JP4698891B2 - 穴明け工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先端に切刃を備えた工具本体の先端部外周にカートリッジを介して切刃チップが設けられて、上記切刃によって加工穴を形成するのに合わせてこの加工穴の開口部のバリ取りや面取りを行うことが可能な穴明け工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の穴明け工具としては、軸線回りに回転される工具本体の外周に形成された切屑排出溝の先端に臨んで切刃が設けられるとともに、工具本体の周方向に上記切屑排出溝の間に画成されるランドの工具先端側には上記軸線に平行に取付溝が形成され、この取付溝に、カートリッジに保持された切刃チップが工具本体の外周面に出没自在に取り付けられたものが提案されている。そして、さらに本発明の発明者らは、特開平１１−３０９６０４号公報や特開平１１−３２０２２８号公報において、上記カートリッジを、工具本体に固定されるベースとこのベースに回動自在に取り付けられるアームとから構成し、このアームの先端部に上記切刃チップを取り付けるとともに、アームとベースとの間には付勢部材（捩りコイルバネ）を介装してその付勢力によりアームを付勢し、切刃チップを出没自在としたものを提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような穴明け工具による面取り量やバリ取り量は、切削条件や切削環境によって変化し、例えば大きなバリが生じ易い加工物のバリ取りを行う場合や、面取り量を大きくしたい場合には、この切刃チップが加工穴の開口部に食い付く際の上記付勢部材の付勢力を強めに設定しなければならない。また、逆に、加工物が軟質な材質で形成されている場合や、面取り量を小さくする場合などには、付勢部材による付勢力を弱くして、この切刃チップがあまり強く加工穴の開口部に食い付かないようにしなければならない。しかしながら、上記従来の穴明け工具では、付勢部材がアームとベースとの間に介装されることによってカートリッジに組み込まれた状態で固定されており、このようなカートリッジが上記取付溝に収容されて直接工具本体に固定されているため、このように付勢部材の付勢力を調整しようとすると、カートリッジを工具本体から取り外した上で、アームとベースとを分解して付勢部材を付勢力の異なるものに交換したり、あるいは予め付勢力の異なる付勢部材を介装した複数種のカートリッジを用意しておいたりしなければならず、交換作業に時間や労力を要したり、複数種の付勢部材やカートリッジが必要となったりするため、非効率的かつ不経済であった。
【０００４】
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述した面取りあるいはバリ取り用の切刃チップを備えた穴明け工具において、カートリッジや付勢部材を交換したり複数種用意したりすることなく、面取り量やバリ取り量の調整が可能な穴明け工具を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
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、先端に切刃を備えた工具本体と、この工具本体の先端部外周に形成された取付溝に取り付けられて支持軸回りに回動自在に支持されるカートリッジと、このカートリッジに設けられて該カートリッジの回動に伴い上記工具本体の外周面から出没可能とされた切刃チップと、上記カートリッジの上記取付溝の底面側に介装されて該カートリッジを工具外周側に付勢する付勢部材と、この付勢部材の付勢力を調整する付勢力調整手段とを備え、上記付勢部材は、圧縮された状態でその両端部が上記カートリッジと上記取付溝の底面側とに当接することによって該カートリッジを付勢する弾性体であり、上記付勢力調整手段は、上記取付溝の底面側に出没可能に設けられて上記付勢部材の一端部に当接する第１の付勢力調整部材と、上記カートリッジに出没可能に設けられて上記付勢部材の他端部に当接する第２の付勢力調整部材とを備えていることを特徴とする。従って、このような穴明け工具によれば、この付勢力調整手段によって付勢部材の付勢力を調整することにより、カートリッジや付勢部材自体を交換したりすることなく、切刃チップが加工穴の開口部に食い付く際の強さを増減させることができ、面取り量やバリ取り量を切削条件や切削環境に合わせて最適化することができる。
