JP2004351548A - 切削工具及びスローアウェイチップ - Google Patents
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Abstract
【課題】下穴が穿孔された被削材に座ぐり穴加工、座ぐり穴底部の下穴への面取り加工及び座ぐり穴口元の面取り加工を同時に行うことができる切削工具１を提供する。
【解決手段】３種類の切れ刃である下穴の面取り加工をする面取り刃ｓ１〜ｓ４、座ぐり穴加工をする座ぐり刃ｐ１〜ｐ４及び座ぐり口元の面取り加工をする面取り刃ｖ１〜ｖ４を４箇所に持つ略正方形状の１種類のスローアウェイチップ５ａ、５ｂ２個を使用し、１回の加工によって、座ぐり穴加工及び２箇所の面取り加工を同時に行うことを可能にした切削工具１を提供することにより上記課題を解決した。
【選択図】 図１
【解決手段】３種類の切れ刃である下穴の面取り加工をする面取り刃ｓ１〜ｓ４、座ぐり穴加工をする座ぐり刃ｐ１〜ｐ４及び座ぐり口元の面取り加工をする面取り刃ｖ１〜ｖ４を４箇所に持つ略正方形状の１種類のスローアウェイチップ５ａ、５ｂ２個を使用し、１回の加工によって、座ぐり穴加工及び２箇所の面取り加工を同時に行うことを可能にした切削工具１を提供することにより上記課題を解決した。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、下穴が穿孔された被削材に１種類のスローアウェイチップを使用し、同時に座ぐり穴加工及び面取り加工を行うことができる切削工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来における下穴が穿孔された被削材に座ぐり穴加工及び面取り加工を行う方法は、図９に示すように、まず下穴Ｊが穿孔された被削材Ｈ（図９（ａ）参照）に工具Ｔ１を使用して座ぐり穴Ｗを加工（図９（ｂ）参照）し、続いて工具Ｔ２を使用して座ぐり穴底部の下穴Ｊへの面取り加工（図９（ｃ）参照）を行い、最後に工具Ｔ３を使用して座ぐり穴口元の面取り加工（図９（ｄ）参照）を行う方法が一般的である。
【０００３】
しかしながら、同時に座ぐり穴加工及び面取り加工を行うことができる切削工具に関しては、加工曲線形状に一体形成されたエンドミル等があるが、スローアウェイチップを使用した工具はない。
ただし、スローアウェイチップを使用して各種の加工を行うことが可能な切削工具については開示されているので、次に掲げる３例を参考のために示す。
【０００４】
第１例には、複数の工具を装着した複合工具を使用して、工具交換の手間を省き、加工効率を向上させる工具であって、１本で複数種類の旋削加工とドリル／ミーリング加工を行うことができる小径の複合工具が示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
第２例には、エンドミルの先端に略等脚台形状に形成された同一形状の２つのスローアウェイチップを使用し、底切刃と外周切刃とが交差するコーナー部分が重なり合って２枚刃仕様になり、各スローアウェイチップにおけるコーナー部分が大きく摩耗したり、欠損したりするのが防止され、溝加工の他に穴加工や傾斜切削を行う場合にも、長期にわたって安定した切削加工が行えるようにしたエンドミルが示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
第３例には、略鼓形板状に形成され、切刃が上面及び下面の対角線方向に一対づつ合計４個設けられたスローアウェイチップが示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１５４００７号公報（第２頁第２欄第３１行乃至第４１行、図４乃至図６）
【特許文献２】
特開２００１−２１２７１２号公報（第２頁第１欄第２３行乃至第２８行及び第３頁第３欄第４０行乃至第４６行、図７及び図８）
【特許文献３】
特開平０７−２３７０２７号公報（第１頁要約及び第３頁第３欄第４２行乃至第４７行、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の切削工具においては、スローアウェイチップを使用して、下穴が穿孔された被削材に座ぐり穴加工、座ぐり穴底部の下穴への面取り加工及び座ぐり穴口元の面取り加工を同時に行うことができる切削工具が提供されていないという問題点がある。
そこで、本発明では、上記切削工具を提供するとともに、上述した３箇所の加工を１種類のスローアウェイチップで可能にするスローアウェイチップを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下穴が穿孔された被削材に、スローアウェイチップを使用して座ぐり穴加工及び面取り加工する切削用の工具において、１種類のスローアウェイチップ２個を使用し、同時に座ぐり穴加工及び２箇所の面取り加工ができることを特徴とする切削工具を提供することにより上記課題を解決し、
【００１０】
