JP2010162651A - ブローチ加工方法、およびブローチ盤 - Google Patents

Abstract

【課題】加工待ちといった無駄な時間を省き、加工精度の向上を図り、既存のブローチ盤であっても比較的簡易に実施することのできるブローチ加工方法を提供する。
【解決手段】上記課題を解決するためのブローチ加工方法は、ブローチ加工を行う切削工具３０を１ストロークさせる間に、切削に伴うサポート２０の撓みを解消するための空走工程を設けることを特徴とする。また、前記空走工程において切削工具３０を停止し、サポート２０のクランプを解除又は減圧し、前記サポート２０を再クランプした後に切削工具３０を始動させるようにすると良い。さらに、前記空走工程の前段を荒加工工程、前記空走工程の後段を仕上加工工程とすることが望ましい。
【選択図】図４

Description

本発明は、ブローチ加工の方法、およびブローチ盤に係り、特にブローチ加工を行う際に高い加工精度を得る場合に好適なブローチ加工方法、およびブローチ盤に関する。

ブローチ加工は、小径のエンドミルで行うミーリング加工に比べて切削速度が速いため、量産性を要する製品の穴あけ加工等の手段として有用な加工手段である。しかしブローチ加工は、加工に際しての段取りに手間を要し、荒加工と仕上加工を１つのブローチ盤で行う場合には、ロット内の全数を荒加工した後に仕上加工用のカッターに切り替えて段取りをしなおす必要があった。このため、荒加工から仕上加工への移行の際に、加工待ち製品が溜まってしまうといった無駄な時間が生ずることが多かった。また、荒加工と仕上加工とを１つのカッターで一度に行うような場合には、切削時の力（切削圧）により被切削部材が弾性変形し、切削終了後に当該変形が解消されることで、加工面の仕上がりが弾性変形による撓みに依存することとなり、仕上時の精度が悪くなるといった問題があった。

このような無駄を省き、また撓みによる精度問題を解消するために、特許文献１に開示されているようなブローチ盤が提案されている。特許文献１に開示されているブローチ盤は、１つの装置に２つのシリンダを備え、一方のシリンダには荒加工用のカッターを備え、他方のシリンダには仕上加工用のカッターを備えるように構成している。そして、被切削部材を治具に載置し、この治具を移動させることで一方のシリンダの下で荒加工を終了した被切削部材を仕上加工用のシリンダの下へ移動させ、仕上げ加工を行うことを可能な構成としたのである。またこのような構成のブローチ盤によれば、一方の被切削部材が仕上げ加工を行っている最中に、他の被切削部材の荒加工を行うことが可能となる。

特開平９−２７２０１３号公報

特許文献１に開示されているようなブローチ盤によれば、タクトタイムの無駄を解消でき、荒加工時に生じた歪みを取り除いた状態で仕上げ加工を行うことが可能となると考えられる。

しかし、特許文献１に開示されているようなブローチ盤は、複数のシリンダを備えるために大型化してしまうという問題がある。また、このような方法で加工を行うためには、既存のブローチ盤を用いることはできず、新たな装置を導入する必要が生ずる。

本発明では、上記問題を解決しつつ、無駄を省き加工精度の向上を図り、既存のブローチ盤であっても比較的簡易に実施することのできるブローチ加工方法、およびブローチ盤を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るブローチ加工方法は、ブローチ加工を行う切削工具を１ストロークさせる間に、切削に伴う被切削部材の撓みを解消するための空走工程を設けることを特徴とする。

また、このような特徴を有するブローチ加工方法では、前記空走工程において切削工具を停止し、前記被切削部材のクランプを解除又は減圧し、前記被切削部材を再クランプした後に前記切削工具のスライドを再開させるようにすると良い。

このような特徴を持たせることによれば、クランプ解除又は減圧により荒加工時に生じた弾性変形による撓みを確実に取り除くことができる。このため、仕上加工の加工精度をさらに向上させることができる。

