JPS58155112A - 環状穴アケ刃物 - 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】 本発明は環状穴アケ刃物に関する。

環状穴７ケ刃物を使用して穴を開ける場合、その切削歯
によシ工作物に円形の溝が形成され、該溝は刃物内部に
中央の円筒状の円板部（ｓｌｕｇ）を形成する。この種
の刃物は、上記円板部が１書内で結着するのを防止し、
同時に切削歯まで下方に延びる冷却水通路を刃物内に形
成する目的で、その側壁の内周面と円板部の外周面の間
に９間を浅すように構成されることが多い。刃物が肉薄
で円形の鋸刃の形状である場合には７本発明者の米国特
許第ｓ、ｓ　ｓ　ｅ、１１号に示されるように刃物の円
周の１以下で特定の切削歯を若干内方に曲折するり ことによシこの空間が得られる。しかし金属の薄板とは
異なり肉厚の金属の工作物に穴を開ける際には、刃物は
円形に湾曲した一方の形を採らず、棒材から加工されて
比較的肉厚の＠壁を形成される。その場合には、＠磯の
内周面に軸一方向のテーパを研削により形成することに
より、同側壁の内周面と工作物の円板部の間に隙間を設
けることが通常行われている。一般的に上記テーパは、
側壁の全長に対して約８．２　ｒｒｘｎ　（約ａ、ｏｏ
ｓインチ）とされる。

通常、環状穴７ケ刃物の強度は主として溝付きの側壁の
厚さによシ決定される。しかし切削性は、工作物に形成
される溝の幅が＠壁の厚さに応じて変化することから、
一般に側壁の厚さが増加するに従って低下する。ｔた、
加工により製造した環状刃物に関して鉱、その内周面に
軸線方向のテーパを附した場合、強度は側壁の最も薄い
部分により決定される。従って内周面にテーパを有する
環状刃物において、その側壁が切削歯部分で一定の厚さ
であれば、−壁の厚さは刃物の軸部端に向けて次第に減
少することになる。この理由から、比較的厚い加工物を
切削すべく構成された刃物に関しては、内周面にテーパ
を切削すること番こよシ刃物と円板部の間に所要の隙間
を得る仁とは実軸的ではない。

一方、刃物内における円板部の結着の間組は、刃物内面
にテーパを施したとしても完全には解消し得ない。これ
は、刃物が工作物内に進入するにつれて円板部が加熱に
よシ膨張するためである。

従って切削作業の終了時には、上記円板部のＩｌ佳は切
０１１歯部分における刃物側壁の内径より若干大きくな
っているのが普通で、その給米、刃物内で円板部の結着
を生じ、加えて切削歯を破損することも多い。

本発明の主たる目的は、加工によシ製造される環状穴ア
ケ刃物であシ、その側壁と中央の円板部の間に所望の隙
間を、実質的に上記９Ｍ槍の厚さを減少させることなく
全長に亙って形成し得る環状穴アケ刃物を提供すること
にある。

即ち本発明社、＠壁の外周面は刃物の回転軸−となる中
心軸線と同軸的であるが、その内周面は上記中心軸線に
対して偏心するように刃物を構成することによシ前記−
間を刃物と円板部の間に形成する、加工された環状穴ア
ク刃物を提供することを目的とする。この構成によれば
、刃物の外周面は該刃物の中心軸線と同軸的であるから
精確な穴を円滑に４ａ設できる。しかし内周面は刃−０
回転軸−に対して偏心しているため、工作物の円板部の
直径が前記偏心量の２倍に相当する量だけ刃物側壁の内
径よシ小さくなる。

本発明の他の目的は、刃物内周と円板部外周の間に所要
の前記隙間を生せしめるために、刃ｖＥ１ｍ４ＪＫ必要
な偏心量を設定する手段を提供することにある。

本発明の他の目的、特徴、及び利点は、以下の説明並び
に図面から明らかＫされよう。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図に本発明による環状穴アヶ刃物全体を符号１０で
示す。この穴アヶ刃物１ｏは軸部１２と本体部１４で構
成されている。刃物本体１４の形状は逆コツプ状とされ
、第２図に示すように上壁１６及び環状の貴４１！１１
１からなる。＃１１図乃至第ｓ回に示す１１Ｗ！１−の
下端には、６個の切削歯２Ｇが円周方向に間隔をおいて
形成されている。

