WO2012117813A1 - ガイドパッド、切削工具本体および切削工具 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a guide pad that is detachably attached to a cutting tool to support the cutting tool, a cutting tool main body to which the guide pad is attached, and a cutting tool to which the guide pad is attached.
- Patent Document 1 A conventional guide pad is disclosed in Patent Document 1.
- the guide pad of patent document 1 is attached to the front-end
- Such a guide pad is detachably attached to the drill.
- the guide pad has a plate shape with a substantially rectangular outer shape, and is formed on one mounting hole formed in the center in the longitudinal direction and on both sides in the longitudinal direction of the mounting hole, and abuts on the machining hole as a guide surface. And two curved surfaces having a substantially arc-shaped cross-sectional shape.
- the guide pad is composed of a guide surface portion made of cemented carbide and a steel material portion having a mounting hole to the tool body to which the guide surface portion is brazed. That is, this guide pad has a steel material and a brazing material.
- This guide pad has a substantially L-shaped cross section at the mounting base portion of the steel material in order to suppress the occurrence of cracks in the cemented carbide due to the difference in thermal stress when brazing the cemented carbide and the steel material. It is formed in a shape.
- Patent Document 2 As a conventional guide pad, there is one shown in Patent Document 2.
- the guide pad of Patent Document 2 is formed in a plate shape having a substantially rectangular outer shape, and has wing-shaped protrusions extending from the two long sides. Since this guide pad is entirely formed of a cemented carbide material, in order to ensure the strength around the mounting hole, wing-shaped projections are provided so that the wall thickness from the mounting hole to the outer peripheral side surface does not become thin. Yes.
- the guide pad is located at a position of 180 ° around the rotation axis with respect to the cutting edge as viewed from the tip side of the tool, and the tool with respect to the cutting edge. It is preferable to be provided at two positions at 90 ° rearward in the relative rotation direction. That is, it is preferable that the guide pad is provided at a position farthest from the cutting edge and a position that receives the largest main component force among the three component forces of the cutting resistance.
- the tool diameter that defines the machining hole diameter is relatively small, it may be difficult to provide the guide pad at such a preferred position.
- the main cause is interference between the cutting insert or the fastening mechanism part of the cutting insert and the guide pad. Therefore, it is preferable that the guide pad occupies as small an area as possible. However, in order to fasten the guide pad with a fastening screw or the like, a sufficient strength is required around the mounting hole.
- the guide pad of Patent Document 1 is formed so that the width of the guide pad is as wide as the wall of the steel material formed in an approximately L shape because the cross section of the mounting base portion is formed in an approximately L shape. Is done. That is, the guide pad of Patent Document 1 is not a structure suitable for reducing the size or width of the guide pad because the guide surface is formed of a member different from the mounting base portion.
- the guide pad of Patent Document 2 is entirely formed of a cemented carbide, it has a structure suitable for reducing the size or reducing the width.
- the airfoil protrusions that project symmetrically from the two long sides of the guide pad tend to interfere with other parts.
- the present invention provides a guide pad with an improved degree of freedom in arrangement, a cutting tool body on which the guide pad is mounted, and a cutting tool on which the guide pad is mounted.
- the guide pad of the present invention has an upper surface (2) and a lower surface (3) facing each other, and a side surface (6) extending between the upper surface (2) and the lower surface (3).
- a cutting tool according to the present invention includes the guide pad (1) and a tool body (10) to which the guide pad (1) is detachably mounted.
- the cutting tool main body of the present invention includes a pad seat that can receive the guide pad (1).
- the guide pad of the present invention is formed so that the outer shape of the upper surface and the lower surface is asymmetrical, that is, has no axis of symmetry in any direction. For this reason, a guide pad can be formed in the shape which does not produce interference according to arrangement
- FIG. 1 is a perspective view of a guide pad according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a plan view of the guide pad of FIG.
- FIG. 3 is a front view of the guide pad of FIG.
- FIG. 4 is a right side view of the guide pad of FIG.
- FIG. 5 is a perspective view of an embodiment of a rotary cutting tool equipped with a guide pad.
- FIG. 6 is a perspective view of the cutting tool of FIG. 5 viewed from another direction.
- FIG. 7 is a schematic diagram of how to use the guide pad.
- FIG. 8 is a front view of the rotary cutting tool equipped with the guide pad of FIG.
- FIG. 9 is a perspective view of a guide pad according to the second embodiment.
- FIG. 10 is a perspective view of a guide pad according to the third embodiment.
- FIG. 11 is a plan view of the guide pad of FIG.
- a guide pad 1 As shown in FIGS. 1 to 4, a guide pad 1 according to the present embodiment includes an upper surface 2 and a lower surface 3 facing each other, and a plurality of side surfaces 6a extending between the upper surface 2 and the lower surface 3. 6b, 6c, and is formed in a flat plate shape.
- a generic term for the plurality of side surfaces 6a, 6b, 6c is referred to as a side surface 6.
- the outer shapes of the upper surface 2 and the lower surface 3 are substantially parallelogram shapes. However, the outer shapes of the upper surface 2 and the lower surface 3 appear to be substantially hexagonal because the tops of the acute corner portions are truncated.
- two opposing side surfaces 6a, 6a extending along the longitudinal direction A are formed substantially in a plane and are arranged substantially in parallel.
- the two side surfaces 6b and 6b are also formed substantially in a plane and are arranged substantially in parallel.
- the two side surfaces 6c and 6c are also formed substantially in a plane and are arranged substantially in parallel.
- the lower surface 3 is substantially constituted by a plane. The configuration of the upper surface 2 will be described later.
- the guide pad 1 is detachably attached to a tool body 10 of a rotary cutting tool that is a blade-tip replaceable drill, for example, as shown in FIGS.
- a guide surface 2 a is formed on the upper surface 2.
- the guide surface 2 a is formed of a curved surface having a substantially arc-shaped cross section and a radius of curvature R, and extends in the longitudinal direction A.
- a part of the guide surface 2a comes into contact with the inner wall surface of the processing hole processed by the drill and acts to support the drill. By this action, the drill is guided to the machining hole, and the straightness of the drill is increased.
