JP2009050994A

JP2009050994A - 穴加工工具

Info

Publication number: JP2009050994A
Application number: JP2007222964A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Takiguchi; 正治滝口; Masaaki Hasegawa; 正昭長谷川
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2009-03-12

Abstract

【課題】切削工具のガイドブッシュによるガイド作用を最大限に確保しつつ、該ガイドブッシュによるバニッシュトルクを低減させて、加工精度を向上させることができる穴加工工具を提供する。
【解決手段】軸線Ｏ回りに回転される工具本体１２を有し、先端側に切刃部１４が形成されるとともに、後端側がシャンク部１３とされ、工具本体１２を案内するガイドブッシュ４１を介して切削工具４０に装着され、被切削材に予め形成された下穴に挿入されて下穴の内壁面を切削加工して加工穴を形成する穴加工工具において、切刃部１４の後端側に、軸線Ｏに垂直な断面において、ガイドブッシュ４１の内周壁面４１ａと摺接可能な外径の円周上に間隔を空けて配設される複数の円弧状の当接円周面３１と、当接円周面３１の間に配設されて円周の内側に凹むように形成されたクリアランス面３２とを有する被ガイド部３０を設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、被切削材に予め形成された下穴に挿入されて、下穴の内壁面を切削加工して所定の内径の加工穴を形成するリーマ等の穴加工工具に関する。

この種の穴加工工具としては、例えば特許文献１または特許文献２に記載されているような長尺円柱状のリーマが知られている。このリーマは、軸線回りに回転される長尺軸状をなす工具本体を有し、この工具本体の先端側に切刃部が設けられているとともに、後端側がシャンク部とされている。また、切刃部の外周には、軸線方向後端側に向かって延びる切屑排出溝が形成され、この切屑排出溝の工具回転方向前方側を向く壁面の外周側辺稜部に外周切刃が形成されているとともに、前期壁面の先端面外周側の辺稜部に先端切刃が形成されている。

このようなリーマは、工具本体が円筒形状をなすガイドブッシュを介して切削工具に装着されて使用されるものであり、この切削工具が工作機械等の主端軸に装着されて軸線回りに回転されるとともに、工具本体がガイドブッシュの内周壁面に案内されるようにして軸線方向先端側に送られて、被切削材の下穴、例えば、エンジンのシリンダーヘッドにおけるバルブのステムガイド穴に挿入され、この下穴の内壁面を切削して所定の内径の加工穴を形成するものである。
特開２０００−２６３３２８号公報特開２００７−０９８５１７号公報

ところで、前述したリーマにおいては、切削工具に装着された工具本体の切刃部後端側の外周面が、ガイドブッシュの内周壁面と全周に渡って摺接可能とされており、これにより工具本体の軸線方向先端側へのガイド性を確保し、加工穴の真円度や直進性などの加工精度を向上させている。しかしながら、切刃部の後端からシャンク部にかけては、工具本体の外周面とガイドブッシュの内周壁面との間に僅かなクリアランスが設けられているので、切刃部の後端側がガイドブッシュから抜け出たところで、このクリアランスの大きさの範囲で、切削工具の軸線と工具本体の軸線とが僅かにずれてしまい、加工時に工具本体の切刃部の外周切刃や先端切刃が触れを起こしてしまうため、ガイドブッシュによるガイド作用を完全に生かしきれず、下穴を精密仕上げするという穴加工工具本来の高精度の切削加工ができないという問題があった。

その一方で、切刃部先端側のガイドブッシュ内周壁面と摺接する部分を長くすると、このガイドブッシュとの摺接によるバニッシュトルクが大きくなり過ぎ、工具本体の折損を招くおそれがある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、ガイドブッシュによるガイド作用を最大限に確保しつつ、該ガイドブッシュによるバニッシュトルクを低減させて、加工精度と工具寿命とを向上させることができる穴加工工具を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、この発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係る穴加工工具は、軸線回りに回転される長尺軸状の工具本体を有し、先端側に切刃部が形成されるとともに、後端側がシャンク部とされ、前記工具本体を案内するガイドブッシュを介して切削工具に装着され、被切削材に予め形成された下穴に挿入されて下穴の内壁面を切削加工して加工穴を形成する穴加工工具において、前記切刃部の後端側には、前記軸線に垂直な断面において、前記ガイドブッシュの内周壁面と摺接可能な外径の円周上に間隔を空けて配設される複数の円弧状の当接円周面と、前記当接円周面の間に配設されて前記円周の内側に凹むように形成されたクリアランス面とを有する被ガイド部が設けられたことを特徴としている。

