JP2013103312A - Tool for sucking chip - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、切屑吸引装置を備えた工作機械に装着される切屑吸引用工具に関し、特に、切削加工時に発生する切屑の回収効率を向上できるようにした吸引構造の改善に関する。 The present invention relates to a chip suction tool mounted on a machine tool equipped with a chip suction device, and more particularly to improvement of a suction structure that can improve the efficiency of collecting chips generated during cutting.
工作機械において、ワーク加工中に発生する切屑の飛散を防止するために切屑吸引装置を備える場合がある。この種の工作機械において、切屑の回収効率を向上するには、発生する切屑をできるだけ小さく分断することが効果的である。 In a machine tool, a chip suction device may be provided in order to prevent scattering of chips generated during workpiece processing. In this type of machine tool, it is effective to divide the generated chips as small as possible in order to improve the chip recovery efficiency.
このように切屑を小さく分断することを狙ったドリルとして、従来例えば、特許文献1に記載されたものがある。このドリルでは、先端部に形成された切刃を、径方向外方に向かって階段状に複数の段差部を形成した段付き刃としており、この段付き刃によって切屑を小さく破砕することができる。 Conventionally, for example, there is a drill described in Patent Document 1 as a drill aiming at dividing chips into small pieces. In this drill, the cutting blade formed at the tip is a stepped blade in which a plurality of stepped portions are formed stepwise toward the outside in the radial direction, and chips can be crushed small by this stepped blade. .
ところで、前記公報記載の工具では、切刃が複数の段付き刃によって構成されているので、切刃が径方向外方に連続している従来の工具に比較すれば、切屑分断性の向上が期待される。しかし、前記公報記載の工具では、前記段差部の形状の如何によっては、切屑の分断が期待通りにいかず、切屑の回収効率を向上できない場合があることが判明した。 By the way, in the tool described in the above publication, since the cutting edge is composed of a plurality of stepped blades, the chip cutting performance is improved as compared with a conventional tool in which the cutting edge is continuous radially outward. Be expected. However, in the tool described in the above publication, it has been found that, depending on the shape of the stepped portion, the cutting of the chips does not work as expected, and the chip recovery efficiency may not be improved.
本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、簡単な構造により切屑の分断性を向上でき、切屑の回収効率を向上できる切屑吸引用工具を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and it is an object of the present invention to provide a chip suction tool that can improve the chip breaking property with a simple structure and can improve the chip collection efficiency.
請求項1の発明は、先端部に切刃が形成されるとともに、先端部に開口する切屑吸引孔を有し、切屑吸引装置を備えた工作機械に装着される切屑吸引用工具であって、前記切刃は、工具軸心から径方向外方に向かって階段状に段差部が形成された複数の段付き刃で構成され、前記各段差部は、前記工具軸心と平行に形成され、又は工具先端から遠ざかるほど工具軸心に近くなるテーパ面をなすように形成されていることを特徴としている。 The invention of claim 1 is a chip suction tool to be mounted on a machine tool having a chip suction hole having a chip suction hole opened at the front end part and having a chip suction hole opened at the tip part, The cutting edge is composed of a plurality of stepped blades having stepped portions formed stepwise from the tool axis toward the outside in the radial direction, and each stepped portion is formed in parallel with the tool axis, Alternatively, the taper surface is formed so as to be closer to the tool axis as the distance from the tool tip increases.
請求項2の発明は、請求項1に記載の切屑吸引用工具において、前記各段差部は、前記テーパ面をなしており、該各段差部の工具先端から遠い側の端部と隣接する段付き刃とがなす隅部は、弧状をなしており、かつ前記段差部の工具軸心方向の投影面内に位置する大きさに設定されていることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the chip suction tool according to the first aspect, each stepped portion forms the tapered surface, and the step adjacent to the end of the stepped portion far from the tool tip. The corner formed by the blade is arcuate and is set to a size that is located within the projection plane of the stepped portion in the tool axis direction.
請求項3の発明は、請求項1又2に記載の切屑吸引用工具において、前記切刃のすくい面に溝部が形成され、該溝部は、前記段付き刃との境界面が前記工具軸心に対して工具先端側ほど回転方向前側に位置するよう傾斜するねじれ角を有し、該ねじれ角は、0°又は0°〜20°に設定されていることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the chip suction tool according to the first or second aspect, a groove is formed in the rake face of the cutting edge, and the boundary surface of the groove with the stepped blade is the tool axis. With respect to the tool tip side, it has a twist angle that is inclined so as to be located on the front side in the rotation direction, and the twist angle is set to 0 ° or 0 ° to 20 °.
