JP2013176827A - 穴加工工具 - Google Patents

Abstract

【課題】切刃が設けられたカートリッジを撓ませることにより振れ調整を行う際に、カートリッジの工具回転方向後方側を向く面がカートリッジ取付座の工具回転方向を向く底面から浮き上がって隙間が生じるのを防ぐ。
【解決手段】軸線Ｏ回りに回転される工具本体１の先端部外周に形成されたカートリッジ取付座６に後端部が固定されて着脱可能に取り付けられるカートリッジ７の先端部に、工具本体１の先端部外周に突出する切刃９Ａが設けられ、工具本体１のカートリッジ取付座６よりも内周側にはカートリッジ７先端部を外周側に撓ませることにより切刃９Ａの突出量を調整する振れ調整機構１１が備えられ、カートリッジ７の内周側を向く面の先後端部間には工具回転方向後方側から前方側に延びるスリット７Ｃが形成され、このスリット７Ｃは工具回転方向前方側に向かうに従い漸次深くなるように形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、被削材に形成された下穴を所定の内径の加工穴に加工するための穴加工工具に関するものである。

このような穴加工工具として、特許文献１には、工具本体に、油圧によって駆動される油圧アクチュエータと、その油圧アクチュエータの出力部材の運動を刃具の半径方向の変位に変換する運動変換機構とを含むリトラクト機構を内蔵させた回転切削工具が記載されており、刃具（チップ）を保持したカートリッジ（チップホルダ）を運動変換機構によって撓ませて弾性変形させ、切刃を半径方向に微小量突出させて振れ調整した状態で工作物の穴内径の仕上げ寸法を決定するようにしている。そして、さらにこの特許文献１には、カートリッジの弾性変形を容易にするために、このカートリッジの工具本体内周側を向く面に鍵穴状のスリット（切欠）を形成することが記載されている。

実開昭６４−０３８２０６号公報

しかしながら、このようにカートリッジにスリットを形成した場合において、運動変換機構によってカートリッジを半径方向外向きに弾性変形させた際に、運動変換機構によるカートリッジの工具本体周方向における弾性変形の向きやカートリッジの断面形状、あるいはスリットの方向などにより、カートリッジが工具本体の周方向においては工具回転方向側に弾性変形してしまうと、カートリッジの工具回転方向後方側を向く面が、カートリッジが固定されるカートリッジ取付座（凹所）の工具回転方向前方側を向く底面から離れて僅かに浮き上がってしまい、隙間が生じた状態で工作物の穴内径の仕上げ寸法が決定されてしまうことになる。

従って、そのように仕上げ寸法が決定された穴加工工具によって被削材の下穴を穴加工すると、浮き上がったカートリッジが切削抵抗によってカートリッジ取付座の底面に押し付けられることにより穴内径の仕上げ寸法が変化してしまい、所定の内径の加工穴を形成することができなくなってしまう。また、チップホルダが浮き上がって隙間が生じたままであると、切削時にがたつきを生じてしまい、安定した穴加工ができなくなって、やはり加工精度の低下を招く結果となる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、切刃が設けられたカートリッジを弾性変形させて撓ませることにより振れ調整を行う際に、カートリッジの工具回転方向後方側を向く面がカートリッジ取付座の工具回転方向を向く底面から浮き上がって隙間が生じるのを防ぐことができ、安定的に高精度の穴加工を行うことが可能な穴加工工具を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転される上記軸線を中心とした円柱状の工具本体の先端部外周に、上記軸線方向に延びるカートリッジ取付座が形成され、このカートリッジ取付座に後端部が固定されて着脱可能に取り付けられるカートリッジの先端部に、上記工具本体の先端部外周に突出する切刃が設けられるとともに、上記工具本体の上記カートリッジ取付座よりも内周側には、上記カートリッジの先端部を外周側に押圧して撓ませることにより上記切刃の突出量を調整する振れ調整機構が備えられており、上記カートリッジの内周側を向く面の上記先端部と上記後端部の間には、工具回転方向後方側から前方側に向けて延びるスリットが形成されていて、このスリットは工具回転方向前方側に向かうに従いスリット深さが漸次深くなるように形成されていることを特徴とする。

このように構成された穴加工工具では、カートリッジの工具本体内周側を向く面に形成されたスリットが、工具回転方向前方側に向かうに従いそのスリット深さが漸次深くなるようにされているので、振れ調整機構によってカートリッジの先端部を外周側に向けて押圧する際に、工具本体の周方向にはカートリッジ先端部はスリットが深くされた工具回転方向前方側の方が工具回転方向後方側よりも撓み易くなる。このため、カートリッジの先端部はカートリッジ取付座の工具回転方向側を向く底面に押し付けられるように撓ませられることになる。

従って、これとは逆に外周側に撓ませられたカートリッジ先端部がカートリッジ取付座の底面から離れて僅かに浮き上がったまま振れ調整が行われ、穴加工時にカートリッジ先端部にがたつきが生じたり、この浮き上がった先端部が切刃に作用する切削負荷によってカートリッジ取付座底面に押し付けられることにより、調整された切刃の振れが変化したりしてしまうのを防ぐことができる。このため、上記構成の穴加工工具によれば、高精度の穴加工を安定して行うことが可能となる。

