JP2013123761A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】効率よくバリを除去できる切削工具を提供することである。
【解決手段】本発明の実施形態に係る切削工具１は、略柱状のホルダ２と、ホルダ２の外周部２１に位置し、第１切刃を有する第１切削部３と、を備え、ホルダ２は、外周部２１に開口している開口部を有するインサートポケットを有し、第１切削部３は、少なくとも一部が前記インサートポケット内に収容され、縁部に前記第１切刃を有し、かつ前記第１切刃の一部が前記開口部から外方に突出している略円盤状の切削インサートと、前記インサートポケット内に収容されている前記切削インサートを前記開口部から外方に向けて付勢している付勢手段と、を有し、前記切削インサートは、中心軸がホルダ２の回転軸Ｓ１に略垂直であり、かつ前記中心軸を中心に回転可能に、前記インサートポケット内に収容されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、バリを除去する切削工具に関する。

被削材の内部にドリル等によって複数の加工孔を形成すると、互いに交差している加工孔の交差部に、いわゆるバリが残存する。このバリを効率よく除去する工具として、特許文献１には、回転軸部と、回転軸部の外周から径方向に先端が出没可能に配置され、出没する先端の側面に切刃を備えるバリ取りチップと、バリ取りチップを突出方向に付勢する付勢手段とを備える交差孔のバリ取り工具が記載されている。このような切削工具としては、より効率よくバリを除去できるものが望ましい。

特開２００６−１３６９９２号公報

本発明の課題の１つは、効率よくバリを除去できる切削工具を提供することである。

本発明の実施形態に係る切削工具は、略柱状のホルダと、前記ホルダの外周部に位置し、第１切刃を有する第１切削部と、を備え、前記ホルダは、外周部に開口している開口部を有するインサートポケットを有し、前記第１切削部は、少なくとも一部が前記インサートポケット内に収容され、縁部に前記第１切刃を有し、かつ前記第１切刃の一部が前記開口部から外方に突出している略円盤状の切削インサートと、前記インサートポケット内に収容されている前記切削インサートを前記開口部から外方に向けて付勢している付勢手段と、を有し、前記切削インサートは、中心軸が前記ホルダの回転軸に略垂直であり、かつ前記中心軸を中心に回転可能に、前記インサートポケット内に収容されている。

本発明の実施形態に係る切削工具は、略柱状のホルダが、外周部に開口している開口部を有するインサートポケットを有している。そして、インサートポケット内に少なくとも一部が収容され、縁部に位置している第１切刃の一部がインサートポケットの開口部から外方に突出している略円盤状の切削インサートと、インサートポケット内に収容されている切削インサートを前記開口部から外方に向けて付勢している付勢手段と、を有する第１切削部が、ホルダの外周部に位置している。したがって、突出している第１切刃の一部が加工孔の内壁面に接触すると、付勢手段の付勢力に抗して突出している第１切刃の一部がインサートポケット内に押し込まれる。そして、加工孔の内壁面に接触しなくなると、付勢手段の付勢力によって再び第１切刃の一部がインサートポケットの開口部から外方に突出する。それゆえ、第１切刃が加工孔の内壁面の形状に追従して加工孔の内壁面に接触し続けるようになる。しかも、切削インサートは、中心軸がホルダの回転軸に略垂直であり、かつ中心軸を中心に回転可能に、インサートポケット内に収容されているので、切削工具をホルダの回転軸を中心に回転させながら加工孔に挿入すると、切削インサートがスムーズに回転するようになり、上述した切削インサートと付勢手段の構成による効果と相まって、効率よくバリを除去できる。

本発明の実施形態に係る切削工具を示す側面図である。 図１の切削工具を示す拡大図であり、（ａ）は図１の矢印ａ方向から見た部分拡大側面図、（ｂ）は図１の矢印ｂ方向から見た拡大先端視図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１の切削工具を示す分解斜視図である。 図１の切削工具が備える切削インサートを示す拡大図であり、（ａ）は拡大側面図、（ｂ）は拡大平面図（上面図）である。 図１の切削工具を示す拡大断面図であり、（ａ）は図１の切削工具の第１切削部近傍を長手方向に切断した部分拡大断面図、（ｂ）は図１の切削工具の第１切削部近傍を短手方向に切断した拡大断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係るバリの除去方法を工程順に示す説明図である。 本発明の実施形態に係るバリの除去方法を示す部分拡大説明図である。