- the vicinity of the end portion 2b located on the tip end side of the drill is disposed so as to contact the inner wall surface of the machining hole. That is, the guide pad 1 is disposed slightly tilted so that a portion other than the one end 2b of the guide surface 2a escapes.
- the guide pad 1 is detachably attached to the cutting tool means that it can be easily replaced. For example, this is a case where the guide pad 1 is fixed by a fastening screw 11 or the like.
- the mounting method of the guide pad 1 is not limited to the fastening screw 11. Various known mounting methods can be employed.
- the specific shape of the guide surface 2a is that the radius of curvature R of the guide surface 2a is smaller than half the diameter ⁇ D of the guide hole.
- the guide hole is a hole for guiding the guide pad, like the above-described machining hole.
- the radius of curvature of the substantially arc constituting the guide surface 2a having an arcuate cross-sectional shape is set to a value smaller than half (radius) of the diameter ⁇ D of the machining hole machined by the guide pad 1.
- the relationship between the curvature radius R of the guide surface 2a and the diameter ⁇ D of the processed hole is schematically shown in FIG. That is, the relationship between the radius of curvature R and the diameter ⁇ D is R ⁇ ( ⁇ D / 2).
- the guide surface 2a does not contact the processed hole serving as the guide hole, does not perform the guide function, and one edge contacts the processed hole. Become. If the edge of the guide surface 2a contacts the inner wall surface of the machining hole, the inner wall surface of the machining hole may be damaged.
- the guide surface 2a of the present embodiment has a constant radius of curvature R.
- the curvature radius R of the guide surface 2a can be set to about 15.0 mm.
- the center of curvature of the guide surface 2a is on the axis C1, as shown in FIG.
- the axis C1 is a straight line extending in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 4 and parallel to the lower surface 3.
- the present invention is not limited to this, and for example, the case where the radius of curvature R of the guide surface 2a changes in the longitudinal direction A or the curvature of an arc. This is also applied to the case where the position changes according to the position on the arc.
- the guide pad 1 is formed with a single mounting hole 8 that penetrates the upper surface 2 and the lower surface 3, and the guide pad 1 is formed 180 degrees rotationally symmetrical with respect to the central axis C ⁇ b> 2 of the mounting hole 8.
- the central axis C2 intersects with the axis C1.
- a plane including the axis C1 and passing through the center between the two side surfaces 6a and 6a is defined as a reference plane S
- the reference plane S substantially divides the guide pad 1 into two equal parts.
- the outer shapes of the upper surface 2 and the lower surface 3 of the guide pad 1 are formed in an asymmetric shape with respect to the reference plane S, as can be seen from FIG.
- the upper surface 2 and the lower surface 3 have a laterally asymmetric outer shape and do not have a symmetry axis in any direction. Furthermore, the width L1 at both ends in the longitudinal direction A of the guide pad 1 is smaller than the width at the position of the central axis C2, that is, the width L2 between the two side surfaces 6a and 6a.
- the guide pad 1 has the maximum width L2 in the vicinity of the formation region of the mounting hole 8, the width gradually decreases toward both ends in the longitudinal direction A, and the minimum width L2 at both ends in the longitudinal direction A. Have. Further, each end portion in the longitudinal direction A is offset from the reference plane S toward each side surface 6a.
- the width L1 of each end portion of the guide pad 1 is set to about 2.00 mm.
- the width L2 is set to about 6.35 mm.
- the width L2 can be set to a smaller width L2 such as about 5.56 mm, and is not particularly limited as long as the size can be detachably attached to the tool body 10 of the cutting tool.
- the angle of the acute corner of the substantially parallelogram-shaped outer shape of the guide pad 1 is about 35.0 °, but is not limited thereto.
- the angle of the acute corner of the guide pad 1 may be appropriately adjusted so that it does not interfere with other components of the cutting tool to which the guide pad 1 is mounted, and the overall dimensions are reduced while maintaining the strength.
- the angle of the acute corner may be about 55.0 °.
- a fastening screw 13 of the cutting insert is used as a fastening part for mounting the cutting insert 12 to the tool body 10.
- the shape of the guide pad 1 is adjusted in consideration of interference with the fastening screw 13 of the cutting insert 12 and the pilot hole on the female screw side. Further, the fastening component of the cutting insert 12 is not limited to the fastening screw 13. Various conventional techniques are applicable. Whatever the fastening method is adopted, the guide pad 1 may be arranged so as to avoid interference with all the parts.
- the thickness of the guide pad 1 is appropriately adjusted so that the head of the tightening screw 11 does not protrude from the guide surface 2a and the strength of the guide pad 1 for tightening is increased.
- the thickness of the thickest part of the guide pad 1 of this embodiment is about 3 mm.
- chamfers 2 c are formed at both ends in the longitudinal direction A of the upper surface 2 of the guide pad 1. The chamfer 2c prevents the guide pad 1 from scratching the inner wall surface of the machining hole and prevents the guide pad 1 from causing abnormal damage such as chipping.
- the guide surface 2a is arranged so that a clearance is secured between the inner wall surface of the machining hole and the guide surface 2a from the vicinity of the chamfer 2c toward the mounting hole 2 side, and an end near the chamfer 2c.
- the part 2b exhibits a guide function.
- the guide pad 1 of this embodiment has two guide surfaces 2a formed separately on both sides of the reference surface S as can be seen from FIGS.
- the other guide surface 2a which is not damaged can be used.
- the two guide surfaces 2a are formed separately, so that the other guide surface 2a is prevented from being damaged simultaneously with the one guide surface 2a. Can do.
- the guide pad 1 rotates so that at least the central axis C2 of the mounting hole 2 does not intersect the rotation axis C3 of the cutting tool when the guide pad 1 is detachably mounted. It is offset with respect to the axis C3. That is, the guide pad 1 is inclined and arranged so that the central axis C2 does not intersect the central axis of the machining hole.
- one of the two guide surfaces 2a is surely in contact with the inner wall surface of the machining hole, and sufficient between the other guide surface 2a and the inner wall surface of the machining hole. Clearance is secured. For this reason, damage to the other guide surface 2a can be prevented more reliably.
