JP4961840B2 - 中ぐり工具 - Google Patents

Description

本発明は、被削材の内径部の内径加工を行う中ぐり工具に関するものである。

被削材に設けられた内径部を中ぐり加工する場合、生成される切屑が工具と加工面との間に噛み込まれ加工面を傷つけたり寸法精度を悪くしたりする問題があった。
この対策として、切屑を貯めたり、外部へ排出したりするための切屑ポケットが設けられる。この切屑ポケットは、容積を大きくすれば切屑を比較的大量に貯めておくことができる一方で、シャンク先端部の剛性を低下させ工具びびりを生じさせるため、寸法精度の悪化を引き起こす原因となる。

例えば、特許文献１では、先端にチップ１１を装着した中ぐりバイト１のヘッド部３の刃先側外周にチップポケット６を形成し、さらに切刃に対して周方向反対側の外周面に凹溝１５を設けてヘッド部３を軽量化することによりビビリによる共振を抑制している。

また、特許文献２では、ホルダ７の先端に、切刃チップ６の刃先３側のホルダ外周と、刃先３に対して周方向反対側のホルダ外周に、第１副ポケット１と第２副ポケット２を、それぞれ上記刃先３よりも上側に位置させて、かつ、第１副ポケット１と第２副ポケット２間にリブ５を生じさせて剛性の低下を抑制している。
特開２００１−１０５２０４号公報（図２） 特開２００５−２７９８５５号公報（図１）

しかしながら、上記特許文献１に記載の中ぐり工具では、切刃に対して周方向反対側の外周面に設けられた凹溝１５は、リブ部２２Ａによってチップポケット６から隔てられているため、切屑排出の向上にほとんど寄与しない。そのため、ほとんどの切屑は切刃側に設けられたチップポケット６に沿って走行し、上記切刃側に位置するヘッド部３の外周面と加工面との間に生じるスペースから排出されるが、上記スペースが狭いため、上記外周面と加工面との間で噛み込まれ加工面品位を悪化させる問題があった。また、凹溝１５とチップポケット６との間に切除部２１が形成された場合には、リブ部２２Ａの断面積が小さくなり、ビビリの発生を抑制する効果が小さくなるため、加工精度及び加工面品位を悪化させるおそれがあった。

また、上記特許文献２に記載の中ぐり工具では、刃先３側のホルダ外周に設けられた第２副ポケット２には、細かく分断された切り屑が流入しやすく、さらに、刃先３側に位置するホルダ外周面と被削材の内径部における内周面との間には充分なスペースが確保できないため、切り屑を噛み込んで加工面品位を悪化させるおそれがあった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、切屑排出性能を向上するとともに剛性低下を抑制することができる中ぐり工具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、略棒状をなすシャンク（１）の先端側に設けられたシャンク先端部（２）には、切欠き段部からなるチップ座（１０）が設けられ、該チップ座（１０）に切刃を備えたスローアウェイチップ（２０）が着脱自在に装着され、上記切刃の工具外周側に位置し切削を担う切刃外周部（２１）によって被削材の内径部（Ｗ）の内周面を切削する中ぐり工具において、シャンク先端部（２）には、すくい面（２２）側からみた平面視で、シャンク先端側からシャンク後端側に向かうにしたがって切刃外周部（２１）側から該切刃外周部（２１）の周方向反対側に向かって延び、その延びる方向（Ｐ）がシャンク（１）の軸心に対して傾斜した、少なくとも１つのポケット（３０、４０）が設けられ、該ポケット（３０、４０）に隣接し且つすくい面（２２）より上方に向かって隆起するリブ（６０）が、シャンク先端側からシャンク後端側に向かって延設されていることを特徴とする中ぐり工具である。
この発明によれば、シャンク先端側からシャンク後端側にいくにしたがって、切刃外周部（２１）側から該切刃外周部（２１）の周方向反対側に向かう方向に傾斜して延びるポケット（３０）は、加工時に生成された切屑を切刃外周部（２１）の周方向反対側に誘導し排出する。この切刃外周部（２１）側の周方向反対側では、切刃外周部（２１）側にくらべ、シャンク外周面（４ｂ）と内径部（Ｗ）の内周面との間に大きな空間が確保されることから、切屑は噛み込まれることなくスムーズに排出される。このように切屑排出性能が向上することから、加工面精度及び加工面品位を維持することができる。
さらに、ポケット（３０、４０）に隣接し且つすくい面（２２）から上方に向かって隆起するリブ（６０）が、シャンク先端側からシャンク後端側に向かって延設されていることから、シャンク先端部（２）の剛性低下が抑制されるため、工具びびりが抑制され加工精度及び加工面品位の悪化が抑制される。

