JP2014054678A - Finishing processing tool for prepared hole - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、下穴の内周面を切削により仕上げ加工する工具に関するものであり、特に、アルミニウム製や鋳鉄製の鋳造物の鋳抜き穴のように切削工具に対する切削抵抗の変動が大きい穴加工や、下穴の内周面に潤滑用溝,キー溝等の凹部が形成されているために断続切削になる穴加工を高精度で、しかも能率良く行い得る切削工具に関するものである。 The present invention relates to a tool that finishes an inner peripheral surface of a pilot hole by cutting, and in particular, drilling with a large variation in cutting resistance with respect to a cutting tool such as a cast hole of an aluminum or cast iron casting. In addition, the present invention relates to a cutting tool capable of performing hole drilling that is intermittently cut with high accuracy and efficiency because recesses such as lubrication grooves and key grooves are formed on the inner peripheral surface of the prepared hole.
工具保持装置に片持ち状態で保持させた切削工具により、寸法精度の低い下穴を、要求精度を満たし得る切削加工穴(以下、仕上げ穴と称する)とするためには、従来、荒切削加工および仕上げ切削加工の2工程を必要とし、加工所要時間が長くなることを避け得なかった。その上、場合によっては荒加工用の設備と仕上げ加工用の設備との両方が必要となり、設備費用も増大することがあった。 Conventionally, in order to make a pilot hole with low dimensional accuracy a cutting hole that can satisfy the required accuracy (hereinafter referred to as a finishing hole) with a cutting tool held in a cantilevered state by a tool holding device, rough cutting is conventionally performed. In addition, it requires two steps of finish cutting and inevitably increases the time required for processing. In addition, in some cases, both roughing equipment and finishing equipment are required, which may increase equipment costs.
この問題に対処するための対策の一つとして、例えば、工具本体の外周に3つ以上の切刃を等角度間隔で備えるとともに、それら切刃の互いに隣接するものの間にそれぞれガイドパッドを備えた切削工具が使用されている。下記特許文献1に記載の切削工具がその一例であり、この種の切削工具を使用すれば、切削抵抗の半径方向成分が切削工具全体として良好にバランスするとともに、切刃による切削によって形成された仕上げ穴の内周面にガイドパッドが摺接して切削工具をガイドするため、精度の高い仕上げ穴を得ることができる。 As one of measures for coping with this problem, for example, three or more cutting edges are provided at equiangular intervals on the outer periphery of the tool body, and guide pads are provided between the cutting blades adjacent to each other. Cutting tools are being used. The cutting tool described in the following Patent Document 1 is an example, and if this type of cutting tool is used, the radial component of the cutting resistance is well balanced as the whole cutting tool and is formed by cutting with a cutting edge. Since the guide pad slides on the inner peripheral surface of the finishing hole to guide the cutting tool, a highly accurate finishing hole can be obtained.
しかしながら、発明者等の実験によって、切削により発生した切屑が、ガイドパッドの摺接面と仕上げ穴の内周面との間に噛み込まれ、仕上げ穴の内周面に擦り傷が発生したり、ガイドパッドの寿命を低下させたりする不都合が生じる場合があることが判明した。
そこで、図11に示すように、ガイドパッド160の下穴仕上げ加工工具の仕上げ穴に対する相対回転方向における前方の位置に、ガイドパッド160に沿って並ぶ多数のクーラント噴出孔162を形成し、あるいは図12に示すように、ガイドパッド164の摺接面166の中央にガイドパッド164の長手方向に平行に延びる長手形状のクーラント噴出口168を形成し、それらクーラント噴出孔162やクーラント噴出口168からクーラントを噴出させることを試みた。それによって、切屑がガイドパッドの摺接面と仕上げ穴の内周面との間に噛み込まれることをある程度防止し得ることを確認できたが、同時に、未だ十分とは言えないことが判明した。
本発明は、以上の事情を背景として、切削抵抗の半径方向成分が全体として良好にバランスするとともに、切刃による切削によって形成された仕上げ穴の内周面にガイドパッドが摺接して切削工具をガイドすることにより、精度の高い仕上げ穴を得ることができる切削工具において、切屑がガイドパッドの摺接面と仕上げ穴の内周面との間に噛み込まれることをさらに良好に防止することを課題として為されたものである。
However, as a result of experiments by the inventors, chips generated by cutting are bitten between the sliding contact surface of the guide pad and the inner peripheral surface of the finish hole, and scratches are generated on the inner peripheral surface of the finish hole. It has been found that there may be inconveniences such as reducing the life of the guide pad.
Therefore, as shown in FIG. 11, a large number of
In the present invention, against the background described above, the radial component of the cutting resistance is well balanced as a whole, and the cutting pad is slidably contacted with the inner peripheral surface of the finished hole formed by cutting with the cutting blade. In a cutting tool that can obtain a highly accurate finished hole by guiding, it is possible to further prevent chips from being caught between the sliding contact surface of the guide pad and the inner peripheral surface of the finished hole. It was made as an issue.
