JP2013237153A

JP2013237153A - 内径加工工具および内径加工方法

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Publication number: JP2013237153A
Application number: JP2013182056A
Authority: JP
Inventors: Shoichiro Watanabe; 彰一郎渡辺; Hidehiko Nagaya; 秀彦長屋; Norio Aso; 典夫麻生; Yasuharu Imai; 康晴今井
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2013-11-28
Anticipated expiration: 2028-10-29
Also published as: JP5660175B2

Abstract

【課題】インサート着脱式の工具でもインサート着座安定性を損なうことなく、十分な量のクーラントを確実に切削部位に行き渡らせて冷却効果や潤滑効果の向上を図る。
【解決手段】回転軸線Ｌ回りに回転される被削材Ｗに形成された加工孔Ｈに挿入されて、加工孔Ｈの内周面を加工する内径加工工具であって、軸状に延びる工具本体１の先端部に、この工具本体１の中心軸線Ｏに対する径方向外周側に突出する切刃部４０が設けられるとともに、工具本体１の周方向においてこの切刃部４０が突出する位置から離れた位置には、中心軸線Ｏに直交するとともに切刃部４０が突出する突出方向に沿った軸直交平面Ｐに対してクーラントＣを噴出するクーラント穴１７Ａが、中心軸線Ｏに対する径方向において切刃部４０の突出方向とは異なる方向を向いて開口させられている。
【選択図】図９

Description

本発明は、回転する被削材に形成された加工孔の内周面を切削加工する内径加工工具および内径加工方法に関するものである。

このような内径加工工具としては、例えば特許文献１に、加工孔の内周面に溝入れ加工を行うものとして、工具本体の中心軸線に対する径方向外周側に突出するサポート部に溝入れインサートが着脱可能に装着されて切刃部とされたものが記載されている。ここで、この特許文献１に記載の内径加工工具では、上記溝入れインサートの着座面が載置されるサポート部の載置面に凹溝が形成されていて、この凹溝と着座面とによって形成される噴出孔を介してクーラント（切削液）を加工孔の内周面に供給し、インサートの切刃や該切刃による環状溝の切削部位の冷却や潤滑を図るようにしている。

特開平７−２３７００６号公報

しかしながら、このような内径加工工具、および該工具を用いた内径加工方法では、クーラントは、切刃部の切刃に連なる逃げ面の直下から上記環状溝内に供給されることになって、被削材の回転に伴い切刃から略１周したところで上記切削部位に供給されることになる。このため、こうして１周する間に、クーラントが飛散して十分に切削部位に行き渡らなかったり、クーラントが加熱されて切刃の冷却効果が損なわれてしまったりするおそれがある。

また、上記内径加工工具では上述のように溝入れインサートの着座面が載置される載置面に凹溝を形成して、この凹溝と着座面とによって形成される噴出孔からクーラントを噴出しているため、この噴出孔の大きさ（凹溝の幅）を載置面や着座面よりも大きくすることはできず、十分な量のクーラントを供給することが困難となる。さらに、載置面に凹溝が形成されることによってインサートの着座面積が削減されるとともに、この載置面とインサート着座面との間に潤滑性を有するクーラントが染み込むおそれもあって、インサートの着座安定性を損なうおそれもある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、たとえインサート着脱式の工具であってもインサート着座安定性を損なったりすることなく、十分な量のクーラントを確実に切削部位に行き渡らせて冷却効果や潤滑効果の向上を図ることが可能な内径加工工具および内径加工方法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、本発明の内径加工工具は、回転軸線回りに回転される被削材の上記回転軸線を中心に形成された加工孔に挿入されて、上記加工孔の内周面を加工する内径加工工具であって、軸状に延びる工具本体の先端部に、この工具本体の中心軸線に対する径方向外周側に突出する切刃部が設けられるとともに、該工具本体の周方向においてこの切刃部が突出する位置から離れた位置には、上記中心軸線に直交するとともに上記切刃部が突出する突出方向に沿った軸直交平面に対してクーラントを噴出するクーラント穴が、上記中心軸線に対する径方向において上記切刃部の突出方向とは異なる方向を向いて開口させられていることを特徴とする。

また、本発明の内径加工方法は、軸状に延びる工具本体の先端部に、この工具本体の中心軸線に対する径方向外周側に突出する切刃部が設けられた内径加工工具を、回転軸線回りに回転される被削材の上記回転軸線を中心に形成された加工孔に挿入して、上記切刃部が突出する突出方向に切り込ませることにより、上記加工孔の内周面を加工する内径加工方法であって、上記工具本体の周方向において上記切刃部が突出する位置から離れた位置から、上記中心軸線に直交するとともに上記切刃部の突出方向に沿った軸直交平面に対して、上記中心軸線に対する径方向において上記切刃部の突出方向とは異なる方向に向けてクーラントを噴出させて上記加工孔の内周面に供給することを特徴とする。

このように、回転する被削材に形成された加工孔の内周面を、内径加工工具の径方向外周側に突出する切刃部によって加工すると、この内周面には、工具本体の中心軸線に直交するとともに切刃部の突出方向に沿った上記軸直交平面との交差稜線に沿うようにして、該内周面から凹んだ溝が形成されることになる。そこで、本発明の内径加工工具および内径加工方法においては、この軸直交平面に向けてクーラントを噴出して遠心力で上記溝内に保持することにより、内径加工工具のクーラント穴が、工具本体の周方向において切刃部が突出する位置から離れた位置に、上記中心軸線に対する径方向において切刃部の突出方向とは異なる方向を向いて開口させられていて、かかる位置からこの異なる方向にクーラントが噴出されても、被削材の回転によってクーラントを確実に切削部位に行き渡らせることができる。