また、上記振れ調整機構としては、例えば特許文献１に記載のように油圧アクチュエータによる出力部材の運動を半径方向の変位に変換する運動変換機構のようなものでも適用可能であるが、装置構造が複雑となるとともに、微小な振れ調整が困難になるおそれがある。そこで、このような振れ調整機構としては、両端部に雄ネジ部を有して一端部の雄ネジ部が上記工具本体に形成された雌ネジ穴に螺合させられる振れ調整ネジと、上記工具本体の上記カートリッジ取付座よりも内周側に収容されて上記カートリッジの内周側を向く面の上記先端部に当接するとともに上記振れ調整ネジの中心線に対して傾斜した傾斜面を有して該振れ調整ネジの他端部の雄ネジ部に螺合させられる調整クサビ部材とを備えたものとして、上記振れ調整ネジの両端部の雄ネジ部を捩れの向きが同じでネジピッチが互いに異なる大きさとするのが望ましい。

このような構成の振れ調整機構とすることにより、振れ調整ネジを回転させて調整クサビ部材を振れ調整ネジの中心線方向に進退させて、この調整クサビ部材の傾斜面により該調整クサビ部材が当接したカートリッジ先端部を外周側に弾性変形させて撓ませる際に、振れ調整ネジの回転量に対する調整クサビ部材の進退量を振れ調整ネジ両端部の雄ネジ部のネジピッチの差分として小さくすることができる。このため、より微少な切刃の振れ調整が可能であって、さらに高精度の穴加工が可能となる。

また、このような振れ調整機構を用いた場合には、さらに上記調整クサビ部材は、上記カートリッジ取付座の外周側を向く壁面から出没可能とされて上記カートリッジの内周側を向く面の上記先端部に当接する調整ピンと、上記振れ調整ネジの他端部の雄ネジ部に螺合させられて該振れ調整ネジの上記中心線方向に進退可能とされた調整クサビとを備えており、これら調整ピンと調整クサビとが、それぞれ上記振れ調整ネジの中心線に対して同じ方向に傾斜した上記傾斜面同士を互いに摺接させているのが望ましい。

この点、例えばカートリッジの先端部に調整クサビの傾斜面と同じ方向に傾斜する傾斜面を形成してこれらを互いに摺接させ、調整クサビの進退によって直接カートリッジの先端部を押圧して外周側に撓ませることにより振れ調整を行うことも可能ではあるが、その場合にはカートリッジ先端部と調整クサビとの当接位置も調整クサビの進退に伴って変化してしまい、安定した振れ調整を行うのが困難となるおそれがある。ところが、これに対して上記構成の調整クサビ部材によれば、カートリッジ先端部への調整ピンの当接位置は変化することがないので、より安定した切刃の振れ調整を行うことが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、カートリッジを弾性変形させて切刃の振れ調整を行う際に、カートリッジの工具回転方向後方側を向く面がカートリッジ取付座の工具回転方向を向く底面から浮き上がって隙間が生じるのを防ぐことができ、切削抵抗によって切刃の振れが変化したり、カートリッジにがたつきが生じたりするのを防いで、安定的かつ高精度の穴加工を行うことが可能となる。

本発明の一実施形態を示す側面図である。 図１に示す実施形態の拡大正面図である。 図１に示す実施形態の取付凹部周辺の拡大平面図である。 図１に示す実施形態の切刃が形成されるインサートが取り付けられたカートリッジの（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図、（ｄ）サライ刃付きインサートが取り付けられたカートリッジの平面図である。

図１ないし図４は本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態において工具本体１は、鋼材等の金属材料により軸線Ｏを中心とした多段の円柱状に一体形成され、その後端部（図１において右側部分）は、シャンク部２Ａおよび自動工具交換装置のアームに把持される把持部２Ｂが形成された取付部２とされるとともに、先端部（図１において左側部分）は、把持部２Ｂから先端側に向けて一旦小径円柱状の首部３Ａとされた後、この首部３Ａよりも大径の円柱状のヘッド部３Ｂとされ、さらにこのヘッド部３Ｂの先端には首部３Ａよりも小径の円板状のパイロット部３Ｃが形成された切刃部３とされている。

このような穴加工工具は、上記取付部２が工作機械の主軸に取り付けられて軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに回転されつつ該軸線Ｏ方向先端側に送り出されて、被削材に形成された下穴に切刃部３が挿入され、この切刃部３におけるヘッド部３Ｂの先端部外周に突設された後述する切刃により、下穴を所定の内径の加工穴に仕上げ加工してゆく。なお、工具本体１内にはシャンク部２Ａからヘッド部３Ｂの後端部にまで軸線Ｏに沿って切削油剤の供給穴４が形成されており、切刃による仕上げ加工の際にはこの供給穴４から分岐した分岐穴４Ａを経て切削油剤が切刃に向けて噴出させられる。

ヘッド部３Ｂの先端部外周には凹溝状のチップポケット５が周方向に間隔をあけて複数（本実施形態では周方向に等間隔に５つ）形成されて、上記分岐穴４Ａはこれらのチップポケット５に開口させられるとともに、チップポケット５の工具回転方向Ｔ後方側には、軸線Ｏに直交する断面がＬ字状をなすやはり凹溝状のカートリッジ取付座６がそれぞれ形成されている。なお、図１に示すように、チップポケット５はヘッド部３Ｂの先端面から後端側に向けてヘッド部３Ｂの中央部辺りで凹曲面状をなして外周側に切れ上がっているのに対し、カートリッジ取付座６はチップポケット５の切れ上がり部分から断面「コ」字状をなしてさらに後端側に延び、ヘッド部３Ｂの後端部よりも僅かに手前にまで形成されている。

