JP2007038365A - パイロット付き回転工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 下穴の寸法精度、真円度、円筒度等を向上させることができると共に、工程及び加工時間の短縮を図ることができるパイロット付き回転工具を提供すること。
【解決手段】 パイロット付き回転工具１０は、切れ刃部材１４を有するボディ１２の先端にパイロット１６が設けられている。パイロット１６の外周面には、超砥粒を含む砥粒層２２が設けられている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、パイロット付き回転工具に関する。

従来から、切れ刃を先導するためのパイロットが先端部に設けられたパイロット付き回転工具が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−５９３１３号公報

被加工物に穴を形成する際、ドリル等によって被加工物に下穴を形成した後、リーマ等を用いて下穴の仕上げを行うことが一般的である。そのため、従来は、下穴に対して切れ刃を先導して下穴の加工を行うことのできる、例えば特許文献１に記載されたようなパイロット付きリーマが用いられていた。

しかしながら、従来のパイロット付きリーマでは、パイロットの径が下穴の径よりも小さくなければ用いることができないという制約があった。ところが、パイロットの径が下穴の径よりも小さいパイロット付きリーマを用いた場合には、下穴とパイロットとの間に隙間が生じるために、パイロット付きリーマが振れてしまい、穴を所望の寸法精度、真円度、円筒度等に仕上げることが困難であった。

一方、被加工物に穴を形成する際、ドリル等によって被加工物に下穴を形成した後、被加工物の強度向上のために被加工物に対して焼入れを行うことがあるが、この焼入れによって下穴の内周面が歪むことがある。このような歪みを修正して、穴の寸法精度、真円度、円筒度等を向上させるためには、下穴をさらに加工することが必要となる。ところが、歪んだ下穴の内周面を修正しようとする場合には、パイロット付きリーマが下穴の歪みに沿って振れてしまうことがあった。

そこで、実際には、軸付きホイール等を用いて歪んだ下穴の研削加工を行った後に、パイロット付きリーマ等により下穴の切削加工を行っている。このようにすると、下穴の歪みをある程度修正することができるが、下穴の加工のために複数の工具を用いて複数の工程を経る必要がある。そのため、工具の交換等に伴い加工時間のロスがみられた。また、軸付きホイールを用いる際には専用加工機が必要となり、手間がかかるものであった。

本発明は、穴の寸法精度、真円度、円筒度等を向上させることができると共に、工程及び加工時間の短縮を図ることができるパイロット付き回転工具を提供することを目的とする。

本発明に係るパイロット付き回転工具は、刃部を有するボディの先端にパイロットが設けられたパイロット付き回転工具であって、パイロットの外周面に超砥粒を含む砥粒層が設けられていることを特徴とする。

本発明に係るパイロット付き回転工具では、ボディの先端にパイロットが設けられているのに加え、パイロットの外周面に超砥粒を含む砥粒層が設けられている。このため、パイロットに設けられた砥粒層により下穴が研削されるので、パイロットの径が下穴の径より大きくても、パイロット付き回転工具の使用が可能となる。また、パイロットに設けられた砥粒層によって下穴を研削する際、パイロットが下穴に当接してパイロット付き回転工具の振れが止まるので、パイロット付き回転工具が正確に位置決めされ、刃部が下穴に沿うように先導される。この結果、パイロットが下穴に当接し、パイロット付き回転工具の振れが止まるため、穴の寸法精度、真円度、円筒度等を十分向上させることができる。さらに、下穴が歪んでいる場合でも、砥粒層により下穴が研削されて下穴の歪みが修正されると共に、刃部により下穴が切削されて下穴の仕上げが行われる。この結果、パイロット付き回転工具のみで下穴の歪みの修正及び下穴の仕上げを行うことができ、工具の交換等を行う必要がないので、穴の寸法精度、真円度、円筒度等を十分向上させつつ、下穴を加工する際の工程及び加工時間を短縮することができる。

また、パイロットは、先端側の外径が基端側の外径よりも小さいことが好ましい。このようにすると、下穴を徐々に広げるように加工することができる。

また、刃部は、超硬質材料から形成され、切れ刃を有する切れ刃部材がボディに固着して形成されていることが好ましい。このようにすると、切れ刃に摩耗や欠け等が生じることが極めて少なく、パイロット付き回転工具の長寿命化を図ることができる。

