JP2007229839A - ブローチおよびブローチ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バリやカエリを抑制して製品の品質を向上させると共に、ブローチ加工やバリ除去作業に伴う時間やコストを削減できるブローチおよびブローチ加工方法を提供する。
【解決手段】ブローチ１０において、多数の切刃３１を配列した切刃部３が、第一切刃群３０１、第二切刃群３０２および第三切刃群３０３から構成され、第二切刃群３０２および第三切刃群３０３はそれぞれ仕上刃を有し、かつ、第二切刃群３０２は切刃３１の歯先部３１４に凹溝３１３を有する構成とした。
【選択図】図４

Description

本発明は、本体に寸法順に多数の切刃を配列して穴加工や表面加工を行うブローチ
およびブローチ加工方法に関する。

ブローチは、本体に軸方向に沿って寸法順に多数の切刃が配列された切削工具であり、加工物の穴（下穴）にスプライン溝やキー溝などの様々な形状の穴加工を行うもの、また、加工物の表面加工を行うものなどがある。

以下、上述したブローチの一例として、ワークと呼ばれる加工物に予め形成された下穴に溝形状を形成するスプラインブローチについて説明する。図６は、従来のスプラインブローチの一例である。図６に示すように、スプラインブローチ１０は、前つかみ部１、前方案内部２、多数のスプライン刃３１を配列した切刃部３、後方案内部４および後つかみ部５等で構成されている。そして、切刃部３は、前方から、スプライン刃３１を刃の高さが漸増する寸法順に配列した荒切刃、荒切刃に比べて寸法差が小さいスプライン刃３１を配列した中仕上刃、寸法が等しいスプライン刃３１を配列した仕上刃を備えている。

図７に、スプライン刃３１の部分拡大図を示す。図７に示すように、スプライン刃３１は、同一円周上に複数の歯部３１１と歯底部３１２とを交互に備えている。そして、歯部３１１は、例えば台形形状などとなっている。

上述したスプラインブローチ１０は、固定されたワーク７（図８参照）の下穴に前つかみ部１側を通して下方（図６中、左方向）へ引き抜く、または、スプラインブローチ１０を固定し、ワーク７を上方（図６中、右方向）へ移動させることによって、ワーク７の下穴に溝形状を加工する。作業を効率よく、また精度を均一に仕上げることができるため、量産用として適している。

特開２００１−１１３４１１号公報

しかしながら、スプラインブローチ１０を用いて穴加工を行う際、例えば図８に示すように、ワーク７の端面にバリやカエリ（以下、バリ等という）８が発生する場合があり、問題となっている。

上述したように、ブローチ１０による加工において製品端面にバリ等８が発生した場合、ワーク７にバリ等８が残った状態で後加工を行うと、後加工における精度が低下して、ワーク７の品質が低下してしまう可能性がある。ワーク７の品質低下を防止するためには、ブローチ加工後に、手加工又は機械加工によりバリ等８を除去するなどの後工程が必要となり、時間やコストの浪費に繋がるおそれがある。

また、バリ等８は切刃の消耗に伴って発生しやすくなることから、これらを抑制するためにブローチ１０を新しいものに交換する必要が生じる為、ブローチ交換の判断基準の一つとなっている。したがって、バリ等８が発生すると、ブローチ交換の頻度が増し、コスト上昇に繋がるという問題もあった。

このような問題に対して、従来、寸法順に配列された切刃によって構成される前部切刃群と、一刃ないし数刃の仕上刃によって構成される後部切刃群とを、切削される加工部の二倍以上の間隔をあけて配置する表面ブローチが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

本発明は、バリ等を抑制したり、除去作業を簡素化して製品の品質を向上させると共に、ブローチ加工やバリ除去作業に伴う時間やコストを削減できるブローチおよびブローチ加工方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための本発明の請求項１に係るブローチは、多数の切刃が連続して配列された切刃部を備えるブローチにおいて、前記切刃部は、前記切刃部は軸方向前方部に設けられた前部切刃群と、軸方向後方部に設けられた後部切刃群とから構成され、前記前部切刃群の一部、もしくは全部の前記切刃の歯部に凹溝を有することを特徴とする。

本発明の請求項２に係るブローチは、請求項１記載のブローチにおいて、前記前部切刃群及び前記後部切刃群は、それぞれ、切刃寸法が漸増する中仕上刃と、切刃寸法が同一の仕上刃とを有することを特徴とする。

