(57)【要約】【課題】ブローチを直接測定することなく、ブローチの寿命か否か、各切れ刃の切り込み量等が正常状態であるか否かを正確に判断することができるブローチの寿命判断方法、ブローチ品質管理装置、ブローチ加工装置を提供する。【解決手段】切削加工方向への移動に応じてブローチ１０１の軸方向に直交する方向に作用する切削抵抗荷重である背分力を測定し、その測定した実測値と、切れ刃１１０の逃げ面摩耗量ｓが摩耗限界値であるときのブローチ１０１の背分力である基準値とを比較する。そして、実測値が基準値以下のときはブローチ１０１の寿命に至っていないと判断し、実測値が基準値を超えるときはブローチ１０１の寿命と判断する。【選択図】図１
2007098523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削加工方向への移動に応じてブローチに作用する切削抵抗荷重であって前記ブローチの軸方向に直交する方向に作用する背分力を実際に測定した実測値と、前記ブローチの切れ刃の逃げ面摩耗量が摩耗限界値であるときの背分力である基準値とを比較して、前記実測値が前記基準値以下のときは前記ブローチの寿命に至っていないと判断し、前記実測値が前記基準値を超えるときは前記ブローチの寿命と判断することを特徴とするブローチの寿命判断方法。
【請求項２】
ブローチとワークの少なくとも一方を前記ブローチの切削加工方向に移動させることによって該切削加工方向への移動に応じて前記ブローチに作用する切削抵抗荷重であって前記ブローチの軸方向に直交する方向に作用する背分力を測定する背分力測定手段と、
該背分力測定手段により実際に測定した背分力の実測値と、前記ブローチの切れ刃の逃げ面摩耗量が摩耗限界値であるときの背分力である基準値とを比較して、前記実測値が前記基準値以下のときは前記ブローチの寿命に至っていないと判断し、前記実測値が前記基準値を超えるときは前記ブローチの寿命と判断するブローチ寿命判断手段と、を有することを特徴とするブローチ品質管理装置。
【請求項３】
前記背分力の実測値に基づいて前記切れ刃の逃げ面摩耗量を推定し、前記ブローチの切れ刃の逃げ面摩耗量が前記推定した逃げ面摩耗量であるときの背分力である基準値と前記実測値とを比較し、前記ブローチの切削加工方向への移動開始から移動終了までの間で前記実測値が前記基準値よりも所定値以上大きい箇所があるときは、当該箇所に存在する切れ刃が異常状態であると判断する切れ刃状態判断手段を有することを特徴とする請求項２に記載のブローチ品質管理装置。
【請求項４】
前記基準値は、前記ブローチの切れ刃が切削除去する部分の単位面積当たりの切削抵抗荷重である比切削抵抗荷重と前記切れ刃が切削除去する除去面積とに基づいて算出されることを特徴とする請求項２又は３に記載のブローチ品質管理装置。
【請求項５】
前記請求項２又は３に記載のブローチ品質管理装置によって、前記ブローチの寿命と判断されたときに、ブローチ加工の実施を不可にする制御を行う制御手段を備えたことを特徴とするブローチ加工装置。
【請求項６】
前記請求項３に記載のブローチ品質管理装置によって、前記切れ刃が異常状態であると判断されたときに、ブローチ加工の実施を不可にする制御を行う制御手段を備えたことを特徴とするブローチ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブローチに作用する切削抵抗荷重に基づいて、ブローチの寿命を判断するブローチの寿命判断方法、ブローチの品質を管理するブローチ品質管理装置、及びブローチ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブローチは、その軸方向に整列配置された複数の切れ刃を有しており、各切れ刃は、直前の切れ刃に対して所定の切り込み量を有するように形成されている。したがって、例えばある切れ刃ｎにチッピング等により異常摩耗が発生すると、その直後の切れ刃ｎ＋１は所定の２倍の切り込み量となり、切れ刃ｎ＋１の摩耗も進行して異常摩耗し、異常摩耗が後方の切れ刃ｎ＋２、ｎ＋３、…に次々と移り、各切れ刃の摩耗量は通常摩耗のときよりも短期に摩耗限界値に到達し、ブローチの寿命に至ることとなる。
【０００３】
また、ある切れ刃に異常摩耗が発生すると、切削時にブローチに振動が発生し、かかる振動により切れ刃が欠損するおそれがあり、通常摩耗よりも短期にブローチの寿命に至るおそれがある。また、切れ刃が大きく欠損すると、刃研による再生が困難となり、ブローチの再使用ができなくなるおそれもある。
【０００４】
そして、複数の切れ刃の中に、切り込み量が規定よりも過大な切れ刃が存在するときにも、切れ刃の異常摩耗や振動による欠損が発生するおそれがあり、通常摩耗よりも短期にブローチの寿命に至るおそれがある。
【０００５】
ところで、従来より、ブローチの各切れ刃を構成する工具材質を超硬合金とし、硬質皮膜でコーティングすることによって、チッピング等の異常摩耗を抑制し工具寿命を延ばす技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような超硬ブローチは、規定以上の摩耗状態や過大な切り込み量で切削したり、衝撃などの振動が付加されると、通常のブローチよりも切れ刃の刃先が欠けやすい。
