチ工具の軸に対して直角方向の振動を抑えるために、本発明では以下の構成を有するブローチ盤を提供した。

すなわち、請求項１に係る発明では、設置面に固定設置されたベース上に載置されたコラムと、このコラムに設けられた上方ブラケットと、設置面に対して垂直方向に移動可能にされたワーク移動テーブルと、このワーク移動テーブルの下部に設置されるとともに設置面に対して垂直方向に移動可能にされたブローチ下部保持テーブルと、母材が超硬合金であるとともに、切削荷重を受けるための肩部を有する内面加工用のブローチ工具と、前記上方ブラケットに取り付けられ、ブローチ加工時にはブローチ工具の後つかみ部をブローチ工具の軸直角方向および軸方向に対して固定して把持可能にされるとともに、ブローチ工具の前記肩部が圧接される荷重受け面を有する上方ブローチホルダと、前記ブローチ下部保持テーブルに取り付けられるとともに、ブローチ加工時にはブローチ工具の前つかみ部をブローチ工具の軸直角方向に対して固定して把持可能にされた下方ブローチホルダと、を有することを特徴とするブローチ盤を提供した。

請求項１に係る構成としたことにより、加工時には、ブローチ工具は上方ブローチホルダおよび下方ブローチホルダにて把持されるとともに、上方ブローチホルダはブローチ工具の肩部および上方ブローチホルダの荷重受け面を介して切削荷重を受けることになる。さらに、この切削荷重は上方ブローチホルダを介してコラムに固定された上方ブラケットで受けることになる。そのため、ブローチ工具には前述したプル式のブローチ盤のような引っ張り荷重がかからないので、切削荷重が大きい場合でもブローチ工具の縦振動（ブローチ工具の軸方向の振動）によるビビリは発生しなくなる。さらに、請求項１に係る構成としたことにより、加工時にはブローチ工具は上方ブローチホルダおよび下方ブローチホルダにてブローチ工具の軸直角方向が固定してクランプされることになる。そのため、ブローチ工具の横振動（ブローチ工具の軸直角方向の振動）によるビビリも発生しにくくなる。

また、請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明において、前記下方ブローチホルダはブローチ工具の軸直角方向に移動可能にされた複数の爪を有し、ブローチ加工時には前記下方ブローチホルダの爪をブローチ工具の前つかみ部に圧接させるようにした。係る構成としたことにより、加工時には下方ブローチホルダの爪にてブローチ工具の前つかみ部の軸直角方向が固定してクランプされることになる。

さらに、請求項３に係る発明では、請求項１または２に係る発明において、ブローチ工具の後つかみ部は前つかみ部側から後つかみ部側端部の方向に拡径するテーパ部を有し、前記上方ブローチホルダはブローチ工具の軸直角方向に移動可能にされた複数の爪を有し、ブローチ加工時には前記上方ブローチホルダの爪を前記テーパ部に圧接させるようにした。係る構成としたことにより、加工時にはブローチ工具の後つかみ部は上方ブローチホルダの爪にてブローチ工具の軸直角方向および軸方向が固定してクランプされることになる。

