JP4640275B2

JP4640275B2 - 穴加工工具

Info

Publication number: JP4640275B2
Application number: JP2006190265A
Authority: JP
Inventors: 正治滝口
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2026-07-11
Also published as: JP2008018477A

Description

本発明は、被切削材に予め形成された下穴に挿入され、この下穴の内壁面を切削して所定の内径の加工穴を形成する際に使用される穴加工工具に関する。

この種の穴加工工具としては、例えば特許文献１に記載されているような長尺円柱状をなすリーマが知られている。
このリーマは、例えば特許文献２に開示された切削工具に装着されて使用されるものであり、この切削工具が工作機械等に主軸端に装着されて、軸線回りに回転されるとともに、被切削材の下穴、例えば、ステムガイド穴やエンジンのシリンダーヘッドにおけるバルブ穴等に前記穴加工工具が挿入され、この下穴の内壁面を切削して所定の内径の加工穴を形成するものである。

従来のリーマの一例を図６及び図７に示す。このリーマは、長尺円柱状をなすシャンク部１と、このシャンク部１の先端側に配置される刃先部２とを備えている。
シャンク部１は、概略多段円柱状をなしており、その後端側には、このリーマを切削工具に装着するための装着部３が設けられている。一方、シャンク部１の先端面には、中央部分がシャンク部１後端側に向けて凹んだＶ字溝４が形成されている。
また、このシャンク部１には図示しないクーラント供給孔が、シャンク部１の先端側から後端側にかけて貫通するように形成され、前記Ｖ字溝４に開口されている。

刃先部２は、概略円柱状をなしており、その後端面にはシャンク部１先端面に形成されたＶ字溝４に嵌合可能な凸状部５が形成されている。
刃先部２の先端外周部には、図６及び図７に示すように、軸線Ｏ方向後端側に向けて延びて工具回転方向Ｔ前方側に所定の角度で捩れる６条の切屑排出溝６が、周方向に等間隔で軸線Ｏに対して６０度ずつ回転対称に配置されている。

これらの切屑排出溝６の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面７と工具回転方向Ｔ後方側に連なる外周面８との交差稜線部に切刃９が形成されている。このように切刃９を形成することにより、切屑排出溝６の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面７がすくい面とされ、工具回転方向Ｔ後方側に連なる外周面８が逃げ面とされる。
切屑排出溝６は、図７に示すように、溝底が凹円弧状とされた断面Ｖ字状をなしており、このＶ字のなす角度は概略８０°とされ、すくい面とされる工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面７は、概略刃先部２の外形の断面がなす円の径方向に沿って延びるように形成されている。

また、刃先部２の軸線Ｏ近傍には、軸線Ｏに沿って延びて後端側（凸状部５）に開口された連通孔（図示せず）が形成されており、この連通孔からそれぞれの切屑排出溝６に延びてその溝底部に開口されたクーラント吐出孔１０が設けられている。
ここで、このリーマにおいては、切削油剤がクーラント供給孔及び連通孔を介してクーラント吐出孔１０から吐出されることにより、切屑は、切屑排出溝６を流れる切削油剤に流されるようにしてリーマ先端側に向けて排出されるように構成されている。
特開２０００−２６３３２８号公報特開２００２−５９３１３号公報

ところで、図６及び図７に示す従来のリーマでは、切屑排出溝６の工具回転方向Ｔ後方側に連なる外周面８に、工具回転方向Ｔ後方側に向かうにしたがい刃先部２の径方向内側に後退するように大きな逃げが形成されているので、加工穴の内壁面とリーマとが摺接する部分がなく、加工穴の中でリーマを高速回転した際に振れが生じて、加工穴を精度良く成形することができなくなるといった問題があった。

一方、前記外周面８に大きな逃げを設けずに加工穴の内壁面と摺接するように構成した場合には、このリーマの回転トルクが著しく上昇し、リーマを加工穴内で高速回転できずに切削加工ができなくなるおそれがあった。また、例えば小径のリーマの場合には、回転トルクが大きくなりすぎてクーラント吐出孔１０が穿設された部分を起点として、リーマが折損してしまうおそれがあった。

