JP4910153B2 - バリ取り工具 - Google Patents

Description

この発明は、回転穴あけ工具を用いて加工された断面円形の穴（この発明ではこれをドリル穴と言う）と、そのドリル穴に切り抜けるようにあけられた穴（クロス穴と言う）との交差部に生じたバリを除去するためのバリ取り工具に関する。

ドリル穴とクロス穴が交差した状況の一例を図６に示す。図６の１０はワークＷに先行して加工されたドリル穴、１１はそのドリル穴１０に切り抜けて設けられたクロス穴である。このクロス穴１１は、１個の場合もあるし、周方向、或いは軸方向に位置を変えて複数設けられることもある。いずれにせよ、そのクロス穴１１がドリル穴１０の加工後にドリルで加工して設けられると、両穴の交差部にドリル穴１０側に入り込んだバリ１２が生じる。

そのバリを除去する目的で使用されるバリ取り工具の従来例として、例えば、下記特許文献１，２に開示されたものがある。各文献のバリ取り工具は、先端外周部に径方向に膨らんだ切れ刃を１枚又は複数枚設けており、弾性変形可能となした先端の切れ刃部を縮径させて工具径よりも小径のクロス穴に挿入する。そして、その切れ刃部がクロス穴と交差したドリル穴に入り込んだところで工具を回転させてクロス穴から引き抜き、このときに切れ刃部の弾性復元力で切れ刃を穴縁に押し当ててクロス穴とドリル穴の交差部に生じたバリ（これはドリル穴の内側に突出している）を切削して除去する。

なお、特許文献１の工具には、切れ刃部の弾性変形による縮径を可能にするスリット（縦の割り溝）が設けられており、特許文献２にも、同様のスリットを設けて切れ刃部を縮径可能となしたものが開示されている。また、特許文献２には、切れ刃部の径をねじで調整する技術も開示されている。
特開２００５−１６９５１７号公報 特表２００７−５０６５６０号公報

特許文献１のバリ取り工具は、切れ刃部の外径をバリ取りがなされるクロス穴の直径よりも大とし、この工具を圧入力で縮径させ、このときに生じる弾性復元力で切れ刃を穴縁に押し付けて加工を行うが、工具径の微調整ができないものになっている。従って、刃先が摩耗するなどしたときに、切れ刃を穴縁に押し付ける力が変動し、バリの除去効果が安定しないと言う問題がある。また、摩耗、損傷した切れ刃の再生を再研磨で行わざるを得ないため、工具寿命を長期にわたって維持するのも難しい。

特許文献２のバリ取り工具も、上記と同様の問題を有している。この特許文献２には、スリットを間にして対向した２つのばねアーム間の距離をねじで変化させて工具径を調整する工具も示されているが、回転する工具では工具回転時の振動によるねじの緩みが起こるため、調整後の工具径が安定しにくい。また、特許文献２が開示している工具径の調整機構は、工具径を初期の最大設定径よりも大きくすることができないので、刃先が摩耗するなどして穴縁への押し付け力が減少したときにそれを補正することができず、特許文献１のバリ取り工具と同様にバリの除去効果が変動する。

さらに、これら特許文献のバリ取り工具は、切れ刃部が外周に膨出して複雑な形状をしており、製造が容易でない。

この発明は、上述した従来工具の欠点を無くすこと、具体的には、構造を単純化して製造を容易にし、また、工具径の微調整を可能ならしめ、さらに、バリの除去効果も安定させることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、シャンク部の先端に、円柱状のヘッ
ドピースを接合し、そのヘッドピースの先端外周の稜線で切れ刃を構成し、さらに、その
ヘッドピースの先端から前記シャンク部の長手途中に至る部分にヘッドピースとシャンク
部を連続的に縦に２つに割るスリット（割り溝）を形成し、前記シャンク部の前記スリッ
トを間に挟んで対向する位置に、外部から操作可能でシャンク部の２つに割られた部分を
互いに離反するように弾性変形させて工具径を増大させる工具径の調整機構を設けてバリ
取り工具を構成し、この工具を、内面にバリを生じた穴に回転させずに挿入して前記切れ刃でバリを押し切るようにした。そしてさらに、シャンク部の前記スリットを間に挟んで対向する位置に、外部から回転操作可能で先端が互いに突き合わされる２個の調整ねじをねじ込み、その２個の調整ねじで前記工具径の調整機構を構成した。