さらに上記のような特徴を有するブローチ加工方法では、前記空走工程の前段を荒加工工程、前記空走工程の後段を仕上加工工程とすることが望ましい。空走工程は、荒加工の中段や仕上加工の中段に設けるよりも、荒加工と仕上加工との間に設けることが最も効率良く加工精度を向上させることができる。

また、上記目的を達成するための本発明に係るブローチ盤は、１つの切削工具に荒加工用カッターと仕上加工用カッターを備えた切削工具を設けたブローチ盤であって、前記荒加工用カッターと仕上加工用カッターとの間に、被切削部材と接触しない逃げ部を設けたことを特徴とする。

上記のような特徴を有するブローチ加工方法によれば、１ストロークで荒加工と仕上加工を行うことができるため、仕上加工のための待ち時間が無く、加工待ちといった無駄を省くことができる。また、荒加工と仕上加工との間に空走工程を入れることで荒加工時に生ずる被切削部材の撓みを解消することができるため、加工精度の向上を図ることができる。また、切削工具の形態を変えることで対応することができるため、既存のブローチ盤であっても比較的簡易に実施することが可能となり、装置を大型化させることも無い。

切削工具のスライド方向と荒加工用カッターと仕上加工用カッター、および逃げ部の幅Ａとの関係を示す図である。 サポート切削時における平面形態を示す図である。 サポートのクランプ形態を示す図である。 実施形態に係るブローチ盤の構成を示す図である。

以下、本発明のブローチ加工方法、およびブローチ盤に係る実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図４は、本実施形態に係るブローチ盤１０の概略構成図である。ブローチ盤１０は、基台１２と基台１２上に配置されたテーブル１４、およびベース１６とを有する。基台１２は、ブローチ盤１０全体を支える台であり、被切削物であるサポート２０を切削した後の切削工具３０（詳細は後述）が収容される部位でもある。テーブル１４は、被切削物であるサポート２０を載置する部位であり、テーブル１４上には図示しない押さえ治具が配置され、サポート２０をクランプし、位置決めが成されるように構成されている。ベース１６は、詳細を後述する切削工具３０を保持するチャック１８を昇降させるためのガイドの役割を果たす。

本実施形態に係るブローチ盤１０は特に、被加工物を切削するための切削工具３０に特徴を持つ。以下、本実施形態では被切削物としてディスクブレーキ装置のサポート２０を例に挙げて説明する。サポート２０の加工は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すような加工を行う荒加工と、図２（Ｃ）、（Ｄ）に示すような加工を行う仕上加工とより成る。なお、図２において、図２（Ａ）は荒加工の様子を平面視した場合の切削工具３０とサポート２０の関係を示し、同図（Ｂ）は同図（Ａ）における部分拡大図である。また、図２（Ｃ）は仕上げ加工の様子を平面視した場合の切削工具３０とサポート２０との関係を示し、同図（Ｄ）は同図（Ｃ）における部分拡大図である。

実施形態に係る切削工具３０は、ホルダー３６に対して荒加工用カッター３２と仕上加工用カッター３４とを備え、１つの切削工具３０として構成している。そして本実施形態に係る切削工具３０は、荒加工用カッター３２と仕上加工用カッター３４との間に、切削用の刃を設けずに、空走領域を確保するための逃げ部３８を設けたことを特徴としている。切削工具３０をスライドさせた際、空走領域となる逃げ部３８の幅は少なくとも、被切削部材の幅以上とする。このため本実施形態の場合、逃げ部３８の幅Ａは、サポート２０の厚み以上の幅を持つこととなる。図１に、切削工具３０のスライド方向と荒加工用カッター３２と仕上加工用カッター３４、および逃げ部３８を設けた幅Ａとサポート２０の関係の概略を示す。

