JP2013013983A - 切削加工用工具 - Google Patents

Abstract

【課題】切削屑を十分に破砕し得るチップブレーカを有し、且つチップを穴の外部に速やかに排出し得る切削加工用工具を提供する。
【解決手段】段付リーマ１０のボデー１４には、先端部から基端部に向かうにつれて、第１刃部１６、第２刃部１８、第３刃部２０及び第４刃部２２がこの順序で設けられている。これらの刃部１６、１８、２０、２２のそれぞれに含まれる第１すくい面３８、第２すくい面４０、第３すくい面４２及び第４すくい面４４には、各々、ボデー１４の軸線から離間するように傾斜する第１傾斜面４８、５０、５２、５４と、該第１傾斜面４８、５０、５２、５４に連なり且つボデー８４の軸線に向かうように傾斜する第２傾斜面５６、５８、６０、６２とが形成される。第１傾斜面４８、５０、５２、５４は切り刃として機能し、一方、第２傾斜面５６、５８、６０、６２は、切削屑を破砕するチップブレーカ壁として機能する。
【選択図】図４

Description

本発明は、切削加工を行うための切削加工用工具に関する。

切削加工用工具の１種であるリーマは、周知の通り、切削加工装置の回転ホルダに取り付けられるシャンクと、切削加工を実施するための刃部とを有する。この種のリーマは、ワークに形成された穴に対して仕上げ加工を行う際に使用される。勿論、この際には、前記刃部に設けられた切り刃によって、穴の内壁が切削される。

この切削が進行することに伴い、ワークから帯状の切削屑が発生する。この切削屑が刃具に絡みつくと、リーマが回転動作することが困難となり、場合によっては、加工を停止せざるを得なくなる。このような不具合が惹起されることを回避するべく、リーマにチップブレーカを設け、切削屑を破砕してチップとすることが提案されている。

例えば、特許文献１においては、切れ刃となるチップとは別に、チップブレーカピースを刃部に設けたリーマが記載されている。しかしながら、この場合、チップブレーカピースを作製してチップとともに刃部に接合する必要があるので、コストが高騰するとともに、リーマを得るまでに煩雑な作業を行わなければならない。

そこで、特許文献２に記載されるように、チップブレーカを面（壁）として形成することが想起される。

特開平８−２７６３０６号公報 特開平８−３２３５４１号公報

特許文献２記載の従来技術では、すくい面に平行に延在するようにチップブレーカを形成するようにしている。このため、切削屑がチップブレーカに衝突することなく後方に流れる懸念がある。このような事態が生じると、切削屑を破砕することが困難となる。従って、加工停止に至る懸念を払拭し得ない。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、切削屑を効率よく破砕し得るチップブレーカを有し、このために加工停止に至ることを回避することが可能な切削加工用工具を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、切削加工を行う刃部を具備する切削加工用工具において、
前記刃部の軸線方向から離間する方向に傾斜する第１傾斜面と、前記第１傾斜面に連なり且つ前記刃部の軸線方向に向かって傾斜する第２傾斜面とがすくい面に形成され、
前記第１傾斜面に切り刃が設けられ、且つ前記第２傾斜面がチップブレーカ壁として機能することを特徴とする。

このような構成においては、切削屑が流れる方向に第２傾斜面が存在することになる。従って、切削屑が効率よく第２傾斜面に衝突し、その結果、破砕されてチップとなる。

すなわち、本発明によれば、切削屑を効率よく破砕することができる。これにより発生したチップは、穴の外部に速やかに且つ容易に排出することができる。

しかも、本発明では、すくい面に対して傾斜する第１傾斜面に切り刃を設けるようにしているので、切り刃のすくい角が大きくなる。このため、本発明に係る切削加工用工具は、切削抵抗が小さい。従って、切削加工を円滑に進行させることができる。換言すれば、切削加工を高速で行うことが可能となる。

