JP2012125855A - ブローチ加工用のワーク保持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来のブローチ刃だけ（あるいはブローチ刃支持案内部）揺れてしまい、その間にあるワークの寸法が定まりにくいという問題を解消し、前記ワークを保持するベース部分の構造をも柔構造として、ブローチ刃とワークとが常に密着できるようにしたブローチ加工用のワーク保持構造を提供することを目的としている。
【解決手段】
この発明のブローチ加工用のワーク保持構造は、ブローチ刃を切削動作させるブローチ駆動部と、このブローチ駆動部と前記ブローチ刃を連結するフロート機構部と、前記フロート機構部に連結されたブローチ刃支持案内部とからなり、
前記フロート機構部に連結されたブローチ刃支持案内部をフロート支持機構により柔構造にて支持し、ワークがブローチ刃とともに自在に移動するように保持してなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、内径キー溝加工、スプライン、異型穴等のブローチング加工を行うブローチ加工用のワーク保持構造に関する。

（１）従来のブローチ加工用のブローチ刃支持構造は、上下方向にブローチ刃を動作させるブローチ盤においてはブローチ刃の両端を固定するのが主流であった。
また、ブローチ刃を横動作させるブローチ装置においてはブローチ刃の一方の端を引き動作部に固定しその一方の端をフリー状態としてなるものであった。
（２）従来のブローチング装置において加工される物（以下「ワーク」という）を支持する構造は、ブローチ刃ガイド溝と１本通しのネジ通し穴とを有するガイド駒を、該ネジ通し穴にボルトを通しこのボルトを装置側のネジ穴に螺合してガイド駒を締め付け固定するというものであった。

（１）上述した従来技術のうちブローチ刃の両端ないし一方の端を固定するブローチ刃の支持構造は、固定されたガイド溝の中心にブローチ刃の中心を合わせるという難しい操作をしなければならない。また切削動作中にブローチ刃とガイド溝の中心に僅かな狂いが生じることが多く、その場合にはブローチ刃とブローチ刃ガイド溝の密着性を正確に維持し続けることができ難くなり、ブローチ刃の真直ぐ度に狂いが生じ高加工精度が得られない、ブローチ刃が反った状態での切削加工となって不正常な力が刃先部分に掛り刃物寿命が短くなるという欠点を有するものであった。
（２）上述した従来技術のうちのガイド駒を単にボルトで固定する位置調節が行えないものであるため、キー溝の深さが異なるブローチ刃の使用においてはその都度ブローチ刃を交換と合せてガイド駒も交換しなければならず、作業性が悪いという欠点を有するものであった。
また、ブローチ刃とブローチ刃ガイド溝の密着性が悪い場合はそれを調節できないために、高加工精度が得られない、ブローチ刃が反った状態での切削加工となって不正常な力が刃先部分に掛り刃物寿命が短くなるという欠点を有するものであった。

そこで本発明者等は、特願２００５−２４５２５６（特開２００７−５４９２７号公報、特許文献１参照）において、ブローチ刃を切削動作させるブローチ駆動部と、このブローチ駆動部と前記ブローチ刃を連結するフロート機構部と、前記ブローチ刃をワークの切削部位で支持案内する該ブローチ刃のブローチ刃ガイド溝を有するブローチ刃支持案内部とからなり、前記フロート機構部において該フロート機構部に連結された前記ブローチ刃の連結部分が該ブローチ刃の中心が前記ブローチ刃ガイド溝の中心に合うように自在に移動するように支持したブローチ刃の支持構造を提案している。

特開２００７−５４９２７号公報

ところが、前記従来のブローチ加工用のワーク保持構造は、図４に示すようにワーク１０１を保持するベース部分１０２は鋳物製等からなる固定式の剛性筐体を使用するものであった。
すなわち、前記ベース部分１０２の剛性が高いため、ブローチ刃１０３だけ（あるいはブローチ刃支持案内部１０４）揺れてしまうため、その間にあるワーク１０１の寸法が定まりにくいという問題があった。

