JP4330120B2

JP4330120B2 - 内面仕上げブローチ加工方法

Info

Publication number: JP4330120B2
Application number: JP2003153718A
Authority: JP
Inventors: 宗一角谷; 康弘村井
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2023-05-30
Also published as: JP2004351582A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼き入れ後のような硬度がＨＲＣ４５〜６５の高硬度材の内面仕上げブローチ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高硬度の被削材を仕上げブローチ加工する場合、例えば特許文献１においては、ブローチの切れ刃を構成する工具材質を超硬合金とし、硬質皮膜のコーティングを施し、すくい角を−３０〜−１０°とし、加工速度は４０ｍ／ｍｉｎ〜６０ｍ／ｍｉｎとすれば良いことが示されている。こうした従来の内面仕上げブローチ工具による加工例を図７に示す。図７はワーク移動型のブローチ盤２１であり、基盤２２上に前つかみ部２を把持固定する固定治具２３が設けられ、その両脇から２本のポスト３４，３４が上方に延びており、ポストに沿って上下移動可能にされたワークテーブル２５が設けられている。ポスト上段にはつり上げ治具２６が設けられており、ポスト２４，２４に沿って上下移動可能にされている。
【０００３】
かかるブローチ盤２１に内面仕上げブローチ工具２０の後つかみ部３をつり上げ治具２６で把持してポスト上部に取付た後、前つかみ部２前方に移動されたワークテーブル２５上に硬度がＨＲＣ４５〜６５相当の高硬度の被削材４１を固定し、後つかみ部３を下降させ、前つかみ部２を被削材の下穴に通して前つかみ部を固定治具２３で固定し、後つかみ部を開放してつり上げ治具２６をポスト上端待機位置に待機させる。次に、テーブル２５を上方に移動させてブローチ２０に設けられた切刃５により内面ブローチ加工を行う。切刃５を通過して加工を完了した被削材４１は後ろつかみ部３上部から外部へ取り出し、ワークテーブル２５を下降させ原位置に戻す。さらにつり上げ治具２６を下降させ後ろつかみ部３を把持し、前つかみ部２を開放し、ブローチ２０を上方に移動させる。そして、再び前つかみ部２前方のワークテーブル２５上に次の被削材４１を固定して前述したと同様に被削材を加工する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２３９４２５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような高硬度材の内面仕上げブローチ加工は、通常、最終仕上げ加工とされ、通常のブローチ加工よりも高い加工精度を要求され、また、削り代も小さい。さらに、切刃が被削材に断続的に切り込むため、微少な振動の発生は避けられず、歯筋精度は図５に示すように、加工面４３に切れ刃のピッチ間隔で、カッターマーク３９が残り問題となることがあった。また、こうした振動は超硬刃先のチッピングを引き起こすという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、かかる問題点に鑑みて、カッターマークのない、切刃にチッピングを引き起こさない内面仕上げブローチ加工方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、仕上げ代を残して穴加工され、熱処理後、硬度がＨＲＣ（ロックウエルＣ硬さ）４５〜６５相当の高硬度の被削材を仕上げ加工する内面仕上げブローチ加工において、前記内面仕上げブローチ加工用の工具は、前つかみ部及び後つかみ部