JP4757414B2 - 穴明け工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先端に切刃を備えた工具本体の先端部外周に切刃チップが工具外周側に付勢されて出没可能に設けられ、上記切刃によって加工穴を形成するのに合わせてこの加工穴の開口部のバリ取りや面取りを行うことが可能な穴明け工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の穴明け工具としては、軸線回りに回転される工具本体の外周に形成された切屑排出溝の先端に臨んで切刃が設けられるとともに、工具本体の周方向に上記切屑排出溝の間に画成されるランドの工具先端側には上記軸線に平行に取付溝が形成され、この取付溝に、カートリッジに保持された切刃チップが工具本体の外周面から出没可能に取り付けられたものが提案されている。そして、さらに本発明の発明者らは、特願平１０−１１９６６４号や特願平１０−１３５６１９号において、上記カートリッジを、工具本体に固定されるベースとこのベースに回動自在に取り付けられるアームとから構成し、このアームの先端部に上記切刃チップを取り付けるとともに、アームとベースとの間には付勢手段（捩りコイルバネ）を介装してその付勢力によってアームを工具外周側に付勢することにより、切刃チップを外周側に付勢して出没可能としたものを提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような穴明け工具によって加工穴の開口部の面取りやバリ取りを行う場合、工具外周側に付勢された切刃チップが加工穴の開口部に食い付く際の反力によって工具本体が、この切刃チップが出没する位置から上記軸線を挟んで反対側に押し付けられ、これによって振れが生じて加工穴の直進性が損なわれるおそれがある。また、この切刃チップは、該切刃チップが加工穴内に没入した状態では上記付勢力に抗して工具内周側に押し込まれ、加工穴が貫通穴である場合にはその抜け際に再び工具外周側に突出してこの抜け際の開口部を面取りやバリ取りすることとなるが、その間も切刃チップは上記付勢手段によって加工穴内周に押圧され、その反力によって工具本体は切刃チップの反対側に押し付けられてしまうため、工具本体の振れが一層大きくなって直進性のさらなる劣化が避けられない。
【０００４】
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述した面取りあるいはバリ取り用の切刃チップを備えた穴明け工具において、この切刃チップに与えられる付勢力によって工具本体に振れが生じるのを防ぐことが可能な穴明け工具を提供することを目的としている。
【０００５】
【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の先端に切刃を設けるとともに、この工具本体の先端部には切刃チップを工具外周側に付勢して該工具本体の外周面から出没可能に設け、この切刃チップが出没する位置に対して上記軸線を挟んで反対側の上記工具本体先端部の外周面に、該外周面から突出するパッド部を設けて、上記パッド部を、上記工具本体の先端面から上記軸線方向に上記切刃チップが出没する位置を越えて後端側にまで延設したことを特徴とする。従って、このように構成された穴明け工具においては、上記切刃チップが加工穴の開口部に食い付く際や加工穴の内周に押圧されている間の上記付勢力による反力を、切刃チップの反対側に設けたパッド部によって受け止めることができ、これにより工具本体の振れを抑えて加工穴の直進性を確保することができる。
【０００６】
