JP4330121B2

JP4330121B2 - ブローチ加工方法

Info

Publication number: JP4330121B2
Application number: JP2003153719A
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: JP2004351583A

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高硬度材の高精度仕上げブローチ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、中空円筒形加工部材のスプライン穴などを加工する内面ブローチ加工においては、ブローチ加工後の中空円筒形加工部材の加工部の直径は、加工部材の入り口、中央部、出口で一定とならないことは周知である（例えば、非特許文献１）。この傾向はとくに薄肉加工部材では顕著で、入り口、出口に比べ、中央部の直径が大きい太鼓形となる傾向がある。一方、硬度４５〜６５ＨＲＣの高硬度材の内面ブローチ加工においては、特許文献１に記載されているように、すくい角が負角のブローチで４０ｍ／ｍｉｎ以上の高速加工が行われる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２３９４２５号公報
【非特許文献１】
昭和４５年６月１０日発行、コロナ社「新訂精密工作便覧」精機学会編、第３５７頁、「５．７．４ブローチ削り精度」
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高硬度材でのブローチ加工では、すくい角を負角としているためブローチ加工時に切れ刃の進行方向と垂直な方向の分力が大きく、また、加工部材硬度が硬く切削抵抗自体が大きいため、加工部材の穴や溝あるいは壁面等の被加工部分の拡大方向の変形量が、通常のブローチ加工に比べ大きく、加工部材入り口、出口、中央部の直径差、寸法差による真直度がさらに悪くなるという問題があった。例えば、本発明者等の実験によれば、図３（ｃ）に示すように、加工部材３０を浸炭焼き入れ後にブローチ加工した穴１１の被加工部分の大径溝１３の形状精度は、加工部入り口部３１及び出口部３２が縮径された形状となり、この縮径部３３，３４，３５，３６の縮径量は片側でｍ＝約７μｍとなる。さらに、薄肉の加工部材４０の場合には縮径量は大きくなり、図４（ｃ）に示すように片側でｎ＝約１２μｍとなった。かかる加工部材３０，４０の寸法誤差は、高精度が要求される焼き入れ後のブローチ加工による仕上げにおいては好ましくないという問題があった。
【０００５】
本発明の課題は、かかる問題点に鑑みて、硬度４５〜６５ＨＲＣの高硬度材のブローチ加工であっても、穴や溝等の加工部材の被加工部分の入り口、出口、中央部の直径差や寸法差の少ない高精度のブローチ加工方法を提供し、穴や溝、壁面等の加工精度の高いブローチ加工部材を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、薄肉中空円筒形加工部材の中空穴のブローチ加工において、少なくとも前記ブローチ加工される被加工部分の表面近傍の硬度が４５〜６５ＨＲＣ（ロックウエル硬さＣスケール：以下同様）の前記加工部材の前記被加工部分の片側端又は両端に逃がし部を設け、前記片側端又は両端の逃がし部と接触することなく前記被加工部分をすくい角が負角のブローチ工具にて切削加工し、前記切削加工後のスプリングバックの影響を少なくするようにしたブローチ加工方法を提供することにより上記課題を解決した。即ち、本発明者等は内面ブローチ加工で入り口、出口部に比べ、中央部の直径が大きくなる傾向（逆に言えば、入り口、出口部が中央部より縮径している傾向）があるのは、入り口、出口部は加工部材端面に隣接するため、中央部よりも加工部材の弾性変形量が大きく、スプリングバック量が多いためであると考え、このスプリングバック量が入り口、出口、中央部でほぼ同一となるような加工部材形状について研究した結果、入り口、出口部でブローチ加工せず、ある程度被加工部分に入り込んだところから加工を開始、終了すればスプリングバックの影響が少ないことを知得した。この知得により入り口、出口部、即ち穴や溝、壁面等の被加工部分の片側端又は両端に逃がし部を設けるようにしたのである。なお、好ましくは両端に逃がし部を設ければよいが、入り口又は出口のどちらか一方の片側端でもよい。
