JP2013018062A - クーラント穴付き穴加工工具 - Google Patents

Abstract

【課題】より少ないクーラント消費量およびクーラント供給圧でありながらも、ガイドパッドと加工穴の内周面との確実かつ効率的な冷却、潤滑を図る。
【解決手段】軸線Ｏ回りに回転される軸線Ｏを中心とした円柱軸状の工具本体１の先端部外周に切刃が設けられるとともに、工具本体１には、工具本体１の後端部から先端側に向けてクーラント穴１２が穿設されており、このクーラント穴１２は、工具本体１内で外周側に分岐する外周分岐穴１２Ｂを経て再び先端側に向かうように延びて、切刃よりも後端側の工具本体１外周面に開口させられている。
【選択図】図６

Description

本発明は、工具本体にクーラント穴が形成されたリーマ等のクーラント穴付き穴加工工具に関するものである。

リーマ等の穴加工工具は、被削材に予め形成された下穴に挿入されて、この下穴の内周面を工具本体先端部外周の切刃によって切削することにより、該下穴を所定の内径の加工穴に仕上げてゆく。ここで、このような穴加工工具としては、例えば特許文献１、２に記載されているように、工具本体の後端から先端側に向けて工具本体の軸線に沿うようにクーラント穴が形成され、このクーラント穴の先端部は止まり穴状とされるとともに上記切刃に向けて工具本体外周側に分岐する分岐穴が形成されて、切削加工時に切刃に向けてクーラントを供給するようにしたクーラント穴付き穴加工工具が提案されている。

特開２００８−１２６５５号公報 特開２００８−２３６２６号公報

ところで、このような穴加工工具では、工具本体の外周面に、周方向に複数のガイドパッドが軸線方向に延びるように取り付けられており、これらのガイドパッドをブッシュや下穴から先に切削加工された加工穴の内周面に摺接させることにより、切刃が設けられた工具本体先端部を軸線に沿って真っ直ぐ送り出すように案内している。従って、このような穴加工工具では、ガイドパッドが摺接する加工穴内周面とガイドパッドとの間にも摩擦による発熱や抵抗が生じることになるが、切刃に向けて供給されるクーラントではこのようなガイドパッドによる発熱や抵抗を抑えることはできない。

また、例えば切刃に向けてクーラントを供給する分岐穴と同様の分岐穴を工具本体の先端部より後端側にも形成したとしても、例えば被削材に間隔をあけてリブ状に形成された複数の壁部に同軸に配置された下穴に穴加工を施すような場合には、この分岐穴の開口部が先に切削加工された加工穴を通過しているときにはガイドパッドや加工穴内周面の冷却、潤滑を図ることはできるものの、その前後ではクーラントが外周に無駄に排出されるだけで冷却、潤滑効果は期待できず、却ってクーラント消費量やクーラント供給圧の増大を招いてしまう。

本発明は、このような背景の下になされたもので、より少ないクーラント消費量およびクーラント供給圧でありながらも、ガイドパッドと加工穴の内周面との確実かつ効率的な冷却、潤滑を図ることが可能なクーラント穴付き穴加工工具を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転される上記軸線を中心とした円柱軸状の工具本体の先端部外周に切刃が設けられるとともに、上記工具本体には、該工具本体の後端部から先端側に向けてクーラント穴が穿設されており、このクーラント穴は、上記工具本体内で外周側に分岐する外周分岐穴を経て再び先端側に向かうように延びて、上記切刃よりも後端側の該工具本体の外周面に開口させられていることを特徴とする。

このように構成されたクーラント穴付き穴加工工具では、工具本体に穿設されたクーラント穴が、工具本体内で外周側に分岐する外周分岐穴を経て再び先端側に向かうように延びていて、切刃よりも後端側の工具本体外周面に開口させられているので、この工具本体外周面におけるクーラント穴の開口部からクーラントは、工具本体の先端側に向けて吐出させられることになる。従って、この開口部の位置をクーラントの供給圧等に応じて切刃から離れた位置に設定することにより、下穴や加工穴が間隔をあけて形成されているような場合でも、この開口部と切刃までの間で切削加工された加工穴に摺接するガイドパッドと加工穴内周面との間に確実にクーラントを供給して冷却や潤滑を図ることができる。

