JP3897105B2 - 穴明け工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、穴明け工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
切削工具としての穴明け工具は、被削材の加工穴の内周形状を工具の外周形状と同一形状に加工することを目的に用いられる。穴明け工具には様々な形状のものがあり、面取り加工、内径加工、底面加工などといった用途に応じた形状のものが使い分けられている。
【０００３】
図５（Ａ）は従来の穴明け工具の一つである穴明けボーリングバイト３０の一例を示す図である。図示する例の穴明けボーリングバイト３０は被削材３１の加工穴の開口縁部の面取り加工、及び加工穴の内周壁を切削する内径加工を行う他、底壁に更に小径の加工穴３３が存在する加工穴について、小径の加工穴３３の開口縁部の面取りも併せて行うためのものである。開口縁部の面取りと内周壁の切削とを行う穴明けボーリングバイト３０の場合、面取り加工を行う第一切り刃１と内周壁を切削する第二切り刃２との交点部ＰにＲ形状が残り、それにより被削材においても第一切り刃１が形成した面と第二切り刃２が形成した面との稜線部にＲ形状が残るという問題がある。このため従来のボーリングバイト３０では、被削材の稜線部にＲ形状を生じさせないよう第一切り刃１と第二切り刃２との交点部Ｐに逃がし部３が設けられている。逃がし部３を設けることにより交点部ＰのＲ形状が取り除かれ、これにより被削材の稜線部にＲ形状が生じることを防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、逃がし部を設けると逃がし部に入り込んだ被削材の一部がばりとなって残るという問題がある。
【０００５】
図５（Ｂ）は穴明けボーリングバイト３０の一部を拡大して示す図である。図示するように逃がし部３は第一切り刃１と第二切り刃２との間に設けられることから、逃がし部３に入り込んだ被削材の一部はどちらの切り刃によっても切削されることがなく、最終的にばり４となって残る。
【０００６】
ばりに起因して生じる問題は多く、場合によっては多額の損失を招く可能性がある。そのため加工時におけるばりの除去やばりの抑制に対する要求は強く、従来は除去のための専用化された高額設備を導入したり、ブラシ類を用いて除去作業を行ったり、検査器を使ってばりの有無の確認を行ったりするなど、ばりの除去や検査に多くの費用を費やしている。
【０００７】
本発明は上述の問題に鑑みて創作されたものであって、穴明け加工の過程で生じるばりを穴明け加工をしつつ除去できる穴明け工具を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の穴明け工具は、第一切り刃と第二切り刃との境界に凹み状の逃がし部が設けられている。これにより第一切り刃と第二切り刃との間に生じるＲ形状を取り除いている。しかしながら、逃がし部を設けたことで被削材の第一切り刃によって形成された面と第二切り刃によって形成された面との稜線部にばりが生じることになる。請求項１に記載の穴明け工具の逃がし部の相対回転方向後方には、前記第一切り刃より後端部側まで直線状に延び、回転軸に対する傾斜角度が第二切り刃の傾斜角度と等しい第三切り刃が形成されており、第三切り刃を回転軸へ垂直に投影した切り刃領域は、逃がし部を回転軸へ垂直に投影した逃がし部領域を含んでいる。従って、穴明け工具の先端部が加工穴に当接して穴明け工具の送り方向への送りが停止した状態で穴明け工具が回転軸周りに回転すると、逃がし部によって生じたばりは第三切り刃によって切削される。よって請求項１に記載の穴明け工具によると、穴明け加工の過程で被削材に生じるばりを穴明け加工をしつつ除去できる。
【０００９】
