JP5219671B2

JP5219671B2 - 内径加工用切削工具並びにそれを用いた切削方法

Info

Publication number: JP5219671B2
Application number: JP2008194510A
Authority: JP
Inventors: 隆司荒島
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2028-07-29
Also published as: JP2010029977A

Description

本発明は、内径加工用切削工具並びにそれを用いた切削方法に関する。

金属等の被削材を加工する切削工具は、切刃を有する先端部と、外部機器や接続部材に固定されるシャンク部とを有している。

内径加工においては、切削工具と被削材との間に生じる空間は制限される。そのため、生成された切屑をこの制限された空間から外部に如何に排出するかが課題であった。

特許文献１には、先端部に、一部を取り除き切刃に連続するすくい面領域を外方に開放させる開放除去部が形成された切削工具が開示されている。

このような構成により、切屑が切削工具の先端面に突き当たることで該先端面と被削材との間に詰まることを抑制することができる。

しかしながら、近年、加工形状が複雑になるとともに、被削材が小型化されてきている。すなわち、切削工具と被削材との間に生じる空間が、より一層小さなものとなってきている。

そのため、特許文献１の切削工具でも、切屑が切削工具と被削材との間に詰まるという問題があった。つまり、第一切刃に沿って形成されたブレーカ溝に衝突して、カールされ反転した状態の切屑が排出される十分な空間が確保できない為、切削インサートの先端面と被削材の穴底面との間に切屑が詰まるという問題があった。
特開２００２−１５４００２号公報

本発明の課題は、優れた切屑排出性を有する内径加工用切削工具を提供することである。

本発明に係る内径加工用切削工具は、先端部と、該先端部の後端側に位置し且つ前記先端部よりも厚みの大きいシャンク部と、を備え、前記先端部は、すくい面、前記シャンク部の軸線と交差する第一切刃、前記シャンク部の軸線に沿う第二切刃、前記第一切刃に対応する第一逃げ面、及び前記第二切刃に対応する第二逃げ面を有する切刃部と、該切刃部と前記シャンク部との間に位置する中間部と、を備え、前記すくい面には、前記第二切刃に近接して且つ前記シャンク部の軸線に沿ってブレーカ溝が形成されており、前記第二切刃は、前記第二逃げ面側に位置する前記中間部の一側面よりも内方に位置している。

また、本発明に係る被削材の切削方法は、被削材を切削する方法であって、前記被削材を回転させ、前述の切削工具の前記第一切刃および前記第二切刃を前記被削材に近接させる工程と、前記第一切刃および前記第二切刃を前記被削材の表面に接触させて前記被削材を切削する工程と、前記第一切刃および前記第二切刃を前記被削材から離間させる工程と、を備えている。

本発明に係る内径加工用切削工具によれば、第二切刃と被削材との間に生じる空間が大きくなり、小径の内径加工であっても、切屑をスムーズに排出することができる。

また、本発明に係る被削材の切削方法によれば、切屑がホルダと被削材との間に詰まることを抑制でき、仕上げ面精度の高い加工物を得ることができる。

＜内径加工用切削工具＞
図１および図２を用いて、本発明に係る一実施形態における内径加工用切削工具１（以下、工具１とする。）について、詳細に説明する。

図１は、本実施形態の工具１の（ａ）平面図、（ｂ）（ａ）のＸ方向から見た側面図、（ｂ）（ａ）のＹ方向から見た側面図（先端視した図）である。そして、図２は、図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。

工具１は、先端部２と、該先端部２の後端側に位置するシャンク部３と、を備えている。該シャンク部３は、先端部２よりも厚みが大きい。

本実施形態においては、シャンク部３は、棒状に、具体的には、円柱の外周面の一部を面取りしてなる形状をなす。なお、便宜上、シャンク部３の短軸に沿う方向を径方向とし、シャンク部３の長軸に沿う方向を軸方向とする。

先端部２の先端側の少なくとも一部は、内径加工等において、被削材の加工穴内に挿入される部分である。そして、シャンク部３の少なくとも一部は、外部機器に把持されて固定される。

