JP4846427B2 - 内面ブローチの芯出しガイド構造 - Google Patents

Description

本発明は、内面ブローチの芯出しガイド構造に関し、特に高加工精度及び安定した切削加工が可能な内面ブローチの芯出しガイド構造に関する。

ワークに予め穿設された孔の内周を切削加工するブローチ加工に使用される内面ブローチは、その内面ブローチを切削加工方向に引き抜くための前摘み部、切削刃部、後摘み部が設けられた軸状に形成されている。そして、ブローチ加工装置のテーブルの所定位置にワークをセットし、リトリュービングヘッドに内面ブローチの後摘み部を係止し、リトリュービングヘッドを下降させて内面ブローチの先端側となる前摘み部をワークの孔に進入させ、プルヘッドによって前摘み部をクランプして切削加工方向に引き抜くことによって、切削刃部の切り刃によってワークの内周を切削加工する。

こうした内面ブローチ、特に硬度が４５〜６５ＨＲＣといった高硬度材の切削加工に使用される内面ブローチの切り刃は、一般にストレートランドが無い、即ち切り刃の逃げ面が逃げ角を有して形成されることから、切り刃が損耗したときにすくい面を再研削すると寸法変化が生じて切れ味が低下する。特に、高硬度材の仕上げ用ブローチ加工においては、逃げ角０°としてストレートランドをつけると、逃げ面の擦りが異常に大きくなり、加工面の粗さが悪化するため、ストレートランドをつけることができない。

また、組立式の内面ブローチにおいて切り刃が形成されるブレードの材質に超硬合金やＣＢＮ等を使用した仕上げ用内面ブローチでは、最終仕上げ精度が高いので再研削で外径が減ると使用に耐えられなくなる。また、ブレードの材質に超硬合金やＣＢＮ等の高価な材料を使用する場合、コスト面で好ましくない。

この対策として、ブローチホルダの外周面に長手方向に延在する複数のブレード取付溝を形成し、各ブレード取付溝に超硬合金製の切り刃を有するブレードを組み付ける組立式内面ブローチにおいて、ブレードの底面と取付溝の底面との間にスペーサまたはシム等の寸法調整部材を挿入し、ブレードをボルトによって固定する内面ブローチが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、組立式内面ブローチにおいて、ブローチホルダの外周面に形成されるブレード組付溝の底面を周方向に向けて軸線との間隔が漸次大きくなるように傾斜させ、ブレード組付溝に組み付けられるブレードを組付溝の底面に沿って移動して切刃外径を調整して固定することも知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−３３０３０７号公報 特開２００４−２９１０９８号公報

上記特許文献１に開示される内面ブローチによると、切り刃の損耗が進行した際、すくい面を再研削することによって切り刃を再生して使用でき、この再研削による径方向に減少するブローチ寸法は、ブレードの底面とブレード取付溝の底面との間に挿入するスペーサまたはシム等の寸法調整部材によって調整できる。

同様に、特許文献２に開示される内面ブローチにおいても、すくい面を再研削することによって切り刃を再生して使用することができ、この再研削による径方向に減少するブローチ寸法は、ブレードをブレード組付溝の底面に沿って移動して調整することができる。

しかし、特許文献１及び特許文献２のように、切り刃の径方向のブローチ寸法、即ちブローチ径を調整しても、各切り刃のピッチや内面ブローチの軸線、即ち同芯性にバラツキが生じ、このバラツキに起因して断続的な切削抵抗が発生してブローチに挙動が発生して、十分な加工精度の確保を困難にしている。

一方、高硬度の仕上げ加工に使用される内面ブローチでは例えば１０〜１２０ｍ／ｍｉｎの高速での切削加工が知られている。このときの内面ブローチの同芯性を確保する方法として、切削移動する内面ブローチをガイドブッシュ等のガイド治具でガイドすることによって内面ブローチの挙動を抑制して芯出しすることが知られている。しかし、ガイド治具は、鋼材或いは鋼材に硬質皮膜を付加しているものの、内面ブローチと高速で摺動する高速摺動条件下で使用されることから、焼き付きや硬質皮膜の剥離等により耐久性に乏しく早期交換が必要になり、設備コスト及びメンテナンスコストの増大が懸念される。

