JPS6389217A - 旋削ブロ−チ加工方法 - 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、例えばエンジン用クランクシャフトにおける
ジー４−一ナル部およびビン部等の軸物加工に適した新
規な旋削ブローチ加工方法に関する。

（従来の技術） 一般に、この種のクランクシャフトＷは第４図に示すよ
うに、複数箇所のジャーナル部Ｊ、、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４
、Ｊ５およびこれろと偏心した複数箇所のビン部Ｐ　１
　、Ｐ　２　、Ｐ　３、Ｐ　４を有している。このクラ
ンクシャフトＷは、例えば予め第４図中−点鎖線で示す
ような余肉を残した形状に型打鍛造酸形成は精造した後
に、同図実線で示す形状の製品に切削加工される。

従来、この種の切削加工には、例えばクランクシャフト
旋盤、或はクランクシャフトフライス盤（一般にビンミ
ラーと呼ばれる）が用いられていた。

（発明が解決すべき問題点） 従来のクランクシャフト旋盤においては、１つの加工箇
所に対し、それぞれ対向位置に工具がセツトされ、この
両工具の送りを同期させて切削するバランスカット方式
が通常である。このため工具配置が非常に複雑となり、
しかもそれらには、工具くい込み防止用のバックラッシ
ュ除去機構等を必要としていた。さらに、各工具の径方
向への同期送り装置を必要としてお号、複雑な機構とな
っていた。

また、各工具は切削開始から終了までワークに対し放射
方向に、つまり最短距離で送り込まれるため、工具に対
し衝撃が大きく、しかも−刀あたりの切削開始から終了
までの切削時間が長いため、工具の長時間切削による工
具摩耗や発熱が激しく、必然と工具寿命を低下させ、か
つ加工精度の維持も難しかった。

さらに、切削終了時にはワーク搬出の為に工具の引き戻
しが必要で加工効率も悪く、がつ旋削加工による連続切
削のために切粉も長くなり、よって切粉はけが悪いなど
多くの欠点を有していた。

一方、環状のフライス工具からなるクランクシャフトフ
ライス盤においでは、上記旋盤よりも刃具の剛性が大き
くとれるが、フライス工具の円盤の全周に刃具な配置す
るために、装置全体が大型化する傾向にあり、大きな設
置スペースを要していた。

また、内刃のフライス盤にあっては、まずワークを環状
プライス工具に挿通する作業を必要とし、極めて作業性
が悪く、ざらに刃具のセツティングが複雑で、−月毎の
取付寸法精度も正確さを要し、このため段取り替え作業
が非常に煩雑になるなどの欠点があった。

また、機械の構成上フライス盤の回転主軸は左右２個し
かとれないため、多くとも２箇所の同時加工しかできず
、例えばジャーナル部など３箇所以上の同時加工が不可
能であり、１ワークあたりの加工に長い時間を要してい
た。

さらに、フライス加工では、工具内周や外周に設けた複
数の刃によってワーク周面な多角形状にそぎ取るような
断続切削が行われ、加工形試は多角形になり、必ず研削
などの仕上げ加工を必要とした。しかも、工具の回転に
より、全ての刃がワークに何度も断続接触するため、工
具にかかる衝撃が大きく、その工具温度も上り、工具寿
命の低いものであった。

また、非常に強い力でワークから切粉をそぎ取るために
、ワークに対しても振動やビビリが発生し易く、さらに
切削力によるたわみ防止のために、ワークを補助的に支
承する少なくとも２箇所のレスト装置が不可欠であった
。また、逃げ部加工や溝加工を必要とする場合に、それ
の刃によって素材から最終の逃げ部加工まで連続して加
工する必要があり、その工具にかかる負荷が極端に大き
いために、ビン部やジャーナル部に形成される逃げ部の
ような加工には適さないものであった。

さらに、ワークと工具の各回転制御と、工具の切込み制
御の最低３軸の複雑な送り制御を必要とし、倣い制御や
ＮＣ制御などの複雑な切削運動機構を用いるなど、非常
に高価になっていた。しかも、ＮＣによる位置決めｖ４
度がそのまま加工精度に影響し、かつ工具のセツティン
グ等に非常に厳密さを要し、ワークや工具の交換等の作
業性が悪いなど数々の問題点を有しでいた。