を有し、かつ前記工具の外周及び軸方向に複数配列された仕上げ用切刃を有する刃部の材質は超硬合金とされ、前記刃部の最後部背面と、前記後つかみ部との間に、前記刃部より突出することなく、かつ減速停止区間としての逃げ部が設けられ、前記内面仕上げブローチ工具の後つかみ部を把持してブローチ盤に取付た後、前記前つかみ部前方に前記被削材を固定し、前記前つかみ部及び前記後つかみ部の両つかみ部を同時に保持しながら、加工速度４０ｍ／ｍｉｎ〜８０ｍ／ｍｉｎで前記被削材内面を仕上げ加工し、前記逃げ部で被削材を相対的に停止した後、前記同時に保持していた前後つかみの内の前記後つかみ部のみを開放し、前記被削材を前記ブローチ盤より取り出すようにした内面仕上げブローチ加工方法を提供することにより前述した課題を解決した。
【０００８】
即ち、高硬度材のブローチ加工の特徴として、通常のブローチ加工速度（１０ｍ／ｍｉｎ以下）に比べ加工速度が４０〜６０ｍ／ｍｉｎと格段に速いことがあげられる。また、被削材が硬いため切削抵抗が大きく、さらに、切れ刃の刃先強度確保のため、通常、すくい角は鈍角としているため、背分力が大きくなることがあげられる。このため、高硬度材のブローチ加工での加工時の発生振動は通常のブローチ加工での発生振動と異なり、高周波で、背分力方向、すなわち、ブローチ軸と直角方向の振動が発生しやすいということを本発明者等は知得した。この知得により、本発明においては、こうした振動を抑制するため、後述するように、ブローチの前つかみ部、および、後方つかみ部を保持して加工することにより、ブローチ軸と直角方向のブローチ剛性を増し、高周波の振動に対して振幅を抑えるようにしたのである。しかし、加工時に後つかみ部を把持するようにしたので、最終切刃によるブローチ加工完了後にワークが後つかみ部及び後つかみ部を把持するつり上げ治具と干渉しないようにする必要がある。そこで、被削材とブローチとの相対加工速度から停止するまでの減速区間を設ける必要があり、本発明においては、刃部の最後部背面と、後つかみ部との間に、切刃より突出することなく、減速停止区間としての逃げ部を設けたのである（請求項１）。この逃げ部の長さは、加工速度、機械構造、剛性等の観点から被削材の長さの２倍以上の長さが好ましい（請求項２）。
【０００９】
かかる内面仕上げブローチ方法において、さらに、切れ刃を不等ピッチとし、荷重のかかる周期を加工の間で不等間隔として振動の発生を抑制した。不等ピッチの切刃とブローチ加工時の前つかみ部及び後つかみ部を固定することにより、加工速度も最大８０ｍ／ｍｉｎとすることが可能となる。そこで、請求項３の発明においては、前記ブローチ工具の刃部における前記切刃の軸方向のピッチが不等間隔にされている内面仕上げブローチ加工方法とした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態を示す内面仕上げブローチ工具の（ａ）側面図、（ｂ）は刃部の部分拡大図、図２は図１の内面仕上げブローチをワーク移動型ブローチ盤に取付けた状態を示す説明図である。図１に示すように、本発明の内面仕上げブローチ工具１は、一端に前つかみ部２を有し他端に後つかみ部３を有する合金工具製の棒状本体４と、棒状本体の後つかみ部側から嵌挿された中空円筒状でその外周の周及び軸方向に複数配列された仕上げ用切刃５を有する刃部６が設けられた超硬合金製の組立体７が本体の案内部８に当接するように組み付けられている。案内部８には被削材の下穴を案内にブローチの回転方向位置決めを行うための案内突起８ａが設けられ、さらに、組立体７の案内部７ａと位相が合わせられた組立ブローチである。切刃５のすくい角θは鈍角（−１０°）とされ、硬質被膜のコーティングが施されている。特に、本発明においては、刃部６の最後部背面９と、後つかみ部３との間に、前記刃部６より突出することなく、かつ被削材の長さの２倍以上の長さを有する円筒状の逃げ部１０が設けられ、さらに、切刃５の軸方向のピッチが不等間隔にされ、例えば、切刃５ａ，５ｂのピッチをａ＝７ｍｍ、５ｂ，５ｃのピッチをｂ＝６ｍｍとし、以下これを繰り返しｃ＝７ｍｍ、ｄ＝６ｍｍ等とされる。