- a part of the side surfaces 6 a and 6 b and a part of the lower surface 3 of the guide pad 1 function as a seating surface when being mounted on the tool body 10.
- a concave groove 2d is formed between the two guide surfaces 2a.
- the groove 2d of the present embodiment has a relatively simple shape, but is not limited thereto.
- any shape of groove can be employed.
- the two guide surfaces 2a are formed by curved surfaces having a common center of curvature, but are not limited thereto.
- the two guide surfaces 2a may have different centers of curvature, or may have different radii of curvature.
- the curvature radius R of the guide surface 2a only needs to be smaller than half of the diameter ⁇ D of the machining hole, and may be any shape such as a different shape or a changing shape.
- the entire guide pad 1 of the present invention may be formed of a cemented carbide, cermet or ceramic material, or the surface of these hard substances may be coated with a hard film. That is, it is not necessary to use a steel material or a brazing material as a material for forming the guide pad 1 of the present invention. For this reason, the dimension of the guide pad 1 can be made small and the freedom degree of arrangement
- the curvature radius R of the guide surface 2a is constant, but the present invention is not limited to this.
- the clearance between the guide pad 1 and the inner wall surface of the machining hole may be appropriately adjusted, for example, by actively changing the curvature radius R and decreasing the curvature radius R as the mounting hole 2 is approached.
- the connection part of the some side surface 6a, 6b, 6c is rounded. This is to prevent the guide pad 1 from causing abnormal damage such as chipping.
- the curvature radii of these corners are all about R0.4 mm.
- the guide pad 1 is formed in a 180-degree rotationally symmetric shape with respect to the central axis C2 of the mounting hole 2.
- the other guide surface 2a can be used by rotating the guide pad 1 180 degrees around the central axis C2.
- portions that do not affect the mounting on the tool body 10 and the guide function by the guide surface 2a do not necessarily have to be symmetrical with respect to the central axis C2 of the mounting hole 2.
- the design can be changed as appropriate as long as the support (guide) function is not affected.
- the guide pad 1 is arranged at the position shown in FIG.
- This drill is equipped with one cutting insert 12A for the outer peripheral edge and one cutting insert 12B for the central edge.
- the guide pad 1 is located at a position of about 145 ° in front of the cutting tool 12A from the cutting edge of the cutting insert 12A and in the relative rotation direction R of the tool from the cutting edge of the cutting insert 12A. It is mounted at two locations with a position of about 79 °.
- the optimum position of the guide pad is 180 ° in the relative rotation direction of the tool from the outer peripheral cutting edge and 90 ° rearward in the relative rotation direction of the tool from the outer peripheral cutting edge.
- the amount of deviation from the optimum position can be about 35 ° and about 11 °, respectively.
- the shift amounts are limited to about 48 ° and about 20 °, respectively.
- the shift amount can be improved by about 13 ° and 9 °, respectively, as compared with the conventional case. As an effect of this, as a result of an experiment to make a hole in the steel material S45C, the diameter accuracy of the hole to be processed was improved by about 30%.
- a drill having a drill diameter of 50.0 mm and a total length of 370 mm was mounted on a vertical machining center, and carbon steel S45C (220HB) was used as a work material.
- the variation in the diameter of the processed hole is about 0.12 mm in the drill equipped with the guide pad 1 of the present embodiment due to the difference between the vicinity of the entrance to the processed hole and the deep portion.
- a drill without a guide pad is about 0.24 mm, and a drill with a conventional guide pad is about 0.17 mm. Accuracy improved by about 30% at maximum.
- a guide pad 1A according to a second embodiment is shown in FIG.
- a single guide surface 2 a is formed on the upper surface 2.
- both ends 2b and 2b in the longitudinal direction A of the guide surface 2a can be provided with a guide function. Therefore, if the guide pad 1A is also rotated 180 degrees around the mounting hole 8, the two end portions 2b and 2b of the guide surface 2a can be used separately.
- the guide pad 1A according to the second embodiment is used, the guide pad 1A is preferably arranged so that the center axis C2 of the mounting hole 2 is offset with respect to the rotation axis C3 of the cutting tool. With such an arrangement, when one end 2b of the guide surface 2a is used, a sufficient clearance is ensured between the other end 2b and the inner wall surface of the processed hole. For this reason, damage to the other end 2b is prevented.
- FIG. 10 and FIG. 11 show a guide pad 1B according to a third embodiment .
- the outer shapes of the upper surface 2 and the lower surface 3 of the guide pad 1B are not substantially parallelogram shapes.
- the guide pad 1B is formed so that the width of the end portion 2b on the chamfer 2c side of the guide surface 2a is narrower than the width in the vicinity of the mounting hole 8 and is asymmetric with respect to the reference plane S.
- the width of the guide pad 1 is adjusted so as to change arbitrarily between the maximum width L2 near the formation of the mounting hole 2 and the minimum width L1 at both ends 2b.
- a design in which the width is once expanded to a width wider than the width L2 and then returned to the width L2 may be used. If it does not interfere with other components of the cutting tool, it can be adjusted freely.
- the number of guide surfaces 2a is two, but the present invention is not limited to this.
- the number of times of use is set to 3 times or more, three or more guide surfaces 2a can be provided accordingly.
- the present invention is not limited to this, and the two side surfaces may be non-parallel and have different shapes. It may be a curved surface. That is, in the present embodiment, the plurality of side surfaces are flat surfaces, but the present invention is not limited to this. In order to prevent interference with other components of the cutting tool, it may be configured with a more complicated curved surface.
- the side surface can be formed by a single annular curved surface that smoothly connects a plurality of curved surfaces.
- the width of the guide pad 1 is relatively wide in the formation region of the mounting hole 8 and relatively narrow at both ends has been described. However, the present invention is not limited to this. .
- the width in the vicinity of the guide surface portion of the guide pad 1 may be narrower than the width in the vicinity of the attachment hole, and the degree of change in the width in the longitudinal direction may be arbitrary.
- the conventional guide pad manufacturing method can be used as it is for the guide pad manufacturing method of the present invention.
