(57)【要約】      （修正有）【課題】高硬度材加工用ブローチ工具による貫通穴溝加工において、切屑を排出しやすくして、工具寿命を長くし、溝のＲ形状等の形状崩れを少なくする。【解決手段】ブローチ工具の仕上刃７と荒刃９を設け、荒刃の切れ刃形状をブローチ軸心と貫通穴溝中心を結ぶ線分に対して線対称に形成し、かつ貫通穴溝形状に沿った波形状とし、切削方向において前刃に対し波形状の山２５ａ，３６ａと谷２５ｂ，３６ｂとを交互に配置した２種類の波形状切れ刃とし、山部で交互に切削することにより切屑を分断する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高硬度材の貫通穴に沿って設けられ、前記貫通穴軸心を通る線分に対して線対称に形成された貫通穴溝を仕上げ加工するブローチ工具において、少なくとも前記ブローチ工具は、仕上刃と荒刃を有し、前記荒刃の切れ刃形状は、ブローチ軸心と前記貫通穴溝中心を結ぶ線分に対して線対称に形成され、かつ前記貫通穴溝形状に沿った波形状とし、さらに、切削方向において前刃に対し前記波形状の山と谷が交互に配置された２種類の波形状切れ刃を有することを特徴とする高硬度材加工用ブローチ工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高硬度材の貫通穴に沿って設けられ、貫通穴軸心を通る線分に対して線対称に形成された貫通穴溝を仕上げ加工する高硬度材の貫通穴溝加工用ブローチ工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
硬度３５〜５５相当の高硬度材の加工用ブローチとしては、例えば、特許文献１においては、ブローチ工具の切れ刃を粉末高速度鋼製、又は超硬合金製とし、硬質被膜のコーティングを施した高硬度材の加工用ブローチ工具が開示されている。また、特許文献２においては、荒切削刃の切れ刃形状を波形状にし、かつ切削方向において、前刃に対し該波形状をシフトさせ、かつ荒切削刃と中間仕上刃との間に、荒切削刃による切削面を平滑にする中間刃を数枚設けたブローチ工具が開示されている。しかしながら、図１に示すような、高硬度材５１の貫通穴５２に沿って花弁状の小さい曲率半径のＲ形状等の貫通穴溝５３の加工については開示が無い。従来は、貫通穴溝加工において、例えば、かかる花弁状の小さい曲率半径のＲ形状の場合は、図５に示すような、Ｒ形状に沿った取り分を切削する軸方向に連続したＲ形状切れ刃を使用していた。かかる従来の図５に示すようなブローチでは、Ｒ形状切れ刃全体に逃げ角を付けるため、通常は、フォームリリーフとしている。
【特許文献１】特開平７−１９５２２８号公報
【特許文献２】特開平６−３１５８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述した図５のように、切れ刃の逃げ面全体をＲ形状のフォームリリーフとしたブローチでは、１０ｍ／ｍｉｎ以上といった高速で切削すると、Ｒ形状切れ刃で切削する切屑が互いにＲ形状の中心に向かって巻こうとするため、切屑が巻きにくくなる。特に高硬度材の加工では、切屑が硬いため、図６に示す切屑のように、自由度が小さい縮んだ状態に折れ曲がり、流れにくい切屑が発生してブローチ工具の寿命を縮めていた。また、切屑を分断するために、貫通穴溝のＲ形状に沿って、図７に示す特許文献２のように、ブローチ刃の荒切削刃の切れ刃形状を波形状にし、かつ切削方向において、前刃に対し該波形状をシフトさせる方式を適用することが考えられる。しかし、この場合は、切屑は分断されるが、シフトした方向に削り代がつくことになり、さらに、ブローチに軸周りの回転力が発生し、貫通穴溝のＲ形状崩れが発生するという問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、かかる問題点に鑑みて、花弁状の小さい曲率半径のＲ形状等の貫通穴に沿って設けられた貫通穴溝を有する高硬度材の貫通穴溝加工用ブローチ工具において、切屑が分断され、工具寿命が長く、Ｒ形状等の形状崩れの少ないブローチ工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明においては、高硬度材の貫通穴に沿って設けられ、前記貫通穴軸心を通る線分に対して線対称に形成された貫通穴溝を仕上げ加工するブローチ工具において、少なくとも前記ブローチ工具は、仕上刃と荒刃を有し、前記荒刃の切れ刃形状は、ブローチ軸心と前記貫通穴溝中心を結ぶ線分に対して線対称に形成され、かつ前記貫通穴溝形状に沿った波形状とし、さらに、切削方向において前刃に対し前記波形状の山と谷が交互に配置された２種類の波形状切れ刃を有する高硬度材加工用ブローチ工具を提供することにより前述した課題を解決した。