この課題は、被保持部において工具保持装置に片持ち状に保持され、切削加工部において被加工物の下穴の内周面を切削加工する切削工具であって、切削加工部が、(a)工具本体の外周に可及的に等角度間隔で設けられた3つ以上の切刃と、(b)前記工具本体の外周に可及的に等角度間隔で、軸方向に延びる姿勢で、かつ、軸方向に関して前記切刃の各々より被保持部側に位置してそれぞれ設けられ、前記切刃による切削加工によって形成された仕上げ穴の内周面に摺接し、仕上げ穴に対して切削加工部をガイドする3つ以上のガイドパッドとを含む下穴仕上げ加工工具を、さらに、(c)前記3つ以上のガイドパッドの各々の、当該下穴仕上げ加工工具の仕上げ穴に対する相対回転方向における前方を向いた面である前面に沿って、かつ、各ガイドパッドのほぼ全長にわたって連続して延びる状態でそれぞれ設けられ、クーラントを仕上げ穴の内周面に向かって噴出するクーラント噴出口を含むものとすることにより解決される。
切刃およびガイドパッドは、それらの機能を良好に果たさせる上で、それぞれ3つ以上とすることが必要である。加工すべき下穴の直径が比較的小さい場合は、加工工具の直径も小さく制限されるため、構造上3つより多くすることは難しが、下穴の直径が大きくなるに従って3つより多くすることが容易となり、かつそうすることが望ましい場合が多くなる。そして、切刃とガイドパッドとが共に3つずつの場合は、工具本体の周方向において、切刃の互いに隣接するもの同士の間に1つずつのガイドパッドを設けることが必然となるが、さらに多くの切刃やガイドパッドを設ける場合は、いずれか一方の数を他方の数より多くすることが可能である。
This problem is a cutting tool that is held in a cantilevered manner by a tool holding device in a held portion, and that cuts the inner peripheral surface of a prepared object's prepared hole in the cutting portion, where the cutting portion is (a ) Three or more cutting blades provided at an equiangular interval as possible on the outer periphery of the tool body, and (b) an attitude extending in the axial direction at an equiangular interval as much as possible on the outer periphery of the tool body, In addition, each of the cutting blades is positioned closer to the holding portion with respect to the axial direction, and is in sliding contact with the inner peripheral surface of the finished hole formed by cutting with the cutting blade, and is cut into the finished hole. A pilot hole finishing tool including three or more guide pads for guiding a portion; and (c) each of the three or more guide pads in a rotational direction relative to the finish hole of the pilot hole finishing tool. Along the front, which is the front-facing surface, and each guide Respectively provided in a state extending continuously over substantially the entire length of the head, it is solved by shall include coolant spout for ejecting toward the inner circumferential surface of the hole finishing coolant.
The cutting blade and the guide pad need to be three or more in order to perform their functions satisfactorily. If the diameter of the pilot hole to be machined is relatively small, the diameter of the machining tool is also limited to a small size. Therefore, it is difficult to increase the diameter to more than three because of the structure, but as the diameter of the pilot hole increases, the diameter is increased to more than three. And it is often desirable to do so. And when there are three each of the cutting blade and the guide pad, it is inevitable that one guide pad is provided between the adjacent ones of the cutting blades in the circumferential direction of the tool body. When more cutting blades and guide pads are provided, the number of either one can be larger than the other.
なお、切刃は切削抵抗の半径方向成分を工具全体としてバランスさせるために、また、ガイドパッドはガイド機能を良好に果たさせるために、原則としてそれぞれ等角度間隔で設けることが望ましいのであるが、例えば、ガイドパッドが等角度間隔で4つ設けられた加工工具によって潤滑用溝が直径方向に隔たった2カ所に存在する下穴を加工する場合には、1対のガイドパッドが共に潤滑用溝に対向する状態で、他の1対のガイドパッドが仕上げ穴の直径方向に隔たって互いにほぼ平行な2カ所に摺接する状態となって、実質的にガイドパッドの案内機能が失われてしまう時期が生じることがある。また、切刃についても、複数の切刃が下穴の内周面を切削する時期に、それら複数の切刃の反対側に位置する複数の切刃が内周面の凹部に丁度対向するというように、切削抵抗の半径方向成分の著しいアンバランスが生じる時期が生じることもある。このような事態の発生を回避する等の目的で、ガイドパッドや切刃の配設間隔を意図的に等角度から不等角度に変更することが望ましい場合があり、前記「可及的に等角度間隔で」は、このような場合に、等角度間隔の原則から外れる量をできるかぎり少なくしつつ不等角度間隔にすることまで排除するものではないことを意味する。 In principle, it is desirable to provide the cutting blades at equiangular intervals in order to balance the radial component of the cutting force as a whole tool, and to ensure that the guide pad performs the guide function satisfactorily. For example, when machining a pilot hole with two lubrication grooves separated in the diametrical direction by a machining tool having four guide pads provided at equiangular intervals, a pair of guide pads are used for lubrication. In a state of facing the groove, the other pair of guide pads are in sliding contact with two substantially parallel positions separated from each other in the diameter direction of the finishing hole, and the guide pad guiding function is substantially lost. Time may occur. Also, with regard to the cutting blade, at the time when the plurality of cutting blades cut the inner peripheral surface of the pilot hole, the plurality of cutting blades positioned on the opposite side of the plurality of cutting blades are just opposite to the recesses on the inner peripheral surface. As described above, there may be a period when a significant imbalance of the radial component of the cutting force occurs. For the purpose of avoiding the occurrence of such a situation, it may be desirable to intentionally change the arrangement interval of the guide pad and the cutting blade from an equal angle to an unequal angle. “In angular spacing” means that in such a case, the amount of deviation from the principle of equiangular spacing is as small as possible, but not even unequal angular spacing is excluded.
