JP4205333B2 - 穴表面を切削加工するための工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前文に記載された穴表面を切削加工するための工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ここで検討される種類の工具、つまりドリルとリーマは、公知である。特に焼入鋼からなる工作物の穴表面を加工するとき工具の切刃が折れ、および／または加工時にびびり(chattering)が発生し、穴表面が希望する寸法と求める表面品質とはならないことが判明した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、こうした欠点のない冒頭に指摘した種類の工具を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、請求項１に指摘した特徴を有する工具が提案される。この工具は、互いに対で割当てられる少なくとも４つの切刃のうち１対の切刃が工具の軸方向から見えるように互いにずらして配置されていることを特徴としている。
【０００５】
特別有利な実施例の工具は、互いに対で割当てられる少なくとも４つの切刃のうち第１対の切刃が互いに対称に配置され、第２対の切刃が互いに非対称に配置されていることを特徴としている。これは、第２対では切刃が厳密に直径上で向き合わせて配置されているのではなく、または工具の軸方向から見えるように互いにずらして配置されていることを意味する。１対の切刃が軸方向でずらされると、または厳密に直径上で向き合わせて配置されてはいないと、切刃の折れと工具のびびりは焼入鋼からなる工作物を加工する場合でも防止されることが判明した。
【０００６】
工具の好ましい実施例では、少なくとも１つの他の対の切刃が設けられている。６つの切刃を有する工具では、上で説明したように、第１対の切刃が互いに対称に配置されており、第２対および／または第３対の切刃は互いに非対称に配置されている。切刃の折れと工具のびびりはこうしてやはり確実に防止される。 工具のその他の有利は実施形態は、従属請求項に見られる特徴の組合せから明らかとなる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明が詳しく説明される。
図１は、４つの切刃を有する工具正面の概略平面図を示す。
図２は、図１に示す工具前部の側面図を示す。
図３は、第２実施例の工具正面の概略平面図を示す。
図４ａは、第１実施例の刃物片の側面図を示す。
図４ｂは、第２実施例の刃物片の側面図を示す。
【０００８】
図１の平面図が示す工具１はその本体３が円周線５で示唆されている。本体が備えている４つの切刃は互いに対で配置されている。第１切刃対の切刃Ｓ１、Ｓ１’は上下で工具１に設けられている。これらの切刃は想定直径線Ｄ１上にあり、この直径線は第２想定直径線Ｄ２に直角である。第２想定直径線上に第２切刃対の切刃Ｓ２、Ｓ２’が配置されている。
【０００９】
工作物の穴表面を加工するとき切刃Ｓ１、Ｓ１’、Ｓ２、Ｓ２’と穴表面との間の相対運動は、工具１が工作物に対して回転させられ、または工作物が固定工具に対して回転することによって生成される。工具と工作物が回転することも当然に考えられる。重要なのは切刃と穴表面との間の相対運動である。ここでは、工具１が固定工作物に対して回転し、しかも矢印７の方向に、つまり時計回りに回転すると前提される。本体３の外面から突出する切刃Ｓ１、Ｓ１’、Ｓ２、Ｓ２’が穴表面から切屑を除去し、切屑は穴から通常どおり排出される。切屑詰りを防止するために、回転方向に見て各切刃の前に工具１の本体３に凹部（図示せず）、切屑空間が設けられている。このような工具の機能様式は公知であり、それゆえにここで詳しくは言及しない。
【００１０】
切刃Ｓ１、Ｓ１’、Ｓ２、Ｓ２’は工具１の本体３の一部とすることができる。つまり切刃は中実体から仕上げることが可能である。しかしここに示した実施例では、切刃がそれぞれ刃物片９の一部であり、この刃物片は好適な仕方で工具１の本体３に固着されている。一般に刃物片９は本体３に実質的に工具１の長手方向で延設された溝に嵌挿され、そこにしっかりろう付けされ、または好適な締付装置、特に締付爪(shoe)によって保持される。刃物片を直接にねじで本体３に固着することも可能である。
切刃が直接に本体３の一部であるのか、それとも図１に示唆し後続の図にも示唆した刃物片９に実現されているのかは、検討を続けるうえで重要ではない。
【００１１】
