JP2011177853A - Cutting tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、テーパー溝を切削加工するための切削工具に関する。 The present invention relates to a cutting tool for cutting a tapered groove.
たとえば、自動車のインストルメントパネルには、エアバッグをインストルメントパネルから膨れ出させるためのエアバッグ展開破断予定線(以下、「ティアライン」と記載する)が設けてある。ティアライン部には、エアバッグが膨張した際に破断して開口するように、切削加工等により溝が形成されている。
従来から、インストルメントパネル表面の質感向上を図るために、ティアライン部の溝を裏面から切削加工することがある。
そして、従来、バリ発生や切削屑残留を防止できるように、シャンク側にテーパー状の第1刃を備え、第1刃より先端側に工具回転軸に対して平行な第2刃を備えた切削工具が開発されている。(例えば、特許文献1参照)。
For example, an instrument panel of an automobile is provided with a planned airbag deployment fracture line (hereinafter referred to as “tear line”) for inflating the airbag from the instrument panel. In the tear line portion, a groove is formed by cutting or the like so as to break and open when the airbag is inflated.
Conventionally, in order to improve the texture of the instrument panel surface, the groove of the tear line portion is sometimes cut from the back surface.
Conventionally, a cutting with a tapered first blade on the shank side and a second blade parallel to the tool rotation axis on the tip side from the first blade so as to prevent generation of burrs and residual cutting waste. Tools are being developed. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、前記形状の切削工具においては、溝底を加工する第2刃が工具回転軸と平行であるため、切削工具折損を防止するために外径をある程度大きくしなければならず、加工できる溝底の幅が広くなってしまう。したがって、図8に示すように、前記形状の切削工具をインストルメントパネル100に適用してティアライン部101の溝101Aを加工した場合、溝底101Bの薄肉部101Cが幅広(W2)となるため、図9(a)〜図9(c)に示すように、外力が加わった際のティアライン部101の変形量が大きくなり、たとえば、表面のしわ101Dや凹み101Eなどが目立つようになってインストルメントパネル100の質感が低下するという問題点があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、十分な切削性と強度を確保しつつ、底幅の狭い溝を安定して切削できる切削工具を提供することを目的とする。
However, in the cutting tool having the above-mentioned shape, the second blade for machining the groove bottom is parallel to the tool rotation axis. Therefore, the outer diameter must be increased to some extent to prevent breakage of the cutting tool, and the groove that can be machined. The bottom width becomes wider. Accordingly, as shown in FIG. 8, when the cutting tool having the above shape is applied to the
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a cutting tool that can stably cut a groove having a narrow bottom width while ensuring sufficient cutting performance and strength.
上記目的を達成するために、本発明は、シャンクの先端に外周刃部を備えた切削工具において、前記外周刃部が、外径が先端に向かって小さくなるテーパー形状の第1刃と、該第1刃の先端側に連続する、外径が先端に向かって小さくなるテーパー形状の第2刃から構成され、前記第1刃のテーパー角αが、前記第2刃のテーパー角βと異なることを特徴とする。
本発明では、溝底を加工する前記第2刃先端の外径が小さいため、底幅の狭い溝を加工することができる。また、前記第2刃のシャンク側の外径が大きいため、切削工具強度を確保して破損を防止できる。
さらに、本発明では、溝開口部を加工する前記第1刃のテーパー角αが、前記第2刃のテーパー角βと異なっている。そして、前記αが前記βより大きい場合には、溝開口部における被加工材の肉厚が確保されるため、被加工材ティアライン部の変形領域を溝底の薄肉部に限定することができる。
したがって、本発明に係る切削工具により被加工材にティアライン部の溝を加工した場合、外力が加わった際のティアライン部の変形量を小さくすることができ、表面の質感を向上させることができる。
また、本発明では、被加工材の溝開口部は、外径が大きく剛性が高い前記第1刃で切削されるため、溝開口部における切削工具のたわみが小さくなる。さらに、前記第1刃は外径が先端に向かって小さくなるテーパー形状であるため、溝開口部の角部の角度は鈍角となる。したがって、溝開口部の切削性が向上し、バリを防止することができる。
In order to achieve the above object, the present invention provides a cutting tool having an outer peripheral blade portion at the tip of a shank, wherein the outer peripheral blade portion has a tapered first blade whose outer diameter decreases toward the tip, It is composed of a second blade with a tapered shape that continues to the tip side of the first blade and has an outer diameter that decreases toward the tip, and the taper angle α of the first blade is different from the taper angle β of the second blade. It is characterized by.