本発明の請求項３に係るブローチは、請求項１又は請求項２記載のブローチにおいて、前記切刃部の幅に応じて、前記凹溝が一もしくは複数設けられることを特徴とする。

本発明の請求項４に係るブローチは、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のブローチにおいて、前記凹溝は、軸方向に沿って、同一直線上に設けられることを特徴とする。

本発明の請求項５に係るブローチ加工方法は、多数の切刃が連続して配列された切刃部を備えるブローチを用いて切削加工するブローチ加工方法において、一本もしくは複数本の前記ブローチを組み合わせて、前記ブローチのうちいずれかの切刃の歯部に形成された凹溝により非切削部位が形成される様に加工した後、前記凹溝の形成されていない切刃の歯部により該非切削部を切削加工することを特徴とする。

上述した本発明によれば、切刃部がそれぞれ仕上刃を有する前部切刃群と、後部切刃群とから構成され、前部切刃群の少なくとも仕上刃を含む切刃の歯部に凹溝を設けたことにより、前部切刃群においては切刃が凹溝の両側の刃で加工物を切削し、その後、前部切刃群が切削しない凹溝の通過した部分を後部切刃群によって切削するため、加工物端面に発生するバリ等を分割することが可能となり、一体のバリよりも除去が容易に行うことができ、バリ除去の時間やコストを削減できる。さらに加えて、凹溝を切刃部の幅に応じて複数設けることにより、バリ等をより細かく分割すれば、バリ等の除去等がより簡単に行うことが可能となる。

さらに、前部切刃群および後部切刃群が共に仕上刃を有する構成としたことにより、加工物に対して二段階で仕上刃が作用し、加工物を二段階でさらえることで、より一層バリ等の発生が抑制される。故にバリ等の除去工程や設備の簡素化、又は省略が可能となる。

また、請求項１乃至請求項４のいずれかに係るブローチ、又は例えば凹溝を有するブローチと凹溝を有しないブローチとを組み合わせるなど、一本もしくは複数本の前記ブローチを組み合わせて、凹溝により非切削部位が形成される様に加工した後、該非切削部を切削加工すれば、加工物端面に発生するバリ等を分割することが可能となり、一体のバリよりも除去が容易に行うことができ、バリ除去の時間やコストを削減できる。

したがって、バリ等を抑制して製品の品質を向上させると共に、ブローチ加工やバリ除去作業に伴う時間やコストを削減することが可能なブローチおよびブローチ加工方法を提供することができる。

以下に、本発明の実施形態について説明する。本実施形態によるブローチは、多数の切刃を配列した切刃部によって穴加工や表面加工などを行うものである。この切刃部は、それぞれ仕上刃を有する、前部切刃群および後部切刃群により構成される。前部切刃群には、少なくとも仕上刃を含み連続して配列される切刃の歯部に凹溝を設ける。この凹溝はブローチの軸方向に対して一直線上に配置するものとする。なお、後部切刃群を構成する切刃は、少なくとも前部切刃群において凹溝が設けられた切刃と高さないし幅等が等しく、かつ、凹溝を有しないものとする。

そして、上述したブローチを用いて穴加工、又は表面加工などを行う場合、まず前部切刃群によって加工物を切削し、その後、凹溝を設けたことで前部切刃群が切削しない部分を後部切刃群によって切削するものである。なお、凹溝は歯部の幅に応じて一ないし複数箇所に設けるものとする。

本実施形態によれば、ワークは、まず前部切刃群によって、凹溝の両側の刃が切削する面のみが仕上寸法に加工される。そして、前部切刃群において切削されない部分を後部切刃群によって仕上寸法まで切削する。このような構成とすることで、加工物端面に発生するバリ等が細かく分割される。バリ等が分割されると、一体のバリよりも除去作業を簡単に行うことができるため、バリ等の発生に伴う後工程を短縮することが可能となる。さらに、前部切刃群および後部切刃群がともに仕上刃を有することにより、加工物には仕上刃が二段階で作用し、加工物を二段階でさらえることで、バリ等そのものを低減することができる。

したがって、本実施形態によれば、バリ等を抑制して製品の品質を向上させると共に、ブローチ加工やバリ除去作業に伴う時間やコストを削減することができる。

図１〜図５に基づいて本発明によるブローチの一実施例を詳細に説明する。図１は、本発明を適用したスプラインブローチの全体図である。図１に示すように、スプラインブローチ１０は、前つかみ部１、前方案内部２、多数のスプライン刃３１が配列された切刃部３、後方案内部４および後つかみ部５等で構成されている。そして、切刃部３は、前部切刃群としての第一切刃群３０１、第二切刃群３０２と、後部切刃群としての第三切刃群３０３から構成されている。

