JP4349868B2 - Broach and broach device - Google Patents
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本発明は、ワークの孔を切削加工するブローチ及びブローチ装置に関する。 The present invention relates to a broach and a broach device for cutting a hole in a workpiece.
ワークの孔を切削加工するブローチ装置に使用されるブローチは、ブローチを切削加工方向に引くための前掴み部、切削刃部、ブローチを引き戻すための後掴み部が設けられている。そして、ブローチ装置のテーブルの所定位置にワークを配置し、ブローチを下降させてワークの孔に前掴み部を進入させ、引き抜き装置によって加工中心軸線に沿って切削加工方向に引き抜くことによって、切削刃部によってワークの孔を切削加工する。この切削加工にあたり、切削の開始時には切削刃部とワークの孔との間にクリアランスを有し、このクリアランス内での芯ズレがある状態で切削を始め、切削中は削切刃部の逃げ面に形成された逃げ角が0°の部分、即ちストレートランドによってブローチ自体がワークとの芯ズレを矯正しつつ切削する。 A broach used in a broaching device that cuts a hole in a workpiece is provided with a front gripping part for pulling the broach in the cutting direction, a cutting blade part, and a rear gripping part for pulling back the broach. Then, the workpiece is placed at a predetermined position on the table of the broaching device, the broach is lowered, the front gripping portion is entered into the hole of the workpiece, and the cutting blade is pulled out in the cutting direction along the processing center axis by the drawing device. The hole of the workpiece is cut by the part. In this cutting process, at the start of cutting, there is a clearance between the cutting blade part and the hole of the workpiece, and cutting is started with a misalignment within this clearance. During cutting, the flank of the cutting blade part The part with a clearance angle of 0 [deg.], That is, a straight land cuts the broach itself while correcting the misalignment with the workpiece.
一方、HRC50〜HRC65の高硬度の焼き入れ材を、切削刃部に超微粒子系超硬合金を用いたブローチで切削加工する場合、一般に、35m/min〜75m/minの切削速度で切削加工することによって加工精度を確保しかつ効率的に加工できる。しかし、逃げ角0°の部分によるこすり圧によってワークに切削焼けやブローチの異常摩耗が発生する等現実的でない。また、切削開始位置でのワークとブローチとの芯ズレは、同軸度等の精度低下や、切り込み量の偏りが生じて切削刃部の負担が過大になり、工具寿命の低下を招く要因となると共に、切削温度の上昇に伴って切削刃部の刃先の温度が上昇して摩耗が激しくなり切削効率が低下する。 On the other hand, when a hardened quenching material of HRC50 to HRC65 is cut with a broach using an ultrafine particle cemented carbide for the cutting blade, the cutting is generally performed at a cutting speed of 35 m / min to 75 m / min. Therefore, machining accuracy can be ensured and machining can be performed efficiently. However, it is not realistic such as cutting burns or abnormal wear of the broach on the workpiece due to the rubbing pressure due to the 0 ° clearance angle. In addition, the misalignment between the workpiece and broach at the cutting start position causes a decrease in accuracy such as coaxiality and an uneven cutting amount, resulting in an excessive load on the cutting blade and a factor in reducing the tool life. At the same time, as the cutting temperature rises, the temperature of the cutting edge of the cutting blade rises, resulting in increased wear and reduced cutting efficiency.
そこで、ワークとブローチの芯ズレを抑制する種々の方策が提案されている。例えば、図13に示すように、主体101の外周にワークWに形成された孔Waを切削加工する切削刃部102を配列し、主体101の前進側端部にシャンク103及びこのシャンク103の基部に前部ガイド104を備え、前部ガイド104の断面形状を多角形で外径が孔Waとほぼ等しく、かつ各稜の面を軸方向に凹凸面に形成するブローチ100が知られている(例えば、特許文献1参照)。
Therefore, various measures for suppressing the misalignment between the workpiece and the broach have been proposed. For example, as shown in FIG. 13, a
また、図14に示すように、ワークWに形成された孔Waを切削加工するブローチ111の切削刃部112より先端側に孔Waより小径の案内部113を有し、更に案内部113の外周に径方向に出入自在で外周が先細りのテーパ部114aを有する調心部材114を放射状に複数備えている。そして、ワークWをブローチ装置の支持台115上に水平移動可能に配置し、ブローチ111を下降させる。この下降するブローチ111の軸心に対しワークWの軸心は若干ずれているが、この軸心がずれた状態でブローチ111の案内部113がワークWの孔Waに進入すると、進入初期状態では調心部材114はワークWの孔Waの内周面である内径部Wbに接触していないが、案内部113の進入が進むにつれて、軸心側にずれた箇所から調心部材114に順次接触すると共にブローチ111の軸心にワークWの軸心が一致するようにワークWが水平移動し、軸心が一致した状態で案内部113に連続して切削刃部112がワークWの孔Waに進入して孔Waを切削加工するブローチ装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。
Further, as shown in FIG. 14, a
更に、ブローチの切削刃部を保持するブローチホルダを断面多角形の角棒状に形成すると共に、ブローチホルダを案内するワーク受け治具の案内孔もブローチホルダの断面形状に合わせて断面多角形にしたブローチホルダの案内装置が知られている(例えば、特許文献3参照)。 Furthermore, the broach holder that holds the cutting edge of the broach is formed in a square bar shape having a polygonal cross section, and the guide hole of the work receiving jig that guides the broach holder is also made a polygonal cross section in accordance with the cross sectional shape of the broach holder. A guide device for a broach holder is known (see, for example, Patent Document 3).