ここで、切削加工を高速で行うと、短時間で比較的多量の切削屑が発生することになる。しかしながら、上記したように本発明に係る切削加工用工具では切削屑を効率よく破砕して排出することが可能であり、結局、切削屑を効率よく処理することができる。すなわち、高速な切削加工に対応することが可能である。

以上のような理由から、加工効率を向上させることもできる。

第１傾斜面は、刃部の先端に設けることが好ましい。この場合、内壁に対して切り刃が最初に摺接するので、切削抵抗を有効に低減することが可能となるからである。

なお、第１傾斜面それ自体を切り刃として機能させることもできるが、第１傾斜面に対してチップを設け、このチップを切り刃として機能させるようにしてもよいことは勿論である。

本発明においては、切削加工用工具のすくい面に、刃部の軸線方向から離間する方向に傾斜する第１傾斜面と、前記第１傾斜面に連なり且つ前記刃部の軸線方向に向かって傾斜する第２傾斜面を形成するようにしている。この構成では、第１傾斜面の切り刃によって発生した切削屑が流れる方向に第２傾斜面が存在する。従って、該第２傾斜面に切削屑が効率よく衝突し、破砕されてチップとなる。すなわち、切削屑を効率よく破砕してチップとすることができる。

しかも、第１傾斜面がすくい面に対して傾斜しているので、切り刃のすくい角が大きくなる。このため、切削加工用工具の切削抵抗が小さくなるので、切削加工が円滑に進行する。

以上のことから、本発明によれば、切削加工の加工効率を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る切削加工用工具（段付リーマ）の概略全体平面図である。 図１の段付リーマの概略全体側面図である。 図１の段付リーマの概略正面図である。 図１の段付リーマの要部斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る切削加工用工具（チップ付リーマ）の概略全体平面図である。 図５のチップ付リーマの概略全体側面図である。 図５のチップ付リーマの要部概略正面図である。

以下、本発明に係る切削加工用工具につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１〜図４は、それぞれ、本発明の第１実施形態に係る切削加工用工具としての段付リーマ１０の概略全体平面図、概略全体側面図、概略正面図及び要部斜視図である。この段付リーマ１０は、シャンク１２（図１及び図２参照）と、ボデー１４とを有する。

シャンク１２は、上記したように切削加工装置の回転ホルダ（図示せず）に取り付けられる部位であり、略円柱体形状又は略円筒体形状をなす。以下、ボデー１４におけるシャンク１２に近接する側の端部を基端部、シャンク１２から離間した側の端部を先端部と表記する。

ボデー１４には、先端部から基端部に向かうにつれて、第１刃部１６、第２刃部１８、第３刃部２０及び第４刃部２２がこの順序で設けられている。ここで、図４から容易に諒解されるように、第１刃部１６は第２刃部１８に比して小径であり、且つ第２刃部１８は第３刃部２０に比して小径である。また、第３刃部２０は第４刃部２２に比して小径に設定されている。換言すれば、ボデー１４は、先端部から基端部に向かうに従って、段階的に拡径している。

なお、第１刃部１６と第２刃部１８との間には、第１刃部１６から第２刃部１８に向かうにつれてテーパー状に拡径する第１テーパー部２４が介在する。同様に、第２刃部１８と第３刃部２０との間、第３刃部２０と第４刃部２２との間には、第２テーパー部２６、第３テーパー部２８が介在する。

第１刃部１６〜第４刃部２２には、ボデー１４の軸線方向に沿って一体的に延在するポケット面と、すくい面とが形成される。以下においては、便宜上、第１刃部１６〜第４刃部２２の各々におけるポケット面を第１ポケット面、第２ポケット面、第３ポケット面及び第４ポケット面と表記し、それぞれの参照符号を３０、３２、３４、３６とする。同様に、第１刃部１６〜第４刃部２２の各々におけるすくい面を第１すくい面、第２すくい面、第３すくい面及び第４すくい面と表記し、それぞれの参照符号を３８、４０、４２、４４とする。

