JP2016155178A - 回転工具、及び回転工具の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】単一の回転工具によって被加工物に長孔等を形成可能であり、被加工物を効率よく加工することができるとともに簡易に製造可能な回転工具を提供する。【解決手段】回転工具１０は、回転軸Ｒ回りに回転して被加工物を加工する。回転工具１０は、先端角が１０５°〜１３５°である。回転工具１０は、側面に４つの螺旋溝２２が形成されており、４つの螺旋溝２２に挟まれた４つの側面部２４のそれぞれには、一方の縁に切刃２６が形成されている。４つの側面部２４に形成された切刃２６には、１つ置きの切刃２６の先端側に連続してシンニング３２が形成され、残余の切刃２６の先端側に連続して切屑排出部３４が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、回転工具、及び回転工具の製造方法に関するものである。

従来から、被加工物に長孔、角孔、丸孔、または多角形状孔等を形成するために、まず、ドリルで被加工物を穿孔し、続いて、形成した孔にエンドミルを挿入してエンドミルによって孔を削り拡げることが行われている。この加工方法では、長孔等を形成するために、ドリルとエンドミルとを使用するので、作業の途中でスピンドル等に取り付けられた回転工具を交換するか、または、複数のスピンドル等を利用して作業を行う必要がある。これに対して、特に工具径及び工具刃長さより短い厚みを有する薄板を加工する場合に、穿孔と孔の拡開とを連続的に行うことができる回転工具が提案されている。特許文献１に記載の回転工具のように、単一の回転工具を用いて複数の加工作業を行うことができると、作業者による回転工具の交換の手間がなくなるとともに、切削工程にかかる時間を軽減することができ、切削工程を容易に考え進めることができる。

特開２００５−１５３１２５号公報

特許文献１に記載の３枚刃の回転工具は、心厚を大きくして剛性を高めることができるが、切屑を排出する刃間の溝が小さいので、穿孔加工中に切屑が詰まりやすい。また、一般に３枚の底刃が形成されたドリルは、シンニング研磨をすることが難しく、回転工具を高精度に製造するのは困難である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、単一の回転工具によって被加工物に長孔等を形成可能であり、被加工物を効率よく加工することができるとともに簡易に製造可能な回転工具を提供することを目的とする。

本発明の回転工具は、回転軸回りに回転して被加工物を加工する回転工具である。この回転工具は、先端角が１０５°〜１３５°である。また、回転工具には、側面に４つの螺旋溝が形成されており、４つの螺旋溝に挟まれた偶数の側面部のそれぞれには、一方の縁に切刃が形成されている。そして、４つの側面部に形成された切刃には、１つ置きの切刃の先端側に連続してシンニングが形成され、残余の切刃の先端側に連続して切屑排出部が形成されている。
かかる回転工具によれば、先端部分に形成されたシンニングによって被加工物の穿孔加工を行うことができるとともに、側面部に形成された切刃によって孔の拡開加工を行うことができる。また、切刃の先端には１つ置きにシンニングと切屑排出部が形成されているので、穿孔加工を効率よく行うことができる。

また、側面部は、回転工具の回転軸に対して垂直な波面の凹凸状に形成されていてもよい。
こうすれば、切刃の切削能力を向上させることができる。

本発明の回転工具の製造方法は、全体として円柱であり、側面に４つの螺旋溝が形成され、４つの螺旋溝に挟まれた４つの側面部のそれぞれには一方の縁に切刃が形成された部材を用意する工程と、用意した部材を１０５°〜１３５°の先端角にするとともに、４つの側面部に形成された切刃のうち１つ置きの切刃の先端側に連続してシンニングを形成し、残余の切刃の先端側に連続して切屑排出部を形成する工程と、を含む。
かかる回転工具の製造方法によれば、上記した本発明に係る回転工具を容易に製造することができる。

