JP2016117109A - Cutting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、切削加工方法に関し、例えば、回転切削加工によりコンロッド等のワークにピストンピン等を挿通するための貫通穴を形成する切削加工方法に関するものである。 The present invention relates to a cutting method, for example, a cutting method for forming a through hole for inserting a piston pin or the like into a workpiece such as a connecting rod by rotary cutting.
レシプロエンジン等の内燃機関においては、ピストンの往復運動を出力軸であるクランクシャフトの回転運動に変換するために、当該ピストンとクランクシャフトとを連結するコンロッド(コネクティングロッドともいう)が設けられている。このコンロッドは、基本的に、クランクシャフトのクランクピンを挿通するための貫通穴(大端穴ともいう)を有する大端部と、ピストンのピストンピンを挿通するための貫通穴(小端穴ともいう)を有する小端部と、それら大端部と小端部とを連接するコラム部とから構成されている。 In an internal combustion engine such as a reciprocating engine, a connecting rod (also referred to as a connecting rod) that connects the piston and the crankshaft is provided in order to convert a reciprocating motion of the piston into a rotational motion of a crankshaft that is an output shaft. . This connecting rod basically has a large end portion having a through hole (also referred to as a large end hole) for inserting a crank pin of a crankshaft and a through hole (also referred to as a small end hole) for inserting a piston pin of a piston. And a column portion connecting the large end portion and the small end portion.
ところで、例えば、上記したコンロッドのピストンピン用の貫通穴は、金型のキャビティ内に合金粉末等からなる材料粉末を充填し、充填された材料粉末を加圧して圧粉体を形成し、その圧粉体を焼結鍛造してコンロッド粗材を形成した後、そのコンロッド粗材の短円柱状の小端部に回転切削加工による穴あけ加工(ボア加工ともいう)を施して形成される。 By the way, for example, the above-described through hole for the piston pin of the connecting rod is filled with a material powder made of an alloy powder or the like in a mold cavity, and the filled material powder is pressed to form a green compact. After forming the connecting rod coarse material by sintering and forging the green compact, the short cylindrical end portion of the connecting rod coarse material is subjected to drilling processing (also referred to as bore processing) by rotational cutting.
上記穴あけ加工をより具体的に説明すると、図6で示すように、焼結鍛造により形成されるコンロッド粗材Aには、例えば穴あけ加工によるバリ発生を抑制するために、その小端部Wの表面Wa側(切削開始面側)及び裏面Wb側(切削終了面側)の双方に、穴あけ加工により形成される貫通穴B(図7F及び図7G参照)と同径の表面開口Caを有する円錐台状の表面窪みC及び前記貫通穴Bと同径の裏面開口Daを有する円錐台状の裏面窪みDが予め形成されている(図7A参照)。なお、この表面窪みC及び裏面窪みDは、同軸上に形成されている。このような表面窪みC及び裏面窪みDが予め形成されたコンロッド粗材A(の小端部W)に対し、図7A〜図7Gで示すように、先端に内刃Eaと外刃Ebとからなる刃具Eが装着されたドリル等の回転切削工具Fを、双方の窪みの中心軸線LCに沿ってその表面Wa側から裏面Wb側に向かって回転させながら移動させる。これにより、表面開口Ca及び裏面開口Daの口径と同じ穴径からなるピストンピン用の前記貫通穴Bが形成される。 The drilling process will be described more specifically. As shown in FIG. 6, the connecting rod coarse material A formed by sintering forging has, for example, a small end W of the small end portion W in order to suppress the occurrence of burrs due to the drilling process. A cone having a surface opening Ca having the same diameter as a through hole B (see FIGS. 7F and 7G) formed by drilling on both the front surface Wa side (cutting start surface side) and the back surface Wb side (cutting end surface side). A truncated cone-shaped rear surface depression C having a trapezoidal surface depression C and a rear surface opening Da having the same diameter as the through hole B is formed in advance (see FIG. 7A). The front surface recess C and the back surface recess D are formed coaxially. As shown in FIGS. 7A to 7G, the connecting rod coarse material A (small end W thereof) in which the front surface recess C and the back surface recess D are formed in advance is formed from the inner blade Ea and the outer blade Eb at the tip. A rotary cutting tool F, such as a drill, to which the cutting tool E is mounted is moved while being rotated from the front surface Wa side to the rear surface Wb side along the central axis LC of both recesses. Thereby, the said through-hole B for piston pins which consists of the same hole diameter as the diameter of surface opening Ca and back surface opening Da is formed.