【０００６】
即ち、荒刃の切れ刃形状は、ブローチ軸心と貫通穴溝中心を結ぶ線分に対して線対称の内径溝形状に沿った波形状とされるので、切れ刃の山部のみが切削に関与し、切屑が分断される。また、前刃に対して山と谷が交互に配置されるので、バランスよく切削が行われ、このとき削り代が回転方向に偏ることは無いため、ブローチ軸心回りに回転荷重が発生することは無く形状崩れを起こすことはない。
【０００７】
さらに、請求項２に記載の発明においては、前記ブローチ工具の切れ刃は粉末高速度工具鋼製、又は超硬合金製で、硬質被膜のコーティングを施した。これにより、加工効率の高い高硬度材の貫通穴溝形状を仕上げ加工するブローチ工具を提供するものとなった。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、荒刃の切れ刃形状を、ブローチ軸心と前記貫通穴溝中心を結ぶ線分に対して線対称に形成され、かつ内径溝形状に沿った波形状とし、前刃に対して山と谷を交互に配置するようにしたので、比較的削り代の多い荒刃において、確実に切屑が分断され、安定した切削が行われ、長寿命な工具となった。また、切れ刃は波形状とされるので、エッジ部がないためチッピングが発生しにくい。さらに貫通穴溝形状の崩れも少ないものとなった。
【０００９】
なお、切れ刃は粉末高速度工具鋼製、又は超硬合金製で、硬質被膜のコーティングを施した高硬度材加工用ブローチ工具とすることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明のブローチ工具で加工される貫通穴溝を有する高硬度材のワークの平面図、図２（ａ）は貫通穴溝を加工する本発明のブローチ工具の部分断面側面図（中心線より右側が側面図、中心線の左側が断面図）、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図３は図２に示すブローチ工具の（ａ）は仕上刃、（ｂ）は第一形状荒刃、（ｃ）は第一形状荒刃に隣接する第二形状荒刃の概略を示す斜視図である。本実施の形態の貫通穴溝は、例えば、花弁状の小さい曲率半径のＲ形状を有するＣＶＴ用ボール溝の例をとって説明する。
【００１１】
図１に示すようにワーク５１は貫通穴５２の周に沿って３カ所に花弁状の小さい曲率半径のＲ形状を有するボール溝（貫通穴溝）５３が設けられている。ボール溝５３のＲ形状は貫通穴軸心を通る線分に対して線対称に形成されている。ワーク５１の材質は鋼であり、ワークはあらかじめ内面ブローチ等により貫通穴、ボール溝等を所定寸法に加工された後、熱処理され、斜線で示すボール溝５３の加工部の硬度は６０ＨＲＣ（ロックウェルＣスケール）前後にされている。このボール溝５３加工部には削り代が残されており、この加工部を本発明ブローチで仕上げ加工する。
【００１２】
図２に示すように、本発明ブローチ１は、前つかみ部５を有するブローチ本体２の円周上に切れ刃を有する３本のブレード３，３，３が配置され、ブレードの前つかみ部側に設けられた前案内１０とともに本体２の縦溝２ａにボルト６で固定されている。ブレード３には、それぞれ、前つかみ部方向（図で下方向）に仕上刃７、中仕上刃８，荒刃９が順次設けられている。
【００１３】
ブレード３に設けられた各刃において、図３（ａ）に示す仕上刃７は、すくい面１１に隣接してＲ形状に沿ったフォームリリーフとされた逃げ面１２が形成され、加工物の最終形状を加工する。中仕上刃８の切れ刃は、仕上刃７とほぼ同形状であって、仕上げ刃が同寸法刃であるのに対し、切込量が設定されている。切れ刃が設けられたブレード３の材質は超硬合金製であり、硬質被膜のコーティングが施されている。
【００１４】
次に、荒刃について述べると図３（ｂ）に示す第一形状荒刃は、すくい面２４に隣接して、加工前のＲ形状（ボール溝形状）２７に沿って、その山部２５ａが食い込み、谷部２５ｂが接しないような波形状の第一形状切れ刃２５が形成され、切れ刃２５のフォームリリーフとされた逃げ面２６が形成されている。切れ刃２５の形状はブローチ工具軸心を通る線分に対して線対称に形成されている。
【００１５】
