JPH0332504A - 中ぐりバイト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分！ＩＦ］ この発明は、旋削加工において、被削材の内径加工を行
う際に用いられろ中ぐりバイトに関する。

［従来の技術］ 従来、この種の中ぐりバイトとしては、例えば、第２１
図ないし第２３図、あるいは第２４図ないし第２６図に
示すように、先端の一側部にスローアウェイチップ（以
下、チップと略称する。）ｌが装着された刃先部２と、
この刃先部２の基端側に形成された円柱状の首部３と、
この首部３の基端側に形成された略円柱状のシャンク４
とから概略構成されてなるものが知られている。

ここで、上記チップｌは、平面視略菱形をなすもので、
対向する二の角部に形成された切刃５のいずれか一方が
上記刃先部２の先端及び外周から突出された状態で上記
刃先部２に着脱自在に装着されている。

また、上記首部３の直径ｄ、は、上記シャンク４の直径
ｄｌより小さく、すなわち、上記刃先部２と同一径（第
２１図）、若しくは刃先部２よりも小径（第２３図）に
設定され、より具体的には、上記刃先部２のシャンク軸
線方向からの正面視におけるシャンク軸線Ｏからチップ
ｌの切刃５までの距離Ｓに対して１．４ｓ以下に定めら
れている。

さらに、上記刃先部２には、上記切刃５で生成される切
屑を滞りなく排出させるためのチップポケット７が形成
され、このチップポケット７の先端側は、上記チップＩ
のすくい面６と略面−とされている。

このように構成された中ぐりバイトを用いて被削材の内
径加工、すなわち、被削材にあらかじめ形成された穴部
を拡径するには、まず、シャンク４を図示せぬホルダを
介して工作機械の工具把持部（例えば、旋盤の心押台）
に装着する一方で、上記被削材を、工作機械のワーク把
持部（例えば、旋盤のチャック）に、その穴部の軸線が
上記シャンク４の軸線Ｏと平行方向を向くように装着す
る。

そして、上記被削材をその穴部の軸線回りに回転させつ
つ、上記工作機械の工具把持部とワーク把持部との間に
上記シャンク４の軸線方向の相対運動を与えて上記刃先
部２及び０部３を上記被削（４の穴部に仲人してゆくこ
とにより、チップＩの切刃５で被削材の穴部を切削して
所定寸法に拡径してゆく。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述した従来の中ぐりバイトを用いた内径加
工においては、中ぐりバイトの刃先部２及び首部３が工
作機械の工具把持部から突出したいわゆる片持ち支持の
状態で切削が行われろため、切削中に、上記刃先部２か
ら首部３にかけての部分にびびり振動が極めて生じ易く
、このため、切削面の面粗度の劣化や切刃の欠損等の事
故を招き易いという欠点があった。

このような欠点を解消せんとして、従来より、首部３と
シャンク４とを超硬合金で一体化して刃先部２とロウ付
けしたり、あるいは首部３の直径ｄｌに比してシャンク
４の直径ｄｔをなるべく大きく形成するなど、工具剛性
やシャンク４の取付剛性の向上を図ることによってびび
り振動を押さえ込もうとする試みがなされていた。しか
しながら、これらの手段では、剛性がある一定限度を超
えろともはや剛性を向上させてもびびり振動が期待した
程減少せず、その効果に一定の限界か存７Ｅするという
問題があった。また、超硬合金の多用により原料コスト
が著しく上昇するという欠点もあった。

この発明は、このような背景の下になされたもので、従
来とは異なる新規な構造を有した防振性能に優れる中ぐ
りバイトを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、この発明の中ぐりバイトは
、首部のシャンク軸線と直交する方向の断面視における
断面積を、シャンクの上記断面視における断面積よりら
大きくした乙のである。

この場合、首部の上記断面視における断面形状は適賞定
めて良いが、その直径が、刃先部のシャンク軸線方向の
正面視に才３けるシャンク軸線から切刃先端までの距離
Ｓに対してｌ　６Ｓ〜１．９Ｓの範Ｉ用内の円形に形成
することが好適である。また、０部の長さについては、
シヤンク４ＩＩＩ線方向における切刃の先端から首部の
基端までの距離Ｑが、上記距離Ｓに対して６Ｓ〜ＩＯｓ
の範囲にあるように定めることが好適である。

［作用　］ 上記構成によれば、首部の断面積がシヤンクの断面積よ
りら大きく定められているために、当該中ぐりバイトを
工作機械に片持ち支持の状態で装着した際に支持側とな
るシャンク側の剛性が首部側よりし低下し、全体の構造
は各部の質量や剛性（換言すればバネ定数）に応じて兄
なる振動が生じ易い柔軟構造となる。

