JP4107106B2

JP4107106B2 - 穴加工工具

Info

Publication number: JP4107106B2
Application number: JP2003053114A
Authority: JP
Inventors: 正治滝口; 友司大塚
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: JP2004261896A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工物に形成された下穴の内径の仕上げ加工と同時にこの下穴の開口部に面取り加工を行うことが可能な穴加工工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
加工物に形成された下穴を所定の内径に仕上げ加工するには通常リーマが用いられ、すなわち仕上げされるべき内径に応じた所定の切刃径を有するリーマを回転させながら上記下穴に挿入してその切刃により下穴内周を切削し、所定の径の加工穴に仕上げてゆく（例えば特許文献１参照）。また、こうして形成された加工穴の開口部に面取り加工を施すには、その面取りの傾斜に応じた傾斜角の面取り加工切刃を有する面取り工具が用いられ、上記リーマによって仕上げ加工された加工穴に、この面取り工具をやはり回転させながら挿入して、上記面取り加工切刃により加工穴開口部を切削して所定の傾斜の面取りを行ってゆく。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１７０６４０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように面取り付きの加工穴の内径や面取りの角度は、最終的に仕上げられる加工穴によって微妙に異なる場合が多く、従って上述のようなリーマや面取り工具を用いた加工では、このように異なる加工穴の内径や面取りの傾斜角度ごとに異なる工具を用意しておいて、しかも内径加工と面取り加工とを順に行わなければならず、作業が極めて煩雑となって加工効率の低下を招くことが避けられなかった。また、このような工具では、切刃に摩耗が生じると再研磨やコーティングの再コートを行って工具の再利用を行うようにしているが、これら再研磨や再コートには時間とコストを要するため、経済性はそれほど高くはなく、しかも特にリーマではこのように再研磨を行うと切刃径が小さくなってしまうため、再研磨前の仕上げ加工と同じ内径の加工穴の仕上げには使用することができないという問題もある。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたもので、加工物に形成された下穴の内径の仕上げ加工とこの下穴の開口部の面取り加工とを同時に行うことが可能であり、しかもこうして形成される加工穴の内径や面取り角度が異なる多種の加工穴に対しても１つの工具で加工を行うことが可能な穴加工工具を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転される工具本体を有し、該工具本体は先端側に向かうに従い漸次縮径する円錐台状部とこの円錐台状部の先端に設けられた小径の円柱部とを備えており、前記円柱部に、上記軸線に略平行な内径加工切刃を有する内径加工用スローアウェイチップが着脱可能に取り付けられるとともに、前記円錐台状部に、後端側に向かうに従い外周側に向かうように傾斜した前記円錐台状部の母線に略平行な面取り加工切刃を有する面取り加工用スローアウェイチップが着脱可能に取り付けられ、これらのスローアウェイチップは、上記工具本体にそれぞれ設けられた調整機構により、上記内径加工用スローアウェイチップにおいては上記内径加工切刃の軸線からの回転径が、また上記面取り加工用スローアウェイチップにおいては上記面取り加工切刃の傾斜角が、各々調整可能とされており、加工穴の内径や面取り部の傾斜角度が異なる多種の加工穴に対応可能な構成とされていることを特徴とする。