JP2020196062A

JP2020196062A - 機械工具及び切削加工物の製造方法

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Publication number: JP2020196062A
Application number: JP2019102302A
Authority: JP
Inventors: 慎出口; Shin Deguchi
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2020-12-10
Anticipated expiration: 2039-05-31
Also published as: JP7360001B2

Abstract

【課題】切削工具を安定して把持し易く、また、工作機械に把持される部分がつぶれにくい機械工具を提供することである。【解決手段】一態様の機械工具は、切削工具、筒部材及び位置決め部材を有する。筒部材は、第１部分、第２部分及び貫通孔を有する。第２部分は、第１部分よりも第２端の側に位置し、第１部分よりも外径が小さい。第２貫通孔は、第１貫通孔よりも第２端の側に位置し、第１貫通孔よりも内径が大きい。位置決め部材は、第１領域及び第２領域を有する。第２領域は、第１領域よりも第４端の側に位置し、第１領域よりも外径が大きい。第２貫通孔は、第１部分よりも第２端の側に位置する。筒部材は、ネジ溝を更に有する。ネジ溝は、第２貫通孔の内壁面に位置する。位置決め部材は、ネジ山を更に有する。ネジ山は、第２領域の外周面に位置する。ネジ山とネジ溝とが螺合している。【選択図】図７

Description

本態様は、一般的には、切削加工において用いられる機械工具に関する。

金属などの被削材を切削加工する際に用いられる機械工具として、被削材のサイズに応じて切削工具の突き出し量を調整できる機械工具が知られている。例えば、特許文献１には、このような機械工具を構成する工具ホルダが開示されている。特許文献１に記載の工具ホルダは、工具を装着するホルダシャンクの内部に、ホルダ全長にわたって貫通する給液孔を設け、その給液孔に設けたネジ部にストッパボルトを取り付け、このストッパボルトと工具を当接させて工具の突き出し量を調節する。ストッパボルトは、給液孔の軸線方向に配列される操作部材などで構成される。

特開平８−４７８４０号公報

特許文献１に記載の工具ホルダでは、ホルダシャンクの先端側に操作部材を位置させた場合に、ホルダシャンクのうち工作機械に把持される部分の剛性が低下してつぶれる恐れがある。

一態様に基づく機械工具は、切削工具、筒部材及び位置決め部材を有する。筒部材は、第１端から第２端にかけて延びる。位置決め部材は、第３端から第４端にかけて延びた柱状である。筒部材は、第１部分、第２部分及び貫通孔を有する。第２部分は、第１部分よりも第２端の側に位置し、第１部分よりも外径が小さい。貫通孔は、第１端から第２端にかけて貫通し、第１端の側に切削工具の一部が挿入されている。貫通孔は、第１貫通孔及び第２貫通孔を有する。第２貫通孔は、第１貫通孔よりも第２端の側に位置し、第１貫通孔よりも内径が大きい。位置決め部材は、第１領域及び第２領域を有する。第２領域は、第１領域よりも第４端の側に位置し、第１領域よりも外径が大きい。

第２貫通孔は、第１部分よりも第２端の側に位置する。筒部材は、ネジ溝を更に有する。ネジ溝は、第２貫通孔の内壁面に位置する。位置決め部材は、ネジ山を更に有する。ネジ山は、第２領域の外周面に位置する。ネジ山とネジ溝とが螺合している。

上記態様によれば、切削工具を安定して把持し易く、また、工作機械に把持される部分がつぶれにくい。

実施形態の機械工具を示す斜視図である。図１に示す機械工具を筒部材の第１端の側から見た平面図である。図２に示す機械工具をＡ１方向から見た平面図である。図２に示す機械工具におけるＩＶ断面の断面図である。図２に示す機械工具をＡ２方向から見た平面図である。図２に示す機械工具におけるＶＩ断面の断面図である。図６と同じ断面の断面図である。図６に示す領域Ｂ１を拡大した拡大図である。実施形態の切削加工物の製造方法の一工程を示す概略図である。実施形態の切削加工物の製造方法の一工程を示す概略図である。実施形態の切削加工物の製造方法の一工程を示す概略図である。