さらに、上記パッド部を、上記工具本体の先端面から上記軸線方向に上記切刃チップが出没する位置を越えて後端側にまで延設しているので、切刃チップが加工穴の開口部に食い付く前から抜け際の開口部を面取りやバリ取りするまで、パッド部を加工穴の内周に摺接させて上記反力を受け止めることができ、一層確実に振れの防止を図ることができる。なお、例えば工具本体の外周に上記切刃に連なる螺旋状の切屑排出溝が形成されているような場合でも、このパッド部を工具本体の上記軸線に平行な直線状に延設すれば、上述のように工具本体の振れを確実に抑えながらも、パッド部を設けることによる穴明け加工時の工具本体の回転駆動力の増大を最小限に抑えることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１ないし図５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円柱状をなしていて、その先端部の外周には、上記軸線Ｏ回りに工具後端側に向かうに従い工具回転方向Ｔの後方側に捩れる一対の螺旋状の切屑排出溝２，２が、工具本体１の先端面３に開口して後端側に延びるように形成されており、これらの切屑排出溝２，２の工具回転方向Ｔ側を向く壁面の先端に、それぞれ超硬合金等の硬質材料より成るチップ４がろう付けされて取り付けられ、このチップ４の先端に、被削材に加工穴を明けるための切刃５が形成されている。なお、工具本体１内には工具後端側から先端側に向けて切削油剤等の供給孔６が軸線Ｏに沿って形成されており、この供給孔６は工具先端側において２つに分岐して上記切刃５，５の工具回転方向Ｔ後方側に連なる上記先端面３，３部分にそれぞれ開口している。また、各チップ４外周の工具回転方向Ｔ側には、切刃５の外周端から工具後端側に軸線Ｏに平行に延びるマージン部４Ａがそれぞれ形成されているとともに、工具本体１の周方向において上記切屑排出溝２，２の間に画成される一対のランド７，７の外周面７Ａは、このマージン部４Ａよりも工具内周側に僅かに後退した円筒面とされて、切刃５やマージン部４Ａよりも外径の小さくされた外周逃げ面とされている。
【０００８】
これらのランド部７，７うちの一方のランド７の外周面７Ａには、上記先端面３から工具後端側に僅かに離れた位置に取付溝８が形成されており、この取付溝８内にはカートリッジ９が収容されて取り付けられている。ここで、この取付溝８は、上記軸線Ｏに平行に工具後端側に延びるように、また軸線Ｏに直交する断面視においては該軸線Ｏに対する径方向内周側に凹んで外周側に開口する「コ」字状をなすように形成されたものであり、ただしその溝底面８Ａは、図４に示すように工具本体１の先端側（図４において左側）において最も深く、これよりも後端側（図４において右側）の取付溝８の長手方向略中央部に一段溝深さが浅くなる段差部８Ｂが形成されるとともに、さらにその後端側にはもう一段溝深さが浅くなる台座部８Ｃが形成されている。また、この取付溝８が形成された一方のランド７には、該取付溝８の上記長手方向に垂直に軸線Ｏを中心とした円の接線方向に延びるようにピン状の支持軸１０が挿通されて取り付けられており、この支持軸１０の先端部は、図４に示すように取付溝８の後端側の上記台座部８Ｃよりも僅かに先端側かつ外周側（図４において上側）において、上記溝底面８Ａから屹立して工具本体１の周方向を向く取付溝８の溝壁面８Ｄ，８Ｄに直交するように突出させられている。
【０００９】
一方、この取付溝８に取り付けられる上記カートリッジ９は、上記取付溝８に合わせて軸線Ｏに平行に延びるように形成されたものであって、その先端部にはチップ取付座９Ａが形成されていて、このチップ取付座９Ａに加工穴の開口部周縁のバリ取りや面取りを行う切刃チップ１１がクランプネジ１２によって着脱可能に取り付けられるとともに、後端部には取付孔９Ｂが貫設され、この取付孔９Ｂに、上記取付溝８の溝壁面８Ｄ，８Ｄに突出する支持軸１０の先端部が嵌挿されることにより、当該カートリッジ９はこの支持軸１０回りに回動自在に支持される。ただし、このカートリッジ９の回動は、上記取付孔９Ｂよりも後端側のカートリッジ９の後端部の工具本体１内周側（図４において下側）を向く当接部９Ｃが取付溝８の溝底面８Ａにおける上記台座部８Ｃに当接することにより、図４に示した状態からカートリッジ９先端部が工具本体１の外周側に向かう方向への回動（図４における支持軸１０を中心とした時計回り方向への回動）が拘束されるようになされている。また、上記切刃チップ１１は超硬合金等の硬質材料によって略正三角形（厳密には偏六角形）の平板状に形成され、カートリッジ９の上記後端部９Ｃが台座部８Ｃに当接した状態で、図４に示すように上記正三角形の１の角部（偏六角形の１の短辺部）が工具本体１の外周側に突出するように上記チップ取付座９Ａに取り付けられるとともに、カートリッジ９の回動によって上記取付溝８内に没入可能とされ、すなわち工具本体１の外周面に出没可能とされ、上記角部に交差する上記正三角形の辺稜部に形成された切刃１１Ａ，１１Ａによって加工穴のバリ取りや面取りを行う。