【０００６】
したがって、切れ刃の摩耗状態や欠損の有無、切れ刃の切り込み量が規定範囲内であるか等を、常に把握しておくことが望ましいが、ブローチは複数の切れ刃を有していることから、これら全ての切れ刃について直接計測・観測・検査等の点検を行うことは煩雑でコストがかかる。そこで、従来はブローチによる加工回数を設定し、かかる加工回数ごとにブローチを直接点検する定期点検を行っていた（従来技術１）。
【０００７】
また、ワーク直下に荷重センサー等を設けてブローチに作用する切削抵抗荷重のうち、ブローチの軸方向に作用する切削抵抗荷重である主分力を測定し、その測定した主分力が予め設定された値を超える場合には、ブローチの摩耗量が摩耗限界であると判断する技術（従来技術２）が一般的に知られている。
【０００８】
また、ブローチを切削加工方向に移動させる動作を駆動モータにより行うブローチ装置において、駆動モータの電流値を切削時における主分力に置き換えて、電流値の変動を検知し、電流値が予め設定されている値を超える場合には、ブローチの摩耗量が摩耗限界であると判断する技術（従来技術３）が一般的に知られている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２３９４２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来技術１では、ブローチの点検を定期的に行うので、切れ刃の状態を常に把握することはできない。よって、例えば摩耗の進行が早いときには、次回の点検までの間に、大幅に摩耗して大きな欠損となり、刃研による再生が不可能な状況に至るおそれがある。
【００１１】
上記従来技術２及び従来技術３は、いずれもブローチの軸方向に作用する切削抵抗荷重である主分力を検出して、その検出した主分力に基づいて切れ刃が摩耗限界であるか否かを判断しているが、主分力は、切れ刃の摩耗状態に応じた変化の度合いが小さく、特に摩耗量が０から摩耗限界値までにおける変化の度合いが小さいことから、このような主分力に基づいて切れ刃が摩耗限界であるか否かを判断することは困難である。
【００１２】
また、主分力は、ブローチの前端から後端まで切削した場合における変化の度合いが小さく、複数の切れ刃の中に、切り込み量が過大に設定された等の異常状態の切れ刃が存在するか否かを主分力の変化に基づいて判断することはできない。
【００１３】
本発明は、これらの問題に鑑みなされたものであり、その目的は、ブローチを直接測定することなく、ブローチの寿命判断や各切れ刃の状態判断を正確に行うことができるブローチの寿命判断方法、ブローチ品質管理装置、及びブローチ加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成する請求項１に記載されたブローチの寿命判断方法の発明は、切削加工方向への移動に応じてブローチに作用する切削抵抗荷重であってブローチの軸方向に直交する方向に作用する背分力を実際に測定した実測値と、ブローチの切れ刃の逃げ面摩耗量が摩耗限界値であるときの背分力である基準値とを比較して、実測値が基準値以下のときはブローチの寿命に至っていないと判断し、実測値が基準値を超えるときはブローチの寿命と判断することを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載されたブローチ品質管理装置の発明は、ブローチとワークの少なくとも一方をブローチの切削加工方向に移動させることによって切削加工方向への移動に応じてブローチに作用する切削荷重であってブローチの軸方向に直交する方向に作用する背分力を測定する背分力測定手段と、背分力測定手段により実際に測定した背分力の実測値と、ブローチの切れ刃の逃げ面摩耗量が摩耗限界値であるときの背分力である基準値とを比較して、実測値が基準値以下のときはブローチの寿命に至っていないと判断し、実測値が基準値を超えるときはブローチの寿命と判断するブローチ寿命判断手段と、を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のブローチ品質管理装置において、背分力の実測値に基づいて切れ刃の逃げ面摩耗量を推定し、ブローチの切れ刃の逃げ面摩耗量が前記推定した逃げ面摩耗量であるときの背分力である基準値と実測値とを比較し、ブローチの切削加工方向への移動開始から移動終了までの間で実測値が基準値よりも所定値以上大きい箇所があるときは、当該箇所に存在する切れ刃が異常状態であると判断する切れ刃状態判断手段を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載のブローチ品質管理装置において、基準値は、ブローチの切れ刃が切削除去する部分の単位面積当たりの切削抵抗荷重である比切削抵抗荷重と切れ刃が切削除去する除去面積