(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側がブローチ盤に把持されるシャンク部とされるとともに外周に切刃部が設けられた軸状のブローチ本体の内部に中空部が、上記ブローチ本体の中心軸方向に上記切刃部を通り越して形成され、この中空部に液体または粘性体が封入されていることを特徴とするブローチ。
【請求項２】
上記中空部には発熱体が挿入されていることを特徴とする請求項１に記載のブローチ。
【請求項３】
上記中空部には熱電素子が挿入されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブローチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークに形成された下穴の内周に所定形状の溝加工を施したりするのに用いられるブローチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のブローチとしては、横型あるいは縦型のブローチ盤に取り付けられる軸状のブローチ本体の外周に切刃部が設けられ、上記ブローチ盤によってその中心軸方向に送り出されてワークに形成された下穴に通されることにより、上記切刃部に形成された切刃によってこの下穴の内周にスプライン溝等の所定形状の溝加工を施したりする、いわゆる内面ブローチと称されるものが知られている。ここで、このようなブローチでは、そのブローチ本体の大きさは、ワークの大きさや下穴の径などによって様々であり、例えばブローチ本体の全長が２メートルに及ぶものも珍しくはない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、取り分けこのように軸長の長いブローチにおいては、加工時にブローチ本体に振動が生じやすく、このような振動によって加工精度が著しく損なわれてしまったり工具寿命が短縮されたりするおそれがある。また、特にこの種の内面ブローチによって下穴の全周にスプライン溝等を加工するときには、ブローチ本体の一端部のみをブローチ盤によって把持して他端部は固定しないままとしておき、ワークの下穴によってブローチ本体を案内しながら上記中心軸方向に送り出して溝を形成する場合があるが、このような場合にはブローチ本体の他端は自由端となるため、ブローチ本体に振動が生じるとこれが他端部側で増幅されてしまってより大きな振動となり、加工精度や工具寿命の一層の劣化を招くおそれもある。
【０００４】
一方、このようなブローチの切刃部においては、加工を重ねることによってその切刃に摩耗が生じるため再研削を行うようにしており、これに伴い切刃部の外径が僅かながらずつ小さくなることは避けられない。しかしながら、このような僅かな誤差も許されない極めて高精度の加工をワークに施す場合には、こうして再研削によって切刃部の寸法が変化したブローチでは加工精度が損なわれるためそのまま使用することはできず、これを廃棄して所定の寸法の新たなブローチを用いるようにしなければならなくなって、やはり工具の寿命が短縮されてしまう結果となる。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたもので、第１には、加工時にブローチ本体に作用する振動を抑制して加工精度や工具寿命の向上を図ることが可能なブローチを提供し、また第２には、そのようなブローチにおいてさらに、微小な切刃部の外形寸法の変化を補正することが可能なブローチを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、まず上述の第１の目的を達成するために、本発明は、先端側がブローチ盤に把持されるシャンク部とされるとともに外周に切刃部が設けられた軸状のブローチ本体の内部に中空部を、上記ブローチ本体の中心軸方向に上記切刃部を通り越すように形成し、この中空部に液体または粘性体を封入したことを特徴とする。従って、このように構成されたブローチによれば、ブローチ本体内の中空部に封入された液体または粘性体によって制振作用が生じてブローチ本体の振動が抑制され、あるいは減衰させられるので、かかる振動による加工精度の劣化を防ぐことができ、また工具寿命の延長を図ることができる。なお、封入する液体または粘性体に、例えばプラスチックのペレットのような固体を混入し、内部摩擦を増加させることにより、その振動の抑制効果をより大きくすることも可能である。
