JPS62228329A - 積層ブロ−チの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は積層ブローチの製造法に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

ブローチはキー溝、角穴、丸穴などの内側加工や面の加
工など量産用切削工具として汎用されている。

このブローチは、周知のように、基準面からの切れ刃の
高さを刃１枚当りの切り込み量だけ順次差をつけ、勾配
状に切れ刃を並べたがなり複雑な構造をなし、従来では
中実な棒材から切れ刃を１刃ずつ削り出すことで製作し
ていた。そのため、製作に多大の期間（通常２．３力月
）を要するとともに、コストが高価となり、多品種少量
生産時代への対応が難しかった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記のような問題点を解消するために研究して
創案されたもので、その目的とするとこ゛ろは、良好な
精度を持つブローチを短期間で安価に製造でき、また、
ブローチ長の大幅な短縮とブローチ盤の小型化を達成し
うる方法を提供することにある。

この目的を達成するため本発明はブローチを中実な棒材
から切削して得るという発想を転換し。

薄板を斜めくり抜き切断したものを単位切れ刃とし、こ
れをスペーサと交互に一積層することで逃げ角付きのブ
ローチ構造を得るようにしたものである。

即ち本発明の特徴とするところは、ブローチを得るに当
り、刃厚に相当する厚さの薄板を所要枚数積層したブロ
ックを作り、この積層ブロックを斜め角をもってくり抜
き、くり抜かれたテーパ切断ブロックを構成する各切れ
刃部材をコアにスペーサと交互に積層固定することにあ
る。

前記薄板は、平板のほか、円錐状または球面状に凹入し
た板を用いることができ、後者の凹入板を用いた場合に
は切れ刃に逃げ角だけでなく、すくい角をも備えた積層
ブローチとすることができる。

〔実　施　例〕

以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。

第１図ないし第６図は本発明により内面ブローチを製造
した基本的実施例を示すもので、ブローチを得るにあた
っては、まず第１図のように刃厚相当の厚さＬの薄板１
．１を所要枚数積層し、クランプすることで積層ブロッ
クＡを得る。

クランプ方法は、たとえば比較的厚いクランプ用板１０
．１１を積層した薄板の上下面に当て、ボルト等任意の
締め付は手段１２．１２で厚さ方向に緊締する方法など
を用いればよい。

薄板１は切れ刃に適した高硬度で耐摩耗性のよいもの、
たとえば、ＳＫＨ，ＳＫＤ、ＳＫなどの鋼板、それらの
熱処理鋼板、あるいは複合材など被切削物の材質に応じ
たものを適宜選択すればよい。

次いで、第２図のように、積層ブロックＡを角溝、丸溝
など所定の製品寸法形状に対応するように傾斜角ａによ
りくり抜き切断するものである。

この傾斜角ａは直接切れ刃の逃げ角となるもので、第３
図から明らかなように、ブローチにおける一刀当りの削
り代Δｈは刃厚りと逃げ角ａとにより、Ｌｔａｎａ＝Δ
ｈの関係がある。また、刃厚りは切れ刃強度に直接関係
する。そこで、テーパ切断時の傾斜角ａは、ブローチ設
計上必要とされる削り代を実現でき、同時に必要とされ
る範囲の逃げ角、切れ刃強度の条件を満たすように適宜
設定する。

上記テーパ切断は一般的にはワイヤカット放電加工を利
用するのが実用的であり、クランプ用板１０．１１を含
む積層ブロックＡにワイヤ挿入穴を穿孔し、これにワイ
ヤ４を通し、第２図の符号３で示すようにのように前記
傾斜角ａで切断を実施すればよい。このとき、クランプ
用板１０，１１ごとワイヤカッ１〜することにより、ワ
イヤ断線と薄板のそりによる浮き上がりを防止し、安定
したテーパ切断を実施できる。

この工程で、第４図のようにテーパ切断ブロックＢが得
られる。第４図において、２は回り止め用の直線部を有
するコア挿入用穴で、この穴は予め各薄板１に加工して
おいてもよいが、好ましくは、このテーパカット切断の
際に、積層ブロックＡの中心部にワイヤカットでくり抜
き切断する。