従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、摩耗や焼き付き等が無く高加工精度の切削加工が可能な耐久性に優れた内面ブローチの芯出しガイド構造を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に記載の内面ブローチ構造の芯出しガイドの発明は、軸状のブローチホルダの外周面に複数の切り刃が設けられた内面ブローチをワークに穿設された孔及びワーク取付治具上にセットされたワークをクランプ保持するクランプに取り付けられたガイド治具の内孔内にワーク取付治具の先端側から進入させ、かつ上記ブローチホルダを上記ガイド治具によってガイドしつつ軸線に沿って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加工装置における内面ブローチの芯出しガイド構造において、上記ブローチホルダの外周面或いはガイド治具の内周面のいずれか一方の周面に周方向の間隔を有して形成された複数の芯出しガイド取付溝に嵌合して配設されて他方の周面にガイド面が摺接して上記切削加工方向に移動する内面ブローチをガイドするブロック状の芯出しガイドを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１の内面ブローチの芯出しガイド構造において、上記複数の芯出しガイド取付溝が上記ブローチホルダの外周面に周方向の間隔を有して形成され、上記芯出しガイド取付溝に嵌合する基部及び芯出しガイド溝から突出して上記ガイド治具の内周面に摺接するガイド面を有する上記芯出しガイドと、該芯出しガイド取付溝に基部が嵌合する芯出しガイドの上記芯出しガイド取付溝から突出するガイド面の高さを調節する芯出し調整手段とを備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２の内面ブローチの芯出しガイド構造において、上記ガイド面は、ブローチホルダに設けられた最先端側の切り刃がワークに当接してから最終端側の切り刃がワークの孔から抜け出すまで連続してガイド治具の内周面に摺接する長さを有することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１の内面ブローチの芯出しガイド構造において、上記複数の芯出しガイド取付溝が上記ガイド治具の内周面に周方向の間隔を有して形成され、該各芯出しガイド取付溝に嵌合する基部及び芯出しガイド溝から突出して上記ブローチホルダの外周面に摺接するガイド面を有する上記芯出しガイドと、該芯出しガイド取付溝に基部が嵌合する芯出しガイドの芯出しガイド取付溝から突出するガイド面の高さを調節する芯出し調整手段とを備えたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか１項の内面ブローチの芯出しガイド構造において、上記芯出し調整手段は、芯出しガイド取付溝の底面と、該底面と対向する芯出しガイドの基部の底面との間に介挿される寸法調整部材であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項の内面ブローチの芯出しガイド構造において、上記芯出しガイドは、セラミック材料製であることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６の内面ブローチの芯出しガイド構造において、上記芯出しガイドと摺接する他方の周面に硬質皮膜を付加することを特徴とする。

請求項１の発明によると、内面ブローチのブローチホルダをワーク取付治具上にセットされたワークをクランプ保持するクランプに取り付けられたガイド治具によってガイドしつつ軸線に沿って切削加工方向に引き抜いてワークの孔に切削加工を施すにあたり、ブローチホルダの外周面或いはガイド治具の内周面のいずれか一方の周面に周方向の間隔を有して形成された複数の芯出しガイド取付溝に嵌合して配設されて他方の周面にガイド面が摺接して切削加工方向に移動する内面ブローチをガイドする耐久性に優れたブロック状の芯出しガイドを備えることから、内面ブローチの同芯性が維持されて、安定した高加工精度が確保できる。

また、芯出しガイドをブロック状に形成することによって、ガイド面が摩耗或いは損傷した際は、ガイド面を再研削して再生を図ることができる。従って、芯出しガイドの繰り返し使用が可能になり設備コスト及びランニングコストの大幅な抑制が得られる。

請求項２の発明は芯出しガイドの具体的構成を示すものであり、ブローチホルダの外周面に形成された芯出しガイド取付溝に嵌合保持した芯出しガイドのガイド面の高さを調節する芯出し調整手段を備えることから、芯出しガイドのガイド面がガイド治具の内周面に摺接して内面ブローチの同芯性が高精度で維持されて、十分な加工精度が確保できる。

また、ガイド治具の内周面との摺接によって芯出しガイドのガイド面が摩耗或いは損傷した際は、ガイド面を再研削して再生を図り、その再研削により減少した寸法を芯出し調整手段により補うことにより芯出しガイドを再利用することができる。これにより芯出しガイドの繰り返し使用が可能になり、或いは芯出しガイドのみを交換することでブローチホルダを長期に亘り使用することができ設備コスト及びランニングコストの大幅な抑制が得られる。

請求項３の発明によると、芯出しガイドのガイド面が、ブローチホルダに設けられた最先端側の切り刃がワークに当接してから最終端側の切り刃がワークの孔から抜け出すまで連続してガイド治具の内周面に摺接する長さを有することから、切り刃による切削開始から切削が終了するまでの全切削加工に亘ってブローチホルダに取り付けられた各芯出しガイドのガイド面がガイド治具の内周面に摺接して内面ブローチの同芯性が高精度で維持され、安定して連続する切削抵抗が確保されて内面ブローチの挙動が抑制されて加工精度が確保できる。

請求項４の発明は芯出しガイドの具体的構成を示すものであり、ガイド治具の内周面に形成された芯出しガイド取付溝に嵌合保持した芯出しガイドのガイド面の高さを調節する芯出し調整手段を備えることから、芯出しガイドのガイド面がブローチホルダの外周面に摺接して内面ブローチの同芯性が高精度で維持されて十分な加工精度が確保できる。

また、ブローチホルダの外周面との摺接によって芯出しガイドのガイド面が摩耗或いは損傷した際は、ガイド面を再研削して再生を図り、その再研削により減少した寸法を芯出し調整手段により補うことにより芯出しガイドを繰り返し再利用することができる。

請求項５の発明によると、芯出し調整手段を対向する芯出しガイド取付溝の底面と芯出しガイドの底面との間に介挿されるシムやスペーサ等の調整寸法調整部材によって容易にかつ安価に形成することができる。

請求項６の発明によると、表面の摩擦係数が比較的小さく耐焼き付き性及び耐摩耗性に優れたセラミック材料、例えばＳｉ_３Ｎ_４やＡｌ_２Ｏ_３によって芯出しガイドを形成することができ、芯出しガイドの安定した長期に亘る使用が可能になる。

請求項７の発明によると、セラミック材料製の芯出しガイドと摺接する他方の周面に硬質皮膜を付加することにより芯出しガイドの摩耗がより抑制されてより芯出しガイドの安定した長期に亘る使用が可能になる。

