JP4804917B2 - brooch - Google Patents
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Description
本発明は、長尺状の軸部に複数の切れ刃が軸部の軸方向に沿って配列されたブローチに関する。 The present invention relates to a blow switch a plurality of cutting edges on the shaft of the elongated are arranged along the axial direction of the shaft portion.
図18は、ブローチ200に作用する切削荷重を説明する図、図19は、ブローチ200に生ずる撓みを説明する図である。ブローチ200は、長尺状の軸部211から突出した複数の切れ刃210が軸方向に所定間隔をおいて複数段をなすように配列されており、各切れ刃210が軸部211の前部から後部に移行するに従い相似的に拡大するように形成されている。
FIG. 18 is a diagram for explaining a cutting load acting on the
そして、軸部211の前端部分である前掴み部201をブローチ加工機のクランプ部位にて強固にクランプして切削加工方向である軸方向前側に向かって移動させることによってワーク100にブローチ加工を施すように構成されている。
Then, the
また、ブローチ200の前掴み部201とブローチ200の後端部分である後掴み部202とをクランプして軸方向前側に向かって移動させることによってワーク100にブローチ加工を施すブローチ200もある。
There is also a
そして、従来より、ブローチの各切れ刃を構成する工具材質を超硬合金とし、各切れ刃を硬質皮膜でコーティングすることによって、チッピング等の異常摩耗を抑制しブローチの工具寿命を延ばす技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。超硬ブローチは、規定以上の摩耗状態や過大な切り込み量で切削したり、衝撃などが付加されると、通常のブローチよりも切れ刃の刃先が欠けやすいという特性を有している。 Conventionally, there is known a technology that extends the tool life of the broach by suppressing the abnormal wear such as chipping by coating the cutting edge with a hard coating made of cemented carbide as the tool material constituting each cutting edge of the broach. (For example, refer to Patent Document 1). The carbide broach has a characteristic that the cutting edge of the cutting edge is more easily chipped than a normal broach when it is cut with an excessive wear amount or an excessive cutting amount or an impact is applied.
ブローチ加工中の切れ刃210には、図18に示すように、ワーク100から切削荷重としてブローチ200の軸方向の荷重である主分力Fと軸方向に直交する方向の荷重である背分力Wとが作用する。
As shown in FIG. 18, the
かかる背分力Wは、図19(a)に示すように、例えば加工条件がブローチ200の前掴み部201のみをクランプして軸方向前側に向かってブローチ200を移動させる前掴み方式の場合には、ブローチ200の後側に移行するに従い漸次撓み量が大きくなってブローチ200の後端部分に最大撓み量δ1となる撓みを生じさせる。
As shown in FIG. 19A, the back component force W is, for example, when the processing condition is a front gripping method in which only the
また、図19(b)に示すように、加工条件がブローチ200の前掴み部201と後掴み部202をクランプして軸方向前側に向かって所定の移動速度及び荷重でブローチ200を移動させる両掴み方式の場合には、軸方向中央部分が最大撓み量δ2となる撓みを生じさせる。
Further, as shown in FIG. 19B, the processing conditions are such that the front gripping
ブローチ200の撓みは、切れ刃210に作用する背分力Wをさらに増大させ、切れ刃210の刃先に局所的な圧縮応力を発生させ、切れ刃210にチッピング等の異常摩耗を発生させ進行させる要因となっていた。
The bending of the
従って、例えば、加工条件が前掴み方式の場合には、ブローチ200の軸方向後側領域に最大撓みが発生し、一般的には殆ど摩耗しない最終仕上げ刃にチッピング等の異常摩耗が生じ、その異常摩耗に起因してワーク寸法精度が変化して、通常摩耗よりも短期にブローチ200の工具寿命に至るおそれがあった。
Therefore, for example, when the processing condition is the front gripping method, the maximum deflection is generated in the rear area in the axial direction of the
また、加工条件が両掴み方式の場合には、撓み量が最大となるブローチ200の軸方向中央領域に配設された切れ刃210に、最初に微少のチッピングが発生し、その後に急激に摩耗に至って異常摩耗となり、その後方の切れ刃210の切り込み量が増大して、後方の切れ刃210に次々に摩耗が移り、通常摩耗よりも短期にブローチ200の工具寿命に至るおそれがあった。
In addition, when the processing condition is the double gripping method, a slight chipping is first generated on the
そして、超硬ブローチの場合は、ブローチの撓みに起因して加えられる衝撃により切れ刃が欠損し、通常摩耗よりも短期にブローチの寿命に至るおそれがあった。 In the case of a carbide broach, the cutting edge is lost due to the impact applied due to the bending of the broach, and there is a risk that the life of the broach will be shortened in a shorter time than normal wear.
従って、これらの問題に鑑みてなされた本発明の目的は、ブローチの撓みに起因した工具寿命の低下を抑制することができるブローチを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention was made in view of these problems is to provide a blow switch capable of suppressing the reduction in resulting from tool life deflection brooch.
上記課題を解決する請求項1に記載の発明によるブローチは、長尺状の軸部に複数の切れ刃が前記軸部の軸方向に沿って配列されるとともに前記軸部の前端部と後端部がクランプされて、断面が凸状に湾曲する一対の縦壁部及び該縦壁部の先端部分間を結ぶ底壁部を有する凹溝が形成されたワークに対して相対的に前記軸部の軸方向に沿って軸方向前側に移動させることにより前記各切れ刃によって前記ワークを切削して前記ワークにブローチ加工を施すブローチにおいて、前記軸部の軸方向前側領域に配設されると共に、前記一対の縦壁部の溝深さ方向中間部分に向けて突出して該溝深さ方向中間部分をそれぞれ溝幅方向である取り代方向に向かって切削する第1の切れ刃と、前記軸部の軸方向中央領域に配設されると共に、前記第1の切れ刃による前記ワークのワーク切削面積よりも切削面積が小さく設定された第2の切れ刃とを有し、前記第2の切れ刃は、前記凹溝の縦壁部を該凹溝の溝深さ方向中間部分から溝深さ方向先端部分及び溝深さ方向基端部分のそれぞれに向かって前記一対の縦壁部の湾曲に沿う切削幅方向に沿って切削することを特徴とする。 Broach with the first aspect for solving the above-mentioned problems, the front end portion and the rear end of Rutotomoni the shank plurality of cutting edges are arranged along the axial direction of the shaft portion in the shaft portion of the elongated The shaft portion is relatively relative to the workpiece in which the portion is clamped and a concave groove having a pair of vertical wall portions curved in a convex shape and a bottom wall portion connecting the tip portions of the vertical wall portions is formed. In the broach for cutting the workpiece by the cutting blades and performing broaching on the workpiece by moving it forward in the axial direction along the axial direction of the shaft, and disposed in the axial front region of the shaft portion, A first cutting edge that protrudes toward an intermediate portion in the groove depth direction of the pair of vertical wall portions and cuts the intermediate portion in the groove depth direction toward a machining allowance direction that is a groove width direction; and the shaft portion. Disposed in the central region in the axial direction of the first cut A second cutting edge whose cutting area is set to be smaller than a workpiece cutting area of the workpiece by the blade, and the second cutting edge has a vertical wall portion of the concave groove and a groove depth of the concave groove. It cuts along the cutting width direction which follows the curve of a pair of above-mentioned vertical wall part toward each of a groove depth direction tip part and a groove depth direction base end part from a direction middle part .
