JP2013202749A - ボーリングバー - Google Patents

Abstract

【課題】クーラントの供給路の短縮を図って供給圧を維持するとともに、供給路の形成を容易とし、工具本体を高速回転させても安定的にクーラントを供給する。
【解決手段】軸線Ｏ回りに回転される工具本体１の先端に軸線Ｏに沿って延びる穴加工工具２が着脱可能に装着されるとともに、工具本体１の先端外周部には切刃３が配置されており、工具本体１の先端部には、軸線Ｏに沿って形成された装着穴６Ａの周りに軸線Ｏを含む平面に沿った複数のスリット６Ｅが形成されて先端部が拡縮径可能とされたコレット６が、装着穴６Ａおよびスリット６Ｅを工具本体１の先端に臨ませて取り付けられ、穴加工工具２は装着穴６Ａに挿入されて工具本体１に装着されるとともに、工具本体１の内部にはコレット６のスリット６Ｅに至るクーラントの供給路が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば４サイクルエンジンのシリンダーヘッドにおけるバルブステム穴の仕上げ加工とバルブシートの加工を同軸的に行う場合のような、工具本体の軸線に沿って延びる穴加工工具によって被削材の穴加工を行うとともに、この加工された被削材の加工穴の開口部を工具本体先端外周部に設けられた切刃によって切削加工するボーリングバーに関するものである。

このようなボーリングバーとして、例えば特許文献１には、工具本体に穴加工工具を挿入するための装着穴が軸線に沿って延びるように穿設されるとともに、この装着穴の後端側にはコレット穴が設けられ、このコレット穴に、チャック部材とコレットから構成されるコレットチャックが設けられて、このコレットチャックによって穴加工工具を保持するようにしたものが提案されている。

特許第４８７２５３４号公報

ところで、このようなボーリングバーによる穴加工と切削加工の際には、上記穴加工工具と切刃に切削油剤のようなクーラントを供給して、これら穴加工工具と切刃、および被削材の加工部位の冷却、潤滑を図るようにしており、特許文献１に記載のボーリングバーでも、工作機械の主軸から供給されたクーラントを、工具本体後端部のクーラントパイプから先端側に向けて形成されたクーラントの供給路を介して上記穴加工工具の外周面と上記切刃とに供給するようにしている。

ところが、この特許文献１に記載のボーリングバーでは、上述のように工具本体に穴加工工具を挿入するための装着穴が軸線に沿って形成されるとともに、この装着穴の後端側にはコレットチャックが収容されるコレット穴が形成されているため、クーラントの供給路はこれら装着穴やコレット穴を避けるように工具本体の軸線から離れて引き回された後に、切刃に向けて開口させられるとともに、工具本体先端部において装着穴の内周面に開口させられている。

このため、供給路が長くなることが避けられずに抵抗によって供給圧が減少してしまうおそれがあり、また、供給路を軸線に平行な方向や垂直な方向に曲折しなければならず、そのような供給路を工具本体に形成すること自体が容易ではない。さらに、工具本体が高速回転される場合には、遠心力の影響によって装着穴の内周面に開口した開口部から穴加工工具の外周面に安定的にクーラントを供給することができなくなるおそれもある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、クーラントの供給路の短縮を図って供給圧を維持することができるとともに、供給路の形成自体も容易であり、さらに工具本体を高速回転させても安定的にクーラントを供給することが可能なボーリングバー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工具本体の先端に上記軸線に沿って延びる穴加工工具が着脱可能に装着されるとともに、上記工具本体の先端外周部には切刃が配置され、上記穴加工工具によって被削材の穴加工を行うとともに、この加工された被削材の加工穴の開口部を上記切刃によって切削加工するボーリングバーであって、上記工具本体の先端部には、上記軸線に沿って形成された装着穴の周りに上記軸線を含む平面に沿った複数のスリットが形成されて先端部が拡縮径可能とされたコレットが、上記装着穴および上記スリットを上記工具本体の先端に臨ませて取り付けられていて、上記穴加工工具は上記装着穴に挿入されて上記工具本体に装着されるとともに、上記工具本体の内部には、上記コレットの上記スリットに至るクーラントの供給路が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ボーリングバーでは、穴加工工具を把持する各縮径可能なコレットが、特許文献１のように工具本体の後端側ではなく、工具本体の先端部に取り付けられていて、工具本体の先端に臨ませられたこのコレットの装着穴に穴加工工具は挿入されて取り付けられる。このため、クーラントの供給路を、これら穴加工工具やコレットを避けるために工具本体の軸線から離れて引き回す必要はなく、コレットの装着穴までは軸線に沿って形成することができる。

