JP6208716B2 - 使い捨て式ミーリングカッター - Google Patents
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Description
よって、各ドリルヘッドは、それぞれのサイズに応じた孔径しかドリリング加工できないため、使用者は多種のサイズのドリルヘッドを準備しなければならず、ドリルヘッドサイズの在庫量が非常に多くなってしまう。
特に軟鋼、アルミ或いはアルミ合金或いはステンレス材質のドリリング加工では、連削性の切りくずは途切れにくく、切りくず排出槽内に詰まり易く、熱伝導が非常に大きくなり、主軸が受ける切削負荷は非常に大きい。
コントローラーの主軸負荷表は通常は60%前後であるため、工作機械の主軸、剛性、切削精度及び寿命等に対する影響は極めて大きい。
切りくずが詰まってしまえば、ドリリング加工を継続することはできないため、加工を一時のに中止し、切りくずを取り除いた後でなければ、作業を継続することはできない。
そのため、切削液をドリルヘッドに掛ける必要がある。
しかし、加工が深すぎる時には、排出された切りくずは、切削液の孔内への進入を妨げ、ドリルヘッド末端のカッティングエッジ位置まで到達できない。
そのため、カッティングエッジの温度は上昇を続ける。
よって、従来のドリリング加工作業は、動いたり停まったりの間歇式ドリリング加工により、切りくず排出及び散熱の機能を達成しなければならない。
そのため、加工効率は明らかに劣り、加工コストを拡大してしまう。
また、ツイストドリルヘッドであろうと、使い捨て式ドリルヘッドであろうと、ドリリング加工の深さの制限を考慮しなければならない。
ドリリング加工の深さが深いほど、切りくずの排出ができないという問題が起こり易く、切りくずはドリル槽内に詰まり、フィードできないという欠点を招く。
また、各ドリルヘッドは、それぞれのサイズに応じた孔径しかドリリング加工できないため、使用者は多種のサイズのドリルヘッドを準備しなければならず、ドリルヘッドサイズの在庫量が非常に多くなってしまう。
且つドリルヘッドを選択する時には、ドリリング加工の安定性の考慮から、ドリルヘッドとドリリング加工の長さの倍比数D/L、及びドリリング加工の深さの制限を考慮しなければならず、さもなくば、切りくずはドリル槽内に詰まり、フィードできないという欠点を招く。
アーバーは、一端に、切りくず排出槽が設置されており、切りくず排出槽の末端にカッター台が設置されており、カッター台により使い捨て式カッターブレイドが固定されている。
使い捨て式カッターブレイドは、上下方向の両端に設けられている二つのブレイドのうちの少なくとも一方が、高低差および切れ目を有する。
且つ自動的に切りくずを切断し、間歇加工の機能を有するため、切りくずを小さくし、切りくずの排出を容易にするため、詰まりが起こらず、散熱速度が良好で、且つ切削抵抗を低下させることができる。
こうして、カッターの回転速度を向上させ、切削除去率を高めることができ、且つミーリングカッターは延長棒を対応させて長さを変化させ、深い孔の加工を行うことができる。
図1〜図3に示すとおり、本発明の実施形態による使い捨て式ミーリングカッターは、数値或いはコンピューター数値制御工作機械に対応し、先端の移動軌跡が円柱状の螺旋である螺旋フィードの方式により、ドリリング加工及びミーリング加工を行う使い捨て式ミーリングカッターである。
アーバー11の一端の相互に交差する位置には、切りくず排出槽12を設置する。
切りくず排出槽12の末端には、カッター台13を設置する。
カッター台13により、使い捨て式カッターブレイド20を固定する。
アーバー11の中心位置には、給水孔14を設置する。
給水孔14は、切りくず排出槽12まで貫通する。
カッターブレイド本体21の中心位置には、貫通状の円錐孔22を設置する。
カッターブレイド本体21の両端には、ブレイド23を設置する。
2個のブレイド23は、カッターブレイド本体21の頂面211の上、下両端にそれぞれ形成する。
ブレイド23には、高低落差を設置し、且つ切れ目24の形状を備え、波浪形状を呈するカッティングエッジを形成する。
ブレイド23の端面には、当接面25を設置し、当接面25は、カッター台13の片側面131に押圧する。
本実施形態は、2個の使い捨て式カッターブレイド20の設計であるため、2個の使い捨て式カッターブレイド20は、アーバー11中心に近い内側カッティングエッジ232の間に、所定間隔Cが存在する。
よって、直接下向きのドリリングの方式で加工することができず、水平フィードの方式によって、2個の使い捨て式カッターブレイド20内側カッティングエッジの所定間隔Cがドリリング加工されていない部位を、ミーリング加工で除去する必要がある。