従って、このような構成の穴加工工具によれば、１つの工具本体に内径加工切刃と面取り加工切刃とが備えられているため、１回の加工で下穴の内径仕上げ加工とその開口部の面取り加工とを同時に行うことができ、しかも加工穴の内径や面取り部の傾斜角が異なる場合でも、上記調整機構によって内径加工切刃の回転径や面取り加工切刃の傾斜角を適宜調整することにより、複数種の工具を用意することなく容易に対応することができる。
【０００７】
ここで、上記チップを、そのすくい面における切刃長方向略中央の押圧部をクランプ機構によって押圧して上記工具本体に取り付けるようにした場合には、上記調整機構に、上記切刃とは反対側のチップ側面において上記切刃長方向に上記押圧部を挟んだ２点をそれぞれ独立して押付可能な押付手段を備えることにより、内径加工用チップにあってはこれら２つの部分を押付手段によって均等に押し付けることにより、内径加工切刃を工具本体の軸線との平行を保ったままその回転径の調整を行うことが可能である一方、面取り加工用チップにあってはこれら２点で押付手段による押付力を調節することにより、上記押圧部を中心に面取り加工用チップを回動させてその面取り加工切刃の傾斜角を調整することができる。また、工具本体に切削油剤の供給孔を該工具本体の上記先端部に向けて穿設して、この供給孔をこの先端部の先端面に開口させれば、加工時に生成される切屑の円滑な排出や加工部位の効率的な冷却、潤滑を図ることができる。さらに、工具本体の先端部外周には上記軸線に略平行に延びる内径加工用ガイドパッドを、また内径加工用チップよりも後端側には上記面取り加工切刃の傾斜に合わせて傾斜する面取り加工用ガイドパッドをそれぞれ設け、これらのガイドパッドの外周面を、軸線回りの回転軌跡においてそれぞれ上記内径加工切刃および面取り加工切刃よりも内周側に位置させるようにすれば、これらのガイドパッドを加工された下穴の内周や面取り部に摺接させて工具本体を案内することができて、より高精度の加工を行うことが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１ないし図６は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態において工具本体１は軸線Ｏを中心とした外形略多段の円柱状をなし、その後端部（図１において右側端部）はシャンク部２とされて、このシャンク部２が工作機械の主軸に把持されることにより、図中に符号Ｔで示す工具回転方向に回転させられて加工に供される。一方、工具本体１の先端部は切刃部３とされていて、この切刃部３は先端側（図１，３，５において左側）に向かうに従い漸次縮径する円錐台状部３Ａと、この円錐台状部３Ａの先端に設けられた小径の円柱部３Ｂとから構成され、この切刃部３の外周には、図２，４，６に示すように軸線Ｏに直交する断面が略Ｌ字状をなすチップポケット４が、円錐台状部３Ａから円柱部３Ｂにかけて連続するように、かつ円柱部３Ｂにおいては軸線Ｏに平行に、また円錐台状部３Ａにおいてはこの円錐台の母線に沿って延びるように形成されており、このチップポケット４の工具回転方向Ｔを向く壁面には、上記円柱部３Ｂに内径加工用チップ５が、円錐台状部３Ａには面取り加工用チップ６が、それぞれ上記壁面から一段凹むように形成されたチップ取付座に着座させられて着脱可能に取り付けられている。なお、本実施形態では、この切刃部３の先端面３Ｃすなわち円柱部３Ｂの先端面の中央に、さらに一段先端側に突出するように小径の円板部３Ｄが形成されており、この円板部３Ｄの先端外周縁には超硬合金製のリング３Ｅが取り付けられている。