とに基づいて算出されることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載のブローチ加工装置の発明は、請求項２又は３に記載のブローチ品質管理装置によって、ブローチの寿命と判断されたときに、ブローチ加工の実施を不可にする制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載のブローチ加工装置の発明は、請求項３に記載のブローチ品質管理装置によって、切れ刃が異常状態であると判断されたときに、ブローチ加工の実施を不可にする制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に記載の発明は、切削加工方向への移動によってブローチに作用する切削抵抗荷重のうち、ブローチの軸方向に直交する方向に作用する背分力を測定し、その測定した実測値と、ブローチの切れ刃の逃げ面摩耗量が摩耗限界値であるときの背分力である基準値とを比較することで、ブローチの寿命か否かを判断する。ブローチの軸方向に直交する方向に作用する背分力は、ブローチの軸方向に作用する主分力と比較して、逃げ面摩耗量に応じた切削抵抗荷重の変化の度合いが大きいことから、ブローチの切れ刃の逃げ面摩耗量が摩耗限界値に到達しているか否かを正確に判断することができる。したがって、ブローチの寿命か否かを、ブローチを直接計測・観測・検査することなく、正確に判断することができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明によれば、切削加工方向への移動によってブローチに作用する切削抵抗荷重のうち、ブローチの軸方向に直交する方向に作用する背分力を背分力測定手段によって測定する。そして、その測定した背分力の実測値と、切れ刃の逃げ面摩耗量が摩耗限界値であるときのブローチの背分力である基準値とを比較して、実測値が基準値以下のときはブローチの寿命に至っていないと判断し、実測値が基準値を超えるときはブローチの寿命と判断する。ブローチの軸方向に直交する方向に作用する背分力は、ブローチの軸方向に作用する主分力と比較して、逃げ面摩耗量に応じた切削抵抗荷重の変化の度合いが大きいことから、ブローチの切れ刃の逃げ面摩耗量が摩耗限界値に到達しているか否かを正確に判断することができる。したがって、ブローチの寿命か否かを、ブローチを直接計測・観測・検査することなく、正確に判断することができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明によれば、測定した背分力の実測値に基づいて切れ刃の逃げ面摩耗量を推定し、その推定した逃げ面摩耗量を有するブローチの背分力である基準値と実測値とを比較して、ブローチの切削加工方向への移動開始から移動終了までの間で実測値が基準値よりも所定値以上大きい箇所があるときは、当該箇所に存在する切れ刃が異常状態であると判断する。したがって、ブローチの各切れ刃の逃げ面摩耗量が摩耗限界値よりも少なく、ブローチの寿命が尽きていない場合であっても、各切れ刃の切り込み量や切削幅、逃げ面摩耗量の異常を発見することができる。これにより、例えばブローチの新品時や再刃研時にブローチの各切れ刃が正常状態であるか否かを確認することができる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、基準値の算出方法の一例を示したものであり、これによれば、基準値は、ブローチの各切れ刃が切削除去する部分の単位面積当たりの切削抵抗荷重である比切削抵抗荷重と各切れ刃が除去する除去面積とに基づいて算出される。
【００２４】
請求項５に記載の発明によれば、ブローチ品質管理装置のブローチ寿命判断手段によってブローチの寿命と判断されると、ブローチ加工の実施を不可にする制御を行う。したがって、寿命が尽きたブローチによるブローチ加工を防ぐことができる。これにより、ブローチの損傷程度を少なく抑えることができ、再刃研による再生が困難な状況まで切れ刃が摩耗するのを未然に防ぐことができる。また、寿命が尽きたブローチによるブローチ加工によってワークに不具合が発生するのを防ぐことができ、ワークを精度よく安定して加工することができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明によれば、ブローチ加工装置の発明は、請求項３に記載のブローチ品質管理装置の切れ刃状態判断手段によって、切れ刃が異常状態であると判断されると、ブローチ加工の実施を不可にする制御を行う。したがって、切れ刃が異常状態であるブローチによるブローチ加工を防ぐことができる。これにより、ブローチの損傷程度を少なく抑えることができ、再刃研による再生が困難な状況まで切れ刃が摩耗するのを未然に防ぐことができる。また、切れ刃が異常状態にあるブローチによるブローチ加工によってワークに不具合が発生するのを防ぐことができ、ワークを精度よく安定して加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本実施の形態に係わるブローチ加工装置の構成を説明する図、図２は、ブローチの側面図、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図、図４は、切れ刃の軸直角方向断面図、図５は、図４のＢ−Ｂ線断面図、図６は、ブローチ品質管理装置及びブローチ加工装置の制御系の概略を示すブロック図である。
