JP7355777B2

JP7355777B2 - 切削工具

Info

Publication number: JP7355777B2
Application number: JP2021061401A
Authority: JP
Inventors: 淳也小野瀬; 真由美猿山; 優策小瀧; 明浩大澤; 孝行紺野; 友也黒田; 京子田畑
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2023-10-03
Anticipated expiration: 2041-03-31
Also published as: US20220314340A1; CN115138918A; JP2022157276A; US11806797B2

Description

本発明は、回転されてワークを切削する切削工具に関する。

種々の部材を作成するために、切削工具を用いて、ワークが切削される。このとき、切削時に生じた切屑が、ワーク内に残留すると、部材の動作の障害となる可能性がある。通例、切削されたワークは溶剤等を用いて洗浄されるが、切屑の形状によっては、ワークの内部に引っ掛かる等して、洗浄によって除去され難いこともある。

このため、切屑の形状等を規制して、切屑の除去を容易とする切削工具が開発されている。例えば、特許文献１は、切削工具に、多数の微小縦長溝および／または突条を形成することによって、切屑をゼンマイ状に湾曲させる技術を開示する。しかし、この技術では、切屑の長さ自体を規制することは困難である。切屑が長尺になると、ワークから除去し難くなる。

特開平８－１２６９０４号公報

本発明は、切屑の細分化を図った切削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切削工具は、軸線を中心に回転される切削工具であって、すくい面と、切れ刃と、を有する切削刃部を備え、前記軸線を含む仮想平面に対して前記すくい面を平行に対向させたとき、前記すくい面は、前記仮想平面から前記切削工具の回転方向と逆方向にずれた位置に配置されている。

本発明によれば、切屑の細分化を図った切削工具を提供することができる。

実施形態に係る切削工具を表す図である。先端側から切削工具を見た状態を表す図である。先端側から切削工具を見た状態を表す図である。

以下、本発明の実施形態に係る切削工具１０を説明する。

図１に示す切削工具１０は、例えば、リーマであり、軸部Ｓ（Ｓａ～Ｓｄ）、および切削刃部１２（１２ａ～１２ｄ）を備え、軸線Ａ０を中心に回転されて、ワークＷを切削する。切削工具１０は、４種類の切削刃部１２ａ～１２ｄによって、ドリル等で開けた孔を４段階に拡張することができる。

切削工具１０の先端側Ｄおよび基端側Ｂは、図１に上下の矢印で示される。軸線Ａ０の方向を軸方向Ａとする。切削工具１０の径方向Ｒは、軸線Ａ０に直交する方向であり、軸線Ａ０から外周に向かう径方向Ｒを径方向外側Ｏ、外周から軸線Ａ０に向かう径方向Ｒを径方向内側Ｉとする。

４つの軸部Ｓ（軸部Ｓａ～Ｓｄ）は、軸線Ａ０に沿って順に接続される。軸部Ｓの各々には、軸線Ａ０を中心とする円周上に、間隔をおいて、４つの切削刃部１２（１２ａ～１２ｄ）が取り付けられる。すなわち、軸部Ｓａに４つの切削刃部１２ａが取り付けられ、同様に、軸部Ｓｂ等の各々に４つの切削刃部１２ｂ等が取り付けられる。

切削刃部１２ａは、すくい面１４ａ、先端面１６ａ、外周端面１８ａ、斜端面２０ａ、切れ刃２２ａ、および溝２４ａを有する。すくい面１４ａは、切削刃部１２ａがワークＷを切削したときに生じた切屑が通過する面である。先端面１６ａは、すくい面１４ａの先端側Ｄに位置する端面である。外周端面１８ａは、すくい面１４ａの径方向外側Ｏに位置する端面である。斜端面２０ａは、先端面１６ａと外周端面１８ａとの間に形成される端面である。

切れ刃２２ａは、すくい面１４ａと斜端面２０ａの境界に形成される。複数の溝２４ａは、すくい面１４ａ上に形成され、切れ刃２２ａに達する一端を有し、並列に配置されて、切れ刃２２ａに潤滑液を供給する。溝２４ａは、軸方向Ａに対して、先端側Ｄに行くにつれて径方向外側Ｏに向かうように、傾斜している。この結果、溝２４ａは、切削工具１０の回転によって生じる遠心力によって、より効果的に、切れ刃２２ａに潤滑液を供給できる。

本実施形態では、次のようにして、切屑とすくい面１４ａとの間の摩擦抵抗が軽減される。まず、すくい面１４ａに溝２４ａを設けることで、切屑とすくい面１４ａとの接触面積が低減されることで、摩擦抵抗が軽減される。また、溝２４ａを通る潤滑液が、切れ刃２２ａまで到達することで、切屑は、形成された時点から、すくい面１４との摩擦抵抗が低減される。