【０００７】
また、上記第２の目的を達成するために、このような構成を採るブローチにおいて本発明はさらに、上記中空部に発熱体を挿入することを特徴とする。従って、このようなブローチでは、上記中空部に封入された液体または粘性体を、この発熱体によって加熱して昇温させることにより、この液体または粘性体を膨張させるとともに、ブローチ本体自体も昇温させて熱膨張させることができ、これによって切刃部の外径および歯みぞ幅を再研削前の当初の所定寸法に補正することが可能となる。ここで、このような中空部に挿入される発熱体としては、例えば電熱線のようなヒータを用いることも可能であるが、熱電素子を用いるようにしてもよい。また、このような熱電素子においては、通電することによりペルチエ効果によって冷却を行う熱電冷却素子も知られており、このような熱電素子を中空部に挿入すれば、中空部内に封入された液体または粘性体を冷却することによってブローチ本体を収縮させ、切刃部の外径を縮径させる方向に補正することも可能となる。さらに、このような発熱体や熱電素子により、封入された液体や特に粘性体の温度を制御することによって液体や粘性体の粘度を調整することができ、これによってこの液体や粘性体による上記制振作用も適宜変化させることが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態においてブローチ本体１は、高速度鋼や粉末ハイス、あるいは超硬合金等の硬質材料により図１に示すように略軸状に形成され、その先端側（図１において左側）は、コッタ穴２ａが形成されてブローチ盤に把持されるシャンク部２とされるとともに、このシャンク部２から後端側（図１において右側）に向けては順に、外形円柱状をなす先端側ガイド部３と、切刃部４と、同じく外形円柱状をなす後端側ガイド部５とが、当該ブローチ本体１の中心軸Ｏと同軸となるように一体形成されている。
【０００９】
このうち、先端側ガイド部３と後端側ガイド部５とは、その外径が互いに略等しく、かつワークに形成された下穴に嵌挿可能な大きさとされている。また、本実施形態のブローチは、この下穴の内周の全周にインボリュートスプライン溝を形成するものであって、切刃部４には、図２に示すようにこの溝形状に応じた歯形を有する多数の切刃４ａ…が周方向に等間隔に、かつ中心軸Ｏ方向にも図３に示すように間にチップポケット４ｂを介してやはり等間隔に形成されている。なお、この切刃部４においては、そのブローチ本体１の上記先端側の部分が、これらの切刃４ａ…の外径Ｄが後端側に向かうに従い漸次増大させられることにより荒削刃４Ａとされ、かつこれより後端側の荒削刃４Ａよりも短い範囲の部分は、切刃４ａ…の外径Ｄが一定とされることにより仕上刃４Ｂとされている。また、各切刃４ａの外周逃げ面４ｃには極小さな逃げ角φが与えられており、歯形面４ｆにも逃げ角を付与する場合もある。
【００１０】
さらに、このブローチ本体１内には、その後端から先端側に向けて断面円形をなす中空部６が中心軸Ｏを中心として形成されており、本実施形態ではこの中空部６は中心軸Ｏ方向には上記切刃部４を通り越して先端側ガイド部３にまで達している。そして、この中空部６には、水や各種切削油剤あるいは研削油剤等の液体または粘性体Ｐが注入された上で、後端側の開口部に埋め栓７がねじ込まれることにより漏洩がないように封止され、封入されている。なお、この液体または粘性体Ｐの封入量は、該液体または粘性体の種類や加工条件、あるいはブローチ本体１の寸法、ブローチ盤への取付姿勢、もしくはその固有振動数などによって適宜設定することができ、中空部６の一部を占めるように封入してもよく、また中空部６の全体を満たすように封入してもよい。
【００１１】