【００２８】
ブローチ加工装置１は、ワークＷの内周面にブローチ加工を施す、いわゆる引き抜き型の内面ブローチ加工装置であり、図１に示すように、ブローチ１０１が着脱自在に取り付けられている。ブローチ１０１は、図２に示すように、その一端にブローチ１０１を軸方向前側である切削加工方向に引くための前掴み部１０２が設けられ、他端にはブローチ１０１を引き戻すための後掴み部１０９が設けられている。
【００２９】
ブローチ１０１は、切削刃部１０４が前掴み部１０２と後掴み部１０９との間に設けられている。切削刃部１０４は、ワークＷに予め形成されている内径穴の内周面にキー溝を形成するためのものであり、荒削刃群１０５と仕上げ刃群１０６とで構成され、仕上げ刃群１０６の中で特に精度よく仕上げ加工を行う最終仕上げ刃群１０７が構成されている。
【００３０】
切削刃部１０４の荒削刃群１０５及び仕上げ刃群１０６には、複数の切れ刃１１０が円柱状の胴体部からブローチ１０１の軸方向に直交する方向に沿って突出し、且つ、ブローチ１０１の軸方向に沿って１列に整列配置されている。
【００３１】
胴体部の外径はワークＷの内径穴に挿入されその内径穴の内周面によって案内される大きさに設定されている。切れ刃１１０は、図３〜図５に示すように、軸方向に直交する方向の断面が略矩形状をなす略長方体形状を有しており、その軸方向前側にはすくい面１１１が形成され、径方向外側には逃げ面１１２が形成されて、すくい面１１１と逃げ面１１２との稜線部分によってエッジ部（刃先）１１３が形成されている。
【００３２】
切れ刃１１０のすくい面１１１は、図５に示すように、ブローチ１０１の軸方向に直交する方向でかつブローチ１０１の径方向中心側から径方向外側に向かって移行するに従い漸次軸方向後側に移行し、ブローチ１０１の軸心Ｌに直交する方向に対してすくい角αだけ傾斜した平面形状を有している。
【００３３】
切れ刃１１０の逃げ面１１２は、軸方向前側から軸方向後側に移行するに従いブローチ１０１の軸心側に移行するように傾斜形成されている。尚、図３において、符号ｈは切れ刃１１０の切削幅であり、図４において符号ｔは切り込み量を示している。
【００３４】
また、前掴み部１０２と切削刃部１０４との間には前案内部１０３が形成され、切削刃部１０４と後掴み部１０９との間には後案内部１０８が形成されて、ブローチ１０１がワークＷの内径穴と同軸上に位置決めされるようになっている。
【００３５】
ブローチ１０１は、工具材質が超微粒子系超硬合金からなり、硬質皮膜でコーティングされている。超微粒子系超硬合金には、例えば粒径１μｍ以下のＷＣの微粉末を１２％以下のＣｏをバインダとして焼結したものが用いられている。そして、硬質皮膜には、例えば酸化開始温度が８００℃以上の特性を有する（ＴｉＡｌ）Ｎが用いられている。
【００３６】
ブローチ加工装置１は、図１に示すように、水平に延在するテーブル面２ａを有した本体部２と、テーブル面２ａの中央にワークＷを保持するワーク保持手段３と、ブローチの切削加工方向が上方から下方に向かって移動させる方向となるようにブローチ１０１を鉛直に保持するブローチ保持手段４と、ブローチ保持手段４をブローチ１０１の軸方向に沿って下方に向かって移動させる駆動手段５（図６を参照）を有している。
【００３７】
本体部２には、ブローチ１０１を挿通可能な大きさを有する貫通孔２ｂが上下に貫通して形成されており、貫通孔２ｂの上端がテーブル面２ａの中央に開口している。ワーク保持手段３は、本体部２のテーブル面２ａに沿ってワークＷと一体となって水平方向に移動可能に設けられている。
【００３８】
ブローチ保持手段４は、本体部２の貫通孔２ｂに挿通されたブローチ１０１の前掴み部１０２を掴んで保持するラム部４ａと、ブローチ１０１の後掴み部１０９を掴んでブローチ１０１が鉛直姿勢状態となるように支持する支持部（図示せず）とを有している。ラム部４ａは、本体部２に上下にスライド移動可能に設けられている。
【００３９】
駆動手段５は、図６に示すように、後述する制御手段１１からの制御信号に応じて駆動される油圧シリンダ或いは電動モータ等のアクチュエータ５ａを有しており、ブローチ保持手段４のラム部４ａを所定の引張力でブローチ１０１の軸方向に沿って上方から下方に向かって移動させ、ブローチ１０１を切削加工方向に移動させる。
【００４０】
また、ブローチ加工装置１は、ブローチ１０１による切削速度や切削力等を制御する制御手段１１と、ブローチ１０１の品質が適切であるか否かを管理するブローチ品質管理手段（ブローチ品質管理装置）２１と、ブローチ１０１の切削加工方向への移動によりブローチ１０１に作用する切削抵抗荷重を検出する荷重センサ３１と、ワークＷに対するブローチ１０１の移動位置を検出する移動位置センサ３２とを有している。
