(57)【要約】【課題】高硬度材の内スプラインを仕上げ加工する際に下穴との同軸を確保し、歯面に焼き付き、溶着、異常摩耗なく加工できるブローチ工具及びその加工方法を提供。【構成】円周方向に隣接する複数の切れ刃１４の間に切削加工中に被加工物の下穴と微小間隔を空けて対向する案内面７を歯底部６に設けたスプライン・内歯歯車などを加工するブローチ工具において、切れ刃１４を超硬合金とし、少なくとも歯面、逃げ面、及び案内面７に硬質皮膜のコーティングが施し、すくい角θが−３０°≦θ≦−１０°の範囲内とし、かつ案内面７の前方端面８を刃部１のすくい面２と同一平面上に設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に隣接する複数の切れ刃の間に切削加工中に被加工物の下穴と微小間隔を空けて対向する案内面を歯底部に設けたスプライン・内歯歯車などを加工するブローチ工具であって、
前記切れ刃を超硬合金とし、少なくとも歯面、逃げ面、及び前記案内面に硬質皮膜のコーティングが施され、すくい角θが−３０°≦θ≦−１０°の範囲内とされ、かつ前記案内面の前方端面が前記切れ刃のすくい面と同一平面上に設けられたことを特徴とするブローチ工具。
【請求項２】
４５〜６５ＨＲＣ（ロックウエル硬さＣスケール）の被加工物の仕上げ加工において、熱処理後に研削又は旋削された被加工物の下穴とブローチに設けられた前記案内面の隙間を直径で５〜６０μｍとし、請求項１に記載のブローチ工具を用いて加工速度４０〜８０ｍ／ｍｉｎで仕上げ加工することを特徴とするブローチ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は外周の周及び軸方向に超硬合金製の多数の切れ刃を配置されたブローチ工具であって、特に被加工材が熱処理後に４５〜６５ＨＲＣである高硬度材の加工に適したブローチ工具及びブローチ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にブロ−チは、その切れ刃にそれぞれ切り込み量の異なる荒刃群、中仕上げ刃群、仕上げ刃群からなる一連の切れ刃群を備えていて、短時間で加工を終了することができ、成形品の量産工程に適する。つまり、他の加工方法では対応できない異形形状が容易に成形でき、とくに作業に熟練を要することなく優れた加工寸法、仕上げ面粗さが得られるという特徴がある。しかし、熱処理後に研削又は旋削加工で仕上げ削り代が残るようにされた高硬度材の内スプラインの歯面、あるいは大径をブローチ加工で最終仕上げする場合においては、前加工で研削された下穴との同軸度が必要となる。そこで、こうした問題に対すべく、図６、図７に示すように、ブローチ工具の外周に隣接する刃部６０の歯底部６１に、切削加工中、被加工物（ワーク）の下穴と微小隙間を空けて対向する案内面６２を設け、また同案内面６２の前方に逃げ面６４を設け、この逃げ面６４の前方端面６５が隣接する刃部６０のすくい面６３と同一平面上に設けている。これにより、逃げ面６４と前方端面６５のコーナーにより内径が削られて隙間が拡大するのを防止し、下穴とスプライン加工部との同軸を確保するブローチ工具が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
実公平６−１１７０４号（第１−３頁、第１−５図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載のブローチは同軸精度要求レベルの高い４５〜６５ＨＲＣの高硬度材の仕上げ加工で使用する場合、即ち隙間を小さく設定して高速で加工する必要があるときにおいては、案内面の焼き付き、溶着、異常摩耗などの可能性がある。さらに、歯底部６１に逃げ面６４を形成するための製造コストが高いという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は係る従来技術の問題を解決するためになされたものであり、４５〜６５ＨＲＣの高硬度材の内スプラインの歯面、大径、又は歯面及び大径を仕上げ加工する際、下穴との同軸を確保し、刃部に焼き付き、溶着、異常摩耗なく加工できるブローチ工具及び加工方法を安価に提供することである。
【０００６】
【問題を解決するための手段】
本発明においては、円周方向に隣接する複数の切れ刃の間に切削加工中に被加工物の下穴と微小間隔を空けて対向する案内面を歯底部に設けたスプライン・内歯歯車などを加工するブローチ工具であって、切れ刃を超硬合金とし、少なくとも歯面、逃げ面、及び案内面に硬質皮膜のコーティングが施され、すくい角θが−３０°≦θ≦−１０°の範囲内とされ、かつ案内面の前方端面が切れ刃のすくい面と同一平面上に設けられた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（請求項１）。即ち、４５〜６５ＨＲＣの高硬度材の内スプライン・内歯歯車などの加工において、歯面、逃げ面、及び案内面に硬質皮膜のコーティングを施し、案内面の前方端面を切れ刃のすくい面と同一平面上に設けた。従って、ブローチは切削中には被加工物の下穴との間において相互にバランスの崩れが起こり、ブローチの歯底部に設けた案内面と被加工物の下穴との間の隙間分だけ芯ずれが生じても、案内面の前方端面は切れ刃のすくい面と同一平面上であり、さらに案内面は逃げ角は０で、かつ、−１０°以下の負のすくい角となっているので、従来のように逃げ面を設けなくても案内面とすくい面のコーナー部が下穴に食い込み、切り込んでゆくことはない。すくい角は−１０°より大きくなると高速加工時に刃先の強度が不足し、欠け等が発生すること、また−３０°より小さくなると切れ味が悪くなるので、すくい角θは−３０°≦θ≦−１０°とした。