請求項2に記載の発明によるブローチは、長尺状の軸部に複数の切れ刃が前記軸部の軸方向に沿って配列されるとともに前記軸部の前端部と後端部がクランプされて、断面が凸状に湾曲する一対の縦壁部及び該縦壁部の先端部分間を結ぶ底壁部を有する凹溝が形成されたワークに対して相対的に前記軸部の軸方向に沿って軸方向前側に移動させることにより前記各切れ刃によって前記ワークを切削して前記ワークにブローチ加工を施すブローチにおいて、前記軸部の軸方向前側領域に配設されると共に、前記一対の縦壁部の溝深さ方向基端部分及び溝深さ方向先端部分のそれぞれに向けて突出して前記溝深さ方向基端部分及び前記溝深さ方向先端部分をそれぞれ溝幅方向である取り代方向に向かって切削する第1の切れ刃と、前記軸部の軸方向中央領域に配設されると共に、前記第1の切れ刃による前記ワークのワーク切削面積よりもワーク切削面積が小さく設定された第2の切れ刃とを有し、前記第2の切れ刃は、前記凹溝の縦壁部を該凹溝の溝深さ方向基端部分及び溝深さ方向先端部分のそれぞれから溝深さ方向中間部分に向かって前記一対の縦壁部の湾曲に沿う切削幅方向に沿って切削することを特徴とする。 In the broach according to the second aspect of the present invention , a plurality of cutting blades are arranged on the long shaft portion along the axial direction of the shaft portion, and the front end portion and the rear end portion of the shaft portion are clamped. , Along the axial direction of the shaft portion relative to the workpiece formed with a concave groove having a pair of vertical wall portions curved in a convex shape and a bottom wall portion connecting the tip portions of the vertical wall portions. In the broach for cutting the workpiece with each of the cutting edges by moving the workpiece forward in the axial direction and broaching the workpiece, the broach is disposed in the axial front region of the shaft portion, and the pair of vertical walls Projecting toward the groove depth direction proximal end portion and the groove depth direction distal end portion of the groove, and projecting the groove depth direction proximal end portion and the groove depth direction distal end portion in the machining allowance direction, which is the groove width direction, respectively. First cutting edge that cuts toward the axial direction of the shaft portion A second cutting edge disposed in a central region and having a workpiece cutting area set smaller than a workpiece cutting area of the workpiece by the first cutting edge, Cutting width of the vertical wall portion of the concave groove along the curvature of the pair of vertical wall portions from the groove depth direction proximal end portion and the groove depth direction distal end portion toward the groove depth direction intermediate portion. It is characterized by cutting along the direction .
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載のブローチにおいて、前記軸部の軸方向後側領域に配設された第3の切れ刃を更に有し、該第3の切れ刃は、前記凹溝の縦壁部を溝深さ方向に亘って前記取り代方向に向かって切削する形状を有し、当該第3の切れ刃によるワーク切削面積が前記第2の切れ刃によるワーク切削面積よりも大きく設定されたことを特徴とする。
The invention described in claim 3 is the broach according to
請求項4に記載の発明によるブローチは、長尺状の軸部に複数の切れ刃が前記軸部の軸方向に向かって配列されるとともに前記軸部の前端部のみがクランプされて、断面が凸状に湾曲する一対の縦壁部及び該縦壁部の先端部分間を結ぶ底壁部を有する凹溝が形成されたワークに対して相対的に前記軸部の軸方向に沿って軸方向前側に移動させることにより前記各切れ刃によって前記ワークを切削して前記ワークにブローチ加工を施すブローチにおいて、前記軸部の軸方向前側領域に配設されると共に、前記一対の縦壁部の溝深さ方向中間部分に向けて突出して該溝深さ方向中間部分をそれぞれ溝幅方向である取り代方向に向かって切削する第1の切れ刃と、前記軸部の軸方向後側領域に配設されると共に、前記第1の切れ刃による前記ワークのワーク切削面積よりもワーク切削面積が小さく設定された第2の切れ刃とを有し、前記第2の切れ刃は、前記凹溝の縦壁部を該凹溝の溝深さ方向中間部分から溝深さ方向先端部分及び溝深さ方向基端部分のそれぞれに向かって前記一対の縦壁部の湾曲に沿う切削幅方向に沿って切削することを特徴とする。 The broach according to the invention described in claim 4 has a plurality of cutting edges arranged in an elongated shaft portion in the axial direction of the shaft portion, and only the front end portion of the shaft portion is clamped, and the cross section is Axial direction along the axial direction of the shaft portion relative to the workpiece formed with a concave groove having a pair of vertical wall portions curved in a convex shape and a bottom wall portion connecting the tip portions of the vertical wall portions. In the broach for cutting the workpiece by the cutting blades by moving to the front side and subjecting the workpiece to broaching, the broach is disposed in the axially front region of the shaft portion, and the grooves of the pair of vertical wall portions A first cutting edge that protrudes toward the intermediate portion in the depth direction and cuts the intermediate portion in the depth direction of the groove toward the machining allowance direction that is the groove width direction; and an axial rear side region of the shaft portion. And the workpiece by the first cutting edge A second cutting edge having a workpiece cutting area set smaller than the workpiece cutting area, and the second cutting edge extends the vertical wall portion of the concave groove from an intermediate portion in the groove depth direction of the concave groove. Cutting along the cutting width direction along the curvature of the pair of vertical wall portions toward the groove depth direction distal end portion and the groove depth direction proximal end portion, respectively .
請求項5に記載の発明によるブローチは、長尺状の軸部に複数の切れ刃が前記軸部の軸方向に沿って配列されるとともに前記軸部の前端部のみがクランプされて、断面が凸状に湾曲する一対の縦壁部及び該縦壁部の先端部分間を結ぶ底壁部を有する凹溝が形成されたワークに対して相対的に前記軸部の軸方向に沿って軸方向前側に移動させることにより前記各切れ刃によって前記ワークを切削して前記ワークにブローチ加工を施すブローチにおいて、前記軸部の軸方向前側領域に配設されると共に、前記一対の縦壁部の溝深さ方向基端部分及び溝深さ方向先端部分のそれぞれに向けて突出して前記溝深さ方向基端部分及び前記溝深さ方向先端部分をそれぞれ溝幅方向である取り代方向に向かって切削する第1の切れ刃と、 前記軸部の軸方向後側領域に配設されると共に、前記第1の切れ刃による前記ワークのワーク切削面積よりもワーク切削面積が小さく設定された第2の切れ刃とを有し、前記第2の切れ刃は、前記凹溝の縦壁部を該凹溝の溝深さ方向基端部分及び溝深さ方向先端部分のそれぞれから溝深さ方向中間部分に向かって前記一対の縦壁部の湾曲に沿う切削幅方向に沿って切削することを特徴とする。
In the broach according to the invention described in
請求項1に記載の発明によれば、前端部と後端部がクランプされた際の軸部の撓み量が大きくなる部位に配設された第2の切れ刃による切削面積を小さくして第2の切れ刃に作用する切削荷重を小さくし、軸部の撓み量が小さくなる部位に配設された第1の切れ刃に作用する切削荷重を大きくすることによって、前端部と後端部がクランプされた際の軸部の撓み量が大きくなる部位に配設された第2の切れ刃に作用する背分力を小さくし、軸部の撓み量が小さくなる部位に配設された第1の切れ刃に作用する背分力を大きくすることができる。
According to the invention described in
従って、ブローチ加工時におけるブローチの撓みを抑制することができ、軸部の最大撓み量を小さくすることができる。そして、ブローチの撓みに起因して各切れ刃に衝撃が加えられるのを防ぎ、チッピング等の異常摩耗の発生や進行を抑えてブローチの工具寿命を延ばすことができる。 Therefore, the bending of the broach at the time of broaching can be suppressed, and the maximum amount of bending of the shaft portion can be reduced. And it can prevent that an impact is applied to each cutting edge due to the bending of a broach, and can suppress the generation | occurrence | production and progress of abnormal wear, such as chipping, and can extend the tool life of a broach.
