JP4762179B2 - 内径加工用工具およびそれを用いた被削材の切削方法 - Google Patents

Description

本発明は、工具ホルダーへの取付部と、この取付部に連続する円柱状のシャンクの先端側に備える切刃稜の一部を前記シャンクの側方に突出させた小径棒状部とからなる内径加工用工具であって、特に、ＯＡ機器用部品、電子部品、小径ベアリング等小型品を対象とする極小な内径加工に適した内径加工用工具に関するものである。

このような内径加工用工具は従来、小径棒状部と加工物内壁との隙間が狭く切削油が切刃稜にかかりにくいことや切屑の排出が難しいことから、切削油や切屑の通路を設けるため、図３（ａ）に示すように、円柱状のシャンクの周面３１に逃げ溝３２を掘ったものや、図３（ｂ）に示すように、シャンクの周面３４の、図における上側に切欠平面３５を設けた形状のものがあった。
特表平０８−５０４３７０号公報

ところで、前記内径加工用工具は小径棒状部の一部を削りおとすことにより、内径加工において、切削油のまたは切屑の通路が確保できるようにしているが、この通路は、切刃稜の一方端部がシャンクの周面の側方に突出していることにより形成される逃げ面側に形成される通路と一体化している。

よって、内径加工中、ワーク孔の外に通じる通路は１箇所しかなく、切削油の循環及び切屑の排出が円滑に行われ難いという問題があった。

以下、この問題について詳しく説明する。

図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、内径加工中に、小径棒状部のシャンクの周面に設けられた逃げ溝３２、又は切欠平面３５より生じる通路は、刃先の一部がシャンクの側方に突出していることにより生じる、逃げ部３３，３６と一体化している。この構成では、ワーク孔の外に通じる切削油及び切屑の入り口，出口が一箇所のみとなる。

この結果、図４に示すように、通路（逃げ部）より切削油をワーク孔内に注入した時、同時に先端刃先部から加工時に発生する切屑といっしょに１箇所しかない通路から排出されようとするが、注入されてくる切削油に阻害され、スムーズに排出されないという問題があった。

また、切削油の循環及び切屑の排出性を向上さようとすると、逃げ溝３１及び切欠平面３５をさらに大きくする必要があり、シャンクの断面積を大きく減少することになる。このように小径棒状部の断面積を大きく減少させたシャンクは、剛性不足となり、加工中にびびり振動が発生しやすくなるという問題点があった。

以上のような従来技術の問題点に鑑み、本発明は、切削油または切屑の通路を２箇所確保して、これらの排出性または流通性を高めるととともに、小径棒状部の剛性を極力低下させない、内径加工用工具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の内径加工用工具は、工具ホルダーへの取付部と、該取付部に連続する小径棒状部とからなる内径加工用工具であって、前記小径棒状部は、前記取付部側に設けられたシャンクと、該シャンクの先端に設けられた切刃部と、を備え、前記切刃部は、一方端部を前記シャンクの側方に突出させて設けられた切刃稜と、該切刃稜に連続して設けられた複数の面で構成されるすくい面と、を備え、前記小径棒状部のうち少なくとも前記シャンクは、前記切刃稜の一方端部を突出させた側に位置する周面が凸曲面状であるとともに、該凸曲面の反対側に、前記小径棒状部の長手方向に延びる切欠平面を備え、かつ前記小径棒状部の長手方向と直交する断面で断面視して、前記小径棒状部の径の中で、前記切刃稜が形成された一方端側と、前記切欠平面が形成された反対側と、前記内径加工用工具で加工できる被削材の最小内径の円の中心である前記小径棒状部の中心と、を通る直線に垂直な直線であって、かつ前記小径棒状部の中心を通る中心線Ｃの方向の径が最も大きく、前記切刃稜は、前記小径棒状部における前記切刃稜の一方端部を突出させた側に、切屑または切削油が通る刃先側通路が設けられるよう形成されており、
前記切欠平面は、前記小径棒状部における前記切刃稜の一方端部を突出させた側に対して反対側に、切屑または切削油が通る背面側通路が設けられるよう形成されていることを特徴とする。

