JPH081445A - 穴を形成するための棒材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 穴曲がりの少ない穴加工を行うことのできる
棒材を得ること。 【構成】 棒材の断面中心の硬さに対し外周部に向かっ
て同心円に硬さが低下していることを特徴とし、最適に
は断面中心硬さＨｖ３５０〜３９０、外周部までの低下
分Ｈｖ１５〜２５の範囲とするのが良い。 【効果】 外周部に向かって硬度が減少しているので穴
曲がりの少ない穴加工を施すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、棒材の中心部に穴を形
成する棒材に関し、特に自動盤により連続的に棒材に穴
明け加工を施して管状部品を製造するのに適した被自動
盤加工材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】棒材の中心部に穴明け加工を行うには、
一般的には旋盤が用いられる。この際工具径が数mm以上
のものでの穴明け加工を行う場合には、工具（ドリル）
が充分の強度を有するため加工条件にあまり影響される
ことなく、比較的正確な穴明け加工、特に中心に対して
穴曲がりのほとんど無い穴加工を行うことができる。し
かし、非常に細い径の穴明けを行う場合、工具（ドリ
ル）の径も小さくなり、強度が無いため加工条件によっ
て穴明けの初期位置がずれ、いわゆる穴曲がり現象が発
生する。以下、特に時計部品のような小径の棒材に穴加
工する場合について述べる。

【０００３】時計用自動盤部品（ドリルロッド）は加工
精度が要求される。昭和６１年３月工業技術院機械技術
研究所マイクロ製造技術によると、特に時計用自動盤部
品への穴加工部品の加工区分は微細深穴加工区分に属
し、穴径に対し１１倍の長さの部品もある。更に穴の中
心の棒材軸心に対する精度、所謂穴の曲がり精度も２５
ミクロン以下を要求される為に、時計用自動盤ドリルロ
ッドはその加工精度を得るために切削性歯割（歯車歯の
切削）性の良いＨｖ３２０〜３９０のＳＫ材の材料を使
用している。

【０００４】以下時計用自動盤部品として時計の筒カナ
を例にとり説明する。図４において、筒カナ１は中心に
秒針が係合した４番車が挿入される穴２を有し、外周に
日の裏車と噛合うカナ３及び歯車嵌合部４が形成されて
いる。

【０００５】このような構造であるから穴２はカナ３及
び嵌合部４に対しその中心に精度よく形成されているこ
とが必要である。

【０００６】図５は穴曲がりを示しており、穴２が棒材
１に対し偏心して明けられている。穴曲がり量は片寄り
量Ａ、Ｂの差、Ａ−Ｂで表される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図５の如く穴曲がりが
あると、穴２に嵌合する４番車の回転が偏心し、秒針と
時刻表示符号に対する位置に狂いが生ずる。すなわち、
０秒の位置で秒針と表示符号の位置を合わせても１５
秒、３０秒と進むにつれ、位置がしだいにくるってく
る。これは１秒運針の時計においては、かなり見苦しく
なる。

【０００８】穴曲がりとしては、上記のような棒材端面
における軸心に対する穴の中心の偏心の他に、穴加工の
途中における偏心もある。この加工途中における穴曲が
りに関しては従来から加工中にキリが異物に遭遇すると
キリが曲げられ必然的に穴が曲がる。又、硬さが不均一
だと軟らかい方にキリが曲がりこれも必然的に穴が曲が
ると報告されている。では材料の硬さが均一ならば曲が
らないかというとそうではない。

【０００９】図７は、Ａ、Ｂ、Ｃ三種の棒材の中心より
１８０、３６０、５４０（μ）の各点の硬さ（Ｈｖ）を
示すもので、之等の材料は均一な硬さを有している。図
６は之等Ａ、Ｂ、Ｃの材料に穴加工を施したときの穴曲
がりを示すもので記号Ａ、Ｂ、Ｃが各々対応している。
振れが１０乃至１６のものはかなりの割合を占め、また
広い範囲の振れが認められる。即ち硬さが均一でも穴が
曲がるのである。

【００１０】自動盤加工中のキリ刃の局部局部が受ける
抵抗は、キリ刃の局部局部の磨耗程度の違いや、加工熱
によって刃先に構成刃先が付着したり、この構成刃先が
切削抵抗によって脱落したりすることによって、自動盤
の無人連続加工中に刻々と変化していると推測される。
これらの加工中の変化によりキリが曲げられ穴曲がりす
るものと考えられる。

【００１１】この加工中の変化は全く均一な硬度の材料
が得られるのであれば少なくなるであろう。しかしその
ような材料は単結晶の材料に限られるのであって、実際
は加工後の浸炭や焼入れの為にカーボンが含有されてい
たり、製品としての耐磨耗性を必要とする為にそのカー
ボンがセメンタイトの状態で存在している材料となって
おり、全く均一な硬度とは言えない。又、切削性を向上
させる為に快削成分である鉛や硫黄を含有させた材料で
は同様に曲がりに対して十分均一な材料組織のものを得
ることはできない。

【００１２】図９は０．９％カーボンのドリルロッドに
セメンタイトが存在している材料の例を示し、表１は快
削成分を有する材料の成分の一例を示す。図９において
黒い部分がセメンタイトで白い所は地である。