しかしながら、上記した従来の穴あけ加工では、前記小端部Wの裏面Wb側(切削終了面側)に、円盤状もしくはコイン状、あるいはリング状の切屑が残存する場合があることが本発明者等により確認されている。 However, in the conventional drilling process described above, the present inventors may have disc-shaped, coin-shaped, or ring-shaped chips on the back surface Wb side (cutting end surface side) of the small end W. Has been confirmed.
このような切屑もしくはバリの問題に対し、例えば特許文献1には、貫通孔(特に、面や大径孔と交差する小径孔)内に貫通孔用バリ取り刃具の刃部を挿入して、その貫通孔に発生したバリを除去する方法が開示されている。 For such a problem of chips or burrs, for example, in Patent Document 1, a blade portion of a through hole deburring tool is inserted into a through hole (especially a small diameter hole intersecting a surface or a large diameter hole), A method for removing burrs generated in the through holes is disclosed.
しかしながら、特許文献1に開示されるような従来の方法では、貫通穴を形成した後に別途の工具を使用する必要があるため、製造工程や製造工数が増加するといった問題が発生する。 However, in the conventional method as disclosed in Patent Document 1, since it is necessary to use a separate tool after forming the through hole, there arises a problem that the manufacturing process and the manufacturing man-hour increase.
本発明は上記する課題に鑑みてなされたものであり、別途の工具を使用することなく、貫通穴への切屑もしくはバリの残存を簡便に且つ確実に抑止することのできる切削加工方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the subject mentioned above, and provides the cutting method which can suppress the residue of the chip | tip or the burr | flash to a through-hole simply and reliably, without using a separate tool. For the purpose.
前記目的を達成すべく、本発明者等は、上記した小端部の裏面側(切削終了面側)における切屑の残存について、数値解析や実証実験などを繰り返し行った結果、以下のような知見を得た。 In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have repeatedly conducted numerical analysis and demonstration experiments on the remaining chips on the back surface side (cutting end surface side) of the small end portion as described above. Got.
すなわち、図7A〜図7Gで示すように、回転切削工具Fが表面Wa側から裏面Wb側に向かって移動され、その先端(すなわち、内刃Eaと外刃Ebの刃先)が前記裏面窪みDの頂面Dc付近に近づくと(図7C)、その頂面Dcの外縁付近(言い換えれば、頂面Dcと側面Dbとが交差する角部付近であって、図中のG領域)の応力(圧縮力)が高まり、更に、回転切削工具Fが表面Wa側から裏面Wb側に向かって送られると、前記裏面窪みDの頂面Dcの外縁よりも内側の部分(すなわち、応力が高まったG領域よりも内側の部分)が刃具Eで切削されないままで裏面Wb側に押される(図7D及び図7E)。そして、ある時点で前記裏面窪みDの頂面Dcの外縁よりも外側の一部が切断され、前記裏面窪みDの頂面Dcの外縁よりも内側の部分から成る未切削の粗材(この場合は、円盤状もしくはコイン状の粗材、あるいは円盤状もしくはコイン状の粗材とリング状の粗材とが一部で繋がった粗材)Hが、コンロッド粗材の一部と繋がった状態で回転切削工具Fにより裏面Wb側に押し出される(図7F及び図7G)と考えられた。 That is, as shown in FIGS. 7A to 7G, the rotary cutting tool F is moved from the front surface Wa side toward the back surface Wb side, and the tips thereof (that is, the cutting edges of the inner blade Ea and the outer blade Eb) are the back surface depression D. When approaching the vicinity of the top surface Dc (FIG. 7C), stress in the vicinity of the outer edge of the top surface Dc (in other words, in the vicinity of the corner where the top surface Dc and the side surface Db intersect and in the G region in the figure) When the rotary cutting tool F is fed from the front surface Wa side toward the back surface Wb side, the portion inside the outer edge of the top surface Dc of the back surface recess D (that is, the stress increases G) The portion inside the region) is pushed to the back surface Wb side without being cut by the cutting tool E (FIGS. 7D and 7E). Then, at a certain point in time, a part outside the outer edge of the top surface Dc of the back surface depression D is cut, and an uncut rough material consisting of a portion inside the outer edge of the top surface Dc of the back surface depression D (in this case) Is a disk-shaped or coin-shaped rough material, or a disk-shaped or coin-shaped rough material and a ring-shaped rough material partially connected together) H is connected to a part of the connecting rod rough material. It was thought that it was pushed out to the back surface Wb side by the rotary cutting tool F (FIGS. 7F and 7G).