また、パイロットの基端側から先端側にわたって、パイロットに溝部が設けられていることが好ましい。このようにすると、被加工物の加工の際に、被加工物に対して切削油を供給することができる。

また、パイロットの外周面の基端側から先端側にわたって、砥粒層に溝部が設けられていることが好ましい。このようにしても、被加工物の加工の際に、被加工物に対して切削油を供給することができる。

また、溝部が複数設けられていることが好ましい。このようにすると、被加工物の加工の際に、加工によって生じた切り屑等による目詰まりの発生を抑制することができる。

本発明によれば、穴の寸法精度、真円度、円筒度等を向上させることができると共に、工程及び加工時間の短縮を図ることができるパイロット付き回転工具を提供することができる。

本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また、図面は理解を容易にするため一部を誇張して描かれているので、寸法比率は実際のものと必ずしも一致しない。

図１及び図２を参照して、本実施形態に係るパイロット付き回転工具１０の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るパイロット付き回転工具の全体を示す側面図である。図２は、（ａ）が本実施形態に係るパイロット付き回転工具の先端部分を拡大して示す側面図であり、（ｂ）が（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、（ｃ）が（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。本実施形態は、本発明をパイロット付きリーマに適用したものである。

パイロット付き回転工具１０は、シャンク１１と、ボディ１２と、切れ刃部材１４と、パイロット１６とを備えている。

ボディ１２は、略円柱形状であり、例えば超硬合金や工具鋼等からなっている。ボディ１２には、その先端にパイロット１６が設けられている。また、ボディ１２には、ボディ１２の長手方向から見て略Ｌ字形状に切り欠かれた切欠き部２０が、ボディ１２の長手方向に沿って形成されている。切欠き部２０は、その一部が平坦な平面である平坦面２０ａとなっている。なお、ボディ１２及びパイロット１６等を形成する際は、パイロット１６の先端側の端部に一体的に設けられた略円錐形状の凸部３４（図５参照）が図示しない治具と嵌合することによってパイロット付き回転工具１０が固定され、パイロット付き回転工具１０の中心軸が定められる。そして、この凸部３４は、図１及び図２に示されるように、ボディ１２及びパイロット１６等の形成後に切断されて除去される。

切れ刃部材１４は、薄い板状部材であり、ダイヤモンド焼結体（ＰＣＤ：Ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｄｉａｍｏｎｄ）、単結晶ダイヤモンド（例えば、天然ダイヤモンド、合成ダイヤモンド）、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ：Ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）等の超硬質材料からなっている。切れ刃部材１４は、例えばロウ付けや樹脂系接着剤によって平坦面２０ａに固着されており、その前縁が切れ刃１４ａとなっている。

パイロット１６は、切れ刃１４ａを先導するためのものである。パイロット１６の外周面には、１層又は複数層（本実施形態では１層）の砥粒層２２が設けられている。砥粒層２２は、ダイヤモンドやＣＢＮ等の超砥粒からなる砥粒２２ａと、砥粒２２ａ同士を結合する結合材２２ｂとを有している。砥粒２２ａは、電気めっき（砥粒電着）やロウ付け等によってパイロット１６に固着されている。

ここで、被加工物２６に穴を形成する際、まずドリル等によって被加工物２６に下穴２８を形成した後、図３（ａ）に示されるような、パイロット１１６に砥粒層が設けられていない従来のパイロット付き回転工具１００等を用いて、パイロット１１６で進入方向を安定させながら下穴２８の仕上げを行うことが一般的であった。

しかしながら、従来のパイロット付きリーマ１００では、パイロット１１６の径が下穴２８の径よりも小さくなければ用いることができないという制約があった。ところが、パイロット１１６の径が下穴２８の径よりも小さいパイロット付きリーマ１００を用いた場合には、下穴２８とパイロット１１６との間に隙間が生じるために、パイロット付きリーマ１１０が振れてしまい、穴を所望の寸法精度、真円度、円筒度等に仕上げることが困難であった。