本実施形態の回転工具を示す正面図である。 本実施形態の回転工具を示す側面図である。 本実施形態の回転工具を先端側から見た図である。 図１中Ａ−Ａ方向から見たＡＡ視図である。 回転工具の製造するための部材の一例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る回転工具を図面に基づいて説明する。図１、図２は、本発明の一実施形態に係る回転工具１０を示す正面図、側面図であり、図３は、回転工具１０を先端側から見て示す図である。図１〜図３に示すように、回転工具１０は、全体として回転軸Ｒを軸心とする長尺な円柱状に形成されている。回転工具１０は、後端側（図１及び図２中、下側）が円柱状のままシャンク部１２として形成され、先端側（図１及び図２中、上側）が加工部１４として形成されている。

シャンク部１２は、マシニングセンター、フライス盤、または電動工具などの図示しない駆動源により回転駆動されるスピンドルに把持される。これにより、回転工具１０は、スピンドルと一体に回転軸Ｒ回りに回転し、加工部１４が被加工物と接触することにより被加工物を加工する。回転工具１０が取り付けられるスピンドル等は、公知の構成を採用することができ、如何なるものを用いてもよい。

加工部１４は、シャンク部１２の先端側に連続して形成され、被加工物を加工する刃が形成されている。本実施形態では、回転工具１０は、右ねじれ左回転の工具として形成されている。ただし、回転工具１０は、左ねじれ右回転の工具として形成されてもよい。加工部１４は、回転工具１０の側面に形成されたエンドミル部２０と、回転工具１０の先端に形成されたドリル部３０と、が連続して形成されている。

エンドミル部２０は、シャンク部１２の先端側およびドリル部３０の後端側に連続して形成されている。エンドミル部２０には、螺旋状に４つの切刃（外周刃）２６が形成されるように、４本の螺旋溝２２が形成されている。言い換えれば、エンドミル部２０には、４本の螺旋溝２２が形成され、この４本の螺旋溝２２に挟まれた４つの側面部（螺旋溝２２が形成されていない領域）２４には、螺旋溝２２との一方の縁（図１及び図２中、右側の縁）に切刃２６が形成されている。図４は、図１中Ａ−Ａ方向から見たＡＡ視図である。なお、図４中、回転工具１０の断面にはハッチングを付している。図４に示すように、本実施形態では、４つの螺旋溝２２は、回転工具１０の周方向に沿って均等な間隔で形成されている。ただし、螺旋溝２２は、周方向に均等な間隔で形成されるものに限定されず、交互に異なる大きさでもよく、それぞれに異なる大きさでもよい。

螺旋溝２２に挟まれた側面部２４のそれぞれは、切刃２６を含めて凹凸状（凹凸２５）に形成されている。この凹凸２５は、回転軸Ｒに対して垂直な波面である波形に形成されている。言い換えれば、凹凸２５は、波の進行方向が回転軸Ｒに沿った波形状に形成されている。このように側面部２４及び切刃２６に凹凸２５が形成されることにより、エンドミル部２０の加工能力を向上させることができる。

ドリル部３０は、エンドミル部２０の先端に連続して形成されている。ドリル部３０は、先端が尖った形状に形成されている。ドリル部３０の先端角度Ａは、ドリル部３０によってワークを穿孔加工するときに、ワーク等からドリル部３０にかかる力が、回転軸Ｒ方向と、回転軸Ｒ方向に対して垂直な方向とにおいて、略等しくなる角度とすることが好ましい。具体的には、ドリル部３０の先端角度は、好ましくは１０５°〜１３５°、更に好ましくは１０５°〜１２０°、更に好ましくは１１８°である。本実施形態では、ドリル部３０の先端角度Ａは約１０５°である。