かかるバリ取り工具は、シャンク部を鋼で、ヘッドピースをシャンク部よりも硬度の高
い材料、例えば超硬合金でそれぞれ形成すると好ましい。上記工具径の調整機構は、工具軸方向に位置をずらして複数個所に設けることができる。なお、この調整機構の調整ねじは、シャンク部に没入させておくのがよい。

この発明のバリ取り工具は、内面にバリを生じた穴に回転させずに挿入し、ヘッドピース先端の切れ刃でバリを押し切るので、ヘッドピースはありふれた円柱形状でよく、また、そのヘッドピースの先端外周の稜線で切れ刃を構成することができ、構造が単純で容易に製造することができ、製造コストの大幅低減も可能になる。

また、工具径の調整機構を備えているため、工具径を微調整してヘッドピース先端の切れ刃でバリを確実に押し切ることができる。しかも、その微調整のための機構は、工具の２つに割られた部分を互いに離反するように弾性変形させて工具径を増大させるので、使用による摩耗、損傷などで工具径が減少しても径調整で工具径を元に戻すことができ、なおかつ、工具を回転させないため調整機構をねじで構成してもねじの緩みによる調整の狂いが起こりにくく、バリの除去効果を安定して発揮する。

さらに、シャンク部のスリットを間に挟んで対向する位置に２個の調整ねじを設け、その調整ねじで前記工具径の調整機構を構成したので、調整機構が複雑にならず、調整作業もねじを操作するだけでよくて簡単である。また、この発明の工具は、ヘッドピースの先端をドリル穴の内面に弾性的に押し付けながらバリを押し切ると処理後の穴面の性状がより良くなるが、このときの押し付け力の調整も可能になる。

なお、刃具となるヘッドピースは耐摩耗性に優れることが望まれ、一方、シャンク部は
工具径調整時に無理なく弾性変形することが望まれる。シャンク部を靭性に優れた鋼で、
ヘッドピースを鋼よりも硬度の高い材料（超硬合金が他の高硬度材に比べて安価）でそれ
ぞれ形成したものはその２つの要求に応えることができる。

このほか、工具径を調整するねじをシャンク部に没入させたものは、調整ねじを設置した部分もドリル穴に支障なく挿入することができ、より深いドリル穴のバリ取りが可能になる。

また、工具径の調整機構を工具軸方向に位置をずらして複数個所に設けたものは、径方向の調整代を大きくとることができ、ヘッドピース先端のドリル穴内面に対する押し付け力の調整範囲も広がり、バリ取り作業を最適条件で行うことが可能になる。

さらに、切れ刃が摩耗してバリを除去する機能が低下したときに従来工具では再研磨を行って切れ刃を再生するが、この発明の工具は、ヘッドピース先端のドリル穴内面に対する押し付け力を大きくすることで低下したバリの除去機能を回復させることができる。その操作を数回行ない、摩耗がある程度進行したときに再研磨を行なうことができるので、従来工具に比べると機能再生回数が多くなり、工具寿命の長期維持の面でも有利になる。

以下、添付図面の図１〜図５に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。図１〜図３に示すバリ取り工具１は、シャンク部２と、ヘッドピース３と、工具径の調整機構４とで構成されている。

シャンク部２は、スムーズに弾性変形できる鋼で形成されており、その先端に超硬合金製のバックテーパのない円柱状のヘッドピース３が鑞付けして接合されている。５が両者の鑞付け部である。その鑞付け部５は、ここではシャンク部２とヘッドピース３をＶ字嵌合させてその部分を鑞付けしており、接合面積を大きくとれて好ましいが、シャンク部２とヘッドピース３をＶ字嵌合させることは必須ではなく、好ましいことに過ぎない。

ヘッドピース３は、その直径（径調整を行なう前のシャンク部が弾性変形していないときの直径）を、バリ取りを行なうドリル穴の穴径よりも所定範囲で小さくしており、その直径とドリル穴の穴径との径差は調整機構４による工具径の調整代となる。このヘッドピース３の直径Ｄ１は、実施例の工具の場合、バリ取りを行なうドリル穴の穴径Ｄ（図６参照）に対して０．０１Ｄ〜０．０４Ｄの範囲で小さくすると好ましかったが、適正値はシャンク部２の径やスリット７の長さ、バリ取りを行なうドリル穴の深さなどによって変動する。

ヘッドピース３の先端を工具軸と直角な面にして先端の外周の稜線で切れ刃６を構成している。また、ヘッドピース３の先端からシャンク部２の長手途中に至る部分にヘッドピース３とシャンク部２を工具の径方向中央において連続的に縦に２つに割るスリット７を形成し、さらに、シャンク部２の長手途中に既述の工具径の調整機構４を設けている。