本発明に係る加工工具においては、切削抵抗の半径方向成分が加工工具全体として良好にバランスするとともに、切刃の切削によって形成された仕上げ穴の内周面にガイドパッドが摺接して加工工具をガイドするため、精度の高い仕上げ穴を得ることができるという従来の加工工具の利点を享受し得るとともに、仕上げ穴の内周面に擦り傷が発生したり、ガイドパッドの寿命が低下したりするという不都合の発生を良好に防止することができる。
クーラント噴出口は、各ガイドパッドの前面に沿って、ガイドパッドのほぼ全長にわたって連続して延びる状態で形成されため、クーラントはガイドパッドの前面に沿って仕上げ穴の内周面に向かって噴出するのであるが、ガイドパッドの摺接面は仕上げ穴の内周面に摺接しているため、ガイドパッドと内周面との間の隙間は無視し得るほど小さく、クーラントは必然的にガイドパッドの前面から遠ざかる向きに流れざるを得ないことになる。すなわち、下穴仕上げ加工工具と下穴との相対回転につれて、ガイドパッドは内周面に対して相対的に前進するのであるが、クーラントはそのガイドパッドの前進速度より大きい速度で内周面に対して前進することとなり、かつ、図12に示すように、ガイドパッド164の摺接面166にクーラント噴出口168を形成する場合に比較して、クーラントの噴出量を多くすることが容易であるため、各ガイドパッドの前方の切刃によって形成された切屑を強力に押し流し、切屑がガイドパッドの摺接面と仕上げ穴の内周面との隙間に噛み込まれることを防止する。それによって、仕上げ穴の内周面に切屑の噛み込みによる擦り傷が発生すること、およびガイドパッドの寿命低下が良好に防止されるのである。
この効果を得るためには、クーラント噴出口が、ガイドパッドの全長にわたって延びる状態で形成されることが望ましいが、例えば、後述の実施形態におけるように、ガイドパッドが工具本体の先端面より突出して設けられる等の理由で、完全に全長にわたって形成することができない場合は、噴出口がガイドパッドより短くされることもあり得る。そのような場合でも、噴出口から噴出したクーラントはすべてがガイドパッドの前面に直角な方向に流れるわけではなく、一部はガイドパッドの長手方向の成分を有する方向に流れるため、この流れによっても切屑の噛み込みが防止される。したがって、クーラント噴出口はガイドパッドの全長の80%以上の長さで形成されればよく、90%以上とされることが望ましい。前記「ほぼ全長にわたって」とはこのことを意味する。
In the processing tool according to the present invention, the radial component of the cutting resistance is well balanced as the entire processing tool, and the guide pad slides on the inner peripheral surface of the finished hole formed by cutting the cutting edge. In order to guide, it is possible to enjoy the advantages of conventional machining tools that can obtain a finished hole with high accuracy, and scratches are generated on the inner peripheral surface of the finished hole, and the life of the guide pad is reduced. The occurrence of inconvenience can be satisfactorily prevented.
The coolant spout is formed so as to extend continuously along the front surface of each guide pad over substantially the entire length of the guide pad, so that the coolant sprays along the front surface of the guide pad toward the inner peripheral surface of the finish hole. However, since the sliding surface of the guide pad is in sliding contact with the inner peripheral surface of the finish hole, the gap between the guide pad and the inner peripheral surface is negligibly small, and the coolant is inevitably in the guide pad. It must flow in the direction away from the front. That is, as the pilot hole finishing tool and the pilot hole rotate relative to each other, the guide pad advances relative to the inner peripheral surface, but the coolant moves to the inner peripheral surface at a speed higher than the advance speed of the guide pad. In contrast, as shown in FIG. 12, it is easy to increase the amount of coolant injection as compared to the case where the
In order to obtain this effect, it is desirable that the coolant jet port is formed so as to extend over the entire length of the guide pad. For example, as in the embodiment described later, the guide pad protrudes from the tip surface of the tool body. If it is not possible to form the entire length because it is provided or the like, the ejection port may be shorter than the guide pad. Even in such a case, not all of the coolant ejected from the ejection port flows in a direction perpendicular to the front surface of the guide pad, and part of the coolant flows in a direction having a longitudinal component of the guide pad. Chip biting is prevented. Therefore, the coolant jet outlet may be formed with a length of 80% or more of the total length of the guide pad, and is preferably 90% or more. The term “almost over the entire length” means this.
