JPH0332506A - 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！ｌｌｆ］ この発明は、旋削加工において、被削材の内径ｔ′Ｉ［
Ｉ工を行う際に用いられろ中ぐりバイトに関ケろ。

［従来の技術］ 従来、この種の中ぐりバイトとして（よ、闘え（よ、第
８図ない１．第１０図、あろい（よ第１１図ないし第１
：、３図に示すように、先端の一四部にス〔Ｊ−アウェ
イチップ（以下、デツプと略称する。）１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置注状
の首部３と、この首１１；３の基端側に形成された略円
柱状のシャンク４とから１１ｆｆ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ｌは、平面呪略菱形をなすもので、
対向する二の角部に形成されたりｊ刃５のいずれか一方
か上記刃先部２の先端及び外周から突出された状態で上
記刃先部２にＰＦ脱自在に”７４’Ｔされている。

また、」二足首部３の直径ｄｌは、上記シャンク４の直
径ｄ、より小さく、ケなイつも、上記刃先ｊ１≦２と同
一径（第８図）、若しくは刃先部２よＱら小径（第１１
図）に設定され、より具体的には、上記刃先部２の／ヤ
ンク袖線方向からの正面視におけるシャンク軸線Ｏから
デツプＩ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■
のずくい面６と略面−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ｌの切刃５で披０１０４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
やシャンク４の取付障１性の向上を図ることによってび
びり振動の振幅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が
期待した程減少せず、その効果に一定の限界が存在する
という問題があった。また、超硬合金の多用により原料
コスト力〈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性能に侵れる中ぐ
り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、この発明の中ぐりバイトは
、首部を、上記シャンク軸線と直交する方向の断面視に
おける断面形状が、上記シャンクの上記断面視における
断面円弧と同軸の円弧をなす軸状に形成し、この首部の
上記断面視における断面積を、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内で、当該首部の先
端から基端に向かうに従って漸次減少させたものである
。

［作用コ 上記構成によれば、首部よりもシャンクの断面積が小さ
くなるので、当該中ぐりバイトを工作機械に片持ち支持
の状態で装着した際に支持端側となるシャンク側の剛性
が、首部の先端側よりも低下し、全体の構造が、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８い柔軟構造となる。

ここで、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連れて減少するから
、切削抵抗の変動に伴って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
質量に応じて異なる振動が生じ、これらが互いに打ち消
し合うことによってびびり振動の成長が阻止される。

加えて、上記構成によれば首部の断面積、ずなわち直径
が、首部の先端から基端に向かうに従って漸次減少する
ため、切削時における被削材の穴部内壁と首部外周面と
の径方向の隙間は、加工が進行するにつれて、すなわち
、首部が被削材の穴部に深く挿入されるにつれて漸次周
方向全長に渡って拡大する。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
工面の随傷や切刃の欠損等の事故が回避される。

［実施例］ 以下、第０図ないし第３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、本実施例の中ぐりバイトは、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及び略円柱状をなすシャンク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成形してなるもの
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、当該チップｌＯの側面
視（第３図）において、上記シャンク１３の軸線０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ｌＯ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ｌｌ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の
後端に臨む位置には、上記首部１２の先端外周面のチッ
プ１０に臨む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１
０ａと路面−に形成されている。

また、上記首部１２は、刃先１５１１に連なる先端から
上記シャンク１３に連なる基端へ向かうに従って漸次縮
径するテーバ軸状に形成されている。

この首部１２の上記シャンク軸線Ｏと直交する方向の断
面視における断面は、上記シャンク１３の上記断面視に
おける外周円弧と同軸をなす円形断面に形成されている
。

首部１２各部の直径ｄｔは、先端か上記刃先部１１基端
の直径ｄ。と同一に、また、基端が上記シャンク１３の
直径ｄｏと同一にそれぞれ定められている。そして、先
端から基端までの各部の直ｔＭ　ｄ　＋の変化率は、テ
ーバ率一定、すなわち、当該首部１２の先端からシャン
ク軸線０方向への距離に正比例して均一に減少させられ
ている。

この首ｗ１１．２の先端における直径ｄ。と基端におけ
る直径ｄｏは切削条件等に応じて適宜定められるが、先
端における直径ｄｏについては、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＃ｌＳに対して１．６Ｓ〜１．９８の範囲
か好ましい。直径ｄ。

が１．６Ｓ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あり、他
方直径ｄ。が１．９Ｓを超えると、首部Ｉ２が被削材の
穴部に挿入された際の首部！２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υト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、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か、上記切刃１
４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ｇが、上記距離Ｓに対して６Ｓ−１Ｏ８の範
囲となるように定めることが好ま〔い。距離Ｑが６８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Ｑがｌ
Ｏ８を超えると首部【２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、上記首部１２の基端と同
一径の円柱体の外周面に、当該シャンク１３の軸方向は
ぼ全長に渡って延びる切欠Ｆ！Ａ１．７を形成してなる
もので、図示せぬホルダに嵌装されて工作機械の工具把
Ｆ−＋ｆ部に装着されるようにｔヨっている。

以上のように構成された中ぐりバイトを用いて被削材の
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をホルダを介して工作機械の工
具把持部に装着し、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
記シャンク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、上記チップｌＯの切刃１４と被削材との間に
は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Ｉｔから首部１２を
介してシヤンク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１１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漸次均一に減少させて
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。

