JP2021084148A - 回転切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物の加工面の精度を向上させる。【解決手段】回転切削工具１は、台金２と、台金２の外周に円周方向に互いに距離を隔てて設けられた複数のチップ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅとを備える。複数のチップ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅは台金の円周上に不等間隔で設けられる。複数のチップ１０ａのすくい面１０６ａと外周逃げ面１０８ａとの間に外周切れ刃１０４ａが形成される。外周切れ刃１０４ａは回転軸９の後方に向かうほど回転軸９に近づくように回転軸９に対して角度Ａをなすように傾斜している。ｔａｎＡは２．５×１０−４以上５×１０−４以下である。外周切れ刃１０４ａの回転方向後方に外周切れ刃１０４ａから離れた位置の台金２にガイドパッド２ａが設けられている。【選択図】図５

Description

この発明は、回転切削工具に関する。

従来、回転切削工具は、たとえば、特開２０１１−６２７９０号公報（特許文献１）および特開平２−１９０２１５号公報（特許文献２）に開示されている。

特開２０１１−６２７９０号公報 特開平２−１９０２１５号公報

回転切削工具では、被加工物の加工面の精度を向上させることが望まれている。

回転切削工具は、台金と、台金の外周に円周方向に互いに距離を隔てて設けられた複数のチップとを備える。複数のチップは台金の円周上に不等間隔で設けられ、複数のチップのすくい面と外周逃げ面との間に外周切れ刃が形成され、外周切れ刃は回転軸の後方に向かうほど回転軸に近づくように回転軸に対して角度Ａをなすように傾斜しており、ｔａｎＡは２．５×１０^−４以上５×１０^−４以下であり、外周切れ刃の回転方向後方に外周切れ刃から離れた位置の台金にガイドパッドが設けられている。

被加工物の加工面の精度を向上させることができる。

実施の形態に従った回転切削工具１の正面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った回転切削工具１の断面図である。 図１中の矢印ＩＩＩで示す方向から見た回転切削工具１の平面図である。 図１中の矢印ＩＶで示す方向から見た回転切削工具１の底面図である。 実施の形態に従った回転切削工具１の斜視図である。 チップ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅの拡大図である。 図２中のＶＩＩで囲んだ部分の拡大図である。

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

本開示の回転切削工具は、台金と、台金の外周に円周方向に互いに距離を隔てて設けられた複数のチップとを備える。複数のチップは台金の円周上に不等間隔で設けられ、複数のチップのすくい面と外周逃げ面との間に外周切れ刃が形成され、外周切れ刃は回転軸の後方に向かうほど回転軸に近づくように回転軸に対して角度Ａをなすように傾斜しており、ｔａｎＡは２．５×１０^−４以上５×１０^−４以下であり、外周切れ刃の回転方向後方に外周切れ刃から離れた位置の台金にガイドパッ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、バックテーパが設けられており、そのｔａｎＡが２．５×１０^−４以上５×１０^−４以下であるため、加工面の精度を向上させることができる。ｔａｎＡが２．５×１０^−４未満であればバックテーパの効果が無くなり加工面の真円度などが悪化する。ｔａｎＡが５×１０^−４を超えるとバックテーパが大きくなるため外周切れ刃と加工面との接触面積が小さくなり、加工面の精度が悪化する。外周切れ刃の回転方向後方に外周切れ刃から離れた位置の台金にガイドパッドが設けられているため外周切れ刃で加工された加工面が時間をおいてガイドパッドで押圧される。これにより加工面がなめらかな面となる。

好ましくは、ガイドパッドの回転直径は外周切れ刃の回転直径より１μｍ以上２μｍ以下小さい。この範囲であれば最も効率よくガイドパッドの機能を発揮させることができ，加工面の精度を向上させることができる。

図１は、実施の形態に従った回転切削工具１の正面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った回転切削工具１の断面図である。図１および図２で示すように、回転切削工具１は、台金２と、その台金２の外周に円周方向に互いに距離を隔てて設けられた多結晶ダイヤモンドを含む第一から第五のチップとしてのチップ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅとを備える。

チップ１０ａには第一の切れ刃としての外周切れ刃１０４ａが設けられる。チップ１０ｂには第二の切れ刃としての外周切れ刃１０４ｂが設けられる。チップ１０ｃには第三の切れ刃としての外周切れ刃１０４ｃが設けられる。チップ１０ｄには第四の切れ刃としての外周切れ刃１０４ｄが設けられる。チップ１０ｅには第五の切れ刃としての外周切れ刃１０４ｅが設けられる。