上記特許文献1に開示されたブローチ100によると、シャンク103の基部に断面形状が多角形で外径が孔Waとほぼ等しく、かつ各稜の面を軸方向に凹凸面に形成した前部ガイド104を備えることによって、前部ガイド104がワークWの孔Waに高精度で同心に保持され、加工精度が向上すると共に前部ガイド104の孔Waへの食い付きが防止できる。
According to the
しかし、前部ガイド104とワークWの孔Waとによる芯出しは、切削加工の初期に限定され、切削加工中においては振動や衝撃によって同心度が阻害される。これによりブローチ100の切削刃部102にチッピング等の異常摩耗が発生して工具寿命の低下及び加工精度の低下を招く要因となる。更に、経済加工速度で切削加工すると、前部ガイド104がワークWの孔Waに接触することによりワークWの孔Waに傷等を発生させるおそれがある。
However, the centering by the
上記特許文献2に開示されたブローチ111によると、切削刃部112より先端側に孔Waより小径の案内部113を有し、更に案内部113の外周に径方向に出入自在のテーパ部114aを有する調心部材114を放射状に複数設けることによって、ブローチ111とワークWの孔Waの軸心を一致させることができる。
According to the
しかし、調心部材114とワークWの孔Waとによる芯出しは、切削加工の初期に限定され、特許文献1と同様に切削加工中においては振動や衝撃によって同心度が阻害され、ブローチ111の切削刃部112にチッピング等の異常摩耗が発生することが懸念され、かつ工具寿命の低下及び加工精度の低下を招く要因となる。更に、経済加工速度で切削加工すると、接触する調心部材114によってワークWの孔Waに傷等を発生させるおそれがある。
However, the centering by the aligning
上記特許文献3のブローチホルダの案内装置によると、ブローチの切削刃部を保持するブローチホルダを断面多角形の角棒状に形成し、ブローチホルダを案内するワーク受け治具の案内孔もブローチホルダの断面形状に合わせて断面多角形にすることによって、ブローチホルダの片寄りや倒れが未然に回避でき、加工精度が向上する。
According to the broach holder guide device disclosed in
しかし、ブローチホルダの断面形状を断面多角形にすることから、ブローチの形状が制限され、ワークの孔形状が制限されると共に、高硬度の焼き入れ材を、高切削速度で切削加工すると、断面多角形に形成したブローチホルダによって被ワークWの孔Waに傷等を発生させるおそれがある。 However, since the cross-sectional shape of the broach holder is a polygonal cross-section, the shape of the broach is limited, the hole shape of the workpiece is limited, and when a hardened hardened material is cut at a high cutting speed, The broach holder formed in a polygonal shape may cause damage or the like in the hole Wa of the workpiece W.
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、高精度で効率よく切削加工が可能なブローチ及びブローチ装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention made in view of such a point is to provide a broach and a broach device capable of cutting with high accuracy and efficiency.
上記目的を達成する請求項1に記載のブローチの発明は、切削加工方向端部に設けられた前掴み部に連続して外周に複数の切削刃部が配列された円柱状のブローチガイド部が設けられ、ワークに穿設された孔に挿入して加工中心軸線に沿って上記切削加工方向に引き抜いて上記切削刃部によって上記ワークの孔に切削加工を施すブローチにおいて、芯出し治具に形成された上記加工中心軸線と同軸上に配置され上記ブローチガイド部が挿通可能なブローチ挿通孔に連続して切削加工方向に移行するに従って円錐状に拡径する治具側テーパ部に接触可能な、上記前掴み部とブローチガイド部との間に該ブローチガイド部と同軸上に設けられて前掴み部側からブローチガイド部側に移行するに従って漸次縮径する円錐状のブローチ側テーパ部を有することを特徴とする。
The invention of the broach according to
請求項1の発明によると、加工中心軸線と同軸上に配置された芯出し治具の治具側テーパ部と接触可能な前掴み部側からブローチガイド部側に移行するに従って漸次縮径する円錐状のブローチ側テーパ部を備えることから、ブローチ側テーパ部を治具側テーパ部に接触することによってブローチの芯出しが可能になり、ブローチとワークが高精度で同軸上に保持され、ブローチの切削加工方向への移動に伴ってブローチ側テーパ部が治具側テーパ部から離れてブローチによってワークに傷を生じさせることが回避でき、経済加工速度による切削加工が可能になりワークの加工精度の向上及び効率的な切削加工が可能になる。 According to the first aspect of the present invention, the cone gradually reduces in diameter as it moves from the front gripping portion side that can come into contact with the jig-side taper portion of the centering jig arranged coaxially with the machining center axis to the broach guide portion side. Since the broach side taper part is provided, the broach side taper part can be centered by contacting the broach side taper part with the jig side taper part, and the broach and workpiece are held coaxially with high accuracy. With the movement in the cutting direction, it can be avoided that the broach side taper part is separated from the jig side taper part and the work is damaged by the broach. Improvement and efficient cutting work become possible.