本発明によれば、加工時には、ブローチ工具には引っ張り荷重がかからず、切削荷重が大きい場合でもブローチ工具の縦振動（ブローチ工具の軸方向の振動）によるビビリは発生しなくなるとともに、ブローチ工具の横振動（ブローチ工具の軸直角方向の振動）によるビビリも発生しにくくなる。そのため、プッシュ式のブローチ加工において、加工中のブローチ工具にビビリ振動が発生することに起因してブローチ工具に生ずる刃先の欠けやチッピングがなくなり、これによるブローチ工具の寿命の低下を防ぐことが可能になった。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明を実施するための最良の形態に係るブローチ盤の構成図であり、（ａ）図は正面図、（ｂ）図は（ａ）図のＡ−Ａ矢視断面図である。図２は、本発明を実施するための最良の形態に係るブローチ盤における加工時の各状態を示す説明図であり、（ａ）図は加工開始状態、（ｂ）図は加工終了状態、（ｃ）図はワーク搬出状態をそれぞれ示している。図３は、本発明を実施するための最良の形態に係るブローチ盤における上方ブローチホルダ１１の詳細構造を示した断面図であり、軸心Ｃに対して右半分がアンクランプの状態を示し、軸心Ｃに対して左半分がクランプの状態を示している。図４は、本発明を実施するための最良の形態に係るブローチ盤における下方ブローチホルダ９の詳細構造を示した断面図であり、軸心Ｃに対して右半分がアンクランプの状態を示し、軸心Ｃに対して左半分がクランプの状態を示している。図５は、本発明を実施するための最良の形態に係るブローチ盤において使用されるブローチ工具の構成図であり、（ａ）図が正面図、（ｂ）図が側面図をそれぞれ示している。なお、図１に示した本発明を実施するための最良の形態に係るブローチ盤は、静止状態にあるブローチ工具１２に対して被加工部材としてのワーク６が移動することによりブローチ加工される、所謂ワーク移動式のブローチ盤である。また、ブローチ工具１２は、円環状のワーク６の内面に歯溝を形成するための所謂内面ブローチ工具である。

図１において、１は設置面０に対して固定設置されたベースである。２はベース１に固定載置されたコラムである。３はコラム２の上方の前面に固定された上方ブラケットである。この上方ブラケット３の下面すなわちブローチ工具１２に対向した面には、ブローチ工具１２の後つかみ部４６を把持可能にされた後述する上方ブローチホルダ１１が取り付けられている。４および５はコラム２に設けられた上下案内部としての一対の直動ガイドレールである。この一対の直動ガイドレール４、５は、互いに並行に、設置面０に対して垂直方向に設置されている。この直動ガイドレール４、５には、後述するワーク移動テーブル８およびブローチ下部保持テーブル１０が、それぞれ互いに独立して直動ガイドレール４、５上を摺動可能に取り付けられている。

１６はワーク移動用サーボモータであり、コラム２の最上部に設けられている。また、２０はワーク移動用送りねじであり、設置面０に対して垂直方向にコラム２に取り付けられている。具体的には、ワーク移動用送りねじ２０は、その上部がサポート軸受１９を介してコラム２に取り付けられ、一方、その下部（下端）が深溝軸受２２を介してコラム２に取り付けられている。さらに、このワーク移動用送りねじ２０は、カップリング１７を介して、前述したワーク移動用サーボモータ１６に連結されている。そのため、ワーク移動用サーボモータ１６が駆動することにより、ワーク移動用送りねじ２０がその軸回りに回転することになる。なお、ワーク移動用送りねじ２０は、これにより移動されるワーク移動テーブル８が４０〜８０ｍ／ｍｉｎの高速がでるように、そのリードが設定されている。また、ワーク移動用送りねじ２０は、サーボモータ駆動時の効率が良く、切削荷重に耐えうる、ボールねじまたはローラーねじとされている。

ワーク移動テーブル８は送りねじナット２１を介してワーク移動用送りねじ２０に連結されている。そのため、ワーク移動用サーボモータ１６が駆動することにより、ワーク移動テーブル８が前述した上下案内部としての直動ガイドレール４、５上を摺動することになる。このワーク移動テーブル８には、ワーク６を固定載置可能にされたワーク載置ジグ７が取り付けられている。これらワーク移動テーブル８およびワーク載置ジグ７には、ブローチ工具１２を挿通可能にするために、設置面０の垂直方向すなわちブローチ工具１２の軸心Ｃと同軸に穴が設けられている。なお、前述したカップリング１７とサポート軸受１９との間には落下防止用ブレーキ１８が設けられているので、ワーク移動用サーボモータ１６の電源遮断時においてもワーク移動テーブル８が重力の影響により落下することはない。