なお、図４から諒解されるように、第１ポケット面３０、第２ポケット面３２、第３ポケット面３４及び第４ポケット面３６は実際には単一の面であり、第１すくい面３８、第２すくい面４０、第３すくい面４２及び第４すくい面４４も実際には単一の面である。

第１ポケット面３０、第２ポケット面３２、第３ポケット面３４及び第４ポケット面３６と、第１すくい面３８、第２すくい面４０、第３すくい面４２及び第４すくい面４４とは、２個ずつ形成される（図３参照）。第１ポケット面３０、３０同士は互いに約１８０°離間しており、第１すくい面３８、３８同士も互いに約１８０°離間している。残余の第２ポケット面３２、３２同士〜第４ポケット面３６、３６同士、第２すくい面４０、４０同士〜第４すくい面４４、４４同士についても同様である。

第１ポケット面３０と第１すくい面３８のなす角度と、第２ポケット面３２と第２すくい面４０のなす角度は同一である。同様に、第２ポケット面３２と第２すくい面４０のなす角度と、第３ポケット面３４と第３すくい面４２のなす角度も同一である。さらに、第３ポケット面３４と第３すくい面４２のなす角度と、第４ポケット面３６と第４すくい面４４のなす角度も同一に設定される。そして、第１すくい面３８〜第４すくい面４４は、同一高さに設けられる（図２参照）。なお、この場合、第１すくい面３８〜第４すくい面４４のすくい角は略０°である。

第１ポケット面３０〜第４ポケット面３６と、第１すくい面３８〜第４すくい面４４との間には、ボデー１４の軸線方向に沿って延在するチップ排出溝４６が形成される。２本のチップ排出溝４６、４６同士は、互いに略１８０°離間している（図３参照）。

以上の構成において、第１すくい面３８〜第４すくい面４４には、それぞれ、第１刃部１６〜第４刃部２２（すなわち、ボデー１４）の軸線から離間するように傾斜する第１傾斜面４８、５０、５２、５４と、該第１傾斜面４８、５０、５２、５４に連なり且つボデー１４の軸線に向かうように傾斜する第２傾斜面５６、５８、６０、６２とが形成される。

第１傾斜面４８、５０、５２、５４とボデー１４の軸線とがなす角度α１〜α４（図２参照）は互いに等しく、好ましくは約３０°である。また、第１傾斜面４８、５０、５２、５４と第２傾斜面５６、５８、６０、６２とがなす角度β１〜β４も互いに等しく、好ましくは約９０°である。

第１傾斜面４８、５０、５２、５４の長さは、互いに等しくてもよいが、相違していてもよい。一例では、第１傾斜面４８、第１傾斜面５０、第１傾斜面５２、第１傾斜面５４の順序で長くなるように設定されるが、特にこれに限定されるものではない。

後述するように、第１実施形態では、第１傾斜面４８、５０、５２、５４自体が切り刃として機能する。また、第２傾斜面５６、５８、６０、６２は、切削屑を破砕するチップブレーカ壁としての役割を果たす。

なお、図１及び図２における参照符号６４は、シャンク１２からボデー１４に形成されたクーラント流通路を示す。このクーラント流通路６４には分岐路６６が連通形成されており、該分岐路６６は、図３及び図４に示すように、第２刃部１８の端面で開口している。勿論、クーラント流通路６４及び分岐路６６には、クーラントが流通される。

第１実施形態に係る切削加工用工具（段付リーマ１０）は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき説明する。

穴の内壁に対して仕上げ加工を行う際、切削加工装置の回転ホルダが回転付勢されると、該回転ホルダにシャンク１２が挿入された段付リーマ１０が回転動作を開始するとともに、前記穴に挿入される。穴の内部では、第１刃部１６〜第４刃部２２の各々に設けられた第１傾斜面４８、５０、５２、５４が切り刃として機能し、前記穴の内壁に摺接する。これにより、該内壁が切削されて帯状の切削屑が発生する。