請求項2に記載の発明は、請求項1のブローチにおいて、上記ブローチガイド部は、上記ブローチ挿通孔の内径部と隙間を有して非接触でブローチ挿通孔に挿通可能であることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the broach of the first aspect, the broach guide portion has a gap with an inner diameter portion of the broach insertion hole and can be inserted into the broach insertion hole in a non-contact manner. To do.
請求項2の発明によると、切削加工中は、ワークの内径部とブローチのブローチガイド部が非接触状態に維持され、ブローチによってワークに傷等を発生させることなく経済加工速度で効率的に切削刃部によって切削加工することができる。また、切削加工中に、振動や衝撃に起因するブローチの振れ及び傾き等の挙動が生じた際には、芯出し治具のブローチ挿通孔の内径部とブローチガイド部の接触によってブローチの挙動が抑制され、ブローチによる加工精度が確保できる。
According to the invention of
請求項3に記載のブローチ装置の発明は、ブローチをワークに穿設された孔に挿入し、かつ加工中心軸線に沿って上記ブローチを切削加工方向に引き抜いて上記ワークの孔に切削加工を施すブローチ装置において、上記加工中心軸線と同軸上に配置され上記ブローチのブローチガイド部が挿通可能なブローチ挿通孔に連続して切削加工方向に移行するに従って円錐状に拡径する治具側テーパ部を有する芯出し治具と、切削加工方向端部に設けられた前掴み部に連続して外周に複数の切削刃部が配列された円柱状のブローチガイド部が設けられ、かつ上記前掴み部と上記ブローチガイド部との間に上記ブローチガイド部と同軸上で前掴み部側からブローチガイド部側に移行するに従って漸次縮径する円錐状で上記治具側テーパ部に接触可能なブローチ側テーパ部を有するブローチと、該ブローチの前掴み部をクランプして上記加工中心軸線に沿ってブローチを切削加工方向に引き抜く引き抜き装置とを備え、上記ブローチ挿通孔にブローチガイド部を挿通して上記治具側テーパ部にブローチ側テーパ部を接触させ、かつ上記前掴み部を上記引き抜き装置が上記前掴み部をクランプして加工中心軸線に沿って上記ブローチを上記切削加工方向に引き抜いて上記切削刃部によって上記ワークの孔に切削加工を施すことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the broach is inserted into a hole formed in the workpiece, and the broach is pulled out in the cutting direction along the machining center axis to cut the hole in the workpiece. In the broach device, a jig-side taper portion that is arranged coaxially with the machining center axis and expands in a conical shape as it moves in the cutting direction continuously to the broach insertion hole through which the broach guide portion of the broach can be inserted. A centering jig having a cylindrical broach guide portion having a plurality of cutting blades arranged on the outer periphery continuously to the front grip portion provided at the end in the cutting direction, and the front grip portion; Between the broach guide portion and the broach guide portion, a concentric shape that gradually decreases in diameter as it moves from the front gripping portion side to the broach guide portion side coaxially with the broach guide portion, and that can contact the jig side taper portion. A broach having a taper-side tapered portion, and a drawing device for clamping the front gripping portion of the broach and drawing the broach in the cutting direction along the machining center axis, and inserting the broach guide portion into the broach insertion hole Then, the broach side taper portion is brought into contact with the jig side taper portion, and the front grip portion is clamped by the pulling device and the broach is pulled out in the cutting direction along the processing center axis. Then, the hole of the workpiece is cut by the cutting blade portion.
請求項3の発明によると、加工中心軸線と同軸上に配置された芯出し治具に形成された円錐状に拡径する治具側テーパ部と、ブローチのブローチ側テーパ部とを接触することによってブローチの芯出しがなされてブローチとワークが高精度で同軸上に保持され、かつ引き抜き装置によってブローチを切削加工方向へ引く抜くことによりブローチ側テーパ部が治具側テーパ部から離れることで、ブローチによってワークに傷を生じさせることが回避でき、経済加工速度による切削加工が可能になりワークの加工精度の向上及び効率的な切削加工が可能になる。
According to the invention of
請求項4に記載の発明は、請求項3のブローチ装置において、上記ブローチガイド部は、上記ブローチ挿通孔の内径部と隙間を有して非接触で挿通可能であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the broaching device according to the third aspect, the broach guide portion has a gap with an inner diameter portion of the broach insertion hole and can be inserted in a non-contact manner.
