JP2022017845A - ホールカッタ - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク上での切削刃の滑りを抑制できるホールカッタを提供すること。【解決手段】筒状に形成されたカッタ本体２０と、カッタ本体２０の先端に設けられている複数の第１の切削刃３１と、カッタ本体２０の先端において、複数の第１の切削刃３１の間に設けられている第２の切削刃３２と、を備え、第１の切削刃３１の頂点Ｐ１と第２の切削刃３２の頂点Ｐ２とは、カッタ本体２０の径方向Ｒｄにずれており、第１の切削刃３１及び第２の切削刃３２は、カッタ本体２０の周方向に所定間隔をおいて配置され、カッタ本体２０の軸方向Ａｄにおいて、第１の切削刃３１の頂点Ｐ１及び第２の切削刃３２の頂点Ｐ２の高さが同じである。【選択図】図２

Description

本発明は、ホールカッタに関する。

従来、特許文献１に記載されるホールカッタが知られている。
上記のホールカッタは、筒状に形成されたカッタ本体と、カッタ本体の先端に設けられている複数の第１の切削刃と、複数の第１の切削刃の間に設けられる第２の切削刃と、を有している。第２の切削刃における軸方向中央部の刃高さは、第１の切削刃の軸方向中央の刃高さよりも大きい値である。

ホールカッタによりワークを切削するとき、ホールカッタは、カッタ本体の軸線を中心にして回転するとともに第１の切削刃及び第２の切削刃がワークに接触すると、ワークが切削される。

特許第３７８００２４号公報

ところで、第２の切削刃が第１の切削刃よりも先にワークに接触する。第２の切削刃がワークに接触したとき、ホールカッタがワーク上で滑るウォーキングが発生する虞がある。

本発明の目的は、ワーク上での切削刃の滑りを抑制できるホールカッタを提供することにある。

上記課題を解決するホールカッタは、筒状に形成されたカッタ本体と、前記カッタ本体の先端に設けられている複数の第１の切削刃と、前記カッタ本体の先端において、前記複数の第１の切削刃の間に設けられている第２の切削刃と、を備え、前記第１の切削刃及び前記第２の切削刃は、前記カッタ本体の周方向に所定間隔をおいて配置され、前記第１の切削刃の頂点と前記第２の切削刃の頂点とは、前記カッタ本体の径方向にずれており、前記カッタ本体の軸方向において、前記第１の切削刃及び前記第２の切削刃それぞれの頂点の高さが同じである。

これによれば、ホールカッタが回転したとき、第１の切削刃の頂点及び第２の切削刃の頂点の軌跡は、円形をなしている。ここで、第１の切削刃の頂点の軌跡を第１接触円とし、第２の切削刃の頂点の軌跡を第２接触円とすると、第１接触円と第２接触円とは、カッタ本体の径方向において重ならない。例えば、従来技術のように第２の接触刃のみが先にワークに接触する場合、第２の接触刃の頂点のなす軌跡が形成する第２接触円のみがワークに接触する。ところが、上記の構成であれば、第１接触円と第２接触円とが同時にワークに接触するため、ホールカッタによりワークを切削する場合、第２の接触刃のみがワークに接触する場合と比較すると、ワーク上での切削刃の滑りを抑制できる。

上記のホールカッタにおいて、前記第１の切削刃のすくい角及び前記第２の切削刃のすくい角のいずれか一方が、前記第１の切削刃のすくい角及び前記第２の切削刃のすくい角のいずれか他方よりも小さい値であるとよい。

一般的に、すくい角が小さくなると、ワークの切削能力が向上するが、切削刃の摩耗が進行し易くなる。すなわち、ホールカッタの切削能力の低下が早くなる。
これによれば、例えば、第１の切削刃のすくい角が第２の切削刃のすくい角よりも小さい値である場合、第１の切削刃の摩耗が進行しても、第２の切削刃の摩耗は第１の切削刃ほど進行しないため、ホールカッタの切削能力の低下を遅らせることができる。また、例えば、第２の切削刃のすくい角が第１の切削刃のすくい角よりも小さい値である場合においても同様である。したがって、ホールカッタの切削能力の低下を遅らせることができる。

