JP2016112634A - 切削工具及びこの切削工具を備えた切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スムーズに切削が行なえる裏表両面の切削工具を提供する。【解決手段】被加工物に形成された貫通孔の一方側から挿入し、被加工物の他方側の貫通孔の周囲を回転しながら加工する刃部１４と、刃部１４と繋がれた刃部１４の外径より細い外径の首部１３とを有する切削工具１０であって、刃部１４の首部側には、回転する方向に対して反対の向きにねじれた少なくとも一条の第１溝１６と、刃部１４の第１溝１６に沿った第１切刃１７とを有し、刃部１４の首部１３側には、被加工物を加工する第１切削部１８が形成されている。更に、刃部１４の先端側には、回転する方向にねじれた少なくとも一条の第２溝２６と、刃部１４の第２溝２６に沿った第２切刃２４とを有し、刃部１４の首部１３側には、被加工物を加工する第２切削部２５が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物の裏面と表面の面取りやバリ取り等の加工をスムーズに且つ正確に行うことができる小型の切削工具、及びこの切削工具を備えた切削装置に関する。

従来、金属製の被加工物に孔あけ加工するために、ドリルやエンドミル等の切削工具が用いられている。また、これらの切削工具は、ボール盤やＮＣ（Numerical Control）旋盤、マシニングセンタ等の切削装置に取り付けられて使用されている。これらの切削工具を用いて被加工物に孔あけするときには、被加工物の一方の面、例えば旋盤に載置された状態の表側の面から切削を行い、切削工具が被加工物の他方の面、例えば、裏側の面まで切削工具を貫通させることで行なわれる。

このとき、被加工物の裏面の孔から切削工具が突き抜ける際に孔の周囲にバリができることがあるため、このバリを除去する必要がある。また、形成された穴の回りは、角が立っており、作業者や使用者が触れると怪我をしたり、他の部品が損傷したりするおそれがあるため、この角を滑らかにするように面取りが行われる。このように、孔あけ加工を行なう場合、被加工物の裏側の加工を行なうことが必要となるが、被加工物を一つ一つ裏返して再度加工することは手間がかかり、作業性が悪くなる。又円筒等の被加工物は裏側から切削工具が入らず、加工は出来なかった。更に孔あけをするときの表面の穴の回りにはバリ、角が立つこともあり、被加工物の裏面と同時に表面の加工が行なうことができる切削工具が望まれていた。

このような、被加工物の裏側の加工を行うために、下記特許文献１には、一本のドリルで穴開け作業、表面の面取り作業及び裏面の面取り作業を可能にした両面取りドリルの発明が開示されている。下記特許文献１に開示された両面取りドリルの発明では、シャンクと連接するドリルボディと、前記ドリルボディの先端部に切刃とを有し、且つ前記シャンクの一部分とドリルボディと切刃にかけ、且軸線と平行状に切欠する逃げ溝とを有し、前記切刃を構成する傾斜角度が９０度前後の前方ドリル刃をドリルの先端から緩やかに傾斜するように形成し、前記前方ドリル刃の上方に外径刃を形成し、前記外径刃より前記ドリルボディにかけてやゝ急角度をもって傾斜する前記外径刃に対し４５度前後の面取り刃を形成せしめた両面取りドリルにおいて、前記外径刃が、一方の逃げ溝から他方の逃げ溝にかけて、最初の幅員が極端に狭く漸次広くなるように形成されている。

下記特許文献１に開示された両面取りドリルの発明によれば、前方ドリル刃と外径刃と共に、穴開け作業と、被切削物の面取り作業と、裏面の面取り作業及び側面部の面取り作業の４つの作業を同時に処理できるという優れた利点を併有するようになる。

特開２０００−２８８８１３号公報

上記特許文献１に開示された両面取りドリルの発明では、孔の裏面の面取りを行なう面取り刃はドリルの軸線に対して略垂直に形成されている。このように、略垂直に形成された面取り刃で面取りを行なうと、被加工物の加工を行なう部分に垂直にあてて切削を行なうため、切削する部分に直角方向から大きな力がかかり、被加工物を損傷するおそれがある。また、バリ取りに用いた場合、バリが取られる際に略真横に引っ張られ、新たなバリが発生するおそれもある。