図２は、図１に示した工具１を側面図で示す。同じ部材には同じ符号が付けてあり、それらに関しては図１の説明を参照するように指示する。
この側面図は第１切刃対の上側切刃Ｓ１と直径上で向き合う切刃Ｓ１’とを示す。図２に示唆したように、切刃Ｓ１に割当てられた刃物片９は締付爪として構成される締付装置によって保持され、この締付装置は締付ねじ１３によって工具１の本体３に固着されている。図１と同様にここでも見易くする理由からその他の締付爪の図示は省かれた。
【００１２】
図２の側面図が示す刃物片９は平面図で示す第２切刃対の切刃Ｓ２’を備えている。正面１５から張り出す刃物片９の最前部と切刃Ｓ２もここにはっきり認めることができる。両方の切刃Ｓ２、Ｓ２’は、ここに見られるように厳密に直径上で向き合っている。しかし切刃Ｓ２の刃物片９が線１７にまで接近している一方、切刃Ｓ２’の刃物片９はこの線１７から後退している。つまり切刃Ｓ２’の刃物片９は本体９の正面１５から、切刃Ｓ２の刃物片９ほどには張り出していない。
【００１３】
図２の図示からわかるように、切刃Ｓ１、Ｓ１’の刃物片９は両方とも厳密に線１７まで達しており、つまり正面１５から同じだけ張り出しており、図１に基づいて図示説明したように厳密に直径線Ｄ１上にある。つまり第１切刃対の両方の切刃Ｓ１、Ｓ１’は互いに対称である。
それに対して第２切刃対の切刃Ｓ２、Ｓ２’は確かに厳密に直径線Ｄ２上にあるが、工具１の本体３の正面１５から異なる程度に張り出しており、つまり工具１の軸方向から見えるように互いにずらされている。従って、第２切刃対の切刃Ｓ２、Ｓ２’は互いに非対称に配置されている。
図３は第２実施例の工具１を平面図で概略示す。同じ部材には、図１、図２に基づいて使用したものと同じ参照符号が付けてある。それらに関してはこれらの図を参照するように指示する。
【００１４】
図３に示す工具は３つの切刃対Ｓ１とＳ１’、Ｓ２とＳ２’、Ｓ３とＳ３’が設けられている点で上記のものと相違している。第１切刃対の切刃Ｓ１、Ｓ１’は第１直径線Ｄ１上にあり、第２切刃対の切刃Ｓ２、Ｓ２’は直径線Ｄ２上にある。第３切刃対Ｓ３、Ｓ３’では、確かに切刃Ｓ３’が直径線Ｄ３上にあるが、切刃Ｓ３は直径線Ｄ３に対して角度αだけずらして配置されており、詳細には工具１の矢印７で示した回転方向に見て直径線Ｄ３に追走させて配置されているのがわかる。しかし切刃Ｓ３は先行させて、つまり直径線Ｄ３を基準にいわば鏡像的に配置することも可能である。
【００１５】
つまり図３に示す実施例の工具１ではまず、切刃対Ｓ１とＳ１’、Ｓ２とＳ２’が対称に配置されており、つまり厳密に直径線Ｄ１、Ｄ２上にあり、本体３の正面１５から工具１の軸方向から見えるように同じ程度に張り出している。第３切刃対Ｓ３、Ｓ３’だけは非対称に配置されており、つまり切刃Ｓ３は正確に切刃Ｓ３’が配置されている直径線Ｄ３上にはない。
【００１６】
しかし、図２に基づいて説明したように軸方向でずらすにせよ、または図３に示したのとは異なり、ここでも切刃の１つを直径線Ｄ２上に配置しないことによるにせよ、第２切刃対Ｓ２、Ｓ２’はやはり非対称に構成しておくことも可能である。
ちなみに、図２と図３に基づいて説明した非対称を組合せ、しかも例えば図３の実施例において第２切刃対が図２に基づいて説明したように軸方向でずらされ、第３切刃対が直径線Ｄ３に対してずらされているようにすることが可能である。最後に、軸方向でのずれによっても、関連する直径線に対するずれによっても、切刃対の非対称をもたらすことが考えられる。
【００１７】
図２の図示では、切刃Ｓ２’に割当てられた刃物片９が工具１の本体３内で軸方向で右に変位されたものと前提された。しかし、刃物片の前面、つまり刃物片の正面１５から張り出す側を除去することも可能である。この可能性が図４ａに示してあり、この図が示す刃物片９に例えば切刃Ｓ２’が割当てられている。切刃Ｓ２’は図２にも示した想定線１７に対して切刃の一部が研磨されることによって後退しており、こうして切刃Ｓ２’は値ａだけ短縮される。
【００１８】
切刃Ｓ２’を有する刃物片９の変更実施例が図４ｂに示してある。破線１９、２１で示唆したように刃物片９の左上角は除去することができ、これによりやはり切刃Ｓ２’が軸方向で値ａだけ短縮される。
つまり切刃対の２つの切刃の軸方向非対称はさまざまな仕方で実現することができる。
【００１９】
切刃が工具１の本体３の一部である場合、本体３の相応する切刃の領域、例えば切刃Ｓ２’の領域から、図４ａに示すのと同様に材料を除去することができる。しかし、図４ｂに基づいて説明したように、切刃の一部を除去することも可能である。
【００２０】