さらに、本実施形態では、上記埋め栓７の中空部６側に、ニクロム線などの電熱線よりなるヒータ等の発熱体８が取り付けられて該中空部６内に挿入されており、この発熱体８は中空部６の略全長に亙って延びて上記液体または粘性体Ｐに浸漬されている。さらに、埋め栓７の中空部６とは反対の後端側には、ブローチ本体１の送りに干渉しないように導線９が取り付けられていて、上記発熱体８はこの導線９を介して図示されない電源に接続可能とされている。
【００１２】
このように構成された本実施形態のブローチは、そのブローチ本体１の上記先端側ガイド部３がワークの下穴に嵌挿された上で、上記コッタ穴２ａにブローチ盤のコッタが挿入されてシャンク部２がプルヘッドに把持され、このプルヘッドに引っ張られることにより、上記切刃部４によってワークの下穴内周に上述のようなインボリュートスプライン溝を形成する。なお、このとき、ワークの下穴に嵌挿された先端側ガイド部３によって、ブローチ本体１がその中心軸Ｏをこの下穴の中心と同軸となるように案内されつつ切刃部４がワークに食い付くとともに、この切刃部４においては、まず切刃４ａの外径Ｄが後端側に向けて漸次大きくなる上記荒削刃４Ａによってワークが徐々に切り込まれてスプライン溝が形成され、次いでこの荒削刃４Ａに後続する仕上刃４Ｂによってこのスプライン溝が所定の精度に仕上げられる。また、この仕上刃４Ｂの下穴からの抜け際には、後端側ガイド部５が下穴内周に嵌挿させられて、やはりブローチ本体１の中心軸Ｏが下穴の中心と同軸とされた状態が維持されるようになされている。
【００１３】
そして、このようなワークの加工の際にブローチ本体１に振動が生じたとしても、上記構成のブローチによれば、このブローチ本体１に形成された上記中空部６に封入された液体または粘性体Ｐによる制振作用によってこれを吸収することができ、かかる振動が増幅されていわゆるビビリを生じるのを抑制したり、あるいは振動自体を減衰させたりすることができる。従って、このような構成のブローチでは、たとえブローチ本体１の軸長が２メートルに及んで振動が生じ易い場合であっても、この加工時の振動によってワークの加工精度が損なわれるのを防いで高い精度のインボリュートスプライン溝を形成することが可能となるとともに、このような振動によって切刃部４の切刃４ａが必要以上に大きな切り込みでワークに食い付くことにより切刃４ａに欠けが生じたりするのも防ぐことができ、これにより工具寿命の延長を図ることが可能となる。また、本実施形態では、封入される液体または粘性体Ｐの種類や封入量を調節することにより、加工条件等に応じてブローチ本体１に励起される振動に適した制振作用を奏することができるので、より効果的に振動を抑制・低減することが可能であるという利点も得られる。
【００１４】
ところで、上述のように切刃部４によって下穴内周を切削してスプライン溝を形成するといった加工を多数のワークに対して行ううちには、たとえこの切刃部４が高速度工具鋼や超硬合金のような硬質材料によって形成されていても、その切刃４ａに摩耗が生じることは避けられず、こうして切刃４ａに摩耗が生じた場合には、通常この切刃４ａの先端側（送り方向側）に連なるすくい面４ｄを再研削することによって切れ味を回復するようにしている。ところが、この切刃４ａの外周側に連なる逃げ面４ｃには上述のように極僅かではあるが逃げ角φが与えられており、このためすくい面４ｄを再研削してその位置を後退させると、その後退量すなわち再研削量と逃げ角φとに応じて切刃４ａの外周縁の位置も後退してしまい、これによって切刃４ａの外径Ｄも極僅かではあるが再研削前より小さくなってしまう。
【００１５】
しかして、これに対して本実施形態のブローチでは、液体または粘性体Ｐを封入したブローチ本体１の上記中空部６に、さらに電熱線等のヒータよりなる発熱体８が挿入されており、上記電源から導線９を介して供給される電気によってこの発熱体８を発熱させて上記液体または粘性体Ｐを加熱、昇温させ、特に液体または粘性体Ｐが中空部６内に充密されているときにはその体積を膨張させてブローチ本体１を内部から押し広げるとともに、この液体または粘性体Ｐの昇温に伴ってブローチ本体１自体も加熱して熱膨張させ、これによって切刃４ａの外径Ｄを再研削前の当初の寸法にまで拡径させて補正することができる。従って、このように切刃４ａの外径Ｄを拡径させた状態で切削を行えば、再研削後のブローチであっても再研削前の当初寸法と同じ加工精度でワークにスプライン溝を形成することが可能となり、たとえ再研削後の切刃４ａの外径Ｄの極僅かな縮径も許されない厳しい加工精度が要求されるような場合であっても、摩耗したブローチはそのまま廃棄せざるを得なくなるような事態を防いで工具寿命のさらなる延長を図ることができ、より経済的な加工を行うことが可能となる。