【０００７】
ブローチ加工の入り口又は／及び出口部が端面に隣接しないようにすることにより、加工部材の端部で内面に逃がし部を有するリング状の部分が加工部材の被加工部分の拡大方向の変形を抑える作用をして、入り口又は／及び出口部でのスプリングバックによる真直度の悪さが改善される。この逃がし部の長さについて、請求項２に記載の発明においては、前記逃がし部長さＬ２を前記被加工部分の切削長さＬ１に対してＬ２≧０．０５×Ｌ１でとした。即ち、加工部材弾性変形の影響が現れるのは、加工部材入り口又は／及び出口部において、切削長の５％未満の領域が顕著であり、この部分を加工しないよう逃がし部を設けることにより良好な真直度が得られる。なお、部品設計上、寸法の余裕ある場合はＬ２≧０．１×Ｌ１とすれば、さらに良い真直度が得られる。なお、径方向の逃し量はブローチ加工にあたりブローチ工具と接触しなければ良い。また、例えば、逃がし部の形状を円筒形とした場合、逃がし部の直径は、ブローチと干渉しない最低寸法、即ち、ブローチ大径より大きくとり、かつ、逃がし部の肉厚が薄くならないよう、逃がし部の無い部分の最小肉厚に対して、少なくとも１／３以上の肉厚を残すようにすればよい。
【０００８】
かかるブローチ加工方法により焼き入れ後に加工された高精度の被加工部分を得ることができる。
【０００９】
【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に用いる内面仕上げブローチ工具の側面図、図２は本発明の実施の形態を示すブローチ加工部材の（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）はブローチ加工された溝大径の加工面に触針をあてて測定した軸方向の形状精度を示す模式図である。本発明の実施の形態に用いる内面仕上げブローチ工具は図１に示すように、つかみ部２に続く本体３に超硬合金の切れ刃５を有する中空円筒状の組立体４を嵌入固定した組立ブローチである。超硬合金の切れ刃５のチッピング防止のため、すくい角は−１０°とし、耐摩耗性向上のため硬質被膜のコーティングを施してある。かかる内面仕上げブローチ工具は硬度４５〜６５ＨＲＣの高硬度材の角スプライン大径を仕上げる場合に有効であり、従来例で述べたものである。本発明においては、かかるブローチ工具を用いて、図２の（ａ），（ｂ）に示すような、ブローチ加工部材１０の穴１１内に設けられた４カ所の角スプライン穴１２の大径１３を被加工部分として仕上げ加工を行うものである。本発明ブローチ加工部材１０は、加工部材入り口１４、出口部１５に逃がし部１６，１７が設けられている。なお、本実施の形態では、逃がし部１６，１７の形状は円筒形状としたが、面取りその他の形状でもよいことはいうまでもない。また、ブローチ加工部の近傍のみに部分的に設けてもよい。
【００１０】
【実施例】
次に、図２に示すブローチ加工部材の実施例について説明する。図２において、ブローチ加工部材１０は外形が円筒形状であって、長さ３６ｍｍ、外径φ６８ｍｍ、加工部大径φ４８ｍｍ、材質はＳＣＭ４１５とし、浸炭焼き入れで表面硬度６０ＨＲＣのものを用いた。また、切削長をＬ１、入り口部逃がし部長さをＬ２，出口部逃がし部長さをＬ３とすると、Ｌ１＝３０ｍｍ、Ｌ２＝Ｌ３＝３ｍｍとした。即ち逃がし部長さを切削長の１０％に設定した。仕上げ削り代は直径で０．２ｍｍとし、ミスト状の植物油を１２ｃｃ／ｈ加工部に噴霧して、切削速度６０ｍ／ｍｉｎで内径４カ所の角スプライン大径１３の仕上げ加工を行った。かかる本発明のブローチ加工部材１０を図１のブローチ工具で加工した溝大径１３の形状は図２（ｃ）１８，１９のようになり、入り口１４、出口部１５でのスプリングバックが認められないものとなり、良好な真直度が得られた。
【００１１】