【０００６】
そして、上記付勢部材が、例えば上記捩りコイルバネのように圧縮された状態でその両端部が上記カートリッジと上記取付溝の底面側とに当接することによって該カートリッジを付勢する弾性体とされていて、上記付勢力調整手段は、上記取付溝の底面側に出没可能に設けられて上記付勢部材の一端部に当接する第１の付勢力調整部材と、上記カートリッジに出没可能に設けられて上記付勢部材の他端部に当接する第２の付勢力調整部材とを備えていて、このように第１、第２の付勢力調整部材を出没させることにより、弾性体よりなる上記付勢部材の圧縮状態が調節させられて、加工穴の開口部への初期の食い付き時の付勢力が変化させられるので、上述のように切削条件や切削環境に合わせてこれらの第１、第２の付勢力調整部材の出没量を調整すれば、最適な付勢力に設定することが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１ないし図４は、本発明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は軸線Ｏを中心とした外形略円柱状をなしていて、その先端部の外周には、上記軸線Ｏ回りに工具後端側に向かうに従い工具回転方向Ｔの後方側に捩れる一対の切屑排出溝２，２が、工具本体１の先端面３に開口して後端側に延びるように形成されており、これらの切屑排出溝２，２の工具回転方向Ｔ側を向く壁面の先端に、それぞれ超硬合金等の硬質材料より成るチップ４がろう付けされて取り付けられ、このチップ４の先端に、被削材に加工穴を明けるための切刃５が形成されている。なお、工具本体１内には工具後端側から先端側に向けて切削油剤等の供給孔６が軸線Ｏに沿って形成されており、この供給孔６は工具先端側において２つに分岐して軸線Ｏに平行に延び、上記切刃５，５の工具回転方向Ｔ後方側に連なる上記先端面３，３部分にそれぞれ開口している。
【０００８】
そして、工具本体１の周方向において上記切屑排出溝２，２の間に画成される一対のランド７，７のうちの一方には、このランド７に連なる上記先端面３から工具後端側に僅かに離れた位置に取付溝８が形成されており、この取付溝８内にはカートリッジ９が収容されて取り付けられている。ここで、この取付溝８は、上記軸線Ｏに平行に工具後端側に延びるように、また軸線Ｏに直交する断面視においては該軸線Ｏに対する径方向内周側に凹んで外周側に開口する「コ」字状をなすように形成されたものであり、ただしその溝底面８Ａは、図３に示すように工具本体１の先端側（図３において左側）において最も深く、これよりも後端側（図３において右側）の取付溝８の長手方向略中央部に一段溝深さが浅くなる段差部８Ｂが形成されるとともに、さらにその後端側にはもう一段溝深さが浅くなる台座部８Ｃが形成されている。そして、この溝底面８Ａの上記段差部８Ｂには、その先端側すなわち取付溝８の上記長手方向略中央部に、工具本体１をその直径方向に貫通するようにねじ込まれた長尺ネジ状の第１の付勢力調整部材１０の先端部が突出させられており、この第１の付勢力調整部材１０が本実施形態における付勢力調整手段の１つとされる。また、この取付溝８が形成された一方のランド７には、該取付溝８の上記長手方向に垂直に軸線Ｏを中心とした円の接線方向に延びるようにピン状の支持軸１１が挿通されて取り付けられており、この支持軸１１の先端部は、図３に示すように取付溝８の後端側の上記台座部８Ｃよりも僅かに先端側かつ外周側（図３において上側）において、上記溝底面８Ａから屹立して工具本体１の周方向を向く取付溝８の溝壁面８Ｄ，８Ｄ間に、これらの溝壁面８Ｄ，８Ｄに直交するように突出させられている。
【０００９】
一方、この取付溝８に取り付けられる上記カートリッジ９は、上記取付溝８に合わせて軸線Ｏに平行に延びるように形成されたものであって、その先端部にはチップ取付座９Ａが形成されていて、このチップ取付座９Ａに加工穴の開口部周縁のバリ取りや面取りを行う切刃チップ１２がクランプネジ１３によって着脱可能に取り付けられるとともに、後端部には取付孔９Ｂが貫設され、この取付孔１３に、上記取付溝８の溝壁面８Ｄ，８Ｄ間に突出する支持軸１１の先端部が嵌挿されることにより、当該カートリッジ９はこの支持軸１１回りに回動自在に支持される。