(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円筒形ワークの内面ブローチ加工において、前記ワークの入口側及び出口側外周面に、前記ワークの対向２方向又は複数方向から、該入口側及び出口側外周面と合致する内周面を有する各加圧面で加圧するようにし、かつ該入口側及び出口側以外の外周面は加圧しないようにしたことを特徴とするブローチ加工保持装置。
【請求項２】
前記ワークは HRC20以上の高硬度材中空円筒形ワークであり、前記ワークの入口側及び出口側外周面を、前記ワークの対向２方向又は複数方向から、該入口側及び出口側外周面と合致する内周面を有する各加圧面で加圧し、かつ該入口側及び出口側以外の外周面は加圧しないようにしながら、切削速度10〜60 m/minで加工するようにしたことを特徴とする請求項１記載のブローチ加工保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は高硬度材中空円筒形ワークの内面ブローチ加工保持装置に関し、特にHRC20 以上の高硬度材中空円筒形ワークの10〜60 m/minといった高切削速度のブローチ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中空円筒形ワークのスプライン穴などの穴を加工する内面ブローチ加工においては、中空円筒形ワークの加工径の円筒度は真っ直ぐにならないことは周知であり、例えば、昭和45年６月10日発行、コロナ社「新訂精密工作便覧」精機学会編、第 357頁、「5.7.4 ブローチ削り精度」の項では、肉厚が不同の場合は顕著に現れるが、肉厚が一様でも中空円筒形薄肉ワークでは、ワークの加工径の円筒度は真っ直ぐにならないことが紹介されている。
【０００３】
従来の中空円筒形ワークの内面ブローチ加工においては、通常図５に示すように、ブローチ盤のテーブル４に固定されたボルスタ３にワーク受け金２が固定され、ワーク１外径より僅かに大きい内径のワーク受け金２にワーク１が取りつけられワークの内面ブローチ加工が行なわれる。ワーク受け金２はワーク１の外径が変わると交換される。図５で見て、上方からブローチ５の案内部51がワーク１の下穴６に挿入されたとき、ワーク１はブローチ５と同芯になるようずれ、ブローチ５がワーク１の下穴６に挿入されたあと、ブローチ５が下方に移動し、案内部51に続く切刃52によりワーク内径が順次切削されてゆく。前記「新訂精密工作便覧」第 357頁、5.7.4 項に記載するように、ブローチ加工された内径は、一般に入口側が大きく出口側が小さいラッパ形状か、中央部の内径が大きい太鼓形状になる。いびつになる理由は、切削開始時、ワークの入口円周方向に力がかかり、ワーク側面が変形（外周方向に大きくなる）するためと考えられる。図５に示す方法で内面ブローチ加工を行なった場合は、中央部の内径が大きい太鼓形形状になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の中空円筒形ワークの内面ブローチ加工においては、ワークの内径はまっすぐな状態ではないが、図５に示すワークのように、肉厚が大きいときは、切削速度10 m/min未満、 HRC20未満の低硬度材ワークでは、製品の機能からみて一般に許容される範囲であるので問題がなかった。しかしながら切削速度10 m/min以上、特に切削速度40〜60 m/minといった高速ブローチ加工では、ワーク側面の押し広げ量が大きくなり、加工精度が悪化した。特に HRC20以上の高硬度材になるとブローチ切削荷重が増大するとともに、ワーク側面の押し広げ量が大きくなり、加工精度が悪化した。加工精度において、ワーク寸法では入口と出口付近の内径が中央部の内径より小さくなり、ブローチ仕上げ寸法より小さくなる傾向が大きくなる。当然、ブローチ引き抜き方向のワーク加工面の真直度も悪くなる。
本発明の課題は、 HRC20以上といった高硬度材中空円筒形ワークを10〜60 m/minといった高切削速度での内面ブローチ加工において、ワーク側面の押し広げ量が小さく、加工精度において、ワーク寸法では入口と出口付近の内径が中央部の内径より小さくなり、ブローチ仕上げ寸法より小さくなる傾向がなく、ブローチ引き抜き方向のワーク加工面の高精度の真直度を得ることができるブローチ加工保持装置及びブローチ加工方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決する手段】
このため本発明は、中空円筒形ワークの内面ブローチ加工において、前記ワークの入口側及び出口側外周面に、前記ワークの対向２方向又は複数方向から、該入口側及び出口側外周面と合致する内周面を有する各加圧面で加圧するようにし、かつ該入口側及び出口側以外の外周面は加圧しないようにしたことを特徴とするブローチ加工保持装置を提供することによって上述した本発明の課題を解決した。
【０００６】
【発明の効果】
かかる構成により、 HRC20以上といった高硬度材中空円筒形ワークを10〜60 m/minといった高切削速度での内面ブローチ加工において、ワーク入口側及び出口側側面の押し広げ量が小さく、加工精度において、ワーク寸法では入口と出口付近の内径が中央部の内径より小さくなり、ブローチ仕上げ寸法より小さくなる傾向がなく、ブローチ引き抜き方向のワーク加工面の高精度の真直度を得ることができ、ブローチ仕上げ寸法と同じワーク加工寸法を得ることができるブローチ加工保持装置を提供するものとなった。又、ブローチの刃先の摩耗を少なくし、ブローチの長寿命化が図れた。
【０００７】