＜機械工具＞
以下、実施形態の機械工具１について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態を説明する上で必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、機械工具１は、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各部材の寸法比率などを忠実に表したものではない。

機械工具１は、図１〜図８に示す一例のように、切削工具３、筒部材５及び位置決め部材７を有してもよい。

切削工具３は、被削材に接触して切削加工を行うことが可能である。切削工具３は、インサートタイプでもよく、また、ソリッドタイプでもよい。インサートタイプは、ホルダ及びこのホルダに装着される切削インサートのように、複数の部材で構成された工具である。ソリッドタイプは、全体が１つの部材で一体的に形成された工具である。切削工具３は、例えば、ドリル、転削工具及び旋削工具などのいずれでもよく、特に限定されない。

切削工具３は、図１〜図６に示す一例のように、インサートタイプのドリルでもよい。より具体的には、切削工具３は、柱状のホルダ９と、このホルダ９の先端側に装着された切削インサート１１（以下、「インサート１１」ということがある。）と、を有する先端交換ドリルでもよい。そして、切削工具３は、回転軸Ｏ１を有してもよい。切削工具３は、被削材を切削する際に回転軸Ｏ１の周りで回転可能でもよい。

ホルダ９は、特定の大きさに限定されない。例えば、ホルダ９の外径Ｄは、３〜６０ｍｍ程度に設定されてもよい。また、回転軸Ｏ１に沿った方向におけるホルダ９の長さＬは、０．５Ｄ〜２０Ｄ程度に設定されてもよい。ホルダ９の材質としては、例えば、鋼及び鋳鉄などが挙げられる。

インサート１１は、第１切刃１３を有してもよい。第１切刃１３は、切削加工において被削材を切削するために用いることが可能である。インサート１１は、第１切刃１３がホルダ９から外方に突出するようにホルダ９に装着されてもよい。インサート１１の材質としては、例えば、超硬合金、サーメット及びセラミックスなどの無機材料が挙げられる。

筒部材５は、切削工具３を把持する部材（把持部材）として機能することが可能である。筒部材５は、第１端５ａから第２端５ｂにかけて延びた筒状の部材でもよい。一般的に、第１端５ａは先端、第２端５ｂは後端とも呼ばれる。また、筒部材５は、円筒状でもよいが、これに限定されない。

筒部材５は、中心軸Ｏ２を有してもよい。中心軸Ｏ２は、第１端５ａの中心及び第２端５ｂの中心を通る軸である。筒部材５は、被削材を切削する際に中心軸Ｏ２の周りで回転可能でもよい。中心軸Ｏ２は、切削工具３の回転軸Ｏ１と一致してもよい。

筒部材５としては、例えば、面取りに用いるアタッチメント（面取りアタッチメント）及びアーバなどが挙げられる。図１〜図８においては、筒部材５が面取りアタッチメントである例を示しているが、これに限定されない。筒部材５は、第１端５ａの側に位置する第２切刃１５を有してもよい。第２切刃１５は、面取りに用いることが可能である。第２切刃１５は、第１端５ａの側において外方に突出するように位置してもよい。

筒部材５は、特定の大きさに限定されない。例えば、筒部材５の外径は、１０〜１００ｍｍ程度に設定されてもよい。中心軸Ｏ２に沿った方向における筒部材５の長さは、２０〜３００ｍｍ程度に設定されてもよい。筒部材５の材質としては、例えば、クロムモリブデン鋼及びニッケルクロムモリブデン鋼などが挙げられる。

筒部材５は、図６〜図８に示す一例のように、第１部分１７、第２部分１９及び貫通孔２１を有してもよい。第１部分１７は、切削工具３を把持する部分として機能することが可能である。第２部分１９は、工作機械に把持される部分として機能することが可能である。第２部分１９は、第１部分１７よりも第２端５ｂの側に位置してもよい。また、第２部分１９は、第１部分１７よりも外径が小さくてもよい。言い換えれば、第１部分１７の外径Ｄ１は、第２部分１９の外径Ｄ２よりも大きくてもよい。