請求項1の発明によれば、段付き刃を構成する段差部を、前記工具軸心と平行に、又は工具先端から遠ざかるほど工具軸心に近くなるテーパ面をなすように形成したので、切屑の分断性を向上でき、切屑の回収効率を向上できる。即ち、前記公報記載の工具の場合、前記段差部が工具先端から遠ざかるほど工具軸心から遠くなるテーパ面、つまり先細りのテーパ面をなすように形成されているので、各段付き刃によって切削が行われるとともに、前記先細りのテーパ面によっても切削が行われる場合があり、その結果各段付き刃による切屑同士がテーパ面による切屑を介して繋がってしまう場合があった。 According to the first aspect of the present invention, the stepped portion constituting the stepped blade is formed in parallel with the tool axis or so as to form a tapered surface that becomes closer to the tool axis as the distance from the tool tip increases. Can be improved, and chip collection efficiency can be improved. That is, in the case of the tool described in the above publication, the stepped portion is formed so as to form a tapered surface that becomes farther from the tool axis as the distance from the tool tip, that is, a tapered surface that is tapered. In addition, cutting may be performed by the tapered surface of the taper, and as a result, chips by the stepped blades may be connected to each other through chips by the tapered surface.
これに対して、本発明では、段差部を、前記工具軸心と平行に、又は工具先端から遠ざかるほど工具軸心に近くなるテーパ面、つまり従来と逆の先拡がりのテーパ面としたので、段差部のテーパ面による切削が行われることはほとんどなく、各段付き刃による切屑同士を確実に分断できる。 On the other hand, in the present invention, the stepped portion is a taper surface that is parallel to the tool axis or closer to the tool axis as it is farther from the tool tip, that is, a taper surface that is widened opposite to the conventional one, Cutting with the tapered surface of the stepped portion is rarely performed, and chips from each stepped blade can be reliably separated.
請求項2の発明によれば、各段差部と隣接する段付き刃とがなす隅部を段差部の工具軸心方向の投影面内に位置する大きさに設定したので、より確実に切屑の分断性を向上でき、切屑の回収効率を向上できる。即ち、切刃を、階段状に段差部が形成された複数の段付き刃で構成した場合、段差部と隣接する段付き刃との隅部は、その製造工程上研削砥石の形状に対応した弧状となる。そのため前記隅部の大きさ如何によっては、特に弧状部分においても切削が行われ、前記分断性に悪影響を与えるおそれがある。これに対して、本発明では、前記テーパ面を、前記隅部が、前記段差部の軸心方向投影面内に位置する程度の先拡がりの逆テーパ面としたので、前記隅部による悪影響を回避でき、切屑の分断性をより一層向上できる。 According to the second aspect of the present invention, since the corner portion formed by each stepped portion and the adjacent stepped blade is set to a size that is located in the projection plane in the tool axis direction of the stepped portion, it is possible to more reliably remove chips. Dividing property can be improved, and chip recovery efficiency can be improved. That is, when the cutting edge is composed of a plurality of stepped blades having stepped portions formed in a stepped shape, the corners of the stepped blades and the adjacent stepped blades correspond to the shape of the grinding wheel in the manufacturing process. Arc shape. Therefore, depending on the size of the corner, cutting is performed particularly in the arc-shaped portion, which may adversely affect the severability. On the other hand, in the present invention, the tapered surface is an inversely tapered surface that is widened to such an extent that the corner portion is located in the axial projection surface of the stepped portion. This can be avoided, and the chip breaking property can be further improved.
請求項3の発明によれば、各切刃のすくい面に形成された溝部に、工具軸心に平行または0°〜20°傾斜するねじれ角を設定したので、より確実に切屑を小さくすることができる。切屑を小さくすることで、個々の切屑が軽くなるため、切屑の回収効率を向上できる。
According to the invention of
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1ないし図6は、本発明の実施例1による切屑吸引用工具を説明するための図である。 1 to 6 are views for explaining a chip suction tool according to a first embodiment of the present invention.