さらには、チップの厚みｒを持ち内接円直径ｋから成る正方形ＡＢＣＤの右下頂点Ｃが右下頂点Ｃとなる台形ＥＦＣＧであって左底角θ（０°＜θ＜９０°）、右底角９０°、上底ｍ、高さｎの台形ＥＦＣＧ部分を正方形ＡＢＣＤから取り除き、正方形ＡＢＣＤを時計回りに９０°ごと回転させ、ぞれぞれの頂点Ｄ、Ａ、Ｂからも頂点Ｃにおけると同様に同じ形の台形を取り除き形成された図形をすくい面５１とし、すくい面５１の全周縁から逃げ角αに成るように逃げ面５２を形成し、内接円の中心に取付穴５３を設けたことを特徴とするスローアウェイチップを提供することにより上記課題を解決したものである。
【００１１】
【発明の効果】
本発明は、
１種類のスローアウェイチップ２個を取り付けた１本の切削工具によって、下穴が穿孔された被削材に座ぐり穴加工、座ぐり穴底部の下穴への面取り加工及び座ぐり穴口元の面取り加工を同時に行うことが可能になること、
【００１２】
さらに、３種類の切れ刃を４箇所に持つ略正方形状のスローアウェイチップを２個使用することによって、１個のスローアウェイチップを上記３箇所の加工に使用可能となるから、使用中のチップ切れ刃が損傷したり切れ味が悪くなったときにおいても、スローアウェイチップの他の切れ刃に入れ換えることができるので作業を長時間にわたって中断する必要がなく効率的な加工並びに加工時間の短縮が可能となる。また、本発明の切削工具は、定寸のボルトの座ぐり穴加工及び面取り加工に使用できることは勿論、簡単に切削工具の設計及び製作が可能であるので特注することにより、特殊な寸法のボルト及び締めつけ金具等の座ぐり穴加工及び面取り加工に使用可能である。
【００１３】
【実施例】
本発明の実施例について図面を参照して説明する。
本発明の切削工具１は、図１に示されるように、軸１２とボデー３から形成されているチップ取付用シャンク１１及びスローアウェイチップ５ａ、５ｂから構成されている。
【００１４】
まず、本発明の切削工具１によって加工される被削材Ｈは、図２（ａ）に示されるように、下穴径ｊの下穴Ｊが穿孔された材料であり、次の３箇所を加工することによって加工終了材Ｒになる。図２（ｂ）に示されるように、１つ目の箇所は座ぐり穴径ｗ、座ぐり深さｕの座ぐり穴Ｗを加工する座ぐり穴加工Ｐ、２つ目の箇所は座ぐり穴Ｗ底部の平面Ｗ１の下穴Ｊへ面取り深さｆ１／面取り角度λ１の面取り加工する下穴部面取り加工Ｓ、３つ目の箇所は座ぐり穴口元へ面取り深さｆ２／面取り角度λ２の面取りを加工する座ぐり口元面取り加工Ｖである。
【００１５】
本実施例では直径１２ｍｍの六角穴付ボルト用の座ぐり及び面取り加工（以後は、「φ１２六角穴付ボルト用加工」と記す。）に使用する切削工具１においては、下穴径ｊは１４ｍｍ、座ぐり穴径ｗは２０ｍｍ、座ぐり深さｕは１３ｍｍ、面取り深さｆ１は０．５ｍｍ、面取り角度λ１は４５°、面取り深さｆ２は１ｍｍ、面取り角度λ２は４５°である。
【００１６】
図２（ｂ）及び図２（ｃ）において、空間直角座標を次のように定め、以後の説明及び他の図に対しても、使用するものとする。
座標原点Ｏは座ぐり穴Ｗ及び下穴Ｊの中心線１３と座ぐり穴Ｗ底部の平面Ｗ１との交点とし、ｘ軸の正方向は原点Ｏを通り中心線１３と直角手前の方向とし、ｙ軸の正方向は中心線１３上方から見て正方向のｘ軸を反時計回りに９０°回転した方向とし、ｚ軸の正方向は中心線１３の上方向とする。
【００１７】
本発明の切削工具１に使用されるスローアウェイチップ５ａ、５ｂは、図３に示されるように、チップの厚みｒを持ち内接円直径ｋから成る正方形ＡＢＣＤの右下頂点Ｃが右下頂点Ｃとなる台形ＥＦＣＧであって左底角θ（０°＜θ＜９０°）、右底角９０°、上底ｍ、高さｎの台形ＥＦＣＧ部分を正方形ＡＢＣＤから取り除き、正方形ＡＢＣＤを時計回りに９０°ごと回転させ、ぞれぞれの頂点Ｄ、Ａ、Ｂからも頂点Ｃにおけると同様に同じ形の台形を取り除き形成された図形をすくい面５１とし、すくい面５１の全周縁から逃げ角αに成るようにスローアウェイチップ５ａ、５ｂに逃げ面５２を形成し、内接円の中心にスローアウェイチップの取付穴５３が設けられている。本実施例のφ１２六角穴付ボルト用加工に使用するスローアウェイチップ５ａ、５ｂにおいては、内接円直径ｋは９．５２５ｍｍ、上底ｍは２．５３０ｍｍ、高さｎは１．０００ｍｍ、左底角θは４３．８３°、逃げ角αは１５°、厚みｒは３．１８ｍｍである。
【００１８】
ボデー３は、１段付き直円柱状に形成され、図４（ａ）及び図４（ｃ）に示されるように、ボデー３の下部には、チップポケット３０ａが形成され、チップポケット３０ａは取付座３１ａと、取付座３１ａの一部に取付座３１ａ面と平行に削成された座面３２ａと、座面３２ａに形成された固定用ねじ穴３８ａと、座面３２ａの壁面２箇所に形成された規制用側壁３３ａ、３４ａとから構成されている。さらに、ボデー３の上部に形成されたチップポケット３０ｂは、取付座３１ｂと、座面３２ｂと、固定用ねじ穴３８ｂと、規制用側壁３３ｂ、３４ｂとから構成されている。
【００１９】