貫通孔２１は、第１端５ａから第２端５ｂにかけて貫通してもよく、また、第１端５ａの側に切削工具３の一部が挿入されてもよい。切削工具３は、第１切刃１３の少なくとも一部が第１端５ａの側から突出するように貫通孔２１に挿入されてもよい。

貫通孔２１は、第１貫通孔２３及び第２貫通孔２５を有してもよい。第２貫通孔２５は、第１貫通孔２３よりも第２端５ｂの側に位置してもよい。また、第２貫通孔２５は、第１貫通孔２３よりも内径が大きくてもよい。言い換えれば、第１貫通孔２３の内径Ｄ３は、第２貫通孔２５の内径Ｄ４よりも小さくてもよい。

位置決め部材７は、切削工具３の突き出し量を調整する部材として機能することが可能である。位置決め部材７は、第３端７ａから第４端７ｂにかけて延びた柱状の部材でもよい。図６に示す一例のように、位置決め部材７が延びる方向、すなわち第３端７ａから第４端７ｂに向かう方向が、筒部材５が延びる方向、すなわち第１端５ａから第２端５ｂに向かう方向と一致してもよい。また、第３端７ａは、切削工具３（ホルダ９）の後端に接触することが可能である。位置決め部材７は、円柱状でもよいが、これに限定されない。位置決め部材７の材質としては、例えば、クロムモリブデン鋼及びニッケルクロムモリブデン鋼などが挙げられる。

位置決め部材７は、第１領域２７及び第２領域２９を有してもよい。第２領域２９は、第１領域２７よりも第４端７ｂの側に位置してもよい。また、第２領域２９は、第１領域２７よりも外径が大きくてもよい。言い換えれば、第１領域２７の外径Ｄ５は、第２領域２９の外径Ｄ６よりも小さくてもよい。

ここで、図７に示す一例のように、第２貫通孔２５は、第１部分１７よりも第２端５ｂの側に位置してもよい。言い換えれば、第２貫通孔２５は、第２部分１９の内側にのみ位置してもよい。また、筒部材５は、ネジ溝３１を更に有してもよい。ネジ溝３１は、第２貫通孔２５の内壁面に位置してもよい。位置決め部材７は、ネジ山３３を更に有してもよい。言い換えれば、位置決め部材７は、ネジでもよい。ネジ山３３は、第２領域２９の外周面に位置してもよい。そして、ネジ山３３とネジ溝３１とが螺合してもよい。

上記の場合には、切削工具３を安定して把持し易く、また、工作機械に把持される部分がつぶれにくい。すなわち、第１部分１７の外径Ｄ１が第２部分１９の外径Ｄ２よりも大きいことから、切削工具３を把持する部分である第１部分１７の肉厚が厚く、切削工具３を安定して把持し易い。また、位置決め部材７における相対的に外径が大きい第２領域２９が、工作機械に把持される部分である第２部分１９の内側に位置することから、第２部分１９の剛性を維持することができ、第２部分１９がつぶれにくい。ネジ山３３とネジ溝３１とが螺合することから、位置決め部材７を回すと、位置決め部材７を筒部材５の延びた方向に沿って動かすことができ、筒部材５からの切削工具３の突き出し量を調整できる。

なお、第１貫通孔２３の一部は、第２部分１９の内側に位置してもよい。第１貫通孔２３の内径Ｄ３は、一定でもよく、また、変化してもよい。

第２貫通孔２５は、第２端５ｂにおいて開口してもよい。この場合には、位置決め部材７を第２端５ｂの側から貫通孔２１に挿入できる。その結果、第１部分１７を１つの部材で一体的に形成することが可能となる。

第２領域２９は、第４端７ｂを含んでもよい。位置決め部材７は、第４端７ｂに位置する第１凹部３５を更に有してもよい。第１凹部３５は、位置決め部材７を回すための部位として機能することが可能である。第１凹部３５の形状としては、例えば、溝状及び穴状などが挙げられる。これらの点は、後述する第２凹部においても同様である。位置決め部材７が第１凹部３５を有する場合には、第２端５ｂの側から第１凹部３５を介して位置決め部材７を回すことが可能となる。したがって、切削工具３を筒部材５で把持した状態で切削工具３の突き出し量を調整できる。

