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  • 特開-切削工具 図1
  • 特開-切削工具 図2
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024146251
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【発明の名称】切削工具
(51)【国際特許分類】
   B23B 51/08 20060101AFI20241004BHJP
   B23D 77/00 20060101ALI20241004BHJP
   B23C 5/10 20060101ALI20241004BHJP
   B23B 51/00 20060101ALI20241004BHJP
   B23C 5/16 20060101ALI20241004BHJP
   B23B 27/20 20060101ALI20241004BHJP
【FI】
B23B51/08 A
B23D77/00
B23C5/10 B
B23C5/10 Z
B23B51/00 M
B23B51/00 J
B23C5/16
B23B27/20
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023059035
(22)【出願日】2023-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000152527
【氏名又は名称】日進工具株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100161506
【弁理士】
【氏名又は名称】川渕 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100139686
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 史朗
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 健志
【テーマコード(参考)】
3C022
3C037
3C046
3C050
【Fターム(参考)】
3C022KK02
3C022KK03
3C037AA01
3C037AA02
3C037CC00
3C037CC08
3C037EE05
3C037FF06
3C046HH04
3C046HH08
3C050EA00
3C050EB02
3C050EB08
3C050EC01
(57)【要約】
【課題】被削材に内周面が仕上げられた孔を容易に形成できる切削工具を提供する。
【解決手段】切削工具1は、回転軸O1に沿って延びるシャンク10と、シャンク10よりも先端側に設けられるボディ15と、を備える。ボディ15は、その基端がシャンク10と連なるリード部16とその先端側のドリル部とを有する。リード部16は、回転軸O1に直交する断面の形状が、それぞれ回転軸O1から等間隔で放射状に突出する複数の突出部20と、隣り合う突出部20同士を凹状に繋ぐ窪み部21とを有する形状である。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転軸に沿って延びるシャンクと、
前記シャンクの先端側に設けられるボディと、
を備え、
前記ボディは、その基端が前記シャンクと連なるリーマ部と、該リーマ部の先端側のドリル部と、を有し、
前記リーマ部は、前記回転軸に直交する断面の形状がそれぞれ前記回転軸から等間隔で放射状に突出する複数の突出部と、隣り合う前記突出部同士を凹状又は直線状に繋ぐ複数の窪み部と、を有する形状である、切削工具。
【請求項2】
前記断面の形状において、前記複数の突出部を繋ぐ外接円の直径D、前記複数の窪み部の底部を繋ぐ内接円の直径d、前記底部と前記外接円との距離ΔC1との関係が以下の条件を満たす、請求項1に記載の切削工具。
ΔC1=(D-d)/2
【請求項3】
さらに、隣り合う前記突出部同士を繋ぐ直線と前記外接円との距離ΔC2との関係が以下の条件を満たす、請求項2に記載の切削工具。
ΔC1≧△C2
0≦(D-d)/(2×△C2)≦1.5
【請求項4】
前記ドリル部の先端部が、非フラットドリル形状、フラットドリル形状、スクエアエンドミル形状、ラジアスエンドミル形状、又は、ボールエンドミル形状である、
請求項1に記載の切削工具。
【請求項5】
前記リーマ部は、前記回転軸に沿ってそれぞれ第1方向に捻れる複数条の切り屑排出溝を有し、
前記ドリル部は、前記回転軸に対して所定の角度でそれぞれ前記第1方向と逆方向となる第2方向に捻れる複数条の先端溝を有する、請求項4に記載の切削工具。
【請求項6】
前記リーマ部と前記ドリル部の少なくとも一方が、超硬合金、立方晶窒化ホウ素、又は多結晶ダイヤモンド焼結体で形成されている、請求項1から5のいずれか一項に記載の切削工具。
【請求項7】