＜切削工具＞
以下、本発明の実施形態に係る切削工具について、図１〜図５を用いて詳細に説明する。
図１および図２に示すように、本実施形態の切削工具１は、大略、略柱状のホルダ２と、ホルダ２の外周部２１に位置している第１切削部３と、を備え、ホルダ２の先端部２２に位置している第２切削部４をさらに備えている。以下、切削工具１の各構成要素について、順に説明する。

本実施形態のホルダ２は、略円柱状であり、回転軸Ｓ１を中心に回転可能である。ホルダ２は、内部に切削液等を流す流路を形成し、この流路に連通する吐出孔を外周部２１や先端部２２に形成することができる。これにより、切削工具１によるバリの除去を湿式条件で行うことができる。また、ホルダ２は、基端部に位置しているシャンク部２３を有している。シャンク部２３は、工作機械の回転軸に取り付けられる部位である。

本実施形態の第１切削部３は、残存しているバリのうち小さなバリを除去して加工孔の精密仕上げを行う部位であり、外周部２１のうち先端部２２側の領域に位置している。第１切削部３は、図３に示すように、略円盤状の切削インサート（以下、「インサート」と言う。）３１と、インサート３１を外方に付勢する付勢手段３２と、を有している。

略円盤状のインサート３１は、図４に示すように、縁部に第１切刃３１４を有している。具体的に説明すると、インサート３１は、上面３１１と、下面３１２と、を有している。インサート３１は、中心軸Ｓ２のうち上面３１１および下面３１２の間の線分の中点Ｍに垂直な線Ｌを中心に、回転対称の構成を有している。インサート３１の中心軸Ｓ２とは、上面３１１および下面３１２の間を貫通する軸であり、上面視において、インサート３１を回転させたときに回転軸となる軸を意味するものとする。上面視とは、本明細書においては特記しない限り、上面３１１側からインサート３１を見た状態を意味するものとする。

また、インサート３１は、上面３１１および下面３１２のそれぞれと接続している略曲面状の側面３１３をさらに有している。上述したインサート３１の縁部とは、上面３１１と側面３１３との交線部、および下面３１２と側面３１３との交線部を意味するものとする。したがって、本実施形態のインサート３１は、縁部に位置している第１切刃３１４として、上面３１１と側面３１３との交線部に位置している第１上切刃３１４ａと、下面３１２と側面３１３との交線部に位置している第１下切刃３１４ｂと、を有している。

第１上切刃３１４ａは上面３１１の全周に渡って位置し、第１下切刃３１４ｂは下面３１２の全周に渡って位置している。これにより、インサート３１を回転させながらバリの除去を行うと、切刃全体が均等に使用されるようになるので、第１上切刃３１４ａおよび第１下切刃３１４ｂの偏摩耗を抑制することができる。

上面３１１は、中心軸Ｓ２側に位置している上平坦面３１１ａと、上平坦面３１１ａから側面３１３に向かうにつれて下面３１２に向かうように傾斜している上傾斜面３１１ｂと、を有している。同様に、下面３１２は、中心軸Ｓ２側に位置している下平坦面３１２ａと、下平坦面３１２ａから側面３１３に向かうにつれて上面３１１に向かうように傾斜している下傾斜面３１２ｂと、を有している。これにより、バリを除去する際に受ける衝撃が分散され易くなり、第１上切刃３１４ａおよび第１下切刃３１４ｂの欠損を抑制することができる。