位置決め部材７の延びた方向において、第１凹部３５の幅Ｗ１、及び、第２領域２９の幅Ｗ２は、それぞれ特定の値に限定されない。幅Ｗ１が、幅Ｗ２の半分以下でもよい。この場合には、第２領域２９によって安定して第２部分１９を支持できることから、第２部分１９がつぶれにくい。

位置決め部材７は、第３端７ａに位置する第２凹部３７を更に有してもよい。この場合には、第１端５ａの側から第２凹部３７を介して位置決め部材７を回すことが可能となる。

第２部分１９の外径Ｄ２は、一定でもよく、また、変化してもよい。第２部分１９の外径Ｄ２が一定の場合には、第２部分１９の肉厚を確保し易く、第２部分１９がつぶれにくい。なお、第２部分１９と同様に、第１部分１７の外径Ｄ１は、一定でもよく、また、変化してもよい。

筒部材５は、図６に示す一例のように、筒部材５の外周面から貫通孔２１まで貫通する孔３９を有してもよい。孔３９は、ネジ溝を有してもよい。孔３９は、切削工具３を筒部材５に固定するために用いることが可能である。例えば、固定ネジ４１を孔３９に挿入して切削工具３を筒部材５にネジ止め固定してもよい。このとき、固定ネジ４１と切削工具３との間に弾性部材４３を挟んでもよい。弾性部材４３としては、例えば、金属または樹脂からなるバネ、樹脂シートなどが挙げられる。なお、切削工具３を筒部材５に固定する方法は、上記のネジ止め固定に限定されない。

筒部材５は、第３部分４５を有してもよい。第３部分４５は、第１部分１７による切削工具３の把持を補助する部分として機能することが可能である。第３部分４５は、第１部分１７よりも第１端５ａの側に位置してもよい。また、第３部分４５の外径は、第１端５ａから離れるにしたがって大きくなってもよい。上記の第２切刃１５は、第３部分４５に位置してもよい。より具体的には、筒部材５は、第３部分４５に装着されたチップ４７を有してもよく、このチップ４７が第２切刃１５を有してもよい。

＜切削加工物の製造方法＞
次に、実施形態の切削加工物１０１の製造方法について図面を用いて説明する。

切削加工物１０１は、被削材１０３を切削加工することによって作製される。実施形態における切削加工物１０１の製造方法は、以下の工程を備えてもよい。すなわち、
（１）上記の実施形態に代表される機械工具１を回転させる工程と、
（２）回転している機械工具１における切削工具３を被削材１０３に接触させる工程と、
（３）切削工具３を被削材１０３から離す工程と、
を備えてもよい。

具体的に説明すると、（１）の工程では、図９に示す一例のように、中心軸Ｏ２（回転軸Ｏ１）を中心にＹ１方向に機械工具１を回転させ、Ｙ２方向に機械工具１を移動させることによって、切削工具３と被削材１０３とを相対的に近付けてもよい。また、（１）の工程は、例えば、機械工具１が取り付けられた工作機械のテーブルの上に被削材１０３を固定し、機械工具１を回転させた状態で被削材１０３に近付けることにより行ってもよい。

（２）の工程では、図１０に示す一例のように、切削工具３におけるインサート１１の第１切刃１３を、被削材１０３の表面の所望の位置に接触させて、被削材１０３に加工穴（貫通孔）１０５を形成してもよい。

（３）の工程では、図１１に示す一例のように、切削工具３をＹ３方向に移動させることによって被削材１０３から離してもよい。

実施形態の切削加工物１０１の製造方法によれば、切削工具３を安定して把持し易く、また、工作機械に把持される部分がつぶれにくい機械工具１を用いることから、精度が高い加工穴１０５を有する切削加工物１０１を得ることができる。

なお、実施形態の製造方法における切削加工では、それぞれの工程において、機械工具１を動かすことによって、切削工具３を被削材１０３に接触させる、あるいは、切削工具３を被削材１０３から離しているが、当然ながらこのような形態に限定されない。