また、場合によっては、前記裏面窪みDの頂面Dcの外縁付近の部分(頂面Dcと側面Dbとが交差する角部付近の部分であって、応力が高まった部分)のみが刃具Eで切削されないままで裏面Wb側に押され、ある時点で前記裏面窪みDの頂面Dcの外縁よりも外側の一部が切断され、前記裏面窪みDの頂面Dcの外縁付近の部分から成る未切削の粗材(この場合は、リング状の粗材)が、コンロッド粗材の一部と繋がった状態で回転切削工具Fにより裏面Wb側に押し出されると考えられた。 In some cases, only the portion near the outer edge of the top surface Dc of the back surface depression D (the portion near the corner where the top surface Dc and the side surface Db intersect and where stress is increased) is the cutting tool E. It is pushed to the rear surface Wb side without being cut, and at a certain point, a part of the outer side of the top surface Dc of the back surface recess D is cut off, and the back surface recess D is composed of a portion near the outer edge of the top surface Dc. It was considered that the cutting rough material (in this case, a ring-shaped rough material) was pushed out to the back surface Wb side by the rotary cutting tool F in a state of being connected to a part of the connecting rod rough material.
また、上記したような裏面窪みDの頂面Dcの外縁付近(頂面Dcと側面Dbとが交差する角部付近)での応力上昇は、裏面窪みDの頂面Dcの外縁の位置と裏面開口Daの外縁の位置、特に、裏面窪みDの頂面Dcの外径と裏面開口Daの口径(言い換えれば、形成される貫通穴Bの穴径)とが関係しており、裏面窪みDの頂面Dcの外縁の位置が裏面開口Daの外縁の位置に近づくに従って、裏面窪みDの頂面Dcの外縁付近で応力が上昇して、上記したような切屑が残存し易くなると考えられた。 Further, the stress increase near the outer edge of the top surface Dc of the back surface depression D as described above (near the corner where the top surface Dc and the side surface Db intersect) is caused by the position of the outer edge of the top surface Dc of the back surface depression D and the back surface. The position of the outer edge of the opening Da, in particular, the outer diameter of the top surface Dc of the back surface depression D and the diameter of the back surface opening Da (in other words, the diameter of the through hole B to be formed) are related. It was considered that as the position of the outer edge of the top surface Dc approaches the position of the outer edge of the back surface opening Da, stress increases near the outer edge of the top surface Dc of the back surface depression D, and the above-described chips are likely to remain.
このような知見に基づき、本発明者等は、裏面窪みの頂面(の外縁の位置)を裏面開口(の外縁の位置)から離間させることで、回転切削工具による切削加工時における裏面窪みの頂面の外縁付近での応力上昇を抑制でき、貫通穴への切屑もしくはバリの残存(発生)を確実に抑止できることを見出した。 Based on such knowledge, the present inventors have separated the top surface (the outer edge position) of the back surface depression from the back surface opening (the outer edge position), thereby reducing the back surface depression at the time of cutting with the rotary cutting tool. It was found that the stress increase near the outer edge of the top surface can be suppressed, and the remaining (occurrence) of chips or burrs in the through hole can be reliably suppressed.
すなわち、本発明の切削加工方法は、切削工具を回転軸線回りで回転させながらその回転軸線に沿って移動させることにより、その回転軸線方向の先端に装着された刃具で加工対象であるワークを切削して、該ワークの一方面から他方面まで延びる貫通穴を形成する切削加工方法であって、前記貫通穴と同径の開口を有すると共にその頂面もしくは頂部が前記貫通穴の穴径の半分以下の領域内に形成されている円錐台状もしくは円錐状の窪みが前記他方面に予め形成されたワークを用意し、前記窪みの中心軸線に沿って前記切削工具を前記ワークの一方面から他方面に向かって移動させることにより、前記開口と同径の前記貫通穴を形成する方法である。 That is, the cutting method of the present invention cuts a workpiece to be machined with a cutting tool attached to the tip in the rotational axis direction by moving the cutting tool around the rotational axis while rotating the cutting tool. A cutting method for forming a through hole extending from one surface of the workpiece to the other surface, wherein the workpiece has an opening having the same diameter as the through hole, and the top surface or the top portion thereof is half the hole diameter of the through hole. Prepare a workpiece in which a truncated cone shape or conical recess formed in the following region is formed in advance on the other surface, and move the cutting tool from one surface of the workpiece to the other along the central axis of the recess In this method, the through hole having the same diameter as the opening is formed by moving toward the direction.