従って、このようにクーラント穴が、切刃部の突出する位置から離れた位置に、切刃部の突出方向とは異なる方向に開口させられることにより、本発明によれば、たとえ切刃部が溝入れ等のインサートを工具本体に着脱可能に装着して構成されるものであっても、この溝入れインサートの着座面や該着座面が載置される載置面によってクーラント穴の大きさが制限を受けたりすることがなく、十分な供給量でクーラントを噴出させることができる。また、クーラント穴を形成することによって切刃部の強度が損なわれたり、溝入れインサートを装着する場合にその着座安定性が損なわれたりすることもない。

ここで、本発明の内径加工工具において、上記クーラント穴は、上記中心軸線に沿って上記切刃部の突出方向に直交する軸平行平面を挟んで、上記工具本体の周方向において該切刃部とは反対側に開口させられているのが望ましい。内径加工工具を被削材の加工孔に挿入して切刃部の突出方向に切り込ませると、この突出方向に直交する軸平行平面を挟んで切刃部と反対側には、切込み量に応じた間隔が工具本体と加工孔の内周面との間に広がるので、加工穴内周面に形成される上記溝に向けて、この間隔部分を通して確実にクーラントを噴出して該溝に保持させることができる。

また、特にこのような場合には、上記クーラント穴は、上記中心軸線に沿って上記切刃部の突出方向に直交する軸平行平面に対し、上記軸線に対する径方向において上記切刃部の突出方向とは反対向きに開口させられているのが望ましい。クーラント穴が切刃部の突出方向と反対向きに開口していれば、クーラントが加工孔の内周面に供給されてから被削材の回転によって切刃部による切削部位に到達するまでを、最大でも被削材の回転の３／４周程度に抑えることができるので、クーラントの飛散や加熱を抑制することが可能となる。

さらに、上記クーラント穴は、上記軸直交平面に対して斜交する方向に上記クーラントを噴出するように形成されるのが望ましく、これにより、工具本体の中心軸線方向における切刃部とクーラント穴開口部の位置も異なる位置とすることができるので、切刃部の位置においてクーラント穴が開口することにより工具本体の剛性が損なわれたりするのも防ぐことができる。さらにまた、上記切刃部が、上記回転軸線を中心に連続して１周する環状溝を上記加工孔の内周面に形成する溝入れ切刃部であれば、噴出させられたクーラントを上記環状溝により確実に保持して切削部位に行き渡らせることができる。

以上説明したように、本発明によれば、切刃部の強度やインサートを取り付けたときの安定性を損なったりすることなく、十分な量のクーラントを確実に切削部位に行き渡らせて冷却効果や潤滑効果を向上させることができ、これにより切削抵抗の低減を図るとともに切刃部の寿命を延長して安定的かつ円滑な内径加工を促すことが可能となる。

本発明の内径加工工具の第１の実施形態を示す斜視図である。図１に示す実施形態の平面図である。図１に示す実施形態を他方の側面１４側から見た側面図である（他方のクーラント穴１７Ｂは図示が略されている。）。図１に示す実施形態を一方の側面１３側から見た側面図である。図１に示す実施形態を中心軸線Ｏ方向先端側から見た図である。図１に示す実施形態を中心軸線Ｏ方向後端側から見た図である。図１に示す実施形態により内径加工を行う場合の本発明の内径加工方法の一実施形態を説明する（ａ）工具本体１の中心軸線Ｏ方向先端側から見た図、（ｂ）工具本体１を平面視に見た図である。図１に示す実施形態により内径加工を行う場合の本発明の内径加工方法の一実施形態を説明する（ａ）工具本体１の中心軸線Ｏ方向先端側から見た図、（ｂ）工具本体１を平面視に見た図である。図１に示す実施形態により内径加工を行う場合の本発明の内径加工方法の一実施形態を説明する（ａ）工具本体１の中心軸線Ｏ方向先端側から見た図、（ｂ）工具本体１を平面視に見た図である。本発明の内径加工工具の第２の実施形態を示す斜視図である。図１０に示す実施形態の平面図である。図１０に示す実施形態を他方の側面１４側から見た側面図である（他方のクーラント穴１７Ｂは図示が略されている。）。図１０に示す実施形態を一方の側面１３側から見た側面図である。図１０に示す実施形態を中心軸線Ｏ方向先端側から見た図である（他方のクーラント穴１７Ｂは図示が略されている。）。図１０に示す実施形態を中心軸線Ｏ方向後端側から見た図である。

図１ないし図６は本発明の内径加工工具の第１の実施形態を示すものであり、図７ないし図９はこの第１の実施形態の内径加工工具を用いた本発明の内径加工方法の一実施形態を説明するものである。本実施形態の内径加工工具において、その工具本体１は、中心軸線Ｏを中心とした外形が略円柱状をなすホルダ１０と、このホルダ１０の先端部（図２、図４において左側部分、図３においては右側部分）に着脱可能に取り付けられるヘッド部材２０とから構成されるとともに、このヘッド部材２０にさらに着脱可能に切削インサート３０が取り付けられて、上記中心軸線Ｏに対する一の半径方向（図２における下方向、図５においては右方向、図６においては左方向）を突出方向として突出する切刃部４０が構成されている。

ホルダ１０は鋼材等から形成されていて、その後端部（図２、図４において右側部分、図３においては左側部分）が円柱状のままのシャンク部１１とされ、ただしその上下部には中心軸線Ｏに平行かつ互いにも平行で上記突出方向に沿った一対の平坦な切欠面１２が形成されている。そして、これらの切欠面１２によって回り止めされた状態でシャンク部１１が保持されることにより、当該ホルダ１０は工作機械に固定される。