本発明に係る内面ブローチの芯出しガイド構造の実施の形態を被切削材であるワークの硬度が４５〜６５ＨＲＣで、切削加工速度が１０〜１２０ｍ／ｍｉｎの切削加工を例に、図を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１は、本実施の形態に係るブローチ加工装置１の構成を示す図、図２は内面ブローチの側面図、図３は図２のＩ−Ｉ線断面図、図４は図３のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

図５は被切削材であるワークＷの要部断面図であり、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から切削加方向である軸方向に延在して仕上げ切削加工される溝Ｗｃが等間隔で複数、本実施の形態では３本の溝Ｗｃが放射状に形成されている。

ブローチ加工装置１は、図１に示すように水平方向に延在するテーブル面２ａ及び上下方向に延在する軸線Ｌと同軸上に貫通する貫通孔２ｂを有するテーブル２と、テーブル面２ａ上に軸線Ｌと同軸上に貫通する開口部３ａが形成されてワークＷを保持するワーク取付治具３と、ワーク取付治具３上にセットされたワークＷをクランプ保持するクランプ５と、クランプ５に取り付けられて内面ブローチ１０を位置決め及びガイドするガイド治具である円筒状で内孔を有するガイドブッシュ６と、内面ブローチ１０の後端側の後摘み部１４を係止して内面ブローチ１０を下降させて先端側の前摘み部１３をワークＷの孔Ｗａ内に進入させる図示しないリトリュービングヘッドと、前摘み部１３をクランプして切削加工方向Ｆに所定の加工速度で引き抜くプルヘッド８を備えている。ガイドブッシュ６の内周面７には表面の摩擦係数が比較的小さく耐焼き付き性及び耐摩耗性に優れたＣｒＮ等の硬質被膜が付加されている。

内面ブローチ１０は、図２に示すように鋼材製のブローチホルダ１１と、ブローチホルダ１１に取り付けられる超硬合金やＣＢＮ等の硬質材料からなるブレード２１と、表面の摩擦係数が比較的小さく耐焼き付き性及び耐摩耗性に優れると共に、水溶性クーラント、油性クーラント、ミスト、無潤滑等各種の潤滑条件に拘わらず摺動部の安定した摺動性が確保できるＳｉ_３Ｎ_４やＡｌ_２Ｏ_３等のセラミック材料によって形成された芯出しガイド２５等から構成されている。

ブローチホルダ１１は、軸線Ｌを中心とした円柱軸状で、ブレード２１及び芯出しガイド２５を取り付けるホルダ本体１２と、ホルダ本体１２の切削加工方向端部、即ち先端側にプルヘッド８にクランプされる前摘み部１３が設けられ、後端側にリトリュービングヘッドに係止される後摘み部１４が設けられている。

ホルダ本体１２の外周面１２ａに、周方向に等間隔で軸線Ｌに沿って延在する複数、本実施の形態では３本のブレード取付溝１５が形成されている。各ブレード取付溝１５は、図３及び図４に示すように軸線Ｌ方向に延在して周方向に互いに対向する平面状に形成された一対の壁面１５ａ、１５ａと軸線Ｌ方向に延在する平面状の底面１５ｂとから構成された比較的幅が狭くかつ深い断面略コ字状に形成されている。

また、ホルダ本体１２の外周面１２ａに、周方向に等間隔で軸線Ｌに沿って延在する芯出しガイド取付溝１７が各隣接するブレード取付溝１５の間に形成されている。換言すると芯出しガイド取付溝１７とブレード取付溝１５が周方向に交互に形成されている。

各芯出しガイド取付溝１７は、図３及び図４に示すように軸線Ｌ方向に延在して周方向に互いに対向する平面状に形成された一対の壁面１７ａ、１７ａと軸線Ｌ方向に延在する平面状の底面１７ｂとから構成された比較的幅が広くかつ浅い断面略コ字状でほぼホルダ本体１２の全長に亘って形成されている。

更に、ホルダ本体１２には各ブレード取付溝１５に嵌合保持して取り付けられるブレード２１及び各芯出しガイド取付溝１７に嵌合保持して取り付けられる芯出しガイド２５を固定するボルト等の固定手段を取り付けるネジ孔等の固定手段取付部が形成されている。これら固定手段及び固定手段取付部は図面の簡略化を図るため図示を省略している。

ブレード２１は、ブレード取付溝１５に嵌合可能な断面矩形の柱状に形成された基部２２、即ち基部２２はブレード取付溝１５の互いに対向する壁面１５ａ、１５ａに対向する一対の側面２２ａ、２２ａと、上記底面１５ｂに対向する底面２２ｂと、底面２２ｂと反対側に形成された外面を有している。この基部２２の外面に軸線Ｌ方向に間隔を隔てて基部２２と一体に多数の切り刃２３が１条に配設されている。これらの各切り刃２３は、基部２２をブローチホルダ１１に装着した状態において軸線Ｌからブローチ径となる刃先２３ａまでの距離がブローチホルダ１１の先端側から後端側に移行するに従って僅かに大きくなり、先端側の切り刃２３が荒削刃、後端側の切り刃２３が仕上げ刃となる。各切り刃２３は、すくい面２３ｂと逃げ面２３ｃとの間にストレートランドが無く、逃げ面２３ｃが逃げ角βを有する傾斜面に形成されている。また、軸線Ｌ方向に隣接する切り刃２３の間隔部分がチップポケット２３ｄとなる。