また、特願２００５−２４５２５６（特開２００７−５４９２７号公報、特許文献１参照）のように、ブローチ刃の押付けられ密着動作に伴ってフロート機構部に連結されているブローチ刃の根元が移動して、ブローチ刃の中心とブローチ刃ガイド溝の中心が常に一致させられ、常にブローチ刃とブローチ刃ガイド溝が密着して最適な状態で高加工精度の切削加工が行われることを目指しても、前記剛性筐体に取り付けられたワークに対してブローチ刃が正確に密着するようにすることは至難の業であった。

本発明は以上のような従来のブローチ刃だけ（あるいはブローチ刃支持案内部）揺れてしまい、その間にあるワークの寸法が定まりにくいという従来技術の問題を解消し、前記ワークを保持するベース部分の構造をも柔構造として、ブローチ刃とワークとが常に密着できるようにしたブローチ加工用のワーク保持構造を提供することを目的としている。

また本発明の他の目的は、ブローチ刃の中心とワークの保持構造に取り付けられたワークの中心が常に合うようにできるとともに、形成するキー溝の深さが異なるブローチ刃の使用においてもブローチ刃の交換のみでガイド駒の交換を行わないため、作業性を大幅に向上させることができるブローチ加工用のワーク保持構造を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は次に述べる構成をしている。
＜請求項１記載の発明＞
この発明のブローチ加工用のワーク保持構造は、ブローチ刃を切削動作させるブローチ駆動部と、このブローチ駆動部と前記ブローチ刃を連結するフロート機構部と、前記フロート機構部に連結されたブローチ刃支持案内部とからなり、
前記フロート機構部に連結されたブローチ刃支持案内部をフロート支持機構により柔構造にて支持し、ワークがブローチ刃とともに自在に移動するように保持してなることを特徴とするものである。
＜請求項２記載の発明＞
前記請求項１に記載のブローチ加工用のワーク保持構造において、前記ブローチ刃が、切削凹部端部の切削方向との角度を、切削主抵抗および切削切粉の巻上げによる揚力との調整によって、前記ブローチ刃の切削動作に応じた切削抵抗が下向きにかかるようにされていることをも特徴とするものである。
＜請求項３記載の発明＞
前記請求項１に記載のブローチ加工用のワーク保持構造において、前記フロート支持機構により柔構造にて支持されたブローチ刃支持案内部が、その自重により下向きの負荷を受け、他方、前記ブローチ刃の切削主抵抗が下向きにかかるため、切削動作中にワークとブローチ刃とが無理なく密着するようにしたことをも特徴とするものである。
＜請求項４記載の発明＞
前記請求項１に記載のブローチ加工用のワーク保持構造において、前記フロート支持機構により柔構造にて支持されたブローチ刃支持案内部が、前記ブローチ駆動部と前記ブローチ刃を連結するフロート機構部に一体的に保持されていることをも特徴とするものである。
＜請求項５記載の発明＞
前記請求項１に記載のブローチ加工用のワーク保持構造において、前記フロート支持機構により柔構造にて支持されたブローチ刃支持案内部が、前記ブローチ駆動部と前記ブローチ刃を連結するフロート機構部と別に、柔構造にて保持されていることをも特徴とするものである。

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
＜請求項１記載の発明の効果＞
ブローチ刃を切削動作させるブローチ駆動部と、このブローチ駆動部と前記ブローチ刃を連結するフロート機構部と、前記フロート機構部に連結されたブローチ刃支持案内部とからなり、
前記フロート機構部に連結されたブローチ刃支持案内部をフロート支持機構により柔構造にて支持し、ワークがブローチ刃とともに柔軟に移動するように保持してなるブローチ加工用のワーク保持構造を採用しているので、
ワークをセットし切削動作を開始すると、前記フロート機構部に連結されたブローチ刃支持案内部をフロート支持機構により柔構造にて支持しているため、ワークがブローチ刃とともに自在に移動して常にブローチ刃とワークの最適な密着性が得られ、最適な状態で高加工精度の切削加工が行われるという効果を得ることができる。
これにより、高精度加工を常に容易に実現するとともに、ブローチ刃とワークへの不正常な負荷の無い切削動作を実現するので、刃物の寿命を長くすることができるという効果を得ることができる。

