(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速度工具鋼素材を所定の長さに切断する等の材料を準備する第１の工程、第１の工程に続き、前記材料の焼入れ焼戻しを行う第２の工程、第２の工程に続き、前記焼入れ・焼戻し後の材料の外形及び刃溝の形状加工と切れ刃すくい面の仕上げ加工を旋削で行う第３の工程、第３の工程に続き、前記旋削後の材料の円筒面及び切れ刃逃げ面の仕上げ加工を研削で行う第４の工程、とを有することを特徴とする内面加工用ブローチの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本願発明は、丸穴、スプライン穴等の加工を行う、丸ブローチ、スプラインブローチ等の内面加工用ブローチの製造方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブローチの製造方法については、最終製品硬さがＨＲＣ６５以上となるため、熱処理工程前に概略の形状を旋削加工すなわち切削加工により行い、熱処理工程後に研削加工により最終仕上げまでを加工し、完成させる方法が一般的である。また、ブローチ工具は熱処理後に切削加工を行うにも工具寿命および加工精度等が十分でないため、旋削加工すなわち切削加工が難しく、研削加工が余儀なくされていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、研削加工における課題としては以下の３つが挙げられる。
１）ブローチの様に細く長いものは、通常でも熱処理歪みが生じ易いにも拘わらず、さらに熱処理前の旋削加工による切削残留応力が加熱により解放され、歪みが更に大きくなるため、熱処理後の歪取りに時間がかかる。
２）研削加工は、加工面精度は旋削加工より良好であるが、一回当たりの切込みが多くできず加工時間がかかり、切れ刃すくい面の加工では、特殊な加工機が必要となるため、段取り替えが必要になる場合もあり、段取り替え等による加工工数も余分に必要になる。
３）研削加工では、加工部位毎に、異なる砥石形状が必要であり、荒加工と仕上げ加工では、少しでも加工時間を短縮するために、砥石の砥粒の粒度を変更するため、砥石にコストがかかるとともに、全体の製造工程における工数が多いことから製造コストがかかる。
【０００４】
【本発明の目的】
本発明は、以上のような背景をもとになされたものであり、製造工程の改善により、歪み取りや製造に要する時間の短縮及びコスト等削減等ができる内面加工用ブローチの製造方法を提供することを目的とする。また、加工面粗さ、工具寿命が向上する内面加工用ブローチを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そのため、本願発明では、高速度工具鋼素材を所定の長さに切断する等の材料を準備する第１の工程、第１の工程に続き、前記材料の焼入れ焼戻しを行う第２の工程、第２の工程に続き、前記焼入れ・焼戻し後の材料の外形及び刃溝の形状加工と切れ刃すくい面の仕上げ加工を旋削で行う第３の工程、第３の工程に続き、前記旋削後の材料の円筒面及び切れ刃逃げ面の仕上げ加工を研削で行う第４の工程、とを有することを特徴とする内面加工用ブローチの製造方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１及び図２の本発明例及び従来例のフローチャートに基づき説明する。
第１に、本発明では熱処理工程における歪取り工程削減のため、熱処理前の旋削工程を熱処理後に行う。この工程の改善により、事前の旋削加工による切削残留応力が加熱により解放され、歪みが更に大きくなる等の熱処理歪みを考慮する必要がなくなり、加工代の低減、適切な加工代で良く、実際の歪取り工程のほとんどを削減することができる。
【０００７】
第２に、熱処理後に行う旋削加工であるが、ＣＢＮ等の硬質材を使用したバイトにより旋削条件を適正化することにより、ＨＲＣ６５以上の材料においてもバイトの工具寿命も問題なく、旋削加工が可能となる。また、加工精度はバイト刃先の形状や送りピッチを含む旋削条件を適正化することにより対応できる。通常の旋削条件的には通常より劣ることになっても、研削加工と比較すれば、十分に早く加工時間が短縮できる。
【０００８】
第３に、全体の製造工程の流れにおいて、旋削加工は旋削加工で集め、ほとんどの機械加工を旋削加工でまかなうことにより、製造工程の流れが良好になり、機械段取り工数も必要最小限にでき、製造に要する時間を大幅に短縮することができ、砥石の種類も少なくて済み、製造コスト及び製造に要する時間を大幅に短縮することができる。
【０００９】
ここで、第３の工程、旋削工程３の前工程において熱処理済みの素材を購入して使用したもの、及び／または、研削工程の中にスプラインの縦溝研削工程や高精度維持のための仕上げ研削工程を含むもの、及び／または、研削加工による機械仕上げ加工終了後にブローチの工具寿命向上のためのコーティング処理、窒化処理等の表面処理を行うことも本発明の範疇であることはいうまでもなく、とくに表面処理に伴う温度上昇による工具振れの再発がほとんどなく、従来の製造方法より、工具精度が向上する。
【００１０】
本願発明では、今まで研削加工でしかできなかった熱処理後の加工を旋削加工で行うという技術的手段を講じたものであり、以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。
【００１１】
【実施例】