これにより後述する切れ刃積層時に切れ刃相互間の位置
精度を保証できる。勿論回り止め機構はこれに限られる
ものではなく、キーやキー溝としてもよい。

このテーパ切断ブロックＢは、すべて同一形状シフト量
Δｈと同一の逃げ角ａ″とを有する切れ刃部材５ａ、５
ｂ、５ｃ、５ｄ・・・の集合からなるもので、本発明に
よれば、こうした切れ刃部材５ａ　ｒ　５　ｂ　ｔ　５
　ｃ　＋　５　ｄ・・・を同時に１カツトで製作できる
ものである。

次いで、テーパ切断ブロックＢからクランプ用板１０．
１１および締め付は手段１２．１２を除去し、第５図の
ように各切れ刃部材５ａ、５ｂ。

５ｃ、５ｄ・・・の上下の順を入れ替え、別途、積層ブ
ロックをコア挿入用穴を有するようにくり抜きして製作
したスペーサ６とともにコア挿入用穴２を介してコア７
に交互に積層し、組付は固定する。

これで第６図のように削り代Δｈ形状シフトした切れ刃
５とスペーサ６からなる積層ブローチＣが完成する。図
面で５０はすくい面、５１は逃げ角ａを備えた逃げ面で
ある。

切れ刃５とスペーサ６の固定方法は、積層端部のコア７
にめねじ７１を設けてクランプナツト８を螺合する機械
的手法のほか、接着やろう付け、レーザ等による溶接、
拡散接合などを用いてもよく、またこれらを前記した機
械的手法と併用してもよい。

なお、スペーサ６を得るには、前記した切れ刃部材５ａ
、５ｂ、５ｃ、５ｄ・・・の製作法と同様、５ｐｃｃな
ど所定材質の薄板を積層したブロックをワイヤカット放
電加工で切断することにより得てもよいし、あるいはレ
ーザー加工などで得てもよい。スペーサ６の厚さｔはテ
ーパ切断による場合、逃げ角ａとΔｈとの間にｔａｎａ
””Δｈ／ｌの関係があることから、この式を利用して
適宜選定すればよい。

第７図と第８図は切れ刃やスペーサ用の薄板１として第
１図のような平板でなく、水平に対し傾斜角αで凹入し
た円錐形あるいは球面形の薄板を用いたもので、この薄
板１を多数積層しクランプ用板１０．１１と締め付は手
段１２でクランプしたＶＬＭブロックＡをワイヤテーパ
カットし、得られた各切れ刃部材５ａ、５ｂ、５ｃ・・
・を順序を入れ替え、スペーサ６と交互に積層固定して
ブローチＣとしたものである。この実施例によれば、テ
ーパカットによる逃げ角ａの創成に加え、切れ刃のどの
位置でも同じすくい角αを付与することができる。

なお、第２図と第７図では、ワイヤカットテーパ切断を
上拡がり方式で実施しているが、これを下拡がり方式と
してもよいのは言うまでもない。

この場合第６図や第８図の積層ブローチに組付けるには
、各切れ刃部材をすくい面５０が上方に向くように反転
する作業を付加すればよい。

第９図は本発明による外面ブローチを示すもので、これ
を得るには、第２図や第７図におけるテーパ切断ブロッ
クＢの外側のスクラップＥに相当する部分を切れ刃部材
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ・・・として用い、前記したと
ころと同じ手法でスペーサ６と交互に積層固定すればよ
い。

なお、本発明において、スペーサ６は第６図や第８図の
ように切れ刃５とテーパが逆の配向である必要は無く、
第１０ａ図のようにテーパが正方向に配向されてもよい
。また、スペーサ６は必ずしも１枚ずつである必要は無
く複数枚であってもよく、その場合第１０ｂ図のように
テーパ面が対称となるように重ねあわせて切れ力量に介
在させることも推奨される。

さらに、第１図では切れ刃が１種であるが、実際のブロ
ーチのように複数種の切れ刃構成とする場合には、積層
ブロックを必要個数作り、それらをくり抜き傾斜角ａを
変化させてそれぞれワイヤカットテーパ切断し、各切れ
刃部材を第４図や第５図の方法で積層すればよく、これ
で切り込み量を各刃部ごとに変化させることができる。