請求項4の発明によると、切削加工中は、ワークの内径部とブローチのブローチガイド部が非接触状態に維持され、ブローチによってワークに傷等を発生させることなく経済加工速度で効率的に切削刃部によって切削加工することができる。また、切削加工中に、振動や衝撃に起因するブローチの振れ及び傾き等の挙動が生じた際には、芯出し治具のブローチ挿通孔の内径部とブローチガイド部の接触によってブローチの挙動が抑制されて加工精度が確保できる。
According to the invention of
請求項5に記載の発明は、請求項3または4のブローチ装置において、上記芯出し治具は、内周に上記治具側テーパ部が形成され、上記ワークの孔に進入すると共に治具側テーパ部と上記ブローチ側テーパ部との接触によって拡径して外径部が上記孔の内径部に接触してワークの芯出しをするワーク嵌合部を備えたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the broaching device according to the third or fourth aspect, the centering jig has the jig-side taper portion formed on the inner periphery thereof, and enters the hole of the work and is on the jig side. A workpiece fitting portion is provided that expands the diameter by contact between the taper portion and the broach side taper portion, and the outer diameter portion contacts the inner diameter portion of the hole to center the workpiece.
請求項5の発明によると、芯出し治具のワーク嵌合部をワークの孔に進入して治具側テーパ部とブローチ側テーパ部との接触によって拡径するワーク嵌合部の外径部を孔の内径部に接触させることによって、ワークの芯出しが確実に行える。
According to the invention of
請求項6に記載の発明は、請求項5のブローチ装置において、上記芯出し治具で芯出ししたワークをクランプするワーク押さえを備えたことを特徴とする。
The invention according to
請求項6の発明によると、ワーク押さえを備えることによってワークを芯出しした状態に保持することができ、加工精度が向上する。
According to the invention of
請求項7に記載の発明は、請求項3〜6のいずれかのブローチ装置において、上記切削刃部の工具材料が超微粒子系超硬合金で、切削速度が35m/min〜75m/minであることを特徴とする。
The invention according to
請求項7の発明によると、切削刃部の工具材料を超微粒子系超硬合金で、切削速度が35m/min〜75m/minに設定することで例えばHRC50〜HRC65の高硬度の焼き入れ材等の加工精度を確保しかつ効率的に加工できる。
According to the invention of
本発明によるブローチ及びブローチ装置によると、ブローチの前掴み部とブローチガイド部との間にブローチガイド部と同軸上で、加工中心軸線と同軸上に配置され芯出し治具に形成された円錐状に拡径する治具側テーパ部と接触可能な前掴み部側からブローチガイド部側に移行するに従って漸次縮径する円錐状のブローチ側テーパ部を備えることから、ブローチ側テーパ部を治具側テーパ部に接触することによってブローチの芯出しが可能になり、ブローチとワークが高精度で同軸上に保持され、ブローチの切削加工方向への移動に伴ってブローチのブローチ側テーパ部が芯出し治具の芯出し側テーパ部から離れることから、芯出しによりワークにブローチによって傷を生じさせることが回避でき、且つ経済加工速度による切削加工が可能になり、ワークの加工精度の向上及び効率的な切削加工が可能になる。 According to the broach and broaching device according to the present invention, the conical shape formed on the centering jig is arranged between the front gripping part of the broach and the broach guide part, coaxially with the broach guide part and coaxial with the processing center axis. Since it has a conical broach side taper portion that gradually decreases in diameter as it moves from the front gripping portion side that can come into contact with the jig side taper portion that expands to the broach guide portion side, the broach side taper portion is placed on the jig side The broach can be centered by contacting the taper, the broach and workpiece are held coaxially with high accuracy, and the broach side taper of the broach is centered as the broach moves in the cutting direction. Since it is away from the taper on the centering side of the tool, it can be avoided that the work is damaged by broaching by centering, and cutting can be performed at an economic processing speed. It becomes possible to improve the machining accuracy of the workpiece and efficient cutting.