このような逃げ部３８を設け、切削時に空走工程を設けるようにすることにより、荒加工用カッター３２による切削時にサポート２０の切削部分に付与される切削圧が開放されることとなる。サポート２０はその形態上、剛性の低い部分があり、ブローチ加工を行った場合にはその切削圧により、切削工具による切削方向に引きずられるように加工部が切削面側に倒れ込むように撓んだり、カッターから逃げるように撓むことがある。

空走工程となる逃げ部３８では切削工具３０が切削面に触れることが無いため切削圧が開放され、サポート２０の加工部位に生じていた撓みが解消されることとなる。このため、仕上加工は荒加工によって生じた撓みを取り除いた状態で行うことができることとなり、全体としての加工精度の向上を図ることができるようになる。

また、逃げ部３８では切削工具３０における荒加工用カッター３２も、仕上加工用カッター３４もサポート２０と接触していない状態となるため、切削工具３０のスライドを一旦停止した場合であっても再度切削に移行する際に不具合を生じさせる事がない。このため、逃げ部３８では切削工具３０のスライドを停止させ、サポート２０を固定するクランプを少なくとも一部開放又は減圧し、荒加工時に生じた撓みを積極的に取り除くようにすることもできる。

また、実施形態に係る切削工具３０では、テーパ状に形成された荒加工用カッター３２と仕上加工用カッター３４において、荒加工用カッター３２の最も厚い箇所（切削工具３０において荒加工用カッター３２を配置した部分で最も幅広となる箇所）が、仕上加工用カッター３４の最も薄い箇所（切削工具３０において仕上加工用カッター３４を配置した部分で最も幅が狭い箇所）よりも外側に位置するように構成されている。すなわち、図１において、ｂ部よりもａ部の方が幅広となるように構成されているのである。このような構成とすることで、サポート２０に逃げ方向の撓みが生じていた場合であっても、空走工程終了後の仕上加工開始時にサポートに対して大きな切削圧が掛かるといったことを避けることができ、仕上加工の精度を高く維持することができるからである。

上記のような切削工具３０を備えたブローチ盤１０による加工は、以下のような手順で成される。
まず、テーブル１４上に配置された治具に対してサポート２０を配置する。配置したサポートを固定するためにクランプを行う。クランプは図３に示すように、メインクランプ５０と複数のサブクランプ５２，５４，５６により行う。メインクランプ５０は、サポート２０の下側（インナ側）から上側（アウタ側）へ、サポートを治具に押さえつけるように成される。サブクランプ５２，５４，５６は、メインクランプ５０により固定されるサポート２０の位置決めをサポートするクランプであり、第１サブクランプ５２はサポートの倒れ込みを抑制するためのクランプであり、サポート２０のアウタ側からインナ側へ向けて成される。第２サブクランプ５４は治具に対するサポートの前後方向の位置決めを行うためのものであり、ロータパス２２側からブリッジ２４側へ向けて成される。第３サブクランプ５６はサポート２０の左右方向の位置決めを行うためのものであり、左右いずれかのトルク受け部２６を押圧する。

なお、図３において図３（Ａ）はサポートのクランプ状態を示す正面図であり、図３（Ｂ）は平面図、図３（Ｃ）は右側面図をそれぞれ示す。
ブローチ盤１０の切削工具３０は、動力を油圧シリンダやサーボモータとして駆動するチャック１８により保持され、ベース１６に沿ってスライドする。

サポート２０には第１に、荒加工用カッター３２が接触して切削が行われる。荒加工が終了すると、切削部分には逃げ部３８が到達し、切削は空走工程に入る。空走工程では切削工具３０とサポート２０の接触が無いため、荒加工時の切削圧が開放され、荒加工時にサポート２０に生じた撓みが解消される。空走工程が終了すると、仕上加工用カッター３４とサポート２０が接触し、仕上加工が成される。

