JP4389467B2 - 穴加工方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は穴加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ワークの穴加工にあたり、荒加工と仕上げ加工とを別々の穴加工工具で行うのが一般的である。
【０００３】
また、図１８に示すように、１つの工具に荒刃１０１と仕上げ刃１０２とを保持した穴加工工具１００を用い、ワークに対して荒刃１０１と仕上げ刃１０２とで同時に穴加工を行う穴加工技術が提供されている。穴加工工具２００の軸芯Ｐから荒刃１０１の刃先までの距離はｒ６０に設定されている。穴加工工具２００の軸芯Ｐから仕上げ刃１０２の刃先までの距離はｒ６５に設定されている。この場合、１つの工具に荒刃１０１と仕上げ刃１０２とを保持しているため、加工能率の向上を図り得、生産性の向上を図り得る。
【０００４】
また図１９に模式的に示すように、互いに対向する荒刃２０１,２０１と互いに対向する仕上げ刃２０２とを保持した穴加工工具２００を用い、ワークに対して荒刃２０１と仕上げ刃２０２とで同時にワーク４００の穴加工を行う穴加工技術が提供されている。荒刃２０１は荒加工面３０１を形成し、仕上げ刃２０２は仕上げ加工面３０２を形成する。仕上げ加工面３０２の径は荒加工面３０１の径よりも大きい。
【０００５】
また特許文献１に開示されているように、同様の機能を有する２個の刃を対向させて工具に保持したボーリングバーが知られている。このものでは、２個のチップ取付板を半径方向に移動可能となるように取り付けている。このものでは、軸芯から刃の刃先までの距離が等しく設定されるため、２個の刃は同一の機能を有するものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０５−０５７５０９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように荒加工と仕上げ加工とを別々の穴加工工具で行う従来技術によれば、一つの穴に複数の穴加工工具を個別に進入させる必要があり、加工に時間がかかり、高能率加工には限界がある。
【０００８】
また図１８に示す技術によれば、穴加工工具１００は１個の荒刃１０１と１個の仕上げ刃１０２とを保持するため、高能率加工には有利である。しかしながら仕上げ刃１０２の取り代は荒刃１０１の取り代に比較してかなり小さいため、穴加工時における仕上げ刃１０２の切削抵抗と荒刃１０１の切削抵抗との差が大きく異なり、穴加工時における切削抵抗のバランスが悪い。このため穴加工時に工具の芯ずれ、工具の撓みが発生する不具合がある。更に図１８に示す技術によれば、仕上げ刃１０２の取り代と荒刃１０１の取り代とを仮に同一とした場合、仕上げ刃１０２の刃先と荒刃１０１の刃先とを結ぶ直線の方向における求心性が得られるものの、当該直線の方向に対して直交する方向における求心性がほとんど得られず、このため加工した穴の真円度や円筒度の精度が充分に得られない不具合がある。
【０００９】
更に、図１９（軸芯Ｐに対して軸直角方向の断面相当図）において模式的に示す技術によれば、荒刃２０１の刃先同士を結ぶ直線の方向（矢印Ｍ１方向）における求心性が得られると共に、仕上げ刃２０２の刃先同士を結ぶ直線の方向（矢印Ｍ２方向）における求心性が得られ、このため加工した穴の真円度や円筒度の精度が良好である。
【００１０】
しかしながら、図１９に示す従来技術によれば、穴加工が終了してワークの穴から穴加工工具２００を引き抜くときに、リトラクト操作できない。このため穴加工工具２００の軸芯Ｐから刃先までが距離が大きい仕上げ刃２０１の刃先と穴の仕上げ加工面３０２とが接触して擦れたままの状態で、穴加工工具２００をワーク４００の穴から引き抜くことになり、この結果、仕上げ刃２０２の刃先が仕上げ加工面３０２に擦れ、穴の仕上げ加工面３０２に傷がつくおそれがある。
【００１１】
更に前記した特許文献１に係る技術によれば、穴加工が終了してワークの穴から穴加工工具を引き抜くときに、リトラクト操作できない。このため穴加工工具を穴から引き抜くと、刃の刃先と穴の加工面とが接触して擦れたままの状態で、穴加工工具をワークの穴から引き抜くことになり、穴の加工面に傷がつくおそれがある。
【００１２】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、高能率加工に有利であり、更に、穴加工工具の軸芯のぶれ、撓みを抑制でき、しかも、穴加工が終了してワークの穴から穴加工工具を引き抜くとき、ワークの穴の加工面に傷がつくおそれを抑制できる穴加工方法を提供することを課題とするにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
（１）第１様相の本発明に係る穴加工方法は、軸芯をもつ軸状部と、軸状部に設けられ軸芯を中心とする周方向において間隔を隔てて並設された少なくとも３個の刃からなる刃群とを具備すると共に、刃群を構成する刃は、荒加工面を形成する荒加工用の第１刃、第１刃よりも後方に設けられ中仕上げ加工面を形成する中仕上げ加工用の第２刃、第２刃よりも後方に設けられ仕上げ加工面を形成する仕上げ加工用の第３刃から形成されていると共に、リトラクト操作可能に設定されている穴加工工具を用意する工程と、
穴加工工具を用いてワークの穴加工を行う穴加工工程とを順に実施する穴加工方法において、
穴加工工程では、
第１刃の取り代をａ１、第２刃の取り代をａ２、第３刃の取り代をａ３とし、相対表示でａ３を１としたとき、第１刃の取り代ａ１は０．２〜２．１、第２刃の取り代ａ２は０．２〜２．１に設定され、
穴加工工程後に実施されるリトラクト操作は、
（ｉ）穴加工工具をこれの軸芯に沿って、これの進入方向と逆方向に、少なくとも、１回転当たりの送り量を超え、且つ、第１刃の刃先から前記第２刃の刃先までの軸芯方向の距離を超える距離を後退させて引き抜いて、微量引き抜き操作を行い、（ｉｉ）次に、半径方向において第１刃が仕上げ加工面に接近するように、第１刃で形成された荒加工面と第３刃で形成された仕上げ加工面との間の径方向距離未満だけ、第１刃に対する半径方向に穴加工工具を第１刃、第２刃および第３刃と共に変位させて、第１刃の刃先と荒加工面との非接触状態を確保しつつ、第２刃の刃先と中仕上げ加工面との非接触状態および第３刃の刃先と仕上げ加工面との非接触状態を確保して行われ、
リトラクト操作の後、第１刃、第２刃および第３刃の前記非接触状態を維持しつつ、穴加工工具をワークの穴から引き抜き方向に引き抜くことを特徴とするものである。
【００１４】
第１様相の本発明によれば、軸状部に設けられた刃群は、軸状部の軸芯を中心とする周方向において間隔を隔てて並設された少なくとも３個の刃からなる。このため、ワークを穴加工する際に、軸芯に対して軸直角方向の断面において刃が互いに対向するように設けられている２枚刃の穴加工工具と異なり、刃の求心性が高まる。故にワークを穴加工する際に、穴加工工具の芯ずれ、撓みが抑制され、加工した穴の真円度や円筒度が向上する。
【００１５】
また第１様相の本発明によれば、刃群とを具備する穴加工工具の刃群を構成する刃のうち少なくとも３個の刃は、軸状部の軸芯からの距離が異なり切削機能が異なるように設定されているため、穴加工工具をワークに対して進入させて穴加工を行うとき、ワークへの進入回数を低減でき、高能率加工が図られる。
【００１６】
更に第１様相の本発明によれば、穴加工工具はリトラクト操作可能に設定されているため、ワークの穴加工が終了してワークの穴から穴加工工具を引き抜くときに、穴加工工具の刃群を構成する刃と穴の加工面とを非接触にでき、穴の加工面に傷がつくことが抑えられる。
【００１７】
第１様相の本発明によれば、第１刃の取り代をａ１とし、第２刃の取り代をａ２、第３刃の取り代をａ３とし、相対表示でａ３を１としたとき、第１荒刃の取り代ａ１は０．２〜２．１、第２刃の取り代ａ２は０．２〜２．１に設定されているため、第１刃〜第３刃の切削抵抗のバランスが確保される。従って、刃の求心性が高まる。故にワークを穴加工する際に、穴加工工具の芯ずれ、撓みが抑制され、加工した穴の真円度や円筒度が向上する。
【００１８】
（２）第２様相の本発明に係る穴加工方法は、軸芯をもつ軸状部と、軸状部に設けられ軸芯を中心とする周方向において間隔を隔てて並設された少なくとも３個の刃からなる刃群とを具備すると共に、刃群を構成する刃は、荒加工面を形成する荒加工用の第１刃、第１刃よりも後方に設けられ中仕上げ加工面を形成する中仕上げ加工用の第２刃、第２刃よりも後方に設けられ仕上げ加工面を形成する仕上げ加工用の第３刃から形成されていると共に、リトラクト操作可能に設定されている穴加工工具を用意する工程と、
穴加工工具を用いてワークの穴加工を行う穴加工工程とを順に実施する穴加工方法において、
穴加工工程では、
第１刃の取り代をａ１、第２刃の取り代をａ２、第３刃の取り代をａ３とし、相対表示で、ａ１＋ａ２＋ａ３＝１としたとき、
ａ１は０．２２〜０．４６、ａ２は０．２２〜０．４６、ａ３は０．１８〜０．５２に設定され、
穴加工工程後に実施される前記リトラクト操作は、
（ｉ）穴加工工具をこれの軸芯に沿って、これの進入方向と逆方向に、少なくとも、１回転当たりの送り量を超え、且つ、第１刃の刃先から前記第２刃の刃先までの軸芯方向の距離を超える距離を後退させて引き抜いて、微量引き抜き操作を行い、（ｉｉ）次に、半径方向において第１刃が仕上げ加工面に接近するように、第１刃で形成された荒加工面と第３刃で形成された仕上げ加工面との間の径方向距離未満だけ、第１刃に対する半径方向に穴加工工具を第１刃、第２刃および第３刃と共に変位させて、第１刃の刃先と荒加工面との非接触状態を確保しつつ、第２刃の刃先と中仕上げ加工面との非接触状態および第３刃の刃先と仕上げ加工面との非接触状態を確保して行われ、
リトラクト操作の後、第１刃、第２刃および第３刃の非接触状態を維持しつつ、穴加工工具をワークの穴から引き抜き方向に引き抜くことを特徴とするものである。
【００１９】
第２様相の本発明によれば、軸状部に設けられた刃群は、軸状部の軸芯を中心とする周方向において間隔を隔てて並設された少なくとも３個の刃からなる。このため、ワークを穴加工する際に、軸芯に対して軸直角方向の断面において刃が互いに対向するように設けられている２枚刃の穴加工工具と異なり、刃の求心性が高まる。故にワークを穴加工する際に、穴加工工具の芯ずれ、撓みが抑制され、加工した穴の真円度や円筒度が向上する。
【００２０】
また第２様相の本発明によれば、刃群とを具備する穴加工工具の刃群を構成する刃のうち少なくとも３個の刃は、軸状部の軸芯からの距離が異なり切削機能が異なるように設定されているため、穴加工工具をワークに対して進入させて穴加工を行うとき、ワークへの進入回数を低減でき、高能率加工が図られる。
【００２１】
更に第２様相の本発明によれば、穴加工工具はリトラクト操作可能に設定されているため、ワークの穴加工が終了してワークの穴から穴加工工具を引き抜くときに、穴加工工具の刃群を構成する刃と穴の加工面とを非接触にでき、穴の加工面に傷がつくことが抑えられる。
【００２２】
第２様相の本発明によれば、第１刃の取り代をａ１、第２刃の取り代をａ２、第３刃の取り代をａ３とし、相対表示で、ａ１＋ａ２＋ａ３＝１としたとき、ａ１は０．２２〜０．４６、ａ２は０．２２〜０．４６、ａ３は０．１８〜０．５２に設定されているため、第１刃〜第３刃の切削抵抗のバランスが確保される。従って、刃の求心性が高まる。故にワークを穴加工する際に、穴加工工具の芯ずれ、撓みが抑制され、加工した穴の真円度や円筒度が向上する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