また側ｍ１１の外周面には上記切削歯２０の間から上方
に延びる複数の螺ＩＩｌ婢２２が形成されている。図示
した刃物において、各切削＊２０の形状は実質的に本発
明者の米国再発行特許第２・、４１６号に示されたもの
と同一である。即ち各切削歯２０には、半径方向で内方
の内方刃部２４と半径方向で外方の゛外方刃部２・が設
けられ、各切削歯２０の内方刃部２４ｔ１刃物１・の回
転方向に関して外方刃部２・に対して前方にずれた位置
纂、ある。

上記内方刃部２４社、この刃部２４により生じた切粉を
前記螺旋溝２２内に外方に送る内方の溝２８の下端を一
定する。

一方前記軸部１２の外周面は、刃物１０の中心軸線ム鳳
　と高精度に同軸的となるように研削されている。望ま
しく杜軸１１１２の中心部に貫通孔３ｏｔ芽設し、軸ｓ
１２を保持したテーパに供給された冷却水を刃１！１１
０内を流下させて切削歯２０に至らしめ得るようにする
。

次に第８図を＃照して、本発明の最も１費な特値を説明
する。２ンド２！Ｓが一定する前記側壁１８の外周面は
中心軸線ム凰と高精度に、好適には公差が約±Ｏ＠　ｌ
＋圓（１００２インチ）で同軸的となるように研削され
ている。他方上記側壁１８の内周面は、軸線ム１と高精
度に、つま〕外周面の同等の公差以内で同軸的となるよ
うに研削されている。しかし、軸線ムｍＦｉ前記軸線ム
１から若干半径方向にずれている。実験によれば、切削
ｔＩＩ数を約５〜ｓ個とした刃物は、軸線ム謬を軸−ム
凰から少くとも約（１１３ｍｎ’（約０００５インチ）
とした場合に良好に作用することが判明した。

図中、この半径方向の軸線ム烏の軸線ムｌからのずれを
６で示す。また実験の結果、完成した穴の表面仕上げ、
非円形性、及び寸法精度に関しては、切１’ｊｌＪｆｉ
Ｍカ６〜１１個の場合、寸法・を約０．１３ｎｎ（約α
０Ｏ１ｉインチ）より小さくないものとするときに軟鋼
に対して最良の結果が得られることが判明した。

第２図及びａｇ３図において、前記軸線ム怠は軸線ムｌ
から右−にずれているものとして示されている。螺旋溝
２２は全て同一の深さまで研削されておシ、従って第３
図の左−の切ｆ’Ａｌ１１２０　＆が蛾も広く、これと
直径方向で対向する切削ｄＩＩ２０（１が最も狭い、そ
して、切削歯ｚｏｂ、２０ｏは、切削８２０ｍ！Ｄ順次
狭くナシ、切Ａｌ１６ｍ２０＠。

２０ｆは、切削歯２・ｄより順次広くなる。従って、刃
物１０の工作物内への進入に応じて中央に形成される円
板部１２に関していえば、その外向は半径方向で最内方
の刃部である切８１１＊２０＆のみによシ形成され、他
の刃部の内端は全て上記円板部３２の外面からｌｌｌ５
図に示すように半に方向で外方に離間している。−のよ
うに軸線ム１を軸線ムｌからずらすことによシ生じる弧
状空間ｓｓは、軸部１２内の貫通孔ｓＯから刃物１０の
切削歯２０まで下方に延びる良好な一方向通路として機
能する。加えて、切削歯２０が工作物Ｗの下面を貫通す
ると同時に中央の円板＠８２は、その外径が１１Ｗ！１
−の内径よシ前記寸法・の２倍に等しい１１ｆｅけ小径
であるから、刃物１０内部から自由に落下する。

以上説明した刃物１０によれば、その側壁ＩＳは理鹸上
、切削歯２０１の半径方向の内端と軸線方向で一致する
１總に沿ってのみ円板部３２に接することになる。実験
によれば、刃物１０と円板部３２の摩擦接触を絶対的な
蛾少限度とするには、側壁１・の内周面を若干のテーパ
を附して研削するのが望ましいことが判明した。但しこ
のテーノくは、１ｌＩＪＩ！１１Ｏ全長に対しては比較
的短いものとする。例えば、第２図に符号３４で示すテ
ーパは、符号３ｅで示す部分を終端とし、軸一方向には
約ない、このテーパｓ４の程度は、側４！１１の内周面
の直径が、前記した部分３６において刃物１０の下端よ
り約０１〜０．１１薗（約００＠４〜ｏｏｏｓインチ）
だけ大きいように設定している。換言すれば、テーパ全
体としては約ＯＯＳ〜Ｏ，ＯＩＩｎｖｎ（約０．００２
〜ｌｏｏｍ４ｙ？）ｉｉ度としテｔ／ｍル。