【００１６】
また、本実施形態ではこのように電熱線等のヒータよりなる発熱体８を中空部６に挿入しているが、これに代えて熱電素子を中空部６に挿入するようにしてもよい。特に、このような熱電素子においては、例えばＢｉ2Ｔｅ3のような金属間化合物よりなる半導体材料を用いた熱電冷却素子が知られており、このような熱電冷却素子を熱電素子として中空部６に挿入すれば、中空部６に封入された液体または粘性体Ｐをペルチエ効果によって冷却することができ、これに伴いブローチ本体１を内部から冷却して収縮させることにより、切刃部４の切刃４ａの外径Ｄを収縮させるように補正することも可能となる。従って、このような熱電素子、特に熱電冷却素子を中空部６に挿入した場合には、上述の再研削のときとは逆に切刃４ａの外径Ｄに所定の寸法よりも拡径した誤差が見込まれるようなときでも、これを修正して必要な加工精度を確保することが可能となる。勿論、このような熱電冷却素子と上記ヒータのような発熱体８との双方を中空部６に挿入しておいて、切刃４ａの外径Ｄの所定の寸法からの誤差に合わせてこれらのいずれか一方に通電してブローチ本体１を膨張または収縮させ、誤差を修正するようにしてもよい。
【００１７】
さらに、中空部６に封入される液体または粘性体Ｐは、一般にその温度によって粘性が変化し、これに伴い該液体または粘性体Ｐによる制振作用も変化することとなる。そこで、要求される寸法精度の許容範囲が広い場合には、この中空部６に上述のように発熱体８または熱電冷却素子、あるいはこれら双方を挿入しておいて、封入された液体または粘性体Ｐの温度を制御可能とすれば、これによって液体または粘性体Ｐの粘性を調整してその制振作用をある程度変化させることが可能となり、従って本実施形態によれば、中空部６に封入された液体または粘性体Ｐの種類や封入量を変えたりすることなく、加工時にブローチ本体１に生じる振動に応じて上記制振作用を変化させて、この振動を確実かつ効果的に抑制、減衰することが可能となる。なお、このように温度によって変化する液体または粘性体Ｐの粘性や制振作用をより確実に調整するには、中空部６にさらに熱電対等の温度測定手段を挿入しておいてこの液体または粘性体Ｐの温度を測定可能としておき、この測定結果に基づいて発熱体８や熱電冷却素子による加熱・冷却を制御するのが望ましい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１に、ブローチ本体の中空部に封入された液体または粘性体により、加工時にブローチ本体に作用する振動を吸収して抑制あるいは減衰せしめることができ、これによりワークの加工精度の向上と工具寿命の延長とを図ることが可能となる。また、本発明によれば、第２に、上記中空部に発熱体や熱電素子を挿入することにより、上記液体または粘性体を介してブローチ本体を熱膨張あるいは収縮させてその切刃部の微小な外形寸法の変化を補正することができ、これによって例えば切刃の再研削後でもその外径を当初の寸法のままに維持することができて厳しい加工精度にも十分に対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を示す一部破断側面図である。
【図２】  図１に示す実施形態の切刃部４の中心軸Ｏに直交する拡大断面図である。
【図３】  図１に示す実施形態の切刃部４の拡大側面図である。
【符号の説明】
１  ブローチ本体
４  切刃部
６  中空部
８  発熱体
Ｏ  ブローチ本体１の中心軸
Ｐ  液体または粘性体
【図１】
0003693937.tif 000002
【図２】
0003693937.tif 000003
【図３】
0003693937.tif 000004