JP5361570B2

JP5361570B2 - 内径加工用工具

Info

Publication number: JP5361570B2
Application number: JP2009154338A
Authority: JP
Inventors: 善弘井上; 謙伯藤井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-06-29
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-06-29
Also published as: JP2011005618A

Description

本発明は、内径加工用工具、より詳細には、内径引き加工用工具に関する。

内径加工用工具には、生成される切屑の排出性を向上させること、あるいは切削時の切刃を冷却することを目的として、切削液を供給する切削液供給部を有するものがある。

例えば、特許文献１では、シャンク内部にクーラント供給部が設けられる工具が開示されている。この工具は、クーラント供給部の噴射口が、シャンクの中心から切刃の先端に向けて所定の角度で傾くとともに、切刃先端から所定の距離はなれて配置されている。これによって、切刃先端から加工穴端面に向けてクーラントを噴出させ、インサートを冷却するとともに、加工穴端面に衝突して跳ね返るクーラントの流れを利用して、生成する切屑を一方的に加工穴入口から穴外部に向けて排出する。

しかし、穴奥から穴入口にかけて穴の内径の一部を拡げる、いわゆる内径引き加工においては、切刃先端とシャンクとの間に未加工の段部が形成される場合があり、このような場合、切削液により切刃を冷却することが妨げられる場合がある。また、この場合、生成される切屑は、被削材の加工穴端面にクーラントを衝突させて跳ね返るクーラント流れを利用して加工穴外部へ強制的に排出されるが、場合によっては、加工穴端面にクーラントを衝突させるクーラントの流れにより、切屑が加工穴端面に押し込まれてしまい、切屑が良好に排出できない場合が生じる。

このように、切刃に対する冷却効果、切屑排出性が損なわれると、切削インサートの工具寿命が低下したり、切屑が穴内部に詰まってインサートや工具ホルダを損傷させたり、加工表面を傷つけるなどの問題が生じ得る。

特開２００７−０７５９３３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工具を提供することである。

本発明の一態様にかかる内径加工用工具は、多角形板状をなし、上面と側面との交差稜に切刃を有する切削インサートと、前記切削インサートが装着される装着部と、前記切削インサートに切削液を供給するための切削液供給部とを有するホルダと、を備える内径加工用工具であって、前記切刃は、主切刃と、副切刃と、前記主切刃と前記副切刃との間に形成されたコーナー部とを有し、前記切削インサートは、前記コーナー部が前記ホルダの外周面から突出するように配置され、上面視において、前記ホルダの先端側から後端側に向かう方向において、前記コーナー部に隣接する前記主切刃の一方の端部が、前記コーナー部から離れた前記主切刃の他方の端部と同じ位置、あるいは前記他方の端部よりも後端側に位置するように配置されており、前記装着部は、前記側面における前記主切刃に連続する領域に対向する面に形成された第一開口部を有し、前記切削液供給部は、前記ホルダ内部に形成されるとともに、前記第一開口部に接続する供給先端部を有することを特徴とする

本発明の内径加工用工具によれば、内径加工を行う際に、切刃、特に主切刃を十分に冷却しながら行うことができ、生成される切屑を、被削材の加工穴から外部に良好に排出することができる。その結果、切屑によるインサートの欠損や熱による損傷をより低減させるともに、切屑による工具ホルダの損傷も抑制することができる。また、切屑による加工表面の傷を抑制することが可能である。本発明の内径加工用工具は、特に内径引き加工を行う際に、インサートの逃げ面から跳ね返る切削液の流れを利用して、生成する切屑を、被削材の加工穴入口から外部へと強制的に排出する。したがって、従来のような加工穴の奥から跳ね返る切削液の流れを利用する場合に比べて、切削液の流れにより切屑を加工穴の奥に押し込むことが少なく、有用である。

本発明の一実施形態の内径加工用工具の全体斜視図である。図１に示す内径加工用工具の（ａ）平面図、（ｂ）（ａ）のＸ方向からみた側面図、および（ｃ）（ａ）のＹ方向からみた先端視図である。図２（ａ）の部分拡大図である。図３のＺ方向からみた部分拡大図である。図１の内径加工用工具を用いた被削加工物の製造方法を説明する工程図である。