前記リーマ部と前記ドリル部の少なくとも一方が、ダイヤモンド被膜が表面に施された超硬合金で形成されている、請求項1から5のいずれか一項に記載の切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、切削工具に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、炭素鋼、合金鋼等の被削材を加工するのに、ドリルやリーマ等の切削工具が用いられている(例えば、特許文献1参照)。
被削材に孔を形成するには、まず、マシニングセンタ等の工作機械にドリルを取付ける。このドリルにより、被削材に、目標とする孔よりも内径が小さい下孔を形成する。工作機械からドリルを取外し、工作機械にリーマを取付ける。このリーマにより、被削材の下孔を拡径して、前記孔の内周面を仕上げる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第5940208号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、工作機械に取付ける切削工具を交換しながら被削材に精度良く孔を形成するには、工作機械に切削工具をチャッキングさせる精度を出さなければいけない等、多大な労力を要する。
【0005】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、被削材に内周面が仕上げられた孔を容易に形成できる切削工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記課題を解決するために、この発明は以下の態様をとり得る。
(1)態様1は、回転軸に沿って延びるシャンクと、前記シャンクよりの先端側に設けられるボディと、を備え、前記ボディは、その基端が前記シャンクと連なるリーマ部と該リーマ部の先端側のドリル部と、を有し、
前記リーマ部は、前記回転軸に直交する断面の形状がそれぞれ前記回転軸から放射状に突出する複数の突出部と、隣り合う前記突出部同士を凹状又は直線状に繋ぐ窪み部と、を有する形状である、切削工具である。
【0007】
(2)態様2は、前記断面の形状において規定される、前記複数の突出部を繋ぐ外接円の直径D、前記複数の窪み部の底部を繋ぐ内接円の直径d、前記底部と前記外接円との距離ΔC1との関係が以下の条件を満たす、態様1に記載の切削工具である。
ΔC1=(D-d)/2
(3)態様3は、さらに、隣り合う前記突出部同士を繋ぐ直線と前記外接円との距離ΔC2との関係が以下の条件を満たす、態様2に記載の切削工具である。
ΔC1≧△C2
0≦(D-d)/(2×△C2)≦1.5
【0008】
(4)態様4は、前記ドリル部の先端部が、非フラットドリル形状、フラットドリル形状、スクエアエンドミル形状、ラジアスエンドミル形状、及び、ボールエンドミル形状のいずれかの形状である、態様1に記載の切削工具である。
(5)態様5は、前記リーマ部は、前記回転軸に沿ってそれぞれ第1方向に捻れる複数条の切り屑排出溝を有し、前記ドリル部は、前記回転軸に対して所定の角度でそれぞれ前記第1方向と逆方向となる第2方向に捻れる複数条の先端溝を有する、態様4に記載の切削工具である。
【0009】
(6)態様6は、前記リーマ部と前記ドリル部の少なくとも一方が、超硬合金、立方晶窒化ホウ素、又は多結晶ダイヤモンド焼結体で形成されている、態様1から態様5のいずれかに記載の切削工具である。
【0010】
(7)態様7は、前記リーマ部と前記ドリル部の少なくとも一方が、ダイヤモンド被膜が表面に施された超硬合金で形成されている、態様1から態様5のいずれかに記載の切削工具である。
【発明の効果】
【0011】
本発明の切削工具では、被削材に内周面が仕上げられた孔を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明の一実施形態の切削工具の側面図である。
図2】同切削工具の正面図である。
図3図1中の切断線A1-A1の断面図である。
図4】本発明の一実施形態の変形例に係る切削工具の要部側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明に係る切削工具の一実施形態を、図1から図4を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る切削工具1の側面図である。図2は、この切削工具1の正面図である。図3は、図1に示した切断線A1-A1の断面図である。
切削工具1は、図示しない工作機械に装着されるシャンク(柄)10と、ドリルリーマとして機能するボディ15と、を備えている。シャンク10及びボディ15は、例えば、超硬合金製の円柱部材を削り出して形成される。なお、ボディ15については、少なくとも一部の超硬合金の表面にダイヤモンド被膜を施すことが好ましい。シャンク10及びボディ15それぞれの中心軸(軸線)は、共通の回転軸O1となり、シャンク10及びボディ15は、それぞれ回転軸O1に沿って延びたものとなる。
【0014】