このように、切屑とすくい面１４ａとの間の摩擦抵抗が低減されると、次のように、切屑がカールされ、さらに分断される。すなわち、摩擦抵抗が低減することで、切屑はすくい面１４ａから離間して、新たに形成された切屑の新生面が酸化され易くなる。切屑は、新生面が酸化されることによって、屈曲され、カールする。そして、酸化の進行に伴って、切屑のカールの径は縮小し、それに伴って、切屑内の応力が大きくなる。この内部応力が、切屑の破断強度に至ることで、切屑は分断される。すなわち、すくい面１４ａとの摩擦抵抗が低減されることによって、切屑は、カールされ、且つ、分断され易くなる。

図２は、先端側Ｄから切削工具１０を見た状態を表す図である。軸線Ａ０を含む仮想平面Ｆを設定し、仮想平面Ｆに対してすくい面１４ａを平行に対向させている。ここで、仮想平面Ｆを基準として、切れ刃２２ａの芯高さＨが定義される。芯高さＨの絶対値は、仮想平面Ｆからの切れ刃２２ａ（すくい面１４ａ）の距離を意味する。また、芯高さＨの正負（プラス、マイナス）は、仮想平面Ｆおよび回転方向Ｃに対する、切れ刃２２ａの位置によって定まる。仮想平面Ｆに対して回転方向Ｃ側に切れ刃２２ａが位置するとき、芯高さＨはプラス（＋）である。一方、仮想平面Ｆに対して回転方向Ｃと逆方向側に切れ刃２２ａが位置するとき、芯高さＨはマイナス（－）である。

図２に示すように、本実施形態では、すくい面１４ａは、仮想平面Ｆから切削工具１０の回転方向Ｃと逆方向にずれた位置に配置されている。すなわち、切れ刃２２ａの芯高さＨはマイナス（－）である。すなわち、切れ刃２２ａは、いわゆる芯下がりの状態にある。後述のように、切屑を径方向内側Ｉに伸び易くするためには、芯高さＨは、例えば、－０．１ｍｍ～－０．７ｍｍとすることが好ましい。芯高さＨは、－０．２ｍｍ～－０．５ｍｍとすることがより好ましい。

図３は、先端側Ｄから切削工具１０を見た状態を表す図である。ここでは、仮想平面Ｆに対して、切削工具１０を回転方向Ｃに回転させ、すくい面１４ａの外側の辺（外周端面１８ａとの境界）が仮想平面Ｆに接した状態を考える。このとき、すくい面１４ａは、軸線Ａ０に向かうにつれて回転方向Ｃと逆方向にずれるように傾斜している。

切削刃部１２ａによる切削時を考慮すると、切れ刃２２によって形成された切屑は、すくい面１４ａの傾斜に沿って、径方向内側Ｉに伸び易くなる。この傾向は、図１に示す切れ刃２２ａの刃先角度θａを６０°より小さくすることで、より強めることができる。刃先角度θａは、軸線Ａ０に垂直な面に対する切れ刃２２ａ（斜端面２０ａ）の傾き（角度）を意味する。刃先角度θａは、４５°以下であることが好ましい。

図２および図３に示したように、切れ刃２２ａを芯下がり（マイナスの芯高さＨ）とすることで、径方向内側Ｉに伸びた切屑は、例えば、切削工具１０の軸部ＳあるいはワークＷに設けられた孔部の内壁Ｗａ等に当接して、破断、細分化され易くなる。すなわち、切屑が径方向内側Ｉに伸び続けると軸部Ｓ等に当接して、分断される可能性が高い。また、一旦、径方向内側Ｉに伸びた切屑の先端が径方向外側Ｏに戻ってくることもある。この場合、切屑はワークＷの内壁Ｗａに当接して、分断される可能性が高い。いずれにしても、少なくとも一旦は、切屑が径方向内側Ｉに伸びることで、切削工具１０またはワークＷに当接して、細分化される可能性が大きくなる。

これに対して、切屑が径方向外側Ｏに伸びると、切削工具１０およびワークＷ等に当接し難くなり、その結果、長尺化し易くなる。切屑は、切削刃部１２ａの最外周の近傍で形成されることが多いため、形成された切屑が径方向外側Ｏに伸びると、切削工具１０等に当接せず、長尺化する可能性が高い。

図１において、切削刃部１２ｂ～１２ｄも、切削刃部１２ａと対応する構成を有する。すなわち、切削刃部１２ｂは、すくい面１４ｂ、先端面１６ｂ、外周端面１８ｂ、切れ刃２２ｂ、および溝２４ｂを有し、斜端面２０を有しない。切れ刃２２ｂは、すくい面１４ｂと先端面１６ｂの境界に形成され、刃先角度θｂはゼロとなる。溝２４ｂは、軸方向Ａに沿って形成される。切削刃部１２ｃは、すくい面１４ｃ、先端面１６ｃ、外周端面１８ｃ、切れ刃２２ｃ、および溝２４ｃを有し、斜端面２０を有しない。切れ刃２２ｃは、すくい面１４ｃと先端面１６ｃの境界に形成され、刃先角度θｃはゼロとなる。切削刃部１２ｄは、すくい面１４ｄ、外周端面１８ｄ、斜端面２０ｄ、切れ刃２２ｄ、および溝２４ｄを有する。切れ刃２２ｄは、すくい面１４ｄと斜端面２０ｄの境界に形成される。本実施形態においては、刃先角度θｄは４５°よりも小さいものとする。

