JP4961841B2 - 中ぐり工具 - Google Patents

Description

本発明は、被削材の内径部の内径加工を行う中ぐり工具に関するものである。

この種の工具において、切屑排出性能を高めるため切屑ポケットの容積を充分に確保しようとすると、工具剛性が悪化し工具びびりが生じやすくなる。

例えば、特許文献１では、工具本体１のヘッド部３でチップポケット６とチップ取付座１０の背面の背部との間の外周面３ｂに凹溝１５を形成し、ヘッド部３を軽量化させることで切削加工時にヘッド部３の固有振動数を増大させてワークから受ける外力の振動数との乖離によって共振を抑えている。また、チップポケット６と凹溝１５との間には、この領域の肉厚を大きくするリブ部２２Ａが形成されてヘッド部３の剛性を確保している。

また、特許文献２では、ホルダ７の先端に、切刃チップ６の刃先３側のホルダ外周と、刃先３に対して周方向反対側のホルダ外周に、第１副ポケット１と第２副ポケット２を、それぞれ上記刃先３よりも上側に位置させて、かつ、第１副ポケット１と第２副ポケット２間にリブ５を生じさせて剛性の低下を抑制している。
特開２００１−１０５２０４号公報（図２） 特開２００５−２７９８５５号公報（図１）

しかしながら、上記特許文献１に記載の中ぐり工具では、リブ部２２Ａがノーズ部１３ｃから径方向に大きく離間しており、主分力Ｆ１によるヘッド部３の撓みを充分に抑制することができない。このリブ部２２Ａをノーズ部１３ｃに径方向に近接させると、チップポケット６の容積が小さくなり切屑処理性に問題をきたしてしまうおそれがある。

上記特許文献２の発明でも、リブ５はホルダ７のほぼ幅方向中央部に配置され、主分力によるホルダ７の撓みを充分に抑制することができない。リブ５をホルダの幅方向の刃先側に配置すると、第１ポケット１の容積が不充分となり切り屑処理性が悪化するおそれがある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、切屑排出性能を損なうことなくシャンク剛性の悪化を抑制することができる中ぐり工具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、略棒状をなすシャンク（１）の先端側に設けられたシャンク先端部（２）には、切欠き段部からなるチップ座（１０）が設けられ、該チップ座（１０）に切刃を備えたスローアウェイチップ（２０）が着脱自在に装着され、上記切刃の工具外周側に位置し切削を担う切刃外周部（２１）によって被削材の内径部（Ｗ）の内周面を切削する中ぐり工具において、シャンク先端部（２）には、上記切刃外周部（２１）の周方向反対側のシャンク外周面（４ｂ）を切欠く、少なくとも１つのポケット（３０、４０）がシャンク先端側からシャンク後端側にわたって延設され、上記ポケット（３０、４０）に隣接するリブ（６０）がシャンク先端側からシャンク後端側に向かって延設され、少なくとも上記リブ（６０）の先端部がシャンク（１）の中心より切刃外周部（２１）側に偏っていることを特徴とする中ぐり工具である。
本発明の中ぐり工具によれば、リブ（６０）は、ポケット（３０、４０）を切欠かれたシャンク先端部（２）の剛性の悪化を抑え、シャンク先端部（２）の撓みを小さくし、加工精度が悪化することを防止する。
少なくともリブ（６０）の先端部をシャンク（１）の中心より切刃外周部（２１）側に形成したことから、特に切刃外周部（２１）に作用する切削抵抗（特に主分力）によるシャンク先端部（２）の撓みを抑え、加工精度の悪化を防止する。
一方、リブ（６０）に隣接するポケット（３０、４０）の先端部がシャンク（１）の中心より切刃外周部（２１）側に食い込んで形成されていることから、切屑は、上記ポケット（３０、４０）に収容され、該ポケット（３０、４０）に沿って誘導されたのち、切刃外周部（２１）の周方向反対側に位置するシャンク外周面（４ｂ）と内径部（Ｗ）の内周面との間に確保された比較的大きな空間へ噛み込まれることなく排出されるため、加工面を傷付けることがなくなる。