先端部２は、切刃４と、すくい面５と、第一逃げ面６と、第二逃げ面７と、を有している。切刃４は、第一逃げ面６に対応する第一切刃４１と、第二逃げ面７に対応する第二切刃４２と、を有している。

また、第一切刃４１は、シャンク部３の軸線と交差するよう配置されている。一方、第二切刃４２は、シャンク部３の軸線に沿うよう配置されている。そして、第一切刃４１と第二切刃４２とは接続している。本実施形態においては、工具１は、図３に示すように、送り方向Ｆがシャンク部３の軸線に略平行となる加工形態で使用される。したがって、本実施形態において、第一切刃４１は、いわゆる横切刃となる。一方、第二切刃４２は、いわゆる前切刃となる。

なお、本実施形態においては、第一切刃４１は、第二切刃４２に対して略垂直となるよう配置されている。

そして、すくい面５には、ブレーカ溝８が形成されている。該ブレーカ溝８は、第二切刃４２に近接して且つシャンク部３の軸線Ｌに沿って形成されている。ブレーカ溝８は、凹状をなす。

このような構成により、ブレーカ溝８によって切屑が螺旋状にカールされ、ブレーカ溝８に沿って、第二逃げ面７に沿う方向に排出される。加えて、すくい面５と穴壁面との間に生じる空間のうち、第二逃げ面７に沿う部分を広く確保することができる。そのため、第二逃げ面７側に切屑を安定して排出させることができる。

特に、すくい面上に大きな空間が確保できない小径の穴加工等においても、切屑が詰まったり絡みついたりすることを好適に抑制することができる。したがって、小径の穴加工や、加工形状が複雑な切削加工においても、加工面精度の高い切削加工を実現することができる。

なお、本実施形態においては、ブレーカ溝８は、第二切刃４２に連続し且つ第二逃げ面７に沿って形成されている。すなわち、したがって、ブレーカ溝８は、いわゆる前切刃に連続して、前逃げ面に沿って形成されている。

また、本実施形態においては、ブレーカ溝８の幅Ｗ_８は、略一定である。このような構成により、切刃４で生成された切屑を安定してカールさせることができる。そのため、切屑がスムーズに排出される効果が高まる。

ここで、ブレーカ溝８の幅Ｗ_８とは、すくい面５に略垂直な方向からみた際の、径方向におけるブレーカ溝８の寸法である。具体的には、上面視における第二切刃４２からブレーカ溝８の内方端部までの距離である。本実施形態においては、図２に示すように、第二切刃４２に略垂直な断面において、外部機器等に固定される際の基準面１２に平行な方向におけるブレーカ溝８の最大の寸法がブレーカ溝８の幅Ｗ_８である。

さらに、本実施形態において、先端部２は、切刃部２１と、該切刃部２１とシャンク部３との間に位置する中間部２２と、を有している。すくい面５と第一逃げ面６と第二逃げ面７と第一切刃４１と第二切刃４２とは、切刃部２１に位置している。

そして、第二切刃４２は、第二逃げ面７側に位置する中間部２２の一側面９よりも内方に位置している。すなわち、第二切刃４２は、先端部２の径方向において最も外方に位置していない。ここで内方とは、径方向における内方のことである。

このような構成により、先端部２のうち、切刃４（第一切刃４１および第二切刃４２）が形成されない中間部２２の径方向の寸法Ｗ_２２を、切刃４が形成される切刃部２１の径方向の寸法Ｗ_２１よりも大きくすることができる（Ｗ_２２＞Ｗ_２１）。そのため、切削加工時にびびり振動が生じることを抑制することができる。その結果、加工面精度を向上させることができる。

なお、ここでいう寸法Ｗ_２２およびＷ_２１は、上述したＷ_８と同様、すくい面５に略垂直な方向からみた際の、各々の径方向における寸法である。本実施形態のように、切刃部２１および中間部２２の径が変化する場合は、各部分の前記径方向における寸法のうち最大のものをいう。

さらに、このような構成をなす工具１は、図３に示すように、穴底面側の径が開口側の径よりも小さい形状をなす被削材１２の内径加工に好適に使用することができる。すなわち、被削材１２のより径の小さい穴領域１２Ａに切刃部２１が挿入され、より径の大きい穴領域１２Ｂに中間部２２が挿入される。これにより、被削材の穴壁面と工具１との干渉を抑制した状態で、切削加工を行うことができる。