取付座３１ａは、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、正面図（図４（ａ））のボデー３を底面から見たとき、俯角がすくい角γとなるように形成されている。詳しくは、ｘｚ平面においてｘの変位量ｅ１とし、ｚの変位量ｅ２としたとき、座標（ｘ，ｚ）＝（ｅ１，−ｅ２）を通り、ｘｚ平面に垂直であり、ｙ軸の正方向から見て時計回りにすくい角γ回転した平面Ｕ１が取付座３１ａとなっている。さらに、取付座３１ｂは、背面図（図４（ｃ））で見ると、取付座３１ａと同様に形成されていることになる。しかしながら、詳しく説明すると、ｘｚ平面においてｘの変位量ｅ１であり、ｚの変位量ｅ３であるから、座標（ｘ，ｚ）＝（−ｅ１，ｅ３）を通り、ｘｚ平面に垂直であり、ｙ軸の正方向から見て反時計回りにすくい角γ回転した平面Ｕ２が取付座３１ｂとなっている。本実施例のφ１２六角穴付ボルト用加工に使用するボデー３においては、変位量ｅ１は１．５ｍｍ、変位量ｅ２は１．０ｍｍであるがｅ２とｎは同一の距離を示している。
【００２０】
続いて、ボデー３の下部に形成された取付座３１ａの座面３２ａに着座させたスローアウェイチップ５ａは、図５（ａ）、図３及び図４に示されるように、
スローアウェイチップ５ａの面取り刃ｓ１とｚ軸との成す角度が面取り角度λ１と一致すること、
スローアウェイチップ５ａの面取り刃ｖ４のエッジが変位量ｅ２の位置と一致すること、
スローアウェイチップ５ａの頂点Ｇからｚ軸に下した垂線の長さが座ぐり穴径ｗの０．５倍であること、
スローアウェイチップ５ａにおいて、面取り刃ｖ２における逃げ面５２と座面３２ａの壁面に形成されている規制用側壁３３ａが当接し、面取り刃ｖ３における逃げ面５２と座面３２ａの壁面に形成されている規制用側壁３４ａが当接していること、
スローアウェイチップ５ａのすくい面５１と取付座３１ａ面がほぼ同一平面となること、
の５点が満たされた状態においてスローアウェイチップ５ａを座面３２ａの固定用ねじ穴３８ａに固定用ねじ８で取り付ける。
【００２１】
さらに、ボデー３の上部に形成された取付座３１ｂの座面３２ｂに着座させたスローアウェイチップ５ｂは、図５（ｂ）、図３及び図４に示されるように、
スローアウェイチップ５ｂの面取り刃ｖ１である直線ＧＬとｚ軸との成す角度が面取り角度λ２と一致すること、
スローアウェイチップ５ｂの面取り刃ｖ１である直線ＧＬ上の点Ｍにおいて、中心線１３に下した垂線の距離が座ぐり穴径ｗの０．５倍であること、
スローアウェイチップ５ｂの頂点Ｇがｘの変位量ｅ１、且つｚの変位量ｅ３の位置と一致していること、
スローアウェイチップ５ｂにおいて、面取り刃ｖ３における逃げ面５２と座面３２ｂの壁面に形成されている規制用側壁３３ｂが当接し、面取り刃ｖ４における逃げ面５２と座面３２ｂの壁面に形成されている規制用側壁３４ｂが当接していること、
スローアウェイチップ５ｂのすくい面５１と取付座３１ｂ面がほぼ同一平面となること、
の５点が満たされた状態においてスローアウェイチップ５ｂを座面３２ｂの固定用ねじ穴３８ｂに固定用ねじ８で取り付ける。
【００２２】
このように構成された切削工具１は以下のように動作する。
切削工具１を回転させ被削材Ｈに下降させて行くとき、被削材Ｈがスローアウェイチップ５ａ、５ｂに形成されている３箇所の切れ刃（面取り刃ｓ１、座ぐり刃ｐ１、面取り刃ｖ１）の中のどの切れ刃が切削に関与しているかによって加工工程を分類する。各加工工程は、図６に示されるような動作をしている（図２及び図３参照）。
【００２３】
加工工程１（使用している切れ刃が、面取り刃ｓ１のとき）：
切削工具１を回転させ下降させると、まず、切削工具１の下部に取り付けられているスローアウェイチップ５ａの面取り刃ｓ１が、被削材Ｈ上面Ｒ１の下穴Ｊ周縁に当接し、被削材Ｈの切削加工が開始される。スローアウェイチップ５ａの面取り刃ｓ１が直線ＦＥの全部分において切削されるようになると加工工程１は終了する。
【００２４】
加工工程２（使用している切れ刃が、面取り刃ｓ１及び座ぐり刃ｐ１のとき）：
さらに、切削工具１を下降させると、座ぐり刃ｐ１が被削材Ｈの上面Ｒ１に当接し、被削材Ｈに対して座ぐり穴Ｗの切削加工が開始される。但し、加工工程２においても、加工工程１に引続き面取り刃ｓ１が被削材Ｈの座ぐり穴Ｗを切削加工していることになる。切削工具１のボデー３上部に取り付けられているスローアウェイチップ５ｂの面取り刃ｖ１が被削材Ｈ上面Ｒ１の座ぐり穴Ｗ周縁に当接すると加工工程２は終了する。
【００２５】
加工工程３（使用している切れ刃が、面取り刃ｓ１、座ぐり刃ｐ１及び面取り刃ｖ１のとき）：
引き続き、切削工具１を下降させると、スローアウェイチップ５ｂの面取り刃ｖ１が被削材Ｈ上面Ｒ１の座ぐり穴Ｗ周縁に当接し、被削材Ｈに対して座ぐり口元面取り加工Ｖが開始される。加工工程３では、座ぐり口元面取り加工Ｖと同時に、座ぐり穴加工Ｐ及び下穴部面取り加工Ｓが行われる。座ぐり口元面取り加工Ｖの終了は、座ぐり口元への面取りが面取り深さｆ２に達したときであり、この時座ぐり穴加工Ｐ及び下穴部面取り加工Ｓも同時に終了する。
以上によって、被削材Ｈへの全ての切削加工工程が終了し、加工終了材Ｒ（図２（ｂ））が得られる。
【００２６】
