JP4260584B2 - Drilling tool - Google Patents
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Description
本発明は、例えばエンジンのシリンダーヘッドにおけるバルブ穴の開口部(バルブ座)を所定の形状に加工したりするのに用いられる穴加工工具に関するものである。 The present invention relates to a hole machining tool used for machining, for example, a valve hole opening (valve seat) in a cylinder head of an engine into a predetermined shape.
このようなバルブ穴の開口部を加工する穴加工工具として、本発明の発明者等は、例えば特許文献1において、軸線回りに回転される工具本体の外周に軸線に対して傾斜した切刃を設けるとともに、工具本体の先端には上記軸線に沿って延びるリーマを設け、このリーマによってバルブ穴の内径を所定の精度に加工するとともに、該リーマと同軸に回転することとなる上記切刃によって、このバルブ穴の開口部にバルブヘッドが当接するバルブシート面を該バルブ穴と同軸に形成するようにしたものを提案している。
As a hole machining tool for machining such an opening of a valve hole, the inventors of the present invention, for example, in
しかして、この特許文献1記載の穴加工工具によれば、従来は上記バルブシート面を加工するのに切刃を上記傾斜に沿ってスライドさせていたため複雑なスライド機構等を要し、これに伴い工作機械にもこのスライド機構を駆動する駆動機構が必要となって専用のものでしか加工ができなかったものを、かかるスライド機構が不要となるので汎用のマシニングセンタ等でも加工が可能となり、近年のエンジンの多バルブ化にも効率的に対応することができる。
ところで、このような穴加工工具においては、加工時に上記切刃に作用する切削抵抗のうちの背分力により工具本体が切刃とは反対側に振られてしまうこととなってビビリ振動が発生し、加工精度の劣化を招くおそれが生じる。しかるに、このような背分力による工具本体の振れを抑えるには、切刃によって加工された加工面に摺接可能な外周面を有するガイドパッドを工具本体の外周にろう付け等により設けて、このガイドパッドにより工具本体を案内しながら加工を行うようにすることが考えられる。 By the way, in such a hole drilling tool, the chatter vibration is generated because the tool body is swung to the side opposite to the cutting edge due to the back component force of the cutting resistance acting on the cutting edge at the time of machining. However, there is a possibility that the processing accuracy is deteriorated. However, in order to suppress the swing of the tool body due to such a back force, a guide pad having an outer peripheral surface that can be slidably contacted with the processing surface processed by the cutting blade is provided on the outer periphery of the tool main body by brazing or the like, It is conceivable to perform the processing while guiding the tool body with this guide pad.
しかして、複数の切刃が設置された穴加工工具において、ガイドパッドの設置場所によっては、工具本体に生じるビビリ振動を抑えることができず、加工面の精度が確保できないという問題があった。 Therefore, in a hole machining tool in which a plurality of cutting blades are installed, there is a problem that chatter vibration generated in the tool body cannot be suppressed depending on the installation location of the guide pad, and the accuracy of the machining surface cannot be ensured.
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のようにマシニングセンタ等の工作機械で、複数の切刃を有する穴加工工具においても工具本体に生じるビビリ振動を抑えて、加工面の精度を確保することを目的としている。 The present invention has been made under such a background. As described above, in a machine tool such as a machining center, even in a hole machining tool having a plurality of cutting blades, chatter vibration generated in the tool body is suppressed, and the machining surface The purpose is to ensure the accuracy.
請求項1に記載された発明は、軸線回りに回転される工具本体の外周に切刃が設けられるとともに、ガイド面を有するパッドが設けられ、前記工具本体を用いてバルブ穴の開口部に多段状の円錐面を形成する穴加工工具において、上記工具本体には、上記軸線回りに複数の上記切刃が設けられるとともに、上記軸線に対して上記各切刃と反対側にそれぞれ上記パッドが固定され、上記切刃のうち、一の切刃が基準切刃とされるとともに上記各パッドのガイド面と上記基準切刃との回転軌跡のクリアランスが、上記基準切刃の位置を基準として、上記軸線回りに工具回転方向と逆方向に漸次大となるように設置されていることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, a cutting blade is provided on the outer periphery of the tool body rotated about the axis, a pad having a guide surface is provided , and a multi-stage is provided at the opening of the valve hole using the tool body. In the drilling tool that forms a conical surface , the tool body is provided with a plurality of cutting blades around the axis, and the pads are fixed to the side opposite to the cutting blades with respect to the axis. One of the cutting blades is used as a reference cutting blade, and the clearance of the rotation trajectory between the guide surface of each pad and the reference cutting blade is determined based on the position of the reference cutting blade. It is characterized by being installed so as to gradually increase in the direction opposite to the tool rotation direction around the axis.
