JP4830346B2 - 一体型内面ブローチ - Google Patents

Description

本発明は、切刃部がブローチ本体の外周部に一体に形成されて、ワークに形成された下穴の内周に所定形状の溝加工を施すのに用いられる一体型内面ブローチに関するものである。

この種の一体型内面ブローチとしては、例えば特許文献１に、ブローチ本体の外周部に形成された切刃部のうち、ブローチ本体の先端側の荒刃部分にのみＴｉＮコーティングを施したものが提案されている。また、特許文献２には、切刃の側面または側面とすくい面を除いてＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等の硬質被膜を被覆するとともに、側面または側面とすくい面には窒化処理等を施したものが提案され、さらに特許文献３には、切刃の少なくとも逃げ面および／または歯面にＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ等の硬質薄膜を被覆したものが提案されている一方、特許文献４には逆に切刃の逃げ面に酸化処理層および／または窒化処理層が形成されるとともに歯面にはＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮ等の硬質被膜が被覆されたブローチが提案されている。
実開昭６３−１２０７２２号公報 特開昭６３−２２２１６号公報 特開２００１−７９７１３号公報 特開２００３−２７５９２３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の一体型内面ブローチでは、ブローチ本体先端側の荒刃部分（粗加工切刃部）にのみＴｉＮ硬質被膜が被覆されているだけであるので、ブローチ本体後端側のワークを所定の寸法精度に仕上げる仕上げ加工切刃部での切刃の強度が乏しく、切刃の摩耗や欠損によって早期にブローチ寿命が費えてしまうという問題がある。一方、特許文献２〜４に記載のブローチでは、切刃のすくい面、逃げ面、あるいは側面（歯面）に選択的に硬質被膜や酸化・窒化処理層を形成するものであるので、ブローチ本体に形成される多数の切刃に対してそれぞれ所望の面に確実に硬質被膜の被覆や酸化・窒化処理を施すのは容易ではなく、しかもブローチ本体後端側の仕上げ加工切刃部においても切刃のいずれかの面に上述のような硬質被膜が被覆されるため、被膜自体が有する微細な凹凸や、あるいはその成膜精度によっては、ワークを所定の加工精度で仕上げることが困難となるおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、ブローチ本体の切刃の強度は先端側の粗加工切刃部から後端側の仕上げ加工切刃部に亙って確保しながらも、ワークに対しては確実に所定の加工精度で仕上げることが可能な一体型内面ブローチを提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸状のブローチ本体の先端側外周部に、切刃の外径が後端側に向かうに従い漸次増大させられた粗加工切刃部が、後端側外周部には、切刃の外径は一定とされて周方向の幅が漸次増大させられ、上記粗加工切刃部によって粗加工されたワークの歯溝側面を加工する仕上げ加工切刃部がそれぞれ上記ブローチ本体に一体に形成されており、上記粗加工切刃部の切刃表面には硬質被膜が被覆されるとともに、上記仕上げ加工切刃部の切刃表面には酸化処理または／および窒化処理が施されていることを特徴とする。

このように構成された一体型内面ブローチでは、切刃１刃当たりの切削量が比較的大きい反面、それほど厳密な加工精度は要求されないブローチ本体先端側の粗加工切刃部には、例えばＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮの１種または２種以上である硬質被膜が被覆されており、従ってこの粗加工切刃部の切刃には十分な強度を確保してその損傷を確実に防ぎつつワークに対して粗加工を施すことが可能となる。その一方で、ブローチ本体後端側の仕上げ加工切刃部には、切刃表面に酸化処理または／および窒化処理が施されており、かかる表面処理は、強度としては上述のような硬質被膜の被覆には及ばないものの、切刃１刃当たりの切削量が比較的小さくて切刃への負荷も小さい仕上げ加工切刃部においては十分にその損傷を防止することができ、そして切刃表面に被膜が被覆されるものではないので、切刃の寸法精度をそのまま維持してワークに対し高精度の仕上げ加工を可能とすることができる。また、ブローチ本体の先端側と後端側とで硬質被膜の被覆と酸化処理または／および窒化処理とを施せばよいので、切刃１刃ごとに所定の面にこれらの被覆・処理を施すのと比べると各段に効率的である。

図１ないし図３は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態においてブローチ本体１は、高速度鋼や粉末ハイス等の硬質材料によって図１に示すように略軸状に形成され、その先端側（図１において左側）の部分は、コッタ穴２ａが形成されてブローチ盤に把持されるシャンク部２とされるとともに、このシャンク部２から後端側（図１において右側）に向けては順に、外形円柱状をなす先端側ガイド部３と、切刃部４と、同じく外形円柱状をなす後端側ガイド部５とが、当該ブローチ本体１の中心軸Ｏと同軸となるように一体に形成されている。なお、このうち先端側ガイド部３と後端側ガイド部５とは、その外径が互いに略等しく、かつワークに形成された下穴に嵌挿可能な大きさとされる。