【００４１】
荷重センサ３１は、図１に示すようにワーク保持手段３と本体部２との間に取り付けられている。そして、ブローチ１０１の軸方向に沿った第１軸方向と、第１軸方向に直交する第２軸方向と、第１軸方向及び第２軸方向に直交する第３軸方向とからなる３軸方向の荷重を測定可能な圧電素子によって構成されている。
【００４２】
移動位置センサ３２は、ブローチ保持手段４のラム部４ａと本体部２との間に取り付けられており（図１には示さず）、本体部２に対するラム部４ａの位置を検出できる、例えばリニアスケール等によって構成されている。
【００４３】
制御手段１１は、シーケンスプログラムコンピュータ或いはリレー回路等によって構成されている。そして、図６に示すように、制御手段１１の入力側には、加工条件やワークの種類等の設定値を入力して操作するための操作盤１２が接続されており、制御手段１１の出力側には、アクチュエータ５ａを作動させるための駆動手段５、表示部１４が接続されている。表示部１４はディスプレイ等からなり、各種設定値や動作状況等を表示するものであり、操作盤１２に設けられている。
【００４４】
制御手段１１は、加工条件等の設定値に基づいて駆動手段５によりアクチュエータ５ａを作動させ、ブローチ保持手段４を介してブローチ１０１を切削加工方向に移動させる制御を行う。また、制御手段１１は、ブローチ品質管理手段２１と双方向通信可能に接続されており、ブローチ品質管理手段２１からブローチ品質管理情報を受け取り、そのブローチ品質管理情報に基づいて、次のワークに対するブローチ加工が可能であるか否かを決定する処理を行う。
【００４５】
ブローチ品質管理手段２１は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）によって構成されており、ブローチ品質管理用のソフトウエアプログラムが実行可能な状態でインストールされている。このブローチ品質管理手段２１にて、ブローチ品質管理用のソフトウエアプログラムが実行されることにより、ブローチ品質管理手段２１の内部機能として切削抵抗測定部（背分力測定手段）２２、ブローチ移動位置測定部２３、ブローチ寿命判断処理部（ブローチ寿命判断手段）２４、切れ刃状態判断処理部（切れ刃状態判断手段）２５、時間計測部２６が概念的に構成される。
【００４６】
時間計測部２６は、駆動手段５によりブローチ１０１の切削加工方向への移動開始時点から移動終了時点までのブローチ移動時間を計測する処理を行う。
【００４７】
切削抵抗測定部２２は、上記３軸方向の荷重を測定可能な荷重センサ３１からの検出信号に基づいてブローチ１０１に作用する切削抵抗荷重のうち、ブローチ１０１の軸方向に直交する方向に作用する背分力を求めて、切削加工方向への移動開始時点から移動終了時点までの経過時間に関連付けした形でメモリに記憶する処理を行う。
【００４８】
図７は、ブローチ加工時にブローチ１０１に作用する切削抵抗荷重を説明する図である。ブローチ１０１を切削加工方向に移動させると、各切れ刃１１０がワークＷを切削し、ブローチ１０１に切削抵抗荷重が作用する。この切削抵抗荷重は、図７に示すように、ブローチ１０１の軸方向に沿って且つ切削加工方向と反対方向に作用する主分力と、ブローチ１０１の軸方向に直交する方向に作用する背分力とに分けられる。本発明では、これら主分力と背分力のうち、背分力を利用してブローチ１０１の寿命、及び各切れ刃１１０の状態の判断を行う。
【００４９】
ブローチ移動位置測定部２３は、移動位置センサ３２からの検出信号に基づいてブローチ１０１の切削加工方向の移動位置を測定する処理を行う。ブローチ１０１の移動位置は、切削加工方向への移動開始時点からの経過時間に関連付けされた形でブローチ品質管理手段２１のメモリに記憶される。
【００５０】
ブローチ寿命判断処理部２４は、切削抵抗測定部２２の処理結果とブローチ移動位置測定部２３の処理結果とに基づいて、ブローチ１０１の移動距離に応じた背分力を求め、２次元データ化された実測値としてブローチ品質管理手段２１のメモリに記憶する処理を行う。
【００５１】
そして、その実測値と、切れ刃１１０の逃げ面摩耗量ｓが摩耗限界値であるときのブローチ１０１の背分力である基準値との比較を行い、実測値が基準値以下のときはブローチ１０１の寿命に至っていないと判断し、実測値が基準値を超えるときはブローチ１０１の寿命と判断する。そして、ブローチ１０１が寿命に至っていないと判断したときは、その判断結果をブローチ品質管理情報として制御手段１１に送信する処理を行う。
【００５２】
基準値は、切れ刃１１０がワークＷを切削除去する部分（切り込み量ｔ×切削幅ｈ）の単位面積当たりの切削抵抗荷重（背分力）である比切削抵抗荷重と切れ刃１１０が切削除去する除去面積とに基づいて算出される。基準値は、本実施の形態では、各切れ刃１１０の逃げ面摩耗量ｓ（図５を参照）が０のものから、予め設定された摩耗限界値（例えば１００μｍ）のものまでが算出されて、ブローチ１０１の移動距離に応じた背分力として２次元データ化されてメモリに格納されている。