かかる構成によれば、内径加工において、小径棒状部に備えるシャンクの周囲に、切削油または切屑の通路が２箇所の通路を生じさせることができる。そして、どちらか一方の通路を切削油の導入路とし、他方を切削油及び切屑の排出路とすることで、スムーズな切削油の循環と切屑の排出が可能となる。

また、前記すくい面は、複数の面で構成されていることが重要である。

また、前記切欠平面は、前記複数の面からなるすくい面の少なくとも１つの面と交差するよう形成されていることが好ましい。

また、前記第一すくい面は、前記切刃稜の一方端部を突出させた側に位置する前記切刃部の周面と、前記切刃稜の一方端部を突出させた側に対して反対側に位置する切刃部の周面と、各々交差するよう形成されていることが好ましい。

前記第一すくい面は、前記切刃稜の一方端部を突出させた側に位置する前記切刃部の周面との交差稜線の前記長手方向における寸法が、前記切刃稜の一方端部を突出させた側に対して反対側に位置する前記切刃部の周面との交差稜線の前記長手方向における寸法と、略同一となるよう形成されていることが好ましい。

前記第一すくい面は、前記切刃稜の一方端部から他方端部に沿って、前記長手方向における寸法が略同一となるよう形成されていることが好ましい。

上記課題を解決するため、本発明の被削材の切削方法は、上述の内径加工用工具の前記小径棒状部の少なくとも一部を、前記内径加工用工具に対して回転している被削材の孔内に、挿入する工程と、前記刃先側通路および前記背面側通路のうち一方の通路に、切削油の導入路として切削油を注入する工程と、前記切刃稜を前記被削材に当接させて前記被削材を切削する工程と、前記刃先側通路および前記背面側通路のうち他方の通路から、切削油および切屑の排出路として切削油および切屑を排出する工程と、を備えたことを特徴とする。

かかる構成によれば、内径加工において、小径棒状部に備えるシャンクの周囲に、切削油または切屑の通路が２箇所の通路を生じさせることができる。そして、どちらか一方の通路を切削油の導入路とし、他方を切削油及び切屑の排出路とすることで、スムーズな切削油の循環と切屑の排出が可能となる。

以上のように、本発明の内径加工用工具は、内径加工において、小径棒状部に備えるシャンクの周囲に、切削油または切屑の通路が２箇所の通路を生じさせることができる。そして、どちらか一方の通路を切削油の導入路とし、他方を切削油及び切屑の排出路とすることで、スムーズな切削油の循環と切屑の排出が可能となる。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。

図１（ａ）は本発明の内径加工用工具としてのスローアウェイチップ（以下、チップと略称する）１を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ矢視図、図１（ｃ）小径棒状部３のＡ-Ａ断面図である。

図１に示すように、前記チップ１は、平板状基部２の周面から小径棒状部３を一体的に突出させ、この小径棒状部３に備える円柱状のシャンク３ａの先端に切刃部４を設けたものである。

前記切刃部４にはすくい面６が形成され、切刃部４に備える切刃稜７の一方端部が小径棒状部３のシャンク３ａの側方に突出する。

また、前記小径棒状部３において、切刃稜７の一方端部を突出させた側と反対側の周面５に小径棒状部３の長手方向に延びる切欠平面８を形成したものである。

前記の構成により、小径棒状部３をワーク孔内に挿入し、耳掻きのようにして極小径の孔内を加工することが出来る。

前記チップ１の構成において重要な点は、前記小径棒状部３における、切刃稜７の一方端部が突出する側に対して反対側（背面側）の周面５に小径棒状部３の長手方向に延びる切欠平面８を形成したことである。