ワーク移動テーブル８と同様に直動ガイドレール４、５上を摺動するブローチ下部保持テーブル１０は、コラム２に取り付けられたブローチ移動用送りねじ１３を介して、コラム２に取り付けられたブローチ移動用サーボモータ１４により駆動される。このブローチ下部保持テーブル１０には、ブローチ工具１２の前つかみ部３４を把持可能にされた後述する下方ブローチホルダ９が設けられている。これらブローチ下部保持テーブル１０、ブローチ移動用送りねじ１３、及びブローチ移動用サーボモータ１４の結合関係は、前述したワーク移動テーブル８、ワーク移動用送りねじ２０、及びワーク移動用サーボモータ１６の結合関係とほぼ同じであるので、その詳細な説明は省略する。なお、ブローチ下部保持テーブル１０は、必ずしも前述したワーク移動テーブル８と同じ直動ガイドレール４、５上に摺動可能に取り付ける必要はなく、設置面に対して垂直方向に移動可能という条件を満たせば、直動ガイドレール４、５とは別に設けられた図示しない直動ガイドレール上に摺動可能に取り付けるようにしてもよい。

ブローチ工具１２は、硬度がＨＲＣ４５〜６５の高硬度材の加工にも対処できるように、その母材を超硬合金とした所謂超硬ブローチ工具である。図５に示すように、ブローチ工具１２は、棒状の本体４３に対して、下方ブローチホルダ９に把持可能にされた前つかみ部３４、上方ブローチホルダ１１に把持可能にされた後つかみ部４６、寸法順に配置された超硬合金製の切れ刃が設けられた刃部４０、前つかみ部３４と刃部４０との間に介在する前部案内４１、および後つかみ部４６と刃部４０との間に介在する後部案内４４が設けられた構造となっている。また、前述した前つかみ部３４にはその長手方向中央部に括れ部５０が設けられており、この括れ部５０の径は前つかみ部３４の他の部分の径よりも小径とされている。同様に、前述した後つかみ部４６にはその長手方向中央部に括れ部４７が設けられており、この括れ部４７の径は後つかみ部４６の他の部分の径よりも小径とされている。なお、この括れ部４７と、括れ部４７に関して前つかみ部３４とは反対方向の大径部との間には、テーパ部５８が括れ部４７に隣接して設けられている。言い換えれば、ブローチ工具１２の後つかみ部４６は前つかみ部３４側から後つかみ部４６側端部の方向に拡径するテーパ部５８を有していることになる。さらに、ブローチ工具１２の上部、詳細には前述した後部案内４４の上部には、切削加工時にブローチ工具１２にかかる切削荷重を受けるための肩部５９が設けられている。切削加工時にはブローチ工具１２の上方（後つかみ部４６側）に向けて切削荷重がかかることになるが、ブローチ工具１２の肩部５９が上方ブローチホルダ１１の後述する荷重受け面１５に押し当てられることにより、この荷重受け面１５が切削荷重を受けることになる。

次に、前述した上方ブローチホルダ１１の詳細構成について、図３を参照して説明する。なお、前述したように、図３においては、軸心Ｃに対して右半分がアンクランプの状態を示し、軸心Ｃに対して左半分がクランプの状態を示している。

上方ブローチホルダ１１は、クランプ時には、ブローチ工具１２の後つかみ部４６に設けられた前述したテーパ部５８をクランプする。上方ブローチホルダ１１は、その本体５１に設けられた半径方向穴５４に移動可能に嵌合されるとともに、その内方端部５５が後つかみ部４６の前述したテーパ部５８に当接可能にされた爪７５を有している。また、上方ブローチホルダ１１は、ブローチ工具１２に設けられた前述の肩部５９に圧接される荷重受け面１５を有している。さらに、上方ブローチホルダ１１は、上下方向に動作可能にされたスリーブ５２を有している。このスリーブ５２の本体５１に対向する面は、その一部がテーパ部６２となっており、これによりスリーブ５２のテーパ部６２と本体５１との間には逃げ溝６１が設けられることになる。なお、ブローチ工具１２の後つかみ部４６の回転方向における動作については、ブローチ工具１２に設けられた図示しない切り欠きと、上方ブローチホルダ１１に設けられた図示しないピンにより規制される。また、爪７５の機能はブローチ工具１２に作用する軸とは直角方向の振動を抑制することにあるので、爪７５は少なくとも２個対向に配置する必要があるが、荷重バランスが確保されることを条件に３個以上設けるようにしてもよい。