このようなスプラインブローチ１０は、固定したワークの下穴に前つかみ部１側を通して下方（図１中、左方向）へ引き抜く、または、スプラインブローチ１０を固定し、ワークを上方（図１中、右方向）へ移動させることによって、穴加工を行う。

図２は、第一切刃群３０１、第二切刃群３０２および第三切刃群３０３に配列されたスプライン刃３１の一部を拡大した図である。ここで、第一切刃群３０１は、スプライン刃３１を軸方向に沿って刃の高さが漸増する寸法順に配列した、いわゆる荒切刃となっている。また、第二切刃群３０２および第三切刃群３０３は、それぞれ前方から、スプライン刃３１を寸法差が徐々に小さく漸増するように配列した、いわゆる中仕上刃と、寸法が等しいスプライン刃を配列した、いわゆる仕上刃とを備えている。

なお、第二切刃群３０２に配列するスプライン刃３１の仕上刃と、第三切刃群３０３に配列するスプライン刃３１の仕上刃とは、互いに形状寸法を等しくする。かつ、第三切刃群３０３の前端は、第二切刃群３０２の後端に配置されるスプライン刃よりも小さい外径を有するスプライン刃を配置すると好適である。これにより、第三切刃群３０３による切削をより円滑に行うことができる。

図３は、スプライン刃３１の断面図である。図３に示すように、スプライン刃３１は、同一円周上に複数の歯部３１１を備えている。歯部３１１は間隔を空けた状態で配置され、隣り合う二つの歯部３１１の間は各々歯底部３１２となっている。

図４に、第二切刃群３０２における歯部３１１の断面を拡大して示す。図４に示すように、歯部３１１には、ワークに形成される加工溝の底部（以下、溝底部という）を切削する歯先部３１４に、凹溝３１３が形成されている。この凹溝３１３は、砥石などを用いて削る等の方法で形成し、第二切刃群３０２を構成するスプライン刃３１の全ての歯部３１１に設けられる。

このように、第二切刃群３０２を構成するスプライン刃３１の全ての歯部３１１に凹溝３１３が設けられたことにより、切削時、第二切刃群３０２において、スプライン刃３１は図５（ａ）に示すようにワークの溝底部の両側のみを削り、溝底部の中央部分は削らない。

なお、凹溝３１３は、軸方向に対して同一直線上に設けられるものとし、凹溝３１３の数と、凹溝３１３の幅および深さ、形状等は、凹溝３１３の両側の刃が強度を維持できる範囲で設定するものとする。また、第一切刃群３０１および第三切刃群３０３における歯部（図示省略）は、従来の図７に示した歯部３１１と同様の形状を有しているものとする。

上述したスプラインブローチ１０は、ワークの下穴に通して下方（図１中、左方向）へ引き抜く、または、ワークの下穴にスプラインブローチ１を通した後、ワークを上方（図１中、右方向）へ移動させることによって、ワークの下穴に溝を形成する。すなわち、第一切刃群３０１において、寸法順に配置されたスプライン刃３１がワークの下穴を次々と切削し、第二切刃群３０２おいて、溝底部の両側を所定の深さまで削り、さらに、第三切刃群３０３において、第二切刃群３０２で削らない、溝底部中央部を所定の深さまで削って、穴加工を終了する。

図５に、第二切刃群３０２および第三切刃群３０３による切削の際に発生するバリの例を示す。図５（ａ）に示すように、ワーク７には、第二切刃群３０２おける切削により溝底部７１端面の溝幅方向の両側にそれぞれバリ等８２が発生する。そして、第三切刃群３０３における切削により、図５（ｂ）に示すように、溝底部７１端面の溝幅方向の中央部にバリ等８３が発生する。したがって、穴加工終了後には、図８に示した従来のバリ８と比べて、分割された状態でバリ等８２，８３が残ることとなる。バリが分割されることで取れやすくなり、除去作業を簡単に行うことができる。