図において、1は工作機械を示している。該工作機械1は、ベッド2と、該ベッド2の奥部分に立設されたコラム3と、該コラム3の前面に上下方向(Z軸方向)に移動自在に支持された主軸頭4と、前記ベッド2の手前部分に前後方向(Y軸方向)に移動自在に支持されたサドル5と、該サドル5上に左右方向(X軸方向)に移動自在に支持されたテーブル6とを備えている。
In the figure, reference numeral 1 denotes a machine tool. The machine tool 1 includes a
前記主軸頭4内には、主軸7が回転自在に支持されており、該主軸7の下端部には工具ホルダ14を介して切屑吸引用工具としてのドリル10が着脱可能に装着されている。
A
前記工作機械1は、さらに、前記主軸7に装着された前記ドリル10と次工程用工具とを自動的に交換する自動工具交換装置11を備えている。この自動工具交換装置11は、前記コラム3の側壁に配置された工具マガジン12と、該工具マガジン12と前記主軸7との間に配置された工具交換アーム13とを有する。
The machine tool 1 further includes an
そして本実施例の工作機械1は、前記主軸7に装着された前記ドリル10によりワークWに穴あけ加工を施す際に発生する切屑を吸引する切屑吸引装置15を備えている。
The machine tool 1 according to the present embodiment includes a
前記切屑吸引装置15は、吸引力発生源を内蔵する切屑回収箱15bと前記ドリル10とを、該ドリル10,前記工具ホルダ14及び主軸7に形成された吸引路及び吸引パイプ15aにより接続した概略構造を有する。
The
前記主軸7は、軸心部に、前記吸引路の一部を構成する切屑排出孔が貫通形成された筒状体からなり、前記主軸頭4に内蔵された駆動モータ(不図示)により回転駆動される。
The
前記工具ホルダ14は、軸心部に、前記工具10が装着される支持穴及び前記吸引路の一部を構成する切屑排出孔が貫通形成され、前記主軸7の下端部に着脱可能に装着されている。
In the
前記ドリル10は、ドリル本体8と、該ドリル本体8の先端部8aの先端面に形成された一対の切刃9,9とを有する。前記ドリル本体8は、前記切刃9が形成された前記先端部8aと、該先端部8aより小径の胴部8bと、該胴部8bより大径で前記工具ホルダ14に保持される保持部8cとを有し、切屑吸引孔16が、軸心aを貫通して延びる円筒状をなしている。
The
前記一対の切刃9,9は、前記工具軸心aを中心とする点対称をなすように配置形成されている。そして、前記先端部8aの、図2における前記切刃9,9より反時計回りの回転方向前側部分はすくい面を構成するのであるが、本実施例1では、この前側部分を切削除去することにより溝部8f,8fが形成されている。この溝部8f,8fを形成したことにより、前記切屑吸引孔16の吸込口16a,16aが切刃9,9の前記回転方向前側近傍に開口している。また、前記切屑吸引孔16の後端部は前記ドリル本体8の後端面8eに開口している。
The pair of
そして前記各切刃9は、工具軸心aから径方向外方に向かって階段状に段差部9aを形成してなる複数(本実施例では4個)の段付き刃9bで構成されている。前記各段付き刃9bは、所定の、例えば130°〜140°の刃先角度となるように工具軸心a上の工具先端a′から径方向外方ほど低くなるように形成されている。
Each of the
さらに、前記各切刃9のすくい面となる部分に形成された前記溝部8f,8fの前記各段付き刃9bとの境界面8f′には、工具軸心aに対して工具先端a′側ほど前記回転方向前側に位置するように傾斜するねじれ角βが設定されている。このねじれ角βは、工具軸心aに対して0°〜20°程度に設定されている。
Further, a
前記ねじれ角βが20°を超えると、切屑がカールしやくなり、またカールが2巻き以上となりやすく、1個あたりの重量が増加して吸引性能が低下する可能性がある。 When the twist angle β exceeds 20 °, the chips are likely to curl, and the curl tends to become two or more turns, which may increase the weight per piece and lower the suction performance.
前記ねじれ角βが小さいほど切屑の分断効果が向上するが、一方、ねじれ角βが小さくなるほど切削抵抗が大きくなるので、前記ねじれ角βは、3°〜15°程度に設定することがより好ましい。 The smaller the twist angle β, the better the chip cutting effect. On the other hand, the smaller the twist angle β, the greater the cutting resistance. Therefore, the twist angle β is more preferably set to about 3 ° to 15 °. .
