JP4330119B2 - 組立ブローチ工具を用いたブローチ加工方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスプライン穴、丸穴などのブローチ加工に用いられる組立ブローチ工具を用いたブローチ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の組立式内面ブローチとしては、ブローチ工具の切れ刃とつかみ部の材質を変えたい場合、例えば特許文献１の図１として記載する、図５に示すような構成の組立ブローチがあった。このような組立ブローチでは、通常、前つかみ部を引っ張ることによりブローチ加工が行われる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１３７１１８号公報 図１
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の組立ブローチでは図５に示すように、切れ刃31の付いた中空円筒状部材32を、押さえ部材33を介して、セットボルト24を小径棒状軸部25に設けたＶ溝26に斜め方向から挿入して押し当て固定する方法がとられていたが、セットボルト24の緩みが生じるなどの問題があった。又、加工負荷によっては、前つかみ部27、又は切れ刃31を有する中空円筒状部材32の内部を通す小径棒状軸部25の引っ張り荷重による伸びが原因となり、軸方向の加工振動が発生することがある。特に、加工負荷が大きい場合には、はげしい振動が発生し、工具寿命や加工品の品質に悪影響を与えていた。特に超硬切れ刃のブローチでは、振動により切れ刃がチッピングするという課題があった。
【０００５】
本発明の課題はかかる従来技術の課題を解決した、加工負荷が大きい場合でも前つかみ部、又は切れ刃を有する中空円筒状部材の内部を通す小径棒状軸部の引っ張り荷重による伸びが原因となった軸方向の加工振動を発生させることがなく、振動により切れ刃がチッピングによる工具寿命や加工品の品質に悪影響を与えることのない組立ブローチ工具を用いたブローチ加工方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決する手段】
このため請求項１記載の本発明の第１発明によると、合金鋼製本体と、合金鋼製本体にそれぞれ一体的に設けられた、前つかみ部と、前つかみ部に続く複数個の案内部を外周に設けた円筒部と、円筒部から突出する小径棒状軸部と、小径棒状軸部に嵌合した超硬製の多数の切れ刃を設けた中空円筒状又はリング状組立体を少なくとも１以上と、前記小径棒状軸部後端部に形成された後つかみ部と、を有し、前記中空円筒状又はリング状組立体後端部付近の前記小径棒状軸部に設けたおねじと螺合するナットにより前記中空円筒状又はリング状組立体に軸方向に、予圧荷重Ｐをかけて固定した組立ブローチであって、前記予圧荷重Ｐは、ブローチ加工によるブローチ進行方向の切削荷重Ｗに対して、Ｐ＞Ｗとなるよう設定されたことを特徴とする組立ブローチ工具を用いたブローチ加工方法によって上述した本発明の課題を解決した。
請求項５記載の本発明の第２発明によると、合金鋼製本体と、合金鋼製本体にそれぞれ一体的に設けられた、前つかみ部と、前つかみ部に続く小径棒状軸部と、小径棒状軸部にそれぞれ嵌合した複数個の案内部を外周に設けた中空円筒部及び超硬製の多数の切れ刃を設けた中空円筒状又はリング状組立体を少なくとも１以上と、前記本体の棒状軸部端部に一体的に形成された前記組立体後部端面と密着可能な垂直受け面を有する後部円筒部と、後部円筒部に続く後つかみ部と、を有し、前記中空円筒部前端付近の小径棒状軸部に設けたおねじと螺合するナットにより前記中空円筒状又はリング状組立体に軸方向に予圧荷重をかけて固定した組立ブローチであって、前記予圧荷重Ｐは、ブローチ加工によるブローチ進行方向の切削荷重Ｗに対して、Ｐ＞Ｗとなるよう設定されたことを特徴とする組立ブローチ工具を用いたブローチ加工方法によっても上述した本発明の課題を解決した。
【０００７】
【発明の効果】