切刃が刃物片９によって実現される場合、相応する切刃の軸方向のずれは、図２に基づいて説明したように刃物片が本体内に軸方向でずらして配置されることによって実現することができ、こうしてこの刃物片は本体３の正面１５から他の切刃ほどには張り出さない。刃物片が本体３内にろう付けされている場合にも、また刃物片９が締付爪１１によって本体３にしっかり締付けられる場合にも、刃物片のこのずれは可能である。
【００２１】
最後に、図４ａと図４ｂに基づいて可能であるように、刃物片９によって切刃を実現する場合にも、刃物片９を軸方向で材料を除去することによって刃物片の活性(active)切刃を変位させることが可能である。その際、図４ａに基づいて説明したように刃物片全体を研磨することができ、または図４ｂに基づいて示したように刃物片の切刃領域にある小部分のみを研磨することができる。
【００２２】
つまり、図２に基づいて説明したように切刃対の切刃の非対称が追求される場合、関連する刃物片を距離ａだけ変位することが可能である。しかし、切刃が領域ａだけ短縮される研磨過程によっても非対称は実現可能である（図４ａ、図４ｂ参照）。軸方向非対称、つまり値ａは、０．５／１０ｍｍ〜８／１０ｍｍの範囲内とすることができる。好ましくは１／１０ｍｍ〜５／１０ｍｍの軸方向のずれａが選択される。しかし約２／１０ｍｍの軸方向のずれａが特別実証された。
【００２３】
図３に基づいて説明したように切刃対の切刃を関連する直径線に対して変位させることによる非対称の場合、工具１の中心点２３から測定した鋭角αが選択され、この角度は０．５°〜１０°、好ましくは２°〜７°の範囲内で選択される。約５°の角度αのずれが特に実証された。
切刃対の切刃の軸方向のずれによって与えられた非対称は、既存の工具に追加的に生成することもできる。こうして、既存の工具においても切刃の折れと工具のびびりを防止することが可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上すべてのことから判明するように、公知の工具に見られ、特に焼入鋼からなる工作物を切削する場合に見られる諸欠点は、切刃を対で配置した工具の場合簡単に、つまり少なくとも１つの切刃対の非対称を生成することによって、防止することができる。その際、図３で工具に基づいて説明したように、複数の切刃対を非対称に配置しておくこともできる。最後に、角度のずれによってだけでなく、同じ切刃対において軸方向のずれによっても非対称を実現することが考えられる。最後になお指摘しておくなら、ここに述べた非対称は６つを超える数の切刃を有する工具においても実現することができる。
【００２５】
図に基づいて説明した工具は、なお案内片を備えておくことができ、これらの案内片は工具１の本体３に嵌挿され、軸方向に延設され、好ましくは、ここで説明した切刃よりも長い。その際、各切刃に、または若干の切刃のみに、１つの案内片を割当てることが可能である。さらに、互いに対称に配置された案内片、および／またはここで述べた意味で互いに非対称に位置決めされた案内片を設けることも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】４つの切刃を有する工具正面の略平面図。
【図２】図１に示す工具前部の側面図。
【図３】第２実施例の工具正面の略平面図。
【図４】（ａ）は第１実施例の刃物片の側面図、（ｂ）は第２実施例の刃物片の側面図。
【符号の説明】
１ 工具、
Ｓ１、Ｓ１’、Ｓ２、Ｓ２’、Ｓ３、Ｓ３’ 切刃、
ａ ずれ、 α 角度、
９ 刃物片、 １１、１３ 締付装置

Claims (21)

1. 穴表面を切削加工するための工具（１）であって、互いに対で割当てられる少なくとも４つの切刃を有するものにおいて、第１対の切刃と第２対の切刃が工具（１）に配置されており、
   第１対の切刃（Ｓ１、Ｓ１’ ）が直径上で向き合わせて配置され、かつ、第１対の切刃（Ｓ１、Ｓ１’ ）はともに工具（１）の軸方向の同じ位置に配置されており、
   第２対の切刃（Ｓ２、Ｓ２’ ）は工具（１）の軸方向に互いにずらして配置されており、かつ、第２対の切刃（Ｓ２、Ｓ２’ ）の一方が、該第２対の切刃（Ｓ２、Ｓ２’ ）の他方および前記第１対の切刃（Ｓ１、Ｓ１’ ）に対して軸方向に後退していることを特徴とする工具。
2. 第２対の切刃（Ｓ２、Ｓ２’ ）が厳密に直径上で向き合わせて配置されてはいないことを特徴とする、請求項１記載の工具。
3. 少なくとも１つの他の第３対の切刃（Ｓ３、Ｓ３’ ）が設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の工具。