- it is manufactured by a conventional manufacturing process using powder pressing and sintering. If necessary, grinding processing such as guide surface 2a and chamfering 2c is added. Furthermore, surface treatment such as coating of a hard film by CVD or PVD is performed as necessary.
- Various conventional techniques can be applied in all manufacturing processes.
- a blade-tip replaceable drill is representative.
- it is effective when mounted on a cutting tool for drilling, especially deep drilling, such as a gun drill or reamer.
- deep drilling such as a gun drill or reamer.
- it is not limited to this. Applicable to all cutting tools that use guide pads.
- the center axis C2 of the mounting hole 8 is arranged so as not to intersect the rotational axis C3 of the cutting tool. Good.
- the installation location of the guide pad in the tool body 10 is set so as to achieve such an arrangement. If it does in this way, since the two or more edge parts 2b of the guide surface 2a act reliably one by one, damage to other edge parts is prevented.
- the cutting tool to which the guide pad of the present invention is detachably attached is detachably attached to a machine tool such as a machining center or a lathe, and is given a relative rotational movement around the tool rotation axis, and the work material is A relative motion is given between and a workpiece such as steel is cut.
- a machine tool such as a machining center or a lathe
- the processing accuracy of the hole to be processed is improved by the guide pad being in contact with and supported (guided) on the inner surface of the hole formed by the cutting tool itself.
- the guide pad and cutting tool of the present invention can also be used in a machine tool such as a drilling machine. The effect of the guide pad of the present invention is exhibited when it is mainly mounted on a single-blade rotary cutting tool.
- a cutting tool for drilling with two blades or four blades has another cutting edge at a position of about 180 ° in the relative rotation direction of the tool from one cutting edge.
- the preferred position for providing the guide pad is different.
- a rough cutting edge that is larger than the other cutting edges is provided in the four cutting edges.
- guide pads are arranged at two positions: a position at 180 ° in the relative rotation direction of the tool and a position at 90 ° behind the rough blade in the relative rotation direction of the tool. Since the guide pad of the present invention has few restrictions at the time of installation, it can also be applied to a cutting tool for drilling with two or more blades.
- the present invention is not limited to the embodiment described above, and it goes without saying that the configuration can be changed, added and deleted as appropriate without departing from the gist of the invention.
- a configuration in which a concave portion for tightening is provided so as to engage with the head of the tightening screw without using a mounting hole, and the cutting tool can be mounted on the cutting tool is also possible. (Not shown).