また、このホルダ１０の先端部は、上記中心軸線Ｏに垂直で上記切欠面１２に平行な２方向（図２における上下方向、図５、図６における左右方向）のうち上記突出方向側を向く一方の側面１３が、シャンク部１１の外径よりも内周側に大きく切り欠かれるように形成されるとともに、この側面１３以外の、中心軸線Ｏを挟んで上記突出方向とは反対側を向く他方の側面１４と、上下面１５、１６とは、該一方の側面１３よりは中心軸線Ｏに対して大きな径で、ただしシャンク部１１の外径よりは僅かに小さくなるような外径とされている。

なお、このホルダ１０先端部の上面１５には、先端側に向かうに従い僅かに下面１６側に向かうように緩やかに傾斜する傾斜面１５Ａが形成されるとともに、この傾斜面１５Ａとホルダ１０の先端面との交差稜線部には、この傾斜面１５Ａよりも急勾配でさらに先端側に向かうに従い下面１６側に傾斜する底面を有する座ぐり部１５Ｂが先端側に開口するように形成されていて、この座ぐり部１５Ｂの底面には図示されないネジ孔が垂直に形成されている。また、上記他方の側面１４のシャンク部１１側には、上記中心軸線Ｏ方向に延びる楕円球面状に凹んだ有底の窪み（ディンプル）１４Ａが形成されている。

さらに、このホルダ１０の先端面は、その下面１６側に凸部１６Ａが形成されている以外は中心軸線Ｏに垂直な平坦面とされるとともに、この先端面と上記一方の側面１３と下面１６とが交差する角部には、側面１３から一段凹むようにして上記切欠面１２に垂直な方向（図４〜６における上下方向）に延びる凹部１６Ｂが形成されている。なお、上記一方の側面１３は、この凹部１６Ｂが形成された先端側においては中心軸線Ｏに平行で切欠面１２に対しては垂直な方向に延びる平坦面とされるとともに、これよりも後端側のシャンク部１１との間の部分は、シャンク部１１の半径よりも大きな半径をなして上記突出方向側に僅かに膨らむ円筒面状とされている。

また、ヘッド部材２０は鋼材等よりなり、外形平板状の本体２１の下側縁にホルダ１０先端面の上記凸部１６Ａが嵌り込むＬ字状の凹部２１Ａが形成されるとともに、該本体２１の一側面には、上記凹部１６Ｂに嵌り込む長方形板状の凸部２１Ｂが垂直に突出するように一体に形成された構成とされている。そして、このように凹部２１Ａに凸部１６Ａを、凹部１６Ｂに凸部２１Ｂを嵌り込ませるようにして上記一側面をホルダ１０先端面に密着させ、先端側から中心軸線Ｏ方向に本体２１に挿通された２つの取付ネジ２２Ａと、上記突出方向側から長方形板状の上記凸部２１Ｂに垂直に挿通された２つの取付ネジ２２Ｂとが、ホルダ１０先端部に形成された図示されないネジ孔にねじ込まれることで、ヘッド部材２０は、その本体２１の厚さ方向を中心軸線Ｏ方向に向けて、このホルダ１０先端部に取り付けられて固定される。

こうして取り付けられたヘッド部材２０の本体２１には、ホルダ１０の中心軸線Ｏ周辺から上記突出方向側に延びるスリット状のインサート取付座２３が、本体２１を上記厚さ方向に貫通して該突出方向側に開口するように形成されている。従って、このようなインサート取付座２３によって本体２１は、上記凸部２１Ｂを含んで取付ネジ２２Ａ、２２Ｂが挿通される下顎部２４と、この下顎部２４に上記突出方向とは反対側で接続させられるとともにインサート取付座２３を挟んで対向配置される上顎部２５とに分けられることになる。

上顎部２５は、その突出方向側を向く面が、下顎部２４側に向かうに従いこの突出方向側に向けて漸次突出するような凹曲面状に形成されており、ただしその突端は、中心軸線Ｏに対する径方向において、シャンク部１１がなす円柱の外径よりも内側に位置するようにされている。これに対して、下顎部２４の突出方向側を向く面は、中心軸線Ｏを中心とした略凸円弧面をなすように形成されていて、しかもこの凸円弧の半径はシャンク部１１がなす円柱の半径よりも大きくされて上記突出方向に突出させられている。なお、これら上下顎部２４、２５の突出した部分の中心軸線Ｏ方向の厚さは、後述する切削インサート３０の切刃３１の長さより小さくされる。

また、上顎部２５の上面には、ヘッド部材２０がホルダ１０先端部に取り付けられた取付状態で、上記座ぐり部１５Ｂの底面とともに円形をなす底面を有する座ぐり部２５Ａが形成されており、ただしこの座ぐり部２５Ａ側の底面は上記座ぐり部１５Ｂ側の底面よりも一段突出するように段差を持たされている。さらに、この上顎部２５におけるホルダ１０先端面と密着させられる上記一側面には、この一側面から凹むとともに上記突出方向側に向けて延びて、上顎部２５の突出方向側を向く上記凹曲面の基端側に開口する断面Ｕ字状の凹溝２５Ｂが形成されている。

このような上下顎部２４、２５の間に形成されるインサート取付座２３は、これら下顎部２４と上顎部２５との互いに対向する上下面が上記突出方向側からみてそれぞれ凸Ｖ字状に形成されるとともに、この突出方向とは反対側のインサート取付座２３の奥には、突出方向側を向く当接面がこれら上下面間に形成されている。さらに、この当接面から突出方向の反対側に向けては、インサート取付座２３の間隔よりも小さな間隔の幅のスリット２３Ａが、本体２１の突出方向とは反対側を向く側面には達することなく、上下顎部２４、２５の接続部２６が残されるように形成されている。