＜内径加工用工具＞
以下、本発明の内径加工用工具の一実施形態について、添付図面を用いて、詳細に説明する。

内径加工用工具１（以下、工具１と略す。）は、図１および図２に示すように、切削インサート２（以下、インサート２と略す。）と、ホルダ３とを備える。

インサート２は、多角形板状をなし、上面と側面との交差稜に切刃２１を形成している。この切刃２１は、さらに主切刃２１１と副切刃２１２とを有しており、主切刃２１１と副切刃２１２との間にコーナー部２２が形成されている。主切刃は、切削作用において、切屑生成に主な役割を果たす。副切刃とは、主切刃以外の切刃をいう。本実施形態のインサート２は、図１および図２に示すように、インサート１の上面は、菱形形状をなし、主切刃２１１と副切刃２１２との間に鋭角のコーナー部２２が形成されている。なお、副切刃２１２は、主切刃として使用することも可能であり、この場合、主切刃２１１は副切刃として使用される。

切刃２１は、上述のように、上面と側面との交差稜に形成されている。この場合、側面は、逃げ面２３として機能し、上面は、すくい面２４として機能する。本明細書においては、主切刃２１１に連続する側面を主逃げ面２３１といい、副切刃２１２に連続する側面を副逃げ面２３２という。

ホルダ３は、図１および図２に示すように、略柱状であり、先端に位置する切刃部３１と、該切刃部３１の後方に位置するシャンク部３２と、を備えている。切刃部３１には、装着部４が形成され、装着部４の後端側に切削液供給部５が形成されている。シャンク部３２は、切削加工時に、外部機器に把持される部分である。

切刃部３１に形成される装着部４は、インサート２が装着、固定される部分であり、インサート２の下面と当接する座面４１と、インサート２の側面と当接する側壁面４２とを有している。本実施形態においては、図１および図２に示すように、インサート２の下面および２つの側面が座面４１および側壁面４２にそれぞれ当接されており、座面４１に形成される取付ねじ穴に取付ねじを挿通することによって、インサート２が装着、固定されている。

装着部４に装着されたインサート２は、上面視において、例えば、図３に示すように、一方の主切刃２１１の端部ｔ_１が、ホルダ３の外周面から突出するように配置される。すなわち、インサート２は、主切刃２１１と副切刃２１２とで形成されるコーナー部２２がホルダ３の外周面から突出するように配置される。また、上面視において、インサート２は、内径引き加工ができるように、ホルダ３の先端側から後端側に向かう方向において、上記の一方の主切刃端部ｔ_１は、他方の主切刃端部ｔ_２と同じ位置にあるか、あるいは後端側に位置するように配置されている。例えば、内径引き加工において引き上げ加工を行う場合は主切刃端部ｔ_１が主切刃端部ｔ_２よりも後端側に位置するように配置される。

なお、装着部４は、インサート２の装着時には実質的に使用されない主切刃２１１（コーナー部２２）の欠損などを抑制する観点から、このコーナー部２２と当接しないように装着部４に凹部４３が形成されている。

本実施形態においては、装着部４の周縁部には、さらに凹面６が形成されている。この凹面６は、切屑を排出するための排出経路となる切屑ポケットとして機能する。本実施形態においては、凹面６は、ホルダ３の後端側に向かうにしたがって立ち上がり、この凹面６とホルダ３の外周面との縁部は、上面視において主切刃端部ｔ_１側の外周面に向かうにしたがってホルダ３の後端側に向かうように形成されている。

上記ホルダ３に形成される切削液供給部５は、クーラントなどの切削液を切刃２１に供給する役割を果たす。この切削液供給部５は、シャンク部３２の内部に形成されており、上記切刃部３１に形成される第一開口部５１と、シャンク部３２の後端部に形成される第二開口部５２とを貫通して形成されている。切削液供給部５の形状は特に制限されない。例えば、断面形状が円形、あるいは四角形などの多角形のいずれであってもよい。具体的には、円筒状であることが好ましい。