スリット７は、ワイヤーカット放電加工機を用いて加工されている。このスリット７は、ヘッドピース３とシャンク部２を２等分できる割り溝であればよく、幅は特に必要としない。ヘッドピース３をシャンク部２に接合した後に、ワイヤーカット加工でそのスリット７を形成すると、幅のほとんどないスリットも簡単に形成することができる。

工具径の調整機構４は、シャンク部２のスリット７を間に挟んで対向する位置に調整ねじ４ａをそれぞれ設け、その２個の調整ねじ４ａ，４ａでシャンク部のスリット７を間に挟んで対向した部分を弾性変形させながら２つ割した部分を開かせて工具径を変化させるものを設けている。シャンク部２のスリット７を間に挟む位置に、２つ割りされた部分を径方向に貫通するねじ孔４ｂ、４ｂを対向して設け、各ねじ孔４ｂ、４ｂに調整ねじ４ａ、４ａを対向してねじ込んでそれらの調整ねじの先端をスリット７の中央部（シャンク部の径方向２等分点）で互いに突き合わせている。また、各調整ねじ４ａ、４ａは、平先タイプの止めねじ（いわゆるいもねじ）を使用してシャンク部２の内部に没入させている。これらの調整ねじ４ａ、４ａは、後部（工具径方向の外端）に六角孔などの回転操作部４ｃを有しており、六角レンチなどの工具による外部からの回転操作が可能である。

図１のバリ取り工具１は、工具径の調整機構４をシャンク部２の１箇所に設けたが、その調整機構４は、図４に示すように、工具軸方向に位置をずらして複数個所に設けてもよい。複数の調整機構４は、勿論、シャンク部２がスリット７によって２つに割られている範囲内に設ける。その調整機構４の設置数は特に制限されないが、設置数が多くなるにつれて工具径の調整の手間が多くなるので、不必要に多くならないようにする。

この発明のバリ取り工具１は、バリ取りを行なうドリル穴の穴面（クロス穴に対応した部分の穴面）にヘッドピース３の外周を沿わせて回転させずにドリル穴に挿入する。そして、ヘッドピース３の先端外周の切れ刃６でドリル穴とクロス穴の交差部に生じているバリを押し切って除去する。その作業は、工具径の調整機構４を備えているので、工具の使用が繰り返されて切れ刃部が摩耗しても、工具径をドリル穴の穴径に十分に近づけて行なうことができる。また、ドリル穴が入口の縁にＣ面の面取りやＲ面の面取りを施された穴である場合には、工具径を調整機構４によってドリル穴の穴径よりも大きくし（面取り部の入口径よりは小さくする）、ヘッドピース３を面取りされた面で案内しながらドリル穴に圧入してバリを除去することもできる。この方法によれば、シャンク部２の弾性復元力で切れ刃６がドリル穴の内面に押し付けられるため、ドリル穴の穴径が公差内で変動しているようなときにも穴径のばらつきによる影響が吸収されてバリの除去が良好になされる。

調整機構４による調整で工具径を拡大させると、ヘッドピース３の外周に自然にバックテーパがつく。そのバックテーパは、摩擦の軽減などの効果をもたらす。

なお、この発明のバリ取り工具は、ドリル穴に回転させずに挿入してバリを押し切るので、工具の周方向の向きを正しく決めて工具ホルダによる保持を行う必要がある。工具ホルダに対するバリ取り工具の装着が正しくなされていないと、バリが生じているクロス穴（そのクロス穴とドリル穴が設けられているワークは位置決めされている）の縁に切れ刃が正確に当たることが保証されない。切れ刃のないスリット７の端部がクロス穴の縁にかかるとバリが切り残されることになって好ましくない。そこで、例示のバリ取り工具では、シャンク部２の把持部２ａ（工具ホルダに把持される部分）の外周に位置決め用の切欠き部２ｂを設け、工具ホルダ（図示せず）に打ち込まれる楔（これも図示せず）をその切欠き部２ｂに係合させて工具ホルダに対する装着姿勢を一定させるようにしている。切欠き部２ｂに楔を打ち込むとその楔で加工時にバリ取り工具に加わる軸方向の力を受け止めることもできるが、バリ取り工具の周方向姿勢の位置決めは、キーとキー溝などを利用して行なうことも可能である。