上記したように、第１傾斜面４８、５０、５２、５４の各々は、第１すくい面３８〜第４すくい面４４の各々に対して傾斜している。第１刃部１６〜第４刃部２２の各先端では、この傾斜の分だけすくい角が大きくなる。このようにすくい角が大きくなった第１刃部１６〜第４刃部２２の各先端では、第１傾斜面４８、５０、５２、５４が形成されていないすくい面に対し、切削抵抗が小さくなる。

すなわち、第１刃部１６〜第４刃部２２の各先端に第１傾斜面４８、５０、５２、５４を形成してすくい角を大きくしたことにより、段付リーマ１０の切削抵抗を小さくすることができる。このため、切削加工が円滑に進行するので、切削加工を高速で行うことが可能となる。

第１傾斜面４８、５０、５２、５４（切り刃）によって内壁が切削されることで発生した帯状の切削屑は、ボデー１４の軸線方向に沿って流れ、第２傾斜面５６、５８、６０、６２に衝突する。これにより切削屑が破砕され、微細なチップとなる。

第２傾斜面５６、５８、６０、６２は、切削屑が流れる方向に向かって立ち上がっている（図３参照）。従って、切削屑が第２傾斜面５６、５８、６０、６２よりも後方に流れることが有効に防止される。すなわち、第１実施形態においては、切削屑を第２傾斜面５６、５８、６０、６２に効率よく衝突させて破砕し、チップとすることができる。チップは、最終的に、第１すくい面３８〜第４すくい面４４と、第１ポケット面３０〜第４ポケット面３６との間に形成されたチップ排出溝４６を介して、穴外に排出される。

このように、第１実施形態によれば、切削加工速度が大きくなることに伴って多量の切削屑が短時間で発生した場合であっても、切削屑を効率よく破砕することが可能であり、且つチップを穴外に速やかに排出することができる。従って、切削屑が段付リーマ１０に絡みつくことに起因して切削加工を停止する事態が惹起されることが回避される。

また、切削加工を高速で実施することが可能であるので、加工効率が向上するという利点も得られる。

切削加工の最中には、第１傾斜面４８、５０、５２、５４が穴の内壁に摺接することに伴って摩擦熱が発生する。このことに起因して段付リーマ１０が過度に高温となることを回避するべく、クーラント流通路６４にクーラントが供給される。クーラントは、分岐路６６を流通し、第２刃部１８の端面に形成された開口から排出される。

なお、第１傾斜面４８、５０、５２、５４及び第２傾斜面５６、５８、６０、６２は、直線形状の斜面である必要は特になく、湾曲面であってもよい。

次に、第２実施形態に係る切削加工用工具につき説明する。

図５及び図６は、それぞれ、第２実施形態に係る切削加工用工具としてのチップ付リーマ８０の概略全体平面図、概略全体側面図である。このチップ付リーマ８０は、シャンク８２と、ボデー８４とを有する。

この場合、ボデー８４は、小径部８６と、該小径部８６の基端部側を環状に囲繞するように形成された大径部８８とを有する。この中の小径部８６には、先端部から基端部に向かうにつれて第１刃部９０、第２刃部９２及び第３刃部９４がこの順序で設けられる。

第１刃部９０は第２刃部９２に比して若干小径であり、且つ第２刃部９２は第３刃部９４に比して若干小径である。また、第１刃部９０と第２刃部９２との間には、第１刃部９０から第２刃部９２に向かうにつれてテーパー状に拡径するテーパー部９６が介在する。

第１刃部９０は、最も長尺に形成されるとともに、いわゆる超硬合金からなる超硬パッド１００が埋設される。すなわち、要部概略正面図である図７に示すように、第１刃部９０には、ボデー８４の軸線方向に沿って延在する嵌合溝１０２が形成されており、前記超硬パッド１００は、この嵌合溝１０２に嵌合及びろう付けされている。