ただし、このカートリッジ９の回動は、上記取付孔９Ｂよりも後端側のカートリッジ９の後端部の工具本体１内周側（図３において下側）を向く当接部９Ｃが取付溝８の溝底面８Ａにおける上記台座部８Ｃに当接することにより、図３に示した状態からカートリッジ９先端部が工具本体１の外周側に向かう方向への回動（図３における支持軸１１を中心とした時計回り方向への回動）が拘束されるようになされている。また、上記切刃チップ１２は超硬合金等の硬質材料によって略正三角形（厳密には偏六角形）の平板状に形成され、カートリッジ９の上記後端部９Ｃが台座部８Ｃに当接した状態で、図３に示すように上記正三角形の１の角部（偏六角形の１の短辺部）が工具本体１の外周側に突出するように上記チップ取付座９Ａに取り付けられるとともに、カートリッジ９の回動によって上記取付溝８内に没入可能とされ、すなわち工具本体１の外周面に出没可能とされ、上記角部に交差する上記正三角形の辺稜部に形成された切刃１２Ａ，１２Ａによって加工穴のバリ取りや面取りを行う。
【００１０】
さらに、このカートリッジ９の上記チップ取付座９Ａが形成された先端部と上記取付孔９Ｂおよび当接部９Ｃが形成された後端部との間には、工具本体１の内周側が解放されるとともに外周側には天板部９Ｄが形成された凹所９Ｅが形成され、この凹所９Ｅ内には上記取付孔９Ｂと平行に延びるようにバネ支持ピン９Ｆがカートリッジ９と一体に形成されていて、このバネ支持ピン９Ｆに、本実施形態における付勢部材として捩りコイルバネ１４が巻き掛けられるように緩挿されて取り付けられている。そして、この捩りコイルバネ１４は、その一端部が解放された凹所９Ｅの工具本体１内周側から突出して、取付溝８の上記段差部８Ｂから突出させられた第１の付勢力調整部材１０の先端に当接させられるとともに、他端部は上記天板部９Ｄに当接させられ、かつこうして両端部が当接したところで圧縮された状態とされており、その弾性力によってカートリッジ９は上記当接部９Ｃが台座部８Ｃに当接して切刃チップ１２が工具本体１の外周面から突出した状態で、この切刃チップ１２が外周側に突出する方向に弾性的に付勢されている。また、さらに上記天板部９Ｄには、上記捩りコイルバネ１４の他端部が当接する位置に、短尺のやはりネジ状をなす第２の付勢力調整部材１５が該天板部９Ｄを垂直に貫通するようにねじ込まれて取り付けられ、この第２の付勢力調整部材１５が本実施形態における付勢力調整手段の他の１つとされている。
【００１１】
このように構成された穴明け工具においては、工具本体１をその軸線Ｏ回りに回転させつつ前進させることにより、その先端に設けられた上記切刃５，５により加工物に加工穴が穿設され、次いでこの工具本体１先端から僅かに後端側において該工具本体１の外周面に突出させられた上記切刃チップ１２の先端側を向く切刃１２Ａによって上記加工穴の開口部のバリ取りや面取りが行われる。そして、さらに工具本体１を前進させてゆくと、切刃チップ１２が加工穴の内周に押し込まれることにより、上記捩りコイルバネ１４による付勢力に抗してカートリッジ９が図３において支持軸を中心として反時計回り方向に回動して切刃チップ１２が取付溝８内に没入させられ、この加工穴が貫通穴である場合には加工穴の抜け際においてカートリッジ９が捩りコイルバネ１４の付勢力によって上記とは反対に回動して再び切刃チップ１２が突出し、その後端側を向く切刃１２Ａによってこの抜け際の加工穴の開口部がバリ取りまたは面取りされる。
【００１２】
しかして、このような切刃チップ１２による加工穴開口部のバリ取りや面取りにおいて、加工物の材質等の切削条件や切削環境によってバリ取り量や面取り量を変化させる場合、上記構成の穴明け工具では、従来のように支持軸１１を取り外した上でカートリッジ９を取り外して分解して捩りコイルバネ１４をバネ定数の異なるものに交換したり、あるいは異なるバネ定数の捩りコイルバネ１４が予め取り付けられた他のカートリッジ９に交換したりすることなく、付勢力調整手段としての上記第１の付勢力調整部材１０や第２の付勢力調整部材１５を操作することによって、切刃チップ１２の上記切刃１２Ａが加工穴開口部に食い付く際の強さを調節することができて、上記バリ取り量や面取り量を容易に変化させることができる。すなわち、ネジ状をなすこれら第１、第２の付勢力調整部材１０，１５を上記捩りコイルバネ１４側にねじ込んでやれば、カートリッジ９の当接部９Ｃが台座部８Ｃに当接した状態でこの捩りコイルバネ１４はより強く圧縮された状態となり、従って切刃チップ１２が外周側に突出するようにカートリッジ９を付勢する付勢力も大きくなるため、この付勢力に抗して切刃チップ１２をカートリッジ９ごと没入させるためにも大きな力を要することとなり、結果としてバリ取り量や面取り量を増大させることができる。また、これら第１、第２の付勢力調整部材１０，１５を緩めれば、これとは逆にバリ取り量や面取り量を小さくすることができる。