ここにおいて、上記構成によれば、首部の断面積がシャ
ンク側よりも大きくて首部の単位長さ当たりの質量がシ
ャンク側よりし大きいから、これらの接合部において振
動が不連続となる。このため、切削抵抗の変動に伴って
刃先部に生じた振動は、シャンクまで一様に伝達されず
、この結果、首部とシャンクとの接合部を境として位相
や周波数が異なる振動が生じ、これらの振動の干渉によ
りびびり振動の成長が阻止される。

［実施例］ 以下、第１図ないし第３図を参照して、本発明の詳細な
説明する。

第り図に示すように、本実流ρｊの中ぐりバイトは、先
端の一側部にチップｌＯが装着された刃先部１１の基端
側に、円柱状をなす首部１２及び略円柱状をなすシャン
ク１３が順次形成されてなるしのである。

第１図ないし第３図に示すように、上記チップ１０は、
超硬合金を平面視略菱形をなす板状に成形してなるもの
で、対向する二の角部に形成された切刃１４のいずれか
一方が上記刃先部！１の先端及び外周から突出された状
態で、かつ、そのすくい面１０ａに正のすくい角か与え
られた状態で刃先ｉｌｌに着脱自在に装着されている。

そして、上記切刃１４の高さは、当該チップｌＯの側面
視（第３図）において、上記シャンク１３の軸線Ｏとほ
ぼ同一高さに定められている。

上記刃先部１１は、円柱体の一部に、当該中ぐりバイト
の先端及び上方に向かって開口するデツプポケットＩ５
が形成されてなるものである。

このチップポケット１５は、上記チップ１０のすくい面
１０ａに沿って成長する切屑を滞りなく排出するための
もので、その壁面は、上記シャンク１３の軸線Ｏとほぼ
同一の高さに設定された先端部から刃先部！■の基端に
向かうに従って漸次上方に傾斜する傾斜面状に形成され
ている。また、チップポケット１５の上記チップＩＯの
後端に臨む位置には、上記首部１２の先端外周面のチッ
プ１０に臨む側に開口するぬすみ部１６か形成され、こ
のぬすみ部１６の底面１６ａは、上記チップすくい面１
０ａと路面−に設定されている。

また、上記首部１２は上記刃先部１１と同一径かつ同軸
の円柱体で、その直径ｄｔは後述するシャンク１３の直
径ｄｌよりも大きく定められている。

この首部１２の直径ｄｌは、切削条件等に応じて適宜定
めて良いが、なるべくは上記刃先部！【の上記シャンク
１ＩｉｌＩＩ線方向の正面視における１：記シャンク軸
線Ｏから上記切刃１４の先端までの距離ｓに対して１．
６ｓ〜１．９８の範囲に定めることか好ましい。首部１
２の直径ｄｌが１．ｅｓに満たないと、後述する質量変
化によるびびり振動回避効果が十分に発揮されないおそ
れがあり、他方直径ｄｌが１．９ｓを超えると、首部１
２か被削材の穴部に挿入された際の首部！２外周面と上
記穴部内壁との間の隙間が不足して、上記チップポケッ
ト１５から首部１２の周面を経由して排出される切屑の
排出性が悪化するおそれが生じるからである。

また、首部１２の長さは、切削対象となる被削材の穴部
の軸方向の長さに応じて適宜定めて良いが、上記切刃１
４の先端から首部１２の基端までのシャンク軸線方向に
おける距離Ｑが６Ｓ〜１０Ｓの範囲となるように定める
ことか好ましい。距離Ｑが６８に満たないと、全体を柔
軟構造と（７たことによる防振効果が十分に発揮されな
いおそれが生じ、他方、距離Ｕｌ　ｌ　ＯＳを超えろと
首部Ｉ２の切削抵抗による撓み量が大きくなり過ぎて加
工情度が劣化するおそれが生じるからである。

そして、上記シャンク１３は、その直径ｄｌが上記首部
１２の直径ｄｌよりも小さい円柱体の外周面に、当該シ
ャンク１３の軸方向はぼ全長に渡って延びる切欠部１７
を形成してムるもので、図示せぬホルダに嵌装されて工
作機械の工具把持部に装着されるようになっている。