上述したインサート３１は、少なくとも一部がホルダ２の有するインサートポケット２４内に収容される。すなわち、図３に示すように、本実施形態のホルダ２は、インサート３１の少なくとも一部を収容するインサートポケット２４をさらに有している。インサートポケット２４は、ホルダ２のうち、先端部２２側の領域に位置している外周部２１の一部を回転軸Ｓ１に垂直な方向に切り欠くことによって形成されている切欠き部２４１の上面２４１ａの中央部と、この中央部に対応して位置している外周部２１との間を貫通している部分である。

インサートポケット２４は、切欠き部２４１の上面２４１ａの中央部に開口している第１開口部２４２と、外周部２１に開口している第２開口部２４３と、第１開口部２４２および第２開口部２４３の間に位置し、インサート３１の少なくとも一部を収容するインサート収容部２４４と、を有している。

第１開口部２４２は、インサート３１よりも若干大きな形状を有している。インサート３１は、第１開口部２４２を通ってインサート収容部２４４内に収容される。

第２開口部２４３は、インサート３１よりも適度に小さな形状を有しており、インサート３１をインサート収容部２４４内に収容したとき、第１切刃３１４の一部を第２開口部２４３から外方に突出させる部位である。第１切刃３１４は、バリを除去できる程度に第２開口部２４３から外方に突出するのが好ましい。

本実施形態のインサート収容部２４４は、第１切刃３１４の一部が第２開口部２４３から突出していない状態でインサート３１を収容したとき、インサート３１の全体を収容可能であり、かつ第１切刃３１４の一部が第２開口部２４３から突出している状態でインサート３１を収容したとき、インサート３１が以下の（ｉ）および（ii）の状態となるように、インサート３１を収容可能な形状を有している。

（ｉ）図２（ａ）に示すように、インサート３１の中心軸Ｓ２が、ホルダ２の回転軸Ｓ１に略垂直であり、かつインサート３１が中心軸Ｓ２を中心に回転可能である。より具体的には、後述する図７に示すように、インサート３１の中心軸Ｓ２が、ホルダ２の回転軸Ｓ１と交点を有しないように回転軸Ｓ１に略垂直であり、かつインサート３１が中心軸Ｓ２を中心に回転可能である。
（ii）図５（ａ）に示すように、切削工具１を矢印Ａ方向に送ったとき、インサート３１が、中心軸Ｓ２を中心に矢印Ｂ方向に回転可能である。すなわち、第２開口部２４３から突出している第１切刃３１４の一部が、切削工具１の矢印Ａ方向に示す送り方向に対し、逆方向に回転可能である。

上述したインサートポケット２４内に収容されているインサート３１は、付勢手段３２によって、第２開口部２４３から矢印Ｃ方向に示す外方に向けて付勢されている。ここで、本実施形態のインサートポケット２４は、図３（ａ）および図５（ａ）に示すように、インサート収容部２４４の第２開口部２４３近傍に位置している一対の係止部２４５、２４５をさらに有している。一対の係止部２４５、２４５は、インサート３１の側面３１３に接触し、インサート３１を係止する部位である。したがって、インサートポケット２４内に収容されているインサート３１は、付勢手段３２によって、第２開口部２４３から矢印Ｃ方向に示す外方に向けて付勢されている状態で一対の係止部２４５、２４５に係止されている。本実施形態の係止部２４５は、インサート３１の側面３１３に面接触する形状を有しており、かつインサート収容部２４４と一体に成形されている。

また、本実施形態の付勢手段３２は、いわゆるスプリングプランジャであり、図５に示すように、スプリング３２１と、スプリング３２１の一端に接続され、かつインサート３１の側面３１３に接触しているピン３２２と、を有している。ピン３２２は、インサート３１の側面３１３と接触している側の端部３２２ａが、略半球状である。これにより、端部３２２ａが側面３１３とスムーズに接触するようになるので、インサート３１を回転させたとき、側面３１３に摺動傷が発生するのを抑制することができる。

なお、本実施形態のホルダ２は、図３および図５に示すように、カバー２５をさらに有している。そして、インサートポケット２４の第１開口部２４２は、インサート３１をインサート収容部２４４内に収容した後に、切欠き部２４１の上面２４１ａにカバー２５を取り付けることによって塞がれる。