請求項２記載の中ぐり工具は、上記リブ（６０）がシャンク先端側からシャンク後端側にいくにしたがって漸次幅広に形成されていることを特徴とする請求項１記載の中ぐり工具である。
請求項２記載の中ぐり工具によれば、シャンク先端部（２）の剛性低下が効果的に抑制されるため、工具びびりが抑制され加工精度及び加工面品位の悪化が大幅に抑制される。

請求項３記載の中ぐり工具は、上記シャンク（１）内部には、上記切刃外周部（２１）に指向する、少なくとも１つの流路（７１）が設けられ、この流路（７１）がシャンク先端部（２）におけるリブ（６０）の内部に穿設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の中ぐり工具である。
請求項３記載の中ぐり工具によれば、流路（７１）から切刃外周部（２１）に向かって吐出された切削油、エアー又はミスト等の流体が、切刃外周部（２１）及びその近傍から切屑を除去しポケット（３０、４０）に誘導するため、切屑排出性能がきわめて良好となり加工精度及び加工面品位の悪化が効果的に抑制される。
また、リブ（６０）の内部に流路（７１）を穿設したことによって、シャンク先端部（２）の剛性の低下が抑えられるため、工具びびりが発生しにくく加工精度及び加工面品位の悪化が抑制される。

本発明の中ぐり工具によれば、シャンク先端側からシャンク後端側にいくにしたがって、切刃外周部（２１）側から該切刃外周部（２１）の周方向反対側に向かう方向に傾斜して延びるポケット（３０、４０）は、加工時に生成された切屑を切刃外周部（２１）の周方向反対側に誘導し排出する。この切刃外周部（２１）側の周方向反対側では、切刃外周部（２１）側にくらべ、シャンク外周面（４ｂ）と内径部（Ｗ）の内周面との間に大きな空間が確保されることから、切屑は噛み込まれることなくスムーズに排出される。このように切屑排出性能が向上することから、加工面精度及び加工面品位を維持することができる。
さらに、ポケット（３０、４０）と第２のポケット（５０）との間には、すくい面（２２）から上方に向かって隆起するとともに、シャンク先端側からシャンク後端側に向かって延びるリブ（６０）を設けたことによりシャンク先端部（２）の剛性低下が抑制されることから、工具びびりが抑制され加工精度及び加工面品位の悪化が抑制される。

以下に、本発明の実施形態に係る中ぐり工具について、図１〜図５を参照しながら説明する。
図１の斜視図及び図２の平面図において、略丸棒状をなすシャンク１のシャンク先端部２の先端側部には、平面視Ｖ字状をなす切欠き段部からなるチップ座１０が設けられている。正三角形平板状をなすスローアウェイチップ２０は、下面をチップ座１０の底面１１に着座するとともに隣接する一対の周面を上記底面１１から上方に立ち上がる拘束面１２に当接することによって位置決めされ、締め付けねじ５を利用してチップ座１０に着脱可能に装着されている。スローアウェイチップ２０は、上面の三角形面をすくい面２２とし、上記三角形面の各頂部には、６０°のノーズＲ部と、該ノーズＲ部からそれぞれ延びる一対の辺稜部とからなる３組の切刃を有し、該切刃から延びる周面を逃げ面２３とし、該逃げ面２３を下面に向かうにつれスローアウェイチップ２０の内方に傾斜したポジチップである。スローアウェイチップ２０をチップ座１０に装着したとき、シャンク先端部２の先端外周部に配設される切刃において、そのノーズＲ部及び辺稜部がシャンク先端面３及びシャンク外周面４ａからそれぞれ突出し、内径部Ｗの内周面を切削する切刃外周部２１となる。

シャンク先端部２には、シャンク外周面を切欠くように２つのポケット３０、４０と１つの副ポケットが形成されている。
２つのポケット３０、４０のうち、チップ座１０の周囲に設けられた先端側ポケット３０は、図２の平面図において、シャンク先端面３からシャンク後端側にいくにしたがって切刃外周部２１側から切刃外周部２１の周方向反対側に向かって延び、シャンク１の軸心に対して鋭角をなす方向Ｐ１に沿って延在する壁面を有している。この壁面は、上記延在する方向Ｐ１に直交する断面でみたとき、チップ座１０が設けられた部分ではすくい面２２に対してほぼ平行且つ等位又はやや高位にある直線と、チップ座１０のすぐ後方の部分では上記直線に滑らかにつながり上方に向かって傾斜する凹円弧とを備えた凹曲面状の壁面となっている。
図５の先端視側面図において、先端側ポケット３０は、シャンク先端面３においてすくい面２２より上方の領域全体に開口している。