以上のように構成された中ぐりバイトを用いて被削材の
内径加工を行うには、上述した従来の中ぐりバイトど同
様に、上記シャンク１３をホルダを介して工作機械の工
具把持部に装着し、この後、工作機械のワーク把持部に
把持された被削材をその穴部の軸線回りに回転させつつ
、上記工作機械の工具把持部とワーク把持部との間に上
記シャンク１３の軸線方向の相対運動を与えて上記刃先
１１及び首部１２を上記被削材の穴部Ｈ（第２図参照）
に挿入してゆくことにより、チップ１０の切刃１４で被
削材の穴部Ｈを切削して所定寸広に拡径してゆく。

このとき、上記チップＩＯの切刃Ｉ４と被削材との間に
は切削抵抗の変動に伴って振動が発生する。この場合、
上述した従来の中ぐりバイトのように全体の剛性が高い
ものでは、全体がひとつの剛体として振動するため、切
削抵抗の変動に起因する振動が刃先部１１から首部１２
を介してシャンク１３まで一様に伝達されて、中ぐりバ
イトにおける上記工作機械の工具把持部から突き出され
た部分、すなわち、上記刃先部１１から４部１２にかけ
ての部分（以下、突き出し部分と略称する。

）にびびり振動か発生する。

ところが、本実施例の中ぐりバイトにおいては、首部１
２のシャンク軸線Ｏと直交する方向の断面積をシャンク
１３のそれよりも大きく定めているため、シャンク１３
側の剛性が首部１２側よりも低下し、全体の構造は、各
部の質量、あるいは剛性（換言すればバネ定数）に応じ
て振動数や位相が異なる振動が発生し易い柔軟構造とな
る。

ここにおいて、本実施例の中ぐりバイトでは、首部１２
の単位長さ当たりの質量がシャンク１３よすも大きいか
ら、これらの接合部を挟んで振動が不連続となる。この
ため、切削抵抗の変動に伴って刃先部ＩＩに生じた振動
は、シャンク１３まで一様に伝達されず、この結果、首
部とシャンクとの接合部を境として位相や周波数が異な
る振動が生じ、これらの振動の干渉によってびびり振動
の成長が阻止されるのである。

また、本実施例の中ぐりバイトによれば、首部１２の直
径ｄｌがシャンク径ｄ、よりも大きいために、首部端面
１２ａをホルダ端面に突き当てることにより、切削中に
中ぐりバイトの軸方向シャンク側へ向けて加わる送り分
力を受けＩＬめて、切刃１４のシヤンク軸線方向への移
動を確実に拘束することができる。

なお、本実施例においては、特にデツプ１０を着脱自在
に装着しているが、本発明はこれに限るものではなく、
ロウ付げによるもの、あるいは切刃からシャンクまでの
すべて一体成形するものであっても当然に適用されるも
のである。

また、本実施例では特に首部１２の断面形状を円形とし
たが、本発明はこれに限るものではなく、多角形状など
適宜変形可能である。

さらに、以」二の実施例において（よ、チップポケット
１５の形状については、従来の中ぐりバイトと特に際立
った差異を設けていないが、特に、本実施例では首部１
２の直径ｄｌか大きく、首部１２の外周面側からの切屑
排出性が若干劣る場合もあることから、その対策として
首部１２に切屑排出用の溝等を設けても良い。以下、首
部Ｉ２の幾つかの変形例を第４図ないし第１９図を参照
して説明する。

（第１変形例） 第４図ないし第７図に示す変形例は、上記首部１２の外
周面に、上記デツプポケットＩ５のぬすみ部１６に開口
し、かつ、首部！２の先端から基端側に向かうに従い、
工具先端側からみて時計方向に漸次捩れる捩れ溝２０を
形成したしのである。

この捩れ）酵２０は、首部！２のシャンク軸線Ｏと直交
する方向の断面視（第７図参照）において、首部１２の
中心近傍から外周面に向かってほぼ一直線に延びる第１
の壁部２１と、この第１の壁部２１の内方側の端部を始
点として当該第１の壁部２１から離間する測へ湾１１１
Ｊしつつ外周面に向かって延びる第２の壁部２２とから
構成され、上記第１の壁部２１は、ぬずみ部１６の底面
に連続してチップずくい面１０ａと而−に形成されてい
る。

ここで、捩れ溝２０の断面１広は、被削材のｔ４質等に
応じて適宜定めて良いが、捩れ溝２０を形成することに
よって首部１２の断面積がシャンク１３の断面積を下回
らないように注意を要する。

