JPS6039007A - 環状刃物 - 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】 本発明は、工作物に穴を形成する環状刃物に関する。

環状刃物に共通した問題として、輩耗と、切削歯部の半
径方向で内方縁の欠けがある。この問題は、切削時、上
記歯部の内周面と、刃物が切り取る工作物の中ｒ［？円
板＆１９の外周面の間に金属の切屑が頻繁に詰まること
に起因すると考えられている。

これらの切屑は／に第に増加し、刃物の先端縁近傍で刃
物の内周面にｍ看する。歯部内周面に金属が油漬すると
、非常に大きな摩耗を生じる結果、刃物を回転させるに
必要なトルクが増大する。また、熱の発生が更に促進さ
れるのみならず、摩耗が過度になり、欠けや破損による
機能の停止が早められる。同様に万物の内周面に堆積す
る該切屑によって刃物に半径方向の荷車が生じるので、
分増の穴が形成されることになって仕上りが悪く破損も
しやすくなる。従って摩擦を最小限にして切刃を効果的
に冷却することによって刃物の寿命が長くなることがわ
かる。

本発明の目的は、刃物の内周面周囲に切屑が溜まること
による摩耗、欠け、通熱並びに破損の問題を解消するこ
とを目的とする。

本発明は特に、刃物が形成しつつある中心円板部に対す
る刃物内周面の面接触が最少隅になるように環状刃物を
形成することを目的とする。

本発明の別の目的は、刃物歯部に直接隣接する広い容積
の冷却剤通路を設けることである。

本発明の曲の特徴及び利点は、以下の説明と歯面の説明
から明らかになろう。

図面において、不発明による刀物が全体を符号１０で示
さＩしている。この刃物１０は上端にシャンク１２を具
え、環状の側壁１４が上記シャンク１２から下方に延び
ている。この側壁１４の下端には、円周方向に離間した
複数の切削用歯部１６が形成される一方、側壁１４には
上記歯部１６のはそれ以下に等しい螺旋溝１８が上方に
形成されている。従って各螺旋溝１８は、半径方向でウ
ェブ２０に並置されている。本発明の好適な図示実施例
では、各歯部１６に、半径方向と円周方向でずれた３個
の切刃、つまり内方切刃２２、中間切刃２４、及び外方
切刃２６が形成されている。内方切刃２２と中間切刃２
４は各ウェブ２０の下端に形成されており、ウェブ２０
の隣接部近傍には、上記両切刃２２．２４により生じる
切屑を収容する内方溝２８、及び外方ｍ３０が形成され
ている。

内方切刃２２は、上記内方溝２８の後面２７の下端で画
定され、中間切刃２４は、外方溝３０の後面２９の下端
で画定されている。一方、外方切刃２６は、前記螺旋溝
１８の後面３１の下端で画定されている。該後面は全体
に扁平で、溝２８及び３０の上端は幾分丸くしである。

内方切刃２２と中間切刃２４は円周方向のＭ　Ｗ１３２
で相互に結合され、中間切刃２４と外方切刃２６は円周
方向の肩部３４で相互に結合されている０第３図にボす
如く、谷７ｇ部３２．３４Ｖこは、それが久の連続切刃
と連結する半径部を形成する。

前記各歯部１６には、切刃２２，２４．２６から円周方
向で後方に、例えば約８°〜１０°上方に傾斜した方向
に延びる１対の二番取り面３６．３８が形成でれている
ことから、これら３個の切刃２２゜２４．２６は上下方
向でずれている。史に、上記二番取り面３６は、半径方
向で内方に耳軸線方向で上方に傾斜し、二番取り而３８
は、半径方向で外方に且軸騨方向で上方に傾斜している
。そして、これら二番取り曲３６．３８は、稜部４０で
相接している。刃物の１更用目的に応じて、二蕾取り而
３６を半径方向で水平面に対して＋２５°〜−３゜望丼
しくは約１５°傾胴させ、二番取り囲３８を半径方向で
約５°〜３５°、望ましくは５°〜１０゜傾斜させるこ
とが町Ｉ４ヒである。