請求項2に記載の発明によれば、ブローチの前端部及び後端部をクランプしてブローチの軸方向前側に向かって移動させる際に、軸部の撓み量が小さくなる部位である軸部の軸方向前側領域に配設された第1の切れ刃は、ワークに凹設された凹溝の縦壁部の溝深さ方向基端部分及び溝深さ方向先端部分を取り代方向に向かって切削し、軸部の撓み量が大きくなる部位である軸部の軸方向中央領域に配設された第2の切れ刃は、ワークに凹設された凹溝の縦壁部を凹溝の溝深さ方向先端部分及び溝深さ方向基端部分から溝深さ方向中間部分に向かって切削幅方向に沿って切削する。 According to the second aspect of the present invention, when the front end portion and the rear end portion of the broach are clamped and moved toward the front side in the axial direction of the broach, the shaft portion, which is a portion where the amount of bending of the shaft portion is reduced, is reduced. The first cutting edge disposed in the front area in the axial direction has a groove depth direction proximal end portion and a groove depth direction distal end portion of the vertical wall portion of the recessed groove provided in the workpiece toward the machining allowance direction. The second cutting edge disposed in the axial central region of the shaft portion, which is a portion where the amount of bending of the shaft portion is increased, cuts the vertical wall portion of the recessed groove formed in the workpiece into the groove of the groove. Cutting is performed along the cutting width direction from the distal end portion in the depth direction and the proximal end portion in the groove depth direction toward the intermediate portion in the groove depth direction.
これにより、軸方向中央領域に配設された第2の切れ刃のワーク切削面積を小さくし、軸方向前側領域に配設された第1の切れ刃のワーク切削面積を大きくすることができ、軸方向中央領域に配設された第2の切れ刃に作用する背分力を小さくし、軸方向前側領域に配設された第1の切れ刃による背分力を大きくすることができる。Thereby, the work cutting area of the second cutting edge disposed in the axial central region can be reduced, and the work cutting area of the first cutting blade disposed in the axial front region can be increased, The back component force acting on the second cutting edge disposed in the central region in the axial direction can be reduced, and the back component force generated by the first cutting blade disposed in the front region in the axial direction can be increased.
従って、ブローチ加工時におけるブローチの撓みを抑制することができ、軸部の最大撓み量を小さくすることができる。そして、ブローチの撓みに起因して各切れ刃に衝撃が加えられるのを防ぎ、チッピング等の異常摩耗の発生や進行を抑えてブローチの工具寿命を延ばすことができる。 Therefore, the bending of the broach at the time of broaching can be suppressed, and the maximum amount of bending of the shaft portion can be reduced. And it can prevent that an impact is applied to each cutting edge due to the bending of a broach, and can suppress the generation | occurrence | production and progress of abnormal wear, such as chipping, and can extend the tool life of a broach.
請求項3に記載の発明によれば、ブローチの前端部及び後端部をクランプしてブローチの軸方向前側に向かって移動させる際に、軸部の撓み量が小さくなる部位である軸部の軸方向後側領域に配設された第3の切れ刃は、ワークに凹設された凹溝の縦壁部を溝深さ方向に亘って取り代方向に向かって切削する形状を有している。 According to the invention described in claim 3, when the front end portion and the rear end portion of the broach are clamped and moved toward the front side in the axial direction of the broach, the shaft portion which is a portion where the amount of bending of the shaft portion becomes small The third cutting edge disposed in the axial rear side region has a shape that cuts the vertical wall portion of the concave groove provided in the workpiece in the machining allowance direction over the groove depth direction. Yes.
これにより、ブローチの前端部及び後端部をクランプしてブローチの軸方向前側に向かって移動させる際に、軸部の撓み量が小さくなる部位に配設された第3の切れ刃のワーク切削面積を大きくして、軸部の撓み量が大きくなる部位に配設された第2の切れ刃に作用する背分力を小さくし、軸部の撓み量が小さくなる部位に配設された第3の切れ刃に作用する背分力を大きくすることができる。 Thus, by clamping the front and rear ends of the broach when moving toward the axial front side of the broach, the third cutting edge disposed on part position deflection amount of the shaft portion may turn smaller by increasing the workpiece cutting area, the second to reduce the back component force acting on the cutting edge, part position deflection amount of the shaft portion may turn smaller disposed section position deflection amount of the shank ing large It is possible to increase the back component force acting on the third cutting edge disposed in the.
従って、ブローチ加工時におけるブローチの撓みを抑制でき、軸部の最大撓み量を小さくすることができる。従って、ブローチの撓みに起因して各切れ刃に衝撃が加えられるのを防ぎ、各切れ刃のチッピング等の異常摩耗の発生や進行を抑えてブローチの工具寿命を延ばすことができる。 Therefore, the bending of the broach during the broaching process can be suppressed, and the maximum amount of bending of the shaft portion can be reduced. Therefore, it is possible to prevent an impact from being applied to each cutting edge due to the bending of the broach, and to suppress the occurrence and progress of abnormal wear such as chipping of each cutting edge, thereby extending the tool life of the broach.
請求項4に記載の発明によれば、前端部のみがクランプされた際の軸部の撓み量が大きくなる部位に配設された第2の切れ刃による切削面積を小さくして第2の切れ刃に作用する切削荷重を小さくし、軸部の撓み量が小さくなる部位に配設された第1の切れ刃に作用する切削荷重を大きくすることによって、前端部と後端部がクランプされた際の軸部の撓み量が大きくなる部位に配設された第2の切れ刃に作用する背分力を小さくし、軸部の撓み量が小さくなる部位に配設された第1の切れ刃に作用する背分力を大きくすることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the second cutting edge is reduced by reducing the cutting area by the second cutting edge disposed at the portion where the amount of deflection of the shaft portion when only the front end portion is clamped is increased. The front end portion and the rear end portion were clamped by reducing the cutting load acting on the blade and increasing the cutting load acting on the first cutting blade disposed in the portion where the amount of deflection of the shaft portion is small. The first cutting edge disposed at the portion where the amount of bending of the shaft portion is reduced by reducing the back force acting on the second cutting blade disposed at the portion where the amount of bending of the shaft portion increases. The back force acting on can be increased.
従って、ブローチ加工時におけるブローチの撓みを抑制でき、軸部の最大撓み量を小さくすることができる。従って、ブローチの撓みに起因して各切れ刃に衝撃が加えられるのを防ぎ、各切れ刃のチッピング等の異常摩耗の発生や進行を抑えてブローチの工具寿命を延ばすことができる。 Therefore, the bending of the broach during the broaching process can be suppressed, and the maximum amount of bending of the shaft portion can be reduced. Therefore, it is possible to prevent an impact from being applied to each cutting edge due to the bending of the broach, and to suppress the occurrence and progress of abnormal wear such as chipping of each cutting edge, thereby extending the tool life of the broach.