In this invention, since the outer diameter of the said 2nd blade tip which processes a groove bottom is small, a groove | channel with a narrow bottom width can be processed. Further, since the outer diameter of the second blade on the shank side is large, the cutting tool strength can be ensured and breakage can be prevented.
Furthermore, in the present invention, the taper angle α of the first blade that processes the groove opening is different from the taper angle β of the second blade. When α is larger than β, the thickness of the workpiece at the groove opening is ensured, so that the deformation region of the workpiece tear line can be limited to the thin portion at the groove bottom. .
Therefore, when the groove of the tear line part is machined on the workpiece by the cutting tool according to the present invention, the deformation amount of the tear line part when an external force is applied can be reduced, and the surface texture can be improved. it can.
In the present invention, the groove opening of the workpiece is cut by the first blade having a large outer diameter and high rigidity, so that the deflection of the cutting tool in the groove opening is reduced. Furthermore, since the first blade has a tapered shape whose outer diameter decreases toward the tip, the angle of the corner of the groove opening becomes an obtuse angle. Therefore, the machinability of the groove opening is improved and burrs can be prevented.
また、本発明は、前記第2刃の先端の外径寸法が、前記第1刃と前記第2刃の境界の外径寸法に対して60%以上98%未満の寸法に設定されていることを特徴とする。
本発明では、前記第2刃の先端の外径寸法が、前記第1刃と前記第2刃の境界の外径寸法に対して98%未満に設定されているため、第1刃より先端側に工具回転軸に対して平行な第2刃を備えた従来の切削工具で加工された溝よりも、溝底の幅が狭くなる。これにより、外力が加わった際のティアライン部の変形量を小さくすることができ、表面の質感を向上することができる。
また、本発明では、前記第2刃の先端の外径寸法が、前記第1刃と前記第2刃の境界の外径寸法に対して60%以上に設定されているため、前記第2刃は、溝底の切削抵抗および溝奥側壁部の切削抵抗に対抗できる十分な切削工具強度を持つことになる。これにより、溝の切削加工における切削工具の破損を防止することができる。
In the present invention, the outer diameter of the tip of the second blade is set to be 60% or more and less than 98% of the outer diameter of the boundary between the first blade and the second blade. It is characterized by.
In the present invention, the outer diameter of the tip of the second blade is set to be less than 98% with respect to the outer diameter of the boundary between the first blade and the second blade. The width of the groove bottom is narrower than that of a groove machined by a conventional cutting tool having a second blade parallel to the tool rotation axis. Thereby, the deformation amount of the tear line part when an external force is applied can be reduced, and the surface texture can be improved.
In the present invention, since the outer diameter of the tip of the second blade is set to 60% or more with respect to the outer diameter of the boundary between the first blade and the second blade, the second blade Has a sufficient cutting tool strength that can counter the cutting resistance of the groove bottom and the cutting resistance of the back wall of the groove. Thereby, the breakage of the cutting tool in the groove cutting process can be prevented.
また、本発明は、前記第1刃のテーパー角αが、工具回転軸と、被加工材表面と工具回転軸との交点を通り被加工材表面に垂直な直線とのなす角θの2倍より大きな角度に設定されていることを特徴とする。
本発明では、前記第1刃のテーパー角αが、工具回転軸と、被加工材表面と工具回転軸との交点を通り被加工材表面に垂直な直線とのなす角θの2倍より大きな角度に設定されているため、工具回転軸が被加工材表面と垂直でない場合においても、溝開口部の角部の角度が鈍角となる。これにより、溝開口部の切削性を良好としてバリを防止することができる。
In the present invention, the taper angle α of the first blade is twice the angle θ formed by the tool rotation axis and a straight line passing through the intersection of the workpiece surface and the tool rotation axis and perpendicular to the workpiece surface. It is characterized by being set to a larger angle.
In the present invention, the taper angle α of the first blade is larger than twice the angle θ formed by the tool rotation axis and a straight line passing through the intersection of the workpiece surface and the tool rotation axis and perpendicular to the workpiece surface. Since the angle is set, even when the tool rotation axis is not perpendicular to the workpiece surface, the angle of the corner of the groove opening becomes an obtuse angle. Thereby, it is possible to prevent burrs by making the groove opening portion have good machinability.