第１１図はこの方法で製作した積層ブローチ（但し特徴
を浮き彫りにするため、刃の切れ込み量を誇張した）を
示すもので、テーパ角ａ工の荒刃部Ｃ工と、テーパ角ａ
２の中仕上げ刃部Ｃ２と、テーパ角ａ３の仕上げ刃部Ｃ
１からなっている。この積層Ｃを得るには、第２図や第
７図のワイヤカット放電加工において、傾斜角がａ工）
　ａ　、　）　ａ　、の関係となるように設定してテー
パ切断すればよい。

第１２図は第１１図の応用例を示すもので、傾斜角ａを
変えてくり抜いた各テーパ切断ブロックごとに、それぞ
れ第４図や第５図の手法で各切れ刃部材とスペーサ６を
交互に積層して１つずつのセグメント（ブローチ構成の
１単位）Ｄ□ないＤ４とし、これらを順次コア７に組付
けてブローチに組み上げたものである。この場合、各セ
グメントＤ、ないＤ４は、各切れ刃部材のコア挿入用穴
２を、これと一致する外輪郭を持つ鍔付きのボス９にス
ペーサ６と交互に外嵌し、ボスの前端のめねじにクラン
プねじ１３を螺合するなどの方法を採ることで容易に得
ることができる。そして各セグメントＤ工ないり、を鍔
付きのボス９により順次コア７に挿若すればよく、この
場合、鍔付きのボス９とコア７はサイドカットやキーな
どで回転止め機構が施されることはいうまでもない。な
お、各セグメントの周方向位置決めは連結ピンなどを用
いればよい、この第１２図のブローチは、切れ刃の交換
作業などに便利である。

積層切れ刃構成としては、第６図のようにシフト量が各
刃ごとに変化する態様に限られず、第１３図のように、
同一シフト量の切れ刃を複数枚ずつ配列する方法も有効
である。この切れ刃構成を得るには、第１図又は第７図
の積層ブロックＡを２セツトまたはそれ以上作り、それ
らを同じ傾斜角ａでテーパ切断し、同一形状、同一シフ
ト量の切れ刃部材５ａ、５ａ、５ｂ、５ｂを数枚ずつ並
べながら順次積層すればよい。また、切れ刃は必ずしも
スペーサ間に一枚ずつ介在される構成に限定されるもの
ではない。

上記のようにワイヤカット放電加工を利用するときには
、比較的厚い刃厚の切れ刃を高い精度で得ることができ
、しかも、テーパ切断方式を利用するので、積層ブロッ
クからすべて同一形状シフト景と同一の逃げ角とを有す
る切れ刃を１カツトで製作することができる。

本発明者は、切れ刃の製作法としてレーザ加工も検討し
たが、この方法では、加工精度の問題に加え、削り代Δ
ｈのオフセットをかけて板を一枚ずつ切断しなければな
らず、しかも、創成端面（切れ刃逃げ角に相当）に切削
工具として必要な逃げ角を実現できないという重大な問
題があり、実用的でなかった。

次に本発明の具体例を示す。

実施例１ （１）本発明を用いて内面ブローチを試作した。

製品形状は第１４図のとおりであり、積層ブローチは、
切削段数４１．最大Δｈ３０μｍ、Ｖ＝３．８ｍ／ｍｉ
ｎの各条件とし、切り屑体積の８倍の切り屑だめ容積、
切れ刃強度の安全係数３倍以上を設定し、計算から刃厚
２ｍｍ、ｔ＝３．２ｍｍ、　ｈ＝：１．５ｍｍに設計し
た。

（２）切れ刃は荒刃と仕上げ刃の２種とし、荒刃には板
厚２．０ｍｍのＳＫＨ熱処理板（ＩＩＲＣ６４）４０枚
を、仕上げ刃には同板２枚を、またスペーサとしては３
　、２ｍｍ厚の５ＰＣＣ４０枚を用いた。

ワイヤカット放電加工機は上下任意形状、同時４軸制御
型を使用し、各切れ刃とスペーサ用の薄板を積層して第
１図の手法でクランプし、この状態で、荒刃を傾斜角１
．８°。

