JP7312386B1 - 穴加工用工具 - Google Patents

Abstract

【課題】長期間に亘り使用することのできるガイドパッド、及び、当該ガイドパッドを備えた穴加工用工具を提供する。【解決手段】穴加工用工具１０に用いられるガイドパッド３００は、穴加工用工具１０のボディ１００の取り付け座１１３に当接する当接面３１０と、当接面３１０とは反対側にある露出面３２０に設けられ、加工時において穴の内面に当接するガイド部と、を備える。ガイド部は、露出面３２０に３つ設けられており、加工時においては、３つのガイド部のうちの１つが穴の内面に当接するように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、穴加工用工具に関する。

下記特許文献１に記載されているように、例えばＢＴＡ工具やガンドリルのような穴加工用工具のボディの先端部分には、切れ刃に加えてガイドパッドが設けられる。穴の加工中においては、切れ刃に対し偏った方向の力が加えられるが、被削材の穴の内面にガイドパッドが当接し、上記力によるボディの変形等がガイドパッドにより抑制されるので、高精度な穴加工を行うことが可能となる。

特開２０１５－７７６７９号公報

ガイドパッドは、穴の内面との摩擦によって摩耗する消耗品であるため、定期的に新たなガイドパッドに交換する必要がある。加工コストを低減するためには、ガイドパッドの交換頻度を低くすることが好ましい。

本発明は、長期間に亘り使用することのできるガイドパッド、及び、当該ガイドパッドを備えた穴加工用工具、を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るガイドパッドは、穴加工用工具に用いられるガイドパッドであって、穴加工用工具のボディの取り付け座に当接する当接面と、当接面とは反対側にある露出面に設けられ、加工時において穴の内面に当接するガイド部と、を備える。ガイド部は、露出面に３つ設けられており、加工時においては、３つのガイド部うちの１つが穴の内面に当接するように構成されている。

上記構成のガイドパッドでは、加工時において被削材の穴の内面に当接する部分、であるガイド部が３つ設けられている。１つのガイド部が摩耗する毎に、別のガイド部が穴の内面に当接するよう、ボディに対してガイドパッドを組付け直すことで、１つのガイドパッドを繰り返し使用することができる。１つのガイドパッドで、少なくとも３回の穴加工を行うことができるので、ガイドパッドを長期間に亘り使用することができる。

更に好ましい態様として、露出面から当接面まで貫通する貫通穴が設けられており、それぞれのガイド部は、貫通穴の中心軸の周りにおいて３回回転対称となるように配置されていてもよい。

更に好ましい態様として、当接面から露出面に向かって伸びる側面のうち、当接面から１つのガイド部に向かって伸びる側面を第１側面とし、第１側面と隣り合う側面を第２側面としたときに、第１側面と第２側面との間のなす角度が９０度よりも大きくてもよい。

更に好ましい態様として、互いに隣り合う一対の側面同士のなす角度が、いずれも９０度よりも大きくてもよい。

更に好ましい態様として、ガイド部を含む面は、ガイド部側に行くに従って当接面に近づくよう、当接面に対して傾斜していてもよい。

本発明の一態様に係る穴加工用工具は、ガイドパッドと、ガイドパッドが取り付けられる取り付け座、を有するボディと、を備える。ガイドパッドは、取り付け座に当接する当接面と、当接面とは反対側にある露出面に設けられ、加工時において穴の内面に当接するガイド部と、を有する。ガイド部は、露出面に３つ設けられており、加工時においては、３つのガイド部うちの１つが穴の内面に当接するように構成されている。

更に好ましい態様として、取り付け座は、ボディの回転中心軸に対して傾斜していてもよい。

更に好ましい態様として、ガイドパッドの当接面から露出面に向かって伸びる側面のうち、当接面から１つのガイド部に向かって伸びる側面を第１側面とし、第１側面と隣り合う側面を第２側面としたときに、第１側面と第２側面との間のなす角度が９０度よりも大きく、ボディには、第２側面に対向する対向面が設けられていてもよい。

