JPH0332505A - 中ぐりバイト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、旋削加工において被削材の内径加工を行う
際に用いられる中ぐりバイトに関する。

［従来の技術］ 従来、この種の中ぐりバイトとしては、例えば、第１１
図ないし第１３図、あるいは第１４図ないし第１６図に
示すように、先端の一側部にスローアウェイチップ（以
下、チップと略称する。）ｌが装着された刃先部２と、
この刃先部２の基端側に形成された円柱状の首部３と、
この首部３の基端側に形成された略円柱状のシャンク４
とから概略構成されてなるものが知られている。

ここで、上記チップ１は、平面視略菱形をなすもので、
対向する二の角部に形成された切刃５のいずれか一方が
上記刃先部２の先端及び外周から突山された状態で上記
刃先部２に着脱自在に装着されている。

また、上記首部３の直径ｄｌは、上記シャンク４の直径
ｄ、より小さく、すなわち、上記刃先部２と同一径（第
１１図）、若しくは刃先部２よりも小径（第１４図）に
設定され、より具体的には、上記刃先部２のシャンク軸
線方向からの正面視におけるシャンク軸線Ｏからチップ
１の切刃５までの距離Ｓに対して１．４ｓ以下に定めら
れている。

さらに、上記刃先部２には、上記切刃５で生成される切
屑を滞りなく排出させるためのチップポケット７が形成
され、このチップポケット７の先端側は、上記チップＩ
のすくい面６と路面−とされている。

このように構成された中ぐりバイトを用いて被削材の内
径加工、すなわち、被削材にあらかじめ形成された穴部
を拡径するには、まず、シャンク４を図示せぬホルダを
介して工作機械の工具把持部（例えば、旋盤の心押台）
に装着する一方で、上記被削材を、工作機械のワーク把
持部（例えば、旋盤のチャック）に、その穴部の軸線が
上記シャンク４の軸線Ｏと平行方向を向くように装着す
る。

そして、上記被削材をその穴部の軸線回りに回転させつ
つ、上記工作機械の工具把持部とワーク把持部との間に
上記シャンク４の軸線方向の相対運動を与えて上記刃先
部２及び首部３を上記被削材の穴部に挿入してゆくこと
により、チップ１の切刃５で被削材の穴部を切削して所
定寸法に拡径してゆく。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述した従来の中ぐりバイトを用いた内径加
工においては、中ぐりバイトの刃先部２及び首部３が工
作機械の工具把持部から突出したいわゆる片持ち支持の
状態で切削が行われるため、切削中に、上記刃先部２か
ら首部３にかけての部分にびびり振動が極めて生じ易く
、このため、切削面の面粗度の劣化や切刃の欠損等の事
故を招き易いという欠点があった。

このような欠点を解消せんとして、従来より、首部３と
シャンク４とを超硬合金で一体化して刃先部２とロウ付
けしたり、あるいは首部３の直径ｄｌに比してシャンク
４の直径ｄｌをなるべく大きく形成するなど、工具剛性
や／タンク４の取付剛性の向上を図ることによってびび
り振動を押さえ込もうとする試みかなされていた。しか
しながら、これらの手段では、剛性がある一定限度を超
えるともはや剛性を向上させてもびびり振動か期待した
程減少せず、その効果に一定の限界が存在するという問
題かあった。また、超硬合金の多用により原料コストか
著しく上昇するという欠点もあった。

この発明は、このような背景の下になされたもので、従
来とは異なる新規な構造を有した防振仕能に優れる中く
リバイトを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、この発明の中くりバイトは
、首部を、シャンク軸線と直交する方向の断面視におけ
る断面積が、該首部の先端から基端に向かうに従って漸
次上記シャンクの上記断面視における断面積を下回らな
い範囲で減少し、かつ、上記切刃側の外周部に該首部の
先端から基端に向かうに従って漸次上記シャンク軸線側
に近接する逃げ面を有する軸状に形成したものである。