加工終了時における、切削工具１の位置と加工終了材Ｒとの関係を図７を参照して説明すると、スローアウェイチップ５ａの座ぐり刃ｐ１によって座ぐり穴Ｗを、座ぐり深さｕに加工する座ぐり穴加工Ｐが終了し、スローアウェイチップ５ａの面取り刃ｓ１によって、座ぐり穴Ｗ底部平面Ｗ１の下穴Ｊ周縁への面取り深さｆ１、面取り角度λ１の下穴部面取り加工Ｓが終了し、スローアウェイチップ５ｂの面取り刃ｖ１によって、座ぐり穴Ｗ口元への面取り深さｆ２、面取り角度λ２の座ぐり口元面取り加工Ｖが終了する。上記３箇所の加工は同時に終了することになる。
【００２７】
したがって、１種類のスローアウェイチップ５ａ及びスローアウェイチップ５ｂの２個を取り付けた１本の切削工具１によって、下穴Ｊが穿孔された被削材Ｈに座ぐり穴加工Ｐ、座ぐり穴Ｗ底部平面Ｗ１の下穴Ｊ周縁への下穴部面取り加工Ｓ及び座ぐり穴口元の座ぐり口元面取り加工Ｖを同時に行うことが可能になる。さらに、４種類の切れ刃を４箇所に持つ略正方形状のスローアウェイチップ５ａ及びスローアウェイチップ５ｂ（図３参照）を使用することによって、１個のスローアウェイチップ５ａ、５ｂを上記３箇所の加工に使用可能となるから、チップの使用中に切れ刃が損傷したり切れ味が悪くなったときにおいても、スローアウェイチップ５ａ、５ｂの他の切れ刃に入れ換えることができるので作業を長時間にわたって中断する必要がなく効率的な加工並びに加工時間の短縮が期待できる。
【００２８】
本発明の実施例に係る切削工具１において、図８、図３及び図４に示すように、長さ及び角度に関する変数を整理すると、
座ぐり穴Ｗ及び面取りの加工寸法によって決定される変数は、下穴径ｊ、座ぐり穴径ｗ、座ぐり深さｕ、面取り角度λ１及びλ２、面取り深さｆ１及びｆ２であり、
スローアウェイチップ５ａ、５ｂの形状によって決まる変数は、内接円直径ｋ、上底ｍ、高さｎ、左底角θであり、
ボデー３へのスローアウェイチップ５ａ、５ｂの取付位置に関係する変数は、変位量ｅ１及びｅ２、変位量ｅ３、厚みｒ、逃げ角α、すくい角γであるが、
上記全ての変数を利用し計算によって、スローアウェイチップ５ａ、５ｂの中心点Ｑ１及びＱ２のｙｚ座標を決めることができる。
【００２９】
したがって、本発明の切削工具１は、定寸のボルトの座ぐり穴加工及び面取り加工に使用できることは勿論、各変数から計算により簡単に切削工具１のボデー３の形状を決めることが可能であるために、座ぐり穴加工及び面取り加工を同時加工できる特注の切削工具１の設計及び製作が可能になるばかりでなく、特殊な寸法のボルト及び締めつけ金具等の座ぐり穴加工及び面取り加工に使用可能な切削工具１を容易に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る切削工具１の斜視図である。
【図２】被削材Ｈの正面断面図（ａ）、本発明の切削工具１による加工箇所及び空間直角座標の座標軸を示す正面断面図（ｂ）及び空間直角座標の座標軸を示す平面図（ｃ）である。
【図３】本発明の実施例に係るスローアウェイチップ５ａ、５ｂの拡大平面図（ａ）及び拡大正面図（ｂ）である。
【図４】ボデー３の一部省略拡大正面図（ａ）、取付座３１ａを含む平面Ｕ１の位置関係を示した説明図（ｂ）、ボデー３の一部省略拡大背面図（ｃ）、取付座３１ｂを含む平面Ｕ２の位置関係を示した説明図（ｄ）である。
【図５】本発明の実施例に係るスローアウェイチップ５ａ、５ｂを取り付けたボデー３部分を示した一部省略拡大正面図（ａ）、一部省略拡大背面図（ｂ）である。
【図６】被削材Ｈの加工状態及びスローアウェイチップ５ａ、５ｂの位置について、加工工程１を（ａ）に、加工工程２を（ｂ）に、加工工程３を（ｃ）に示した説明図である。
【図７】加工終了時における加工終了材Ｒと切削工具１の位置関係を示した説明図である。
【図８】本発明の実施例に係る切削工具１において、スローアウェイチップ５ａ、５ｂの取付位置と加工箇所の関係を示した説明図である。
【図９】従来の座ぐり加工及び面取り加工の加工工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 切削工具
１１ チップ取付用シャンク
１２ 軸
１３ 中心線
３ ボデー
３０ａ、３０ｂ チップポケット
３１ａ、３１ｂ 取付座
３２ａ、３２ｂ 座面
３３ａ、３３ｂ 規制用側壁
３４ａ、３４ｂ 規制用側壁
３８ａ、３８ｂ 固定用ねじ穴
５ａ、５ｂ スローアウェイチップ
５１ すくい面
５２ 逃げ面
５３ 取付穴
８ 固定用ねじ
ｅ１、ｅ２、ｅ３ 変位量
ｆ１、ｆ２ 面取り深さ
Ｈ 被削材
Ｊ 下穴
ｊ 下穴径
ｋ 内接円直径
ｍ 上底
ｎ 高さ
Ｐ 座ぐり穴加工
ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４ 座ぐり刃
Ｑ１、Ｑ２ 中心点
Ｒ 加工終了材
Ｒ１ 上面
ｒ 厚み
Ｓ 下穴部面取り加工
ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４ 面取り刃
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ 工具
Ｕ１、Ｕ２ 平面
ｕ 座ぐり深さ
Ｖ 座ぐり口元面取り加工
ｖ１、ｖ２、ｖ３、ｖ４ 面取り刃
Ｗ 座ぐり穴
Ｗ１ 平面
