(57)【要約】【課題】加工振動による影響を受けずに連続して高精度に加工できる組立ブローチを提供するものである。【解決手段】つかみ部８を有する多数の切れ刃１０を寸法順に配列した内面ブローチであって、前記つかみ部を有する本体３は、前記つかみ部に続いて棒状の軸部９と前記本体に垂直かつ前記つかみ部側に向いた端面２ａ、２ｂとを設け、中空円筒状又はリング状の切れ刃の付いた組立体４６が１以上前記軸部に嵌合され、かつ前記端面に当接した状態で固定された組立ブローチ１とする。また、前記切刃の付いた組立体に続いて前記軸部に挿入される案内部を有する組立体６を設け、前記案内部５を被加工物に設けられた前加工溝に嵌合可能に長手方向に延ばす。【選択図】　図１
2004130484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
つかみ部を有する多数の切れ刃を寸法順に配列した内面ブローチであって、前記つかみ部を有する本体は、前記つかみ部に続いて棒状の軸部と前記本体に垂直かつ前記つかみ部側に向いた端面と、を有し、中空円筒状又はリング状の切れ刃の付いた組立体が１以上前記軸部に嵌合され、かつ前記端面に当接した状態で固定されていることを特徴とする組立ブローチ。
【請求項２】
前記切刃の付いた組立体に続いて前記軸部に挿入される案内部を設けた組立体を有し、前記案内部は被加工物に設けられた前加工溝に嵌合可能に長手方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載の組立ブローチ。
【請求項３】
前記本体と前記切刃の付いた組立体がキーなどの回転方向位置決め手段により回転方向の位置決めされ、かつ、前記切刃の付いた組立体と前記案内部を有する組立体とがキーなどの回転方向位置決め手段により回転方向の位置決めされていること、を特徴とする請求項１又は２に記載の組立ブローチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は本体の外周に軸方向に多数の切刃を配置されたブローチであって、特に切刃の材質が超硬合金である組立ブローチに関する。さらに、被加工材料が焼き入れ後の例えばロックウェルかたさで５０ＨＲＣ以上の高硬度材の加工に適した組立ブローチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のブローチ加工では、被加工物（以下、ワークという）の硬度が２０ＨＲＣから３０ＨＲＣ（ロックウェル硬さＣスケール：以下同じ）以下のワークを対象に行っている。このためワークはブローチ加工後、硬度を上げるための熱処理をされるものが多い。このときの焼き入れ部の硬度は６０ＨＲＣ以上であり、浸炭深さは約１ｍｍである。しかし、浸炭焼き入れすると熱処理歪みが発生するので、予め熱処理の変形を考慮して狙い形状を決め、焼き入れ前のワークを加工していた。しかし、変形量が不安定なため、例えば焼き入れ後のインボリュートスプライン部の精度（径寸法、歯筋、ピッチなど）が目標形状にならない場合がある等の問題があった。そこで、これを解決する手段として、特許文献１につかみ部を有する本体に中空円筒状の超硬合金材料の切刃を有する組立体を嵌合固定した構造のブローチが示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１３７１１８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このブローチは、焼き入れ後のインボリュートスプラインなどの熱処理歪みを経済的に除去する手段を与えているが、ブローチの固定はロックナットの円周上に配置された止めボルトによるため、止めボルトの締め具合でブローチの組み付け姿勢が変化し、加工精度、特に歯筋精度が安定しないという問題があった。また、ブローチ加工による軸方向荷重を止めボルトで受けているため、軸方向剛性が弱く、加工振動による止めボルトの緩みも発生しやすく、これらも加工精度に悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００５】
本発明の目的はかかる従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、連続して高精度に加工できる組立（超硬）ブローチを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は研究の結果、特許文献１に示されたブローチ工具を用いて、硬度が６０ＨＲＣのワークの加工試験を行い、加工精度の評価をするにあたり、特に歯筋精度とブローチの組み付け状態に着目したところ、超硬刃を有する円筒状のブローチの本体に組み付けた姿勢が傾いている場合、又は加工中に変化した場合において、加工されたワークの歯筋精度が悪くなると言う知得を得た。この知得により、本発明においては、つかみ部を有する多数の切れ刃を寸法順に配列した内面ブローチであって、前記つかみ部を有する本体は、前記つかみ部に続いて棒状の軸部と前記本体に垂直かつ前記つかみ部側に向いた端面と、を有し、中空円筒状又はリング状の切れ刃の付いた組立体が１以上前記軸部に嵌合され、かつ前記端面に当接した状態で固定された組立ブローチを提供することにより前述した課題を解決した。
【０００７】