この点について図１（ｃ）及び図２を参照して、詳細に説明する。

図１（ｃ）に示すように、前記チップ１の小径棒状部３の周面５とワーク孔内壁との間には、先端刃先部７が小径棒状部３の周面５より突出していることより生ずる通路９a（以下、刃先側通路と略称する）及び、断面の中心線Ｃより背面側に備えた切欠平面８により生ずる通路９ｂ（以下、背面側通路と略称する）が設けられている。前記の構成により、図２（ａ）に示すように刃先側通路９aから切削油をワーク孔内に注入した時、切削油は刃先側通路９ａを通り抜け、切刃稜に発生している切削熱を冷却し、同時に切刃稜７から加工時に発生する切屑といっしょに背面側通路９bから排出される。通路９ａ、９ｂ（循環経路）が小径棒状部３を挟んで位置することにより、切削油及び切屑の排出が注入される切削油に阻害されることなく、スムーズな切削油の循環と切屑に排出が可能となる。なお、図２（ｂ）に示すように切削油を前記背面側からワーク孔内に注入した時は前記と反対の循環経路となる。

小径棒状部３のシャンク３ａは円柱状をなす。ここで、この小径棒状部３のシャンク３ａの剛性を表す指標として断面２次モーメントがあげられる。

前記チップ１は円柱状のシャンク３ａの周面５に切欠平面８が形成されているものの、近似的に完全な楕円の断面２次モーメントを使用すると、断面の縦方向（切刃稜の一方端部を突出させた方向に直交する方向：図１（ｃ）中の上下方向）の長さを２ｓ、横方向の長さ（切刃稜の一方端部を突出させた方向：図１（ｃ）中の左右方向）を２ｔとしたときの楕円の断面２次モーメントはπ・ｓ３・ｔ／４と表される。つまり、縦方向の長さは３乗倍、横方向の長さは１乗倍で断面２次モーメントに寄与しており、縦方向の長さを増加させた方が、横方向の長さを増加させるより断面２次モーメントをより大きくすることが出来る。

したがって、切欠平面８を背面側に設け、縦方向の長さが大きくなるようにすることで、切欠平面８を設けることによる小径棒状部３の剛性の低下を最低限に抑えることができ、また、他方、剛性の低下が小さいので切欠量（切欠平面８）を多くできるので、切削油または切屑の流通性または排出性を向上させることができる。

次に、前記シャンク３ａの長手方向に直交する断面において、前記切刃稜７の一端部を突出させ方向の幅Ｔ１とこれに直交する方向Ｔ２の比Ｔ２／Ｔ１は、１．０より大きく１．２以下の範囲内であることが好ましい。この比Ｔ２／Ｔ１が１．０以下の場合、切削油，切屑の排出が悪くなる恐れがあり、他方、１．２を越えるとシャンク３ａの断面積が小さくなり、剛性を損なう恐れがある。

同様に、前記小径棒状部３における、前記切刃稜７が突出する幅Ｓと前記切刃稜７の一方端部が前記シャンク３ａの側方へ突出する方向の幅Ｔ１との比Ｓ／Ｔ１は、０．１〜０．２であることが好ましい。

この比Ｓ／Ｔ２が０．１未満の場合、切削油，切屑の排出が悪くなる恐れがあり、他方、０．２を越えるとシャンク３ａの断面積が小さくなり、剛性を損なう恐れがある。

また、前記切欠平面８の幅Ｆと前記切刃稜７の一方端部を突出させた方向に直交する方向の幅Ｔ２の比Ｆ／Ｔ２は、０．３〜０．７であることが好ましい。

この比Ｆ／Ｔ２が０．３未満の場合、切削油，切屑の排出が悪くなる恐れがあり、他方、０．７を越えるとシャンク３ａの断面積が小さくなり、剛性を損なう恐れがある。

以上、本発明の実施形態を図に基づいて例示したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の目的を逸脱しない限り任意の形状とすることができることは言うまでもない。

例えば、本実施形態では平板状基部２の周面から小径棒状部３を一体的に突出させたものであって、工具ホルダー（不図示）への固定部として平板状基部２を設けたチップを説明するが、本発明はこれに限定されず、例えば、工具ホルダーへの固定部として円柱状の取付部を設け、この取付部を工具取付穴を設けた工具ホルダーの該工具取付穴に挿入固定するタイプのもの内径加工用工具で合っても良い。