請求項２に記載の穴明け工具は、逃がし部領域の後端部側の端部から切り刃領域の後端部側の端部までの長さが、回転軸に直交する面上において回転軸を中心に逃がし部と当該第三切り刃とで形成される角度を相対回転する間に穴明け工具が送り方向に相対移動する距離分の長さ以上である。よって請求項２に記載の穴明け工具によると、穴明け工具が送り方向へ送られつつ相対回転している間も第三切り刃によってばりを切削できる。
【００１０】
請求項３に記載の穴明け工具によると、被削材の第一切り刃によって形成された面、第二切り刃によって形成された面及び第三切り刃によって形成された面と穴明け工具との不要な接触を避けることができる。
【００１１】
請求項４に記載の穴明け工具によると、第一切り刃、第二切り刃及び第三切り刃によって生じた切り屑を排出できる。
請求項５に記載の穴明け工具によると、第一切り刃、第二切り刃及び第三切り刃によって生じた切り屑をよりスムーズに排出できる。
【００１２】
請求項６に記載の穴明け工具によると、生じたばりが溝に沿って相対的に進行することで穴明け工具はばりに接触することなく相対回転できる。従ってばりに接触しないようにするために第一逃げ面及び第二逃げ面を大きく逃がす必要がなく、第一切り刃及び第二切り刃の強度を保つことができる。
【００１３】
請求項７に記載の穴明け工具によると、第一切り刃のみでなく第三切り刃によっても加工穴の内周壁を切削できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
図２は、本発明の一実施例である穴明け工具を示す図である。本実施例の穴明け工具は、被削材に予め開口した加工穴に対する穴明け加工を行う穴明けボーリングバイト１０である。加工穴はその内径の半径が穴明けボーリングバイト１０の回転軸２６から後述する第二切り刃１８までの半径より小径である。穴明けボーリングバイト１０は所定の送り量で被削材に対して相対回転することにより加工穴の開口縁部を切削して面取りを行うとともに、加工穴内周壁の切削を行って内周壁の内径を拡大し、それにより加工穴の内周形状を穴明けボーリングバイト１０の外周形状と同一形状に加工する。ここで送り量とは１回転当たりの送り方向への相対移動量のことをいい、例えば１回転する間に送り方向にＶｍｍ移動した場合、送り量はＶｍｍとなる。尚、本実施例では加工穴の内部に段差があって加工穴の内径が途中で小さくなっている加工穴、すなわち加工穴の底壁に更に小径の加工穴が存在する加工穴について、小径の加工穴の開口縁部の面取りも併せて行う穴明けボーリングバイト１０を例に説明する。このため本実施例の穴明けボーリングバイト１０の先端部には小径の加工穴の面取りを行うための一対の切り刃が設けられている。
【００１５】
図１（Ａ）は穴明けボーリングバイト１０を拡大して示す図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す穴明けボーリングバイト１０を逆方向から見た図である。穴明けボーリングバイト１０は超硬合金からなり、シャンク部１１、第一切り屑排出溝１２、第二切り屑排出溝１３、第一逃げ面１４、第一切り刃１５、逃がし部、第二逃げ面１７、第二切り刃１８、第三逃げ面１９、第三切り刃２０、先端部としての底部２１、一対の第四切り刃２２及び一対の切り屑排出溝２３を備える。
【００１６】
シャンク部１１は円柱形状であり、使用に際してシャンク部１１が例えば工作機械に保持されて回転させられる。これによりシャンク部１１は回転軸２６周りに回転する。ここで方向２７は穴明けボーリングバイト１０の被削材に対する相対回転方向を示している。
【００１７】
