JP4970960B2 - 穴加工工具 - Google Patents

Description

この発明は、大径深穴などの内径加工に利用する穴加工工具、特に、回転加工時の動バランスを工具本体の剛性低下を抑えながら向上させて加工精度の向上、加工条件の設定の自由度向上などを実現した穴加工工具に関する。

大径深穴の内径加工に利用する穴加工工具が、例えば、下記特許文献１に開示されている。同文献に開示された穴加工工具は、工具本体の中心部を中空構造にして軽量化を図っている。また、工具本体の先端近傍を主加工部として構成し、その主加工部に内径加工を行う第１の切れ刃を設けている。さらに、第１の切れ刃の周方向後方（回転方向の後方）に先端部ガイドパッドを装着し、さらに、第１の切れ刃設置部よりも軸方向後方において工具本体の外周に胴部ガイドパッドを工具周方向に定ピッチで複数装着し、これらのガイドパッドをワークの穴面に接触させて加工時の工具本体の振れを抑えるようにしている。
特開２００５−３４２８４３号公報

特許文献１が開示しているような長尺の回転切削工具は、加工時の動バランスが加工精度（穴の真円度）や加工能率の良否を大きく左右する。高精度加工、高能率加工のためには、動バランスを高める必要があるが、切屑ポケットの設置部からほぼ１８０°回転させたガイドパッド間の工具本体部にバランス調整用の穴を設置するだけではその要求に応えられない。主加工部に第１の切れ刃用のブレードを装着するための座部や第１の切れ刃に対応させる切屑ポケットを設けており、この部分が軽くなるため、回転中心を間に挟んだ対向部位（座部及び切屑ポケットの設置部からほぼ１８０°回転した部位）との重量バランスが崩れて加工時の動バランスが悪化する。その対策として、座部や切屑ポケットを設ける部位にウエイト部品を取付ける方法や前述の対向部位の肉を部分的に除去する方法が考えられるが、前者の方法はウエイト部品の組み込み方や安定した固定が簡単でないことから、後者の方法が一般的に採用されている。

しかしながら、後者の方法を採用すると、除肉によって工具本体の剛性が低下し、剛性不足によるビビリなどが生じて高加工精度の確保が困難になる。また、工具本体の剛性が低下することによって当初設定の切削条件での加工が困難になり、切削条件の見直し作業などの必要性も生じてくる。

このほか、工具本体が重量物の場合、バランス調整のための機械加工やその加工を行うときの安全性確保（加工機に対する着脱時や持ち運び時の安全性）なども容易でない。

この発明は、加工精度の向上、加工条件の設定の自由度向上などを図るために、特許文献１が開示しているような穴加工工具の動バランスを工具本体の剛性低下を抑えながら向上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、工具本体の主加工部に第１の切れ刃を設けてその第１の切れ刃で内径加工を行う回転式の穴加工工具を改善の対象にし、その工具の主加工部よりも工具本体の先端側に工具の動バランスを取るカウンターウエイトを取付けた。

カウンターウエイトは、工具本体の材質よりも質量の大きい材料で形成したものが好ましい。工具本体を鋼材で形成する場合には、超硬合金、バランスウエイトなどに利用されているヘビーメタル、銅などが適している。

このカウンターウエイトは、バランス調整のみを目的とした専用のウエイトと、他の機能を兼ね備えたもののどちらであってもよい。このうち、前者のカウンターウエイトは、工具本体の先端側に工具本体と同心の小径部を設け、その小径部に当該小径部が嵌る中心穴を備えた板状部材をボルトなどの締結具で固定して外嵌し、この板状部材に肉盗み部を設け、その肉盗み部の大きさ、形状及び設置位置を調整してこの板状部材をカウンターウエイトとなす。

後者のカウンターウエイトの具体例としては、前記板状部材に代わる板状刃具を工具本体の先端側に設けてこれをカウンターウエイトとして兼用するものが考えられる。本出願人は、工具本体の先端側に設けた小径部の外周に板状刃具をボルトなどの締結具で固定して外嵌し、この板状刃具に設けた第２の切れ刃で前記第１の切れ刃に先行して第１の切れ刃が加工する穴の内面を加工する工具を別途特許出願した。その工具の場合、工具本体の先端側に追設した板状刃具をカウンターウエイトにして工具の動バランスを調整することができる。

