JP3696562B2

JP3696562B2 - ブローチおよびその製造方法

Info

Publication number: JP3696562B2
Application number: JP2002079226A
Authority: JP
Inventors: 秀之藤原
Original assignee: 三菱マテリアル神戸ツールズ株式会社
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: JP2003275923A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークに形成された下穴の内周に所定形状の溝加工を施したりするのに用いられるブローチおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のブローチにおいては、例えば特開昭６３−２２２１６号公報に、切刃の側面（歯面）または側面とブローチ先端側を向くすくい面を除いてＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等の硬質被膜を施したものが知られている。また、実開昭６３−１２０７２２号公報には、ブローチ本体外周にその軸線方向に配設される上記切刃のうち、先端側の荒刃部分にのみコーティング層を形成することが提案され、さらに特開２００１−７９７１３号公報には、切刃の逃げ面および／または歯面にやはりＴｉＮ等の硬質薄膜を被覆することが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このうちまず実開昭６３−１２０７２２号公報に記載されたものにおいては、特にコーティング層の形成されないブローチ後端側の仕上げ刃において摩耗や溶着が防ぎきれずに寿命が短く、これに伴い歯溝幅寸法が不安定となってしまうという問題があった。また、特開昭６３−２２２１６号公報に記載のものは、切刃のブローチ外周側を向く逃げ面に硬質被膜が被覆されるため、切刃寿命は向上するものの、バニシング効果によって仕上げ面が光沢化してしまうとともに、その膜厚誤差により直径寸法精度が不安定となることが避けられない。さらに、特開２００１−７９７１３号公報記載のものにあっても、逃げ面に硬質被膜を被覆した場合には、同様の問題が生じてしまう一方、歯面にのみ硬質被膜を被覆したものでは、切刃の外周側エッジの摩耗が防がれず、やはり寿命の短縮や直径寸法精度の劣化を招いてしまう。
【０００４】
さらに、このように切刃に部分的に硬質被膜を被覆するブローチの製造方法について、例えば上記特開昭６３−２２２１６号公報においては、ブローチ本体の切刃表面のうち硬質被膜を被覆しない側面やすくい面に治具を当てがっておいて硬質被膜を被覆するか、ブローチ全面に硬質被膜を被覆してから、これら側面やすくい面を研削して硬質被膜を除去することが記載されている。しかしながら、個々に異なる寸法とされてブローチ本体外周に多数形成された切刃のそれぞれに所定の面のみを覆うような治具を用意して取り付けたり、一旦被覆された硬質の被膜を研削によって除去したりするのは、いずれもきわめて煩雑かつ多大な時間と労力と要し、複雑な加工工程を組まなければならなくなってコスト高となるという問題もあった。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたもので、第１には、バニシング効果による仕上げ面の光沢化や直径寸法精度の劣化を防ぎつつ、切刃の摩耗や溶着を防いで寿命の向上を図ることが可能なブローチを提供し、また第２には、そのようなブローチを複雑な加工工程を要することなく廉価に製造することが可能なブローチの製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、まず上述の第１の目的を達成するために、本発明のブローチは、軸状のブローチ本体の外周に歯形状の切刃を形成し、この切刃のブローチ外周側を向く逃げ面には酸化処理層および／または窒化処理層を形成するとともに、該切刃のブローチ周方向を向く歯面には硬質被膜を被覆し、上記逃げ面にはこの硬質被膜が被覆されていないことを特徴とする。従って、このようなブローチにおいては、切刃の歯面に被覆される硬質被膜によってその摩耗や溶着の発生が確実に防止される一方、切刃の逃げ面に形成される酸化処理層および／または窒化処理層は、硬質被膜を被覆した場合のようにその膜厚の誤差による直径寸法精度の劣化が生じることがなく、しかしながら摩耗を防ぐのに十分な硬度を確保することができるとともに溶着の発生を防止することが可能となる。なお、歯面に被覆される上記硬質被膜としては、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮの１種または２種以上の複層とすることが挙げられる。