こうして、穴あけの機能を達成する。
すなわち本発明は、螺旋フィード方式により、カッターが水平ミーリング加工作業を行うと同時に、下向きのドリリング加工作業を行い、ミーリング加工とドリリング加工の同期作業の機能を実現することができる。
高低落差を設置し、且つ切れ目24を有する波浪状のブレイド23である使い捨て式カッターブレイド20は、測定線30を設置する。
測定線30とブレイド23の円弧とは相互に接し、反対端は、切れ目24の底部を通し、且つ少なくとも切れ目24の中心点において、実務的には切れ目24の中心をやや超過し、螺旋フィードのリード角θが25.8°を形成する。
図5及び図6に示す実施形態では、ブレード直径ψDが24mmのミーリングカッターの孔径ψdは28mmの孔である。
ドリリング加工およびミーリング加工の孔径の回転直径dは28−24=4mmである。
使い捨て式ミーリングカッター10の中心は、回転直径dがψ4である円柱を巡り回転する。
リードL=πd×tanθ=4π×tan25.8°=6.075mmで、すなわち使い捨て式ミーリングカッター10が一周する度に(ミーリング加工孔径と一周)下方へと6.075mmの深さドリリング加工する。
水平方向のフィード量fは、0.1mmに設定される(図4参照)。
これに基づき、使い捨て式ミーリングカッター10は、水平ミーリング加工を行えるばかりか、螺旋フィード工法により、同時にドリリング加工の作業を行うこともできる。
同サイズのミーリングカッターは、孔径を持続的に拡大することができる。
最良の切削効率を実現するため、比較的大きい使い捨て式カッターブレイド20を用い、比較的大きいミーリングカッターサイズにより、ドリリング加工およびミーリング加工を行う。
使い捨て式カッターブレイド20の水平フィード量f値は、0.1mmで、且つ使い捨て式カッターブレイド20は、測定線30(すなわちリード角θ)の方向に沿って、ドリリング加工およびミーリング加工を行う。
ドリリング加工およびミーリング加工で切削されるフィード量fは約0.1mmで、図面に示すとおり、水平フィード方向Kは右向きである。
よって両側のカッターブレイドはすべて右向き及び下向き(リード角θ方向)で、ドリリング加工およびミーリング加工を行い、2個の測定線30間に位置するブレイド23区間は、ブレイド23の真の切削部位で、ブレイド23の外側カッティングエッジ231と実際の切削を行う。
よって、分段切削の効果を生じ、使い捨て式ミーリングカッター10の中心線CCを境界線とし、両側のカッターブレイドへ向かい観察すると、左右両側の使い捨て式カッターブレイド20のブレイド23の実際の切削カッティングエッジは異なる。
右側のブレイド23は、外側カッティングエッジ231がドリリング加工およびミーリング加工を行い、内側カッティングエッジ232は切削を行わない。
左側の各ブレイド23は、内側カッティングエッジ232(中心線CCから離れたカッティングエッジ)は、ドリリング加工およびミーリング加工作業を行い、外側カッティングエッジ231は切削を行わない。
よって、右側の使い捨て式カッターブレイド20を例とすると、右側に位置する時には、ブレイド23の外側カッティングエッジ231は、ドリリング加工およびミーリング加工し、内側カッティングエッジ232は切削を停止する。
左側へ180°回転すると、内側カッティングエッジ232がドリリング加工およびミーリング加工するように変換し、外側カッティングエッジ231は切削を停止する。
よって、切削の切りくずは、自動的に断裂し、且つカッティングエッジの範囲が小さいため、切りくずは比較的小さく、カッターの切りくず排出に有利である。
且つブレイド23は分段切削するため、ブレイド23は非連続の切削を呈し、ブレイドの散熱を助ける。
使い捨て式ミーリングカッター10の一端には、連結ボルト15を設置する。
連結ボルト15は、延長棒16と連結し、使い捨て式ミーリングカッター10の長さを延長することができる。
且つ延長棒16の軸径は、切削の直径より小さいため、切削の切りくずを排出することができ、同時に切削液もカッター中心から流入させることができる。
よって、切りくず排出及び冷卻散熱ともに達成できる。
且つ本発明の延長棒16は、タングステン抗震材質を採用するため、ドリリング加工の深さを測ったところ、ドリルヘッド直径とドリリング加工の長さの比率D/Lは少なくとも10倍に達する。
これは、カッター業界で初めての快挙である。
よって、そのフィード量はF=f×N×Z(ブレイド数)=181.9〜341mm/minで、一分当たりの除去量は181.9〜341mmである。