一方、被加工物２６に穴を形成する際、まずドリル等によって被加工物２６に下穴２８を形成した後、被加工物２６に対して焼入れを行うことがあるが、この焼入れ後の縮小時に下穴２８の内周面が歪むことがある。歪んだ下穴２８の内周面を修正しようとする場合には、図４（ｂ）に示されるように、例えばパイロット付き回転工具１００等が下穴２８の歪み（図４（ａ），（ｂ）では、下穴２８の歪みを誇張して示している）に沿って振れてしまうことがあった。

そこで、実際には、例えば軸付きホイール２００等を用いて歪んだ下穴２８の研削加工を行った後に（図４（ａ）参照）、パイロット付き回転工具１００等により下穴２８の切削加工を行っている。このようにすると、下穴２８の歪みをある程度修正することができるが、下穴２８の加工のために複数の工具を用いて複数の工程を経る必要がある。そのため、工具の交換等に伴い加工時間のロスがみられた。また、軸付きホイール２００を用いる際には専用加工機が必要となり、手間がかかるものであった。

しかしながら、本実施形態に係るパイロット付き回転工具１０では、上記の問題を解決できるようになっている。すなわち、本実施形態においては、パイロット１６がボディ１２の先端に設けられており、パイロット１６の外周面に砥粒層２２が設けられている。これにより、図３（ｂ）に示されるように、パイロット１６に設けられた砥粒層２２により下穴２８が研削されるので、パイロット１６の径が下穴２８の径より大きくても、パイロット付き回転工具１０の使用が可能となる。また、パイロット１６の砥粒層２２によって下穴２８を研削する際、パイロット１６が下穴２８に当接し、パイロット付き回転工具１０の振れが止まるので、パイロット１６によってパイロット付き回転工具１０が正確に位置決めされ、切れ刃１４ａが下穴に沿うように先導される。この結果、パイロット１６が下穴２８に当接し、パイロット付き回転工具１０の振れが止まるため、穴の寸法精度、真円度、円筒度等を十分向上させることができる。さらに、下穴２８が歪んでいる場合でも、砥粒層２２により下穴２８が研削されて下穴２８の歪みが修正されると共に、切れ刃１４ａにより下穴２８が切削されて下穴２８の仕上げが行われることとなる。この結果、パイロット付き回転工具１０のみで下穴２８の修正及び下穴２８の仕上げを行うことができ、工具の交換等を行う必要がないので、下穴２８を加工する際の工程及び加工時間を短縮することができる。また、パイロット１６によってある程度下穴２８の歪みが修正されるため、切れ刃１４ａにかかる負荷が小さくなり、パイロット付き回転工具１０の長寿命化を図ることができる。

また、本実施形態においては、砥粒層２２に含まれる砥粒２２ａとして超砥粒を含んでいるので、パイロット１６による研削能力を向上させることができる。

また、本実施形態においては、切れ刃１４ａを有する切れ刃部材１４が切欠き部２０の平坦面２０ａに固着され、切れ刃部材１４が超硬質材料からなっているので、切れ刃１４ａに摩耗や欠け等が生じることが極めて少なく、パイロット付き回転工具１０の長寿命化を図ることができる。

また、本実施形態においては、パイロット１６の外周面に２つの溝部２４が形成されているので、被加工物の加工の際、被加工物に対して切削油を供給することができると共に、加工によって生じた切り屑等による目詰まりの発生を抑制することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、本実施形態ではボディ１２及びパイロット１６等を形成した後に凸部３４を切断して除去していたが、この凸部３４を除去せずに残しておいてもよい。また、本実施形態では治具によってパイロット付き回転工具１０の中心軸を定めるためにパイロット１６の先端側の端部に凸部３４を一体的に設けていたが、治具の形状に応じてパイロット１６の先端側の端部が略円錐形状に窪んだ凹部（図示せず）が設けられているものであってもよい。