【００１１】
かかる内面仕上げブローチ工具１を使用して、図６（ａ）（ｂ）に示す中空円筒状の被削材４１に明けられたインボリュートスプライン穴４２の歯面４３を仕上げ代を残して浸炭焼き入れにより硬度をＨＲＣ６０相当とした後の歯面の仕上げ加工した。図２は前述した図７と同様のワーク移動型のブローチ盤２１であり、基盤上２２に前つかみ部２を把持固定する固定治具２３が設けられ、その両脇から２本のポスト２４，２４が上方に延びており、ポストに沿って上下移動可能にされたワークテーブル２５が設けられている。ポスト上段にはつり上げ治具２６が設けられており、ポスト２４に沿って上下移動可能にされている。
【００１２】
かかるブローチ盤２１に本発明の内面仕上げブローチ工具１の後つかみ部３をつり上げ治具１２で把持してポスト２４の上部に取付た後、前つかみ部２前方となるようにしたワークテーブル２５上に硬度がＨＲＣ４５〜６５相当の高硬度の被削材４１を固定し、後つかみ部３を下降させ、前つかみ部２を被削材の下穴に通して前つかみ部２を固定治具２３で固定する。ここで、後つかみ部３をつり上げ治具２６から開放せずに、そのままの位置で保持する。従って、従来例ではブローチの上端は拘束されたいなかったが、本発明では加工時に前つかみ部２及び後つかみ部３の両端で拘束される。この状態で、テーブル２５を上方に移動させてブローチ１に設けられた切刃５により内面仕上げブローチ加工を行う。最後部の切刃を通過して加工を完了した被削材４１が逃げ部１０に達した位置でワークテーブル２５が停止するようにされ、点線の位置２５′で加工を完了する。さらに、後つかみ部３をつり上げ治具２６とを分離し、つりあげ治具をポスト上端待機位置に待機させる。その後、ワークテーブル２５′をさらに上昇させる等して、加工が完了した被削材４１を後ろつかみ部３の上部から外部へ取り出し、ワークテーブル２５′を下降させ原位置に戻す。さらにつり上げ治具２６を下降させ後ろつかみ部３を把持し、前つかみ部２を開放し、ブローチ工具１を上方に移動させる。そして、再び前つかみ部２前方のワークテーブル２５上に次の被削材４１を固定して前述したと同様に被削材を加工する。
【００１３】
かかる内面仕上げブローチ加工方法によれば、ブローチ加工時に、前後つかみ部２，３が固定されるので、内面仕上げブローチ工具１の両端が固定され、かつ、切刃５が不等ピッチにされているので、図４に示すように、本発明で加工されたインボリュートスプライン歯面４３の歯筋精度は、前述した図５に示す従来の歯筋精度のようなカッターマーク３９がなく、振動の影響のない良好な歯筋精度となった。また、従来問題となっていた刃先のチッピングも無くなった。
【００１４】
なお、ブローチ盤構成は前述した実施の形態に限らず種々の例があることはいうまでもない。例えば、図３に示すように、ブローチ工具移動型の場合にも適用できる。図３のものは、被削材４１を固定テーブル３５上に載置し、上下方向に延びるポスト３４，３４に沿って上下移動可能にされた後つかみ部３を把持可能にされたつり上げ治具３６と前つかみ部２を把持可能にされたブローチ引き治具３３が設けられている。このものでは、ブローチ引き治具３３とつり上げ治具３６との両方で内面仕上げブローチ工具１の前後つかみ部２，３をそれぞれ固定し、図でみて両治具を同期させながら下方に引き下げることにより被削材４１の内面仕上げブローチ加工を行う。従来の場合は、引き下げ時に、後つかみ部３は拘束されないが、本発明では拘束するようにするので、前述したテーブル移動型と同様な精度を確保できるのである。なお、最後の切刃を被削材が通過したことを検知する等して自動的に後つかみ部とつり上げ治具とを分離し、つり上げ治具が被削材とほぼ同速度で一定距離上昇するようにする等してもよいが、本発明の場合は被削材をブローチの逃げ部で相対停止させるだけでよいので、新たな装置を追加しなくてもよく従来のブローチ盤の小改造で実現できる。また、本発明は仕上げブローチ加工であり、切刃の切り込み量が小さく、全体の長さもそれほど長くないので逃げ部を設けてもブローチ全体が過剰に長くなることはない。