ここで、このスリット２３Ａは、図５に示すように上記突出方向とは反対側に向けて上顎部２５側に曲折しつつ、この突出方向とは反対側で上記取付ネジ２２Ａの１つが挿通される本体２１の挿通孔と同軸の円弧状をなして延びるように形成されている。なお、このスリット２３Ａがなす円弧の中心角は２０°〜５０°の範囲とされるのが望ましい。また、このスリット２３Ａと本体２１の突出方向反対側を向く側面との間に残される上記接続部２６は、その肉厚（スリット２３Ａがなす円弧に沿った方向の厚さ）が、中心軸線Ｏ方向にホルダ１０の後端側に向かうに従い漸次大きくなるようにされている。

また、このヘッド部材２０の本体２１には、上記一側面とは反対の、ホルダ１０に取り付けられた状態で先端側に向けられる他側面に、周回りに連続した内壁面と、この内壁面にその全周に亙って連なる底面とを有して、当該ヘッド部材２０の本体２１を貫通することなく上記他側面から凹む凹所２７が複数形成されている。なお、このような凹所２７は、ホルダ１０の先端面と密着する上記一側面に形成されていてもよいが、こうして両側面に凹所２７を形成する場合には、これらの凹所２７は各側面に対向する方向から見て互いに異なる形状に形成されるのが望ましい。また、複数の凹所２７は、その側面からの凹み深さが異なるものとされていてもよい。

このような凹所２７を備えたヘッド部材２０の本体２１は、例えば鋼材の原料微粉末と樹脂等のバインダーを混練して流動性を持たせた素材を、ヘッド部材２０の形状を反転させた分割金型内に射出成形した後、加熱によりバインダーを除去して原料微粉末を焼結する、ＭＩＭ（ＭｅｔａｌＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｏｌｄｉｎｇ）法によって製造することができる。なお、特にこうして本体２１をＭＩＭ方によって製造する場合には、上記凹所２７の容積は、該凹所２７の形成されていない本体２１の体積の２％〜１５％の範囲とされるのが望ましく、また焼結後に本体２１の表面にはショットピーニングを施すのが望ましい。

このように形成されたヘッド部材２０の上記インサート取付座２３に取り付けられる切削インサート３０は、超硬合金等の硬質材料により外形が断面略方形の角棒状に形成され、その下面と上面中央部とは断面凹Ｖ字状に形成されて、インサート取付座２３の凸Ｖ字状をなす上下顎部２４、２５の上下面に互いのＶ字の二等分線を一致させるようにして当接可能とされている。また、上面の両端部には、中央部よりも一段後退した位置にそれぞれすくい面が形成され、これらのすくい面の両端縁部に、溝入れ加工に使用される切刃３１が形成されている。

このような切削インサート３０は、上述のようにその下面と上面中央部とをインサート取付座２３の上下顎部２４、２５の上下面にそれぞれ摺接させるようにして、両端部の切刃３１のうち一方を上記突出方向に向け、該突出方向側から中心軸線Ｏに垂直な径方向に沿ってインサート取付座２３に挿入され、他方の切刃３１に連なる切削インサート３０の端面が中心軸線Ｏを越えてインサート取付座２３の上記当接面に当接したところで、中心軸線Ｏに対する径方向に位置決めされて該インサート取付座２３に着座させられる。

次いで、上記座ぐり部１５Ｂのネジ孔に有頭のクランプネジ３２をねじ込み、その頭部によって上顎部２５の座ぐり部２５Ａを押圧することで、接続部２６を支点として上顎部２５が下顎部２４側に撓むように弾性変形させられて、その上下面で押圧されてクランプされるように切削インサート３０はインサート取付座２３に固定される。さらに、こうしてクランプされた状態で、突出方向に向けられた切削インサート３０の一方の切刃３１は、ホルダ１０の中心軸線Ｏと平行に配置されるとともに、中心軸線Ｏからの距離が下顎部２４の突出方向側を向く面がなす凸円弧の半径よりも僅かに大きくなるようにして、当該内径加工工具において中心軸線Ｏから最も径方向外周側に突出し、上述のように切刃部４０を構成する。

そして、さらに工具本体１のホルダ１０には、その後端面から中心軸線Ｏに沿って先端側に向け、工作機械側から給送されるクーラント（切削油剤）供給するクーラント穴１７が形成されており、このクーラント穴１７は本実施形態ではホルダ１０の先端部内で図２に示すように２つに分岐していて、そのうち一方のクーラント穴１７Ａが、工具本体１の周方向において切刃部４０が突出する位置から離れた位置に、中心軸線Ｏに対する径方向において上記突出方向とは異なる方向を向いて開口し、該中心軸線Ｏに直交するとともに切刃部４０の上記突出方向に沿った軸直交平面Ｐに対してクーラントＣを噴出するようにさせられている。

ここで、本実施形態におけるこの分岐したクーラント穴１７Ａは、ホルダ１０の後端面から中心軸線Ｏに沿って延びるクーラント穴１７よりは小径とされており、該中心軸線Ｏに沿って上記突出方向に直交する軸平行平面Ｑを挟んでは、図２に示すように工具本体１の周方向において切刃部４０とは反対側に開口させられていて、具体的に本実施形態ではホルダ１０先端部の他方の側面１４と上面１５との間の部分に開口させられている。なお、このクーラント穴１７Ａは、上記クーラント穴１７の先端から外周側に向かうに従い先端側に向かうように傾斜して一直線状に延びており、従って上記軸直交断面Ｐに対して斜交する方向にクーラントＣを噴出するように開口させられる。