本発明によれば、長期間に亘り使用することのできるガイドパッド、及び、当該ガイドパッドを備えた穴加工用工具が提供される。

図１は、本実施形態に係る穴加工用工具の全体構成を示す斜視図である。 図２は、穴加工用工具のボディに取り付けられた状態のガイドパッドを拡大して示した図である。 図３は、本実施形態に係るガイドパッドの構成を示す図である。 図４は、本実施形態に係るガイドパッドの構成を示す図である。 図５は、本実施形態に係るガイドパッドの構成を示す図である。 図６は、本実施形態に係るガイドパッドの構成を示す図である。 図７は、変形例に係るガイドパッドの構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

本実施形態に係る穴加工用工具１０の構成について説明する。穴加工用工具１０は、不図示の被削材に対し小径の穴を形成するための切削工具であって、所謂「ＢＴＡ工具」とも称されるものである。図１に示されるように、穴加工用工具１０は、ボディ１００と、切削インサート２００と、ガイドパッド３００と、を備えている。

ボディ１００は、穴加工用工具１０の概ね全体を構成する部材であって、鋼により形成されている。ボディ１００は、接続部１２０を有している。接続部１２０は、ボディ１００の長手方向に沿った一方側の部分であり、不図示の工作機械に取り付けられた際においてドリルチューブに接続される部分である。

説明の便宜上、ボディ１００のうち接続部１２０が設けられている方の端部側のことを、以下では「基端側」とも称する。また、基端側とは反対側のことを、以下では「先端側」とも称する。

ボディ１００は、接続部１２０から先端側に向かって直線状に伸びるように形成されている。ボディ１００は略円柱形状となっており、その先端部分では、側面の一部を切り欠くように凹部１１１が形成されている。凹部１１１の内面には、次に述べる切削インサート２００が取り付けられている。

切削インサート２００は、切れ刃２１０を有する部分であって、超硬合金により形成されている。切削インサート２００は、超硬合金以外の材料により形成されていてもよい。切削インサート２００は、凹部１１１の内面のうち先端側の端部近傍となる位置に、螺子２７０によって締結固定されている。切削インサート２００の切れ刃２１０は、ボディ１００の先端から、更に先端側に向かって突出している。被削材の加工時においては、ボディ１００が回転中心軸ＡＸ１の周りに回転する。その回転方向は、図１において矢印ＡＲ１で示される方向である。ボディ１００が回転すると、切れ刃２１０が切り込むことによって被削材が切削され、被削材に穴が形成されていく。本実施形態に係る穴加工用工具１０は、上記のように切れ刃２１０の部分が交換可能な別部品となっており、所謂「刃先交換式」の工具として構成されている。

ガイドパッド３００は、加工中において被削材の穴の内面に当接することで、ボディ１００の振動等を抑制するための部材である。穴加工用工具１０を用いた加工によって被削材に形成される穴のことを、以下では「加工穴」とも称する。ガイドパッド３００が設けられていることにより、加工穴の真直性や真円度を保ちながら加工を行うことができる。

本実施形態のように、切れ刃２１０が周方向の１か所のみに設けられている場合には、加工中の切れ刃２１０には偏った方向の力が加えられる。このため、当該力を受け得る位置にガイドパッド３００を設けておくことで、加工中におけるボディ１００の変形等を抑制し、上記のように加工穴の真直性や真円度を保つことが可能となる。

ガイドパッド３００は、ボディ１００のうち先端側の端部近傍となる位置において、ボディ１００の外周面に取り付けられている。具体的には、ガイドパッド３００は、ボディ１００に形成された凹部１１４に対して嵌め込まれた状態で、螺子３７０によって締結固定されている。凹部１１４の底面は、ガイドパッド３００が取り付けられる取り付け座１１３となっている。

図２に示されるように、取り付け座１１３は平坦な面となっており、回転中心軸ＡＸ１に対して傾斜している。具体的には、基端側から先端側に行く程、回転中心軸ＡＸ１から遠ざかるように傾斜している。