上記のホールカッタにおいて、前記第１の切削刃のすくい角と、前記第２の切削刃のすくい角とは同じ値であるとよい。
これによれば、第１の切削刃及び第２の切削刃の摩耗の進行具合が同じである。そのため、ホールカッタにおける第１の切削刃及び第２の切削刃の交換時期を同じにすることができる。よって、ホールカッタの保守性を向上させることができる。

この発明によれば、ワーク上での切削刃の滑りを抑制できる。

ホールカッタを示す正面図。 ホールカッタの先端の正面図。 図２の第１の切削刃を３－３線で見た正面図。 図２の第２の切削刃を４－４線で見た正面図。 第１の切削刃と第２切削刃とを重ねた状態を示す正面図。 第１の切削刃のすくい角及び第２の切削刃のすくい角を示す正面図。 変更例における第１の切削刃のすくい角及び第２の切削刃のすくい角を示す正面図。

以下、ホールカッタを具体化した一実施形態を図１～図５にしたがって説明する。
図１に示すように、ホールカッタ１０は、筒状に形成されたカッタ本体２０と、カッタ本体２０の軸方向Ａｄの先端に設けられている複数の第１の切削刃３１及び複数の第２の切削刃３２と、を備えている。第１の切削刃３１及び第２の切削刃３２は、超硬チップからなる。ホールカッタ１０は、図示しない工作機械に取り付けられ、カッタ本体２０の軸線を中心に回転する。ここで、ホールカッタ１０の回転する方向を回転方向Ａとする。

カッタ本体２０は、筒状に形成された小径部２１と、筒状に形成されるとともに小径部２１よりも内径及び外径が大きい大径部２２と、を有している。小径部２１は、図示しない工作機械に取り付けられる取付部である。小径部２１の軸線と大径部２２の軸線とは一致している。大径部２２の外周面には、複数の切り屑排出溝２３が形成されている。複数の切り屑排出溝２３は、カッタ本体２０の軸方向Ａｄにおいて、大径部２２における小径部２１側の第１端部２２ａと大径部２２における小径部２１とは反対側に位置する第２端部２２ｂとを連通している。複数の切り屑排出溝２３は、第１端部２２ａから第２端部２２ｂに向かうほど回転方向Ａに徐々に延びている。すなわち、複数の切り屑排出溝２３は、カッタ本体２０の軸線に対して傾斜している。

図２に示すように、複数の切り屑排出溝２３は、カッタ本体２０の周方向に所定間隔をおいて配置されている。本実施形態では、６つの切り屑排出溝２３が設けられている。６つの切り屑排出溝２３は、カッタ本体２０の軸線を中心として約６０度おきに配置されている。

図１及び図２に示すように、切り屑排出溝２３は、カッタ本体２０の軸線に対して傾斜するように延びる底壁２３ａと、底壁２３ａの長手方向に延びる両縁部から延びる一対の側壁２３ｂと、を有している。一対の側壁２３ｂのうち回転方向Ａの前方に位置する側壁２３ｂを第１側壁２３１とし、一対の側壁２３ｂのうち回転方向Ａの後方に位置する側壁２３ｂを第２側壁２３２とする。第１側壁２３１と第２側壁２３２とは互いに対向している。

図２に示すように、大径部２２の第２端部２２ｂにおいて、切り屑排出溝２３の底壁２３ａには、切り屑案内溝２４が形成されている。切り屑案内溝２４は、カッタ本体２０の径方向Ｒｄにおいて正面から見ると、Ｕ字形状をなしている。切り屑案内溝２４は、切り屑排出溝２３の底壁２３ａを貫通している。切り屑案内溝２４は、大径部２２の第２端部２２ｂに向けて開口している。切り屑案内溝２４は、切り屑排出溝２３の底壁２３ａにおいて、切り屑排出溝２３の第２側壁２３２寄りに形成されている。切り屑案内溝２４は、切り屑排出溝２３と同様にカッタ本体２０の周方向に所定間隔をおいて配置されている。本実施形態では、６つの切り屑案内溝２４が設けられている。６つの切り屑案内溝２４は、カッタ本体２０の軸線を中心として約６０度おきに配置されている。

