JP4696583B2 - 穴加工用工具 - Google Patents

Description

本発明は、例えばドリル等で加工された穴の仕上げ加工を行う穴加工用工具に係り、特に、荒加工と仕上げ加工が同時に行える穴加工用工具に関する。

従来の穴加工用工具として、例えば特許文献１に記載のリーマは、長尺棒状の部材の円周方向に複数の切刃が設けられたリーマは、仕上寸法に形成された第１刃型部と、第１刃型部より先端部分に形成され、第１刃型部より小径に形成された第２刃型部とを有する第１切刃と、仕上寸法に形成された第３刃型部と、第３刃型部の先端部分に形成され、先端部分になるに従ってその径が小さくなるように傾斜された第４刃型部とを有する第２切刃とを備え、第１切刃と第２切刃とを円周方向に均等に配置している。

また、特許文献２に記載のスローアウェイ式カッタは、円盤状を成す工具本体の外周側面には、切りくずポケットが周方向に間隔を置いて形成されており、この切りくずポケット内には、工具本体の正面側と外周側面側に開口するチップ取付座が切欠きして形成され、多角形平板状のスローアウェイチップが工具本体の正面側に突出した状態でこのチップ取付座に着脱自在に装着され、スローアウェイチップは多数の荒刃チップと少数の仕上刃チップとからなり、荒刃チップはねじ止め方式により装着され、仕上刃チップは切れ刃位置調整手段を備えたくさび方式により装着されており、切れ刃位置調整手段により荒刃チップと仕上刃チップとの正面側切れ刃位置の段差δが０．０３〜０．１３ｍｍに設定されている。

特開平１０−２６３９２８号公報 特開２００１−２５９１４号公報

ところで、前記特許文献１に記載のリーマは、荒加工用切刃が傷むと、仕上げ加工用切刃が問題なくても工具自体を交換しなければならず、結果としてリーマを廃棄しているため、リーマの寿命が短くなっている。また、特許文献２に記載のスローアウェイ式カッタは、多数の荒刃チップをねじ止めしており、固定が煩雑であると共に、少数の仕上刃チップはくさび方式により装着されるため、切れ刃位置の調整が繁雑であった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、荒加工用の切刃が傷むと、傷んだ荒加工用の切刃を外して新しい荒加工用の切刃を容易に交換して工具寿命を延ばすことができる穴加工用工具を提供することにある。また、仕上げ加工用の切刃を固定する工具本体部に、荒加工用切刃を精度良く固定して加工精度を向上させることができる穴加工用工具を提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係る穴加工用工具は、工具本体部に固定された仕上げ加工用切刃と、前記工具本体部に取外し可能に固定された荒加工用切刃を形成したチップ刃部とを備え、前記チップ刃部は、前記工具本体部に形成された固定穴に焼ばめにより固定されることを特徴としている。工具本体部を加熱して固定穴を拡張し、荒加工用切刃を形成したチップ刃部を拡張された固定穴に挿入して固定する。

前記のごとく構成された本発明の穴加工用工具は、短寿命の荒加工用切刃を交換することで、仕上げ加工用切刃の寿命の分だけ、この穴加工用工具を使用することができ、工具の寿命を長くすることができる。また、荒加工用の切刃の逃げ角等と、仕上げ加工用の切刃の逃げ角等を自由に組み合わせることができる。さらに、荒加工用切刃と、仕上げ加工用切刃とを焼ばめで固定しているため、調整等が不要で容易に交換でき、固定状態が安定して精度良い加工が可能となる。さらに、自動工具交換装置（ＡＴＣ装置）が不要であり、設備費を低減できる。

また、本発明に係る穴加工用工具の好ましい具体的な態様としては、前記チップ刃部は、固定軸部を備えており、チップ刃部は固定軸部を工具本体部に形成された固定穴に挿入して焼ばめにより固定されることを特徴としている。この構成によれば、荒加工用切刃を形成したチップ刃部の固定軸部を、加熱されて拡張している工具本体部の固定穴に挿入して焼ばめにより固定することができ、工具本体部に荒加工用切刃を精度良く強固に固定できるため、穴加工の仕上げ加工を効率良く行うことができる。