さらにまた、前記各段差部9aは、前記工具先端a′から遠ざかるほど工具軸心aに近くなるテーパ面、換言すれば先拡がりのテーパ面をなすように形成されている。具体的には、前記段差部9aの延長線9a′と前記軸心aとのなす角度θが1〜6°に設定されている。
Furthermore, each of the
より好ましくは、図5に示すように、前記各段差部9aの工具先端a′から遠い側の端部9cと隣接する段付き刃9b′とで形成される隅部9dは、円弧状をなしており、かつ前記各段差部9aの角度θは、工具軸心a方向の光dを照射した場合の前記段差部9aの投影面c内に前記隅部9dが位置する大きさに設定されている。
More preferably, as shown in FIG. 5, the
本実施例1によれば、各段付き刃9bを構成する各段差部9aを、前記工具先端a′から遠ざかるほど工具軸心aに近くなるいわゆる末広がりのテーパ面をなすように形成したので、切屑の分断性を向上でき、切屑の回収効率を向上できる。
According to the first embodiment, each stepped
即ち、仮に前記段差部が工具先端から遠ざかるほど工具軸心から遠くなるいわゆる先細りのテーパ面をなすように形成されている場合は、各段付き刃によって切削が行われるとともに、前記先細りのテーパ面によっても切削が行われる場合が考えられる。その結果各段付き刃による切屑同士がテーパ面による切屑を介して繋がってしまう場合があった。 That is, if the stepped portion is formed so as to form a so-called tapered taper surface that becomes farther from the tool axis as the distance from the tool tip increases, cutting is performed by each stepped blade and the tapered taper surface. Depending on the case, cutting may be performed. As a result, the chips produced by the stepped blades may be connected via the chips formed by the tapered surfaces.
これに対して、本実施例では、段差部9aを、前記先細りのテーパ面とは逆の先拡がりのテーパ面、つまり工具先端a′から遠ざかるほど工具軸心aに近くなるテーパ面としたので、段差部9aにおいて切削が行われることはほとんどなく、各段付き刃9bによる切屑同士を確実に分断できる。
On the other hand, in the present embodiment, the stepped
さらにまた、各段差部9aと隣接する段付き刃9b′とがなす隅部9dを段差部9aの工具軸心方向の光dによる投影面c内に位置する大きさに設定したので、換言すれば、前記隅部9dが前記投影面c内に位置するように前記角度θを設定したので、より確実に切屑の分断性を向上でき、切屑回収効率を向上できる。即ち、段差部9aと隣接する段付き刃9b′との隅部9dが、前記投影面cからはみ出る大きさに設定されている場合、そのはみ出た部分によっても切削が行われ、この切削された切屑部分が前記分断性に悪影響を与えるおそれがある。しかし本実施例では、前記隅部9dが、前記投影面c内に位置しているので、前記隅部9dによる悪影響を回避でき、切屑の分断性をより一層向上できる。
Furthermore, since the
ここで本発明の切屑吸引用工具において、前記段差部9aの角度θ,ねじれ角βを変えた場合の切屑分断性に与える影響について試験を行った。
Here, in the chip suction tool of the present invention, a test was performed on the influence on the chip division property when the angle θ and the twist angle β of the stepped
〔試験1〕
本試験1では、下記仕様の本発明に係る切屑吸引用工具及び比較例工具を使用して、下記の切削条件で加工を行い、その際に発生した切屑の形状を調べた。
[Test 1]
In the test 1, using the chip suction tool and the comparative example tool according to the present invention having the following specifications, processing was performed under the following cutting conditions, and the shape of the chips generated at that time was examined.
使用工具:
工具外径 φ6.8mm
段差部の角度 θ=5°(本発明例工具)、逆方向にテーパを有するもの(比較例工具)
材質 超硬合金製
ねじれ角 β=10°
切削条件:
切削速度 Vc=20m/min
送り f=0.1mm/rev
被削材:FC25
本試験1の結果、段差部の角度θ=5°の本発明例工具では切屑が小さく分断できたのに対し、逆方向にテーパを有する比較例工具では、切屑が小さく分断されずに伸びてしまうものがあった。
Tools used:
Tool outer diameter φ6.8mm
Step part angle θ = 5 ° (invention tool), taper in the opposite direction (comparative tool)
Material Cemented carbide torsion angle β = 10 °
Cutting conditions:
Cutting speed Vc = 20m / min
Feed f = 0.1mm / rev
Work material: FC25
As a result of the test 1, chips of the present invention with the step portion angle θ = 5 ° could be divided into small pieces, whereas in the comparative example tool having a taper in the opposite direction, the chips were extended without being divided. There was something to end up with.