図１に示すように、カッタ本体２０の径方向Ｒｄの外側から切り屑案内溝２４を正面から見たとき、第２端部２２ｂに臨む切り屑案内溝２４の壁面２５は、第２端部２２ｂから第１端部２２ａに向かうほど大径部２２の内部から外部に向けて傾斜している。

図１及び図２に示すように、複数の第１の切削刃３１及び複数の第２の切削刃３２は、大径部２２の第２端部２２ｂにおいて、切り屑排出溝２３の第２側壁２３２に対してロウ付け接合されている。本実施形態において、３つの第１の切削刃３１が採用され、３つの第２の切削刃３２が採用されている。回転方向Ａにおいて、複数の第１の切削刃３１及び複数の第２の切削刃３２それぞれには、切り屑案内溝２４が隣接している。複数の第１の切削刃３１は、カッタ本体２０の軸線を中心として約１２０度おきに配置されている。複数の第２の切削刃３２は、複数の第１の切削刃３１の間に配置されている。複数の第２の切削刃３２は、カッタ本体２０の軸線を中心として約１２０度おきに配置されている。第１の切削刃３１及び第２の切削刃３２は、カッタ本体２０の軸線を中心として約６０度おきに配置されている。すなわち、大径部２２の第２端部２２ｂにおいて、第１の切削刃３１及び第２の切削刃３２は、カッタ本体２０の周方向に所定間隔をおいて交互配置されている。なお、大径部２２の第２端部２２ｂは、上述したカッタ本体２０の軸方向Ａｄの先端である。

このように形成されたホールカッタ１０において、第１の切削刃３１及び第２の切削刃３２で切削されたワークＷの切り屑は、切り屑案内溝２４の壁面２５に沿って切り屑排出溝２３に入り込み易くなる。切り屑排出溝２３に入り込んだ切り屑は、ホールカッタ１０が回転方向Ａに回転しているときに切り屑排出溝２３の一対の側壁２３ｂにより大径部２２の第１端部２２ａ側に誘導され易い。よって、ホールカッタ１０によりワークＷを切削したときの切り屑がワークの切削箇所に留まることなく、ワークＷの外部に排出され易くなる。

次に、第１の切削刃３１及び第２の切削刃３２の構成について詳述する。
図２に示すように、第１の切削刃３１の先端には、第１の刃先３１１が設けられている。第１の刃先３１１は、カッタ本体２０の軸方向Ａｄにおいて大径部２２の第２端部２２ｂから離間するように突出する山形をなしている。第１の刃先３１１は、カッタ本体２０の径方向Ｒｄにおいて屈曲する山形をなしている。

ここで、カッタ本体２０の外周面における第１の切削刃３１の位置の接線が延びる方向を接線方向Ｂとし、第１の切削刃３１の接線方向Ｂの寸法を厚さとし、第１の切削刃３１においてカッタ本体２０の径方向Ｒｄにおける寸法を幅とする。

第１の刃先３１１の頂点Ｐ１は、接線方向Ｂに延びている。第１の刃先３１１の頂点Ｐ１は、第１の切削刃３１の幅方向の中央よりも大径部２２の外周面寄りに位置している。
図３に示すように、第１の刃先３１１は、第１の切削刃３１の幅方向において、Ｖ字形状となるように頂点Ｐ１を挟んだ両側が斜面をなしている。第１の刃先３１１において頂点Ｐ１を挟んだ斜面のうちカッタ本体２０の径方向Ｒｄの外側に位置する斜面を第１斜面３１１ａとし、カッタ本体２０の径方向Ｒｄの内側に位置する斜面を第２斜面３１１ｂとする。第１斜面３１１ａと第２斜面３１１ｂとは、頂点Ｐ１を介して連続している。

第１の刃先３１１の頂点Ｐ１を通過するとともにカッタ本体２０の径方向Ｒｄに延びる線を仮想線Ｖ１とする。仮想線Ｖ１を基準とした第１斜面３１１ａの傾斜角度θ１は、第２斜面３１１ｂの傾斜角度θ２よりも大きい。なお、第１斜面３１１ａ及び第２斜面３１１ｂと、第１の切削刃３１の幅方向の両側に位置する第１の切削刃３１の側面とのなす角度は、鈍角になっている。