【０００９】
上記チップ５，６は、いずれも超硬合金等の硬質材料から略長方形平板状に形成されたポジティブチップであり、その一方の長方形面がそれぞれすくい面５Ａ，６Ａとされるとともに、このすくい面５Ａ，６Ａがなす長方形の一対の長辺部分が、内径加工用チップ５にあっては内径加工切刃５Ｂとされ、また面取り加工用チップ６にあっては面取り加工切刃６Ｂとされている。また、このすくい面５Ａ，６Ａがなす長方形の中央部には、当該チップ５，６をその厚さ方向に貫通する図示されない取付孔が形成されるとともに、すくい面５Ａ，６Ａの切刃５Ｂ，６Ｂ側の縁部にはブレーカ溝５Ｃ，６Ｃが形成されている。なお、本実施形態では、面取り加工用チップ６は内径加工用チップ５よりも、そのすくい面６Ａがなす長方形の上記長辺の長さ、すなわち切刃６Ｂの切刃長が長くされている。
【００１０】
そして、これらのチップ５，６は、そのすくい面５Ａ，６Ａを工具回転方向Ｔに向けるとともに、一方の切刃５Ｂ，６Ｂを円柱状部３Ｂおよび円錐台状部３Ａの外周にそれぞれ突出させて上記チップ取付座に着座させられた上で、上記取付孔に挿通されてこのチップ取付座の底面にねじ込まれる頭部付きのクランプネジ７によって皿バネ座金７Ａを介して押圧されることにより、上述のように着脱可能に工具本体１に取り付けられ、この取付状態で内径加工用チップ５の切刃５Ｂは軸線Ｏに略平行に延びるようにされ、またこの内径加工用チップ５よりも後端側に配置されることとなる面取り加工用チップ６の切刃６Ｂは、その軸線Ｏ方向の先端が上記内径加工切刃５Ｂの軸線Ｏ回りの回転径よりも内周側に位置させられて、この先端から後端側に向かうに従い円錐台状部３Ａの母線に略平行に外周側に向かうように傾斜させられることとなる。従って、本実施形態では上記クランプネジ７がクランプ手段とされ、またこのクランプネジ７の頭部により皿バネ座金７Ａを介して押圧されるすくい面５Ａ，６Ａの取付孔開口部の周りが押圧部とされ、この押圧部は取付孔がすくい面５Ａ，６Ａの中央部に形成されることから、切刃５Ｂ，６Ｂの切刃長方向においてもその中央に配設されることとなる。
【００１１】
一方、こうして取り付けられたチップ５，６に対して、切刃部３の上記円柱状部３Ｂと円錐台状部３Ａにはそれぞれ調整機構８，８が備えられている。これらの調整機構８，８はいずれも、それぞれ一対の押付手段９，９から構成されるものであって、各押付手段９は、工具本体１の外周から上記チップ取付座の工具外周側を向く壁面に鋭角に交差して開口するように挿入孔１０が穿設されてピン１１が嵌挿されるとともに、この挿入孔１０の工具本体１外周開口部側は雌ねじ部１０Ａとされて調整ネジ１２がねじ込まれた構成とされ、この調整ネジ１２をねじ込むことによってピン１１が押し出されて、その先端がチップ取付座の上記壁面から突出し、このチップ取付座に取り付けられたチップ５，６の上記外周に突出する一方の切刃５Ｂ，６Ｂとは反対側のチップ側面（他方の切刃５Ｂ，６Ｂの逃げ面）５Ｄ，６Ｄに当接して該側面５Ｄ，６Ｄを押付可能とされている。なお、ピン１１は、ポジティブチップであるチップ５，６の側面（逃げ面）５Ｄ，６Ｄの傾斜に合わせてその先端が斜めに切り欠かれており、その切欠面が全体でこの側面５Ｄ，６Ｄに密着可能とされるとともに、円柱部３Ｂと円錐台状部３Ａとの径の違いから、内径加工用チップ５の調整機構８における押付手段９のピン１１の長さより、面取り加工用チップ６の調整機構のピン１１の長さが長くされている。
【００１２】