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、高速回転時の振れを防止して加工穴を精度良く成形できるとともに、折損を防止して寿命延長を図ることができる穴加工工具を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明は、被切削材に予め形成された下穴に挿入され、該下穴の内壁面を切削加工して加工穴を形成する穴加工工具であって、軸線回りに回転されるとともに内部にクーラント供給孔が穿設されたシャンク部と、切刃を備えた刃先部とを有し、刃先部の先端には、該刃先部の後端と同軸状でかつ該後端よりも径が大となる大径部が形成され、該大径部の外周部にのみ、先端側から後端側に向けて延びる複数の切屑排出溝が形成され、該切屑排出溝の工具回転方向前方側を向く壁面と前記刃先部の外周面との交差稜線部に前記切刃が形成されており、それぞれの前記切屑排出溝の工具回転方向後方には、前記加工穴の内壁面と摺接するガイド部が設けられ、該ガイド部には、前記刃先部の径方向内側に向けて後退するとともに、前記クーラント供給孔に連通するクーラント排出孔が開口された油溝部が設けられており、これらのクーラント排出孔は、前記軸線方向の異なる位置に配置され、前記油溝部は、前記軸線方向先端側に向けて開口されるとともに、前記軸線方向後端側が前記刃先部の径方向外側に向けて切り上げられて溝深さが漸次浅くなっていることを特徴とする。

この構成の穴加工工具においては、複数の切屑排出溝の工具回転方向後方側にそれぞれ前記加工穴の内壁と摺接するガイド部が設けられているので、加工穴の中で穴加工工具を高速回転した際の振れを防止でき、加工穴を精度良く成形することができる。
また、このガイド部に径方向内側に向けて後退した油溝部が形成され、この油溝部に、前記クーラント供給孔に連通したクーラント排出孔が開口されているので、前記内壁面と摺接するガイド部に切削油剤を供給して潤滑を良好にし、穴加工工具の回転トルクを効果的に低減することができる。

さらに、前記油溝部にそれぞれ開口された前記クーラント排出孔が、前記軸線方向の異なる位置に配置されているので、クーラント排出孔を形成するために刃先部を穿孔した部分が軸線方向の一箇所に集中せず、穴加工工具が折損することを抑制して寿命延長を図ることができる。
また、前記ガイド部に径方向内側に向けて後退した油溝部を形成しているので、この油溝部の大きさを調整することでガイド部と加工穴内壁面とが摺接する部分の大きさを調整することができ、振れの防止及び回転トルクの低減を図ることができる。

ここで、前記油溝部を、前記軸線方向先端側に向けて開口するとともに、前記軸線方向後端側を径方向外側に向けて切り上げるように構成することにより、油溝部に供給された切削油剤が、軸線方向前方側に向けて確実に排出されるので、切刃近傍におけるガイド部と加工穴内壁面との潤滑が良くなり、穴加工工具の振れを確実に防止して切削加工を寸法精度良く行うことができるとともに、穴加工工具の回転トルクの上昇を抑制して、この穴加工工具の折損防止を図ることができる。

本発明によれば、高速回転時の振れを防止して加工穴を精度良く成形できるとともに、折損を防止して寿命延長を図ることができる穴加工工具を提供することができる。

以下に、本発明の実施形態である穴加工工具について添付した図面を参照にして説明する。図１から図４に本発明の実施形態である穴加工工具としてのリーマを示す。また、図５にこのリーマが装着される切削工具を示す。
リーマ２０は、長尺円柱状をなすシャンク部２１と、このシャンク部２１の先端側（図１において下側）に配置された刃先部２２とを備えている。

シャンク部２１は、軸線Ｏを中心とする概略多段円柱状をなしており、後端側（図１において上側）には、このリーマ２０を後述する切削工具４０に装着するための装着部２３が設けられている。この装着部２３には、軸線Ｏに平行に延びる平坦面２３Ａが設けられている。
また、このシャンク部２１には、クーラント供給孔がシャンク部２１の後端側から先端側に向けて貫通するように形成されている。

