JP6227431B2 - 内周面加工用工具 - Google Patents

Description

本発明は、内周面加工用工具に関する。

金属板において、穿孔加工などによって空けられた穴の内周面を切削し、穴を拡大したり形状を整えたりするための工具としてリーマがある。リーマは用途によって様々な形状があるが、円柱形もしくは円錐形の本体の外周面に刃が形成された構造が一般的であった（例えば特許文献１参照）。

リーマは、刃の破損や摩耗により加工精度の低下が見られた場合に工具の交換が必要となるところ、工具交換のコストの低減を図るために、例えば特許文献２に示すような構成のリーマもあった。特許文献２のリーマは、刃が形成された加工部とシャンク部とを備えて構成されており、加工部のみをシャンク部から取り外して交換することで、コストの低減を図っているものである。このような工具は穴を内側から切削して広げるエンドミルにも適用できる。

特開２０１２−１０１３２２号公報 特開２００９−１２１２９号公報

難削材を代表とする加工が困難なワークを加工する場合には、加工精度が低下するまでの刃の寿命が短く、また、ダイヤコートされた高価な工具が使用されることが多いため、工具のコストが嵩む。特許文献２のリーマでは、交換部位を小さくしたことで工具交換のコストの低減を図ってはいるものの、シャンク部に取り付けられる加工部に刃が一体化されているため、刃の加工手間に係る時間と手間は、工具全体が一体のリーマと大差はない。したがって、工具交換におけるコスト低減の余地が残されていた。

本発明はこのような課題を解決するために創作されたものであり、工具交換におけるコスト低減を図れる内周面加工用工具を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、穴の内周面を切削する内周面加工用の切削工具において、回転駆動するドラム形状の芯材と、前記芯材の外周面に巻き付けられる固定砥粒ワイヤとを備えており、前記芯材の外周面には、螺旋状に延在するワイヤ収容溝が形成され、前記固定砥粒ワイヤは、断面の一部が前記ワイヤ収容溝に収容されて前記断面の残部が前記ワイヤ収容溝から突出した状態で、前記芯材に着脱可能に固定されていることを特徴とする内周面加工用工具である。

このような構成によれば、固定砥粒ワイヤにて刃が形成されているので、刃が摩耗した際には、固定砥粒ワイヤのみを新しいものに交換すればよい。したがって、芯材は交換することなく何回でも利用可能であるので、工具交換におけるコスト低減を図ることができる。また、固定砥粒ワイヤは螺旋状に巻き付けられているので、切削粉を外部に送り出すことができる。

また、本発明において、前記固定砥粒ワイヤは、その両端部が前記芯材に固定されているものが好ましい。このような構成によれば、固定砥粒ワイヤの着脱を容易に行うことができる。

さらに、前記固定砥粒ワイヤは、ボビンからダンサーローラを介して前記芯材の基端部に延在して前記外周面に巻き付けられており、前記固定砥粒ワイヤの先端部は前記芯材の先端部に固定され、前記芯材の基端部においては前記固定砥粒ワイヤが前記ダンサーローラによる張力によって前記外周面に引き付けられているものが好ましい。このような構成によれば、固定砥粒ワイヤの交換着脱をより一層容易に行うことができる。

また、前記芯材に螺旋状に巻き付けられた前記固定砥粒ワイヤの螺旋外径が加工される穴の仕上げ内径寸法になっており、リーマ加工に用いられるものが好ましい。このような構成によれば、摩耗した固定砥粒ワイヤを交換することで固定砥粒ワイヤの螺旋外径を確保することができるので、リーマ加工される穴の仕上げ内径寸法の精度を容易に高めることができる。

本発明によれば、工具交換時には、固定砥粒ワイヤのみを交換すればよく、刃を加工した加工部を準備する必要もない。したがって、大幅なコスト低減を図ることができる。

本発明の実施形態に係る内周面加工用工具を示した側面図である。 本発明の実施形態に係る内周面加工用工具を示した部分拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る内周面加工用工具を示した図であって、図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の実施形態に係る内周面加工用工具を用いてリーマ加工を行った状態を示した拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る内周面加工用工具を用いてエンドミル加工を行った状態を示した平面図である。 本発明の他の実施形態に係る内周面加工用工具を示した側面図である。 本発明の実施形態に係る内周面加工用工具の変形例を示した側面図である。

以下に、本発明の実施形態に係る内周面加工用工具を説明する。図１に示すように、内周面加工用工具１は、穴２の内周面３を切削するリーマ加工用の切削工具である。内周面加工用工具１は、回転駆動するドラム形状の芯材１０と、芯材１０の外周面１１に巻き付けられる固定砥粒ワイヤ２０とを備えている。

芯材１０は、工具鋼にて形成されており、本実施形態ではドラムの外周径が一定である円柱形状を呈している。芯材１０は、加工時の圧力と回転に対して必要な剛性を備えていればよく、刃に求められるような硬度は要求されない。芯材１０の外径は、固定砥粒ワイヤ２０を巻き付けた状態で穴２の内部に挿入できるように、穴２の内径よりも小さくなっている。芯材１０は、基端部が回転駆動軸４に着脱可能に連結されており、回転可能となっている。