図４は、このようなカートリッジ取付座６に取り付けられるカートリッジ７を示すものであり、このカートリッジ７に形成されたインサート取付座７Ａにクランプネジ１０によって着脱可能に取り付けられるインサート９に上記切刃９Ａが形成されている。このカートリッジ７は、工具本体１と同じく鋼材等の金属材料によって断面略台形の四角柱状に一体形成され、その先端部（図４（ａ）、（ｃ）、（ｄ）における左側部分）に上記インサート取付座７Ａが形成されるとともに、後端部（図４（ａ）、（ｃ）、（ｄ）における右側部分）には、カートリッジ７をカートリッジ取付座６に取り付けるための取付ネジ８が挿通される段付き穴７Ｂが形成されている。

カートリッジ７は、その断面がなす台形の幅広の上底に連なる側面を工具回転方向Ｔに向けるとともに、幅狭の下底に連なる側面とこの下底に連なる側面に垂直な側面を、カートリッジ取付座６の工具回転方向Ｔを向く底面と工具本体１の外周側を向く壁面にそれぞれ密着させ、下底に鈍角に交差するとともに上底に鋭角に交差する上記台形の斜辺（ただし、本実施形態では凸曲線状とされている。）に連なる側面を工具本体１の外周側に向けてカートリッジ取付座６に着座させられる。さらに、上記段付き穴７Ｂに挿通された取付ネジ８がカートリッジ取付座６に形成されたネジ穴にねじ込まれることにより、この段付き穴７Ｂが形成された後端部が固定されて、カートリッジ７はカートリッジ取付座６に着脱可能に取り付けられる。

なお、段付き穴７Ｂは、図４（ｂ）に示すようにカートリッジ７の上記斜辺に連なる側面から上記下底に連なる側面に垂直な側面に向けて上記下底に連なる側面側に向かうように傾斜して延びており、斜辺に連なる側面側が大径、下底に連なる側面に垂直な側面側が小径とされているとともに、その断面はカートリッジ７の長手方向（工具本体１の軸線Ｏ方向）に長軸を有する長円状とされている。また、カートリッジ取付座６に形成されるネジ穴は上記外周側を向く壁面に開口し、段付き穴７Ｂの傾斜に合わせて穴底側に向かうに従いカートリッジ取付座６の底面側（工具回転方向Ｔ後方側）に傾斜するように延びている。

さらに、上記インサート取付座７Ａは、カートリッジ７の先端面と上記上底に連なる側面と上記斜辺に連なる側面とに開口する凹所として形成されており、本実施形態では菱形平板状のインサート９が装着可能なように、上記上底に連なる側面から一段凹んで工具回転方向Ｔに向けられる底面と、この底面から上記上底に連なる側面に向けて立ち上がる、互いに鋭角に交差する方向に配置された一対の壁面とを備えている。

また、底面にはネジ穴が形成されているとともに、インサート９には取付穴が貫通していて、この取付穴に挿通された上記クランプネジ１０が底面のネジ穴にねじ込まれることにより、インサート９は、そのすくい面とされる菱形面を上底に連なる側面と同じ向きに向けて、この菱形面のコーナＲが付けられた鋭角コーナ部に形成された上記切刃９Ａをカートリッジ７の先端面と上記斜辺に連なる側面から僅かに突出させて、インサート取付座７Ａに着脱可能に取り付けられる。

なお、工具本体１の複数のカートリッジ取付座６に取り付けられる複数のカートリッジ７のうち、１つのカートリッジ７（図１に示されているカートリッジ７）には、図４（ｄ）に示すように切刃９Ａがサライ刃とされたサライ刃付きインサートが上記インサート９として取り付けられている。このサライ刃付きインサートは、超硬合金等の硬質材料により形成された菱形平板状のインサート本体のすくい面とされる菱形面の１つの鋭角コーナ部に、ダイヤモンド焼結体やＣＢＮ（立方小窒化ホウ素）焼結体よりなる切刃部材が接合されたものであって、この鋭角コーナ部からカートリッジ７の後端側に向けて延びる切刃部材上の切刃９Ａは、インサート本体上の菱形面の後端側に向けて延びる辺よりも、鋭角コーナ部からカートリッジ７の先端側に延びる菱形面の辺に対する交差角が僅かに大きくされている。

また、このサライ刃付きインサートが取り付けられる１つのカートリッジ７以外の残りのカートリッジ７には、上記切刃部材が接合されることなく、図４（ａ）〜（ｃ）に示したように超硬合金等の硬質材料のみからなる菱形平板状のインサート本体を備えたインサート９が取り付けられている。上記サライ刃付きのインサート９も含めて、これらのインサート９は、すくい面とされる菱形面を軸線Ｏを含む平面上に位置させて、この菱形面の２つの鋭角コーナ部のうち１つを上述のように突出させ、サライ刃付きのインサート９は切刃９Ａ（サライ刃）が軸線Ｏと略平行となるように、またそれ以外のインサート９は、突出した鋭角コーナ部からカートリッジ７の後端側に向けて延びる切刃９Ａが後端側に向かうに従いカートリッジ７の上記斜辺に連なる側面側に後退するように傾斜させられて取り付けられる。