この発明に係る穴加工工具においては、パッドが工具外周上において螺旋状に固定されており、軸線方向に長尺な範囲で工具本体を支持することから、加工時においても、工具本体にビビリ振動が生じ難くく、また、パッドが工具本体に固定されガイド面が変位し難いことになっている。 In the drilling tool according to the present invention, the pad is spirally fixed on the outer periphery of the tool, and supports the tool main body in a long range in the axial direction. In addition, the pad is fixed to the tool body and the guide surface is difficult to be displaced.
請求項2に記載された発明は、請求項1に記載の穴加工工具において、上記各パッドの上記ガイド面が上記軸線に対して上記各切刃と上記軸線とのなす角度のうち、最も小さい角度をなす基準切刃により切削される切削面に摺接するように固定されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the drilling tool according to the first aspect, the guide surface of each pad is the smallest of the angles formed by the respective cutting blades and the axis with respect to the axis. It is fixed so that it may slidably contact with the cutting surface cut by the reference | standard cutting blade which makes an angle.
このような穴加工工具においては、加工の際に、軸線に対して最も切削角度の小さい切刃に大きな背分力が生じる一方で、この切刃が切削した加工面にガイド面が摺接するように形成されていることから、各ガイド面は切削面から上記の背分力を効率よく相殺する応力を受けることになる。 In such a hole drilling tool, a large back force is generated at the cutting edge having the smallest cutting angle with respect to the axis during machining, and the guide surface is in sliding contact with the machining surface cut by the cutting edge. Therefore, each guide surface receives a stress that efficiently cancels the back component force from the cutting surface.
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の穴加工工具において、上記各パッドの上記ガイド面が上記軸線に対して上記各切刃と上記軸線とのなす角度のうち、二番目に小さい角度をなす基準切刃により切削される切削面に摺接するように固定されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the drilling tool according to the first aspect, the guide surface of each pad is the second of the angles formed by the respective cutting blades and the axis with respect to the axis. It is fixed so as to be in sliding contact with a cutting surface to be cut by a reference cutting edge having a small angle.
このような、穴加工工具においては、二番目に小さい角度をなす切刃により切削される切削面であるバルブシート面に摺接するようにガイド面が配置され、工具本体を支持することになり、バルブシート面を切削する切刃がぶれ難くなる。 In such a hole drilling tool, the guide surface is disposed so as to be in sliding contact with the valve seat surface that is a cutting surface cut by the cutting blade having the second smallest angle, and the tool body is supported. The cutting edge that cuts the valve seat surface is less likely to shake.
本発明によれば、複数の切刃と複数のパッドを有するものにおいて、パッドの位置を基準切刃の回転軌跡に対するクリアランスが、軸線回りに漸次大きくなるようにすることによって、工具本体に生じるビビリ振動を抑え、加工精度を向上させることができる。
さらに、パッドが工具本体に固定されていることから、確実にガイド面が切削面に摺接することになり、工具本体を支持することができる。
According to the present invention, in a tool having a plurality of cutting blades and a plurality of pads, the clearance of the pad relative to the rotation trajectory of the reference cutting blade is gradually increased around the axis, thereby generating chatter that occurs in the tool body. Vibration can be suppressed and machining accuracy can be improved.
Furthermore, since the pad is fixed to the tool main body, the guide surface surely comes into sliding contact with the cutting surface, and the tool main body can be supported.
図1から図5は、本発明の第1の実施形態を示す図である。 1 to 5 are diagrams showing a first embodiment of the present invention.