【００５３】
切れ刃状態判断処理部２５は、ブローチ寿命判断処理部２４がブローチ１０１の寿命に至っていないと判断することによって、各切れ刃が正常状態であるか否かを判断する処理を行う。切れ刃状態判断処理部２５は、測定した背分力の実測値に基づいて切れ刃１１０の逃げ面摩耗量ｓを推定し、その推定した逃げ面摩耗量ｓを有するブローチ１０１の背分力である基準値と実測値とを比較する。そして、ブローチ１０１の切削加工方向への移動開始から移動終了までの間で実測値が基準値よりも所定値以上大きい箇所があるときは、当該箇所に存在する切れ刃１１０が異常状態であると判断し、実測値が基準値よりも所定値以上大きい箇所がないときは、各切れ刃１１０は正常状態であると判断する。そして、これらの判断結果をブローチ品質管理情報として制御手段１１に送信する処理を行う。
【００５４】
次に、上記構成を有するブローチ加工装置１を用いたワークＷのブローチ加工方法について説明する。まず、図１に示すように、ワーク保持手段３の上にワークＷを載置してワークＷを保持し、ブローチ１０１の切削加工方向が下方となるようにブローチ１０１をブローチ保持手段４に保持させる。そして、操作盤１２から制御手段１１にワークの種類やブローチ１０１の諸元、加工条件等を入力する。
【００５５】
次いで、操作盤１２から所定のタイミングで加工動作の開始信号が入力されると、制御手段１１から駆動信号が出力されて駆動手段５によりアクチュエータ５ａが作動され、ブローチ保持手段４が下方に移動されて、ブローチ１０１が所定の引張力及び引張速度で切削加工方向に移動される。このブローチ１０１の切削加工方向への移動により、ワークＷの内周面にブローチ加工が施される。尚、本実施の形態では、ワークＷの内周面にキー溝が形成される。
【００５６】
加工動作の開始信号は、制御手段１１からブローチ品質管理手段２１にも入力される。そして、加工動作の開始信号の入力を受けて、ブローチ１０１に作用する背分力の測定とブローチ１０１の移動位置の測定がブローチ１０１の移動開始時点から移動終了時点まで行われ、その測定結果に基づいて背分力の実測値が求められる。
【００５７】
そして、ブローチ寿命判断処理部２４によってブローチ１０１の寿命か否かの判断処理がなされる。ここで、逃げ面摩耗量ｓが摩耗限界値であるときのブローチ１０１の背分力である基準値と実測値とが比較され、実測値が摩耗限界値の基準値を超えている場合には、ブローチ１０１の寿命と判断され、実測値が摩耗限界値の基準値以下である場合には、ブローチ１０１は寿命に至っていないと判断される。そして、ブローチ１０１の寿命と判断された場合には、その判断結果がブローチ品質管理情報として制御手段１１に送信される。
【００５８】
制御手段１１は、ブローチ１０１の寿命との判断結果を有するブローチ管理判断情報を受信すると、当該ブローチ１０１によるブローチ加工を禁止すべく、次のワークＷへのブローチ加工を実施不可にする制御を行うと共に、表示部１４にエラー情報を表示し、警報アラーム等を鳴らして作業者に報知する処理を行う。
【００５９】
したがって、ブローチ１０１を直接計測・観測・検査することなく、ワークＷに対してブローチ加工を実施する度に、ブローチ１０１の寿命か否かを正確に判断することができ、ブローチの品質を管理することができる。また、各切れ刃１１０の逃げ面摩耗量ｓが摩耗限界値を超えたブローチ１０１によるブローチ加工を防ぐことができ、ブローチの損傷程度を少なく抑え、再刃研による再生が困難な状況までブローチ１０１の切れ刃１１０が摩耗するのを未然に防ぐことができる。これにより、ワークＷを精度よく安定して加工することができる。
【００６０】
一方、ブローチ寿命判断処理部２４による判断処理によって、実測値は摩耗限界値の基準値以下であり、ブローチ１０１は寿命に至っていないと判断された場合には、切れ刃状態判断処理部２５によって、ブローチ１０１の各切れ刃１１０が正常状態であるか否かを判断する処理がなされる。
【００６１】
ここでは、まず、測定した背分力の実測値に基づいて切れ刃１１０の逃げ面摩耗量ｓが推定される。逃げ面摩耗量ｓは、実測値と、ブローチ品質管理手段２１のメモリに記憶されている各切れ刃１１０の逃げ面摩耗量ｓが０のものから摩耗限界値のものまでの基準値との照合を行い、実測値に最も近似した基準値を特定し、その特定した基準値に基づいてブローチ１０１の逃げ面摩耗量ｓが推定される。
【００６２】
次いで、その推定した逃げ面摩耗量ｓを有するブローチ１０１の背分力である基準値（＝特定した基準値）と実測値とを比較して、ブローチ１０１の移動開始時点から移動終了時点までの間で実測値が基準値よりも所定値以上、例えば基準値の１０％以上の大きい箇所が存在するか否かが判断される。
【００６３】