さらに、カートリッジ７には、カートリッジ取付座６に取り付けられた状態で工具本体１の内周側を向く面、すなわちカートリッジ取付座６の上記壁面に密着させられる上記下底に垂直な側面に、該カートリッジ７の上記先端部と上記後端部との間において、同じくカートリッジ取付座６に取り付けられた状態で工具回転方向Ｔ後方側から前方側に向けて延びる、すなわちカートリッジ７の上記下底に連なる側面から上記上底に連なる側面に向けて延びるスリット７Ｃが形成されている。

このスリット７Ｃは、カートリッジ７の長手方向略中央部において、上記下底に垂直な側面に垂直に、また上記下底に連なる側面と上底に連なる側面との双方に開口するように形成されている。そして、このスリット７Ｃの上記下底に垂直な側面からのスリット深さは、上記下底に連なる側面から上記上底に連なる側面に向かうに従い、すなわちカートリッジ７がカートリッジ取付座６に取り付けられた状態で工具回転方向Ｔ前方側に向かうに従い、漸次深くなるようにされており、特に本実施形態ではスリット７Ｃの底が、図４（ｂ）に破線で示すようにカートリッジ７の断面がなす台形の斜辺に略平行に延びるようにされている。

一方、工具本体１においてカートリッジ取付座６よりも内周側には、カートリッジ取付座６に取り付けられたカートリッジ７の上記スリット７Ｃよりも先端側の上記上記先端部を工具本体１の外周側に押圧して撓ませることにより、このカートリッジ７に取り付けられたインサート９の上記切刃９Ａの外周側への突出量（振れ）を調整する振れ調整機構１１が備えられている。

この振れ調整機構１１は、本実施形態では、両端部に雄ネジ部１２Ａ、１２Ｂを有して一端部の雄ネジ部１２Ａが工具本体１に形成された雌ネジ穴に螺合させられる振れ調整ネジ１２と、工具本体１のカートリッジ取付座６よりも内周側に収容されてカートリッジ７の内周側を向く面（上記下底に連なる側面に垂直な側面）の上記先端部に当接するとともに振れ調整ネジ１２の中心線Ｃに対して傾斜した傾斜面を有して振れ調整ネジ１２の他端部の雄ネジ部１２Ｂに螺合させられる調整クサビ部材１３とを備えている。

さらに、この調整クサビ部材１３は、本実施形態では、カートリッジ取付座６の上記外周側を向く壁面から出没可能とされてカートリッジ７の内周側を向く面の先端部に当接する調整ピン１３Ａと、振れ調整ネジ１２の他端部の雄ネジ部１２Ｂに螺合させられて振れ調整ネジ１２の上記中心線Ｃ方向に進退可能とされた調整クサビ１３Ｂとを備えている。そして、本実施形態では、これら調整ピン１３Ａと調整クサビ１３Ｂとが、それぞれ振れ調整ネジ１２の中心線Ｃに対して同じ方向に傾斜した上記傾斜面１３Ｃ、１３Ｄ同士を互いに摺接させた構成とされている。

ここで、調整クサビ１３Ｂは、略円筒状の部材であって、その内周部に振れ調整ネジ１２の上記他端部の雄ネジ部１２Ｂが螺合する雌ネジ部が形成されているとともに、外周部にはこの調整クサビ１３Ｂがなす円筒の中心線すなわち振れ調整ネジ１２の上記中心線Ｃに対して傾斜した平面状の上記傾斜面１３Ｃが形成されている。このような調整クサビ１３Ｂは、工具本体１の切刃部３におけるヘッド部３Ｂの先端面から軸線Ｏに平行に形成された断面円形の穴部に嵌挿されて、傾斜面１３Ｃを外周側に向けてこの傾斜面１３Ｃが工具本体１の後端側に向かうに従い外周側に向けて傾斜するように収容されており、振れ調整ネジ１２の一端部の雄ネジ部１２Ａが螺合される雌ネジ穴は、この穴部の底面に該穴部と同軸に、また調整クサビ１３Ｂの雌ネジ部とも同軸かつ小径に形成されている。

また、調整ピン１３Ａは、カートリッジ取付座６の工具本体１外周側を向く上記壁面から調整クサビ１３Ｂが収容される上記穴部に向けて上記中心線Ｃに直交する方向に工具本体１に形成された貫通穴に挿入される略円柱状の部材であり、カートリッジ取付座６側は該調整ピン１３Ａがなす円柱の中心線に垂直な平面とされて、カートリッジ７先端部の内周側を向く面（カートリッジ７の断面がなす台形の下底に連なる側面に垂直な側面）のうち、インサート取付座７Ａの内周側に当接させられる。一方、穴部側は、上記中心線Ｃに対する調整クサビ１３Ｂの上記傾斜面１３Ｃと等しい傾斜角および傾斜の向きで傾斜した調整ピン１３Ａ側の平面状の傾斜面１３Ｄとされている。