穴加工工具は、軸芯をもつ軸状部と、軸状部に設けられ軸芯を中心とする周方向において間隔を隔てて並設された少なくとも３個の刃からなる刃群とを具備する。この場合、刃群を構成する刃は、互いに軸状部の軸芯からの距離が異なり切削機能が異なるように設定されている荒加工用の第１刃、中仕上げ加工用の第２刃、仕上げ加工用の第３刃から形成されている。
【００２４】
荒加工用の第１刃の刃先は軸状部の軸芯からの距離がｒ１とされており、中仕上げ加工用の第２刃の刃先は軸状部の軸芯からの距離がｒ２とされており、仕上げ加工用の第３刃の刃先は軸状部の軸芯からの距離がｒ３とされている。この場合、ｒ１＜ｒ２＜ｒ３の関係に設定されている。
【００２５】
刃群を構成する刃のうち、相対的に荒加工を行う第１刃は軸状部に設けられており、相対的に仕上げ加工を行う刃は、軸状部の軸芯ののびる方向において、相対的に荒加工を行う第１刃よりも後方に設けられている。従って、軸状部の先端側から後方にかけて、相対的に荒加工を行う第１刃、相対的に中仕上げ加工を行う中仕上げ加工用の第２刃、相対的に仕上げ加工を行う仕上げ加工用の第３刃が順に設けられている。
【００２６】
軸状部の軸芯まわりの周方向における第１刃、第２刃、第３刃の位相によっても相違するものの、第１刃の取り代をａ１、第２刃の取り代をａ２、第３刃の取り代をａ３とし、相対表示でａ３を１としたとき、第１刃の取り代ａ１は０．２〜２．１、第２刃の取り代ａ２は０．２〜２．１に設定されていることができる。なお、各刃の取り代の値は、上記した範囲内において、軸芯を中心とする円周方向における各刃の間隔に応じて、それぞれの刃の切削抵抗がバランシングするように設定することができる。
【００２７】
これにより第１刃、第２刃、第３刃が切削加工を行うとき、第１刃、第２刃、第３刃の切削抵抗の均衡化（バランシング）の向上を図り得る。
【００２８】
穴加工工具の設計では、第１刃の取り代、第２刃の取り代、第３刃の取り代を合計を１として相対表示し、各刃の取り代についての配分が行われることがある。この配分に従い、第１刃の取り代をａ１、第２刃の取り代をａ２、第３刃の取り代をａ３とし、相対表示で、ａ１＋ａ２＋ａ３＝１としたとき、ａ１は０．２２〜０．４６、ａ２は０．２２〜０．４６、ａ３は０．１８〜０．５２に設定されていることができる。なお、各刃の取り代の値は、上記した範囲内において、軸芯を中心とする円周方向における各刃の間隔に応じて、それぞれの刃の切削抵抗がバランシングするように設定することができる。
【００２９】
これにより第１刃、第２刃、第３刃が切削加工を行うとき、第１刃、第２刃、第３刃の切削抵抗の均衡化（バランシング）の向上を図り得る。
【００３０】
ワークに予め形成されている粗形穴に穴加工を施す形態でも良く、あるいは、粗形穴が形成されていないワークに穴加工を施す形態でも良い。
【００３１】
本発明方法で用いられる穴加工工具は、ワークに対して穴加工できるものであれば良く、穴創成用の工具、ボーリング工具、リーマ工具、面取りの加工を含む複工具等を例示することができる。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の第１実施例について図１〜図１１を参照して説明する。本実施例に係る穴加工工具１は、図１及び図２に示すように、軸芯Ｐをもつ円柱形状の軸状部１０と、軸状部１０の先端側に設けられ軸芯Ｐを中心とする周方向において間隔を隔てて並設された第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３からなる刃群１４とを具備する。図１において矢印Ｓ方向は、穴加工時における軸状部１０の回転方向を示す。図２において、矢印Ｔ１方向は、穴加工時における軸状部１０の進入方向を示す。矢印Ｔ２方向は、穴加工後における軸状部１０の引き抜き方向を示す。
【００３３】
第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３は、軸芯Ｐを中心とする周方向において均等間隔（１２０度間隔）、または、ほぼ均等間隔（ほぼ１２０度間隔）に配置されている。なお第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３は、軸状部１０と一体的に形成されていても良いし、別体の刃を軸状部１０に取り付けて形成しても良い。 図３は、刃群１４を構成する第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の並設関係を示すために、第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３をそれぞれ周方向に移動させてまとめた状態を模式的に示す。
【００３４】
刃群１４を構成する第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３は、共に軸状部１０の先端側に保持されているため、軸状部１０は第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３に共通されている。従って軸状部１０の１回転当たりの送り量がｆ［ｍｍ／ｒｅｖ］であれば、第１刃１１の送り量、第２刃１２の送り量、第３刃１３の送り量は共にｆ［ｍｍ／ｒｅｖ］である。
【００３５】
図３に示すように、第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３は、それぞれ、軸状部１０の半径方向において軸状部１０の軸芯Ｐからの距離がそれぞれ異なり切削機能が異なるように設定されている。すなわち、図３に示すように、第１刃１１についてはその刃先と軸芯Ｐとの距離がｒ１とされ、第２刃１２についてはその刃先と軸芯Ｐとの距離がｒ２とされ、第３刃１３についてはその刃先と軸芯Ｐとの距離がｒ３とされている。ｒ１＜ｒ２＜ｒ３の関係に設定されている。なお、図３に示すように、軸芯Ｐに沿った方向において、第１刃１１の刃先と第２刃１２の刃先との距離はΔＬとして示される。
【００３６】
図３に示すように、刃群１４を構成する第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３のうち、相対的に荒加工を行う刃は、軸状部１０の先端側に設けられている。相対的に仕上げ加工を行う刃は、軸状部１０の軸芯Ｐののびる方向において、相対的に荒加工を行う刃よりも後方に設けられている。従って、先方側の第１刃１１は相対的に荒加工を行う荒刃であり、第２刃１２は相対的に中仕上げ加工を行う中仕上げ刃であり、第３刃１３は相対的に仕上げ加工を行う仕上げ刃である。
【００３７】
穴加工工具１がワークに対して切削加工を行って穴加工するにあたり、図３に示すように、ワークに対する第１刃１１の取り代をａ１、第２刃１２の取り代をａ２、第３刃１３の取り代をａ３とすると、ワークの総取り代はａ１＋ａ２＋ａ３として示される。また第１刃１１〜第３刃１３は軸状部１０に設けられているため、第１刃１１の送り量、第２刃１２の送り量、第３刃１３の送り量は、共にｆ［ｍｍ／ｒｅｖ］として示される。図６の（ｅ）に基づけば、第１刃１１の切削抵抗はｋ×ａ１×ｆとして表される。第２刃１２の切削抵抗はｋ×ａ２×ｆとして表される。第３刃１３の切削抵抗はｋ×ａ３×ｆで表される。ここでｋは定数である。
【００３８】
本実施例によれば、基本的には、切削抵抗のバランスを図るように、つまり、ｋ×ａ１×ｆ=ｋ×ａ２×ｆ=ｋ×ａ３×ｆの関係、ｋ×ａ１×ｆ≒ｋ×ａ２×ｆ≒ｋ×ａ３×ｆの関係を満足するように、第１刃１１の取り代ａ１、第２刃１２の取り代ａ２、第３刃１３の取り代ａ３が設定されている。
【００３９】
上記した関係を満足すれば、ワークに対して穴加工を行うとき、第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の切削抵抗のバランシングが良好で均衡化が図られることになる。これにより第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３によりワークの穴加工を行うとき、穴加工工具１の軸芯Ｐのぶれを抑制するに有利となり、ワークの穴を高精度で加工できる。
【００４０】
これについて図４〜図８を参照して説明を加える。図４に示すように、軸芯Ｐを中心とする周方向において間隔を隔てて並設された第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の位相が均等（１２０度間隔）である場合における切削抵抗の均衡化について説明する。図４に示すように、第３刃１３の刃先と軸芯Ｐとを結ぶと共に延長するように延長線Ｐ３をひいたとき、延長線Ｐ３と第１刃１１の刃先との角度をθ１とし、延長線Ｐ３と第２刃１２の刃先との角度をθ２とする。ここで、第１刃１１の刃先と第３刃１３の刃先との角度は、１８０度−θ１で表される。第２刃１２の刃先と第３刃１３の刃先との角度は、１８０度−θ２で表される。
【００４１】
図４において、第１刃１１の切削抵抗をベクトルＦ１として示し、第２刃１２の切削抵抗をベクトルＦ２として示し、第３刃１３の切削抵抗をベクトルＦ３として示す。図４に示すように、第１刃１１の切削抵抗のベクトルＦ１は、主分力のベクトルＦ１Ｃと背分力のベクトルＦ１ｔとに分けられる。第２刃１２の切削抵抗のベクトルＦ２は、主分力のベクトルＦ２Ｃと背分力のベクトルＦ２ｔとに分けられる。第３刃１３の切削抵抗のベクトルＦ３は、主分力のベクトルＦ３Ｃと背分力のベクトルＦ３ｔとに分けられる。
【００４２】
図５に記載したように、第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の切削抵抗のバランシングが良好で均衡化を図るための設計条件としては、主分力のバランシングと、背分力のバランシングとを考慮する必要がある。即ち、図５の（ａ）に示すように、主分力のベクトルＦ１Ｃと主分力のベクトルＦ２Ｃと主分力ベクトルＦ３Ｃとの総和が０とすることが好ましい。また、図５の（ｂ）に示すように、背分力のベクトルＦ１ｔと背分力のベクトルＦ２ｔと背分力ベクトルＦ３ｔとの総和が０とすることが好ましい。
【００４３】
ここで、背分力と主分力との比は各刃１１〜１３においてほぼ等しいと考えられるため、図５の（ｃ）に示すように、各切削抵抗の主分力のバランシングのみを考えれば良い。
【００４４】
切削抵抗に関する主分力Ｆ１ｃ、主分力Ｆ２ｃ、主分力Ｆ３ｃのベクトルをそれぞれ平行移動させて、ｘ座標、ｙ座標の原点に各ベクトルを始点を合わせると、図５の（ｄ）に示すベクトル図が得られる。
【００４５】
図６に記載したように、各刃１１〜１３の切削抵抗は、基本的には各刃１１〜１３の切粉断面積に比例するため、図６の（ｅ）に示すようになる。なお、図６の（ｅ）においてｋは定数である。
【００４６】
よって、図５の（ｄ）に示すベクトル図を考慮すると、ｙ方向のバランシング条件は図６の［１］式で示されると共に、ｘ方向のバランシング条件は図６の［２］の式で示される。［１］の式を変形すれば、図６の［３］の式が求められる。なお図６〜図８で使用されている丸付き数字を明細書では［ ］として示す。
【００４７】
更に図６に記載したように、［３］の式を［２］の式に代入して（ｆ）（ｇ）が得られる。これを求めると、第１刃１１の取り代ａ１について［４］の式が得られる。
【００４８】
図７に記載したように、［４］の式を［１］の式に代入すれば、（ｈ）が求められ、更に、第２刃１２の取り代ａ２について［５］の式が求められる。
【００４９】
前記した［４］［５］の式により、第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の切削抵抗のバランシングを良好に向上させる条件は、基本的には、次の［４］の式，［５］の式で表される。
【００５０】
ａ１=［sinθ２/sin(θ１＋θ２)］×ａ３…［４］