なお、前記肉盗み部は、工具本体の主加工部の外周にブレードを装着する座部と第１の切れ刃に対応させた切屑ポケットが形成されている場合には、その座部と切屑ポケットの設置部からほぼ１８０°回転した位置に設ける。

この発明の穴加工工具は、動バランスをとるためのカウンターウエイトを主加工部よりも先端側に設けたので、主加工部において工具本体に除肉部を設ける必要がなく、除肉による工具本体の剛性低下がなくなって加工時のビビリが抑制され、加工精度が高まる。また、工具本体の剛性低下が抑えられることによって当初設定の切削条件での加工を行うことができ、切削条件の見直しなどの無駄な作業が発生しない。

さらに、別加工されたカウンターウエイトを工具本体の先端側の小径部に装着するだけでよいので、工具本体が重量物であってもバランス調整が困難にならず、作業の安全性確保も容易になる。

なお、第２の切れ刃を備える板状刃具を設けてその板状刃具をカウンターウエイトとして兼用するものは、専用のカウンターウエイトを別途設ける場合に必要な手間とコストが削減される。

以下、添付図面の図１〜図８に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。例示の穴加工工具は、エンジンブロックのクランクシャフト軸受穴を加工するものである。図１及び図２に示すように、この穴加工工具は、鋼材で形成された工具本体１の先端側外周に第１の切れ刃２を構成するブレード３を押え金４でクランプして装着し、また、ブレード３の周方向後方（回転方向の後方）に先端部ガイドパッド５を装着して主加工部６を構成している。また、工具本体１のブレード装着部よりも軸方向後方の外周に胴部ガイドパッド７を工具周方向に定ピッチで複数装着し、さらに、主加工部６よりも工具本体１の先端側にカウンターウエイト８を設けて構成されている。なお、主加工部６の工具本体１には座部９を設けており、その座部９にブレード３が装着される。主加工部６の工具本体１には第１の切れ刃２に対応させた切屑ポケット１０も設けられている。

カウンターウエイト８は、工具本体１の先端に工具本体と同心の小径部１１（図１、図２参照）を設けてその小径部１１に着脱自在に外嵌している。図示のカウンターウエイト８は、板状部材８ａに、中心穴８ｂと、主加工部の切屑ポケット１０に対応させた切屑ポケット８ｃと、肉盗み部８ｄと、複数の座付きボルト孔８ｅを設けたものであり、中心穴８ｂに小径部１１を挿入して小径部１１の外周に嵌め、ボルト（締結具）１２で工具本体１に固定するようにしている。

このカウンターウエイト８の肉盗み部８ｄは、座部９及び切屑ポケット１０の設置部からほぼ１８０°回転した部位に設けられ、これにより、回転中心を間に挟んだ対向部位の工具重量がバランスして加工時の動バランスが良くなる。なお、肉盗み部８ｄの大きさ、形状、設置位置などは、座部９及び切屑ポケット１０の設置位置と大きさのほかに、工具本体１とカウンターウエイト８の材質の違いなども考慮して適切に決定され、条件次第では、図６、図７に示すように、その形状、大きさ、位置が異なったものになる。

肉盗み部８ｄは、図６に示すように、板状部材８ａの板厚を部分的に薄くするように削除して作り出してもよいし、図７に示すように、板状部材８ａの外周を部分的に切欠いて作り出してもよい。また、図示していないが、板状部材８ａに軸方向に貫通した穴をあけてその部分を肉盗み部となしてもよい。

工具本体１は、通常、鋼材によって形成され、その場合には、カウンターウエイト８を鋼材よりも質量の大きい超硬合金、銅、ヘビーメタルなどで形成するとそのウエイトのコンパクト化が図れて好ましい。

図８は、図６、図７のカウンターウエイト８に代えて工具本体１の先端の小径部１１に外嵌して装着する板状刃具を示している。この板状刃具１３は、本体１３ａの外周に、第２の切れ刃１４と、それに対応させた切屑ポケット１３ｃと、肉盗み部１３ｄと、座付きボルト孔１３ｅを設けて構成されている。

本体１３ａは、超硬合金など形成されたものであって、小径部１１の外周に適合して嵌る大きさの中心孔１３ｂを有し、その中心孔１３ｂに小径部１１を挿入して板状刃具１３を工具本体１の先端側に取付ける。この本体１３ａには第２の切れ刃１４を一体に設けてあり、その第２の切れ刃１４で第１の切れ刃２が加工する穴の内径加工を第１の切れ刃に先行して行うことができる。第２の切れ刃１４は、例えば中仕上げに利用され、その中仕上げに引き続いて第１の切れ刃２で仕上げ加工を行うことが可能である。