ｗ 座ぐり穴径
α 逃げ角
γ すくい角
θ 左底角
λ１、λ２ 面取り角度
Ｏ 原点
ｘ ｘ軸
ｙ ｙ軸
ｚ ｚ軸
【発明が属する技術分野】
本発明は、下穴が穿孔された被削材に１種類のスローアウェイチップを使用し、同時に座ぐり穴加工及び面取り加工を行うことができる切削工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来における下穴が穿孔された被削材に座ぐり穴加工及び面取り加工を行う方法は、図９に示すように、まず下穴Ｊが穿孔された被削材Ｈ（図９（ａ）参照）に工具Ｔ１を使用して座ぐり穴Ｗを加工（図９（ｂ）参照）し、続いて工具Ｔ２を使用して座ぐり穴底部の下穴Ｊへの面取り加工（図９（ｃ）参照）を行い、最後に工具Ｔ３を使用して座ぐり穴口元の面取り加工（図９（ｄ）参照）を行う方法が一般的である。
【０００３】
しかしながら、同時に座ぐり穴加工及び面取り加工を行うことができる切削工具に関しては、加工曲線形状に一体形成されたエンドミル等があるが、スローアウェイチップを使用した工具はない。
ただし、スローアウェイチップを使用して各種の加工を行うことが可能な切削工具については開示されているので、次に掲げる３例を参考のために示す。
【０００４】
第１例には、複数の工具を装着した複合工具を使用して、工具交換の手間を省き、加工効率を向上させる工具であって、１本で複数種類の旋削加工とドリル／ミーリング加工を行うことができる小径の複合工具が示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
第２例には、エンドミルの先端に略等脚台形状に形成された同一形状の２つのスローアウェイチップを使用し、底切刃と外周切刃とが交差するコーナー部分が重なり合って２枚刃仕様になり、各スローアウェイチップにおけるコーナー部分が大きく摩耗したり、欠損したりするのが防止され、溝加工の他に穴加工や傾斜切削を行う場合にも、長期にわたって安定した切削加工が行えるようにしたエンドミルが示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
第３例には、略鼓形板状に形成され、切刃が上面及び下面の対角線方向に一対づつ合計４個設けられたスローアウェイチップが示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１５４００７号公報（第２頁第２欄第３１行乃至第４１行、図４乃至図６）
【特許文献２】
特開２００１−２１２７１２号公報（第２頁第１欄第２３行乃至第２８行及び第３頁第３欄第４０行乃至第４６行、図７及び図８）
【特許文献３】
特開平０７−２３７０２７号公報（第１頁要約及び第３頁第３欄第４２行乃至第４７行、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の切削工具においては、スローアウェイチップを使用して、下穴が穿孔された被削材に座ぐり穴加工、座ぐり穴底部の下穴への面取り加工及び座ぐり穴口元の面取り加工を同時に行うことができる切削工具が提供されていないという問題点がある。
そこで、本発明では、上記切削工具を提供するとともに、上述した３箇所の加工を１種類のスローアウェイチップで可能にするスローアウェイチップを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下穴が穿孔された被削材に、スローアウェイチップを使用して座ぐり穴加工及び面取り加工する切削用の工具において、１種類のスローアウェイチップ２個を使用し、同時に座ぐり穴加工及び２箇所の面取り加工ができることを特徴とする切削工具を提供することにより上記課題を解決し、
【００１０】
さらには、チップの厚みｒを持ち内接円直径ｋから成る正方形ＡＢＣＤの右下頂点Ｃが右下頂点Ｃとなる台形ＥＦＣＧであって左底角θ（０°＜θ＜９０°）、右底角９０°、上底ｍ、高さｎの台形ＥＦＣＧ部分を正方形ＡＢＣＤから取り除き、正方形ＡＢＣＤを時計回りに９０°ごと回転させ、ぞれぞれの頂点Ｄ、Ａ、Ｂからも頂点Ｃにおけると同様に同じ形の台形を取り除き形成された図形をすくい面５１とし、すくい面５１の全周縁から逃げ角αに成るように逃げ面５２を形成し、内接円の中心に取付穴５３を設けたことを特徴とするスローアウェイチップを提供することにより上記課題を解決したものである。
【００１１】
【発明の効果】
本発明は、
１種類のスローアウェイチップ２個を取り付けた１本の切削工具によって、下穴が穿孔された被削材に座ぐり穴加工、座ぐり穴底部の下穴への面取り加工及び座ぐり穴口元の面取り加工を同時に行うことが可能になること、
【００１２】
さらに、３種類の切れ刃を４箇所に持つ略正方形状のスローアウェイチップを２個使用することによって、１個のスローアウェイチップを上記３箇所の加工に使用可能となるから、使用中のチップ切れ刃が損傷したり切れ味が悪くなったときにおいても、スローアウェイチップの他の切れ刃に入れ換えることができるので作業を長時間にわたって中断する必要がなく効率的な加工並びに加工時間の短縮が可能となる。また、本発明の切削工具は、定寸のボルトの座ぐり穴加工及び面取り加工に使用できることは勿論、簡単に切削工具の設計及び製作が可能であるので特注することにより、特殊な寸法のボルト及び締めつけ金具等の座ぐり穴加工及び面取り加工に使用可能である。