ここで、このように外周側に分岐する外周分岐穴を経たクーラント穴を再び先端側に向けて延びるようにして工具本体外周面に開口させるには、この工具本体の外周面に、上記軸線に平行に延びる凹溝を形成するとともに、この凹溝の後端の位置における工具本体外周面には、該凹溝よりも浅くて周方向に幅広の凹所を軸線方向に凹溝と重なるように形成して、この凹所に、凹溝の外周側を覆うとともに先端側を開口する封止部材が取り付け、クーラント穴を、この封止部材に覆われた凹溝の後端部に上記外周分岐穴が連通するように形成すればよい。

こうして形成されたクーラント穴においては、外周分岐穴が封止部材に覆われた凹溝の後端部に連通しているので、この凹溝が凹所内で先端側に向かうように延びて、封止部材が途切れて開溝したところでそのまま先端側に向けて工具本体外周面に開口させられることになる。従って、外周分岐穴から外周側に向けて供給されたクーラントは、封止部材によってその流れの向きが凹溝に沿った軸線方向先端側に向けられて吐出させられ、遠心力により外周側に分散しながらも凹溝内を通って先端側のガイドパッドと加工穴内周面との間に供給される。

また、工具本体の全長と加工穴の全周において、より確実にガイドパッドと加工穴内周面との間に供給するには、上記工具本体に、上記軸線方向に間隔をあけて複数の上記外周分岐穴を形成したり、あるいは周方向に間隔をあけて複数の上記外周分岐穴を形成したり、これら軸線方向と周方向の双方に間隔をあけて複数の外周分岐穴を形成したりして、これらの外周分岐穴にクーラント穴を分岐させるのが望ましい。

以上説明したように、本発明によれば、先に切削加工された加工穴とガイドパッドとの間にクーラントを確実に供給して効率的に冷却、潤滑することができ、ガイドパッドの摺接摩擦によるこれら加工穴とガイドパッドの発熱や抵抗を抑制することにより円滑な穴加工を促すことが可能となる。

本発明の一実施形態を示す一部破断側面図である。 図１に示す実施形態の工具本体外周面の展開図である。 図１における工具本体先端部の拡大側面図である。 図３におけるＸＸ断面図である。 図１におけるＹＹ拡大断面図である。 図５におけるＺＯ断面図である。

図１ないし図６は、本発明を刃先交換式のリーマに適用した場合の一実施形態を示すものである。本実施形態において工具本体１は、鋼材等から形成されて軸線Ｏを中心とした円柱軸状をなし、図１に示すようにその後端部がホルダ２に締まり嵌めによって保持されて、このホルダ２が工作機械の主軸に取り付けられ、軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに回転されつつ該軸線Ｏ方向先端側に送り出されることにより、予め被加工物に形成された下穴を所定の内径の加工穴に仕上げ切削する。ホルダ２には軸線Ｏに沿って貫通穴２Ａが形成されている。

工具本体１の先端部には、図３に示すようにこの工具本体１より一段小径の円柱状とされたパイロット３が軸線Ｏに沿って先端側に突出するように工具本体１と一体に形成されるとともに、このパイロット３よりも後端側の外周部にはインサート取付座４が形成されて切削インサート５が着脱可能に取り付けられている。切削インサート５は超硬合金等の硬質材料により形成されて工具本体１の先端外周側に突出する切刃６が形成され、クランプネジ７によってインサート取付座４に固定される。

また、工具本体１には、こうしてインサート取付座４に取り付けられた切削インサート５の上記軸線Ｏ方向の位置を微調整する調整ネジ８と、軸線Ｏに対する径方向の位置を微調整する調整ネジ９およびピン１０とが、インサート取付座４の先端側を向く壁面と外周側を向く壁面からそれぞれ突出して切削インサート５の側面に当接するように埋設されている。