【００１３】
従って、上記穴明け工具によれば、このように付勢力調整手段としての第１、第２の付勢力調整部材１０，１５を調整することにより、カートリッジ９や付勢部材としての捩りコイルバネ１４を取り外して交換したり、予め複数種のカートリッジ９や捩りコイルバネ１４を用意しておいたりすることなく、バリ取り量や面取り量の調節が容易に可能であって、調節作業に要する時間や労力を軽減することができて効率的であるとともに、余分な部品を用意する必要もなくなって経済的である。しかも、本実施形態ではこれら第１、第２の付勢力調整部材１０，１５がネジ状であって、そのねじ込み量に応じて捩りコイルバネ１４側への出没量を変化させてこの捩りコイルバネ１４の上記圧縮状態を無断階に調整可能であり、従ってバリ取り量や面取り量も上記切削条件や切削環境に合わせて最適に調整することが可能となる。
【００１４】
なお、本実施形態のようにネジ状の第１、第２の付勢力調整部材１０，１５を設けた場合には、これらのネジピッチを異なるものとして、例えば長尺の第１の付勢力調整部材１０のネジピッチを短尺の第２の付勢力調整部材１５よりも大きくすれば、大まかな付勢力の調整はピッチの大きな第１の付勢力調整部材１０によって行う一方、微少な調整はピッチの小さな第２の付勢力調整部材１５によって行うといった調整も可能となる。また、本実施形態ではこれら第１、第２の付勢力調整部材１０，１５をいずれもネジ状としているが、特に長尺の第１の付勢力調整部材１０については、上記段差部８Ｂから突出して捩りコイルバネ１４の一端部に当接する先端部分をピン状として工具本体１に嵌挿し、その出没量を工具本体１の上記ランド７の外周面側からねじ込まれるネジによって調節するようにしてもよい。また、上記付勢部材は、捩りコイルバネ１４以外のコイルスプリングや皿バネなどでもよく、すなわち圧縮された状態でその両端部がカートリッジ９と取付溝８の溝底面８Ａ側とに当接することによって該カートリッジ９を付勢する弾性体であればよい。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、カートリッジや付勢部材を交換したり複数種のカートリッジや付勢部材を用意したりすることなく、効率的かつ経済的にこの付勢部材によるカートリッジの付勢力を調整することができ、切削条件や切削環境に合わせて最適なバリ取り量や面取り量を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態を示す側面図である。
【図２】 図１に示す実施形態を先端側から見た正面図である。
【図３】 図１に示す実施形態の取付溝８部分の拡大断面図である。
【図４】 図１に示す実施形態の取付溝８部分を工具本体１の外周側から見た拡大図である。
【符号の説明】
１ 工具本体
５，１２Ａ 切刃
８ 取付溝
８Ａ 取付溝８の溝底面
８Ｂ 溝底面８Ａの段差部
８Ｃ 溝底面８Ａの台座部
９ カートリッジ
１０ 第１の付勢力調整部材（付勢力調整手段）
１１ 支持軸
１２ 切刃チップ
１４ 捩りコイルバネ（付勢部材）
１５ 第２の付勢力調整部材（付勢力調整手段）

Claims (1)

1. 先端に切刃を備えた工具本体と、この工具本体の先端部外周に形成された取付溝に取り付けられて支持軸回りに回動自在に支持されるカートリッジと、このカートリッジに設けられて該カートリッジの回動に伴い上記工具本体の外周面から出没可能とされた切刃チップと、上記カートリッジの上記取付溝の底面側に介装されて該カートリッジを工具外周側に付勢する付勢部材と、この付勢部材の付勢力を調整する付勢力調整手段とを備え、上記付勢部材は、圧縮された状態でその両端部が上記カートリッジと上記取付溝の底面側とに当接することによって該カートリッジを付勢する弾性体であり、上記付勢力調整手段は、上記取付溝の底面側に出没可能に設けられて上記付勢部材の一端部に当接する第１の付勢力調整部材と、上記カートリッジに出没可能に設けられて上記付勢部材の他端部に当接する第２の付勢力調整部材とを備えていることを特徴とする穴明け工具。

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