第３図に示した６個の切削歯を有する刃物１０について
、偏心量を約０．１８［ｌ（約ｏｏ＠ｓインチ）とし、
送シ速度を１回転当り約０．３ｍ（約００１２イ／？）
（１切削−当）約０．０１ｍｍ（約０００２インチ）〕
とすると、刃物１０は工作物Ｗ内に進入するにつれ、そ
の１回転の間に、第４図乃至第１０図に概略を示す切削
動作を行なう。

これらの図面において、ｔＦｉ１切削−当ヤの送プ速度
を示し、ｔは円板部ｓ２の外周面から切出される切屑の
半径方向の厚さを示す、また、各切削歯２０が切出す実
際の切屑を、各図面の下部に濃い実線で示し、前方の切
削歯２０が切出した切屑を、上記実線の上方に薄い破−
で示す。

刃物１０の切ＰＩＪＩＩｈ作が開始されると（第４図）
、切削歯２０＆は最も広い溝を形成し、これと直径方向
で対向する切削歯、２０　ｄは、深さは同一であるが最
も狭い溝を形成し始める。切削歯２０ｂＦｉ、同一の送
シ速度ｆで、しかし切削−２０＆より狭い幅で上記した
錦を深くしてゆく。同時に、切削歯２０ｂと直径方向で
対向する切削歯２ｉ・は、深さ株間−であるが、切削歯
２０１１が形成し始めた溝より若干広い−を形成する。

刃＄１０が工作物Ｗ内に送られつつ回転し続けると、切
削＊２０・。

２＠ｆ、２・１が、前方の狭い各切削歯によシ生じた円
板ｉ＠１３２の綱面から金属を取除き始め、空間ａｓを
形成し始める点がある。従って、第一図、第９図、第１
０図の左側に示すが、連続した切削歯２０ｅ、２０ｆ、
２０ａＫｊＬ円［ＩＭＩ１２０外周から切出された各切
屑の半、径方向で内側の直立部分は、順次嵩くなる。同
様の動作は、これら切削歯２０６．２Ｏｆ、２０＆が、
第６図、第６図、第７図に示す直径方向で反対側の位置
にあるときにも生じる。前述の通シ、円板部３２の仕上
げ面は、最も広い切Ｆｉｌｌ歯２０＆により形成される
。

以上の説明に基づけば、ｎを切削−赦とすると２・ １＝、　　　・。

の関係があり、同時に、ｈを円板部３２０周面から切取
られる切屑の直立部の高さとするとｈ＝ｎｆ の関係があることは明らかである。

６個の切削歯を有する第３図に示したような刃物で、偏
心量を約０．１８国（約（１００５インチ）、送シ速度
を１切削歯当シ約０．０　Ｉ　ｒｒｔｎ　（約０１１０
２インチ）とすれば、各切屑の軸一方向の厚さは約（Ｌ
Ｏ５ｍｎ（約ｏ、ｏｏｚイｙチ）、切削歯２ｏ＠。

２０ｆ、２０亀によシ生じた直立状の各切屑の半径方向
の厚さは約０．０４３ａｉｎ（ＦＩＧ、＠０１７（７チ
）となシ、直立状の該切屑の高さは順次、約０、１　ｔ
ｍ　（約０００４インチ）から約０．３　ｒｒｔｎ　（
約００１２インチ）だけ高くなる。これらの寸法関係を
第１１図の左側に、切屑の拡大図で示す、工作物が中炭
素鋼の場合、適当に鋭利な刃物であれば、この寸法範囲
の切屑を殆ど困難を生じることなく切出すことができる
。

上述した関係から、他の全てのパラメータを同一とすれ
ば、切削歯数の増加に伴い、切屑の半径方向の厚さが減
少し、高さは増加する。例えば、刃物の切削歯を６個に
代えて２０個とすれば、切屑の半径方向の厚さは約００
１３ｍｍ（００００＠インチ）に減少し、最大高さは約
１．０２ｎｍ（０，０４０インチ）に増加する。尚、比
較のため、そのような切屑を、第１１図の右貴に拡大図
で示す。

