(57)【要約】【課題】擦りによる摩耗の影響を抑制した長寿命の高硬度材仕上げ加工用のブローチ工具を提供。【解決手段】仕上げ刃２ｆに向けて切れ刃寸法を順次大きく形成した多数の切れ刃２を長手方向に設けた硬度が４５〜６５ＨＲＣの高硬度材を仕上げ加工するブローチ工具１であって、仕上げ刃２ｆは２刃以上からなり、かつブローチ仕上げ寸法許容差の最大値から最小値の範囲内で隣り合う刃はブローチ後方に向けて等しく又は小さくし、かつ最終仕上げ寸法刃ｎは仕上げ刃の第１刃よりも小さくし、仕上げ刃２ｆの切れ刃の逃げ角θは１．１°以上２．０°以下とし、かつストレートランドを設けない。【選択図】図２
2005096042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕上げ刃に向けて切れ刃寸法を順次大きく形成した多数の切れ刃を長手方向に設けた硬度が４５〜６５ＨＲＣの高硬度材を仕上げ加工するブローチ工具であって、
前記仕上げ刃は２刃以上からなり、かつブローチ仕上げ寸法許容差の最大値から最小値の範囲内で隣り合う刃はブローチ後方に向けて等しく又は小さくされ、かつ最終仕上げ寸法刃は前記仕上げ刃の第１刃よりも小さくされており、前記仕上げ刃の切れ刃の逃げ角は１．１°以上２．０°以下とされ、かつストレートランドを設けないことを特徴とするブローチ工具。
【請求項２】
前記仕上げ刃の第１刃につづいて寸法が同じくされた１刃以上の切れ刃を有していることを特徴とする請求項１に記載のブローチ工具。
【請求項３】
前記仕上げ刃の切れ刃の材質が超硬合金とされ、さらに表面に硬質被膜が施されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のブローチ工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内歯車、スプライン溝、ボールスプライン溝及び各種表面形状の仕上げ加工に用いられるブローチ工具であって、特に硬度が４５〜６５ＨＲＣの高硬度材の仕上げ加工に用いられるブローチ工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブローチ工具の仕上げ刃は通常、同一寸法とされた２枚以上の切れ刃から構成され、ストレートランドが設けられている。この複数の仕上げ刃は同一寸法であってもワークの弾性変形やワークとブローチとの偏心等により全刃が切れ刃として作用する。このため、ブローチ加工中に起こる擦りによって、仕上げ刃は切れ刃にストレートランドを持たない荒刃などに比べて摩耗が激しいものとなる。そこで特許文献１においては、仕上げ刃を２刃乃至３刃からなる複数組に区分し、かつ各組の寸法をブローチ仕上げ寸法許容差の最大値から最小値の範囲で最終組に向けて段階的に小さく形成すると共に、１°乃至０°の範囲で逃げ角を最終組に向けて順次小さく構成し、かつ最終組の仕上げ刃にストレートランドを設け、かつ最終組以外の組の切れ刃はストレートランドのない切れ刃とし、擦りによる影響を抑制したものがある。
【特許文献１】実公平５−３６５６９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、特許文献１に記載のブローチ工具で硬度が４５〜６５ＨＲＣ（ロックウエル硬さＣスケール）といった高硬度材の仕上げ加工を行うと切削反力が大きいため切れ刃の逃げ面に擦りが発生し、さらに高硬度材のブローチ加工で通常行われる４０ｍ／ｍｉｎ以上の高速切削においては擦りによる発熱で刃先の摩耗が極端に促進されるという問題があり、高硬度材での適用が困難であった。
【０００４】
本発明はかかる従来技術の課題を解決するためになされたものであり、擦りによる摩耗の影響を抑制した長寿命の高硬度材仕上げ加工用の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、仕上げ刃に向けて切れ刃寸法を順次大きく形成した多数の切れ刃を長手方向に設けた硬度が４５〜６５ＨＲＣの高硬度材を仕上げ加工するブローチ工具であって、仕上げ刃は２刃以上からなり、かつブローチ仕上げ寸法許容差の最大値から最小値の範囲内で隣り合う刃はブローチ後方に向けて等しく又は小さくされ、かつ最終仕上げ寸法刃は仕上げ刃の第１刃よりも小さくされており、仕上げ刃の切れ刃の逃げ角は１．１°以上２．０°以下とされ、かつストレートランドを設けない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）。