＜請求項２記載の発明の効果＞
前記請求項１に記載のブローチ加工用のワーク保持構造において、前記ブローチ刃が、切削凹部端部の切削方向との角度を、切削主抵抗および切削切粉の巻上げによる揚力との調整によって、前記ブローチ刃の切削動作に応じた切削抵抗が下向きにかかるようにされている。
すなわち、従来技術においては、切粉巻上げによる揚力の観念は重要視されておらず、切削主抵抗を以下に小さくしてブローチ刃の切れ味を良くするか、ブローチ刃の直進性を上げるかが主要な課題とされていた。
これに対して本請求項では切粉を巻き上げる上向きの力（揚力：βＺ）と切削抵抗（Ｚ）を管理し、下向きに作用する切削主抵抗のαＺをブローチ刃とブローチ刃支持案内部、さらにはワークまでをも密着させる力として利用することを特徴とするものであって、常にブローチ刃とブローチ刃支持案内部、ひいてはワークの最適な密着性が得られ、最適な状態で高加工精度の切削加工が行われるという効果を得ることができる。

＜請求項３記載の発明の効果＞
前記請求項１に記載のブローチ加工用のワーク保持構造において、前記フロート支持機構により柔構造にて支持されたブローチ刃支持案内部が、その自重により下向きの負荷を受け、他方、前記ブローチ刃の切削主抵抗が下向きにかかるため、切削動作中におけるブローチ刃とワークの最適な密着性が得られ、最適な状態で高加工精度の切削加工が行われるという効果を得ることができる。

＜請求項４記載の発明の効果＞
前記請求項１記載の発明の構成において、前記フロート支持機構により柔構造にて支持されたブローチ刃支持案内部が、前記ブローチ駆動部と前記ブローチ刃を連結するフロート機構部に一体的に保持されているブローチ加工用のワーク保持構造を採用しているので、
前記請求項１記載の発明の効果と同様な効果を得るとともに、ブローチ刃とワークとを同期させて保持しやすいという効果を得ることができる。

＜請求項５記載の発明の効果＞
前記請求項１記載の発明の構成において、前記フロート支持機構により柔構造にて支持されたブローチ刃支持案内部が、前記ブローチ駆動部と前記ブローチ刃を連結するフロート機構部と別に、柔構造にて保持されているブローチ加工用のワーク保持構造を採用しているので、
前記請求項１記載の発明の効果と同様な効果を得るとともに、形成するキー溝の深さが異なるブローチ刃の使用においてもガイド駒の交換のみでブローチ刃の交換を行わないので作業性を向上させるという効果をえることができる。

本発明を実施するための１実施例のブローチ加工用のワーク保持構造の全体図である。 その加工部の断面図である。 フロート機構部の組立分解斜視図である。 ブローチ刃支持案内部の組立分解斜視図である。 本発明のブローチ加工用のワーク保持構造の概略説明図である。 従来のブローチ加工用のワーク保持構造の概略説明図である。 この発明におけるブローチ刃によって生じる切削抵抗の説明図である。 従来技術におけるブローチ刃によって生じる切削抵抗の説明図である。