シャンク部２１の先端側は、後端側に比べて一段小径とされており、その先端面４１Ａには、中央部分がシャンク部２１後端側に向けて凹んだＶ字溝２４がその溝底部を軸線Ｏに直交させてＶ字の２等分線が軸線Ｏ上に位置するように形成されている。ここで、Ｖ字溝２４が有する２つの側壁面２７のなす角度は、６０°〜１２０°の範囲内とされ、本実施形態では９０°に設定されている。このＶ字溝２４の溝底部には、前記クーラント供給孔が開口されている。

刃先部２２は、やはり軸線Ｏを中心とする概略円柱状をなしており、その後端面には、シャンク部２１先端面に形成されたＶ字溝２４に嵌合可能な断面凸Ｖ字の凸状部２５が、そのＶ字の稜線をやはり軸線Ｏに直交させてＶ字の２等分線が軸線Ｏ上に位置するように形成されている。
刃先部２２の先端は、前記凸状部２５が形成された部分よりも一段大径とされており、その外周部分には、軸線Ｏ方向後端側に向けて延びる複数の切屑排出溝２６が、周方向に等間隔で軸線Ｏに対して所定角度ずつ回転対称に配置されている。なお、本実施形態では、図４に示すように、３条の切屑排出溝２６が軸線Ｏに対して１２０°ずつ回転対称に配置されている。

これらの切屑排出溝２６の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面２７と工具回転方向Ｔ後方側に連なる外周面２８との交差稜線部に切刃２９が形成されるとともに、工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面２７と刃先部２２の先端面との交差稜線部の径方向外側に、切刃２９に連なる食いつき部２９Ａが形成されている。
このように切刃２９を形成することにより、切屑排出溝２６の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面２７がすくい面とされ、工具回転方向Ｔ後方側に連なる外周面２８が逃げ面とされる。なお、この切刃２９が軸線Ｏ回りになす回転軌跡は、本実施形態においては軸線Ｏを中心とした円筒面状とされている。

ここで切屑排出溝２６は、図４に示すように断面Ｕ字状、すなわち切屑排出溝２６の工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面２７と、工具回転方向Ｔ後方を向く壁面とが、軸線Ｏに垂直な断面において、凹円弧状の溝底を介して略平行に対向するように形成されており、すくい面をなす工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面２７は、概略刃先部２２の外形の断面がなす円の径方向に沿って延びるように形成されている。

また、切屑排出溝２６の工具回転方向Ｔ後方側に連なる外周面２８には、加工穴の内壁面と摺接するガイド部３０が形成されている。このガイド部３０には、前記刃先部２２の径方向内側に向けて後退した油溝部３２が形成されている。本実施形態においては、この油溝部３２の底部は、軸線Ｏに直交する断面において外側に向けて凸となる軸線Ｏを中心とした円弧状をなしている。

したがって、前記外周面２８には、切刃２９の工具回転方向Ｔ後方側に連なる第１ガイド部３１と、この第１ガイド部３１の工具回転方向Ｔ後方側に連なる油溝部３２と、油溝部３２の工具回転方向Ｔ後方側に連なる第２ガイド部３３とが形成されることになる。また、これら第１、第２ガイド部３１、３３は、軸線Ｏに垂直な断面において切刃２９の外径と等しい半径の円弧状をなしている。

油溝部３２は、軸線Ｏに沿った断面において、図３に示すように、軸線Ｏ方向先端側に向けて開口するとともに、軸線Ｏ方向後端側が図２に示すように、刃先部２２の径方向外側に向けて切り上げられている。詳述すると、この油溝部３２は、軸線Ｏ方向先端側から一定の溝深さで軸線Ｏ後端側へと延びて、軸線Ｏ後端部分において軸線Ｏ後端側に向かうにしたがい溝深さが漸次浅くなるように構成されているのである。
なお、本実施形態においては、３つの切屑排出溝２６が形成されるとともにこれらの切屑排出溝２６の工具回転方向Ｔ後方側にそれぞれガイド部３０が形成されているので、刃先部２２は３つの油溝部３２を有することになる。

また、刃先部２２には、軸線Ｏに沿って延びて凸状部２５に開口された止まり孔状の連通孔３４が形成されており、この連通孔３４からそれぞれの油溝部３２の底部に向けて延びるクーラント排出孔３５が形成されている。ここで、本実施形態であるリーマ２０においては、３つの油溝部３２にそれぞれクーラント排出孔３５が開口させられているので、３つのクーラント排出孔３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃが形成されていることになる。