これに対し、逃がし部を持たない従来のブローチ加工部材について同様な加工を行った。図３は本発明の図２のものに対して逃がし部を設けなかったブローチ加工部材３０で、切削長は３６ｍｍであり、その他の寸法等は図２と同じである。なお、図２と同様な部分について同符号を付し説明の一部を省略する。このものは、図３に示すように、加工部入り口部３１及び出口部３２がスプリングバックにより縮径された縮径部３３，３４，３５，３６を有する形状となった。前述したように、このときのスプリングバック量ｍは約７μｍであった。さらに、図４（ａ），（ｂ）に示したものは、加工部は図３と同様で、外径のみφ５８ｍｍとした薄肉の加工部材４０の例である。なお、図２及び３と同様な部分について同符号を付し説明の一部を省略する。かかる薄肉の加工部材４０を前述したと同様にブローチ加工した結果、スプリングバック量が増え、前述した図４（ｃ）のようにスプリングバック量ｎは約１２μｍと大きなものとなった。従来の形状の場合は、いずれの場合も、加工部材端面から約５％の範囲でのスプリングバック量が全体の５０％以上をしめているので、本発明においてこの部分を加工しないようにすれば、スプリングバック量を１／２以下にすることができる。さらに、ブローチ加工部材の端面から約１０％の範囲でのスプリングバック量は全体の７０％以上をしめており、本発明においてこの部分を加工しないようにすれば、さらに、スプリングバック量を１／３以下にできることとなり、逃がし部長さＬ２、Ｌ３を適当に選ぶことにより、逃がし部長さに応じた縮径の少ない高精度のブローチ加工穴を得ることができるものとなった。なお、実施の形態においては、内面丸ブローチについて述べたが、角ブローチ、クリスマスブローチ、表面ブローチ等種々のブローチが含まれることはいうまでもない。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、硬度が４５〜６５ＨＲＣ加工部材の被加工部分の片側端又は両端に逃がし部を設け、逃がし部と接触することなくブローチ工具にて切削加工するブローチ加工方法とし、ある程度被加工部分に入り込んだところから加工を開始、終了するようにしてスプリングバックの影響をなくするようにしたので、硬度４５〜６５ＨＲＣの高硬度材のブローチ加工であっても、加工部材の被加工部分の入り口、出口、中央部の直径差や寸法差の少ない高精度のブローチ加工方法を提供するものとなった。
【００１３】
さらに、逃がし部長さＬ２を切削長さＬ１に対してＬ２≧０．０５×Ｌ１としすれば容易に良好な真直度を得られるので、前加工も簡単で、設計も容易である。
【００１４】
また、かかるブローチ加工方法によって、焼き入れ後の被加工部分の表面にブローチ加工による切削部を有し、被加工部分の両端にブローチ加工による切削部を持たない逃がし部が設けられたブローチ加工部材を提供するので、コストの安い、精度の高い部品を供給できるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に用いる内径仕上げブローチ工具の側面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示すブローチ加工部材の（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）はブローチ加工された溝大径の加工面に触針をあてて測定した軸方向の形状精度を示す模式図である。
【図３】従来のブローチ加工部材の（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）はブローチ加工された溝大径の加工面に触針をあてて測定した軸方向の形状精度を示す模式図である。
【図４】従来の薄肉のブローチ加工部材の（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）はブローチ加工された溝大径の加工面に触針をあてて測定した軸方向の形状精度を示す模式図である。
【符号の説明】
１内面仕上げブローチ工具
１０ブローチ加工部材（加工部材）
１３切削部（被加工部分）
１４、１５被加工部分の片側端又は両端
１６、１７逃がし部
Ｌ２、Ｌ３逃がし部長さ
Ｌ１切削長さ

Claims

薄肉中空円筒形加工部材の中空穴のブローチ加工において、少なくとも前記ブローチ加工される被加工部分の表面近傍の硬度が４５〜６５ＨＲＣ（ロックウエル硬さＣスケール）の前記加工部材の前記被加工部分の片側端又は両端に逃がし部を設け、前記片側端又は両端の逃がし部と接触することなく前記被加工部分をすくい角が負角のブローチ工具にて切削加工し、前記切削加工後のスプリングバックの影響を少なくするようにしたことを特徴とするブローチ加工方法。
前記逃がし部の逃がし部長さＬ２は、前記被加工部分の切削長さＬ１に対してＬ２≧０．０５×Ｌ１であ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。