さらに、工具本体１の外周面には、ガイドパッド１１が取り付けられている。ガイドパッド１１は超硬合金等の硬質材料により形成された細長板状のもので、工具本体１外周面に周方向に間隔をあけてそれぞれ軸線Ｏに平行に、工具本体１の略全長に亙って延びるように形成された複数条（本実施形態では６条）の取付溝１Ａに嵌め入れられて接合されており、その外周面は工具本体１の外周面から僅かに突出する軸線Ｏを中心とした円筒面上に配置されて、この円筒面の外径は切刃６の外径よりも極僅かに小さくされている。

また、工具本体１には、その後端面から先端側に向けて、上記軸線Ｏに沿ってインサート取付座４よりも若干後端側の位置に至るようにクーラント穴１２が穿設されている。このクーラント穴１２は、軸線Ｏ上の先端の位置からさらに先端側に向かうに従い外周側に延びる先端分岐穴１２Ａを経てインサート取付座４の後方側に臨む壁面に開口させられ、切削インサート５の上記切刃６に向けてクーラントを供給可能とされている。ここで、この先端分岐穴１２Ａの内径は、軸線Ｏに沿って延びるクーラント穴１２の内径よりは小さくされている。

一方、このクーラント穴１２からは、上記軸線Ｏ上の先端の位置に至る手前でも、工具本体１内で外周側に向かうに従い先端側に向かうようにして外周分岐穴１２Ｂが分岐させられている。そして、クーラント穴１２は、この外周分岐穴１２Ｂを経て工具本体１の外周側で再び軸線Ｏ方向先端側に向かうように延びて、切刃６よりも後端側に離れた位置において工具本体１の外周面に開口させられている。なお、外周分岐穴１２Ｂの内径は、軸線Ｏに沿って延びるクーラント穴１２の内径よりは勿論、上記先端分岐穴１２Ａの内径よりも小さくされている。

ここで、本実施形態では、工具本体１の外周面に、軸線Ｏに平行に延びる例えば断面Ｕ字状の凹溝１３が、周方向において上記取付溝１Ａの間に形成されている。なお、この凹溝１３は、その後端１３Ａから先端側に向けて工具本体１の周方向に一定の溝幅、径方向に溝深さで延びた後、該凹溝１３の先端側で工具本体１の外周側に切れ上がって溝幅、溝深さともに０になり、潰えるようにされている。

また、この凹溝１３の後端１３Ａの位置における工具本体１の外周面には、径方向の深さが凹溝１３の上記溝深さよりも浅い一定の深さとされるとともに、周方向には凹溝１３の溝幅より幅広となる凹所１４が、図６に示すように軸線Ｏ方向において凹溝１３の後端と重なるように形成されており、従ってこの凹所１４の底面には凹溝１３がその上記後端から先端側に延びるように残されることになる。なお、本実施形態では、この凹所１４は、周方向に隣接する上記取付溝１Ａの間に亙って、外周側から見て底面が方形状をなすように形成されており、凹溝１３の後端１３Ａはこの凹所１４の底面の周方向と軸線Ｏ方向の中央に位置させられている。

さらに、この凹所１４には封止部材１５が取り付けられている。この封止部材１５は、工具本体１と同じく鋼材等からなる断面円弧状の方形板状のものであって、その大きさは凹所１４に丁度嵌り込む大きさとされるとともに厚さは凹所１４の深さと略等しくされ、こうして凹所１４に嵌り込まされた上でロウ付け等により接合されて取り付けられることにより、その外周面が工具本体１の外周面と面一となるようにされている。

このように封止部材１５が凹所１４に取り付けられることにより、凹溝１３は、その後端１３Ａ部分の外周側が封止部材１５によって覆われて封止されるとともに、この後端１３Ａから先端側に向けては、凹所１４の底面に残された部分から工具本体１の外周面に開口するようにされる。そして、クーラント穴１２の外周側に延びる上記外周分岐穴１２Ｂは、図６に示すようにこの凹溝１３の封止部材１５に覆われた後端１３Ａ部分に開口させられて連通されている。