なお、従来のドリルやエンドミルのように切刃にねじれを形成することも考えられる。しかし、一般的に、穴開けに適したねじれは、切削工具の回転方向に対して同じ方向のものが用いられている。すなわち、穴開けの際に切削される屑が切刃と共に形成される溝に沿って排出させ易くなるためである。そのため、穴開け用の切刃の延長として裏面の面取りを行なう面取り刃を形成する場合、切削工具の回転方向と同じ方向のねじれで形成されることとなる。そして、切削工具の回転方向と同じ方向のねじれが形成された面取り刃を用いて裏面の面取りを行なうと、切削された屑は、上方、すなわち被加工物に向かって排出されることになるので、面取りやバリ取りの加工を円滑に行なうことが困難となる。

本発明者は、このような従来技術の問題点及び解決すべき課題に鑑みて種々実験を重ねた結果、切削工具の刃部に形成する溝及び切刃を切削工具の回転方向に対して反対の向きとすることで、裏面のバリ取りや面取りが円滑に行えるようになることを見出し、更に表面のバリ取りや面取りや穴あけが円滑のできる切削工具の発明を完成するに至ったものである。

すなわち、本発明の目的は、被加工物の裏面のバリ取りや面取りがスムーズに行える切削工具及びこの切削工具を備えた切削装置を提供することにある。
更に本発明の他の目的は、被加工物の表面のバリ取りや面取り更に孔あけが同一工具でスムーズに行える切削工具及びこの切削工具を備えた切削装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様の切削工具は、
被加工物に形成された貫通孔の一方側から挿入し、前記被加工物の他方側の前記貫通孔の周囲を回転しながら加工する刃部と、前記刃部と繋がれた前記刃部の外径より細い外径の首部とを有する切削工具であって、
前記刃部の首部側には、前記回転する方向に対して反対の向きにねじれた少なくとも一条の第１溝と、前記刃部の外周側の前記第１溝に沿った第１切刃とを有し、
前記刃部の前記首部側には、前記被加工物を加工する第１切削部が形成され、
前記刃部の先端側には、前記回転する方向にねじれた少なくとも一条の第２溝と、前記刃部の外周側の前記第２溝に沿った第２切刃とを有し、
前記刃部の前記先端側には、前記被加工物を加工する第２切削部が形成されていることを特徴とする。

また、第２の態様の切削工具は、第１の態様の切削工具において、前記第１溝と前記第２溝が交差されて形成されていることを特徴とする。

また、第３の態様の切削工具は、第１又は第２の態様の切削工具において、前記第１切削部と前記第２切削部が同数形成されていることを特徴とする。

また、第４の態様の切削工具は、第１〜第３のいずれかの態様の切削工具において、前記第１切削部と前記第２切削部が少なくても２個以上形成されていることを特徴とする。

また、第５の態様の切削工具は、第１〜第４のいずれかの態様の切削工具において、前記首部には、前記首部の外径より太い外径で形成されたシャンクが繋がれており、
前記シャンクと前記首部との繋ぎ部分には、前記シャンクから前記首部に向かって徐々に縮径されて形成されたテーパー部を有していることを特徴とする。

更に、本発明の別の態様の切削装置は、第１〜第５のいずれかの態様の切削工具を備えたことを特徴とする。

第１〜第３のいずれかの態様の切削工具によれば、首部側にある第１切削部の第１切刃及び第１溝が切削工具の回転方向と反対の向きにねじれて形成されていることで、被加工物の裏面の切削をスムーズに行うことができるようになる。たとえば、切削工具が右回りに回転する場合、切刃及び溝は左ねじれで形成されるようになり、反対に、左回りに回転する場合、切刃及び溝は右ねじれで形成されるようになる。そして、回転方向に対し溝及び切刃が反対の向きに形成されることで、切削時に切り出される被加工物の切片は回転方向と反対の向きのねじれを有する切刃及び溝によって刃部の先端側にスムーズに排出されるようになる。
更に、先端部にある第２切削部の第２切刃及び第２溝が切削工具の回転方向と同じ向きにねじれて形成されていることで、被加工物の表面の切削をスムーズに行うことができるようになる。