よって、その除去量はF=f×N×Z(ブレイド数)=1591.6mm/minであるため、回転直径dを巡るψ4の円柱回転で、一分当たりの回転数はNz=1591.6/(π×ψ4)=126.66周/分で、一分当たり下向きのドリリング加工の除去量はFz=Nz×L(リード)=126.66×6.075=769.5mm/minである。
一分当たりの除去量は、従来のドリルヘッドの4.23(769.5/181.9)〜2.26(769.5/341)倍である。
よって、その使用寿命は数倍にまで延長する。
さらにもう一つの効果は、小さなサイズのカッターを使用し、負荷が小さく小型の工作機械で、ドリリング加工およびミーリング加工を行えることである。
本発明の他の実施形態による使い捨て式カッターブレイドのブレイドを図8及び図9に示す。
本発明の他の実施形態による使い捨て式カッターブレイド20のブレイド23は、方形或いは台形等で、波浪形状を呈し、且つ高低落差を設置し、切れ目24を有する構成を有する。
そのため、使用者はドリルヘッドのサイズを選ぶ必要はなく、単一のサイズで多種サイズの孔径をドリリング加工およびミーリング加工することができる。
且つ使い捨て式カッターブレイドのブレイドは、分段ドリリング加工およびミーリング加工を呈し、且つ自動的に切りくずを切断し、間歇加工の機能を有する。
これにより、切りくずを小さくし、切りくずの排出を容易にするため、詰まりが起こらず、散熱速度が良好で、切削抵抗を低下させることができる。
且つ、ミーリングカッターは延長棒を対応させて長さを変化させ、ドリルヘッドとドリリング加工の長さの倍比数D/Lを考慮する必要がない。
構造及び移動軌跡が螺旋であるドリリング加工およびミーリング加工の加工方式は、従来のドリルカッター及び加工の設計の常識を覆すものである。
11 アーバー、
12 切りくず排出槽、
13 カッター台、
131 側面、
14 給水孔、
16 延長棒、
20 使い捨て式カッターブレイド、
21 カッターブレイド本体、
211 頂面、
22 円錐孔、
23 ブレイド、
231 外側カッティングエッジ、
232 内側カッティングエッジ、
24 切れ目、
25 当接面、
30 測定線、
L リード、
K 水平フィード方向、
CC 中心線、
P 断面線、
C 所定間隔、
d 回転直径、
f フィード量、
θ リード角、
ψd 孔径、
ψD ブレイド直径。
Claims (4)
- 数値或いはコンピューター数値により制御される工作機械に対応し、先端の移動軌跡が円柱状の螺旋である螺旋フィードの方式により、ドリリング加工及びミーリング加工の機能を実現する使い捨て式ミーリングカッターであって、
アーバーおよび使い捨て式カッターブレイドを備え、
前記アーバーは、一端に、切りくず排出槽が設置されており、前記切りくず排出槽の末端にカッター台が設置されており、前記カッター台により前記使い捨て式カッターブレイドが固定されており、
前記使い捨て式カッターブレイドは、上下方向の両端に設けられている二つのブレイドのうちの少なくとも一方が、高低差および切れ目を有し、
前記ブレイドは、リード角を有し、
前記リード角は、前記ブレイドの円弧の接線でありかつ前記切れ目の底部を通過する直線である測定線と前記ブレイドの回転軸と直交する面との間の角度であり、
前記使い捨て式カッターブレイドは、カッターブレイド本体を有し、
前記ブレイドは、前記カッターブレイド本体の頂面の上下方向の両端に形成されており、複数の切れ目が設置されており、波浪形状に配列されている外側カッティングエッジ及び内側カッティングエッジが形成されており、
前記カッターブレイド本体の頂面において上下両端の前記ブレイドを結ぶ側辺はストレートであり、かつ、前記頂面と交差し前記側辺を含む面は平坦に形成されており、
前記カッターブレイド本体には、当接面が設置されており、前記当接面が前記カッター台の一方の側面に押圧されており、
前記使い捨て式カッターブレイドは二つ設置されており、
2個の前記使い捨て式カッターブレイドは、前記アーバーの中心軸に最も近く位置する二つの前記内側カッティングエッジの間に、所定間隔を有することを特徴とする使い捨て式ミーリングカッター。 - 前記リード角は25.8°であることを特徴とする請求項1に記載の使い捨て式ミーリングカッター。
- 前記アーバーの中心位置には、給水孔が設置されており、
前記給水孔は、前記切りくず排出槽と連通することを特徴とする請求項1に記載の使い捨て式ミーリングカッター。 - 一端に設けられている連結ボルト、および、延長棒をさらに備え、
前記連結ボルトは、前記延長棒に連結されており、使用の長さが延長されることが可能であることを特徴とする請求項1に記載の使い捨て式ミーリングカッター。
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