また、こうして中心軸線Ｏに沿ったクーラント穴１７から分岐して一直線状に真っ直ぐ工具本体１外周面に開口させられることにより、このクーラント穴１７Ａは、中心軸線Ｏに対する径方向の向きが、上記軸平行平面Ｑに対して切刃部４０の突出方向とは反対向きに開口させられることになる。例えば、本実施形態では、突出した切刃３１から中心軸線Ｏ回りにそのすくい面が向く方向（図５において反時計回り方向）に向けて約１３５°の位置（軸平行断面Ｑから同方向に約４５°の位置）に、中心軸線Ｏに対する径方向に向けて開口させられている。

なお、本実施形態では、上述のようにホルダ１０後端面から延びるクーラント穴１７はホルダ１０先端部で２つに分岐しており、こうして分岐したうち他方のクーラント穴１７Ｂは、上記軸平行平面Ｑを挟んでクーラント穴１７Ａとは反対側（切刃部４０の突出方向側）に向けて延びていて、ホルダ１０の先端面において、この先端面に密着させられるヘッド部材２０の本体２１の上記一側面に形成された上記凹溝２５Ｂに連通する位置に開口させられている。

さらに、こうしてホルダ１０先端面に開口したクーラント穴１７Ｂからは、該先端面においても突出方向に延びる凹溝１７Ｃが上記凹溝２５Ｂに沿うようにして形成されて、このホルダ１０先端部の上記突出方向側を向く一方の側面１３に開口させられている。なお、この凹溝１７Ｃは、例えば側面１３への開口部においてホルダ１０先端面への開口幅が凹溝２５Ｂよりも大きい断面半円形とされ、またその溝深さはこの側面１３への開口部に向かうに従い、すなわち突出方向側に向かうに従い漸次浅くなるようにされている。

このようなインサート着脱式の内径加工工具を用いた本発明の内径加工方法の一実施形態では、まず図７（ａ）に矢線で示すように回転軸線Ｌ回りに回転される被削材Ｗに形成された加工孔Ｈ内に、工具本体１のホルダ１０先端部を、図７（ｂ）に矢線で示すように中心軸線Ｏが回転軸線Ｌと平行となるように、かつ突出した切刃部４０も含めてこの先端部が加工孔Ｈと干渉しないように、該加工孔Ｈに切刃部４０によって溝入れ加工を施す位置まで挿入する。

次いで、図８（ｂ）に矢線で示すように、切刃部４０の上記突出方向に向けて中心軸線Ｏに垂直に工具本体１を送り出して切刃３１を加工孔Ｈの内周面に切り込ませると、加工孔Ｈの内周面には上記軸直交平面Ｐに沿うように溝入れ加工によって溝Ｇが、回転軸線Ｌを中心に連続して１周する環状に形成される。そこで、上記クーラント穴１７を介してクーラント穴１７Ａ、１７Ｂの開口部からクーラントＣを噴出すると、このうち工具本体１の周方向において切刃部４０が突出する位置から離れた位置のクーラント穴１７Ｂからは、上記軸直交平面Ｐに対して、中心軸線Ｏに対する径方向において上記突出方向とは異なる方向に向けてクーラントＣが噴出されることになり、こうして噴出したクーラントＣは軸直交平面Ｐに沿った上記溝Ｇ内に供給されることになる。

そして、このように溝Ｇ内に供給されたクーラントＣは、被削材Ｗの回転による遠心力で該溝Ｇ内に保持されつつ、この被削材Ｗの回転に伴って切刃部４０の切刃３１による切削部位に到達するので、上記構成の内径加工工具およびこれを用いた内径加工方法では、この切削部位における切刃３１や被削材Ｗの冷却および潤滑を効果的に行うことができる。また、こうして上記軸直交平面Ｐに向けてクーラントＣが噴出されることにより、例えば本実施形態のように該軸直交平面Ｐに対して斜交する方向にクーラントＣを噴出するようにクーラント穴１７Ａが形成されていても、図９に示すように溝Ｇがある程度の深さに形成されるまでは、この溝ＧにクーラントＣを供給することができる。

従って、このようにクーラント穴１７Ｂが、切刃部４０の突出する位置から離れた位置に、突出方向とは異なる方向に開口させられていても切削部位にクーラントＣを確実に供給することができるため、例えばこの切刃部４０の突出した上下顎部２４、２５の突出方向を向く面に開口するようにクーラント穴を形成したりする場合のように、該クーラント穴の大きさがこの上下顎部２４、２５の厚さによって制限を受けたりすることがなく、またこのようなクーラント穴を形成することにより、切刃部４０の剛性が損なわれたり、切削インサート３０の着座安定性が阻害されたりすることもない。

このため、クーラント穴１７Ａの開口面積を大きく確保することができて、十分な量のクーラントＣを切削部位に供給することができる。しかも、クーラントＣは溝Ｇ内に保持されて遠心力により飛散することなく確実に切削部位に供給されるとともに、切刃部４０とは異なる位置に供給されるため、被削材Ｗの回転により供給位置から１周する前に切削部位に達するため、クーラントＣが加熱されて冷却効果が損なわれることもない。従って、上記構成の内径加工工具および内径加工方法によれば、潤滑によって切削抵抗の低減を図るとともに、冷却によって切刃部４０の寿命を延長することができて、安定的かつ円滑な内径加工を促すことが可能となる。

また、本実施形態では、このクーラント穴１７Ａが、上記軸平行平面Ｑを挟んで工具本体１の切刃部４０とは反対側に開口させられているので、この切刃部４０をその突出方向に加工孔Ｈの内周面に切り込ませると、図７〜図９に示したようにこの軸平行平面Ｑを挟んで切刃部４０と反対側には、切込み量に応じた間隔が徐々に広がることになる。このため、この広がった間隔部分を通して、加工孔Ｈの内周面に形成された溝Ｇに対して確実にクーラントＣを噴出して保持させることができ、より十分な量のクーラントＣを切削部位に供給することができる。