このように形成されたブレード２１は、ブレード取付溝１５の底面１５ｂと基部２２の底面２２ｂとの間に芯出し調節手段であるシムやスペーサ等の寸法調整部材２４を介在して基部２２がブレード取付溝１５に嵌合してホルダ本体１２に組み付けられ、ボルト等の固定手段によって固定される。一方、ブレード２１の切り刃２３が損傷した際にはすくい面２３ｂを研削して切り刃２３の再生を図り、すくい面２３ｂの再研削に伴ってブローチ径が減少し、そのブローチ径が公差範囲から外れた場合には、寸法調整部材２４を追加または厚さが異なる他のものと取り替えて、この減少した寸法を寸法調整部材２４で補い、切り刃２３を有するブレード２１を再利用する。

芯出しガイド２５は、芯出しガイド取付溝１７の全長に亘って芯出しガイド取付溝１７に嵌合可能な断面が扁平状の矩形或いは板状に形成された基部２６、即ち基部２６は芯出しガイド取付溝１７の互いに対向する壁面１７ａ、１７ａに対向する一対の側面２６ａ、２６ａと、上記底面１７ｂに対向する底面２６ｂと、底面２６ｂと反対側に周方向中央部が軸線Ｌ方向に連続して突出する外面を有するブロック状に形成されている。芯出しガイド２５の外面は、その周方向中央部に軸線Ｌ方向に延在する断面円弧状で突出してガイドブッシュ６の内周面７に摺接可能に面接するガイド面２７が形成され、ガイド面２７の両側に沿って面取状に傾斜してガイドブッシュ６の内周面７との接触を回避する傾斜面２７ｂを有している。特にガイド面２７は、切り刃２３によりワークＷを切削加工のする全範囲、即ち最先端側の切り刃２３がワークＷに当接してから最後端側の切り刃２３がワークＷの孔Ｗａから抜け出す全ての切削加工期間に亘ってガイドブッシュ６の内周面７に摺接可能な長さＬａを有している。

このように形成された芯出しガイド２５は、芯出しガイド取付溝１７の底面１７ｂと基部２６の底面２６ｂとの間に芯出し調整手段としての寸法調整部材２８を介在して基部２６が芯出しガイド取付溝１７に嵌合してホルダ本体１２に組み付けられ、ボルト等の固定手段によって固定される。そして、各芯出しガイド取付溝１７の底面１７ｂと芯出しガイド２５の底面２６ｂとの間に介在する寸法調整部材２８を種々の厚さを有する寸法調整部材２８と取り替え、或いは複数積層することによって芯出しガイド２５のガイド面２７が芯出しガイド取付溝１７から突出する高さ、即ち軸線Ｌからガイドブッシュ６の内周面７に摺接するガイド面２７までの寸法Ｌｂが容易に調整できる。換言すると、ガイドブッシュ６に対する内面ブローチ１０の同芯性が容易に調整できる。

次に、このように構成されたブローチ加工装置１及び内面ブローチ１０によるワークＷの切削加工について図６のフローチャートに従って説明する。

予め内面ブローチ１０は、その各ブレード２１が寸法調整部材２４によって調整されてブレード取付溝１５に嵌合して組み付けられて切削加工すべきワークＷに応じたブローチ径に設定されると共に、各芯出しガイド２５のガイド面２７がガイドブッシュ６の内周面７に摺接して内面ブローチ１０の軸線Ｌがガイドブッシュ６に対して調芯されて同芯性が確保できるように寸法調整部材２８によって調整されて基部２６が芯出しガイド取付溝１７に嵌合して組み付けられている。

ブローチ加工装置１のプルヘッド８及びリトリュービングヘッドは共に上昇位置に維持されており、このリトリュービングヘッドに後摘み部１４を係止して内面ブローチ１０を軸線Ｌと同軸上に取り付け、先端側の前摘み部１３が切削加工方向Ｆ側となるように内面ブローチ１０を吊り下げた状態に保持する（ステップＳ１）。

この状態でワークＷをテーブル２上のワーク取付治具３にセットし、クランプ５によりワークＷをクランプする。このワークＷのクランプによってクランプ５に支持されたガイドブッシュ６が軸線Ｌと同軸上にセットされる（ステップＳ２）。

次に、内面ブローチ１０が吊り下げ保持されたリトリュービングヘッドを軸線Ｌに沿って下降させる（ステップＳ３）。リトリュービングヘッドの下降に伴って、図１に示すように、軸線Ｌに沿って下降する内面ブローチ１０の前摘み部１３がガイドブッシュ６の内孔内を貫通してプルヘッド８に達し、該位置でリトリュービングヘッドの下降を停止すると共に、前摘み部１３をプルヘッド８によってクランプし、かつリトリュービングヘッドによる後摘み部１４の係止を解除する（ステップＳ４）。このプルヘッド８により前摘み部１３をクランプした状態においてブローチホルダ１１に取り付けられた各芯出しガイド２５のガイド面２７がガイドブッシュ６の内周面７に当接して内面ブローチ１０は軸線Ｌと同軸上に芯出しされ、ガイドブッシュ６と内面ブローチ１０の同芯性が高精度で確保される。

