JP2023003110A - 回転切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】切り屑が小さい回転切削工具を提供する。【解決手段】軸線方向に延び、その内部には軸線方向に延びる部分を有するクーラント供給孔が設けられている工具本体としての台金１０と、台金１０の先端に設けられた、超硬質工具材料の切れ刃を有するチップ１１とを備え、台金１０にはクーラント供給孔の出口となる排出口２１が設けられており、排出口２１からチップ１１と台金１０との境界まで連続的に溝２２が設けられている。【選択図】図３

Description

この発明は、回転切削工具に関するものである。

従来、回転切削工具は、たとえば、実開昭５８－４４１３５号公報（特許文献１）、実開平５－１２０３９号公報（特許文献２）、特開２０１０－９４７６６号公報（特許文献３）に開示されている。

実開昭５８－４４１３５号公報 実開平５－１２０３９号公報 特開２０１０－９４７６６号公報

従来の回転切削工具においては切り屑が長くなるという問題があった。

本開示は、軸線方向に延び、その内部には軸線方向に延びる部分を有するクーラント供給孔が設けられている工具本体と、工具本体の先端に設けられた、超硬質工具材料の切れ刃を有するチップとを備え、工具本体にはクーラント供給孔の出口となる排出口が設けられており、排出口からチップと工具本体との境界まで連続的に溝が設けられている、回転切削工具に関するものである。

図１は、実施の形態１に従った４枚刃の回転切削工具の斜視図である。 図２は、図１中の矢印ＩＩで示す方向から見た４枚刃の回転切削工具の平面図である。 図３は、実施の形態２に従った１枚刃の回転切削工具の平面図である。 図４は、図３中の矢印ＩＶで示す方向から見た１枚刃の回転切削工具の側面図である。 図５は、比較例１に従った、溝２２が設けられていない１枚刃の回転切削工具の平面図である。 図６は、図５中の矢印ＶＩで示す方向から見た１枚刃の回転切削工具の側面図である。 図７は、比較例２に従った、短い溝２２が設けられた１枚刃の回転切削工具の平面図である。

[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。

本開示は、軸線方向に延び、その内部には軸線方向に延びる部分を有するクーラント供給孔が設けられている工具本体と、工具本体の先端に設けられた、超硬質工具材料の切れ刃を有するチップとを備え、工具本体にはクーラント供給孔の出口となる排出口が設けられており、排出口からチップと工具本体との境界まで連続的に溝が設けられている、回転切削工具に関するものである。

このように構成された回転切削工具においては、排出口からチップと工具本体との境界まで連続的に溝が設けられているため、この溝を経由して排出口からチップまでスムーズにクーラントが供給される。その結果、クーラントにより確実にチップを冷却および潤滑できる。

より具体的には、排出口から空気中に排出された流体は、排出口から遠ざかるにつれ、放射状に幅が広がり、流速は次第に減少することが一般的に知られている。この規則は内部給油式クーラントにも当てはまるため、排出口から排出されたクーラントは、刃先に到達するまでに放射状に拡散する。上記の溝によって、クーラントの拡散を低減できるため、クーラントが勢いを維持して刃先近傍で生成される切りくずに衝突する。その打力によって、切りくずのせん断角が小さくなり、切りくずが細分化されると考えられている。

好ましくは、溝の深さは０．１ｍｍ以上排出口付近でのクーラント供給孔の直径の１／２以下である。溝の深さが０．１ｍｍ以上であれば溝がクーラントを案内する効果が大きくなる。溝の深さがクーラント供給孔の直径の１／２以下であれば溝が適度な深さになり溝がクーラントを案内する効果が大きくなる。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に従った４枚刃の回転切削工具の斜視図である。図２は、図１中の矢印ＩＩで示す方向から見た４枚刃の回転切削工具の平面図である。

図１および図２で示すように、回転切削工具としてのリーマ１は、工具本体としての台金１０を有する。図１および図２はリーマ１の先端部を示している。台金１０は、たとえば、超硬合金、鋼材（ステンレス鋼を含む）などにより構成される。

台金１０には、４枚のチップ１１，１２，１３，１４が設けられている。各々のチップ１１，１２，１３，１４には、切刃が設けられている。各々のチップ１１，１２，１３，１４は、たとえば、超硬合金、ダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素などの超硬質工具材料により構成される。

台金１０には、長手方向に延びる第一面（シャンク壁面）１５と第二面（シャンクすくい面）１６とが設けられている。第一面１５および第二面１６が、長手方向に延びるフルートを構成する。第二面１６にチップ１１が埋め込まれる。

第一面１５に、クーラントを排出するための排出口２１が設けられている。排出口２１は、台金１０内を延びる図示しないクーラント供給孔に接続されている。これによりクーラント供給孔から供給されるクーラントは排出口２１から排出される。

排出口２１から、チップ１１と台金１０との境界まで連続的に溝２２が設けられている。溝２２はこの図では直線状に延びているが、曲線状に延びていてもよい。溝２２の深さは均一であってもよく、不均一であってもよい。

溝２２は他のチップ１２，１３，１４近傍に設けられてこれらのチップ１２，１３，１４にクーラントを供給するように設けられていてもよく、設けられていなくてもよい。すなわちチップ１１，１２，１３，１４の一部のみに溝２２が設けられていてもよい。