このような特徴の穴加工工具によれば、穴加工工具を切削工具に装着した際に、切刃部先端がガイドブッシュから抜け出ても、その後端側の被ガイド部の当接円周面がガイドブッシュの内周壁面に摺接するため、穴加工工具と切削工具との軸線を確実に一致させながら穴加工工具を軸線方向先端側にガイドすることが可能となる。

また、被ガイド部のクリアランス面が、軸線に垂直な断面において、当接円周面が位置する円周上から内側に凹むように構成されていることによって、ガイドブッシュの内周壁面と接触するのは当接円周面のみとなるため、穴加工工具の被ガイド部とガイドブッシュの内周壁面との接触面積を極力削減することができ、ガイドブッシュとの摺接によるバニッシュトルクを低減することが可能になる。

また、本発明に係る穴加工工具においては、前記当接円周面が、正三角形から正十二角形まで正多角形の頂点の位置に配設されていることを特徴としている。

例えば、当接円周面が被ガイド部の外周上に対向するように２つが設けられている場合は、ガイドブッシュの内周壁面と摺接するのはこの２箇所のみとなりバランスが悪くなるため、穴加工工具と切削工具との軸線にずれが生じるおそれがある。また、正十二角形よりも頂点の数が多い多角形の場合には、加工成形の際の工程数が多くなり、加工に多くの時間と労力を要してしまう。従って、本発明のように、正三角形から正十二角形の頂点の位置に当接円周面を配設するように被ガイド部を形成することによって、ガイドブッシュによるガイド作用を確保するとともに、容易に被ガイド部の形成加工をすることが可能となる。

また、本発明に係る穴加工工具においては、前記クリアランス面が平面状に形成されていることが好ましい。

クリアランス面は、例えば凸状や凹状をなすものであってもよいが、平面状とすることによって容易に形成加工をすることが可能となる。

本発明に係る穴加工工具によれば、工具本体に被ガイド部を設けることによって、ガイドブッシュによるガイド作用を最大限に確保し、穴加工工具と切削工具の軸線を一致させて該穴加工工具を軸線方向先端側に送ることができるとともに、該ガイドブッシュとの摺接よるバニッシュトルクを極力低減させることができ、加工精度を向上させることが可能となる。

以下、本発明の穴加工工具の実施の形態であるリーマについて図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態であるリーマを示す一部を破断した側断面図、図２は本発明の実施の形態であるリーマの正面図、図３は図１におけるＡ―Ａ断面図、図４は切削工具に装着された本発明の実施の形態であるリーマを示す図である。

本実施形態のリーマは、図４に示すように切削工具４０の装着孔４０ａの先端に嵌入された円筒形状のガイドブッシュ４１を介して該切削工具４０に装着される。

リーマは、図１に示すように軸線Ｏを中心とする長尺軸状をなす工具本体１２を有しており、この工具本体１２の後端側（図１において上側）がシャンク部１３とされ、工具本体１２の先端側（図２において下側）が切刃部１４とされている。

シャンク部１３は、鋼材等で構成され、ガイドブッシュ４１の内周壁面４１ａよりも僅かに小さい径を有する円柱形状をなしており、後端側部分が、例えば切削工具４０または切削工具４０が取り付けられる図示しない工作機械の主端軸に設けられたコレットチャック等に保持される装着部１５とされている。

また、このシャンク部１３の先端面には、中央部分がシャンク部１３の後端側に向けてＶ字型に凹んだＶ字溝１６が、その溝底部を軸線Ｏに直交させてＶ字の二等分線が軸線Ｏ上に位置するように形成されている。さらに、シャンク部１３の後端面１７から先端側に向かって軸線Ｏに沿って貫通するようにしてクーラント供給孔１８が穿設されており、該クーラント供給孔１８は先端側においてＶ字溝１６に開口している。

切刃部１４は、超硬合金で構成された軸線Ｏを中心とする概略多段円柱状をなしており、その後端部がシャンク部１３と同径でガイドブッシュ４１の内周壁面４１ａよりも僅かに小さい径とされており、後端面には、シャンク部１３先端面に形成されたＶ字溝１６に嵌合可能な断面凸Ｖ字状の凸状部２０が、そのＶ字の稜線をやはり軸線Ｏに直交させてＶ字の二等分線が軸線Ｏ上に位置するように形成されている。この凸状部２０とＶ字溝１６とがろう付けされることによって切刃部１４とシャンク部１３とが固定一体化される。