従来製品では、前つかみ部と、小径棒状軸部を有し、多数の切れ刃を設けた中空円筒状又はリング状の組立体を、小径棒状軸部に１以上嵌合し、軸方向に予圧をかけて固定した組立ブローチを用いる加工においては、前つかみ部を引っ張って加工する際、小径棒状軸部に引っ張り荷重がかかり、加工負荷が前記予圧荷重よりも大きくなると、組立体と小径棒状軸部の固定部材との間に、軸方向のすきまが生じ、軸方向剛性が極端に落ち、ブローチ加工特有の加工振動が大きくなるものと考えられる。
これに対し、本発明の第１発明及び第２発明のかかる構成により、本発明では、小径棒状軸部に設けたおねじと螺合するナットにより中空円筒状又はリング状組立体に軸方向に予圧荷重Ｐをかけて固定し、前記予圧荷重Ｐを、ブローチ加工によるブローチ進行方向の切削荷重Ｗに対して、Ｐ＞Ｗとなるよう設定したので、加工時に予圧が完全に無くなることはない。予圧が少しでも残っていれば、組立体と小径棒状軸部の固定部材であるナットとの間に、軸方向のすきまが生じることはなく、軸方向の剛性は、小径棒状軸部単体の剛性ではなく、小径棒状軸部と中空円筒状又はリング状の組立体を加えた剛性を有することになり、振動の振幅は小さいレベルに押さえることが出来る組立ブローチ工具を用いたブローチ加工方法となった。
【０００８】
好ましくは、請求項１記載の第１発明において、前記ナットと前記中空円筒状又はリング状組立体後端部との間にさらばねを配置することにより、予圧をかけて加工中の荷重が変動しても安定した加圧力を保つことができる。
より好ましくは、請求項１記載の第２発明において、前記予圧荷重Ｐは、前記小径棒状軸部に設けたおねじと螺合した環状ナット端面円周上に直角に多数設けられたセットボルトの各端部が前記中空円筒状又はリング状組立体後端部と前記環状ナットとの間に配置したカラーを押しつけることにより与えられることにより、比較的大きな予圧荷重をかけることができ、又、ブローチはブローチ加工による大きな荷重を受けることができる。環状ナット端面円周上に多数設けられたセットボルトによりブローチの振れ精度を確認しながら、バランス良く締め付けることにより、ブローチの組み付け精度が向上するとともに、多数のセットボルトを使用できるので、セットボルトの緩みも発生しにくいものとなった。
より好ましくは、請求項１記載の第１発明において、前記中空円筒状又はリング状組立体後端部と前記環状ナットとの間に配置した前記カラーと前記中空円筒状又はリング状組立体後端部との間にさらばねを配置することにより、予圧をかけて加工中の荷重が変動しても安定した加圧力を保つことができる。
【０００９】
好ましくは、請求項５記載の第２発明において、前記ナットと前記中空円筒部前端との間にさらばねを配置することにより、予圧をかけて加工中の荷重が変動しても安定した加圧力を保つことができる。
より好ましくは、請求項１又は請求項５記載の発明において、前記予圧荷重Ｐは、前記小径棒状軸部に設けたおねじと螺合した環状ナット端面円周上に直角に多数設けられたセットボルトの各端部が前記中空円筒部前端と前記環状ナットとの間に配置したカラーを押しつけることにより与えられることにより、比較的大きな予圧荷重をかけることができ、又、ブローチはブローチ加工による大きな荷重を受けることができる。環状ナット端面円周上に多数設けられたセットボルトによりブローチの振れ精度を確認しながら、バランス良く締め付けることにより、ブローチの組み付け精度が向上するとともに、多数のセットボルトを使用できるので、セットボルトの緩みも発生しにくいものとなった。
より好ましくは、請求項１又は請求項５記載の発明において、前記中空円筒部前端と前記環状ナットとの間に配置した前記カラーと前記中空円筒部前端との間にさらばねを配置することにより、予圧をかけて加工中の荷重が変動しても安定した加圧力を保つことができる。
