(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体の外周に軸方向に多数の切刃を配置したブローチカッタを使用し、前記ブローチカッタの切刃部は粉末ハイス又はこれと同等の耐磨耗性を有する高速度工具鋼を基材とし、前記切刃に TiAlN系の多層コーティングを被膜したブローチカッタを使用し、前記切刃にミストノズルで微量ミストをかけ、かつブローチ加工の切削速度を２０〜６０ m/minの高速にしたことを特徴とする高速高精度ブローチ加工方法。
【請求項２】
本体の外周に軸方向に多数の切刃を配置したブローチカッタを使用し、前記ブローチカッタの切刃部は粉末ハイス又はこれと同等の耐磨耗性を有する高速度工具鋼を基材とし、前記切刃に TiAlN系の多層コーティングを被膜したブローチカッタを使用し、前記切刃をドライ若しくはエアブローをかけ、かつブローチ加工の切削速度を２０〜６０ m/minの高速にしたことを特徴とする高速高精度ブローチ加工方法。
【請求項３】
本体の外周に軸方向に多数の切刃を配置したブローチカッタを使用し、前記ブローチカッタの切刃部は粉末ハイス又はこれと同等の耐磨耗性を有する高速度工具鋼を基材とし、前記切刃に TiAlN系の多層コーティングを被膜したブローチカッタを使用し、材質がアルミ又はねずみ鋳物以外の加工物に対し、前記ブローチカッタの切刃に切削油をかけ、かつ切削速度を２０〜６０ m/minの高速にしたブローチ加工を特徴とする高速高精度ブローチ加工方法。
【請求項４】
前記切刃にセミドライ加工の一般的な給油量である 2 cc 〜 12 cc/ hour/ 1 ノズル の微量ミストをかけてブローチ加工を行うことを特徴とする請求項１記載の高速高精度ブローチ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は本体の外周に軸方向に多数の切刃を配置したブローチカッタを使用したブローチ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のブローチ加工は、油性・水溶性クーラントでの切削が大部分で、切削速度が 3〜10 m/minが一般的であり、これ以上の高速での加工は、加工物材質がアルミ又はねずみ鋳物の部品（切削速度が20〜30 m/min）などに限られていた。一般的なブローチ加工切削速度が 3〜10 m/minである理由は、ブローチ加工は加工能率が良く、加工精度が安定しており、また刃具の再研削周期が、トータル切削長 50 〜 100 mと、他の加工法より長く、刃具交換頻度が他の加工法より少なくて済み、一般にユーザのブローチ加工ラインではブローチ工程の前後工程より加工サイクルタイムが短く、切削速度を上げる必要が無いのが殆どであったためである。特願平 11-300518号公報では、高速度工具鋼を基材とし、その切刃の少なくとも逃げ面にTiAlNCコーティングを被膜したブローチカッタを使用し、ブローチ加工切削速度が 3 m/minで、ドライ切削又はエアブロー切削を行うブローチ加工方法が開示されているが、それ以上のブローチ加工切削速度でドライ切削又はエアブロー切削を行うことについては開示がない。また特願平 9-108937 号公報では、粉末高速度工具鋼又は超微粒子超硬合金を基材とし、更にそれらに硬質被膜を被膜し、かつ切り込みを少なくしたブローチカッタを使用し、ブローチ加工切削速度が12 m/minで切削を行うブローチ加工方法が開示されているが、それ以上のブローチ加工切削速度で切削を行うことについては開示がない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ブローチ加工の加工精度は、例えばインターナルブローチ加工における仕上がり寸法は、ブローチの仕上げ刃寸法を転写するが、ブローチ加工後の寸法精度を高精度に仕上げるために最初はブローチの寸法を大きめに仕上げ、試削り後ブローチを修正を要する場合があった。
本発明の課題は、ブローチカッタの切刃にミストノズルで微量ミストをかけるセミドライ加工において、高速度かつ高精度のブローチ加工方法を提供することにある。
本発明の別の課題は、ブローチカッタの切刃をドライで若しくはエアブルーをかける加工において、高速度かつ高精度のブローチ加工方法を提供することにある。
