(57)【要約】【課題】加工面の面粗さが細かく、安定した連続加工を行うことができる穴明け工具を提供する。【解決手段】穴明け工具１は、基端側に底部１０ｂを有する有底円筒形状の台金１０の先端面１１、内周面１２及び外周面１３にそれぞれ格子状に配列された砥粒Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３をろう付けで固着して形成された先端砥粒層２１，内周砥粒層２２及び外周砥粒層２３を有し、先端砥粒層２１の砥粒Ｄ１の粒径Ｃを外周砥粒層２３の砥粒Ｄ３の粒径Ｂより大とし、先端砥粒層２１の先端面２１ｆを台金１０の内周から外周に向かうほど前方へ突出した状態に傾斜させている。また、穴明け工具１０を回転駆動手段に取り付けるための円柱状の軸部１０ａが台金１０の基端側の底部１０ｂの軸心方向ＡＸに設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の台金の少なくとも先端面及び外周面にそれぞれ格子状に配列された砥粒をろう付けで固着して形成された砥粒層を有する穴明け工具であって、前記先端砥粒層の砥粒径を前記外周砥粒層の砥粒径より大とし、前記先端砥粒層の先端面をその内周から外周に向かうほど前方へ突出した状態に傾斜させたことを特徴とする穴明け工具。
【請求項２】
前記外周砥粒層の一部に前方に近づくにつれて縮径したテーパ部を設けた請求項１記載の穴明け工具。
【請求項３】
前記外周面の一部に砥粒層の無い周溝部を設けた請求項１または２記載の穴明け工具。
【請求項４】
前記周溝部を前記台金の先端面寄りの外周に沿って設けた請求項３記載の穴明け工具。
【請求項５】
前記先端砥粒層の砥粒径を３５０μｍ〜８００μｍとし、前記外周砥粒層の砥粒径を３０μｍ〜２５０μｍとした請求項１〜４の何れかに記載の穴明け工具。
【請求項６】
前記台金の半径方向に対する前記先端砥粒層の先端面の傾斜角度を２０度〜６０度とした請求項１〜５の何れかに記載の穴明け工具。
【請求項７】
前記テーパ部の砥粒層の砥粒径をＢとし、前記テーパ部において前記台金の軸心方向に隣り合う砥粒の前記台金の半径方向の変位量をａとしたとき、Ｂ≧３ａ＞０とした請求項２〜６の何れかに記載の穴明け工具。
【請求項８】
前記先端砥粒層及び前記外周砥粒層において格子状に配列された砥粒の粒径をＢとし、隣り合う砥粒の最短間隔をＡとしたとき、６Ｂ＞Ａ≧２Ｂとした請求項１〜７の何れかに記載の穴明け工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維強化プラスチックスなどの複合材料に穴を明ける工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維強化プラスチックスなどの複合材料に穴を明ける際に使用される工具として、例えば、特許文献１記載の「複合材用ホールソー」が知られている。この「複合材用ホールソー」は、本体の先端部を円筒状に形成すると共に環状をなす先端面をその外周側ほど前方に突出した円錐状に形成し、この先端面に放射状の溝を形成し、前記先端部の外周面及び前記先端面に砥粒を固着した構成である。このような構成としたことにより、穴を明けた後、ホールソー内部に切屑片が残留しないという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６２−１９５４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載の「複合材用ホールソー」は、穴明け後、切屑粉が内部に残留しない点では優れているが、加工面の面粗さを良くする（面粗さを細かくする）ため、砥粒の粒径の細かくすると切り粉が砥粒間に詰まるので、連続加工ができなくなる。特に、炭素繊維複合材料に穴明け加工しているときに、切り粉が砥粒間に詰まると、加工面にスジ（条痕）が発生する。
【０００５】
一方、前記「複合材用ホールソー」において、砥粒の粒径の大きくすると、切り粉が砥粒間に詰まる現象を抑制することができるが、加工面の面粗さが粗くなるのを回避することができない。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、安定した連続加工を行うことができ、加工面の面粗さを細かく仕上げることができる穴明け工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の穴明け工具は、円筒形状の台金の少なくとも先端面及び外周面にそれぞれ格子状に配列された砥粒をろう付けで固着して形成された砥粒層を有する穴明け工具であって、前記先端砥粒層の砥粒径を前記外周砥粒層の砥粒径より大とし、前記先端砥粒層の先端面をその内周から外周に向かうほど前方へ突出した状態に傾斜させたことを特徴とする。
【０００８】