しかる後、プルヘッド８を切削加工方向Ｆとなる下方に予め設定された切削速度、本実施の形態では１０〜１２０ｍ／ｍｉｎで下降させ、下降するプルヘッド８により内面ブローチ１０の後摘み部１４をリトリュービングヘッドから引き抜くと共に内面ブローチ１０を切削加工方向Ｆに下降させて、内面ブローチ１０の各ブレード２１に形成された切り刃２３によりワークＷの各溝Ｗｃを切削加工する（ステップＳ５）。

このプルヘッド８の下降により最先端側の切り刃２３がワークＷに当接する溝Ｗｃの切削加工開始から最後端側の切り刃２３がワークＷの孔Ｗａから抜け出し、孔Ｗａに形成された溝Ｗｃの切削加工が終了するまでの全切削加工に亘って、ブローチホルダ１１に取り付けられた各芯出しガイド２５のガイド面２７がガイドブッシュ６の内周面７に摺接して内面ブローチ１０を軸線Ｌと同軸上に維持してガイドブッシュ６と内面ブローチ１０の同芯性を高精度で確保する。

更なるプルヘッド８の下降により内面ブローチ１０の後摘み部１４がワークＷから抜け出し後、プルヘッド８の下降を停止し内面ブローチ１０の下降動作を停止する（ステップＳ６）。

このプルヘッド８の下降動作停止後、クランプ５によるワークＷのクランプを解除してワーク取付治具３上の切削加工が完了したワークＷを搬出する（ステップＳ７）。

従って、本実施の形態によると、プルヘッド８の下降により最先端側の切り刃２３による溝Ｗｃの切削開始から最後端側の切り刃２３がワークＷの孔Ｗａから抜け出し、孔Ｗａに形成された溝Ｗｃの切削が終了するまでの各切り刃２３による全切削加工に亘ってブローチホルダ１１に取り付けられた各芯出しガイド２５のガイド面２７がガイドブッシュ６の内周面７に摺接して内面ブローチ１０の軸線Ｌとの同芯性が高精度で維持され、安定して連続する切削抵抗が確保されて内面ブローチ１０の挙動が抑制されて十分な加工精度が確保できる。

また、ガイドブッシュ６の内周面７との摺接によって芯出しガイド２５のガイド面２７が摩耗或いは損傷した際は、ガイド面２７を再研削してガイド面２７の平滑性の再生を図り、その再研削により減少した軸線Ｌからガイド面２７までの寸法が公差範囲から外れた場合には、芯出しガイド取付溝１７の底面１７ｂと芯出しガイド２６の底面２６ｂとの間に介挿される寸法調整部材２８を追加または取り替えて、この減少した寸法を寸法調整部材２８で補い、芯出しガイド２５を再利用する。これにより高価なＳｉ_３Ｎ_４やＡｌ_２Ｏ_３等のセラミック材料によって形成された芯出しガイド２５の繰り返し使用が可能になり、或いは芯出しガイド２５のみを交換することでブローチホルダ１１を長期に亘り半永久的に使用することができ設備コスト及びランニングコストの大幅な抑制が得られる。

また、表面の摩擦係数が比較的小さく耐焼き付き性や耐摩耗性に優れたＳｉ_３Ｎ_４やＡｌ_２Ｏ_３等のセラミック材料によって芯出しガイド２５を形成することによって芯出しガイド２５の耐久性が確保され、例えば硬度が４５〜６５ＨＲＣのワークＷを１０〜１２０ｍ／ｍｉｎの切削速度で切削加工する高速摺動の条件下での切削加工であっても芯出しガイド２５の異常摩耗や焼き付きの発生が無い。また、Ｓｉ_３Ｎ_４やＡｌ_２Ｏ_３等のセラミック材料にあっては、水溶性クーラント、油性クーラント、ミスト、無潤滑等各種の潤滑条件に拘わらず摺動部の安定した摺動性が確保できることと相俟って内面ブローチ１０や設備の破損が回避でき、長期に亘る安定した内面ブローチ１０による切削加工が行える。

切削速度６０ｍ／ｍｉｎ、切削荷重２０〜１００ｋｇｆの摺動条件下における従来の鋼材に硬質皮膜を付加した芯出しガイド、本実施の形態におけるセラミック材料による芯出しガイド、本実施の形態におけるセラミック材料による芯出しガイド及びガイドブッシュにＣｒＮ等の硬質皮膜を付加した場合における各芯出しガイドの寿命（摺動距離に対する摩耗量）を図７に示す。

従来の芯出しガイドの寿命に比べ、セラミック材料による芯出しガイドは約１０倍の寿命を有し、更にガイドブッシュにＣｒＮ等の硬質皮膜を付加することによってセラミック材料による芯出しガイドの寿命が数倍向上することが確認できる。

（第２実施の形態）
図８乃至図１１を参照して本発明の第２実施の形態を説明する。なお、図８乃至図１１において上記図１乃至図６と対応する部分には同一符号を付することで該部の詳細な説明を省略する。

図８は本実施の形態に係るブローチ加工装置の構成を示す図、図９はガイド治具であるガイドブッシュの断面図、図１０は内面ブローチの側面図、図１１は図１０のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

内面ブローチ３０は、図１０及び図１１に示すように鋼材製のブローチホルダ３１と、ブローチホルダ３１に取り付けられる超硬合金やＣＢＮ等の硬質材料製のブレード２１から構成される。