円錐台状の窪みの頂面が前記貫通穴の穴径の半分よりも外側の領域に形成されている、言い換えれば前記窪みの頂面の外径が前記貫通穴の穴径の半分よりも大きい場合、上記したように、窪みの頂面の外縁付近で応力が上昇し、その他方面側に、円盤状もしくはコイン状、あるいはリング状の切屑が残存する可能がある。 The top surface of the frustoconical recess is formed in a region outside the half of the hole diameter of the through hole. In other words, the outer diameter of the top surface of the recess is larger than half of the hole diameter of the through hole. In this case, as described above, stress increases near the outer edge of the top surface of the depression, and disc-shaped, coin-shaped, or ring-shaped chips may remain on the other side.
一方で、上記する切削加工方法によれば、ワークの他方面に予め形成される窪みを、貫通穴と同径の開口を有すると共にその頂面もしくは頂部が前記貫通穴の穴径の半分以下の領域内に形成されている円錐台状もしくは円錐状とすることで、その窪みの頂面の外縁の位置もしくは頂部の位置とその開口の外縁の位置との距離を確保でき、上記したような切削加工時における窪みの頂面の外縁付近での応力上昇を確実に抑制できるため、別途の工具を使用することなく、貫通穴への切屑もしくはバリの残存を簡便に且つ確実に抑止することができる。 On the other hand, according to the cutting method described above, the depression formed in advance on the other surface of the workpiece has an opening having the same diameter as the through hole, and the top surface or the top portion is less than half the hole diameter of the through hole. By using a truncated cone shape or conical shape formed in the region, the position of the outer edge of the top surface of the recess or the distance between the position of the top portion and the position of the outer edge of the opening can be secured. Since it is possible to reliably suppress an increase in stress in the vicinity of the outer edge of the top surface of the recess during processing, it is possible to easily and reliably suppress the remaining of chips or burrs in the through hole without using a separate tool. .
好ましくは、前記窪みの深さが前記貫通穴の穴径の1/4以上である。 Preferably, the depth of the recess is ¼ or more of the hole diameter of the through hole.
前記窪みの深さが前記貫通穴の穴径の1/4よりも浅い場合、その窪みの頂面もしくは頂部とワークの他方面(切削終了面)との距離が小さくなり、上記したように切削加工時における窪みの頂面の外縁付近での応力上昇を抑制したとしても、ワークの物性バラツキ等により切削加工時において窪みの頂面の外縁付近で応力が上昇した部分が僅かにワークの他方面側に押された際に、依然として、その他方面側に、円盤状もしくはコイン状、あるいはリング状の切屑が残存する可能があった。 When the depth of the recess is shallower than 1/4 of the hole diameter of the through hole, the distance between the top surface or the top of the recess and the other surface (cutting end surface) of the workpiece is reduced, and cutting is performed as described above. Even if the increase in stress near the outer edge of the top surface of the dent during machining is suppressed, the part where the stress increases near the outer edge of the top surface of the dent during machining due to variations in the physical properties of the workpiece is slightly When pressed to the side, disc-shaped, coin-shaped, or ring-shaped chips may still remain on the other side.
上記する切削加工方法によれば、窪みの深さを貫通穴の穴径の1/4以上とすることで、その窪みの頂面もしくは頂部とその開口(すなわち、ワークの他方面)との距離を確保できるため、ワークの物性バラツキ等により切削加工時において窪みの頂面の外縁付近で応力が上昇した部分が僅かにワークの他方面(切削終了面)側に押されたとしても、ワークの他方面側における貫通穴への切屑もしくはバリの残存をより確実に抑止することができる。 According to the cutting method described above, by setting the depth of the recess to ¼ or more of the hole diameter of the through hole, the distance between the top surface or the top portion of the recess and the opening (that is, the other surface of the workpiece). Therefore, even if the part where the stress is increased near the outer edge of the top surface of the dent during cutting due to variations in the physical properties of the work, even if the part is pushed to the other side (cutting finish surface) side of the work, The remaining of chips or burrs in the through hole on the other surface side can be more reliably suppressed.