さらに、穴加工用工具において、前記固定穴は、前記工具本体部の中心軸に沿って形成されていることが好ましい。この構成によれば、工具本体部に形成された固定穴は中心軸に沿って精度良く形成されているため、荒加工用切刃を有するチップ刃部の固定精度を高めることができ、精度の良い穴加工を行うことができる。

また、前記工具本体部は、外周面に向かって拡開する２つの傾斜面により凹部が形成され、前記チップ刃部は前記傾斜面と密接する２つの傾斜面を有し前記凹部に固定されることが好ましい。このように構成すると、チップ刃部は工具本体部に２つの傾斜面で密接して固定されるため固定状態が安定し、加工中の加工反力により振動等が発生せず、荒加工の後、引き続いて仕上げ加工を精度良く行うことができる。

本発明の穴加工用工具は、荒加工用の切刃と仕上げ加工用の切刃とを有する工具の寿命を長くすることができ、ランニングコストを低減できる。荒加工用の切刃と仕上げ加工用の切刃は、それぞれ分割して作製できるため、ねじれ角や逃げ角をそれぞれ単独に設定できる。また、荒加工に続いて、仕上げ加工を低騒音で精度良く行うことができる。さらに、自動工具交換装置が不要であり、設備費を削減できる。

以下、本発明に係る穴加工用工具の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る穴加工用工具の要部正面図、図２は、図１のＡ−Ａ線矢視図と、Ｂ−Ｂ線断面図、図３は、図１，２に示す穴加工用工具の平面図、図４は、図１〜３に示す穴加工用工具の要部斜視図、図５はその分解斜視図である。

図１〜５において、工具１は工具本体部１０と、工具本体部１０に取外し可能に固定された荒加工用切刃を形成したチップ刃部２０とから構成されている。工具本体部１０は、この工具をチャック等で固定する根元部１１が超鋼合金で形成され、先端部１２は通常の鋼が使用されている。先端部１２を構成する鋼は、根元部１１を構成する超鋼合金と比較して熱膨張率が大きい。根元部１１と先端部１２とはＶ字部１３で密着し、溶接やロウ付けで接合されている。根元部１１と先端部１２とに亘って切欠き溝が長手方向に沿って形成されている。この切欠き溝は加工時に発生する切粉を除去する機能を有している。

工具本体部１０には仕上げ加工用切刃１５が固定され、工具本体部１０に取外し可能に固定されたチップ刃部２０には外周面に荒加工用切刃２５が形成されている。工具１はドリル等で形成された下穴に対して仕上げ加工を行う工具であり、荒加工用のチップ刃部２０の工具１の中心軸１４からの寸法は仕上げ寸法に対して１０数μｍ〜０．３ｍｍ程度小さい寸法に設定されている。仕上げ加工用切刃１５は、工具本体部１０の軸方向に形成された溝部１６に溶接やロウ付けで固定されている。

例えば、仕上げ加工用切刃１５の仕上げ寸法がφ１６ｍｍで、例えば＋０．０１１ｍｍ〜＋０．０１５ｍｍの範囲に設定されているとき、チップ刃部２０の荒加工用切刃２５の寸法はφ１６ｍｍで、０ｍｍ〜−０．００４ｍｍ程度の範囲に設定される。そして、チップ刃部２０の荒加工用切刃２５は工具１の先端に形成され、仕上げ加工用切刃１５は工具の先端からｄだけ後退している。ｄは１〜２ｍｍ程度が好ましい。したがって、工具１は下穴に対して、先ずチップ刃部２０の荒加工用切刃２５で荒加工し、次いで仕上げ加工用切刃１５で所定の範囲の内径に仕上げ加工を行うように構成されている。

工具本体部１０の先端には、チップ刃部２０を取付ける正面視で略扇形の凹部１７が形成され、この凹部に連続して工具本体部の中心に固定穴１８が形成されている。固定穴１８は熱膨張率の大きい先端部１２に、工具本体部１０の中心軸１４に沿って形成されており、底部には外周面に連通する空気穴１８ａが形成されている。凹部１７は中心部から外周面に向かって拡開する２つの傾斜面１７ａ，１７ｂにより形成されている。