そして、このようにコレットの装着穴まで延ばされた供給路は上記スリットに至り、工具本体の先端に臨んだこのスリットから穴加工工具の外周面に吐出させられて、穴加工工具先端の穴加工切刃に供給される。従って、上記構成のボーリングバーによれば、工具本体における供給路の形成が容易となるとともに、供給路を短くして圧力損失を低減することができ、さらには工具本体が高速回転させられる場合でも、穴加工工具先端に向けて安定的にクーラントを供給することが可能となる。

また、上記装着穴の穴底に、上記工具本体からの上記穴加工工具の突出量を調整する調整ネジをねじ込むことにより、この調整ネジのねじ込み量を適正に設定して穴加工工具の後端を調整ネジに当接させた上で、コレットによって穴加工工具を把持することで容易に穴加工工具の突出量を調整することが可能となる。

ところで、こうして装着穴の穴底に調整ネジがねじ込まれている場合には、この調整ネジの先端に上述のように穴加工工具の後端が当接して突出量が調整されるので、これよりも先端側では工具本体の軸線に沿ってクーラントの供給路を形成することはできない。そこで、上記クーラントの供給路は、上記工具本体の後端側から少なくとも上記調整ネジまでは上記軸線に沿って延びていればよく、例えば調整ネジに後端側から供給路となる止まり穴を穿設しておいて、装着穴の穴底に臨む調整ネジの先端側で径方向に分岐させ、コレットのスリットに至るようにしてもよい。

以上、説明したように、本発明によれば、クーラントの供給路を工具本体の軸線に沿って形成することが可能で、容易に供給路を形成することができるとともに供給圧が低減するのを防ぐことができ、さらに工具本体を高速回転させても、穴加工工具に安定してクーラントを供給することが可能となる。

本発明の一実施形態を示す側断面図である。 図１に示す実施形態の正面図である。 図１に示す実施形態におけるコレットの側断面図である。

図１ないし図３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形成されて、図１に示すように先端部（図１において左側部分）が後端部（図１において右側部分）よりも小径とされるとともに間に先細りとなるテーパ部が形成された軸線Ｏを中心とする多段円柱状をなし、後端部には工具本体１を工作機械の主軸に取り付けるための取付部１Ａが形成されている。

このようなボーリングバーは、上記取付部１Ａを介して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、工具本体１先端部に軸線Ｏに沿って取り付けられたソリッドリーマ等の穴加工工具２により、４サイクルエンジンのシリンダーヘッドのような被削材に予め形成されたバルブステム穴のような下穴の仕上げ加工を行うとともに、工具本体１の先端外周部に設けられた切刃３により、上記シリンダーヘッドのバルブシートのようなこの下穴の開口部の加工を同軸的に行う。

ここで、工具本体１の先端部には、図２に示すように周方向に間隔をあけて３つの取付座１Ｂが形成されていて、これらの取付座１Ｂに、超硬合金等の硬質材料よりなる切刃チップ上に上記切刃３が形成された切刃部材３Ａがクランプネジ３Ｂによって着脱可能に取り付けられている。これらの切刃部材３Ａの切刃３は、それぞれ軸線Ｏ方向後端側に向かうに従い工具本体１の外周側に向かうように傾斜させられるとともに、軸線Ｏに対する傾斜角が小さいものから順に軸線Ｏ回りの回転軌跡が重なり合うようにされていて、上記下穴の開口部を多段に傾斜するように形成する。また、切刃部材３Ａの後端側には、軸線Ｏ方向に進退して切刃３の軸線Ｏ方向の位置を調整する切刃位置調整ネジ３Ｃが工具本体１にねじ込まれている。