本発明は、新たなブローチ加工方法によって上述した従
来加工法の数々の問題点をことごとく解決しようとする
ものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、同期回転駆動される一対の主軸装置によって
ワークを高速回転させながら、ブローチ工具をワークの
回転軸線に対し直交する方向に直線送り移動させること
により、荒切削から仕上げ切削までを一挙に行えるよう
にし、従来の旋盤やフライス盤による加工に比べ、切削
がスムーズで工具への衝撃も少なく、かつ熱発生も少な
く、したがって工具寿命を長らえることができ、また複
雑な切削運動機構が要らず安価であり、ブローチ工具の
直線切削送り動作で荒切削から仕上げ切削まで一挙に加
工でき、しかも３箇所以上の同時複数加工も可能で、加
工時間を大幅に短縮できるとともに、切粉はけも良く、
工具やワーク交換などの段取り替え作業などの容易性お
よび加工精度を向上させようとするものである。

特に仕上げ切削においては、最大切込み点の切削が必ず
第二層目の切削で行われるように設定することにより、
ブローチによる断続切削でありながら衝撃の少ない非常
になめらかな切削が行え、かつ切削抵抗が小さくその変
動も少なくすることにより高精度な仕上りを得ようとす
るものである。

すなわち、本発明は、たがいに同期回転駆動される一対
の主軸装置７°、８によってワークＷを高速回転させな
がら、荒切削用から仕上げ切削用までの複数個のブロー
チ刃１４を列設したブローチ工具１５を、ワークＷの回
転軸線りに対し直交する方向に直線送り移動させること
により、ワーク周面の荒切削から仕上げ切削までを一挙
に行なう旋削ブローチ加工方法である。特に仕上げ切削
においては、ブローチ刃１４がワークＷの表面に初めて
接触する切削開始点Ａから、ワークＷの回転中心Ｏより
最短距離に位置する最大切込み点Ｂまで移動する（第９
図から第１１図）間に、ワークＷの回転量が２π−ｚＡ
ＯＢを超えるようにするために、仕上げ切削直前のワー
クＷの半径をＲ（、。

０、ワークＷの回転数をＮ＋’ｒｐｍ＋、−刃あたりの
ブローチ刃１４の切込み量をり、ｒｎｌＴｌ、、そして
ブローの関係式を満足するような切削条件とした旋削ブ
ローチ加工方法である。

（実施例） 以下、本発明の加工方法を実施するための旋削ブローチ
盤を図面に基づいて説明する。

第１図は旋削ブローチ盤１の正面図、第２図は第１図中
Ｘ−Ｘ矢視断面図、第３図はブローチ工具を示す斜視図
、第４図はワークとしてのクランクシャフトを示す図、
第５図は第４図中ビン部における余肉部分を示す拡大断
面図、第６図ないし第８図は本発明の切削条件の範囲外
となる切削状態を示し、ワークの回転量とブローチ工具
の移動量との関係を示す図、第９図ないし第１２図は本
発明の切削条件の範囲内となる切削状態の一例を示し、
ワークの回転量とブローチ工具の移動量との関係を示す
図、第１３図は本発明の切削条件の範囲内の場合（ア）
と、範囲外となる限界の場合（イ）と、明らかに範囲外
である場合（つ）のそれぞれの切込み状態を表すグラフ
、第１４図はブローチ工具の送り速度を３種類に設定し
た場合の切削後のワークの各位相に対する半径の変化を
表すグラフである。

旋削ブローチ！１は１、基台２と左右一対の支持台３．
４と中央傾斜部５とからなる機枠６、上記支持台３．４
に配設された一対の主軸装置７．８、この各主軸装置７
．８にそれぞれ対応する一対の回転駆動装置９．１０、
上記基台２上の中央部の傾斜部５に配設された案内台１
１、この案内台１１上に摺動自在に設けられた慴動台１
２、この摺動台１２を往復直線送り駆動する送り駆動装
置１３および上記摺動台１２上に取付けられ複数のブロ
ーチ刃１４を一体に設けたブローチ工具１５により構成
されている。

上記機枠６の基台２上には、左右両側位置にたがいに離
間して一対の支持台３．４が立設され、この両支持台３
．４上にはそ、れぞれ主軸台１６．１７が水平方向すな
わち第１図中左右方向に図示しない送り装置により、個
々に摺動可能に載置されている。そして、この各主軸台
１６．１７上に上記一対の主軸装置７．８がそれぞれ一
体的に支持されている。