ドリル部３０には、エンドミル部２０の切刃２６に連続して、穿孔加工のためのシンニング（底刃）３２が形成されている。図３に示すように、シンニング３２は、エンドミル部２０の４つの切刃２６のうち１つ置きである２つの切刃２６に連続して、２つ形成されている。つまり、シンニング３２は、１８０度毎に形成されている。シンニング３２は、図３に示すようにＸ形のシンニング面とするのが好ましいが、Ｓ形、ＸＳ形、ノッチ形など、Ｘ形以外の形状としてもよい。シンニング３２の回転方向後ろ側（図３中、時計回り側）には、逃げ面３３が形成されている。

エンドミル部２０の残りの切刃２６の先端側は、穿孔加工に伴う切屑を排出するための傾斜部（切屑排出部）３４が形成される。つまり、ドリル部３０には、エンドミル部２０の４つの切刃２６のうち１つ置きの先端側に連続してシンニング３２が形成され、残りの先端側に連続して切屑排出部３４が形成されている。ここで、切屑排出部３４は、隣接するシンニング３２のすくい面に連続し、シンニング３２のエッジが際立ち、且つ、シンニング３２により削られた切屑がエンドミル部３０側（図１中、下側）に好適に排出されるように、傾斜状に切り欠かれて形成される。切屑排出部３４の後端側（図１中、下側）は、エンドミル部３０の切刃２６及び螺旋溝２２に連続する。

本実施形態にかかる回転工具１０を製造する場合には、一例として、まず、図５に示すような部材４０を用意する。なお、図５では、図１〜図４と同一の構成部位には、同一の符号を付している。図５に示すように、部材４０は、エンドミル部２０が先端側（図５中、上側）まで連続して形成されている。部材４０としては、例えば側面に４つの切刃が形成された公知のエンドミルを用いることができる。なお、部材４０は、先端までエンドミル部２０（切刃２６）が形成されている必要はなく、例えばドリル部３０となる先端部は切刃２６などが形成されることなく円柱状であってもよい。

そして、用意した部材４０に対して、先端側を加工し、１０５°〜１３５°の先端角度にするとともに、４つの切刃２６のうち、１つ置きの先端側の切刃２６に連続してシンニング３２を形成し、残りの先端側の切刃２６に連続して切屑排出部３４を形成する。このときには、シンニング３２を１８０度ごとに形成すればよいので、シンニング研磨を容易に施すことができ、切刃２６に連続したシンニング３２を高精度に形成することができる。また、残りの切刃（シンニング３２が連続しない切刃）２６は、穿孔加工において切屑（切粉）が好適に排除されるように、切刃２６の先端側を削って切屑排出部（ポケット）３４を形成する。このように部材４０を用意して回転工具１０を形成することにより、本実施形態にかかる回転工具１０を容易に製造することができる。こうした回転工具１０の製造方法は、回転工具１０の先端が摩耗などで傷んだ場合にも適用することができ、切刃２６の長さの限りでシンニング３２と切屑排出部３４を再研磨して、回転工具１０を利用することができる。

ここで、本実施形態の回転工具１０との比較例として、エンドミルの先端が丸められたラジアスエンドミルは、回転軸に対してある程度傾斜（例えば、４０度など）させて移動させることによって穿孔加工をすることもできる。しかし、ラジアスエンドミルは、回転軸方向に沿って穿孔加工をすることはできず、加工対象が限定される。これに対して、本実施形態の回転工具１０は、シンニング３２が形成されたドリル部３０を有するので、回転軸Ｒ方向に沿った穿孔加工が可能であり、さまざまな加工対象（ワーク）に穿孔加工および拡孔加工を施すことができる。そして、シンニング３２が形成されたドリル部３０は、ラジアスエンドミルの先端部とはまったく異なる形状であり、先端の刃の耐久性がラジアスエンドミルに比して著しく向上している。なお、本実施形態の回転工具１０は、厚さが回転工具直径以下であるワークに用いられることが好ましい。

また、一般に、ドリルは、底刃の数が多いほど、心厚を大きくして剛性を高めることができるが、切屑を排出する刃間の溝が小さくなって穿孔加工中に切屑が詰まりやすくなる。これに対して、本実施形態の回転工具１０は、ドリル部３０に２つのシンニング３２と切屑排出部３４（ポケット）とが形成されているので、高い穿孔加工能力を実現することができる。

