JP2009125925A - 交差孔のバリ取り用デバリング工具およびこれを用いたバリ取り方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 交差孔における傾斜面をドリリングするときに発生するバリを効率よく取り除くことが可能な交差孔のバリ取り用デバリング工具およびこれを用いたバリ取り方法を提供する。
【解決手段】 回転駆動装置に取り付けられる円筒状のクランピングシャンク、および前記クランピングシャンクの外周面から弾性移動可能に平行に延設された一対の弾性アームからなるデバリング体と、前記各弾性アームの端部に近接した外周面に設けられ、正回転によって一部のバリを取り除くための第１刃を一側面に備え、逆回転によって残りのバリを取り除くための第２刃を他側面に備えるツールチップとを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、交差孔のバリ取り用デバリング工具およびこれを用いたバリ取り方法に係り、特に、例えば交差孔における傾斜面をドリリングするときに発生するバリを効率よく取り除くことが可能な交差孔のバリ取り用デバリング工具およびこれを用いたバリ取り方法に関する。

ドリル加工は、低いコストと短い工程時間で良質の孔を生産する切削加工であって、産業全般にわたって頻繁に用いられており、対象となる部品の形態および材質、それによるドリルの材質および直径、加工条件も様々である。このようなドリル加工における代表的な寸法誤差の要因としてはバリを挙げることができる。

バリは、ドリル加工および切削加工の際に焼成変形によって生ずる無駄な部分であって、加工後の角部に発生する所望しない突出部分と定義することができ、入口バリと出口バリに分類することができる。

入口バリは、ドリルの進入時にドリルの角部によって被削材の上面に小さい楔状に形成されるバリを意味する。出口バリは、ドリルの貫通直前に、残っている被削材をドリルが突き出すことにより被削材の下面に形成されるバリを意味する。

これらの中で、部品の品質および組立に大きい支障を与えるものは出口バリである。ところが、例えば組立工程の際に許容公差から外れる場合には組立が不可能であり、公差範囲内にあるとしても、接触面の損傷を招いて問題を引き起こす余地を残す。

また、作業者に傷害を負わせるおそれがあり、追加のデバリング工程および角部の仕上げは製品の原価にも多くの影響を及ぼす。

したがって、一応発生したバリは必ず除去されなければならないので、出来る限りバリの発生が防止されるように、或いは許容可能な最小限の大きさで生成されるように誘導することが好ましい。

ところが、自動車によく使われる油圧部品、エンジンブロックなどの部品を製作するときに頻繁に発生する交差孔内のバリは接近し難く、その形も一定ではないため、それのバリ取りが難しいという特徴がある。

バリ取り工程にかかる時間と費用はバリの高さおよび厚さに比例するため、バリの大きさを小さくすればコストを節減することができる。

しかし、バリの大きさをいくら小さくしても、バリの生成を防ぐことはできないため、バリ取り作業が必ず必要である。

よって、交差孔における傾斜面のバリを取り除くためのデバリング工具が要求される。

そこで、本発明は、上述した技術的要求に応えるためのもので、その目的とするところは、交差孔における傾斜面をドリリングするときに発生するバリを効率よく取り除くことが可能な交差孔のバリ取り用デバリング工具およびこれを用いたバリ取り方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、回転駆動装置に取り付けられる円筒状のクランピングシャンク(clamping shank)、および前記クランピングシャンクの外周面から弾性移動可能に平行に延設された一対の弾性アームからなるデバリング体と、前記各弾性アームの端部に近接した外周面に設けられ、正回転によって一部のバリを取り除くための第１刃を一側面に備え、逆回転によって残りのバリを取り除くための第２刃を他側面に備えるツールチップ(tool tip)とを含んでなることを特徴とする、交差孔のバリ取り用デバリング工具を提供する。

