JP3551796B2

JP3551796B2 - 回転工具およびその回転工具を使用した逆テーパ孔の加工方法

Info

Publication number: JP3551796B2
Application number: JP32113998A
Authority: JP
Inventors: 史郎秋山; 祐史三谷; 恵太一井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-11-11
Filing date: 1998-11-11
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2018-11-11
Also published as: JP2000141121A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自転かつ公転させることにより、外周部に形成された加工部位によって切削もしくは研削をおこなう回転工具と、その回転工具の軸線方向での先端側の内径が後端側の内径より大きい逆テーパ状の孔を加工する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
切削による孔明け加工は、ドリルによる穿孔が最も一般的であるが、径の大きい孔加工や特殊な形状の孔加工をおこなう場合には、エンドミルやリーマなどの工具を使用している。例えばテーパ孔を加工する場合、そのテーパ形状に合った形状のエンドミルやリーマを使用し、これらの工具を所定の方向に移動させて、下孔の内面加工をおこなう。その一例が特開平６−１５５１１号公報に記載されている。また、このような加工は、切削に限らず、研削による場合も同様であって、例えば特開平５−５０３８８３号公報には、内面研削方法およびそのための装置が記載されており、この公報に記載された方法では、テーパ状の研削砥石を、下孔の軸線方向に対して交差する方向に向け、その状態で下孔の軸線方向に平行移動させて各種の形状の研削加工をおこなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
テーパ孔の加工をおこなう場合、上記の特開平６−１５５１１号公報に記載されているように、先ず、工作物に下孔を形成し、その下孔をテーパ状に加工するのが一般的であり、前述したリーマでは、下孔に挿入して回転させることにより、そのリーマの外径に即したテーパ形状に加工される。しかしながらこのような方法では、加工することのできる形状が、使用したリーマの形状に限定されてしまい、また、リーマと工作物との接触領域の全体で切削が生じるために、寸法精度や面精度の高い加工が困難であり、結局、工具費や加工工数が掛かるなどの不都合がある。
【０００４】
また、エンドミルによるテーパ加工をおこなう場合、上記の公報に記載されている研削と同様に、エンドミルの工作物に対する位置の設定や送りが特殊なものとなるために、段取りが難しくなって作業効率が悪化したり、あるいは工作物と工具との干渉などによって加工が制限される可能性が高い。
【０００５】
さらに、テーパリーマでは、工具の送り方向での先端側の内径の小さいいわゆる順テーパ形状しか加工することができず、これとは反対向きの逆テーパ、すなわち工具の送り方向での手前側の内径が小さいテーパ形状を加工することは原理的に不可能である。また、エンドミルを使用した場合も事情はほぼ同じであり、エンドミルの向きや送りに工夫を凝らすことにより、逆テーパ形状の加工が可能であるとしても、きわめて面倒な段取りを必要とするのみならず、テーパ形状が制約される不都合がある。
【０００６】
この発明は、上記の事情を背景にしてなされたものであり、逆テーパ形状の切削もしくは研削を容易におなうことのできる回転工具およびその回転工具を使用した方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、軸状部分の先端部に、回転することにより切削もしくは研削をおこなう加工部位が形成されている切削工具において、前記加工部位の外径が前記軸状部分の外径より大きく設定され、前記加工部位の前記軸状部分側の端部の形状が、後端側で小径となる凸円弧状に形成され、かつ、前記端部よりも先端側の部分の形状が、軸線方向に沿う直線状に形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