また、第１〜第３のいずれかの態様の切削工具によれば、切り出された切片が刃部の先端側に排出されるため、被加工物や作業者に切片が付着しり飛散したりすることが抑制され、切削作業の作業性を高めることができる。また、第１の態様の切削工具によれば、簡単な構造であるため、切削工具を容易に、且つ、低コストで製造することができるようになる。なお、貫通孔とは、ストレートに形成された孔に限られず、ねじ切りされてねじ山が形成されたタップ穴等のように孔の一部が加工されたもの含まれる。

また、第１〜第３のいずれかの態様の切削工具によれば、小型の刃部及び首部を有する切削工具としても、第１溝及び第１切刃に形成されるねじれの方向を回転方向と反対の向きとすることで、裏面の切削時にかかる力が軽減されるため、高い耐久性を得ることができ、破損や損傷を抑制することができる。

また、第１〜第３のいずれかの態様の切削工具によれば、小型の刃部及び首部を有する切削工具としても、第２溝及び第２切刃に形成されるねじれの方向を回転方向の向きとすることで、表面の切削時にかかる力が軽減されるため、高い耐久性を得ることができ、破損や損傷を抑制することができる。

また、第４の態様の切削工具によれば、前記第１切削部と前記第２切削部が少なくても２個以上形成されていることで、効率的に作業かできる。

また、第５の態様の切削工具によれば、シャンクと首部とを繋ぐ部分を縮径して形成することで、切削時に被加工物に押し当てる際に受ける応力に耐えることができるようになり、切削工具の破損や変形等を抑制することができるようになる。

第６の態様の切削装置によれば、第１〜第５のいずれかの態様の切削工具の効果を奏する切削装置を得ることができる。

実施形態に係る切削工具の側面図である。 実施形態に係る切削工具の刃部の側面を拡大した図面代用写真である。 図３Ａは実施形態の切削工具の被加工物の裏面加工を行なう工程を示した側面図であり、図３Ｂは図３Ａに続く加工の工程を示した側面図であり、図３Ｃは加工中の状態を示した図３ＢのIIIＣ部の拡大図である。 図４Ａは図３Ｂに続く裏面加工の工程を示した側面図であり、図４Ｂは切削の過程を説明する簡略図であり、図４Ｃは図４Ａに続く加工の工程を示した側面図である。 切削工具の表面加工を行う工程の側面図である。 切削工具の他の実施形態を示す側面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための切削工具及びこの切削工具を備えた切削装置を例示するものであって、本発明をこれに特定することを意図するものではない。本発明は、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。

［実施形態］
図１〜図４を参照して、本発明の実施形態に係る切削工具１０を説明する。本発明の実施形態に係る切削工具１０は、図３及び図４に示したように、被加工物１９にドリルやエンドミル等の工具を用いて形成された貫通孔２２の裏面２１にできた、バリを取り除いたり、貫通孔の角部の面取りをしたりするものである。なお、被加工物１９の裏面２１とは、被加工物１９の一方の面、すなわち貫通孔２２を形成するためにドリル等を入れていく側を表面２０とし、この表面２０に対して、被加工物１９の他方側、すなわち貫通孔２２が形成されたとき切削工具１０が突出する側を裏面２１としている。また、貫通孔２２は、単なる孔として説明するが、これに限らず、ねじ山が形成されたタップ穴としてもよい。

被加工物の加工は、切削装置に実施形態の切削工具１０を取り付け、所定のプログラムにより自動で行なわれる。このような切削装置としては、ＮＣ旋盤やマシニングセンタ等があげられる。なお、このような切削装置は公知のものであるので、詳細な説明は省略する。

実施形態の切削工具１０は、図１及び図２に示すように、金属製材料により一体に形成されたシャンク１１と首部１３と刃部１４とで構成されている。シャンク１１は、所定長さであって所定の外径を有する棒状体で形成されており、一方側が首部１３とつながれ、他方側が切削装置に取り付けられる部分となっている。

首部１３は、所定長さの、シャンク１１や刃部１４より細い外径を有する棒状体で形成されており、一方側が刃部１４と繋がれ、他方側がシャンク１１と繋がれている。首部１３の長さは、加工を行なう被加工物１９の厚さに関係し、刃部１４を被加工物１９の裏面２１に当接可能な長さとなっている。そのため、首部の長さは加工する被加工物に合わせて選択が可能である。