好ましくは、前記ツールチップは前記デバリング体の弾性アームの外周面から半径方向に突出するように設けられることを特徴とする。

好ましくは、前記ツールチップの突出量は前記クランピングシャンクの直径に対して５％〜３０％であることを特徴とする。

好ましくは、前記ツールチップの幅は前記クランピングシャンクの直径に対して１０％〜５０％であることを特徴とする。

好ましくは、前記ツールチップの側面と、前記ツールチップの中心を通る中心線との角度は−３０°〜３０°であることを特徴とする。

好ましくは、前記ツールチップの側面は、前記弾性アームから遠ざかるほど幅が広くなる凹み形状であることを特徴とする。

好ましくは、前記ツールチップの幅は前記クランピングシャンクの直径に対して１０％〜４０％であることを特徴とする。

好ましくは、前記ツールチップの前後面は、前記弾性アームから遠ざかるほど幅が狭くなる傾斜面であることを特徴とする。

好ましくは、前記傾斜面の傾斜角は前記弾性アームの外周面に対して４５°〜８０°であることを特徴とする。

好ましくは、前記弾性アーム間の間隔は前記クランピングシャンクの直径に対して１５％〜８０％であることを特徴とする。

好ましくは、前記弾性アームの端部の外周面はラウンド処理されたことを特徴とする。

一方、上述したように構成された本発明は、ａ）前記デバリング工具を正回転させて前記交差孔を貫通させることにより、前記交差孔の一部のバリを取り除く段階と、ｂ）前記交差孔を貫通したデバリング工具を逆回転させて前記交差孔から排出させることにより、前記交差孔の残りのバリを取り除く段階とを含むことを特徴とする、交差孔のバリ取り用デバリング工具を用いた交差孔のバリ取り方法を提供する。

好ましくは、前記ａ）段階またはｂ）段階において、前記デバリング工具を前記交差孔に貫通させ或いは前記交差孔から排出させるとき、前記デバリング工具の回転当りの移送量は０．０５〜０．１５ｍｍ／ｒｅｖであることを特徴とする。

この際、前記デバリング工具の最大回転数は２０００ｒｐｍより小さいことを特徴とする。

上述した本発明は、交差孔における傾斜面をドリリングするときに発生するバリを効率よく取り除くことができるという利点がある。

本実施例に係る交差孔のバリ取り用デバリング工具は、大きく、図１〜図３に示すように、デバリング体１００とツールチップ２００から構成される。デバリング体１００は、クランピングシャンク１１０(Clamping shank)と弾性アーム１２０からなる。

デバリング体１００のクランピングシャンク１１０は、デバリング工具を回転駆動させるための回転駆動装置に取り付けるために円筒状に設けられた部分であり、弾性アーム１２０は、クランピングシャンク１１０の外周面から弾性移動可能に平行に延設された部分であり、ツールチップ２００は、各弾性アーム１２０の端部に近接した外周面に備えられ、バリを取り除くように加工するための部分である。

一方、ツールチップ２００は、図１に示すように、正回転によって交差孔の入口側のバリの一部を取り除くための第１刃２００ａ−１と、正回転によって交差孔の出口側のバリの一部を取り除くための第１刃２００ａ−２と、逆回転によって交差孔の出口側のバリの残りを取り除くための第２刃２００ｂ−１と、逆回転によって交差孔の入口側のバリの残りを取り除くための第２刃２００ｂ−２とからなる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な一実施例について詳細に説明する。

デバリング体１００は、回転駆動装置に取り付けられる円筒状のクランピングシャンク１１０と、クランピングシャンク１１０の外周面から弾性移動可能に平行に延設された一対の弾性アーム１２０とからなり、各弾性アーム１２０の外周面に後述のツールチップ２００を備える。

したがって、デバリング体１００が回転駆動装置によって回転しながら交差孔を貫通する間に、交差孔に発生したバリを取り除く。

一方、弾性アーム１２０の端部の外周面はラウンド処理されることが好ましい。これは、デバリング体１００が回転しながら交差孔を貫通する間に、交差孔の内側面にスクラッチなどが発生することを防止するためである。このように弾性アーム１２０の端部の外周面をラウンド処理することにより、交差孔の内側面のスクラッチ発生防止だけでなく、交差孔の内側面がさらに柔らかく加工される効果が現れる。

すなわち、図６に示すように交差孔のバリを加工していない状態における交差孔内の表面粗さ値より、図７に示すように交差孔のバリを加工している状態における交差孔内の表面粗さ値がさらに低く示される。