請求項２記載の中ぐり工具は、上記リブ（６０）が、その延在する長さ全体にわたって、少なくともシャンク（１）の中心より切刃外周部（２１）側に形成されていることを特徴とする請求項１記載の中ぐり工具である。
請求項２記載の中ぐり工具によれば、切削抵抗によるシャンク先端部（２）の撓みをさらに小さくし、加工精度の悪化を効果的に抑制することができる。

請求項３記載の中ぐり工具は、上記リブ（６０）が、シャンク先端側からシャンク後端側にいくにしたがって幅広に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の中ぐり工具である。
請求項３記載の中ぐり工具によれば、シャンク先端部（２）の剛性の悪化を抑制する効果がきわめて大きくなることから、切削抵抗によるシャンク先端部（２）の撓みをきわめて小さくし、加工精度の悪化を大幅に抑制することができる。

請求項４記載の中ぐり工具は、上記シャンク（１）内部には、上記切刃外周部（２１）に指向する、少なくとも１つの流路（７１）が設けられ、この流路（７１）がシャンク先端部（２）におけるリブ（６０）の内部に穿設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の中ぐり工具である。
請求項４記載の中ぐり工具によれば、切削油、エアー又はミスト等の流体によって切刃外周部（２１）及びその近傍の切屑を積極的に除去しポケット３０、４０の切屑排出を促進するうえに、リブ（６０）の内部に流路（７１）を穿設したことによって、シャンク先端部（２）の剛性の悪化を抑制するため、シャンク先端部（２）の撓みを小さくし、加工精度の悪化を防止する。

本発明の中ぐり工具によれば、リブ（６０）は、ポケット（３０、４０）を切欠かれたシャンク先端部（２）の剛性の悪化を抑え、シャンク先端部（２）の撓みを小さくし、加工精度が悪化することを防止する。
少なくともリブ（６０）の先端部をシャンク（１）の中心より切刃外周部（２１）側に形成したことから、特に切刃外周部（２１）に作用する切削抵抗（特に主分力）によるシャンク先端部（２）の撓みを抑え、加工精度の悪化を防止する。
一方、リブ（６０）に隣接するポケット（３０、４０）の先端部がシャンク（１）の中心より切刃外周部（２１）側に食い込んで形成されていることから、切屑は、上記ポケット（３０、４０）に収容され、該ポケット（３０、４０）に沿って誘導されたのち、切刃外周部（２１）の周方向反対側に位置するシャンク外周面（４ｂ）と内径部（Ｗ）の内周面との間に確保された比較的大きな空間へ排出されるため、切屑噛み込みによる傷付きが少ない、表面粗さに優れた加工面が得られる。

以下に、本発明の第１実施形態に係る中ぐり工具について、図１〜図５を参照しながら説明する。
図１の斜視図及び図２の平面図において、略丸棒状をなすシャンク１のシャンク先端部２の先端側部には、平面視Ｖ字状をなす切欠き段部からなるチップ座１０が設けられている。正三角形平板状をなすスローアウェイチップ２０は、一方の三角形面をチップ座１０の底面１１に着座するとともに隣接する一対の周面を上記底面１１から上方に立ち上がる拘束面１２に当接することによって位置決めされ、締め付けねじ５を利用してチップ座１０に着脱可能に装着されている。スローアウェイチップ２０は、その上面の三角形面をすくい面２２とされ、上記三角形面の各頂部には、６０°のノーズＲ部と、該ノーズＲ部からそれぞれ延びる一対の辺稜部とからなる切刃を３組有し、該切刃から延びる周面には逃げ面２３が形成され、該逃げ面２３がスローアウェイチップ２０の内方に傾斜したポジチップとされている。スローアウェイチップ２０をチップ座１０に装着したとき、３組の切刃の中の１つにおいて、シャンク先端面３及びシャンク外周面４ａからそれぞれ突出するように配設されたノーズＲ部及び辺稜部は、内径部Ｗの内周面を切削する切刃外周部２１となる。