カバー２５の取り付けは、カバー２５の両端部に位置し、カバー２５の上面および下面の間を貫通している一対の第１貫通孔２５１、２５１に締付けネジ２５２をそれぞれ挿通し、締付けネジ２５２の先端部を切欠き部２４１の上面２４１ａの外周部に位置しているネジ孔２４６に螺合することによって行う。

また、カバー２５は、中央部に位置し、カバー２５の上面および下面の間を貫通している第２貫通孔２５３を有している。上述した付勢手段３２は、切欠き部２４１の上面２４１ａにカバー２５を取り付けたとき、第２貫通孔２５３に嵌入されてカバー２５に固定保持される。

一方、ホルダ２の先端部２２に位置している第２切削部４は、残存しているバリのうち大きなバリを除去して加工孔の粗仕上げを行う部位である。本実施形態の第２切削部４は、ホルダ２と一体に成形されている。これにより、大きなバリを除去する際に受ける比較的大きな衝撃によって、第２切削部４がホルダ２の先端部２２から外れるのを抑制することができ、安定してバリを除去できる。

第２切削部４をホルダ２と一体に成形する方法としては、例えばホルダ２の先端部２２を第２切削部４の形状に切削加工する方法や、第２切削部４を先端部２２に溶接固定する方法等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

第２切削部４は、図２（ｂ）に示すように、先端視において、略十字状である。先端視とは、本明細書においては特記しない限り、ホルダ２の先端部２２側から切削工具１を見た状態を意味するものとする。また、第２切削部４は、図２（ａ）に示すように、先端部２２から外方に突出している。

このような第２切削部４は、図２（ｂ）に示すように、先端視において、先端部２２の中央部で互いに直交するように交差している一対の帯状切削部４１、４１によって構成されている。

第２切削部４は、帯状切削部４１の縁部に位置している第２切刃４２を複数有している。各第２切刃４２は、先端部２２の中央部側から順に、直線状である第１切削領域４２ａと、第１切削領域４２ａに連続し、かつホルダ２の外周側に向かうにつれてホルダ２の基端部側、すなわちシャンク部２３側に傾斜している第２切削領域４２ｂと、を有している。これにより、切削工具１を加工孔に挿入し易くなるとともに、大きなバリを除去する際に受ける比較的大きな衝撃が分散され易くなり、第２切刃４２の欠損を抑制することができる。なお、本実施形態の第２切削領域４２ｂは、上述の通り、第１切削領域４２ａに連続しているが、例えば外方に凸の曲線状を有する他の切削領域等を介して第１切削領域４２ａに接続していてもよい。

＜バリの除去方法＞
次に、本発明の実施形態に係るバリの除去方法を、図６および図７を用いて説明する。
図６（ａ）に示すように、被削材１００の内部には、ドリル等によって第１加工孔１０１と、第１加工孔１０１に対して略垂直に交差し、かつ第１加工孔１０１よりも小径の第２加工孔１０２とが、この順に形成されている。そして、第１加工孔１０１および第２加工孔１０２の交差部１０３には、バリ１０４が第１加工孔１０１内に位置するように残存している。本実施形態では、第１加工孔１０１内に残存しているバリ１０４の除去を、上述した切削工具１によって行う。

具体的に説明すると、まず、切削工具１を、ホルダ２の回転軸Ｓ１を中心に矢印Ｄ方向に回転させる。本実施形態では、インサート３１を、回転方向の前方に上面３１１を向けるようにしてインサートポケット２４内に収容している。したがって、第１切削部３によるバリ１０４の除去は、第１上切刃３１４ａおよび第１下切刃３１４ｂのうち、第１上切刃３１４ａによって行う。なお、切削工具１の回転方向は、特に限定されるものではなく、切削工具１を矢印Ｄ方向と反対方向に回転させてもよい。この場合には、第１切削部３によるバリ１０４の除去は、第１下切刃３１４ｂによって行う。