ブローチホルダ３１は、軸線Ｌを中心とした円柱軸状で、ブレード２１を取り付けるホルダ本体３２と、ホルダ本体３２の切削加工方向端部、即ち前端に前摘み部１３が設けられ、後端に後摘み部１４が設けられている。

ホルダ本体３２の外周面３２ａに、周方向に等間隔で軸線Ｌに沿って延在する複数、本実施の形態では３本のブレード取付溝１５が形成されている。各ブレード取付溝１５は、軸線Ｌ方向に延在して周方向に互いに対向する平面状に形成された一対の壁面１５ａ、１５ａと軸線Ｌ方向に延在する平面状の底面１５ｂとから構成された比較的幅が狭くかつ深い断面略コ字状に形成されている。ホルダ本体３２の外周面３２ａに表面の摩擦係数が比較的小さく耐焼き付き性及び耐摩耗性に優れたＣｒＮ等の硬質皮膜が付加されている。

更に、ホルダ本体３２には各ブレード取付溝１５に嵌合して取り付けられるブレード２１を固定するボルト等の固定手段を取り付けるネジ孔等の固定手段取付部が形成されている。これら固定手段及び固定手段取付部は図面の簡略化を図るため図示を省略している。

ブレード２１は、ブレード取付溝１５に嵌合可能な側面２２ａ、２２ａ及び底面２２ｂを有する断面矩形の柱状に形成された基部２２の外面に一体に多数の切り刃２３が１条に配設されている。このブレード２１は、ブレード取付溝１５の底面１５ｂと基部２２の底面２２ｂとの間に芯出し調整手段となるシムやスペーサ等の寸法調整部材２４を介在して基部２２がブレード取付溝１５に嵌合してホルダ本体３２に組み付けられ、固定手段によって固定される。一方、ブレード２１の切り刃２３が損傷した際にはすくい面２３ｂを研削して切り刃２３の再生を図り、すくい面２３ｂの再研削によりブローチ径が減少してブローチ径が公差範囲から外れた場合には、寸法調整部材２４を追加または取り替えて、この減少した寸法を寸法調整部材２４で補い、切り刃２３を有するブレード２１を再利用する。

ブローチ加工装置１は、テーブル２、ワーク取付治具３、クランプ５、ガイド治具としてクランプ５に取り付けられる円筒状で内孔を有するガイドブッシュ４１、図示しないリトリュービングヘッド、プルヘッド８を備え、ガイドブッシュ４１を除き他の構成が第１実施の形態と同様の構成である。

ガイドブッシュ４１は、図９に示すように内周面４１ａに周方向に等間隔で軸線Ｌに沿って延在する芯出しガイド取付溝４２が複数、本実施の形態では３本の芯出しガイド取付溝４２が形成されている。各芯出しガイド取付溝４２は、軸線Ｌ方向に延在して周方向に互いに対向する平面状に形成された一対の壁面４２ａ、４２ａと軸線Ｌ方向に延在する平面状の底面４２ｂとから構成された比較的幅が広くかつ浅い断面略コ字状に形成されている。また、ガイドブッシュ４１の内周面４１ａに、周方向に等間隔で軸線Ｌに沿って延在して内面ブローチ３０に形成された切り刃２３の通過を許容する凹溝４４が形成されている。

更に、ガイドブッシュ４１には各芯出しガイド取付溝４２に嵌合して取り付けられる芯出しガイド４５を固定するボルト等の固定手段を取り付けるネジ孔等の固定手段取付部が形成されている。これら固定手段及び固定手段取付部は図面の簡略化を図るため図示を省略している。

芯出しガイド４５は、表面の摩擦係数が比較的小さく耐焼き付き性及び耐摩耗性に優れたＳｉ_３Ｎ_４やＡｌ_２Ｏ_３等のセラミック材料によって形成されて芯出しガイド取付溝４２に嵌合可能な断面が扁平状の矩形或いは板状に形成されたブロック状の基部４６、即ち基部４６は芯出しガイド取付溝４２の互いに対向する壁面４２ａ、４２ａに対向する一対の側面４６ａ、４６ａと、上記底面４２ｂに対向する底面４６ｂを有し、底面４６ｂと反対側にガイド面４７が凹設されている。このガイド面４７は内面ブローチ３０のホルダ本体３２の外周面３２ａに摺接及び嵌合可能な周方向中央部が軸線Ｌ方向に連続して凹設された断面円弧状に形成されている。

このように形成された芯出しガイド４５は、芯出しガイド取付溝４２の底面４２ｂと基部４６の底面４６ｂとの間にシムやスペーサ等の芯出し調整手段である寸法調整部材４８を介在して基部４６が芯出しガイド取付溝４２に嵌合してガイドブッシュ４１に組み付けられ、ボルト等の固定手段によって固定される。そして、各芯出しガイド取付溝４２の底面４２ｂと芯出しガイド４５の底面４６ｂとの間に介在する寸法調整部材４８を種々の厚さを有する寸法調整部材４８と取り替え、或いは複数積層することによって芯出しガイド４５のガイド面４７が芯出しガイド取付溝４２から突出する高さ、即ち軸線Ｌから内面ブローチ３０のホルダ本体３２の外周面３２ａが摺接するガイド面４７までの寸法Ｌｃが容易に調整できる。換言すると、ガイドブッシュ４１に対する内面ブローチ３０の同芯性が容易に調整できる。

