JP5754831B2 - ブローチ - Google Patents

Description

本発明は、主に内歯車やスプライン穴などを切削加工するブローチに関する。

従来のブローチは、切削加工（ブローチ加工）によるワークの加工回数が増すにつれて切刃の摩耗が進行するので、切刃の切れ味が低下するとその都度切刃のすくい面を研磨（以下、すくい面研磨という）することで、ワークのブローチ加工可能個数を増やして、ブローチの寿命を延ばしていた。すくい面研磨は、摩耗が進行している切刃からブローチの仕上加工部における最終の切刃までを対象にすくい面を一定量研磨するため、研磨回数が増すごとに切刃のランド幅が徐々に小さくなる。

そのため、ブローチの切刃に二番角が施されていると、すくい面研磨の回数が増えるにつれてブローチの大径（寸法）や小径（寸法）あるいはオーバーボール寸法（オーバーピン寸法）が減少し、ワークに対して所定寸法どおりに加工ができなくなればブローチが寿命に至るという問題があった。すなわち、ブローチの寿命に至る原因としては、すくい面研磨に伴ってブローチの切刃のランド幅が減少することにあった。

そこで、特許文献１ではブローチの仕上加工部における最終切刃のランド幅を他の切刃のランド幅よりも大きくする、具体的には最終切刃のランド幅を仕上加工部における他の切刃のランド幅の１．２〜１．６倍とすることで、すくい面研磨の回数を増やして長寿命化を図ることのできるブローチが開示されている。

特許第３７７０８１６号公報

しかしながら、特許文献１のブローチでは最終切刃のランド幅のみが他の切刃のランド幅よりも大きいので、仕上加工部の切刃の二番角が一定である場合には、上述した様にすくい面研磨の回数が増えるにつれて大径（寸法）や小径（寸法）あるいはオーバーボール寸法が小さくなり（加工開始前のブローチの径寸法に比べて小さくなり）、所定の寸法どおりに加工ができなくなればブローチが寿命に至る。そのため、ブローチの最終切刃の二番角を他の切刃の二番角よりも小さくして、大径（寸法）や小径（寸法）あるいはオーバボール寸法が小さくならないようにする必要がある。

しかし、ブローチの最終切刃の二番角を他の切刃の二番角よりも小さくすると、すくい面研磨にて仕上加工部における最終切刃の切削量が大きくなり、ブローチ加工中に仕上加工部の最終切刃が過度な荷重を受ける結果、最終的には切刃の損傷につながるという問題があった。

また、同一ブローチにおいてすくい面研磨の回数をなるべく増やすためにはブローチの仕上加工部の切刃の数を増やすことでもブローチ加工に関与できる切刃の数を十分に確保できるが、ブローチの仕上加工部の切刃の数を増やすと、結果としてブローチの長さが必要以上に長くなるという問題があった。

そこで、本発明においては前述した問題点に鑑みて、ブローチ長さを変えることなく、ブローチのすくい面研磨回数を増やすことができるブローチを提供することを課題とする。

前述した課題を解決するために、本発明においては、荒加工部と、仕上加工部と、を有するブローチであって、荒加工部と仕上加工部の境界に近い切刃ほどそのランド幅が大きく、ブローチの両端部に近い切刃ほどそのランド幅が小さくされているブローチを提供することとした。本発明によれば、ブローチ全体としてランド幅が減少した相当長さ分だけブローチ長さを変えないで仕上加工部の切刃数を増やすことができる。また、仕上加工部の第１切刃側ほどランド幅が大きく、最終切刃側ほどランド幅が小さいのでブローチの寿命が近づく頃には、ブローチ加工に供する荒加工部および仕上加工部における各切刃のランド幅がほぼ均等になる。

本発明に係るブローチは、各切刃がワークに対して荒加工を順次行う荒加工部、各切刃がワークの目標寸法に対して仕上げ加工を順次行う仕上加工部がブローチ加工を開始する側より配置されている。仕上加工部には複数の切刃が設けられており、それらの切刃のランド幅は仕上加工部の第１切刃側から最終切刃（ブローチの最終切刃でもある）側へ向けて減少している。すなわち、仕上加工部の各切刃は第１切刃側ほどランド幅が大きく、最終切刃側ほどランド幅が小さい構成となっている。