谷切刃２２，２４．２６は１．６切刃が別個の一ノ屑を
切るか又は少なくとも切屑を連結させる傾向にある薄い
単一材を切削するような距離だけ垂直方向に及び又は円
周方向にずれている。これらの切屑は、切刃２２．２４
が半径方向及び軸線方向で傾斜しているため、前記内方
溝２８、外方溝３０を経て上方に送られ、螺旋溝１８に
達する。同様に、外方切刃２６により生じた切屑は、隣
接した螺旋溝１８から上方に送られるから、結果として
全ての切屑は、傾斜した螺旋婢１８を介して円滑に容易
に上方に排出される。

第２図に示す如く、壁１４の内周１ｍは、刃物の内周面
と溝２８の後向Ｉとの１ｕｌに仝隙４２を画定するよう
に４１で示す交差線のすぐ後方から半径方向外側に二番
取りされており、これにより、各歯部の内方切刃２２か
ら円周方向で後方に、且上方に延びる極く狭いマージン
見が残される。第２図の実施例の場合、該空隙４２は、
円筒形刃物又は研削砥石４３によって各歯部に秒いて刃
物壁の内周面から３慎を取除いて形成され、その」場合
には、円周方向の円弧４４の一部により二番取り部が画
定される。刃物の内周面は棺４図に示す適切な方法で二
浩取りすることが望ましく、この場合、二番取り部を容
出部の半径方向内面における弧として研削しないで、所
定の所望角区で谷溝２８を通って半径方向に指向する研
削砥石４８によって扁平面４６として研削される。又こ
の場合、空隙５０の幅は後方へ徐々に増加する。

マージン見の最大幅は約１．０２ｍ（０，０４０インチ
）を越えてはならず、約０．０５〜０．３８　＋ａ　（
０，００２〜００１５インチ）であることが望ましい。

マージンが狭いと刃物が半径方向に安定するので穴を過
度に切削することがなくなる故に、マージンを狭くする
ことが望ましい。しかしながら、各歯部にマージンを設
けることが必須という訳ではない。刃物の内周面と溝２
８の後向２１との間の交差線（第５図に破線で示す）に
直接刃物の内周面を二番取りする場合、垂直に延長する
マージンというよりはむしろ垂直に延長する側方切刃が
形成される。これによって刃物の内周［町と刃物によっ
て形成される中心円板部との間の摩擦が最小になる。し
かしながら、生産基準に基ついて刃物を製造する場合、
全ての垂直切刃が円形研削マージンｍとして刃物の軸心
から同一の半径方向距離だけ正確に隔設されるように垂
直切刃を形成するために各刃物にて全ての切刃を二階取
りすることは困難である。従って、全ての歯部に又は少
くとも大部分の歯部に狭い内側マージンを残すように刃
物を二番取りする方が実用的で実除に望ましい。

マージンが歯部の軸方向先端において極く僅かに先細に
なって上方へ徐々に広くなるように二番取り部を形成す
る。これによって、最初に刃物を製造する時及び二番取
り面と溝面２７をけすることによって刃物を繰り返し研
削した後で極く狭いマージンが確実に形成される。かく
て、第５図に示す如く、先ずマージン見の下端の幅を約
００５〜０．１３謔（０，００２〜０００５インチ）、
上端の幅を約０．３８ｍ（０，０１５インチ）になるよ
うに研削する。二番取り部４２．５０が溝２８の上端を
少くとも僅かに越えて上方へ延長するようにマ−ジン旦
の垂直度が溝２８の垂直度を僅かに上回ることが望まし
い。

前文に指摘したように、前述の一般的な種類の環状刃物
の使用に際しては、刃物側壁の内周面と刃物が形成する
中心円板部の外周面との間に切屑が詰するといつ問題が
ある。この問題は、各＋ｆｌ都の内側に空隙路と組合わ
せた極く狭いマージン三を設けることにより実質的に解
消される。即ち、刃物内周面と中心円板部の間に切屑が
入り込んだとしても、狭いマージン旦又は垂直な側部切
刃によって生じる高い単位圧力によって、切屑は破断さ
れるか、少なくとも十分に摩滅し、空隙又は通路に排出
された後、次の連続溝及び螺旋溝まで半径方向外側に込
られる。