切刃部１４の先端外周部には、工具本体１２後端側に向けて延びる複数の切屑排出溝２１が配置されており、本実施形態では、図２に示すように、６条の切屑排出溝２１が配置されている。なお、本実施形態においては、これら切屑排出溝２１は、工具回転方向Ｔにおいて不等間隔に配置されている。

また、切刃部１４には、軸線Ｏに沿って延びるように穿設されて、後端部において凸状部２０に開口して、シャンク部１３のクーラント供給孔１８に連通される連通路２２が設けられている。また、この連通路２２の先端側部分から切屑排出溝２１に向けて延びて、その溝底部に開口するように穿設された吐出孔２３が設けられている。

さらに、切刃部１４には、工具本体１２後端側に向かうにしたがい漸次外径が小さくなるようにバックテーパが付されており、そのバックテーパ量は１００ｍｍ当たり０．０３ｍｍから０．０４ｍｍとされている。

切刃部１４の先端面は、軸線Ｏ近傍部分が軸線Ｏに直交する平面状とされた平面部２５と、該平面部２５の外周側部分に配置されて径方向外側に向かうにしたがい漸次工具本体１２後端側へと後退するテーパ部２６とを備えている。そして、切屑排出溝２１の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面と、この切屑排出溝２１の工具回転方向Ｔ後方側に連なる外周面の交差稜線部に外周切刃２７が形成されている。また、切屑排出溝２１の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面と切刃部１４のテーパ部２６との交差稜線部には、前記外周切刃２７に連なる先端切刃２８が形成されている。

また、切屑排出溝２１の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面がすくい面とされ、切屑排出溝２１の工具回転方向Ｔ後方側に連なる外周面が外周逃げ面とされ、前記先端切刃２８の工具回転方向Ｔ後方側に連なるテーパ部２６が先端逃げ面とされる。

先端切刃２８に連なる先端逃げ面は、工具回転方向Ｔ後方側に向かうにしたがい工具本体１２径方向内側に向けて傾斜するように構成されており、本実施形態では、先端切刃２８に連なる部分が第１逃げ面とされ、この第１逃げ面の工具回転方向Ｔ後方側に逃げ角１５°の第２逃げ面とされており、工具回転方向Ｔ後方側に向って段階的に逃げが大きくなるように形成されている。

また、外周切刃２７が軸線Ｏ回りになす回転軌跡は、本実施形態においては軸線Ｏを中心とした略円筒面状とされており、すべての先端切刃２８に連なる外周切刃２７の軸線Ｏからの径方向距離が同一とされている。

そして、切刃部１４の後端側であって、図４に示すように、ガイドブッシュ４１を介して切削工具４０に装着された状態におけるガイドブッシュ４１の先端部に位置する箇所には、詳しくは図３に示すように、軸線Ｏに垂直な断面において、ガイドブッシュ４１の内周壁面４１ａと摺接可能な外径の円周上に均等に間隔を空けて配設された６つの円弧状の当接円周面３１と、該当接円周面３１の間に配設されて円周の内側に凹むように形成されたクリアランス面３２とを有するように構成された被ガイド部３０が設けられている。即ち、この被ガイド部３０は、ガイドブッシュ４１の内周壁面４１ａと略同一の径をなす当接円周面３１を有し、該当接円周面３１を円弧とする円が軸線Ｏに垂直な断面において正六角形状となるように面取りされ、この正六角形の各頂点に当接円周面３１が介在するように構成されている。

このように構成されたリーマは、工具本体１２がガイドブッシュ４１の先端側の開口部から挿入されて、工具本体１２の装着部１５が、例えば切削工具４０または切削工具４０が取り付けられる図示しない工作機械の主端軸に設けられたコレットチャック等に保持されて、リーマの工具本体１２の切削工具４０への装着が完了する。なお、この際、図４に示すように、シャンク部１３の外周面とガイドブッシュ４１の内周壁面４１ａとの間には僅かなクリアランスが設けられている。

そして、リーマに工具本体１２は切削工具４０とともに軸線Ｏ回りに回転されるとともに、ガイドブッシュ４１に案内されながら軸線Ｏ方向先端側に向けて送られて、被切削材に予め形成された下穴、例えばエンジンのシリンダーヘッドにおけるバルブのステムガイド穴等に挿入され、この下穴の内壁面を切削して所定の内径の加工穴に形成していく。

このリーマによる切削加工を行う際には、切削油剤が工作機械からパイプを通じて工具本体１２のシャンク部１３のクーラント供給孔１８に供給される。クーラント供給孔１８に供給された切削油剤は、工具本体１２の先端側に流れ込み、切刃部１４の連通路２２を通じて吐出孔２３から切屑排出溝２１の溝底部へ吐出される。