次に、係る上方ブローチホルダ１１の作用について説明する。ブローチ工具１２の後つかみ部４６のクランプは、図３の軸心Ｃよりも左半分に示すように、図示しないエアシリンダにより、スリーブ５２をブローチ工具１２の前つかみ部３４側（下方向）へ押し下げることにより行われる。これにより、スリーブ５２の外方端部９２が逃げ溝６１に設けられたテーパ部６２に当接された爪７５は、ブローチ工具１２の後つかみ部４６に設けられたテーパ部５８の方向に動作することになる。そして、ブローチ工具１２のテーパ部５８に当接した爪７５は、エアシリンダの押し下げ力によりブローチ工具１２のテーパ部５８を上方向に押し上げ、これによりブローチ工具１２の肩部５９は上方ブローチホルダ１１の荷重受け面１５に押し当てられることになる。その結果、ブローチ工具１２の後つかみ部４６は、上方ブローチホルダ１１の爪７５によりブローチ工具１２の軸直角方向が固定してクランプされるとともに、ブローチ工具１２が上方ブローチホルダ１１に押し当てられることによりブローチ工具１２の軸方向も固定してクランプされることになる。

ところで、クランプ時の爪７５によるクランプ力は、切削荷重よりも小さくてもよく、例えば切削荷重の１／１０程度でもよい。このクランプ力については、ブローチ加工の対象によってはこれよりもさらに強いほうがよい場合や弱くてもよい場合があるが、ブローチ加工時に発生するブローチ工具１２の軸方向及び軸直角方向の振動を抑える程度の力は最低限必要である。なお、前述の実施形態では、クランプをエアシリンダにより行うようにしていたが、ばねなどの他の手段を用いてもよいことはいうまでもない。なお、ブローチ工具１２のアンクランプは、図３の軸心Ｃよりも右半分に示すように、スリーブ５２を図示しないエアシリンダにより上方向に移動させ、爪７５をスリーブ５２の逃げ溝１１に嵌まり込む状態にすることにより行われる。

次に、前述した下方ブローチホルダ９の詳細構成について、図４を参照して説明する。なお、前述したように、図４においては、軸心Ｃに対して右半分がアンクランプの状態を示し、軸心Ｃに対して左半分がクランプの状態を示している。

下方ブローチホルダ９は、クランプ時には、ブローチ工具１２の前つかみ部３４に設けられた括れ部５０をクランプする。下方ブローチホルダ９は、その本体６６に設けられた半径方向穴６８に移動可能に嵌合されるとともに、その内方端部６３が前つかみ部３４の括れ部５０に当接可能にされた爪８３を有している。さらに、下方ブローチホルダ９は、上下方向に動作可能にされたスリーブ６７を有している。このスリーブ６７の本体６６に対向する面は、その一部がテーパ部７３となっており、これによりこのテーパ部７３と本体６６との間には逃げ溝７２が設けられることになる。なお、ブローチ工具１２の前つかみ部３４の回転方向における動作については、ブローチ工具１２に設けられた図示しない切り欠きと、下方ブローチホルダ９に設けられた図示しないピンにより規制される。また、爪８３の機能はブローチ工具１２に作用する軸とは直角方向の振動を抑制することにあるので、爪８３は少なくとも２個対向に配置する必要があるが、荷重バランスが確保されることを条件に３個以上設けるようにしてもよい。

次に、係る下方ブローチホルダ９の作用について説明する。ブローチ工具１２の前つかみ部３４のクランプは、図４の軸心Ｃよりも左半分に示すように、ばね８２により、スリーブ６７をブローチ工具１２の後つかみ部４６側（上方向）へ押し上げることにより行われる。これにより、その外方端部８１がスリーブ６７の逃げ溝７２に設けられたテーパ部７３に当接された爪８３は、ブローチ工具１２の前つかみ部３４に設けられた括れ部５０の方向に動作することになる。そして、ブローチ工具１２の括れ部５０に当接した爪８３は、ばね８２の押し上げ力によりブローチ工具１２の括れ部５０を内側（軸心Ｃ側）に加圧することになる。その結果、ブローチ工具１２の前つかみ部３４は、下方ブローチホルダ９の爪８３によりブローチ工具１２の軸直角方向が固定してクランプされることになる。