そして、これら３つのクーラント排出孔３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃは、図２及び図３に示すように、軸線Ｏ方向の異なる位置に配置されている。詳述すると、これらクーラント排出孔３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃは、軸線Ｏに沿って延びる挿通孔３４の外周壁から軸線Ｏ方向先端側に向かうにしたがい漸次刃先部２２の径方向外側に向かって前記油溝部３２の底部の周方向中央に開口するように互いに周方向で等間隔に穿設されており、しかもこれら３つのクーラント排出孔３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃの軸線Ｏ回りの回転軌跡が、軸線Ｏ方向に略等間隔をあけて互いに平行となるように構成されている。

このリーマ２０は、図５に示す切削工具４０に装着されて使用される。切削工具４０は、軸線Ｍ回りに回転される多段円柱状の工具本体４１を有し、工具本体４１の先端部外周には切削インサート４２が配備されている。
この工具本体４１の先端面４１Ａには、軸線Ｍに沿うように延びる装着孔４３が穿設されている。この装着孔４３の後端側には、位置調整ボルト４４が挿入されるクーラント孔４５が設けられており、このクーラント孔４５は工具本体４１後端側に設けられた取付部４６に開口するとともに、前記装着孔４３に連通されている。
また、工具本体４１には、工具本体４１の側面に開口して装着孔４３に連通されたネジ孔４７が形成されており、このネジ孔４７にクランプネジ４８が螺着されている。

リーマ２０は、工具本体４１の先端面４１Ａに穿設された装着孔４３に挿入され、シャンク部２１の後端面が位置調整ボルト４４の先端面４１Ａに当接させられるとともにシャンク部２１の平坦面２３Ａが工具本体４１のネジ孔４７が設けられた方向に向くように、かつ、リーマ２０の軸線Ｏと工具本体４１の軸線Ｍとが一致するように配置される。そして、工具本体４１のネジ孔４７に螺着されたクランプネジ４８をねじ込んで前記平坦面２３Ａを押圧することにより、リーマ２０が工具本体４１に固定される。

このようにしてリーマ２０が装着された切削工具４０は、工作機械の主軸端に取付部４６を介して取り付けられ、リーマ２０の軸線Ｍ方向の位置調整を行った後、軸線Ｍ（軸線Ｏ）回りに回転されるとともに軸線Ｍ（軸線Ｏ）先端方向に向けて送られ、リーマ２０が例えばステムガイド穴（被切削材に形成された下穴）に挿入され、このステムガイド穴の内壁面を切削して所定の内径の加工穴を形成するものである。

リーマ２０による切削加工を行う際には、切削油剤が工作機械からパイプを通じて工具本体４１のクーラント孔４５に供給される。クーラント孔４５に供給された切削油剤は、リーマ２０のシャンク部２１に形成されたクーラント供給孔（図示なし）を通じて刃先部２２へ供給され、刃先部２２に形成された連通孔３４を介して、油溝部３２の底面に開口されたクーラント排出孔３４から排出されることになる。

本実施形態であるリーマ２０によれば、複数の切屑排出溝２６の工具回転方向Ｔ後方側にそれぞれ前記加工穴の内壁と摺接するガイド部３０（第１、第２ガイド部３１、３３）が設けられているので、加工穴の中でリーマ２０を高速回転した際の振れを防止でき、加工穴を精度良く成形することができる。
また、このガイド部３０に刃先部２２の径方向内側に向けて後退した油溝部３２が形成されていて、この油溝部３２の底部にクーラント供給孔に連通されたクーラント排出孔３４が開口されているので、加工穴の内壁面２７と摺接するガイド部３０（第１、第２ガイド部３１、３３）に切削油剤を供給して潤滑を良好にして、リーマ２０の回転トルクを効果的に低減することができる。