シャンク先端部２には、少なくとも切刃外周部２１の周方向反対側に位置するシャンク外周面４ｂを切欠く２つのポケット３０、４０が形成されている。
２つのポケット３０、４０のうち、チップ座１０の周囲に設けられた先端側ポケット３０は、図２の平面図において、シャンク先端面３からシャンク後端側にいくにしたがって切刃外周部２１側から該切刃外周部２１の周方向反対側に向かって延び、シャンク１の中心軸線に対して鋭角をなす方向Ｐ１に沿って延在している。この先端側ポケット３０は、上記延在する方向Ｐ１に直交する断面でみたとき、チップ座１０を設けた部分ではすくい面２２に対してほぼ平行且つ等位又はやや高位にある直線状とし、チップ座１０より後方側の部分では上記直線に滑らかにつながり且つ上方に向かって傾斜する凹円弧状とした、凹曲面状の壁面を備えている。
さらに、図５の先端視側面図において、先端側ポケット３０は、シャンク先端面３においてすくい面２２より上方の領域全体に開口している。

先端側ポケット３０の後端側に連続して形成された後端側ポケット４０は、シャンク先端面３からシャンク後端側にいくにしたがって切刃外周部２１側から切刃外周部２１の周方向反対側に向かって延び、シャンク１の中心軸線に対して鋭角をなす方向Ｐ２に沿って延在している。この後端側ポケット４０は、そのポケット容積を充分に確保することへの配慮から、図５の先端視側面図において、その先端部がシャンク１の中心より切刃外周部２１側に食い込んでいて、図２の平面図において、その延在する方向Ｐ２とシャンク１の中心軸線とのなす角度が先端側ポケット３０より小さくなるように形成されている。後端側ポケット４０は、上記延在する方向Ｐ２に直交する断面でみたとき、シャンク先端側ではすくい面２２に対してほぼ平行且つ等位又はやや高位にある直線状とし、シャンク後端側では上記直線に滑らかにつながり且つ上方に向かって傾斜する凹円弧状とした、凹曲面状の壁面を備えている。

一方、切刃外周部２１側に位置するシャンク外周面４ａには、該シャンク外周面４ａを凹曲面状に切欠く副ポケット５０が形成されている。この副ポケット５０は、図３の正面図に示すように、スローアウェイチップ２０のすぐ後方の位置からシャンク後端側に向かって延在し、すくい面２２に対して上方から下方にわたって形成されている。また、図５の先端視側面図において、シャンク１の中心より切刃外周部２１側のみに形成されており、ポケット３０、４０にくらべると容積がかなり小さくなっている。

図１及び図２に図示するように、後端側ポケット４０と副ポケット５０の間にはすくい面２２に対して上方に向かって隆起するとともにシャンク先端側からシャンク後端側に向かって延びる１条のリブ６０が形成されている。リブ６０の先端部は先端側ポケット３０の凹曲面状の壁面で構成されるとともに、両側面は後端側ポケット４０及び副ポケット５０の凹曲面状の壁面で構成され、頂面はシャンク外周面で構成されている。既述したように、後端側ポケット３０の先端部がシャンク１の中心より切刃外周部２１側に食い込んで形成されているので、リブ６０の先端部は、シャンク１の中心より切刃外周部２１側に偏って形成されている。

以上の構成を有する中ぐり工具によれば、すくい面２２の上方に向かって延び且つシャンク先端側からシャンク後端側に向かって延びるリブ６０は、ポケット３０、４０及び副ポケット５０を切欠かれたシャンク先端部２の剛性を抑え、シャンク先端部２の撓みを小さくし、加工精度が悪化することを防止する。
リブ６０の先端部がシャンク１の中心より切刃外周部２１側に偏って形成されていることから、特にシャンク１の中心から外周側に偏倚した位置にある切刃外周部２１に下向きに作用する主分力によるシャンク先端部２の撓みを抑え、工具びびり及び加工精度の悪化を防止する。

一方、リブ６０に隣接するポケット３０、４０の先端部がシャンク１の中心より切刃外周部２１側に食い込んで形成されていることから、切屑を収容するのに充分なポケット容積が確保されるとともに、これらポケット３０、４０に沿ってシャンク後端側且つ切刃外周部２１の周方向反対側へ排出される。切屑は、上記ポケット３０、４０に収容され、該ポケット３０、４０に沿って誘導されたのち、切刃外周部２１の周方向反対側に位置するシャンク外周面４ｂと内径部Ｗの内周面との間に確保された比較的大きな空間へ噛み込まれることなく排出されるため、加工面を傷付けることがなくなる。

