JPH064205B2 - 穴明け加工方法 - Google Patents

穴明け加工方法

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JPH064205B2
JPH064205B2 JP63145266A JP14526688A JPH064205B2 JP H064205 B2 JPH064205 B2 JP H064205B2 JP 63145266 A JP63145266 A JP 63145266A JP 14526688 A JP14526688 A JP 14526688A JP H064205 B2 JPH064205 B2 JP H064205B2
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JP
Japan
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和彦 松岡
良克 森
敬次 半田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Toyota Motor Corp
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Toyota Motor Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/007Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor for internal turning

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Milling Processes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、径Dの工具を用いて最大穴径が2Dまでの
丸穴又は短辺1.0〜2Dの角穴加工を可能ならしめた穴
明け加工方法に関する。
〔従来の技術〕
穴明けに用いるドリルは、材質が異なるもの、ソリッド
構造のもの、先端部のみが超硬合金から成るもの、スロ
ーアウェイ式のもの、表面に硬質被覆層を設けたもの等
種々存在する。しかしながら、これ等のドリルによる穿
孔作業は、ドリルを軸心を中心にして回転させながら軸
方向に送りをかける方法でのみ行なわれている。また、
角穴の場合は、エンドミルで回転させながら、軸に直角
方向の送り(横送り)のみで加工する方法が採られてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の加工方法によると、丸穴の場合、得られ
る穴径はドリル径とほぼ等しくなる。従って、サイズの
異なる穴を種々加工するには、穴径に応じたドリルを種
々用意しておく必要があり、ユーザ側の経済負担が大き
くなるのは勿論、マニシングセンターにおいては、工具
マガジンに大きな保有能力が要求され、設備費も増加す
ると云う問題があった。
また、角穴の場合には、加工中常に外周部に半径方向内
方への圧縮力が断続的に作用するため、加工の安定性維
持の面から送りを高められないと云う問題があった。
さらに、角穴の加工を実公昭63−7455号公報に示
されるようなエンドミルで行うと、加工中の切削バラン
スがとれないため穴精度が高まらず、またこのエンドミ
ルは切り下ろし後に横送りするので、軸方向の有効刃長
が短かいもので深穴を加工する場合には、切り下ろし横
送りのパターンを繰り返す必要があり、さらに前切刃角
の小さいエンドミルではスラスト荷重が高まることもあ
って加工能率を高め難かった。
この発明の目的は、これ等の問題点を無くすことにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
この発明の穴明け加工方法は、スローアウェイチップで
構成される半径方向切刃を本体先端部に備え、その切刃
は工具軸と直角な線上から内端側が後退する方向を負と
して−5〜−15°の前切刃角を有し、かつ外周部に工
具軸と平行な線上からチップの後部側が工具軸に近づく
方向を負として0〜−1°のバックテーパを有している
工具を自転させつつ軸心が円又は角(コーナがRになっ
た角を含む)の軌道上を周回するように横移動させ、さ
らに、少なくとも最終周回の開始点にくるまでの軌道上
の周回運動中に軸方向に送りをかけ、上記工具の切刃長
さをl、直径をDとしたとき、2(D−l)〜2Dの範
囲の径を丸穴又は短辺が1.0〜2Dの範囲の角穴をワ
ークにあけるものである。
なお、自転と円軌道上の周回(公転)を組合せた動作
(いわゆるコンタリング)や、自転と角軌道上の周回を
組合せた動作、或いはそれ等の動作に軸方向の送りを加
えた動作(ヘリカル加工)は、NC制御のマニシングセ
ンター等で実施可能である。