【００１３】
【実施例】
本発明の実施例について図面を参照して説明する。
本発明の切削工具１は、図１に示されるように、軸１２とボデー３から形成されているチップ取付用シャンク１１及びスローアウェイチップ５ａ、５ｂから構成されている。
【００１４】
まず、本発明の切削工具１によって加工される被削材Ｈは、図２（ａ）に示されるように、下穴径ｊの下穴Ｊが穿孔された材料であり、次の３箇所を加工することによって加工終了材Ｒになる。図２（ｂ）に示されるように、１つ目の箇所は座ぐり穴径ｗ、座ぐり深さｕの座ぐり穴Ｗを加工する座ぐり穴加工Ｐ、２つ目の箇所は座ぐり穴Ｗ底部の平面Ｗ１の下穴Ｊへ面取り深さｆ１／面取り角度λ１の面取り加工する下穴部面取り加工Ｓ、３つ目の箇所は座ぐり穴口元へ面取り深さｆ２／面取り角度λ２の面取りを加工する座ぐり口元面取り加工Ｖである。
【００１５】
本実施例では直径１２ｍｍの六角穴付ボルト用の座ぐり及び面取り加工（以後は、「φ１２六角穴付ボルト用加工」と記す。）に使用する切削工具１においては、下穴径ｊは１４ｍｍ、座ぐり穴径ｗは２０ｍｍ、座ぐり深さｕは１３ｍｍ、面取り深さｆ１は０．５ｍｍ、面取り角度λ１は４５°、面取り深さｆ２は１ｍｍ、面取り角度λ２は４５°である。
【００１６】
図２（ｂ）及び図２（ｃ）において、空間直角座標を次のように定め、以後の説明及び他の図に対しても、使用するものとする。
座標原点Ｏは座ぐり穴Ｗ及び下穴Ｊの中心線１３と座ぐり穴Ｗ底部の平面Ｗ１との交点とし、ｘ軸の正方向は原点Ｏを通り中心線１３と直角手前の方向とし、ｙ軸の正方向は中心線１３上方から見て正方向のｘ軸を反時計回りに９０°回転した方向とし、ｚ軸の正方向は中心線１３の上方向とする。
【００１７】
本発明の切削工具１に使用されるスローアウェイチップ５ａ、５ｂは、図３に示されるように、チップの厚みｒを持ち内接円直径ｋから成る正方形ＡＢＣＤの右下頂点Ｃが右下頂点Ｃとなる台形ＥＦＣＧであって左底角θ（０°＜θ＜９０°）、右底角９０°、上底ｍ、高さｎの台形ＥＦＣＧ部分を正方形ＡＢＣＤから取り除き、正方形ＡＢＣＤを時計回りに９０°ごと回転させ、ぞれぞれの頂点Ｄ、Ａ、Ｂからも頂点Ｃにおけると同様に同じ形の台形を取り除き形成された図形をすくい面５１とし、すくい面５１の全周縁から逃げ角αに成るようにスローアウェイチップ５ａ、５ｂに逃げ面５２を形成し、内接円の中心にスローアウェイチップの取付穴５３が設けられている。本実施例のφ１２六角穴付ボルト用加工に使用するスローアウェイチップ５ａ、５ｂにおいては、内接円直径ｋは９．５２５ｍｍ、上底ｍは２．５３０ｍｍ、高さｎは１．０００ｍｍ、左底角θは４３．８３°、逃げ角αは１５°、厚みｒは３．１８ｍｍである。
【００１８】
ボデー３は、１段付き直円柱状に形成され、図４（ａ）及び図４（ｃ）に示されるように、ボデー３の下部には、チップポケット３０ａが形成され、チップポケット３０ａは取付座３１ａと、取付座３１ａの一部に取付座３１ａ面と平行に削成された座面３２ａと、座面３２ａに形成された固定用ねじ穴３８ａと、座面３２ａの壁面２箇所に形成された規制用側壁３３ａ、３４ａとから構成されている。さらに、ボデー３の上部に形成されたチップポケット３０ｂは、取付座３１ｂと、座面３２ｂと、固定用ねじ穴３８ｂと、規制用側壁３３ｂ、３４ｂとから構成されている。
【００１９】
取付座３１ａは、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、正面図（図４（ａ））のボデー３を底面から見たとき、俯角がすくい角γとなるように形成されている。詳しくは、ｘｚ平面においてｘの変位量ｅ１とし、ｚの変位量ｅ２としたとき、座標（ｘ，ｚ）＝（ｅ１，−ｅ２）を通り、ｘｚ平面に垂直であり、ｙ軸の正方向から見て時計回りにすくい角γ回転した平面Ｕ１が取付座３１ａとなっている。さらに、取付座３１ｂは、背面図（図４（ｃ））で見ると、取付座３１ａと同様に形成されていることになる。しかしながら、詳しく説明すると、ｘｚ平面においてｘの変位量ｅ１であり、ｚの変位量ｅ３であるから、座標（ｘ，ｚ）＝（−ｅ１，ｅ３）を通り、ｘｚ平面に垂直であり、ｙ軸の正方向から見て反時計回りにすくい角γ回転した平面Ｕ２が取付座３１ｂとなっている。本実施例のφ１２六角穴付ボルト用加工に使用するボデー３においては、変位量ｅ１は１．５ｍｍ、変位量ｅ２は１．０ｍｍであるがｅ２とｎは同一の距離を示している。
【００２０】
続いて、ボデー３の下部に形成された取付座３１ａの座面３２ａに着座させたスローアウェイチップ５ａは、図５（ａ）、図３及び図４に示されるように、
スローアウェイチップ５ａの面取り刃ｓ１とｚ軸との成す角度が面取り角度λ１と一致すること、
スローアウェイチップ５ａの面取り刃ｖ４のエッジが変位量ｅ２の位置と一致すること、
スローアウェイチップ５ａの頂点Ｇからｚ軸に下した垂線の長さが座ぐり穴径ｗの０．５倍であること、