このように、本実施形態の工具１は、被削材の穴壁面に段差が存在するような複雑な形状の被削材の加工において、好適に使用することができる。

なお、本実施形態においては、切刃部２１の第二逃げ面７と中間部２２の一側面９とは段差を介して接続されている。すなわち、切刃部２１の第二逃げ面７は、中間部２２の一側面９よりも内方に位置している。第二逃げ面７と一側面９との位置関係はこれに限らない。第二切刃４２が一側面より８も内方に位置するよう配置されていればよく、第二逃げ面７が凹状の曲面からなり一側面８と連続して接続された形態であっても良い。

一方、中間部２２は、切刃部２１の後端側の厚みと等しい先端側領域２２１と後端に向かうにつれて厚みが大きくなるよう傾斜する傾斜領域２２２とを有する。すなわち、図１（ｂ）に示すように、側面視において、中間部２２は、先端部２１と連続して形成されている。これにより、切りくずをスムーズに排出させることができる。

ブレーカ溝８は、更に、中間部２２の一側面９に沿うよう中間部２２に渡って形成されている。すなわち、ブレーカ溝８は、切刃部２１のすくい面５のみならず、該すくい面５に連続する中間部２２の上面に渡って形成されている。

このような構成により、切屑が後方に安定して排出されるようガイドすることができる。特に、上述したような穴壁面に段差があるような複雑な形状をなす被削材の加工において、より広い切屑の排出空間が存在する径の大きい穴領域１２Ｂへ切屑をスムーズに排出することができる。

また、本実施形態おいて、ブレーカ溝８と中間部２２の一側面９とは離間している。これにより、第二切刃４２によって生成された切屑を、ブレーカ溝８によって規則的に安定してカールさせることができる。

そして、このとき、本実施形態のように、ブレーカ溝８と中間部２２の一側面９との距離Ｄは一定であることが望ましい。このような構成により、切屑の形状をより安定させることができる。

なお、ここでいう距離Ｄは、ブレーカ溝８と中間部２２との間の距離のうち、上述したＷ_８およびＷ_２１およびＷ_２２と同様、すくい面５に略垂直な方向からみた際の径方向における距離である。

さらに、第二逃げ面７に対して背面に位置する切刃部２１の一側面１０は、先端から後端に向かうにつれて外方に位置するよう傾斜している。この傾斜している一側面１０に、第二逃げ面７の後端に対応する位置に凹部１１が形成されている。

このような構成により、径の小さい穴壁面を加工する場合であっても、穴壁面との干渉を抑制することができる。特に、被削材の穴が偏芯していても、切刃部２１の一側面１０が被削材の穴壁面に干渉することを抑制することができる。

以上、本発明による一実施形態に係るインサートを説明した。本実施形態においては、工具１の一方端部、すなわち、先端側の一方にのみ先端部２を有する形態を例示した。つまり、工具１は、第一切刃４１および第二切刃４２をおのおの１つずつ有する。本発明によるインサートの実施形態としては、これに限らず、インサートの両端部に先端部を有するものであっても構わない。すなわち、インサートは、第一切刃４１および第二切刃４２を２つずつ有する形態であっても構わない。

さらに、ブレーカ溝８の幅Ｗ_８は、一定であるものを例示したが、これに限らず、後端に向かうにつれて幅が増大するものであっても良い。

また、ブレーカ溝８は、中間部２２に渡って形成されている形態を例示したが、これに限らず、切刃部２１のみに形成された形態であっても良い。すなわち、ブレーカ溝８は、第二切刃４２の少なくとも一部と連続するとともに、第二逃げ面７の少なくとも一部に沿って形成されていれば良い。