以上の説明から理解できるように、本発明によれば、ワークの他方面に予め形成される窪みを、貫通穴と同径の開口を有すると共にその頂面もしくは頂部が前記貫通穴の穴径の半分以下の領域内に形成されている円錐台状もしくは円錐状とすることにより、貫通穴への切屑もしくはバリの残存を簡便に且つ確実に抑止でき、製造工程における不良品の発生を確実に抑止することができる。 As can be understood from the above description, according to the present invention, the depression formed in advance on the other surface of the workpiece has an opening having the same diameter as that of the through hole, and the top surface or the top portion has a hole diameter of the through hole. By using a truncated cone shape or conical shape formed in less than half of the area, it is possible to easily and reliably prevent chips or burrs from remaining in the through-holes, and reliably prevent defective products from being produced in the manufacturing process. can do.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下では、切削加工のうち、主に、鋼製のコンロッド粗材の小端部にピストンピン用の貫通穴を形成する穴あけ加工について説明するが、本発明の切削加工方法は、コンロッド粗材の小端部以外のワークに所定の穴径の貫通穴(例えば、クランクピン用の貫通穴)を形成する穴あけ加工に適用し得ることは勿論である。また、鋼製以外の金属製(例えば、鋼よりも硬度の低いアルミニウム製)あるいは樹脂製のワークに貫通穴を形成する穴あけ加工にも適用し得ることは言うまでも無い。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, a description will be given of a drilling process in which a through hole for a piston pin is formed in a small end portion of a steel connecting rod coarse material. Of course, the present invention can be applied to a drilling process in which a through hole having a predetermined hole diameter (for example, a through hole for a crank pin) is formed in a workpiece other than the small end portion of the material. Needless to say, the present invention can also be applied to drilling for forming a through hole in a metal workpiece other than steel (for example, aluminum having a lower hardness than steel) or a resin workpiece.
図1〜図3は、本発明の切削加工方法に適用されるワーク(コンロッド粗材の小端部)を示す縦断面図であり、図4は、本発明の切削加工方法に使用される切削工具の内部構成の一例を示す内部構成図であり、図5A〜図5Gは、本発明の切削加工方法を時系列で説明した図である。 1 to 3 are longitudinal sectional views showing a workpiece (small end portion of a connecting rod coarse material) applied to the cutting method of the present invention, and FIG. 4 is a cutting used in the cutting method of the present invention. It is an internal block diagram which shows an example of the internal structure of a tool, and FIG. 5A-FIG. 5G is the figure explaining the cutting method of this invention in time series.
まず、図1〜図3を参照して本発明の切削加工方法に適用されるワーク10を説明すると、前記ワーク10では、上記したように、切削加工時における裏面窪みの頂面の外縁付近(頂面と側面とが交差する角部付近)での応力上昇を抑制して、貫通穴への切屑もしくはバリの残存(発生)を抑止するため、裏面窪みの頂面(の外縁の位置)が裏面開口(の外縁の位置)から所定の距離だけ離されている。
First, the
すなわち、前記ワーク10は、図1で示すように、略平行な表面11(切削開始面、一方面)と裏面12(切削終了面、他方面)とから構成され、その表面11及び裏面12の双方に、穴あけ加工により形成される貫通穴15(図5F及び図5G参照)と同径の表面開口13aを有する円錐台状の表面窪み13及び前記貫通穴15と同径の裏面開口14aを有する円錐台状の裏面窪み14が形成されると共に、その裏面窪み14の頂面(表面13側の面)14cが前記貫通穴15の穴径φHの半分以下の領域内に形成されている。言い換えれば、裏面窪み14の頂面14cの外径φhは、前記貫通穴15の穴径φHの半分以下に設定されている。なお、ワーク10の表面11及び裏面12に形成される表面窪み13及び裏面窪み14は、同軸(共通の中心軸線LC)上に形成されている。