さらに、振れ調整ネジ１２は、上記穴部底面の雌ネジ穴に螺合する一端部の雄ネジ部１２Ａが、調整クサビ１３Ｂの雌ネジ部に螺合する他端部の雄ネジ部１２Ｂよりも小径とされており、これら両端部の雄ネジ部１２Ａ、１２Ｂは捩れの向きが同じでネジピッチが互いに異なる大きさとされている。従って、穴部底面の雌ネジ穴と調整クサビ１３Ｂの雌ネジ部も、これに合わせて捩れの向きが同じでネジピッチが互いに異なる大きさとされる。

なお、ヘッド部３Ｂの後端面よりも僅かに手前に位置して工具本体１先端側を向くカートリッジ取付座６の壁面からは軸線Ｏに平行にネジ穴が形成されてヘッド部３Ｂの後端面に貫通させられており、このネジ穴にはカートリッジ７の後端面に当接して切刃９Ａの軸線Ｏ方向の位置を微調整する軸方向調整ネジ１４がねじ込まれている。

一方、このように工具本体１の切刃部３に形成されたカートリッジ取付座６およびその内周側に設けられた振れ調整機構１１に対して、このカートリッジ取付座６に取り付けられたカートリッジ７のインサート９の上記切刃９Ａとは軸線Ｏを間にして１８０°反対側の切刃部３のヘッド部３Ｂ先端部には取付凹部１５が形成されており、この取付凹部１５には、工具本体１の外周側に球面状の凸曲部を有する押圧部材１６が工具本体１の外周側に付勢されて取り付けられている。

取付凹部１５は、反対側のインサート９の突出させられた切刃９Ａより僅かに軸線Ｏ方向後端側に位置するように切刃部３のヘッド部３Ｂ外周面から軸線Ｏに垂直に穿設された断面円形の穴部１５Ａと、この穴部１５Ａの外周側開口部に穴部１５Ａの内径より周方向に僅かに幅広に形成されてヘッド部３Ｂ先端面から穴部１５Ａを越えてヘッド部の軸線Ｏ方向略中央部まで延び、外周側に「コ」字状に開口する径方向に偏平した溝部１５Ｂとを備えている。また、穴部１５Ａの穴底側にはパイロット部３Ｃの先端面からネジ穴１５Ｃが、穴部１５Ａの中心線に垂直かつ軸線Ｏに平行に穿設されて連通させられている。

取付凹部１５の溝部１５Ｂには、プレート１７が嵌合させられて、その後端部に挿通されたクランプネジ１８が工具本体１にねじ込まれることにより取り付けられている。このプレート１７には、内周部が取付凹部１５の穴部１５Ａと同径の断面円形の穴とされるとともに、外周部は外周側に向かうに従い漸次縮径するテーパ状とされてプレート１７の外周面に開口する係止穴１７Ａが形成されて、プレート１７を取り付けた状態でこの係止穴１７Ａが取付凹部１５の穴部１５Ａと同軸となるようにされている。

また、プレート１７の内周面には、プレート１７の後端面から先端側に僅かに間隔をあけた位置から係止穴１７Ａに向けて延びて連通する溝１７Ｂが形成されている。さらに、取付凹部１５の溝部１５Ｂの後端部には、上記分岐穴４Ａとは別に工具本体１の供給穴４から分岐した他の分岐穴４Ｂが開口させられて、溝１７Ｂに連通させられている。なお、この他の分岐穴４Ｂの溝部１５Ｂへの開口部近くには、溝１７Ｂに供給される切削油剤（潤滑油剤）の供給量調整のための小径穴が貫通したプラグ１９がねじ込まれている。

こうしてプレート１７が取り付けられた取付凹部１５の穴部１５Ａとプレート１７の係止穴１７Ａとには、工具本体１の内周側から順に、付勢力調整部材２０Ａと、本実施形態において押圧部材１６を外周側に付勢する弾性部材としての圧縮コイルバネ２１と、当接部材２２と、そして上記押圧部材１６とが収容されるとともに、上記ネジ穴１５Ｃには付勢力調整ネジ２０Ｂがねじ込まれて、これら付勢力調整部材２０Ａおよび付勢力調整ネジ２０Ｂにより付勢力調整機構２０が構成される。

付勢力調整部材２０Ａは、穴部１５Ａに嵌挿可能な外径の略円柱状をなし、ただしその工具本体１内周側に向けられる端部には、この付勢力調整部材２０Ａがなす円柱の中心線に対して傾斜した平面状の切欠面が形成されていて、この切欠面をネジ穴１５Ｃ側に向けて穴部１５Ａに収容されている。また、付勢力調整ネジ２０Ｂは、工具本体１の後端側に向けられる端部が円錐状に形成されており、この端部を付勢力調整部材２０Ａの上記切欠面に当接させてネジ穴１５Ｃにねじ込まれている。

さらに、弾性部材としての圧縮コイルバネ２１も、穴部１５Ａに嵌挿可能な外径を有するものであって、反対側の切刃９Ａに作用する背分力の１／２〜１／５程度の弾性力で押圧部材１６を押圧するように圧縮されて穴部１５Ａに収容されている。また、当接部材２２は、これら押圧部材１６と圧縮コイルバネ２１との間に介装される、穴部１５Ａに嵌挿可能な円板である。