【００１０】
さらに、このカートリッジ９の上記チップ取付座９Ａが形成された先端部と上記取付孔９Ｂおよび当接部９Ｃが形成された後端部との間には、工具本体１の内周側が解放されるとともに外周側には天板部９Ｄが形成された凹所９Ｅが形成され、この凹所９Ｅ内には上記取付孔９Ｂと平行に延びるようにバネ支持ピン９Ｆがカートリッジ９と一体に形成されていて、このバネ支持ピン９Ｆに、本実施形態における付勢手段として捩りコイルバネ１３が巻き掛けられるように緩挿されて取り付けられている。そして、この捩りコイルバネ１３は、その一端部が解放された凹所９Ｅの工具本体１内周側から突出して、取付溝８の上記段差部８Ｂに当接させられるとともに、他端部は上記天板部９Ｄに当接させられ、かつこうして両端部が当接したところで圧縮された状態とされており、その弾性力によってカートリッジ９は上記当接部９Ｃが台座部８Ｃに当接して切刃チップ１１が工具本体１の外周面から突出した状態で、この切刃チップ１１が工具外周側に突出する方向に弾性的に付勢されている。また、さらに上記天板部９Ｄには、上記捩りコイルバネ１３の他端部が当接する位置に、短尺のネジ１４が付勢力調整手段として該天板部９Ｄを垂直に貫通するようにねじ込まれて取り付けられている。
【００１１】
そして、このように切刃チップ１１が工具外周側に付勢されて出没可能に設けられた上記一方のランド７とは反対の他方のランド７には、その外周面７Ａに、軸線Ｏを挟んで上記切刃チップ１１が出没する位置とは反対側に、該外周面７Ａから突出するパッド部１５が設けられている。このパッド部１５は、上記取付溝８と軸線Ｏに対して反対側となる位置に該軸線Ｏに平行に形成されたやはり断面「コ」字状の凹溝１６に、超硬合金等の硬質材料よりなる断面蒲鉾状のパット部材１７を嵌合した上でろう付け等によって接合して取り付けてなるものであり、その最も工具外周側に位置する部分は、軸線Ｏを中心として上記切刃５の外径と等しい外径をなす断面円弧状とされている。また、本実施形態では上記凹溝１６が工具本体１の上記先端面３に開口するように形成されていて、パット部１５もこの先端面３から工具本体１の後端側に延びるように設けられており、その後端の位置は軸線Ｏ方向において少なくとも上記切刃チップ１１の位置よりも工具後端側となるようにされている。さらに、このパッド部１５は、螺旋状に形成された上記切屑排出溝２に干渉しないようにして、軸線Ｏに平行な直線状に延びるように延設されている。なお、このように螺旋状の切屑排出溝２に干渉せずにパッド部１５を直線状に延設するため、本実施形態では該パッド部１５は軸線Ｏ方向先端側から見た場合に他方のランド７のヒール側に隣接して配設され、従って切刃チップ１１は同じく軸線Ｏ方向先端視において上記一方のランド７のやはりヒール側に配されることとなる。
【００１２】
このように構成された穴明け工具においては、工具本体１をその軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに回転させつつ前進させることにより、その先端に設けられた上記切刃５，５により加工物に加工穴が穿設されるとともに、工具本体１の先端面３から延びる上記パッド部１５がこの加工穴の内周に摺接させられ、次いでこの工具本体１の先端面３から僅かに後端側において該工具本体１のランド７の外周面７Ａに突出させられた上記切刃チップ１１の先端側を向く切刃１１Ａによって上記加工穴の開口部のバリ取りや面取りが行われる。そして、さらに工具本体１を前進させてゆくと、切刃チップ１１が加工穴の内周に押し込まれることにより、上記捩りコイルバネ１３による付勢力に抗してカートリッジ９が図４において支持軸を中心として反時計回り方向に回動し、切刃チップ１１が取付溝８内に没入させられて加工穴の内周に摺接しながら工具本体１とともに前進し、この加工穴が貫通穴である場合には加工穴の抜け際においてカートリッジ９が捩りコイルバネ１３の付勢力によって上記とは反対に回動して再び切刃チップ１１が突出し、その後端側を向く切刃１１Ａによってこの抜け際の加工穴の開口部がバリ取りまたは面取りされる。なお、この切刃チップ１１が加工穴の内周に押し込まれてから抜け際の開口部をバリ取りあるいは面取りする間も、上記パッド部１５は加工穴の内周に摺接したままである。