That is, as shown in FIG. 1, the
また、裏面窪み14の頂面14cの深さ(裏面12もしくは裏面開口14aから頂面14cまでの中心軸線LC方向での寸法)Dは、貫通穴15の穴径φH(すなわち、裏面開口14aの口径)の1/4以上に設定されていることが好ましい。
The depth (the dimension in the central axis LC direction from the
また、裏面窪み14の側面(円錐面)14bのワーク10の裏面12に対する傾斜角(切込み角ともいう)θは、上記条件を維持できれば適宜に設定できるが、穴あけ加工によるバリ発生を抑制するために、45度以上であることが好ましく、45度であることが望ましい。
In addition, an inclination angle (also referred to as a cutting angle) θ of the side surface (conical surface) 14b of the
なお、図1で示す例では、前記裏面窪み14の側面14bの傾斜角θが、裏面開口14aから頂面14cまでの間で一定であるが、例えば、図2で示すように、前記傾斜角θを、裏面開口14aから頂面14cまでの間で段階的にもしくは連続的に変化させてもよい。図2で示す例では、傾斜角θが相対的に大きい傾斜角θ1から相対的に小さい傾斜角θ2へ二段階で変化している。このように傾斜角θを裏面開口14aから頂面14cまでの間で変化させる場合、既述したように、ワーク10の裏面12に接する側面(円錐面)14bの傾斜角θ(図2中、傾斜角θ1)は45度であることが望ましいため、前記傾斜角θを、裏面開口14aから頂面14cに向かって45度から連続的にもしくは段階的に小さくなるように変化させることが特に好ましいと考えられる。
In the example shown in FIG. 1, the inclination angle θ of the
また、図1で示す例では、前記裏面窪み14が円錐台状を呈しているが、例えば、図3で示すように、前記裏面窪み14を、その頂部14dが中心軸線LC上に配置された円錐状(頂面を有しない円錐状)としてもよい。この場合、裏面窪み14の頂部14dは、前記貫通穴15の穴径φHの半分以下の領域内に形成されることとなる。
In the example shown in FIG. 1, the
次に、図5A〜図5Gを参照して、上記した図1で示すワーク10に対し、回転切削加工による穴あけ加工を施す方法(本発明の切削加工方法)を概説する。
Next, with reference to FIG. 5A to FIG. 5G, an outline of a method (perforation method of the present invention) of performing drilling by rotary cutting on the
なお、この穴あけ加工は、例えば、図4で示すような、先端(回転軸線LR方向の先端)に内刃21aと外刃21bとからなる刃具21が装着された切削工具20、より具体的には、先端に設けられた二つの装着溝のそれぞれに(各刃先が先端面から突出するように)内刃21aと外刃21bとが装着された切削工具20を使用し、当該切削工具20を回転軸線LR回りで回転させながらその回転軸線LRに沿って移動させ、その先端に装着された刃具21で加工対象であるワーク10を表面側から裏面側に向かって切削することにより行うことができる。
In addition, this drilling process is more specifically, for example, as shown in FIG. 4, a
この穴あけ加工では、図5Aで示すように、まず、ワーク10に形成された表面窪み13及び裏面窪み14の中心軸線LCと切削工具20の回転軸線LRとが一致するように、切削工具20に対してワーク10を配置する。
In this drilling process, as shown in FIG. 5A, first, the cutting
次いで、切削工具20を回転軸線LR回りで回転させながらその回転軸線LRに沿って(すなわち、表面窪み13及び裏面窪み14の中心軸線LCに沿って)かつワーク10の表面11から裏面12に向かって所定の送り速度で移動させる。これにより、図5Bで示すように、切削工具20の先端に設けられた刃具21(内刃21aと外刃21b)により、ワーク10が表面11側から裏面12側に向かって次第に切削されていく。
Next, the cutting
図5Bで示す状態から切削工具20をワーク10の表面11から裏面12に向かって更に移動させると、図5Cで示すように、切削工具20の先端が裏面窪み14の頂面14cに近づくが、ワーク10の裏面窪み14は上記のような形状を有しているため、図5Cで示す状態でも、裏面窪み14の頂面14cの外縁付近(頂面14cと側面14bとが交差する角部付近であって、図中のG領域)での応力上昇は抑えられる。そのため、図5Dで示すように、切削工具20の先端が裏面窪み14の頂面14cを通過する際、切削工具20の先端に設けられた刃具21により、その裏面窪み14の頂面14c部分が確実に切削される。
When the
次に、切削工具20の先端(より詳細には、切削工具20の先端に装着された刃具21の刃先)が裏面窪み14の頂面14cを通過して、その裏面窪み14の頂面14c部分が切削されると、穴あけ加工による裏面12側でのバリ発生を抑制するために、切削工具20の送り速度を低くして、当該切削工具20を更にワーク10の表面11から裏面12に向かって移動させる。これにより、図5E〜図5Gで示すように、切削工具20の先端に設けられた刃具21により、ワーク10のうち裏面窪み14の外側の部分(断面三角形状を呈する部分)が次第に切削されていき、切削工具20の先端がワーク10の裏面12に到達すると、当該ワーク10に、表面11から裏面12まで延びる円形断面の貫通穴15が形成される。