しかも、特にこうしてクーラント穴１７Ａを軸平行平面Ｑを挟んで切刃部４０とは反対側に開口させたのに加え、本実施形態ではこのクーラント穴１７Ａが径方向に開口する向きも、この軸平行平面Ｑに対して切刃部４０の突出方向とは反対向きとされており、これによりクーラントＣは、この軸平行平面Ｑを挟んで切刃部４０とは反対側で加工孔Ｈ内周面に供給されることになる。従って、たとえ切刃部４０から中心軸線Ｏ回りに被削材Ｗの回転方向側に９０°の位置にクーラントＣが供給されても、この位置から切削部位に達するまでを３／４周程度に抑えることができる。

このため、例えば特許文献１のようにクーラントが１周しなければ切削部位に達しないのに対して、クーラントＣが飛散したり加熱されたりするのを確実に抑制することができる。しかるに、クーラント穴１７Ａが軸平行平面Ｑを挟んで切刃部４０とは反対側に形成されていても、この軸平行平面Ｑに対して切刃部４０の突出方向と同じ側を向いて開口していると、切刃部４０から被削材Ｗの回転方向側に９０°未満の位置にクーラントＣが供給されるおそれが生じる。

一方、本実施形態の上記クーラント穴１７Ａが工具本体１の中心軸線Ｏ方向に開口する向きは、上記軸直交平面Ｐに対して斜交する方向にクーラントＣを噴出するように形成されている。従って、工具本体１の切刃部４０が位置するこの軸直交平面Ｐ上には、クーラント穴１７Ａが形成されることがないので、切削負荷が作用するこの切刃部４０の位置における工具本体１の剛性を向上させることができ、内径加工時に工具本体１に振動が生じたりして加工精度が損なわれたりするのも防ぐことができる。

さらにまた、本実施形態の切刃部４０は、インサート取付座２３に溝入れ加工用の切削インサート３０が取り付けられた溝入れ切刃部とされており、回転軸線Ｌに対する径方向への切込みにより、加工孔Ｈの内周面にはこの回転軸線Ｌを中心に連続して１周する環状の溝Ｇが形成されることになる。特に、本実施形態では、切削インサート３０の切刃３１が中心軸線Ｏに平行とされて、加工孔Ｈの内周面には断面「コ」字状の溝Ｇが形成されるため、該溝Ｇに供給されたクーラントＣは、この溝Ｇから回転軸線Ｌ方向にも、またこの加工孔Ｈの周方向にも流れ出ることが少なくなり、一層効率的に切削部位にクーラントＣを供給することが可能となる。

また、本実施形態では、このようなクーラント穴１７Ａに加えて、クーラント穴１７から分岐した他方のクーラント穴１７Ｂが突出する切刃部４０の基端側に開口するように形成されており、このクーラント穴１７ＢからもクーラントＣが噴出させられるので、一層の潤滑、冷却効果の向上を図ることができる。しかも、このクーラント穴１７Ｂは、切削インサート３０が装着されるヘッド部材２０の本体２１に形成された凹溝２５Ｂに連通して、この凹溝２５Ｂに案内されるように切刃３１による切削部位に向け、直接的に供給されるので、さらに効果的な潤滑や冷却を促すことができる。

また、こうしてクーラント穴１７Ｂに連通してクーラントＣを案内する凹溝２５Ｂは、本実施形態ではホルダ１０の先端に取り付けられるヘッド部材２０に形成されており、このヘッド部材２０の本体２１が上述のようなＭＩＭ法によって形成される場合には、射出成形の分割金型に凹溝２５Ｂを形成する突条を形成しておくだけでよく、例えばヘッド部材２０がホルダ１０と一体形成されている場合のように、クーラント穴１７から分岐するクーラント穴１７Ｂをドリル等によって直線状に形成した後に、このクーラント穴１７Ｂからさらに曲折する穴を形成するとともに、この曲折した穴以外のクーラント穴１７Ｂの開口部を封止したりするのに比べ、その形成を容易にすることができる。

ただし、本実施形態ではこのようにクーラント穴１７を２つに分岐させて他方のクーラント穴１７Ｂを形成しているが、上記クーラント穴１７Ａによって十分な冷却、潤滑が可能であれば、この他方のクーラント穴１７Ｂを設ける必要はない。また、本発明は、上述のような溝入れ加工のみに限定されるものではなく、例えば比較的小さな切込みで切刃３１を切り込ませた後、工具本体１を回転軸線Ｌ方向に送り出して加工孔Ｈの内周面を所定の内径に加工する内径加工にも適用することができる。

さらにまた、上述のようにクーラント穴１７Ａを軸直交平面Ｐに対して斜交する方向にクーラントＣを噴出するように形成するのに代えて、この軸直交平面Ｐに沿ってクーラントＣが噴出させられるように、該軸直交平面Ｐ上の工具本体１の外周面にクーラント穴１７Ａがこの軸直交平面Ｐに沿って延びて開口するように形成されていてもよい。この場合には、切刃３１の切込みによる工具本体１の回転軸線Ｌに対する径方向の位置や、あるいは内径の異なる加工孔Ｈに加工を行う場合などでも、切刃部４０によって形成された溝Ｇに一層確実にクーラントＣを供給することが可能となる。

特に、本実施形態のようにヘッド部材２０がホルダ１０と別体とされた工具本体１において、このような軸直交平面Ｐ上に開口するクーラント穴１７Ａを形成するには、上記クーラント穴１７Ｂと同様にクーラント穴１７Ａをホルダ１０の先端面に開口するように形成するとともに、このクーラント穴１７Ａに連通する凹溝を、工具本体１の周方向において切刃部４０が突出する位置から離れた位置に、この切刃部４０の突出方向とは異なる方向を向いて開口し、上記軸直交平面Ｐに対してクーラントＣを噴出するように、該軸直交平面Ｐ上に沿って形成すればよい。