以下、この発明のブローチ加工用のワーク保持構造を実施するための形態により、図面に基いて詳細に説明する。
図１および図２に示す本発明を実施するための第１の実施の形態において、１１はブローチ加工装置であってこのブローチ加工装置１１は、既存の旋盤装置１２のチャック部１３に挟持固定するナット駒１４と、このナット駒１４に螺合されて該ナット駒１４の回転により直進動作をする回りを阻止する回り止め溝（図示せず）が全長に渡り形成されてなるネジ棒体からなるブローチ刃１５を切削駆動させるブローチ駆動部１６と、このブローチ駆動部１６の回り止め溝に嵌って該ブローチ駆動部１６が回るのを阻止し直進動作をさせる嵌り突起１７を有する旋盤装置１２に固定される回り止め部１８と、ブローチ刃１５が支持されワークの切削加工を行う加工部１９とからなっている。ブローチ駆動部１６は旋盤装置１２に付属の案内部２０に通されている。
加工部１９は、旋盤装置１２に柔構造で保持され、かつブローチ駆動部１６が通されて作業開口部２１を有する筐体２２と、この筐体２２の前部に設けられたブローチ刃支持案内部２３と、ブローチ駆動部１６に取り付けられたブローチ刃１５を連結するフロート機構部４６とからなっている。
そして本実施例においては、前記筐体２２に設けられたブローチ刃支持案内部２３は、前記ブローチ刃１５を連結するフロート機構部４６と一体的に保持されている。

そして、前記ブローチ刃支持案内部２３は、旋盤装置１２に柔構造で保持された筐体２２の前部に固定される円盤形態のベース板２４と、このベース板２４に上下にスライド可能にボルト２５とナット２６により締め付け固定される四角体のスライド板２７と、このスライド板２７にボルト２５とナット２６により非可動に固定されるガイド駒３７とからなっている。
前記ベース板２４は円盤形態のベース板本体３４の周縁側には、前記筐体２２に該ベース板２４をボルト２８により固定するためのネジ通し穴２９が複数箇所設けられ、中央にはブローチ刃１５を通すための刃通し孔３０があけられ、スライド板２４が嵌り所定のスライドを支持案内するためのスライド支持溝３１が形成され、ボルト２５が通され且つ緩めた状態で上下にスライドさせることができる形態のネジ通しスライド穴３２ａ、３２ｂが左右に設けられ、スライド溝支持溝２１の両外側には目盛２３ａ、２３ｂが設けられてなる構成となっている。

スライド板２７は、四角体形態のスライド板本体３５と、このスライド板本体３５の背部に形成されたスライド支持溝３１に嵌る突出部３６と、スライド板本体３５に中央にあけられたガイド駒３７が嵌るガイド駒嵌り孔３８と、該ガイド駒嵌り孔３８の左右にあけられたボルト２５が通されるボルト通し穴３９ａ、３９ｂと、スライド板本体３５の左右側部に設けられたガイド駒嵌り孔３８に嵌められたガイド駒３７の中心位置を示す目盛３３ａ、３３ｂに合わせる罫書き形成された基準線４５とからなっている。
ガイド駒３７は、上部がカットされた円盤形態のガイド駒本体４０と、このガイド駒本体４０の背部に突出形成されたガイド駒嵌り孔３８に嵌るスライド板嵌り部４３と、ガイド駒本体４０の中央から前方に突出したガイドレール４１と、ガイド駒本体４０、スライド板嵌り部４３およびガイドレール４１を貫通するように形成されたブローチ刃１５が嵌り支持案内されるブローチ刃ガイド溝４２と、ボルト２５が通されるネジ通し穴４４ａ、４４ｂとからなっていて、ベース板２４、スライド板２７およびガイド駒３７とでブローチ刃の支持構造Ａを形成している。
前記旋盤装置１２に柔構造で保持された筐体２２前面に固定されたベース板２４に、スライド板２７およびガイド駒３７を固定する。必要に応じてボルト２５を緩めてスライド板２７およびガイド駒３７をスライドさせて固定位置を調節する。