仕上げ刃を傾斜角０．５°、スペーサを傾斜角１．０’
でそれぞれテーパ切断した。このうち荒刃の最終切れ刃
１枚を仕上げ刃のスペーサに転用した。またこの加工の
際に、回り止め用の切欠きのあるコア挿入用穴をワイヤ
カット切断した。

（３）テーパ切断した荒刃と仕上げ刃の切れ刃部材形状
は第１５図のとおりであり、これらを順次入れ替えし、
スペーサと交互に積層し、これで荒刃３９段、仕上げ刃
２段、計２１段の積層ブローチを構成した。

積層ブローチは第１６図のようにダイセットに組付けの
押し込みブローチ構造とし、荒刃Ｃ１と仕上げ刃Ｃ２は
スペーサ６とともに両欠きのコア７に順次はめこみ、ク
ランプねじ８で強固にクランプした。製作に要した時間
は紙テープ作成から組付は調整まで約２２時間であった
。なお、第１６図において、１４は上型１７と下型１８
との同軸性を保持するためのセンターガイドポスト、１
５はワーク台、１６はワークである。上記ダイセットは
プレスに組み込まれ、プレスラムにより上型または下型
が移動される。

（４）ワークとして板厚１０ｍｍの黄銅（ＪＩＳ　１１
３２５０）と鋳鉄（ＦＣｌ２）および５４５Ｇを用い、
上記試作積層ブローチで切削加工を行った。その結果。

黄銅ではＲｍａｘ３−６　μｍ、　Ｑ鉄ではＲｍａｘ８
−１５．５４５ＣではＲｍａｘ５〜１５μｍの平滑な被
削面が得られ、その切削形状もシャープで、切削入口の
だれも生成されなかった。

比較のため、レーザ加工により第１７図のｖｃ層ブロー
チを製作して同条件で切削したが、レーザ切断端面ば逃
げ角がゼロか一部マイナスとなるため、切削開始直後か
ら切削不能に陥り使用できなかった。

実施例２ （１）荒刃用、仕上げ用薄板として、ともに水平に対し
１０°の角度を有する円錐状Ｓ　Ｋ　Ｉ−Ｉ熱処理鋼板
を、スペーサとして同一角度の５ＰＣＣを使用し、実施
例１と同じ方法で積層ブローチを製作した。

この結果、すくい角α１０’のついた積層ブローチが得
られ、これで切削加工した結果、いずれのワークとも被
削面は［ｔｍａｘ３−１０μｍを示す好結果が得られた
。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によるときには、精度の良好なブロ
ーチことに大物ブローチを極めて短時間でしかも低コス
トで製造することができ、また、ブローチ長の大幅な短
縮とブローチ盤の小型化を図ることができるなどのすぐ
れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明による積層ブローチの製造
法の一例を段階ごとに示す説明図、第７図は薄板として
四人材を使用した場合の切断工程を示す断面図、第８図
は第７図の薄板を使用して得られた積層ブローチの断面
図、第９図は本発明を外面ブローチに適用した実施例を
示す断面図、第１０ａ図と第１０ｂ図は本発明における
スペーサの介在例を示す断面図、第１１図と第１２図は
本発明による積層ブローチの具体例を示す側面図、第１
３図は本発明の切れ刃構成の別の実施例を示す断面図、
第１４図は本発明の試作ブローチで加工する製品形状の
１例を半部平面、半部部分拡大して示す説明図、第１５
図は本発明により得られた試作切れ刃の平面図、第１６
図は本発明による試作積層ブローチの断面図、第１７図
はレーザ加工による積層ブローチの部分的拡大図である
。 １・・・薄板、４・・・ワイヤ、５ａ、４ｂ、５ｃ・・
・切れ刃部材、５・・・切れ刃、６・・・スペーサ、Ａ
・・・積層ブロック、Ｂ・・・テーバ切断ブロック、Ｃ
・・・積層ブローチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ブローチを得るに当り、刃厚に相当する厚さの薄板を所
   要枚数積層したブロックを作り、この積層ブロックを所
   要の斜め角をもってくり抜き、くり抜かれたテーパ切断
   ブロックを構成する各切れ刃部材をスペーサと交互にコ
   アに積層固定することを特徴とする積層ブローチの製造
   法。