ａ２=［sinθ１/sin(θ１＋θ２)］×ａ３…［５］
故に、軸芯Ｐの回りで第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３が１２０度間隔で配置されている場合には、角度θ１，θ２が６０度となる。上記した［４］の式、［５］の式を考慮すれば、第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３が１２０度間隔で配置されている場合には、穴加工工具１の切削抵抗のバランシングを良好に向上させ、穴加工工具１の軸芯Ｐのずれを抑制するためには、基本的には、第１刃１１の取り代ａ１=１、第２刃１２の取り代ａ２=１、第３刃１３の取り代ａ３=１とすることが好ましい。
【００５１】
ここで、ａ３を１と相対表示した場合におけるバランシングを向上させる実用的な条件は、下記に示す関係式［４］’,［５］’として表される。
【００５２】
ａ１=［sinθ２/sin(θ１＋θ２)］×ａ３ ×ｋ１…［４］’
ａ２=［sinθ１/sin(θ１＋θ２)］×ａ３ ×ｋ２…［５］’
ここで、定数ｋ１及び定数ｋ２は０．８〜１．２（１を含む）、殊に０．９〜１．１を採用することが好ましい。
【００５３】
また、穴加工工具１による穴加工設計にあたり、前記したように、刃群１４を構成する第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の総取り代を１と相対表示し、第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の各刃の切削配分を設定することが一般的に行われている。即ち、ａ１＋ａ２＋ａ３＝１と相対表示し、第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の各刃の切削配分を設定することが一般的に行われている。ここで、角度θ１，θ２が６０度であり、軸芯Ｐの回りで第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３が１２０度間隔で配置されている穴加工工具１によれば、穴加工工具１のバランシングを図り、穴加工工具１の軸芯Ｐのずれを抑制するためには、上記した［４］の式、［５］の式によれば、第１刃１１の取り代ａ１=１、第２刃１２の取り代ａ２=１、第３刃１３の取り代ａ３=１となる。
【００５４】
そして相対表示で、ａ１＋ａ２＋ａ３＝１と仮定すれば、第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の各刃の切削配分としては、基本的には、ａ１は０．３３（１／３）、ａ２は０．３３（１／３）、ａ３は０．３３（１／３）に設定されることになる。換言すれば、第３刃１３の取り代ａ３である仕上げ取り代は、第１刃１１の取り代ａ１である荒取り代、第２刃１２の取り代ａ２である中仕上げ取り代と実質的に同一である。
【００５５】
このように第１刃１１の取り代ａ１、第２刃１２の取り代ａ２、第３刃１３の取り代ａ３を設定すれば、穴加工工具１の切削抵抗のバランシングを満足させ、穴加工工具１の軸芯Ｐのずれの抑制を図り得、ワークの穴加工を高精度で行うことができる。
【００５６】
ａ１＋ａ２＋ａ３＝１とした場合におけるバランシングを満足させる条件は、ａ１、ａ２、ａ３は基本的には、図８に示すように導き出され、［６］,［７］,［８］の式として表される。
ａ１=sinθ２／［sinθ１＋sinθ２＋sin（θ１＋θ２）］…［６］
ａ２=sinθ１／［sinθ１＋sinθ２＋sin（θ１＋θ２）］…［７］
ａ３=sin（θ１＋θ２）／［sinθ１＋sinθ２＋sin（θ１＋θ２）］…［８］
従って、ａ１＋ａ２＋ａ３＝１とした場合におけるバランシングを満足させる実用的な条件は、定数を考慮すれば、次の［６］’,［７］’,［８］’の式として表される。
ａ１=｛sinθ２／［sinθ１＋sinθ２＋sin（θ１＋θ２）］｝×ｋ３…［６］’
ａ２=｛sinθ１／［sinθ１＋sinθ２＋sin（θ１＋θ２）］｝×ｋ４…［７］’
ａ３=｛sin（θ１＋θ２）／［sinθ１＋sinθ２＋sin（θ１＋θ２）］｝×ｋ５…［８］’
ここで、定数ｋ３、定数ｋ４、定数ｋ５は０．８〜１．２（１を含む）、殊に０．９〜１．１を採用することが好ましい。
【００５７】
ところで、事情により角度θ１，θ２を変化させ、軸状部１０の軸芯Ｐの回りで第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３が１２０度間隔で配置されていないことがある。例えば、面取り用の別刃１５（図９参照）が軸状部１０の後端側に保持されている場合において、第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の位相を設定するにあたり、別刃１５の位相を考慮するためである。あるいは、他の事情により第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３を周方向において不均等配置することもある。
【００５８】
上記したように角度θ１，θ２を変化させると共に軸芯Ｐの回りで第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３が１２０度の均等間隔で配置されてない場合には、穴加工工具１のバランシングを図り、穴加工工具１の軸芯Ｐのずれを抑制するためには、上記した［４］,［５］の式、あるいは、［６］、［７］、［８］の式に基づいて、第１刃１１の取り代ａ１、第２刃１２の取り代ａ２、第３刃１３の取り代ａ３を調整する必要がある。
【００５９】
表１は、前記した角度θ１，θ２を変化させたときにおいて、穴加工工具１の切削抵抗のバランシングを向上させ、穴加工工具１の軸芯Ｐのずれを抑制するにあたり、第１刃１１の取り代ａ１、第２刃１２の取り代ａ２、第３刃１３の取り代ａ３とし、相対表示でａ３を１としたとき、ａ１の相対表示値、ａ２の相対表示値、ａ３の相対表示値を示す。
【００６０】
表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．５に示す結果によれば、角度θ１，θ２を変化させたとき、穴加工工具１の切削抵抗のバランシングを図り、穴加工工具１の軸芯Ｐのずれを抑制するためには、相対表示でａ３を１としたとき、角度θ１，θ２の大きさにもよるが、ａ１は０．２〜２．１、殊に０．５〜２．０に設定することができ、ａ２は０．２〜２．１、殊に０．５〜２．０に設定することができる。
【００６１】
なお、表１のＮｏ．１に示すように、第３刃１３の取り代ａ３である仕上げ取り代が、第１刃１１の取り代ａ１である荒取り代、第２刃１２の取り代ａ２である中仕上げ取り代と実質的に同一である形態にも対応することができる。
【００６２】
あるいは、表１のＮｏ．４に示すように、第３刃１３の取り代ａ３である仕上げ取り代が、第１刃１１の取り代ａ１である荒取り代、第２刃１２の取り代ａ２である中仕上げ取り代よりも小さい形態にも対応することができる。
【００６３】
あるいは、表１のＮｏ．２及びＮｏ．５に示すように、第２刃１２の取り代ａ２である中仕上げ取り代が、第１刃１１の取り代ａ１である荒取り代、第３刃１３の取り代ａ３ある仕上げ取り代よりも小さい形態にも対応することができる。
【００６４】
あるいは、表１のＮｏ．２、Ｎｏ．３及びＮｏ．５に示すように、第３刃１３の取り代ａ３である仕上げ取り代が、第１刃１１の取り代ａ１である荒取り代、第２刃１２の取り代ａ２である中仕上げ取り代よりも大きい形態にも対応することができる。
【００６５】
更に、表１は、ａ１＋ａ２＋ａ３＝１と相対表示したとき、ａ１の相対表示値、ａ２の相対表示値、ａ３の相対表示値についても示す。更に、ａ１＋ａ２＋ａ３＝１としたとき、表１に示す結果を考慮すれば、ａ１は０．２２〜０．４６、ａ２は０．２２〜０．４６、ａ３は０．１８〜０．５２に設定することができる。また、ａ１は０．２４〜０．４４、ａ２は０．２４〜０．４４、ａ３は０．１９〜０．５１に設定することができる。
【００６６】
【表１】
【００６７】
なお、表１において、第３刃１３の取り代ａ３を仕上げ取り代として固定しているが、これに限らず、第３刃１３の取り代ａ３を必ずしも仕上げ取り代として固定する必要はなく、場合によっては、第１刃１１の取り代ａ１を仕上げ取り代としても良い。また、第２刃１２の取り代ａ２を仕上げ取り代としても良い。
【００６８】
図９は、面取り用の別刃１５を軸状部１０の後端側に保持した穴加工工具１のバランシングを満足させる形態を示す。この場合、図９に示すように、面取り用の別刃１５の位相は第１刃１１の位相と第２刃１２の位相との間となるため、θ１を７５度、θ２を７５度とする。この場合、バランシングを満足させる条件については、第３刃１３の取り代ａ３を１と相対表示したとき、ａ１：ａ２：ａ３＝１．９３：１．９３：１となる。またａ１＋ａ２＋ａ３＝１と相対表示したときには、ａ１：ａ２：ａ３＝０．４０：０．４０：０．２０となる。
【００６９】
図１０は、θ１を７５度、θ２を６０度とした場合において、バランシングを満足させる条件を示す。この場合、バランシングを満足させる条件については、第３刃１３の取り代ａ３を１と相対表示したとき、ａ１：ａ２：ａ３＝１．２２：１．３７：１となる。またａ１＋ａ２＋ａ３＝１としたとき、ａ１：ａ２：ａ３＝０．３４：０．３８：０．２８となる。
【００７０】
図１１は、穴加工終了後において、理解の容易化のため第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の刃先の位置を強調して示す。図１１に示すように、第１刃１１は荒刃であり、ワーク４００の穴の荒加工面５０１を加工する。第２刃１２は中仕上げ刃であり、ワーク４００の穴の中仕上げ加工面５０２を加工する。第３刃１３は仕上げ刃であり、ワーク４００の穴の仕上げ面５０３を加工する。
【００７１】
ワークの穴の荒加工面５０１の半径は前記したｒ１に相当する。ワークの穴の中仕上げ加工面５０２の半径は前記したｒ２に相当する。ワークの穴の仕上げ加工面５０３の半径は前記したｒ３（ｒ３＞ｒ２＞ｒ１）に相当する。
【００７２】
ワークの穴加工を終了したときには、ワーク４００の穴から穴加工工具１を進入方向と逆方向（図２に示す矢印Ｔ２方向）に後退させて引き抜く操作を行う。ワーク４００の穴加工を終了した時点では、仕上げ刃である第３刃１３はワーク４００の穴の仕上げ加工面５０３に接触している。
【００７３】
このため穴加工工具１をワークの穴から離脱させるべく、軸芯Ｐに沿ってそのまま引き抜くとき、軸芯Ｐからの距離が最も大きい第３刃１３の刃先がワークの穴加工した仕上げ加工面５０３と擦り続ける。このためワークの穴の仕上げ加工面５０３が第３刃１３の刃先により傷が付けられるおそれがある。
【００７４】
この点本実施例によれば、穴加工を終了した後に、穴加工工具１を軸芯Ｐに沿って、これの進入方向と逆方向（図２に示す矢印Ｔ２方向）に微量（図３に示すΔＬを越える距離）後退させて引き抜いて、微量引き抜き操作を行なう。この結果、図３から理解できるように、荒刃である第１刃１１の刃先は荒加工面５０１から離脱する。なお、ΔＬの２倍を越える距離後退させても良い。
【００７５】
その後、図１１に示すように、穴加工工具１をこれの半径方向（図１１に示す矢印Ａ１方向に沿って）に変位させるリトラクト操作を行なう。このようにリトラクト操作を行う結果、最も径が大きい仕上げ刃である第３刃１３の刃先を、ワークの穴の仕上げ加工面５０３から離脱させ、第３刃１３の刃先とワークの穴の仕上げ加工面５０３とを非接触にさせる。上記のようにリトラクト操作を行う結果、第２刃１２の刃先を中仕上げ加工面５０２から離脱させ、第２刃１２の刃先と中仕上げ加工面５０２とを非接触にさせる。