したがって請求項１の工具では、研削もしくは切削をおこなう加工部位における軸線方向での先端側の部分が、軸線方向に沿った直線状に形成されているから、その直線状の部分の全体を作用させて、前記加工部位の広い範囲で加工をおこなうことができ、そのため、効率よく加工をおこなうことができる。また、この工具では、その軸線方向での後端側すなわち手前側の部分で、前記加工部位が半径方向で内周側に延びて形成されているから、軸線方向で後方側に移動させて加工をおこなう場合、軸線方向での後方側の加工半径が、先端側より小さい場合であっても、その凸円弧状の部分で軸線方向での後方側の径の小さい箇所の加工をおこなうことができ、したがって、軸線方向で後方側に移動させつつ工具の公転半径を小さくすることにより、逆テーパ形状の加工をおこなうことが可能になる。
【０００９】
また、請求項２の発明は、上記の請求項１の構成に加えて、前記直線状に形成された先端側の部分が、先端側で外径の大きくなるテーパ状に形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
したがって請求項２の発明によれば、使用することによる摩耗や再研磨などによって前記加工部位の後端側の寸法が減少しても、前記凸円弧状の部分から先端側に続く部分が、軸線方向に沿う直線状に形成され、かつ、テーパ状に外径が拡大しているので、凸円弧状部分における上記の逆テーパ形状の加工に供された部分と同一外径の箇所が摩耗後あるいは再研磨後においても存在しており、したがって再度使用する場合においても、工具の寸法を従前と同一として取り扱うことができ、その結果、段取りなどの作業が容易になる。
【００１１】
さらに、請求項３の発明は、加工をおこなう工具の挿入方向での後端側の内径が、その工具の先端側での内径より小さい逆テーパ孔の加工方法において、前記手前側の内径以下の内径の下孔を形成する工程と、軸状部分の先端側に形成されている切削もしくは研削のための加工部位の外径が軸状部分の外径より大きく、その加工部位の軸状部分側の端部が後端側で小径となる凸円弧状をなし、かつ、前記端部よりも先端側の部分が軸線方向に沿う直線状をなす回転工具によって、前記下孔の内部を、軸線方向での先端側の内径が大きくかつ手前側の内径が順次小さくなる複数の円筒形状に階段状に切削もしくは研削する工程と、前記回転工具を、内径の大きい先端側から内径の小さい手前に軸線方向に移動させつつ公転半径を連続的に減少させて、前記階段状の円筒形状をテーパ形状に切削もしくは研削する工程とからなることを特徴とする方法である。
【００１２】
したがって請求項３の発明によれば、下孔を階段状の複数の円筒形状に加工する場合、前記加工部位における直線状の部分の全体を作用させて、前記加工部位の広い範囲で加工をおこなうことができ、そのため、効率よく加工をおこなうことができる。また、その後、同一の工具を軸線方向に後退移動させつつ公転半径を次第に減少させることにより、加工部位における前記凸円弧状の部分が加工に供され、逆テーパ形状の加工がおこなわれる。そのため、必要とする工具の種類が少なくてよいので、逆テーパ形状の加工のための工具費を低減でき、また効率の良い加工が可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を図に示す具体例を参照して説明する。先ず、この発明に係る回転工具について説明する。図１および図２は、その一例であるエンドミル１を示しており、図示しない主軸に把持されるシャンク２の先端側に軸状部３が一体に形成され、その軸状部３の先端部に、複数（４枚）の切刃５が形成されている。これらの切刃５によってこの発明における加工部位が構成されており、その加工部位の外径、すなわちエンドミル１が自転することにより切刃５が描く円の外径が、軸状部３の外径より大きくなるように、切刃５の寸法が設定されている。
【００１４】
また、各切刃５は、エンドミル１の軸線方向に沿う直線状をなすいわゆる直刃であって、その後端側の部分すなわち軸状部３側の部分が、図１に示すように、凸円弧状に形成されている。言い換えれば、各切刃５の形状は、エンドミル１の中心軸線を通る断面内において、後端側すなわち軸状部３側の部分が凸円弧状をなし、その凸円弧状部分６より先端側の部分が軸線方向に沿う直線状部分７となっている。したがって図１および図２に示すエンドミル１は、その直線状部分７によるいわゆる円筒切削と、凸円弧状部分６による小径の切削とをおこなうことができるようになっている。