好ましくは、前記ナットは請求項１又は請求項５において、ダブルナットであることにより、強い予圧をかけてもそれを保持することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は本発明の第１発明の実施の形態に使用する組立ブローチ工具の概略側面図で、左半分は概略正面図、右半分は概略断面図、をそれぞれ示す。図１（ａ）に示すように、本発明の第１発明の実施の形態に使用する示す組立ブローチ工具は、合金鋼製本体５と、合金鋼製本体５にそれぞれ一体的に設けられた、前つかみ部１と、前つかみ部１に続く複数個の案内部15を外周に設けた円筒部３と、円筒部３から突出する小径棒状軸部６と、小径棒状軸部６に嵌合した超硬製の多数の切れ刃16を設けた中空円筒状又はリング状組立体４（２個以上で構成されてもよい）と、小径棒状軸部後端部に形成された後つかみ部17と、を有する。円筒状又はリング状組立体後端部付近の小径棒状軸部６に設けたおねじ18と螺合するダブルナット 2(a),2(b)により中空円筒状又はリング状組立体４に軸方向に予圧荷重Ｐをかけて固定した組立ブローチである。前記予圧荷重Ｐは、ブローチ加工によるブローチ進行方向の切削荷重Ｗに対して、Ｐ＞Ｗとなるよう設定されている。
【００１１】
即ち組立体４は圧縮荷重Ｂを、軸部６には引っ張り荷重Ａが予圧として加えられ、組立体４とブローチ本体５が一体化される。このとき、荷重Ａと荷重Ｂは大きさが同じで反対方向の力となり、互いに釣り合っている。この荷重ＡまたはＢの大きさ、すなわち、予圧荷重Ｐを本実施例では、Ｐ＝５トンとした。
このようなブローチを用い、インボリュートスプライン歯面に削り代を残して前加工されたワークを、熱処理し硬度６０ＨＲＣとした後、スプライン歯面のブローチ仕上げ加工を行った。加工負荷をコントロールするため、加工するインボリュートスプラインの歯数を変え、加工負荷がＷ＝３トン、４トン、５トン、６トンで実験を行い、被加工物を載せたテーブル上の加工振動を加速度センサーで測定したところ、図４のようになった。その結果、予測どおり、予圧荷重Ｐの設定をＰ＞Ｗとした場合に、特に５トン以下では、加工振動が極端に小さくなることが確認できた。
【００１２】
図１（ｂ）は本発明の第２発明の実施の形態に使用する組立ブローチ工具の概略断面図を示す。図１（ｂ）に示すように、本発明の第２発明の実施の形態に使用する組立ブローチ工具は、合金鋼製本体19と、合金鋼製本体19にそれぞれ一体的に設けられた、前つかみ部８と、前つかみ部８に続く小径棒状軸部10と、小径棒状軸部10にそれぞれ嵌合した複数個の案内部20を外周に設けた中空円筒部９及び超硬製の多数の切れ刃21を設けた中空円筒状又はリング状組立体11（２個以上で構成されてもよい）と、合金鋼製本体19の棒状軸部10端部に一体的に形成された組立体11後部端面と密着可能な垂直受け面12を有する後部円筒部13と、後部円筒部13に続く後つかみ部22と、を有し、中空円筒部９前端付近の小径棒状軸部10に設けたおねじ23と螺合するダブルナット 14(a),14(b)により、中空円筒状又はリング状組立体11に軸方向に予圧荷重Ｐをかけて固定した組立ブローチであって、予圧荷重Ｐは、ブローチ加工によるブローチ進行方向の切削荷重Ｗに対して、Ｐ＞Ｗとなるよう設定されている。即ち、中空円筒状又はリング状組立体11は圧縮荷重Ｂを、棒状軸部10には引っ張り荷重Ａが予圧として加えられ、組立体11と合金鋼製本体19に一体的に形成された円筒部13とが一体化される。こうした構成のブローチでも、図１（ａ）の実施の形態に使用する組立ブローチ工具と同様、予圧荷重Ｐの設定をＰ＞Ｗとした場合に、加工振動が小さくなった。
【００１３】
図１（ｃ）は本発明の第２発明の別の実施の形態に使用する組立ブローチ工具の概略断面図を示し、図１（ｂ）に示す組立ブローチ工具に対し、ダブルナット 14(a),14(b)と中空円筒部９前端との間にさらばね40を配置することにより、予圧をかけて加工中の荷重が変動しても安定した加圧力を保つことができる。同様の構成は図１（ａ）に示す組立ブローチ工具に対しても中空円筒状又はリング状組立体４後端部とダブルナット 2(a),2(b)との間に図示しないさらばねを配置することによって実施できる。
【００１４】