前文のことから、逃し路４２．５０の半径方向の寸法は
、該空隙に入り込む切屑をすべて収容するのに充分なも
のでなければならない。即ち、約０．１３＋構（ｔｌ、
　００５インチ）首での切屑荷重（切屑の厚さ）となる
ような送給速度で刃物が作動するようなＪｐｔＷｉにし
である。従って、該逃し路は、少くとも該寸法の次の婢
と連結するような半径方向の寸法を有する。しかしなが
ら、該逃し路とマージンとが直面した直稜に自在に逃出
するように該逃し路の半径方向寸法をマージンの後縁に
がなり接近した位置において前述の如く最小にする必要
がある。実験上明らかなことであるが、マージンの後縁
又はマージンがない場合には垂直な側部切刃における接
線に対して少なくとも約３°、望ましくは少なくとも７
°の角度で半径方向外側に傾斜する面によって該逃し路
を画にする場合、逃し路の半径方向における幅は０．１
３＋＋ｏｎ（０，００５インチ）必要であり、これによ
ってマージン又は側部切刃に充分接近してそこを通過す
る切屑を容易に排出り１能となる。該接線に対する該角
度を第２図及び第４図にて土で示し約１２°としたが、
これは第４図の形状の刃物の場合に好適である。両端の
間で最大幅を有する弓形通路として該空隙を形成した場
合、該通路の排出端の幅を少くとも約０．１３ｍ（０，
００５インチ）にしなければならない。

刃物のシャンクの中央通路５４を介して下方へ指向する
冷却剤を刃物に供給１−る場合、当然のことなから該空
隙はけ加的機能を有することになる。

すなわち、多量の冷却剤で歯部を直接冷却するので、該
歯部の＊Ｕは、空隙を設けない場合よりも小さくなる。

歯部を効果的に冷却するという観点がら空隙の容積は出
来るだけ大きい方が望ましいが、各歯部固有の強蜜を弱
めるような程ｌ建まで各歯部の質１全減少させないよう
に往行して歯部を二番取りしなければならない。

本発明により形成した刃物によって得られた成果を明瞭
にするため、同−乗件下にて笑施した２種類の刃物に関
する実験結果を以下に示す。両方の刃物共外径が２５．
４〜２２．２ｍ（１〜Ｌインチ）で、第１図に示す全体
形状を有する。両方の刃物の購造及び寸法は同一であり
、以下に「ム」として示す刃物には内（ｔｉｌｌマージ
ンを設けないが、「ｋＩ」として示す刃物には第４図に
示すものと同じ方法で内側マージンを形成し、蔽マージ
ンの幅を約０．０５〜０．１３馴（０，００２〜ｏ、　
ｏ　ｏ　ｓインチ）とする。両方の刃物共２“１０１８
の棒鋼を介して穴を形成するために１５ＯＲ，Ｐ、Ｍ　
で回転させた。

前記結果から本発明の利点が容易に理解される。

いかなる場合にも刃物Ｂで形成した穴の方の分増が実際
に小さく、平滑な仕上りであった。刃物Ｂの送給速度を
速めれば速める程、必要な馬力とスラストは小さかった
。刃物ムに０．１３　ｒｒａ　（０，００５インチ）の
切削荷重を加えると破損すると考えられるので刃物ムに
関しては０．１３ｍ（０，００５インチの荷重を加える
実験は行わなかった。