また、捩れ溝の捩れ角、捩れ方向は、チップＩＯのすく
い角に応じて適宜定めて良い。

以上の変形例においては、切刃１４で生成されてチップ
ポケット１５のぬすみ部１６に排出される切屑が、首部
１２の外周面側に排出されることなく、捩れ溝２０を介
して首部１２の基端側へと排出されるため、首部１２の
周面と被削材の穴部内壁との間を切屑が通過する場合に
比して、切屑排出性が顕著に向上する。このため、特に
首部ｔ２の直径ｄ、か太い中ぐりバイトにおいてら、切
屑詰まり等による切削面の面粗度の劣化などの事故を未
然に回避できるという効果を奏する。

（第２変形例） 第８図ないし第１１図に示す変形例（よ、上記首部１２
外周而の上記チップ１０に連なる側に、首部１２の軸方
向はぼ全長に渡って延び、かつ上記チップポケット１５
のぬすみ叩！６に開口する切欠部３０を形成したもので
ある。

ここで、上記切欠部３０の切欠量、すなわち、首部１２
の細線と直交する断面視（第１１図）において、首部１
２の外周而に沿って描いた円弧ｎに対する切欠部３０の
径方向への後退ｍｍは、被削材の材質等に応じて適宜定
めて良いが、と述の第１変形例と同様に首部１２の断面
積がシヤンク１３の断面積よりも小さくならない［１囲
で定める必要がある。

本変形例によれば、上記ぬすみ部！６に排出される切屑
が、切欠部１６と被削材の穴部内壁との間の隙間を介し
て首部１２０基端側へ排出されるので、上述の第１変形
例と同様に切屑排出性が向上するという効果を奏すると
共に、その加工ら単に首部１２を一方向に切り欠くとい
う一工程でまかない得ろものであるため、上述の第１変
形例よりも容易に形成できるという効果を奏する。

（第３変形例） 第１２図ないし第１５図に示す変形例は、上記首部１２
の外周而に、先端が上記ぬすみ部１６に開口し、かつ首
部１２の先端から基端側へ向かって直線状に延在する溝
部４０を形成してなるものである。

この溝部４０は、上記ぬすみ部１６と而−をなす平坦な
第１の壁部４１と、この第１の壁部４１と直交する方向
からの平面視において、首部１２の先端から基端側に向
かうに従って漸次ンヤンク袖線Ｏから離間する方向に傾
斜する第２の壁部４２とから構成され、各壁部４１．４
２の形状、寸法は、上記第１、第２変形例と同様に、首
部１２の断面積がシャンク１３の断面積を下回らムい範
囲で定める必要がある。

このような変形例によれば、溝部４０を介して切屑が排
出されるので、上記第１変形例と同様の効果を奏する池
、溝部４０を形成することによる首部１２の断面積の減
少が首部１２の先端側から基端側に向かうに従って小さ
くなり、結果と（、て首部１２全体の質量の減少か上述
の第１、第２変形例よりも小さくて済むので、溝部４０
を形成することによる首部１２のびびり振動回避効果の
ｌ員失か最小で済むという効果を奏する。

なお、この場合、首部１２の質量に余裕がある場合には
、第１６図ないし第１９図に示すように、上記第２の壁
部４２をシャンク細線Ｏと平行ム方向に延びる平坦面と
して、溝幅一定の溝部４０を形成しても良い。

［実験例］ 次に、実験例を挙げて本発明の効果を明らかにする。

■実験例・・・・・・上記実施例の中ぐりバイトを用意
し、これを第２０図に示すようにホルダｈを介して旋盤
に装着して被削ｔオＷの穴部Ｈの内径加工を行った。

このとき、ホルダｈ端面から切刃１４までの突出部７１
１．とンヤンクｉ￥ＤＣ第１図における（ｊ、）との比
１．／Ｄを３通り変化させ、各々の場合について、びび
り笥の身圧レベル、仕上げ而の面粗度、真円度の測定と
、仕上げ而の目視評価を行った。

この結果を第１表に示す。

■比較例・・・第２４図ない（、第２６図に示す従来の
中ぐりバイトをｍ０し、旋盤に装着して内径加工をｉテ
った。このとき、実験例と同様に、突出量りとシャンク
径りとの比Ｌ　／　Ｄを３通り変化させ、それぞれにつ
いてびびり音の音圧レベル、仕上げ面の面Ｉｆｉ度及び
真円度の測定と、仕上げ面の目視評１ｉ１５を行った。

この結果を第１表に示す。

ｆ、ｉ　に、上記実施例及び比較例においてびびり音の
ぎ圧レベルの測定周波数は４Ｈ［ｚに設定した。

これは、通常の切削条件で中ぐり加工を行ったとき、４
ｋＨｚ近傍のびびり音が生じることが多いためである。

また、実験例及び比較例における上記Ｌ／Ｄの値は、第
１表に示すように設定した。さらに、実験例及び比較例
における中ぐりバイトの各部寸法、被削材の材質及び寸
法、切削条件等は以下に示す通りである。