【０００６】
即ち、仕上げ刃の各切れ刃の逃げ角を１．１°以上２．０°以下とし、最終仕上げ寸法刃つまり特許文献１で述べた最終組を含めた全ての仕上げ刃をストレートランド無しとしたので、硬度が４５〜６５ＨＲＣの高硬度材の加工による大きな切削反力が働いても切れ刃の逃げ面の擦りが少ないものとなる。これにより、４０ｍ／ｍｉｎ以上の高速切削においても刃先の摩耗を小さいレベルに押さえるものとなる。
【０００７】
また、ブローチ加工後に仕上げ刃の第１刃とこの第１刃につづいて同寸法とされた切れ刃が摩耗した場合、摩耗した切れ刃は再研削され新たな切れ刃が形成される。結果、再研削された切れ刃の寸法は次第に減少してゆき、再研削された切れ刃と再研削された刃に続く未再研削刃の寸法が同一となる。ここでは、仕上げ刃全てがブローチ仕上げ寸法許容範囲内とされているため、再研削刃と未再研削刃が共に仕上げ刃となって仕上げ切削を行っても加工後のワークは許容範囲内となる。また、このとき、再研削刃よりもまだ寸法が低くされた切れ刃はこの後もブローチ加工に関与せず予備刃として存在することになる。以後、同様の摩耗と再研削を繰り返しながら、最終仕上げ寸法刃がブローチ加工に関与することになる。最終仕上げ寸法刃がブローチ加工によって摩耗し、全ての仕上げ刃がワークの仕上がり寸法許容範囲外になった時点でブローチ寿命となる。なお、本文中にブローチ工具に関して前方、後方との記載があるが、これらの表記は全てブローチ切削方向を前方とし、反対側を後方とする。
【０００８】
また、仕上げ刃の第１刃につづいて寸法が同じくされた１刃以上の切れ刃を有するブローチ工具とした（請求項２）。即ち、仕上げ刃の第１刃の後方に寸法が同一の複数の切れ刃を設けることにより、初期状態のブローチ加工でのワークの加工寸法がより安定する。このとき、以降につづく切れ刃がブローチ後方に向かって寸法が順次小さくなるものであっても、再研削後には仕上げ刃の第１刃の切れ刃寸法と同一となり共に仕上げ刃となって仕上げ切削を行うので加工寸法が安定することとなる。なお、仕上げ刃第１刃につづく同寸法の切れ刃については２〜３刃にするのが好ましく、それ以上としても同様の機能は果たすが、ブローチ全長が長くなりコストが高くなる。
【０００９】
また、仕上げ刃の切れ刃の材質が超硬合金とされ、さらに表面に硬質被膜が施されたブローチ工具とした（請求項３）。これにより、高硬度材の仕上げブローチ加工により適したものとなる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明によれば、仕上げ刃に向けて切れ刃寸法を順次大きく形成した多数の切れ刃を長手方向に設けた硬度が４５〜６５ＨＲＣの高硬度材を仕上げ加工するブローチ工具であって、仕上げ刃は２刃以上からなり、かつブローチ仕上げ寸法許容差の最大値から最小値の範囲内で隣り合う刃はブローチ後方に向けて等しく又は小さくされ、かつ最終仕上げ寸法刃は仕上げ刃の第１刃よりも小さくされており、仕上げ刃の切れ刃の逃げ角は１．１°以上２．０°以下とされ、かつストレートランドを設けないブローチ工具としたので、大きな切削反力が働く硬度が４５〜６５ＨＲＣの高硬度材の加工においても切れ刃の逃げ面の擦りが少ないものとなり、４０ｍ／ｍｉｎ以上の高速切削でも刃先の摩耗を小さいレベルに押さえることができた。さらに、寸法が小さくされ切削に関与しない未再研削刃は将来仕上げ刃となるまで切削に関与することはなく、擦りによる影響は受けないためブローチ寿命を延ばすことができた（請求項１）。
【００１１】
また、仕上げ刃の第１刃につづいて寸法が同じくされた１刃以上の切れ刃を有しているブローチ工具としたので、初期状態のブローチ加工でのワークの加工寸法が安定することとなった（請求項２）。
【００１２】
また、仕上げ刃の切れ刃の材質が超硬合金とされ、さらに表面に硬質被膜が施されたブローチ工具としたので、高硬度材の仕上げブローチ加工により適したものとなる（請求項３）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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は本発明の実施の形態を示すブローチ工具の平面図、図２は本発明の実施の形態を示す仕上げ刃の側面図、図３は図１のブローチ工具の仕上げ刃の拡大平面図、図４は図２の仕上げ刃拡大側面図である。図１に示すように、本発明のブローチ工具は所望のワーク形状を加工するため切れ刃２はブローチ後方に向かって荒刃２ｒ、仕上げ刃２ｆが本体１の長手方向に順次配設されている。