ここで、切れ刃２２ｂ、２２ｃ、および２２ｄは、切れ刃２２ａと同様、芯下がりの状態にあるものとする。この結果、切れ刃２２ｂ、２２ｃ、および２２ｄにおいても、切屑は径方向内側Ｉに伸び、切削工具１０あるいはワークＷに当接し、破断、細分化され易くなる。また、既述のように、刃先角度θｂ、θｃ、およびθｄは４５°より小さいことから、切屑が径方向内側Ｉに伸びる傾向は一層強くなる。

以上のように、本実施形態では、軸線Ａ０を含む仮想平面Ｆに対してすくい面１４を平行に対向させたとき、すくい面１４は、仮想平面Ｆから切削工具１０の回転方向Ｃと逆方向にずれた位置に配置されている。これにより、切屑を切削工具１０の径方向内側Ｉに向かって伸び易くなる。この結果、切屑が切削工具１０自体またはワークＷの内壁Ｗａに接触して、細分化され易くなる。

［変形実施形態］
本発明についての実施形態を説明したが、本発明は上記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範囲において、種々の改変が可能である。本実施形態では、切削刃部１２ａ～１２ｄ各々の個数を４としたが、１～３、または５以上としてもよい。

〔実施形態から得られる発明〕
上記各実施形態から把握しうる発明について、以下に記載する。

［１］切削工具（１０）は、軸線（Ａ０）を中心に回転される切削工具であって、すくい面（１４）と、切れ刃（２２）と、を有する切削刃部（１２）を備え、前記軸線を含む仮想平面（Ｆ）に対して前記すくい面を平行に対向させたとき、前記すくい面は、前記仮想平面から前記切削工具の回転方向と逆方向にずれた位置に配置されている。これにより、切れ刃によって形成された切屑がすくい面に沿って、切削工具の径方向内側（Ｉ）に向かって伸び易くなる。この結果、切屑が切削工具またはワークに接触して、分断され易くなる。

［２］前記仮想平面から前記すくい面までの距離は、０．１ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下である。切れ刃によって形成された切屑がすくい面に沿って、切削工具の径方向内側に向かって、より伸び易くなる。この結果、切屑が切削工具またはワークに接触して、分断され易くなる。

［３］前記すくい面には、前記切れ刃に達する一端を有し、並列して配置されて、前記切れ刃に潤滑液を供給するための、複数の溝が形成されている。これにより、切屑とすくい面との接触抵抗を低減し、切屑がカールし易くなる。

［４］前記軸線を中心とする円周に沿って配置される、複数の前記切削刃部を備える。これにより、複数の切削刃部によって、ワークを切削することができる。

１０…切削工具１２（１２ａ～１２ｄ）…切削刃部
１４（１４ａ～１４ｄ）…すくい面２２（２２ａ～２２ｄ）…切れ刃
２４（２４ａ～２４ｄ）…溝

Claims

軸線を中心に回転される切削工具であって、
軸方向の異なる位置に設けられた複数の軸部と、
すくい面と、切れ刃と、を有し、前記複数の軸部にそれぞれ設けられた複数の切削刃部と、を備え、
前記複数の軸部は、第１の軸部（Ｓａ）と、前記第１の軸部よりも基端側に設けられ且つ前記第１の軸部よりも大径の第２の軸部（Ｓｂ）と、前記第２の軸部よりも基端側に設けられ且つ前記第２の軸部よりも大径の第３の軸部（Ｓｃ）と、前記第３の軸部よりも基端側に設けられ且つ前記第３の軸部よりも大径の第４の軸部（Ｓｄ）と、を有し、
前記すくい面は、前記軸線と平行に形成された面であり、
前記すくい面には、前記切れ刃に達する一端を有し、並列して配置されて、前記切れ刃に潤滑液を供給するための、複数の溝が形成されており、
前記第１及び第４の軸部に設けられた前記切削刃部の前記複数の溝は、前記軸線に対して傾斜して形成され、
前記第１及び第４の軸部に設けられた前記切削刃部は、前記軸線と垂直な面に対して傾斜した斜端面（２０ａ、２０ｄ）を有し、
前記第２及び第３の軸部に設けられた前記切削刃部の前記複数の溝は、前記軸線に沿って形成され、
前記第２及び第３の軸部に設けられた前記切削刃部の前記切れ刃（２２ｂ、２２ｃ）は、前記軸線と垂直な面と平行であり、
前記複数の切削刃部の各々において、前記軸線を含む仮想平面に対して前記すくい面を平行に対向させたとき、前記すくい面は、前記仮想平面から前記切削工具の回転方向と逆方向にずれた位置に配置されている、切削工具。
請求項１に記載の切削工具において、
前記仮想平面から前記すくい面までの距離は、０．１ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下である、切削工具。
請求項１又は２記載の切削工具において、
前記軸線を中心とする円周に沿って配置される、複数の前記切削刃部を備える、切削工具。