一方、工具本体１の軸線Ｏ上には、先端部から後端部に向けて順に、コレット取付穴１Ｃと、クランプボルト挿通穴１Ｄと、クーラントパイプ取付穴１Ｅとが形成されていて、工具本体１を貫通している。このうち、コレット取付穴１Ｃの内周面は、工具本体１の先端に開口して後端側に向かうに従い、軸線Ｏに対して緩やかな一定の傾斜角で漸次縮径するテーパ面とされた後、一定の内径とされ、さらに一段僅かに縮径した後、再び上記一定内径に拡径するように形成されている。

また、クランプボルト挿通穴１Ｄは、コレット取付穴１Ｃの穴底から後端側に向けて、コレット取付穴１Ｃ後端側の上記一定内径よりも小さな一定内径で延びた後、一段拡径してコレット取付穴１Ｃ後端側の上記一定内径よりも大きな一定内径となる段付き穴とされている。さらに、クーラントパイプ取付穴１Ｅは、このクランプボルト挿通穴１Ｄ後端部の内径よりもさらに一段大きな一定内径とされて後端側に延び、拡縮径した後に工具本体１後端の上記取付部１Ａ後端面に開口している。

このクーラントパイプ取付穴１Ｅには、クーラントパイプ４がシール４Ａを備えた取付部材４Ｂを介して取付ボルト４Ｃにより取り付けられている。クーラントパイプ４および取付部材４Ｂは軸線Ｏ上の部分が断面円形に貫通した中空部４Ｄとされ、工作機械の主軸から供給される切削油剤等のクーラントをクランプボルト挿通穴１Ｄ後端側の一段拡径した部分に供給可能とされている。なお、このクランプボルト挿通穴１Ｄ後端側の一段拡径した部分からは、上記３つの取付座１Ｂに向けて切刃クーラント穴１Ｆがそれぞれ形成され、切刃３に向けて開口させられている。

クランプボルト挿通穴１Ｄには、後端側からコレットクランプボルト５が挿通されている。このコレットクランプボルト５は、クランプボルト挿通穴１Ｄ先端側の内径が小径の部分よりも小径で軸線Ｏ方向の長さが長くされた雄ネジ軸部５Ａと、このクランプボルト挿通穴１Ｄの小径部分よりは大径で、クランプボルト挿通穴１Ｄ後端側の一段拡径した部分よりは小径の頭部５Ｂを備えている。

また、頭部５Ｂの後端面には六角レンチ等の作業用工具に係合する六角穴状のボルト係合部５Ｃが形成されるとともに、このボルト係合部５Ｃの底面からは、雄ネジ軸部５Ａの先端に亙ってコレットクランプボルト５を軸線Ｏに沿って貫通する貫通穴５Ｄが形成されている。なお、ボルト係合部５Ｃの径はクーラントパイプ４および取付部材４Ｂの中空部４Ｄの内径よりも小さくされている。

一方、工具本体１先端のコレット取付穴１Ｃには、先端側からコレット６が挿入されて取り付けられている。コレット６は図３に示すように概略円筒状であり、ただし先端部の外周面は、コレット取付穴１Ｃ先端側の上記テーパ面と等しい傾斜角で後端側に向かうに従い漸次縮径するテーパ面とされている。また、このテーパ面の後端側には環状溝が形成されるとともに、この環状溝の後端側は、コレット取付穴１Ｃの一段僅かに縮径した部分に嵌挿可能な一定外径とされている。

また、コレット６の内周部の先端側は、穴加工工具２が装着される装着穴６Ａとされて工具本体１の先端に臨んで開口し、コレット６先端から軸線Ｏ方向に上記環状溝を超えた部分までが、穴加工工具２後端側のシャンク部２Ａが嵌挿可能な一定内径とされるとともに、これよりも後端側の部分は一段僅かに拡径した一定内径の拡径部６Ｂとされている。さらに、装着穴６Ａの穴底となるこの拡径部６Ｂの底面には一段縮径した雌ネジ部が開口していて後端側に調整ネジ取付部６Ｃが形成され、さらにこの調整ネジ取付部６Ｃの後端側は再び一段拡径させられた雌ネジ部が形成されて、上記コレットクランプボルト５の雄ネジ軸部５Ａが螺着されるクランプボルト取付部６Ｄとされている。