仕上げ刃２ｆは、図２及び図３に示すように、最終仕上げ寸法刃をｎ組とし、最終仕上げ寸法刃ｎ組よりもブローチ前方に位置する（ｎ−１）組、さらに（ｎ−１）組よりも前方に位置し２刃からなる（ｎ−２）組とブローチ寸法がそれぞれ異なる３組を順に配設した。この３組の仕上げ刃はブローチの仕上がり寸法許容範囲内の外形寸法とされ、ブローチの狙い寸法がｎ組はφ１７．９８０、（ｎ−１）組ではφ１７．９９０、（ｎ−２）組ではφ１８．０００とされ、前方に位置するほど高くされている。また、全ての仕上げ刃２ｆの逃げ角θは１．１°で一定とし、ストレートランドはなしとされている。切れ刃材質は超硬合金に硬質被膜処理したものとし、硬度６０ＨＲＣのスプライン外径を加工するものとした。
【００１４】
図２に示すように、ブローチ新品時は（ｎ−２）組の仕上げ刃のみが切削に関与し、（ｎ−１）組、ｎ組の仕上げ刃は、予備刃として存在し、切削に関与しない。このとき（ｎ−２）組の仕上げ刃は２刃としたので、１刃のみの仕上げ加工とするよりも仕上げ加工寸法が安定したものとなる。次いで、一定数のブローチ加工後に（ｎ−２）組の仕上げ刃が摩耗した場合には、（ｎ−２）組の仕上げ刃のすくい面４を再研削して新たな切れ刃を形成する。再研削の結果、図４に示すように、摩耗部が無くなるようすくい面４を研削することにより、すくい面４は点線５で示すような形状となる。このとき、（ｎ−２）組の仕上げ刃もストレートランドを設けていないので（ｎ−２）組の仕上げ刃の寸法はｗだけ寸法がマイナスした状態となり、ワークも再研削前と比べてｗだけ削り残すこととなる。このようにして（ｎ−２）組の仕上げ刃の寸法は次第に減少して行くが、ついには（ｎ−２）組の仕上げ刃と後方の（ｎ−１）組の仕上げ刃との外形寸法が同一となる。この時点で、（ｎ−２）組の仕上げ刃は（ｎ−１）組の仕上げ刃と共にブローチ加工を行う。このときも、（ｎ−２）組の仕上げ刃と同寸の切れ刃が２刃以上あることになり、加工寸法は安定するものとなる。この時点においても、最終仕上げ寸法刃ｎ組は切削に関与せず、予備刃として存在する。
【００１５】
さらに加工がすすみ、（ｎ−２）組の仕上げ刃及び（ｎ−１）組の仕上げ刃がさらに摩耗し再研削により寸法が減少すると、（ｎ−２）組及び（ｎ−１）組の仕上げ刃が最終仕上げ寸法刃ｎ組と外形寸法が同一となり、最終仕上げ寸法刃ｎ組が切削に関与する。最終的に最終仕上げ寸法刃ｎ組が摩耗し再研削され、全仕上げ刃２ｆがワーク仕上げ寸法許容差以下になった時点でブローチ寿命となる。本実施例では、仕上げ刃２ｆの摩耗が進行しても、再研削により最終仕上げ寸法刃ｎにも常にストレートランドが無く、最適な逃げ角θが設定された仕上げ刃２ｆで切削されることになり、硬度６０ＨＲＣのワークを安定して加工することができた。また、仕上げ刃２ｆを後方に向かって寸法を小さくしたことによりブローチ工具の寿命を長期化することができた。
【００１６】
なお、本実施例では（ｎ−２）組の仕上げ刃を２刃、（ｎ−１）組の仕上げ刃、最終仕上げ寸法刃ｎ組を各１刃としたが、各組の刃数はこの組み合わせにこだわるものではなく、１乃至３刃とすればよい。各組の刃数を４刃以上としても同様の機能は果たすが、ブローチ全長が長くなる。また、ブローチ盤ストローク等の制約からブローチ短尺化を優先する場合は、仕上げ刃をブローチ後方に向けて１枚単位で寸法を小さくすることにより、加工寸法を確保しながらブローチ全長を短くすることができることはいうまでもない。なお、本実施例ではスプライン外径加工用のブローチ工具の例としたが、他の形状、あるいは表面加工用ブローチ工具においても同様に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態を示すブローチ工具の平面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す仕上げ刃の側面図である。
【図３】図１のブローチ工具の仕上げ刃の拡大平面図である
【図４】図２の仕上げ刃拡大側面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１    ブローチ工具
２    切れ刃
２ｆ  仕上げ刃
ｎ    最終仕上げ寸法刃
θ    逃げ角
【図１】
2005096042.tif 000003
【図２】
2005096042.tif 000004
【図３】
2005096042.tif 000005
【図４】
2005096042.tif 000006