図２に示すように、第２の切削刃３２の先端には、第２の刃先３１２が設けられている。第２の刃先３１２は、カッタ本体２０の軸方向Ａｄにおいて大径部２２の第２端部２２ｂから離間するように突出する山形をなしている。第２の刃先３１２は、カッタ本体２０の径方向Ｒｄにおいて屈曲する山形をなしている。

ここで、カッタ本体２０の外周面における第２の切削刃３２の位置の接線が延びる方向を接線方向Ｃとし、第２の切削刃３２の接線方向Ｃの寸法を厚さとし、第２の切削刃３２においてカッタ本体２０の径方向Ｒｄにおける寸法を幅とする。

第２の刃先３１２の頂点Ｐ２は、接線方向Ｃに延びている。第２の刃先３１２の頂点Ｐ２は、第２の切削刃３２の幅方向の中央よりも大径部２２の外周面寄りに位置している。第２の刃先３１２の頂点Ｐ２は、第１の刃先３１１の頂点Ｐ１よりもカッタ本体２０の径方向Ｒｄの内側に位置している。すなわち、第１の切削刃３１の頂点Ｐ１と第２の切削刃３２の頂点Ｐ２とは、カッタ本体２０の径方向Ｒｄにおいてずれている。

図４に示すように、第２の刃先３１２は、第２の切削刃３２の幅方向において、略Ｖ字形状となるように頂点Ｐ２を挟んだ両側が傾斜している。第２の刃先３１２において頂点Ｐ２を挟む両側のうちカッタ本体２０の径方向Ｒｄの外側には、第１斜面３１２ａが設けられ、カッタ本体２０の径方向Ｒｄの内側には、第２斜面３１２ｂ及び第３斜面３１２ｃが設けられている。第２斜面３１２ｂは、第３斜面３１２ｃよりもカッタ本体２０の径方向Ｒｄの内側に位置する。第１斜面３１２ａと第３斜面３１２ｃとは頂点Ｐ２を介して連続している。

第２の刃先３１２の頂点Ｐ２を通過するとともにカッタ本体２０の径方向Ｒｄに延びる線を仮想線Ｖ２とする。仮想線Ｖ２を基準とした第１斜面３１２ａの傾斜角度θ３は、第３斜面３１２ｃの傾斜角度θ５よりも大きい。仮想線Ｖ２を基準とする第２斜面３１２ｂの傾斜角度θ４は、第３斜面３１２ｃの傾斜角度θ５よりも大きい。第２斜面３１２ｂの傾斜角度θ４は、第１斜面３１２ａの傾斜角度θ３よりも大きい。なお、第１斜面３１２ａ及び第２斜面３１２ｂと、第２の切削刃３２の幅方向の両側に位置する第２の切削刃３２の側面との角度は、鈍角になっている。

次に、第１の切削刃３１と第２の切削刃３２とを重ね合わせた状態について説明する。
図５に示すように、第１の切削刃３１及び第２の切削刃３２の厚さは、同じである。カッタ本体２０の軸方向Ａｄにおいて、第１の切削刃３１の頂点Ｐ１と第２の切削刃３２の頂点Ｐ２との高さが同じである。

第１の切削刃３１の第１斜面３１１ａの傾斜角度θ１は、第２の切削刃３２の第１斜面３１２ａの傾斜角度θ３と同じ大きさである。そのため、第１の切削刃３１の第１斜面３１１ａは、カッタ本体２０の軸方向Ａｄにおいて、カッタ本体２０からの高さが第２の切削刃３２の第１斜面３１２ａよりも高く、且つ第１斜面３１２ａと平行なしている。

第１の切削刃３１の第２斜面３１１ｂの傾斜角度θ２は、第２の切削刃３２の第３斜面３１２ｃの傾斜角度θ５と同じ大きさである。そのため、第１の切削刃３１の第２斜面３１１ｂは、カッタ本体２０の軸方向Ａｄにおいて、カッタ本体２０からの高さが第２の切削刃３２の第３斜面３１２ｃよりも低く、且つ第３斜面３１２ｃと平行をなしている。