【００７６】
上記したように穴加工工具１をこれの半径方向（図１１に示す矢印Ａ１方向に沿って）に変位させるリトラクト操作させるときに、穴加工工具１を半径方向に変位させるリトラクト量は、基本的には、荒加工面５０１と仕上げ加工面５０３との間の距離Ｄ未満（図１１参照）となる。図３によれば、リトラクト量に対応する距離Ｄは、基本的には、第２刃１２の取り代ａ２と第３刃１３の取り代ａ３との和に相当するものと推察される。
【００７７】
その後、第３刃１３の刃先と仕上げ加工面５０３とを非接触とさせたままの状態で、更に、第２刃１２の刃先と中仕上げ加工面５０２とを非接触とさせたままの状態で、穴加工工具１を穴から引き抜き方向（図２に示す矢印Ｔ２方向）に後退ざて引き抜くことができる。
【００７８】
上記したようにリトラクト操作が可能であるため、径が最も大きい第３刃１３の刃先と仕上げ加工面５０３とを非接触とすることができ、第２刃１２の刃先と中仕上げ加工面５０２とを非接触とすることができ、穴加工工具１を穴から矢印Ｔ２方向に非接触状態で引き抜くことができる。このため、第３刃１３の刃先がワークの穴加工した仕上げ加工面５０３と擦ることが抑制され、第２刃１２の刃先がワークの穴加工した中仕上げ加工面５０２と擦ることが抑制される。ひいては、仕上げ加工面５０３、中仕上げ加工面５０２に傷が付けられることを抑制できる。
【００７９】
以上説明したように本実施例によれば、軸状部１０の先端側に設けられた刃群１４は、軸状部１０の軸芯Ｐを中心とする周方向において間隔を隔てて並設された第１刃１１,第２刃１２，第３刃１３からなる。このため、ワークを穴加工する際に、軸芯Ｐに対して軸直角方向の断面において刃が互いに対向するように設けられている２枚刃の穴加工工具と異なり、ワークを穴加工する際に、穴加工工具１の芯ずれ、撓みが抑制され、加工した穴の真円度や円筒度が向上する。
【００８０】
また本実施例によれば、刃群１４を構成する刃１１，１２，１３は、軸状部１０の軸芯Ｐからの距離が異なり切削機能が異なるように設定されているため、穴加工工具１をワークに対して進入させて穴加工を行うとき、荒加工、中仕上げ加工、仕上げ加工をまとめて行うことができ、従って、ワークへの進入回数を低減でき、高能率加工が図られる。
【００８１】
（第２実施例）
図１２〜図１５は第２実施例を示す。第２実施例は前記した第１実施例と基本的には同様の構成、作用効果を有する。第２実施例は図３〜図１１を準用することができる。以下、相違する部分を中心として説明する。本実施例の穴加工工具１Ｃは、軸芯Ｐをもつ軸状部１０と、軸状部１０に設けられ軸芯Ｐを中心とする周方向において間隔を隔てて並設された荒加工用の第１刃１１、中仕上げ加工用の第２刃１２、仕上げ加工用の第３刃１３からなる刃群１４とをもつ。
【００８２】
第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３は、前記した第１実施例と同様であり、軸状部１０の軸芯Ｐからの距離がそれぞれ異なり切削機能が異なるように設定されている。第１実施例と同様に、図３に示すように、第１刃１１についてはその刃先と軸芯Ｐとの距離がｒ１とされている。第２刃１２についてはその刃先と軸芯Ｐとの距離がｒ２とされている。第３刃１３についてはその刃先と軸芯Ｐとの距離がｒ３とされている。ｒ１＜ｒ２＜ｒ３の関係に設定されている。従って、本実施例においても、第１刃１１の取り代ａ１、第２刃１２の取り代ａ２、第３刃１３の取り代ａ３の関係は、第１実施例を準用することができる。
【００８３】
更に本実施例の穴加工工具１Ｃは、図１２に示すように、刃群１４よりも先方に位置するように軸状部１０の先端側に設けられた先行粗加工用刃群６４を有する。図１４に示すように、先行粗加工用刃群６４は、軸芯Ｐを中心とする周方向において１２０度間隔に均等間隔を介して並設された３個の先行粗加工用刃６１，６２，６３からなる。先行粗加工用刃６１，６２，６３の取り代は、基本的には同一である。
【００８４】
先行粗加工用刃６１，６２，６３は、軸状部１０の半径方向において軸状部１０の軸芯Ｐからの距離がそれぞれ同一であり、基本的には切削機能が同一とされている。従って先行粗加工用刃６１，６２，６３は、荒加工よりも粗い加工を行ない、粗形穴形成用として設定されている。
【００８５】
図１５に示すように、各先行粗加工用刃６１の刃先と軸芯Ｐとの距離は同一であり、ｒ０（ｒ０＜ｒ１＜ｒ２＜ｒ３）とされている。このため先行粗加工用刃６１，６２，６３の切削抵抗は基本的には同一であり、先行粗加工用刃６１，６２，６３の切削抵抗のバランスが図られるため、軸状部１０の撓みが抑制される。
【００８６】
本実施例の穴加工工具１Ｃによれば、刃群１４よりも先方に位置する先行粗加工用刃群６４によりワークに粗形穴を形成する。
【００８７】
更に、先行粗加工用刃群６４よりも後方に配置された刃群１４の荒加工用の第１刃１１により荒加工を施し、中仕上げ加工用の第２刃１２により中仕上げ加工を施し、仕上げ加工用の第３刃１３により仕上げ加工を施し、その粗形穴に対して穴加工を施すことができる。
【００８８】
本実施例においても、第１実施例と同様に、穴加工終了後において穴加工工具１Ｃを後退させた後に半径方向（図１１に示す矢印Ａ１方向）に変位させれば、リトラクト操作可能に設定されている。
【００８９】
なお本実施例によれば、先行粗加工用刃６１，６２，６３は軸状部１０と一体的に形成されていても、別体のものを軸状部１０に取り付けることにしても良い。
【００９０】
（適用例）
図１６は、第１実施例をボーリング工具に適用したものであり、軸状部１０の軸芯Ｐの回りの周方向において第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３を均等配置した適用例を示す。７０はクランパ、７１は台座、７２は押さえ具を示す。図１７は、第１実施例を面取りの加工を含む穴加工工具に適用したものであり、面取り用の別刃１５を軸状部１０の後端側に保持した穴加工工具１でワークの穴について穴加工を行う適用例を示す。
【００９１】
（その他）
上記した実施例によれば、刃群１４は３つの刃である第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３から形成されているが、これに限らず、場合によっては、刃群１４は３つの刃である第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の他に第４刃を軸状部１０の先端側に設けても良い。その他、本発明は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、穴加工工程後に実施されるリトラクト操作は、（ｉ）穴加工工具をこれの軸芯に沿って、これの進入方向と逆方向に、少なくとも、１回転当たりの送り量を超え、且つ、第１刃の刃先から前記第２刃の刃先までの軸芯方向の距離を超える距離を後退させて引き抜いて、微量引き抜き操作を行い、（ｉｉ）次に、半径方向において第１刃が仕上げ加工面に接近するように、第１刃で形成された荒加工面と第３刃で形成された仕上げ加工面との間の径方向距離未満だけ、第１刃に対する半径方向に穴加工工具を第１刃、第２刃および第３刃と共に変位させて、第１刃の刃先と荒加工面との非接触状態を確保しつつ、第２刃の刃先と中仕上げ加工面との非接触状態および第３刃の刃先と仕上げ加工面との非接触状態を確保して行われる。そして、リトラクト操作の後、第１刃、第２刃および第３刃の前記非接触状態を維持しつつ、穴加工工具をワークの穴から引き抜き方向に引き抜く。このような本願発明によれば、穴加工の高能率加工に有利であり、更に、穴加工工具の軸芯Ｐのずれ、撓みを抑制でき、しかも、穴加工が終了してワークの穴から穴加工工具を引き抜くとき、ワークの穴の加工面に傷がつくおそれを抑制できる穴加工工具を用いた穴加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１刃、第２刃、第３刃の形態を示す加工工具を模式的に示す構成図である。
【図２】穴加工工具の側面の先端を模式的に示す構成図である。
【図３】穴加工工具の先端に設けられている第１刃、第２刃、第３刃を模式的に示す構成図である。
【図４】第１刃、第２刃、第３刃の切削抵抗と角度θ１，θ２との関係を模式的に示す構成図である。
【図５】第１刃、第２刃、第３刃の切削抵抗のバランシング条件を説明するための図である。
【図６】第１刃、第２刃、第３刃の切削抵抗のバランシング条件を説明するための図である。
【図７】第１刃、第２刃、第３刃の切削抵抗のバランシング条件を説明するための図である。
【図８】第１刃、第２刃、第３刃の切削抵抗のバランシング条件を説明するための図である。
【図９】第１刃、第２刃、第３刃の切削抵抗と角度θ１，θ２との関係を模式的に示す構成図である。
【図１０】第１刃、第２刃、第３刃の切削抵抗と角度θ１，θ２との関係を模式的に示す構成図である。
【図１１】第１刃、第２刃、第３刃でワークを穴加工していると共にリトラクト操作を示す構成図である。
【図１２】穴加工工具の側面の先端を模式的に示す構成図である。
【図１３】第１刃、第２刃、第３刃の形態を示す加工工具を模式的に示す構成図である。
【図１４】先行粗加工用刃の形態を示す加工工具を模式的に示す構成図である。
【図１５】先行粗加工用刃と第１刃〜第３刃との関係を示す構成図である。
【図１６】適用例を示し、ボーリング工具に適用した構成図である。
【図１７】適用例を示し、面取りの加工を含む穴加工工具に適用した構成図である。
【図１８】従来技術に係る穴加工工具を示す構成図である。
【図１９】他の従来技術に係る穴加工工具を示す構成図である。
【符号の説明】
図中、１は穴加工工具、１０は軸状部、１１は第１刃、１２は第２刃、１３は第３刃、１４は刃群、６４は先行粗加工用刃群、６１，６２，６３は先行粗加工用刃を示す。
【発明の属する技術分野】
本発明は穴加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ワークの穴加工にあたり、荒加工と仕上げ加工とを別々の穴加工工具で行うのが一般的である。
【０００３】
また、図１８に示すように、１つの工具に荒刃１０１と仕上げ刃１０２とを保持した穴加工工具１００を用い、ワークに対して荒刃１０１と仕上げ刃１０２とで同時に穴加工を行う穴加工技術が提供されている。穴加工工具２００の軸芯Ｐから荒刃１０１の刃先までの距離はｒ６０に設定されている。穴加工工具２００の軸芯Ｐから仕上げ刃１０２の刃先までの距離はｒ６５に設定されている。この場合、１つの工具に荒刃１０１と仕上げ刃１０２とを保持しているため、加工能率の向上を図り得、生産性の向上を図り得る。
【０００４】
また図１９に模式的に示すように、互いに対向する荒刃２０１,２０１と互いに対向する仕上げ刃２０２とを保持した穴加工工具２００を用い、ワークに対して荒刃２０１と仕上げ刃２０２とで同時にワーク４００の穴加工を行う穴加工技術が提供されている。荒刃２０１は荒加工面３０１を形成し、仕上げ刃２０２は仕上げ加工面３０２を形成する。仕上げ加工面３０２の径は荒加工面３０１の径よりも大きい。
【０００５】
また特許文献１に開示されているように、同様の機能を有する２個の刃を対向させて工具に保持したボーリングバーが知られている。このものでは、２個のチップ取付板を半径方向に移動可能となるように取り付けている。このものでは、軸芯から刃の刃先までの距離が等しく設定されるため、２個の刃は同一の機能を有するものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０５−０５７５０９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように荒加工と仕上げ加工とを別々の穴加工工具で行う従来技術によれば、一つの穴に複数の穴加工工具を個別に進入させる必要があり、加工に時間がかかり、高能率加工には限界がある。