［作用］ 上記構成によれば、首部のシャンク軸線と直交する方向
の断面積が首部の先端から基端に向かうに従って減少す
るため、シャンク側の剛性が首部先端側よりも低下し、
全体の構造は、各部の質量、あるいは剛性（換言すれば
バネ定数）に応じて異なる振動か発生し易い柔軟構造と
なる。

ここにおいて、上記構成によれば首部断面積の変化に伴
って首部各部の質量がシャンクに向かうにつれて減少す
るから、切削抵抗の変動に伴って刃先部に生じた振動は
一様に伝達されず、刃先部から首部の基端にかけての部
分には、各部の質量に応じて周波数の異なる振動か生じ
る。さらに、首部の切刃側の外周部に、該首部の先端か
ら基端に向かうに従って漸次シャンク軸線に近接する逃
げ面が設られているために、首部の軸心位置が先端から
基端に向かうにつれてシャンク軸線から漸次離間し、こ
のため、振動の伝達方向もシャンク軸線方向に揃うこと
なく逐次変化する。このため、切削抵抗の変動に伴って
刃先部に振動が生じても、首部の各部に周波数や位相が
異なる振動か生じて互いに干渉し合うこととなり、この
結果、びびり振動の成長が阻止される。

加えて、逃げ面を設けたことにより、首部を被削材の穴
部に深く挿入するにつれて、すなわち、加工が進行する
につれて、首部外周面の切刃に連なる側と被削材の穴部
内壁との間の隙間が漸次拡大する。このため、切刃から
首部外周側に排出される切屑は、上記隙間を介して穴部
から容易に排出されることとなり、この結果、特に加工
深さが深い場合の切屑排出性が向上して切屑詰まりによ
る加工面の損傷や切刃の欠損等の事故が回避される。

［実施例］ 以下、第１図ないし第５図を参照して、本発明の詳細な
説明する。

第１図に示すように、本実施例の中ぐりノくイトは、先
端の一側部にチップ１０が装着された刃先部１１の基端
側に、首部１２及び略円住状をなすシャンク１３が順次
形成されてなるものである。

第１図ないし第３図に示すように、上記チップ１０は、
超硬合金を平面視略菱形をなす板状に底形してなるもの
で、対向する二の角部に形成された切刃１４のいずれか
一方が上記刃先部１１の先端及び外周から突出された状
態で、かつ、そのすくい面１０ａに正のすくい角が与え
られた状態で刃先部１１に着脱自在に装着されている。

そして、上記切刃１４の高さは、当該中ぐりバイトの側
面視（第３図）において、上記シャンク１３の軸線Ｏと
ほぼ同一高さに定められている。

上記刃先部１１は、円柱体の一部に、当該中ぐりバイト
の先端及び上方に向かって開口するチップポケット１５
が形成されてなるものである。

このチップポケット１５は、上記チップ１０のすくい面
１０ａに沿って成長する切屑を滞りなく排出するための
もので、その壁面は、上記シャンク１３の軸線Ｏとほぼ
同一の高さに設定された先端部から刃先部１１の基端に
向かうに従って漸次上方に傾斜する傾斜面状に形成され
ている。また、チップポケット１５の上記チップ１０後
端に臨む位置には、上記首部１２の先端外周面のチップ
ｌＯに連なる側に開口するぬすみ部１６が形成され、こ
のぬすみ部１６の底面１６ａは、上記チップすくい面Ｂ
ｏａと路面−に形成されている。

上記首部１２は、シャンク軸１ｊｉＩＯと直交する方向
の断面視における断面積が、該首部１２の先端から基端
に向かうに従って漸次シャンク１３の上記断面視におけ
る断面積を下回らない範囲で減少する略円柱体であって
、そのチップ１０に連なる側の外周部に、該首部１２の
先端から基５：ｆ：に向かうに従って漸次上記シャンク
軸線Ｏに近接する逃げ面１７を有してなるものである。

この首部１２先瑞の上記断面における外周円弧の直径ｄ
ｌは、切削条件等に応じて適宜窓められるが、上記刃先
部１１のシャンク軸線方向の正面視におけるシャンク軸
線Ｏから切刃１４までの距ｉｎ　Ｓに対して１．６３−
１．９３の範囲が好ましい。