【０００７】
また、このような酸化処理層や窒化処理層が形成されると、その上には上述のような硬質被膜は被覆されないことが知られている。そこで、上記第２の目的を達成するために、本発明のブローチの製造方法は、外周に切刃が形成された軸状のブローチ本体の表面に酸化処理および／または窒化処理を施して処理層を形成し、次いで上記切刃のブローチ周方向を向く側面に歯面を形成するとともに該側面に形成された上記処理層を除去し、しかる後上記ブローチ本体の表面に硬質被膜の被覆処理を施すことを特徴とし、すなわち逃げ面の酸化処理層および／または窒化処理層を残したまま、切刃の側面を研削等によって仕上げて所定の寸法の歯面を形成し、その上で硬質被膜を被覆することで、逃げ面には硬質被膜を被覆することなく、歯面にだけ硬質被膜を被覆することが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１ないし図４は、本発明のブローチの一実施形態を示すものである。本実施形態においてブローチ本体１は、高速度鋼や粉末ハイス等の硬質材料によって図１に示すように略軸状に形成され、そのブローチ先端側（図１において左側）は、コッタ穴２ａが形成されてブローチ盤に把持されるシャンク部２とされるとともに、このシャンク部２から後端側（図１において右側）に向けては順に、外形円柱状をなす先端側ガイド部３と、切刃部４と、同じく外形円柱状をなす後端側ガイド部５とが、当該ブローチ本体１の中心軸Ｏと同軸となるように一体形成されている。なお、このうち先端側ガイド部３と後端側ガイド部５とは、その外径が互いに略等しく、かつワークに形成された下穴に嵌挿可能な大きさとされている。
【０００９】
また、本実施形態のブローチは、この下穴の内周の全周にインボリュートスプライン溝を形成するものであって、切刃部４には、図２に示すようにこの溝形状に応じた歯形を有する多数の切刃６…が周方向に等間隔に、かつ中心軸Ｏ方向にも図３に示すように間にチップポケット７を介してやはり等間隔に形成されている。なお、この切刃部４においては、そのブローチ本体１の上記先端側の部分が、これらの切刃６…の外径Ｄが後端側に向かうに従い漸次増大させられることにより荒削刃４Ａとされ、かつこれより後端側の荒削刃４Ａよりも短い範囲の部分は、切刃６…の外径Ｄが一定とされることにより仕上刃４Ｂとされている。また、これら荒削刃４Ａ、仕上刃４Ｂのうちに、下穴内周面を加工する歯面のない、いわゆる丸刃を組み込むことも可能であり、この場合の丸刃には次述する硬質被膜はつけない。
【００１０】
各切刃４ａは、図４に示すように、ブローチ先端側を向くすくい面６ａと、ブローチ外周側を向く逃げ面６ｂ、およびブローチ周方向を向く２つの歯面６ｃ，６ｃとから構成されており、逃げ面６ｂには極小さな逃げ角φが与えられており、歯面６ｃにも逃げ角を付与する場合もある。そして、本実施形態では、上記逃げ面６ｂには酸化処理および／または窒化処理による処理層８が形成される一方、両歯面６ｃ，６ｃには、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮの１種よりなる単層または２種以上よりなる複層の硬質被膜９が被覆されている。なお、この硬質被膜９の膜厚は、被覆される硬質被膜９の種類にもよるが０．５〜１０μｍ程度とされるのが望ましく、また処理層８の深さは、窒化処理の場合には５〜２００μｍ程度とされるのが望ましい。
【００１１】
次に、このようなブローチを製造する際の本発明の製造方法の一実施形態について説明すると、まず上述のような素材によって処理層８や硬質被膜９が被覆されていないブローチ本体１を形成するのであるが、このとき各切刃６の逃げ面６ｂは切刃６の外径Ｄが所定の寸法となるように研削等によって仕上げておくのに対し、上記歯面６ｃが形成される切刃６の側面は仕上げの研削等を施さずに歯面６ｃに与えられる所定の寸法よりも大きめになるように荒成形しておき、このブローチ本体１の表面全体に公知の手段によって酸化処理や窒化処理を施して、上述のような深さの処理層８を形成する。次いで、処理層８が形成された切刃６の上記側面を、研削等によって所定の寸法に仕上げて歯面６ｃを成形するとともに該側面に形成された上記処理層８を除去して素材の地肌をむき出しにし、しかる後にこのブローチ本体１にやはり公知の手段によって上述のような硬質被膜９の被覆処理を施す。すると、酸化および／または窒化処理層８が残されたままの上記逃げ面６ｂには硬質被膜９が被覆されず、この処理層８が除去された上記歯面６ｃにのみ硬質被膜９が被覆され、上記実施形態のブローチが製造される。なお、歯形が小さい場合には、酸化処理や窒化処理の前に行う上記歯面の荒成形は省略することもできる。