これは、図８に示すように、交差孔のバリを加工していない状態における交差孔内の表面粗さ値が０．８８μｍであるが、交差孔のバリを加工している状態における交差孔内の表面粗さ値は０．７２μｍであることから、明確に分かる。

図４は本発明の一実施例に係る交差孔のバリ取り用デバリング工具のツールチップの正面図、図５は本発明の一実施例に係る交差孔のバリ取り用デバリング工具のツールチップの側面図である。

一方、上述した一対の弾性アーム１２０間の間隔ｄはクランピングシャンク１１０の直径ｄ１に対して１５％〜８０％であることが好ましい。

これは、一対の弾性アーム１２０間の間隔ｄがクランピングシャンク１１０の直径ｄ１に対して１５％未満の場合には、バリ発生部分にバリ取りが行われるための弾性力があまり大きく発生するため、バリを取り除くべき孔の入口側と出口側の周りに無駄に大きい面取り面が発生するという問題点、およびツールチップ２００の最外郭の直径からシャンク部の直径の１５％を差し引いても孔のサイズより大きくなるという問題点があり、一対の弾性アーム１２０間の間隔ｄがクランピングシャンク１１０の直径ｄ１に対して８０％超過した場合には、バリ発生部分にバリ取りが行われるための十分な弾性力が発生しないため、バリを取り除こうとする孔のバリ取りが効果的ではないという問題点があるためである。

弾性アーム１２０に備えられたツールチップ２００(tool tip)は、交差孔に発生したバリを実質的に取り除く部分であって、詳しくは、弾性アーム１２０の端部に近接した外周面から半径方向に突出するように設けられる。

この際、ツールチップ２００が弾性アーム１２０の外周面から突出する突出量ａは、クランピングシャンク１１０の直径ｄ１に対して５％〜３０％であることが好ましい。

これは、ツールチップ２００の突出量ａがクランピングシャンク１１０の直径ｄ１に対して５％未満の場合には、弾性アーム１２０の弾性によってバリ取りが効果的ではないという問題点があり、ツールチップ２００の突出量ａがクランピングシャンク１１０の直径ｄ１に対して３０％超過の場合には、ツールチップ２００の大きさが無駄に大きくなって内部の粗さが良くなくなり、バリを取り除くべき孔の入口側と出口側の周りに無駄に大きい面取り面が発生するという問題点があるためである。

一方、ツールチップ２００の幅ｂは、クランピングシャンク１１０の直径ｄ１に対して１０％〜５０％であることが好ましい。

これは、ツールチップ２００の幅ｂがクランピングシャンク１１０の直径ｄ１に対して１０％未満の場合には、デバリング工程途中でツールチップ２００が破壊されてしまうおそれがあるという問題点があり、ツールチップ２００の幅ｂがクランピングシャンク１１０の直径ｄ１に対して５０％超過の場合には、交差孔において最下端部（出口角９０°の部分、すなわち交差孔は２つの傾斜面が対称になっている形状であって、この対称となる２つの傾斜面の境界部分が出口角９０°の部分に該当する）のバリが残留するという問題点があるためである。

ツールチップ２００の側面は、弾性アーム１２０から遠ざかるほど幅ｂが広くなる凹み形状に形成されることが好ましい。

これは、ツールチップ２００の側面を図４の如く形成することにより、バリ取りを行うことが可能なレーキ角(rake angle)を確保してより容易なバリ取りを誘導するためである。

ツールチップ２００の幅ｃは、クランピングシャンク１１０の直径ｄ１に対して１０％〜４０％であることが好ましい。

これは、ツールチップ２００の幅ｃがクランピングシャンク１１０の直径ｄ１に対して１０％未満の場合には、バリ取りを行うためのツールチップ２００の傾斜面の傾斜角βを得ることが難しいという問題点があり、ツールチップ２００の幅ｃがクランピングシャンク１１０の直径ｄ１に対して４０％超過の場合には、孔の内部に接触するツールチップ２００の最外郭部が点接触ではなく線接触になるので、表面粗さに悪い影響を及ぼすおそれがあるという問題点があるためである。