【００１３】
そして、上記構成の穴明け工具では、このパッド部１５と上記切刃チップ１１とが軸線Ｏを挟んで工具本体１の周方向に互いに反対側に位置するように配設されており、従ってこの切刃チップ１１が加工穴の開口部に食い付く際やこの加工穴の内周に摺接している間に付勢手段としての捩りコイルバネ１３による付勢力によって工具本体１が軸線Ｏに対する径方向に押圧されても、これを加工穴の内周に摺接するパッド部１５によって受け止めることができる。このため、かかる付勢力によって穴明け加工中に工具本体１に振れが生じるのを防ぐことができ、これにより工具本体１の直進性を確保することができるので、上記穴明け工具によれば、開口部にバリがなく、あるいは面取りが施された加工穴を、１度の工程で、そして高精度に形成することが可能となる。
【００１４】
しかも、本実施形態においては、このパッド部１５が工具本体１の先端面３から軸線Ｏ方向において上記切刃チップ１１の位置よりも後端側にまで延びるように延設されており、上述のように切刃５によって形成された加工穴にまずこのパッド部１５が摺接し、次いで上記切刃チップ１１がこの加工穴の開口部に食い付くことになり、また切刃チップ１１が加工穴内周に押し込まれている間もパッド部１５はこの加工穴に摺接したままであって、これは抜け際の開口部をバリ取りあるいは面取りするときにも同様であるので、切刃チップ１１が加工穴に接触して上記付勢力が作用している間は、常にパッド部１５をこの加工穴の内周に摺接させておくことができ、従ってより確実にこの付勢力による工具本体１の振れを抑えて加工精度の一層の向上を図ることができる。また、特に切刃チップ１１が加工穴の内周に押し込まれた際に、万一この切刃チップ１１によって加工穴内周が傷つけられたとしても、その後に続いて加工穴内周に摺接するパッド部１５のバニシング効果によって細かな傷は潰されて除去されてしまうので、本実施形態によれば、より平滑度の高い高品位の加工穴を形成することができるという効果も得られる。
【００１５】
さらに、本実施形態ではこのパッド部１５が軸線Ｏに平行に直線状に延びるように形成されているので、切屑排出溝２が上述のように螺旋状に形成されているにも拘わらず、パッド部１５の長さは最小限に抑えることができ、従ってこのパッド部１５が加工穴の内周に摺接する摺接面積も小さくすることができるので、この加工穴内周へのパッド部１５の摺接摩擦によって穴明け加工時の工具本体１の回転駆動力が増大したりするのも抑制することができる。しかも、本実施形態では、このように切屑排出溝２が螺旋状とされているのに対してパッド部１５がこれに干渉しないように直線状に延設されていることから、上述したように該パッド部１５と切刃チップ１１とはともに軸線Ｏ方向先端視にランド部７，７のヒール側に近接して設けられることとなり、従って工具本体１の先端部においてはこれらパッド部１５および切刃チップ１１と切刃５，５の外周端から延びる一対の上記マージン部４Ａ，４Ａとが周方向に比較的等間隔に配設されることになるので、この先端部においてよりバランス良く工具本体１を加工穴内周に摺接させることができ、一層安定した穴明け加工を促すことが可能となる。
【００１６】
一方、このような切刃チップ１１による加工穴開口部のバリ取りや面取りにおいて、加工物の材質等の切削条件や切削環境によってバリ取り量や面取り量を変化させる場合、本実施形態の穴明け工具では、例えば支持軸１０を取り外した上でカートリッジ９を取り外して分解して捩りコイルバネ１３をバネ定数の異なるものに交換したり、あるいは異なるバネ定数の捩りコイルバネ１３が予め取り付けられた他のカートリッジ９に交換したりすることなく、付勢力調整手段としての上記ネジ１４を操作することによって、切刃チップ１１の上記切刃１１Ａが加工穴開口部に食い付く際の強さを調節することができて、上記バリ取り量や面取り量を容易に変化させることができる。すなわち、このネジ１４を上記捩りコイルバネ１３側にねじ込んでやれば、カートリッジ９の当接部９Ｃが台座部８Ｃに当接した状態でこの捩りコイルバネ１３はより強く圧縮された状態となり、従って切刃チップ１１が外周側に突出するようにカートリッジ９を付勢する付勢力も大きくなるため、この付勢力に抗して切刃チップ１１をカートリッジ９ごと没入させるためにも大きな力を要することとなり、結果としてバリ取り量や面取り量を増大させることができる。また、このネジ１４を緩めれば、これとは逆にバリ取り量や面取り量を小さくすることができる。