さらに、内径加工用チップ５の調整機構８においては、その一対の押付手段９，９の上記挿入孔１０，１０が、それぞれこの内径加工用チップ５の上記一方の切刃５Ｂに直交する平面すなわち軸線Ｏに直交する平面上に延びるように、かつ互いには平行で、しかもこの切刃５Ｂの切刃長方向（軸線Ｏ方向）には上記押圧部を挟んで等間隔に反対側に位置するように形成されており、従ってこれらの押付手段９，９の上記ピン１１先端は、上記チップ側面５Ｄにおいて切刃長方向にこの内径加工用チップ５の上記押圧部を挟んだ２つの部分をそれぞれ独立して押付可能とされる。また、面取り加工用チップ６の調整機構８も、その押付手段９，９の挿入穴１０、１０が、それぞれこの面取り加工用チップ６の一方の切刃６Ｂに直交する平面上に延びて互いには平行とされ、かつこの切刃６Ｂの切刃長方向（円錐台状部３Ａの母線方向）には面取り加工用チップ６の押圧部を挟んで等間隔に反対側に位置し、同様に押付手段９，９の各ピン１１の先端は、チップ側面６Ｄにおいて切刃長方向に上記押圧部を挟んだ２つの部分をそれぞれ独立して押付可能とされている。
【００１３】
さらにまた、工具本体１内には、その後端の上記シャンク部２から軸線Ｏに沿って切削油剤の供給孔１３が穿設されていて、穴加工時に工作機械側から切削油剤またはそのミストが先端側に供給可能とされており、この供給孔１３は先端側の上記切刃部３内で外周側に曲折した後、この切刃部３の上記先端面３Ｃにおいて円板部３Ｄの外周に先端側向きに開口させられている。また、上記円柱部３Ｂと円錐台状部３Ａの外周には、周方向に上記切刃５Ｂ，６Ｂの反対側の位置と、この位置と切刃５Ｂ，６Ｂとの間との３箇所に、チップ５，６と同じく超硬合金等の硬質材料よりなるガイドパッド１４…が、それぞれ軸線Ｏと円錐台状部３Ａの母線方向に平行に延びるように設けられている。これらのガイドパッド１４…は、その外周面が軸線Ｏに直交する断面において該軸線Ｏを中心とした円弧状をなすように形成されており、ただしその外径は同じ断面における切刃５Ｂ，６Ｂの回転径よりも僅かに小さくされるとともに、円柱状部３Ｂに設けられるガイドパッド１４…の先端は、内径加工切刃５Ｂの先端よりも僅かに後退した位置に配されている。
【００１４】
このように構成された穴加工工具においては、工具本体１を工具回転方向Ｔに回転させつつ軸線Ｏ方向先端側に前進させて、図５に示すように加工物Ｗに形成された下穴Ｈに挿入してゆくことにより、まず切刃部３先端の円柱部３Ｂに取り付けられた内径加工用チップ５の内径加工切刃５Ｂにより下穴Ｈの内径が所定の径に仕上げ加工され、続いて挿入される円錐台状部３Ａの面取り加工用チップ６の傾斜した面取り加工切刃６Ｂによってこの下穴Ｈの開口部に面取り部Ｍが形成されることとなり、すなわち１回の加工で下穴Ｈの仕上げと面取り部Ｍの形成とを同時に行うことができるので効率的であり、しかもこれら下穴Ｈと面取り部Ｍとを高い同軸度で形成することができる。そして、さらに上記構成の穴加工工具では、これら内径加工用チップ５の調整機構８と面取り加工用チップ６の調整手段８とを適宜操作することにより、これら内径加工用チップ５の内径加工切刃５Ｂの回転径や面取り加工用チップ６の面取り加工切刃６Ｂの傾斜角度を微調整することができる。
【００１５】
すなわち、まず内径加工用チップ５においては、その調整機構８における一対の押付手段９，９の調整ネジ１２，１２を同じねじ込み量でねじ込むことにより、ピン１３，１３も等しい突出量でチップ取付座の上記壁面から突出させられ、これによってチップ５の上記側面５Ｄが切刃長方向にクランプネジ７による押圧部を挟んだ２つの部分で均等に押し付けられ、このクランプネジ７による押圧力に抗して、また場合によっては該クランプネジ７を撓ませてチップ５が外周側に押し出され、切刃５Ｂが軸線Ｏとの平行状態を維持したままその回転径が僅かに拡径させられる。また、面取り加工用チップ６においても、その調整機構８の一対の押付手段９，９の調整ネジ１２，１２をねじ込むことによってチップ６は外周側に押し出されるが、このときこれら一対の押付手段９，９の調整ネジ１２，１２を互いに異なるねじ込み量でねじ込むことにより、チップ６は上記押圧部を挟んで切刃長方向に大きなねじ込み量で調整ネジ１２がねじ込まれた押付手段９側ほど大きく外周側に押し出されるので、この押付部を中心にチップ６を僅かに回動させることができ、これによって切刃６Ｂの傾斜角を僅かに調整することができる。