前記ツールチップの側面と、前記ツールチップの中心を通る中心線との角度αは−３０°〜３０°であることが好ましい。

これは、前記ツールチップの側面と、前記ツールチップの中心を通る中心線との角度αが−３０°未満の場合には、あまり大きいレーキ角によりチップの最外郭部のラウンドが生成されたバリに先に接触してしまい、バリが横になるものの、バリ取りはなされないという問題点があり、前記ツールチップの側面と、前記ツールチップの中心を通る中心線との角度αが３０°超過の場合には、バリの切削概念ではなくバリを突き出す方式で作用をするから、バリ取りが全くなされないという問題点があるためである。
一方、ツールチップ２００の前後面は、前記弾性アーム１２０から遠ざかるほど幅ｃが狭くなる傾斜面であることが好ましく、この傾斜角βは、弾性アーム１２０の外周面に対して４５°〜８０°であることが好ましい。

これは、弾性アーム１２０の外周面に対する傾斜面の傾斜角βが４５°未満の場合には、低い傾斜角によってバリを取り除くことが可能な量が少なくなり、むしろバリを出口の外に押し出して横にするおそれがあるという問題点があり、弾性アーム１２０の外周面に対する傾斜面の傾斜角βが８０°超過の場合には、バリ取り工程途中にツールチップ２００の急激な孔内への進入過程で不規則なバリ取りが生ずるか、或いはツールチップ２００が破壊されてしまうという問題点があるためである。

最後に、上述したように構成されたデバリング工具を用いてバリ取りを行う方法について説明する。

本実施例のデバリング工具を用いてバリを取り除く方法は、ａ）前記デバリング工具を正回転させて前記交差孔を貫通させることにより、前記交差孔の一部のバリを取り除く段階と、ｂ）前記交差孔を貫通したデバリング工具を逆回転させて前記交差孔から排出させることにより、前記交差孔の残りのバリを取り除く段階とを含んでなる。

この際、ａ）段階またはｂ）段階において、デバリング工具を交差孔に貫通させ或いは交差孔から排出させるとき、デバリング工具の回転当りの移送量が０．０５〜０．１５ｍｍ／ｒｅｖであることが好ましい。これは、回転当りの移送量が０．０５ｍｍ／ｒｅｖ未満の場合にはバリ取りによって生じた面取り面の縁部に再びバリが発生して横になるという問題点があり、回転当りの移送量が０．１５ｍｍ／ｒｅｖ超過の場合にはデバリング工具の速い移送によってデバリングが不完全であって面取り地点にツールチップの振れが発生して段が付き、面粗さが悪くなるという問題点があるためである。

図９および図１０はデバリング工具の回転当りの移送量が０．０５〜０．１５ｍｍ／ｒｅｖの場合に加工された状態を示す写真であり、図１１および図１２はデバリング工具の回転当りの移送量が０．０５〜０．１５ｍｍ／ｒｅｖを超過した場合に加工された状態を示す写真である。

図９〜図１２から分かるように、デバリング工具の回転当りの移送量が０．０５〜０．１５ｍｍ／ｒｅｖの場合には良好な加工状態が得られるが、デバリング工具の回転当りの移送量が０．０５〜０．１５ｍｍ／ｒｅｖ超過の場合には孔の出口側に過度な面取り面が発生すると同時に不規則な切削が発生することが分かる。

また、デバリング工具の最大回転数は２０００ｒｐｍを超えないことが好ましい。これは、デバリング工具の最大回転数が２０００ｒｐｍを超える場合には遠心力によって２つの弾性アームがあまり広げられてバリ取りの際にあまり大きい面取り面を誘導し、振れが発生して不完全なデバリングになるという問題点があるためである。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されないことは言うまでもない。請求の範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者の各種変形および改良も本発明の権利範囲に属する。

