JP2016032863A - 回転切削工具および被加工物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切削面の真円度および円筒度を向上させることが可能な回転切削工具を提供する。
【解決手段】回転切削工具は、台金と、台金の外周面に２枚のチップを備え、所定の回転軸を中心に回転し、２枚のチップは外周面の周方向において不等間隔であるとともに、外周面の周方向における２枚のチップの間には１８０°を超える範囲にガイドを設ける。２枚のチップの、回転軸を挟んで１８０°反対側にガイドを設け、ガイドを設ける範囲は、外周面の周方向において１８０°を超え、２７０°以下とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転切削工具に関するものであり、より特定的には、台金の外周面にチップが設けられた回転切削工具に関する。

従来、回転切削工具は、例えば特許文献１〜３に開示されたものがある。
特許文献１では、軸線を中心として回転する工具本体に複数の切刃が設けられたリーマにおいて、複数の切刃を工具本体の外周の半分よりも短い範囲内に位置するように形成し、各切刃の軸線を挟んで反対側の壁部にはガイドが設けられたリーマが開示されている。この構造にすることで、工具本体のたわむ方向が狭い範囲内に限定され、その振れを少なくすることができるとされている。

特許文献２では、円周方向の偏った部分に複数枚の切刃を形成し、切刃の形成部と反対側となる部分にパッド部を形成したリーマが開示されている。この構造にすることで、１枚刃のリーマよりも面粗度が向上し、各切刃にかかる切削負荷が打ち消し合うことがなくなり、軸心精度が向上するとされている。

特許文献３では、所定の回転軸を中心に回転する台金の外周面にチップを設け、外周面は非点対称形状である回転切削工具が開示されている。この構造にすることで、ワークに接触した場合に振動の発生を抑制することができ、切削面の真円度が向上するとされている。

特開昭６３−９３５１９号公報 特開平５−２２８７２８号公報 特開２０１１−６２７９０号公報

しかしながら、従来のリーマに代表されるような回転切削工具では、切削されたワークの真円度や円筒度がユーザーの要求に満足できないことがあり、特にワークの厚みが小さく加工中にワークが歪みやすいものや、加工する穴に対して交差する横穴が形成されて工具の振動や振れが発生しやすい穴を加工する場合に、切削されたワークの真円度や円筒度を向上させることが困難であるという問題があった。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、ワークの切削面の真円度や円筒度を従来以上に向上させることが可能な回転切削工具を提供することを目的とする。

この発明に従った回転切削工具は、台金と、前記台金の外周面に設けられた２枚のチップと、前記２枚のチップの間に１８０°を超える範囲に延在するように前記台金の外周面に設けられたガイドとを備え、前記２枚のチップは前記外周面の周方向に不等間隔で配置されている。

このように構成された回転切削工具では、２枚のチップが台金の外周面の周方向において不等間隔に配置される。切削中にワークに対して半径方向に働く切削力（背分力）が増幅されることもなく、ワークの変形を抑制することができるとともに振動の発生も抑制することができる。また、チップの回転軸を挟んで１８０°反対側にはチップがないため、この部分にガイドを設けることができ、外周面の周方向における２枚のチップの間には１８０°を超える広い範囲にガイドを設けているので、切削中のワークの変形を確実に抑制することが可能になる。

好ましくは、前記回転切削工具は回転軸を中心に回転し、前記２枚のチップの各々の、回転軸を挟んで１８０°反対側に前記ガイドが設けられている。

このように構成された回転切削工具では、２枚のチップの回転軸を挟んで１８０°反対側にはガイドが設けられているので、切削中のワークの変形を確実に抑制でき、加工孔の真円度や円筒度を高精度に加工することができる。特に薄肉パイプや肉厚が一定ではないワークであっても、ワークの変形を抑制でき、高精度な加工が可能になる。また、加工孔の内面の一部に孔や凹部を有するワークであっても、回転切削工具の振れや振動を抑制することができ、高精度な加工が可能になる。