次に、切削工具１を回転させながら矢印Ａ向に送り、図６（ｂ）および図７に示すように、切削工具１を第１加工孔１０１内に挿入する。このとき、第２開口部２４３から突出している第１上切刃３１４ａの一部が第１加工孔１０１の内壁面に接触すると、付勢手段３２の矢印Ｃ方向に示す付勢力に抗して、突出している第１上切刃３１４ａの一部がインサート収容部２４４内に押し込まれる。そして、第１加工孔１０１の内壁面に接触しなくなると、付勢手段３２の付勢力によって再び第１上切刃３１４ａの一部が第２開口部２４３から外方に突出する。それゆえ、第１上切刃３１４ａが第１加工孔１０１の内壁面の形状に追従して第１加工孔１０１の内壁面に接触し続けるようになる。さらに、インサート３１が上述した（ｉ）および（ii）の状態となるように、インサート収容部２４４内に収容されているので、インサート３１がスムーズに矢印Ｂ方向に回転するようになり、インサート３１と付勢手段３２の構成による効果と相まって、効率よくバリを除去できる。

また、本実施形態では、残存しているバリ１０４のうち大きなバリ１０４の除去を、矢印Ｄ方向に回転している第２切削部４の第２切刃４２によって行い、小さなバリ１０４の除去を、矢印Ｄ方向かつ矢印Ｂ方向に回転している第１切削部３の第１上切刃３１４ａによって行う。これにより、第１上切刃３１４ａおよび第２切刃４２の各々が受ける衝撃を低減することができ、各切刃３１４ａ、４２の欠損を抑制し、安定してバリ１０４を除去できる。

次に、切削工具１がバリ１０４を通過した後、図６（ｃ）に示すように、切削工具１を矢印Ｄ方向と反対の矢印Ｅ方向に回転させつつ第１加工孔１０１から矢印Ｆ方向に抜き出すことによって、被削材１００から切削工具１を離隔する。なお、切削工具１を第１加工孔１０１から抜き出す際には、インサート３１は、矢印Ｂ方向と反対方向に回転する。

本実施形態では、以上のような各工程を経て、第１加工孔１０１内に残存しているバリ１０４の除去を行う。なお、バリ１０４の除去を継続して行なう場合には、切削工具１を回転させた状態を保持して、被削材１００に形成されている加工孔に切削工具１を挿入し、上述した図６（ｂ）および図６（ｃ）に示される工程を繰り返せばよい。また、使用している第１上切刃３１４ａや第２切刃４２が摩耗したときには、切削工具１を矢印Ｄ方向と反対方向に回転させるか、またはインサート３１の上面３１１と下面３１２とを裏返しにして、未使用の第１下切刃３１４ｂまたは第２切刃４２を用いてバリ１０４を除去すればよい。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができるのは言うまでもない。

例えば、上述の実施形態では、ホルダ２は略円柱状であるが、これに代えて、例えばホルダ２を四角柱等の多角柱状とすることができる。

また、上述の実施形態では、インサート３１の側面３１３が略曲面状であるが、これに代えて、例えば上面視において、インサート３１が略多角形となり、かつインサート３１が回転可能な程度に、側面３１３を複数の平面で構成してもよい。

また、上述の実施形態では、係止部２４５がインサート３１の側面３１３に面接触できる形状を有しているが、これに代えて、例えば係止部２４５をインサート３１の側面３１３に点接触できるような形状に構成してもよい。

また、上述の実施形態では、付勢手段３２にスプリングプランジャを採用しているが、これに代えて、例えば板バネ等のバネを採用してもよい。

また、上述の実施形態では、第２切削部４がホルダ２と一体に成形されているが、これに代えて、第２切削部４をホルダ２から取り外し可能に構成してもよい。これにより、第２切削部４の第２切刃４２が摩耗や欠損したときには、第２切削部４をホルダ２から取り外して新たな第２切削部４をホルダ２に取り付けることによって、ホルダ２を継続して使用することができ、経済的に優れるという効果を奏する。