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Abstract
配置の自由度が高いガイドパッドを提供する。対向する上面(2)及び下面(3)と、該上面(2)と該下面(3)との間で延びる側面(6)と、を有し、切削工具の工具本体(10)へ着脱自在に装着される板状のガイドパッド(1)であって、 前記上面(2)は、前記ガイドパッド(1)の長手方向(A)に延び、かつ、凸状に湾曲する少なくとも一のガイド面(2a)を有し、前記上面(2)および下面(3)は、左右非対称な外形をそれぞれ有する。
Description
本発明は、切削工具を支持するために切削工具へ着脱自在に装着されるガイドパッド、このガイドパッドを装着する切削工具本体、および、このガイドパッドが装着される切削工具に関する。
従来のガイドパッドとして、特許文献1に示すものがある。特許文献1のガイドパッドは、主として深孔切削に使用されるドリルヘッドの先端外周に取り付けられ、ドリルが加工した加工穴に当接することでドリル自らを支持する。このようなガイドパッドはドリルへ着脱自在に装着される。このガイドパッドは、略長方形状の外形の板状をなし、長手方向の中央に形成された1つの取付穴と、この取付穴の長手方向の両側に形成され、ガイド面として加工穴に当接する略円弧状の断面形状をもつ2つの曲面とを有する。このガイドパッドは、超硬合金で形成されたガイド面部分と、このガイド面部分がろう付けされる、工具本体への取付穴を有する鋼材部分とから構成される。すなわち、このガイドパッドは、鋼材およびろう材を有する。このガイドパッドは、超硬合金と鋼材とのろう付けのときに、熱応力の差から超硬合金にクラックが発生するのを抑制するために、鋼材の取り付け台座部分の横断面が略L字状に形成される。
また、従来のガイドパッドとして、特許文献2に示すものがある。特許文献2のガイドパッドは、実質的に長方形状の外形を有する板状に形成され、その2つの長辺からそれぞれ延出する翼形状突起を有する。このガイドパッドは、その全体を超硬合金材料で形成するため、取付穴周辺の強度を確保するために、取付穴から外周側面までの壁厚が薄くならないように、翼形状突起が設けられている。
例えば、1枚刃の穴あけ加工用の切削工具において、一般的には、ガイドパッドは工具の先端側からみて、切れ刃に対して回転軸線回りに180°の位置と、切れ刃に対して工具の相対回転方向の後方の90°の位置の、2箇所に設けられることが好ましい。すなわち、ガイドパッドは切れ刃から最も離れた位置と、切削抵抗の3分力の中で最も大きい主分力を受ける位置とに設けられることが好ましい。しかしながら、加工穴径を規定する工具径が比較的小さいときは、ガイドパッドをこのような好ましい位置に設けることが困難な場合がある。
この主な原因は、切削インサートまたは切削インサートの締結機構部品と、ガイドパッドとの干渉である。したがって、ガイドパッドは、占有面積が可能な限り小さいことが好ましい。しかしながら、締め付けねじなどによるガイドパッドの締結のためには、取付穴の周辺は、十分な強度が必要である。特許文献1のガイドパッドは、取り付け台座部分の横断面が略L字状に形成されるために、ガイドパッドの幅が、鋼材の略L字状に形成された壁の分だけ、幅広に形成される。つまり、特許文献1のガイドパッドは、ガイド面が取り付け台座部分とは別部材で形成されるため、ガイドパッドの寸法を小さくしたり、幅を狭くしたりするのに適した構造ではない。特許文献2のガイドパッドは、その全体を超硬合金で形成するため、寸法を小さくしたり、幅を狭くしたりするのには適した構造である。しかしながら、ガイドパッドの2つの長辺から左右対称に突出させる翼形突起が他の部品と干渉しやすい。
本発明は、配置の自由度が向上したガイドパッド、このガイドパッドを装着する切削工具本体、および、このガイドパッドが装着される切削工具を提供する。
本発明のガイドパッドは、対向する上面(2)及び下面(3)と、該上面(2)と該下面(3)との間で延びる側面(6)と、を有し、切削工具の工具本体(10)へ着脱自在に装着される板状のガイドパッド(1)であって、前記上面(2)は、前記ガイドパッド(1)の長手方向(A)に延び、かつ、凸状に湾曲する少なくとも一のガイド面(2a)を有し、前記上面(2)および下面(3)は、左右非対称な外形をそれぞれ有する、ことを特徴とする。
本発明の切削工具は、上記のガイドパッド(1)と、前記ガイドパッド(1)が着脱自在に装着される工具本体(10)と、を有することを特徴とする。
本発明の切削工具本体は、上記のガイドパッド(1)を受容可能なパッド座を備えることを特徴とする。
本発明のガイドパッドは、上面および下面の外形が左右非対称、すなわち、いずれの方向においても対称軸線を有さないように形成される。このため、ガイドパッドは、工具本体に対する配置にあわせて干渉の生じない形状に形成できる。この結果、ガイドパッドの配置の自由度が高まる。
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
第1実施形態
図1から図4に示すように、本実施形態にかかるガイドパッド1は、対向する上面2及び下面3と、該上面2と該下面3との間で延びる複数の側面6a,6b,6cとを有し、平板状に形成されている。複数の側面6a,6b,6cの総称を側面6とする。上面2及び下面3の外形は、略平行四辺形形状である。ただし、上面2及び下面3の外形は、鋭角のコーナ部分の頂部が切頭されているため、略六角形状にもみえる。複数の側面6a,6b,6cのうち、長手方向Aに沿って延びる対向する2つの側面6a,6aは、実質的に平面で形成され、略平行に配置されている。2つの側面6b,6bも、実質的に平面で形成され、略平行に配置されている。2つの側面6c,6cも、実質的に平面で形成され、略平行に配置されている。下面3は、実質的に平面で構成される。上面2の構成については後述する。
図1から図4に示すように、本実施形態にかかるガイドパッド1は、対向する上面2及び下面3と、該上面2と該下面3との間で延びる複数の側面6a,6b,6cとを有し、平板状に形成されている。複数の側面6a,6b,6cの総称を側面6とする。上面2及び下面3の外形は、略平行四辺形形状である。ただし、上面2及び下面3の外形は、鋭角のコーナ部分の頂部が切頭されているため、略六角形状にもみえる。複数の側面6a,6b,6cのうち、長手方向Aに沿って延びる対向する2つの側面6a,6aは、実質的に平面で形成され、略平行に配置されている。2つの側面6b,6bも、実質的に平面で形成され、略平行に配置されている。2つの側面6c,6cも、実質的に平面で形成され、略平行に配置されている。下面3は、実質的に平面で構成される。上面2の構成については後述する。