さらにまた、押圧部材１６は、本実施形態では超硬合金等の硬質材料によって形成された球体であって取付凹部１５内で転動可能とされ、その直径はやはり穴部１５Ａに嵌挿可能な大きさとされ、当接部材２２を介して圧縮コイルバネ２１により外周側に押圧されることによって付勢されて、プレート１７の係止穴１７Ａのテーパ状に縮径した外周部に当接し、その表面の一部を上記球面状の凸曲部としてこの係止穴１７Ａの開口部から工具本体１の外周側に突出させている。こうして係止穴１７Ａの開口部から突出した凸曲部の突端までの軸線Ｏからの半径は、軸線Ｏから切刃９Ａまでの半径よりも僅かに大きくされている。

このように構成された穴加工工具では、軸方向調整ネジ１４でカートリッジ７の軸線Ｏ方向の位置を調整した上で、各カートリッジ７の切刃９Ａの外径を振れ調整機構１１によって調整して所定の内径の加工穴が形成されるように一致させる。この振れ調整機構１１においては、振れ調整ネジ１２を回転させて調整クサビ部材１３の調整クサビ１３Ｂを工具本体１先端側に移動させることにより、この調整クサビ１３Ｂの傾斜面１３Ｃが傾斜面１３Ｄを介して調整ピン１３Ａを押圧して外周側に突出させ、この調整ピン１３Ａがカートリッジ７の先端部に当接して、この先端部を外周側に撓むように弾性変形させ、これに伴いカートリッジ７先端部に取り付けられたインサート９の切刃９Ａの軸線Ｏからの半径が微調整される。

このとき、上記構成の穴加工工具では、上記インサート取付座７Ａが形成された先端部とカートリッジ７を固定するための段付き穴７Ｂが形成された後端部との間の、カートリッジ７の工具本体１内周側を向く面（カートリッジ７の断面がなす台形の下底に連なる側面に垂直な側面）に、工具本体１にカートリッジ７を取り付けた状態で工具回転方向Ｔの後方側から前方側に向けて延びるスリット７Ｃが形成されており、従って切刃９Ａが設けられたカートリッジ７の先端部を弾性変形によって外周側に撓ませ易くして、振れ調整を容易に行うことが可能となる。

そして、さらに上記構成の穴加工工具においては、このスリット７Ｃの深さが、工具回転方向Ｔ前方側に向かうに従い漸次深くなるようにされている。このため、振れ調整機構１１によってカートリッジ７の先端部を外周側に向けて押圧する際に、工具本体１の周方向にはカートリッジ７先端部はスリット７Ｃが深くされた工具回転方向Ｔ前方側の方が浅くされた工具回転方向Ｔ後方側よりも撓み易くなり、結果的にカートリッジ７の先端部はカートリッジ取付座６の工具回転方向Ｔ側を向く底面に押し付けられるように撓ませられることになる。

従って、これとは逆に外周側に撓ませられたカートリッジ７先端部がカートリッジ取付座６の底面から離れて僅かに浮き上がったまま振れ調整が行われ、穴加工時にカートリッジ７先端部にがたつきが生じたり、この浮き上がった先端部が切刃９Ａに作用する切削負荷によってカートリッジ取付座６底面に押し付けられることにより、調整された切刃９Ａの振れが変化したりしてしまうのを防ぐことができるので、上記構成の穴加工工具によれば、より高精度で安定した穴加工を行うことが可能となる。

また、上記構成の穴加工工具では、カートリッジ取付座６に取り付けられたカートリッジ７の先端部を工具本体１外周側に押圧して撓ませることにより、このカートリッジ７のインサート取付座７Ａに取り付けられたインサート９の切刃９Ａの突出量を調整する振れ調整機構１１がカートリッジ取付座６の内周側に備えられており、この切刃９Ａの突出量（振れ）も比較的容易に調整することができる。

さらに、本実施形態におけるこの振れ調整機構１１は、両端部に雄ネジ部１２Ａ、１２Ｂを有して一端部の雄ネジ部１２Ａが工具本体１に形成された雌ネジ穴に螺合させられる振れ調整ネジ１２と、工具本体１のカートリッジ取付座６よりも内周側に収容されてカートリッジ７の内周側を向く面の先端部に当接するとともに振れ調整ネジ１２の中心線Ｃに対して傾斜した傾斜面１３Ｃ、１３Ｄを有して振れ調整ネジ１２の他端部の雄ネジ部１２Ｂに螺合させられる調整クサビ部材１３とを備えており、振れ調整ネジ１２の両端部の雄ネジ部１２Ａ、１２Ｂは捩れの向きが同じでネジピッチが互いに異なる大きさとされている。

従って、振れ調整ネジ１２を回転させて調整クサビ部材１３を中心線Ｃ方向に進退させることにより、この調整クサビ部材１３の傾斜面１３Ｃ、１３Ｄによって該調整クサビ部材１３が当接したカートリッジ７先端部を外周側に弾性変形させて撓ませる際に、振れ調整ネジ１２の回転量に対する調整クサビ部材１３の進退量を雄ネジ部１２Ａ、１２Ｂのネジピッチの差分として小さくすることができる。このため、より微少な切刃９Ａの振れ調整が可能であって、さらに高精度の穴加工が可能となる。