直径ｄｌが１．６８に満たないと後述する質量変化によ
るびびり振動の回避効果が十分に発揮されないおそれが
生じ、他方直径ｄ、が１．９Ｓを超えると、首部１２が
被削材の穴部に挿入された際の首部１２の先端外周面と
上記穴部内壁との間の隙間が不足して、上記チップポケ
ット１５から首部１２の周面を経由して排出される切屑
の排出性が悪化するおそれが生じるからである。

また、上記逃げ面１７は、首部１２をシャンク軸線Ｏと
斜めに交差する方向に旋削することによって形成されて
おり、その具体的な形成手順は以下の通りである。

すなわち、逃げ面ｉ７の形成にあたり、まず第４図（ａ
）に示すように、シャンク１３の先端に該シャンク１３
よりも大径でかつ同軸の円柱状の首部１２８を形成する
。そして、第４図（ｂ）に示すように、首部１２ａをシ
ャンク軸線Ｏと平行な回転軸Ｏｌの回りに回転させつつ
、首部１２ａの回転軸Ｏｌとシャンク軸線Ｏを挟んで反
対側の外周面にバイトＢを当接させ、このバイトＢを上
記回転軸Ｏｌに対して任意の角度θで交差する方向に送
り出す。これにより、首部１２の外周部が、第４図（ｂ
）に斜線部で示すごとくバイＩ−Ｂの送りに伴って漸次
シャンク軸線○側に削り込まれて逃げ面１７が形成され
、同時に断面積が漸減する首部１２が形成される。

ここで、上記逃げ面１７の稜線１７ａがンヤンク軸線Ｏ
に対してなす傾斜角θは、首部１２の全長、直径等に応
じて適宜定めて良いが、少なくとも１０以上確保するこ
とが１ましい。傾斜角θが１０に満たないと、後述する
軸心位置の変化が十分でなく、びびり振動の回避効果が
損なわれるおそれが生じるからである。また、傾斜角θ
の設定にあたっては、首部１２の基端における断面積、
すなわち、第５図に示すように、首部１２のシャンク軸
線Ｏと直交する断面において、首部１２の外周面に沿っ
て描いた外周円弧Ｒで囲まれる部分の面積から、上記旋
削加工によって除去される部分の面積を差し引いた面積
が、シャンク１３の断面積を下回らない範囲に規制する
必要がある。

また、上記首部１２の長さは、切削対象となる被削材の
穴部の軸方向の長さに応じて適宜定められるが、上記切
刃１４の先端から首部１２の基端までのシャンク軸線方
向における距離Ｑが、上記距離Ｓに対して６８〜ＩＱｓ
の範囲となるように定めることが好ましい。距離Ｑが６
８に満たないと全体を柔軟構造としたことによる防振効
果が十分に発揮されないおそれが生じ、他方、距離ｅが
１Ｏ８を超えると首部１２の切削抵抗による静的撓みが
大きくなり過ぎて加工精度が劣化するおそれが生じるか
らである。

そして、上記シャンク１３は、円柱体の外周面に、当該
シャンク１３の軸方向はぼ全長に渡って延びる切欠部１
８を形成してなるもので、図示せぬホルダに直装されて
工作機械の工具把持部に装着されるようになっている。

以上のように構成された中ぐりバイトを用いて被削Ｈの
内径加工を行うには、上述した従来の中ぐりバイトと同
様に、上記シャンク１３をホルタを介して工作機械の工
具把持部に装青し、この後、工作機械のワーク把持部に
把持された被削材をその穴部の軸線回りに回転させつつ
、上記工作機械の工具把持部とワーク把持部との間に上
記シヤンク１３の軸線方向の相対運動を与えて上記刃先
１１及び首部１２を上記被削材の穴部に挿入してゆくこ
とにより、チップ１０の切刃１４で被削材の穴部を切削
して所定寸法に拡径してゆく。