【００１７】
従って、本実施形態の穴明け工具によれば、このように付勢力調整手段としてのネジ１４を調整することにより、カートリッジ９や付勢部材としての捩りコイルバネ１３を取り外して交換したり、予め複数種のカートリッジ９や捩りコイルバネ１３を用意しておいたりすることなく、バリ取り量や面取り量の調節が容易に可能であって、調節作業に要する時間や労力を軽減することができて効率的であるとともに、余分な部品を用意する必要もなくなって経済的である。しかも、本実施形態ではこの付勢力調整手段がネジ１４であって、そのねじ込み量に応じて捩りコイルバネ１３側への出没量を変化させてこの捩りコイルバネ１３の上記圧縮状態を無断階に調整可能であり、従ってバリ取り量や面取り量も上記切削条件や切削環境に合わせて最適に調整することが可能となる。なお、本実施形態では、この付勢力調整手段をカートリッジ９の天板部９Ｄに貫通するようにねじ込まれたネジ１４によって構成しているが、例えば凹溝８の上記段差部８Ｂから出没可能とされて捩りコイルバネ１３の一端部に当接可能なネジやピンを、上記パッド１５に干渉しないように工具本体１に貫挿して付勢力調整部材としてもよい。また、上記付勢手段は、捩りコイルバネ１３以外のコイルスプリングや皿バネなどでもよく、すなわち圧縮された状態でその両端部がカートリッジ９と取付溝８の溝底面８Ａ側とに当接することによって該カートリッジ９を付勢する弾性体であればよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加工穴開口部の面取りやバリ取りを行う切刃チップの軸線を挟んで反対側にパッド部を設けたので、この切刃チップに与えられる工具外周側への付勢力により工具本体に振れが生じたりするのを防ぐことができ、これによって工具本体の直進性を確保して高精度の穴明け加工を図ることができる。また、パッド部を、工具本体の先端面から軸線方向に切刃チップが出没する位置を越えて後端側にまで延設しているので、切刃チップが加工穴の開口部に食い付く前から抜け際の開口部を面取りやバリ取りするまで、パッド部を加工穴の内周に摺接させて反力を受け止めることができ、一層確実に振れの防止を図ることができる。
【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２における矢線Ｚ方向視の側面図である。
【図４】 図１に示す実施形態の取付溝８部分の拡大断面図である。
【図５】 図１に示す実施形態の取付溝８部分を工具本体１の外周側から見た拡大図である。
【符号の説明】
１ 工具本体
５，１１Ａ 切刃
７ 工具本体１のランド７の外周面
８ 取付溝
９ カートリッジ
１０ 支持軸
１１ 切刃チップ
１３ 捩りコイルバネ（付勢手段）
１４ ネジ（付勢力調整手段）
１５ パッド部
Ｏ 工具本体１の軸線

Claims (2)

1. 軸線回りに回転される工具本体の先端に切刃が設けられるとともに、この工具本体の先端部には切刃チップが工具外周側に付勢されて該工具本体の外周面から出没可能に設けられ、この切刃チップが出没する位置に対して上記軸線を挟んで反対側の上記工具本体先端部の外周面には該外周面から突出するパッド部が設けられていて、上記パッド部は、上記工具本体の先端面から上記軸線方向に上記切刃チップが出没する位置を越えて後端側にまで延設されていることを特徴とする穴明け工具。
2. 上記パッド部は、上記軸線に平行な直線状に延設されていることを特徴とする請求項１に記載の穴明け工具。

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