請求項5に記載の発明によれば、ブローチの前端部のみをクランプしてブローチの軸方向前側に向かって移動させる際に、軸部の撓み量が小さくなる部位である軸部の軸方向前側領域に配設された第1の切れ刃は、ワークに凹設された凹溝の縦壁部の溝深さ方向基端部分及び溝深さ方向先端部分を取り代方向に向かって切削し、軸部の撓み量が大きくなる部位である軸部の軸方向後側領域に配設された第2の切れ刃は、ワークに凹設された凹溝の縦壁部を凹溝の溝深さ方向先端部分及び溝深さ方向基端部分から溝深さ方向中間部分に向かって切削幅方向に沿って切削する。これにより、軸方向後側領域に配設された切れ刃のワーク切削面積を小さくし、軸方向前側領域に配設された切れ刃のワーク切削面積を大きくすることができ、軸方向後側領域に配設された切れ刃に作用する背分力を小さくし、軸方向前側領域に配設された切れ刃による背分力を大きくすることができる。
According to the invention described in
従って、ブローチ加工時におけるブローチの撓みを抑制でき、軸部の最大撓み量を小さくすることができる。従って、ブローチの撓みに起因して各切れ刃に衝撃が加えられるのを防ぎ、各切れ刃のチッピング等の異常摩耗の発生や進行を抑えてブローチの工具寿命を延ばすことができる。 Therefore, the bending of the broach during the broaching process can be suppressed, and the maximum amount of bending of the shaft portion can be reduced. Therefore, it is possible to prevent an impact from being applied to each cutting edge due to the bending of the broach, and to suppress the occurrence and progress of abnormal wear such as chipping of each cutting edge, thereby extending the tool life of the broach.
次に、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。図1は、本実施の形態を示すブローチの側面図、図2は、切れ刃Kの縦断面図、図3は、ブローチ加工前とブローチ加工後のワークの形状を示す図である。図3(a)は全体図、図3(b)は図3(a)のX部を拡大した図であり、図中の破線はブローチ加工後における凹溝の形状を示すものである。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a broach showing the present embodiment, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a cutting edge K, and FIG. 3 is a view showing the shape of a workpiece before and after broaching. FIG. 3A is an overall view, and FIG. 3B is an enlarged view of a portion X in FIG. 3A. A broken line in the drawing indicates the shape of the groove after broaching.
ブローチ1は、長尺状の丸棒形状を有しており、図1に示すように、軸方向前側から順番に前掴み部(前端部)2、前案内部3、切削刃部4、後案内部5、後掴み部(後端部)6が形成されている。そして、図示していないブローチ加工装置に、前掴み部2と後掴み部6をクランプし、切削加工方向である軸方向前側に向かって所定速度及び所定の引張力で引き抜くように移動させることによって、ワーク100(図3を参照)にブローチ加工を施すように加工条件が設定されている。
The
切削刃部4は、工具材質が超微粒子系超硬合金からなり、硬質皮膜でコーティングされている。超微粒子系超硬合金には、例えば粒径1μm以下のWCの微粉末を12%以下のCoをバインダとして焼結したものが用いられている。そして、硬質皮膜には、例えば酸化開始温度が800℃以上の特性を有する(TiAl)Nが用いられている。 The cutting blade portion 4 is made of an ultrafine particle cemented carbide and is coated with a hard coating. As the ultrafine particle cemented carbide, for example, a WC fine powder having a particle diameter of 1 μm or less sintered with Co of 12% or less as a binder is used. For the hard coating, for example, (TiAl) N having an oxidation start temperature of 800 ° C. or higher is used.
切削刃部4には、周方向に複数列及び軸方向に複数段をなすように複数の切れ刃Kが配列されており、ワーク100にブローチ加工を施すことによって、図3(a)及び図3(b)に示すように、断面が所定の曲率半径で凸状に湾曲する一対のR壁部(縦壁部)102とその一対のR壁部102の先端部分間を直線状に結ぶ底壁部103とを有する凹溝104を、中心穴101の内周面上に周方向に所定間隔をおいて複数凹設するように構成されている。
In the cutting blade portion 4, a plurality of cutting edges K are arranged so as to form a plurality of rows in the circumferential direction and a plurality of stages in the axial direction, and by performing broaching on the
各切れ刃Kは、仕上げ代を60μmよりも大きくして切れ刃K自体の熱処理に伴って生じた熱処理ひずみを完全に除去して形成されており、軸部11の外周面から径方向に突出して軸方向に延在する凸形状を有している。そして、図2に示すように、軸方向前側にすくい面20が形成され、軸方向に沿って逃げ面30が形成され、すくい面20と逃げ面30との稜線部分によってエッジ部40が形成されている。
Each cutting edge K is formed by making the finishing allowance larger than 60 μm and completely removing the heat treatment distortion caused by the heat treatment of the cutting edge K itself, and projecting radially from the outer peripheral surface of the
すくい面20は、ブローチ1の軸方向に直交する方向でかつブローチ1の径方向中心側から径方向外側に向かって移行するに従って漸次軸方向後側に移行し、ブローチ1の軸心に直交する方向に対してすくい角αだけ傾斜した面形状を有している。
The rake face 20 gradually moves to the rear side in the axial direction as it moves in the direction orthogonal to the axial direction of the
逃げ面30は、図2に示すように、軸方向前側から後側に向かって移行するに従い漸次ブローチ1の軸心側に移行するように傾斜形成されており、軸部11の軸心との間に逃げ角βを有するように形成されている。逃げ角βは、0.5°以下であると加工面粗さが悪化し、こすりによる焼けが発生し、1°以下では、こすりによる摩耗が発生して工具寿命が低下することから、ストレートランド(逃げ角0°)を持たずに、1°〜5°の範囲に設定されている。
As shown in FIG. 2, the
切り込み量は、HRC50〜HRC65の焼入材のワークを仕上げ切削加工する際に、5μmより小さいと切り込まず、その切れ刃Kに連続する次の切れ刃K+1の負担が過大になり、チッピングの発生原因となる一方、切り込み量が15μmを超えると、著しく切削荷重が増大して切削温度が上昇し、チッピングが発生して工具寿命の低下を招く原因となり、また、切削温度の上昇に伴っては先の温度が上昇して摩耗が激しくなり切削能率が低下することから、5μm〜15μmの範囲に設定されている。 When the cutting depth is less than 5 μm when the workpiece of the hardened material of HRC50 to HRC65 is finished and cut, if the cutting depth is less than 5 μm, the burden of the next cutting edge K + 1 that continues to the cutting edge K becomes excessive, and chipping On the other hand, if the depth of cut exceeds 15 μm, the cutting load will increase significantly, the cutting temperature will rise, chipping will occur and the tool life will be reduced, and as the cutting temperature increases Is set in the range of 5 μm to 15 μm because the previous temperature rises and wear becomes severe and the cutting efficiency decreases.
切削刃部4の各切れ刃Kは、図1に示すように、軸方向前側から順番に、粗削刃群P、中粗削刃群Q、中仕上げ刃群R、最終仕上げ刃群Sに分かれている。 As shown in FIG. 1, each cutting edge K of the cutting blade portion 4 is formed into a rough cutting blade group P, a medium rough cutting blade group Q, a medium finishing blade group R, and a final finishing blade group S in order from the front side in the axial direction. I know.