切刃外周部２１の周方向反対側のシャンク外周面４ｂを切欠く後端側ポケット４０は、先端側ポケット３０に連なっていて、さらにシャンク後端側まで延設されている。さらに、シャンク先端面３からシャンク後端側にいくにしたがって切刃外周部２１側から切刃外周部２１の周方向反対側に向かって延び、シャンク１の軸心に対して鋭角をなす方向Ｐ２に沿って延在する壁面を有している。この後端側ポケット４０は、ポケット容積を充分に確保することへの配慮から、図５の先端視側面図において、その先端部がシャンク１の軸心より切刃外周部２１側に食い込んでいて、図２の平面図において、その延在する方向Ｐ２とシャンク１の軸心とのなす傾斜角が先端側ポケット３０における傾斜角より小さくなるように形成されている。後端側ポケット４０の壁面は、上記延在する方向Ｐ２に直交する断面でみたとき、シャンク先端側ではすくい面２２に対してほぼ平行且つ等位又はやや高位にある直線と、シャンク後端側では上記直線に滑らかにつながり上方に向かって傾斜する凹円弧とを備えた、凹曲面状の壁面となっている。

切刃外周部２１側のシャンク外周面４ａを凹曲面状に切欠く副ポケット５０は、図３の正面図に示すように、スローアウェイチップ２０のすぐ後方の位置からシャンク後端側に向かって延在し、すくい面２２を基準にして上方から下方にわたって形成されている。また、図５の先端視側面図において、シャンク１の軸心より切刃外周部２１側に形成されており、ポケット３０、４０にくらべると容積が小さくなっている。

図１及び図２に図示するように、後端側ポケット４０と副ポケット５０の間にはすくい面２２に対して上方に向かって隆起するとともにシャンク先端側からシャンク後端側に向かって延びるリブ６０が形成されている。リブ６０は、その先端部が先端側ポケット３０の凹曲面状の壁面で構成され、両側面が後端側ポケット４０の壁面及び副ポケット５０の壁面で構成され、頂面がシャンク外周面で構成されている。

以上の構成をもつ中ぐり工具によれば、シャンク先端面３からシャンク後端側にいくにしたがって切刃外周部２１側から切刃外周部２１の周方向反対側に向かうように、シャンク１の軸心に対して傾斜して延びたポケット３０、４０は、切削時に生成した切屑を収容したのち、該ポケット３０、４０が延在する方向Ｐ１、Ｐ２に沿って切屑を誘導し排出する。切屑が排出される切刃外周部２１の周方向反対側では、切刃外周部２１側にくらべ、シャンク外周面４ｂと内径部Ｗの内周面との間に大きな空間が確保されることから、切屑が噛み込まれることなくスムーズに排出されるので、良好な加工面が得られる。

ポケット３０、４０に収容された切屑は、リブ６０に遮られて切刃外周部２１側にほとんど流れないが、副ポケット５０を設けた場合には、切刃外周部２１側に流れたごく少数の切屑が該副ポケット５０に収容されたのち、加工面に接触することなくスムーズに排出されるので、内径部Ｗの加工精度の悪化がいっそう防止される。

ポケット３０、４０及び副ポケット５０は、本実施形態に係る中ぐり工具に限定されず、１つ以上設けられていればよい。また、ポケット内における切屑の誘導及び排出を良好にするため、各ポケット３０、４０は、延在する方向がシャンク１の軸心に対して鋭角をなし且つ連続的に連結されているのが好ましい。

さらに、リブ６０は、ポケット３０、４０及び副ポケット５０に切欠かれた、シャンク先端部２の剛性が悪化することを抑制する働きがある。特に切削時の主分力が作用する方向にリブ６０が隆起していて、この方向の剛性が低下するのを効果的に抑制するため、工具びびりを抑制し加工精度の悪化を防止する。

リブ６０は、図２に示すように、シャンク後端側にいくにしたがって漸次幅広となるように形成されるのが好ましい。これは、シャンク先端部２の剛性の悪化を抑制する働きがいっそう強くなるため、工具びびりの悪化を抑え加工精度の悪化を防止する効果がさらに大きくなるからである。

次に、本発明の第２実施形態に係る中ぐり工具ついて図６〜図８を参照しながら説明する。これらの図面において、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。

本実施形態に係る中ぐり工具は、第１実施形態に係る中ぐり工具にくらべスローアウェイチップ２０の形状が異なっている。このスローアウェイチップ２０は、略菱形平板状をなし、菱形面の鋭角をなす一対のノーズＲ部が３５°に設定されたものである。そして、シャンク１の軸心方向に対して所定の角度で傾斜した方向に工具送りを付与されることによって、工具外周側に突出したノーズＲ部及び該ノーズＲ部に連なる一対の辺稜部が内径部Ｗの形状部を倣い加工することができるものである。第１実施形態に係る中ぐり工具と同様に、２つのポケット３０、４０及び１つの副ポケット５０を備え、後端側ポケット４０と副ポケット５０との間には、リブ６０が形成されている。