また、本実施形態の一体型内面ブローチは、ワークに対して相対的に中心軸Ｏ回りに回転されつつ先端側に前進させられることにより、この下穴の内周の全周に螺旋状に捩れた例えばインボリュートスプライン溝等を形成する一体型ヘリカルブローチであって、切刃部４には、図２に示すようにこの溝形状に応じた歯形を有する多数の切刃６…が周方向に等間隔に、かつ中心軸Ｏ方向にも図３に示すように間にチップポケット７を介してやはり等間隔に、しかもこの中心軸Ｏ回りに螺旋状に捩れるように形成されている。なお、この切刃部４においては、そのブローチ本体１の上記先端側の部分が、これらの切刃６の外径が後端側に向かうに従い漸次増大させられることにより粗加工切刃部４Ａとされ、かつこれより後端側の粗加工切刃部４Ａよりも短い範囲の部分は、切刃６の外径は一定とされて周方向の幅が漸次増大させられた仕上げ加工切刃部４Ｂとされている。また、これら粗加工切刃部４Ａ、仕上げ加工切刃部４Ｂに、下穴内周面を加工する歯面のない、いわゆる丸刃を組み込むことも可能である。

各切刃６は、粗加工切刃部４Ａおよび仕上げ加工切刃部４Ｂのいずれにおいても、図２および図３に示すように、ブローチ先端側を向くすくい面６ａと、ブローチ外周側を向く逃げ面６ｂ、およびブローチ周方向を向く２つの歯面６ｃ，６ｃとから構成されており、逃げ面６ｂには極小さな逃げ角φが与えられるとともに、歯面６ｃにも逃げ角を付与する場合もある。そして、上記粗加工切刃部４Ａにおける切刃６の表面には硬質被膜が被覆される一方、仕上げ加工切刃部４Ｂにおける切刃６の表面には酸化処理または／および窒化処理が施されている。

ここで、粗加工切刃部４Ａの切刃６表面に被覆される上記硬質被膜は、本実施形態ではＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮの１種よりなる単層または２種以上よりなる複層のものであって、その膜厚は、被覆される硬質被膜の種類や層数にもよるが０．５〜１０μｍ程度とされるのが望ましい。また、仕上げ加工切刃部４Ｂに施される処理は酸化処理と窒化処理のいずれか一方でもよく、窒化酸化処理でもよいが、例えば窒化処理を施す場合には、その処理層の深さは５〜２００μｍ程度とされるのが望ましい。なお、本実施形態では、粗加工切刃部４Ａにおいても、また仕上げ加工切刃部４Ｂにおいても、切刃６のすくい面６ａ、逃げ面６ｂ、および歯面６ｃ，６ｃのすべてに硬質被膜の被覆や酸化処理または／および窒化処理がそれぞれ施されており、さらにはこれらの切刃６表面以外の、中心線Ｏ方向や周方向に隣接する切刃６同士の間のブローチ本体１表面にも同様の硬質被膜の被覆や酸化処理または／および窒化処理がそれぞれ施されている。

このような一体型ヘリカルブローチを製造する際には、まず上述のような硬質材料よりなるブローチ素材によって、硬質被膜が被覆されず、また酸化処理や窒化処理も施されていないブローチ本体１を形成し、このブローチ本体１の硬質被膜を被覆する粗加工切刃部４Ａ以外の部分をカバーやマスキング等で覆って粗加工切刃部４Ａのみを露出させた状態で、上述のような硬質被膜を公知の手段により被覆し、次いで今度は仕上げ加工切刃部４Ｂのみを露出させた状態でやはり公知の手段により酸化処理または／および窒化処理を施す。なお、これら粗加工切刃部４Ａへの硬質被膜の被覆と仕上げ加工切刃部４Ｂへの酸化処理または／および窒化処理とは、逆の順序でもよい。また、硬質被膜被覆前の粗加工切刃部４Ａの切刃寸法は、粗加工時に必要とされる所定の寸法よりも硬質被膜の膜厚分だけ小さくされていてもよい。

このような構成の一体型内面ブローチにおいては、切刃部４のうちブローチ本体１先端側の粗加工切刃部４Ａにはその切刃６の表面に高硬度の硬質被膜が被覆されているため、仕上げ加工切刃部４Ｂに比べて１刃当たりの切削量が大きい該粗加工切刃部４Ａにおける切刃６に高い強度を与えて摩耗や欠損を抑制・防止することが可能となる。また、かかる粗加工切刃部４Ａにおいては、後端側の仕上げ加工切刃部４Ｂによってワークが所定の寸法形状に仕上げ加工されるために、それほど高い加工精度が要求されることはなく、硬質被膜の被覆によってその切刃６の寸法精度に上記膜厚分程度の誤差が生じても、ワークの寸法精度に影響を及ぼすことはない。