この一対の主軸装置７．８は、同一の水平軸線（回転軸
線Ｌ）上に相対向したスピンドル７　ａ　ｓｓａをそれ
ぞれ回転自在に装着し、この各スピンドル７ａｔ８ａの
先端にはワークとしてのクランクシャフトＷの両端を支
承するスライド式可動チャック等からなる支承部材１８
．１９がそれぞれ一体的に取付けられている。この支承
部材１８．１９は、上記クランクシャフトＷの把持位置
を変更することにより、上記スピンドル７ａ、８ａの回
転軸線りと同心的或は偏心的に着脱自在に把持可能な構
造となっており、したがって−台の機械でクランクシャ
フトＷのジャーナル部とビン部とを全て加工可能となっ
ている。そして、上記主軸台１６．１７と一体の各主軸
装置７．８は支持台３．４上を左右に摺動移動されて両
支承部材１８．１９によるクランクシャフトＷの把持位
置すなわち支承間隔を適宜調整可能となっている。

また、上記各主軸装置７．８にそれぞれ対応して駆動モ
ータ２０．２１および伝動ベルト２２．２３からなる一
対の回転駆動装置９．１０が、上記各主軸台１６．１７
上に一体的に取付けられている。一方の回転駆動装置９
は、駆動モータ２０により伝動ベルト２２ｆｔ介して一
方の主軸装置７のスピンドル７ａを回転駆動し、他方の
回転駆動装置１０も同様に駆動モータ２１により伝動ベ
ルト２３を介して他方の主軸装置８のスピンドル８ａを
回転駆動するものであり、かつ両回転駆動装置９．１０
は、例えば駆動モータ２０．２１の回転角制御あるいは
パルス回転速度制御などにより常に電気的に同期回転駆
動されるようになっている。

また、上記基台２上の中央部すなわち上記両支持台３．
４間に位置して上記傾斜部５が配設されている。この傾
斜部５は、第２図で示すようにスピンドル７ａ、８ａの
回転軸線りに対し直交する方向においてその傾斜取付面
５ａを前方へ向かって下方へ傾斜している。また傾斜取
付面５ａには案内台１１が固設されている。

この案内台１１上には、略中央部の上下端位置に、相対
向するブラケット２４．２５がそれぞれ取付けられ、こ
のブラケット２４．２５には、ねじ杆２６がその両端部
を回動自在に支持されている。このねじ杆２６は、その
上端部において減速装置２７等を介して、上記案内台１
１に取付けられた送り駆動用モータ２８に連結されてい
る。そして、この送り駆動用モータ２８、上記減速装置
２７、ねじ杆２６および後述する摺動台１２のナツト部
２９によって上記送り駆動装置１３が構成されている。

摺動台１２は、上記案内台１１上に形成された案内面３
０および■溝状の案内面３１に沿って前後に、すなわち
上記傾斜方向に摺動移動自在に支持されている。この摺
動台１２の底部には、上記ねじ杆２６に螺合したナツト
部２９が一体に固定され、上記ねじ杆２６の回転に追従
して上記傾斜方向に往復移動されるようになっている。

また、この摺動台１２の両端面には上記取付面５ａの全
面を被覆する伸縮自在の防塵カバー３２．３８の一方が
それぞれ取付けられ、他方のそれぞれは機枠６側に固定
されている〜。また、との摺動台１２の上面部には、プ
ローチ工具取付部１２ａが形成され、ブローチ工具１５
の基部をボルト等により所定の位置に固着している。ま
た、各極大きさの位置決めブロック３４等を用いること
により、例えば複数のブローチ工具１５を適宜所定の位
置間隔に素早くセツティングできるようになっている。

上記ブローチ工具１５は、第３図に示すようにその上面
に例えば複数の切削刃からなるブローチ刃１４を長さ方
向に複数列設しており、例えば上方から下方へ向けて荒
切削用から仕上げ切削用へと刃の形状、寸法或は刃ピッ
チを徐々に変化させて配列している。そして、このブロ
ーチ刃１４の刃先は、上記スピンドル７ａ、８ａの回転
軸線りよりも下方へ離れ、このスピンドル７ａ、８ｄ間
に支承されたクランクシャフトＷのジャーナル部Ｊ１〜
Ｊ５或はビン部２１〜Ｐ４の加工部分に衝合できる高さ
に設定されている。