穴明けボーリングバイト１０の底部２１からは、第一切り刃１５及び第二切り刃１８の切り屑を排出する第一切り屑排出溝１２、並びに第三切り刃２０による切屑を排出する第二切り屑排出溝１３が形成されている。第一切り屑排出溝１２は穴明けボーリングバイト１０の底部２１から、第二切り刃１８と第三逃げ面１９との間、逃がし部としての凹み部１６ａ及び溝部１６ｂと第三逃げ面１９との間、更に第一切り刃１５と第三逃げ面１９との間を穴明けボーリングバイト１０の後端部へ向かって相対回転方向２７の逆方向へ螺旋状にねじれて延びている。同様に第二切り屑排出溝１３は、第二逃げ面１７と第三切り刃２０との間、更に第一逃げ面１４と第三切り刃２０との間を後端部へ向かって相対回転方向２７の逆方向へ螺旋状にねじれて延びている。第一切り屑排出溝１２と第二切り屑排出溝１３とは同方向にねじれているため、互いに交差することはない。尚、第一切り屑排出溝１２及び第二切り屑排出溝１３はねじれずに後端部に延びていてもよい。
【００１８】
第一逃げ面１４はシャンク部１１に連なっており、概ね円錐曲面状に後端部に向かってねじれて延びている。第一逃げ面１４と第一切り屑排出溝１２の壁面とは稜線部を形成しており、その稜線部に第一切り刃１５が形成されている。すなわち、第一逃げ面１４は、第一切り刃１５の相対回転方向２７後方に連なっている。
【００１９】
第一切り刃１５の端部Ｅは図示するようにシャンク部１１に連なっている。従って第一切り刃１５はシャンク部１１より先端部側に形成されている。第一切り刃１５はシャンク部１１に連なる端部Ｅから底部２１側の他端部Ｆへいくにつれて回転軸２６に近づくよう回転軸２６に対して所定の傾斜角度で傾斜しており、所定の切刃角をもって形成されている。第一切り刃１５は被削材の加工穴の開口縁部を切削するためのものであり、穴明けボーリングバイト１０と被削材とを相対回転させることで第一切り刃１５が被削材の開口縁部を切削し、これにより面取りが行われて被削材の開口縁部に面が形成される。
【００２０】
逃がし部は、第一切り刃１５の先端部側の端部に凹み状に設けられている凹み部１６ａと、凹み部１６ａから第一逃げ面１４と第二逃げ面１７との間を後端部に向かって溝状にねじれて延びる溝部１６ｂとを備える。図４（Ａ）は逃がし部を示す拡大図である。図示するように第一切り刃１５と第二切り刃１８との境界、すなわち交点部ＱにはＲ形状ではなく凹み部１６ａが設けられている。凹み部１６ａを設けることにより第一切り刃１５と第二切り刃１８との間にＲ形状がなくなり、これにより第一切り刃１５によって形成される被削材の面と第二切り刃１８によって形成される被削材の面との稜線部にＲ形状が生じることを防止している。しかしながら、凹み部１６ａは第一切り刃１５と第二切り刃１８との間に設けられることから、凹み部１６ａに入り込んだ被削材の一部はどちらの切り刃によっても切削されることがなく、従って凹み部１６ａに入り込んだ被削材の一部はばり２４となって残ることになる。これにより逃がし部によってばり２４が生じる。生じたばり２４は穴明けボーリングバイト１０が回転しつつ送られるとき、溝部１６ｂに沿って相対的に進むことで穴明けボーリングバイト１０に接触することなく第三切り刃２０まで到達する。溝部１６ｂの形状は、底部２１が加工穴の底壁に当接して穴明けボーリングバイト１０の送り方向Ｙへの送りが停止したとき、残されたばりが回転軸２６に垂直な方向に穴明けボーリングバイト１０に接触することなく第三切り刃２０まで到達する形状に形成されている。なお、第一逃げ面１４及び第二逃げ面１７が大きく逃げており、溝部１６ｂを設けなくてもばり２４が穴明けボーリングバイト１０に接触しなければ溝部１６ｂを設けなくてもよい。
【００２１】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、第二逃げ面１７は底部２１に連なっており、概ね円柱曲面状である。第二逃げ面１７と第一切り屑排出溝１２の壁面とは稜線部を形成しており、その稜線部に第二切り刃１８が形成されている。すなわち、第二逃げ面１７は、第二切り刃１８の相対回転方向２７後方に連なっている。
【００２２】