【００１５】
つぎに、上記のエンドミル１を使用した逆テーパ形状の切削方法すなわちこの発明の方法について説明する。図３はその工程を示しており、先ず、（Ａ）に示すように、対象とする工作物１０にドリル１１によって下孔１２を加工する。その下孔１２の内径は、最終形状である逆テーパ孔の最小内径より小さくかつ前記エンドミル１の外径より大きい寸法とする。
【００１６】
つぎに、（Ｂ）に示すように、前記エンドミル１を下孔１２の内部に挿入し、これを自転かつ公転させて円筒切削をおこなう。これは、テーパ孔荒加工であって、先端側（図３での左側）での切削半径を大きくし、軸線方向での後端側での切削半径を段階的に小さくする。その場合の切削幅は、エンドミル１の直線状部分７の軸線方向での長さ程度とする。また当然、各円筒切削部分での切削半径は、最終的なテーパ形状の対応する箇所の内径より小さいものとする。したがってこの場合の切削加工は、エンドミル１を自転させつつ下孔１２の中心軸線を中心に公転させる加工であるから、コンタリング加工となる。そしてこの加工の際には、切刃５における直線状部分７の全体で切削をおこなうことになるので、切削幅が広くなって効率の良い切削がおこなわれる。
【００１７】
さらに、（Ｂ）に示す加工工程と同じエンドミル１を使用してテーパ孔仕上げ加工をおこなう。その状況を（Ｃ）に示してある。その場合、複数の円筒部分を階段状に形成した下孔１２の内部に、エンドミル１をその切刃５が下孔１２の図３での左側に突き出るまで図３の右側から挿入し、かつエンドミル１を半径方向で外側に平行移動させ、切削開始点が逆テーパ形状の開口端部の外径となる位置に設定する。その状態でエンドミル１を自転させかつ下孔１２の中心軸線を中心に公転させつつ、軸線方向で後方側（図３での右側）に移動させ、工作物１０に対して切り込みを開始する。なお、公転半径は、軸線方向への移動に従って次第に小さくなるように設定する。その場合、切刃５における凸円弧状部分６が工作物１０に接触して切削をおこない、線に近い狭い幅の切削をおこなうことになる。すなわち瞬間的に見れば、凸円弧状部分６の一点が工作物１０に点接触した状態になるから、エンドミル１を上記のように螺旋状に移動させることにより、その切削点の軌跡は、中心軸線に対して傾斜した線すなわちテーパ状になる。
【００１８】
このように上記のエンドミル１は、切刃５の軸線方向での後端側の部分に凸円弧状にラウンドした部分６を備えているので、軸線方向で後方側に後退移動させつつ公転半径を次第に減少させることにより、切削点がテーパ状の軌跡を描き、その結果、逆テーパ孔１３の加工をおこなうことができる。
【００１９】
上記の図１および図２に示す例では、切刃５のうち凸円弧状部分６よりも先端側の部分を、中心軸線に対して平行な直刃としたが、この発明では、切刃５のうち凸円弧状部分６より先端側の部分を、図４に示すように、先端側での切削径が大きくなるように所定角度θで傾斜した形状、すなわち自転した際の軌跡が先端側で大径のテーパ状となる形状としてもよい。
【００２０】
前述したようにこの発明に係るエンドミル１による逆テーパ形状の切削は、切刃５のうち後端側の凸円弧状部分６でおこなうことになり、その切削幅が狭いことにより、局部的な摩耗が生じ易い。その凸円弧状部分６を再研磨した場合、図４に示すように先端側の部分を傾斜させてあれば（テーパ状となっていれば）、再研磨後の形状は図５に模式的に示すように、凸円弧状部分６が先端側に移動した形状になり、その結果、再研磨前におけるテーパ形状の切削点Ｐｃと同一半径の切削点Ｐｃが確保される。したがって図４に示すように傾斜部（テーパ部）を凸円弧状部分６の先端側に形成したエンドミル１であれば、切刃５の再研磨後であってもテーパ形状を切削するための切削半径が変化しないので、再研磨の前後でエンドミル１の公転半径を変更するなどの段取りあるいは切削機械などの設備側の補正作業が不要になる。
【００２１】