以下、本発明のブローチ及びブローチ装置の実施の形態を図1乃至図11を参照して説明する。 Embodiments of the broach and broaching device of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1は本実施の形態におけるブローチ1の側面図であり、図2は図1のI−I線断面図である。ブローチ1は、ブローチ本体2と切削刃部7を備え、ブローチ本体2の切削加工方向端部にブローチ1を切削加工方向Fに引くための前掴み部3が設けられ、前掴み部3に連続してブローチ側テーパ部であるテーパ部4及び円柱状のブローチガイド部5が順に設けられ、他端にブローチ1を引き戻すための後掴み部6が設けられている。
FIG. 1 is a side view of the
ブローチガイド部5は、後述する芯出し治具31の内径部38との間に微小な隙間を有して非接触状態でブローチ挿入孔37に挿入可能な外径を有する円柱状で、ブローチガイド部5の後部範囲5aを除いて外周に、周方向に等間隔で軸方向に沿って切削刃部7が放射状に配列されている。切削刃部7を構成する工具材質は、例えば高硬度の焼入れ材を経済加工速度である35m/min〜75m/minの切削速度で切削加工を効率的に行うことが可能な超微粒子系超硬合金であって、少なくともすくい面及び刃先が硬質皮膜でコーティングされている。
The
テーパ部4は、前掴み部3側が大径であってブローチガイド部5側に移行するに従って漸次縮径する円錐状で、ブローチガイド部5と高精度で同軸上に設定されている。
The tapered
図3は、ブローチ装置10の概要を示す要部断面図である。ブローチ装置10は、貫通孔11aを備えた設備テーブル11を有している。設備テーブル11の上面11bに、貫通孔12aが開口してワークWを保持する支持台12が設けられている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an essential part showing an outline of the broaching
設備テーブル11の上面11bに、この上面11bと対向すると共に貫通孔15aが開口する上板15を有する治具本体14が設けられている。更に設備テーブル11の上面11bには、上下方向に延在する複数のプレートガイド16が立設されている。
On the
プレートガイド16に、ブッシュ17を介して設備テーブル11及び上板15と対向して第1プレート18が上下動自在に支持されている。第1プレート18には芯出し治具31を嵌装する芯出し治具装着孔19が開口すると共に、ワーク押さえ貫通孔20が穿設されている。この第1プレート18は、治具本体14の上板15に取り付けられた第1プレート上下動作用シリンダ21の伸縮動作によってプレートガイド16に案内されて上下動する。
A
上板15と第1プレート18との間に、上板15に設けられた第2プレート上下動作用シリンダ22の伸縮動作によって上下動する第2プレート23が設けられている。第2プレート23には貫通孔24が開口すると共に、第1プレート18に穿設されたワーク押さえ貫通孔20を貫通して先端25aが第1プレート18の下方に突出するワーク押さえ25の基端が取り付けられている。
Between the
更に、治具本体14の上板15の上方にブローチ1の後掴み部6をクランプしてブローチ1を上下移動するリフタ部26が配置されている。一方、上昇位置において設備テーブル11の貫通孔11a内に進入してブローチ1の前掴み部3をクランプし、ブローチ1を経済加工速度である例えば35m/min〜75m/minで下方に引き抜く引き抜き装置27のプルヘッド部28を備えている。
Further, a
これら設備テーブル11の貫通孔11a、上板15の貫通孔15a、第1プレート18の芯出し治具装着孔19、及び第2プレート23の貫通孔24、リフタ部26及びプルヘッド部28は、上下方向に延在する加工中心軸線aと同軸上に配置される。
The through
図4は、ワークWの概要を示す平面図であって、図1には図4のII−II線断面図が示されている。ワークWは略円筒状であって、軸方向に孔Waが貫通し、その内周面となる内径部Wbから軸方向に延在してブローチ1の切削刃部7によって仕上げ切削加工される溝Wcが放射状に形成されている。
FIG. 4 is a plan view showing an outline of the workpiece W, and FIG. 1 shows a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. The workpiece W has a substantially cylindrical shape, and a hole Wa extends in the axial direction. The groove extends in the axial direction from the inner diameter portion Wb serving as the inner peripheral surface of the workpiece W and is finish-cut by the
芯出し治具31は、図5に側面図を示し、かつ図6に図5の断面図、図7に図6のIII−III線断面図を示すように、第1プレート18の芯出し治具装着孔19に外周面33が嵌合する基部32と、外周面33に段部33aを介して連続すると共にワークWの孔Waに進入可能な外径部36を有するワーク嵌合部35とが同軸上に連続し、軸心に沿って同軸上に基部32の上端からワーク嵌合部35の先端に連続してブローチ1のブローチガイド部5が微小な隙間を有して非接触状態で挿通可能な内径部38を有するブローチ挿入孔37が貫通する略円筒状であって、基部32の上端外周に第1プレート18の上面に当接して結合されるフランジ部34が形成されている。
The centering
内径部38には軸方向に延在してブローチ1の切削刃部7が移動可能な逃げ溝40が放射状に形成されている。この逃げ溝40によってワーク嵌合部35が放射状に等分割され、ブローチ1の挿通による加工時に、ワーク嵌合部35の分割部(逃げ溝40部分)においてブローチ1の切削刃部7が通過し、ワーク嵌合部35外周においてブローチ1の切削刃部7によりワークWの溝Wcを仕上げ切削することが可能に構成されている。更に、内径部38の先端内周に沿ってワーク嵌合部35の先端35a側、即ち切削加工方向Fに移行するに従って円錐状に漸次拡径してブローチ1のテーパ部4と接触可能な治具側テーパ部であるテーパ部39が形成されている。