以下、本発明の一実施形態を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施形態の他、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した態様で実施することができる。
本実施形態は、アルミニウム製の鋳造物に形成された図8に二点鎖線で示す段付下穴2の仕上げ加工を1つの切削工具により行い、実線で示す段付仕上げ穴4に仕上げる形態である。段付下穴2には予め面取り8が形成されており、本実施形態においては、小径部10および大径部12の内周面の仕上げ加工と、段付き部の肩面14およびヌスミ16と大径部12の開口端の面取り17との切削加工とが行われる。また、小径部10の内周面と、大径部12の内周面および肩面14とには、直径方向に隔たった2カ所ずつに、潤滑用溝となるべき凹部18,19が形成されており、これらの箇所において切削が断続する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the present invention can be implemented in a mode in which various modifications are made based on the knowledge of those skilled in the art, in addition to the following embodiments.
In the present embodiment, the stepped
図1に、本実施形態の切削工具20の全体を示すが、この切削工具20は、図示を省略する工具保持装置により保持される基端部としてのテーパシャンク22を備え、自由端側に切削加工部を備えている。切削加工部は、段付下穴2の小径部10を加工する第1段加工部24と大径部12を加工する第2段加工部26とを備えている。被加工物たる鋳造物が回転させられてもよいが、本実施形態においては切削工具20が回転させられるものとする。
FIG. 1 shows an
第1段加工部24は、図3から明らかなように、3つの切刃30と3つのガイドパッド32とを備えている。3つの切刃30は工具本体34の外周部に120°の角度間隔で配設され、それら3つの切刃30の互いに隣合う2つずつの間の中央位置に1つずつのガイドパッド32が配設されており、結局、ガイドパッド32も120°の角度間隔で配設されている。切刃30は小径部10の内周面を切削加工するものであり、ガイドパッド32は切刃30により仕上げ加工された小径部10の内周面上を摺動して切削工具20をガイドするものである。
As is apparent from FIG. 3, the first
各切刃30は、図2および図3から明らかなように、それぞれカートリッジ36に着脱可能に取り付けられた切削チップ38によって形成されており、カートリッジ36が締付ねじ40によって工具本体34の取付座42に固定されるのであるが、カートリッジ36と取付座42との間にはスペーサ44が介在させられ、さらに、取付座42に形成されたガイド溝48とスペーサ44との間に調整駒50が介在させられている。ガイド溝48と調整駒50との底部の互いに接触する面は工具本体34の中心軸線に対して傾斜させられているとともに、調整駒50と工具本体34との間には調整ねじ52が介在させられている。調整ねじ52の調整駒50と工具本体34とにそれぞれ螺合する2つのねじ部のピッチが互いに異ならされており(左右逆ねじとされてもよい)、調整ねじ52の回転操作により、調整駒50のガイド溝48内における位置が変えられて、切刃30の半径方向(切削工具20の半径方向であり、以下同様とする。)位置が調整される。また、切刃30の軸方向(切削工具20の軸方向であり、以下同様とする。)位置は、カートリッジ36に螺合され、頭部が工具本体34の受面に当接させられた調整ねじ54の回転操作により、カートリッジ36の軸方向位置が変えられることにより調整される。
As apparent from FIGS. 2 and 3, each cutting
なお、軸方向に関して、切刃30の自由端側の端縁がガイドパッド32の自由端側の端面より僅かに自由端側に位置するようにされているため、切削工具20が段付下穴2に進入させられる(この方向を前進方向とする)とき、ガイドパッド32は必ず切刃30によって切削加工された穴の内周面に摺接し、切削工具20が後退させられるとき、切刃30はガイドパッド32から出外れた部分の内周面に接触するが、実質的な切削は行わない。上記調整ねじ54の回転操作によるカートリッジ36の軸方向位置の変更を、切刃30のガイドパッド32に対する軸方向位置の調整に利用することができる。
さらに付言すれば、スペーサ44を厚さの異なるものと交換し、あるいはスペーサ44を研削加工することによっても、切刃30の半径方向位置を調整することができる。
In addition, since the edge on the free end side of the
In addition, the radial position of the
一方、ガイドパッド32は、図2および図3に示すように、締付ねじ60によって取付座62に取り付けられているが、取付座62とガイドパッド32との間には調整くさび64が介在させられ、この調整くさび64を取付座62に沿って移動させることにより、ガイドパッド32の半径方向位置を調整し得るようにされている。工具本体34には、図5および図6に拡大して示すように、軸方向に対して傾斜した雌ねじ穴66が形成され、その雌ねじ穴66に調整ねじ68が螺合されている。雌ねじ穴66は、図5に示すように一部が切り欠かれているが、雌ねじ穴66と調整ねじ68とは半周を超える部分において螺合させられている。一方、調整くさび64には、調整ねじ68の両端面の一部ずつと係合する欠70が形成されており、調整ねじ68が回転操作により雌ねじ穴66内において進退させられるにつれて、調整くさび64が取付座62に沿って進退させられ、それによりガイドパッド32が平行移動により半径方向に移動させられて、半径方向位置が調整される。そのために、調整くさび64の長手方向の中間部には長穴72が形成され、締付ねじ60によって調整くさび64の移動が妨げられないようにされている。