Next, the tip of the cutting tool 20 (more specifically, the cutting edge of the
このように、本実施の形態の切削加工方法によれば、ワーク10の裏面12に予め形成される裏面窪み14を、形成される貫通穴15と同径の裏面開口14aを有すると共にその頂面14cが前記貫通穴15の穴径φHの半分以下の領域内に形成されている円錐台状とすることにより、切削加工時における裏面窪み14の頂面14cの外縁付近での応力上昇を確実に抑制できるため、別途の工具を使用することなく、貫通穴15への切屑もしくはバリの残存を簡便に且つ確実に抑止でき、製造工程における不良品の発生を確実に抑止することができる。
Thus, according to the cutting method of the present embodiment, the
また、裏面窪み14の深さDを、貫通穴15の穴径φHの1/4以上にすることにより、その裏面窪み14の頂面14cとその裏面開口14a(すなわち、ワーク10の裏面12)との距離を確保できるため、ワーク10の物性バラツキ等により切削加工時において裏面窪み14の頂面14cの外縁付近で応力が上昇した部分が僅かにワーク10の裏面12側に押されたとしても、ワーク10の裏面12側における貫通穴15への切屑もしくはバリの残存をより確実に抑止することができる。
Further, by setting the depth D of the
<試験体による切削加工における切屑もしくはバリの発生を検証した実験とその結果>
本発明者等は、裏面窪みの形状が異なる複数の試験体を作製(実施例1〜5、比較例1〜4)し、各試験体に対して切削工具を用いて穴あけ加工を施した際の切屑(円盤状もしくはコイン状、あるいはリング状の切屑)やバリの発生を確認した。
<Experiment and results of verifying generation of chips or burrs in cutting with specimen>
When the inventors made a plurality of test specimens having different shapes of the back surface depressions (Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4) and drilled each specimen using a cutting tool. Generation of chips (disk-shaped, coin-shaped, or ring-shaped chips) and burrs were confirmed.
以下の表1は、各試験体の裏面窪みの形状と、切削工具の送り速度と、各試験体における加工後の切屑やバリの有無の確認結果を示したものである。 Table 1 below shows the shape of the back surface depression of each specimen, the feed rate of the cutting tool, and the results of confirming the presence or absence of chips and burrs after processing in each specimen.
なお、各試験体は鋼製であり、各試験体の厚さ(表面と裏面との間隔)は15mmであり、各試験体において形成される貫通穴の穴径(すなわち、裏面窪みの裏面開口の口径)は20mmであった。 Each specimen is made of steel, the thickness of each specimen (space between the front surface and the back surface) is 15 mm, and the diameter of the through hole formed in each specimen (that is, the back surface opening of the back surface depression) ) Was 20 mm.
また、表1で示すように、実施例3、4以外の試験体では、裏面窪みの傾斜角θが一定であったが、実施例3、4の試験体では、裏面近傍の位置で傾斜角θを変更した。また、実施例5以外の試験体では、切削加工に用いた切削工具の送り速度を、裏面から4mmの位置で0.15mm/revから0.029mm/revに変更したが、実施例5の試験体では、表面から裏面に亘って送り速度が0.3mm/revで一定であった。 Moreover, as shown in Table 1, in the test bodies other than Examples 3 and 4, the inclination angle θ of the back surface depression was constant, but in the test bodies of Examples 3 and 4, the inclination angle was near the back surface. θ was changed. Moreover, in the test body other than Example 5, the feed rate of the cutting tool used for the cutting was changed from 0.15 mm / rev to 0.029 mm / rev at a position of 4 mm from the back surface. The body had a constant feed rate of 0.3 mm / rev from the front surface to the back surface.