また、シャンク１１と首部１３とが繋がれた部分は、シャンク１１側から首部１３側に向かって細くなるように縮径されたテーパー部１２が形成されている。このようにテーパー部１２を設けることで、シャンク１１と首部１３とが繋がれた部分を強化することができ、切削時にかかる応力により損傷や破損することを抑制することができる。

刃部１４は、所定長さの、首部１３より太い外径を有する棒状体で形成されており、一方側が先端部１５となり、他方側が首部１３とつながれている。刃部１４には、複数の第１溝１６、実施形態では３条の第１溝１６が形成されている。これら第１溝１６は、切削工具１０が回転する方向とは反対の向きにねじれて形成されている。すなわち、切削工具１０が右回転する場合、ねじれの向きは左ねじれで形成されるようになる。また、切削工具が左回転する場合、ねじれの向きは右ねじれで形成されるようになる。なお、実施形態の切削工具１０では、右回転する場合を説明するため、ねじれの向きは左ねじれで形成されている。

更に刃部１４の先端側１５には、複数の第２溝２６、実施形態では３条の第２溝２６が形成されている。これら第２溝２６は、切削工具１０が回転する方向の向きにねじれて形成されている。すなわち、切削工具１０が右回転する場合、ねじれの向きは右ねじれで形成されるようになる。また、切削工具が左回転する場合、ねじれの向きは左ねじれで形成されるようになる。なお、実施形態の切削工具１０では、右回転する場合を説明するため、ねじれの向きは右ねじれで形成されている。

また、刃部１４の首部側には、第１溝１６に沿って第１切刃１７が形成されている。この第１切刃１７は、第１溝１６の数と対応して形成されるため、実施形態では３本の切刃が形成されている。そして、首部１３側の刃部１４には、被加工物裏面１９の加工される部分に押し当てて切削を行なう第１切削部１８が形成されている。この第１切削部１８は、第１切刃１７を所定の角度θ１で傾斜させて形成されている。この角度θ１は、切削工具の軸線に対して例えば４５°で形成されている。なお、この角度θ１は、被加工物が加工される角度とすることができ、４５°に限られず、任意の角度で形成することができる。

また、刃部１４の先端側には、第２溝２６に沿って第２切刃２４が形成されている。この第２切刃２４は、第２溝２６の数と対応して形成されるため、実施形態では３本の切刃が形成されている。そして、先端側の刃部１４には、被加工物表面２０の加工される部分に押し当てて切削を行なう第２切削部２５が形成されている。この第２切削部２５は、第２切刃２４を所定の角度θ２で傾斜させて形成されている。刃部１４の先端部１５側は、角度θ２で傾斜して形成されている。このように先端部１５を傾斜して形成させることで、被加工物に形成した貫通孔に挿入させやすくなり、また、被加工物の表面に損傷させることを抑制することができる。なお、この角度θ２は例えば４５°で形成されているが、これに限らず、任意の角度で形成することができる。

次に、図３及び図４を参照して実施形態の切削工具１０の裏面の加工の工程について説明する。なお、図３及び図４では、説明のために被加工物１９を断面図で示している。

まず、実施形態の切削工具１０により加工を行なう前提として、図３Ａに示すように、あらかじめドリルやエンドミル等により、被加工物１９に貫通孔を形成する。この貫通孔２２の直径は、実施形態の切削工具１０の刃部１４の直径より大きいものである。

図３Ａに示すように、実施形態の切削工具１０を被加工物１９の表面２０の貫通孔２２から挿入し、刃部１４の第１切削部１８が被加工物１９の加工する部分と対応するように配置する。その後、図３Ｂに示すように、切削工具１０が右回転して被加工物１９の裏面２１の加工する貫通孔２２の周囲の部分に切削工具１０の第１切削部１８が当接することで、被加工物１９の切削を行なう。このとき、図３Ｃに示すように、被加工物１９を切削した屑２３は、刃部１４に形成した左ねじれの溝１６を通り、被加工物１９の下側に排出するようになる。