4. 第３対の切刃（Ｓ３、Ｓ３’ ）がやはり厳密に直径上で向き合わせて配置されてはいないことを特徴とする、請求項３記載の工具。
5. 第３対の切刃（Ｓ３、Ｓ３’ ）が工具（１）の軸方向に互いにずらして配置されていることを特徴とする、請求項３または４記載の工具。
6. 第２対の切刃（Ｓ２、Ｓ２’ ）が想定直径線（Ｄ２；Ｄ３）に対して０．５°〜１０°の角度（α）だけずらされていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項記載の工具。
7. 第２対の切刃（Ｓ２、Ｓ２’ ）が想定直径線 ( Ｄ２；Ｄ３ ) に対して２°〜７°の角度（α）だけずらされていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項記載の工具。
8. 第２対の切刃（Ｓ２、Ｓ２’ ）が想定直径線（Ｄ２；Ｄ３）に対して５°の角度（α）だけずらされていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項記載の工具。
9. 第３対の切刃（Ｓ３、Ｓ３’ ）が想定直径線（Ｄ２；Ｄ３）に対して０．５°〜１０°の角度（α）だけずらされていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項記載の工具。
10. 第３対の切刃（Ｓ３、Ｓ３’ ）が想定直径線（Ｄ２；Ｄ３）に対して２°〜７°の角度（α）だけずらされていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項記載の工具。
11. 第３対の切刃（Ｓ３、Ｓ３’ ）が想定直径線（Ｄ２；Ｄ３）に対して５°の角度（α）だけずらされていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項記載の工具。
12. 第２対の切刃（Ｓ２、Ｓ２’ ）が工具（１）の軸方向に０．５／１０ｍｍ〜８／１０ｍｍだけずらされていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項記載の工具。
13. 第２対の切刃（Ｓ２、Ｓ２’ ）が工具（１）の軸方向に１／１０ｍｍ〜５／１０ｍｍだけずらされていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項記載の工具。
14. 第２対の切刃（Ｓ２、Ｓ２’ ）が工具（１）の軸方向に２／１０ｍｍだけずらされていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項記載の工具。
15. 第３対の切刃（Ｓ３、Ｓ３’ ）が工具（１）の軸方向に０．５／１０ｍｍ〜８／１０ｍｍだけずらされていることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項記載の工具。
16. 第３対の切刃（Ｓ３、Ｓ３’ ）が工具（１）の軸方向に１／１０ｍｍ〜５／１０ｍｍだけずらされていることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項記載の工具。
17. 第３対の切刃（Ｓ３、Ｓ３’ ）が工具（１）の軸方向に２／１０ｍｍだけずらされていることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項記載の工具。
18. 切刃（Ｓ１、Ｓ１’；Ｓ２、Ｓ２’；Ｓ３、Ｓ３’ ）が、工具（１）の本体（３）に嵌挿可能な刃物片（９）によって実現可能であることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか１項記載の工具。
19. 刃物片（９）が本体（３）内で互いにずらしてろう付けされていることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１項記載の工具。
20. 刃物片（９）が本体（３）内で好適な締付装置（１１、１３）によって固定可能であることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか１項記載の工具。
21. １対の２つの切刃の、工具（１）の軸方向のずれが、切刃の研磨によって実現可能であることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか１項記載の工具。

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