表1で示すように、裏面窪みの頂面外径を、形成される貫通穴の穴径(すなわち、裏面窪みの裏面開口の口径)の半分(1/2)以下とすることで、穴あけ加工後のワークの裏面側における切屑(円盤状もしくはコイン状、あるいはリング状の切屑)の残存を確実に抑止できることが確認された。 As shown in Table 1, drilling is performed by setting the outer diameter of the top surface of the back surface recess to half (1/2) or less of the hole diameter of the through hole to be formed (that is, the diameter of the back surface opening of the back surface recess). It was confirmed that the remaining chips (disc-shaped, coin-shaped, or ring-shaped chips) on the back side of the subsequent workpiece can be reliably suppressed.
また、裏面窪みの深さを、前記貫通穴の穴径の1/4以上とすることで、穴あけ加工後のワークの裏面側における切屑の残存をより確実に抑止できると考えられた。 Moreover, it was thought that the residue of the chip | tip on the back surface side of the workpiece | work after drilling can be suppressed more reliably by making the depth of a back surface depression into 1/4 or more of the hole diameter of the said through-hole.
また、切削工具の送り速度、特に、刃具部分が試験体(ワーク)の裏面を通過する際の切削工具の送り速度が速すぎると、その裏面側にバリが発生する場合がある(実施例5)ものの、切削工具の送り速度を適宜に調整する、具体的には、切削工具の先端の刃具部分が裏面窪みの頂面を通過した後であってワークの裏面に到達する前にその切削工具の送り速度を遅くすることで、ワークの裏面側におけるバリの発生も確実に抑止できることが確認された。 In addition, if the feed rate of the cutting tool, particularly the feed rate of the cutting tool when the cutting tool portion passes the back side of the specimen (work), is too fast, burrs may occur on the back side (Example 5). However, the cutting tool feed speed is adjusted appropriately. Specifically, the cutting tool after the cutting tool portion at the tip of the cutting tool has passed through the top surface of the back surface recess and before reaching the back surface of the workpiece. It was confirmed that the burr generation on the back side of the workpiece can be surely suppressed by slowing the feed speed of.
この実験結果より、裏面窪みの頂面外径を、形成される貫通穴の穴径の半分以下とすると共に、切削工具の先端が裏面窪みの頂面を通過した後であってワークの裏面に到達する前に切削工具の送り速度を遅くすることにより、ワークの裏面側における切屑(円盤状もしくはコイン状、あるいはリング状の切屑)やバリの発生を確実に抑止できることが実証された。 As a result of this experiment, the outer diameter of the top surface of the back surface depression is made less than or equal to half the hole diameter of the through hole to be formed, and after the tip of the cutting tool has passed the top surface of the back surface depression, It has been proved that generation of chips (disk-shaped, coin-shaped, or ring-shaped chips) and burrs on the back side of the workpiece can be reliably suppressed by slowing the feed rate of the cutting tool before reaching.
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.
10…ワーク、11…ワークの表面(一方面)、12…ワークの裏面(他方面)、13…表面窪み、13a…表面窪みの表面開口、14…裏面窪み、14a…裏面窪みの裏面開口、14b…裏面窪みの側面、14c…裏面窪みの頂面、14d…裏面窪みの頂部、15…貫通穴、20…切削工具、21…刃具、21a…内刃、21b…外刃、LC…中心軸線、LR…回転軸線、φH…貫通穴の穴径(裏面開口の口径)、φh…頂面の外径、D…深さ、θ…傾斜角
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記貫通穴と同径の開口を有すると共にその頂面もしくは頂部が前記貫通穴の穴径の半分以下の領域内に形成されている円錐台状もしくは円錐状の窪みが前記他方面に予め形成されたワークを用意し、
前記窪みの中心軸線に沿って前記切削工具を前記ワークの一方面から他方面に向かって移動させることにより、前記開口と同径の前記貫通穴を形成する、切削加工方法。 By rotating the cutting tool around the rotation axis while moving the tool along the rotation axis, the workpiece to be machined is cut with the cutting tool attached to the tip in the rotation axis direction, and the other side is removed from one side of the workpiece. A cutting method for forming a through hole extending to the direction,
A frustoconical or conical recess having an opening having the same diameter as that of the through hole and having a top surface or a top portion formed in a region equal to or less than half the hole diameter of the through hole is previously formed on the other surface. Prepared work,
The cutting method which forms the said through-hole with the same diameter as the said opening by moving the said cutting tool toward the other side from the one surface of the said workpiece | work along the center axis line of the said hollow.
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