JP2016060010A - 孔あけ方法と孔付き部品 - Google Patents

Abstract

【課題】孔の切り抜け側におけるバリや孔縁の欠けが抑制された貫通孔を、特殊ドリルを用いずに加工できるようにすることを目的とする。【解決手段】凹んだ面の少なくとも外周側がワークの他端面側に向かって拡径する方向に傾斜した斜面になっている端面視輪郭形状が円形の凹部をワークの他端面に形成し、その凹部と同心、かつ、その凹部の輪郭部直径よりも小径の貫通孔を前記ワークに、そのワークの一端面側からドリルで加工してそのドリルを前記凹部の前記斜面に切り抜けさせる。【選択図】図１

Description

本発明は、ドリルでの貫通孔の加工を、孔の切り抜け側におけるバリの発生や孔縁の欠けなどを抑制して行える孔あけ方法と、その方法で加工された貫通孔を有する孔付き部品に関する。

金属材料にドリルで貫通孔をあける加工では特に、孔の切り抜け側におけるバリの発生が問題となる。また、焼結する前の粉末成形体のような脆い部材にドリルで貫通孔を加工する場合には、ドリルが部材を切り抜ける際の孔縁の欠けが問題となる。

これらの問題に対し、従来は、ドリル形状を工夫してバリや孔縁の欠けを防止する方法が採られている。

例えば、下記特許文献１には、先端角を２段に設定したマルチアングルドリルが記載されており、また、下記特許文献２には、先端角を５０°以上、９０°以下に設定したドリルが記載されている。

これ等の特許文献に記載されたドリルは、外周側の先端角を一般的な汎用ドリルの先端角（１２０°が一般的）よりも小さくすることで孔の切り抜け側におけるバリの発生や脆いワークで懸念される孔縁の欠けを抑制するものである。

特開平９−２７７１０９号公報 特開２０１２−２５４５０１号公報

ドリル形状を工夫して孔の切り抜け側のバリや孔縁の欠けを抑制する従来の方法では、
外周側の先端角が汎用ドリルよりも小さい特殊ドリルが必要となり、製品コストに影響する。

そこで本発明は、孔の切り抜け側におけるバリや孔縁の欠けが抑制された貫通孔を、特殊ドリルを用いずに加工できるようにすることを目的とする。

本発明の一態様にかかる方法においては、凹んだ面の少なくとも外周側がワークの他端面側に向かって拡径する方向に傾斜した斜面になっている端面視輪郭形状が円形の凹部をワークの他端面に形成し、その凹部と同心、かつ、その凹部の輪郭部直径よりも小径の貫通孔を前記ワークに、そのワークの一端面側からドリルで加工してそのドリルを前記凹部の前記斜面に切り抜けさせる。

かかる加工方法を用いて製造される本発明の一態様の孔付き部品は、一端面から他端面に抜ける貫通孔を備え、前記貫通孔の前記他端面側の開口縁に面取り部が存在し、その面取り部の表面が切削加工されていない部品の地肌を残しているものである。

本発明の孔あけ方法によれば、孔の切り抜け部におけるバリや孔縁の欠けの抑制された貫通孔を先端角１２０°の一般的なドリルを用いてワークにあけることができる。

また、本発明の孔あけ方法で加工された孔付き部品は、貫通孔の切り抜け部のバリ取りと孔縁の面取りを必要としない。

本発明の一態様にかかる孔あけ方法の基本構成を示す説明図である。 図１のワークの他端面に設けた凹部の拡大断面図である。 図１のワークの他端面の凹部の斜面の内外径と傾斜角を示す図である。 図２の凹部の端面図である。 ワークの他端面に設ける凹部の他の例を示す断面図である。 ワークの他端面に設ける凹部の他の例を示す断面図である。 本発明の一態様にかかる孔付き部品の基本構成の要部の断面図である。 図１の方法であけた貫通孔のドリル切り抜け側を示す斜視図である。 図１０の方法であけた貫通孔のドリル切り抜け側を示す斜視図である。 凹部無しワークに対する貫通孔加工の説明図である。