On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 3, the
ガイドパッド32の取付座62は図5に示すように溝状を成しているが、その取付座62の一方の溝側面80には図7に拡大して示すように段付部82が形成されて、溝の幅が開口近傍部において底近傍部に比較して広くされている。一方、ガイドパッド32の溝側面80に対向するガイドパッド側面84には、図5および図6に示すように、長手方向のほぼ全長にわたってクーラント溝86が形成され、このクーラント溝86が全長にわたって上記段付部82と対向している。クーラント溝86は、ガイドパッド32の内部に形成されたクーラント通路88および調整くさび74の長穴72により、工具本体34内の枝クーラント通路90に連通させられており、枝クーラント通路90は主クーラント通路92に連通している。他のガイドパッド32およびそれらのクーラント通路も同様に構成されており、主クーラント通路92には、さらに図2に示すように、前記取付座42の切刃30近傍に開口する枝クーラント通路94も連通している。結局、主クーラント通路92には、3本ずつの枝クーラント通路90と枝クーラント通路94とが連通していることとなり、その上、第2段加工部26の枝クーラント通路も連通しているのであるが、主クーラント通路92の横断面積はこれらすべての枝クーラント通路の横断面積の和より大きく、すべての枝クーラント通路には主クーラント通路92の内圧がそのまま作用する。そして、ガイドパッド32のクーラント通路88の横断面積,クーラント溝86の横断面積,および段付部82とガイドパッド32の側面との間の細長い隙間(クーラント噴出口96と称する)の開口面積は、記載の順序が後のものほど小さくなっている。したがって、クーラント噴出口96には主クーラント通路92の内圧がほぼそのまま作用することとなり、クーラントが勢いよく噴出する。
The mounting
ガイドパッド側面84は図7(a)に示すように一平面とすることも可能であるが、図7(b)に示すように、工具本体34の外周面と同じ半径方向位置に段付部98を設けることが望ましい。発明者は図7(a)の形態と図7(b)の形態との両方について実験を行ったのであるが、前者の形態においては稀にではあるが細い切屑100がクーラント噴出口96へ侵入することがあるのに対し、後者の形態においてはそのような事態の発生が良好に回避されることが判明したのである。
The guide
ガイドパッド32は、クーラント溝86やクーラント通路88が形成される部分である基部102と、小径部10の内周面と摺接する摺接部104とから成っており、基部102は炭素鋼製であるが、摺接部104は超硬合金製とされ、さらに表面である摺接面106にはダイヤモンドライクカーボンのコーティングが施されている。ダイヤモンドライクカーボンは、耐摩耗性,耐溶着性に優れており、摩擦係数が小さいため、被加工物に疵を付けることを良好に回避することができる。
The
第2段加工部26は、図2および図4から明らかなように、3つずつの切刃110,112を備えている。切刃110は前記大径部12の内周面と前記肩面14とを切削加工するものであり、切刃112は面取り17を切削加工により形成するものである。切刃110は、カートリッジ114に着脱可能に取り付けられた切削チップ116により形成され、切刃112は、カートリッジ118に着脱可能に取り付けられた切削チップ120により形成されている。切削チップ116とカートリッジ114との間には調整機構122が設けられて、切刃110の半径方向位置の調整が行われ、カートリッジ114および118と工具本体34との間にそれぞれ調整機構124および126が設けられて、切刃110および112の軸方向位置の調整が行われる。この点は前記第1段加工部24における切刃30についてと同様であるため、詳細な説明は省略するが、切削チップ116の調整機構122は平行移動型とされて半径方向位置の調整に伴って切刃110の傾きが変化しないようにされている。
As is apparent from FIGS. 2 and 4, the second
上記構成の切削工具20によって、図8に示す段付下穴2が段付仕上げ穴4に切削加工される。
まず、第1段加工部24によって小径部10の内周面130の仕上げ加工が開始される。先に説明したように、切刃30はガイドパッド32より僅かに切削工具20の先端側に位置するようにされているため、切刃30が内周面130の切削を開始する瞬間には、ガイドパッド32は内周面130に接触しないが、僅かに内周面130が形成されれば、ガイドパッド32の先端部がその内周面130に摺接を開始し、以後はガイドパッド32によって第1段加工部24が案内されつつ内周面130の仕上げ加工が行われる。やがて、切刃30が小径部10から面取り8に対応する位置まで抜け出し、小径部10の仕上げ加工が終了する。
The stepped
First, finishing of the inner
続いて、第2段加工部26の切刃110による大径部12の内周面132の仕上げ加工が開始される。第2段加工部26にはガイドパッドは設けられていないが、切刃110による内周面132の仕上げ加工時にも、第1段加工部24のガイドパッド32が小径部10の内周面130に摺接しているため、切削工具20の案内、ひいては第2段加工部26の案内が継続して行われる。やがて、切刃110による肩面14およびヌスミ16の仕上げ加工が行われ、所定の位置まで前進させられた後は、切削工具20が後退させられる。先に説明したように、小径部10の内周面130の加工開始当初は、ガイドパッド32の案内機能が不十分であるため、その部分の内周面130の寸法精度は必ずしも十分ではない場合もあるが、その部分は肩面14の切削によって除去され、好都合である。
大径部12の内周面132の仕上げ加工の最終段階において、切刃112による面取り17の形成が行われ、段付下穴2の段付仕上げ穴4への切削加工が終了する。
Subsequently, finishing of the inner
At the final stage of finishing of the inner