本発明では、加工溝の底面が平面となる。これにより、光や音による形状計測においてハレーションが発生せず、例えばレーザー変位計を用いて容易に溝の深さ寸法を計測することができる。また、本発明の切削工具による溝加工の後に、超音波カッター等により、さらに溝の追加工を行う場合、溝幅方向への工具刃先のずれを防止できるため、追加工が容易となる。 In the present invention, the bottom surface of the processing groove is a flat surface. Thereby, halation does not occur in shape measurement using light or sound, and the depth dimension of the groove can be easily measured using, for example, a laser displacement meter. In addition, when the groove is further machined by an ultrasonic cutter or the like after the groove machining by the cutting tool of the present invention, the tool blade edge can be prevented from shifting in the groove width direction, so that the machining is facilitated.
本発明によれば、十分な切削性と強度を確保しつつ、底幅の狭い溝を安定して切削できる切削工具を実現できる。そして、本発明に係る切削工具を用いて被加工材にティアライン部の溝を加工した場合、被加工材に外力が加わった際のティアライン部の変形量を小さくすることができ、被加工材表面の質感を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cutting tool which can cut stably a groove | channel with a narrow bottom width is ensured, ensuring sufficient machinability and intensity | strength. When the cutting tool according to the present invention is used to process the groove of the tear line portion on the workpiece, the deformation amount of the tear line portion when an external force is applied to the workpiece can be reduced. The texture of the material surface can be improved.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。この実施形態では、本発明が適用された切削工具の一態様として自動車のインストルメントパネルにティアライン溝を形成するエンドミルを例示するが、本発明は、これに限定されるものではない。
図1は、自動車の車室前方の斜視図である。
車室前方において、助手席側のエアバッグ装置1は、インストルメントパネル2の内部に収納されている。また、インストルメントパネル2のエアバッグ装置1収納部には、ティアライン3が設けられている。
ティアライン3は、インストルメントパネル2に線状に形成された脆弱部であり、エアバッグが膨張した際に破断して、この破断部は、エアバッグがインストルメントパネル2から膨れ出るための開口部となる。
図2は、図1におけるインストルメントパネル2のII−II線断面図である。
インストルメントパネル2の外観を向上させるため、ティアライン3を構成する溝6の加工は裏面5から施されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, an end mill that forms a tear line groove in an instrument panel of an automobile is illustrated as an aspect of a cutting tool to which the present invention is applied. However, the present invention is not limited to this.
FIG. 1 is a perspective view in front of a passenger compartment of an automobile.
The airbag device 1 on the passenger seat side is housed inside the
The
2 is a cross-sectional view of the
In order to improve the appearance of the
図3は、本実施の形態に係る切削加工装置7の側面図である。
切削加工装置7は、鉛直方向にのびるZ軸ガイドレール8と、Z軸ガイドレール8に沿って移動可能な加工ブロック9と、加工ブロック9に設けられ回転自在な主軸10と、主軸10に保持されたエンドミル11と、基台12と、基台12上に設けられX軸方向にのびるX軸ガイドレール13と、X軸ガイドレール13に沿って移動可能なX軸テーブル14と、X軸テーブル14上に設けられY軸方向にのびるY軸ガイドレール15と、Y軸ガイドレール15に沿って移動可能なY軸テーブル16と、Y軸テーブル16上に設けられ被加工材を支持するワーク支持冶具17と、を備える。