図２は本発明の第２発明のさらに別の実施の形態に使用する組立ブローチ工具の側面図で、左半分は概略側面図、右半分は概略断面図、をそれぞれ示す。図１（ｂ）に示す組立ブローチ工具に対し、ナット 14(a)の代わりに、小径棒状軸部10に設けたおねじ23と螺合する環状ナット41を螺合させ、環状ナット41端面円周上に直角に多数設けられたセットボルト42の各端部が中空円筒部９前端と環状ナット41との間に配置したカラー43を押しつけることにより、予圧荷重Ｐが与えられることにより、比較的大きな予圧荷重をかけることができる。図１（ｃ）に示す組立ブローチ工具と同様に、環状ナット41が押圧するカラー43と中空円筒部９前端との間にさらばね44が配置されている。環状ナット41端面円周上に多数設けられたセットボルト42によりブローチの振れ精度を確認しながら、バランス良く締め付けることにより、ブローチの組み付け精度が向上するとともに、多数のセットボルト42を使用できるので、セットボルト42の緩みも発生しにくいものとなった。予圧荷重Ｐは、ブローチ加工によるブローチ進行方向の切削荷重Ｗに対して、Ｐ＞Ｗとなるよう設定されている。即ち、中空円筒状又はリング状組立体11は圧縮荷重Ｂを、棒状軸部10には引っ張り荷重Ａが予圧として加えられ、組立体11と合金鋼製本体19に一体的に形成された円筒部13とが一体化される。こうした構成のブローチでも、図１（ａ）の実施の形態に使用する組立ブローチ工具と同様、予圧荷重Ｐの設定をＰ＞Ｗとした場合に、加工振動が小さくなった。
同様の構成は図１（ａ）に示す組立ブローチ工具に対しても円筒状又はリング状組立体後端部付近の小径棒状軸部６に設けたおねじ18と螺合する図示しない環状ナットとカラーを配置して中空円筒状又はリング状組立体４に軸方向に予圧荷重Ｐをかけふことにより、同様に実施できる。
【００１５】
図３（ａ）は図２に示す環状ナット41の拡大下面図、（ｂ）は（ａ）に示す環状ナット41の概略側面図、（ｃ）は図２に示すさらばね44の拡大概略上面図でさらばね44は伸びた状態で、それぞれ示す。環状ナット41にはセットボルト42が設けられている。（ｂ）に示す概略側面図では、代表的なセットボルト用タップ穴46を１点鎖線で示す。なお、図２、図３に示す実施の形態では、環状ナット41の緩みが生じないよう、環状ナット41には緩み止めのビス（図示せず）を螺合するビス穴47が設けられている。図示しないビスは、ビス穴47に先端に図示しない軟かい合金を介在させて小径棒状軸部６に設けたおねじ18を押しつけて、環状ナット41の緩み止めを行うようにされている。
図１（ａ）、（ｂ）においてナット 2(a),2(b),14(a),14(b)はダブルナットであることにより、強い予圧をかけてもそれを保持することができる。
【００１６】
〔第１発明及び第２発明の実施の形態の効果〕第１発明及び第２発明の実施の形態の形態に使用する組立ブローチ工具の構成としたので、各組立ブローチにおいて、前記予圧荷重Ｐは、ブローチ加工によるブローチ進行方向の切削荷重Ｗに対して、Ｐ＞Ｗとなるよう設定したので、予圧抜けによる剛性低下を防止できた。その結果、加工振動の発生を押さえることができ、良好な加工品質を得ることができるようになった。また、超硬の切れ刃のブローチで振動により切れ刃がチッピングすることが少なくなり寿命が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１発明の実施の形態形態に使用する組立ブローチ工具の概略側面図で、左半分は概略正面図、右半分は概略断面図をそれぞれ示し、（ｂ）は本発明の第２発明の実施の形態に使用する示す組立ブローチ工具の概略断面図を示し、（ｃ）は本発明の第２発明の別の実施の形態に使用する組立ブローチ工具の概略断面図を示す。
【図２】本発明の第２発明のさらに別の実施の形態に使用する組立ブローチ工具の概略断面図を示す。
【図３】（ａ）は図２に示す環状ナット41の拡大右側面図、（ｂ）は（ａ）の概略上面図をそれぞれ示し、（ｃ）は図２に示すさらばね44の拡大概略上面図で、さらばね44を伸びた状態で示す。
【図４】図１（ａ）の組立ブローチ工具を使用して、加工するインボリュートスプラインの歯数を変え、加工負荷がＷ＝３トン、４トン、５トン、６トンで実験を行い、被加工物を載せたテーブル上の加工振動を加速度センサーで測定した結果を示すグラフ。