次に、このように構成されたブローチ加工装置１によるワークＷの切削加工について図６のフローチャートに従って説明する。

予め内面ブローチ３０は、その各ブレード２１が寸法調整部材２４によって調整されてブレード取付溝１５に嵌合保持され切削加工すべきワークＷに応じたブローチ径に設定され、ブローチ加工装置１のクランプ５に取り付けられるガイドブッシュ４１には、その各芯出しガイド取付溝４２の底面４２ｂと芯出しガイド４５の底面４６ｂとの間に介在する寸法調整部材４８によって突出量が調整されてガイドブッシュ４１に取り付けられている。

ブローチ加工装置１のプルヘッド８及びリトリュービングヘッドは共に上昇位置において、リトリュービングヘッドに後摘み部１４を係止して内面ブローチ３０を軸線Ｌと同軸上に取り付け保持する（ステップＳ１）。

この状態でワークＷをワーク取付治具３にセットし、クランプ５によりワークＷをクランプする。このワークＷのクランプによってクランプ５に支持されガイドブッシュ４１が軸線Ｌと同軸上にセットされる（ステップＳ２）。

次に、内面ブローチ３０が吊り下げ保持されたリトリュービングヘッドを軸線Ｌに沿って下降させる（ステップＳ３）。リトリュービングヘッドの下降に伴って、図８に示すように、内面ブローチ３０の前摘み部１３がガイドブッシュ４１の内孔を貫通してプルヘッド８に達し、該位置でリトリュービングヘッドの下降を停止すると共に、前摘み部１３をプルヘッド８によってクランプし、かつリトリュービングヘッドによる後摘み部１４の係止を解除する。（ステップＳ４）。このプルヘッド８により前摘み部１３をクランプした状態においてホルダ本体３２の外周面３２ａが、ガイドブッシュ４１に取り付けられた各芯出しガイド４５のガイド面４７に当接して内面ブローチ３０は軸線Ｌと同軸上に芯出しされ、内面ブローチ３０の軸線Ｌに対する同芯性が高精度で確保される。

しかる後、プルヘッド８を切削加工方向Ｆとなる下方に予め設定された切削速度、例えば１０〜１２０ｍ／ｍｉｎで下降させ、後摘み部１４をリトリュービングヘッドから引き抜くと共に内面ブローチ３０を切削加工方向Ｆに下降させて、各ブレード２１に形成された切り刃２３によりワークＷの各溝Ｗｃを切削加工する（ステップＳ５）。

このプルヘッド８の下降により最先端側の切り刃２３がワークＷに当接する溝Ｗｃの切削加工開始から最後端側の切り刃２３がワークＷの孔Ｗａから抜け出し、孔Ｗａに形成された溝Ｗｃの切削加工が終了するまで、ホルダ本体３２の外周面３２ａがガイドブッシュ４１に取り付けられた各芯出しガイド４５のガイド面４７に摺接して内面ブローチ３０を軸線Ｌと同軸上に維持する。

更なるプルヘッド８の下降により内面ブローチ３０の後摘み部１４がワークＷから抜け出した後、プルヘッド８の下降を停止して内面ブローチ３０の下降動作を停止する（ステップＳ６）。このプルヘッド８の下降動作停止後、クランプ５によるワークＷのクランプを解除してワーク取付治具３上の切削加工が完了したワークＷを搬出する（ステップＳ７）。

従って、本実施の形態によると、プルヘッド８の下降により最先端側の切り刃２３による溝Ｗｃの切削加工開始から最後端側の切り刃２３がワークＷの孔Ｗａから抜け出し、孔Ｗａに形成された溝Ｗｃの切削加工が終了するまでの各切り刃２３による全切削加工に亘ってブローチホルダ３１のホルダ本体３２の外周面３２ａがガイドブッシュ４１に取り付けられた各芯出しガイド４５のガイド面４７に摺接して内面ブローチ３０の軸線Ｌとの同芯性が高精度で維持され、安定して連続する切削抵抗が確保されて内面ブローチ３０の挙動が抑制されて十分な加工精度が確保される。

また、内面ブローチ３０の外周面３２ａとの摺接によって芯出しガイド４５のガイド面４７が摩耗或いは損傷した際は、ガイド面４７を再研削してガイド面４７の平滑性の再生を図り、その再研削により減少して軸線Ｌからガイド面４７までの寸法が公差範囲から外れた場合には、芯出しガイド取付溝４２の底面４２ｂと芯出しガイド４５の底面４６ｂとの間に介挿される寸法調整部材４８を追加または取り替えて、この減少した寸法を寸法調整部材４８で補い、芯出しガイド４５を再利用する。これにより高価なＳｉ_３Ｎ_４やＡｌ_２Ｏ_３等のセラミック材料によって形成された芯出しガイド４５の繰り返し使用が可能になり、或いは芯出しガイド４５のみを交換することでブローチホルダ３１を長期に亘り半永久的に使用することができ設備コスト及びランニングコストの大幅な抑制が得られる。

また、表面の摩擦係数が比較的小さく、耐焼き付き性及び耐摩耗性に優れたＳｉ_３Ｎ_４やＡｌ_２Ｏ_３等のセラミック材料によって芯出しガイド４５を形成することにより、例えば硬度が４５〜６５ＨＲＣのワークＷを１０〜１２０ｍ／ｍｉｎの切削速度で切削加工する高速摺動の条件下での切削加工であっても芯出しガイド４５の異常摩耗や焼き付きの発生が無く、内面ブローチ３０や設備の破損が回避でき、長期に亘る安定した内面ブローチ３０による切削加工が行える。