ガイドパッド1は、例えば、図5および図6に示すように、刃先交換式ドリルである回転切削工具の工具本体10に、着脱自在に装着される。上面2には、ガイド面2aが形成されている。ガイド面2aは、略円弧状の断面形状をもつ曲率半径Rの曲面で形成され、長手方向Aに延びている。ガイド面2aは、その一部がドリルによって加工される加工穴の内壁面に接触し、ドリルを支持するように作用する。この作用により、ドリルは加工穴に案内され、ドリルの直進性が高まる。ガイド面2aの両端部2bのうち、ドリルの先端側に位置する端部2b付近が、加工穴の内壁面と接触するように配置される。すなわち、ガイドパッド1は、ガイド面2aの一方の端部2b以外の部分が逃げるように、わずかに傾けて配置される。なお、ガイドパッド1が切削工具へ着脱自在に装着されるとは、容易に交換できることを意味する。例えば、ガイドパッド1が締め付けねじ11などによって固定される場合である。ガイドパッド1の装着方法は、締め付けねじ11に限定されない。公知のさまざまな装着方法を採用できる。
ガイド面2aの具体的な形状は、ガイド面2aの曲率半径Rがガイド穴の直径φDの半分よりも小さいことである。ここで、ガイド穴とは前述の加工穴のように、ガイドパッドを案内する穴のことである。例えば、ガイドパッド1が刃先交換式ドリルに用いられて、ガイド穴径と加工穴径とが略等しく、かつ、当該ドリルにより加工される加工穴に案内される場合には、好ましくは、略円弧状の断面形状をもつガイド面2aを構成する略円弧の曲率半径は、ガイドパッド1によって加工される加工穴の直径φDの半分(半径)よりも小さい値に設定される。ガイド面2aの曲率半径Rと、加工穴の直径φDとの関係を、模式的に図7に示す。つまり、曲率半径Rと直径φDとの関係は、R<(φD/2)の関係とする。
曲率半径Rが加工穴の穴径φDの半分より大きいと、ガイド面2aがガイド穴となる加工穴に接触せず、ガイド機能を果たせず、加工穴に対して一方のエッジが接触することになる。ガイド面2aのエッジが加工穴の内壁面に接触すると、加工穴の内壁面が損傷する可能性がある。
本実施形態のガイド面2aは、一定の曲率半径Rを有する。例えば、加工穴径φDが直径約32mmの刃先交換式ドリルに装着されるガイドパッド1の場合、ガイド面2aの曲率半径Rは、約15.0mmに設定することができる。本実施形態では、ガイド面2aの曲率半径Rを一定としているため、ガイド面2aの曲率中心は、図4に示すように、軸線C1上にある。軸線C1は、図4の紙面に垂直な方向に延び、かつ、下面3に平行な直線である。なお、本実施形態では、曲率半径Rが一定の場合について説明するが、本発明はこれに限定されず、例えば、ガイド面2aの曲率半径Rが長手方向Aにおいて変化する場合や円弧の曲率が当該円弧上の位置に応じて変化する場合にも適用される。
ガイドパッド1には、図2に示すように、上面2及び下面3を貫通する単一の取付穴8が形成され、ガイドパッド1は、取付穴8の中心軸線C2に関して180度回転対称に形成されている。中心軸線C2は、軸線C1と交差している。また、軸線C1を含み2つの側面6a,6aの間の中央を通る平面を基準平面Sとすると、基準平面Sはガイドパッド1を実質的に2等分する。ガイドパッド1の上面2および下面3の外形は、図2から分かるように、基準平面Sに関して、非対称な形状に形成されている。すなわち、上面2および下面3は、左右非対称な外形を有し、いずれの方向においても対称軸線を持たない。さらに、ガイドパッド1の長手方向Aの両端部における幅L1は、中心軸線C2の位置での幅、すなわち、2つの側面6a,6a間の幅L2よりも小さくなっている。ガイドパッド1は、取付穴8の形成領域付近で最大の幅L2を有し、長手方向Aの両端部に向かってその幅が徐々に狭くなり、長手方向Aの両端部において最小の幅L2を有する。また、長手方向Aの各端部は、基準平面Sから、各側面6a側にオフセットしている。
本実施形態では、ガイドパッド1の各端部の幅L1は、約2.00mmに設定される。幅L2は、約6.35mmに設定される。なお、幅L2は約5.56mmなどと、より小さな幅L2にすることもでき、切削工具の工具本体10に着脱自在に装着できる大きさであれば、特に限定されない。また、本実施形態では、ガイドパッド1の略平行四辺形形状の外形の鋭角コーナの角度は、約35.0°であるが、これに限定されるわけではない。ガイドパッド1の鋭角コーナの角度は、これが装着される切削工具の他の構成部品と干渉せず、なおかつ、強度を保ちながら全体の寸法が小さくなるように、適切に調整されればよく、例えば、鋭角コーナの角度を、約55.0°としてもよい。
本実施形態では、切削インサート12を工具本体10に装着する締結部品として、切削インサートの締め付けねじ13が用いられる。ガイドパッド1の形状は、切削インサート12の締め付けねじ13や、その雌ねじ側の下穴との干渉なども考慮して調整される。また、切削インサート12の締結部品は、締め付けねじ13に限定されない。さまざまな従来技術が適用可能である。どのような締結方法が採用されたときにも、すべての部品との干渉を回避するように、ガイドパッド1が配置されればよい。
ガイドパッド1の厚さは、締め付けねじ11の頭部がガイド面2aより突出せず、なおかつ、締め付けるためのガイドパッド1の強度が高められるように、適切に調整される。本実施形態のガイドパッド1の最も厚い部分の厚さは、約3mmである。また、ガイドパッド1の上面2の長手方向Aの両端部は、面取り2cが形成される。面取り2cは、ガイドパッド1が加工穴の内壁面に傷をつけることを防止するとともに、ガイドパッド1がチッピングなどの異常損傷を生じることを防止する。なお、ガイド面2aは、面取り2cの近傍から取付穴2側に向かって、加工穴の内壁面とガイド面2aとの間にクリアランスが確保されるように配置されて、面取り2cの近傍の端部2bがガイド機能を発揮する。
本実施形態のガイドパッド1は、図1,2および4からわかるように、2つのガイド面2aが基準面Sの両側に別々に形成されている。
このように、2つのガイド面2aがあると、例えば、使用によってガイド面2aの一方が損傷した場合に、損傷していない他方のガイド面2aを使用することができる。言い換えれば、一方のガイド面2aが損傷した場合であっても、2つのガイド面2aは別々に形成されているため、他方のガイド面2aが一方のガイド面2aと同時に損傷するのを防ぐことができる。
本実施形態のガイドパッド1は、図7に示すように、ガイドパッド1が着脱自在に装着されるとき、少なくとも取付穴2の中心軸線C2が、切削工具の回転軸線C3と交差しないように回転軸線C3に対してオフセットしている。すなわち、中心軸線C2が、加工穴の中心軸線と交差しないように、ガイドパッド1が傾けて配置される。このように配置されると、2つのガイド面2aのうち、一方のガイド面2aが加工穴の内壁面に確実に接触し、他方のガイド面2aと加工穴の内壁面との間に十分なすきまが確保される。このため、他方のガイド面2aの損傷をより確実に防止することができる。