前記フロート機構部４６は、ブリーチ駆動部１６の先端に螺刻されたネジ穴５１に羅合されるボルト４７、該ボルト４７の反対側にあけられたフロート室４８、本体外周前方に羅合された雄ネジ部４９とからなるフロート本体５０と、フロート室４８に収納されるブローチ刃１５の根元先端に設けられたボルト５２を羅合するネジ穴５３を有する円形塊形態のフロート駒５４と、一方を開口し該開口側の内側に雄ネジ部４９に羅合する雌ネジ部５５を設け、中央にブローチ刃１５を通す通し穴５５を設けてなるフロート本体５０の前部を塞ぎフロート室４８にフロート駒５４を閉じ込めるフロートカバー５７とからなっている。
実施例ではフロート駒５４の直径は２１ｍｍ、フロート室４８の直径は２５ｍｍであり、フロート駒５４の水平スライドできる規制範囲は中心から１．５ｍｍとしている。
以上の構成により、ブローチ刃１５の中心をフロート機構４６で水平移動のみを可能とし、ブローチ刃ガイド溝４２と一体化されているスライド板２７を上下させることでブローチ刃１５の中心とブローチ刃ガイド溝４２の中心を簡単に合わせることができる。

そして切削時、ブローチ刃１５にはスラスト方向にワーク６０を押し付けている力の反力と、キー溝上面を切削しているために起こるブローチ刃ガイド溝４２上面にブリーチ刃１５の下面が押し付けられる力が同時に働く。
しかしながら、本発明においては図５に示すように、前記旋盤装置１２に保持された筐体２２の前部に設けられたブローチ刃支持案内部２３は柔構造を備えており、したがって、この切削時の力に逆らわずにブローチ刃１５とブローチ刃ガイド溝４２を正確に密着させ続ける機構を実現している。
前記柔構造を実現するため、前記筐体２の素材として剛性に富む鋳造品以外のものから選択し、かつその肉厚を柔構造にふさわしい寸法にすることが必要である。もちろん、そのような柔構造が実現されるのであれば、素材の種類や肉厚はブローチ刃１５との関係において適宜決定することが可能である。

従来のブローチ加工用のブローチ支持機構においては、切削主抵抗（理論）Ｚの制御が重要とされていた。すなわち、図８に示すように、ブローチ刃１５のＪ字状の切削凹部端部１５ａにおける切削方向との角度が小さく、したがって切削抵抗および切削切粉巻上げによる揚力βＺが切削主抵抗αＺに対して非常に大きいため、切削抵抗γＺは上向きに作用するのである。
本発明においては、切削抵抗γＺは負の方向に作用するので、ブローチ刃１５とブローチ刃ガイド溝４２の無理のない密着を利用した高精度の切削を行うことができるのである。
図７に示すように、βＺ：切削抵抗および切削切粉巻上げによる揚力とし、αＺ：刃形状による実際の主抵抗の向きとすると、下記のようになる。
Ｚ＝βＺ＋αＺ−γＺ
したがって、切削主抵抗の向きは真横でほぼγＺ＝０度となり、切削抵抗が大きいほど負の方向に力がかかることとなる。
ちなみに、前記ブローチ刃１５においてＪ字状の切削凹部端部１５ａの切削方向との角度を約７８°とし、切削抵抗および切削切粉巻上げによる揚力βＺによって、前記ブローチ刃１５の切削動作に応じた切削抵抗γＺが下向きにかかるようになっている。
そして、前記フロート支持機構６１により柔構造にて支持されたブローチ刃支持案内部２３が、その自重により下向きの負荷を受け、他方、前記ブローチ刃１５の切削抵抗γＺが上述のように下向きにかかるため、切削動作中にワーク６０とブローチ刃１５とが無理なく密着するようになり、大幅な精度向上が図れるようになるのである。
無論、前記切削凹部端部１５ａの切削方向との角度は約７８°に限られるものではなく、前記ブローチ刃１５の切削抵抗が下向きに作用し、ワークに対して大きな衝撃・振動を与えることのないような角度であればよく、そのような角度はブローチ刃１５やブローチ刃支持案内部２３等のそれぞれの素材の柔軟性（剛性）、肉厚や幅方向の寸法、ワーク素材の性質や形状等に応じて適宜決定することができる。
図示したように、前記フロート機構部４６はブローチ刃の支持構造Ｂを形成している。
さらに、ブローチ刃の支持構造Ａとブローチ刃の支持構造Ｂとでブローチ刃の支持構造Ｃを形成している。