４枚のチップ１１，１２，１３，１４は、台金１０の外周面を均等な角度で分割するように配置されていてもよく、台金１０の外周面を不均等な角度で分割するように配置されていてもよい。

（実施の形態２）
図３は、実施の形態２に従った１枚刃の回転切削工具の平面図である。図４は、図３中の矢印ＩＶで示す方向から見た１枚刃の回転切削工具の側面図である。

図３および図４で示すように、実施の形態２に従ったリーマ１は、１枚刃のリーマ１である。リーマ１の外周に一つのチップ１１のみが設けられている。なお、一つのリーマ１におけるチップ１１の数は、１より多くてもよい。

リーマ１の長手方向に延びる孔２３から斜め方向に枝孔２４が延びている。孔２３と枝孔２４とがクーラント供給孔を構成する。枝孔２４の出口開口が排出口２１である。排出口２１は楕円形状とされている。排出口２１からチップ１１と台金１０との境界まで連続的に溝２２が設けられている。

溝２２の深さは０．１ｍｍ以上排出口２１付近での枝孔２４の直径の１／２以下である。この直径は、枝孔２４の延びる方向に対して直交する方向における枝孔２４の直径をいう。

このように構成された実施の形態２に従ったリーマ１においても実施の形態１のリーマ１と同様の効果がある。

（比較例１）
図５は、比較例１に従った、溝２２が設けられていない１枚刃の回転切削工具の平面図である。図６は、図５中の矢印ＶＩで示す方向から見た１枚刃の回転切削工具の側面図である。

図５および図６で示すように、比較例１のリーマでは、排出口２１とチップ１１との間に溝が設けられていない点において、実施の形態１および２におけるリーマ１と異なる。

（比較例２）
図７は、比較例２に従った、短い溝２２が設けられた１枚刃の回転切削工具の平面図である。図７で示すように、比較例２に従ったリーマ１においては溝２２が設けられる。溝２２はチップ１１に接続されているものの、排出口２１に接続されていない点において、実施の形態１および２に従ったリーマ１と異なる。

[本開示の実施形態の詳細]
まず、表１で示す試料番号１－９、１０１および１０２のリーマを準備した。

表中の「孔径Ｄ」は、図３，５，７で示す、枝孔２４の直径Ｄを示す。「溝深さ」とは、第二面１６の表面から測定した溝２２の深さをいう。溝２２の深さが一様でないときは、溝２２において最も深い部分の深さを「溝深さ」とした。

このリーマを用いて、内径が２０ｍｍの下孔をリーマで加工して内径を２１ｍｍとする加工テストをした。加工条件は以下の通りである。

チップの材質：多結晶ダイヤモンド
台金の材質：超硬合金
工具径：２１ｍｍ
工具突き出し長さＬ：７０ｍｍ
被削材の材質：ＡＤＣ１２（アルミダイキャスト）
下孔の寸法および形状：内径２０ｍｍ
加工数：５
周速：２００ｍ／ｍｉｎ
送り（ｍｍ／ｒｅｖ）：０．１５
回転数：３７００ｍｉｎ^－１
加工深さ：３０ｍｍ貫通孔
設備：立形マシニングセンタ（主軸ＢＴ３０）
切削油：エマルション系水溶性クーラント 希釈率８％
切削油供給圧：１．２ＭＰａ
加工の結果、切り屑のサイズを調べた。その結果を表１に示す。切り屑のサイズは、切削加工中に発生した複数の切り屑から最も長いものを選択し、カールする切り屑の最長距離部を切り屑長さとした。

表１より、図３および４で示すように溝２２がチップ１１から排出口２１まで連続して設けられた試料番号１から９においては切り屑のサイズが小さかった。これに対して溝２２が設けられていないか、溝２２がチップ１１から排出口２１まで連続しておらず溝２２が排出口２１に到達してない試料番号１０１，１０２において、切り屑のサイズが大きくなることが分かった。

溝２２の深さは０．１ｍｍ以上排出口付近でのクーラント供給孔としての枝孔２４の直径の１／２以下であれば、切り屑がより細分化されることが分かった。アルミニウム合金などの延性材料であっても切り屑を細分化できる。

なお、リーマに限らず、ドリル、エンドミルなどの他の回転切削工具においても同様の効果が得られることが確認された。

さらに、切り屑細分化のためのブレーカーと比較して低コストで製作できる。さらに、ブレーカー付きの回転切削工具で見られる刃先欠損、ブレーカー凹部への切り屑の溶着による加工面の荒れも観察されなかった。

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説明ではなくて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。

１ リーマ、１０ 台金、１１，１２，１３，１４ チップ、１５ 第一面、１６ 第二面、２１ 排出口、２２ 溝、２３ 孔、２４ 枝孔。

Claims (2)

1. 軸線方向に延び、その内部には前記軸線方向に延びる部分を有するクーラント供給孔が設けられている工具本体と、
   前記工具本体の先端に設けられた、超硬質工具材料の切れ刃を有するチップとを備え、
   前記工具本体には前記クーラント供給孔の出口となる排出口が設けられており、
   前記排出口から前記チップと前記工具本体との境界まで連続的に溝が設けられている、回転切削工具。
2. 前記溝の深さは０．１ｍｍ以上前記排出口付近での前記クーラント供給孔の直径の１／２以下である、請求項１に記載の回転切削工具。
   

Images