このとき、刃先ｉｌｌには、上記チップ１０の切刃１４
と被削材との間にかかる切削抵抗の変動に伴って振動が
発生する。この場合、上述した従来の中ぐりバイトのよ
うに全体の剛性が高いものでは、全体が一つの剛体とし
て振動するため、切削抵抗の変動に起因する振動が刃先
部１１から首部１２を介して／ヤング１３まで一様に伝
達されて、中ぐりバイトにおける上記工作機械の工具把
持部から突き出された部分、すなわち、上記刃先部２か
ら首部１２にかけての部分（以下、突き出し部分と略称
する。）にびびり振動が生じる。

ところが、本実施例の中ぐりバイトにおいては、首部１
２の外周部に逃げ面１７を形成することにより、首部１
２のシャンク軸線Ｏと直交する方向の断面積を首部１２
の先端から基端に向かうに従って減少させているため、
シャンク１３側の剛性が首部１２の先端側よりも低下し
、全体の構造は、各部の質量、あるいは剛性（換言すれ
ばバネ定数）に応じて異なる振動が発生し易い柔軟構造
となる。

しかも、本実施例の中ぐりバイトでは、０部１２の断面
積の変化に伴って首部１２各部の質量がシャンク１３に
向かうにつれて漸次減少するから、刃先部１１に生じた
振動は一様に伝達されず、刃先部１１から前部１２の基
端にかけての部分に、６部の質量に応じて周波数の異な
る振動が生じる。

さらに、本実施例の中くリバイトでは、逃げ面１７を形
成したことにより、首部１２の軸心が当該首部１２の先
端から基端に向かうにつれてンヤング軸線Ｏから漸次離
間してゆくため、振動の伝達方向ら／ヤンク軸線Ｏの方
向に揃うことなく違法変化する。このため、切削抵抗の
変動に伴って刃先部１１に振動が生じても、首部１２の
各部に周波数や位相が異なる振動が生じて互いに干ルし
合うこととなり、この結果、びびり振動の１戊長が阻止
されるのである。

加えて、本実施例によれば首部１２の外周面のうちでチ
ップ１０に連なる側に逃げ面１７が形成されているため
、首部１２を被削材の穴部に深く挿入するにつれて、す
なわち、加工が進行するにつれて、首部１２外周面のチ
ップｌＯに連なる側と被削材の穴部内をとの間の隙間が
漸次拡大する。

このため、チップポケット１５のぬすみ部１６を介して
首部１２の外周側に排出される切屑は、上記隙間を介し
て穴部から容易に排出されることとなり、この結果、特
に加工深さが深い場合の切屑排出性か向上して切屑詰ま
りによる加工面の損傷や切刃１４の欠損等の事故が回避
され、上述のびびり振動回避効果と相まって、常に良好
な仕上げ而を得ることができる。

なお、以上の実施例においては、特にチップ１０を着脱
自在に装着しているが、本発明はこれに限るものではな
く、ロウ付けによるもの、あるいは切刃からシャンクま
でをすべて一体底形するものであっても当然に適用され
るものである。

また、上述した逃げ面１７の形成手順もあくまで一例を
示すものであり、これに限定されるものではない。例え
ば、第６図（ａ）に示すように、シャンク１３の先端側
に、シャンク１３から離間するにつれて拡径するテーバ
軸状の首部１２ａを形成し、ついで第６図（ｂ）に示す
ように、首部１２ａをシャンク軸線○と平行な回転軸Ｏ
ｔの回りに回転させつつ、首部１２ａの回転軸０．とシ
ャンク軸線０を挟んで反対側の周面にバイトＢを切り込
む。そして、バイトＢをシャンク軸線０と平行に送り出
すことにより、第６図（ｂ）に斜線部で示すごとく首部
１２ａの外周部が削り込まれ、シャンク軸線Ｏよりも回
転軸Ｏ３側に位置する外周部に逃げ面１７が形成される
。

さらに、刃先部１１のチップポケット１５の形状につい
ても、上記実施例のものに限るものではない。以下、そ
の変形例を第７図ないし第９図を参照して説明する。

第７図ないし第９図に示す変形例は、上記刃先部１１の
先端から首部１２の先端にかけての部分を、当該中ぐり
バイトの平面視（第７図）における刃先部１１の先端面
とシャンク軸線Ｏとの交差位置の近傍から首部１２先端
外周面のチップｌＯに連なる側に向かって、シヤンク軸
線Ｏと交差する方向に切り欠いてチップポケット２０を
形成したものである。