なお、本実施形態ではクーラント穴１２は、軸線Ｏ方向に間隔をあけた複数の外周分岐穴１２Ｂに分岐させられている。ここで、本実施形態における工具本体１の外周面には、上記ホルダ２に保持される後端部よりも僅かに先端側から工具本体１の軸線Ｏ方向の略中央にまで延びる後端側の上記凹溝１３と、この後端側の凹溝１３の先端が切れ上がった位置から軸線Ｏ方向先端側に間隔をあけて、工具本体１の軸線Ｏ方向略中央から先端にまで延び、あるいは先端手前で切れ上がる先端側の上記凹溝１３との、軸線Ｏ方向に２種の凹溝１３が形成されており、これらの凹溝１３の後端１３Ａ部分それぞれに、凹所１４が形成されて封止部材１５が取り付けられるとともに、クーラント穴１２から外周分岐穴１２Ｂが延びて連通させられている。

また、本実施形態ではクーラント穴１２は、工具本体１の周方向に間隔をあけた複数の外周分岐穴１２Ｂにも分岐させられている。ここで、本実施形態における工具本体１の外周面には、周方向に隣接するすべての上記取付溝１Ａの間に上記凹溝１３が形成されており、クーラント穴１２からは周方向において間隔をあけたこれらの凹溝１３と同数の外周分岐穴１２Ｂが分岐させられて、それぞれその後端１３Ａに連通させられている。なお、図２に示すように、本実施形態では取付溝１Ａは周方向に等間隔に形成されるとともに、凹溝１３も周方向に等間隔に、しかも隣接する取付溝１Ａの周方向中央に位置するように形成されている。

このように構成されたクーラント穴付き穴加工工具である刃先交換式リーマでは、穴加工時に工作機械側からホルダ２の貫通穴２Ａに供給されたクーラントは、工具本体１の軸線Ｏに沿ったクーラント穴１２を通してその先端側に供給されて先端分岐穴１２Ａから吐出させられ、切刃６と該切刃による被削材の下穴の切削部位とを潤滑、冷却するとともに、先後端側の各外周分岐穴１２Ｂにも分岐して外周側にも供給される。そして、こうして外周分岐穴１２Ｂに分岐したクーラントは、外周側が封止部材１５によって封止された凹溝１３の後端１３Ａ部分に供給されて該凹溝１３に沿って再び先端側に向けて供給され、封止部材１５が途切れることによって凹溝１３が開溝したところから軸線Ｏに平行に先端側に向けて吐出させられる。

従って、このように吐出させられたクーラントは、切刃６によって下穴が所定の内径に仕上げられた加工穴とこの加工穴に摺接しつつ挿入されるガイドパッド１１の外周面との間に確実かつ連続的に供給されるので、下穴および加工穴が被削材に間隔をあけて形成されているような場合でも、クーラントの消費量や供給圧を必要以上に増大させること無く、このガイドパッド１１の摺接による発熱や抵抗の増大に対して効率的な冷却や潤滑を図って円滑な穴加工を促すことができる。

また、本実施形態では、このように工具本体１の外周面に軸線Ｏに平行に延びる凹溝１が形成されるとともに、この凹溝１３の後端１３Ａの位置に形成された凹所１４には凹溝１３の外周側を覆うとともに先端側は開口する封止部材１５が取り付けられており、こうして封止部材１５が取り付けられた凹溝１３の後端１３Ａに外周分岐穴１２Ｂが連通してクーラントが供給されるようになされている。

従って、こうして外周分岐穴１２Ｂから凹溝１３の後端１３Ａに供給されたクーラントは、封止部材１５が途切れたところから凹溝１３を通って軸線Ｏに平行に先端側に吐出されつつ遠心力によって外周側に分散しながらも、工具本体１の外周面に開溝する凹溝１３の外周と、工具本体１の外周面よりも僅かに大きな外径の円筒面上に配置されたガイドパッド１１の外周面との間の間隙に流れ込む。このため、この間隙を介してクーラントを、ガイドパッド１１の外周面と加工穴の内周面との間により確実に供給することができて、一層効果的な冷却、潤滑を図ることができる。