［本発明の実施形態の説明］
本発明の一態様にかかる孔あけ方法は、凹んだ面の少なくとも外周側がワークの他端面側に向かって拡径する方向に傾斜した斜面になっている端面視輪郭形状が円形の凹部をワークの他端面に形成し、その凹部と同心、かつ、その凹部の輪郭部直径よりも小径の貫通孔を前記ワークに、そのワークの一端面側からドリルで加工してそのドリルを前記凹部の前記斜面に切り抜けさせる。

ワークに設ける前記凹部の輪郭部直径は、貫通孔の切り抜け側の開口縁に施される面取り部の寸法規制がある場合には、ドリルであける孔の直径に（面取り部の最大孔径方向寸法×２）で求まる数値を加算した寸法を最大径とする。

この方法は、凹部の前記斜面にドリルを切り抜けさせることでワークのドリル前方にある未加工領域が塑性変形し始めるときの前記未加工領域の孔径寸法が凹部無しで加工する場合に比べて短くなり、これによって孔の切り抜け側におけるバリやワークが脆い部材である場合の孔縁の欠けが抑制される。

次ぎに、本発明の一態様の孔付き部品は、一端面から他端面に抜ける貫通孔を備え、前記貫通孔の前記他端面側の開口縁に面取り部が存在し、その面取り部の表面が切削加工されていない部品の地肌を残している。

かかる孔付き部品は、凹部の外周の斜面の切り残された部分が面取り部となっているので、バリ取りや孔縁の面取りを行う必要がない。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の一態様にかかる孔あけ方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれ等の例示に限定されるものではなく、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。

図１に示すように、ワーク１の他端面に凹部２を形成する。例示の凹部２は、図２に示すように、凹んだ面の外周側がワークの他端面側に向かって拡径する方向に傾斜した斜面２ａとなっているものにし、さらに、端面視輪郭形状が図４に示すような円形をなす凹部にしている。

図１の方法は、その凹部２と同心、かつ、その凹部２の輪郭部直径よりも小径の貫通孔３をワーク１に、そのワークの一端面側からドリルＤで加工し、そのドリルＤを凹部２の斜面２ａに切り抜けさせるものである。

斜面２ａは、加工する貫通孔の直径よりも孔径方向のうち側に入り込んだ面にしている。

ワーク１の他端面に予め設ける凹部２は、円環状で底部が平坦な図２、図４に示したような凹部、中心部が最大深さとなるように全域が湾曲して窪んだ図５に示すような凹部、全域が円錐状の図６に示すような凹部のいずれであってもよい。

ワーク１の他端面に形成する凹部の斜面２ａの図３に示した傾斜角αは、４５°±１５°程度に設定するのがよく、その程度の傾斜角を有すると孔縁に切り残される斜面２ａをそのまま面取り部や座ぐり部として利用することができ、バリの抑制も確実になされる。

本発明の方法で貫通孔を形成するワークは、前記凹部を金型成形した焼結部品や溶製金属を鍛造して得られる部品、焼結する前の粉末の成形体又は鋳造材のいずれであってもよい。

孔あけ対象が金属粉末を原料にした焼結部品や溶製金属部品である場合には、孔の切り抜け側におけるバリの抑制効果が得られ、また、孔あけ対象が原料粉末を圧粉成形した成形体や鋳造材の場合には孔縁の欠けの抑制効果が得られる。

樹脂で形成された部材も、金型による成形後にドリルで孔をあける場合には孔の切り抜け側にバリが生じることがあり、そのような部材の孔あけにおいても本発明の有効性が発揮される。

なお、孔あけ対象が焼結部品である場合の凹部２は、深さの浅いものが部品の各部の成形密度のばらつきを抑え易くて好ましい。

このように、ワーク１の他端面側に予め凹部２を設け、その凹部の斜面２ａにドリルＤを切り抜けさせることで、ワーク１が、バリの発生しやすいねばりのある金属や軟質樹脂などである場合にも貫通孔の切り抜け側におけるバリの発生を抑制することができる。

使用するドリルは汎用品に限定されるものではないが、ここでは安価で入手も容易な先端角θ＝１２０°の一般的なドリルを使用すると仮定する。

図１０に示すように、前記凹部の無いワーク１に貫通孔３を加工し、このときに、ドリルＤ前方にある未加工領域５の孔軸方向残厚がｔとなった位置で前記未加工領域が塑性変形し始めると考える。