【図５】従来の組立ブローチ工具の概略側面図で、上半分は概略正面図、下半分は概略断面図、をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１、８・・前つかみ部 2(a),2(b),14(a),14(b)・・ナット ３・・円筒部
４、11・・多数切れ刃を設け中空円筒状又はリング状の組立体
５、19・・合金鋼製本体 ６、10・・小径棒状軸部 13・・後部円筒部
９・・中空円筒部 15、20・・案内部 16、21・・切れ刃
17、22・・後つかみ部 18、23・・小径棒状軸部に設けたおねじ
40、44・・さらばね 41・・環状ナット 42・・セットボルト
43・・カラー
Ｐ・・予圧荷重
Ｗ・・ブローチ加工によるブローチ進行方向の切削荷重

Claims (9)

1. 合金鋼製本体と、合金鋼製本体にそれぞれ一体的に設けられた、前つかみ部と、前つかみ部に続く複数個の案内部を外周に設けた円筒部と、円筒部から突出する小径棒状軸部と、小径棒状軸部に嵌合した超硬製の多数の切れ刃を設けた中空円筒状又はリング状組立体を少なくとも１以上と、前記小径棒状軸部後端部に形成された後つかみ部と、を有し、前記中空円筒状又はリング状組立体後端部付近の前記小径棒状軸部に設けたおねじと螺合するナットにより前記中空円筒状又はリング状組立体に軸方向に、予圧荷重Ｐをかけて固定する組立ブローチの、前記予圧荷重Ｐを、ブローチ加工によるブローチ進行方向の切削荷重Ｗに対して、Ｐ＞Ｗとなるよう設定することを特徴とするブローチ加工方法。
2. 前記ナットと前記中空円筒状又はリング状組立体後端部との間にさらばねを配置したことを特徴とする請求項１に記載の組立ブローチ工具を用いたブローチ加工方法。
3. 前記予圧荷重Ｐは、前記小径棒状軸部に設けたおねじと螺合した環状ナット端面円周上に直角に多数設けられたセットボルトの各端部が前記中空円筒状又はリング状組立体後端部と前記環状ナットとの間に配置したカラーを押しつけることにより与えられることを特徴とする請求項１に記載の組立ブローチ工具を用いたブローチ加工方法。
4. 前記中空円筒状又はリング状組立体後端部と前記環状ナットとの間に配置した前記カラーと前記中空円筒状又はリング状組立体後端部との間にさらばねを配置したことを特徴とする請求項３に記載の組立ブローチ工具を用いたブローチ加工方法。
5. 合金鋼製本体と、合金鋼製本体にそれぞれ一体的に設けられた、前つかみ部と、前つかみ部に続く小径棒状軸部と、小径棒状軸部にそれぞれ嵌合した複数個の案内部を外周に設けた中空円筒部及び超硬製の多数の切れ刃を設けた中空円筒状又はリング状組立体を少なくとも１以上と、前記本体の棒状軸部端部に一体的に形成された前記組立体後部端面と密着可能な垂直受け面を有する後部円筒部と、後部円筒部に続く後つかみ部と、を有し、前記中空円筒部前端付近の小径棒状軸部に設けたおねじと螺合するナットにより前記中空円筒状又はリング状組立体に軸方向に予圧荷重をかけて固定する組立ブローチの、前記予圧荷重Ｐを、ブローチ加工によるブローチ進行方向の切削荷重Ｗに対して、Ｐ＞Ｗとなるよう設定することを特徴とするブローチ加工方法。
6. 前記ナットと前記中空円筒部前端との間にさらばねを配置したことを特徴とする請求項１又は請求項５記載の組立ブローチ工具を用いたブローチ加工方法。
7. 前記予圧荷重Ｐは、前記小径棒状軸部に設けたおねじと螺合した環状ナット端面円周上に直角に多数設けられたセットボルトの各端部が前記中空円筒部前端と前記環状ナットとの間に配置したカラーを押しつけることにより与えられることを特徴とする請求項１又は請求項５記載の組立ブローチ工具を用いたブローチ加工方法。
8. 前記中空円筒部前端と前記環状ナットとの間に配置した前記カラーと前記中空円筒部前端との間にさらばねを配置したことを特徴とする請求項７に記載の組立ブローチ工具を用いたブローチ加工方法。
9. 前記ナットはダブルナットであることを特徴とする請求項１又は請求項５記載の組立ブローチ工具を用いたブローチ加工方法。

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