また、上記調整クサビ部材１３はさらに、本実施形態ではカートリッジ取付座６の外周側を向く壁面から出没可能とされてカートリッジ７の内周側を向く面の先端部に当接する調整ピン１３Ａと、振れ調整ネジ１２の他端部の雄ネジ部１２Ｂに螺合させられて上述のように振れ調整ネジ１２の中心線Ｃ方向に進退可能とされた調整クサビ１３Ｂとを備えており、これら調整ピン１３Ａと調整クサビ１３Ｂとが、それぞれ振れ調整ネジ１２の中心線Ｃに対して同じ方向に傾斜した上記傾斜面１３Ｃ、１３Ｄ同士を互いに摺接させて構成されている。

この点、例えばカートリッジ７の先端部に調整クサビ１３Ｂの傾斜面１３Ｃと同じ方向に傾斜する傾斜面を形成してこれらを互いに摺接させ、調整クサビ１３Ｂの進退によって直接カートリッジ７先端部を押圧して外周側に撓ませることにより振れ調整を行うことも可能ではあるが、その場合にはカートリッジ７先端部と調整クサビ１３Ｂとの当接位置も調整クサビ１３Ｂの進退に伴って変化するのに対し、本実施形態ではカートリッジ７先端部への調整ピン１３Ａの当接位置は変化することがないので、より安定した切刃９Ａの振れ調整を行うことが可能となる。

一方、本実施形態では、こうして振れ調整される切刃９Ａに対して、軸線Ｏを間にして工具本体１先端部（切刃部３のヘッド部３Ｂ）の反対側には取付凹部１５が形成されており、この取付凹部１５には切刃９Ａよりも軸線Ｏ方向後端側に、工具本体１の外周側に球面状の凸曲部を有する押圧部材１６が工具本体１の外周側に付勢されて取り付けられている。ここで、本実施形態の穴加工工具により穴加工を行う際には、付勢力調整機構２０により、押圧部材１６に与えられる付勢力を調整する。

すなわち、付勢力調整ネジ２０Ｂを回転させてネジ穴１５Ｃ内で進退させることにより、この付勢力調整ネジ２０Ｂの円錐状の端部に切欠面が当接した付勢力調整部材２０Ａも取付凹部１５の穴部１５Ａ内で工具本体１の径方向に進退し、これに伴い弾性部材としての圧縮コイルバネ２１の圧縮量が調節されるので、この圧縮コイルバネ２１による押圧部材１６の付勢力も被削材や加工条件等に応じた適正な強さに調整される。

そこで、こうして切刃９Ａの外径と押圧部材１６の付勢力が調整されたなら、供給穴４に切削油剤を供給しつつ、工具本体１を軸線Ｏ回りに回転させて該軸線Ｏ方向先端側に被削材に対して相対的に前進させて、被削材に予め形成された下穴に切刃部３を挿入し、切刃９Ａによってこの下穴を切削して上記所定の内径の加工穴に形成する。そして、このように形成された加工穴に押圧部材１６が挿入されると、外周側への付勢力に抗して押圧部材１６が工具本体１内周側に押し込まれ、この押圧部材１６の球面状の凸曲部が加工穴の内壁面に摺接しながら穴加工が行われる。

従って、このように加工面の内壁面に摺接した状態での押圧部材１６の凸曲部の突端の外径は加工穴の内径すなわち切刃９Ａの外径と等しくなり、各切刃９Ａのそれぞれ反対側に位置する押圧部材１６と切刃９Ａとで工具本体１を支持するようにして穴加工が行われる。このため、本実施形態の穴加工工具によれば、工具本体１に撓みによる振れを生じさせることなく、工具本体１を正確に軸線Ｏ回りに回転させて穴加工を行うことができ、ビビリ振動を防止して穴加工精度の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、このように切刃９Ａによって形成された加工穴に押圧部材１６が挿入されることによって付勢力に抗して工具本体１内周側に押し込まれて凸曲部が加工穴の内壁面に摺接するので、従来の穴加工工具に用いられているガイドパッドのように切刃９Ａとの微妙なクリアラスの設定を要することがない。さらに、押圧部材１６が工具本体１内周側に押し込まれていない状態での凸曲部の突端の外径（軸線Ｏからの半径）を切刃９Ａの外径（同半径）よりもやや大きめに設定したり、付勢力調整機構２０によって押圧部材１６の付勢力を調整したりすることにより、被削材や加工条件が変わっても確実に凸曲部を加工穴の内壁面に適正な押圧力で押圧して摺接させ、工具本体１を支持することが可能である。

さらにまた、本実施形態では、この押圧部材１６が球体とされていて、その全体が球面状の凸曲部とされており、取付凹部１５の穴部１５Ａとプレート１７の係止穴１７Ａに転動可能に収容されている。この点、例えば穴部１５Ａに嵌挿可能な円柱の工具本体１外周側に半球状部が一体に形成された押圧部材を、半球状部が係止穴１７Ａから突出するように圧縮コイルバネ２１によって付勢して取付凹部１５に取り付けてもよいが、その場合には半球状部の突端一点だけが常に加工穴の内壁面と摺接することになり、早期の摩耗を招くおそれがある。

ところが、これに対して本実施形態のように転動可能な球体を押圧部材１６として用いると、一点だけが加工穴の内壁面に摺接するのを転動によって避けることができるので、押圧部材１６が部分的に摩耗して短寿命となるのを防ぐことができる。特に本実施形態では、この押圧部材１６がインサート９の本体と同じ超硬合金等の硬質材料によって形成されているので、摩耗をさらに抑制することができる。