そして、その一方で、上記粗加工切刃部４Ａによって粗加工されたワークの歯溝側面を加工するブローチ本体１後端側の仕上げ加工切刃部４Ｂにおいては、その切刃６の表面に酸化処理または／および窒化処理が施されており、かかる処理は切刃６の寸法を変化させることなくその表面を硬化させるものであるので、ワークに対しては高い加工精度を維持しつつ、硬質被膜ほどではないにしても１刃当たりの切削量の少ない仕上げ加工切刃部４Ｂにあっては十分な強度をこの仕上げ加工切刃部４Ｂにおける切刃６に確保することが可能となる。すなわち、上記構成の一体型内面ブローチにおいては、ワークに対しては所定の寸法形状に高い精度で加工が可能であるとともに、ブローチ本体１においてはその全体に亙って切削量に応じた十分な強度を切刃６に確保することができ、これにより切刃６の損傷を防いでブローチ寿命の延長を図ることが可能となる。

また、本実施形態の一体型内面ブローチでは、粗加工切刃部４Ａにおける硬質被膜の被覆や仕上げ加工切刃部４Ｂにおける酸化処理または／および窒化処理が、切刃６の表面だけでなく、隣接する切刃６間のブローチ本体１表面にもなされており、このようなブローチ本体１の表面部分が切屑の擦過等によって損傷したりするのも防ぐことができる。しかも、これにより、粗加工切刃部４Ａにおいては切刃６を含めてそのブローチ本体１の表面全体に硬質被膜を被覆すればよく、また仕上げ加工切刃部４Ｂでも同様に切刃６を含めたそのブローチ本体１表面全体に酸化処理または／および窒化処理を施せばよいので、切刃６の表面だけや、あるいはそのすくい面６ａ、逃げ面６ｂ、あるいは歯面６ｃ，６ｃに選択的に硬質被膜の被覆や酸化処理または／および窒化処理を施したりするのに比べ、ブローチ本体１全体に設けられる多数の切刃６に対してこれら硬質被膜の被覆や酸化処理または／および窒化処理を極めて容易に行うことが可能となる。これは、特に切刃６の外径が大きくてその数もより多数となる大径の一体型内面ブローチや切刃６が螺旋状に配列される本実施形態のような一体型ヘリカルブローチにおいて、特に効果的である。

ただし、本実施形態ではこのように粗加工切刃部４Ａと仕上げ加工切刃部４Ｂとで切刃６を含めたブローチ本体１の表面全体に硬質被膜の被覆や酸化処理または／および窒化処理が施されているが、上述のように切刃６の表面のみや、あるいはそのすくい面６ａ、逃げ面６ｂ、および歯面６ｃのうちの１つまたは２つの面に選択的に、粗加工切刃部４Ａにおいては硬質被膜を被覆し、また仕上げ加工切刃部４Ｂにおいては酸化処理または／および窒化処理を施してもよい。また、切刃６の表面以外の部分においては、粗加工切刃部４Ａに酸化処理または／および窒化処理が施されていたり、仕上げ加工切刃部４Ｂに硬質被膜が被覆されていたりしてもよいが、切刃６の表面、特に上記すくい面６ａや逃げ面６ｂ、歯面６ｃには、上記と異なる処理や被膜の被覆はなされないのが望ましい。

本発明の一体型内面ブローチの一実施形態を示す一部破断側面図である。 図１に示す実施形態の切刃部４の中心軸Ｏに直交する拡大断面図である。 図１に示す実施形態の切刃６の拡大側面図である。

符号の説明

１ ブローチ本体
４ 切刃部
４Ａ 粗加工切刃部
４Ｂ 仕上げ加工切刃部
６ 切刃
６ａ すくい面
６ｂ 逃げ面
６ｃ 歯面
Ｏ ブローチ本体１の中心軸

Claims (2)

1. 軸状のブローチ本体の先端側外周部に、切刃の外径が後端側に向かうに従い漸次増大させられた粗加工切刃部が、後端側外周部には、切刃の外径は一定とされて周方向の幅が漸次増大させられ、上記粗加工切刃部によって粗加工されたワークの歯溝側面を加工する仕上げ加工切刃部がそれぞれ上記ブローチ本体に一体に形成されており、上記粗加工切刃部の切刃表面には硬質被膜が被覆されるとともに、上記仕上げ加工切刃部の切刃表面には酸化処理または／および窒化処理が施されていることを特徴とする一体型内面ブローチ。
2. 上記硬質被膜は、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮの１種または２種以上であることを特徴とする請求項１に記載の一体型内面ブローチ。
   
   

Images