第２の切削刃３２の第２斜面３１２ｂの傾斜角度θ４は、傾斜角度θ１，θ２よりも大きい。そのため、第２の切削刃３２の第２斜面３１２ｂは、カッタ本体２０の軸方向Ａｄにおいて、カッタ本体２０からの高さが第１の切削刃３１の第２斜面３１１ｂよりも高い部分と、第１の切削刃３１の第２斜面３１１ｂよりも低い部分とを有している。なお、例えば、傾斜角度θ１，θ３は、約３０度であり、傾斜角度θ２，θ５は、約１５度であり、傾斜角度θ４は、約３５度である。

図６に示すように、第１の刃先３１１における切り屑案内溝２４に面する側面３１１ｃは、カッタ本体２０の軸方向Ａｄにおいて、大径部２２の第２端部２２ｂから離間するほど回転方向Ａの前方に向かうように傾斜している。

第２の刃先３１２における切り屑案内溝２４に面する側面３１２ｄは、カッタ本体２０の軸方向Ａｄにおいて、大径部２２の第２端部２２ｂから離間するほど回転方向Ａに向かうように傾斜している。

第１の刃先３１１の側面３１１ｃのカッタ本体２０の軸方向Ａｄに対する傾斜角度であるすくい角θ６は、第２の刃先３１２の側面３１２ｄのカッタ本体２０の軸方向Ａｄに対する傾斜角度であるすくい角θ７よりも小さい値である。

本実施形態の作用を説明する。
ホールカッタ１０は、工作機械が駆動することによりカッタ本体２０の軸線を中心に回転しながら、ワークＷへ向けて所定の送り量で近接する。ホールカッタ１０が回転したとき、第１の切削刃３１の頂点Ｐ１及び第２の切削刃３２の頂点Ｐ２の軌跡は、円形をなしている。

ここで、図２の二点鎖線で示すように、第１の切削刃３１の頂点Ｐ１の軌跡を第１接触円Ｒ１とし、第２の切削刃３２の頂点Ｐ２の軌跡を第２接触円Ｒ２とすると、第１接触円Ｒ１と第２接触円Ｒ２とは、カッタ本体２０の径方向Ｒｄにおいて重ならない。第１接触円Ｒ１は、第２接触円Ｒ２よりもカッタ本体２０の径方向Ｒｄの外側に位置している。

本実施形態では、複数の第１の切削刃３１の頂点Ｐ１のなす第１接触円Ｒ１及び複数の第２の切削刃３２の頂点Ｐ２のなす第２接触円Ｒ２がワークＷに同時に接触し、且つホールカッタ１０が所定の送り量で移動し続けることによりワークＷが切削される。

本実施形態の効果を説明する。
（１）本実施形態によれば、第１接触円Ｒ１と第２接触円Ｒ２とが同時にワークＷに接触するため、ホールカッタ１０によりワークＷを切削する場合、第１の切削刃３１又は第２の切削刃３２のみがワークＷに接触する場合と比較すると、ワークＷ上での切削刃３１，３２の滑りを抑制できる。

（２）一般的に、すくい角が小さくなると、ワークＷの切削能力が向上するが、切削刃３１，３２の摩耗が進行し易くなる。すなわち、ホールカッタ１０の切削能力の低下が早くなる。

本実施形態では、例えば、第１の切削刃３１のすくい角θ６が第２の切削刃３２のすくい角θ７よりも小さい値である。そのため、第１の切削刃３１の摩耗が進行しても、第２の切削刃３２の摩耗は第１の切削刃３１ほど進行しないため、ホールカッタ１０の切削能力の低下を遅らせることができる。また、例えば、第２の切削刃３２のすくい角θ７が第１の切削刃３１のすくい角θ６よりも小さい値である場合においても同様である。したがって、ホールカッタ１０の切削能力の低下を遅らせることができる。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 本実施形態では、すくい角θ６は、すくい角θ７よりも小さい値であったが、すくい角θ７がすくい角θ６よりも小さい値であってもよい。よって、第１の切削刃３１のすくい角θ６及び第２の切削刃３２にすくい角θ７のいずれか一方が、第１の切削刃３１のすくい角θ６及び第２の切削刃３２のすくい角θ７のいずれか他方よりも小さい値であればよい。