このように、仕上加工は荒加工による撓みを解消した後に行われるため、最終的な加工精度を向上させることが可能となる。また、切削工具３０は１本で、１ストロークによる連続加工で荒加工と仕上加工が可能なため、ブローチ盤１０を大型化させること無く迅速な加工が可能となる。このため、量産性、加工精度に優れたブローチ盤１０とすることができる。また従来では、荒加工時に生ずる撓みを少しでも抑制しようとして、カッターの切れ味を高い状態に保つようにメンテナンスが頻繁に行われていた。これに対して本実施形態に係るブローチ盤１０を用いた場合、カッターの切れ味が多少落ちた場合であっても、それに起因して生じた切削圧の向上に伴うサポート２０の撓みは空走工程で解消されることとなる。このため、メンテナンスの頻度を下げた場合であっても高い加工精度を維持することが可能となり、メンテナンスに要する費用を削減することが可能となる。

また、実施形態に係るブローチ盤１０を用いた場合、以下のような加工を行うこともできる。
まず、サポート２０を上述のようにクランプして固定した後、荒加工用カッター３２により荒加工を行う。荒加工を終了すると切削工具３０による切削加工は、逃げ部３８による空走工程に入る。ここで、切削工具３０のスライドを停止させ、クランプを一部解除又は減圧する。解除又は減圧するのは全てのクランプでも良いが、この場合には加工基準の原点出しなどを再度行う必要が生ずるため段取りが煩雑となる。このため、空走工程におけるクランプの解除又は減圧は、解除又は減圧を一部とすることが都合が良い。

クランプの解除又は減圧位置としては、第１サブクランプ５２が望ましい。荒加工による撓みが最も生じ易い箇所だからである。第１サブクランプ５２を解除又は減圧して荒加工による撓みを解消した後、再び第１サブクランプ５２によるサポート２０のクランプを行う。第１サブクランプ５２を行った後、切削工具３０を再びスライドさせて仕上加工用カッター３４による仕上加工を行う。

このような加工方法によれば、クランプの解除又は減圧（一部解除又は減圧）により、荒加工時に生じた撓みを確実に解消することができる。このため、単に荒加工工程と仕上加工工程との間に空走工程を設ける場合よりも、仕上加工後の加工精度を高めることができる。

なお、上記実施形態では被切削部材としてディスクブレーキ装置のサポートを例に挙げて説明したが、被切削部材を他の部材としても、切削時に生ずる撓みを解消して切削精度を向上させるといった効果を奏することはできる。

また、上記実施形態では逃げ部３８は、荒加工用カッター３２と仕上加工用カッター３４の間にのみ設けるように示した。しかしながら逃げ部は１箇所に限るものでは無く、複数個所に設けるようにしても良い。このような構成とすることで切削による撓みを早い段階で解消しながら加工を行うことが可能となり、加工精度を向上させることが可能となるからである。なおこのような構成とした場合には、全体の切削距離（カッターの刃数）が極端に減らないように切削工具全体の長さを調整する必要がある。

１０………ブローチ盤、１２………基台、１４………テーブル、１６………ベース、１８………チャック、２０………サポート、３０………切削工具、３２………荒加工用カッター、３４………仕上加工用カッター、３６………ホルダー、３８………逃げ部、５０………メインクランプ、５２………第１サブクランプ、５４………第２サブクランプ、５６………第３サブクランプ。

Claims (4)

1. ブローチ加工を行う切削工具を１ストロークさせる間に、切削に伴う被切削部材の撓みを解消するための空走工程を設けることを特徴とするブローチ加工方法。
2. 前記空走工程において前記切削工具を停止し、前記被切削部材のクランプを解除又は減圧し、前記被切削部材を再クランプした後に前記切削工具のスライドを再開させることを特徴とする請求項１に記載のブローチ加工方法。
3. 前記空走工程の前段を荒加工工程、前記空走工程の後段を仕上加工工程としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブローチ加工方法。
4. １つの切削工具に荒加工用カッターと仕上加工用カッターを備えた切削工具を設けたブローチ盤であって、
   前記荒加工用カッターと仕上加工用カッターとの間に、被切削部材と接触しない逃げ部を設けたことを特徴とするブローチ盤。

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