次に、図１０ないし図１５は、本発明の内径加工工具の第２の実施形態を示すものであり、図１ないし図６に示した第１の実施形態と共通する要素には同一の符号を配して説明を省略する。すなわち、本実施形態の内径加工工具は、工具本体１のホルダ１０がシャンク部１１からヘッド部１８にかけて一体に形成されていて、第１の実施形態のような別体のヘッド部材２０を有することがなく、このホルダ１０のヘッド部１８先端に直接形成されたインサート取付座２３に切削インサート３０が着脱可能に装着されて、中心軸線Ｏに対する径方向に突出する切刃部４０が形成されている。

ここで、上記ヘッド部１８には、その先端面から後端側に向けて上面１５側に向かうように傾斜して延びるスリット１９が、該ヘッド部１８を上記突出方向からその反対側に貫通するように形成されていて、このスリット１９のヘッド部１８先端面への開口部に形成されたインサート取付座２３に切削インサート３０が挿入され、スリット１９を垂直に貫通するように上面１５の傾斜面１５Ａから挿通されたクランプネジ３２がヘッド部１８にねじ込まれることで、切削インサート３０はクランプされて固定される。

そして、本実施形態ではクーラント穴１７Ａは、このヘッド部１８の上記突出方向とは反対側を向く他方の側面１４に形成された窪み１４Ａ内に開口するように形成されていて、工具本体１の周方向において切刃部４０が突出する位置から離れた位置に、軸直交平面Ｐに対してクーラントＣを噴出するように、中心軸線Ｏに対する径方向において切刃部４０の突出方向とは異なる方向を向いて開口させられている。なお、本実施形態のクーラント穴１７Ａは、周方向においては中心軸線Ｏを挟んで切刃部４０とは略正反対の位置に、また径方向においても上記突出方向に対して中心軸線Ｏを挟んで略正反対向きに開口するように形成されている。

このような第２の実施形態の内径加工工具においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第１の実施形態のようにヘッド部材２０を必要とせず、これを固定するための取付ネジ２２Ａ、２２Ｂも必要としないので、部品数の削減を図ってコストの削減を図ることもできる。なお、これら第１、第２の実施形態では、切刃部４０が切削インサート３０を装着することによって構成されているが、例えば硬質の切刃部材がろう付け等によって接合されたろう付け工具や、切刃部４０自体が工具本体１に一体に形成されたソリッドの内径加工工具に本発明を適用することも勿論可能である。

１工具本体
１０ホルダ
１１シャンク部
１３ホルダ１０先端部の一方の側面
１４ホルダ１０先端部の他方の側面
１７（１７Ａ、１７Ｂ）クーラント穴
２０ヘッド部材
２１ヘッド部材２０の本体
２２Ａ、２２Ｂ取付ネジ
２３インサート取付座
３０切削インサート
３１切削インサート３０の切刃
４０切刃部
Ｏ工具本体１の中心軸線
Ｐ軸直交平面
Ｑ軸平行平面
Ｗ被削材
Ｈ加工孔
Ｇ溝
Ｃクーラント
Ｌ被削材Ｗの回転軸線

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の内径加工工具は、回転軸線回りに回転される被削材の上記回転軸線を中心に形成された加工孔に挿入されて、上記加工孔の内周面を加工する内径加工工具であって、軸状に延びる工具本体の先端部に、この工具本体の中心軸線に対する径方向外周側に突出する切刃部が設けられるとともに、該工具本体の周方向においてこの切刃部が突出する位置から離れた位置には、上記中心軸線に直交するとともに上記切刃部が突出する突出方向に沿った軸直交平面に対してクーラントを噴出する一方のクーラント穴が、上記中心軸線に対する径方向において上記切刃部の突出方向とは異なる方向を向いて開口させられているとともに、突出する上記切刃部の基端側には、上記突出方向側に向けて延びる他方のクーラント穴が開口させられていることを特徴とする。

また、本発明の内径加工方法は、軸状に延びる工具本体の先端部に、この工具本体の中心軸線に対する径方向外周側に突出する切刃部が設けられた内径加工工具を、回転軸線回りに回転される被削材の上記回転軸線を中心に形成された加工孔に挿入して、上記切刃部が突出する突出方向に切り込ませることにより、上記加工孔の内周面を加工する内径加工方法であって、上記工具本体の周方向において上記切刃部が突出する位置から離れた位置に開口する一方のクーラント穴から、上記中心軸線に直交するとともに上記切刃部の突出方向に沿った軸直交平面に対して、上記中心軸線に対する径方向において上記切刃部の突出方向とは異なる方向に向けてクーラントを噴出させるとともに、突出する上記切刃部の基端側に上記突出方向側に向けて延びるように開口する他方のクーラント穴からもクーラントを噴出させて、上記加工孔の内周面に供給することを特徴とする。

このように、回転する被削材に形成された加工孔の内周面を、内径加工工具の径方向外周側に突出する切刃部によって加工すると、この内周面には、工具本体の中心軸線に直交するとともに切刃部の突出方向に沿った上記軸直交平面との交差稜線に沿うようにして、該内周面から凹んだ溝が形成されることになる。そこで、本発明の内径加工工具および内径加工方法においては、この軸直交平面に向けてクーラントを噴出して遠心力で上記溝内に保持することにより、内径加工工具の上記一方のクーラント穴が、工具本体の周方向において切刃部が突出する位置から離れた位置に、上記中心軸線に対する径方向において切刃部の突出方向とは異なる方向を向いて開口させられていて、かかる位置からこの異なる方向にクーラントが噴出されても、被削材の回転によってクーラントを確実に切削部位に行き渡らせることができる。