・シャンク軸線から切刃までの距Ｈ８ ・・・・・・実験例　８ＩＩ１ｍ ・・・・・・比較例　８ｍｍ ・首部の直径ｄ、　　　　・・・・・・実験例　１４．
５ｍｍ・・・・・・比較例　１１．５＋ｎｍ ・シャンク直径ｄ、　　・・・・・・実験例　１２ｍｍ
・・・・・比較例　１２Ｉ ・被削材の穴径Ｄｗ・・・・・・１８＋ｎｍ・被削材の
穴深さｄ、・・・・・・２０＋＋＋ｍ・被削材材質・・
・・・・Ｓ０Ｍ４４０（硬度）（ＲＣ２８）・送り速度
・・・・・・７０ｍ／ｍｉｎ。

・送り量−・−・０　、１　ｒａｍ／　ｒｅｖ。

・切り込みｊｌａ・・・・・・０．５＋ｎｍ以下余白 第 表 第１表から明らかなように、本発明の中ぐりバイトによ
れば、従来の中ぐりバイトよりもびびり振動の発生が効
果的に抑制されるので、切削中のびびり音が減少し、ま
た仕上げ面の面粗度、真円度か向上することが確認され
た。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、首部断面積を
シャンクの断面積よりも大きく定めたために、シャンク
側の剛性が首部制よりも低下して全体の構造が柔軟構造
となり、しかも、首部の単位長さ当たりの質量がシャン
クのそれよりも大きいから、これらの接合部を挟んで振
動が不連続となる。このため、切削抵抗の変動に伴って
刃先部に生じた振動は、シャンクまで一様に伝達されず
、この結果、首部とシャンクとの接合部を境として位相
や周波数が異なる振動が生じ、これらの振動の干渉によ
ってびびり振動の成長が阻止されるという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は平面図、第２図は第１図における■矢視図、第
３図は第１図における■矢視図、第４図ないし第７図は
上記実施例の第１変形例を示す図で、第４図はその平面
図、第５図はその側面図、第６図は第４図中ＩＩＩ　−
Ｉｎ線における断面図、第７図は第４図中ＩＶ−ＩＶ線
における断面図、第８図ないし第１１図は上記実施例の
第２変形例を示す図で、第８図はその平面図、第９図は
その側面図、第１Ｏ図は第８図中１１１１における断面
図、第１１図は第８図中１１１１−Ｖｌ線における断面
図、 第１２図ないし第１５図は上記実施例の第３変形例を示
す図で、第１２図はその平面図、第１３図はその側面図
、第１４図は第１２図中■−■線における断面図、第１
５図は第１２図中■−■線における断面図、 第１６図ないし第１９図は上記第３変形例をさらに変形
した例示す図で、第１６図はその平面図、第１７図はそ
の側面図、第１８図は第１６図中ＩＸＩＸ線における断
面図、第１９図は第１６図中Ｘ−Ｘ線における断面図、 第２０図は実験例における切削形態を示す図第２１図な
いし第２３図は従来例を示す図で、第２１図（よその平
面図、第２２図はその正面図、第２３図はその側面図、 第２４図ないし第２６図は他の従来例を示す図で、第２
４図はその平面図、第２５図はその正面図、第２６図は
その側面図である。 １０・・・・・・スローアウェイチップ、２・・・・刃
先部、１２・・・・首部、１３・・・・・・ンヤンク、
１４切刃。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）先端の一側部に切刃が設けられた刃先部の基端側
   に首部が形成され、この首部の基端側に軸状をなすシャ
   ンクが形成されてなる中ぐりバイトにおいて、 上記首部の上記シャンク軸線と直交する方向の断面視に
   おける断面積を、上記シャンクの上記断面視における断
   面積よりも大きくしたことを特徴とする中ぐりバイト。
2. （２）上記首部の上記シャンク軸線と直交する方向にお
   ける断面が円形に形成され、この首部断面の外周円弧の
   直径が、上記刃先部の上記シャンク軸線方向の正面視に
   おけるシャンク軸線から上記切刃先端までの距離Ｓに対
   して１．６Ｓ〜１．９Ｓの範囲に定められていることを
   特徴とする請求項１記載の中ぐりバイト。
3. （３）上記シャンク軸線方向における上記切刃の先端か
   ら上記首部の基端までの距離ｌが、上記距離Ｓに対して
   ６Ｓ〜１０Ｓの範囲に定められていることを特徴とする
   請求項１又は請求項２記載の中ぐりバイト。