【０００７】
また、４５〜６５ＨＲＣの被加工物の仕上げ加工において、熱処理後に研削又は旋削加工で寸法ばらつきを小さくされた被加工物との下穴とブローチに設けられた案内面の隙間を直径で５〜６０μｍとし、請求項１に記載の本発明のブローチ工具を用いて加工速度４０〜８０ｍ／ｍｉｎで仕上げ加工するブローチ加工方法によって前述した課題を解決した（請求項２）。これは案内面に硬質皮膜のコーティングが施されているため、４０〜８０ｍ／ｍｉｎの高速加工であっても熱処理後に研削又は旋削加工で寸法ばらつきを小さくされた被加工物との下穴に接触しても焼き付き，異常摩耗を起こすことがない。被加工物の下穴と案内面との隙間は５μｍより小さくするとこすれなどにより異常摩耗が発生すること、また６０μｍより大きくすると必要な精度が得られなくなるため、被加工物の下穴との隙間を５〜６０μｍとした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるブローチ工具の実施の形態について、図面を参照しつつ説明するが、本発明はこれに限定するものではない。図１は本発明の実施の形態を示すブローチ工具の刃部の部分拡大斜視図、図２は図１の案内面縦断面図、図３はワーク加工時の本発明のブローチ工具の軸直角断面模式図、図４は図３の要部の拡大図、図５は本発明のブローチ工具側面図である。図５に示すように、ブローチ工具５８のブローチ本体５０の一端にはブローチ工具５８を加工方向に引くための前つかみ部５１、前部案内部５２、軸回り及び軸方向（外周）５３に多数配列された刃部５４、後部逃げ部５５が順に形成され、他端に後つかみ部５６が設けられている。かかるブローチ工具５８をワークの穴に通して前つかみ部５１方向に引き抜き、刃部５４によりワーク穴のスプライン等の加工を行うものである。この構成は一般的なものであり、説明を省略する。
【０００９】
特に本発明においては、図１，図２，図４に示すように、刃部１は略台形のインボリュート断面を有するすくい面２と、すくい面から軸方向後方に伸びる側面３と、すくい面２の上側の稜線部４と、稜線部から軸方向後方に向かう上面５を有しており、刃部１の歯底部６に案内面７を設け、かつ案内面７の前方端面８をすくい面２と同一平面上とした。従来のように逃げ面を設けていない。上面５と側面３にも硬質皮膜のコーティングを施し、刃先の強度を高めるため、ブローチ軸心に垂直な面９とすくい面２とのなす角、即ちすくい角θは−１０°の鈍角とした。このとき、歯底部前方端面８と案内面７とのなす角は鈍角なのでコーナー部１０は下穴１１に食い込むことはないが、さらにコーナー部１０に小さな丸みをつけるなどの刃殺しを行うようにしてもよい。また、図３、図４に示すように、ワーク１２において前加工で取り代を残して加工されたインボリュート歯面１３をフォーム上がりの切れ刃１４によって加工するものであり、案内面７の直径はワーク１２の下穴１１に対して片側でｗ＝１５μｍの隙間が空くよう設定されている。
【００１０】
【実施例】
このようなブローチを用い、毎分１０ｃｃの潤滑ミストを加工部に噴射して、加工速度６０ｍ／ｍｉｎで加工した。結果、下穴に焼き付き、異常摩耗を生じることなく加工することが出来、下穴と加工されたインボリュートスプライン歯面の同軸度は１０μｍ以下となり、良好な加工精度が得られた。
【００１１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、切れ刃を超硬合金とし、少なくとも歯面、逃げ面、及び案内面に硬質皮膜のコーティングが施し、すくい角θは−３０°≦θ≦−１０°以下、かつ案内面の前方端面をすくい面と同一平面上としたので、４５〜６５ＨＲＣの高硬度材の内スプラインの歯面、または大径を、下穴との同軸を高精度に確保し、歯面の焼き付き、溶着、異常摩耗なく加工できるものとなった。
【００１２】
また、４５〜６５ＨＲＣの被加工物の仕上げ加工において、熱処理後に仕上げ削り代が残るようにされた被加工物の下穴とブローチに設けられた案内面の隙間を直径で５〜６０μｍとし、本発明のブローチ工具を用いて加工速度４０〜８０ｍ／ｍｉｎで仕上げ加工することとしたので同軸を高精度に確保し、歯面の焼き付き、溶着、異常摩耗なく高速に加工できるブローチ工具の加工方法を提供できるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施の形態を示すブローチ工具の刃部の部分拡大斜視図である。
【図２】図１の案内面縦断面図である。
【図３】ワーク加工時の本発明のブローチ工具の軸直角断面模式図である。
【図４】図３の要部の拡大図である。。
【図５】ブローチ工具の側面図である。
【図６】従来例のブローチ工具の刃部の部分拡大斜視図である
【図７】図６の刃部の案内部縦断面図である。
【符号の説明】
２    すくい面
６    歯底部
７    案内面
８    前方端面
１１  下穴
１４  切れ刃
５８  ブローチ工具
θ    すくい角
【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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