【０００８】
また図１８に示す技術によれば、穴加工工具１００は１個の荒刃１０１と１個の仕上げ刃１０２とを保持するため、高能率加工には有利である。しかしながら仕上げ刃１０２の取り代は荒刃１０１の取り代に比較してかなり小さいため、穴加工時における仕上げ刃１０２の切削抵抗と荒刃１０１の切削抵抗との差が大きく異なり、穴加工時における切削抵抗のバランスが悪い。このため穴加工時に工具の芯ずれ、工具の撓みが発生する不具合がある。更に図１８に示す技術によれば、仕上げ刃１０２の取り代と荒刃１０１の取り代とを仮に同一とした場合、仕上げ刃１０２の刃先と荒刃１０１の刃先とを結ぶ直線の方向における求心性が得られるものの、当該直線の方向に対して直交する方向における求心性がほとんど得られず、このため加工した穴の真円度や円筒度の精度が充分に得られない不具合がある。
【０００９】
更に、図１９（軸芯Ｐに対して軸直角方向の断面相当図）において模式的に示す技術によれば、荒刃２０１の刃先同士を結ぶ直線の方向（矢印Ｍ１方向）における求心性が得られると共に、仕上げ刃２０２の刃先同士を結ぶ直線の方向（矢印Ｍ２方向）における求心性が得られ、このため加工した穴の真円度や円筒度の精度が良好である。
【００１０】
しかしながら、図１９に示す従来技術によれば、穴加工が終了してワークの穴から穴加工工具２００を引き抜くときに、リトラクト操作できない。このため穴加工工具２００の軸芯Ｐから刃先までが距離が大きい仕上げ刃２０１の刃先と穴の仕上げ加工面３０２とが接触して擦れたままの状態で、穴加工工具２００をワーク４００の穴から引き抜くことになり、この結果、仕上げ刃２０２の刃先が仕上げ加工面３０２に擦れ、穴の仕上げ加工面３０２に傷がつくおそれがある。
【００１１】
更に前記した特許文献１に係る技術によれば、穴加工が終了してワークの穴から穴加工工具を引き抜くときに、リトラクト操作できない。このため穴加工工具を穴から引き抜くと、刃の刃先と穴の加工面とが接触して擦れたままの状態で、穴加工工具をワークの穴から引き抜くことになり、穴の加工面に傷がつくおそれがある。
【００１２】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、高能率加工に有利であり、更に、穴加工工具の軸芯のぶれ、撓みを抑制でき、しかも、穴加工が終了してワークの穴から穴加工工具を引き抜くとき、ワークの穴の加工面に傷がつくおそれを抑制できる穴加工方法を提供することを課題とするにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
（１）第１様相の本発明に係る穴加工方法は、軸芯をもつ軸状部と、軸状部に設けられ軸芯を中心とする周方向において間隔を隔てて並設された少なくとも３個の刃からなる刃群とを具備すると共に、刃群を構成する刃は、荒加工面を形成する荒加工用の第１刃、第１刃よりも後方に設けられ中仕上げ加工面を形成する中仕上げ加工用の第２刃、第２刃よりも後方に設けられ仕上げ加工面を形成する仕上げ加工用の第３刃から形成されていると共に、リトラクト操作可能に設定されている穴加工工具を用意する工程と、
穴加工工具を用いてワークの穴加工を行う穴加工工程とを順に実施する穴加工方法において、
穴加工工程では、
第１刃の取り代をａ１、第２刃の取り代をａ２、第３刃の取り代をａ３とし、相対表示でａ３を１としたとき、第１刃の取り代ａ１は０．２〜２．１、第２刃の取り代ａ２は０．２〜２．１に設定され、
穴加工工程後に実施されるリトラクト操作は、
（ｉ）穴加工工具をこれの軸芯に沿って、これの進入方向と逆方向に、少なくとも、１回転当たりの送り量を超え、且つ、第１刃の刃先から前記第２刃の刃先までの軸芯方向の距離を超える距離を後退させて引き抜いて、微量引き抜き操作を行い、（ｉｉ）次に、半径方向において第１刃が仕上げ加工面に接近するように、第１刃で形成された荒加工面と第３刃で形成された仕上げ加工面との間の径方向距離未満だけ、第１刃に対する半径方向に穴加工工具を第１刃、第２刃および第３刃と共に変位させて、第１刃の刃先と荒加工面との非接触状態を確保しつつ、第２刃の刃先と中仕上げ加工面との非接触状態および第３刃の刃先と仕上げ加工面との非接触状態を確保して行われ、
リトラクト操作の後、第１刃、第２刃および第３刃の前記非接触状態を維持しつつ、穴加工工具をワークの穴から引き抜き方向に引き抜くことを特徴とするものである。
【００１４】
第１様相の本発明によれば、軸状部に設けられた刃群は、軸状部の軸芯を中心とする周方向において間隔を隔てて並設された少なくとも３個の刃からなる。このため、ワークを穴加工する際に、軸芯に対して軸直角方向の断面において刃が互いに対向するように設けられている２枚刃の穴加工工具と異なり、刃の求心性が高まる。故にワークを穴加工する際に、穴加工工具の芯ずれ、撓みが抑制され、加工した穴の真円度や円筒度が向上する。
【００１５】
また第１様相の本発明によれば、刃群とを具備する穴加工工具の刃群を構成する刃のうち少なくとも３個の刃は、軸状部の軸芯からの距離が異なり切削機能が異なるように設定されているため、穴加工工具をワークに対して進入させて穴加工を行うとき、ワークへの進入回数を低減でき、高能率加工が図られる。
【００１６】
更に第１様相の本発明によれば、穴加工工具はリトラクト操作可能に設定されているため、ワークの穴加工が終了してワークの穴から穴加工工具を引き抜くときに、穴加工工具の刃群を構成する刃と穴の加工面とを非接触にでき、穴の加工面に傷がつくことが抑えられる。
【００１７】
第１様相の本発明によれば、第１刃の取り代をａ１とし、第２刃の取り代をａ２、第３刃の取り代をａ３とし、相対表示でａ３を１としたとき、第１荒刃の取り代ａ１は０．２〜２．１、第２刃の取り代ａ２は０．２〜２．１に設定されているため、第１刃〜第３刃の切削抵抗のバランスが確保される。従って、刃の求心性が高まる。故にワークを穴加工する際に、穴加工工具の芯ずれ、撓みが抑制され、加工した穴の真円度や円筒度が向上する。
【００１８】
（２）第２様相の本発明に係る穴加工方法は、軸芯をもつ軸状部と、軸状部に設けられ軸芯を中心とする周方向において間隔を隔てて並設された少なくとも３個の刃からなる刃群とを具備すると共に、刃群を構成する刃は、荒加工面を形成する荒加工用の第１刃、第１刃よりも後方に設けられ中仕上げ加工面を形成する中仕上げ加工用の第２刃、第２刃よりも後方に設けられ仕上げ加工面を形成する仕上げ加工用の第３刃から形成されていると共に、リトラクト操作可能に設定されている穴加工工具を用意する工程と、
穴加工工具を用いてワークの穴加工を行う穴加工工程とを順に実施する穴加工方法において、
穴加工工程では、
第１刃の取り代をａ１、第２刃の取り代をａ２、第３刃の取り代をａ３とし、相対表示で、ａ１＋ａ２＋ａ３＝１としたとき、
ａ１は０．２２〜０．４６、ａ２は０．２２〜０．４６、ａ３は０．１８〜０．５２に設定され、
穴加工工程後に実施される前記リトラクト操作は、
（ｉ）穴加工工具をこれの軸芯に沿って、これの進入方向と逆方向に、少なくとも、１回転当たりの送り量を超え、且つ、第１刃の刃先から前記第２刃の刃先までの軸芯方向の距離を超える距離を後退させて引き抜いて、微量引き抜き操作を行い、（ｉｉ）次に、半径方向において第１刃が仕上げ加工面に接近するように、第１刃で形成された荒加工面と第３刃で形成された仕上げ加工面との間の径方向距離未満だけ、第１刃に対する半径方向に穴加工工具を第１刃、第２刃および第３刃と共に変位させて、第１刃の刃先と荒加工面との非接触状態を確保しつつ、第２刃の刃先と中仕上げ加工面との非接触状態および第３刃の刃先と仕上げ加工面との非接触状態を確保して行われ、
リトラクト操作の後、第１刃、第２刃および第３刃の非接触状態を維持しつつ、穴加工工具をワークの穴から引き抜き方向に引き抜くことを特徴とするものである。
【００１９】
第２様相の本発明によれば、軸状部に設けられた刃群は、軸状部の軸芯を中心とする周方向において間隔を隔てて並設された少なくとも３個の刃からなる。このため、ワークを穴加工する際に、軸芯に対して軸直角方向の断面において刃が互いに対向するように設けられている２枚刃の穴加工工具と異なり、刃の求心性が高まる。故にワークを穴加工する際に、穴加工工具の芯ずれ、撓みが抑制され、加工した穴の真円度や円筒度が向上する。
【００２０】
また第２様相の本発明によれば、刃群とを具備する穴加工工具の刃群を構成する刃のうち少なくとも３個の刃は、軸状部の軸芯からの距離が異なり切削機能が異なるように設定されているため、穴加工工具をワークに対して進入させて穴加工を行うとき、ワークへの進入回数を低減でき、高能率加工が図られる。
【００２１】
更に第２様相の本発明によれば、穴加工工具はリトラクト操作可能に設定されているため、ワークの穴加工が終了してワークの穴から穴加工工具を引き抜くときに、穴加工工具の刃群を構成する刃と穴の加工面とを非接触にでき、穴の加工面に傷がつくことが抑えられる。
【００２２】
第２様相の本発明によれば、第１刃の取り代をａ１、第２刃の取り代をａ２、第３刃の取り代をａ３とし、相対表示で、ａ１＋ａ２＋ａ３＝１としたとき、ａ１は０．２２〜０．４６、ａ２は０．２２〜０．４６、ａ３は０．１８〜０．５２に設定されているため、第１刃〜第３刃の切削抵抗のバランスが確保される。従って、刃の求心性が高まる。故にワークを穴加工する際に、穴加工工具の芯ずれ、撓みが抑制され、加工した穴の真円度や円筒度が向上する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
穴加工工具は、軸芯をもつ軸状部と、軸状部に設けられ軸芯を中心とする周方向において間隔を隔てて並設された少なくとも３個の刃からなる刃群とを具備する。この場合、刃群を構成する刃は、互いに軸状部の軸芯からの距離が異なり切削機能が異なるように設定されている荒加工用の第１刃、中仕上げ加工用の第２刃、仕上げ加工用の第３刃から形成されている。
【００２４】
荒加工用の第１刃の刃先は軸状部の軸芯からの距離がｒ１とされており、中仕上げ加工用の第２刃の刃先は軸状部の軸芯からの距離がｒ２とされており、仕上げ加工用の第３刃の刃先は軸状部の軸芯からの距離がｒ３とされている。この場合、ｒ１＜ｒ２＜ｒ３の関係に設定されている。
【００２５】
刃群を構成する刃のうち、相対的に荒加工を行う第１刃は軸状部に設けられており、相対的に仕上げ加工を行う刃は、軸状部の軸芯ののびる方向において、相対的に荒加工を行う第１刃よりも後方に設けられている。従って、軸状部の先端側から後方にかけて、相対的に荒加工を行う第１刃、相対的に中仕上げ加工を行う中仕上げ加工用の第２刃、相対的に仕上げ加工を行う仕上げ加工用の第３刃が順に設けられている。
【００２６】
軸状部の軸芯まわりの周方向における第１刃、第２刃、第３刃の位相によっても相違するものの、第１刃の取り代をａ１、第２刃の取り代をａ２、第３刃の取り代をａ３とし、相対表示でａ３を１としたとき、第１刃の取り代ａ１は０．２〜２．１、第２刃の取り代ａ２は０．２〜２．１に設定されていることができる。なお、各刃の取り代の値は、上記した範囲内において、軸芯を中心とする円周方向における各刃の間隔に応じて、それぞれの刃の切削抵抗がバランシングするように設定することができる。
【００２７】
これにより第１刃、第２刃、第３刃が切削加工を行うとき、第１刃、第２刃、第３刃の切削抵抗の均衡化（バランシング）の向上を図り得る。
【００２８】