粗削刃群Pを形成する各切れ刃Kpは、熱処理された焼入材によって形成されたワーク100の熱処理ひずみを除去する粗削り用のものであり、ブローチ1の軸方向中央領域よりも軸方向前側に位置する軸方向前側領域にて軸方向に所定間隔をおいて複数設けられている。そして、軸方向前側の切れ刃Kpから軸方向後側の切れ刃Kpに移行するに従い漸次ワーク100の凹溝104が有するR壁部102の溝深さ方向中間部分をR壁部102の拡径方向(凹溝104の溝幅方向)である取り代方向に切り込むように形成されている。
Each cutting edge Kp forming the rough cutting blade group P is for rough cutting to remove heat treatment distortion of the
図4は、実施例1におけるブローチ1の粗削刃群Pを形成する各切れ刃Kpの形状を説明する軸方向矢視図である。図4に示すKpnは粗削刃群Pの軸方向前側からn番目の切れ刃を示し、Kpn+1は、切れ刃Kpnの軸方向後側に位置するn+1番目の切れ刃を示し、Kpn+2は、切れ刃Kpn+1の軸方向後側に位置するn+2番目の切れ刃を示している。そして、図5は、粗削刃群Pの各切れ刃Kpn〜Kpn+2によるワーク100の切削状態を示す図である。
FIG. 4 is an axial arrow view for explaining the shape of each cutting edge Kp forming the rough cutting blade group P of the
粗削刃群Pの各切れ刃Kpは、図4及び図5(a)〜図5(c)に示すように、軸方向前側の切れ刃Kpから軸方向後側の切れ刃Kpに移行するに従い漸次ワーク100の凹溝104が有するR壁部102の溝深さ方向中間部分を取り代方向に切り込むように形成されている。
As shown in FIGS. 4 and 5A to 5C, each cutting edge Kp of the rough cutting blade group P shifts from the cutting edge Kp on the front side in the axial direction to the cutting edge Kp on the rear side in the axial direction. Accordingly, the intermediate portion of the
切れ刃Kpの逃げ面31は、軸部11の外周面から互いに対をなして平行に立ち上がりR壁部102の溝深さ方向基端部分と対向する一対の側面部31a、31aと、一対の側面部31a、31aの頭頂部間を接続してR壁部102の溝深さ方向先端部分及び底壁部103と対向する上面部31bと、側面部31aと上面部31bとの間に面取り形成された曲面部31cとを有している。
The
そして、すくい面21と側面部31aとの間、すくい面21と上面部31bとの間、すくい面21と曲面部31cとの間の各稜線部分には、エッジ部41a、41b、41cが形成されている。
曲面部31cは、エッジ部41cがR壁部102と相似をなす曲率で凸状に湾曲するように形成されており、軸方向前側に位置する切れ刃Kpから軸方向後側に位置する切れ刃Kpに移行するに従いR壁部102の径方向外側(図4で矢印T1方向)に向かって移動するように形成されている。
The
従って、粗削刃群Pにおいて軸方向前側の切れ刃Kpから軸方向後側の切れ刃Kpに移行するに従い漸次ワーク100の凹溝104が有するR壁部102の溝深さ方向中間部分をR壁部104の拡径方向である取り代方向に切り込むことができる。
Therefore, in the rough cutting blade group P, the groove depth direction intermediate portion of the
図10は、実施例2におけるブローチ1の粗削刃群Pを形成する各切れ刃Kpの形状を説明する軸方向矢視図である。図10に示すKpnは粗削刃群Pの軸方向前側からn番目の切れ刃を示し、Kpn+1は、切れ刃Kpnの軸方向後側に位置するn+1番目の切れ刃を示し、Kpn+2は、切れ刃Kpn+1の軸方向後側に位置するn+2番目の切れ刃を示している。そして、図11は、粗削刃群Pの各切れ刃Kpn〜Kpn+2によるワーク100の切削状態を示す図である。
FIG. 10 is an axial arrow view for explaining the shape of each cutting edge Kp forming the rough cutting blade group P of the
各切れ刃Kpは、図10及び図11(a)〜図11(c)に示すように、軸方向前側の切れ刃Kpから軸方向後側の切れ刃Kpに移行するに従い漸次ワーク100の凹溝104が有するR壁部102の溝深さ方向基端部分と溝深さ方向先端部分とをR壁部102の拡径方向(凹溝104の溝幅方向)である取り代方向に切り込むように形成されている。
As shown in FIGS. 10 and 11 (a) to 11 (c), each cutting edge Kp is gradually recessed as the cutting edge Kp of the
切れ刃Kpの逃げ面35は、軸部11の外周面から互いに対をなして立ち上がり、R壁部102の溝深さ方向基端部分に沿って対向する下曲面部35a、R壁部102の溝深さ方向先端部分に沿って対向する上曲面部35b、R壁部102との間に所定の間隙を有して対向しかつ下曲面部35aと上曲面部35bとの間を接続する中間部35c、一対の上曲面部35bの頭頂部間を接続して底壁部103と対向する上面部35dを有している。
The
そして、すくい面25と下曲面部35aとの間、すくい面25と上曲面部35bとの間、すくい面25と中間部35cとの間、すくい面25と上面部35dとの間の各稜線部分には、エッジ部45a、45b、45c、45dが形成されている。
Each ridge line between the
下曲面部35aと上曲面部35bは、すくい面25との稜線部分に形成されるエッジ部45a、45bがR壁部102と相似をなす曲率で凸状に湾曲するように形成されている。そして、軸方向前側に位置する切れ刃Kpから軸方向後側に位置する切れ刃Kpに移行するに従いR壁部102の径方向外側(図10で矢印T4方向)に向かって移動するように形成されている。
The lower
従って、粗削刃群Pにおいて軸方向前側の切れ刃Kpから軸方向後側の切れ刃Kpに移行するに従い漸次ワーク100の凹溝104が有するR壁部102の中間部分をR壁部102の拡径方向である取り代方向に切り込むことができる。
Accordingly, in the rough cutting blade group P, the intermediate portion of the
中粗削刃群Qを形成する各切れ刃Kqは、ブローチ1の軸方向中央に位置する軸方向中央領域にて軸方向に所定間隔をおいて複数設けられている。そして、軸方向前側の切れ刃Kqから軸方向後側の切れ刃Kqに移行するに従い漸次ワーク100の凹溝104が有するR壁部102をR壁部102の円弧に沿った方向(凹溝104の溝深さ方向)である切削幅方向に切り込むように形成されている。
A plurality of cutting edges Kq forming the medium rough cutting blade group Q are provided at predetermined intervals in the axial direction in the axial central region located in the axial center of the
図6は、実施例1におけるブローチ100の中粗削刃群Qを形成する各切れ刃Kqの形状を説明する軸方向矢視図、図7は中粗削刃群Qの各切れ刃Kqによるワーク100の切削状態を示す図であり、図7(a)〜図7(c)は、中粗削刃群Qの各切れ刃Kqを軸方向前側から軸方向後側に順番に並べたものである。
FIG. 6 is an axial view illustrating the shape of each cutting edge Kq forming the medium rough cutting blade group Q of the
各切れ刃Kqは、図6及び図7(a)〜図7(c)に示すように、軸方向前側の切れ刃Kqから軸方向後側の切れ刃Kqに移行するに従い漸次ワーク100の凹溝104が有するR壁部102の溝深さ方向中間部分を切削幅方向に切り込むように形成されている。
As shown in FIGS. 6 and 7 (a) to 7 (c), each cutting edge Kq is gradually recessed as the cutting edge Kq of the
切れ刃Kqの逃げ面32は、軸部11の外周面から互いに対をなして平行に立ち上がりR壁部102の溝深さ方向基端部分と対向する一対の側面部32a、32aと、側面部32a、32aの頭頂部間を接続して底壁部103との間に所定の間隙を有して対向する上面部32bと、側面部32aと上面部32bとの間に面取り形成された曲面部32cとを有している。
The