本明細書では、シャンク10からみてボディ15側を先端側、ボディ15からみてシャンク10側を基端側と言う。また、回転軸O1に沿う方向をスラスト方向、回転軸O1に直交する方向を径方向又はラジアル方向、回転軸O1回りに周回する方向を周方向と言うことがある。また、切削工具1を基端側から先端側をみて反時計回りの方向を第1方向D1,時計回りの方向を第2方向D2と言う。切削工具1は、切削時には第2方向D2に回転させて使用される。
【0015】
シャンク10からボディ15に連なるシャンク端部(ボディ15の首部)11は、先端側に向かうに従い漸次、外径が小さくなるテーパ状である。ボディ15は、リード部16、切刃部17、刃部18を有する。リード部16と切刃部17とでリーマ部を構成し、切刃部17と刃部18とでドリル部を構成している。
【0016】
リード部16は、ボディ15における基端側の部分であり、回転軸O1に直交する断面の形状すなわち図示の断面形状T1は、それぞれ回転軸O1から等間隔で放射状に突出する複数(本例では5つ)の突出部20と、隣り合う突出部同士を凹状に繋ぐ複数の窪み部21と、を有する形状である。各突出部20は、図3の例では建造物でいう稜堡(りょうほ)のような断面形状であるが、リーマとして機能する形状であれば、角丸多角形(角丸正多角形または不等分割の角丸多角形を含む)の角部その他の断面形状であってもよい。また、突出部20の数は、5つに限らず、2つ以上であればよい。突出部20の数を多くすることにより、剛性を高めることができる。突出部20の数を3として略正三角形にすると、切削時に被削材からリード部16に加わる力を均等に分散させることができ、コストパフォーマンスを高くすることができる。
リード部16は、回転軸O1回りの回転軌跡が該回転軸O1を中心とする円筒面状となるように形成される。
【0017】
図3に例示される断面形状T1において規定される、各突出部20を繋ぐ外接円C1の直径D[mm]、各窪み部21の底部(回転軸O1に最も近い部分)を繋ぐ内接円C2の直径d[mm]、窪み部21の底部と外接円C1との距離ΔC1[mm]、隣り合う突出部20同士を繋ぐ直線21aと外接円C1との距離ΔC2[mm]との関係は、以下の条件を満たす。
ΔC1=(D-d)/2
あるいは、さらに、以下の条件をも満たすことが、切削時の作業効率上好ましいことが検証されている。
ΔC1≧△C2
0≦(D-d)/(2×△C2)≦1.5
上記条件を満たすことにより、被削材からの切り屑の溶着が抑制され、切刃部17、刃部18及び突出部20における被削材の切削性を向上させることができる。そして、仕上げ面の粗さを向上させ、切削工具1の剛性を維持することができる。
【0018】
各突出部20及び各窪み部21は、それぞれ基端側に向かうに従い、第2方向D2に向かって螺旋状に捩れている。つまり左捩れである。
なお、各窪み部21は、図3の例では回転軸O1に向かって凸、が外周Dに向かって凹となるように湾曲している。また、突出部20同士を繋ぐ直線21aと同じであってもよい。
【0019】
ボディ15が、図3中に二点鎖線L1で示す円柱部材を削り出して形成される場合、各突出部20は、円柱部材の外周面が残されたマージン(margin(縁)。land(機械加工されずに残る部分))となる。そのため、ボディ15、特に突出部20のさらなる加工工程を要しない。また、この場合、円柱部材の直径が、上述した断面形状T1における外接円C1の直径Dに等しいものとなる。これにより、円柱部材の外周面の径方向内側であって、窪み部21の径方向外側となる部分に、被削材の切り屑を排出する排出空間(切り屑排出溝)S1が複数条(図示の例では5条)形成される。
【0020】
次に、ドリル部として機能する切刃部17及び刃部18について説明する。図1に示すように、切刃部17は、ボディ15の先端側であって、リード部16よりも先端側に設けられている。切刃部17には、図2に示すように、2つの刃部18が回転軸O1を中心として対称形に形成されている。また、切刃部17の先端と2つの刃部18の先端とがいずれも回転軸O1上で収束し、回転軸O1を中心軸として先端角θ1を有する形状になっている。先端角θ1は、本例では118°であるが、用途に応じて他の角度、例えば90°や140°であってもよい。なお、刃部18の数は1つでもよいし、3つ以上であってもよい。各刃部18は、本例では「右刃」である。
【0021】
2つの刃部18のうち、回転軸O1回りの第2方向D2は反対側の第1方向D1側の隣り合う位置に、それぞれ先端溝17aが形成されている。図1に示すように、各先端溝17aは、基端側に向かうに従い、第1方向D1に向かって螺旋状に捩れている(右捩れである)。
【0022】
すなわち、各先端溝17aは、突出部20及び窪み部21とは、捩れの向きが反対である。そのため、例えば湿式加工を行う際にクーラントを注入する場合、そのクーラントが突出部20及び窪み部21の周方向に向かう一方で、被切削部位の方向にはクーラントが集中されるように作用する。そのため、効率的な切り屑排出や冷却が可能となる。