本実施形態のリーマによれば、工具本体１２を切削工具４０のガイドブッシュ４１に挿入して装着した際には、被ガイド部３０の当接円周面３１がガイドブッシュ４１の内周壁面４１ａに摺接するため、切刃部１４の先端側がガイドブッシュ４１から抜け出ても、工具本体１２と切削工具４０との軸線を確実に一致させながら、工具本体１２を軸線Ｏ方向先端側にガイドすることが可能となる。

また、被ガイド部３０のクリアランス面３２が、軸線Ｏに垂直な断面において、当接円周面３１が位置する円周上から内側に凹むように構成されていることによって、ガイドブッシュ４１の内周壁面４１ａと接触するのは当接円周面３１のみとなるため、工具本体１２の被ガイド部３０とガイドブッシュ４１の内周壁面４１ａとの接触面積を極力削減することができ、ガイドブッシュ４１から工具本体１２に作用するバニッシュトルクを低減することが可能になる。

従って、ガイドブッシュ４１によるガイド作用を最大限に確保し、リーマの工具本体１２と切削工具４０との軸線を一致させて工具本体１２を軸線Ｏ方向先端側に送ることができるとともに、該ガイドブッシュ４１によって工具本体１２に作用されるバニッシュトルクを極力低減させることができるため、工具本体１２が折損したりするのを防止することができ、加工精度と工具寿命とを向上させることが可能となる。

また、本実施形態では、被ガイド部３０の当接円周面３１が、正三角形から正十二角形の中でも最適な正六角形の頂点の位置に配設されているため、ガイドブッシュによるガイド性を最適に確保するとともに、被ガイド部の加工容易性を得ることが可能となる。

即ち、例えば当接円周面３１が被ガイド部３０の外周上に対向するように２つが設けられている場合は、ガイドブッシュ４１の内周壁面４１ａと摺接するのはこの２箇所のみとなりバランスが悪くなるため、工具本体１２と切削工具４０との軸線に、前記２箇所の当接円周面３１が対向する方向と垂直な方向にずれが生じるおそれがある。また、正十二角形よりも頂点の数が多い多角形の場合には、加工成形の際の工程数が多くなり、加工に多くの時間と労力を要してしまう。以上の理由から、当接円周面３１は正三角形から正十二角形の頂点の位置に配設されていることが好ましいが、本実施形態では、このような多角形の中でも、正六角形の頂点の位置に配置するように構成されているため、ガイド性と加工容易性を最適に確保することができる

さらに、被ガイド部３０のクリアランス面３２が平面状をなしているため、軸線Ｏに垂直な断面において、当接円周面３１を円弧とする円を直線状に面取りすることにより容易に形成加工をすることが可能となる。

以上、本発明の穴加工工具の実施の形態であるリーマについて説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、切屑排出溝２１をねじれがないものとして説明したが、これに限定されることなく、工具本体１２後端側に向かうにしたがい漸次工具回転方向Ｔ前方側に向かうようねじれたものであっても良いし、工具本体１２後端側に向かうにしたがい漸次工具回転方向Ｔ後方側に向かうようにねじれたものであってもよい。

本発明の実施の形態であるリーマを示す一部を破断した側断面図である本発明の実施の形態であるリーマの正面図である。図１におけるＡ―Ａ断面図である。切削工具に装着された本発明の実施の形態であるリーマを示す図である。

符号の説明

１２工具本体
１３シャンク部
１４切刃部
３０被ガイド部
３１当接円周面
４０切削工具
４１ガイドブッシュ
４１ａ内周壁面
Ｏ軸線

Claims

軸線回りに回転される長尺軸状の工具本体を有し、先端側に切刃部が形成されるとともに、後端側がシャンク部とされ、前記工具本体を案内するガイドブッシュを介して切削工具に装着され、被切削材に予め形成された下穴に挿入されて下穴の内壁面を切削加工して加工穴を形成する穴加工工具において、
前記切刃部の後端側には、前記軸線に垂直な断面において、前記ガイドブッシュの内周壁面と摺接可能な外径の円周上に間隔を空けて配設される複数の円弧状の当接円周面と、前記当接円周面の間に配設されて前記円周の内側に凹むように形成されたクリアランス面とを有する被ガイド部が設けられたことを特徴とする穴加工工具。
前記当接円周面が、正三角形から正十二角形までの正多角形の頂点の位置に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の穴加工工具。
前記クリアランス面が平面状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の穴加工工具。