スローアウェイチップ５ａにおいて、面取り刃ｖ２における逃げ面５２と座面３２ａの壁面に形成されている規制用側壁３３ａが当接し、面取り刃ｖ３における逃げ面５２と座面３２ａの壁面に形成されている規制用側壁３４ａが当接していること、
スローアウェイチップ５ａのすくい面５１と取付座３１ａ面がほぼ同一平面となること、
の５点が満たされた状態においてスローアウェイチップ５ａを座面３２ａの固定用ねじ穴３８ａに固定用ねじ８で取り付ける。
【００２１】
さらに、ボデー３の上部に形成された取付座３１ｂの座面３２ｂに着座させたスローアウェイチップ５ｂは、図５（ｂ）、図３及び図４に示されるように、
スローアウェイチップ５ｂの面取り刃ｖ１である直線ＧＬとｚ軸との成す角度が面取り角度λ２と一致すること、
スローアウェイチップ５ｂの面取り刃ｖ１である直線ＧＬ上の点Ｍにおいて、中心線１３に下した垂線の距離が座ぐり穴径ｗの０．５倍であること、
スローアウェイチップ５ｂの頂点Ｇがｘの変位量ｅ１、且つｚの変位量ｅ３の位置と一致していること、
スローアウェイチップ５ｂにおいて、面取り刃ｖ３における逃げ面５２と座面３２ｂの壁面に形成されている規制用側壁３３ｂが当接し、面取り刃ｖ４における逃げ面５２と座面３２ｂの壁面に形成されている規制用側壁３４ｂが当接していること、
スローアウェイチップ５ｂのすくい面５１と取付座３１ｂ面がほぼ同一平面となること、
の５点が満たされた状態においてスローアウェイチップ５ｂを座面３２ｂの固定用ねじ穴３８ｂに固定用ねじ８で取り付ける。
【００２２】
このように構成された切削工具１は以下のように動作する。
切削工具１を回転させ被削材Ｈに下降させて行くとき、被削材Ｈがスローアウェイチップ５ａ、５ｂに形成されている３箇所の切れ刃（面取り刃ｓ１、座ぐり刃ｐ１、面取り刃ｖ１）の中のどの切れ刃が切削に関与しているかによって加工工程を分類する。各加工工程は、図６に示されるような動作をしている（図２及び図３参照）。
【００２３】
加工工程１（使用している切れ刃が、面取り刃ｓ１のとき）：
切削工具１を回転させ下降させると、まず、切削工具１の下部に取り付けられているスローアウェイチップ５ａの面取り刃ｓ１が、被削材Ｈ上面Ｒ１の下穴Ｊ周縁に当接し、被削材Ｈの切削加工が開始される。スローアウェイチップ５ａの面取り刃ｓ１が直線ＦＥの全部分において切削されるようになると加工工程１は終了する。
【００２４】
加工工程２（使用している切れ刃が、面取り刃ｓ１及び座ぐり刃ｐ１のとき）：
さらに、切削工具１を下降させると、座ぐり刃ｐ１が被削材Ｈの上面Ｒ１に当接し、被削材Ｈに対して座ぐり穴Ｗの切削加工が開始される。但し、加工工程２においても、加工工程１に引続き面取り刃ｓ１が被削材Ｈの座ぐり穴Ｗを切削加工していることになる。切削工具１のボデー３上部に取り付けられているスローアウェイチップ５ｂの面取り刃ｖ１が被削材Ｈ上面Ｒ１の座ぐり穴Ｗ周縁に当接すると加工工程２は終了する。
【００２５】
加工工程３（使用している切れ刃が、面取り刃ｓ１、座ぐり刃ｐ１及び面取り刃ｖ１のとき）：
引き続き、切削工具１を下降させると、スローアウェイチップ５ｂの面取り刃ｖ１が被削材Ｈ上面Ｒ１の座ぐり穴Ｗ周縁に当接し、被削材Ｈに対して座ぐり口元面取り加工Ｖが開始される。加工工程３では、座ぐり口元面取り加工Ｖと同時に、座ぐり穴加工Ｐ及び下穴部面取り加工Ｓが行われる。座ぐり口元面取り加工Ｖの終了は、座ぐり口元への面取りが面取り深さｆ２に達したときであり、この時座ぐり穴加工Ｐ及び下穴部面取り加工Ｓも同時に終了する。
以上によって、被削材Ｈへの全ての切削加工工程が終了し、加工終了材Ｒ（図２（ｂ））が得られる。
【００２６】
加工終了時における、切削工具１の位置と加工終了材Ｒとの関係を図７を参照して説明すると、スローアウェイチップ５ａの座ぐり刃ｐ１によって座ぐり穴Ｗを、座ぐり深さｕに加工する座ぐり穴加工Ｐが終了し、スローアウェイチップ５ａの面取り刃ｓ１によって、座ぐり穴Ｗ底部平面Ｗ１の下穴Ｊ周縁への面取り深さｆ１、面取り角度λ１の下穴部面取り加工Ｓが終了し、スローアウェイチップ５ｂの面取り刃ｖ１によって、座ぐり穴Ｗ口元への面取り深さｆ２、面取り角度λ２の座ぐり口元面取り加工Ｖが終了する。上記３箇所の加工は同時に終了することになる。
【００２７】
したがって、１種類のスローアウェイチップ５ａ及びスローアウェイチップ５ｂの２個を取り付けた１本の切削工具１によって、下穴Ｊが穿孔された被削材Ｈに座ぐり穴加工Ｐ、座ぐり穴Ｗ底部平面Ｗ１の下穴Ｊ周縁への下穴部面取り加工Ｓ及び座ぐり穴口元の座ぐり口元面取り加工Ｖを同時に行うことが可能になる。さらに、４種類の切れ刃を４箇所に持つ略正方形状のスローアウェイチップ５ａ及びスローアウェイチップ５ｂ（図３参照）を使用することによって、１個のスローアウェイチップ５ａ、５ｂを上記３箇所の加工に使用可能となるから、チップの使用中に切れ刃が損傷したり切れ味が悪くなったときにおいても、スローアウェイチップ５ａ、５ｂの他の切れ刃に入れ換えることができるので作業を長時間にわたって中断する必要がなく効率的な加工並びに加工時間の短縮が期待できる。