本発明の一実施例に係る交差孔のバリ取り用デバリング工具の斜視図である。 本発明の一実施例に係る交差孔のバリ取り用デバリング工具の側面図である。 本発明の一実施例に係る交差孔のバリ取り用デバリング工具の平面図である。 本発明の一実施例に係る交差孔のバリ取り用デバリング工具のツールチップの正面図である。 本発明の一実施例に係る交差孔のバリ取り用デバリング工具のツールチップの側面図である。 交差孔のバリ取り前の写真である。 交差孔のバリ取り後の写真である。 図６および図７の交差孔による表面粗さ値を示す棒グラフである。 本発明の一実施例に係る交差孔のバリ取り用デバリング工具による良好な加工状態を示す写真である。 本発明の一実施例に係る交差孔のバリ取り用デバリング工具による良好な加工状態を示す写真である。 本発明の一実施例に係る交差孔のバリ取り用デバリング工具による不良な加工状態を示す写真である。 本発明の一実施例に係る交差孔のバリ取り用デバリング工具による不良な加工状態を示す写真である。

符号の説明

１００ デバリング体
１１０ クランピングシャンク
１２０ 弾性アーム
２００ ツールチップ

Claims (14)

1. 回転駆動装置に取り付けられる円筒状のクランピングシャンク、および前記クランピングシャンクの外周面から弾性移動可能に平行に延設された一対の弾性アームからなるデバリング体と、
   前記各弾性アームの端部に近接した外周面に設けられ、正回転によって一部のバリを取り除くための第１刃を一側面に備え、逆回転によって残りのバリを取り除くための第２刃を他側面に備えるツールチップとを含むことを特徴とする交差孔のバリ取り用デバリング工具。
2. 前記ツールチップは、前記デバリング体の弾性アームの外周面から半径方向に突出するように設けられることを特徴とする請求項１に記載の交差孔のバリ取り用デバリング工具。
3. 前記ツールチップの突出量は、前記クランピングシャンクの直径に対して５％〜３０％であることを特徴とする請求項２に記載の交差孔のバリ取り用デバリング工具。
4. 前記ツールチップの幅は、前記クランピングシャンクの直径に対して１０％〜５０％であることを特徴とする請求項１に記載の交差孔のバリ取り用デバリング工具。
5. 前記ツールチップの側面と、前記ツールチップの中心を通る中心線との角度は、−３０°〜３０°であることを特徴とする請求項４に記載の交差孔のバリ取り用デバリング工具。
6. 前記ツールチップの側面は、前記弾性アームから遠ざかるほど幅が広くなる凹み形状であることを特徴とする請求項４に記載の交差孔のバリ取り用デバリング工具。
7. 前記ツールチップの幅は、前記クランピングシャンクの直径に対して１０％〜４０％であることを特徴とする請求項１に記載の交差孔のバリ取り用デバリング工具。
8. 前記ツールチップの前後面は、前記弾性アームから遠ざかるほど幅が狭くなる傾斜面であることを特徴とする請求項７に記載の交差孔のバリ取り用デバリング工具。
9. 前記傾斜面の傾斜角は、前記弾性アームの外周面に対して４５°〜８０°であることを特徴とする請求項８に記載の交差孔のバリ取り用デバリング工具。
10. 前記弾性アーム間の間隔は、前記クランピングシャンクの直径に対して１５％〜８０％であることを特徴とする請求項１に記載の交差孔のバリ取り用デバリング工具。
11. 前記弾性アームの端部の外周面はラウンド処理されたことを特徴とする請求項１に記載の交差孔のバリ取り用デバリング工具。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の交差孔のバリ取り用デバリング工具を用いた交差孔のバリ取り方法において、
    ａ）前記デバリング工具を正回転させて前記交差孔を貫通させることにより、前記交差孔の一部のバリを取り除く段階と、
    ｂ）前記交差孔を貫通したデバリング工具を逆回転させて前記交差孔から排出させることにより、前記交差孔の残りのバリを取り除く段階とを含むことを特徴とする交差孔のバリ取り方法。
13. 前記ａ）段階またはｂ）段階において、前記デバリング工具を前記交差孔に貫通させ或いは前記交差孔から排出させるとき、前記デバリング工具の回転当りの移送量は０．０５〜０．１５ｍｍ／ｒｅｖであることを特徴とする請求項１２に記載の交差孔のバリ取り方法。
14. 前記デバリング工具の最大回転数は、２０００ｒｐｍより小さいことを特徴とする請求項１３に記載の交差孔のバリ取り方法。