以上説明した本実施形態の回転工具１０は、ドリル部３０の先端角が約１０５°に形成され、エンドミル部２０の側面に４つの螺旋溝２２が形成されて４つの切刃２６が形成されている。そして、４つの切刃２６の１つ置きの先端側に連続してシンニング３２が形成され、残余の切刃２６の先端側に連続して切屑排出部３４が形成されている。これにより、単一の回転工具１０を用いて、ドリル部３０によって穿孔加工を行うことができるとともに、エンドミル部２０によって拡孔加工を行うことができる。また、ドリル部３０には、切刃２６の１つ置きにシンニング３２と切屑排出部３４とが形成されているので、加工に伴う切屑の排出を好適に行って効率よく穿孔加工を行うことができる。そして、エンドミル部２０には、４つの切刃２６が形成されているので、高い加工能力で拡孔加工を行うことができる。

また、本実施形態の回転工具１０は、ドリル部３０が２つのシンニング３２を有する２枚刃に形成されているので、シンニング３２を形成するためのシンニング研磨を容易に高精度に行うことができる。ドリル部３０にシンニング３２を形成することにより、回転工具１０を用いた加工時のスラスト値を低下させて先端の摩耗及びチッピングを軽減することができ、回転工具１０の耐久性を向上させることができる。しかも、本実施形態の回転工具１０は、４つの螺旋溝２２が形成されて４つの切刃２６が形成れた部材４０を用意し、この部材４０の先端を尖った形状にするとともに、１つ置きの切刃の先端側に連続してシンニング３２を形成し、残余の切刃の先端側に連続して切屑排出部３４を形成することにより、容易に製造することができる。

上記の実施形態では、回転工具１０の側面部２４には、回転軸Ｒに対して垂直な波面の凹凸２５が形成されるものとしたが、回転軸Ｒに対して傾斜した波面の凹凸が形成されてもよい。また、波形については、正弦波状としてもよく、矩形波状、又は、三角波状などの凹凸形状に形成してもよい。また、側面部２４の一部だけが凹凸状に形成されてもよいし、側面部２４及び切刃２６が凹凸状でなくてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、実施形態および変形例の任意の組み合わせが可能であり、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

１０ 回転工具
１２ シャンク部
１４ 加工部
２０ エンドミル部
２２ 螺旋溝
２４ 側面部
２５ 凹凸
２６ 切刃
３０ ドリル部
３２ シンニング
３４ 切屑排出部
４０ 部材

Claims (3)

1. 回転軸回りに回転して被加工物を加工する回転工具であって、
   先端角が１０５°〜１３５°であり、
   側面に４つの螺旋溝が形成されており、
   前記４つの螺旋溝に挟まれた４つの側面部のそれぞれには、一方の縁に切刃が形成されており、
   前記４つの側面部に形成された切刃には、１つ置きの切刃の先端側に連続してシンニングが形成され、残余の切刃の先端側に連続して切屑排出部が形成されている、
   回転工具。
2. 請求項１に記載の回転工具であって、
   前記側面部は、前記回転軸に対して垂直な波面の凹凸状に形成されている、
   回転工具。
3. 請求項１又は２のいずれか１項に記載の回転工具を製造する方法であって、
   全体として円柱であり、側面に４つの螺旋溝が形成され、前記４つの螺旋溝に挟まれた４つの側面部のそれぞれには一方の縁に切刃が形成された部材を用意する工程と、
   前記用意した部材を１０５°〜１３５°の先端角にするとともに、前記４つの側面部に形成された切刃のうち１つ置きの切刃の先端側に連続してシンニングを形成し、残余の切刃の先端側に連続して切屑排出部を形成する工程と、
   を含む回転工具の製造方法。

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