以上のようにして仕上げ加工が行われるのであるが、段付下穴2は鋳造によって形成されたものであるため寸法精度が高くはなく、内周面には不規則な凹凸が存在する上、図8(a)に示すように、小径部10の内周面の直径方向に隔たった2カ所には潤滑用溝として機能する凹部18が、また、大径部12の内周面と肩面との直径方向に隔たった2カ所には潤滑用溝として機能する凹部19がそれぞれ形成されている。そして、凹部18と凹部19とは互いに90°形成位置を異にしている。そのため、切削工具20の各切刃30,110,112に作用する切削抵抗の変動が激しいのであるが、第1段加工部24においても、第2段加工部26においても、3つずつの切刃30,110,112がそれぞれ120°の等角度間隔で配設されているため、各切刃の切削抵抗の半径方向成分が良好にバランスし、切削工具20に曲げモーメントを作用させることが少ない。しかも、第1加工部24によって加工が行われる際にも、第2段加工部26によって加工が行われる際にも、第1段加工部24に120°の等角度間隔で設けられた3つのガイドパッド32が、段付仕上げ穴4の小径部10の内周面130に摺接して切削工具20をガイドするため、切削工具20の半径方向の変位が良好に防止され、高い加工精度が得られる。
Finishing is performed as described above, but the stepped
また、ガイドパッド32の前記ガイドパッド側面84は、切削工具20の回転方向の前方向きの面であるガイドパッド前面なのであるが、このガイドパッド側面84に沿ってクーラント噴出口96(図5,図7参照)が形成されており、小径部10の内周面130に向かってクーラントが勢いよく噴出する。図6から明らかなように、ガイドパッド32は工具本体34の先端面140より軸方向にやや突出させられているため、クーラント噴出口96はガイドパッド32より短くはなっているが、段付部82は工具本体34の先端面140まで形成されているため、クーラント噴出口96は工具本体34の先端面140側にも開口しており、この開口部からもクーラントが噴出する。一方、クーラント溝86は、ガイドパッド32の、先端面140側とは反対側の端面までは形成されていないが、段付部82は溝側面80の全体にわたって形成されているため、クーラント噴出口96はガイドパッド32の先端面140側とは反対側の端面まで形成されていることになる。結局、クーラント噴出口96は、実質的に、ガイドパッド32の全長にわたって形成されていることとなり、ガイドパッド32の摺接面106と小径部10の内周面130との間の隙間は無視し得るほど小さいため、クーラント噴出口96から噴出したクーラントは、ガイドパッド32の全長にわたってガイドパッド側面84から遠ざかる方向に流れて切屑をガイドパッド32から遠ざかる向きに押し流し、摺接面106と小径部10の内周面130との間に噛み込まれることを防止する。
Further, the guide
その上、本実施形態においては、ガイドパッド側面84に段付部98が形成されているため、万一、クーラントの流れに抗してガイドパッド32に向かう切屑100があった場合にも、この切屑100が図7(b)に示すように段付部98に当接し、ガイドパッド側面84と溝側面80との間に形成されるクーラント噴出口96に侵入することが良好に防止される。段付部98が設けられていない場合には、切屑100が、図7(a)に示すように、ガイドパッド側面84に案内されてクーラント噴出口96に侵入することがあり得るのであるが、段付部98が設けられていれば、ガイドパッド側面84に案内されてクーラント噴出口96に向かう切屑100は段付部98に当接して、クーラント噴出口96への侵入が阻止されるのである。
In addition, in this embodiment, since the stepped
なお、付言すれば、上記実施形態においては、切刃30,110,112およびガイドパッド32がいずれも等角度間隔で3つずつ設けられているため、切刃30,110,112あるいはガイドパッド32の2つが、直径方向に隔たった位置に形成されている潤滑用溝用の凹部18,19の2つに同時に対向することはなく、切削抵抗の半径方向成分の著しいアンバランスが生じ、あるいはガイドパッドの案内機能が著しく損なわれることが回避される。
ただし、切刃30,110,112やガイドパッド32を3つずつ設けられることは不可欠ではなく、切刃30,110とガイドパッド32との少なくとも一方を4つ以上設けることも可能であり、切刃112は1つ設けるのみとしてもよい。
In addition, in the above-described embodiment, the
However, it is not essential that three cutting
また、切削工具20が第1段加工部24と第2段加工部26とを備えて段付下穴2を段付仕上げ穴4に仕上げ加工するものとされていたが、第2段加工部26を備えたものとすることは不可欠ではない。さらに、第1段加工部24と第2段加工部26とにおいて、切刃30と切刃110とが共に3つずつ設けられていたが、切刃30と切刃110との数を互いに異ならせることも可能である。
Moreover, although the
さらに、切削工具20は、第1段加工部24の切刃30およびガイドパッド32も、第2段加工部26の切刃110および切刃112も、半径方向の位置が調整可能とされているため、これらの調整機構を利用して、加工精度向上のために特別な方法で使用することができる。その方法を図9に基づいて説明する。
まず、切削工具20に力が作用していない自由状態において、切刃30およびガイドパッド32の半径方向位置を、図9(a)に誇張して示すように、切刃30の旋回軌跡円の直径が最大(例えば56.02mm)、その切刃30とは直径方向に隔たった位置にあるG2で表すガイドパッド32の旋回軌跡円の直径が最小(例えば55.98mm)、周方向において切刃30の両側に位置するG1およびG3で表すガイドパッド32の旋回軌跡円の直径が中間(例えば56.00mm)の大きさとなるように調整する。
Further, in the
First, in a free state where no force is applied to the