本発明のさらに別の課題は、ブローチカッタの切刃に切削油をかける湿式加工において、高速度かつ高精度のブローチ加工方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明によると、本体の外周に軸方向に多数の切刃を配置したブローチカッタを使用し、前記ブローチカッタの切刃部は粉末ハイス又はこれと同等の耐磨耗性を有する高速度工具鋼を基材とし、前記切刃に TiAlN系の多層コーティングを被膜したブローチカッタを使用し、前記切刃にミストノズルで微量ミストをかけ、かつブローチ加工の切削速度を２０〜６０ m/minの高速にしたことを特徴とする高速高精度ブローチ加工方法を提供することにより上記課題を解決した。尚、切削速度２０〜６０ m/minは、現在の油圧シリンダ駆動及びボールねじ駆動での可能な速度である。ここで、 TiAlN系の多層コーティングとは、TiN,TiCN,TiAlN,CrN,DLC系(ダイヤモンドライク) 被膜もしくはこれらの組み合わせを含む多層コーティングをいう。前記微量ミストは、セミドライ加工の一般的な給油量である 2 cc 〜 12 cc/ hour/ 1 ノズル が好ましい。
【０００５】
本出願人は、セミドライブローチ加工を深化し、粉末ハイスに TiAlN系の多層コーティング、即ちTiN,TiCN,TiAlN,CrN,DLC系(ダイヤモンドライク) 被膜もしくはこれらの組み合わせを含む多層コーティング、を施したブローチで切削することにより、従来のハイスブローチでの油性加工と、ハイスに TiNコーティングを施したブローチでの水溶性加工に対し、刃具寿命が長いことを見出した。加工物１ヶ当たりの加工コストは、上記の油性・水溶性加工に対して同等となるが、さらにセミドライ加工のメリットを出すために、刃具寿命をより延長すれば上記の油性・水溶性加工に対しコスト的に優位になることができる。本第１発明は、セミドライでのブローチ加工をさらに発展させ、ブローチ加工の切削速度を２０〜６０ m/minの高速にしたことにより、刃具寿命を延ばし、かつ加工寸法はブローチ仕上げ刃寸法を転写する事ができ加工精度を向上させるものとなった。
【０００６】
本出願人は、切削理論上、高速加工は、切り屑のせん断角が大きくなり切り屑厚さが減少して切削のエネルギーは減少し、刃具寿命が伸びるものと考え研究をした結果、２０〜６０m/min のブローチ加工に於いては、加工物材質により傾向は異なるが、一般的に１０m/min 以下の低速加工に対して切削荷重が約１５％減少し（表３参照）刃具摩耗量も減少となり（表２参照）、刃具寿命が延びることが判った。また、加工精度は、内面ブローチ加工の場合はブローチ仕上げ刃寸法に極力近くなり、６０m/min では、仕上げ刃寸法がそのまま転写される。
【０００７】
本発明の第２発明によると、本体の外周に軸方向に多数の切刃を配置したブローチカッタを使用し、前記ブローチカッタの切刃部は粉末ハイス又はこれと同等の耐摩耗性を有する高速度工具鋼を基材とし、前記切刃に TiAlN系の多層コーティングを被膜したブローチカッタを使用し、前記ブローチカッタの切刃をドライ若しくはエアブローをかけ、かつ切削速度を２０〜６０ m/minの高速にしたブローチ加工を特徴とする高速高精度ブローチ加工方法を提供することにより上記課題を解決した。本第２発明も同様に、刃具寿命を延ばし、かつ加工寸法はブローチ仕上げ刃寸法を転写する事ができ加工精度を向上させるものとなった。
【０００８】
本発明の第３発明によると、本体の外周に軸方向に多数の切刃を配置したブローチカッタを使用し、前記ブローチカッタの切刃部は粉末ハイス又はこれと同等の耐摩耗性を有する高速度工具鋼を基材とし、前記切刃に TiAlN系の多層コーティングを被膜したブローチカッタを使用し、材質がアルミ又はねずみ鋳物以外の加工物に対し、前記ブローチカッタの切刃に切削油をかけ、かつ切削速度を２０〜６０ m/minの高速にしたブローチ加工を特徴とする高速高精度ブローチ加工方法を提供することにより上記課題を解決した。本第３発明も同様に、刃具寿命を延ばし、かつ加工寸法はブローチ仕上げ刃寸法を転写する事ができ加工精度を向上させるものとなった。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施例を図１に示す。ブローチ盤本体20上に固定されたジグ 6上に被削物2 を設置して、本体の外周に軸方向に多数の切刃11を配置したブローチカッタ1 を使用する。ブローチカッタ1 の切刃部は粉末ハイスを基材とし、切刃11に TiAlN系の多層コーティングが被膜されている。