ところで、クランプ時の爪８３によるクランプ力は、切削荷重よりも小さくてもよく、例えば切削荷重の１／１０程度でもよい。このクランプ力については、ブローチ加工の対象によってはこれよりもさらに強いほうがよい場合や弱くてもよい場合があるが、ブローチ加工時に発生するブローチ工具１２の軸直角方向の振動を抑える程度の力は最低限必要である。なお、前述の実施形態では、クランプをばね８２により行うようにしていたが、エアシリンダなどの他の手段を用いてもよいことはいうまでもない。また、前述の実施形態では、下方ブローチホルダ９の爪８３はブローチ工具１２の前つかみ部３４に設けられた括れ部５０を圧接するようにしていたが、爪８３が前つかみ部３４の軸直角方向を固定してクランプ可能であれば、爪８３は前つかみ部３４の括れ部５０以外の箇所を圧接するようにしてもよい。係る点について更に言えば、爪８３が前つかみ部３４の軸直角方向を固定してクランプ可能であれば、ブローチ工具１２の前つかみ部３４には括れ部５０を設ける必要はない。ただし、異常時にブローチ工具１２がその軸方向に移動し、これにより下方ブローチホルダ９からブローチ工具１２の前つかみ部３４が抜けるような事態を回避するためには、前述の実施形態のようにブローチ工具１２の前つかみ部３４に括れ部５０を設け、この括れ部５０に対して下方ブローチホルダ９の爪８３を圧接させるようにした方がよい。なお、ブローチ工具１２のアンクランプは、図４の軸心Ｃよりも右半分に示すように、スリーブ６７を下方向に移動させ、爪８３をスリーブ６７の逃げ溝７２に嵌まり込む状態にすることにより行われる。

次に、前述した実施形態に係るブローチ盤を使用して、表面硬度がＨＲＣ６０の高硬度材ワーク６を加工する際の動作について説明する。

加工する際には、まず初めに、ワーク移動用サーボモータ１６およびブローチ移動用サーボモータ１４を動作させることにより、図１に示すように、ワーク移動テーブル８およびブローチ下部保持テーブル１０を、上下案内部としての直動ガイドレール４、５の下降位置に移動させる。このとき、ブローチ工具１２の後つかみ部４６は、前述した上方ブローチホルダ１１のクランプ動作により、上方ブローチホルダ１１に把持されている。すなわち、ブローチ工具１２は、上方ブローチホルダ１１には把持された状態にあるが、下方ブローチホルダ９には把持されない状態にある。このワーク移動テーブル８およびブローチ下部保持テーブル１０の下降位置への移動完了時には、図１に示すようにワーク６を載置するワーク載置ジグ７の位置はブローチ工具１２の下端部の位置よりも下となるので、作業者あるいは図示しないワーク搬入装置がワーク載置ジグ７にワーク６を載置することが可能な状態になる。作業者あるいは図示しないワーク搬入装置により載置されたワーク６は、ワーク載置ジグ７が具備する図示しないクランプ機構により固定される。

次に、ワーク移動用サーボモータ１６およびブローチ移動用サーボモータ１４を動作させることにより、ワーク移動テーブル８およびブローチ下部保持テーブル１０を、上下案内部としての直動ガイドレール４、５の上方に摺動させ、これにより両テーブル８、１０を図２（ａ）に示す加工開始待機位置に移動させる。この両テーブル８、１０の加工開始待機位置への移動完了時には、ブローチ工具１２は、上方ブローチホルダ１１に把持された状態にあるとともに、下方ブローチホルダ９にも把持された状態にある。すなわち、ブローチ工具１２の後つかみ部４６は、前述した上方ブローチホルダ１１のクランプ動作により、上方ブローチホルダ１１に把持されているとともに、ブローチ工具１２の前つかみ部３４は、前述した下方ブローチホルダ９のクランプ動作により、下方ブローチホルダ９に把持されている。