例えば、（１）の工程において、被削材１０３を切削工具３に近付けてもよい。同様に、（３）の工程において、被削材１０３を切削工具３から遠ざけてもよい。切削加工を継続する場合には、切削工具３を回転させた状態を維持して、被削材１０３の異なる箇所にインサート１１の第１切刃１３を接触させる工程を繰り返せばよい。

なお、被削材１０３の材質の代表例としては、炭素鋼、合金鋼、ステンレス、鋳鉄及び非鉄金属などが挙げられる。

以上、実施形態の機械工具１及び切削加工物１０１の製造方法について例示したが、本開示は上記の実施形態に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない限り任意のものとすることができることはいうまでもない。

例えば、上記の実施形態では、切削工具３がドリルであるが、これに代えて、切削工具３を、例えば、旋削工具などにすることができる。この場合には、切削加工物１０１の製造方法における（１）の工程では、被削材１０３を回転させればよい。

１・・・機械工具
３・・・切削工具
５・・・筒部材
５ａ・・第１端
５ｂ・・第２端
７・・・位置決め部材
７ａ・・第３端
７ｂ・・第４端
９・・・ホルダ
１１・・・切削インサート（インサート）
１３・・・第１切刃
１５・・・第２切刃
１７・・・第１部分
１９・・・第２部分
２１・・・貫通孔
２３・・・第１貫通孔
２５・・・第２貫通孔
２７・・・第１領域
２９・・・第２領域
３１・・・ネジ溝
３３・・・ネジ山
３５・・・第１凹部
３７・・・第２凹部
３９・・・孔
４１・・・固定ネジ
４３・・・弾性部材
４５・・・第３部分
４７・・・チップ
１０１・・・切削加工物
１０３・・・被削材
１０５・・・加工穴
Ｏ１・・・回転軸
Ｏ２・・・中心軸
Ｄ１・・・外径
Ｄ２・・・外径
Ｄ３・・・内径
Ｄ４・・・内径
Ｄ５・・・外径
Ｄ６・・・外径
Ｗ１・・・幅
Ｗ２・・・幅

Claims

切削工具と、
第１端から第２端にかけて延びた筒部材と、
第３端から第４端にかけて延びた柱状の位置決め部材と、を有し、
前記筒部材は、
第１部分と、
前記第１部分よりも前記第２端の側に位置し、前記第１部分よりも外径が小さい第２部分と、
前記第１端から前記第２端にかけて貫通し、前記第１端の側に前記切削工具の一部が挿入されている貫通孔と、を有し、
前記貫通孔は、
第１貫通孔と、
前記第１貫通孔よりも前記第２端の側に位置し、前記第１貫通孔よりも内径が大きい第２貫通孔と、を有し、
前記位置決め部材は、
第１領域と、
前記第１領域よりも前記第４端の側に位置し、前記第１領域よりも外径が大きい第２領域と、を有し、
前記第２貫通孔は、前記第１部分よりも前記第２端の側に位置し、
前記筒部材は、前記第２貫通孔の内壁面に位置するネジ溝を更に有し、
前記位置決め部材は、前記第２領域の外周面に位置するネジ山を更に有し、
前記ネジ山と前記ネジ溝とが螺合している、機械工具。
前記第２貫通孔が、前記第２端において開口している、請求項１に記載の機械工具。
前記第２領域が前記第４端を含み、
前記位置決め部材は、前記第４端に位置する第１凹部を更に有する、請求項１又は２に記載の機械工具。
前記位置決め部材の延びた方向において、前記第１凹部の幅が、前記第２領域の幅の半分以下である、請求項３に記載の機械工具。
前記第２部分の外径が一定である、請求項１〜４のいずれか１つに記載の機械工具。
請求項１〜５のいずれか１つに記載の機械工具及び被削材のうち少なくとも一方を回転させる工程と、
前記機械工具における前記切削工具を前記被削材に接触させる工程と、
前記切削工具を前記被削材から離す工程と、を備えた切削加工物の製造方法。