さらに、油溝部３２にそれぞれ開口された複数のクーラント排出孔３４が、軸線Ｏ方向の異なる位置に配置されているので、クーラント排出孔３４を形成するために刃先部２２が穿孔される部分が軸線Ｏ方向でばらつくことになり、刃先部２２の強度低下を防止でき、リーマ２０の折損を抑制して寿命延長を図ることができる。
また、ガイド部３０に刃先部２２の径方向内側に向けて後退した油溝部３２が形成され、前記外周面２８に、切刃２９の工具回転方向Ｔ後方側に連なる第１ガイド部３１と、油溝部３２と、第２ガイド部３３とが形成されているので、刃先部２２の外周面２８と加工穴内壁面２７との摩擦抵抗が大きくなりすぎず、回転トルクの上昇を防止することができる。

さらに、油溝部３２は、軸線Ｏ方向先端側に向けて開口されるとともに、軸線Ｏ方向後端側部分が刃先部２２の径方向外側に向けて切り上げるように構成されているので、油溝部３２に供給された切削油剤が、軸線Ｏ方向先端側に向けて確実に排出され、切刃２９近傍においてガイド部３０（第１、第２ガイド部３１、３３）と加工穴内壁面との潤滑が良くなり、リーマ２０の振れを防止して切削加工を寸法精度良く行うことができるとともに、リーマ２０の回転トルクの上昇を抑制することができる。特に下穴がステムガイド穴のような貫通穴の場合は、切刃２９によって生成された切屑をこの貫通穴の開口部から確実に排出して、切屑の噛み込み等による加工精度の劣化も防ぐことができる。

また、本実施形態においては、油溝部３２の底部が軸線Ｏを中心とした円弧状に形成されているので、刃先部２２を切り欠く部分を小さくすることができ、このリーマ２０の剛性を向上させることができる。
また、切屑排出溝２６が断面Ｕ字状に形成されており、径方向外側に向けて大きく開口しておらず切り欠き部分が少ないので、このリーマ２０の剛性がさらに向上し、高速回転させた際の振れを防止することができる。

以上、本発明の実施形態であるリーマについて説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、油溝部の底部が軸線Ｏを中心とした円弧状に形成されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、径方向内側に向けて凸となるように形成しても良い。

さらに、切屑排出溝が、軸線Ｏに沿って延びるように形成されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、軸線Ｏ後端側に向かうにしたがい工具回転方向Ｔ前方側へ向けて捩れるように形成したり、工具回転方向Ｔ後方側に向けて捩れるように形成したりしてもよい。
さらに、リーマを図５に示す切削工具に装着して使用するものとして説明したが、他の切削工具やアダプタ等に装着して使用するものであっても良い。

本発明の実施形態であるリーマの側面図である。図１に示すリーマの側面拡大図である。図１に示すリーマの側面断面図である。図１に示すリーマの正面図である。図３に示すリーマの側面図である。従来のリーマの側面図である。図６に示すリーマの正面図である。

符号の説明

２０リーマ（穴加工工具）
２１シャンク部
２２刃先部
２６切屑排出溝
２７工具回転方向Ｔ前方側を向く壁面
２８外周面
２９切刃
３０ガイド部
３１第１ガイド部
３２油溝部
３３第２ランド部
３５クーラント排出孔

Claims

被切削材に予め形成された下穴に挿入され、該下穴の内壁面を切削加工して加工穴を形成する穴加工工具であって、
軸線回りに回転されるとともに内部にクーラント供給孔が穿設されたシャンク部と、切刃を備えた刃先部とを有し、
刃先部の先端には、該刃先部の後端よりも径が大となる大径部が形成され、
該大径部の外周部にのみ、先端側から後端側に向けて延びる複数の切屑排出溝が形成され、該切屑排出溝の工具回転方向前方側を向く壁面と前記刃先部の外周面との交差稜線部に前記切刃が形成されており、
それぞれの前記切屑排出溝の工具回転方向後方には、前記加工穴の内壁面と摺接するガイド部が設けられ、該ガイド部には、前記刃先部の径方向内側に向けて後退するとともに、前記クーラント供給孔に連通するクーラント排出孔が開口された油溝部が設けられており、
これらのクーラント排出孔は、前記軸線方向の異なる位置に配置され、
前記油溝部は、前記軸線方向先端側に向けて開口されるとともに、前記軸線方向後端側が前記刃先部の径方向外側に向けて切り上げられて溝深さが漸次浅くなっていることを特徴とする穴加工工具。