第１刃部９０〜第３刃部９４には、それぞれ、ボデー８４の軸線方向に沿って延在する第１ポケット面１０４、第２ポケット面１０６及び第３ポケット面１０８と、第１すくい面１１０、第２すくい面１１２及び第３すくい面１１４とが２個ずつ形成される（図７参照）。第１ポケット面１０４、１０４同士は互いに約１８０°離間しており、第１すくい面１１０、１１０同士も互いに約１８０°離間している。残余の第２ポケット面１０６、１０６同士、第３ポケット面１０８、１０８同士、第２すくい面１１２、１１２同士、第３すくい面１１４、１１４同士についても同様である。

なお、第１実施形態と同様に、第１ポケット面１０４、第２ポケット面１０６及び第３ポケット面１０８は実際には単一の面であり、第１すくい面１１０、第２すくい面１１２及び第３すくい面１１４も実際には単一の面であるが、説明の便宜上、これらの面が形成されている箇所が第１刃部９０、第２刃部９２、第３刃部９４のいずれであるかによって区別している。

第１ポケット面１０４と第１すくい面１１０のなす角度、第２ポケット面１０６と第２すくい面１１２のなす角度、第３ポケット面１０８と第３すくい面１１４のなす角度は全て同一である。また、第１すくい面１１０〜第３すくい面１１４は、同一高さに設けられる（図６参照）。なお、この場合、第１すくい面１１０〜第３すくい面１１４のすくい角は略０°である。

第１ポケット面１０４〜第３ポケット面１０８と、第１すくい面１１０〜第３すくい面１１４との間には、チップ排出溝１１６が形成される。チップ排出溝１１６、１１６同士は、互いに略１８０°離間している（図７参照）。

第１すくい面１１０〜第３すくい面１１４には、それぞれ、ボデー８４の軸線から離間するように傾斜する第１傾斜面１１８、１２０、１２２と、該第１傾斜面１１８、１２０、１２２に連なり且つボデー８４の軸線に向かうように傾斜する第２傾斜面１２４、１２６、１２８とが形成される。

第１実施形態と同様に、第１傾斜面１１８、１２０、１２２とボデー８４の軸線とがなす角度α５〜α７（図６参照）は互いに等しく、好ましくは約３０°である。また、第１傾斜面１１８、１２０、１２２と第２傾斜面１２４、１２６、１２８とがなす角度β５〜β７も互いに等しく、好ましくは約９０°である。第１傾斜面１１８、１２０、１２２の長さは、互いに等しくてもよいが、例えば、第１傾斜面１１８、第１傾斜面１２０、第１傾斜面１２２の順序で長くなるように設定する等、相違していてもよい。

また、大径部８８には第４刃部１３０が設けられる。なお、図７では、第４刃部１３０の図示を省略している。

この第４刃部１３０には、第１傾斜面１１８、１２０、１２２及び第２傾斜面１２４、１２６、１２８と略９０°の位相差をなす位置に、ボデー８４の軸線から離間するように傾斜する第１傾斜面１３２と、該第１傾斜面１３２に連なり且つボデー８４の軸線に向かうように傾斜する第２傾斜面１３４とが形成される（図５参照）。勿論、チップ排出溝１３６も、チップ排出溝１１６に対して略９０°の位相差をなす。

第１傾斜面１３２とボデー８４の軸線とがなす角度α８は、前記角度α５〜α７（図６参照）と等しく、好ましくは約３０°である。また、第１傾斜面１３２と第２傾斜面１３４とがなす角度β８（図５参照）も前記角度β５〜β７（図６参照）と等しく、好ましくは約９０°である。この第２実施形態では、第１傾斜面１３２の長さは第１傾斜面１１８、１２０、１２２に比して大きく設定されている。