さらにまた、このコレット６先端から外周の環状溝を僅かに超えて内周の拡径部６Ｂの手前までの部分には、軸線Ｏを含む平面に沿うようにコレット６先端部の内外周を貫通する複数のスリット６Ｅが周方向に間隔をあけて形成されて工具本体１の先端に臨んで開口しており、これらのスリット６Ｅによって分割された部分が弾性変形することにより、コレット６の先端部は拡縮径可能とされている。本実施形態では、図２に示すように４つのスリット６Ｅが周方向に等間隔に形成されており、これらのスリット６Ｅの後端部はコレット６を径方向に貫通する丸穴状とされている。さらに、上記拡径部６Ｂから外周側にもコレット６を直径方向に貫通する丸穴状の連通穴６Ｆが形成されている。

また、装着穴６Ａの穴底に形成された上記調整ネジ取付部６Ｃには、工具本体１の先端からの穴加工工具２の突出量を調整する調整ネジ７がねじ込まれていて、この調整ネジ７の先端は装着穴６Ａの穴底から突出させられている。この調整ネジ７は、全長に亙って雄ネジが形成されたものであって、その後端面には、コレットクランプボルト５の貫通穴５Ｄよりも小さな径で、やはり六角レンチ等の作業用工具に係合する六角穴状のネジ係合部７Ａが形成されている。

さらに、このネジ係合部７Ａの底面から先端側に向けては、軸線Ｏに沿って調整ネジ７の先端側に延びた後、この調整ネジ７の先端部で直径方向に分岐して先端部外周面に２箇所で開口する分岐穴７Ｂが形成されている。なお、調整ネジ７先端部の分岐穴７Ｂの開口部周辺は、互いに平行かつ軸線Ｏにも平行な平面による面取り部７Ｃによって面取りされていて、この面取り部７Ｃは調整ネジ７のネジ部の外径よりも内周側に凹まされて先端側に開口させられている。

このようなボーリングバーを構成するには、まずクーラントパイプ４および取付部材４Ｂを取り外した状態で、工具本体１後端側からコレットクランプボルト５をクランプボルト挿通穴１Ｄに挿通して、その頭部５Ｂをクランプボルト挿通穴１Ｄ後端側の一段拡径した部分の底面に当接させるとともに、先端側からは調整ネジ７が調整ネジ取付部６Ｃにねじ込まれたコレット６をコレット取付穴１Ｃに挿入する。

さらに、このコレット６のクランプボルト取付部６Ｄにコレットクランプボルト５の雄ネジ軸部５Ａ先端の雄ネジ部をねじ込んで、コレット６の先端部が縮径しない程度にその外周面のテーパ面をコレット取付穴１Ｃ先端のテーパ面に密着させる。その後に、取付ボルト４Ｃにより取付部材４Ｂを介してクーラントパイプ４をクーラントパイプ取付穴１Ｅに取り付ける。また、各取付座１Ｂに切刃部材３Ａを取り付けて切刃３の軸線Ｏ方向の位置を切刃位置調整ネジ３Ｃにより調整する。

次いで、先端側から穴加工工具２のシャンク部２Ａをコレット６の装着穴６Ａに嵌挿し、その後端を調整ネジ７の先端に当接させる。ここで、穴加工工具２の突出量が所定の突出量と異なる場合には、工具本体１の後端側からクーラントパイプ４および取付部材４Ｂの中空部４Ｄとコレットクランプボルト５のボルト係合部５Ｃおよび貫通穴５Ｄを通して作業用工具を挿入して調整ネジ７のネジ係合部７Ａに係合させ、調整ネジ７を回転させることによって軸線Ｏ方向に進退させて、その先端にシャンク部２Ａ後端が当接した穴加工工具２の突出量を調整する。

しかる後、この作業用工具を引き抜き、次に工具本体１の後端側からクーラントパイプ４および取付部材４Ｂの中空部４Ｄを通してコレットクランプボルト５のボルト係合部５Ｃと係合する作業用工具を挿入してボルト係合部５Ｃに係合させる。そして、この作業用工具により、雄ネジ軸部５Ａ先端の雄ネジ部がクランプボルト取付部６Ｄにさらにねじ込まれるようにコレットクランプボルト５を回転させる。