穴加工工具の設計では、第１刃の取り代、第２刃の取り代、第３刃の取り代を合計を１として相対表示し、各刃の取り代についての配分が行われることがある。この配分に従い、第１刃の取り代をａ１、第２刃の取り代をａ２、第３刃の取り代をａ３とし、相対表示で、ａ１＋ａ２＋ａ３＝１としたとき、ａ１は０．２２〜０．４６、ａ２は０．２２〜０．４６、ａ３は０．１８〜０．５２に設定されていることができる。なお、各刃の取り代の値は、上記した範囲内において、軸芯を中心とする円周方向における各刃の間隔に応じて、それぞれの刃の切削抵抗がバランシングするように設定することができる。
【００２９】
これにより第１刃、第２刃、第３刃が切削加工を行うとき、第１刃、第２刃、第３刃の切削抵抗の均衡化（バランシング）の向上を図り得る。
【００３０】
ワークに予め形成されている粗形穴に穴加工を施す形態でも良く、あるいは、粗形穴が形成されていないワークに穴加工を施す形態でも良い。
【００３１】
本発明方法で用いられる穴加工工具は、ワークに対して穴加工できるものであれば良く、穴創成用の工具、ボーリング工具、リーマ工具、面取りの加工を含む複工具等を例示することができる。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の第１実施例について図１〜図１１を参照して説明する。本実施例に係る穴加工工具１は、図１及び図２に示すように、軸芯Ｐをもつ円柱形状の軸状部１０と、軸状部１０の先端側に設けられ軸芯Ｐを中心とする周方向において間隔を隔てて並設された第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３からなる刃群１４とを具備する。図１において矢印Ｓ方向は、穴加工時における軸状部１０の回転方向を示す。図２において、矢印Ｔ１方向は、穴加工時における軸状部１０の進入方向を示す。矢印Ｔ２方向は、穴加工後における軸状部１０の引き抜き方向を示す。
【００３３】
第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３は、軸芯Ｐを中心とする周方向において均等間隔（１２０度間隔）、または、ほぼ均等間隔（ほぼ１２０度間隔）に配置されている。なお第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３は、軸状部１０と一体的に形成されていても良いし、別体の刃を軸状部１０に取り付けて形成しても良い。 図３は、刃群１４を構成する第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の並設関係を示すために、第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３をそれぞれ周方向に移動させてまとめた状態を模式的に示す。
【００３４】
刃群１４を構成する第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３は、共に軸状部１０の先端側に保持されているため、軸状部１０は第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３に共通されている。従って軸状部１０の１回転当たりの送り量がｆ［ｍｍ／ｒｅｖ］であれば、第１刃１１の送り量、第２刃１２の送り量、第３刃１３の送り量は共にｆ［ｍｍ／ｒｅｖ］である。
【００３５】
図３に示すように、第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３は、それぞれ、軸状部１０の半径方向において軸状部１０の軸芯Ｐからの距離がそれぞれ異なり切削機能が異なるように設定されている。すなわち、図３に示すように、第１刃１１についてはその刃先と軸芯Ｐとの距離がｒ１とされ、第２刃１２についてはその刃先と軸芯Ｐとの距離がｒ２とされ、第３刃１３についてはその刃先と軸芯Ｐとの距離がｒ３とされている。ｒ１＜ｒ２＜ｒ３の関係に設定されている。なお、図３に示すように、軸芯Ｐに沿った方向において、第１刃１１の刃先と第２刃１２の刃先との距離はΔＬとして示される。
【００３６】
図３に示すように、刃群１４を構成する第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３のうち、相対的に荒加工を行う刃は、軸状部１０の先端側に設けられている。相対的に仕上げ加工を行う刃は、軸状部１０の軸芯Ｐののびる方向において、相対的に荒加工を行う刃よりも後方に設けられている。従って、先方側の第１刃１１は相対的に荒加工を行う荒刃であり、第２刃１２は相対的に中仕上げ加工を行う中仕上げ刃であり、第３刃１３は相対的に仕上げ加工を行う仕上げ刃である。
【００３７】
穴加工工具１がワークに対して切削加工を行って穴加工するにあたり、図３に示すように、ワークに対する第１刃１１の取り代をａ１、第２刃１２の取り代をａ２、第３刃１３の取り代をａ３とすると、ワークの総取り代はａ１＋ａ２＋ａ３として示される。また第１刃１１〜第３刃１３は軸状部１０に設けられているため、第１刃１１の送り量、第２刃１２の送り量、第３刃１３の送り量は、共にｆ［ｍｍ／ｒｅｖ］として示される。図６の（ｅ）に基づけば、第１刃１１の切削抵抗はｋ×ａ１×ｆとして表される。第２刃１２の切削抵抗はｋ×ａ２×ｆとして表される。第３刃１３の切削抵抗はｋ×ａ３×ｆで表される。ここでｋは定数である。
【００３８】
本実施例によれば、基本的には、切削抵抗のバランスを図るように、つまり、ｋ×ａ１×ｆ=ｋ×ａ２×ｆ=ｋ×ａ３×ｆの関係、ｋ×ａ１×ｆ≒ｋ×ａ２×ｆ≒ｋ×ａ３×ｆの関係を満足するように、第１刃１１の取り代ａ１、第２刃１２の取り代ａ２、第３刃１３の取り代ａ３が設定されている。
【００３９】
上記した関係を満足すれば、ワークに対して穴加工を行うとき、第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の切削抵抗のバランシングが良好で均衡化が図られることになる。これにより第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３によりワークの穴加工を行うとき、穴加工工具１の軸芯Ｐのぶれを抑制するに有利となり、ワークの穴を高精度で加工できる。
【００４０】
これについて図４〜図８を参照して説明を加える。図４に示すように、軸芯Ｐを中心とする周方向において間隔を隔てて並設された第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の位相が均等（１２０度間隔）である場合における切削抵抗の均衡化について説明する。図４に示すように、第３刃１３の刃先と軸芯Ｐとを結ぶと共に延長するように延長線Ｐ３をひいたとき、延長線Ｐ３と第１刃１１の刃先との角度をθ１とし、延長線Ｐ３と第２刃１２の刃先との角度をθ２とする。ここで、第１刃１１の刃先と第３刃１３の刃先との角度は、１８０度−θ１で表される。第２刃１２の刃先と第３刃１３の刃先との角度は、１８０度−θ２で表される。
【００４１】
図４において、第１刃１１の切削抵抗をベクトルＦ１として示し、第２刃１２の切削抵抗をベクトルＦ２として示し、第３刃１３の切削抵抗をベクトルＦ３として示す。図４に示すように、第１刃１１の切削抵抗のベクトルＦ１は、主分力のベクトルＦ１Ｃと背分力のベクトルＦ１ｔとに分けられる。第２刃１２の切削抵抗のベクトルＦ２は、主分力のベクトルＦ２Ｃと背分力のベクトルＦ２ｔとに分けられる。第３刃１３の切削抵抗のベクトルＦ３は、主分力のベクトルＦ３Ｃと背分力のベクトルＦ３ｔとに分けられる。
【００４２】
図５に記載したように、第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の切削抵抗のバランシングが良好で均衡化を図るための設計条件としては、主分力のバランシングと、背分力のバランシングとを考慮する必要がある。即ち、図５の（ａ）に示すように、主分力のベクトルＦ１Ｃと主分力のベクトルＦ２Ｃと主分力ベクトルＦ３Ｃとの総和が０とすることが好ましい。また、図５の（ｂ）に示すように、背分力のベクトルＦ１ｔと背分力のベクトルＦ２ｔと背分力ベクトルＦ３ｔとの総和が０とすることが好ましい。
【００４３】
ここで、背分力と主分力との比は各刃１１〜１３においてほぼ等しいと考えられるため、図５の（ｃ）に示すように、各切削抵抗の主分力のバランシングのみを考えれば良い。
【００４４】
切削抵抗に関する主分力Ｆ１ｃ、主分力Ｆ２ｃ、主分力Ｆ３ｃのベクトルをそれぞれ平行移動させて、ｘ座標、ｙ座標の原点に各ベクトルを始点を合わせると、図５の（ｄ）に示すベクトル図が得られる。
【００４５】
図６に記載したように、各刃１１〜１３の切削抵抗は、基本的には各刃１１〜１３の切粉断面積に比例するため、図６の（ｅ）に示すようになる。なお、図６の（ｅ）においてｋは定数である。
【００４６】
よって、図５の（ｄ）に示すベクトル図を考慮すると、ｙ方向のバランシング条件は図６の［１］式で示されると共に、ｘ方向のバランシング条件は図６の［２］の式で示される。［１］の式を変形すれば、図６の［３］の式が求められる。なお図６〜図８で使用されている丸付き数字を明細書では［ ］として示す。
【００４７】
更に図６に記載したように、［３］の式を［２］の式に代入して（ｆ）（ｇ）が得られる。これを求めると、第１刃１１の取り代ａ１について［４］の式が得られる。
【００４８】
図７に記載したように、［４］の式を［１］の式に代入すれば、（ｈ）が求められ、更に、第２刃１２の取り代ａ２について［５］の式が求められる。
【００４９】
前記した［４］［５］の式により、第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の切削抵抗のバランシングを良好に向上させる条件は、基本的には、次の［４］の式，［５］の式で表される。
【００５０】
ａ１=［sinθ２/sin(θ１＋θ２)］×ａ３…［４］
ａ２=［sinθ１/sin(θ１＋θ２)］×ａ３…［５］
故に、軸芯Ｐの回りで第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３が１２０度間隔で配置されている場合には、角度θ１，θ２が６０度となる。上記した［４］の式、［５］の式を考慮すれば、第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３が１２０度間隔で配置されている場合には、穴加工工具１の切削抵抗のバランシングを良好に向上させ、穴加工工具１の軸芯Ｐのずれを抑制するためには、基本的には、第１刃１１の取り代ａ１=１、第２刃１２の取り代ａ２=１、第３刃１３の取り代ａ３=１とすることが好ましい。
【００５１】
ここで、ａ３を１と相対表示した場合におけるバランシングを向上させる実用的な条件は、下記に示す関係式［４］’,［５］’として表される。
【００５２】
ａ１=［sinθ２/sin(θ１＋θ２)］×ａ３ ×ｋ１…［４］’
ａ２=［sinθ１/sin(θ１＋θ２)］×ａ３ ×ｋ２…［５］’
ここで、定数ｋ１及び定数ｋ２は０．８〜１．２（１を含む）、殊に０．９〜１．１を採用することが好ましい。
【００５３】
また、穴加工工具１による穴加工設計にあたり、前記したように、刃群１４を構成する第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の総取り代を１と相対表示し、第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の各刃の切削配分を設定することが一般的に行われている。即ち、ａ１＋ａ２＋ａ３＝１と相対表示し、第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の各刃の切削配分を設定することが一般的に行われている。ここで、角度θ１，θ２が６０度であり、軸芯Ｐの回りで第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３が１２０度間隔で配置されている穴加工工具１によれば、穴加工工具１のバランシングを図り、穴加工工具１の軸芯Ｐのずれを抑制するためには、上記した［４］の式、［５］の式によれば、第１刃１１の取り代ａ１=１、第２刃１２の取り代ａ２=１、第３刃１３の取り代ａ３=１となる。