上述のランド幅が減少する態様としては、仕上加工部の第１切刃側から最終切刃側へ向けてのランド幅の変化を、切刃間ごとに各々一定の割合でランド幅が小さくなる直線的な減少、各切刃間でランド幅の小さくなる割合が変化する曲線的な減少、又はいくつかの切刃を一区間として同一区間内ではランド幅は一定であるが区間毎にランド幅が小さくなっていく段階的な減少とすることができる。

また、荒加工部の各切刃のランド幅は仕上加工部へ近づくにつれて大きくなっている。すなわち、本発明に係るブローチは仕上加工部と荒加工部の境界に近い切刃ほどそのランド幅が大きく、当該ブローチの両端部に近い切刃ほどそのランド幅が小さいブローチとした。これにより、ブローチの先端部（荒加工部の先端部）におけるランド幅が減少した相当長さ分だけブローチの荒加工部における切刃数を増加できる。

なお、本発明では、仕上加工部の各切刃間の刃溝幅がブローチの最終切刃側へ近づくにつれて増減しながら小さくなっているブローチとすることもできる。これによりブローチ加工により発生するブローチとワークとの共振現象を抑制する。

以上述べたように、本発明は仕上加工部の各切刃のランド幅はブローチの最終切刃へ近づくにつれて小さくし、荒加工部の各切刃のランド幅は仕上加工部へ近づくにつれて大きくしているブローチとすることでブローチ全体としてランド幅が減少した相当長さ分だけブローチ長さを変えないで仕上加工部および荒加工部における切刃数を増やすことができるので、ブローチの仕様に関わらずブローチ長さを変えないでブローチの全切刃数を増やすことが出来る。また、仕上加工部の第１切刃側ほどランド幅が大きく、最終切刃側ほどランド幅が小さいことからブローチの寿命が近づく頃にはブローチ加工に供する荒加工部および仕上加工部における各切刃のランド幅がほぼ均等になるので、ブローチの寿命（使用限界）を容易に目視判断できる。

なお、本発明で仕上加工部の各切刃間の刃溝幅がブローチの最終切刃側へ近づくにつれて増減しながら小さくなっているブローチとすることでブローチとワークとの共振現象を抑制するので、高硬度のワーク（高硬度材）であっても加工精度を十分に確保できる。

また、本発明に係るブローチの荒加工部および仕上加工部を構成する全ての切刃の二番角を全て同一角にすることで、すくい面研磨可能回数が増えても各切刃間の高低差はほぼ等しいので、ブローチ加工中の過大な負荷（切削抵抗）による切刃の損傷を防止できる。

本発明に係るブローチ１全体の側面図である。 図１に示すブローチ１の仕上加工部２０の部分拡大図である。 図１に示すブローチ１の荒加工部１０の部分拡大図である。

本発明の実施の形態の一例について、図面を参照して説明する。図１は本発明に係るブローチ１全体の側面図、図２は図１に示すブローチ１の仕上加工部２０の部分拡大図、図３は図１に示すブローチの荒加工部１０の部分拡大図である。

本発明に係るブローチ１は、図１に示すようにワークに対して最初にブローチ加工を行う荒加工部１０とワークに対して最終仕上げ寸法に調整するための加工を行う仕上加工部２０とからなっている。ブローチ加工は、ブローチ１の端部３０にある図示しないキー溝をブローチ盤の接続固定部へはめ込んだ状態で行う。

仕上加工部２０は、図２に示すように切刃２０１、２０２、２０３・・・から構成されており、各切刃に対応するランド幅２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ・・・が存在して、ブローチ１の最終切刃３００へ近づくにつれて小さくなっている。また、隣り合う切刃間の刃溝幅２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ・・・が設けられており、ブローチ１の最終切刃３００へ近づくにつれて増減しながら小さくなっている。

荒加工部１０は、図３に示すように切刃１０１、１０２、１０３・・・から構成されており、各切刃に対応するランド幅１０１ａ、１０２ａ、１０３ａ・・・が存在して、仕上加工部２０へ近づくにつれて大きくなっている。