次に、ワーク移動用サーボモータ１６を動作させることにより、ワーク移動テーブル８を上下案内部としての直動ガイドレール４、５の上方に６０ｍ／ｍｉｎの速度で摺動させ、これによりワーク移動テーブル８を図２（ｂ）に示す加工終了位置に移動させる。この移動の過程において、ワーク移動テーブル８上のワーク載置ジグ７に固定載置されたワーク６が、ブローチ工具１２により切削加工されることになる。なお、この過程においては、ブローチ工具１２はその両端を上方ブローチホルダ１１および下方ブローチホルダ９に把持され、ブローチ工具１２の上方（後つかみ部４６側）に向けて切削荷重がかかることになる。これにより、ブローチ工具１２の肩部５９が上方ブローチホルダ１１の荷重受け面１５に押し当てられることになる。

詳細には、加工時にブローチ工具１２に下方（前つかみ部３４側）から上方（後つかみ部４６側）にかかる切削荷重は、ブローチ工具１２の肩部５９および上方ブローチホルダ１１の荷重受け面１５により、上方ブローチホルダ１１を介して上方ブラケット３で受けることになるが、このときのブローチ工具１２における軸方向の剛性は十分強いものとなる。すなわち、ブローチ工具１２には引っ張り荷重がかからないので、前つかみ部３４や後つかみ部４６などの径の細い箇所における剛性の低さは問題とならない。また、ブローチ工具１２はその材質が超硬合金であるので、圧縮荷重に強い。さらに、上方ブローチホルダ１１および上方ブラケット３ともに、十分な剛性を容易に持たせることができる。また、ブローチ工具１２は、その前つかみ部３４および後つかみ部４６ともに、ブローチ工具１２の軸直角方向にクランプされているので、ブローチ工具１２の軸直角方向の剛性も十分確保され、その結果、加工時のブローチ工具１２の軸方向および軸直角方向の振動はいずれも非常に小さいものとなり、ビビリ振動は発生しない。

次に、前述した上方ブローチホルダ１１のアンクランプ動作により、ブローチ工具１２の後つかみ部４６を把持している上方ブローチホルダ１１のクランプを解除し、ブローチ工具１２の後つかみ部４６を開放する。しかる後、ブローチ移動用サーボモータ１４を動作させることにより、ブローチ下部保持テーブル１０を上下案内部としての直動ガイドレール４、５の下方に摺動させ、これによりブローチ下部保持テーブル１０を図２（ｃ）に示すワーク搬出位置に移動させる。この図２（ｃ）に示した、ブローチ下部保持テーブル１０が下降位置にあり、さらにワーク移動テーブル８が上昇位置にある状態においては、ワーク６を載置するワーク載置ジグ７の位置はブローチ工具１２の最上端部の位置よりも上にある。そのため、ワーク載置ジグ７が具備する図示しないクランプ機構によるワーク６のクランプが解除されれば、作業者あるいは図示しないワーク搬出装置がワーク載置ジグ７からワーク６を搬出することが可能になる。

以上、本発明の一実施形態について説明した。なお、出願人は、超硬合金製の切れ刃を有する超硬ブローチ工具１２を使用し、前述した実施形態に係るブローチ盤を用いて、実際にブローチ加工を行った。その加工条件としては、表面硬度がＨＲＣ６０である円環状のワーク６の内面に対して、切削速度６０ｍ／ｍｉｎにて、インボリュートスプライン穴の歯面の仕上げ加工を行うというものである。その結果、ブローチ工具１２の振動は非常に小さいものとなり、超硬合金製のブローチ工具１２には刃先の欠けやチッピングが生じることはなかった。

本発明を実施するための最良の形態に係るブローチ盤の構成図であり、（ａ）図は正面図、（ｂ）図は（ａ）図のＡ−Ａ矢視断面図である。 本発明を実施するための最良の形態に係るブローチ盤における加工時の各状態を示す説明図であり、（ａ）図は加工開始状態、（ｂ）図は加工終了状態、（ｃ）図はワーク搬出状態をそれぞれ示している。 本発明を実施するための最良の形態に係るブローチ盤における上方ブローチホルダ１１の詳細構造を示した断面図であり、軸心Ｃに対して右半分がアンクランプの状態を示し、軸心Ｃに対して左半分がクランプの状態を示している。 本発明を実施するための最良の形態に係るブローチ盤における下方ブローチホルダ９の詳細構造を示した断面図であり、軸心Ｃに対して右半分がアンクランプの状態を示し、軸心Ｃに対して左半分がクランプの状態を示している。 本発明を実施するための最良の形態に係るブローチ盤において使用されるブローチ工具１２の構成図であり、（ａ）図が正面図、（ｂ）図が側面図をそれぞれ示している。