第二切り刃１８は、一方の端部が底部２１に連なり、他方の端部が逃がし部の凹み部１６ａに連なり、回転軸２６に概ね平行で段差がない形状である。ここでいう回転軸２６に概ね平行とは、切削をスムーズに行うために所定の角度だけ回転軸２６に対して相対回転方向２７に傾斜していることをいう。第二切り刃１８は概ね回転軸２６に平行であるため、第二切り刃１８の回転軸２６に対する傾斜角度は概ね０度ということになる。本実施例の第一切り刃１５の回転軸２６に対する傾斜角度は図１（Ａ）に示すように概ね４５度であるため、第二切り刃１８の回転軸２６に対する傾斜角度は第一切り刃１５の回転軸２６に対する傾斜角度より小さくなっている。第二切り刃１８は加工時に被削材に空いた加工穴の内周壁を切削し、加工穴の内径を拡大する。
【００２３】
尚、本実施例の第二切り刃１８は概ね回転軸２６に平行であるが、第二切り刃１８は底部２１側にいくにつれて回転軸２６に近づくよう回転軸２６に対して傾斜してもよい。この場合、第二切り刃１８の回転軸２６に対する傾斜角度は、第一切り刃の回転軸２６に対する傾斜角度より小さければ任意の角度であってよく、その傾斜角度は加工穴の形状に応じて適宜変更してよい。また、第二切り刃１８は底部２１側にいくにつれて回転軸２６に近づくよう回転軸２６に対して傾斜しつつ、切削をスムーズに行うために回転軸２６に対して相対回転方向２７に傾斜していてもよい。
【００２４】
先端部としての底部２１は、加工穴の底壁に当接する面と、その面に連なり円錐曲面状に後端部に向かってねじれて延びる面とを有している。底部２１が加工穴の底壁に当接することで穴明けボーリングバイト１０の送り方向Ｙへの送りが停止する。底部２１は回転軸２６方向から見て直径方向に一対の第四切り刃２２と、第四切り刃２２の切り屑を排出する切り屑排出溝であって一方が第一切り屑排出溝１２に連なり他方が第二切り屑排出溝１３に連なる一対の第四切り屑排出溝２３とを備えている。各第四切り刃２２は底部２１に連なる側の端部から送り方向Ｙ側の端部へいくにつれて回転軸２６に近づくよう回転軸２６に対して傾斜しており、これら一対の第四切り刃２２は小径の加工穴の開口縁部の面取りを行う。尚、内部に小径の加工穴が無い、あるいは小径の加工穴の面取りを行わないのであればそれら一対の第四切り刃２２及び一対の第四切り屑排出溝２３を備えることは不要である。
【００２５】
第三逃げ面１９は底部２１に連なり、概ね円柱曲面状である。第三逃げ面１９と第二切り屑排出溝１３の壁面とは稜線部を形成しており、その稜線部に第三切り刃２０が形成されている。すなわち、第三逃げ面１９は、第三切り刃２０の相対回転方向２７後方に連なっている。第三切り刃２０は逃がし部の凹み部１６ａの相対回転方向２７後方に設けられており、本実施例では具体的には回転軸２６を挟んで逃がし部の凹み部１６ａに対向する側に設けられている。
【００２６】
第三切り刃２０は回転軸２６に概ね平行に形成されており、第三切り刃２０の回転軸２６に対する傾斜角度は第二切り刃１８の回転軸２６に対する傾斜角度と同じ角度である。尚、第三切り刃２０は第二切り刃１８と同様に切削をスムーズに行うために回転軸２６に対して相対回転方向２７に傾斜していてもよい。図３は図１（Ａ）に示す穴明けボーリングバイト１０を更に拡大して示す図である。尚、理解を容易にするため、図３においては第四切り屑排出溝２３や、第二切り屑排出溝１３と第一逃げ面１４との稜線部の一部などは省略している。図３に示すように、第三切り刃２０は稜線部２５全域に渡って形成されており、第三切り刃２０を回転軸２６へ垂直に投影した切り刃領域Ｘには、逃がし部の凹み部１６ａを回転軸２６へ垂直に投影した逃がし部領域Ｚが含まれている。ここで切り刃領域Ｘは、第三切り刃２０の底部２１側の端部を通り回転軸２６に垂直な直線Ｌ１と回転軸２６との交点と、第三切り刃２０の後端部側の端部を通り回転軸２６に垂直な直線Ｌ２と回転軸２６との交点とで挟まれる領域である。逃がし部領域Ｚも同様に直線Ｌ３及び直線Ｌ４の交点で挟まれる領域である。