そして、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、切削工具１０を貫通孔２２の外周に沿って少なくとも一周させ、貫通孔２２の裏面２１側の周囲の加工を行なう。このとき、面取りを深く行なうような場合は、貫通孔の外周を数回に亘って周回させるようにしてもよい。被加工物１９の裏面２１の貫通孔２２の周囲の加工が終了した後、図４Ｃに示すように、切削工具１０を被加工物１９の貫通孔２２から抜き出すことで、被加工物の加工が終了、若しくは、次の加工が行なわれるようになる。以上の工程が、実施形態の切削工具を使用した被加工物の裏面の加工の工程となる。

次に、図５を参照して実施形態の切削工具１０による被加工物１９の表面の加工の工程について説明する。なお、図５では、説明のために被加工物１９を断面図で示している。

まず、実施形態の切削工具１０により加工を行なう前提として、図５に示すように、あらかじめドリルやエンドミル等により、被加工物１９に貫通孔２２を形成する。この貫通孔２２の直径は、実施形態の切削工具１０の刃部１４の直径より大きいことが望ましい。あるいは、切削工具１０の先端部の刃部１４の第２切削部２５で被加工物１９に貫通孔を形成することもできる。

図５に示すように、実施形態の切削工具１０を被加工物１９の表面２０に、刃部１４の第２切削部２５が加工する部分と対応するように、配置する。その後、切削工具１０が右回転して被加工物１９の表面２０の加工する貫通孔２２の周囲の部分に切削工具１０の第２切削部２５が当接することで、被加工物１９の切削を行なう。このとき、図３Ｃに示すように、被加工物１９を切削した屑は、刃部１４に形成した右ねじれの第２溝２６を通り、被加工物１９の外側に排出される。

以上より、被加工物１９の表面２０の最適な面取りやバリ取りを行なうことができるようになる。なお、切削の工程は図１〜図４に示したものと共通するので、その詳細な説明は省略する。

次いで、他の実施形態の切削工具１０Ａについて、図６を用いて説明する。この切削工具１０Ａは金属製材料により一体に形成されたシャンク１１と首部１３と刃部１４とで構成されている。シャンク１１は、所定長さであって少し太めの外径を有する棒状体で形成されており、傾きのあるテーパー部１２によって首部１３とつながっている。更に、刃部１４は、第２切刃２４、第２切削部２５、第２溝２６を図１〜図５に示した実施形態の切削工具１０よりも先端側１５に向かって長くしたものである。これにより、別の実施形態の切削工具１０Ａでは、図１〜図５に示した実施形態の切削工具１０よりも先端側が鋭利となり、切削加工はもとより、穴あけ加工にもより効果的な機能を有する切削工具を提供できるようになる。

１０、１０Ａ：切削工具
１１：シャンク
１２：テーパー部
１３：首部
１４：刃部
１５：先端部
１６：第１溝
１７：第１切刃
１８：第１切削部
１９：被加工物
２０：表面
２１：裏面
２２：貫通孔
２３：屑
２４：第２切刃
２５：第２切削部
２６：第２溝

Claims (6)

1. 被加工物に形成された貫通孔の一方側から挿入し、前記被加工物の他方側の前記貫通孔の周囲を回転しながら加工する刃部と、前記刃部と繋がれた前記刃部の外径より細い外径の首部とを有する切削工具であって、
   前記刃部の首部側には、前記回転する方向に対して反対の向きにねじれた少なくとも一条の第１溝と、前記刃部の外周側の前記第１溝に沿った第１切刃とを有し、
   前記刃部の前記首部側には、前記被加工物を加工する第１切削部が形成され、
   前記刃部の先端側には、前記回転する方向にねじれた少なくとも一条の第２溝と、前記刃部の外周側の前記第２溝に沿った第２切刃とを有し、
   前記刃部の前記先端側には、前記被加工物を加工する第２切削部が形成されていることを特徴とする切削工具。
2. 前記第１溝と前記第２溝が交差されていることを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
3. 前記第１切削部と前記第２切削部が同数形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の切削工具。
4. 前記第１切削部と前記第２切削部が少なくても２個以上形成されていること特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の切削工具。
5. 前記首部には、前記首部の外径より太い外径で形成されたシャンクが繋がれており、
   前記シャンクと前記首部との繋ぎ部分には、前記シャンクから前記首部に向かって徐々に縮径されて形成されたテーパー部を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の切削工具。
6. 前記請求項１〜５のいずれかに記載の切削工具を備えたことを特徴とする切削装置。