○ 図７に示すように、第１の切削刃３１のすくい角θ６と、第２の切削刃３２のすくい角θ７とは同じ値であってもよい。
本変更例によれば、第１の切削刃３１及び第２の切削刃３２の摩耗の進行具合が同じである。そのため、ホールカッタ１０における第１の切削刃３１及び第２の切削刃３２の交換時期を同じにすることができる。よって、ホールカッタ１０の保守性を向上させることができる。

○ 傾斜角度θ１，θ２，θ３，θ４，θ５は、第１の切削刃３１の頂点Ｐ１と第２の切削刃３２の頂点Ｐ２とのカッタ本体２０からの高さが同じであれば、どのように変更してもよい。

○ 第２の刃先３１２の頂点Ｐ２は、第１の刃先３１１の頂点Ｐ１よりもカッタ本体２０の径方向Ｒｄの外側に位置していてもよい。すなわち、第１の切削刃３１の頂点Ｐ１と第２の切削刃３２の頂点Ｐ２とは、カッタ本体２０の径方向Ｒｄにおいてずれていればよい。

○ ホールカッタ１０には、２つの第１の切削刃３１と、１つの第２の切削刃３２とが採用されてもよい。このとき、第２の切削刃３２は、２つの第１の切削刃３１の間に配置され、第１の切削刃３１と第２の切削刃３２とは、カッタ本体２０の周方向に約１２０度おきに配置されるとよい。

○ ホールカッタ１０には、２つの第１の切削刃３１と、２つの第２の切削刃３２とが採用されてもよい。このとき、第１の切削刃３１及び第２の切削刃３２は、カッタ本体２０の周方向に交互に配置される。第１の切削刃３１と第２の切削刃３２とは、カッタ本体２０の周方向に約９０度おきに配置されるとよい。

○ ホールカッタ１０には、４つ以上の第１の切削刃３１と、４つ以上の第２の切削刃３２とが採用されてもよい。すなわち、本実施形態と上記の変更例において、第１の切削刃３１は、２つ以上採用され、第２の切削刃３２は、１つ以上採用され、カッタ本体２０の周方向において、複数の第１の切削刃３１の間に第２の切削刃３２が配置されていれば、第１の切削刃３１及び第２の切削刃３２の数は適宜変更してもよい。

１０…ホールカッタ、２０…カッタ本体、２２…大径部、２２ｂ…大径部の第２端部、３１…第１の切削刃、３２…第２の切削刃、θ６…第１の切削刃のすくい角、θ７…第２の切削刃のすくい角、Ａｄ…軸方向、Ｒｄ…径方向、Ｐ１，Ｐ２…頂点。

Claims (3)

1. 筒状に形成されたカッタ本体と、
   前記カッタ本体の先端に設けられている複数の第１の切削刃と、
   前記カッタ本体の先端において、前記複数の第１の切削刃の間に設けられている第２の切削刃と、を備え、
   前記第１の切削刃及び前記第２の切削刃は、前記カッタ本体の周方向に所定間隔をおいて配置され、
   前記第１の切削刃の頂点と前記第２の切削刃の頂点とは、前記カッタ本体の径方向にずれており、
   前記カッタ本体の軸方向において、前記第１の切削刃及び前記第２の切削刃それぞれの頂点の高さが同じであることを特徴とするホールカッタ。
2. 前記第１の切削刃のすくい角及び前記第２の切削刃のすくい角のいずれか一方が、前記第１の切削刃のすくい角及び前記第２の切削刃のすくい角のいずれか他方よりも小さい値であることを特徴とする請求項１に記載のホールカッタ。
3. 前記第１の切削刃のすくい角と、前記第２の切削刃のすくい角とは同じ値であることを特徴とする請求項１に記載のホールカッタ。

Images