第三切り刃２０は回転軸２６を挟んで凹み部１６ａに対向する側に設けられていることから、回転軸２６に直交する面上において回転軸２６を中心に凹み部１６ａと第三切り刃２０とで形成される角度は１８０度となる。従って、穴明けボーリングバイト１０を被削材に対して相対回転させると、凹み部１６ａによって生じたばりは１８０度相対回転した時点で稜線部２５に到達する。ここで例えば所定の送り量をＶｍｍとすると、穴明けボーリングバイト１０が１８０度相対回転する間に送り方向Ｙに相対移動する距離はＶ／２ｍｍとなる。従って、逃がし部領域Ｚの後端部側の端部から切り刃領域Ｘの後端部側の端部までの領域を領域Ｕとすると、領域Ｕの長さがＶ／２ｍｍ以上であれば穴明けボーリングバイト１０が相対回転しつつ送り方向Ｙへ送られる間も第三切り刃２０は稜線部２５に到達したばりを切削できることになる。図示するように本実施例の領域ＵはＶ／２ｍｍ以上である。従って穴明けボーリングバイト１０が相対回転しつつ送り方向Ｙへ送られる間も稜線部２５に到達したばりは第三切り刃２０によって切削される。底部２１が加工穴の底壁に当接して送り方向Ｙへの送りが停止したとき、ばりは逃がし部の溝部１６ｂに沿って加工穴の稜線部に概ね１／２周する長さで螺旋状に残った状態となる。この状態で穴明けボーリングバイト１０を相対回転させるとばりは回転軸２６に垂直な方向に相対的に進行することになり、残ったばりは、回転軸２６において逃がし部領域Ｚの底部２１側の端部と、逃がし部領域Ｚの後端部側の端部から後端部側にＶ／２ｍｍ離れた位置とで挟まれる領域に対応する第三切り刃２０の領域Ｍ全体で切削される。
【００２７】
尚、本実施例の第三切り刃２０は底部２１まで延び、底部２１に連なっている。これにより第三切り刃２０は第二切り刃１８と同様に加工穴の内周壁の切削も併せて行っているが、回転軸２６において逃がし部領域Ｚの底部２１側の端部より底部２１側の領域に対応する第三切り刃２０の領域Ｈには切り刃を形成しなくてもよい。その場合、加工穴内周壁の切削は第一切り刃１５のみによって行われることになる。また、回転軸２６において逃がし部領域Ｚの後端部側の端部から後端部側の領域に対応する第三切り刃２０の領域Ｋにも切り刃が形成されているが、領域Ｋには切り刃を形成しなくてもよい。この場合、穴明けボーリングバイト１０が送り方向に進行している間は逃がし部によって生じたばりは第一切り刃１５が次に相対回転してきたとき加工穴の開口縁部と供に第一切り刃１５によって切削される。底部２１が加工穴の底壁に当接して送り方向Ｙへの送りが停止した状態で穴明けボーリングバイト１０を相対回転させると、螺旋状に残ったばりは第一切り刃１５が次に相対回転してきたとき加工穴の開口縁部と供に第一切り刃１５によって切削され、逃がし部に入り込んで第一切り刃１５が切削することのできないばりは第三切り刃２０によって切削される。
【００２８】
以上説明したように、本実施例の穴明けボーリングバイト１０は従来の穴明けボーリングバイト３０と同様、第一切り刃１５と第二切り刃１８との境界に凹み部１６ａを備える。これにより第一切り刃１５と第二切り刃１８との間に生じるＲ形状を取り除いている。しかしながら、凹み部１６ａを設けたことで被削材の第一切り刃１５によって形成された面と第二切り刃１８によって形成された面との稜線部に図４（Ａ）に示すようにばり２４が生じる。本実施例の穴明けボーリングバイト１０は凹み部１６ａに対向する側に第三切り刃２０を備えていることから、生じたばりは図４（Ｂ）に示すように第三切り刃２０によって切削され除去される。よって本実施例の穴明けボーリングバイト１０によると、穴明け加工の過程で生じるばりを穴明け加工をしつつ除去できる。従って除去のための高額設備、ブラシ類を用いた除去作業、検査器を使ったばりの有無の確認などが不要になり、ばりの除去や検査に費やす費用を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａは本発明の一実施例による穴明け工具の一部を拡大して示す図であり、ＢはＡに示す穴明け工具を逆方向から見た図である。