〔試験2〕
本試験2では、本発明に係る段差部の角度θを有する切屑吸引用工具において、ねじれ角βを変えた場合の切屑に与える影響について試験を行った。
[Test 2]
In this
本試験2では、下記ねじれ角βを有する切屑吸引用工具を使用して、下記の切削条件で加工を行い、その際に発生した切屑の形状を調べた。
In this
工具形状:
工具外径 φ6.8mm
段差部の角度 θ=5°
材質 超硬合金製
ねじれ角 β=0°〜30°まで5°ずつ変化させた。
Tool shape:
Tool outer diameter φ6.8mm
Step angle θ = 5 °
Material Cemented carbide torsion angle β = 0 ° to 30 ° was changed in 5 ° increments.
切削条件:
切削速度 Vc=42.7m/min
送り f=0.1mm/rev
被削材:FC250
試験結果を図7(スケールは1目盛0.5mm)に示す。試験の結果、いずれの工具も切屑を小さく分断させることができたが、β=20°を超えるものは、カールした切屑が2巻き以上となって、切屑が大きくなっていることが分かった。
Cutting conditions:
Cutting speed Vc = 42.7 m / min
Feed f = 0.1mm / rev
Work material: FC250
The test results are shown in FIG. 7 (scale is 1 scale 0.5 mm). As a result of the test, all the tools were able to divide the chips into small pieces, but it was found that when β exceeds 20 °, the curled pieces had two or more turns and the chips were large.
なお、前記実施例では、前記段差部9aが先拡がりのテーパ面をなす場合を説明したが、本発明には、前記段差部9aが工具軸線aと平行に形成されている場合も含まれる。段差部が平行の場合であっても、段差部が前記先細りのテーパ面をなしている場合よりも切屑の分断性を改善できる。
In addition, although the said Example demonstrated the case where the said level | step-
1 工作機械
8a 先端部
8f 溝部
8f′境界面
9 切刃
9a 段差部
9b 段付き刃
9b′ 隣接する段付き刃
9c 段差部の工具先端から遠い側の端部
9d 隅部
10 ドリル(切屑吸引用工具)
15 切屑吸引装置
16 切屑吸引孔
a 工具軸心
c 投影面
β ねじれ角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
15
Claims (3)
前記切刃は、工具軸心から径方向外方に向かって階段状に段差部が形成された複数の段付き刃で構成され、
前記各段差部は、前記工具軸心と平行に形成され、又は工具先端から遠ざかるほど工具軸心に近くなるテーパ面をなすように形成されている
ことを特徴とする切屑吸引用工具。 A cutting edge is formed at the tip, and has a chip suction hole that opens at the tip, and is a chip suction tool to be mounted on a machine tool equipped with a chip suction device,
The cutting blade is composed of a plurality of stepped blades in which stepped portions are formed stepwise from the tool axis toward the radially outer side,
Each said level | step-difference part is formed in parallel with the said tool axial center, or it is formed so that the taper surface which becomes near a tool axial center may be made, so that it is far from a tool front-end | tip, The chip suction tool characterized by the above-mentioned.
前記各段差部は、前記テーパ面をなしており、該各段差部の工具先端から遠い側の端部と隣接する段付き刃とがなす隅部は、弧状をなしており、かつ前記段差部の工具軸心方向の投影面内に位置する大きさに設定されている
ことを特徴とする切屑吸引用工具。 In the chip suction tool according to claim 1,
Each of the step portions has the tapered surface, and a corner portion formed by an end of the step portion far from the tool tip and an adjacent stepped blade has an arc shape, and the step portion A chip suction tool characterized in that it is set to a size located within the projection plane in the tool axis direction.
前記切刃のすくい面に溝部が形成され、該溝部は、前記段付き刃との境界面が前記工具軸心に対して工具先端側ほど回転方向前側に位置するよう傾斜するねじれ角を有し、該ねじれ角は、0°又は0°〜20°に設定されている
ことを特徴とする切屑吸引用工具。 In the chip suction tool according to claim 1 or 2,
A groove is formed on the rake face of the cutting edge, and the groove has a torsion angle that is inclined so that a boundary surface with the stepped blade is positioned on the front side in the rotational direction toward the tool tip with respect to the tool axis. The twist suction angle is set to 0 ° or 0 ° to 20 °.
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