また、図３（ｃ）に示す、図３（ｂ）の第一形状荒刃に隣接する第二形状荒刃は、すくい面３５に隣接して、図３（ｂ）の第一形状荒刃とは波形状の山と谷が逆に配置され、前刃の第一形状刃で加工されたＲ形状（ボール溝形状）２７，２５ａに沿って、その山部３６ａが食い込み、谷部３６ｂが接しないようにな波形状の第二形状切れ刃３６が形成され、切れ刃３６のフォームリリーフとされた逃げ面３７が形成されている。また、切れ刃３６の形状は切れ刃２５と同様にブローチ工具軸心１ａを通る線分５４に対して線対称に形成されている。さらに、これを前刃として、図３（ｂ）に示す第一形状切れ刃２５が波状に形成され、これを前刃として図３（ｃ）に示す第二形状切れ刃３６が形成され、波形状の山２５ａ，３６ａと谷２５ｂ、３６ｂが交互に配置されている。
【００１６】
かかる構成のブローチ工具を用いて前述したボール溝５３を加工する。図４は本発明のブローチ工具の切り込み説明図である。図４に示すように、符号２７で示す点線は焼き入れ後のワークの削り代が残された加工前のボール溝の形状である。符号６８で示す実線は仕上刃７による最終加工形状を示し、符号６１乃至６６に示す実線は荒刃による加工形状を示し、符号６５，６６が荒刃による最終加工形状を示す。符号６７に示す実線の加工が中仕上刃８により行われる。符号５５（６１）は、第一形状切れ刃２５を有する荒刃第１刃を示し、符号５６（６２）は第二形状刃３６を有する荒刃の第２刃を示す。荒刃５５及び５６は前述したようにブローチ軸心とボール溝中心を結ぶ線５４に対して線対称な形状で、荒刃５５の谷部に荒刃５６の山部がくるように配置され、さらに、第３刃、第４刃、第５刃、第６刃が山部、谷部が交互配置されている。
【００１７】
ブローチ工具１をワーク５１の貫通穴５２に通過させると、まず第１刃５５の山部により符号６１に切り込み符号７１で示す部分が切屑として排出される。次に第２刃５６の山部により、符号６１の切り残された部分６２に切り込み符号７２で示す部分が切屑として排出される。さらに、第３刃により符号６３で示す部分に切り込み３箇所に分断され、切屑７３として排出され、順次、第４刃により符号６４に切り込み切屑７４が排出され、第５刃により符号６５に切り込み切屑７５が排出され、、第６刃により符号６６に切り込み切屑７６が排出され、荒刃による加工が終了する。次に中仕上刃８により、符号６７に切り込み切屑７７が排出され、最後に仕上刃７により符号６８に切り込み切屑７８が排出され、、ボール溝５３の仕上加工を終了する。
【００１８】
なお、荒刃、中仕上刃、仕上刃の各枚数、削り代は適宜設定される。また、貫通溝のＲ形状は、同心、あるいは、Ｒ中心が異なるようにされたいわゆるゴシックアーチ形状、曲線等があることはいうまでもない。また、ブレード３の材質は粉末高速度工具鋼製でもよい。
【００１９】
このように、荒刃加工においては、切屑分断され、切屑排出性が良好となり、工具寿命が延びる。また、軸５４に対して削られる部分が軸対称となるので、ブローチ軸心１ａ周りの回転力は発生しない良好な切削が行われるものとなった。また、荒刃の波状形状を曲線で構成することによりコーナー部が無く、チッピングの発生もほとんど無い長寿命な工具とすることができる。このように、ＣＶＴ用ボール溝等の花弁状の小さい曲率半径のＲ形状を有する高硬度材の貫通穴の貫通穴溝のＲ形状を仕上げ加工するブローチ工具を提供するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のブローチ工具で加工される貫通穴溝を有する高硬度材のワークの平面図である。
【図２】（ａ）は貫通穴溝を加工する本発明のブローチ工具の部分断面側面図（中心線より右側が側面図、中心線の左側が断面図）、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２に示すブローチ工具の（ａ）は仕上刃、（ｂ）は第一形状荒刃、（ｃ）は第一形状荒刃に隣接する第二形状荒刃の概略を示す斜視図である。
【図４】本発明のブローチ工具の切り込み説明図である。
【図５】従来のフォームリリーフ上がりのブローチ工具の切り込み説明図である。
【図６】従来の切屑の形状例である。
【図７】従来の波状の切れ刃をシフトするブローチ工具の説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    高硬度材加工用ブローチ工具
１ａ  ブローチ軸心
７    仕上刃
９    荒刃
２５、２６、６１、６２  荒刃の切れ刃
２５ａ、２６ａ  山（部）
２５ｂ、２６ｂ  谷（部）
５２  貫通穴
５３  貫通穴溝
５４  貫通穴軸心を通る線分（ブローチ軸心と貫通穴溝中心を結ぶ線分）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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