本発明に係るブローチと従来のブローチとの寿命を比較するため、後述する加工条件にてブローチ加工試験を行ったので、その試験結果について説明する。本試験に用いたブローチは、図１に示すように、８枚の切刃を有する荒加工部１０と１３枚の切刃（当該ブローチの最終切刃を含む）を有する仕上加工部２０とから形成されているブローチ１である。仕上加工部２０の各切刃２０１、２０２、２０３のランド幅２０１ａ、２０２ａ、２０３ａは最終切刃３００側へ近づくにつれて小さくなっており、各切刃２０１、２０２、２０３間の刃溝幅２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂは最終切刃３００側へ近づくにつれて増減しながら小さくなっている。また、荒加工部１０の各切刃１０１、１０２、１０３のランド幅１０１ａ、１０２ａ、１０３ａは仕上加工部２０へ近づくにつれて大きくなる構成となっている。本発明に係るブローチの外径（オーバーボールピン寸法）は４４ｍｍであり、ブローチ長さは２５０ｍｍである。

これに対して、従来のブローチは７枚の切刃を有する荒加工部と１２枚の切刃（当該ブローチの最終切刃を含む）を有する仕上加工部とから形成されている。従来ブローチの外径（オーバーボールピン寸法）は本発明に係るブローチと同一径の４４ｍｍであり、ブローチ長さは本発明に係るブローチと同一長の２５０ｍｍである。また、仕上加工部および荒加工部の各切刃のランド幅は全て同一であり、仕上加工部の各切刃間の刃溝幅も全て同一の構成となっている。

本試験は、加工速度：毎分６０ｍ、潤滑剤：植物油によるミストクーラント、ワーク材質：浸炭焼入鋼（ＳＣＭ４２０）による加工条件にてブローチ加工を行った。また、所定の加工精度が確保できない時点でブローチの切刃のすくい面研磨を行いながら、最終的に廃却する（使用寿命に至る）までのすくい面研磨可能回数による評価を行った。その結果、本発明に係るブローチのすくい面研磨可能回数は１５回であり、ワークの加工精度も所定の寸法が確保できた。これに対して、従来のブローチのすくい面研磨可能回数は１３回であった。以上より、本発明に係るブローチは、従来のブローチに比べて、ブローチの長さを変えることなくブローチの長寿命化が実現できた。

なお、本発明に係るブローチをすくい面研磨する場合には、すくい面研磨回数に関わらずブローチの全切刃を一様にすくい面研磨するのではなく、すくい面研磨回数が増すごとにすくい面研磨に供する荒加工部の切刃の枚数をブローチの第１番目の切刃側より１刃ずつ順次減らしながらすくい面研磨を行う。例えば、１回目のすくい面研磨では図１に示す仕上加工部２０の最終切刃３００側より荒加工部１０の第１切刃（本発明に係るブローチ１の第１番目の切刃でもある）１０１までの切刃を対象にすくい面研磨を行うが、２回目のすくい面研磨では仕上加工部２０の最終切刃３００側より荒加工部１０の第２切刃１０２までの切刃を対象に、３回目のすくい面研磨では仕上加工部２０の最終切刃３００側より荒加工部１０の第３切刃１０３までの切刃を対象にすくい面研磨を行う。

すくい面研磨回数に関わらず、ブローチ１の全切刃を一様にすくい面研磨すると、荒加工部１０の切刃、特にブローチ加工を最初に行う切刃であるほど、ブローチ１のすくい面研磨回数が増すごとに切刃のランド幅は減少し、ついにはブローチ１の大径（寸法）や小径（寸法）あるいは歯厚がブローチ加工前のワークの寸法より小さくなる。そのため、本発明に係るブローチについては、すくい面研磨により荒加工部の切刃の歯厚などの寸法がブローチ加工前のワークの寸法より小さくなることを防止して、切刃としての役割を温存させておくために、前述した方法（手順）によりすくい面研磨を行うこととしている。

１ ブローチ
１０ 荒加工部
２０ 仕上加工部
１０１、２０１ （第１）切刃
１０２、２０２ （第２）切刃
１０３、２０３ （第３）切刃
１０１ａ、１０２ａ、１０３ａ 荒加工部の各切刃のランド幅
２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ 仕上加工部の各切刃のランド幅
２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ 仕上加工部の各切刃間の刃溝幅
３００ 最終切刃

Claims (1)

1. 荒加工部と、仕上加工部と、を有するブローチであって、前記荒加工部と前記仕上加工部の境界に近い切刃ほどそのランド幅が大きく、前記ブローチの両端部に近い切刃ほどそのランド幅が小さくされていることを特徴とするブローチ。

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