【００２８】
本発明の実施例に係る切削工具１において、図８、図３及び図４に示すように、長さ及び角度に関する変数を整理すると、
座ぐり穴Ｗ及び面取りの加工寸法によって決定される変数は、下穴径ｊ、座ぐり穴径ｗ、座ぐり深さｕ、面取り角度λ１及びλ２、面取り深さｆ１及びｆ２であり、
スローアウェイチップ５ａ、５ｂの形状によって決まる変数は、内接円直径ｋ、上底ｍ、高さｎ、左底角θであり、
ボデー３へのスローアウェイチップ５ａ、５ｂの取付位置に関係する変数は、変位量ｅ１及びｅ２、変位量ｅ３、厚みｒ、逃げ角α、すくい角γであるが、
上記全ての変数を利用し計算によって、スローアウェイチップ５ａ、５ｂの中心点Ｑ１及びＱ２のｙｚ座標を決めることができる。
【００２９】
したがって、本発明の切削工具１は、定寸のボルトの座ぐり穴加工及び面取り加工に使用できることは勿論、各変数から計算により簡単に切削工具１のボデー３の形状を決めることが可能であるために、座ぐり穴加工及び面取り加工を同時加工できる特注の切削工具１の設計及び製作が可能になるばかりでなく、特殊な寸法のボルト及び締めつけ金具等の座ぐり穴加工及び面取り加工に使用可能な切削工具１を容易に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る切削工具１の斜視図である。
【図２】被削材Ｈの正面断面図（ａ）、本発明の切削工具１による加工箇所及び空間直角座標の座標軸を示す正面断面図（ｂ）及び空間直角座標の座標軸を示す平面図（ｃ）である。
【図３】本発明の実施例に係るスローアウェイチップ５ａ、５ｂの拡大平面図（ａ）及び拡大正面図（ｂ）である。
【図４】ボデー３の一部省略拡大正面図（ａ）、取付座３１ａを含む平面Ｕ１の位置関係を示した説明図（ｂ）、ボデー３の一部省略拡大背面図（ｃ）、取付座３１ｂを含む平面Ｕ２の位置関係を示した説明図（ｄ）である。
【図５】本発明の実施例に係るスローアウェイチップ５ａ、５ｂを取り付けたボデー３部分を示した一部省略拡大正面図（ａ）、一部省略拡大背面図（ｂ）である。
【図６】被削材Ｈの加工状態及びスローアウェイチップ５ａ、５ｂの位置について、加工工程１を（ａ）に、加工工程２を（ｂ）に、加工工程３を（ｃ）に示した説明図である。
【図７】加工終了時における加工終了材Ｒと切削工具１の位置関係を示した説明図である。
【図８】本発明の実施例に係る切削工具１において、スローアウェイチップ５ａ、５ｂの取付位置と加工箇所の関係を示した説明図である。
【図９】従来の座ぐり加工及び面取り加工の加工工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 切削工具
１１ チップ取付用シャンク
１２ 軸
１３ 中心線
３ ボデー
３０ａ、３０ｂ チップポケット
３１ａ、３１ｂ 取付座
３２ａ、３２ｂ 座面
３３ａ、３３ｂ 規制用側壁
３４ａ、３４ｂ 規制用側壁
３８ａ、３８ｂ 固定用ねじ穴
５ａ、５ｂ スローアウェイチップ
５１ すくい面
５２ 逃げ面
５３ 取付穴
８ 固定用ねじ
ｅ１、ｅ２、ｅ３ 変位量
ｆ１、ｆ２ 面取り深さ
Ｈ 被削材
Ｊ 下穴
ｊ 下穴径
ｋ 内接円直径
ｍ 上底
ｎ 高さ
Ｐ 座ぐり穴加工
ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４ 座ぐり刃
Ｑ１、Ｑ２ 中心点
Ｒ 加工終了材
Ｒ１ 上面
ｒ 厚み
Ｓ 下穴部面取り加工
ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４ 面取り刃
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ 工具
Ｕ１、Ｕ２ 平面
ｕ 座ぐり深さ
Ｖ 座ぐり口元面取り加工
ｖ１、ｖ２、ｖ３、ｖ４ 面取り刃
Ｗ 座ぐり穴
Ｗ１ 平面
ｗ 座ぐり穴径
α 逃げ角
γ すくい角
θ 左底角
λ１、λ２ 面取り角度
Ｏ 原点
ｘ ｘ軸
ｙ ｙ軸
ｚ ｚ軸
Claims (3)
- 下穴が穿孔された被削材に、スローアウェイチップを使用して座ぐり穴加工及び面取り加工する切削用の工具において、１種類のスローアウェイチップ２個を使用し、同時に座ぐり穴加工及び２箇所の面取り加工ができることを特徴とする切削工具。
- チップの厚みｒを持ち内接円直径ｋから成る正方形ＡＢＣＤの右下頂点Ｃが右下頂点Ｃとなる台形ＥＦＣＧであって左底角θ（０°＜θ＜９０°）、右底角９０°、上底ｍ、高さｎの台形ＥＦＣＧ部分を正方形ＡＢＣＤから取り除き、正方形ＡＢＣＤを時計回りに９０°ごと回転させ、ぞれぞれの頂点Ｄ、Ａ、Ｂからも頂点Ｃにおけると同様に同じ形の台形を取り除き形成された図形をすくい面（５１）とし、すくい面（５１）の全周縁から逃げ角αに成るように逃げ面（５２）を形成し、内接円の中心に取付穴（５３）を設けたことを特徴とするスローアウェイチップ。
- 請求項２のスローアウェイチップを具備したことを特徴とする請求項１記載の切削工具。
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