例えば、最初の複数のブローチ刃１４ａは第４図におけ
るクランクシャフトＷの側壁部（ａ）（ａ）の切削用、
続いて複合刃でなる中間部の複数のブローチ刃１４ｂは
ビン部（或はジャーナル部）の表面およびカウンターバ
ランスの両サイド（ｂ）の荒切削用、続いてブローチ刃
１４．はビン部（或はジャーナル部）の逃げ（ｃ）（ｃ
）の荒切削用、統いてブローチ刃１４ｄはビン部（或は
ジャーナル部）の両サイド（ｄ）（ｄ）の仕上げ切削用
、続いてブローチ刃１４ｅはビン部（或はジャーナル部
）の表面（ｅ）の仕上げ切削用、最後にブローチ刃１４
ｔはビン部（或はジャーナル部）の逃げ（ｆ）Ｄ）の仕
上げ切削用にセツティングされている。すなわちブロー
チ刃１４ａ、１４ｂ、１４ｃは荒切削用、ブローチ刃１
４ｄ、　１４＝、　１４ｒ　は仕上げ切削用となってい
る。

また、各ブローチ刃１４の間にはそれぞれ切粉案内溝３
６が両側へ開放するように穿設されており、これにより
切粉は各ブローチ刃１４による切削と同時に切粉案内溝
３６からブローチ工具１５の両側下方へスムーズに案内
落下されるようになっている。さらに、最初のブローチ
刃１４．よりも先端側には、素材形状が悪く取りしるが
異常に多いときの安全用の刃３７が設けられ、切削開始
前にクランクシャフトＷのビン部（或はジャーナル部）
の素材面に触れて、異常な切込みによってこれ以降のブ
ローチ刃１４が損傷するのを確実に防止する作用をなし
ている。

また、上記傾斜部５の取付面５ａから下方延長上におい
て切粉受け３５が設けられ、摺動台１２から防塵カバー
３２．３３および取付面５ａに治って自然落下してくる
切粉な全て回収できる位置に配設されている。

以上の構成による旋削ブローチ盤を用いて、第４図で示
すようなりランクシャフトＷのビン部Ｐ１、Ｐ４を旋削
ブローチ加工する場合の動作な説明する。

この場合、加工するビン数に応じ、ここでは２台のブロ
ーチ工具１５が摺動台１２上に各ビン部ＰＬ、Ｐ４位置
に合わせて位置決めし固着されている。加工開始状態で
は、第１図および第２図で示すように刃物台１１は、摺
動台８とともに案内台１１の最下位置に停止されている
。そして、クランクシャフトＷのビン加工の場合、支承
部材１８．１９内の可動チャックをビン部の偏心方向と
反対方向にシフトさせることにより、ビン部Ｐ１、Ｐ４
の軸心と支承部材１８．１９の回転軸線りとを一致させ
た状態でスピンドル７ａ、８ａの間に確実に把持固定す
る。

この状態から、両回転駆動装置９．１０によって両スピ
ンドル７ａ、８ａが同期回転駆動されると、クランクシ
ャフトＷはビン部Ｐｄ、Ｐａの軸心な中心に第２図中反
時計方向に高速回転される。

そして、送り駆動用モータ２８が作動されてねじ杆２６
が回転されると、ナツト部２９を介してｔ８８台１２は
案内台１１に沿って傾斜状に上昇送りされる。すなわち
、との摺動台１２と一体の上記２台の刃物台１５が送り
駆動され、この刃物台１５のブローチ工具１４は回転し
ているクランクシャフトＷのカウンターバランス部と各
ビン部Ｐ１、Ｐ４の周面を一度に同時に旋削ブローチ加
工する。

クランクシャフトＷの回転駆動とブローチ工具１５の送
り駆動は、図示しないＮＧ装置によって制御されており
、荒切削から仕上げ切削までを１度のブローチ工具１５
の前進送り動作で全て完了し、２箇所のビン部Ｐ１、Ｐ
４を第４図実線で示す形状に仕上げる。

このような旋削ブローチ加工によると、ワークＷに対し
各ブローチ刃１４の１回ずつの通過により切粉は刃数に
応じて細かく切断されるため、切粉による切削熱の除去
が素早く行われ、ワークおよび工具に熱伝達をおこさせ
ず、したがって熱変形が少なく精度の高い加工が可能と
なる。一方、切粉は防塵カバー３２．３３を伝って自然
落下され下方の切粉受け３５に全て回収される。

また、ブローチ工具１５は、案内台１１に案内された摺
動台１２に固定されているため、切削抵抗による変形も
少なく、この点からも極めて精度の高い加工が可能であ
る。ざらに摺動台１２を下方から上方へ切削送りする場
合には、摺動台１２の自重と切削抵抗の方向はナツト部
２９のバックラッシュを抑える方向に共に作用し、送り
駆動装置１３のバックラッシュによる移動誤差やビビリ
振動を生じることなく、剛性の高い切削加工が可能であ
る。