基部32の外周面33、ワーク嵌合部35の外径部36、内径部38及びテーパ部39は同軸上に配置され、外周面33を第1プレート18の芯出し治具装着孔19に嵌合して芯出し治具31を第1プレート18に装着することによって、これら基部32の外周面33、ワーク嵌合部35の外径部36、内径部38及びテーパ部39の軸心が加工中心軸線a上に配置される。
The outer
次に、このように構成されたブローチ1及びブローチ盤10によるワークWの切削加工について、図11のフローチャートに従って説明する。
Next, cutting of the workpiece W by the
図3に示すように第1プレート上下動作用シリンダ21及び第2プレート上下動作用シリンダ22が収縮して第1プレート18及び第2プレート23が上昇位置にあり、かつブローチ1の後掴み部6がリフタ部26によってクランプされてブローチ1が上昇位置に保持された状態で芯出し治具31のブローチ挿入孔37を貫通して芯出し治具31から下方にテーパ部4及び前掴み部3が突出した状態に保持されている。なお、芯出し治具31の逃げ溝40位置に対応してブローチ1の切削刃部7が位置するようブローチ1は保持される。そして、この状態でブローチ1の切削刃部7の対応位置に、仕上げ加工すべきワークWの溝Wcが位置するよう設備テーブル11上の支持台12にワークWをセットする(ステップS1)。
As shown in FIG. 3, the first plate up / down
次に、図8に示すようにリフタ部26を下降させる。リフタ部26の下降に伴ってブローチ1が加工中心軸線aに沿って切削加工方向Fに下降して芯出し治具31のブローチ挿入孔37内に進入し、前掴み部3がワークWの孔Wa及び支持台12の貫通孔12aを貫通して設備テーブル11の貫通孔11a内に進入している引き抜き装置27のプルヘッド部28にクランプされる(ステップS2)。
Next, the
このブローチ1の後掴む部6がリフタ部26にクランプされ、かつ前掴み部3がプルヘッド部28にクランプされた状態では、ブローチ1のテーパ部4がワークWの孔Wa内の下部範囲に位置している。
When the rear gripping
ブローチ1がリフタ部26及びプルヘッド部28に保持された状態で、第1プレート上下動作用シリンダ21の伸長により第1プレート18を下降させる。下降する第1プレート18に保持された芯出し治具31の先端35aがワークWの孔Wa内に進入してテーパ部39がブローチ1のテーパ部4に接触する(ステップS3)。
With the
この接触によって図9に図8のB部拡大図を示すように、ワークWの孔Wa内に進入し、逃げ溝40によって放射状に等分割されたワーク嵌合部35の先端35a側が互いに接触するテーパ部4及び芯出し治具31のテーパ部39に倣って押し拡げられて外径部36がワークWの孔Waの内径部Wbに接触して外径部36とワークWの内径部Wbとの間の間隙がなくなる。このテーパ部4とテーパ部39の接触及び外径部36と内径部Wbの接触、即ちテーパ部4とテーパ部39の間及び外径部36とワークWの内径部Wbの間のクリアランスが0になり相互のガタがなくなる。これにより、ワークWの孔Wa、芯出し治具31のブローチ挿入孔37及びブローチ1の軸心が加工中心軸線a上に高精度で保持され、ブローチ1及びワークWの芯出し精度が確保される。なお、このステップS3においてはワークWの端面と芯出し治具31の段部33aと間には隙間が確保され当接することはない。また、ブローチ1が直接ワークWに接することがなく、ブローチ1によってワークWに傷を生じることはない。
As shown in the enlarged view of part B of FIG. 8 in FIG. 9, this contact enters the hole Wa of the workpiece W and the
このワークW、芯出し治具31及びブローチ1が芯出しされた状態で、第2プレート上下動作用シリンダ22を伸長して第2プレート23を下降させ、第1プレート18のワーク押さえ貫通孔20から下方に突出するワーク押さえ25によってワークWを支持台12に押し付けて、ワークWを支持台12とワーク押さえ25によって芯出しされた状態でワークWをクランプする(ステップS4)。
In a state where the workpiece W, the centering
ワーク押さえ25によるワークWのクランプが完了すると、リフタ部26によるブローチ1の後掴み部6をアンクランプする。
When the clamping of the workpiece W by the
リフタ部26がブローチ1の後摘み部6をアンクランプした後に、引き抜き装置27のプルヘッド部28が加工中心軸線aに沿って下降動作し、プルヘッド部28に前掴み部3がクランプされているブローチ1を、図10に加工後の状態を示すように切削加工方向Fに引き抜き、ブローチ1の各切削刃部7によるワークWの溝Wcの切削加工を開始する(ステップS5)。
After the
このブローチ1の下降開始時までは、ブローチ1のテーパ部4と芯出し治具31のテーパ部39の接触によって、ブローチ1とワークWの孔Waが高精度で加工中心軸線a上に同芯状態で保持される。ブローチ1の下降に伴ってブローチ1のテーパ部4が芯出し治具31のテーパ部39から離れて切削刃部7によるワークWの溝Wcの切削を開始する。かつブローチ1が経済加工速度の例えば35m/min〜75m/minで下降する切削加工中は、芯出し治具31の内径部38とブローチ1のブローチガイド部5が若干の隙間を有して非接触状態でブローチガイド部5により内径部38に傷等を発生させることなく、加工精度を維持した良好な切削加工が行われる。また、この切削加工中に振動や衝撃に起因するブローチ1の振れ及び傾き等の挙動が生じた際には、芯出し治具31によりブローチガイド部5がワークWの内径部Wbに非接触状態を維持した状態で、かつブローチ1の切削加工精度に実質的に影響しない範囲の振れ及び傾き等の挙動によってブローチ1のブローチガイド部5が芯出し治具31の内径部38に接触してブローチ1の振れ及び傾き等の挙動が抑制され加工精度が確保される。
Until the start of the lowering of the
更に、ブローチ1が下降して切削刃部7がワークWから完全に離れ、切削加工終了し(ステップS6)、図10の加工後の状態を示すようにブローチ1をワークWの孔Waから完全に引き抜く。この切削刃部7がワークWから離れた切削加工終了後もブローチガイド部5の後部範囲5aが芯出し治具31の内径部38によってブローチ1の揺動等が抑制され、ブローチ1によるワークWの溝Wcの加工精度が確保できる。
Further, the