【図面の簡単な説明】

紀１図は本発明による蟻状刃物の側面図、第２図はその
下端を示す要部平面図、第３図は第１図３−３線の断■
図、第４図は本発明による環状刃物の別の実施例を示す
第２図に類似する平面図、第５図は環状刃物の内周面か
ら見た刃物の歯部の１つを示す要部立面図である。 １０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・環状
刃物１４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
側　壁１６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・歯　部１８・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・螺旋溝２２．２４．２６・・・切　刃 ６− ２８．３０・・・・・・・・・・・・溝２１・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・溝２８の後面２９・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・溝３０の後
面４２．５０・・・・・・・・・・・・空　隙ｍ・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・−・・・マージン
４３．４８・・・・・・・・・・・・研削砥石４６・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・逃がし路５４
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・冷却剤通
路特許出願人　エバレット　ダグラス　ホーゲン手続補
正書（自発） 昭和５９年　６月２０日 特許庁長官志　賀　学　殿 １、　事件の表示 昭和５９年特許願第０７１８９７号 ２、　発明の名称 ｉ、　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　アメリカ合衆国　ミシガン　４８５０４、フリ
ント、ノルマンデー　テラス　１１８４ 氏名　エバレット　ダグラス　ホーゲン４、代理人 ５、　補正命令の日付　昭和　年　月　日６、　補正に
より増加する発明の数 ５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　本体に略円筒形の側壁を設け、この側壁の下端
   周囲に複数の歯部を円周方向で離間させて形成する一方
   、上記側壁の外周面周囲には、隣接する上記歯部の間か
   ら上方に延びる複数の螺旋溝を形成し、上記各歯部には
   、半径方向に延びる少くとも１個の切刃を設け、該切刃
   で切出される切屑を、半径方向で外方に且上方に前記螺
   旋溝内に排出し得るように、前記側壁の内周面から半径
   方向で外方に螺旋溝まで延びる溝を設け、これら谷溝に
   は、各切刃の半径方向で内方部分から上方に延びる半径
   方向の後面を設け、前記各歯部の内周面を半径方向で外
   方に二番取りすることにより、歯部の内周向と、環状刃
   物により工作物に形成されつつある中心円板部との間に
   円周方向へ延長する半径方向の空隙を画定し、該内周面
   と％溝の後面とが交差する線から約１．０２　ｔｍ　（
   ０，０４０インチ）だけ後方へ離間する全体として垂直
   方向に延長する線から該空隙が後方へ延長することを特
   徴とする環状刃物。 （２）該空隙が各歯部の内周向から隣接する次の溝まで
   半径方向後方に延長する逃がし路を形成することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載環状刃物。 （３）該垂直延長線における該内周向の接線に対して少
   くとも約３°〜７°の角度だけ該線から、該半径方向空
   隙が少くとも約０．１３　ｔ＋＋＋＋＋（０，００５イ
   ンチ）でこれ以後は約０．１３ｍ＋（０，００５インチ
   ）以上となるような個所まで半径方向外側に傾斜する全
   体として垂直な面によって該空隙が画定されることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の環状刃物。 （４）該歯部のうちの少くとも何個かの歯部において、
   該垂直延長線が該交差線から後方に隔設されて少くとも
   ０．０５ｍｓ＋（０，００２インチ）の幅のマージンを
   形成することを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
   環状刃物。 （５）　該歯部のうちの少くとも何４１４１かの歯部に
   おいて、該垂直延長線が該交差線から後方に隔設されて
   少くとも約００５〜０．３８ｍｍ（０，００２〜０．０
   １５インチ）の円周幅を有するマージンを形成すること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の環状刃物。 （６）該逃がし路の半径方向のｑ法が半径方向へ徐々に
   増加するように核部が全体としてに＠平な面であること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の現状刃物。 （力　該マージンの」二輪が下端より広くなるように該
   垂直延長線が該交差線に対して後方へ僅かに傾斜してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の環状刃
   物。 （８）該マージンが高さにおいて、少なくとも該交差線
   と同一空間にあることを特徴とする特許β）−ボの範囲
   第４８ｉ記載の環状刃物。 （９）各歯部には円周方間にずれた複数個の切刃を設け
   、半径方向において蝦も内側の切刃が次の半径方向に隣
   接する切刃から該刃物の回転方向において前方に位置す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の環状刃
   物。 ＯＩ　該垂直面が扁平で該接線に対して約１２°の角度
   で半径方向外側へ傾斜することを特徴とする特許請求の
   範囲第９項記載の環状刃物。 αυ　該本体が、冷却剤を通すための軸線方向に純良す
   る通路を有することを特徴とする特許請求の範囲第３　
   ＪＪ記載の環状刃物。