＜被削材の切削方法＞
次に、本発明に係る被削財の切削方法の一実施例について、図３を用いて説明する。

本実施形態に係る被削材の切削方法は、以下の（Ｉ）〜（ＩＩＩ）の工程を有している。

（Ｉ）被削材１２を回転させ、上述した本実施形態の工具１の第一切刃４１および第二切刃４２を被削材１２に近接させる工程
（ＩＩ）第一切刃４１および第二切刃４２を被削材１２の表面に接触させて被削材１２を切削する工程
（ＩＩＩ）第一切刃４１および第二切刃４２を被削材１２から離間させる工程
このような本実施形態の切削方法は、上述した優れた切屑排出性を有した工具１を用いて加工されるため、切削加工中に、切屑が工具１と被削材１２との空間に滞留することを抑制できる。そのため、切屑が被削材の加工壁面を傷つけることを抑制することができる。その結果、加工精度の高い切削加工を実現することができる。

具体的には、工具１は、上述したように、シャンク部３が外部機器または接続部材に固定されて切削加工に使用される（不図示）。そして、本実施形態においては、図３に示すように、被削材１２のより径の大きい穴領域１２Ｂに工具１の先端から中間部２２までが挿入されます。中間部２２の先端側の一部が、より径の大きい穴領域１２Ｂに挿入される。切刃部４１は、被削材１２のより径の小さい穴領域１２Ａに挿入されます。そして、送り方向Ｆに工具１を移動させることで、第一切刃４１によって被削材１２の端面の切削が、第二切刃４２によって被削材１２の壁面の切削が行われる。

したがって、第二切刃４２に沿うブレーカ溝８は、被削材１２の壁面に沿って配置される。そのため、生成された切屑は、ブレーカ溝８に沿って、より径の大きい穴領域１２Ｂにスムーズに排出される。そのため、切屑が被削材１２の加工壁面と工具１との間に詰まることを抑制できる。

以上、本発明にかかるいくつかの実施形態について例示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意のものとすることができることは言うまでもない。

本発明に係る第１の実施形態による切削工具１の（ａ）平面図、（ｂ）（ａ）のＸ方向からみた側面図、（ｃ）（ａ）のＹ方向からみた側面図（先端視した図）である。図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。切削方法を説明する概略図である。

符号の説明

１切削工具
２先端部
２１切刃部
２２中間部
２２１先端側領域
２２２傾斜領域
３シャンク部
４切刃
４１第一切刃
４２第二切刃
５すくい面
６第一逃げ面
７第二逃げ面
８ブレーカ溝
９中間部２２の一側面
１０第二逃げ面４２の背面に位置する切刃部２１の一側面
１１凹部
１２基準面

Claims

先端部と、該先端部の後端側に位置し且つ前記先端部よりも厚みの大きいシャンク部と、を備え、
前記先端部は、すくい面、前記シャンク部の軸線と交差する第一切刃、前記シャンク部の軸線に沿う第二切刃、前記第一切刃に対応する第一逃げ面、及び前記第二切刃に対応する第二逃げ面を有する切刃部と、該切刃部と前記シャンク部との間に位置する中間部と、を備え、
前記すくい面には、前記第二切刃に近接して且つ前記シャンク部の軸線に沿ってブレーカ溝が形成されており、
前記第二切刃は、前記第二逃げ面側に位置する前記中間部の一側面よりも内方に位置している内径加工用切削工具。
前記ブレーカ溝の幅が略一定である請求項１に記載の内径加工用切削工具。
前記ブレーカ溝は、前記中間部の一側面に沿うよう前記中間部に渡って形成されている請求項１または２に記載の内径加工用切削工具。
前記ブレーカ溝と前記中間部の一側面とは離間している請求項３に記載の内径加工用切削工具。
前記ブレーカ溝と前記中間部の一側面との距離は略一定である請求項４に記載の内径加工用切削工具。
前記第二逃げ面に対して背面に位置する前記切刃部の一側面は、先端から後端に向かうにつれて外方に位置するよう傾斜しているとともに、前記第二逃げ面の後端に対応する位置に凹部を有している請求項１乃至５のいずれかに記載の内径加工用切削工具。
被削材を切削する方法であって、
前記被削材を回転させ、請求項１乃至６のいずれかに記載の内径加工用切削工具の前記第一切刃および前記第二切刃を前記被削材に近接させる工程と、
前記第一切刃および前記第二切刃を前記被削材の表面に接触させて前記被削材を切削する工程と、
前記第一切刃および前記第二切刃を前記被削材から離間させる工程と、を備えた被削材の切削方法。