【００１６】
従って、上記構成の穴加工工具によれば、加工物Ｗに形成された下穴Ｈに内径の微妙に異なる多数種の仕上げ加工を行わなければならなかったり、またそれぞれの下穴Ｈの開口部に傾斜角度の微妙に異なる多数種の面取り部Ｍを形成しなければならないときでも、これら内径や傾斜角度の種類に合わせたリーマや面取り工具をそれぞれ要したりすることがなく、１つの穴加工工具で対応することができて、効率的かつ経済的な作業を行うことができる。また、例えば切刃５Ｂ，６Ｂに摩耗が生じたりしても、調整機構８によってチップ５，６を外周側にせり出すことにより切刃５Ｂ，６Ｂの位置を維持したままある程度の加工は可能であり、また一方の切刃５Ｂ，６Ｂが使用不能になれば、チップ５，６を反転させて他方の切刃５Ｂ，６Ｂが使用可能であり、さらにはこれらチップ５，６を交換することにより、再研磨や再コートの時間やコストを要することなく鋭い切れ味を取り戻すことができる。
【００１７】
さらに、本実施形態では、これらチップ５，６の調整機構８が、上述のようにクランプ手段としてのクランプネジ７によるチップ５，６の押圧部を切刃長方向に挟む２つの部分でチップ側面５Ｄ，６Ｄを押し付ける一対の押付手段９，９を備えたものであるので、それぞれの押付量すなわち上記調整ネジ１２のねじ込み量を調整することにより、上記内径加工用チップ５の場合のように押付手段９，９の押付量を均等とすることでその切刃５Ｂは軸線Ｏと平行としたまま回転径を調整したり、あるいは面取り加工用チップ６の場合のように押付手段９，９の押付量を異なるものとしてチップ６を回動させて切刃６Ｂの傾斜角を調整したりすることができ、このような回転径や傾斜角の調整を容易に行うことが可能となって、例えば内径加工用チップ５の調整手段８において押付手段９，９同士の押付量を変えることにより、切刃５Ｂにバックテーパを付けたりすることもできる。しかも、本実施形態ではこのようにチップ５，６の押付が調整ネジ１２のねじ込みによりピン１１を介して行われるので、調整ネジ１２のネジピッチに応じて一層微妙な押付量の調整も可能であり、これに伴い回転径や傾斜角の高精度の調整も可能とすることができる。
【００１８】
また、本実施形態では工具本体１に切削油剤の供給孔１３が穿設されており、この供給孔１３は工具本体１先端部の切刃部３においてその先端面３Ｃに開口させられているので、この供給孔１３から排出された切削油剤またはそのミストは、特に下穴Ｈが止まり穴である場合においてその穴底部に吐出され、上記チップポケット４を通して下穴Ｈの外に排出されることとなる。そして、このチップポケット４を通る際に、切刃５Ｂ，６Ｂによって生成された切屑も切削油剤とともに排出されるとともに、切刃５Ｂ，６Ｂやこれによる下穴Ｈ、面取り部Ｍの冷却、潤滑が行われるので、本実施形態によれば、切屑の詰まりや切削抵抗の増大などを抑えて円滑な加工が可能となる。なお、上記供給孔１３に切削油剤のミストを供給する場合には、上記先端面３Ｃからの吐出圧を確保いてミストを満遍なく行き渡らせるために、この先端面３Ｃにおける供給孔１３の開口部は内径２mm以下程度とされるのが望ましい。
【００１９】