以上の構成において、第１傾斜面４８、５０、５２、５４には、切り刃として機能する第１チップ１３８、第２チップ１４０、第３チップ１４２及び第４チップ１４４がそれぞれ接合される。これら第１チップ１３８〜第４チップ１４４としては、公知のチップを採用すればよい。

チップ付リーマ８０においても、第１実施形態に係る段付リーマ１０と同様にクーラント流通路が形成されるが、図示及び説明を省略する。

第２実施形態に係るチップ付リーマ８０を用いて切削加工を行う場合、切削加工装置の回転ホルダ（図示せず）が回転付勢されるともに、小径部８６が穴に挿入され、前記穴の近傍に形成されて該穴と同心円をなす環状溝に大径部８８が挿入される。穴の内部では第１チップ１３８〜第３チップ１４２が切り刃として機能し、環状溝の内部では、第４チップ１４４が切り刃として機能する。その結果、穴及び環状溝の内壁が切削されて帯状の切削屑が発生する。

第１実施形態に係る段付リーマ１０と同様に、チップ付リーマ８０では、第１傾斜面１１８、１２０、１２２の各々が第１すくい面１１０〜第３すくい面１１４の各々に対して傾斜している。第１チップ１３８〜第３チップ１４２は、この傾斜の分だけ、すくい角が大きくなる。このようにすくい角が大きくなった第１チップ１３８〜第３チップ１４２の各先端では、第１すくい面１１０〜第３すくい面１１４に対して平行に接合されたチップ（換言すれば、すくい面と同一のすくい角であるチップ）に対し、切削抵抗が小さくなる。勿論、第４チップ１４４においても同様である。

第１チップ１３８〜第４チップ１４４（切り刃）によって内壁が切削されることで発生した切削屑は、ボデー８４の軸線方向に沿って流れ、第２傾斜面５６、５８、６０、６２に衝突する。これにより切削屑が破砕され、微細なチップとなる。

この場合においても、第２傾斜面５６、５８、６０、６２は、切削屑が流れる方向に向かって立ち上がっている（図５及び図６参照）。従って、切削屑が第２傾斜面５６、５８、６０、６２よりも後方に流れることが有効に防止されるので、切削屑を第２傾斜面５６、５８、６０、６２に効率よく衝突させて破砕し、チップとすることができる。チップは、チップ排出溝１１６、１３６を介して穴及び環状溝の外に排出される。

以上から諒解されるように、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

なお、上記した第１実施形態及び第２実施形態ではリーマ１０、８０を例示して本発明を説明したが、本発明は特にこれに限定されるものではなく、ドリル等の切削加工用工具全般に採用することが可能である。

１０…段付リーマ
１２、８２…シャンク
１４、８４…ボデー
１６、１８、２０、２２、９０、９２、９４、１３０…刃部
３８、４０、４２、４４、１１０、１１２、１１４…すくい面
４６、１１６、１３６…チップ排出溝
４８、５０、５２、５４、１１８、１２０、１２２、１３２…第１傾斜面
５６、５８、６０、６２、１２４、１２６、１２８、１３４…第２傾斜面
８０…チップ付リーマ
１３８、１４０、１４２、１４４…チップ

Claims (3)

1. 切削加工を行う刃部を具備する切削加工用工具において、
   前記刃部の軸線方向から離間する方向に傾斜する第１傾斜面と、前記第１傾斜面に連なり且つ前記刃部の軸線方向に向かって傾斜する第２傾斜面とがすくい面に形成され、
   前記第１傾斜面に切り刃が設けられ、且つ前記第２傾斜面がチップブレーカ壁として機能することを特徴とする切削加工用工具。
2. 請求項１記載の工具において、前記第１傾斜面は、前記刃部の先端に設けられることを特徴とする切削加工用工具。
3. 請求項１又は２記載の工具において、前記切り刃としてチップが設けられたことを特徴とする切削加工用工具。

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