本実施形態では、ボディ１００に対し計３つのガイドパッド３００が設けられており、これらが周方向に沿って並んでいる。尚、ボディ１００に取り付けられるガイドパッド３００の数は、本実施形態とは異なっていてもよい。

ガイドパッド３００の具体的な構成について説明する。図３及び図４に示されるように、ガイドパッド３００は、当接面３１０と、露出面３２０と、側面３４０、３５０と、チャンファ部３３０と、を備えている。尚、図３は、ガイドパッド３００を露出面３２０側から見て描いた斜視図であり、図４は、ガイドパッド３００を当接面３１０側から見て描いた斜視図である。

当接面３１０は、ボディ１００の取り付け座１１３（図２を参照）に当接する面である。当接面３１０は平坦面として形成されている。露出面３２０は、当接面３１０とは反対側にある面であって、ガイドパッド３００がボディ１００に取り付けられた際において、外周側に露出した状態となる面である。

ガイドパッド３００の中央には、露出面３２０から被拘束面３１０まで貫通する貫通穴３６０が設けられている。貫通穴３６０は円形の穴である。貫通穴３６０の中心軸ＡＸ２は、当接面３１０に対して垂直な軸となっている。貫通穴３６０には、先に述べた螺子３７０を挿通するための穴である。貫通穴３６０のうち上方側（後述のガイド面３２１側）の部分は、螺子３７０の頭部を収容するために、他の部分に比べて拡径されている。

露出面３２０は、図３においてそれぞれ符号「３２１」が付された３つの領域に分かれており、これら３つの領域が、中心軸ＡＸ２の周りにおいて周方向に並んでいる。それぞれの領域のことを、以下では「ガイド面３２１」とも称する。図４に示されるようにガイド面３２１は円筒状に湾曲した面となっており、その曲率半径Ｒは、切削材に形成される加工穴の内面の曲率半径と概ね等しい。

後に説明するように、ガイドパッド３００が取り付け座１１３に取り付けられると、３つあるガイド面３２１のうち、先端側に向けられた１つのガイド面３２１のみが、加工穴の内面に対し概ね平行な状態となる。被削材に対する加工が行われるときには、当該ガイド面３２１の一部、具体的にはチャンファ部３３０の近傍の部分が、加工穴の内面に当接し、「ガイド部」として機能する。ガイド部は、例えば、ガイド面３２１とチャンファ部３３０との境界をなす稜線の部分である。

側面３４０、３５０は、いずれも、当接面３１０から露出面３２０に向かって伸びる側面であって、当接面３１０に対して垂直な面となっている。これらのうち、側面３４０は、当接面３１０から上記のガイド部に向かって（つまり、チャンファ部３３０に向かって）伸びる面であり、側面３５０は、側面３４０の隣にある面である。

ガイドパッド３００が、ボディ１００に対して螺子３７０により締結固定された際には、一対の側面３４０のそれぞれが、ボディ１００の一部（後述の対向面１１５）に対して押し付けられ、これによりガイドパッド３００が固定された状態となる。

チャンファ部３３０は、側面３４０とガイド面３２１との間の面取り部分として設けられた平坦面であって、側面３４０及びガイド面３２１のいずれに対しても傾斜した面となっている。本実施形態では、チャンファ部３３０は、互いに傾斜角度の異なる第１チャンファ部３３１及び第２チャンファ部３３２を有している。このような態様に換えて、チャンファ部３３０の全体が単一の平坦面となっている態様としてもよい。

図５には、ガイドパッド３００を、中心軸ＡＸ２に沿って露出面３２０側から見て描いた図が示されている。同図に示されるように、ガイドパッド３００は、正三角形の各頂点に平坦な面取りを施し、六角形としたような形状を有している。本実施形態では、図５のような上面視の外形において、側面３４０に対応する辺が、側面３５０に対応する辺よりも短くなっている。３つあるチャンファ部３３０の形状は互いに同一である。