そして、切削加工装置7により、インストルメントパネル2の裏面5にティアライン3を構成する溝6を加工する際には、主軸10によりエンドミル11を回転させながら、X軸テーブル14、Y軸テーブル16、加工ブロック9をそれぞれ移動させて、エンドミル11とインストルメントパネル2の相対位置を調整し、被加工材であるインストルメントパネル2に対して溝6を切削する。
FIG. 3 is a side view of the
The
When the
図4は、本実施の形態に係るエンドミル11の正面図である。
本実施の形態に係るエンドミル11は、シャンク18を有し、シャンク18の先端には外周刃部20を備えている。外周刃部20は、外径が先端に向かって小さくなるテーパー形状の、シャンク18側の第1刃21と、第1刃21の先端に連続して形成される、外径が先端に向かって小さくなるテーパー形状の第2刃22から構成され、第1刃21のテーパー角αは、第2刃22のテーパー角βと異なる角度に設定されている。また、本実施の形態では、テーパー角αは、テーパー角βよりも大きく設定されている。
第1刃21、第2刃22の外径は、どちらも先端側からシャンク側に向かって漸次増大しており、従来のように外周刃が工具回転軸と平行に設けられている切削工具(特許文献1)と比べた場合、後述するように、切削工具強度や剛性が高く、第2刃22の先端19の外径を小さくしても十分な切削工具強度を確保することができ、安定した切削が可能である。
FIG. 4 is a front view of the
The
Both of the outer diameters of the
また、第2刃22の工具回転軸23方向の長さ寸法Lは、被加工材に加工される溝6の深さ寸法D(図7参照)より小さく設定されている。そのため、切削加工時には溝開口部28(図7参照)は外径の大きな第1刃21で加工され、溝奥側壁部29及び溝底30(図7参照)は第2刃22で加工される。
第1刃21で溝開口部28を加工するため、溝開口部28における切削性が向上し、バリを防止することができる。また、第2刃22は寸法Lを短くできるため、第2刃22の剛性を確保することができる。
Moreover, the length dimension L of the
Since the
また、本実施の形態に係るエンドミル11においては、第2刃22の先端19の外径寸法Cが、第1刃21と第2刃22の境界の外径寸法Bに対して60%以上98%未満の寸法に設定されている。
本発明者らは、第2刃22の先端19の外径寸法Cの大きさを種々変化させて、インストルメントパネル2に溝加工を施す加工試験を試みた。また、シャンク側にテーパー状の第1刃を備え、第1刃より先端側に工具回転軸に対して平行な第2刃を備えた切削工具(特許文献1)を準備し、この準備した比較工具を使用した加工試験も試みた。ここで、外径寸法Bは比較工具の第2刃の径と同寸法とした。その結果、外径寸法Cを外径寸法Bの98%以上とした工具では、比較工具と同様に、インストルメントパネル2の表面4に、たとえば図9に示すようなしわ、または凹みが顕在化した。これと反対に、外径寸法Cを外径寸法Bの98%未満とした工具では、インストルメントパネル2の表面4に、ほとんど図9に示すようなしわ、または凹みが顕在化せず、ひずみが目立たなくなってインストルメントパネル2の表面4の質感を向上できた。
また、外径寸法Cを外径寸法Bの60%未満の寸法に設定した場合は、第2刃22の外径が小さくなるため強度が低く折損しやすいことが判明した。
なお、厚さ3mmのインストルメントパネル2にティアライン3を構成する溝6を切削加工する際には、エンドミル11の外径寸法Cを0.6mm以上0.98mm未満、外径寸法Bを1mm、シャンク18の外径を4mm、ねじれ角を20°とすると、エンドミル11の破損なく切削加工でき、変形領域の幅W1が狭くなって外観が向上した。
Further, in the
The present inventors tried a machining test in which the
In addition, it was found that when the outer diameter C is set to a dimension less than 60% of the outer diameter B, the outer diameter of the
When the
図5は、図3の要部断面図である。
インストルメントパネル2は、一般に曲率をもつパネル部品であるため、工具回転軸23の方向が一定である切削加工装置7を用いて加工を行う際、位置によっては工具回転軸23と被加工材表面24が垂直とならず、工具回転軸23と、工具回転軸23と被加工材表面24との交点25を通り被加工材表面24に垂直な直線26とのなす角θ、すなわち被加工材表面24の傾斜角が発生する。
この場合、被加工材における溝開口部の角部27a、27bの角度をそれぞれφa、φbとすると、角度φa、φbは、前記角度θおよび前記した第1刃21のテーパー角αを用いて、以下の式(1)、(2)で表される。
φa=90+α/2−θ・・・(1)
φb=90+α/2+θ・・・(2)
ところで、本実施の形態では、第1刃21のテーパー角αは、前記角度θの2倍より大きな角度に設定されている。
したがって、工具回転軸23と被加工材表面24が垂直でなく、前記角度θが発生した場合であっても、溝開口部の角部27a、27bの角度φa、φbは鈍角となり、切削性を良好としてバリを防止することができる。
なお、インストルメントパネル2の被加工面の傾斜角は最大30°程度であるため、上述したような切削加工装置7を用いてティアライン3を構成する溝6を切削加工する場合、上記角度αを60°程度とするとよい。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part of FIG.