さらに、本実施形態では、切刃部３の上記円柱部３Ｂと円錐台状部３Ａの外周にガイドパッド１４が取り付けられており、その外周面の外径がチップ５，６の切刃５Ｂ，６Ｂの回転径よりも僅かに小さくされているので、これら切刃５Ｂ，６Ｂによる下穴Ｈ内周や面取り部Ｍの切削に干渉することなく、この外周面が加工された下穴Ｈ内周や面取り部Ｍに摺接して工具本体１を案内することができ、より精度の高い加工を行うことが可能となる。ただし、この切刃５Ｂ，６Ｂの回転径に対するガイドパッド１４外周面の外径の内周側への後退量が大きすぎると、このガイドパッド１４の外周面が確実に下穴Ｈや面取り部Ｍに摺接しなくなって工具本体１に振れが生じ、上述の効果が得られなくなるおそれがあるので、この後退量は切刃５Ｂ，６Ｂの回転径にもよるが、特に内径加工切刃５Ｂに対しては最大でも０．０１mm程度とされるのが望ましい。
【００２０】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明によれば、１つの穴加工工具により、１回の加工で下穴内径の仕上げ加工とその開口部の面取り加工を行うことができるのは勿論のこと、異なる仕上げ内径や面取り角度の複数種の穴にも対応することができ、経済的かつ効率的な穴加工を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１に示す実施形態を先端側から見た正面図である。
【図３】図１における矢線Ｘ方向視の部分拡大側面図である。
【図４】図１におけるＹＹ拡大断面図である。
【図５】図１に示す実施形態の切刃部３を示す拡大側面図である。
【図６】図５におけるＺＺ断面図である。
【符号の説明】
１工具本体
３切刃部
５内径加工用チップ
５Ｂ内径加工切刃
６面取り加工用チップ
６Ｂ面取り加工切刃
７クランプネジ（クランプ手段）
８調整機構
９押付手段
１１ピン
１２調整ネジ
１３切削油剤の供給孔
１４ガイドパッド
Ｏ工具本体１の軸線
Ｔ工具回転方向

Claims

軸線回りに回転される工具本体を有し、該工具本体は先端側に向かうに従い漸次縮径する円錐台状部とこの円錐台状部の先端に設けられた小径の円柱部とを備えており、前記円柱部に、上記軸線に略平行な内径加工切刃を有する内径加工用スローアウェイチップが着脱可能に取り付けられるとともに、前記円錐台状部に、後端側に向かうに従い外周側に向かうように傾斜した前記円錐台状部の母線に略平行な面取り加工切刃を有する面取り加工用スローアウェイチップが着脱可能に取り付けられ、これらのスローアウェイチップは、上記工具本体にそれぞれ設けられた調整機構により、上記内径加工用スローアウェイチップにおいては上記内径加工切刃の軸線からの回転径が、また上記面取り加工用スローアウェイチップにおいては上記面取り加工切刃の傾斜角が、各々調整可能とされており、加工穴の内径や面取り部の傾斜角度が異なる多種の加工穴に対応可能な構成とされていることを特徴とする穴加工工具。
上記スローアウェイチップは、そのすくい面における切刃長方向略中央の押圧部をクランプ機構によって押圧されて上記工具本体に取り付けられるとともに、上記調整機構は、上記切刃とは反対側のチップ側面において上記切刃長方向に上記押圧部を挟んだ２つの部分をそれぞれ独立して押付可能な押付手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の穴加工工具。
上記工具本体には切削油剤の供給孔が該工具本体の上記先端部に向けて穿設されていて、この供給孔はこの先端部の先端面に開口させられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の穴加工工具。
上記工具本体の先端部外周には上記軸線に略平行に延びる内径加工用ガイドパッドが、また上記内径加工用スローアウェイチップよりも後端側には上記面取り加工切刃の傾斜に合わせて傾斜する面取り加工用ガイドパッドがそれぞれ設けられており、これらのガイドパッドの外周面は、軸線回りの回転軌跡においてそれぞれ上記内径加工切刃および面取り加工切刃よりも内周側に位置させられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の穴加工工具。