符号の説明

１ ベース
２ コラム
３ 上方ブラケット
４ 直動ガイドレール（上下案内部）
５ 直動ガイドレール（上下案内部）
６ ワーク
７ ワーク載置ジグ
８ ワーク移動テーブル
９ 下方ブローチホルダ
１０ ブローチ下部保持テーブル
１１ 上方ブローチホルダ
１２ ブローチ
１３ ブローチ移動用送りねじ
１４ ブローチ移動用サーボモータ
１５ 荷重受け面
１６ ワーク移動用サーボモータ
１７ カップリング
１８ 落下防止用ブレーキ
１９ サポート軸受
２０ ワーク移動用送りねじ
２１ 送りねじナット
２２ 深溝軸受
３４ 前つかみ部
４０ 刃部
４１ 前部案内
４３ ブローチ本体
４４ 後部案内
４６ 後つかみ部
４７ 後つかみ部４６の括れ部
５０ 前つかみ部３４の括れ部
５１ 上方ブローチホルダ１１の本体
５２ 上方ブローチホルダ１１のスリーブ
５４ 上方ブローチホルダ１１の半径方向穴
５５ 爪７５の内方端部
５８ 後つかみ部４６のテーパ部
５９ ブローチ１２の肩部
６１ 上方ブローチホルダ１１の逃げ溝
６２ スリーブ５２のテーパ部
６３ 爪８３の内方端部
６６ 下方ブローチホルダ９の本体
６７ 下方ブローチホルダ９のスリーブ
６８ 下方ブローチホルダ９の半径方向穴
７２ 下方ブローチホルダ９の逃げ溝
７３ スリーブ６７のテーパ部
７５ 上方ブローチホルダ１１の爪
８１ 爪８３の外方端部
８２ 下方ブローチホルダ９のばね
８３ 下方ブローチホルダ９の爪
９２ 爪７５の外方端部

Claims (3)

1. 設置面に固定設置されたベース上に載置されたコラムと、
   該コラムに設けられた上方ブラケットと、
   設置面に対して垂直方向に移動可能にされたワーク移動テーブルと、
   該ワーク移動テーブルの下部に設置されるとともに設置面に対して垂直方向に移動可能にされたブローチ下部保持テーブルと、
   母材が超硬合金であるとともに、切削荷重を受けるための肩部を有する内面加工用のブローチ工具と、
   前記上方ブラケットに取り付けられ、ブローチ加工時には前記ブローチ工具の後つかみ部を前記ブローチ工具の軸直角方向および軸方向に対して固定して把持可能にされるとともに、前記ブローチ工具の前記肩部が圧接される荷重受け面を有する上方ブローチホルダと、
   前記ブローチ下部保持テーブルに取り付けられるとともに、ブローチ加工時には前記ブローチ工具の前つかみ部を前記ブローチ工具の軸直角方向に対して固定して把持可能にされた下方ブローチホルダと、
   を有することを特徴とするブローチ盤。
2. 前記下方ブローチホルダは前記ブローチ工具の軸直角方向に移動可能にされた複数の爪を有し、
   ブローチ加工時には前記下方ブローチホルダの爪を前記ブローチ工具の前つかみ部に圧接させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブローチ盤。
3. 前記ブローチ工具の後つかみ部は前つかみ部側から後つかみ部側端部の方向に拡径するテーパ部を有し、
   前記上方ブローチホルダは前記ブローチ工具の軸直角方向に移動可能にされた複数の爪を有し、
   ブローチ加工時には前記上方ブローチホルダの爪を前記テーパ部に圧接させるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載のブローチ盤。

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