すると、コレットクランプボルト５は頭部５Ｂがクランプボルト挿通穴１Ｄ後端側の一段拡径した部分の底面に当接しているためにコレット６が後端側に引き込まれ、その先端部外周のテーパ面がコレット取付穴１Ｃ先端部のテーパ面によって押圧されてコレット６先端部が縮径する。従って、これに伴い装着穴６Ａも縮径して穴加工工具２のシャンク部２Ａがコレット６により把持される。

このように穴加工工具２が装着された状態で、コレット６先端部のスリット６Ｅは完全に閉じずに隙間が空けられている。また、コレット６の外周のテーパ面後端側の環状溝よりもさらに後端側は、コレット取付穴１Ｃのテーパ面よりも後端側の一段僅かに縮径した部分に嵌挿可能な外径とされているため、この一段縮径した部分よりも先端側でコレット取付穴１Ｃ内周面とコレット６外周面との間にも隙間が形成され、コレット６の連通穴６Ｆはこの隙間に連通するように形成されている。

従って、このように構成されたボーリングバーにおいては、後端側のクーラントパイプ４および取付部材４Ｂの中空部４Ｄから先端側に向けて、コレットクランプボルト５のボルト係合部５Ｃおよび貫通穴５Ｄを通り、調整ネジ７内のネジ係合部７Ａ、分岐穴７Ｂ、および調整ネジ７先端部の面取り部７Ｃを介してコレット６の装着穴６Ａ後端側の一段僅かに拡径した拡径部６Ｂに連通するクーラントの供給路が形成される。

そして、この拡径部６Ｂでは、穴加工工具２のシャンク部２Ａ外周と装着穴６Ａ（拡径部６Ｂ）の内周との間にも隙間が空いているために、上記供給路はこの隙間から連通穴６Ｆに連通して上記コレット取付穴１Ｃ内周面とコレット６外周面との間の隙間に連なり、さらにコレット６外周の環状溝とスリット６Ｅ後端の丸穴からスリット６Ｅに至って、このスリット６Ｅの上記隙間から工具本体１の先端に開口することになる。

このため、工具本体１の取付部１Ａを工作機械の主軸に取り付ける際に、主軸に設けられた切削油剤等のクーラントの供給機構にクーラントパイプ４を連結することにより、リーマ等の穴加工工具２の外周面に沿って先端側にクーラントを供給することができ、この穴加工工具２の先端の図示されない切刃部や、この切刃部によって下穴から仕上げ加工されたバルブステム穴等の加工穴の冷却、潤滑を図ることができる。また、工具本体１先端部外周の切刃３にも切刃クーラント穴１Ｆからクーラントが供給されて冷却、潤滑が図られる。

そして、上記構成のボーリングバーでは、穴加工工具２を把持するコレット６が、工具本体１先端部のコレット取付穴１Ｃに取り付けられていて、工具本体１の先端に臨んで開口したこのコレット６の装着穴６Ａに穴加工工具２が挿入されて取り付けられており、上述のようにクーラントの供給路は、この装着穴６Ａの周りに形成された上記スリット６Ｅの隙間に至るように形成されている。このため、軸線Ｏに沿って延びるソリッドリーマ等の中実の穴加工工具２近くの工具本体１先端側までは、クーラントの供給路を工具本体１の軸線Ｏに沿って形成することができる。

従って、上記構成のボーリングバーによれば、このクーラントの供給路を極力短くしてクーラント供給の際の圧力損失を低減することができる。しかも、このクーラントの供給路は、工具本体１の先端で上記スリット６Ｅに至り、穴加工工具２の外周面に隣接して先端側向きに開口することになるため、工具本体１が高速回転させられる場合でも、穴加工工具２先端の切刃部に向けて効率的にクーラントを供給することができ、この切刃部や加工穴を確実に潤滑、冷却することが可能となる。