−実施例−
以下に、この発明のバリ取り工具のより詳細な実施例を挙げる。図１、図２に示す構造のバリ取り工具（実施例１）と、図４、図５に示す構造のバリ取り工具（実施例２）を作成した。両工具ともシャンク部２にはＳＣＭ４３５などの合金鋼を採用し、ヘッドピース３には通常用いられているＫ種の超硬合金を採用した。また、ヘッドピース３はシャンク部２の先端にＶ字嵌合させて鑞付けした。

実施例１は、工具径の調整機構４を１箇所に設けた。この工具の寸法諸元は、ヘッドピース３の直径φ６．８ｍｍ、同ピースの工具軸方向長さ３０ｍｍ、スリット７の工具軸方向長さ８０ｍｍ、調整ねじ４ａ：Ｍ３×２個。ヘッドピース先端から調整ねじの中心までの距離４０ｍｍ。
また、実施例２は、工具径の調整機構４を３箇所に設けた。この工具の寸法諸元は、ヘッドピース３の直径φ１７．４５ｍｍ、同ピースの長さ３０ｍｍ、スリット７の工具軸方向長さ１０５ｍｍ、調整ねじ４ａ：Ｍ４×２個を３組。ヘッドピース先端から各調整ねじの中心までの距離は５０ｍｍ、７０ｍｍ、９０ｍｍ。

次に、試作した上記実施例１のバリ取り工具で、直径φ７．０ｍｍのドリルによって明けられたドリル穴の内面のバリ取り加工を、また、上記実施例２のバリ取り工具で、直径φ１７．８ｍｍのドリルによって明けられたドリル穴の内面のバリ取り加工をそれぞれ行なった。ドリル穴の穴径Ｄとヘッドピース３の直径Ｄ１の差のドリル穴径との比｛（Ｄ−Ｄ１）／Ｄ｝は、実施例１の工具による加工では約０．０２８Ｄ、実施例２の工具による加工では約０．０２Ｄとなる。

この評価試験の結果、ドリル穴とクロス穴の交差部に生じたバリを安定して除去できることを確認した。また、工具径をドリル穴の穴径よりもわずかに大きくして入口の縁にＣ面の面取りを施されたドリル穴に工具を圧入する方法でバリ取りを行なったときにもドリル穴とクロス穴の交差部に生じたバリを安定して除去することができた。

この発明のバリ取り工具の１形態を示す斜視図 図１のバリ取り工具の側面図 図２のIII−III線に沿った部分の拡大断面図 この発明のバリ取り工具の他の形態を示す斜視図 図４のバリ取り工具の側面図 クロス穴との交差部にバリを生じたドリル穴の一例を示す断面図

符号の説明

１ バリ取り工具
２ シャンク部
２ａ 把持部
２ｂ 切欠き部
３ ヘッドピース
４ 工具径の調整機構
４ａ 調整ねじ
４ｂ ねじ孔
４ｃ 回転操作部
５ 鑞付け部
６ 切れ刃
７ スリット
１０ ドリル穴
１１ クロス穴
１２ バリ
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. シャンク部（２）の先端に、円柱状のヘッドピース（３）を接合し、そのヘッドピース（３）の先端外周の稜線で切れ刃（６）を構成し、さらに、そのヘッドピース（３）の先端から前記シャンク部（２）の長手途中に至る部分にヘッドピース（３）とシャンク部（２）を連続的に縦に２つに割るスリット（７）を形成し、前記シャンク部（２）の前記スリット（７）を間に挟んで対向する位置に、外部から操作可能で２つに割られた部分を互いに離反するように弾性変形させて工具径を増大させる工具径の調整機構（４）を設け、内面にバリを生じた穴に回転させずに挿入して前記切れ刃（６）でバリを押し切るように構成されたバリ取り工具であって、
   前記シャンク部（２）の前記スリット（７）を間に挟んで対向する位置に、外部から回
   転操作可能で先端が互いに突き合わされる２個の調整ねじ（４ａ）をねじ込み、その２個
   の調整ねじ（４ａ）で前記工具径の調整機構（４）を構成したことを特徴とするバリ取り工具。
2. 前記シャンク部（２）を鋼で、前記ヘッドピース（３）をシャンク部よりも硬度の高い
   材料でそれぞれ形成した請求項１に記載のバリ取り工具。
3. 前記調整ねじ（４ａ）を、シャンク部（２）に没入させて設けた請求項１又は２に記載のバリ取り工具。
4. 前記工具径の調整機構（４）を、工具軸方向に位置をずらして複数個所に設けた請求項
   １〜３のいずれかに記載のバリ取り工具。

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