チップ刃部２０は凹部１７に嵌合する正面視が略Ｖ形のチップ本体部２１を有すると共に、固定穴１８に挿入される固定軸部２２が突出形成されている。チップ刃部２０の略Ｖ形のチップ本体部２１は２つの傾斜面２１ａ，２１ｂを有しており、チップ刃部２０は固定軸部２２が固定穴１８に嵌合しているとき、凹部１７の略扇形を形成する２つの傾斜面と、チップ本体部２１の略Ｖ形を形成する２つの傾斜面とが密接するように構成されている。凹部１７の２つの傾斜面１７ａ，１７ｂと、チップ刃部２０のチップ本体部２１の２つの傾斜面２１ａ，２１ｂとは共に１２０度程度の開き角で形成されている。チップ刃部２０は超鋼で作製されている。チップ刃部２０は上部がＶ状に傾斜面２３で切欠かれ、荒加工用切刃２５が形成されている。

ここで、固定穴１８の内径と固定軸部２２の外径との関係について説明する。チップ刃部２０は工具本体部１０に焼ばめにより固定されるものであり、固定穴１８の内径より固定軸部２２の外径が僅かに大きく設定されている。具体的には、半径を６ｍｍに設定する場合、固定穴１８の内径は６ｍｍに対して、例えば−０．０１２〜−０．０１５ｍｍの範囲に設定され、固定軸部２２の外径は６ｍｍに対して、例えば０〜−０．００８ｍｍの範囲に設定されている。固定穴１８に固定軸部２２を嵌合固定するときは固定穴を有する工具本体部１０を加熱して、穴径を広げた状態で固定軸部２２を挿入する。

工具本体部１０は外周面に軸方向に複数の溝部１６ａ，１６ｂが形成されている。これらの溝部は仕上げ加工用切刃１５を固定する溝部１６と平行に形成され、加工時に発生する切粉の排出用として機能する。工具本体部１０の中心には切削油を送る送油通路１９が形成され、この送油通路はＶ字部１３で下方に屈曲され、仕上げ加工用切刃１５の近傍の溝部１６に開口している。

前記の如く構成された本実施形態の穴加工用工具１の動作について以下に説明する。工具本体部１０にチップ刃部２０を固定して工具１を作製するときは、工具本体部１０の固定穴１８周辺を加熱し、穴径が拡張した固定穴にチップ刃部２０の固定軸部２２を挿入し、冷却して一体化させる。固定穴１８は熱膨張率の大きい先端部１２に形成されており、加熱により根元部１１より大きく熱膨張して固定穴１８の内径が拡張する。本実施形態の工具１は１つの仕上げ加工用切刃１５に対して、１つの荒加工用切刃２５を形成したチップ刃部２０を固定するだけなので容易に作製することができる。

この工具１を用いて加工するときは、工具１の根元部１１を図示していない加工装置のチャックに固定して回転させ、ドリル等で形成した下穴（図示せず）に工具１を挿入して下穴の仕上げ加工を行う。工具１を回転させて下穴に挿入すると、先ずチップ刃部２０の荒加工用切刃２５が下穴内面を切削して荒加工し、次いで仕上げ加工用切刃１５が荒加工した下穴の内周面の仕上げ加工を行う。仕上げ加工用切刃１５により切削した仕上面は、所望の加工精度に仕上げられる。このように、工具１により荒加工と、仕上げ加工の両方を一度に行うことができ、作業時間の短縮と、作業の効率化を図ることができる。

本実施形態の工具１は、切削条件等により異なるが、一般的な荒加工と仕上げ加工を行った場合、荒加工用切刃２５は２０００〜３０００時間で摩耗するが、仕上げ加工用切刃１５は１万〜２万時間程度の加工が可能である。したがって、仕上げ加工用切刃１５に対して、荒加工用切刃２５を有するチップ刃部２０を５〜７回程度交換して穴加工を行うことができ、工具１の寿命を大幅に延長することができる。

寿命の短い荒加工用切刃２５は、刃部が摩耗すると工具本体部１０を加熱し、固定穴１８の穴径を広げてチップ刃部２０の固定軸部２２を抜き取り、チップ刃部２０を工具本体部１０から容易に取外すことができる。そして、新しい荒加工用切刃２５を形成したチップ刃部２０の固定軸部２２を、加熱されて拡張している固定穴１８に挿入し、冷却して固定する。これにより、工具本体部１０に密着した状態でチップ刃部２０を強固に焼ばめにより固定することができる。工具本体部１０にチップ刃部２０を固定すると、工具本体部の凹部を構成する２つの傾斜面１７ａ，１７ｂと、チップ本体部２１の２つの傾斜面２１ａ，２１ｂが密着するため、固定状態が安定しガタ等が発生しない。