好ましくは、前記ガイドは１８０°を超え２７０°以下の範囲に延在するように設けられる。

このように構成された回転切削工具では、広い範囲にわたってガイドが形成されているので、切削中にワークに対して半径方向に働く切削力による振れや振動が発生しにくくなり、加工孔の真円度や円筒度を高精度に加工することができる。特に加工孔の内面の一部に孔や凹部を有するワークであっても、回転切削工具の振れや振動を抑制することができ、高精度な加工が可能になる。また、切削中のワークの変形を確実に抑制できるので、特に薄肉パイプや肉厚が一定ではないワークであっても、ワークの変形を抑制でき、高精度な加工が可能になる。

好ましくは、前記２枚のチップの少なくとも１つの回転方向後側の前記台金には、前記ガイドよりも小径のヌスミが設けられている。

好ましくは、被加工物の製造方法は、上記のいずれかの回転切削工具を用い孔を加工する被加工物の製造方法であって、加工後の孔の少なくとも一部分の外周縁からワークの端面までの厚みが、回転切削工具の直径の３０％以下である。

好ましくは、被加工物の製造方法は、上記のいずれかの回転切削工具を用い孔を加工する被加工物の製造方法であって、加工する孔の軸方向と交差する方向に延びるように別の孔または凹部が形成されている。

この発明に従えば、ワークの切削面の真円度および円筒度を向上させることが可能な回転切削工具を提供することができる。

この発明の実施の形態１に従った回転切削工具としてのリーマの構成を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図である。 図１（ａ）中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１（ａ）中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 この発明の実施の形態２に従った回転切削工具としてのリーマの構成を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図である。 図４（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図４（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 従来のリーマの断面図である。 従来のリーマの断面図である。 ワークＡの斜視図である。 ワークＢの斜視図である。 ワークＣの斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従った回転切削工具としてのリーマの構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図である。図１（ａ）を参照して、回転切削工具１は、台金１０を有し、台金１０にさまざまな形状が設けられている。

台金１０は軸部１９を有する。軸部１９は、回転切削工具１を機械に取り付ける部分であり、チャックが軸部１９を保持して台金１０を回転させることが可能である。

図１（ａ）および図１（ｂ）を参照して、回転切削工具１の先端には切刃部１８が設けられている。切刃部１８には、回転軸３から外周方向に延びるように第一延在部１１および第二延在部１２が設けられている。

第一延在部１１と第二延在部１２との間には第一溝２１および第二溝２２が設けられる。第一延在部１１および第二延在部１２は回転軸３に沿って延びるように形成されている。第一溝２１および第二溝２２は、回転軸３に沿って延びるように形成されている。

第一延在部１１には第一チップ３１が設けられている。第二延在部１２には第二チップ３２が設けられている。第一チップ３１および第二チップ３２は、例えば超硬合金の基材上にダイヤモンドが一体に焼結されたダイヤモンド焼結体や超硬合金の基材上にＣＢＮが一体に焼結されたＣＢＮ焼結体などの超硬質焼結体からなる。

第一チップ３１および第二チップ３２は、それぞれ第一延在部１１および第二延在部１２に保持されて、特定の面が第一溝２１および第二溝２２に向かって露出するように構成されている。

第一延在部１１の外周面２のうち、第一チップ３１を設ける周辺部分には第一ヌスミ部５１が形成され、周方向および軸方向において第一ヌスミ部５１に連なる部分には第一ガイド４１が形成されている。第二延在部１２の外周面２のうち、第二チップ３２を設ける周辺部分には第二ヌスミ部５２が形成され、周方向および軸方向において第二ヌスミ部５２に連なる部分には第二ガイド４２が形成されている。

図２は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面における第一延在部１１と第二延在部１２とのなす角および第一チップ３１と第二チップ３２とのなす角を示す図である。図２を参照して、第一延在部１１と第二延在部１２とのなす角度α１は１３０°である。この角度に合わせて、第一チップ３１と第二チップ３２とのなす角度θ１も１３０°である。