本実施形態に係る中ぐり工具において、図２に示すように、リブ６０がシャンク先端部も後端部まで延在し、その延在する長さ全体にわたって、少なくともシャンク１の中心より切刃外周部２１側に形成されると、シャンク先端部２全体にわたって剛性の悪化が抑えられ、特に主分力による撓みを抑える効果が該シャンク先端部２全体にわたって生じることから、工具びびり及び加工精度の悪化を防止する効果がさらに大きくなる。
さらに、リブ６０がシャンク後端側にいくにしたがって漸次幅広となるように形成されれると、シャンク先端部２の後端側にいくほど剛性の悪化が抑えられるので、該シャンク先端部２の撓みをきわめて小さくし、工具びびり及び加工精度の悪化が大幅に抑制される。

シャンク先端面３からシャンク後端側にいくにしたがって切刃外周部２１側から切刃外周部２１の周方向反対側に向かうように、シャンク１の軸心に対して傾斜して延びたポケット３０、４０は、切削時に生成した切屑を収容したのち、該ポケット３０、４０が延在する方向Ｐ１、Ｐ２に沿って切屑を誘導し排出する。切屑が排出される切刃外周部２１の周方向反対側では、切刃外周部２１側にくらべ、シャンク外周面４ｂと内径部Ｗの内周面との間に大きな空間が確保されることから、切屑は噛み込まれることなく排出されるため、傷付きの少ない、表面粗さに優れた加工面が得られる。
ポケット３０、４０に収容された切屑は、リブ６０で遮られて切刃外周部２１側へほとんど移動できないが、切刃外周部２１側に流れた少数の切屑については、副ポケット５０に収容したのち加工面に接触することなくスムーズに排出されるため、内径部Ｗの加工精度の悪化が抑制される。

ポケット３０、４０は、本実施形態に係る中ぐり工具に限定されず、１つ以上又は２つ以上設けられていればよい。また、ポケット３０、４０内における切屑の誘導及び排出を良好にするため、各ポケット３０、４０は、その延在する方向がシャンク１の中心軸線に対して鋭角をなし且つ連続的につながっているのが好ましい。

次に、本発明の第２実施形態に係る中ぐり工具について、図６〜図８を参照しながら説明する。これらの図面において、第１実施形態に係る中ぐり工具と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。

本実施形態に係る中ぐり工具は、第１実施形態に係る中ぐり工具にくらべスローアウェイチップ２０の形状が異なっている。このスローアウェイチップ２０は、略菱形平板状をなし、菱形面の鋭角をなす一対のノーズＲ部が３５°に設定されたものである。そして、シャンク１の中心軸線方向に対して所定の角度で傾斜した方向に工具送りを付与されることによって、工具外周側に突出したノーズＲ部及び該ノーズＲ部に連なる一対の辺稜部が内径部Ｗの形状部を倣い加工することができるものである。シャンク先端部２には、２つのポケット３０、４０を備え、これらポケット３０、４０と切刃外周部２１側に位置する外周面４ａとの間には、リブ６０が形成されている。第１実施形態に係る中ぐり工具と同様に、リブ６０は、その先端部がシャンク１の中心より切刃外周部２１側に偏って形成され、そのシャンク１の中心軸線方向における全長わたって少なくとも上記中心より切刃外周部２１側に形成され、シャンク後端側にいくにしたがって漸次幅広となるように形成されている。

さらに、シャンク１内部には、外部から供給された切削油、エアー又はミスト等の流体を導入し、切刃外周部２１に向けて吐出するための略円形断面の流路７０、７１が設けられている。この流路７０、７１は、シャンク後端面に開口し且つシャンク１の中心軸線に沿ってシャンク先端側へ延びる第１流路７０と、この第１流路７０の先端部に通じ且つチップ座１０の拘束面１２から上方へ延びる立設面１３に開口し切刃外周部２１に指向する第２流路７１とから構成されている。さらに、第２流路７１は、リブ６０の内部に穿設され