経験によれば、他のパラメータを一定とし、切削歯数を
増加させると、比較的大きい高さの切屑に起因して、刃
物に作用する半径方向のスラストが増大することと、中
央の円板部外周の切削歯数が増加することが、半径方向
で極めて薄い切屑を生じることの困難さと相俟って、刃
物全体を半径方向で歪ませる。この現象は、小型の工具
（例えば磁気ペース、及び他の移動可能なドリルユニッ
ト）に特にあてはｔシ、よシ剛性が高い非変形性の工具
（例えばドリルプレス、レース、及びフライス盤）につ
いては弱まる。しかし、刃物が半径方向で歪むと、その
空洞によシ刃物自身が、円板部を所期の小径に加工する
のではなく、上記円板上で案内される結果、刃物外周が
、中心軸線ム凰ではなく、偏心軸線ム漏を中心に回転さ
せられる。

これは、工作物の穴の直径を過大にする一方、円板部を
刃物の空洞部内で結着させることになる。

１切創ｔｍ当シ約Ｑ、　＠　ＯＳ　ａｎ　（０，００２
インチ）以下の送シ速度鉱非現実的、且非効率的である
。これは同時に、軟鋼等の金属を切削する場合、半径方
向の厚ｉｌｌ約約０．０２１ｏｎ＋（約ｏ、ｏｏｔイｙ
＋）以下の切屑を円板部外周から切出すのに、非常に鋭
利な３部を必要とする。ｔた、刃物がいかに鋭利であっ
ても、その刃部は軟鋼においてすら、約６０．８〜？６
．２ａｎ（２〜８インチ）を切−ｊした時点で純くなシ
、かなシ高く、半径方向の厚さが約０．０３１５１（約
０００１インチ）以下の切削を生じることが不可能とな
る。硬化された金属、例えばある棟のステンレス鋼の切
削に際しては、よシ広い切削歯に対する更に大きい内側
切屑荷重（１ｎｓｉｄｅ　ｃｈｉｐ　１ｏａｄ　）が要
求される０以上のことから、本発明者り実際上、円板部
３２の外周から切散られる切屑の半径方向の厚さを、約
０．０３ｍｍ（約０．００１インチ）以下にすべきでは
ない一結一した。従って、切削歯全体の半数が円板部の
外周面から切屑を生じている場合（第３図の切□１」１
２０ｅ、２０ｆ、２０＆）、偏心量を約０．１１ｏｉｍ
（約ｗｏｏｓインチ）とすると、刃物の切削歯数は約８
個以上とすべきではない、他方、刃物の切削歯が２０個
にもなり、この刃物が、切削歯の牛紋で円板部外周に切
目を生じるように研削されていれば、偏心量は約し２　
Ｉ　ｒｒｒｎ　（約００１０インチ）以下とすべきでは
ない。

必要な偏心量は、多数のより広い切削歯の内側の刃部を
半径方向で二誉取シすれば、必要な半径方向の内側切屑
荷重を１切削歯当シ約０．０２＆ｍｍ（約０００１イン
チ）に維持しつつ、最小のものとすることができる０例
えば、第３図の刃物１０の場合、偏心量を約０．１８ｎ
ｎ（約０００６インチ）とし、切削歯２０ｆの内端を、
切削歯２０・。

２１＆のみが円板部３２の外周に切込むように、半径方
向で二番取シすれば、これら切削歯２０６１２０亀が生
じる各切削の半径方向の厚さは、約０．０６４ｍｍ（約
０００２６インチ）となる、同様に、切削歯が２０＠の
刃物について、１個おきの切削歯の内縁を、５個の切削
歯のみが円板部外周に切込むように、半径方向で二番取
りすれば、それら５個の切削歯により生じる各切屑の半
径方向の厚さは、偏心量を約０．１３１ｍｍ（約ｏｏｏ
ｓインチ）とすれば、約０．０１ｍｍ　（幻０．００１
インチ）となる、ｔた、この偏心量に対し、切削歯を２
個おきに二番取りすると、半径方向の内側切屑荷重が２
倍になり、３個おきにすると、３倍になる。

実際問題として、製造機械で刃物を研削する観点からい
えば、切削歯のどの半数を広いものとするかを決定し、
それらの広い切削歯のうちＯＩ！＃定のものを二番取プ
するより、刃物全局に亙って一定間隔で配設された切削
歯の内端を半径方向に二番取シするほうが容易である。

本発明者の米国特許出願第３０８Ｊ１７号（１８１８１
年９月３１日）Ｋ開示されているが、刃物を冷却液なし
で使用する場合には、少なくとも、円板部外周面に切込
む広い切削歯の半径方向で内端を、これら切削歯の刃部
内端のすぐ後方で半径′）Ｊ河に二番取シすべきである
ことが判明している。つまシ、第１２図に示すように、
これら切′削歯は符号３８で示すように、内側刃部２４
の内端から円周方向で後方に延びた狭い余裕４０ｔ−残
すように、半径方向で外方に二番取りする必要がある。