ガイドパッド３００の全体は、中心軸ＡＸ２の周りにおいて３回回転対称の形状を有している。つまり、ガイドパッド３００を、中心軸ＡＸ２の周りにおいて１２０度回転させた場合の形状は、回転前における形状の全体と完全に重なる。従って、それぞれのガイド面３２１のうちチャンファ部３３０の近傍の部分、すなわち、上記の「ガイド部」として機能する３つの部分は、中心軸ＡＸ２の周りにおいて３回回転対称となるように配置されている。

図６には、ガイドパッド３００を、当接面３１０及び１つの側面３５０のいずれに対しても平行な方向（図５の矢印ＡＲ２の方向）から見て描いた図が示されている。当該方向から見た場合においてガイド面３２１の外形を示す直線は、当接面３１０に対して角度αだけ傾斜している。このように、上記の「ガイド部」を含む面であるガイド面３２１は、ガイド部側（つまりチャンファ部３３０側）に行くに従って当接面３１０に近づくよう、当接面３１０に対して角度αだけ傾斜している。この角度αは、図２に示される取り付け座１１３が、回転中心軸ＡＸ１に対して傾斜している角度に概ね等しい。このため、最も先端側に配置されたガイド面３２１は、加工穴の内面に対して概ね平行となる。

正確には、回転中心軸ＡＸ１に対する取り付け座１１３の傾斜角度は、図６の角度αよりも僅かに大きくなっている。このため、図２において、最も先端側に配置されたガイド面３２１は、チャンファ部３３０側の部分において最も加工穴の内面に近接するように傾斜している。その結果として、先に述べたように、ガイド面３２１のうちチャンファ部３３０の近傍の部分が実際に「ガイド部」としての機能を発揮することとなる。尚、ガイドパッド３００の全体が傾斜した状態で取り付けられているために、上記以外の２つのガイド面３２１が加工穴の内面に当接することはない。

このように、ガイドパッド３００のガイド面３２１は、当接面３１０に対して角度αだけ傾斜しており、取り付け座１１３の、回転中心軸ＡＸ１に対する傾斜角度は、角度αに対応した角度となっている。角度αに「対応した角度」とは、角度αに対し正確にもしくは概ね等しくなるように予め調整された角度であることを意味する。

以上のように、ガイドパッド３００の露出面３２０には、少なくとも一部が「ガイド部」となるガイド面３２１が計３つ設けられているのであるが、加工中において加工穴の内面に当接するのは、そのうちの１つのみとなっている。つまり、１回の加工で摩耗するのは１つのガイド面３２１のみである。その後、ガイドパッド３００を、中心軸ＡＸ２の回りにおいて１２０度回転させてボディ１００に取り付け直せば、別の新たな（つまり摩耗していない）ガイド面３２１をガイド部として機能させながら次の加工を行うことができる。このように、ガイドパッド３００を別の新たなガイドパッド３００と取り換えることなく、少なくとも３回の穴加工を行うことができるので、ガイドパッド３００を長期間に亘って使用することができる。

１つのガイドパッド３００に３つのガイド部を設けたことの別の効果について説明する。図５を参照しながら説明したように、ガイドパッド３００は、正三角形の各頂点に平坦な面取りを施し、六角形としたような形状を有している。その結果、当接面３１０から１つのガイド部に向かって（つまりチャンファ部３３０側に向かって）伸びる側面３４０（第１側面）と、その両隣にある側面３５０（第２側面）との間のなす角度は、９０度よりも大きくなっている。換言すれば、側面３４０の両隣にある側面３５０同士の距離は、当接面３１０側から中心軸ＡＸ２側に行くに従って次第に大きくなっている。

図２に示されるように、ボディ１００には、側面３５０と対向する対向面１１５が設けられている。対向面１１５は、凹部１１４の内壁面の１つである。対向面１１５は、１つの凹部１１４において２つ設けられており、それぞれが、ガイドパッド３００が有する側面３５０と対向している。ガイドパッド３００の形状に合わせて凹部１１４及び取り付け座１１３が形成されている結果として、それぞれの対向面１１５同士の距離は、先端側から後端側に行くに従って次第に大きくなっている。ボディ１００の先端においては、対向面１１５の間は互いに離間しており、凹部１１４は先願側に向けて開放されている。