従って、このように上記一方のクーラント穴が、切刃部の突出する位置から離れた位置に、切刃部の突出方向とは異なる方向に開口させられることにより、本発明によれば、たとえ切刃部が溝入れ等のインサートを工具本体に着脱可能に装着して構成されるものであっても、この溝入れインサートの着座面や該着座面が載置される載置面によって一方のクーラント穴の大きさが制限を受けたりすることがなく、十分な供給量でクーラントを噴出させることができる。また、この一方のクーラント穴を形成することによって切刃部の強度が損なわれたり、溝入れインサートを装着する場合にその着座安定性が損なわれたりすることもない。さらに、本発明では、このような一方のクーラント穴に加えて、他方のクーラント穴が、突出する切刃部の基端側に開口するように形成されており、この他方のクーラント穴からもクーラントが噴出させられるので、一層の潤滑、冷却効果の向上を図ることができる。

ここで、本発明の内径加工工具において、上記一方のクーラント穴は、上記中心軸線に沿って上記切刃部の突出方向に直交する軸平行平面を挟んで、上記工具本体の周方向において該切刃部とは反対側に開口させられているのが望ましい。内径加工工具を被削材の加工孔に挿入して切刃部の突出方向に切り込ませると、この突出方向に直交する軸平行平面を挟んで切刃部と反対側には、切込み量に応じた間隔が工具本体と加工孔の内周面との間に広がるので、加工穴内周面に形成される上記溝に向けて、この間隔部分を通して確実にクーラントを噴出して該溝に保持させることができる。

また、特にこのような場合には、上記一方のクーラント穴は、上記中心軸線に沿って上記切刃部の突出方向に直交する軸平行平面に対し、上記軸線に対する径方向において上記切刃部の突出方向とは反対向きに開口させられているのが望ましい。この一方のクーラント穴が切刃部の突出方向と反対向きに開口していれば、クーラントが加工孔の内周面に供給されてから被削材の回転によって切刃部による切削部位に到達するまでを、最大でも被削材の回転の３／４周程度に抑えることができるので、クーラントの飛散や加熱を抑制することが可能となる。

さらに、上記一方のクーラント穴は、上記軸直交平面に対して斜交する方向に上記クーラントを噴出するように形成されるのが望ましく、これにより、工具本体の中心軸線方向における切刃部と一方のクーラント穴開口部の位置も異なる位置とすることができるので、切刃部の位置においてこの一方のクーラント穴が開口することにより工具本体の剛性が損なわれたりするのも防ぐことができる。さらにまた、上記切刃部が、上記回転軸線を中心に連続して１周する環状溝を上記加工孔の内周面に形成する溝入れ切刃部であれば、噴出させられたクーラントを上記環状溝により確実に保持して切削部位に行き渡らせることができる。

従って、このように一方のクーラント穴１７Ａが、切刃部４０の突出する位置から離れた位置に、突出方向とは異なる方向に開口させられていても切削部位にクーラントＣを確実に供給することができるため、例えばこの切刃部４０の突出した上下顎部２４、２５の突出方向を向く面に開口するようにクーラント穴を形成したりする場合のように、該クーラント穴の大きさがこの上下顎部２４、２５の厚さによって制限を受けたりすることがなく、またこのようなクーラント穴を形成することにより、切刃部４０の剛性が損なわれたり、切削インサート３０の着座安定性が阻害されたりすることもない。

なお、本発明は、上述のような溝入れ加工のみに限定されるものではなく、例えば比較的小さな切込みで切刃３１を切り込ませた後、工具本体１を回転軸線Ｌ方向に送り出して加工孔Ｈの内周面を所定の内径に加工する内径加工にも適用することができる。

Claims

回転軸線回りに回転される被削材の上記回転軸線を中心に形成された加工孔に挿入されて、上記加工孔の内周面を加工する内径加工工具であって、軸状に延びる工具本体の先端部に、この工具本体の中心軸線に対する径方向外周側に突出する切刃部が設けられるとともに、該工具本体の周方向においてこの切刃部が突出する位置から離れた位置には、上記中心軸線に直交するとともに上記切刃部が突出する突出方向に沿った軸直交平面に対してクーラントを噴出するクーラント穴が、上記中心軸線に対する径方向において上記切刃部の突出方向とは異なる方向を向いて開口させられていることを特徴とする内径加工工具。
上記クーラント穴は、上記中心軸線に沿って上記切刃部の突出方向に直交する軸平行平面を挟んで、上記工具本体の周方向において該切刃部とは反対側に開口させられていることを特徴とする請求項１に記載の内径加工工具。
上記クーラント穴は、上記中心軸線に沿って上記切刃部の突出方向に直交する軸平行平面に対し、上記軸線に対する径方向において上記切刃部の突出方向とは反対向きに開口させられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内径加工工具。
上記クーラント穴は、上記軸直交平面に対して斜交する方向に上記クーラントを噴出することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の内径加工工具。
上記切刃部は、上記回転軸線を中心に連続して１周する環状溝を上記加工孔の内周面に形成する溝入れ切刃部であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の内径加工工具。
軸状に延びる工具本体の先端部に、この工具本体の中心軸線に対する径方向外周側に突出する切刃部が設けられた内径加工工具を、回転軸線回りに回転される被削材の上記回転軸線を中心に形成された加工孔に挿入して、上記切刃部が突出する突出方向に切り込ませることにより、上記加工孔の内周面を加工する内径加工方法であって、上記工具本体の周方向において上記切刃部が突出する位置から離れた位置から、上記中心軸線に直交するとともに上記切刃部の突出方向に沿った軸直交平面に対して、上記中心軸線に対する径方向において上記切刃部の突出方向とは異なる方向に向けてクーラントを噴出させて上記加工孔の内周面に供給することを特徴とする内径加工方法。