〔作用〕
丸穴の加工では、第1図(a)において切刃長lが最大長
さ即ちD/2であるとすると、工具10の自転によりワー
クWに径Dの穴があく(これは加工誤差を無視した場
合)。
一方、l<D/2であると、自転のみによる穿孔や実公昭
63−7455号公報に述べられているような切り下ろ
し及びその後の横送りによる穿孔は不可能であるが、工
具10は実際には自転しながらφDの公転円11上を
移動しており、しかも軸方向に送りがかけられているた
め、φDの円の軌跡が螺旋状にワーク内に進入してい
き、従って、l<D/2であっても、ある位置での自転で
切残した部分を公転による移動で位置を変えた切刃によ
って切取ることができる。
このようにして穴を加工していくと穴径D=D+D
の穴Hが得られる。
なお、丸穴の加工可能な最大穴径はD1MAX=2Dで
あり、このときの公転円11の径はD=Dである。
一方、丸穴の最小穴径は、l<D/2{第1図(b)参照}に
おいて切刃の軌跡がφDの円内をくまなく埋めるため
には公転円11の最小径がD−2lでなければならない
ので、D1MIN=2(D−l)となる。
角穴加工では、第1図(c)に示すように、工具10を自
転させながら角軌道12上を周回させる。この場合、コ
ーナR付の角穴H′が得られるが、角軌道12の形状
は、その軌道のコーナを角ばらせるものと、コーナで公
転を組合せてRコーナにするものの2通りが考えられ、
従って、得られる角穴H′は、コーナR≧D/2で、短辺
Xが1〜2Dの範囲のサイズとなる。
なお、丸穴、角穴のいずれの加工においても、貫通穴で
あれば加工終了時まで軸方向の送りをかけるが、底のあ
る穴のときには、穴底面に送りによる傾斜が残さないよ
うにするため、最終回の軌道上の周回は、送りを停止さ
せて行なう。これから判るように、この発明の方法は、
貫通穴、底付き穴の両方の穴あけに有効である。また、
前切刃角が負の工具を用いるので加工中の振れや発熱が
少なく、また、その前切刃負を−5〜−15°にして切
込みと送りのバランスをとり、工具の周回と軸方向送り
(切込み)を同時進行させるようにしたので、効率的で
安定した加工が可能である。
〔実施例〕
先ず、第2図乃至第5図に、この発明に用いる工具の好
ましい形態を示す。
第2図及び第3図の工具10は、本体1の先端部に1個
のスローアウェイチップ2をクランプ3で締付けて取付
けたもので、切刃4の長さlはD/2に近い。一方、第4
図及び第5図の工具10は、2個のスローアウェイチッ
プ2を180°位置を変えて取付けたもので、切刃長lはD
/2よりも小さい。
これ等の工具は、加工中の振れ等を抑制するため、前切
刃角θを−5°〜−15°の負角にする。前切刃角が少
ないと工具軸心方向に働く推力が大きくなり、加工熱の
発生も大になる。従って、その加工熱の低減化の面から
も、θの値は前述の範囲に定める。
また、加工穴面の面粗度を高めるため、チップ2の外周
部に0〜−1°のバックテーパγを付すのが望ましい。
さらに、本体1の材料は、鋼、超硬合金を問わないが、
深穴用の長い工具は、本体1の全体又は先端部を除く部
分(図に鎖線で示す接合部5よりも後方部)を鋼に比し
てねじり剛性の大きい超硬合金で形成するのがよい。
このほか、本体1に、切削油又は圧搾空気の供給孔6を
設けておくことも、切屑の吹き飛ばしが可能になるた
め、好ましいことと云える。
また、スローアウェイチップ2のクランプは、第6図に
示すように、チップ2に傾斜面2aを設けてクランプ3
との接触面に、チップ2の2側面を本体1の対応した座
面に圧接させる方向の分力が生じるようにしてあり、こ
のことは、チップの強固な支持と交換性の大巾な向上に
つながる。即ち、例示の如き工具を用いて本発明のヘリ
カル加工を実施すると、スローアウェイチップに対して
半径方向内方、半径方向外方の両方向の押し力が作用す
るので、半径方向内向きの力に対向することのみを考え
た従来のクランプ方法では、締付力が不足してスローア
ウェイチップが動き、破損が発生する。しかし、例示の
如きクランプ方法にして支持力を高めれば、チップの破
損を回避できる。
さて、例示の工具のうち、第4図の鋼製工具、寸法諸元
は、D=40mm、θ=−10°、半径方向すくい角α=−3
°、軸方向すくい角+5°、l=16mm、シャンク径d=
50mm、L=200mm、L=100mmを用いてNC制御のマ
ニシングセンターで本発明による穴明けを実施した。チ
ップ2の材質はP30、被削材S50C(HB230)、加工穴
径60mm(公転円直径20mm)、深さ80mm、工具回転数(自
転)N=795rpm、切削速度V=100m/min、工具の回転方
向送りF=1,000mm/min、軸方向送り(fz)3mm/rev、の
条件で穿孔時間は2.1分/穴であり、 の式で求められる穿孔能率はP=47.4mm/minであった。
一方、通常の方法では60mm径の穴を加工する場合、D=