また、被加工材の材質に合わせて、最適な荒加工用切刃２５を有するチップ刃部２０を固定することもできる。さらに、チップ刃部２０の工具本体部１０への固定に際し、調整等が全く不要であり、固定作業を簡略化することができ、しかも固定状態が強固で安定しており、精度良い加工を行うことができる。このように、荒加工用切刃２５と、仕上げ加工用切刃１５の交換時期や、工具材質を個別に設定できるのでランニングコストを低減できる。さらに、荒加工と仕上げ加工の工程集約ができるので、イニシアルコストを低減できる。荒加工と仕上げ加工の切削抵抗が最適となるよう刃先の設計（ねじれ角、逃げ角）を、それぞれ単独に設計できる。

本実施形態の穴加工用工具１は、１つの仕上げ加工用切刃１５に対して１つの荒加工用切刃２５を有するチップ刃部２０が固定されており、荒加工用切刃を形成したチップ刃部２０を工具本体部１０に固定する際に、位置調整が不要であるためチップ刃部２０を容易に固定することができる。しかも、工具本体部１０に固定されたチップ刃部２０は焼ばめで固定されており、チップ刃部２０は工具本体部１０の凹部１７に密着しているため、工具本体部１０に強固に固定され、加工時にチップ刃部２０が変位することがなく、加工時の騒音や振動を低減できると共に、精度の良い穴加工を行うことができる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、仕上げ加工用切刃と荒加工用切刃の数は限定されない。すなわち、仕上げ加工用切刃が１つで、荒加工用切刃が複数個固定されていてもよいし、仕上げ加工用切刃が複数個で荒加工用切刃が複数個固定されていてもよい。特に、内径の大きい下穴の仕上げ加工を行う場合、工具本体部が大径となるため、１つの仕上げ加工用切刃に対して、複数の荒加工切刃を固定することで、加工時間を短縮することができる。

また、工具本体部に形成した凹部を構成する２つの傾斜面と、チップ刃部に形成した２つの傾斜面の拡開する角度は１２０度程度の例を示したが、特に制限されるものでなく、６０〜１５０度程度の角度範囲で自由に設定できるが、強度上の点では９０〜１２０度の範囲が好ましい。さらに、荒加工用切刃と仕上げ加工用切刃とは軸方向に１〜２ｍｍ程度ずれている例を示したが、５〜１０ｍｍ程度ずれていてもよい。

本発明に係る穴加工用工具の一実施形態の要部正面図。 （ａ）は図１のＡ−Ａ線矢視図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図。 図１，２に示す穴加工用工具の平面図。 図１〜３に示す穴加工用工具の要部斜視図。 図４の分解状態の斜視図。

符号の説明

１：工具、１０：工具本体部、１４：中心軸、１５：仕上げ加工用切刃、１７：凹部、１７ａ，１７ｂ：傾斜面、１８：固定穴、２０：チップ刃部、２１：チップ本体部、２１ａ，２１ｂ：傾斜面、２２：固定軸部、２５：荒加工用切刃

Claims (3)

1. 工具本体部に固定された仕上げ加工用切刃と、前記工具本体部に取外し可能に固定された荒加工用切刃を形成したチップ刃部とを備える穴加工用工具であって、
   前記チップ刃部は、前記工具本体部に形成された固定穴に焼ばめにより固定され、
   前記工具本体部は、外周面に向かって拡開する２つの傾斜面により凹部が形成され、前記チップ刃部は前記傾斜面と密接する２つの傾斜面を有し前記凹部に固定されることを特徴とする穴加工用工具。
2. 前記チップ刃部は、固定軸部を備えており、前記チップ刃部は該固定軸部を前記固定穴に挿入して焼ばめにより固定されることを特徴とする請求項１に記載の穴加工用工具。
3. 前記固定穴は、前記工具本体部の中心軸に沿って形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の穴加工用工具。
   

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