また、第１実施の形態のブローチホルダ１１に配設する長尺な芯出しガイド２５に比べ、ガイドブッシュ４１に配設される芯出しガイド４５を大幅に短尺にすることができ、高価なセラミック材料からなる芯出しガイドの小型化による設備コスト及びランニングコストの低減が期待できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記各実施の形態では芯出し調整手段として芯出しガイド取付溝の底面と芯出しガイドの底面との間に介挿したシムやスペーサ等の寸法調整部材によって構成したが、芯出しガイド取付溝の底面及び芯出しガイド部材の底面を軸方向或いは周方向に軸線との間隔が漸次大きくなるように傾斜させ、芯出しガイド組付溝に組み付けられる芯出しガイド部材を芯出しガイド取付溝の底面に沿って移動して芯出しガイド部材のガイド面の突出量を調整することもできる。

本発明の第１実施の形態に係るブローチ加工装置の要部構成図である。 内面ブローチの側面図である。 図２のＩ−Ｉ線断面図である。 図３のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 ワークの要部断面図である。 ブローチ加工装置の作動概要を示すフローチャートである。 芯出しガイドの寿命比較図である。 本発明の第２実施の形態に係るブローチ加工装置の要部構成図である。 ガイドブッシュの断面図である。 内面ブローチの側面図である。 図１０のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

符号の説明

１ ブローチ加工装置
６ ガイドブッシュ（ガイド治具）
７ 内周面
１０ 内面ブローチ
１１ ブローチホルダ
１２ ホルダ本体
１２ａ 外周面
１３ 前摘み部（先端側）
１４ 後摘み部（後端側）
１７ 芯出しガイド取付溝
１７ｂ 底面
２３ 切り刃
２５ 芯出しガイド
２６ 基部
２６ａ 側面
２６ｂ 底面
２７ ガイド面
２８ 寸法調整部材（芯出し調整手段）
３０ 内面ブローチ
３１ ブローチホルダ
３２ ホルダ本体
３２ａ 外周面
４１ ガイドブッシュ（ガイド治具）
４１ａ 内周面
４２ 芯出しガイド取付溝
４２ａ 壁面
４２ｂ 底面
４５ 芯出しガイド
４６ 基部
４６ｂ 底面
４７ ガイド面
４８ 寸法調整部材（芯出し調整手段）
Ｗ ワーク
Ｗａ 孔
Ｌ 軸線
Ｆ 切削加工方向
Ｌａ ガイド面の長さ

Claims (7)

1. 軸状のブローチホルダの外周面に複数の切り刃が設けられた内面ブローチをワークに穿設された孔及びワーク取付治具上にセットされたワークをクランプ保持するクランプに取り付けられたガイド治具の内孔内にワーク取付治具の先端側から進入させ、かつ上記ブローチホルダを上記ガイド治具によってガイドしつつ軸線に沿って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加工装置における内面ブローチの芯出しガイド構造において、
   上記ブローチホルダの外周面或いはガイド治具の内周面のいずれか一方の周面に周方向の間隔を有して形成された複数の芯出しガイド取付溝に嵌合して配設されて他方の周面にガイド面が摺接して上記切削加工方向に移動する内面ブローチをガイドするブロック状の芯出しガイドを備えたことを特徴とする内面ブローチの芯出しガイド構造。
2. 上記複数の芯出しガイド取付溝が上記ブローチホルダの外周面に周方向の間隔を有して形成され、
   上記芯出しガイド取付溝に嵌合する基部及び芯出しガイド溝から突出して上記ガイド治具の内周面に摺接するガイド面を有する上記芯出しガイドと、
   該芯出しガイド取付溝に基部が嵌合する芯出しガイドの上記芯出しガイド取付溝から突出するガイド面の高さを調節する芯出し調整手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の内面ブローチの芯出しガイド構造。
3. 上記ガイド面は、ブローチホルダに設けられた最先端側の切り刃がワークに当接してから最終端側の切り刃がワークの孔から抜け出すまで連続してガイド治具の内周面に摺接する長さを有することを特徴とする請求項２に記載の内面ブローチの芯出しガイド構造。
4. 上記複数の芯出しガイド取付溝が上記ガイド治具の内周面に周方向の間隔を有して形成され、
   該各芯出しガイド取付溝に嵌合する基部及び芯出しガイド溝から突出して上記ブローチホルダの外周面に摺接するガイド面を有する上記芯出しガイドと、
   該芯出しガイド取付溝に基部が嵌合する芯出しガイドの芯出しガイド取付溝から突出するガイド面の高さを調節する芯出し調整手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の内面ブローチの芯出しガイド構造。
5. 上記芯出し調整手段は、芯出しガイド取付溝の底面と、該底面と対向する芯出しガイドの基部の底面との間に介挿される寸法調整部材であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の内面ブローチの芯出しガイド構造。
6. 上記芯出しガイドは、セラミック材料製であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の請求項１に記載の内面ブローチの芯出しガイド構造。
7. 上記芯出しガイドと摺接する他方の周面に硬質皮膜を付加することを特徴とする請求項６に記載の内面ブローチの芯出しガイド構造。
   

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