また、パイロット１６の形状としては、図６（ａ）に示されるように先端側の外径が基端側よりも小さく、かつ、加工を行う下穴２８の穴径（下穴２８が歪んでいる場合には最も小さな穴径）よりも小さな略円柱形状、図６（ｂ）に示されるように略円錐形状、図６（ｃ）に示されるように先端側が略円錐形状でかつ基端側が略円柱形状、図６（ｄ）に示されるように外径が先端側から基端側にかけて徐々に大きくなるように変化する先細り形状といった、種々の形状とすることができる。

また、本実施形態では切れ刃部材１４によって切れ刃１４ａが構成されていたが、単数又は複数の切れ刃がボディ１２の周方向に一体的に形成されていてもよい。

また、本実施形態では切れ刃１４ａを有する切れ刃部材１４がボディ１２に１つ設けられていたが、切れ刃部材１４がボディ１２の長手方向に複数設けられ、切れ刃１４ａを複数有するものであってもよい。

また、本実施形態では平坦面に超硬質材料からなる切れ刃部材１４を固着させていたが、超砥粒等を電気めっきやロウ付け等によってボディ１２に固着させることによって切れ刃を構成してもよい。

また、図７（ａ）に示されるように、パイロット１６の外周面に、砥粒層２２によって１又は複数（本実施形態では２つ）の溝部２４を形成してもよい。この溝部２４は、パイロット付き回転工具１０による被加工物の加工の際に被加工物に対して切削油を供給するためのものであり、パイロット１６の基端側から先端側にわたってボディ１２の長手方向に沿うように形成されている。さらに、図７（ｂ）に示されるように、パイロット１６を切削すること等によって砥粒層２２からパイロット１６内に至るような溝部２４を形成してもよく、図７（ｃ）に示されるように、砥粒層２２を厚く設けてパイロット１６に達しない程度の深さで溝部２４を砥粒層２２に形成してもよい。この場合、一の砥粒層２２を厚めに設けてもよいし、複数（ここでは２層）の砥粒層を設けて砥粒層２２を厚めに設けてもよい。なお、溝部２４を形成する方法としては、パイロット１６の外周面に設けられた砥粒層２２を取り除くことによって形成してもよいし、溝部２４を形成する予定の位置にマスキング等して砥粒層２２を設けないようにすることで形成してもよい。

また、本実施形態ではパイロット付きリーマに本発明を適用したが、その他にパイロット付きタップやパイロット付きドリルにも適用することができる。

本実施形態に係るパイロット付き回転工具の全体を示す側面図である。 （ａ）は本実施形態に係るパイロット付き回転工具の先端部分を拡大して示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 （ａ）は従来のパイロット付き回転工具で下穴の加工を行っている様子を示す図であり、（ｂ）は本実施形態に係るパイロット付き回転工具で下穴の加工を行っている様子を示す図である。 （ａ）は軸付きホイールで歪んだ下穴のホーニング加工を行っている様子を示す図であり、（ｂ）は従来のパイロット付き回転工具で歪んだ下穴の加工を行っている様子を示す図である。 本実施形態に係るパイロット付き回転工具を製造する一過程における側面図である。 第１変形例に係るパイロット付き回転工具を示す側面図である。 第２変形例に係るパイロット付き回転工具のパイロット部分を示す断面図である。

符号の説明

１０…パイロット付き回転工具、１２…ボディ、１４…切れ刃部材、１４ａ…切れ刃、１６…パイロット、２０…切欠き部、２２…砥粒層、２２ａ…砥粒。

Claims (6)

1. 刃部を有するボディの先端にパイロットが設けられたパイロット付き回転工具であって、
   前記パイロットの外周面に超砥粒を含む砥粒層が設けられていることを特徴とするパイロット付き回転工具。
2. 前記パイロットは、先端側の外径が基端側の外径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載されたパイロット付き回転工具。
3. 前記刃部は、超硬質材料から形成され、切れ刃を有する切れ刃部材が前記ボディに固着して形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載されたパイロット付き回転工具。
4. 前記パイロットの基端側から先端側にわたって、前記パイロットに溝部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載されたパイロット付き回転工具。
5. 前記パイロットの外周面の基端側から先端側にわたって、前記砥粒層に溝部が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載されたパイロット付き回転工具。
6. 前記溝部が複数設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載されたパイロット付き回転工具。

Images