ブローチ加工とは? 特徴と生産性を高める加工時のポイント

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ブローチ加工とは? 特徴と生産性を高める加工時のポイント

ブローチ加工は「ブローチ」と呼ばれる特殊な切削工具を用いて行う切削加工の一種です。切削加工には旋削加工やフライス加工など多くの種類がありますが、その中でブローチ加工を行うメリットとして、どのようなことが挙げられるのでしょうか。
この記事では、ブローチ加工の特徴とメリット・デメリット、加工時の注意点などをご紹介します。

ブローチ加工とは

ブローチ加工は、ブローチと呼ばれる切削工具を使い、素材の表面や内面に加工を施す除去加工の一種です。 ブローチは棒状の軸に複数の刃物が付いている切削工具で、刃物は先端部から段階的に寸法を大きくしながら、目的の形状と仕上げ面にするよう配列されています。

ブローチ加工では、複数の切れ刃をもったブローチを素材に垂直に差し込み直進運動させていきます。これにより、一度の加工で目的形状へと仕上げられる点が特徴です。 旋削加工やフライス加工といった他の切削加工の場合、基本的に1つの切削工具で1種類の加工を行いますが、ブローチ加工は1つの工具で複数の加工を行える特殊な加工といえます。

ブローチ加工のメリット

切削加工には、ブローチ加工以外にもいくつかの種類があります。その中で、ブローチ加工にはどのような特徴があるのでしょうか。ここでは、ブローチ加工を行うメリットをご紹介します。

・短時間での加工が可能

通常、内径や歯車の切れ込みを入れる加工の際は複数の工程が必要です。 ブローチ加工では、加工物にブローチを挿入し引き抜くだけという単純な加工方法で仕上がるため、加工が短時間で済みます。

・大量生産時の製品再現性が高い

ブローチ加工では、ブローチの形状がそのまま被削材に反映されます。ブローチを引き抜く作業なので、作業者の熟練度によって加工精度が左右されません。 また、工程ごとに固定を行う必要がある他の切削加工と異なり、再固定によるズレが起こらないので、製品加工の再現性が高く大量生産に適しています。

・工程と使用する機械を削減可能

複数の加工方法を組み合わせなければ再現できないような形状でも、ブローチ加工であればブローチ盤1台で加工が可能です。同時に再固定が不要なため、工程の単純化にもつながります。

また、1つの被削材に対し1回の加工で仕上げまで行うため、工数と使用する機械数を減らすことで、機械にかかるコストや占有面積を削減できる点もメリットです。

ブローチ加工のデメリット

ブローチ加工は、メリットだけでなくデメリットも存在します。デメリットも理解したうえで、加工目的に合わせ他の加工方法と適切に組み合わせることが重要です。 ブローチ加工のデメリットとしては、以下のような点が挙げられます。

・少量生産には不向き

ブローチ加工に使用するブローチは高額で、製造に時間もかかります。イニシャルコスト・リードタイムともに大きくなるため、少量生産には向きません。

・止まり穴加工は苦手

ブローチには段階的に大きくなる刃が付いています。目的形状に仕上げるためにはある程度の長さが必要で、ブローチを貫通させることで被削材を目的形状へと加工するため、止まり穴加工には向きません。 止まり穴の加工には、切削工具を上下に動かしノミのように切削していくスロッター加工が用いられます。

ブローチ加工を行う際のポイント

精度の高いブローチ加工を行うためには、いくつか押さえたいポイントがあります。ここでは、ブローチ加工を行う際に留意したい点をご紹介します。

・工具の剛性が重要

ブローチ加工で実際に被削材を切削するのは、ブローチに付いている切り刃です。この切り刃の剛性が低いと、局所的に負荷が高い状態となり、工具の摩耗が早く進んでしまいます。 一部分の切削能力が落ちた場合、続く切り刃が行う切削にも影響を与えてしまい、全体の精度が低下します。摩耗を防ぐために、使用する工具には十分な剛性が必要です。

・切り屑制御のための設計

ブローチ加工は、連続して加工を進めることで目的形状へと仕上げていく方法です。このときブローチの切り屑ポケットの容量が不十分だと、切り屑によって工具が損傷する恐れがあります。ブローチの設計には、切り屑を適切に制御するために十分な容量のポケットが求められます。

・適切な切削油の使用

ブローチ加工では工具寿命と加工精度のどちらも要求されるため、切削油の使用が欠かせません。潤滑性・抗溶着性・防錆性に優れた、極圧添加剤を含む活性形の不水溶性切削油の使用が推奨されます。

・切削速度と切削抵抗のバランス

精度の高い加工を連続で行うためには、切削抵抗が高くならないよう一定に保ったまま加工しなければなりません。局所的に切削抵抗が大きい状態だと一部の刃が摩耗し、仕上げ精度や工具寿命に影響します。そのような状況を防ぐため、加工の際は適切な切削速度の設定が重要です。

ブローチ加工で生産性を高めよう

ブローチ加工は1工程で穴削りから仕上げまでを行える効率的な加工です。大量生産が必要な場合には、安定した品質を維持でき標準化も可能なブローチ加工によって、生産性を高めることができます。

メリットとデメリット、加工時の注意点を押さえ、適切なブローチ加工による作業生産性向上をめざしましょう。