図３は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面における第一ガイド４１、第一ヌスミ部５１、第二ガイド４２および第二ヌスミ部５２を形成する角度を示す図である。すなわち、第一チップ３１および第二チップ３２が設けられる部分の断面を見たときの周方向における第一ガイド４１、第一ヌスミ部５１、第二ガイド４２および第二ヌスミ部５２を形成する角度を示している。図３を参照して、第一ガイド４１が形成される領域の周方向の角度β１は７０°であり、第一ヌスミ部５１が形成される領域の周方向の角度γ１は１５°である。第二ガイド４２が形成される領域の周方向の角度β２は１７０°であり、第二ヌスミ部５２が形成される領域の周方向の角度γ２は１５°である。

第一ガイド４１および第二ガイド４２が上記のような角度の領域に形成されることにより、第一ガイド４１と第二ガイド４２とを合わせたガイド全体は２４０°の角度の範囲にわたって形成されている。また、第一チップ３１の回転軸３を挟んで１８０°反対側には、第二ガイド４２が形成されており、第二チップ３２の回転軸３を挟んで１８０°反対側にも、第二ガイド４２が形成されている。

（実施の形態２）
図４は、この発明の実施の形態２に従った回転切削工具としてのリーマの構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図である。図５は、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面における第一延在部１１１と第二延在部１１２とのなす角および第一チップ１３１と第二チップ１３２とのなす角を示す図である。図６は、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面における第一ガイド１４１、第一ヌスミ部１５１、第二ガイド１４２および第二ヌスミ部１５２を形成する角度を示す図である。

これらの図を参照して、実施の形態２に従った回転切削工具１においても、実施の形態１と同様に、第一延在部１１１と第二延在部１１２が形成され、第一ヌスミ部１５１および第二ヌスミ部１５２についても同様に形成されるが、第一延在部１１１と第二延在部１１２とのなす角度α２は９０°である。この角度に合わせて、第一チップ１３１と第二チップ１３２とのなす角度θ２も９０°である。図４（ａ）のＢ−Ｂ断面における第一ガイド１４１が形成される領域の周方向の角度β３は３０°であり、第一ヌスミ部１５１が形成される領域の周方向の角度γ３は１５°である。第二ガイド１４２が形成される領域の周方向の角度β４は２１０°であり、第二ヌスミ部５２が形成される領域の周方向の角度γ４は１５°である。

すなわち、回転切削工具１は台金１０と、台金１０の外周面２に設けられた２枚の第一チップ３１，１３１と第二チップ３２，１３２とを備え、所定の回転軸３を中心に回転し、２枚のチップは、外周面２の周方向において不等間隔であるとともに、外周面２の周方向における２枚のチップの間には１８０°を超える範囲にガイド４１，４２，１４１，１４２を設けた。２枚のチップの、回転軸３を挟んで１８０°反対側に、ガイドを設けた。ガイドを設ける範囲は、外周面の周方向において１８０°を超え、２７０°以下である。

ガイド４１，４２，１４１，１４２は１８０°を超える範囲に延在する。１つの回転切削工具の円周上に複数のガイドが設けられる場合には、複数のガイドの延在範囲の合計が１８０°を超え、２７０°以下である。

（実施例）
（リーマの構造）
本発明品であるリーマ２種類と、従来のリーマ２種類とを作成した。それらを用いた孔加工を行って結果を比較した。リーマの直径（切れ刃の回転直径）はいずれもφ１２ｍｍである。

本発明リーマ１として、図１から３の実施の形態１の形状のリーマを準備した。角度θ１は１３５°である。第一ガイド４１および第二ガイド４２の軸方向長さは２０ｍｍである。

本発明リーマ２として、図４から６の実施の形態２の形状のリーマを準備した。角度θ２は９０°である。第一ガイド１４１および第二ガイド１４２の軸方向長さは２０ｍｍである。