ブローチ１０１の移動開始時点から移動終了時点までの間で実測値が基準値よりも所定値以上の大きい箇所が存在する場合には、当該箇所に相当する切れ刃１１０を特定し、その切れ刃１１０が異常状態であると判断され、実測値が基準値よりも所定値以上大きい箇所がないときは、各切れ刃１１０は正常状態であると判断される。そして、これらの判断結果がブローチ品質管理情報として制御手段１１に送信される。
【００６４】
制御手段１１は、各切れ刃１１０が正常状態であるとの判断結果を有するブローチ品質管理情報を受信すると、ブローチ１０１の品質が適切であると判断して、次のワークＷへのブローチ加工を実施可能とする処理を行う。
【００６５】
一方、切れ刃１１０が異常状態であるとの判断結果を有するブローチ品質管理情報を受信すると、制御手段１１は当該ブローチ１０１によるブローチ加工を禁止すべく、次のワークＷへのブローチ加工を実施不可とする制御を行うと共に、表示部１４にエラー情報を表示し、警報アラームを鳴らして作業者に報知する処理を行う。
【００６６】
したがって、ブローチ１０１の寿命が尽きていない場合であっても、各切れ刃１１０の異常状態を発見することができる。したがって、ブローチ１０１を直接計測・観測・検査することなく、ワークＷに対してブローチ加工を実施する度に、各切れ刃の切り込み量ｔ、切削幅ｈ、逃げ面摩耗量ｓに異常が発生していないかを確認することができ、ブローチ１０１の品質を管理することができる。また、例えばブローチ１０１の新品時や再刃研時に切れ刃１１０の切り込み量ｔが過大である等の異常を発見することもできる。
【実施例】
【００６７】
本実施例では、ブローチ１０１に超硬Ｐ３０相当のものを使用し、ワークＷに焼入鋼ＨＲＣ６０前後のものを使用した。そして、ブローチ加工装置１の切削速度を６０ｍ／ｍｉｎに設定した。
【００６８】
ブローチ１０１の各切れ刃１１０の切り込み量ｔは、一般的に１０〜５０μｍであり、旋削加工やミーリング加工と比較して極めて小さく、刃先の摩耗は、逃げ面１１２に多く発生する。
【００６９】
図８は、逃げ面摩耗量ｓと切削抵抗荷重との関係を示したグラフである。図８に示すように、ブローチ１０１に作用する切削抵抗荷重のうち、ブローチ１０１の軸方向に作用する主分力は、逃げ面摩耗量ｓが１５μｍのときが９１０Ｎ／ｍｍ２で、１００μｍのときが１７５０Ｎ／ｍｍ２であり、その増加量が８４０Ｎ／ｍｍ２である。これに対し、ブローチ１０１の軸方向に直交する方向に作用する背分力は、逃げ面摩耗量ｓが１５μｍのときが８１０Ｎ／ｍｍ２で、１００μｍのときが３３００Ｎ／ｍｍ２であり、その増加量は２４９０Ｎ／ｍｍ２である。したがって、逃げ面摩耗量ｓが０〜１００μｍまでの切削抵抗荷重の変化は、背分力の方が主分力よりも大きいことがわかる。本発明では、この点に注目し、背分力に基づいてブローチ１０１の寿命及び各切れ刃１１０が正常状態であるか否かを判断している。
【００７０】
本実施例で用いられている超硬ブローチ１０１は、切れ刃１１０の逃げ面摩耗量ｓが１００μｍ以上になると、急激に摩耗が進行して大きく欠損し、刃研による再生が困難となり、ブローチ１０１の再使用ができなくなる。したがって、逃げ面１１２の摩耗量が１００μｍを逃げ面摩耗量ｓの摩耗限界値とし、各切れ刃１１０の逃げ面摩耗量ｓが１００μｍのブローチ１０１によりブローチ加工をした場合における背分力を摩耗限界値の基準値として設定している。
【００７１】
図９は、切削長が５０ｍｍであるワークＷのブローチ加工における切削抵抗荷重とブローチ移動距離との関係を示す図である。グラフの縦軸は切削抵抗荷重ｋＮ／ｍｍ２、横軸はブローチ移動長さｍｍを表す。図９に示される点線は実測値であり、実線は基準値である。この実施例では、最も近似する基準値として逃げ面摩耗量ｓが２０μｍのものが特定されている。そして、図中のＰ部分が、２０μｍの基準値よりも突出して所定値（例えば基準値の１０％）以上の大きい値となっている。したがって、該当する箇所に位置する切れ刃１１０に異常があると判断することができる。
【００７２】
図１０は、切削長が２００ｍｍであるワークＷのブローチ加工における切削抵抗荷重とブローチ移動距離との関係を示す図である。図１０に示される点線は実測値、実線は逃げ面摩耗量ｓが摩耗限界値である１００μｍの基準値、一点鎖線は逃げ面摩耗量ｓが５０μｍの基準値である。この実施例では、最も近似する基準値として逃げ面摩耗量ｓが５０μｍのものが特定されており、摩耗限界値である逃げ面摩耗量ｓが１００μｍの基準値と共に図示されている。
【００７３】
これによれば、実測値が摩耗限界値である１００μｍの基準値よりも小さいことがわかる。したがって、各切れ刃１１０の逃げ面摩耗量ｓが摩耗限界値よりも少なく、ブローチ１０１が寿命に至っていない、換言すると、ブローチ１０１が継続して使用可能な状態であることを正確に判断することができる。
【００７４】
そして、図１０に示されるＱ部分が、５０μｍの基準値よりも突出していることがわかる。よって、該当する切れ刃１１０の逃げ面摩耗量ｓが５０μｍよりも大きく摩耗していることを容易に把握することができる。尚、かかるブローチ１０１を実際に直接計測したところ、Ｑ部分以外の逃げ面摩耗量ｓは４０〜５０μｍであったが、Ｑ部分に該当する切れ刃１１０の逃げ面摩耗量ｓは７０μｍであり、５０μｍの基準値を超えていることが確認できた。