次に、ジャーナル部の加工では、摺動台１２上にジャー
ナル５１〜Ｊ５と対応する位置間隔に５台のブローチ工
具１５がセットされる。そして、加工を必要とするクラ
ンクシャフトＷが両生軸装置７．８間に搬入されると、
両生軸台１６．１７が左右に移動され両支承部材１８．
１９によってクランクシャフトＷをチャッキングする。

この場合、加工するジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５の軸心がス
ピンドル７ａ、８ａの回転軸線りと合致するようにチャ
ッキングされる。したがって、回転駆動装置９．１０に
よってクランクシャフトＷはジャーナルＪ□〜Ｊ５の軸
心な中心、とじて回転される。

この状態で前記ビン部加工時と同様、送り駆動装置１３
によって摺動台１２が５台のプローチ工具１５ｆ！：搭
載して傾斜状に上昇移動され、５個のジャーナル部Ｊ１
〜Ｊ５は荒加工から仕上げ加工までを一挙に同時にブロ
ーチ加工される。さらに他のビン部Ｐ２＋Ｐ３の加工の
場合も同様である。

なお、上記実施例ではブローチ工具１５の摺動台１２へ
の装着方法をボルト締めとしたが、スプリング或は圧力
流体による自動クランプ装着とすることもでき、この場
合ブローチ工具１５の取付は取外しがワンタッチででき
、しかも強力に把持できる。

次に、第６図ないし第１２図により、本発明のブローチ
加工方法による切削条件について説明する。

ワークＷの回転方向を矢印ｎ、ブローチ工具１４の移動
方向を矢印■とすると、各ブローチ刃１４はワークＷに
対し一直線上の移動軌跡Ｑを描いてワ９り周面に接触し
、切削を行った後ワーク周面から離れていく。

この移動軌跡Ｑ上で、刃先が最初にワーク周面に接触す
る点、すなわち切削開始点をＡ１ワークＷの回転中心Ｏ
から移動軌跡Ｑへの垂線との交点、すなわち切削後の目
標半径（最小半径）となる最大切込み点をＢ、そしてブ
ローチ刃１４がワーク周面から離れる点すなわち切削終
了点をＣとすると、眞は切削前のワークＷの半径Ｒで、
σ１は切削後のワークＷの最小半径Ｒｈとなり、ＯＣは
切削後のワークＷの最大半径ＲＣである。また、切込み
量りはＦｔ−Ｒｈとなる。

荒切削の場合は、ブローチ刃１４がＡ点から０点まで移
動する間に少なくともワークＷを−周り切削していれば
よいが、この場合Ｃ点では切込みがＯであるためＲｃ：
Ｒとなり殆ど切れていないことになる。また、ワークＷ
上の上記切削開始点Ａに対応した切削開始点Ｅと切削終
了点Ｇが一致し、このちょうど１８０°反対側が最大切
込み点Ｆでその半径がＲｏであるため、この場合Ｒ，−
Ｒｂ″ｒｈになり真円度が悪く、切粉の厚みもＦ点ｆ最
犬でありその値はｈに鳴しく、シたがって切削抵抗が大
きくなる。

しかし、仕上げ切削の場合は比較的高精度な仕上げ面が
要求され真円に近い形状に仕上げなければならない、し
かも、切粉の厚さをできるだけ小さくして切削抵抗を抑
え、さらに切削抵抗の変動の少ないなめらかな切削を得
るために、Ｆ点での切込み時には切粉厚六をｈより小さ
くして、少なくとも第二層目の切削に入っていることが
必須である。

第７図のように、ワークＷ上の切削開始点ＥとワークＷ
上の最大切込み点Ｆが一致する場合には、ブローチ刃１
４がＡ点から０点まで移動する間にワークＷが２π−１
Ａ　ＯＢの角度回転していると、　とになる。

すなわち、Ｂ点での切削時、すでに第１同口の切削がな
されているためには、ブローチ刃１４がＡ点からＢ点ま
で移動する間（時間）にワークＷが２π−ＺＡＯＢｆｅ
：超えた角度を回転していればよいことになる。

ことに、仕上げ切削直前のワークＷの半径をＲ１ｍｍ１
、ワークＷの回転数をＮ’（ｒ１５ｍｌ、−刀あたりの
ブローチ刃１４の切込みｉｆ　’ｌ：　ｈ　＋ｌＴ１ｍ
＋　、そしてブローチ工具１５の送り速度を■、。／ｍ
１ｎ）とした時、ブローチ刃１４がＡ点からＢ点まで移
動する時間ｔ１＜ｍ１ｎｌは、 ■ となる。