この場合、前記未加工領域の孔径方向寸法ｄがバリの大きさを左右する。図２に示すように、ワーク１の他端面に凹部２を設けてそこにドリルＤを切り抜けさせる場合には、前記残厚がｔの位置での前記未加工領域の孔径方向寸法ｄが斜面２ａの影響によって図１０の方法に比べて極めて小さくなる。これにより、先端角θ＝１２０°の一般的なドリルを使用しても孔の切り抜け部におけるバリを抑制することができる。

ワーク１が焼結する前の粉末の成形体や脆い鋳造部材などであると、バリはできないが代わりに孔縁が欠ける懸念が生じる。しかし、図１の孔あけ方法によれば、前記未加工領域の孔径方向寸法ｄが小さくなることでその孔縁の欠けも抑制される。

本発明の一態様にかかる孔付き部品の要部を図７に示す。この孔付き部品１０は、ドリルで加工した貫通孔３を有する。

その貫通孔３の他端面側の開口縁には面取り部４が存在する。その面取り部４の表面は部品の地肌を残している。ここで言う地肌とは切削されていない面を指す。孔付き部品１０が、例えば、焼結部品である場合の地肌はいわゆる焼結肌となる。

孔付き部品１０が焼結部品である場合、ドリルによる貫通孔は、焼結後に加工する形態と、焼結する前の粉末の成形体に加工する形態のどちらかを選択することができる。焼結する前の粉末の成形体に貫通孔３を加工した部品は、貫通孔３の孔面と面取り部４の表面
が共に焼結肌の面となる。

面取り部４は、凹部２の外周の斜面２ａが残存して出来たものであり、その面取り部４が既に存在するので貫通孔の加工後にバリ取りや面取りを行う必要がない。

図１の方法と図１０の方法であけた貫通孔のドリル切り抜け側のバリの発生状況を調べた。
試験は、直径φ５．１ｍｍ、先端角θ＝１２０°の汎用ドリルを使用してワークに貫通孔を加工し、得られた孔のドリル切り抜け側を観察する方法で行った。ワークは、鉄系焼結合金であり、切削条件は、ドリル回転数：８００ｒｐｍ、送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖとした。

図１の方法で加工された孔のドリル切り抜け側を図８に、図１０の方法で加工された孔のドリル切り抜け側を図９にそれぞれ示す。

図９の孔はドリル切り抜け側に大きなバリが出来ており、そのバリの除去や孔縁の面取りを必要とする。これに対し、図８の孔のドリル切り抜け側はバリが無く、面取り部も形成された状態になっている。

１ ワーク
２ 凹部
２ａ 斜面
３ 貫通孔
４ 面取り部
５ 塑性変形し始める未加工領域
１０ 孔付き部品
ｔ 前記未加工領域の孔軸方向残厚
ｄ 前記未加工領域の孔径方向寸法

Claims (6)

1. 凹んだ面の少なくとも外周側がワークの他端面側に向かって拡径する方向に傾斜している端面視輪郭形状が円形の凹部をワークの他端面に形成し、その凹部と同心、かつ、その凹部の輪郭部直径よりも小径の貫通孔を前記ワークに、そのワークの一端面側からドリルで加工してそのドリルを前記凹部の前記傾斜した面に切り抜けさせる孔あけ方法。
2. 前記凹部の外周側の面の傾斜角を４５°±１５°に設定した請求項１に記載の孔あけ方法。
3. 前記ワークが、焼結体、焼結する前の粉末成形体、鍛造部材又は鋳造部材のいずれかであり、そのワークに前記貫通孔をドリルで加工する請求項１又は請求項２に記載の孔あけ方法。
4. 一端面から他端面に抜ける貫通孔を備えた部品であって、前記貫通孔の前記他端面側の開口縁に面取り部が存在し、その面取り部の表面が部品の地肌を残している孔付き部品。
5. 前記部品が焼結部品であり、その焼結部品に設けられた前記貫通孔が焼結後にドリル加工された孔となっており、前記面取り部の表面が焼結肌の面になっている請求項４に記載の孔付き部品。
6. 前記部品が焼結部品であり、その焼結部品に設けられた前記貫通孔の孔面と前記面取り部の表面が共に焼結肌の面になっている請求項４に記載の孔付き部品。