【００１５】
【発明の効果】
本発明においては、前つかみ部及び後つかみ部を有する内面仕上げブローチ工具であって、仕上げ用切刃を有する刃部の材質は超硬合金とし、刃部の最後部背面と後つかみ部との間に被削材の長さの２倍以上の長さを有する逃げ部を設け、さらに、切刃の軸方向のピッチを不等間隔とし、さらに、このブローチの後つかみ部を把持してブローチ盤に取付た後、前つかみ部前方に被削材を固定し、両つかみ部を保持しながら、加工速度４０ｍ／ｍｉｎ〜８０ｍ／ｍｉｎで被削材内面を仕上げ加工し、逃げ部で被削材を相対的に停止した後、後つかみ部を開放し、被削材をブローチ盤より取り出すようにしたので、加工時の振動が小さくなり、加工面に切れ刃のピッチ間隔でカッターマークが残りことが無くなった。また、超硬刃先のチッピングが無くなり、ブローチ寿命が延びる。また、加工速度も最大８０ｍ／ｍｉｎまで使用可能となり、生産性が向上する。また、ブローチ工具も従来のもの較べ、単に逃げ部を追加するという簡単な構造であり製作も容易である等の効果を奏するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に使用する内面仕上げブローチ工具の（ａ）は側面図、（ｂ）はハブの拡大側面図である。
【図２】本発明に使用する内面仕上げブローチ工具をワーク移動型ブローチ盤に取付けた状態を示す説明図である。
【図３】本発明に使用する内面仕上げブローチ工具をブローチ移動型ブローチ盤に取付けた状態を示す説明図である。
【図４】本発明の内面仕上げブローチ加工方法で加工した場合の加工面断面形状を示す模式図である。
【図５】従来の内面仕上げブローチ工具で加工した場合の加工面断面形状を示す模式図である。
【図６】被削材の（ａ）は平面図、（ｂ）は部分拡大図である。
【図７】従来の内面ブローチ工具をワーク移動型ブローチ盤に取付けた状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１内面仕上げブローチ工具
２前つかみ部
３後つかみ部
５切刃
６刃部
９刃部の最後部背面
１０減速停止区間（逃げ部）
２１、３１ブローチ盤
４１被削材

Claims

仕上げ代を残して穴加工され、熱処理後、硬度がＨＲＣ（ロックウエルＣ硬さ）４５〜６５相当の高硬度の被削材を仕上げ加工する内面仕上げブローチ加工において、前記内面仕上げブローチ加工用の工具は、前つかみ部及び後つかみ部を有し、かつ前記工具の外周及び軸方向に複数配列された仕上げ用切刃を有する刃部の材質は超硬合金とされ、前記刃部の最後部背面と、前記後つかみ部との間に、前記刃部より突出することなく、かつ減速停止区間としての逃げ部が設けられ、前記内面仕上げブローチ工具の後つかみ部を把持してブローチ盤に取付た後、前記前つかみ部前方に前記被削材を固定し、前記前つかみ部及び前記後つかみ部の両つかみ部を同時に保持しながら、加工速度４０ｍ／ｍｉｎ〜８０ｍ／ｍｉｎで前記被削材内面を仕上げ加工し、前記逃げ部で被削材を相対的に停止した後、前記同時に保持していた前後つかみの内の前記後つかみ部のみを開放し、前記被削材を前記ブローチ盤より取り出すようにしたことを特徴とする内面仕上げブローチ加工方法。
前記逃げ部は、前記被削材の長さの２倍以上の長さとされていることを特徴とする請求項１記載の内面仕上げブローチ加工方法。
前記ブローチ工具の刃部における前記切刃の軸方向のピッチが不等間隔にされていることを特徴とする請求項１又は２記載の内面仕上げブローチ加工方法。