即ち、超硬合金の組立体からなる部分と合金鋼からなるつかみ部を有する本体を一体に組み付けて一本のブローチとし、円筒状の超硬合金の組立体は、本体のつかみ部側から組み入れ、つかみ部の反対側の棒状延出部手前に設けた端面に当接、固定するようにしたので、止めボルトのような加工振動による不安定さを有するものの使用は必要でなくなったことと合わせて、超硬合金の組立体の組み付け後の姿勢が安定し、かつ、切削時に同組立体にかかる軸方向の荷重は、同端面で安定して受けることができるものとなった。より好ましくは、外周に切れ刃を有する円筒状又はリング状の超硬合金で一体に焼結成形された超硬合金の組立体からなる部分と、靭性のある合金鋼からなるつかみ部を有する部分とを一体に組み付けて一本のブローチとし、靭性の少ない超硬合金のようなつかみ部のすべりや破損のないものとした。また、合金鋼は例えば、工具鋼、軸受鋼等であり、ブローチ一般に使用されている高速度工具鋼が好ましい。切れ刃は、超硬合金で一体に焼結成形し、被加工物が焼き入れ後の高硬度材であっても加工可能にする。
【０００８】
また、前記切刃の付いた組立体に続いて前記軸部に挿入される案内部を設けた組立体を有し、前記案内部は被加工物に設けられた前加工溝に嵌合可能に長手方向に延びていることとした。即ち、被加工物の前加工溝に案内部が嵌合して被加工物とブローチとの位相合わせ、位置決めが自動的になされる。さらに刃部を有する円筒状の超硬合金の組立体と案内部を有する組立体は被加工物の加工諸元に応じて交換できるので、多種ワークへの対応が容易となった。また、案内部を有する組立体先端部を縮径するテーパ形状をもつようにすればより容易に嵌入できることとなる。
【０００９】
また、前記本体と前記切れ刃のついた組立体とがキーなどの回転方向位置決め手段により回転方向の位置決めされ、かつ、前記切刃の付いた超硬合金材料の組立体と前記案内部を有する組立体とがキーなどの回転方向位置決め手段により回転方向の位置決めされていること、とした。即ち、つかみ部を有する本体と、前記案内部を有する組立体と、前記刃部を有する組立体の回転方向の位置決めがキーなどにより保証されているので、ブローチつかみ部を回転角が同じになるよう規制してつかむことにより、前記案内部、刃部の回転位相決めができる。これにより、被加工物の回転方向を適切に位置決めすれば、被加工物の前加工溝に案内部、ブローチ刃部の回転位相を合わせることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる超硬（組立）ブローチの実施の形態について、図を参照しつつ説明するが、本発明はこれに限定されるわけではない。図１は、本発明の実施の形態を示す超硬ブローチの一部を切り欠いた側面図、図２（ａ）は図１記載の本体の側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図３は図１に記載の組立体の一部を切り欠いた（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図、図４（ａ）は図１に記載の案内部の側面図、（ｂ）は正面図、図５は従来型の超硬ブローチの一部を切り欠いた側面図、図６は図５記載の従来型の超硬ブローチ本体の側面図である。図１及び図２で示すように超硬ブローチ１の本体３は合金鋼を用いて製作されており、一端にブローチ加工するため超硬ブローチ１を引き抜くためのつかみ部８が形成されている。また、本体３上に設けられた棒状の軸部９には超硬ブローチ１の進行方向後ろ側（図でみて右側）にブローチ加工時における切削荷重を受ける端面２ａ、２ｂが設けられている。図１及び図３に示すように、切れ刃の付いた組立体４６は切れ刃１０の一部または全部が超硬合金材料で組立体として一緒に焼結されたものとなっている。図１及び図４に示すように、案内部を有する組立体６は切れ刃の付いた組立体４６に当接され、被加工物の最小内径よりやや小さくされた外径の円筒部１０とつかみ部８側に縮径される構造のテーパ部１１を有するものとなっている。円筒部１０の外周にはワークのスプライン溝に嵌合可能な案内部５が長手方向に４ヶ所設けられている。案内部５はつかみ部８に向かって徐々に幅、高さが減少するようにされた漸減部７が設けられ被加工物のスプライン溝に嵌合位置決めし易いようにされている。
【００１１】
図５に示す従来型本体５０と一体とされた円筒部１４の反つかみ部側、即ち図でみて円筒後端部１６より棒状の延出部１７が伸びている。この延出部１７にブローチ進行方向後側（図で見て右側）より調整部１９、ロックナット嵌合部２０、止め溝２１が順に設けられている。図５及び図６で示すように、従来型超硬ブローチ１３の円筒後端部１６とロックナット２２の間に図３と同様の切れ刃１０を有する切れ刃の付いた組立体４６が挟持されている。延出部先端５０より切れ刃の付いた組立体４６が挿入され、組立体後端（図でみて右側端）３７にロックナット２２を当接させ、ロックナット２２に斜めに設けられた雌ねじ４１に止めボルト４２を螺着させその先端を止め溝２１に当接させ、従来型本体５０の円筒部後端１６に付勢するようにして切れ刃の付いた組立体４６を挟持するようにされているが、これは雌ねじ４１によって直接延出部１７を押しているため、締め付ける力加減におって、延出部１７は曲がり易く、組み付け姿勢が不安定なものとなっている。また、加工時にその切削荷重をこの雌ねじ４１で受けるため、緩み等の不具合が発生し、切り刃２４の寿命や加工精度に影響を与えるものとなっている。これと比較して、図１乃至図４で示す本発明の超硬ブローチ１では、本体つかみ部８側から切れ刃の付いた組立体４６、案内部を設けた組立体６を順に入れ、ダブルナット４４ａ、４４ｂにより締め付けを行い、切削荷重を端面２ａ、２ｂで受けるものとなっているので従来技術のように加工振動による悪影響を受ける止めボルトは必要でなくなり、加工時における不安定さは解消したものとなっている。