30mm、60mmの2本のドリルを使って先ず30mmの下穴をあ
け、次に、それを60mmに穴拡げするため、標準的な加工
条件の下では、D=30、D=60の各ドリルとも所要時間
は約1分で、穿孔時間の合計は約2分であったが、ドリ
ルの交換に約0.5分を費やしたため、総合的に見た穿孔
能率は本発明の方法に比べると約0.84倍であった。
なお、機械馬力が充分であるば、φ60を一気に加工でき
る。しかし、そのような能力の機械があれば、本発明で
は更に大径の穴を加工できる。
このように、本発明によれば、仮にD=40の工具を用い
たとすると、丸穴の場合φ84〜80mmの穴明けに、一方、
角穴においては、短辺が40〜80mmの穴明けに、それぞれ
同一工具で周回軌道の大きさを変えるだけで対応できる
ため、工具の使用本数が少なくて済み、また、そのため
に、マニシングセンターの工具マガジンの工具保有能
力、設備費が少なくて済み、さらに、工具交換の時間も
不要になるなどの多大のメリットが得られる。その上、
切屑はフライス特有の短いものとなり、その詰まりが皆
無となるため、切屑詰まりに起因したトラブルもなくな
る。このことは、上の穿孔試験において4kg/mm2の空気
を供給した結果、切屑が残らず吹き飛ばされることから
も確認された。
〔効果〕
以上述べたように、この発明では、自転する工具を円又
は角の周回軌道に沿って横移動させ、この状態で少なく
とも最終周回の開始点にくるまでは軸方向に送りをかけ
て所望サイズの丸穴又は角穴を加工するので、径の一定
した工具で丸穴の場合2(D−l)〜2Dまで、一方角
穴においては短辺が1.3〜2Dの穴サイズに対処でき、
かつ、同一工具を丸穴と角穴の両方に使用でき従って、
工具の使用本数、マシニングセンターの工具マガジンの
ストック能力、設備費が少なくて済み、工具の交換時間
も不要になる。また、切屑が良好に処理されるため、切
屑詰まりによるトラブルの発生がなく、さらに、前切刃
角が負の工具を用いたこと及び軌道上の周回動作を切り
下ろし後の横送りではなく、軸方向に送りをかけながら
の周回動作としたことによって穴面から工具に加わる半
径方向圧縮力が大巾に緩和され、なおかつ、上記前切刃
角を−5〜−15°にしたことによりスラスト力の低
減、発熱の抑制が計れるため、深い穴が安定して効率良
く加工でき、工具の寿命も延長されると云った多くの優
れた効果が得られる。なお、切削の安定性は、半径方向
切刃を本体先端に中心対称に設けた工具を用いる場合に
はより一層高まり、より高精度の穴明けが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図の(a)、(b)、(c)はこの発明の方法の原理を示す
平面線図、第2図はこの発明に用いる工具の一例を示す
側面図、第3図はその正面図、第4図は他の好ましい工
具を示す側面図、第5図はその正面図、第6図はチップ
クランプ部の断面図である。 1……本体、2……スローアウェイチップ、4……切
刃、6……切削油又は圧搾空気の供給孔、10……工
具、11……公転円、12……角軌道、l……切刃長、
D……工具径、D……加工穴径、D……工具の公転
円径、H、H′……加工穴、W……ワーク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 半田 敬次 兵庫県伊丹市昆陽北1丁目1番1号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特公 昭60−161(JP,B2) 実公 昭63−7455(JP,Y2)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スローアウェイチップで構成される半径方
    向切刃を本体先端部に備え、その切刃は工具軸と直角な
    線上から内端側が後退する方向を負として−5〜−15
    °の前切刃角を有し、かつ外周部に工具軸と平行な線上
    からチップの後部側が工具軸に近づく方向を負として0
    〜−1°のバックテーパを有している工具を自転させつ
    つ軸心が円又は角(コーナがRになった角を含む)の軌
    道上を周回するように横移動させ、さらに、少なくとも
    最終周回の開始点にくるまでの軌道上の周回運動中に軸
    方向に送りをかけてワークを加工することにより上記工
    具の切刃長さをl、直径をDとしたとき、2(D−l)
    〜2Dの範囲の径を丸穴又は短辺が1〜2Dの範囲の角
    穴をワークにあけることを特徴とする穴明け加工方法。
  2. 【請求項2】上記工具として、半径方向切刃を本体先端
    部に中心対称に備えるものを用いる請求項(1)記載の穴
    明け加工方法。
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