このように調整した切削工具20を前進させて自由端側から下穴2に進入させ、中仕上げ加工を行えば、図9(b)に示すように、ガイドパッドG1,G2が、切刃30の切削により形成された中仕上げ穴の内周面130に摺接し、ガイドパッドG3は中仕上げ穴の内周面130から離間した状態となる。また、切削工具20を後退させて仕上げ加工が行われる際には、図9(c)に示すように、切削工具20およびそれを保持する工具保持装置のたわみが無視できる状態で、切刃30が仕上げ穴の内周面130を直径56.02に上げ切削加工し、すべてのガイドパッドG1,G2,G3は仕上げ穴の内周面130から離間した状態となる。以下その理由を、図10に示すガイドパッドG1の移動イメージ図を参照しつつ説明する。
When the
図10において、二点鎖線で示す円弧は無負荷状態における切刃30の半径方向における最先端部の旋回軌跡円を示し、同じ無負荷状態においてはガイドパッドG1が二点鎖線で示す位置にある。そして、切刃30が段付下穴2の小径部を切削する状態においては、切削抵抗により切削工具20および工具保持装置がたわまされるため、ガイドパッドG1は矢印Eの方向に変位し、図10に細線で示す位置において、切刃30の切削によって形成された穴の内周面130に当接する。この穴の内周面は、切削抵抗の図9(b)に示すY方向の成分により変位した切刃30によって形成されたものとみなすことができ、内径は無負荷状態における切刃30の旋回軌跡円の直径よりは小さい。ガイドパッドG1が上記穴の内周面130に当接すれば、この内周面の斜面の効果により、切削抵抗の図9(b)に示すX方向の成分がY方向の成分に変換され、切削工具20のY方向のたわみが大きくなるが、この方向のたわみは切刃30から直径方向に隔たったガイドパッドG2が穴の内周面に当接することにより規制される。それにより、切刃30の旋回軌跡円がさらに小さくなり、ガイドパッドG1は、結局、矢印Jで示す方向に変位し、実線で示す位置において安定する。切刃30の切削抵抗に起因する切削工具20のたわみの方向および大きさと、ガイドパッドG1,G2の周方向および半径方向の位置との関係が、以上の現象が生じることを許容するものである限り、切刃30によって形成された中仕上げ穴の内周面上をガイドパッドG1,G2が摺動する状態で段付下穴2の小径部10の中仕上げ加工が行われることとなる。中仕上げ穴の内径は、上記のように切削工具20がたわんだ状態におけるガイドパッドG1,G2の旋回軌跡円の直径56.00となるのであり、無負荷状態におけるガイドパッドG1の旋回軌跡円の直径56.00とガイドパッドG2の旋回軌跡円の直径55.98とはこのことを考慮して決定される。
In FIG. 10, the arc indicated by the two-dot chain line indicates the turning trajectory circle at the most distal portion in the radial direction of the
上記の状態で小径部10の中仕上げが進行し、ついに切刃30が小径部10の大径部12側とは反対側の端から突出すれば、切削工具20のたわみが解消され、図9(c)に示すように、切刃30が無負荷状態における旋回軌跡円を描くこととなる。この状態ではガイドパッドG1,G3は勿論、ガイドパッドG2も仕上げ穴の内周面130から離間する。
そして、この状態で切削工具20が後退させられ、やがて切刃30が中仕上げ穴の内周面130を切削加工することとなるが、この加工代は微小であるため切削抵抗が小さく、切削工具20のたわみが無視し得るほど小さくて済み、仕上げ穴の直径(小径部10の直径)は、無負荷状態における切刃30の旋回軌跡円の直径と実質的に等しい大きさとなる。
If the intermediate finishing of the
In this state, the cutting
以上、段付下穴2の小径部10の加工について説明したが、第2段加工部26においても同様の効果を得ることができる。すなわち、3つの切刃110のうち、周方向において3つのガイドパッド32の互いに隣合う2つの間に位置する1つを切削を行うものとし、他の2つを切削を行わない半径方向位置に調整すれば、ガイドパッド32は第1段加工部24に設けられたものではあるが、第2段加工部26による加工時においても、第1段加工部24による加工時におけるのと同様に機能させることができる。1つの切刃110による中仕上げ加工の間も、切削工具20のたわみが第1段加工部24のガイドパッド32(G1,G2)により微小量に規制され、仕上げ加工時の切削工具20のたわみが無視できるほど小さくなるため、第2段加工部26による中仕上げ加工および仕上げ加工に関しても第1段加工部24による中仕上げ加工および仕上げ加工におけるのと同様の効果が得られるのである。
As mentioned above, although the process of the
2:段付下穴 4:段付仕上げ穴 10:小径部 12:大径部 14:肩面 20:切削工具 22:テーパシャンク 24:第1段加工部 26:第2段加工部 30:切刃 32:ガイドパッド 34:工具本体 36:カートリッジ 38:切削チップ 46:調整駒 48:ガイド溝 50:調整駒 52:調整ねじ 54:調整ねじ 62:取付座 64:調整くさび 66:雌ねじ穴 68:調整ねじ 70:切欠 80:溝側面 82:段付部 84:ガイドパッド側面 86:クーラント溝 96:クーラント噴出口 98:段付部 100:切屑 106:摺接面 110:切刃 112:切刃 114:カートリッジ 116:切削チップ 118:カートリッジ 120:切削チップ 122:調整機構 124:調整機構 126:調整機構 130:内周面 132:内周面