なお、各先端溝17aは、リード部16の窪み部21に連なっている。本例では、2つの先端溝17aは、回転軸O1に沿う方向において切刃部17が設けられた範囲に形成されている。そのため、先端溝17aの数は2つ(つまり2条)であるが、上記の作用を奏する限り、先端溝17aの数とその形成位置は任意である。
【0023】
次に、以上のように構成された切削工具1の使用例について説明する。
切削工具1は、切削加工時に、図示しない工作機械にシャンク10を取付けて用いられる。次に、工作機械により、図1に示す被削材W1に対して切削工具1を先端側に移動させる。切削工具1を先端側に移動させる際に、複数の刃部18により被削材W1に下孔を形成する。このとき、被削材W1を削ることにより生じた切り屑は、各先端溝17a内及び複数の排出空間S1(窪み部21の径方向外側)を通して、基端側に向かって排出される。この工程では、切削工具1の切刃部17と刃部18とがドリルとして機能する。
【0024】
その後、切刃部17及び突出部20により、下孔を拡径して、孔の内周面を仕上げる。この際に、複数の突出部20は左捩れであるため、各突出部20は、孔の内周面を圧縮させながら仕上げを行う。
孔の内周面を仕上げたときに生じた切り屑は、排出空間S1を通して、基端側に向かって排出される。この工程では、切刃部17と突出部20とがリーマとして機能する。
【0025】
孔の内周面の加工が完了すると、工作機械により、被削材W1に対して切削工具1を基端側に移動させて、被削材W1からシャンク10を取外す。これにより、被削材W1に、所望の孔が形成される。
【0026】
以上のように、本実施形態では、切削工具1により被削材W1に下孔を形成するとき及び下孔を拡径して孔を仕上げるときのいずれも、切削工具1には、主に回転軸O1に沿う方向の力が作用する。
【0027】
なお、切削工具1を用いて、ステップ加工を行ってもよい。ステップ加工では、切削工具1で被削材W1を切り込むことと、被削材W1から切削工具1を抜くこととを組にして、この組を複数回繰り返す。このステップ加工を行うことにより、切り屑が排出され難い被削材W1であっても、切り屑を排出させやすくすることができる。
【0028】
以上説明したように、本実施形態の切削工具1では、ボディ15における基端側のリード部16(突出部20及び窪み部21)はリーマとして機能する。このため、切刃部17及び刃部18により被削材W1に下孔を形成する際に生じた切り屑は、先端溝17a内及び排出空間S1を通して、基端側に向かって排出される。その後、切刃部17および突出部20により、下孔を拡径して、孔の内周面を仕上げる。孔の内周面を仕上げたときに生じた切り屑は、排出空間S1を通して、基端側に向かって排出される。
従って、工作機械に取付けられた切削工具1を交換することなく、被削材W1に内周面が所定精度で仕上げられた孔を容易に形成することができる。
【0029】
<変形例>
本実施形態では、ボディ15の先端部における切刃部17の先端と各刃部18の先端とがいずれも回転軸O1上で収束し、回転軸O1を中心軸として先端角θ1を形成する非フラットドリル形状の例を説明したが、図4に示すように、切刃部17の先端と2つの刃部18の先端とがそれぞれ回転軸O1から離れた構造であってもよい。すなわち、図4の要部側面図に示すように、変形例に係る切削工具1Aは、ボディ15Aの先端面(切刃部17の先端と刃部18の先端とを含む平面)が回転軸O1に直交する基準面S4に沿う、フラットドリル形状となっている。この切削工具1Aは、例えば、被削材W1に形成する孔が被削材W1を貫通していない場合に、孔の底面を平坦な形状にすることができる。
【0030】
フラットドリル形状の他の例として、ボディ15Aの先端面の一部が、基準面S4に対してすかし角を有するように傾斜しているスクエアエンドミル形状であってもよい。あるいは、刃部18の先端部が半球状であるボールエンドミル形状又はラジアスエンドミル形状であってもよい。
【0031】
また、ボディ15Aの先端部の一部だけが立方晶窒化ホウ素(CBN:Cubic Boron Nitride)、又は多結晶ダイヤモンド焼結体(PCD:Poly crystalline Diamond)で形成されていてもよい。
これらのように構成しても、ボディ15Aにおいて、一定以上の剛性を確保することができる。
【0032】
以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。
例えば、複数の突出部20及び複数の窪み部21が、右捩れ、先端溝17aが左捩れ、刃部が左刃であってもよい。この場合、切削工具は、切削時に第2方向D2に回転させて使用される。
また、ボディ15を形成する超硬合金の表面には、必ずしもダイヤモンド被膜が施されなくてもよい。
【符号の説明】
【0033】
1,1A 切削工具
10 シャンク
15,15A ボディ
16 リード部
17a 先端溝
18 刃部
20 突出部
21 窪み部
D1 第1方向
D2 第2方向
O1 回転軸
S4 基準面
T1 断面形状
θ1 先端角
図1
図2
図3
図4