【図２】本発明の一実施例による穴明け工具を示す図である。
【図３】図１（Ａ）に示す穴明け工具の一部を拡大して示す模式図である。
【図４】Ａは本発明の一実施例による穴明け工具の逃がし部を示す図であり、Ｂは第三切り刃を示す図である。
【図５】Ａは従来の穴明け工具の一部を示す図であり、ＢはＡに示す穴明け工具の一部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
１ 第一切り刃
２ 第二切り刃
３ 逃がし部
１０ 穴明けボーリングバイト（穴明け工具）
１１ シャンク部
１２ 第一切り屑排出溝
１３ 第二切り屑排出溝
１４ 第一逃げ面
１５ 第一切り刃
１６ａ 凹み部（逃がし部）
１６ｂ 溝部（逃がし部）
１７ 第二逃げ面
１８ 第二切り刃
１９ 第三逃げ面
２０ 第三切り刃
２１ 底部（先端部）

Claims (7)

1. 被削材に対して相対回転することにより、前記被削材の内周壁を切削する穴明け工具であって、
   回転軸周りに回転するシャンク部と、
   前記シャンク部より先端部側に形成され、先端部側へいくにつれて前記回転軸に近づくよう前記回転軸に対して所定の傾斜角度で傾斜する第一切り刃と、
   前記第一切り刃の先端部側の端部に設けられる凹み状の逃がし部と、
   前記逃がし部に連なり前記回転軸に概ね平行か又は先端部側へいくにつれて前記回転軸に近づくよう前記回転軸に対して傾斜し、前記回転軸に対する傾斜角度が前記第一切り刃の前記傾斜角度より小さい第二切り刃と、
   前記回転軸に対する傾斜角度が前記第二切り刃の前記傾斜角度と等しい第三切り刃であって、前記逃がし部の相対回転方向後方に設けられ、前記第一切り刃より後端部側まで直線状に延び、当該第三切り刃を前記回転軸へ垂直に投影した切り刃領域は前記逃がし部を前記回転軸へ垂直に投影した逃がし部領域を含む第三切り刃と、
   を備えることを特徴とする穴明け工具。
2. 前記第三切り刃は、前記逃がし部領域の後端部側の端部から前記切り刃領域の後端部側の端部までの長さが、前記回転軸に直交する面上において前記回転軸を中心に前記逃がし部と当該第三切り刃とで形成される角度を相対回転する間に前記穴明け工具が送り方向に相対移動する距離分の長さ以上であることを特徴とする請求項１に記載の穴明け工具。
3. 前記第一切り刃の相対回転方向後方に連なる第一逃げ面と、
   前記第二切り刃の相対回転方向後方に連なる第二逃げ面と、
   前記第三切り刃の相対回転方向後方に連なる第三逃げ面と、
   を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の穴明け工具。
4. 前記第一切り刃、前記逃がし部及び前記第二切り刃と、前記第三逃げ面との間を先端部から後端部へ向かって延びる第一切り屑排出溝と、
   前記第一逃げ面及び前記第二逃げ面と、前記第三切り刃との間を先端部から後端部へ向かって延びる第二切り屑排出溝と、
   を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の穴明け工具。
5. 前記第一切り屑排出溝及び前記第二切り屑排出溝は、後端部に向かって相対回転方向の逆方向へねじれて延びることを特徴とする請求項４に記載の穴明け工具。
6. 前記逃がし部は、前記第一逃げ面と前記第二逃げ面との間を後端部に向かって溝状にねじれて延びることを特徴とする請求項３、４、又は５に記載の穴明け工具。
7. 前記第三切り刃の先端部側の端部は、先端部に連なっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の穴明け工具。

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