【００１２】
従って、このようなブローチの製造方法によれば、硬質被膜９を被覆しない部分を治具によって覆ったり、あるいは硬質被膜９の被覆後に一旦被覆された硬質被膜９を除去したりする必要がなく、このため製造のための加工工程が複雑化するのを防いで、低コストで上述のようなブローチを製造することが可能となる。そして、このように製造された上記構成のブローチにおいては、歯面６ｃにＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮの１種または２種以上の複層よりなる硬質被膜９が被覆されているため、この歯面６ｃからの切刃６の摩耗を抑制することができるとともに溶着の発生を防止することができる。また、上記逃げ面６ｂにおいては、このような硬質被膜９が被覆されていないから、バニシング効果によって加工面が光沢化したり膜厚誤差によって直径寸法が不安定となったりすることはなく、その一方でこの逃げ面６ｂには酸化および／または窒化処理による処理層８が形成されているので、上述のような硬質被膜９には劣るものの、素材の地肌がむき出しのままの状態に比べては摩耗や溶着を十分に防止することができ、従ってブローチ寿命の向上を図ることができる。
【００１３】
なお、上記実施形態の製造方法では、酸化および／または窒化処理後に切刃６の歯面６ｃだけを研削等により仕上げて処理層８を除去し、しかる後にブローチ本体１全体に硬質被膜９の被覆処理を施して、この歯面６ｃにのみ硬質被膜９が被覆されるようにしているが、この仕上げの際にすくい面６ａも研削等によって仕上げ加工して処理層８を除去し、しかる後に硬質被膜９の被覆処理を施して、歯面６ｃとともにこのすくい面６ａにも硬質被膜９が被覆されるようにしてもよい。また、これとは逆に、酸化および／または窒化処理前に逃げ面６ｂとともにすくい面６ａも所定の寸法形状に仕上げ加工しておいてから処理層８を形成し、次いで歯面６ｃののみを仕上げて処理層８を除去した後に硬質被膜９の被覆処理を施すことにより、すくい面６ａには逃げ面６ｂと同様に酸化および／または窒化処理層８が形成されるようにしてもよい。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のブローチによれば、ブローチ寿命の向上を図りつつも、加工面の光沢化を生じたり直径寸法が不安定となったりするのを防ぐことができ、これにより品位の高い加工面を高精度で、しかも円滑かつ安定して加工することが可能となる。また、本発明のブローチの製造方法によれば、このような優れた効果を奏するブローチを、複雑な加工工程を要することなく、また労力や時間を費やすことなく、低コストで製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブローチの一実施形態を示す一部破断側面図である。
【図２】図１に示す実施形態の切刃部４の中心軸Ｏに直交する拡大断面図である。
【図３】図１に示す実施形態の切刃６の拡大側面図である。
【図４】図１に示す実施形態の切刃６の拡大斜視図である。
【符号の説明】
１ブローチ本体
６切刃
６ａすくい面
６ｂ逃げ面
６ｃ歯面
８酸化処理層および／または窒化処理層
９硬質被膜
Ｏブローチ本体１の中心軸

Claims

軸状のブローチ本体の外周に歯形状の切刃が形成され、この切刃のブローチ外周側を向く逃げ面には酸化処理層および／または窒化処理層が形成されるとともに、該切刃のブローチ周方向を向く歯面には硬質被膜が被覆され、上記逃げ面にはこの硬質被膜が被覆されていないことを特徴とするブローチ。
上記硬質被膜が、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮの１種または２種以上の複層であることを特徴とする請求項１に記載のブローチ。
外周に切刃が形成された軸状のブローチ本体の表面に酸化処理および／または窒化処理を施して処理層を形成し、次いで上記切刃のブローチ周方向を向く側面に歯面を形成するとともに該側面に形成された上記処理層を除去し、しかる後上記ブローチ本体の表面に硬質被膜の被覆処理を施すことを特徴とするブローチの製造方法。