図１に本発明の一例を示し、切れ刃最外周の稜線形状が工具軸を中心とする円弧形状であるスプラインブローチに適用した製造工程のフローチャート、図２にスプラインブローチの従来の製造工程のフローチャートを示す。図１に示す本発明例と比較して、工程数が多く、また、段取り替えも多い。
【００１２】
本発明例、図１より、第１の工程として、高速度工具鋼の丸棒素材を、製造するスプラインブローチの所定の長さに切断する材料準備工程１に続き、第２の工程、熱処理工程２でＨＲＣ６６〜６８に焼入れ焼戻しを行う。また、熱処理工程２における歪取りは、歪調査の結果、必要としなかった。第３の工程、旋削工程３では、ＣＢＮのバイトを使用し、シャンク部を含むブローチ全体の形状荒加工及び仕上げ加工、刃溝荒加工及び仕上げ加工、切れ刃すくい面仕上げ加工までを同一段取りで行った。ＣＢＮのバイトは僅かに摩耗していたものの通常摩耗であり、まだ切削可能な状態であった。また、この時の切れ刃すくい面の面粗さはＲｙ１μｍ以下と良好であった。第４の工程、研削工程４では、円筒面の仕上げ加工、切れ刃逃げ面の仕上げ加工、スプライン溝の縦溝荒加工及び仕上げ加工を行い、スプラインブローチを完成させる。
【００１３】
次に、従来例・図２では、材料準備工程１、旋削工程３、熱処理工程２の後、研削工程４に移る製法である。
第１の工程、材料準備工程１は本発明例と同じで、第２の工程、旋削工程３は、調質前の素材の荒加工を行う工程であるが、本発明例では省ける部分である。更に、第３の工程、熱処理工程２では、熱処理のたびに歪み取りを行う必要がある。この理由は、素材の荒加工により刃溝まで加工しているため、歪みが発生しやすいためである。最後に、第４の工程、研削工程４では、熱処理前に荒加工しているのであるが、加工代等を含め荒取りした後で仕上げ加工を行い、工具として円筒面、切れ刃逃げ面、スプラインの縦溝加工を仕上げ、完成する。
【００１４】
本発明例と従来例とでは、準備段階で大きな違いがあり、切断後に熱処理を行うため、熱処理での歪みは焼き戻し後の検査で判断すれば良く、中途での歪み検査等を省くことができる。また、今回の熱処理工程２における歪取りは、歪調査の結果、必要としなかった。また、製造に要する工数の比較において、従来例では熱処理工程２の後における歪取り、研削工程４における加工機械変更５による段取り変更に時間を要しており、本発明例では、これらの時間を大幅に削減、削除できた。
【００１５】
次の旋削工程３では、ＣＢＮのバイトを使用し、シャンク部を含むブローチ全体の形状荒加工及び仕上げ加工、刃溝荒加工及び仕上げ加工、切れ刃すくい面仕上げ加工までを同一段取りで行うことができた。また、旋削加工で荒取りを行うため、研削加工のための加工代は一定とすることができる特徴がある。また、ＣＢＮのバイトは僅かに摩耗していたものの通常摩耗であり、まだ切削可能な状態であった。また、この時の切れ刃すくい面の面粗さはＲｙ１μｍ以下と良好であった。
なお、本発明例の旋削加工面は、図３に示すように、最外周切れ刃稜線とすくい面の加工条痕とが同心円状になり、該最外周切れ刃稜線に該研削条痕が現れることなく、均一でスムーズな稜線が得られるのに対し、従来例の研削面は、研削砥石が円盤状であるため、図４に示すように、すくい面の状態が砥石送り方向に対し傾斜した研削条痕となり、該研削条痕が最外周刃先稜線に現れ、該刃先稜線はノコギリ状の稜線となる。この事より、従来例で加工したブローチ工具は、被加工物の加工面が、粗い面粗さとなるばかりでなく、ノコギリ状の稜線の凸部に切削負荷が集中し、チッピングの要因となり、とくに最外周刃先稜線と側歯面とで形成されるエッジ部の強度が弱くなり、チッピングや欠けを生じ、工具寿命を劣化させていたのに対し、本発明例のブローチ工具は、被加工物の加工面粗さが良好となり、チッピングや欠けを抑制することになり加工面粗さを維持したままで工具寿命が延びた。
【００１６】
刃溝は、本発明例で加工した工具は、旋削面のみとなり、従来例の製造方法で加工した工具は、熱処理前の旋削面と熱処理後の研削面の段差が有り、本発明例では切り屑の排出性が良好となり、更に加工面粗さ、工具寿命が向上した。
【００１７】
更に、図５に本発明例と従来例の所要製造時間比較を示す。本発明例は従来例の約２／３の時間で製造が完了し、また、製造に要する時間は製造コストに連動するため、製造時間の削減は製造コストの削減に繋がり、研削工程削減による研削砥石の使用量とともに製造コストも大幅に削減できた。
【００１８】
【発明の効果】
以上の結果から、本願発明を適用することにより、丸穴、スプライン穴等の加工を行う内面加工用ブローチの製造方法において、製造コスト及び製造に要する時間を大幅に短縮することができた。また、内面加工用ブローチにおいて、加工面粗さ、工具寿命が向上することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例のフローチャート図である。
【図２】図２は、従来例のフローチャート図である。
【図３】図３は、本発明例で加工したブローチのすくい面の状態を示す図である。
【図４】図４は、従来例で加工したブローチのすくい面の状態を示す図である。
【図５】図５は、本発明例と従来例の所要製造時間比較を示す図である。
【符号の説明】
１  材料準備工程
２  熱処理工程
３  旋削工程
４  研削工程
５  加工機械変更
【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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