さらに、穴加工時に供給穴４に供給された切削油剤は、分岐穴４Ａから切刃９Ａに向けて噴出させられて切刃９Ａや被削材の切削部位に供給され、これらの潤滑や冷却を行うとともに、他の分岐穴４Ｂからプレート１７の溝１７Ｂを介して押圧部材１６が収容された係止穴１７Ａおよび取付凹部１５の穴部１５Ａにも供給される。そして、球体状の押圧部材１６の転動に伴い、切削油剤は押圧部材１６と加工穴の内壁面との間にも回り込んでこれらを潤滑するので、本実施形態によれば押圧部材１６の摩耗をより一層低減することができる。しかも、この取付凹部１５側への切削油剤（潤滑油剤）の供給量は、プラグ１９の小径穴によって制限されているので、切刃９Ａへの切削油剤の供給量が必要以上に低減するようなことはない。

さらにまた、本実施形態では、押圧部材１６を外周側に付勢するのに圧縮コイルバネ２１のような弾性部材が用いられているとともに、工具本体１にはこの弾性部材による付勢力を調整する付勢力調整機構２０が備えられている。このため、上述のように被削材や加工条件等に応じてこの弾性部材の付勢力を調整する場合でも、圧縮コイルバネ２１をバネ定数の異なるものに交換したりすることなく、容易に付勢力の調整が可能である。

さらにまた、本実施形態では、工具本体１先端部の切刃部３におけるヘッド部３Ｂ外周に突設させられた複数の切刃９Ａのうち、１つの切刃９Ａはサライ刃とされて後端側に向けて軸線Ｏに略平行に延びるようにされるとともに、残りの切刃９Ａは後端側に向かうに従いカートリッジ７の上記斜辺に連なる側面側すなわち工具本体１内周側に後退するように傾斜させられている。このため、これら残りの切刃９Ａによって切削された加工穴の内壁面に残る凹凸を、サライ刃とされる切刃９Ａによって平滑に仕上げることができ、上述のように高精度で、しかも面精度に優れた加工穴を形成することが可能となる。

１ 工具本体
２ シャンク部
３ 切刃部
４ 供給穴
４Ａ、４Ｂ 分岐穴
６ カートリッジ取付座
７ カートリッジ
７Ｃ スリット
９ インサート
９Ａ 切刃
１１ 振れ調整機構１１
１２ 振れ調整ネジ
１２Ａ、１２Ｂ 雄ネジ部
１３ 調整クサビ部材
１３Ａ 調整ピン
１３Ｂ 調整クサビ
１３Ｃ、１３Ｄ 傾斜面
１５ 取付凹部
１６ 押圧部材
１７ プレート
１７Ｂ 溝
１９ プラグ
２０ 付勢力調整機構
２０Ａ 付勢力調整部材
２０Ｂ 付勢力調整ネジ
２１ 圧縮コイルバネ（弾性部材）
Ｏ 工具本体１の軸線
Ｔ 工具回転方向
Ｃ 振れ調整ネジ１２の中心線

Claims (3)

1. 軸線回りに回転される上記軸線を中心とした円柱状の工具本体の先端部外周に、上記軸線方向に延びるカートリッジ取付座が形成され、このカートリッジ取付座に後端部が固定されて着脱可能に取り付けられるカートリッジの先端部に、上記工具本体の先端部外周に突出する切刃が設けられるとともに、上記工具本体の上記カートリッジ取付座よりも内周側には、上記カートリッジの先端部を外周側に押圧して撓ませることにより上記切刃の突出量を調整する振れ調整機構が備えられており、上記カートリッジの内周側を向く面の上記先端部と上記後端部の間には、工具回転方向後方側から前方側に向けて延びるスリットが形成されていて、このスリットは工具回転方向前方側に向かうに従いスリット深さが漸次深くなるように形成されていることを特徴とする穴加工工具。
2. 上記振れ調整機構は、両端部に雄ネジ部を有して一端部の雄ネジ部が上記工具本体に形成された雌ネジ穴に螺合させられる振れ調整ネジと、上記工具本体の上記カートリッジ取付座よりも内周側に収容されて上記カートリッジの内周側を向く面の上記先端部に当接するとともに上記振れ調整ネジの中心線に対して傾斜した傾斜面を有して該振れ調整ネジの他端部の雄ネジ部に螺合させられる調整クサビ部材とを備えており、上記振れ調整ネジの両端部の雄ネジ部は捩れの向きが同じでネジピッチが互いに異なる大きさとされていることを特徴とする請求項１に記載の穴加工工具。
3. 上記調整クサビ部材は、上記カートリッジ取付座の外周側を向く壁面から出没可能とされて上記カートリッジの内周側を向く面の上記先端部に当接する調整ピンと、上記振れ調整ネジの他端部の雄ネジ部に螺合させられて該振れ調整ネジの上記中心線方向に進退可能とされた調整クサビとを備えており、これら調整ピンと調整クサビとが、それぞれ上記振れ調整ネジの中心線に対して同じ方向に傾斜した上記傾斜面同士を互いに摺接させていることを特徴とする請求項２に記載の穴加工工具。

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