また、ワークＷが２π−ＡＯＢを回転する時間ｔ２＋ｍ
ｌｒ＋１は・ ２πＮ となる。

したがって、ブローチ刃１４がＡ点からＢ点へ到達する
前に、ワークＷが２π−ＬＡＯＢ以上回転する条件（ｔ
ｚ＞ｔｚ）となるには以下の関係式が成立する。

したがって、この［１］式ｌｉ：満足させることが本発
明の仕上げ切削における切削条件となる。

この切削条件を満足する一例として、第９図ないし第１
２図にその切削状態を示す。

第９図のようにＡ点から切削開始したブローチ刃１４は
、Ｂ点に移動するまでの間に第１０図のようにＤ点にて
、−周りしてきたヴ−りＷ上のＥ点と再会している。こ
のときワークＷは、切削開始から２π−α回転している
。この点より第二層目の切削が開始され、第１１図のよ
うにブローチ刃１４がＢ点にきたときには、ワークＷは
切削開始から３π−β回転し、この点ではｈ−ｈ、の切
込み厚さく設定切込み量から第１両目の切込み厚さを引
いた値）で切削される。

図にも表われているように、再切削開始点Ｈ近傍で切粉
厚さは最大となるため、最大でもｈ２の厚さであってｈ
よりは薄くなる。そして第１２図のようにブロー刃１４
が切削終了点Ｃ点にきたときには、ワークＷは切削開始
から４π−γ回転し、約二周りの切削がなされてワーク
Ｗ周面より離れる。

ワークＷの切削終了点ｔＧとすると、非真円量は０ＧＲ
ｂで、前述の第８図のような切削条件に比べ仕上り状態
もかなり真円に近くなっており、切粉厚さは最大でもＨ
点のｈ２と薄く、それだけ切削抵抗が減少し、衝撃も少
なく非常になめらかな切削を行っている。すなわち、こ
れが仕上げ切削として望ましい例である。

次に、実際の切削条件をもとに、ワークＷの回転量に伴
う切削状態を以下に示′す（第１３図）。

ワークＷの回転数Ｎは予めブローチ工具１５とワークＷ
に適した切削速度によって決定される。

ここに、 Ｒ＝２０（ｍｌＴｌ） Ｎ”１０００＋ｒ−ｍ＋ ｈ＝０．１５ＬｍＩＴ＋。

と設定した場合、■を変数として上記［１］式にあては
めると、 ■＜２４９０（ｆｆｌＩＴ１７１ＩＩＩｎ）となる。

そこで、■を、上記［１１式を満足する■１＝１０００
　（ｍｍ／ｍｌ□と、上記［１］式の範囲の境界の値と
なるＶ２＝　２４９０　＋ｍｎ＋／ｍ＋ｎ＋と、明らか
に上記［１］式の範囲外の値となるＶ　３　＝　４００
０　ｔｍｍ／ｍｔ　ｎ＋の３種類に設定し、それぞれの
場合の切込み状態を第１３図において比較してみる。

実線（ア）がＶ＝Ｖ１のとき、−点鎖線（イ）がＶ＝■
２のとき、二点銀°線（つ）がｖ＝ｖ３のときを示す。

（ア）では、切削開始から約２πの点Ｈ１で再切削が開
始され、その後の約４．９πの点Ｆ１（Ｂ点での切削）
で最大切込み量となり、約５．９πの点ａ、（Ｃ点にお
ける切削完了）で切削終了している。すなわち、再切削
は図中斜線で示す部分を示し、最大切込み点Ｆ１は明ら
かに再切削つまり第二両目以降の切削で行われている。

切粉厚さはほぼ８１点で最大値ｈ２となり、このｈ２は
ｈ＝０゜１５　＋ｍ１Ｔｌ＋に対し、ｈ２＝０．０９Ｌ
ＩＴｌｌＴｌ、と薄くなっていることがわかる。

さらに、切粉厚さの変化が緩やかであり、特に切削開始
点Ｅと終了点Ｇ、が顕著である。このことにより、両端
支持されて高速に回転されるワークＷに切削力による衝
撃を与えることなく、極めてスムーズな加工が行える。

（イ）では、切削開始から約２πの点Ｈ２で再切削が開
始され、との８２点と最大切込み点Ｆ２とが一致し、約
２．９πの点Ｇ２で切削終了している。よって、８２点
で・切粉厚さは最大となり、その値は切込み量りと等し
い。