側面部32a、32aは、すくい面22との稜線部分に形成されるエッジ部42a、42aが軸方向前側に位置する切れ刃Kqから軸方向後側に位置する切れ刃Kqに移行するに従い互いに離間する方向(図6で矢印H1方向)に向かって移動するように形成されている。
The
上面部32bは、すくい面22との稜線部分に形成されるエッジ部42b、42bが軸方向前側に位置する切れ刃Kqから軸方向後側に位置する切れ刃Kqに移行するに従い軸部11の径方向外側(図6で矢印H2方向)に向かって移動するように形成されている。
The
曲面部32cは、すくい面22との稜線部分に形成されるエッジ部42cがR壁部102に沿って凸状に湾曲し、軸方向前側に位置する切れ刃Kqから軸方向後側に位置する切れ刃Kqに移行するに従い切削幅方向に拡大するように形成されている。
The
従って、中粗削刃群Qにおいて軸方向前側の切れ刃Kqから軸方向後側の切れ刃Kqに移行するに従い漸次ワーク100の凹溝104が有するR壁部102の溝深さ方向中間部分をR壁部102の円弧に沿った方向である切削幅方向に切り込むことができる。
Accordingly, in the middle rough cutting blade group Q, the intermediate portion in the groove depth direction of the
図12は、実施例2におけるブローチ1の中粗削刃群Qを形成する切れ刃Kqの形状を説明する軸方向矢視図、図13は、中粗削刃群Qの各切れ刃Kqによるワーク100の切削状態を示す図であり、図13(a)〜図13(c)は、中粗削刃群Qの各切れ刃Kqを軸方向前側から軸方向後側に順番に並べたものである。
FIG. 12 is an axial view illustrating the shape of the cutting edge Kq that forms the medium rough cutting blade group Q of the
各切れ刃Kqは、図12及び図13(a)〜図13(c)に示すように、軸方向前側の切れ刃Kqから軸方向後側の切れ刃Kqに移行するに従い漸次ワーク100の凹溝104が有するR壁部102の溝深さ方向基端部分と溝深さ方向先端部分を切削幅方向でかつ互いに接近する方向に切り込むように形成されている。
As shown in FIGS. 12 and 13 (a) to 13 (c), each cutting edge Kq is gradually recessed in the
切れ刃Kqの逃げ面36は、軸部11の外周面から互いに対をなして立ち上がり、R壁部102の溝深さ方向基端部分に沿って対向する下曲面部36a、R壁部102の溝深さ方向先端部分に沿って対向する上曲面部36b、下曲面部36aと上曲面部36bとの間に介在されてR壁部102との間に所定の間隙を有して対向する中間部36c、一対の上曲面部36bの頭頂部間を接続して底壁部103と対向する上面部36d、下曲面部36aと中間部36cとの間で上面部36dとほぼ平行に延在する下段差部36e、上曲面部36bと中間部36cとの間で上面部36dとほぼ直交する方向に沿って延在する上段差部36fを有している。
The
そして、下曲面部36aとすくい面26との間、上曲面部36bとすくい面26との間、中間部36cとすくい面26との間、下段差部36eとすくい面26との間、上段差部36fとすくい面26との間の稜線部分にはエッジ部46a、46b、46c、46d、46e、46fが形成されている。
And between the lower
下曲面部36aと上曲面部36bは、軸方向前側に位置する切れ刃Kqから軸方向後側に位置する切れ刃Kqに移行するに従い切削幅方向に沿って互いに接近する方向(図12で矢印H3方向)に向かって広がり、エッジ部46aとエッジ部46bがR壁部102の円弧に沿って互いに接近して中間部36cを漸次狭める方向に移動するようになっている。
The lower
従って、中粗削刃群Qにおいて軸方向前側の切れ刃Kqから軸方向後側の切れ刃Kqに移行するに従い漸次ワーク100の凹溝104が有するR壁部102の溝深さ方向中間部分をR壁部102の円弧に沿った方向である切削幅方向に切り込むことができる。
Accordingly, in the middle rough cutting blade group Q, the intermediate portion in the groove depth direction of the
中仕上げ刃群Rを形成する各切れ刃Krは、ブローチ1の軸方向中央領域よりも軸方向後側に位置する軸方向後側領域にて軸方向に所定間隔をおいて複数設けられている。そして、軸方向前側の切れ刃Krから軸方向後側の切れ刃Krに移行するに従い漸次ワーク100の凹溝104が有するR壁部102をR壁部102の拡径方向(凹溝104の溝幅方向)である取り代方向に切り込むように形成されている。
A plurality of cutting edges Kr forming the intermediate finishing blade group R are provided at predetermined intervals in the axial direction in an axial rear side region located on the axial rear side of the axial direction central region of the
図8は、実施例1におけるブローチ1の中仕上げ刃群Rを形成する切れ刃Krの形状を説明する軸方向矢視図、図9は、中仕上げ刃群Rの各切れ刃Krによるワーク100の切削状態を示す図であり、図9(a)から図9(c)は、中仕上げ刃群Rの各切れ刃Krを軸方向前側から軸方向後側に順番に並べたものである。
FIG. 8 is an axial view for explaining the shape of the cutting edge Kr forming the intermediate finishing blade group R of the
また、図14は、実施例2におけるブローチ1の中仕上げ刃群Rを形成する切れ刃Krの形状を説明する軸方向矢視図、図15は、中仕上げ刃群Rの各切れ刃Krによるワーク100の切削状態を示す図であり、図15(a)から図15(c)は、中仕上げ刃群Rの各切れ刃Krを軸方向前側から軸方向後側に順番に並べたものである。
14 is an axial view for explaining the shape of the cutting edge Kr that forms the intermediate finishing blade group R of the
各切れ刃Krは、図8、図9、図14、図15に示すように、軸方向前側の切れ刃Krから軸方向後側の切れ刃Krに移行するに従い漸次ワーク100の凹溝104が有するR壁部102をそのR壁部102の円弧に沿った方向全長に亘って取り代方向に切り込むように形成されている。
As shown in FIGS. 8, 9, 14, and 15, each cutting edge Kr has a
切れ刃Krの逃げ面33は、軸部11の外周面から互いに対をなして立ち上がる一対の曲面部33aと、これら一対の曲面部33aの頭頂部間を接続して底壁部103と対向する平面状の上面部33bとを有しており、曲面部33aとすくい面23との間、及び上面部33bとすくい面23との間の稜線部分には、エッジ部43a、43bが形成されている。
The
曲面部33aは、すくい面23との稜線部分に形成されるエッジ部43aがR壁部102と相似をなす曲率で凸状に湾曲するように形成されている。そして、軸方向前側に位置する切れ刃Krから軸方向後側に位置する切れ刃Krに移行するに従い互いに離間する方向(図8及び図14で矢印T3方向)に向かって移動してR壁部102の拡径方向に移動するように形成されている。
The
従って、中仕上げ刃群Rにおいて軸方向前側の切れ刃Krから軸方向後側の切れ刃Krに移行するに従い漸次ワーク100の凹溝104が有するR壁部102をR壁部102の円弧に沿った方向全長に亘ってR壁部102の拡径方向である取り代方向に切り込むことができる。
Accordingly, in the intermediate finishing blade group R, the
最終仕上げ刃群Sの切れ刃Ksは、最終的にワーク100の加工寸法を決定するものであり、ブローチ1の軸方向後側領域よりもさらに軸方向後側に位置する軸方向最後部領域にて軸方向に所定間隔をおいて複数設けられている。そして、軸方向前側の切れ刃Ksに対して切り込み方向のバラツキ量が0μm〜4μm以内に収まるように設定されている。
The cutting edge Ks of the final finishing blade group S finally determines the machining dimension of the
上記構成を有するブローチ1を用いたワーク100へのブローチ加工は、まず、図示していないブローチ加工機にワーク100を固定する。そして、ワーク100に予め穿設されている中心穴101にブローチ1の前掴み部2を挿通してブローチ加工機のクランプ部にクランプさせ、ブローチの後掴み部6をブローチ加工機の後端支持部に支持する。
In broaching the
そして、ブローチ加工機を作動させてクランプ部をブローチ1の切削加工方向である軸方向前側に向かって所定の移動速度及び荷重で移動させ、後掴み部6を支持している後端支持部をクランプ部と同期してブローチ1の軸方向前側に向かって移動させる。