【００７５】
上記ブローチ品質管理装置によれば、切削加工方向への移動によってブローチ１０１に作用する背分力を測定し、その背分力を測定した実測値と、切れ刃１１０の逃げ面摩耗量ｓが摩耗限界値であるときのブローチ１０１の背分力である基準値と比較することによって、ブローチ１０１の寿命か否かを、ブローチ１０１を直接に計測等することなく、正確に判断することができる。
【００７６】
また、測定した背分力の実測値に基づいて切れ刃１１０の逃げ面摩耗量ｓを推定し、その推定した逃げ面摩耗量ｓを有するブローチ１０１の背分力である基準値と実測値とを比較して、ブローチ１０１の切削加工方向への移動開始から移動終了までの間で実測値が基準値よりも所定値以上大きい箇所があるときは、当該箇所に存在する切れ刃１１０が異常状態であると判断する。したがって、ブローチ１０１の寿命が尽きていない場合であっても、各切れ刃１１０の切り込み量ｔや切削幅ｈ、逃げ面摩耗量ｓの異常を発見することができる。
【００７７】
そして、制御手段１１は、ブローチ品質管理手段２１によってブローチ１０１の品質が適切ではないと判断されると、ブローチ加工の実施を不可にする制御を行うので、各切れ刃１１０の逃げ面摩耗量ｓが摩耗限界値を超えた、いわゆる寿命が尽きたブローチ１０１や、切れ刃１１０が異常状態であるブローチ１０１によるワークＷへのブローチ加工を防ぐことができる。したがって、ブローチ１０１の損傷程度を少なく抑えることができ、再刃研による再生が困難な状況までブローチ１０１の切れ刃１１０が摩耗するのを未然に防ぐことができる。また、品質が適切ではないブローチ１０１によるブローチ加工によってワークＷに不具合が発生するのを防ぐことができ、ワークＷを精度よく安定して加工することができる。
【００７８】
尚、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。例えば、上述の実施の形態では、荷重センサ３１をワーク保持手段３と本体部２との間に取り付けた場合を例に説明したが、ブローチ１０１に作用する背分力を検出できる箇所であればよい。
【００７９】
図１１は、荷重センサ３１をブローチガイド６に取り付けた構成例を示す図である。尚、図１に示すブローチ加工装置１と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。この構成例では、ブローチガイド６がワークＷの上方位置で水平方向に移動可能に支持されて設けられており、荷重センサ３１がブローチガイド６に作用する水平方向の切削抵抗荷重を検出可能に設けられている。したがって、ブローチ１０１の切削加工方向への移動によりブローチ１０１に作用する背分力を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本実施の形態に係わるブローチ加工装置の構成を説明する図である。
【図２】ブローチの側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】切れ刃の軸直角方向断面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】ブローチ品質管理装置及びブローチ加工装置の制御系の概略を示すブロック図である。
【図７】ブローチ加工時にブローチに作用する切削抵抗荷重を説明する図である。
【図８】逃げ面摩耗量と切削抵抗荷重との関係を示したグラフである。
【図９】切削抵抗荷重とブローチ移動距離との関係を示す図である。
【図１０】切削抵抗荷重とブローチ移動距離との関係を示す図である。
【図１１】本実施の形態に係わる他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  ブローチ加工装置
４  ブローチ保持手段
４ａ  ラム部
５  駆動手段
１１  制御手段
２１  ブローチ品質管理手段（ブローチ品質管理装置）
２２  切削抵抗測定部（背分力測定手段）
２３  ブローチ移動位置測定部
２４  ブローチ寿命判断処理部（ブローチ寿命判断手段）
２５  切れ刃状態判断処理部（切れ刃状態判断手段）
２６  時間計測部
３１  荷重センサ
３２  移動位置センサ
１０１  ブローチ
１１０  切れ刃
１１１  すくい面
１１２  逃げ面
１１３  エッジ部
ｓ  逃げ面摩耗量
ｔ  切り込み量
ｈ  切削幅
【図１】
2007098523.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】
2007098523.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007098523.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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