Since the
In this case, if the angles of the
φa = 90 + α / 2−θ (1)
φb = 90 + α / 2 + θ (2)
By the way, in the present embodiment, the taper angle α of the
Therefore, even if the
In addition, since the inclination angle of the work surface of the
また、本実施の形態に係るエンドミル11においては、図4及び図6に示すように第2刃22の先端19は平面である。
このため、図7に示すように溝6の溝底30が平面となり、光による形状計測においてハレーションは発生せず、例えばレーザー変位計を用いて容易に溝6の深さ寸法Dを計測することができる。
また、本実施の形態に係るエンドミル11により、インストルメントパネル2に溝6を切削加工した後に、超音波カッター等により、さらに溝の追加工を行う場合、溝底30が斜面となっていないため溝幅方向への工具刃先のずれを防止でき、追加工が容易となる。
第2刃22の先端19は平面に限定されず、先端に所定角度(例えば角度3°)のすきま角を持つ凹所があってもよく、あるいは、先端が球状に凸であってもよい。ここで、先端19が球状に凸であれば、インストルメントパネル2の外観品質が向上し、先端19にすきま角を持つ凹所があれば、例えば、超音波カッターによるインストルメントパネル2の溝6の溝底30の二次加工(追加工)が容易となる。
インストルメントパネル2の溝6の溝底30は、適宜の幅(例えば、図4の第2刃22の先端19の外径寸法C)を備えて溝加工されていればよく、すなわち、溝6の溝底30が平坦に近ければよい。平坦に近ければ、レーザー変位計による溝深さの測定、および超音波カッターによる溝底30の二次加工(追加工)が可能となるからである。
Further, in the
For this reason, as shown in FIG. 7, the
In addition, after the
The
The
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。 In addition, embodiment mentioned above shows the one aspect | mode of this invention to the last, and a deformation | transformation and application are arbitrarily possible within the scope of the present invention.
上述した実施形態には、被加工材として自動車のインストルメントパネルを例示したが、自動車のハンドル部材や、自動二輪車のシート前方の部材などにも適用できる。この場合も、工具折損を防止して底幅の狭い溝を加工できるため、部材の外観を向上できる。 In the embodiment described above, an automobile instrument panel is exemplified as a workpiece, but the present invention can also be applied to a handle member of an automobile, a member in front of a seat of a motorcycle, and the like. Also in this case, since the tool can be prevented from being broken and a groove having a narrow bottom width can be processed, the appearance of the member can be improved.
また、上述した実施形態には、被加工材の材質として樹脂を例示したが、被加工材の材質は金属やガラスなど多種多様な材質であっても良い。 Moreover, although resin was illustrated as a material of a workpiece in the embodiment mentioned above, the material of a workpiece may be various materials, such as a metal and glass.
また、上述した実施形態には、エンドミル11とインストルメントパネル2の相対位置を調整する機構として、X軸方向に移動可能なX軸テーブル14とY軸方向に移動可能なY軸テーブル16とZ軸方向に移動可能な加工ブロック9とを備えた機構を例示したが、別途回転軸を備えたり、多関節ロボットを備えたりして、エンドミル11とインストルメントパネル2の相対位置および姿勢を自由に制御できる機構であってもよい。
本実施形態に係るエンドミル11において、第2刃22の先端19は平面であるため、エンドミル11とインストルメントパネル2の相対位置と姿勢を制御して、工具回転軸23を被加工材表面24に対して垂直に保った場合、任意の位置において被加工材表面24と溝底30が平行となる。
したがって、溝底30におけるインストルメントパネル2の板厚の計測が容易となる。また、前述した追加工の際に工具刃先が溝幅方向にずれても、残厚が等しくなるため追加工作業が容易となる。
In the embodiment described above, as a mechanism for adjusting the relative position of the
In the
Therefore, the thickness of the
2 インストルメントパネル
3 ティアライン
6 溝
18 シャンク
19 工具先端(第2刃の先端)
20 外周刃部
21 第1刃
22 第2刃
23 工具回転軸
24 被加工材表面
25 工具回転軸と被加工材表面との交点
26 工具回転軸と被加工材表面との交点を通り被加工材表面に垂直な直線
B 第1刃と第2刃の境界の外径寸法
C 第2刃先端の外径寸法
L 第2刃の工具回転軸方向の長さ寸法
D 被加工材に加工される溝の深さ寸法
α 第1刃のテーパー角
β 第2刃のテーパー角
θ 工具回転軸と、工具回転軸と被加工材表面との交点を通り被加工材表面に垂直な直線とのなす角
2
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記外周刃部が、外径が先端に向かって小さくなるテーパー形状の第1刃と、該第1刃の先端側に連続する、外径が先端に向かって小さくなるテーパー形状の第2刃から構成され、前記第1刃のテーパー角αが、前記第2刃のテーパー角βと異なることを特徴とする切削工具。 In a cutting tool with an outer peripheral edge at the tip of the shank,
The outer peripheral blade portion has a tapered first blade whose outer diameter decreases toward the tip, and a tapered second blade that continues to the distal end side of the first blade and whose outer diameter decreases toward the tip. A cutting tool configured, wherein a taper angle α of the first blade is different from a taper angle β of the second blade.
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