この板状刃具１３に肉盗み部１３ｄを設けると、板状刃具１３をカウンターウエイトとしても機能させることができ、専用のカウンターウエイトを用いずに工具の動バランスを良くすることができる。

工具本体１は、回転駆動部に対する取付け部１ａを後部に有する。図１、図３に示すように、この工具本体１の中心部に、本体の後端から先端近くまで軸方向に延びる穴１５を設けてその穴１５に両端を閉鎖した中空円筒体１６を挿入している。中空円筒体１６の外周には軸方向に延びる溝を周方向に位置をずらして複数設けており、各溝と工具本体１との間に形成される空間が流体供給路１７として使用される。

その流体供給路１７は、一端が工具本体１の後端に開口している流体導入口１８に連通し、他端は工具本体の外周に抜けた流体噴出口１９につながっている。流体噴出口１９は、切屑排出性の改善や切削部の潤滑、冷却などを目的として設けられるものであって、第１の切れ刃２や第２の切れ刃１４による切削部、切れ刃の移動方向前後、或いは各ガイドパッド５、７に向けてクーラントやエアーなどを噴出させる。この構成は、前掲の特許文献１に開示されたものと大差が無い。ガイドパッド５、７に向けて流体を供給する流体噴出口の向きが異なるが、他の構成は特許文献１に開示されたものとほぼ同じである。

この発明の穴加工工具の一例を示す側面図 図１の工具の正面図 図１のＸ−Ｘ線に沿った部分の拡大断面図 図１の工具の先端側を、カウンターウエイトを外した状態にして示す側面図 図１の工具のカウンターウエイトを外した状態の正面図 カウンターウエイトの一例を示す端面図 カウンターウエイトの他の例を示す端面図 カウンターウエイトを兼用した板状刃具の一例を示す端面図

符号の説明

１ 工具本体
１ａ 取付け部
２ 第１の切れ刃
３ ブレード
４ 押え金
５ 先端部ガイドパッド
６ 主加工部
７ 胴部ガイドパッド
８ カウンターウエイト
８ａ 板状部材
８ｂ 中心穴
８ｃ 切屑ポケット
８ｄ 肉盗み部
８ｅ 座付きボルト孔
９ 座部
１０ 切屑ポケット
１１ 小径部
１２ ボルト
１３ 板状刃具
１３ａ 本体
１３ｂ 中心穴
１３ｃ 切屑ポケット
１３ｄ 肉盗み部
１３ｅ 座付きボルト孔
１４ 第２の切れ刃
１５ 穴
１６ 中空円筒体
１７ 流体供給路
１８ 流体導入口
１９ 流体噴出口

Claims (3)

1. 工具本体（１）の主加工部（６）に第１の切れ刃（２）を設け、さらに、前記主加工部（６）よりも工具本体（１）の先端側に工具の動バランスを取るカウンターウエイト（８）を取付け、前記第１の切れ刃（２）で内径加工を行う回転式の穴加工工具であって、
   工具本体（１）の先端側に工具本体（１）と同心の小径部（１１）を設け、その小径部（１１）に当該小径部（１１）が嵌る中心穴（８ｂ）を備えた板状部材（８ａ）をボルト（１２）などの締結具で固定して外嵌し、この板状部材（８ａ）に肉盗み部（８ｄ）を設け、その肉盗み部（８ｄ）の大きさ、形状、及び設置位置を調整してこの板状部材（８ａ）を前記カウンターウエイト（８）となしたことを特徴とする穴加工工具。
2. 工具本体（１）が主加工部（６）の外周にブレード（３）を装着する座部（９）と第１の切れ刃（２）に対応させた切屑ポケット（１０）を有し、その座部（９）と切屑ポケット（１０）の設置部からほぼ１８０°回転した位置に前記肉盗み部（８ｄ）を設けた請求項１に記載の穴加工工具。
3. 前記板状部材（８ａ）が、工具本体（１）の前記小径部（１１）が嵌る中心穴（１３ｂ）と前記第１の切れ刃（２）に先行して第１の切れ刃（２）が加工する穴の内面を加工する第２の切れ刃（１４）を備えた板状刃具（１３）を兼用したものである請求項１又は２に記載の穴加工工具。

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