回転軸９に直交する図２の断面において、外周切れ刃１０４ａと回転軸９とを結ぶ直線を第一直線、外周切れ刃１０４ｂと回転軸９とを結ぶ直線を第二直線、外周切れ刃１０４ｃと回転軸９とを結ぶ直線を第三直線、外周切れ刃１０４ｄと回転軸９とを結ぶ直線を第四直線、外周切れ刃１０４ｅと回転軸９とを結ぶ直線を第五直線とする。

第一直線と第二直線とのなす角度θ１、第二直線と第三直線とのなす角度θ２、第三直線と第四直線とのなす角度θ３、第四直線と第五直線とのなす角度θ４、第五直線と第一直線とのなす角度θ５は、θ１＋θ２＋θ３＋θ４＋θ５＝３６０°の関係を有する。

超硬のガイドパッド２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅが設けられていない場合、ガイドパッド２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅによるバニッシュ効果を期待できないため、被加工物の孔の真円度が悪化する。さらに外周切れ刃１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅの回転直径はガイドパッド２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅの回転直径よりもわずかに大きく、その差は１μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。

θ１，θ２，θ３，θ４およびθ５の少なくとも２つは互いに異なる。θ１，θ２，θ３，θ４およびθ５のすべてが同じであると外周切れ刃１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅによって発生する振動の周期が同じとなるため、回転切削工具１が共振する。θ１，θ２，θ３，θ４およびθ５の少なくとも２つは互いに異なると共振を防止できる。その結果、被加工物の孔の真円度を向上させることができる。

回転切削工具１は、超硬合金の台金２と、台金２に固定された５つのチップ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅとを有する。台金２は長手方向に延びている。台金には切削油を流すための通路２１が設けられている。台金２には５本のフルート１３が設けられている。フルート１３には切削油を供給するための切削油孔（図示せず）が設けられている。切削油孔に通路２１から切削油が供給される。フルート１３は切り屑および切削油を排出する役割を有する。回転切削工具１は回転中心としての回転軸９を中心として回転する。

チップ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅは多結晶ダイヤモンドおよび超硬合金により構成されている。台金２に接触する超硬合金が台金２にロウ付けされていることでチップ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅが台金２に固定されている。

多結晶ダイヤモンドには外周切れ刃１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅおよび前切れ刃１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｅが設けられている。チップ１０ａは、多結晶ダイヤモンド１１ａと超硬合金１２ａを有する。

図３は、図１中の矢印ＩＩＩで示す方向から見た回転切削工具１の平面図である。図４は、図１中の矢印ＩＶで示す方向から見た回転切削工具１の底面図である。図５は、実施の形態に従った回転切削工具１の斜視図である。

図３から図５で示すように、ガイドパッド２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅは、回転切削工具１の長手方向に延びている。ガイドパッド２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅの軸方向長さは外周切れ刃１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅの軸方向長さよりも長い。各々のガイドパッド２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅはフルート１３に隣接するように直線状に延びている。

図６は、チップ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅの拡大図である。図６で示すように，チップ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅは、すくい面１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ，１０６ｅを有する。すくい面１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ，１０６ｅと隣接するよう前逃げ面１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ，１０７ｅおよび外周逃げ面１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄ，１０８ｅが設けられている。

すくい面１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ，１０６ｅと前逃げ面１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ，１０７ｅとの境界部分が前切れ刃１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｅである。

すくい面１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ，１０６ｅと外周逃げ面１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄ，１０８ｅとの境界部分が外周切れ刃１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅである。

外周切れ刃１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅは直線状に延びている。外周切れ刃１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅは回転軸９に対して角度Ａをなすように傾斜している。この傾斜はバックテーパと呼ばれる。

バックテーパが設けられることで、外周切れ刃１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅの回転半径は、回転切削工具１の先端部で最も大きく、根元に近づくにつれて小さくなる。

図７は、図２中のＶＩＩで囲んだ部分の拡大図である。図７で示すように外周切れ刃１０４ａの回転軌跡７の直径はガイドパッド２ａの直径よりも大きい。その差は、好ましくは１μｍ以上２μｍ以下である。

回転切削工具１は、台金２と、台金２の外周に円周方向に互いに距離を隔てて設けられた複数のチップ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅとを備える。複数のチップ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅは台金の円周上に不等間隔で設けられる。複数のチップ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅのすくい面１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ，１０６ｅと外周逃げ面１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄ，１０８ｅとの間に外周切れ刃１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅが形成される。外周切れ刃１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅは回転軸９の後方に向かうほど回転軸９に近づくように回転軸９に対して角度Ａをなすように傾斜している。ｔａｎＡは２．５×１０^−４以上５×１０^−４以下である。外周切れ刃１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅの回転方向後方に外周切れ刃１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅから離れた位置の台金２にガイドパッド２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅが設けられている。