ブローチカッタ1 を、図１に図示しないブローチ昇降装置を介し被削物2 に挿入し、ブローチ盤本体20に設けたブローチ引っ張り装置21によりブローチカッタ1 を下方向へ引っ張る事により、ブローチ刃形状が被削物2 に転写される事になる。ブローチカッタ1 の切刃11に、ミストノズル3 を加工箇所に向け、4 cc/ hour/ 1 ノズル の微量ミストをかけ、かつブローチ加工の切削速度を２０〜６０ m/minの高速にして加工した。図１（ａ）に示す4 は加工前の被削物2 の断面形状、図１（ｂ）に示す5 は加工後の被削物2 の断面形状をそれぞれ示す。図１（ｂ）では、角四スプラインの場合を示す。ブローチ加工に於いては、図１（ｂ）の角四スプラインの他にインボリュートスプライン、インボリュートセレーション、丸形状、キー溝などの加工形状があり、さらに表面ブローチ加工もあり、図１は加工の一例を示したものである。
【００１０】
本発明の第１実施例の加工テスト結果を表１、表２、表３に示す。
表１は角四スプラインブローチで加工物Ｓ４５Ｃを切削した時の切削速度と大径寸法の関係である。切削速度の増加に伴い、２０〜６０ m/minの高速にしたとき、大径寸法がブローチ仕上げ刃寸法に近くなっている事がわかる。
表２は角４スプラインブローチで加工物Ｓ４５Ｃをトータル切削長５４m 加工した時のブローチ刃の最大逃げ面摩耗量を示す。切削速度４０m/min では、５m/min に対し摩耗量が約６５％になっている。
表３は角四スプラインブローチで加工物Ｓ４５Ｃを切削した時の切削速度と実切削荷重の関係である。切削速度の増加に伴い、２０〜６０ m/minの高速にしたとき、実切削荷重が減っていることがわかる。
【００１１】
本発明の第２実施例として、図１の装置を使用し、切刃部は粉末ハイスと同等の耐摩耗性を有する真空溶解高速度工具鋼を基材とし、切刃11に TiAlN系の多層コーティングが被膜されているブローチカッタ1 を使用し、ミストノズル3 を図示しない切削油ノズルに替えて切削油をかけて、第１実施例と同様な加工条件で、加工テストを行った。
本発明の第２実施例の加工テスト結果も、表１、表２、表３とほぼ同様な結果を得た。
【００１２】
本発明の第３実施例として、図１の装置を使用し、切刃部は粉末ハイスと同等の耐摩耗性を有する真空溶解高速度工具鋼を基材とし、切刃11に TiAlN系の多層コーティングが被膜されているブローチカッタ1 を使用し、ミストノズル3 を図示しないエアブローノズルに替えてエアブローをかけて、第１実施例と同様な加工条件で、加工テストを行った。
本発明の第３実施例の加工テスト結果を表４、表５、表６に示す。本発明の第３実施例の加工テスト結果も、表１、表２、表３とほぼ同様な結果を得た。
【００１３】
【表１】
0004582729.tif 000002
【００１４】
【表２】
0004582729.tif 000003
【００１５】
【表３】
0004582729.tif 000004
【００１６】
【表４】
0004582729.tif 000005
【００１７】
【表５】
0004582729.tif 000006
【００１８】
【表６】
0004582729.tif 000007
【００１９】
【発明の効果】
本発明による、高速でのセミドライブローチ加工、ドライ若しくはエアブローをかけ、又は切削油を使用して加工、するブローチ加工は、従来の低速加工速度に対して刃具寿命が延長となり（約１．５倍）、加工物１ヶ当たりの加工コストは下がりメリットが出た。加工精度はインターナルブローチ加工における仕上がり寸法が、ブローチの仕上げ刃寸法の転写性が正確になり（仕上げ刃寸法がそのまま写る）、ブローチ加工後の寸法精度を要求寸法に仕上げるために最初はブローチの寸法を大きめに仕上げ、試削り後ブローチを修正していた工程がある場合はこの工程が不要となり大きなメリットとなった。尚、切削速度６０m/min を超えた領域でも刃具寿命延長と加工精度向上のさらなるメリットが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に使用した装置を示し、図１（ａ）は加工前の被削物2 の断面形状、図１（ｂ）は加工後の被削物2 の断面形状、図１（ｃ）はブローチ加工装置の要部断面図を、それぞれ示す。
【符号の説明】
1 ・・ブローチカッタ          2 ・・被削物
3 ・・ミストノズル            11・・ブローチカッタの切刃
【図１】
0004582729.tif 000008