（ａ）は本発明の内径加工用工具としてのチップの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ矢視図、（ｃ）は小径棒状部のＡ-Ａ断面図である。 図１のチップを用いた切削加工の説明図である。 従来の内径加工用工具の小径棒状部の断面図である。 図３の従来の内径加工用工具を用いた切削加工の説明図である。

符号の説明

１：（スローアウェイ）チップ ／ 内径加工用工具
２：平板状基部 ／ 工具ホルダーへの取付部
３：小径棒状部
３ａ：シャンク
４：切刃部
５：周面
６：すくい面
７：切刃稜
８：切欠平坦面
９a：刃先側通路
９b：背面側通路
Ｔ１：切刃稜の一方端部を突出させた方向の幅
Ｔ２：切刃稜の一方端部を突出させた方向に直交する方向の幅
Ｓ：切刃稜の一方端部がシャンクの側方に突出する幅
Ｆ：切欠平坦面の長さ
Ｃ：断面の中心線

Claims (6)

1. 工具ホルダーへの取付部と、該取付部に連続する小径棒状部とからなる内径加工用工具であって、
   前記小径棒状部は、前記取付部側に設けられたシャンクと、該シャンクの先端に設けられた切刃部と、を備え、
   前記切刃部は、一方端部を前記シャンクの側方に突出させて設けられた切刃稜と、該切刃稜に連続して設けられた複数の面で構成されるすくい面と、を備え、
   前記小径棒状部のうち少なくとも前記シャンクは、前記切刃稜の一方端部を突出させた側に位置する周面が凸曲面状であるとともに、該凸曲面の反対側に、前記小径棒状部の長手方向に延びる切欠平面を備え、かつ前記小径棒状部の長手方向と直交する断面で断面視して、前記小径棒状部の径の中で、前記切刃稜が形成された一方端側と、前記切欠平面が形成された反対側と、前記内径加工用工具で加工できる被削材の最小内径の円の中心である前記小径棒状部の中心と、を通る直線に垂直な直線であって、かつ前記小径棒状部の中心を通る中心線Ｃの方向の径が最も大きく、
   前記切刃稜は、前記小径棒状部における前記切刃稜の一方端部を突出させた側に、切屑または切削油が通る刃先側通路が設けられるよう形成されており、
   前記切欠平面は、前記小径棒状部における前記切刃稜の一方端部を突出させた側に対して反対側に、切屑または切削油が通る背面側通路が設けられるよう形成されていることを特徴とする内径加工用工具。
2. 前記切欠平面は、前記複数の面からなるすくい面の少なくとも１つの面と交差するよう形成されていることを特徴とする請求項１記載の内径加工用工具。
3. 前記すくい面のうちの第一すくい面は、前記切刃稜の一方端部を突出させた側に位置する前記切刃部の周面と、前記切刃稜の一方端部を突出させた側に対して反対側に位置する切刃部の周面と、各々交差するよう形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の内径加工用工具。
4. 前記第一すくい面は、前記切刃稜の一方端部を突出させた側に位置する前記切刃部の周面との交差稜線の前記長手方向における寸法が、前記切刃稜の一方端部を突出させた側に対して反対側に位置する前記切刃部の周面との交差稜線の前記長手方向における寸法と、略同一となるよう形成されていることを特徴とする請求項３記載の内径加工用工具。
5. 前記第一すくい面は、前記切刃稜の一方端部から他方端部に沿って、前記長手方向にお
   ける寸法が略同一となるよう形成されていることを特徴とする請求項３または４記載の内径加工用工具。
6. 請求項１乃至５いずれか記載の内径加工用工具の前記小径棒状部の少なくとも一部を、前記内径加工用工具に対して回転している被削材の孔内に、挿入する工程と、
   前記刃先側通路および前記背面側通路のうち一方の通路に、切削油の導入路として切削油を注入する工程と、
   前記切刃稜を前記被削材に当接させて前記被削材を切削する工程と、
   前記刃先側通路および前記背面側通路のうち他方の通路から、切削油および切屑の排出路として切削油および切屑を排出する工程と、を備えた被削材の切削方法。

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