回転切削工具１は、穴仕上げ加工用のＰＣＤ（Poly-crystalline Diamond）回転工具である、特に、自動車向けアルミニウムの基幹部品（シリンダーヘッド／ブロック／ステアリング／油圧コントロールバルブ）や燒結金属などの孔仕上げ加工用ＰＣＤ回転工具に関する。ワークの加工表面粗さの改善や加工後のワーク孔径収縮が問題となる肉厚が薄い部品などに高精度な加工を行うことができるＰＣＤ回転工具とする。

[本開示の実施形態の詳細]
（実施例）

表１および表２で示すような寸法の試料番号１から１０６のＰＣＤを切れ刃とする回転切削工具１（リーマ）を準備した。この回転切削工具１を用いて表３で示す切削条件１で切削加工した。工具刃径は回転切削工具１の先端における外径である。

その結果を表２に示す。
表２中、「真円度」および「円筒度」の評価においては、真円度および円筒度とも５μｍ以下であれば良品とした。「表面粗さ」の評価においては、３．２μｍＲｚ以下であれば良品とした。試料番号１から２３は実施例品であり、試料番号１０１から１０６は比較品である。

真円度および円筒度は、真円度測定機、たとえば株式会社ミツトヨ製高精度真円度・円筒形状測定機ラウンドテストＲＡ−Ｈ５２００シリーズを用いて測定する。

表面粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に従い、株式会社ミツトヨ製サーフテストＳＶ−３２００で測定した。

バックテーパ角は、株式会社キーエンス製レーザ外径測定器ＬＳ−９０３０Ｍで測定した。

「送りマーク」の欄において「Ａ」は送りマーク無しを示す。「Ｂ」はリターン時（加工後に工具を孔から抜く時）に付いたと思われる送りマークが存在か、送りマークが、加工面の一部分に付いていることを示す。「Ｃ」は送りマークが、加工面全体にわたり付いていることを示す。「送りマーク」とは加工面に形成される傷を示す。

「振動」の欄において「Ａ」は振動がないことを示す。「Ｂ」は時々、振動が発生することを示す。「Ｃ」は連続的に振動が発生することを示す。振動有無の判断は、主に加工音の変化などで判断した。

試料番号１０１ではバックテーパ角が小さすぎる為，すべての評価項目において優れた評価を得ることができなかった。試料番号１０２および１０３においてはバックテーパが大きすぎるため評価が悪化した。

試料番号１０４から１０６においてはガイドパッドが存在しないため評価が悪化した。
試料番号２１から２３ではガイドパッド直径を変化させた。ガイドパッドの直径が１１．９９７以下となると真円度、円筒度および表面粗さの評価が若干悪化する。ある切れ刃の１８０°反対側に別の切れ刃が存在する試料番号１３では、ある切れ刃の１８０°反対側に別の切れ刃がしない試料番号１１および１２と比較して若干ではあるが評価が悪化している。これは１８０°反対側に位置する２つの切れ刃が存在するため、孔内で工具の位置が安定しないためと考えられる。

次に、表２のワークを切削条件２で切削加工した。その結果を表４に示す。

表４中、「真円度」および「円筒度」の評価においては、真円度および円筒度とも５μｍ以下であれば良品とした。「表面粗さ」の評価においては、３．２μｍＲｚ以下であれば良品とした。試料番号１から２３は実施例品であり、試料番号１０１から１０６は比較品である。表４においても、表２と同様の傾向が見られた。

今回開示された実施の形態および実施例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実施の形態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。

この発明は、回転切削工具の分野において利用することができる。

１ 回転切削工具、２ 台金、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ ガイドパッド、９ 回転軸、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ チップ、１３ フルート、１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｅ 前切れ刃、１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅ 外周切れ刃、１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ，１０６ｅ すくい面、１０７，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ，１０７ｅ 前逃げ面、１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄ，１０８ｅ 外周逃げ面。

Claims (2)

1. 台金と、
   前記台金の外周に円周方向に互いに距離を隔てて設けられた複数のチップとを備えた、回転切削工具であって、
   前記複数のチップは前記台金の円周上に不等間隔で設けられ、
   前記複数のチップのすくい面と外周逃げ面との間に外周切れ刃が形成され、
   前記外周切れ刃は回転軸の後方に向かうほど前記回転軸に近づくように前記回転軸に対して角度Ａをなすように傾斜しており、
   ｔａｎＡは２．５×１０^−４以上５×１０^−４以下であり、
   前記外周切れ刃の回転方向後方に前記外周切れ刃から離れた位置の前記台金にガイドパッドが設けられている、回転切削工具。
2. 前記ガイドパッドの回転直径は前記外周切れ刃の回転直径より１μｍ以上２μｍ以下小さい、請求項１に記載の回転切削工具。
   

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