Then, the broaching machine is operated to move the clamp portion toward the front side in the axial direction that is the cutting direction of the
ワーク100は、ブローチ1の移動により、粗削刃群P、中粗削刃群Q、中仕上げ刃群R、最終仕上げ刃群Sの各切れ刃KによってR壁部102が切削されて所望の寸法形状を有する凹溝104が形成される。
In the
上記の加工条件では、ブローチ1の撓み量は、ブローチ1の軸方向前側から軸方向中央に移行するに従い漸次増大し、軸方向中央から軸方向後側に移行するに従い漸次減少し、ブローチ1の軸方向中央領域の撓み量が最も大きくなることが予測される。以下の式(1)は、上記加工条件に応じてブローチ1に発生する最大撓み量δmaxを示す式である。
Under the above processing conditions, the amount of bending of the
δmax=(WL3)/(192EI)……(1)
(W:背分力、L:軸方向長さ、E:縦弾性係数、I:断面2次モーメント)
そして、ブローチ1の切削荷重は、切れ刃Kの切削面積(切削幅h×切り込み量t)に比例しており、切削面積が大きければ切削荷重も大きくなり、切削面積が小さければ切削荷重も小さくなる。
δmax = (WL 3 ) / (192EI) (1)
(W: Back component force, L: Axial length, E: Longitudinal elastic modulus, I: Cross section secondary moment)
The cutting load of the
また、ブローチ1は、各切れ刃Kによるワーク100の切削面積が軸部11の軸方向位置に応じて調整されている。具体的には、ブローチ1の軸方向中央領域に形成されている中粗削刃群Qの各切れ刃Kqは、軸方向前側の切れ刃Kqから軸方向後側の切れ刃Kqに移行するに従い漸次ワーク100の凹溝104が有するR壁部102をR壁部102の円弧に沿った方向(溝深さ方向)である切削幅方向に切り込むように形成されている。
Further, in the
一方、ブローチ1の軸方向前側領域に形成されている粗削刃群Pの各切れ刃Kpと、軸方向後側領域に形成されている中仕上げ刃群Rの各切れ刃Krは、軸方向前側の切れ刃Kp、Krから軸方向後側の切れ刃Kp、Krに移行するに従い漸次ワーク100の凹溝104が有するR壁部102をR壁部102の拡径方向(溝幅方向)である取り代方向に切り込むように形成されている。
On the other hand, each cutting edge Kp of the rough cutting blade group P formed in the axial front side region of the
従って、ブローチ1の軸方向中央領域におけるワーク100の切削面積を、軸方向前側領域及び軸方向後側領域におけるワーク100の切削面積よりも小さくすることができ、ブローチ1の軸方向中央領域に作用する切削荷重をブローチ1の軸方向前側領域及び軸方向後側領域よりも小さくすることができる。これにより、ブローチ1の軸方向中央領域に作用する背分力を小さくし、軸方向前側領域及び軸方向後側領域に作用する背分力を大きくすることができる。
Therefore, the cutting area of the
従って、上記加工条件に基づいて予測されるブローチ1の撓みを抑制して軸部11の最大撓み量δmaxを積極的に小さくすることができ、ブローチ1の撓みに起因した各切れ刃Kのチッピング等の発生を抑えて、ブローチ1の工具寿命を延ばすことができる。
Therefore, it is possible to positively reduce the maximum deflection amount δmax of the
図16は、HRC50〜HRC65相当の焼入材からなるワーク100にブローチ加工を施した場合における切削荷重の変化を示したグラフであり、図17は、ブローチの工具寿命の実験結果を示すグラフである。
FIG. 16 is a graph showing changes in cutting load when broaching is performed on the
図16及び図17に示す従来とは、軸方向前側から軸方向後側に移行するに従い各切れ刃が相似状に拡大する従来のブローチ200を用いて前掴み方式によりワーク100にブローチ加工を施した際のデータであり、図16及び図17に示す本発明とは、本実施の形態におけるブローチ1を用いて両掴み方式によってワーク100にブローチ加工を施した際のデータである。
16 and 17, the
従来のブローチに作用する切削荷重は、図16に破線で示すように、軸方向前側から軸方向後側に移行するに従い漸次増大するように変化している。従って、前掴み方式ではブローチ200の撓み量が大きくなる軸方向後側に移行するに従いブローチ200に作用する背分力Wも大きくなる。その結果、ブローチ200に大きな撓みが生じ、切れ刃210に衝撃が加わり、チッピング等の異常摩耗を生ずることが懸念される。
The cutting load acting on the conventional broach changes so as to gradually increase as it shifts from the front side in the axial direction to the rear side in the axial direction, as indicated by a broken line in FIG. Therefore, in the front gripping method, the back component force W acting on the
これに対し、本発明のブローチ1に作用する切削荷重は、図16に実線で示すように、ブローチ1の軸方向前側領域と軸方向後側領域で大きい値となり、軸方向中央領域で小さい値となるように変化する。
On the other hand, the cutting load acting on the
従って、上記加工条件に基づいて最大撓み量δmaxが生ずると予測される部分であるブローチ1の軸方向中央領域に作用する背分力Wを、軸方向前側領域及び軸方向後側領域よりも小さくすることができ、ブローチ1の撓みを抑制して最大撓み量を積極的に小さくすることができる。これにより、ブローチ1の撓みに起因した切れ刃Kへの衝撃の付与を防ぎ、チッピング等の異常摩耗の発生や進行を抑制して、従来よりもブローチ1の工具寿命を延ばすことができる。
Accordingly, the back component force W acting on the central region in the axial direction of the
図17に示す実験結果によれば、従来のブローチ200の工具寿命は、総切削長が約150mであるのに対し、本発明のブローチ1の工具寿命は、総切削長が約270mであり、工具寿命が約2倍近くまで延びたことがわかる。
According to the experimental results shown in FIG. 17, the tool life of the
また、上記構成を超硬ブローチに適用した場合には、ワーク硬さHRC50〜HRC65相当の焼入材の仕上げ加工を高精度で且つ安価に施すことができる。また、仕上げ代も150μm以上とすることができ、熱処理歪みを完全に除去することができる。 Moreover, when the said structure is applied to a cemented carbide broach, the finishing process of the hardening material equivalent to workpiece | work hardness HRC50-HRC65 can be given with high precision and low cost. Further, the finishing allowance can be 150 μm or more, and the heat treatment distortion can be completely removed.
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施の形態では、加工条件が両掴み方式である場合を例に説明したが、加工条件が前掴み方式である場合にも適用することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the case where the processing condition is the double gripping method has been described as an example, but the present invention can also be applied to the case where the processing condition is the front gripping method.