ガイドパッド1の側面6aおよび6bの一部、および下面3の一部は、工具本体10へ装着されるときの着座面として機能する。2つのガイド面2aの間には、図4からわかるように、凹状の溝2dが形成されるが、本実施形態の溝2dは比較的単純な形状であるが、これに限定されない。2つのガイド面2aを十分に分離できる限り、いずれの形状の溝も採用できる。なお、本実施形態では、2つのガイド面2aは、共通の曲率中心をもつ曲面で形成されるが、これに限定されない。2つのガイド面2aは、異なる曲率中心をもっていてもよいし、異なる曲率半径を持っていてもよい。前述のとおり、ガイド面2aの曲率半径Rは、加工穴の直径φDの半分よりも小さければよく、それぞれ異なる形状や、変化する形状などの任意の形状とされても構わない。
本発明のガイドパッド1は、その全体が超硬合金、サーメット又はセラミックの材料で形成され、あるいは、これら硬質物質の表面に硬質皮膜がコーティングされていてもよい。すなわち、本発明のガイドパッド1の形成材料として、鋼材やろう材を用いる必要がない。このため、ガイドパッド1の寸法を小さくすることができ、工具本体10への配置の自由度が高まる。
前述のとおり、本実施形態では、ガイド面2aの曲率半径Rを一定としたが、これに限定されない。積極的に曲率半径Rを変化させて、取付穴2に近づくにしたがい曲率半径Rを小さくするなど、ガイドパッド1と加工穴の内壁面との間のすきまなどが適切に調整されてもよい。また、複数の側面6a、6b、6cの接続部分には、丸みがつけられる。これは、ガイドパッド1が、チッピングなどの異常損傷を生じることを防止するためである。この実施形態では、これらのコーナの曲率半径は、6ヶ所すべて、約R0.4mmとされる。
本実施形態では、ガイドパッド1は上記したように、取付穴2の中心軸線C2に関して180度回転対称な形状に形成される。これにより、2つのガイド面2aのうち、一方のガイド面2aを使用したのち、ガイドパッド1を中心軸線C2回りに180度回転させることで、他方のガイド面2aを使用できる。なお、工具本体10への装着およびガイド面2aによるガイド機能に影響がない部分については、必ずしも、取付穴2の中心軸線C2に関して対称な形状としなくてもよい。支持(ガイド)機能に影響しない範囲で、適宜デザインの変更が可能である。
図5のドリルにおいて、ガイドパッド1は、図8に示す位置に配置される。このドリルは、外周刃用の切削インサート12Aと中心刃用の切削インサート12Bとがそれぞれ1つずつ装着される。ガイドパッド1は、図8に示すように、切削インサート12Aの切れ刃から工具の相対回転方向Rの前方の約145°の位置と、切削インサート12Aの切れ刃から工具の相対回転方向Rの後方の約79°の位置との2箇所に装着される。上述のとおり、1枚刃のドリルの場合、ガイドパッドの最適な位置は、外周切れ刃から工具の相対回転方向の180°の位置と、外周切れ刃から工具の相対回転方向の後方に90°の位置の2箇所である。本実施形態では、最適な位置からのずれ量は、それぞれ、約35°および約11°にすることができる。なお、同種の工具で、従来のガイドパッドが配置される場合には、ずれ量がそれぞれ、48°程度および20°程度が限界であった。本発明のガイドパッド1によれば、従来と比べて、ずれ量をそれぞれ約13°および9°改善できる。この効果として、鋼材S45Cに穴をあける実験の結果、加工される穴の直径精度が約30%改善された。
具体的には、ドリル径:50.0mm、全長370mmのドリルを立形マシニングセンタに装着し、被削材として炭素鋼S45C(220HB)を使用した。切削条件は、切削速度Vc=150m/min、送りf=0.10mm/rev、加工穴の深さ150mmとし、ドリルの内部を通じて給油した。そして、本実施形態のガイドパッド1を装着したドリル、従来のガイドパッドを装着したドリルおよびガイドパッドを装着しないドリルを用いて、12個の穴をそれぞれ被削材に加工し、加工穴の直径のばらつきを評価した。加工穴の直径のばらつきは、本実施形態のガイドパッド1を装着したドリルでは、加工穴の入口付近と深部との差で約0.12mmとなった。一方、ガイドパッドなしのドリルでは、約0.24mm、従来のガイドパッドを装着したドリルでは、約0.17mmであり、本実施形態は、従来のガイドパッドを装着したドリルに対して加工穴の精度が最大で約30%改善した。
第2実施形態
次に、第2の実施形態にかかるガイドパッド1Aを、図9に示す。この実施形態のガイドパッド1は、上面2に単一のガイド面2aが形成される。このように、ガイド面2aが単一であっても、ガイド面2aの長手方向Aの両端部2b,2bにガイド機能を持たせることができる。したがって、ガイドパッド1Aも、取付穴8を中心に180度回転させれば、ガイド面2aの2つの端部2b、2bを別々に使用できる。第2の実施形態にかかるガイドパッド1Aを使用するときも、ガイドパッド1Aは、その取付穴2の中心軸線C2が、切削工具の回転軸線C3に対してオフセットするように配置されるとよい。そのように配置されると、ガイド面2aの一方の端部2bが使用されるときに、他方の端部2bと加工穴の内壁面との間に、すきまが十分に確保される。このため、他方の端部2bの損傷が防止される。
次に、第2の実施形態にかかるガイドパッド1Aを、図9に示す。この実施形態のガイドパッド1は、上面2に単一のガイド面2aが形成される。このように、ガイド面2aが単一であっても、ガイド面2aの長手方向Aの両端部2b,2bにガイド機能を持たせることができる。したがって、ガイドパッド1Aも、取付穴8を中心に180度回転させれば、ガイド面2aの2つの端部2b、2bを別々に使用できる。第2の実施形態にかかるガイドパッド1Aを使用するときも、ガイドパッド1Aは、その取付穴2の中心軸線C2が、切削工具の回転軸線C3に対してオフセットするように配置されるとよい。そのように配置されると、ガイド面2aの一方の端部2bが使用されるときに、他方の端部2bと加工穴の内壁面との間に、すきまが十分に確保される。このため、他方の端部2bの損傷が防止される。
第3実施形態
第3の実施形態にかかるガイドパッド1Bを、図10および図11に示す。ガイドパッド1Bの上面2および下面3の外形は、略平行四辺形形状ではない。ガイドパッド1Bは、ガイド面2aの面取り2c側の端部2bの幅が取付穴8付近の幅よりも狭く形成され、基準平面Sに関して非対称に形成されている。本実施形態では、ガイドパッド1の幅は、取付穴2の形成付近の最大の幅L2と、両端部2bにおける最小の幅L1との間で、任意に変化するように調整される。図示しないが、幅L2よりも広い幅まで一旦拡張されてから、幅L2まで再び戻されるようなデザインでも構わない。切削工具の他の構成部品と干渉しない範囲であれば、自由に調整できる。
第3の実施形態にかかるガイドパッド1Bを、図10および図11に示す。ガイドパッド1Bの上面2および下面3の外形は、略平行四辺形形状ではない。ガイドパッド1Bは、ガイド面2aの面取り2c側の端部2bの幅が取付穴8付近の幅よりも狭く形成され、基準平面Sに関して非対称に形成されている。本実施形態では、ガイドパッド1の幅は、取付穴2の形成付近の最大の幅L2と、両端部2bにおける最小の幅L1との間で、任意に変化するように調整される。図示しないが、幅L2よりも広い幅まで一旦拡張されてから、幅L2まで再び戻されるようなデザインでも構わない。切削工具の他の構成部品と干渉しない範囲であれば、自由に調整できる。