そして、本実施例の中ぐりバイトでは、首部Ｉ２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から首部１２の
基端にかけての部分には、各部の質量に応じて周波数が
異なる多様な振動が生じる。このため、これらの振動が
互いに干渉し合ってびびり振動の成長が阻止されるので
ある。

加えて、本実地例によれば首部１２の直径ｄ。

が、首部１２の先端から基端に向かうに従って漸次減少
させて形成されているため、切削時における被削材の穴
部内壁と首部１２外周面との径方向の隙間は、加工が進
行するにつれて、すなわち、０部１２が被削材の穴部に
深く挿入されるにつれて漸次周方向全長に渡って拡大す
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の排出性は、加
工深さが深くなってもなんら劣化せず、この結果、切屑
詰まりに上る加工面の損傷や切刃１４の欠損等の事故ら
生じない。従って、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。

なれ、以上の実施例においては、特にチップｌＯ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、ロウ付げによるもの、あるいは切刃からノヤンクま
でをすべて一体成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、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４図ないし第６図を参照して説明する。

第４図ないし第６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４図）における刃先部１１の先端部
とシャンク軸線Ｏとの交差位置の近傍から首部１２先端
外周而のチップ１０に連なる側に向かって、シャンク軸
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、上記チップすくい面１０ａ
と路面−をなす平坦な底面２１と、当該中ぐりバイトを
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
する壁面２２とからなるものである。

ここで、上記壁面２２の刃先部１１先端面における稜線
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Ｑｌは、上記距離Ｓに対して１．３　Ｓ
を超えない範囲に定められている。距離Ｑｌが１，３Ｓ
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、上記壁面２２の延在方向が上記シャンク軸線０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ｉ５゜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、他方傾斜角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面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９０゛〜１２０”の範囲に定められている。角度
βが９０″″に満たないとチップポケット２０の体積が
不足して切屑の排出性が劣化するおそれが生じ、他方角
度βが１２０゛を超えると刃先部１１先端の肉厚が不足
して刃先部１１の剛性か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で生成される切屑か壁部２２に案内されて逐次
首部１２の外周面側に排出されるので、上記実施例の中
ぐりバイトと比較して切屑排出性がより一層向上して切
削能率が向上する。

加えて、本変形例によれば、刃先部１１のデツプ１０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ｌ！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【ｌ
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ｔｌの変
形が減少し、この結果、切刃１４の高さの変化か小さく
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＠
１７、これを第７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［Ｉ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ｍＬと
シャンク径Ｄ（第１図におけるｄ、）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Ｉ
ノベル、仕上げ面の面粗度、真円度の測定と、仕上げ而
の目視評価を行った。

この結果を第１表に示す。

■比較例・・・・・・第！Ｌ図ないし第１３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、突出量りとシャン
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
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。

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４ｋＨｚ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が多いためである。

また、実験例及び比較例における上記Ｌ　／　Ｄ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法、被削材の材質及
び寸法、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 ・・・・・・比較例 ・刃先部基端の直径ｄｏ・・・・・・実験例・・・・・
・比較例 ・シャンク直径ｄ、　　・・・・・・実験例・・・・・
・比較例 ・被削材の穴径Ｄｗ・・・・・・ｆ８ｍｍ・被削材の穴
深さｄつ・・・・・・２０ｍｍ・被削材材質＝・＝−！
９０Ｍ４４０（、硬度１（Ｒｃ２Ｂ）・送り速度・・・
・・・７０　ｍ／　ｍｉｎ。

・送りＷｔ　・−・・−Ｏ、ｔ　＋ｙｕ＋＋／　ｒｅｖ
。

・切り込みｆｆ１ａ・・・・・・０．５ｎｎｔｌ１ｍ ｌｌ１ｍ １４．５ｍｍ １５ｍｍ ２ｍｍ １２ｍｍ 以下余白 第 １ 表 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、真円度が向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、シャンク側の
剛性が首部先端側よりも低下して全体が柔軟構造となり
、しかも首部の断面積がシャンクに向かうにつれて漸次
変化するため、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側に伝達される間に多様
に変化して首部の各部に異なる振動が生じ、これらの振
動が互いに打ち消し合ってびびり振動の発生が効果的に
抑制される。

加えて、本発明の中ぐりバイトによれば、加工の進行に
伴って首部の外肩部と被削材の穴部内壁との隙間が首部
の周方向全長に渡って拡大するため、加工深さが増加し
ても切屑の排出性が劣化しない。

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秦する
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一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Ｉ矢視図、第
３図は第１図における■矢視図、第４図ないし第６図は
上記実施例の変形例を示す図で、第４図は平面図、第５
図は側面図、第６図は第４図中ＩＩ［−ＩＩＩ線におけ
る断面図、第７図は実験例における切削形態を示す図、
第８図ないし第１０図は従来例を示す図で、第８図はそ
の平面図、第９図はその正面図、第１Ｏ図はその側面図
、 第１１図ないし第１３図は他の従来例を示す図で、第１
１図はその平面図、第１２図はその正面図、第１３図は
その側面図である。 １０・・・・・・スローアウェイチップ、１１・・・・
・・刃先部、 ２　・・・ ・・首部、 °シャンク、 切刃。

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
   における断面形状が、上記シャンクの上記断面視におけ
   る断面円弧と同軸の円弧をなす軸状に形成し、この首部
   の上記断面視における断面積を、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、当該首部の先
   端から基端に向かうに従って漸次減少させたことを特徴
   とする中ぐりバイト。