このチップポケット２０は、上Ｊ己チップすくい面１０
ａと路面−をなす平坦な底面２１と、当該中くリバイト
を平面視したときにシャンク軸線Ｏと交差する方向に延
在する壁画２２とからなるものである。

ここで、上記壁面２２の刃先部１１先瑞面における稜線
と底面２１との交点Ｐｌと、上記切刃１４との工具径方
向における距離Ｑ、は、上記距離Ｓにり・１して１．３
ｓを超えない範囲に定められている。距離Ｑ、が１．３
ｓを超えると、刃先部１１先端の肉厚が不足して、後述
する剛性向上効果が損なわれるおそれが生じるからであ
る。

また、上記壁画２２の延在方向が上記シャンク軸線Ｏに
対してなす傾斜角αは１５°〜４５°の範囲に定められ
ている。これは、傾斜角αが１５゜に満たないとチップ
ポケット２０のシャンク軸線方向における長さが長くな
り過ぎて首部１２の剛性が過度に損なわれるおそれが生
じ、他方傾斜ｆｔ＋αが４５°を超えると、チップすく
い面１０ａに沿って成長する切屑の成長方向と壁画２２
の延在方向とが交わる角度が大き過ぎて、首部１２の外
周側に切屑を円滑に案内できないおそれが生じるからで
ある。

さらに、チップポケット２０の上記壁面２２の延在方向
と直交する断面視における底面２１と壁面２２とのなす
角βは９００〜１２０°の範囲に定められている。角度
βが９０°にｌ萬たないとチツプポケツト２０の体積が
不足して切屑の排出性か劣化するおそれが生じ、他方角
度βが１２００を超えると刃先部１１先瑞の肉厚が不足
して刃先部１１の剛性が過度に損なわれるおそれが生じ
るからである。

このようなチップポケット２０によれば、チップすくい
面１０ａで生成される切屑が壁部２２に案内されて逐次
逃げ面１７側に排出されるので、上記実施例と比較して
切屑排出性かより一層改善されて切削能率が向上する。

加えて、本変形例によれば、刃先部１１のチップｌＯと
反対側の部分が切り欠かれずにリブ状に残されるので、
刃先部１１の先端を径方向全長に渡って切り欠いている
上記実施例のチップポケット１５と比較して刃先部１１
の断面積が増大して刃先部１１の剛性が増大する。この
ため、切刃１４にかかる切削抵抗に伴う刃先部１１の変
形が減少し、この結果、切刃１４の高さの変化が小さく
なって加工精度が向上するという効果を奏する。

［実験例〕 次に、実験例を挙げて本発明の効果を明らかにする。

■実験例・・・・・・上記実施例の中ぐりバイトを用意
し、これを第１０図に示すようにホルダｈを介して旋盤
に装着して被削材Ｗの穴部Ｈの内径加工を行った。

このとき、ホルダｈ端面から切刃１４までの突出ＩＬＬ
とシャンク径Ｄ（第１図におけるａｔ）との比Ｌ／Ｄを
３通り変化させ、各々の場合について、びびり音の音圧
レベル、仕上げ面の面粗度、真円度の測定と、仕上げ面
の目視評価を行った。

この結果を第１表に示す。

■比較例・・・・・・第１４図ないし第１６図に示す従
来の中ぐりバイトを用意し、旋盤に装着して内径加工を
行った。このとき、実験例と同様に、突出量Ｉ、とンヤ
ンク径りとの比Ｌ／Ｄを３通り変化させ、それぞれにつ
いてびびり音の音圧レベル、仕上げ面の面粗度、真円度
の１ｌｌｌ＋定と、仕上げ面の目視評価を行った。この
結果を第１表に示す。