例えば特開２０１５－７７６７９号公報に記載されたガイドパッドのように、全体の形状が略長方形である場合には、一対の対向面１１５は互いに平行となる。この場合、ガイドパッドの脱着作業のために螺子３７０を取り外すと、ガイドパッドが先端側にスライドしてボディ１００から脱落してしまう可能性がある。

これに対し、本実施形態の穴加工用工具１０では、一対の対向面１１５が互いに平行となっておらず、上記のように先端側から後端側に行くに従って距離が大きくなるように配置されているので、ガイドパッド３００のスライドや脱落が生じることはない。このため、ボディ１００に対するガイドパッド３００の脱着作業等を容易に行うことができる。

本実施形態では、ガイドパッド３００において互いに隣り合う一対の側面（３４０，３５０）同士のなす角度が、いずれの箇所でも９０度よりも大きくなっている。従って、ガイドパッド３００が有する３つのガイド面３２１のうち、いずれのガイド面３２１を先端側に向けた状態においても、上記のような脱落防止の効果を得ることができる。

尚、本実施形態では、ガイドパッド３００の片面（露出面３２０）にのみ３つのガイド面３２１が設けられているが、ガイドパッド３００の両面のそれぞれに、３つのガイド面３２１が設けられている構成としてもよい。この場合、２つある露出面３２０のうちいずれか一方が外周側に向くこととなるが、その反対側の露出面３２０は、取り付け座１１３に当接し「当接面３１０」として機能することになる。

第２実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態では、ガイドパッド３００の形状において第１実施形態と異なっている。図７に示されるように、本実施形態に係るガイドパッド３００では、ガイド部に向かって伸びる側面３４０の方が、その隣にある側面３５０に比べて、周方向に沿った長さが長くなっている。このような構成であっても、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。ただし、ボディ１００の対向面１１５によってガイドパッド３００の保持をしっかりと行うためには、第１実施形態のように、側面３５０の方を長く確保する構成の方が好ましい。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０：穴加工用工具、１００：ボディ、１１３：取り付け座、１１５：対向面、３００：ガイドパッド、３１０：当接面、３２０：露出面、３２１：ガイド面、３４０，３５０:側面、３６０：貫通穴、ＡＸ１：回転中心軸、ＡＸ２：中心軸。

Claims (3)

1. 穴加工用工具であって、
   ガイドパッドと、
   前記ガイドパッドが取り付けられる取り付け座、を有するボディと、を備え、
   前記ガイドパッドは、
   前記取り付け座に当接する当接面と、
   前記当接面とは反対側にある露出面に設けられ、加工時において穴の内面に当接するガイド部と、を有し、
   前記ガイド部は、前記露出面に３つ設けられており、加工時においては、３つの前記ガイド部うちの１つが前記穴の内面に当接するように構成されており、
   前記ガイドパッドの前記当接面から前記露出面に向かって伸びる側面のうち、
   前記当接面から１つの前記ガイド部に向かって伸びる前記側面を第１側面とし、
   前記第１側面と隣り合う前記側面を第２側面としたときに、
   前記第１側面と前記第２側面との間のなす角度が９０度よりも大きく、
   前記ボディには、前記第２側面に対向する対向面が設けられており、
   周方向に沿った前記第２側面の長さは、周方向に沿った前記第１側面の長さよりも長い、穴加工用工具。
2. 前記取り付け座は、前記ボディの回転中心軸に対して傾斜している、請求項１に記載の穴加工用工具。
3. 前記ガイドパッドのうち前記ガイド部を含む面は、前記ガイド部側に行くに従って前記当接面に近づくよう、前記当接面に対して所定角度だけ傾斜しており、
   前記取り付け座の、前記ボディの回転中心軸に対する傾斜角度は、前記所定角度に対応した角度である、請求項２に記載の穴加工用工具。

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