また、上述の実施形態では、一対の帯状切削部４１、４１によって、第２切削部４が先端視において略十字状に構成されているが、これに代えて、例えば一対の溝状の切削部を先端部２２の中央部で互いに直交するように交差させ、これにより第２切削部４を先端視において略十字状に構成してもよい。この実施形態の場合には、第２切刃４２は、溝状の切削部のうち上端縁部に位置することになる。

１ 切削工具
２ ホルダ
２１ 外周部
２２ 先端部
２３ シャンク部
２４ インサートポケット
２４１ 切欠き部
２４１ａ 上面
２４２ 第１開口部
２４３ 第２開口部
２４４ インサート収容部
２４５ 係止部
２４６ ネジ孔
２５ カバー
２５１ 第１貫通孔
２５２ 締付けネジ
２５３ 第２貫通孔
３ 第１切削部
３１ 切削インサート
３１１ 上面
３１１ａ 上平坦面
３１１ｂ 上傾斜面
３１２ 下面
３１２ａ 下平坦面
３１２ｂ 下傾斜面
３１３ 側面
３１４ 第１切刃
３１４ａ 第１上切刃
３１４ｂ 第１下切刃
３２ 付勢手段
３２１ スプリング
３２２ ピン
３２２ａ 端部
４ 第２切削部
４１ 帯状切削部
４２ 第２切刃
４２ａ 第１切削領域
４２ｂ 第２切削領域
１００ 被削材
１０１ 第１加工孔
１０２ 第２加工孔
１０３ 交差部
１０４ バリ
Ｓ１ 回転軸
Ｓ２ 中心軸

Claims (11)

1. 略柱状のホルダと、
   前記ホルダの外周部に位置し、第１切刃を有する第１切削部と、を備え、
   前記ホルダは、外周部に開口している開口部を有するインサートポケットを有し、
   前記第１切削部は、
   少なくとも一部が前記インサートポケット内に収容され、縁部に前記第１切刃を有し、かつ前記第１切刃の一部が前記開口部から外方に突出している略円盤状の切削インサートと、
   前記インサートポケット内に収容されている前記切削インサートを前記開口部から外方に向けて付勢している付勢手段と、を有し、
   前記切削インサートは、中心軸が前記ホルダの回転軸に略垂直であり、かつ前記中心軸を中心に回転可能に、前記インサートポケット内に収容されている、切削工具。
2. 前記切削インサートは、前記開口部から外方に突出している前記第１切刃の一部が、切削工具の送り方向に対して逆方向に回転可能に、前記インサートポケット内に収容されている、請求項１に記載の切削工具。
3. 前記インサートポケットは、前記開口部近傍に位置している係止部をさらに有し、
   前記切削インサートは、前記付勢手段によって前記開口部から外方に向けて付勢されている状態で前記係止部に係止されている、請求項１または２に記載の切削工具。
4. 前記付勢手段は、スプリングと、前記スプリングの一端に接続され、かつ前記切削インサートに接触しているピンと、を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の切削工具。
5. 前記ピンは、前記切削インサートと接触している側の端部が略半球状である、請求項４に記載の切削工具。
6. 前記ホルダの先端部に位置し、第２切刃を有する第２切削部をさらに備える、請求項１に記載の切削工具。
7. 前記第２切削部は、前記ホルダと一体に成形されている、請求項６に記載の切削工具。
8. 前記第２切削部は、先端視において、略十字状である、請求項６または７に記載の切削工具。
9. 前記第２切削部は、前記先端部から外方に突出している、請求項６〜８のいずれかに記載の切削工具。
10. 前記第２切削部は、先端視において、前記先端部の中央部で互いに直交するように交差している一対の帯状切削部である、請求項６〜９のいずれかに記載の切削工具。
11. 前記第２切刃は、前記帯状切削部の縁部に位置しているとともに、前記先端部の中央部側から順に、直線状である第１切削領域と、前記ホルダの外周側に向かうにつれて前記ホルダの基端部側に傾斜している第２切削領域と、を有する、請求項１０に記載の切削工具。

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