さらに、第二切刃群３０２および第三切刃群３０３がそれぞれ仕上刃を有する構成とし、かつ第三切刃群３０３の歯部３１１の形状を凹溝を有しない従来と同様の形状としたことにより、ワークには、二段階にわたって仕上刃が作用し、加工物を二段階でさらえることとなる。これにより、バリ等の発生そのものを抑制することができるため、従来と比べて製品の品質が向上し、バリ等の発生に伴う後工程を簡素化又は省略することが可能となる。なお、図５に示したバリ等８２，８３は、形状等が理解しやすいように誇張して示したものであり、実際には、例えばワーク材質SCr20、切削長９．５〜１２．５のインボリュートスプラインブローチにおいて、従来バリの高さ０．３ｍｍ以上であったものを、加工数３０００個でも、バリの高さを０．０３以下に抑えることができた。

以上に示したように、本実施例によるスプラインブローチ１０によれば、従来用いられていた中仕上刃および仕上刃である第三切刃群３０３の前に、第三切刃群３０３に配列されたスプライン刃３１とほぼ径が等しく、かつ全ての歯部３１１に凹溝３１３が設けられたスプライン刃３１から構成される第二切刃群３０２を構成したことにより、バリ等を抑制して製品の品質を向上させると共に、ブローチ加工やバリ除去作業に伴う時間やコストを削減することができる。さらに、バリ等を抑制することで工具寿命を向上させることが可能となる。

なお、本実施例では、凹溝３１３を一つの歯部３１１に対してそれぞれ一ヶ所ずつ設けたが、一つの歯部３１１に設ける凹溝３１３の数は、歯部３１１の幅に応じて複数箇所設けてもよい。さらに、凹溝３１３を設ける位置は、上述した図４に示す溝底部の位置に限らず、例えば歯部３１１の歯底部３１２と隣り合う両側面に設けるなど、ワーク７にバリ等が発生する虞がある位置に設ければ好適である。また、第三切刃群３０３の歯部の形状は、図８に示す形状に限らず、第二切刃群３０２が切削しない凹溝部分を切削できるだけの形状を有していればよい。

さらに、本発明は上述したスプラインブローチ１０に限定されるものではなく、一般に用いられる、穴加工や表面加工を行うブローチに適用することができる。また、切刃の鋭利性を保ち、切れ味を向上させるために、粉末ハイス材等を使用すれば、より工具寿命を向上させることができる。

本発明は、本体に寸法順に多数の切刃を配列して穴加工や表面加工を行うブローチおよびブローチ加工方法に適用可能である。

本発明の実施例におけるスプラインブローチを示す全体図である。 本発明の実施例におけるスプラインブローチの切刃部を拡大して示す側面図である。 本発明の実施例におけるスプライン刃を示す断面図である。 図３の部分拡大図である。 本発明の実施例におけるスプラインブローチによる加工で発生するバリの例を示す模式図である。 従来のスプラインブローチの一例を示す全体図である。 従来のスプライン刃の例を示す部分拡大図である。 従来のスプラインブローチによる加工で発生するバリの例を示す模式図である。

符号の説明

１ 前つかみ部
２ 前方案内部
３ 切刃部
４ 後方案内部
５ 後つかみ部
７ ワーク
８２，８３ バリ（又はカエリ）
１０ スプラインブローチ
３１ スプライン刃
３０１ 第一切刃群（前部切刃群）
３０２ 第二切刃群（後部切刃群）
３０３ 第三切刃群（後部切刃群）
３１１ 歯部
３１２ 歯底部
３１３ 凹溝
３１４ 歯先部

Claims (5)

1. 多数の切刃が連続して配列された切刃部を備えるブローチにおいて、前記切刃部は、前部切刃群と後部切刃群とから構成され、前記前部切刃群の一部、もしくは全部の切刃の歯部に凹溝を有することを特徴とするブローチ。
2. 請求項１記載のブローチにおいて、前記前部切刃群及び前記後部切刃群は、それぞれ、切刃寸法が漸増する中仕上刃と、切刃寸法が同一の仕上刃とを有することを特徴とするブローチ。
3. 請求項１又は請求項２記載のブローチにおいて、前記切刃部の幅に応じて、前記凹溝が一もしくは複数設けられることを特徴とするブローチ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のブローチにおいて、前記凹溝は、軸方向に沿って、同一直線上に設けられることを特徴とするブローチ。
5. 多数の切刃が連続して配列された切刃部を備えるブローチを用いて切削加工するブローチ加工方法において、一本もしくは複数本の前記ブローチを組み合わせて、前記ブローチのうちいずれかの切刃の歯部に形成された凹溝により非切削部位が形成される様に加工した後、前記凹溝の形成されていない切刃の歯部により該非切削部を切削加工することを特徴とするブローチ加工方法。

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