この切削加工後、第2プレート上下動作用シリンダ22を収縮して第2プレート23を上昇させ、ワーク押さえ25によるワークWのクランプを解除、即ちワークWをアンクランプ(ステップS7)すると共に、第1プレート上下動作用シリンダ21を収縮して第1プレート18を上昇させ、支持台12上のワークWを搬出する(ステップS8)。
After this cutting process, the second plate up-and-down
しかる後、プルヘッド部28を上昇してブローチ1を上昇させ、ブローチ1の後掴み部6をリフタ部26にクランプし、その後プルヘッド部28によるブローチ1の前掴み部3のクランプを解除する。そして、図3に示す位置にリフタ部26を上昇してブローチ1を上昇させ、かつプルヘッド部28を下降させて加工サイクルが終了する(ステップS9)。
Thereafter, the
従って、本実施の形態によると、ブローチ1のテーパ部4と芯出し治具31のテーパ部39の接触及び外径部36とワークWの内径部Wbの接触によって、ブローチ1とワークWの孔Waが高精度で同軸上に保持され状態で、ワークWの芯出しが確保できかつ下降するワーク押さえ25と支持台12によってワークWをクランプすることで、ブローチ1の切削刃部7によるワークWの溝Wcを切削加工する切削加工開始時までは、ブローチ1のテーパ部4と芯出し治具31のテーパ部39との接触によってブローチ1とワークWの孔Waが高精度で同軸上に保持され、ブローチ1の下降に伴ってブローチ1のテーパ部4が芯出し治具31のテーパ部39から離れ切削刃部7によるワークWの溝Wcの切削加工が行える。
Therefore, according to the present embodiment, the contact between the
更に、切削加工中は、ワークWの内径部Wbとブローチ1のブローチガイド部5が若干の隙間を有して非接触状態に維持され、ブローチ1によってワークWに傷等を発生させることなく経済加工速度で効率的に溝Wcを切削刃部7によって切削加工することができる。また、切削加工中に、振動や衝撃に起因するブローチ1の振れ及び傾き等の挙動が生じた際には、芯出し治具31の内径部38とブローチ1のブローチガイド部5の接触によってブローチ1の挙動が抑制され、切削刃部7がワークWから完全に離れた切削加工終了後もブローチガイド部5の後部範囲5aが芯出し治具31の内径部38によってブローチ1の揺動等が抑制され、ブローチ1によるワークWの溝Wcの加工精度が確保できる。
Further, during the cutting process, the inner diameter portion Wb of the workpiece W and the
よって、通常の切削加工全範囲に亘って、ワークW及びブローチ1の同軸状態が高精度で維持され、かつ切削刃部7を除いてワークWとブローチ1とが非接触状態に保持されて高精度で経済加工速度の切削加工が可能になり、また、切削加工中に、振動や衝撃に起因するブローチ1の振れ及び傾き等の挙動が生じた際には、芯出し治具31の内径部38とブローチ1のブローチガイド部5の接触によってブローチ1の挙動が抑制されて、優れた加工精度の加工製品が確保できると共に、ワークWとブローチ1の芯ズレが抑制されて切り込み量の偏りがなくなりブローチ1の切削刃部7にチッピング等の異常摩耗が回避できて工具寿命が向上する。
Therefore, the coaxial state of the workpiece W and the
(実施例)
芯出し治具31を使用しない従来の加工方法と、上記芯出し治具31及び上記ブローチ1を用いた加工方法で、HRC50〜HRC65の高硬度の焼き入れ材からなり内径部Wbが仕上げ加工されてバラツキ量が10μmのワークWの溝Wcを、ブローチガイド部5に対する切削刃部7の位置精度が4μmで、かつブローチガイド部5と内径部Wbとの間隙が7μm〜30μm、切削速度が35m/min〜75m/minで切削加工を行った。
(Example)
The inner diameter portion Wb made of a hardened HRC50 to HRC65 is finished by a conventional processing method that does not use the centering
この結果、切削加工されたワークWの内径部Wbを基準として、溝Wcに基準ピンを接触させた内接円の中心のズレを計測すると、図12に示すように芯出し治具31を用いない従来の切削加工では、加工精度が6μm〜18μmであるのに対し、本実施の形態の芯出し治具31及び芯出し治具31のテーパ部39に接触するテーパ部4を有するブローチ1を使用した切削加工によれば、加工精度が2μm〜4μmであり、大幅な加工精度の向上が確認できた。
As a result, when the deviation of the center of the inscribed circle in which the reference pin is brought into contact with the groove Wc is measured with reference to the inner diameter portion Wb of the cut workpiece W, the centering
1 ブローチ
2 ブローチ本体
3 前掴み部
4 テーパ部(ブローチ側テーパ部)
5 ブローチガイド部
7 切削刃部
10 ブローチ装置
12 支持台
25 ワーク押さえ
26 リフタ部
27 引き抜き装置
28 プルヘッド部
31 芯出し治具
32 基部
33 外周面
35 ワーク嵌合部
36 外径部
37 ブローチ挿入孔
38 内径部
39 テーパ部(治具側テーパ部)
40 逃げ溝
a 加工中心軸線
W ワーク
Wa 孔
Wb 内径部
Wc 溝
F 切削加工方向
1
DESCRIPTION OF
40 Escape Groove a Machining Center Axis W Work Wa Hole Wb Inner Diameter Wc Groove F Cutting Direction
Claims (7)