また、このようにクーラントの供給路が軸線Ｏに沿って延びる部分では、クーラントパイプ４および取付部材４Ｂの中空部４Ｄや、コレットクランプボルト５のボルト係合部５Ｃおよび貫通穴５Ｄ、あるいは調整ネジ７の分岐穴７Ｂの直径方向に分岐した部分までを直線上に形成することができる。このため、供給路が工具本体１内で曲折させられているような場合に比べ、クーラントの供給路を形成することも容易となる。

さらに、本実施形態では、穴加工工具２のシャンク部２Ａが挿入されるコレット６の装着穴６Ａの穴底に調整ネジ７がねじ込まれており、この調整ネジ７を回転させて軸線Ｏ方向に進退させ、その穴底からの突出量を調整した上で穴加工工具２のシャンク部２Ａ後端を当接させることにより、この穴加工工具２の工具本体１先端からの突出量を容易に調整することができる。

しかも、この調整ネジ７後端のネジ係合部７Ａまでは、上述のようにクーラントパイプ４および取付部材４Ｂの中空部４Ｄとコレットクランプボルト５のボルト係合部５Ｃおよび貫通穴５Ｄからなるクーラントの供給路が軸線Ｏに沿って延びている。このため、軸線Ｏに沿って六角レンチ等の作業用工具を挿入してネジ係合部７Ａに係合させることができ、複雑な機構を要さずに調整操作を容易に行うことができる。

なお、軸線Ｏに沿って延びる穴加工工具２のシャンク部２Ａが、こうして調整ネジ７の先端に当接するために、この調整ネジ７の先端まではクーラントの供給路を軸線Ｏに沿って延ばすことはできない。従って、本実施形態では、この調整ネジ７の先端側で分岐穴７Ｂを軸線Ｏに対する直径方向に分岐させ、その開口部に形成された面取り部７Ｃを介してコレット６の装着穴６Ａに連通させており、これにより工具本体１の後端側から先端のコレット６のスリット６Ｅに至るクーラントの供給路を確保することができる。

１ 工具本体
１Ｃ コレット取付穴
１Ｄ クランプボルト挿通穴
１Ｅ クーラントパイプ取付穴
１Ｆ 切刃クーラント穴
２ 穴加工工具
３ 切刃
４ クーラントパイプ
４Ｂ 取付部材
４Ｄ 中空部（クーラントの供給路）
５ コレットクランプボルト
５Ｃ ボルト係合部（クーラントの供給路）
５Ｄ 貫通穴（クーラントの供給路）
６ コレット
６Ａ 装着穴
６Ｂ 装着穴６Ａの拡径部（クーラントの供給路）
６Ｅ スリット（クーラントの供給路）
６Ｆ 連通穴（クーラントの供給路）
７ 調整ネジ
７Ａ ネジ係合部（クーラントの供給路）
７Ｂ 分岐穴（クーラントの供給路）
７Ｃ 面取り部（クーラントの供給路）
Ｏ 工具本体１の軸線
Ｔ 工具回転方向

Claims (3)

1. 軸線回りに回転される工具本体の先端に上記軸線に沿って延びる穴加工工具が着脱可能に装着されるとともに、上記工具本体の先端外周部には切刃が配置され、上記穴加工工具によって被削材の穴加工を行うとともに、この加工された被削材の加工穴の開口部を上記切刃によって切削加工するボーリングバーであって、上記工具本体の先端部には、上記軸線に沿って形成された装着穴の周りに上記軸線を含む平面に沿った複数のスリットが形成されて先端部が拡縮径可能とされたコレットが、上記装着穴および上記スリットを上記工具本体の先端に臨ませて取り付けられていて、上記穴加工工具は上記装着穴に挿入されて上記工具本体に装着されるとともに、上記工具本体の内部には、上記コレットの上記スリットに至るクーラントの供給路が形成されていることを特徴とするボーリングバー。
2. 上記装着穴の穴底には、上記工具本体からの上記穴加工工具の突出量を調整する調整ネジがねじ込まれていることを特徴とする請求項１に記載のボーリングバー。
3. 上記クーラントの供給路は、上記工具本体の後端側から少なくとも上記調整ネジまでは上記軸線に沿って延びていることを特徴とする請求項２に記載のボーリングバー。

Images