これら余裕４０の円周方向の寸法は、約０．２ｓ〜１．
５２ｎｏ（１ｌＬ０１０−Ｑ、０　＠　０インチ）で、
望ましくは約０．８　ｍ　ｍｍ　（約００１ｓインチ）
とする、二番取り部３Ｉは、後方に嬌ばして次の溝２８
に連続させるとともに、その高さを、少くとも婢２１に
勢しく設定すべきである。

更に、内方刃部２４を円板部３２の外周に対して正の横
スクイ角（社ｄｅ　ｒａｋｅ叫１ｅ　）で、外方刃５Ａ
２１１を形成中の穴のａｍに対してゼロ乃至負の横スク
イ角でそ°れぞれ研削すれば、刃物１０が過大寸法の穴
を形成する傾向を最少限にし得ることも判明している。

これら刃部２４．２＠をそのように研削すると、広い内
方歯部の円板部外周から薄い切屑を切取る能力が向上す
ると同時に、外方一部２・の外端が穴の＠壁に半径方向
で外方に切込む傾向が蛾少限になる。第１２図には、外
方歯部２・を員の横スクイ角で示し、内方歯部２４を正
の横スクイ角で示している。

【図面の簡単な説明】

ｊｇ１図は本発明が関連する樵類の環状穴アケ刃物を示
す斜視図、纂２図は不＠明の一実施例による環状穴アケ
刃物を、工作物内部に進入した状態で示す断面図、第３
図は第２図３−３−の断面図、第４図乃至第１０図は、
第３図の刃物の各切削歯が工作智内に進入する際の切削
動作を示す概略図、第１１図は、偏心量は同一とし、切
削−のｌｉａを異らせた２１＃ＩＯ刃物を、切削の寸法
と形状に関して比較する概略図、第１２図は刃物の変形
例を示す要部端面・図である。 １０・・・・・・刃物、１２・・・・・・軸部、１４・
・・・・・本体、１８・・・・・・＠壁、２０・・・・
・・切削歯、２２・・・・・・螺旋溝、２４．２ｍ・・
・・・・刃部、２！・・・・・・２ンド、３０・・・・
・・貫通孔。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ホルダに係合させられ、自らの中心軸−を中
   心に回転する軸部を具え、この軸部の下端に逆コツプ状
   の本体部を設け、該本体部に、下端周囲に複数の切削歯
   を円周方向で間隔をおいて設けられた環状の側壁を形成
   し、刃物が回転して工作物内に進入すると、上記切削刃
   により、上記側壁の空洞部内の中央の円板部周囲に環状
   の溝を切るようにし、前記軸部の外周と、切削歯の外周
   が画定する円を、前記中心軸線と高精度に同心的とし、
   切削歯の内周が画定する円は、同軸線と平行で、若干半
   径方向に一定距離だけずれた軸線と高精度に同心的とす
   ることにより、前記側壁の一方の半周面側の切削歯が、
   他方の半周面側の切削歯よシ願次広くなるようにした環
   状刃物にして、中心軸線に対する前記軸−の半径方向の
   ずれを、広い前記切削歯の半径方向で内端により前記円
   板部の外周面から切取られる切屑の半径方向の厚さが、
   少くとも約０．０３ｎｏ（１０００インチ）となるよう
   に設定したことを特徴とする環状穴アケ刃物。
2. （２）　　前記両輪縁の半径方向の間隔を、広い切削歯
   によシ切取られる切屑の半径方向の厚さが、切屑の半径
   方向の厚さをｔ、刃−の切削歯の個数をｎ、前記ずれを
   ・とすると ｔ＝竺 で表わされるように設定したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の環状穴７ケ刃物。
3. （３）　　円板部の局面から切屑を切取る少くとも広い
   切削歯の半径方向で内端な、それらの刃部の内端から円
   周方向で後方に延びる狭い余裕を形成するように、半径
   方向に二番取如したことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の環状穴アケ刃物。
4. （４）一部の広い切削歯の刃部の半径方向で内端を、そ
   れらが円板部外周面から切屑を切取ることを防止するに
   十分なだけ、半径方向に二番域〕したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の環状穴アケ刃物。
5. （５）広い切削歯め刃部の半径方向で内端部に正の横ス
   クイ角を形成し、それら刃部の半径方向で外端部にゼロ
   乃至負の横スクイ角を形成し九ととを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の環状穴アク刃物。