比較例リーマ１として、図７で示す断面のリーマを準備した。チップ３１，３２のなす角度は１３５°、各々の第一ガイド４１、第二ガイド４２および第三ガイド４３の周方向への開き角度は３０°、第一ガイド４１、第二ガイド４２および第三ガイド４３の軸方向長さは２０ｍｍである。

比較例リーマ２として、図８で示す断面のリーマを準備した。チップ３１，３２のなす角度は１３５°、各々の第一ガイド４１、第二ガイド４２および第三ガイド４３の周方向への開き角度は３０°、１５°、４５°、第一ガイド４１、第二ガイド４２および第三ガイド４３の軸方向長さは２０ｍｍである。

（加工物の構造）
図９を参照して、厚み３０ｍｍのアルミニウム合金ダイカスト（ＡＤＣ１２）にφ１１ｍｍの下孔１０１０をあけた加工物１０００（ワークＡ）、図１０を参照して、厚み３０ｍｍのアルミニウム合金ダイカスト（ＡＤＣ１２）にφ１１ｍｍの下孔１０１０をあけ、下孔１０１０と同じ方向に延びる溝１００２を形成した加工物１０００（ワークＢ）、図１１を参照して、厚み３０ｍｍのアルミニウム合金ダイカスト（ＡＤＣ１２）にφ１１ｍｍの下孔１０１０をあけ、下孔１０１０の延びる方向と直交する方向に延びる溝１００３，１００４を形成した加工物１０００（ワークＣ）を準備した。

（リーマを用いた加工）
上記のリーマを用い、加工条件を様々に設定して孔１００１を形成した。そして孔の加工精度を調べた。その結果を表１に示す。

表１から、本発明リーマ１は最も好ましい性能を発揮することが分かる。これに対して、本発明リーマ２では、刃と刃の構成角度が９０°であることに起因して、本発明リーマ１よりも性能が劣化する。比較例１では刃の対面にガイドパッドがあることに起因して安定した切削が可能となる。しかし、ガイドパッドの表面積が小さいためワークが変形する。比較例２では刃の対面にガイドパッドが存在しないため切削力により工具が揺らぎ、安定性に欠ける。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 回転切削工具、２ 外周面、３ 回転軸、１０ 台金、１１ 第一延在部、１２ 第二延在部、１８，１１８ 切刃部、１９，１１９ 軸部、２１，１２１ 第一溝、２２，１２２ 第二溝、３１，１３１ 第一チップ、３２，１３２ 第二チップ、４１，１４１ 第一ガイド、４２，１４２ 第二ガイド、５１，１５１ 第一ヌスミ部、５２，１５２ 第二ヌスミ部。

Claims (6)

1. 台金と、
   前記台金の外周面に設けられた２枚のチップと、
   前記２枚のチップの間に１８０°を超える範囲に延在するように前記台金の外周面に設けられたガイドとを備え、
   前記２枚のチップは前記外周面の周方向に不等間隔で配置されている、回転切削工具。
2. 前記回転切削工具は回転軸を中心に回転し、前記２枚のチップの各々の、回転軸を挟んで１８０°反対側に前記ガイドが設けられている、請求項１に記載の回転切削工具。
3. 前記ガイドは１８０°を超え２７０°以下の範囲に延在するように設けられる、請求項１または２に記載の回転切削工具。
4. 前記２枚のチップの少なくとも１つの回転方向後側の前記台金には、前記ガイドよりも小径のヌスミが設けられている、請求項１から３のいずれか１項に記載の回転切削工具。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の回転切削工具を用い孔を加工する被加工物の製造方法であって、加工後の孔の少なくとも一部分の外周縁からワークの端面までの厚みが、回転切削工具の直径の３０％以下である、被加工物の製造方法。
6. 請求項１から４のいずれか１項に記載の回転切削工具を用い孔を加工する被加工物の製造方法であって、加工する孔の軸方向と交差する方向に延びるように別の孔または凹部が形成されている、被加工物の製造方法。