さらに、本実施形態では、工具本体１に、上記軸線Ｏ方向と工具本体１の周方向とにそれぞれ間隔をあけて複数ずつの外周分岐穴１２Ｂが形成されており、軸線Ｏに沿って延びるクーラント穴１２は、これらの外周分岐穴１２Ｂに分岐させられている。従って、被削材に形成されて穴加工される下穴の深さが深い場合や、下穴が間隔をあけて形成されていて最初の下穴と最後の下穴との間隔が大きいような場合、あるいは下穴の内径が大きいような場合でも、一層確実にクーラントをガイドパッド１１と切削加工された加工穴との間に供給することが可能となる。

ただし、本実施形態では、このように工具本体１の軸線Ｏ方向と周方向とにそれぞれ間隔をあけて複数ずつの外周分岐穴１２Ｂを形成するとともに、工具本体１の外周面にも軸線Ｏ方向と周方向とにそれぞれ間隔をあけて複数ずつの凹溝１３を形成してその後端１３Ａに外周分岐穴１２Ｂを連通させているが、下穴の深さや間隔が小さい場合などは外周分岐穴１２Ｂは軸線Ｏ方向には１箇所で分岐させられていてもよく、また下穴の内径が小さいような場合には外周分岐穴１２Ｂが周方向には１箇所で分岐させられていてもよい。これらの場合には、凹溝１３は外周分岐穴１２Ｂが分岐した位置に合わせて連通するように形成すればよい。

なお、図６に示すように、外周分岐穴１２Ｂの凹溝１３への開口部と、この凹溝１３の外周側を覆うとともに先端側を開口する封止部材１５の先端円との軸線Ｏ方向の間隔Ｌ、すなわちクーラント穴１２が工具本体１内で外周側に分岐する外周分岐穴を経てから再び先端側に向かうように延びて工具本体１の外周面に開口させられるまでの間隔Ｌは、短すぎるとクーラントが外周側に分散されやすくなり、逆に長すぎると封止部材１５によってクーラントの供給が遮られる部分の軸線Ｏ方向の長さが長くなってしまう。このため、上記間隔Ｌは、８ｍｍ〜２０ｍｍの範囲とされるのが望ましい。

１ 工具本体
２ ホルダ
４ インサート取付座
５ 切削インサート
６ 切刃
１１ ガイドパッド
１２ クーラント穴
１２Ａ 先端分岐穴
１２Ｂ 外周分岐穴
１３ 凹溝
１３Ａ 凹溝１３の後端
１４ 凹所
１５ 封止部材
Ｏ 工具本体１の軸線
Ｔ 工具回転方向

Claims (4)

1. 軸線回りに回転される上記軸線を中心とした円柱軸状の工具本体の先端部外周に切刃が設けられるとともに、上記工具本体には、該工具本体の後端部から先端側に向けてクーラント穴が穿設されており、このクーラント穴は、上記工具本体内で外周側に分岐する外周分岐穴を経て再び先端側に向かうように延びて、上記切刃よりも後端側の該工具本体の外周面に開口させられていることを特徴とするクーラント穴付き穴加工工具。
2. 上記工具本体の外周面には、上記軸線に平行に延びる凹溝が形成されているとともに、この凹溝の後端の位置における上記工具本体の外周面には、該凹溝よりも浅くて周方向に幅広の凹所が上記軸線方向に上記凹溝と重なるように形成されていて、上記凹所には、上記凹溝の外周側を覆うとともに先端側を開口する封止部材が取り付けられており、上記クーラント穴は、上記封止部材に覆われた上記凹溝の後端部に上記外周分岐穴が連通することによって上記工具本体の外周面に先端側に向かうように延びて開口させられていることを特徴とする請求項１に記載のクーラント穴付き穴加工工具。
3. 上記工具本体には上記軸線方向に間隔をあけて複数の上記外周分岐穴が形成されていて、これらの外周分岐穴に上記クーラント穴が分岐させられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクーラント穴付き穴加工工具。
4. 上記工具本体には周方向に間隔をあけて複数の上記外周分岐穴が形成されていて、これらの外周分岐穴に上記クーラント穴が分岐させられていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のクーラント穴付き穴加工工具。

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