ここで、図1、図2に示されるように、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、その後端部は当該穴加工工具を上記マシニングセンタ等の工作機械の主軸に着脱可能に取り付けるためのHSK等の取付機構を備えた取付部とされるとともに、小径とされた先端部の外周には軸線Oを挟んで互いに反対側に、切刃3…(3A〜3C)が形成された切刃チップ4…(4A〜4C)とガイド面5…(5A〜5C)が形成されたパッド6…(6A〜6C)とが設けられている。
Here, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, in the present embodiment, the
図3において、上記切刃チップ4…(4A〜4C)は、超硬合金等の硬質材料により形成されたもので、略三角形の平板状をしている。また、図1に示されるように、切刃チップ4は、公知のクランプ手段によってカートリッジ9に着脱可能に取り付けられ、このカートリッジ9がクランプネジ10によって工具本体1に取り付けられることにより、この斜めに切り欠かれた1の角部を工具先端外周側に向けて、工具本体1に取り付けられている。そして、上記切刃3は、この切刃チップ4の角部に形成されており、従ってその上記軸線O回りの回転軌跡が該軸線Oに対して工具後端側に向かうに従い外周側に向かうように傾斜して配設されることとなる。
一方、上記パッド6も、本実施形態では超硬合金等の硬質材料により形成されて断面方形の概略軸状をなしており、工具本体1先端部外周に形成された軸線Oに平行に延びる断面「コ」字状の取付溝にその長手方向を沿わせるように嵌挿されて着座させられている。
そして、このパッド6…(6A〜6C)は、工具本体1に固定され、ガイド面6…(6A〜6C)の位置が固定されている。
In FIG. 3, the cutting edge tips 4... (4A to 4C) are made of a hard material such as cemented carbide and have a substantially triangular flat plate shape. Further, as shown in FIG. 1, the cutting edge tip 4 is detachably attached to the
On the other hand, the pad 6 is also formed of a hard material such as cemented carbide in the present embodiment and has a substantially axial shape with a square cross section, and a cross section extending in parallel to the axis O formed on the outer periphery of the tip of the
And this pad 6 ... (6A-6C) is being fixed to the tool
図3は、定位置で工具本体1が一回転する際における、切刃3A〜3Cの軌跡を示した図である。
ここで、図3に示されるように、工具本体1の先端部に、軸線Oに対して異なる傾斜角(切削角度)α〜γを有する複数(本実施形態では3つ)の切刃3…(3A〜3C)が周方向に形成され、かつ軸線O方向には僅かに位置をずらされて、互いの回転軌跡が折れ線状をなして連続するように、切刃チップ4A〜4Cに形成され配設されている。
FIG. 3 is a diagram illustrating the trajectories of the
Here, as shown in FIG. 3, a plurality of (three in the present embodiment) cutting
この第1の実施形態では、軸線Oを中心として各切刃チップ4…(4A〜4C)の反対側にそれぞれパッド6…(6A〜6C)が複数工具外周に固定されている。また、この第3の実施形態では、切刃3…(3A〜3C)のうち切刃3Aを基準切刃としている。
In the first embodiment, pads 6... (6A to 6C) are fixed to the outer periphery of a plurality of tools on the opposite side of the cutting blade tips 4. Moreover, in this 3rd Embodiment, 3A of cutting blades are made into the reference cutting blade among
ここで、図2に示されるように、パッド6C,6A,6Bのガイド面5C,5A,5Bと基準切刃3Aとが、軸線O回りに工具回転方向Tと逆方向になす角θC、θB,θAが漸次大きくなる(例えば、60°、180°、300°)ように配置されている。
また、図4において、lは定位置で工具本体1が一回転したときの切刃3Aの軌跡の長さであり、Ωはリード角を示すものである。また、Lは工具本体1が1回転したときの切刃3Aの送り量を示すものである。つまり、図4は、工具本体1の外周上において、基準切刃3Aを基準としてガイド面5A〜5Cの位置を、周方向の長さlA、lB、lCと、基準切刃3Aとガイド面5A〜5Cとの軸線O方向の距離(ガイド面と基準切刃との回転軌跡のクリアランス)XA、XB、XCを用いて表したものである。
したがって、パッド6Aのガイド面5Aは、工具本体1の外周上において、切刃3Aから工具回転方向Tの逆方向に長さlAの位置であって、切刃3Aから工具本体1の軸線O方向後端側に長さXAの位置に設置されている。
ここで、パッド6Bのガイド面5Bは、工具本体1の外周上において、切刃3Aから工具回転方向Tの逆方向の長さlBの位置であって、切刃3Aから工具本体1の軸線O方向後端側に長さXBの位置に設置されている。
さらに、パッド6Cのガイド面5Cは、工具本体1の外周上において、切刃3Aから工具回転方向Tの逆方向に長さlCの位置であって、切刃3Aから工具本体1の軸線O方向後端側に長さXCの位置に設置されている。
ここで、XA〜XCはパッド6A〜6Cと基準切刃である切刃3Aとの回転軌跡のクリアランスを示すものである。
また、工具回転方向Tの逆方向に長さlA〜lCと、工具本体1の軸線O方向後端側に長さXA〜XCとは、互いに比例関係にある。
つまり、工具本体1の外周上において、工具本体1の先端側から螺旋状にパッド6A、パッド6B、パッド6Cが設置され、バルブシート面S(軸線Oに対して二番目に切削角度の小さい切削面)に摺接するように各パッド6A〜6Cが固定されている。