【００１３】

【表１】

【００１４】本発明の目的は、均一な材料組織でない材
料でも穴加工を行う際穴曲がりの少ない棒材を提供する
ことにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による棒材は断面
中心の硬さが中心より外周部に向かうに従い、徐々に低
下していることを特徴とする。

【００１６】更に本発明のよる棒材は断面中心の硬さＨ
ｖ３５０〜３９０を有し外周部に向かって同心円に硬さ
を低下し、外周部までの低下分がＨｖ１５〜２５となっ
ていることを特徴とする。

【００１７】

【作用】この様な棒材を使用することにより、全く均一
でない硬度の材料で、又、十分均一でない材料組織の材
料でも曲がり量の少ない穴加工が行える。

【００１８】

【実施例】以下図により本発明の実施例を説明する。図
１は本発明の一実施例である棒材の断面硬さを表してい
る。図１より明らかなように、本発明による材料Ｄ、Ｅ
及びＦは中心が硬く外周に行くに従って硬度を減じた断
面硬度を有している。材料Ｄは中心硬度３８０（Ｈｖ）
から外周硬度３６８へ、Ｅでは３７５から３６０へ、Ｆ
では３５５から３３０へ夫々減少している。

【００１９】図２はその材料における曲がり量を測定し
た結果をヒストグラムで表したもので、記号Ｄ、Ｅ、Ｆ
が各々対応している。図で明らかなように振れの範囲は
狭く、図６に示した断面硬度が均一な材料に比べて穴曲
がり量は大幅に少なくなっていることが認められる。

【００２０】図８は図７に示した従来例のＡ材料につい
て中心から等距離で同一円周上のＸとＹ方向の硬さ分布
を表し、図３は図１に示した本発明例のＤ材料について
上記Ａ材料と同様にＸとＹ方向の硬さ分布を表してい
る。両者を比較すると曲がりの少ないＤ材料は材料断面
中心から外周に行くに従って硬度を減じると同時にほぼ
同一円周上は同一硬さになっていることが分かる。一方
曲がりの大きいＡ材料は中心部も外周部もほぼ似た硬さ
になっているが同一円周上の硬さは多少異なった硬さに
なっていて、図３のようなきれいな四角形を描いていな
いことが分かる。

【００２１】図１０は、微細深穴加工（ａ）及び太穴加
工（ｂ）を同一外周切削速度にした場合の各々中心まで
の速度勾配を示し、図１１は、図１２の平刃により穴加
工した場合の切削抵抗を示し、ｃは本発明の材料、ｄは
従来の材料を示す。

【００２２】図１０より明らかように、微細深穴加工
は、太穴加工に比べ、加工穴の外周部と中心部との、切
削速度差（速度勾配）が非常に大きく、切削現象への影
響、即ち、切削熱の蓄積、加工変質層の発生、工具熱変
形、工具磨耗、構成刃先の発生、等を受けやすいが、外
周部に向かって硬度を下げることによって、これを減じ
る方向に作用している。即ち、平刃の先端チゼル５の接
触点であるセンタ−から外周部に向かって切削抵抗が徐
々に減じることにより平刃の耐挫屈性及び耐曲がり性が
向上する為に異物等の影響を受けにくいものとなる。

【００２３】

【発明の効果】上記の如く本発明によれば、一般にドリ
ルロッドと称されるカーボン、イオウ、鉛を含有した材
料でも、工業的に必要とされる十分曲がりの少ない材料
にすることが可能である。また、本発明の材料を使用す
ることによって、曲がりに対するロット不合格率が減り
同時に不合格品の選別も無くすることが可能になり設備
費コスト面からも極めて効果の高いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である材料の棒材断面硬さを
示す図表

【図２】本発明による材料における曲がり量を測定した
結果をヒストグラム

【図３】本発明による材料について中心から等距離で同
一円周上のＸとＹ方向の硬さ分布を表す図

【図４】本発明の棒材を加工して作られた時計部品を示
す図

【図５】曲がり量の測定方法を示す図

【図６】従来の材料に穴加工を施したときの穴曲がり量
を測定した結果をヒストグラム

【図７】従来の棒材の断面の硬さを示す図表

【図８】従来の材料についての図３と同様な図

【図９】０．９％カーボンのドリルロッドにセメンタイ
トが存在している材料の例を示す図

【図１０】穴加工の切削速度差を示す図

【図１１】切削抵抗を示す図

【図１２】平刃を示す斜視図

【符号の説明】

１ 筒カナ ２ 穴 ３ カナ部 ４ 歯車係合部 ５ チゼル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 久男 東京都田無市本町６丁目１番12号 シチズ ン時計株式会社田無製造所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心部に穴加工を行う棒材において、該
   棒材の断面中心より外周部に向かって硬さが徐々に低下
   していることを特徴とする穴を形成するための棒材。
2. 【請求項２】 中心部に穴加工を行う棒材において、該
   棒材は円形断面を有し、その断面中心の硬さはＨｖ３５
   ０〜３９０であって、前記断面の外周部に向かって同心
   円状に硬さが低下し、外周部までの低下分がＨｖ１５〜
   ２５の範囲となっていることを特徴とする穴を形成する
   ための棒材。