以上に説明した中ぐり工具は、第１実施形態に係る中ぐり工具と同様の作用効果を有することに加えて、上記流体によって切刃外周部２１及びその近傍の切屑を積極的に除去しポケット３０、４０の切屑排出を促進し、切屑噛み込みを防止することから、加工面の表面粗さを良化する。
しかも、リブ６０の内部に第２流路７１を穿設したことによって、シャンク先端部２の剛性の悪化を抑制するため、シャンク先端部２の撓みを小さくし、加工精度の悪化を防止する。

本発明の中ぐり工具は、以上に説明した実施形態に係る中ぐり工具に限定されるものではなく、例えば、スローアウェイチップ２０は、正三角形板状、菱形板状に限定されず、略多角形板状又は略円形板状をなすものであってもよく、ポジチップをネガチップに変更してもかまわない。また、スローアウェイチップ２０をシャンク先端部２に固定する手段は、締め付けねじ５を用いたスクリューオン方式に限らず、例えばクランプオン方式、レバーロック方式及びカムロック（偏心ピンクランプともいう。）方式等の公知ものから選ばれた少なくとも１つの固定手段に適宜変更可能である。他の構成に関しても本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更及び追加が可能であることはいうまでもない。

本発明の第１実施形態に係る中ぐり工具の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る中ぐり工具の平面図である。 本発明の第１実施形態に係る中ぐり工具の正面図である。 本発明の第１実施形態に係る中ぐり工具の底面図である。 本発明の第１実施形態に係る中ぐり工具の先端視側面図である。 本発明の第２実施形態に係る中ぐり工具の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る中ぐり工具の平面図である。 本発明の第２実施形態に係る中ぐり工具の正面図である。

符号の説明

１ シャンク
２ シャンク先端部
３ シャンク先端面
４ａ 切刃外周部側に位置するシャンク外周面
４ｂ 切刃外周部の周方向反対側に位置するシャンク外周面
１０ チップ座
２０ スローアウェイチップ
２１ 切刃外周部
２２ すくい面
２３ 逃げ面
３０ 先端側ポケット
４０ 後端側ポケット
５０ 副ポケット
６０ リブ
７０ 第１流路
７１ 第２流路
Ｐ１ 先端側ポケットの延びる方向
Ｐ２ 後端側ポケットの延びる方向
Ｗ 被削材の内径部

Claims (3)

1. 略棒状をなすシャンク（１）の先端側に設けられたシャンク先端部（２）には、切欠き段部からなるチップ座（１０）が設けられ、該チップ座（１０）に切刃を備えたスローアウェイチップ（２０）が着脱自在に装着され、上記切刃の工具外周側に位置し切削を担う切刃外周部（２１）によって被削材の内径部（Ｗ）の内周面を切削する中ぐり工具において、
   上記シャンク先端部（２）には、上記切刃外周部（２１）の周方向反対側のシャンク外周面（４ｂ）を切欠く、少なくとも１つのポケット（４０）がシャンク先端側からシャンク後端側にわたって延設され、
   上記ポケット（４０）に隣接するリブ（６０）がシャンク先端側からシャンク後端側に向かって延設され、
   少なくとも上記リブ（６０）の先端部が上記シャンク（１）の中心より上記切刃外周部（２１）側に偏り、
   上記シャンク（１）の内部には、上記切刃外周部（２１）に指向する、流体の少なくとも１つの流路（７１）が設けられ、該流路（７１）がシャンク先端部（２）におけるリブ（６０）の内部に穿設され、
   上記シャンク（１）の切刃外周部（２１）側には、副ポケット（５０）が設けられ、該副ポケットは、上記スローアウェイチップ（２０）に連続または隣接する位置からシャンク後端側に向かって、凹曲面状に、かつ上記スローアウェイチップ（２０）のすくい面（２２）に対して上方から下方までにわたって形成され、
   上記副ポケット（５０）の容積は、上記ポケット（４０）の容積よりも小さいことを特徴とする中ぐり工具。
2. 上記リブ（６０）は、その延在する長さ全体にわたって、少なくともその一部がシャンク（１）の中心より切刃外周部（２１）側に形成されていることを特徴とする請求項１記載の中ぐり工具。
3. 上記リブ（６０）が、シャンク先端側からシャンク後端側にいくにしたがって幅広に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の中ぐり工具。
   

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