Here, as shown in FIG. 2, the angles θC, θB formed by the
In FIG. 4, l is the length of the locus of the
Therefore, the
Here, the
Further, the guide surface 5C of the
Here, XA to XC indicate clearances of rotation trajectories between the
Further, the lengths lA to 1C in the direction opposite to the tool rotation direction T and the lengths XA to XC on the rear end side in the axis O direction of the
That is, on the outer periphery of the
図5は、バルブ穴部を加工する際の切刃3Aと各パッド6A〜6Cとの軌跡を示したものであり、ガイド面5Aと逃げ面R1とのクリアランスXAと、ガイド面5Bとバルブシート面SとのクリアランスXBと、ガイド面5Cと逃げ面R2とのクリアランスXCとは、XC,XA、XBの順で漸次長くなるように形成されている。
また、パッド6Aのガイド面5Aは軸線Oに対する傾斜角がαとされ、パッド6Bのガイド面5Bは軸線Oに対する傾斜角がαとされ、また、パッド6Cのガイド面5Cの軸線Oに対する傾斜角がαとされるように固定されている。
つまり、各ガイド面5A〜5Cと軸線Oとのなす角度と、切刃3Aと軸線Oとのなす角度とは共にαとなるように、ガイド面5A〜5Cが固定されている。
即ち、パッド6A〜6Cのガイド面5A〜5Cはいずれも、切刃3Aが切削するバルブシート面Sに摺接するように形成されている。
FIG. 5 shows the trajectory between the
Further, the
That is, the guide surfaces 5A to 5C are fixed so that the angle formed between the guide surfaces 5A to 5C and the axis O and the angle formed between the
That is, all of the guide surfaces 5A to 5C of the
上記のように構成された工具本体1を用いて、バルブ穴の開口部に多段状の円錐面を形成する。
バルブ穴の加工時において、切刃3A〜3Cにそれぞれ背分力が生じたとしても、ガイド面5A〜5Cが工具本体1を支えることになり、切刃3A〜3Cに生じる背分力を相殺することができ、工具本体1にビビリ振動が生じることを防止することができる。
特に、加工時においては、切刃3Aに大きな背分力が生じることになるが、本実施形態においては、各パッド6A〜6Cのガイド面5A〜5Cが、切刃3Aが切削する逃げ面R1に摺接するように形成されている。このため、各ガイド面5A〜5Cには、切刃3Aに生じる背分力を相殺する応力が生じ易く、工具本体1にビビリ振動が生じ難いことになる。
さらに、本実施形態においては、パッド6A〜6Cは、工具本体1に固定されていることから、加工時においてもパッド6A〜6Cの位置が変動することがなく、ガイド面5A〜5Cの位置、軸線Oに対する角度が変位することがないため、工具本体1にビビリ振動の発生を防止することができる。
また、本実施形態においては、工具本体1の軸線O方向にパッド6A〜6Cが複数形成されていることから、工具本体1の全体を確実に安定させることができる。
なお、本実施形態においては、各パッド6A〜6Cの各ガイド面5A〜5Cは、工具本体1の外周において、リード角Ωにより設定される線上より僅かにYA〜YCずらされて固定されているが、この場合に限られない。つまり、各ガイド面5A〜5Cの位置は、この直線近傍においてワーク材質、切削の送り量などの切削条件に応じて適宜決定してよい。
Using the tool
Even when a back component force is generated in the
In particular, during machining, a large back force is generated in the
Further, in the present embodiment, since the
In the present embodiment, since the plurality of
In the present embodiment, the guide surfaces 5A to 5C of the
なお、本実施形態においては、パッド6A〜6Cは螺子等により工具本体1に固定されている。また、パッド6A〜6Cを工具本体1に固定する手段としては、螺子によらずとも、パッド6A〜6Cに固定できればいずれの手段であってもよい。
In the present embodiment, the
ここで、図6は、本発明の第2の実施形態を示すものであり、この図において、図1乃至図5に示された構成要素と共通する構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
ここで、図6は、定位置において、工具本体1を一回転されたときの切刃3Bと、パッド6A〜6Cの軌跡を示した図である。
本実施形態においては、図6に示すように、ガイド面5A〜5Cは、切刃3Bが加工するバルブシート面Sに略接するように形成されている。
また、各ガイド面5A〜5Cと切刃3Bが切削するバルブシート面SのクリアランスXA,XB,XCとが一致するように固定されている。
さらに、各ガイド面5A〜5Cと軸線Oとのなす角度が、切刃3Aと軸線Oとの成す角度αと一致させられて固定されている。
即ち、本実施形態においては、各パッド6A〜6Cがそのガイド面5A〜5Cが逃げ面R1に(軸線Oに対して最も切削角度の小さい切削面)摺接するように固定されている。
なお、本実施形態においても、切刃3A〜3Cは、図3に示されるように形成されている。
Here, FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. In this figure, components common to those shown in FIGS. 1 to 5 are given the same reference numerals. The description is omitted.