（つ）では、切削開始から約１．２πの点Ｆ３で最大切
込みがなされ、その後の約２πの点Ｈ３で再切削が開始
され、約２．２だの点Ｇ３で切削終了している。この場
合も、最大切込み点Ｆ３で切粉厚さは最大となり、その
値はｈと等しい。

よって、（ア）の場合は（イ）（つ）に比べ非常になめ
らかな切削線図を描き、切り始め、切り終りともゆるや
かなカーブを示し、切粉厚さも全体的に薄く、切削抵抗
もかなり低減されていることが明確である。

一方、切削終了点Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３では、それぞれの仕
上げ径のうちの最大半径位置となり、この点における縦
軸方向の長さＵｌ、ｕ２、ｕ３が各切削条件における非
真円量Ｕをそのまま表わしている。

（ア）においては、ｕ１＝０．００６ｍｍ、（イ）にお
いてはｕ２＝０．０３６ｍｍ、（つ）においてはｕ３−
Ｑ、０９４ｍｍと、明らかに（ア）の場合は（イ）（つ
）の場合に比べ、非真円量が小さく、したがって真円度
が高くなっている。

さらに、Ｒ＝２０３ｍｌ、ｌ、、Ｎ＝１０００＋ｒｐｍ
＋、ｈ＝０．１５．、、、、、ｌとして、■を■１＝１
０００．ｍｍ／ｍ＋ｎｌ、Ｖ　２　＝　２４９０　＋ｍ
ｍ７ｍ＋ｍ＋、Ｖ４＝　５００＋ｍｍ／ｍｌｎ＋と３種
類に設定した場合、切削後の各ワークＷにおいて、最小
半径Ｒｂを０としてワークＷ外周の各位相における半径
の変化を表わすグラフを第１４図で示す。

このグラフにおいて、半径の変化は、ワークＷの外周の
最大切込み点Ｆを中心とし、切削終了点Ｇにおける非真
円量ｕ１、ｕ２、ｕ４をそれぞれ最大値とした左右対称
形の曲線として表われている。

実線（太＄１）（１）は■＝■１のとき、−点鎖線（オ
）はｖ＝ｖ２のとき、実線（細線）（力）は■＝■４の
ときを示す。

したがって、（オ）のように上記［１１式の範囲の境界
にある切削条件ではｕ２＝０．０３６（ｍ制　と非真円
量は大きく、仕上げ形状としてはあまり適切ではない。

ζ工）（力）のように上記［１，］式を満足する切削条
件では、それぞれｕ１＝０．００６（ｌＴｌｌＴｌ、、
ｕ４＝０．００２＋ｍｍ＋　　と非真円量Ｕはかなり減
少しており、仕上げ形状としての精度を得ている。

特に（力）のように■を遅くすればするほど極めて真円
に近い仕上げ面を得ることができ、仕上げ加工の切削条
件としては最適なものとなる。

以上のように、上記［１］式を満足する切削条件のもと
に仕上げ切削を行うことにより、切粉厚さを減少させ、
切削抵抗を小さくしてなめらかな切削を可能となり、ま
た真円度も高く、仕上げ精度が向上される。さらに、そ
の切削条件内においてブローチ工具の送り速度■を遅く
するか、或はワークＷの回転数を高めることにより、−
ｍ真円度も高まり、高精度な仕上げ面が得られるもので
ある。

また、ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５の加工では計５箇所以上
の同時加工が行われるため、切削時にワークＷにかかる
切削力が大きく、たわみ等を防ぐために荒切削において
も切削抵抗をできるだけ軽減することが要求される。

この意味でも、仕上げ切削だけに限らず荒切削において
も上記［１］式を満足させ、切粉厚さを減少させて、な
めらかな切削を行うことが好ましい。

なお、ブローチ工具１５の送り速度Ｖのみを変数とする
に限らず、ワークＷ或はブローチ工具１５に応じてワー
クＷの回転数Ｎ、切込み量りも上記［１１式を満足する
範囲内で種々選択することが可能である。

さらに、加工対象はクランクシャフトに限らず、他の回
転軸物切削にも用いることができ、同一の機械で複数種
の旋削ブローチ加工に適応でき、極めて汎用性の高いも
のである。