本発明においては、前記旋盤装置１２に柔構造で保持された筐体２２の構造としては、前記筐体２２を前記旋盤装置１２上に低反発ゴムや振動吸収装置等のフロート支持機構６１を介して取り付ける構造を採用しても良い。

本発明においては、フロート室をブローチ駆動部に一体的に形成されてなる形態、あわせてフロートカバーを螺合取り付けするネジ部を設けてなる形態であってもよい。
また、フロート室がフロート本体やブローチ駆動部とフロートカバーの間に形成されるような形態であってもよい。
さらに、フロート本体やブローチ駆動部に縦溝形態の掛かり部を設け、この掛かり部にフロート駒を嵌め込むフロートカバーを使用しない形態のものもよい。

本発明のブローチ加工用のワーク保持構造は、ブローチ加工装置を製造する産業、その他で利用される。

Ａ、Ｂ、Ｃ：ブローチ刃の支持構造
１１ ブローチ加工装置
１２ 旋盤装置
１３ チャック部
１４ ナット駒
１５ ブローチ刃
１５ａ 切削凹部端部
１６ ブローチ駆動部
１７ 嵌り突起
１８ 回り止め部
１９ 加工部
２０ 案内部
２１ 作業開口部
２２ 筐体
２３ ブローチ刃支持案内部
２３ａ、２３ｂ 目盛
２４ ベース板
２５ ボルト
２６ ナット
２７ スライド板
２８ ボルト
２９ ネジ通し穴
３０ 刃通し孔
３１ スライド支持溝
３２ａ、３２ｂ ネジ通しスライド穴
３３ａ、３３ｂ 目盛
３５ スライド板本体
３６ 突出部
３７ ガイド駒
３８ ガイド駒嵌り孔
３９ａ、３９ｂ ボルト通し穴
４０ ガイド駒本体
４１ ガイドレール
４２ ブローチ刃ガイド溝
４３ スライド板嵌り部
４４ａ、４４ｂ ネジ通し穴
４５ 基準線
４６ フロート機構部
４７ ボルト
４８ フロート室
４９ 雄ネジ部
５０ フロート本体
５１ ネジ穴
５２ ボルト
５３ ネジ穴
５４ フロート駒
５５ 雌ネジ部
５６ 通し穴
５７ フロートカバー
６０ ワーク
６１ フロート支持機構

Claims (5)

1. ブローチ刃を切削動作させるブローチ駆動部と、このブローチ駆動部と前記ブローチ刃を連結するフロート機構部と、前記フロート機構部に連結されたブローチ刃支持案内部とからなり、
   前記フロート機構部に連結されたブローチ刃支持案内部をフロート支持機構により柔構造にて支持し、ワークがブローチ刃とともに自在に移動するように保持してなることを特徴とするブローチ加工用のワーク保持構造。
2. 前記ブローチ刃が、切削凹部端部の切削方向との角度を、切削主抵抗および切削切粉の巻上げによる揚力との調整によって、前記ブローチ刃の切削動作に応じた切削抵抗が下向きにかかるようにされていることを特徴とする請求項１に記載のブローチ加工用のワーク保持構造。
3. 前記フロート支持機構により柔構造にて支持されたブローチ刃支持案内部が、その自重により下向きの負荷を受け、他方、前記ブローチ刃の切削主抵抗が下向きにかかるため、切削動作中にブローチ刃とワークとが密着するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブローチ加工用のワーク保持構造。
4. 前記フロート支持機構により柔構造にて支持されたブローチ刃支持案内部が、前記ブローチ駆動部と前記ブローチ刃を連結するフロート機構部に一体的に保持されていることを特徴とする請求項１に記載のブローチ加工用のワーク保持構造。
5. 前記フロート支持機構により柔構造にて支持されたブローチ刃支持案内部が、前記ブローチ駆動部と前記ブローチ刃を連結するフロート機構部と別に、柔構造にて保持されていることを特徴とする請求項１に記載のブローチ加工用のワーク保持構造。

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