本実施形態では、使用できる回数が2回に設定されたため、ガイド面2aは2つにされるが、これに限定されない。例えば、使用できる回数が3回以上に設定された場合は、それに応じてガイド面2aを3つ以上設けることができる。
本実施形形態では、対向する2つの側面6b,6bが平行な場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、2つの側面は非平行であってもよく、また、互いに異なる形状の曲面であってもよい。つまり本実施形態では、複数の側面は平面としたが、これに限定されない。切削工具の他の構成部品との干渉を防止するために、さらに複雑な曲面で構成してもよい。例えば、複数の曲面を滑らかにつないだような、単一の環状曲面などで側面を形成できる。また、本実施形態では、ガイドパッド1の幅は、取付穴8の形成領域で相対的に広く、両端部において相対的に狭くなっている場合について説明したが、これに限定されるわけではない。ガイドパッド1のガイド面部分付近の幅は、取り付け穴付近の幅より狭くすればよく、長手方向における幅の変化の程度は任意でよい。
本発明のガイドパッドの製造方法は、従来のガイドパッドの製造方法をそのまま利用できる。例えば、粉末加圧成形および焼結による従来技術の製造工程にて製造される。必要に応じて、ガイド面2aや面取り2cなどの研削加工が追加される。さらに必要に応じて、CVDやPVDによる硬質被膜のコーティングなどの表面処理が施される。すべての製造工程において、様々な従来技術が適用可能である。
本発明のガイドパッドを着脱自在に装着できる切削工具としては、刃先交換式ドリルが代表的である。他にも、ガンドリルやリーマなど,特に穴あけ加工用、中でも深穴加工用の切削工具に装着されると効果的である。しかし、これに限定されない。ガイドパッドを使用するすべての切削工具に適用できる。
前述のとおり、本発明のガイドパッド1を着脱自在に装着できる切削工具が回転切削工具の場合は、取付穴8の中心軸線C2が、切削工具の回転軸線C3と交差しないように配置されるとよい。このような配置になるように、工具本体10におけるガイドパッドの設置個所を設定する。このようにすると、ガイド面2aの2つ以上の端部2bが、1つずつ確実に作用するため、他の端部の損傷が防止される。
本発明のガイドパッドが着脱自在に装着された切削工具は、例えばマシニングセンタや旋盤などの工作機械へ着脱自在に装着され、工具回転軸を中心とする相対回転運動を与えられ、また被削材をとの間に相対運動を与えられ、鋼材などの被削材の切削加工を行う。切削工具がドリルの場合などは、切削工具自らによってあけられた穴の内面にガイドパッドが接触し、支持(ガイド)されることによって、加工される穴の加工精度が向上する。本発明のガイドパッドおよび切削工具は、ボール盤などの工作機械でも使用可能である。本発明のガイドパッドは、主に1枚刃の回転切削工具に装着されるとき、その効果が発揮される。一方で、2枚刃や4枚刃の穴あけ加工用の切削工具などは、1つの切れ刃から工具の相対回転方向に約180°の位置に、別の切れ刃がある。このような場合には、ガイドパッドを設けるのに好ましい位置が異なる。例えば、2枚刃の場合は、各切れ刃から約90°の位置にガイドパッドを配置することが好ましい。4枚刃の場合は、各切れ刃から約45°の位置にガイドパッドを配置することが好ましい。ただし、4つの切れ刃(切削インサート)と4つのガイドパッド1を設置することが困難な場合、例えば、4つの切れ刃の中に他の切れ刃よりも切り込みの大きいあら刃を設けて、そのあら刃を基準にして、工具の相対回転方向の180°の位置と、あら刃から工具の相対回転方向の後方の90°の位置との2箇所にガイドパッドを配置する。本発明のガイドパッドは、設置するときの制約が少ないため、2枚刃以上の穴あけ加工用の切削工具などに適用することもできる。
本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜、構成の変更、追加および削除が可能であることはいうまでもない。例えば、本発明と同様の効果を得ながら、取付穴を用いないで、締め付けねじの頭部と係合するように、締め付け用の凹部などを設けて切削工具へ装着される構成も可能である(図示しない)。
Claims (11)
- 対向する上面(2)及び下面(3)と、該上面(2)と該下面(3)との間で延びる側面(6)と、を有し、切削工具の工具本体(10)へ着脱自在に装着される板状のガイドパッド(1)であって、
前記上面(2)は、前記ガイドパッド(1)の長手方向(A)に延び、かつ、凸状に湾曲する少なくとも一のガイド面(2a)を有し、
前記上面(2)および下面(3)は、左右非対称な外形をそれぞれ有する、ことを特徴とするガイドパッド。 - 前記上面(2)および下面(3)は、前記長手方向(A)に直交する方向の幅が、当該長手方向(A)において変化している、ことを特徴とする請求項1に記載のガイドパッド。
- 前記上面(2)及び下面(3)を貫通する取付穴(8)をさらに有し、
前記ガイドパッド(1)は、前記取付穴(8)の中心軸線(C2)に関して180度回転対称に形成されている、ことを特徴とする請求項1又は2に記載のガイドパッド。 - 前記上面(2)及び下面(3)の外形は、略平行四辺形形状を有する、ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のガイドパッド。
- 前記略平行四辺形形状は、頂部が切頭された鋭角のコーナを有する、ことを特徴とする請求項4に記載のガイドパッド。
- 前記少なくとも一のガイド面(2a)は、前記長手方向(A)に直交する方向において互いに分離して形成された第1および第2のガイド面(2a,2a)を含む、ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のガイドパッド。
- 超硬合金、サーメットおよびセラミックのいずれかの材料のみで全体が形成されている、ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のガイドパッド。
- 前記材料の表面に硬質皮膜がコーティングされている、ことを特徴とする請求項7に記載のガイドパッド。
- 請求項1ないし8のいずれかに記載のガイドパット(1)を受容可能なパット座を備えた切削工具本体。
- 請求項1ないし8のいずれかに記載のガイドパッド(1)と、
前記ガイドパッド(1)が装着される工具本体(10)と、を有することを特徴とする切削工具。 - 前記切削工具は、穴あけ加工用の回転切削工具であり、
前記工具本体(10)に装着された前記ガイドパッド(1)の取付穴(2)の中心軸線(C2)は、当該工具本体(10)の回転軸線(C3)に対してオフセットしている、ことを特徴とする請求項10に記載の切削工具。
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