なお、上記の具体例では、切刃が軸線方向に沿って形成された直刃であるエンドミルを例に採って説明したが、この発明は上記の具体例に限定されないのであって、螺旋状に湾曲した切刃を有する回転切削工具であってもよい。また、この発明は、切削工具に限らず、砥石によって研削をおこなう回転工具にも同様に適用することができる。したがってこの発明における加工部位には、切刃および砥石が含まれる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、研削もしくは切削をおこなう切刃などの加工部位における軸線方向での先端側の部分が、軸線方向に沿った直線状に形成されているから、前記加工部位における直線状の部分の全体を作用させて、前記加工部位の広い範囲で加工（切削もしくは研削）をおこなうことができ、そのため、効率よく加工をおこなうことができる。また、その加工部位の軸線方向で後端側すなわち手前側の部分が、半径方向で内周側に凸円弧状となって延びて形成されているから、軸線方向で後方側に移動させて加工をおこなう場合、軸線方向での後方側の加工半径が、先端側より小さい場合であっても、その凸円弧状の部分で軸線方向での後方側の径の小さい箇所の切削もしくは研削をおこなうことができ、したがって、軸線方向で後方側に移動させつつ工具の公転半径を小さくすることにより、逆テーパ形状の加工をおこなうことが可能になる。
【００２３】
また、請求項２の発明によれば、使用することによる摩耗や再研磨などによって前記加工部位の後端側の部分の寸法が減少しても、前記凸円弧状の部分から先端側に続く部分が、軸線方向に沿う直線状に形成され、かつ、テーパ状に外径が拡大しているので、凸円弧状部分における上記の逆テーパ形状の加工に供された部分と同一外径の箇所が摩耗後あるいは再研磨後においても存在しており、したがって再度使用する場合においても、工具の寸法を従前と同一として取り扱うことができ、その結果、切削機械などの設備側での補正が不要になり、また段取りなどの作業が容易になる。
【００２４】
さらに、請求項３の発明によれば、下孔を階段状の複数の円筒形状に加工する場合、前記加工部位における直線状の部分の全体を作用させて、前記加工部位の広い範囲で加工をおこなうことができ、そのため、効率よく加工をおこなうことができる。また、その後、同一の工具を軸線方向に後退移動させつつ公転半径を次第に減少させることにより、加工部位における前記凸円弧状の部分が加工に供され、逆テーパ形状の加工をおこなうことができる。そのため、必要とする工具の種類が少なくてよいので、逆テーパ形状の加工のための工具費を低減でき、また効率の良い加工が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一例であるエンドミルを示す正面図である。
【図２】そのエンドミルの加工部位の形状を示す先端視図である。
【図３】この発明の方法による逆テーパ形状の加工過程を示す図である。
【図４】この発明に係る他のエンドミルの加工部位の形状を示す部分拡大図である。
【図５】切刃における凸円弧状部分の再研磨前後の形状を説明するための図である。
【符号の説明】
１…エンドミル、３…軸状部、５…切刃、６…凸円弧状部分、７…直線状部分、１０…工作物、１２…下孔、１３…逆テーパ孔。

Claims

軸状部分の先端部に、回転することにより切削もしくは研削をおこなう加工部位が形成されている切削工具において、
前記加工部位の外径が前記軸状部分の外径より大きく設定され、前記加工部位の前記軸状部分側の端部の形状が、後端側で小径となる凸円弧状に形成され、かつ、前記端部よりも先端側の部分の形状が、軸線方向に沿う直線状に形成されていることを特徴とする回転工具。
前記直線状に形成された先端側の部分が、先端側で外径の大きくなるテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転工具。
加工をおこなう工具の挿入方向での後端側の内径が、その工具の先端側での内径より小さい逆テーパ孔の加工方法において、
前記手前側の内径以下の内径の下孔を形成する工程と、
軸状部分の先端側に形成されている切削もしくは研削のための加工部位の外径が軸状部分の外径より大きく、その加工部位の軸状部分側の端部が後端側で小径となる凸円弧状をなし、かつ、前記端部よりも先端側の部分が軸線方向に沿う直線状をなす回転工具によって、前記下孔の内部を、軸線方向での先端側の内径が大きくかつ手前側の内径が順次小さくなる複数の円筒形状に階段状に切削もしくは研削する工程と、
前記回転工具を、内径の大きい先端側から内径の小さい後端側へ軸線方向に移動させつつ公転半径を連続的に減少させて、前記階段状の円筒形状をテーパ形状に切削もしくは研削する工程と
からなることを特徴とする逆テーパ孔の加工方法。