加工条件が前掴み方式である場合、ブローチ1はブローチ1の軸方向後側に移行するに従い撓み量が大きくなるように撓むことが予測される。従って、ブローチ1の軸方向前側から軸方向後側に移行するに従い切削荷重が小さくなるように、例えば切れ刃Kの切り込み方向が取り代方向から切削幅方向に漸次変更するように切れ刃の形状を変えてもよい。
When the processing condition is the front gripping method, it is predicted that the
1 ブローチ
2 前掴み部(前端部)
6 後掴み部(後端部)
11 軸部
20、21、22、23、25、26 すくい面
30、31、32、33、35、36 逃げ面
40、41c、42c、43a、45a、45b、46e、46f エッジ部
100 ワーク
101 中心穴
102 R壁部(縦壁部)
103 底壁部
104 凹溝
K 切れ刃
P 粗削刃群
Q 中粗削刃
R 中仕上げ刃群
S 最終仕上げ刃群
1
6 Rear grip (rear end)
11
103
Claims (5)
前記軸部の軸方向前側領域に配設されると共に、前記一対の縦壁部の溝深さ方向中間部分に向けて突出して該溝深さ方向中間部分をそれぞれ溝幅方向である取り代方向に向かって切削する第1の切れ刃と、
前記軸部の軸方向中央領域に配設されると共に、前記第1の切れ刃による前記ワークのワーク切削面積よりも切削面積が小さく設定された第2の切れ刃とを有し、
前記第2の切れ刃は、前記凹溝の縦壁部を該凹溝の溝深さ方向中間部分から溝深さ方向先端部分及び溝深さ方向基端部分のそれぞれに向かって前記一対の縦壁部の湾曲に沿う切削幅方向に沿って切削することを特徴とするブローチ。 Are front and rear ends are clamped elongated plurality of cutting edges to the axis of the are arranged along the axial direction of the shaft portion Rutotomoni the shaft portion, a pair of vertical cross section is curved in a convex shape By moving the wall portion and the front wall in the axial direction along the axial direction of the shaft portion relative to the work in which the concave groove having the bottom wall portion connecting the tip portion of the vertical wall portion is formed, In a broach that cuts the workpiece with a cutting edge and performs broaching on the workpiece,
The axial direction front side region of the shaft portion, and projects toward the intermediate portion in the groove depth direction of the pair of vertical wall portions, and the intermediate portion in the groove depth direction is the machining allowance direction that is the groove width direction, respectively. A first cutting edge that cuts toward
A second cutting edge that is disposed in an axial central region of the shaft portion and has a cutting area set smaller than a work cutting area of the workpiece by the first cutting edge;
The second cutting edge includes the pair of vertical walls extending from the middle portion in the groove depth direction of the groove toward the distal end portion in the groove depth direction and the proximal end portion in the groove depth direction. A broach that cuts along a cutting width direction along a curve of a wall portion .
前記軸部の軸方向前側領域に配設されると共に、前記一対の縦壁部の溝深さ方向基端部分及び溝深さ方向先端部分のそれぞれに向けて突出して前記溝深さ方向基端部分及び前記溝深さ方向先端部分をそれぞれ溝幅方向である取り代方向に向かって切削する第1の切れ刃と、The groove depth direction base end is disposed in the axial front side region of the shaft portion and protrudes toward the groove depth direction proximal end portion and the groove depth direction distal end portion of the pair of vertical wall portions. A first cutting edge that cuts the portion and the tip portion in the groove depth direction toward the machining allowance direction that is the groove width direction, and
前記軸部の軸方向中央領域に配設されると共に、前記第1の切れ刃による前記ワークのワーク切削面積よりもワーク切削面積が小さく設定された第2の切れ刃とを有し、A second cutting edge that is disposed in a central region in the axial direction of the shaft portion and has a workpiece cutting area set smaller than a workpiece cutting area of the workpiece by the first cutting edge;
前記第2の切れ刃は、前記凹溝の縦壁部を該凹溝の溝深さ方向基端部分及び溝深さ方向先端部分のそれぞれから溝深さ方向中間部分に向かって前記一対の縦壁部の湾曲に沿う切削幅方向に沿って切削することを特徴とするブローチ。The second cutting edge includes the pair of vertical walls extending from the groove depth direction base end portion and the groove depth direction distal end portion of the groove toward the groove depth direction intermediate portion. A broach that cuts along a cutting width direction along a curve of a wall portion.
該第3の切れ刃は、前記凹溝の縦壁部を溝深さ方向に亘って前記取り代方向に向かって切削する形状を有し、当該第3の切れ刃によるワーク切削面積が前記第2の切れ刃によるワーク切削面積よりも大きく設定されたことを特徴とする請求項1または2に記載のブローチ。 A third cutting edge disposed in the axially rear region of the shaft portion;
The third cutting edge has a shape in which the vertical wall portion of the concave groove is cut in the machining allowance direction over the groove depth direction, and the work cutting area by the third cutting edge is the first cutting edge. The broach according to claim 1 or 2, wherein the broach is set to be larger than a workpiece cutting area by two cutting edges .
前記軸部の軸方向前側領域に配設されると共に、前記一対の縦壁部の溝深さ方向中間部分に向けて突出して該溝深さ方向中間部分をそれぞれ溝幅方向である取り代方向に向かって切削する第1の切れ刃と、The axial direction front side region of the shaft portion, and projects toward the intermediate portion in the groove depth direction of the pair of vertical wall portions, and the intermediate portion in the groove depth direction is the machining allowance direction that is the groove width direction, respectively. A first cutting edge that cuts toward
前記軸部の軸方向後側領域に配設されると共に、前記第1の切れ刃による前記ワークのワーク切削面積よりもワーク切削面積が小さく設定された第2の切れ刃とを有し、A second cutting edge that is disposed in an axial rear side region of the shaft portion and has a workpiece cutting area set smaller than a workpiece cutting area of the workpiece by the first cutting edge;
前記第2の切れ刃は、前記凹溝の縦壁部を該凹溝の溝深さ方向中間部分から溝深さ方向先端部分及び溝深さ方向基端部分のそれぞれに向かって前記一対の縦壁部の湾曲に沿う切削幅方向に沿って切削することを特徴とするブローチ。The second cutting edge includes the pair of vertical walls extending from the middle portion in the groove depth direction of the groove toward the distal end portion in the groove depth direction and the proximal end portion in the groove depth direction. A broach that cuts along a cutting width direction along a curve of a wall portion.
前記軸部の軸方向前側領域に配設されると共に、前記一対の縦壁部の溝深さ方向基端部分及び溝深さ方向先端部分のそれぞれに向けて突出して前記溝深さ方向基端部分及び前記溝深さ方向先端部分をそれぞれ溝幅方向である取り代方向に向かって切削する第1の切れ刃と、The groove depth direction base end is disposed in the axial front side region of the shaft portion and protrudes toward the groove depth direction proximal end portion and the groove depth direction distal end portion of the pair of vertical wall portions. A first cutting edge that cuts the portion and the tip portion in the groove depth direction toward the machining allowance direction that is the groove width direction, and
前記軸部の軸方向後側領域に配設されると共に、前記第1の切れ刃による前記ワークのワーク切削面積よりもワーク切削面積が小さく設定された第2の切れ刃とを有し、A second cutting edge that is disposed in an axial rear side region of the shaft portion and has a workpiece cutting area set smaller than a workpiece cutting area of the workpiece by the first cutting edge;
前記第2の切れ刃は、前記凹溝の縦壁部を該凹溝の溝深さ方向基端部分及び溝深さ方向先端部分のそれぞれから溝深さ方向中間部分に向かって前記一対の縦壁部の湾曲に沿う切削幅方向に沿って切削することを特徴とするブローチ。The second cutting edge includes the pair of vertical walls extending from the groove depth direction base end portion and the groove depth direction distal end portion of the groove toward the groove depth direction intermediate portion. A broach that cuts along a cutting width direction along a curve of a wall portion.
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