【００５４】
そして相対表示で、ａ１＋ａ２＋ａ３＝１と仮定すれば、第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の各刃の切削配分としては、基本的には、ａ１は０．３３（１／３）、ａ２は０．３３（１／３）、ａ３は０．３３（１／３）に設定されることになる。換言すれば、第３刃１３の取り代ａ３である仕上げ取り代は、第１刃１１の取り代ａ１である荒取り代、第２刃１２の取り代ａ２である中仕上げ取り代と実質的に同一である。
【００５５】
このように第１刃１１の取り代ａ１、第２刃１２の取り代ａ２、第３刃１３の取り代ａ３を設定すれば、穴加工工具１の切削抵抗のバランシングを満足させ、穴加工工具１の軸芯Ｐのずれの抑制を図り得、ワークの穴加工を高精度で行うことができる。
【００５６】
ａ１＋ａ２＋ａ３＝１とした場合におけるバランシングを満足させる条件は、ａ１、ａ２、ａ３は基本的には、図８に示すように導き出され、［６］,［７］,［８］の式として表される。
ａ１=sinθ２／［sinθ１＋sinθ２＋sin（θ１＋θ２）］…［６］
ａ２=sinθ１／［sinθ１＋sinθ２＋sin（θ１＋θ２）］…［７］
ａ３=sin（θ１＋θ２）／［sinθ１＋sinθ２＋sin（θ１＋θ２）］…［８］
従って、ａ１＋ａ２＋ａ３＝１とした場合におけるバランシングを満足させる実用的な条件は、定数を考慮すれば、次の［６］’,［７］’,［８］’の式として表される。
ａ１=｛sinθ２／［sinθ１＋sinθ２＋sin（θ１＋θ２）］｝×ｋ３…［６］’
ａ２=｛sinθ１／［sinθ１＋sinθ２＋sin（θ１＋θ２）］｝×ｋ４…［７］’
ａ３=｛sin（θ１＋θ２）／［sinθ１＋sinθ２＋sin（θ１＋θ２）］｝×ｋ５…［８］’
ここで、定数ｋ３、定数ｋ４、定数ｋ５は０．８〜１．２（１を含む）、殊に０．９〜１．１を採用することが好ましい。
【００５７】
ところで、事情により角度θ１，θ２を変化させ、軸状部１０の軸芯Ｐの回りで第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３が１２０度間隔で配置されていないことがある。例えば、面取り用の別刃１５（図９参照）が軸状部１０の後端側に保持されている場合において、第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の位相を設定するにあたり、別刃１５の位相を考慮するためである。あるいは、他の事情により第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３を周方向において不均等配置することもある。
【００５８】
上記したように角度θ１，θ２を変化させると共に軸芯Ｐの回りで第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３が１２０度の均等間隔で配置されてない場合には、穴加工工具１のバランシングを図り、穴加工工具１の軸芯Ｐのずれを抑制するためには、上記した［４］,［５］の式、あるいは、［６］、［７］、［８］の式に基づいて、第１刃１１の取り代ａ１、第２刃１２の取り代ａ２、第３刃１３の取り代ａ３を調整する必要がある。
【００５９】
表１は、前記した角度θ１，θ２を変化させたときにおいて、穴加工工具１の切削抵抗のバランシングを向上させ、穴加工工具１の軸芯Ｐのずれを抑制するにあたり、第１刃１１の取り代ａ１、第２刃１２の取り代ａ２、第３刃１３の取り代ａ３とし、相対表示でａ３を１としたとき、ａ１の相対表示値、ａ２の相対表示値、ａ３の相対表示値を示す。
【００６０】
表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．５に示す結果によれば、角度θ１，θ２を変化させたとき、穴加工工具１の切削抵抗のバランシングを図り、穴加工工具１の軸芯Ｐのずれを抑制するためには、相対表示でａ３を１としたとき、角度θ１，θ２の大きさにもよるが、ａ１は０．２〜２．１、殊に０．５〜２．０に設定することができ、ａ２は０．２〜２．１、殊に０．５〜２．０に設定することができる。
【００６１】
なお、表１のＮｏ．１に示すように、第３刃１３の取り代ａ３である仕上げ取り代が、第１刃１１の取り代ａ１である荒取り代、第２刃１２の取り代ａ２である中仕上げ取り代と実質的に同一である形態にも対応することができる。
【００６２】
あるいは、表１のＮｏ．４に示すように、第３刃１３の取り代ａ３である仕上げ取り代が、第１刃１１の取り代ａ１である荒取り代、第２刃１２の取り代ａ２である中仕上げ取り代よりも小さい形態にも対応することができる。
【００６３】
あるいは、表１のＮｏ．２及びＮｏ．５に示すように、第２刃１２の取り代ａ２である中仕上げ取り代が、第１刃１１の取り代ａ１である荒取り代、第３刃１３の取り代ａ３ある仕上げ取り代よりも小さい形態にも対応することができる。
【００６４】
あるいは、表１のＮｏ．２、Ｎｏ．３及びＮｏ．５に示すように、第３刃１３の取り代ａ３である仕上げ取り代が、第１刃１１の取り代ａ１である荒取り代、第２刃１２の取り代ａ２である中仕上げ取り代よりも大きい形態にも対応することができる。
【００６５】
更に、表１は、ａ１＋ａ２＋ａ３＝１と相対表示したとき、ａ１の相対表示値、ａ２の相対表示値、ａ３の相対表示値についても示す。更に、ａ１＋ａ２＋ａ３＝１としたとき、表１に示す結果を考慮すれば、ａ１は０．２２〜０．４６、ａ２は０．２２〜０．４６、ａ３は０．１８〜０．５２に設定することができる。また、ａ１は０．２４〜０．４４、ａ２は０．２４〜０．４４、ａ３は０．１９〜０．５１に設定することができる。
【００６６】
【表１】
なお、表１において、第３刃１３の取り代ａ３を仕上げ取り代として固定しているが、これに限らず、第３刃１３の取り代ａ３を必ずしも仕上げ取り代として固定する必要はなく、場合によっては、第１刃１１の取り代ａ１を仕上げ取り代としても良い。また、第２刃１２の取り代ａ２を仕上げ取り代としても良い。
【００６８】
図９は、面取り用の別刃１５を軸状部１０の後端側に保持した穴加工工具１のバランシングを満足させる形態を示す。この場合、図９に示すように、面取り用の別刃１５の位相は第１刃１１の位相と第２刃１２の位相との間となるため、θ１を７５度、θ２を７５度とする。この場合、バランシングを満足させる条件については、第３刃１３の取り代ａ３を１と相対表示したとき、ａ１：ａ２：ａ３＝１．９３：１．９３：１となる。またａ１＋ａ２＋ａ３＝１と相対表示したときには、ａ１：ａ２：ａ３＝０．４０：０．４０：０．２０となる。
【００６９】
図１０は、θ１を７５度、θ２を６０度とした場合において、バランシングを満足させる条件を示す。この場合、バランシングを満足させる条件については、第３刃１３の取り代ａ３を１と相対表示したとき、ａ１：ａ２：ａ３＝１．２２：１．３７：１となる。またａ１＋ａ２＋ａ３＝１としたとき、ａ１：ａ２：ａ３＝０．３４：０．３８：０．２８となる。
【００７０】
図１１は、穴加工終了後において、理解の容易化のため第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の刃先の位置を強調して示す。図１１に示すように、第１刃１１は荒刃であり、ワーク４００の穴の荒加工面５０１を加工する。第２刃１２は中仕上げ刃であり、ワーク４００の穴の中仕上げ加工面５０２を加工する。第３刃１３は仕上げ刃であり、ワーク４００の穴の仕上げ面５０３を加工する。
【００７１】
ワークの穴の荒加工面５０１の半径は前記したｒ１に相当する。ワークの穴の中仕上げ加工面５０２の半径は前記したｒ２に相当する。ワークの穴の仕上げ加工面５０３の半径は前記したｒ３（ｒ３＞ｒ２＞ｒ１）に相当する。
【００７２】
ワークの穴加工を終了したときには、ワーク４００の穴から穴加工工具１を進入方向と逆方向（図２に示す矢印Ｔ２方向）に後退させて引き抜く操作を行う。ワーク４００の穴加工を終了した時点では、仕上げ刃である第３刃１３はワーク４００の穴の仕上げ加工面５０３に接触している。
【００７３】
このため穴加工工具１をワークの穴から離脱させるべく、軸芯Ｐに沿ってそのまま引き抜くとき、軸芯Ｐからの距離が最も大きい第３刃１３の刃先がワークの穴加工した仕上げ加工面５０３と擦り続ける。このためワークの穴の仕上げ加工面５０３が第３刃１３の刃先により傷が付けられるおそれがある。
【００７４】
この点本実施例によれば、穴加工を終了した後に、穴加工工具１を軸芯Ｐに沿って、これの進入方向と逆方向（図２に示す矢印Ｔ２方向）に微量（図３に示すΔＬを越える距離）後退させて引き抜いて、微量引き抜き操作を行なう。この結果、図３から理解できるように、荒刃である第１刃１１の刃先は荒加工面５０１から離脱する。なお、ΔＬの２倍を越える距離後退させても良い。
【００７５】
その後、図１１に示すように、穴加工工具１をこれの半径方向（図１１に示す矢印Ａ１方向に沿って）に変位させるリトラクト操作を行なう。このようにリトラクト操作を行う結果、最も径が大きい仕上げ刃である第３刃１３の刃先を、ワークの穴の仕上げ加工面５０３から離脱させ、第３刃１３の刃先とワークの穴の仕上げ加工面５０３とを非接触にさせる。上記のようにリトラクト操作を行う結果、第２刃１２の刃先を中仕上げ加工面５０２から離脱させ、第２刃１２の刃先と中仕上げ加工面５０２とを非接触にさせる。
【００７６】
上記したように穴加工工具１をこれの半径方向（図１１に示す矢印Ａ１方向に沿って）に変位させるリトラクト操作させるときに、穴加工工具１を半径方向に変位させるリトラクト量は、基本的には、荒加工面５０１と仕上げ加工面５０３との間の距離Ｄ未満（図１１参照）となる。図３によれば、リトラクト量に対応する距離Ｄは、基本的には、第２刃１２の取り代ａ２と第３刃１３の取り代ａ３との和に相当するものと推察される。
【００７７】
その後、第３刃１３の刃先と仕上げ加工面５０３とを非接触とさせたままの状態で、更に、第２刃１２の刃先と中仕上げ加工面５０２とを非接触とさせたままの状態で、穴加工工具１を穴から引き抜き方向（図２に示す矢印Ｔ２方向）に後退ざて引き抜くことができる。
【００７８】
上記したようにリトラクト操作が可能であるため、径が最も大きい第３刃１３の刃先と仕上げ加工面５０３とを非接触とすることができ、第２刃１２の刃先と中仕上げ加工面５０２とを非接触とすることができ、穴加工工具１を穴から矢印Ｔ２方向に非接触状態で引き抜くことができる。このため、第３刃１３の刃先がワークの穴加工した仕上げ加工面５０３と擦ることが抑制され、第２刃１２の刃先がワークの穴加工した中仕上げ加工面５０２と擦ることが抑制される。ひいては、仕上げ加工面５０３、中仕上げ加工面５０２に傷が付けられることを抑制できる。
【００７９】
以上説明したように本実施例によれば、軸状部１０の先端側に設けられた刃群１４は、軸状部１０の軸芯Ｐを中心とする周方向において間隔を隔てて並設された第１刃１１,第２刃１２，第３刃１３からなる。このため、ワークを穴加工する際に、軸芯Ｐに対して軸直角方向の断面において刃が互いに対向するように設けられている２枚刃の穴加工工具と異なり、ワークを穴加工する際に、穴加工工具１の芯ずれ、撓みが抑制され、加工した穴の真円度や円筒度が向上する。
【００８０】