切削液供給部５は、主切刃２１１に連続する側面（主逃げ面２３１）に対して切削液が直接供給されるような供給先端部５３を有している。すなわち、切削液供給部５は、上記供給先端部５３と、供給先端部５３に接続されるとともにホルダ３の中心軸Ｌに沿って形成され、第二開口部５２に挿通される供給本体部とから構成されている。この供給先端部５３は、切削液の供給方向を決定する部分であり、噴射口に相当する第一開口部５１に接続されている。この供給先端部５３は、上面視において、直線状であってもよく、あるいは第一開口部５１に向かうにしたがって細くなるテーパー状であってもよい。

供給先端部５３の噴射口に相当する第一開口部５１は、主切刃２１１に対してホルダ後端側にあって、主逃げ面２３１に対向するような面に形成されている。このような面としては、例えば、装着部４内の側壁面４２、あるいは側面ポケット（後述する切屑処理部７）などが挙げられる。第一開口部５１は、例えば、装着部４内に設けられることが好ましい。これによって、切削供給部５からの切削液をより確実に、主切刃２１１に連続する側面（主逃げ面２３１）に供給することが可能となる。その結果、切削液は主に主逃げ面２３１から跳ね返り、その流れにより切屑を加工穴の外部に排出する。そのため、加工穴の端面に向かう切削液の流れが極めて少なく、従来、被削材の加工穴端面から跳ね返る切削液の流れを利用して切屑を加工穴外部への排出を行った場合に比べて、切削液の流れにより加工穴端面に切屑を押し込むことが少なく、好適である。本実施形態においては、第一開口部５１は、装着部４において、切削インサートが着座する底面（座面４１）からホルダの後端側に向かって立ち上がる立ち上がり面４４に形成されている。この立ち上がり面４４は、側壁面４２に連続して形成されており、切削液が主逃げ面２３１に直接供給されるように、主逃げ面２３１の近傍に、所定の距離を保って形成されている。すなわち、第一開口部と主逃げ面２３１との間に空間が形成されており、この空間の距離は、切削液の噴射口からの供給速度に応じて適宜設定される。このように、第一開口部５１を上記立ち上がり面４４に形成することによって、切削液を主逃げ面２３１に直接かつ効率的に供給することができる。

切削液供給部５はまた、この主逃げ面２３１に対して、所定の傾斜角を有している。具体的には、主切刃２１１の主逃げ面２３１と、供給先端部５３の軸線とが、後述するような所望の角度を形成していればよい。

上記切削液供給部の主切刃２１１に連続する側面に対する傾斜角は、供給先端部５３の軸線と主切刃２１１に連続する側面とのなす角βで表される。上記傾斜角βが小さすぎる場合は、被削材に形成される穴の内径を加工する場合に、生成される切屑を外部に排出することが困難になる場合がある。他方大きすぎる場合は、例えば、内径加工時に主切刃２１１と切削液供給部５との間に形成される被削材の未加工部分によって、主切刃２１１への切削液の供給が阻害される場合が生じ得る。

傾斜角βは、具体的には、図３に示すような上面視における角度β_１が３０°〜６０°となるように設定することが好ましく、図４に示すような側面視におけるβ_２が７５°〜１０５°、好ましくは８０〜９０°、より好ましくは８５〜８８°となるように設定することが好ましい。このような構成にすることによって、インサート２の主切刃２１１に効率的に切削液を供給することができ、主切刃２１１に対して十分な冷却効果を付与すると共に、切屑を、加工された被削材の穴の外部へより確実に排出することが可能となる。例えば、傾斜角β_１が３０°未満の場合は、切削液による主切刃の冷却効果が不十分となる場合がある。他方、傾斜角β_１が６０°を超える場合は、特に内径引き加工において、被削材よって切削液の供給が阻害される場合がある。本実施形態においては、図３に示す傾斜角β１が４５°であり、図４に示す傾斜角β２が８８°となるように、切削液供給部５が設定されている。なお、本実施形態において、側面視において、第一開口部５１の位置が、インサート２の上面と下面の間に位置している。

上記ホルダ３には、さらに主逃げ面２３１の後端側に、ホルダの後端側に沿ってホルダ外周面からホルダ軸線Ｌに向かう切屑処理部７が形成されている。このような切屑処理部７を設けることによって、ホルダと被削材との間に切屑を滞留させることなく、よりスムーズに加工穴外部に向けて排出することができる。