（発明の効果） 本発明の旋削ブローチ加工方法よれば、以下のような顕
著な効果がある。

（１）プローチェ真上に取付けられるブローチ刃の刃の
高さおよび形状さらに刃ピッチ等を徐々に変化させるよ
うに設定することにより、荒切削から仕上げ切削までを
一工程で一挙に完了でき、従来の旋盤やフライス盤など
のように工具の径方向への切込み送りなどの複・雑な切
削運動機構が不要である。

（２）複数台の刃物台を剛性の高い摺動台に適宜設置す
ることにより、−度に複数箇所の同時加工を可能とし、
加工時間および加工工程数を極度に短縮できるため加工
能率が非常に向上される。

（３）ブローチ加工のためブローチ刃はワーク周面に一
刀一回の接触で終りかつ一刀あたりの接触時間も短かく
、刃数に応じて切粉は細かく切断され、しかもこの切粉
によって放熱が促進されワークおよびブローチ工具への
熱伝達が防止され、工具舒命も長く、常に精度の高い加
工が可能となる。

（４）複数種類のブローチ刃によって素材から最終加工
ま′Ｔ％順序よく切削できるため、最鰺的な溝加工や逃
げ部加工などの際にワークに対し切削力による衝撃負荷
がかからず、複雑な表面形試の加工が可能である。

（５）切削開始時から終了時までの切削抵抗の変動が少
ないことと、ワークを高速に回転させることにより、外
力に逆らう回転モーメント（ジャイロ偶力）が発生する
ことによって、複数箇所の同時加工を行ってもワークに
たわみを生じることなく、円滑な加工が可能となり、ワ
ークを支持するレスト装置等も要らず、加工時間が非常
に短縮される。

（６）特に、仕上げ切削において、切粉厚さの最大値は
、−刀あたりのブローチ刃の切込み量より減少し、薄い
切粉となめらかな切削により、仕上げ面が高精度となり
、切削抵抗も小さくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の旋削ブローチ加工方法を用いた旋削ブ
ローチ盤の正面図、第２図は第１図中Ｘ　−Ｘ矢視断面
図、第３図はブローチ工具を示す斜視図、第４図はワー
クとしてのクランクシャフトな示す図、第５図は第４図
中ビン部における余肉部分を示す拡大断面図、第６図な
いし第８図は本発明の切削条件の範囲外となる切削状態
を示し、ワークの回転量とブローチ工具の移動量との関
係を示す図、第９図ないし第１２図は本発明の切削条件
の範囲内となる切削状態の一例を示し、ワークの回転量
とブローチ工具の移動量との関係を示す図、第１３図は
本発明の切削条件の範囲内の場合（ア）と、範囲の境界
の場合（イ）と、明らかに範囲外である場合（つ）のそ
れぞれの切込み状態を表すグラフ、第１４図はブローチ
工具の送り速度を３種類に設定した場合のワーク周面の
各位相に対する半径の変化を表すグラフである。 １・・・旋削ブローチ盤、７．８・・・主軸装置、１４
・・・ブローチ刃、１５・・・ブローチ工具、Ｌ・・・
回転軸線、Ｗ・・・ワークとしてのクランクシャフト。 特許出願人　株式会社日平トヤマ 第１図 第２図 山　　　　　　　Ｊ２　　　　　　　Ｊ３　　　・　　
　Ｊ４　　　　　　　Ｊ５第４図 第５図 第９図　　　　　　　第１０図 第１１図　　　　　　　　第１２図 レーー２ル□−Ａ ワーフ１立、相 第１４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）たがいに同期回転駆動される一対の主軸装置によ
   つてワークを高速回転させながら、荒切削用から仕上げ
   切削用までの複数個のブローチ刃を列設したブローチ工
   具をワークの回転軸線に対し直交する方向に直線送り移
   動させることにより、ワーク周面の荒切削から仕上げ切
   削までを行ない、かつ仕上げ切削においては、仕上げ切
   削直前のワークの半径をＲ＿（＿ｍ＿ｍ＿）、ワークの
   回転数をＮ＿（＿ｒ＿ｐ＿ｍ＿）、一刃あたりのブロー
   チ刃の切込み量をｈ＿（＿ｍ＿ｍ＿）、そしてブローチ
   工具の送り速度をＶ＿（＿ｍ＿ｍ＿／＿ｍ＿ｉ＿ｎ＿）
   としたとき、 √［Ｒ＾２−（Ｒ−ｈ）＾２］／Ｖ＞２π−ｃｏｓ＾−
   ＾１［（Ｒ−ｈ）／Ｒ］／２πＮの関係式を満足するよ
   うな切削条件としたことを特徴とする旋削ブローチ加工
   方法。