図２に示すように、芯材１０の外周面１１には、ワイヤ収容溝１２が形成されている。ワイヤ収容溝１２は、外周面１１に沿って螺旋状に形成されている。ワイヤ収容溝１２は内周断面が円弧形状を呈しており、断面円形の固定砥粒ワイヤ２０の断面の一部がワイヤ収容溝１２の内部に収容される。ワイヤ収容溝１２の円弧の中心角は１８０度より小さい。ワイヤ収容溝１２の深さ寸法Ｌ１は、固定砥粒ワイヤ２０の直径の１／３〜１／２であるのが好ましい。

図３に示すように、芯材１０の内部には、軸芯（中心線）に沿ってクーラント供給流路１４が形成されている。このクーラント供給流路１４には、分岐流路１５が連通している。分岐流路１５は、クーラント供給流路１４に対して直交しており、中心のクーラント供給流路１４から径方向に沿って芯材１０の外周面１１まで延在している。分岐流路１５は、クーラント供給流路１４を中心として、９０度ピッチで４本が放射状に設けられており、平面視で十字状に配置されている。分岐流路１５は、ワイヤ収容溝１２および固定砥粒ワイヤ２０に干渉しない位置に配置されており、芯材１０の軸芯方向に沿って一定間隔をあけて複数形成されている。なお、クーラント供給流路１４および分岐流路１５の形状は前記形状に限定されるものではない。

固定砥粒ワイヤ２０は、ワイヤーソーなどに用いられるものであって、ピアノ線などからなる芯線２１に、ダイヤモンド砥粒などからなる硬質砥粒２２を固定したものである。硬質砥粒２２は、レジンボンドやニッケルメッキなどの化学的手法にて芯線２１の表面に固定されている。芯線２１と砥粒２２の固定方法は、切削されるワークに応じて適宜決定される。

固定砥粒ワイヤ２０は、ワイヤ収容溝１２に沿って配置されており、断面の一部がワイヤ収容溝１２に収容されて、断面の残部はワイヤ収容溝１２から突出している。この突出した固定砥粒ワイヤ２０の残部が、内周面加工を行うための刃を構成する。

固定砥粒ワイヤ２０は、その両端部が芯材１０に着脱可能に固定されている。固定砥粒ワイヤ２０は、たとえば接着剤によって固定されている。固定砥粒ワイヤ２０を離脱する際には溶剤を用いて接着を取り外す。なお、固定砥粒ワイヤの固定方法は接着剤に限定されるものではない。固定砥粒ワイヤ２０は、一端が芯材１０に固定された後に、一定のテンションで引っ張られた状態で、ワイヤ収容溝１２に螺旋状に巻き付けられる。巻き付けが完了した後に、固定砥粒ワイヤ２０の他端が芯材１０に固定される。

以上のような構成の内周面加工用工具１を用いて内周面加工を行うに際しては、図４に示すように、内周面加工用工具１を回転させながら穴２内に挿入して内周面３を切削する（リーマ加工）。リーマ加工を行う際には、芯材１０に螺旋状に巻き付けられた固定砥粒ワイヤ２０の螺旋外径が加工される穴２の仕上げ内径寸法Ｌ２となっている。内周面加工用工具１は、軸芯を中心として、固定砥粒ワイヤ２０が上昇して見える方向に回転させる。このとき、クーラント供給流路１４および分岐流路１５を介してクーラントをワーク加工面に供給する。以上のリーマ加工によれば、穴２の内径が固定砥粒ワイヤ２０の螺旋外径と同等になるところ、螺旋外径が穴２の仕上げ内径寸法Ｌ２に設定されているので、穴２の内径寸法の精度を高められる。

一方、図５に示すように、内周面加工用工具１の外周面が穴２の内周面に接して移動するように、内周面加工用工具１を回転させながら、穴２の中心周りに公転させると、穴２を内側から切削して広げる加工を行うことができる（エンドミル加工）。なお、ここで形成される穴２の内周形状は公転の軌道によって変化させることができ、円形に限定されるものではない。

以上のように、リーマ加工やエンドミル加工などの内周面の切削加工を行うとき、穴２の内周面に接するのは、芯材１０の外周面に巻き付けられた固定砥粒ワイヤ２０だけであるので、芯材１０が摩耗することはない。つまり、固定砥粒ワイヤ２０によって刃が形成されている内周面加工用工具１においては、摩耗するのは固定砥粒ワイヤ２０だけである。ここで、本発明に係る内周面加工用工具１は、固定砥粒ワイヤ２０が芯材１０に対して着脱可能に固定されているので、固定砥粒ワイヤ２０のみを交換可能である。このように、刃が摩耗した際には、固定砥粒ワイヤ２０のみを新しいものに交換すればよいので、芯材１０は交換することなく何回でも利用可能である。よって、工具交換におけるコストの大幅な低減を図ることができる。さらに、固定砥粒ワイヤ２０は市販品を利用できるので、刃の加工を行う必要がなく、さらなるコストの低減を図ることができる。