＜被削加工物の製造方法＞
上記内径加工用工具１を用いた本発明に係る被削加工物の製造方法の一実施例について、図５を用いて詳細に説明する。

本実施形態に係る被削加工物の製造方法は、以下の（I）〜（IＶ）の工程を包含する：
（I）被削材を回転させる工程
（II）図５（ａ）に示すように、上記内径加工用工具１を矢印Ａの方向に移動させて切刃２１を被削材に近接させる（さらには、被削材の加工孔内に挿入する）工程
（III）図５（ｂ）および（ｃ）に示すように、上記内径加工用工具１を矢印ＢおよびＣの方向に移動させて切刃２１を被削材の表面に接触させて被削材を切削する工程
（IＶ）上記内径加工用工具１を移動させて切刃２１を被削材から離間させる工程。

このような本実施形態の被削加工物の製造方法は、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、特に内径引き加工中に、切屑が被削材に形成された加工穴内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。

また、加工穴から工具１を引き抜く際に、切屑が切刃２１およびその近傍に絡まった状態となることを抑制できる。そのため、新たな加工を行う場合に、切刃２１に絡まった切屑を除去する工程を低減でき、作業効率の向上が図れる。

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。

１内径加工用工具
２切削インサート
２１切刃
２１１主切刃
２１２副切刃
２２コーナー部
３ホルダ
４装着部
４１座面
４２側壁面
４３凹部
４４立ち上がり面
５切削液供給部
５１第一開口部
５２第二開口部
５３供給先端部
６凹面
７切屑処理部
Ｌホルダのシャンク部３の軸線

Claims

多角形板状をなし、上面と側面との交差稜に切刃を有する切削インサートと、
前記切削インサートが装着される装着部と、前記切削インサートに切削液を供給するための切削液供給部とを有するホルダと、
を備える内径加工用工具であって、
前記切刃は、主切刃と、副切刃と、前記主切刃と前記副切刃との間に形成されたコーナー部とを有し、
前記切削インサートは、前記コーナー部が前記ホルダの外周面から突出するように配置され、
上面視において、前記ホルダの先端側から後端側に向かう方向において、前記コーナー部に隣接する前記主切刃の一方の端部が、前記コーナー部から離れた前記主切刃の他方の端部と同じ位置、あるいは前記他方の端部よりも後端側に位置するように配置されており、
前記装着部は、前記側面における前記主切刃に連続する領域に対向する面に形成された第一開口部を有し、
前記切削液供給部は、前記ホルダ内部に形成されるとともに、前記第一開口部に接続する供給先端部を有することを特徴とする、内径加工用工具。
前記装着部は、前記切削インサートが着座する底面と、前記切削インサートの前記側面と当接する側壁面と、前記側壁面に連続して形成され、前記主切刃よりも前記ホルダの後端側に位置するとともに前記底面から立ち上がる立ち上がり面とを有し、
前記立ち上がり面に前記第一開口部が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の内径加工用工具。
前記切削インサートの上面が菱形形状であって、前記主切刃が前記菱形形状の一辺を成し、
前記供給先端部は、略円筒状であり、上面視において、前記供給先端部の中心軸線と、前記側面における前記主切刃に連続する領域とのなす角が３０°〜６０°であることを特徴とする、請求項１または２に記載の内径加工用工具。
前記切削インサートの上面が菱形形状であって、前記主切刃が前記菱形形状の一辺を成し、
前記供給先端部は、略円筒状であり、側面視において、前記供給先端部の中心軸線と、前記側面における前記主切刃に連続する領域とのなす角が７５°〜１０５°であることを
特徴とする、請求項１から３のいずれかの項に記載の内径加工用工具。
請求項１から４のいずれかの項に記載の内径加工用工具を用いる被削加工物の製造方法であって、
被削材を回転させて前記内径加工用工具を近づける工程と、
被削材の表面に前記内径加工用工具の前記切刃を接触させて前記被削材を切削する工程と、
前記被削材から前記内径加工用工具を離間させる工程と、
を包含する、被削加工物の製造方法。