さらに、シャンク１内部には、外部から供給された切削油、エアー又はミスト等の流体を導入し、切刃外周部２１に向けて吐出するための略円形断面の流路７０、７１が設けられている。この流路７０、７１は、シャンク後端面に開口し且つシャンク１の軸心に沿ってシャンク先端側へ延びる第１流路７０と、この第１流路７０の先端部に通じ且つ切刃外周部２１に指向する第２流路７１で構成されている。
第２流路７１は、チップ座１０の拘束面１２から連なって、すくい面２２より上方へ延びる立設面１３に開口するのが好ましい。これは、第２流路７１の開口部が切刃外周部２１に近接して設けられ、上記流体を集中して供給することができるからである。

以上に説明した中ぐり工具は、第１実施形態に係る中ぐり工具と同様の作用効果を有することに加えて、第２流路７１の開口部を切刃外周部２１に近接させたことにより、上記流体を集中的に供給することから、生成した切屑を切刃外周部２１及びその近傍から積極的に除去するとともに、ポケット３０、４０に誘導する働きがあるため、ポケット３０、４０の切屑排出性能をさらに高めることができる。そのため、内径部Ｗの加工精度及び加工面粗さの悪化を抑制する効果が顕著となる。
また、リブ６０の内部に第２流路７１を穿設したことによって、シャンク先端部２の剛性の低下が抑えられるため、工具びびりが発生しにくく加工精度及び加工面品位の悪化が抑制される。

本発明の中ぐり工具は、以上に説明した実施形態に係る中ぐり工具に限定されるものではなく、例えば、スローアウェイチップ２０は、正三角形板状、菱形板状等に代表される略多角形板状、又は略円形板状をなすものであればよく、ポジチップをネガチップに変更してもかまわない。また、スローアウェイチップ２０をシャンク先端部２に固定する手段は、締め付けねじ５を用いたスクリューオン方式に限らず、例えばクランプオン方式、レバーロック方式及びカムロック（偏心ピンクランプともいう。）方式等の公知ものから選ばれた少なくとも１つの固定手段に適宜変更可能である。他の構成に関しても本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更及び追加が可能であることはいうまでもない。

本発明の第１実施形態に係る中ぐり工具の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る中ぐり工具の平面図である。 本発明の第１実施形態に係る中ぐり工具の正面図である。 本発明の第１実施形態に係る中ぐり工具の底面図である。 本発明の第１実施形態に係る中ぐり工具の先端視側面図である。 本発明の第２実施形態に係る中ぐり工具の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る中ぐり工具の平面図である。 本発明の第２実施形態に係る中ぐり工具の正面図である。

符号の説明

１ シャンク
２ シャンク先端部
４ａ 切刃外周部側に位置するシャンク外周面
４ｂ 切刃外周部の周方向反対側に位置するシャンク外周面
１０ チップ座
１３ 立設面
２０ スローアウェイチップ
２１ 切刃外周部
２２ すくい面
２３ 逃げ面
３０ 先端側ポケット
４０ 後端側ポケット
５０ 副ポケット
６０ リブ
７０ 第１流路
７１ 第２流路
Ｆ 工具送り方向
Ｐ１ 先端側ポケットの延びる方向
Ｐ２ 後端側ポケットの延びる方向
Ｗ 被削材の内径部

Claims (3)

1. 略棒状をなすシャンク（１）の先端側に設けられたシャンク先端部（２）には、切欠き段部からなるチップ座（１０）が設けられ、該チップ座（１０）に切刃を備えたスローアウェイチップ（２０）が着脱自在に装着され、上記切刃の工具外周側に位置し切削を担う切刃外周部（２１）によって被削材の内径部（Ｗ）の内周面を切削する中ぐり工具において、
   シャンク先端部（２）には、少なくとも１つのポケット（４０）が設けられ、すくい面（２２）側からみた平面視で、シャンク先端側からシャンク後端側に向かうにしたがって切刃外周部（２１）側から該切刃外周部（２１）の周方向反対側に向かう方向（Ｐ）に直交する断面でみて、前記ポケット（４０）の各断面について、外側は略直線とされ、内側は該直線に滑らかにつながり上方に向かって傾斜する凹円弧を備え、
   該ポケット（４０）に隣接し且つすくい面（２２）より上方に向かって隆起するリブ（６０）が、シャンク先端側からシャンク後端側に向かって延設されていることを特徴とする中ぐり工具。
2. 上記リブ（６０）がシャンク先端側からシャンク後端側にいくにしたがって漸次幅広に形成されていることを特徴とする請求項１記載の中ぐり工具。
3. 上記シャンク（１）の内部には、上記切刃外周部（２１）に指向する、流体の少なくとも１つの流路（７１）が設けられ、
   この流路（７１）がシャンク先端部（２）におけるリブ（６０）の内部に穿設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の中ぐり工具。
   

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