【００１２】
（実施例）
本発明の超硬ブローチ１は、振れの大きくなる１０ｍ／ｍｉｎを超える高速加工、削り代の少ない高硬度のワークに対してより有効である。そこで、本体３を合金鋼で製作し、この本体３の棒状の軸部９に、切れ刃部１０に超硬工具鋼を用い一体に焼結された切れ刃の付いた組立体４６、続いて案内部を有する組立体６を挿入した状態でダブルナット４４ａ、４４ｂによる締め付けを行った後に焼き入れしたワーク４をブローチ加工した。図７は本発明と従来技術との比較のためにブローチ加工を行ったスプライン穴を有するワークの加工後の（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図８は本発明と従来技術との比較のためにブローチ加工後のスプライン穴の断面測定結果であり、（ａ）は本発明で加工した結果、（ｂ）は従来技術のブローチで加工した結果を示す断面測定図である。ワーク４は図７で示すように、外径６８ｍｍ、厚さ３６ｍｍのリング状で下穴４ａの径が４４ｍｍとされており、この下穴４ａをガイドに大径４ｄが４８ｍｍ、刃幅７．８ｍｍ、歯数４の平行スプライン穴をブローチ加工するものである。ワーク材質はＳＣＭ４１５、表面硬さＨＲＣ６１である。このワーク４をブローチ切削速度６０ｍ／ｍｉｎでミストクーラントを用いて高速切削した。その結果、図８に示すように、ワークスプライン穴入口４ｂ及び出口４ｃがやや小さく、中央部が削れた状態で加工されるが、従来技術のブローチ加工をした場合は、図８（ｂ）に示すように直角度も３〜９μｍ／２７．５ｍｍと大きく、さらに、スプライン大径４ｄの粗さ及び仕上げ寸法のばらつきも大きかった。これに対し、本発明においては、図８の（ａ）に示すように、スプライン穴の真直度は０〜２μｍ／２７．５ｍｍと従来技術のブローチ加工よりはるかに良好な精度が得ることができ、またスプライン大径４ｄの粗さ及び仕上げ寸法のばらつきも小さく、さらに刃先の欠けも小さいものとなった。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、超硬合金の組立体からなる部分と合金鋼からなるつかみ部を有する本体を一体に組み付けて一本のブローチとし、円筒状の超硬合金の組立体は、本体のつかみ部側から組み入れ、つかみ部の反対側の棒状延出部手前に設けた端面に当接、固定するようにしたので、止めボルトのような加工振動による不安定さを有するものの使用は必要でなくなったことと合わせて、超硬合金の組立体の組み付け後の姿勢が安定し、かつ、切削時に同組立体にかかる軸方向の荷重は、同端面で安定して受けることができるものとなったので、工具摩耗減少、加工精度向上が可能となった。
【００１４】
また、案内部を設けた組立体を切れ刃の付いた組立体に続いて軸部に挿入したので、被加工物に設けられた前加工溝に嵌合を容易にした。
【００１５】
また、本体と前記組立体がキーなどの回転方向位置決め手段により回転方向の位置決めされ、かつ、案内部を有する組立体を含有する組立体の各々がキーなどの回転方向位置決め手段により回転方向の位置決めされているので、ブローチつかみ部を回転角が同じになるよう規制してつかむことにより、前記案内部、刃部の回転位相決めができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す超硬ブローチの一部を切り欠いた側面図である。
【図２】（ａ）は図１記載の本体の側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１に記載の組立体の一部を切り欠いた（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図である。
【図４】図４（ａ）は図１に記載の案内部の側面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】従来型の超硬ブローチの一部を切り欠いた側面図である。
【図６】図５記載の従来型の超硬ブローチ本体の側面図である。
【図７】本発明と従来技術との比較のためにブローチ加工を行ったスプライン穴を有するワークの加工後の（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】本発明と従来技術との比較のためにブローチ加工後のスプライン穴の断面測定結果であり、（ａ）は本発明で加工した結果、（ｂ）は従来技術のブローチで加工した結果を示す断面測定図である。
【符号の説明】
１　　　　超硬ブローチ
２ａ、２ｂ　端面
３　　　　本体
５　　　　案内部
６　　　　案内部を有する組立体
８　　　　つかみ部
９　　　　軸部
１０　　　切れ刃
４６　　　　　切れ刃の付いた組立体
【図１】
2004130484.tif 000003
【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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【図８】
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