なお、上記実験例及び比較例においてびびり音の音圧レ
ベルの測定周波数は４１（１−（ｚに設定した。

これは、通常の切削条件で中ぐり加工を行ったとき、４
ｋＨｚ近傍のびびり音が生じることか多いためである。

また、実験例及び比較例における上記Ｌ　／　Ｉ）の値
は、第１表に示すように設定した。さらに、実験例及び
比較例における中ぐりバイトの各部寸〆太、被削材の材
質及び１注、切削条件等は以下に示す通りである。

・シャンク軸線から切刃までの距離Ｓ ・・・・・・実験例　８■ 、・・比較例　８ｍｍ ・首部先端の直径ｄ。・・・・・・実験例　１４．５ｍ
ｍ・・・・・・比較例　１１．５＋ｎｍ ・／ヤンク直径ｄ、　　・・・・・・実験例　１２ｍｍ
・・・・・比較例　１２ｍｍ ・被削材の穴径り、・・・・・・１８ｍｍ・被削材の穴
深さｄ５・・・・・・２０ｍｍ・被削材材質・・・・・
・ＳＣＭ４４０（硬度ＨＲＣ２８）・送り速度・・・・
・・７０　ｍ／　ｍｉｎ。

・透りｆｆｉ　−−０、１ｍ＋ｓ／　ｒｅｖ。

・切り込みｍａ・・・・・・０５１ 以下余白 第１表から明らかなように、本発明の中ぐりバイトによ
れば、従来の中ぐりバイトよりもびびり振動の発生が効
果的に抑制されるので、切削中のびびり音が減少し、ま
た仕上げ面の面粗度、真円度が同上することが確認され
た。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、首部の断面積
がシャンク軸線方向において漸次変化し、さらには首部
の軸心位置もシャンク軸線に対して漸次変位するので、
切削抵抗の変動に起因して刃先部に生じる振動が首部を
介してシャンクまで伝達される間に多様に変化して首部
の各部に周波数や位相が異なる振動が生じ、これらの振
動が互いに打ちｔ肖し合ってびびり振動の発生が効果的
に抑制きれる。

加えて、本発明の中ぐりバイトによれば、加工の進行に
伴って首部外周の逃げ面と被削材の穴部内壁との隙間が
漸次拡大するため、加工深さが増加しても切屑の排山性
が劣化しない。このため、切屑詰まりに伴う加工面の損
傷や切刃の欠損が回避され、上述のびびり振動回避効果
と相まって、常に良好な仕上げ面が得られるという優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の−・実施例を示すもので
、第１図は平面図、第２図は第１図におけるｌ矢視図、
第３図は第１図における１、［矢硯図、第４図（ａ）、
（ｂ）は逃げ面の形成手順を示す図、第５図は第１図中
ＩＩＩ　−１ｍ線における断面図、第６図（ａ）、（ｂ
）は逃げ面の形成ト順の変形例を示す図、 第７図ないし第９図は上記実施例の変形列を示す図で、
第７図は平面図、第８図は側面図、第９図は第７図中［
１／−ＩＶ線における断面図、第１０図は実験例におけ
る切削形ｆ１キを示す図、第１１図ないし第１３図は従
来例を示す図で、第１１図はその平面図、第１２図はそ
の正面図、第１３図はその側面図、 第１４図ないし第１６図は池の従来例を示す図で、第１
４図はその平面図、第１５図はその正面図、 第１６図はその側面図である。 Ｏ スローアウェイチップ、１１ 刃先 部、１２　・・・・首部、１３・・・・・シャンク、１
４・・・・・切刃、１７・・・・・・逃げ面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　先端の一側部に切刃が設けられた刃先部の基端側に首
   部が形成され、この首部の基端側に軸状をなすシャンク
   が形成されてなる中ぐりバイトにおいて、 上記首部を、上記シャンク軸線と直交する方向の断面視
   における断面積が、該首部の先端から基端に向かうに従
   って漸次上記シャンクの上記断面視における断面積を下
   回らない範囲で減少し、かつ、上記切刃に連なる側の外
   周部に、該首部の先端から基端に向かうに従って漸次上
   記シャンク軸線側に近接する逃げ面を有する軸状に形成
   したことを特徴とする中ぐりバイト。