また、固定砥粒ワイヤ２０は、その両端部が芯材１０に固定されているので、交換時の着脱を容易に行うことができる。

さらに、固定砥粒ワイヤ２０は芯材１０に螺旋状に巻き付けられているので、固定砥粒ワイヤ２０が上昇して見える方向に回転させることで、切削粉を穴２から外部に送り出しやすくなる。

また、芯材１０は、剛性の他は加工に与える影響は少ないため、安価な部材とすることで製造コストを低減することができる。

さらに、固定砥粒ワイヤ２０の交換は、工具全体を交換する場合と比較してコストを大幅に低減できるので、頻繁に行うことができる。したがって、加工される穴２の寸法精度を高めることが可能である。特に、リーマ加工を行う際には、固定砥粒ワイヤ２０の螺旋外径が穴２の寸法精度に影響を及ぼすので、容易に固定砥粒ワイヤ２０を交換できることによる、寸法精度の向上への寄与効果が大きい。

次に、他の実施形態に係る内周面加工工具１ａについて説明する。かかる内周面加工工具１ａは、図６に示すように、固定砥粒ワイヤ２０の固定方法が前記実施形態とは異なる。つまり、固定砥粒ワイヤ２０は、ボビン２５からダンサーローラ２６を介して芯材１０の基端部に延在して供給されている。芯材１０に供給された固定砥粒ワイヤ２０は、芯材１０の基端部から先端部にかけて外周面１１に巻き付けられている。固定砥粒ワイヤ２０は、前記実施形態と同様にワイヤ収容溝（図示せず）に収容されている。

固定砥粒ワイヤ２０の先端部は、芯材１０の先端部（ワイヤ収容溝の先端）に接着剤によって固定されている。芯材１０の基端部においては、固定砥粒ワイヤ２０はワイヤ収容溝の基端から出て、ダンサーローラ２６に巻き掛けられている。ダンサーローラ２６は、芯材１０と共に回転するように保持されており、固定砥粒ワイヤ２０は、ダンサーローラ２６による張力によって、外周面１１に引き付けられて保持されている。

このような構成によれば、前記実施形態と同様の作用効果を得られる他に、固定砥粒ワイヤ２０が摩耗した場合には、固定砥粒ワイヤ２０をボビン２５から引き出して新たに供給できるので、固定砥粒ワイヤ２０の交換着脱をより一層容易に行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能であるのは勿論である。例えば、前記実施形態では、芯材１０が円柱形状を呈しているが、これに限定されるものではない。図７に示すように、加工する穴２の内周面３の形状に応じて、芯材１０をドラムの外周径が軸方向に移動するに伴って変化する円錐形状のものであってもよい。この場合も、芯材１０の外周面にワイヤ収容溝（図示せず）が形成されるとともに、クーラント供給流路（図示せず）に繋がる分岐流路１５が開口している。また、固定砥粒ワイヤ２０は、円錐形状の外周面に沿って、螺旋状に巻き付けられている。

また、前記実施形態では、固定砥粒ワイヤ２０の両端部を芯材１０に固定しているが、固定位置は限定されるものではない。また、固定砥粒ワイヤ２０の本数は１本に限定されるものではなく、複数本設けて二条螺旋形状、またはそれ以上の複数条螺旋形状としてもよい。

１ 内周面加工用工具
１ａ 内周面加工用工具
２ 穴
３ 内周面
１０ 芯材
１１ 外周面
１２ ワイヤ収容溝
１４ クーラント供給流路
１５ 分岐流路
２０ 固定砥粒ワイヤ
２１ 芯線
２２ 硬質砥粒
２５ ボビン
２６ ダンサーローラ

Claims (4)

1. 穴の内周面を切削する内周面加工用の切削工具において、
   回転駆動するドラム形状の芯材と、前記芯材の外周面に巻き付けられる固定砥粒ワイヤとを備えており、
   前記芯材の外周面には、螺旋状に延在するワイヤ収容溝が形成され、
   前記固定砥粒ワイヤは、断面の一部が前記ワイヤ収容溝に収容されて前記断面の残部が前記ワイヤ収容溝から突出した状態で、前記芯材に着脱可能に固定されている
   ことを特徴とする内周面加工用工具。
2. 前記固定砥粒ワイヤは、その両端部が前記芯材に固定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の内周面加工用工具。
3. 前記固定砥粒ワイヤは、ボビンからダンサーローラを介して前記芯材の基端部に延在して前記外周面に巻き付けられており、
   前記固定砥粒ワイヤの先端部は前記芯材の先端部に固定され、前記芯材の基端部においては前記固定砥粒ワイヤが前記ダンサーローラによる張力によって前記外周面に引き付けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の内周面加工用工具。
4. 前記芯材に螺旋状に巻き付けられた前記固定砥粒ワイヤの螺旋外径が加工される穴の仕上げ内径寸法になっており、リーマ加工に用いられる
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の内周面加工用工具。

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