Here, FIG. 6 is a diagram showing the trajectory of the
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the guide surfaces 5A to 5C are formed so as to be substantially in contact with the valve seat surface S processed by the
Further, the guide surfaces 5A to 5C are fixed so that the clearances XA, XB, XC of the valve seat surface S cut by the
Further, the angle formed between the guide surfaces 5A to 5C and the axis O is fixed so as to coincide with the angle α formed between the
That is, in this embodiment, the
In the present embodiment, the
上記のように構成された工具本体1を用いて、バルブ穴の開口部に多段状の円錐面を形成すと、上述した第1の実施形態と同様に、複数のパッド6A〜6Cによって工具本体1が支持されていることから、工具本体1にビビリ振動が生じることを防止することができる。
When the multi-stage conical surface is formed in the opening of the valve hole using the
本発明によれば、複数の切刃と複数のパッドを有するものにおいて、パッドの位置を基準切刃の回転軌跡に対するクリアランスが、軸線回りに漸次大きくなるようにすることによって、工具本体に生じるビビリ振動を抑え、加工精度を向上させることができる。
さらに、パッドが工具本体に固定されていることから、確実にガイド面が切削面に摺接することになり、工具本体を支持することができることから、産業の利用可能性が高く認められる。
According to the present invention, in a tool having a plurality of cutting blades and a plurality of pads, the clearance of the pad relative to the rotation trajectory of the reference cutting blade is gradually increased around the axis, thereby generating chatter that occurs in the tool body. Vibration can be suppressed and machining accuracy can be improved.
Furthermore, since the pad is fixed to the tool main body, the guide surface surely comes into sliding contact with the cutting surface, and the tool main body can be supported, so that industrial applicability is highly recognized.
1 工具本体
3(3A〜3C) 切刃
4(4A〜4C) 切刃チップ
5(5A〜5C) ガイド面
6(6A〜6C) パッド
O 工具本体1の軸線
α,β,γ 切刃3,3A,3B,3Cの軸線Oに対する傾斜角
1 Tool body 3 (3A to 3C) Cutting edge 4 (4A to 4C) Cutting edge tip 5 (5A to 5C) Guide surface 6 (6A to 6C) Pad O Axis α, β, γ of the
Claims (3)
上記工具本体には、上記軸線回りに複数の上記切刃が設けられるとともに、上記軸線に対して上記各切刃と反対側にそれぞれ上記パッドが固定され、上記切刃のうち、一の切刃が基準切刃とされるとともに上記各パッドのガイド面と上記基準切刃との回転軌跡のクリアランスが、上記基準切刃の位置を基準として、上記軸線回りに工具回転方向と逆方向に漸次大となるように設置されていることを特徴とする穴加工工具。
A drilling tool in which a cutting edge is provided on the outer periphery of a tool body rotated about an axis, a pad having a guide surface is provided , and a multi-stage conical surface is formed in an opening of a valve hole using the tool body In
The tool body is provided with a plurality of cutting blades around the axis, and the pad is fixed to the side opposite to the cutting blades with respect to the axis. One of the cutting blades And the clearance of the rotation locus between the guide surface of each pad and the reference cutting edge is gradually increased in the direction opposite to the tool rotation direction around the axis with respect to the position of the reference cutting edge. Hole drilling tool characterized by being installed to be
上記各パッドの上記ガイド面が上記軸線に対して上記各切刃と上記軸線とのなす角度のうち、最も小さい角度をなす基準切刃により切削される切削面に摺接するように固定されていることを特徴とする穴加工工具。 The hole drilling tool according to claim 1,
The guide surface of each pad is fixed so as to be in sliding contact with a cutting surface to be cut by a reference cutting blade having the smallest angle among the angles formed by the cutting blade and the axis with respect to the axis. Hole drilling tool characterized by that.
上記各パッドの上記ガイド面が上記軸線に対して上記各切刃と上記軸線とのなす角度のうち、二番目に小さい角度をなす基準切刃により切削される切削面に摺接するように固定されていることを特徴とする穴加工工具。
The hole drilling tool according to claim 1,
The guide surface of each pad is fixed so as to be in sliding contact with a cutting surface to be cut by a reference cutting blade having the second smallest angle among the angles formed by the cutting blades and the axis with respect to the axis. A hole drilling tool characterized by
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