芯出し治具に形成された上記加工中心軸線と同軸上に配置され上記ブローチガイド部が挿通可能なブローチ挿通孔に連続して切削加工方向に移行するに従って円錐状に拡径する治具側テーパ部に接触可能な、上記前掴み部とブローチガイド部との間に該ブローチガイド部と同軸上に設けられて前掴み部側からブローチガイド部側に移行するに従って漸次縮径する円錐状のブローチ側テーパ部を有することを特徴とするブローチ。 A cylindrical broach guide part with a plurality of cutting blades arranged on the outer periphery is provided in succession to the front grip part provided at the end in the cutting direction, and is inserted into the hole drilled in the workpiece. In a broach that pulls out in the cutting direction along the axis and cuts the hole of the workpiece by the cutting blade part,
A jig-side taper that is arranged coaxially with the machining center axis formed in the centering jig and expands in a conical shape as it moves in the cutting direction continuously to the broach insertion hole through which the broach guide portion can be inserted. A conical broach that is provided between the front gripping part and the broach guide part and is coaxial with the broach guide part and gradually reduces in diameter as it moves from the front gripping part side to the broach guide part side. A broach having a side taper portion.
上記加工中心軸線と同軸上に配置され上記ブローチのブローチガイド部が挿通可能なブローチ挿通孔に連続して切削加工方向に移行するに従って円錐状に拡径する治具側テーパ部を有する芯出し治具と、
切削加工方向端部に設けられた前掴み部に連続して外周に複数の切削刃部が配列された円柱状のブローチガイド部が設けられ、かつ上記前掴み部と上記ブローチガイド部との間に上記ブローチガイド部と同軸上で前掴み部側からブローチガイド部側に移行するに従って漸次縮径する円錐状で上記治具側テーパ部に接触可能なブローチ側テーパ部を有するブローチと、
該ブローチの前掴み部をクランプして上記加工中心軸線に沿ってブローチを切削加工方向に引き抜く引き抜き装置とを備え、
上記ブローチ挿通孔にブローチガイド部を挿通して上記治具側テーパ部にブローチ側テーパ部を接触させ、かつ上記前掴み部を上記引き抜き装置が上記前掴み部をクランプして加工中心軸線に沿って上記ブローチを上記切削加工方向に引き抜いて上記切削刃部によって上記ワークの孔に切削加工を施すことを特徴とするブローチ装置。 In a broach device that inserts a broach into a hole drilled in a workpiece, and pulls out the broach in the cutting direction along the machining center axis to cut the hole in the workpiece.
A centering jig having a jig-side taper portion which is arranged coaxially with the machining center axis and expands in a conical shape as it moves in the cutting direction continuously to a broach insertion hole through which the broach guide portion of the broach can be inserted. Ingredients,
A cylindrical broach guide portion having a plurality of cutting blades arranged on the outer periphery is provided continuously to the front grip portion provided at the end in the cutting direction, and between the front grip portion and the broach guide portion. A broach having a conical shape whose diameter gradually decreases as it moves from the front gripping part side to the broaching guide part side on the same axis as the broaching guide part and having a broaching side taper part that can contact the jig side taper part,
A drawing device for clamping the front grip portion of the broach and drawing the broach in the cutting direction along the machining center axis;
The broach guide part is inserted into the broach insertion hole, the broach side taper part is brought into contact with the jig side taper part, and the front grip part is clamped by the pulling device along the center axis of machining. The broaching apparatus is characterized in that the broach is pulled out in the cutting direction and the hole of the workpiece is cut by the cutting blade portion.
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