2: Stepped pilot hole 4: Stepped finishing hole 10: Small diameter part 12: Large diameter part 14: Shoulder surface 20: Cutting tool 22: Taper shank 24: First step processed part 26: Second step processed part 30: Cut Blade 32: Guide pad 34: Tool body 36: Cartridge 38: Cutting tip 46: Adjustment piece 48: Guide groove 50: Adjustment piece 52: Adjustment screw 54: Adjustment screw 62: Mounting seat 64: Adjustment wedge 66: Female screw hole 68: Adjustment screw 70: Notch 80: Groove side surface 82: Stepped portion 84: Guide pad side surface 86: Coolant groove 96: Coolant outlet 98: Stepped portion 100: Chip 106: Sliding contact surface 110: Cutting blade 112: Cutting blade 114 : Cartridge 116: Cutting tip 118: Cartridge 120: Cutting
Claims (7)
前記切削加工部が、
工具本体の外周に可及的に等角度間隔で設けられた3つ以上の切刃と、
前記工具本体の外周に可及的に等角度間隔で、軸方向に延びる姿勢で、かつ、軸方向に関して前記切刃の各々より前記被保持部側に位置してそれぞれ設けられ、前記切刃による切削加工によって形成された仕上げ穴の内周面に摺接し、仕上げ穴に対して前記切削加工部をガイドする3つ以上のガイドパッドと、
前記3つ以上のガイドパッドの各々の、当該下穴仕上げ加工工具の仕上げ穴に対する相対回転方向における前方を向いた面である前面に沿って、かつ、各ガイドパッドのほぼ全長にわたって連続して延びる状態でそれぞれ設けられ、クーラントを仕上げ穴の内周面に向かって噴出するクーラント噴出口と
を含むことを特徴とする下穴仕上げ加工工具。 A prepared hole finishing tool that is held in a cantilevered manner in a tool holding device in a held part, and that cuts an inner peripheral surface of a prepared hole in a cutting part,
The cutting portion is
Three or more cutting edges provided as equiangularly as possible on the outer periphery of the tool body;
The tool body is provided on the outer periphery of the tool body at an equiangular interval as much as possible in the axial direction, and is provided on the held portion side of each of the cutting blades with respect to the axial direction. Three or more guide pads that are in sliding contact with the inner peripheral surface of the finishing hole formed by cutting and guide the cutting portion with respect to the finishing hole;
Each of the three or more guide pads extends continuously along the front surface, which is a front-facing surface in the direction of relative rotation with respect to the finish hole of the pilot hole finishing tool, and over substantially the entire length of each guide pad. A pilot hole finishing machining tool, comprising: a coolant outlet that is provided in a state, and jets coolant toward an inner peripheral surface of the finish hole.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012199223A JP2014054678A (en) | 2012-09-11 | 2012-09-11 | Finishing processing tool for prepared hole |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU192563U1 (en) * | 2019-04-17 | 2019-09-23 | Геннадий Степанович Железнов | BORING TOOL |
US11442659B2 (en) | 2019-11-20 | 2022-09-13 | International Business Machines Corporation | Reading sequentially stored files based on read ahead groups |
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-
2012
- 2012-09-11 JP JP2012199223A patent/JP2014054678A/en active Pending
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