加圧する加圧力は、ブローチ切削荷重の約20〜50％であることにより、より高精度の真直度を得ることができる。加圧する加圧力は、ブローチ切削荷重の約20％以下では効果がなく、50％を越える荷重は必要がなく、ワークを変形させるおそれもあるので、ブローチ切削荷重の約20〜50％が望ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明実施の形態のブローチ加工保持装置を示し（ａ）は概略上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った要部概略断面図である。本発明実施の形態のブローチ加工保持装置は、中空円筒形ワーク10の内面ブローチ加工において、ワーク10の入口側 10a及び出口側 10b外周面に、ワーク10の対向４方向から該入口側及び出口側外周面と合致する内周面 11a,11bを有する加圧面11で油圧シリンダ12を使用して加圧するようにし、かつ該入口側及び出口側以外の外周面は加圧しないようにしたものである。２はブローチ盤のテーブル４に固定されたボルスタである。また本発明実施の形態では、加圧面11をワーク10の対向４方向から加圧するようにしたが、外径の小さいワークの場合、対向２方向又は３方向から加圧するようにしてもよい。
【０００９】
かかる構成により、 HRC20以上といった高硬度材中空円筒形ワークを10〜60 m/minといった高切削速度で内面ブローチ加工において、ワーク入口側及び出口側側面の押し広げ量が小さく、加工精度において、ワーク寸法では入口と出口付近の内径が中央部の内径より小さくなり、ブローチ仕上げ寸法より小さくなる傾向がなく、ブローチ引き抜き方向のワーク加工面の高精度の真直度を得ることができ、ブローチ仕上げ寸法と同じワーク加工寸法を得ることができるブローチ加工保持装置及びブローチ加工方法を提供するものとなった。
【００１０】
加圧する加圧力は、ブローチ切削荷重の約20％以下では効果がなく、50％を越える荷重は必要がなく、ワークを変形させるおそれもあるので、ブローチ切削荷重の約20〜50％が望ましい。本発明の実施例では、ブローチ切削荷重の約30％とした。
【００１１】
【実施例】
図２は、図３、図４に示す高速ブローチ加工時のワーク真直度状況テストに使用したワークの上面図で、外径Φ68mm、厚さ36mm、下穴肉厚12mm、Φ48mmの平行４スプラインを有する。ＮＣ高速ブローチ盤、切削油：ユニカットジネン、測定機器：真直度測定器を使用し、ブローチすくい角は15°である。
図３は図２の形状の、硬さ HRC20のS45C生材ワークを使用し、40m/min の高切削速度で平行４スプラインの内面ブローチ加工を行ったときの、（ａ）図１のブローチ加工保持装置を使用しないで加圧しないときと、（ｂ）図１のブローチ加工保持装置を使用して加圧したときの、図２のワークのＢ−Ｂ線方向のΦ48mmの平行４スプラインのワークの真直度測定結果を示す。
ワーク真直度は、図１のブローチ加工保持装置を使用しないで加圧しないときは６μｍ〜８μｍであったが、図１のブローチ加工保持装置を使用して加圧したときは３．５μｍ〜５μｍと加工精度が向上し、ブローチの長寿命化を図ることができる。
図４は図２の形状の、硬さ HRC60のSCM415ワークを使用し、60m/min の高切削速度で平行４スプラインの内面ブローチ加工を行ったときの、（ａ）図１のブローチ加工保持装置を使用しないで加圧しないときと、（ｂ）図１のブローチ加工保持装置を使用して加圧したときとの、図２のワークのＢ−Ｂ線方向のΦ48mmの平行４スプラインのワークの真直度測定結果を示す。
ワーク真直度は、図１のブローチ加工保持装置を使用しないで加圧しないときは12μｍであったが、図１のブローチ加工保持装置を使用して加圧したときは５μｍと加工精度が向上し、ブローチの長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施の形態のブローチ加工保持装置を示し、（ａ）は概略上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った要部概略断面図である。
【図２】図３、図４に示す高速ブローチ加工時のワーク真直度状況テストに使用したワークの上面図。
【図３】図２の形状の、硬さ HRC20のS45C生材ワークを使用し、40m/min の高切削速度で平行４スプラインの内面ブローチ加工を行ったときの、（ａ）図１のブローチ加工保持装置を使用しないで加圧しないときと、（ｂ）図１のブローチ加工保持装置を使用して加圧したときの、ワーク真直度測定結果を示す。
【図４】図２の形状の、硬さ HRC60のSCM415ワークを使用し、60m/min の高切削速度で平行４スプラインの内面ブローチ加工を行ったときの、（ａ）図１のブローチ加工保持装置を使用しないで加圧しないときと、（ｂ）図１のブローチ加工保持装置を使用して加圧したときの、ワーク真直度測定結果を示す。
【図５】従来の中空円筒形ワークの内面ブローチ加工を示す概略断面図。
【符号の説明】
５・・ブローチ
10・・中空円筒形ワーク
10a ・・ワークの入口側外周面
10b ・・ワークの出口側外周面
11・・加圧面
11a ・・ワークの入口側外周面と合致する加圧面内周面
11b ・・ワークの出口側外周面と合致する加圧面内周面
【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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