また本実施例によれば、刃群１４を構成する刃１１，１２，１３は、軸状部１０の軸芯Ｐからの距離が異なり切削機能が異なるように設定されているため、穴加工工具１をワークに対して進入させて穴加工を行うとき、荒加工、中仕上げ加工、仕上げ加工をまとめて行うことができ、従って、ワークへの進入回数を低減でき、高能率加工が図られる。
【００８１】
（第２実施例）
図１２〜図１５は第２実施例を示す。第２実施例は前記した第１実施例と基本的には同様の構成、作用効果を有する。第２実施例は図３〜図１１を準用することができる。以下、相違する部分を中心として説明する。本実施例の穴加工工具１Ｃは、軸芯Ｐをもつ軸状部１０と、軸状部１０に設けられ軸芯Ｐを中心とする周方向において間隔を隔てて並設された荒加工用の第１刃１１、中仕上げ加工用の第２刃１２、仕上げ加工用の第３刃１３からなる刃群１４とをもつ。
【００８２】
第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３は、前記した第１実施例と同様であり、軸状部１０の軸芯Ｐからの距離がそれぞれ異なり切削機能が異なるように設定されている。第１実施例と同様に、図３に示すように、第１刃１１についてはその刃先と軸芯Ｐとの距離がｒ１とされている。第２刃１２についてはその刃先と軸芯Ｐとの距離がｒ２とされている。第３刃１３についてはその刃先と軸芯Ｐとの距離がｒ３とされている。ｒ１＜ｒ２＜ｒ３の関係に設定されている。従って、本実施例においても、第１刃１１の取り代ａ１、第２刃１２の取り代ａ２、第３刃１３の取り代ａ３の関係は、第１実施例を準用することができる。
【００８３】
更に本実施例の穴加工工具１Ｃは、図１２に示すように、刃群１４よりも先方に位置するように軸状部１０の先端側に設けられた先行粗加工用刃群６４を有する。図１４に示すように、先行粗加工用刃群６４は、軸芯Ｐを中心とする周方向において１２０度間隔に均等間隔を介して並設された３個の先行粗加工用刃６１，６２，６３からなる。先行粗加工用刃６１，６２，６３の取り代は、基本的には同一である。
【００８４】
先行粗加工用刃６１，６２，６３は、軸状部１０の半径方向において軸状部１０の軸芯Ｐからの距離がそれぞれ同一であり、基本的には切削機能が同一とされている。従って先行粗加工用刃６１，６２，６３は、荒加工よりも粗い加工を行ない、粗形穴形成用として設定されている。
【００８５】
図１５に示すように、各先行粗加工用刃６１の刃先と軸芯Ｐとの距離は同一であり、ｒ０（ｒ０＜ｒ１＜ｒ２＜ｒ３）とされている。このため先行粗加工用刃６１，６２，６３の切削抵抗は基本的には同一であり、先行粗加工用刃６１，６２，６３の切削抵抗のバランスが図られるため、軸状部１０の撓みが抑制される。
【００８６】
本実施例の穴加工工具１Ｃによれば、刃群１４よりも先方に位置する先行粗加工用刃群６４によりワークに粗形穴を形成する。
【００８７】
更に、先行粗加工用刃群６４よりも後方に配置された刃群１４の荒加工用の第１刃１１により荒加工を施し、中仕上げ加工用の第２刃１２により中仕上げ加工を施し、仕上げ加工用の第３刃１３により仕上げ加工を施し、その粗形穴に対して穴加工を施すことができる。
【００８８】
本実施例においても、第１実施例と同様に、穴加工終了後において穴加工工具１Ｃを後退させた後に半径方向（図１１に示す矢印Ａ１方向）に変位させれば、リトラクト操作可能に設定されている。
【００８９】
なお本実施例によれば、先行粗加工用刃６１，６２，６３は軸状部１０と一体的に形成されていても、別体のものを軸状部１０に取り付けることにしても良い。
【００９０】
（適用例）
図１６は、第１実施例をボーリング工具に適用したものであり、軸状部１０の軸芯Ｐの回りの周方向において第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３を均等配置した適用例を示す。７０はクランパ、７１は台座、７２は押さえ具を示す。図１７は、第１実施例を面取りの加工を含む穴加工工具に適用したものであり、面取り用の別刃１５を軸状部１０の後端側に保持した穴加工工具１でワークの穴について穴加工を行う適用例を示す。
【００９１】
（その他）
上記した実施例によれば、刃群１４は３つの刃である第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３から形成されているが、これに限らず、場合によっては、刃群１４は３つの刃である第１刃１１、第２刃１２、第３刃１３の他に第４刃を軸状部１０の先端側に設けても良い。その他、本発明は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、穴加工工程後に実施されるリトラクト操作は、（ｉ）穴加工工具をこれの軸芯に沿って、これの進入方向と逆方向に、少なくとも、１回転当たりの送り量を超え、且つ、第１刃の刃先から前記第２刃の刃先までの軸芯方向の距離を超える距離を後退させて引き抜いて、微量引き抜き操作を行い、（ｉｉ）次に、半径方向において第１刃が仕上げ加工面に接近するように、第１刃で形成された荒加工面と第３刃で形成された仕上げ加工面との間の径方向距離未満だけ、第１刃に対する半径方向に穴加工工具を第１刃、第２刃および第３刃と共に変位させて、第１刃の刃先と荒加工面との非接触状態を確保しつつ、第２刃の刃先と中仕上げ加工面との非接触状態および第３刃の刃先と仕上げ加工面との非接触状態を確保して行われる。そして、リトラクト操作の後、第１刃、第２刃および第３刃の前記非接触状態を維持しつつ、穴加工工具をワークの穴から引き抜き方向に引き抜く。このような本願発明によれば、穴加工の高能率加工に有利であり、更に、穴加工工具の軸芯Ｐのずれ、撓みを抑制でき、しかも、穴加工が終了してワークの穴から穴加工工具を引き抜くとき、ワークの穴の加工面に傷がつくおそれを抑制できる穴加工工具を用いた穴加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１刃、第２刃、第３刃の形態を示す加工工具を模式的に示す構成図である。
【図２】穴加工工具の側面の先端を模式的に示す構成図である。
【図３】穴加工工具の先端に設けられている第１刃、第２刃、第３刃を模式的に示す構成図である。
【図４】第１刃、第２刃、第３刃の切削抵抗と角度θ１，θ２との関係を模式的に示す構成図である。
【図５】第１刃、第２刃、第３刃の切削抵抗のバランシング条件を説明するための図である。
【図６】第１刃、第２刃、第３刃の切削抵抗のバランシング条件を説明するための図である。
【図７】第１刃、第２刃、第３刃の切削抵抗のバランシング条件を説明するための図である。
【図８】第１刃、第２刃、第３刃の切削抵抗のバランシング条件を説明するための図である。
【図９】第１刃、第２刃、第３刃の切削抵抗と角度θ１，θ２との関係を模式的に示す構成図である。
【図１０】第１刃、第２刃、第３刃の切削抵抗と角度θ１，θ２との関係を模式的に示す構成図である。
【図１１】第１刃、第２刃、第３刃でワークを穴加工していると共にリトラクト操作を示す構成図である。
【図１２】穴加工工具の側面の先端を模式的に示す構成図である。
【図１３】第１刃、第２刃、第３刃の形態を示す加工工具を模式的に示す構成図である。
【図１４】先行粗加工用刃の形態を示す加工工具を模式的に示す構成図である。
【図１５】先行粗加工用刃と第１刃〜第３刃との関係を示す構成図である。
【図１６】適用例を示し、ボーリング工具に適用した構成図である。
【図１７】適用例を示し、面取りの加工を含む穴加工工具に適用した構成図である。
【図１８】従来技術に係る穴加工工具を示す構成図である。
【図１９】他の従来技術に係る穴加工工具を示す構成図である。
【符号の説明】
図中、１は穴加工工具、１０は軸状部、１１は第１刃、１２は第２刃、１３は第３刃、１４は刃群、６４は先行粗加工用刃群、６１，６２，６３は先行粗加工用刃を示す。
Claims (2)
- 軸芯をもつ軸状部と、前記軸状部に設けられ軸芯を中心とする周方向において間隔を隔てて並設された少なくとも３個の刃からなる刃群とを具備すると共に、前記刃群を構成する刃は、荒加工面を形成する荒加工用の第１刃、前記第１刃よりも後方に設けられ中仕上げ加工面を形成する中仕上げ加工用の第２刃、前記第２刃よりも後方に設けられ仕上げ加工面を形成する仕上げ加工用の第３刃から形成されていると共に、リトラクト操作可能に設定されている穴加工工具を用意する工程と、
前記穴加工工具を用いてワークの穴加工を行う穴加工工程とを順に実施する穴加工方法において、
前記穴加工工程では、前記第１刃の取り代をａ１、前記第２刃の取り代をａ２、前記第３刃の取り代をａ３とし、相対表示でａ３を１としたとき、前記第１刃の取り代ａ１は０．２〜２．１、前記第２刃の取り代ａ２は０．２〜２．１に設定され、
前記穴加工工程後に実施される前記リトラクト操作は、
前記穴加工工具をこれの軸芯に沿って、これの進入方向と逆方向に、少なくとも、１回転当たりの送り量を超え、且つ、前記第１刃の刃先から前記第２刃の刃先までの軸芯方向の距離を超える距離を後退させて引き抜いて、微量引き抜き操作を行い、次に、半径方向において前記第１刃が前記仕上げ加工面に接近するように、前記第１刃で形成された前記荒加工面と前記第３刃で形成された前記仕上げ加工面との間の径方向距離未満だけ、前記第１刃に対する半径方向に前記穴加工工具を前記第１刃、前記第２刃および前記第３刃と共に変位させて、前記第１刃の刃先と前記荒加工面との非接触状態を確保しつつ、前記第２刃の刃先と前記中仕上げ加工面との非接触状態および前記第３刃の刃先と前記仕上げ加工面との非接触状態を確保して行われ、
前記リトラクト操作の後、前記第１刃、前記第２刃および前記第３刃の前記非接触状態を維持しつつ、前記穴加工工具を前記ワークの前記穴から引き抜き方向に引き抜くことを特徴とする穴加工方法。 - 軸芯をもつ軸状部と、前記軸状部に設けられ軸芯を中心とする周方向において間隔を隔てて並設された少なくとも３個の刃からなる刃群とを具備すると共に、前記刃群を構成する刃は、荒加工面を形成する荒加工用の第１刃、前記第１刃よりも後方に設けられ中仕上げ加工面を形成する中仕上げ加工用の第２刃、前記第２刃よりも後方に設けられ仕上げ加工面を形成する仕上げ加工用の第３刃から形成されていると共に、リトラクト操作可能に設定されている穴加工工具を用意する工程と、
前記穴加工工具を用いてワークの穴加工を行う穴加工工程とを順に実施する穴加工方法において、
前記穴加工工程では、
前記第１刃の取り代をａ１、前記第２刃の取り代をａ２、前記第３刃の取り代をａ３とし、相対表示で、ａ１＋ａ２＋ａ３＝１としたとき、ａ１は０．２２〜０．４６、ａ２は０．２２〜０．４６、ａ３は０．１８〜０．５２に設定され、
前記穴加工工程後に実施される前記リトラクト操作は、
前記穴加工工具をこれの軸芯に沿って、これの進入方向と逆方向に、少なくとも、１回転当たりの送り量を超え、且つ、前記第１刃の刃先から前記第２刃の刃先までの軸芯方向の距離を超える距離を後退させて引き抜いて、微量引き抜き操作を行い、次に、半径方向において前記第１刃が前記仕上げ加工面に接近するように、前記第１刃で形成された前記荒加工面と前記第３刃で形成された前記仕上げ加工面との間の径方向距離未満だけ、前記第１刃に対する半径方向に前記穴加工工具を前記第１刃、前記第２刃および前記第３刃と共に変位させて、前記第１刃の刃先と前記荒加工面との非接触状態を確保しつつ、前記第２刃の刃先と前記中仕上げ加工面との非接触状態および前記第３刃の刃先と前記仕上げ加工面との非接触状態を確保して行われ、
前記リトラクト操作の後、前記第１刃、前記第２刃および前記第３刃の前記非接触状態を維持しつつ、前記穴加工工具を前記ワークの前記穴から引き抜き方向に引き抜くことを特徴とする穴加工方法。
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