このような構成とすれば、切り粉の排出性が良くなるため、穴明け加工面を細かく仕上げることができ、穴明け加工に伴って発生する切屑片が当該穴明け工具からスムーズに離脱するようになるため、安定した連続加工を行うことができる。
【０００９】
ここで、前記外周砥粒層の一部に前方に近づくにつれて縮径したテーパ部を設けることが望ましい。
【００１０】
このような構成とすれば、砥粒の破砕によって加工面にスクラッチが発生するのを防止することができるため、穴明け加工面の品質向上に有効である。
【００１１】
また、前記外周面の一部に砥粒層の無い周溝部を設けることが望ましい。
【００１２】
このような構成とすれば、先端砥粒層で加工するときに排出された切り粉をトラップすることができるため、前記テーパ部に切り粉が巻き込まれて加工面にスクラッチが発生するのを防止することができる。
【００１３】
この場合、前記周溝部を前記台金の先端面寄りの外周に沿って設けることが望ましい。
【００１４】
このような構成とすれば、先端砥粒層にて発生した切り粉は、加工作業中の当該工具の進行方向と逆方向に排出されるようになるため、切り粉が排出された段階でトラップすることができる。
【００１５】
一方、前記先端砥粒層の砥粒径を３５０μｍ〜８００μｍとし、前記外周砥粒層の砥粒径を３０μｍ〜２５０μｍとすることが望ましい。
【００１６】
このような構成とすれば、切り粉の排出性が良くなるため、加工面の面粗さが粗くなるのを防止することができる。なお、前記先端砥粒層の砥粒径が３５０μｍより小さくなると砥粒間に切り粉が堆積して加工能率が低下し、８００μｍより大きくなると前記周溝部で切り粉をトラップすることができなくなる傾向が生じる。また、外周砥粒層の砥粒径が３０μｍより小さくなると砥粒間に切り粉が堆積して加工面にスクラッチが発生し、２５０μｍより大きくなると、加工面が極端に粗くなる傾向が生じる。従って、先端砥粒層の砥粒径及び外周砥粒層の砥粒径はそれぞれ前記範囲内が好適である。
【００１７】
一方、前記台金の半径方向に対する前記先端砥粒層の先端面の傾斜角度を２０度〜６０度とすることが望ましい。
【００１８】
このような構成とすれば、切り屑の排出性が最も良くなるため、加工面の面粗さが粗くなるのを防止することができる。なお、前記傾斜角度が２０度〜６０度の範囲から外れると、切り屑の排出性が著しく悪化したり、加工能率が低下したりするため、前記範囲内が好適である。
【００１９】
また、前記テーパ部の砥粒層の砥粒径をＢとし、前記テーパ部において前記台金の軸心方向に隣り合う砥粒の前記台金の半径方向の変位量をａとしたとき、Ｂ≧３ａ＞０とすることが望ましい。
【００２０】
このような構成とすれば、砥粒の破砕によって発生するスクラッチを防止することができるため、穴明け加工面の品質向上に有効である。なお、３ａ＞Ｂとなると、穴明け加工中の砥粒への負荷が過大となって砥粒が破砕し、工具寿命が低下するので、前記範囲が好適である。
【００２１】
また、前記先端砥粒層及び前記外周砥粒層において格子状に配列された砥粒の粒径をＢとし、隣り合う砥粒の最短間隔をＡとしたとき、６Ｂ＞Ａ≧２Ｂとすることが望ましい。
【００２２】
このような構成とすれば、砥粒を強固に保持することができるので、工具寿命を延ばすことができ、また、砥粒の突き出し量を大きく確保することができるので、加工能率の向上に有効である。なお、２Ｂ＞Ａとなると切り粉の排出が悪くなって溶着が生じ、Ａ＞６Ｂとなると穴明け加工中の砥粒への負荷が過大となって砥粒が損傷して加工不能となるので、前記範囲が好適である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明により、加工面の面粗さが細かく、安定した連続加工を行うことができる穴明け工具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態である穴明け工具を示す一部切欠側面図である。
【図２】図１に示す穴明け工具の正面図である。
【図３】図１の矢線Ｓで示す領域の拡大図である。
【図４】図３の矢線Ｕ方向から見た図である。
【図５】図４のＷ−Ｗ線における部分断面図である。
【図６】図３の一部拡大図である。
【図７】図２の矢線Ｔで示す領域の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。図１〜図３に示すように、本実施形態の穴明け工具１は、基端側に底部１０ｂを有する有底円筒形状の台金１０の先端面１１、内周面１２及び外周面１３にそれぞれ格子状に配列された砥粒Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３をろう付けＰ（図５参照）で固着して形成された先端砥粒層２１，内周砥粒層２２及び外周砥粒層２３を有している。また、穴明け工具１０を回転駆動手段に取り付けるための円柱状の軸部１０ａが台金１０の基端側の底部１０ｂの軸心方向ＡＸに設けられている。
【００２６】
穴明け工具１０においては、先端砥粒層２１の砥粒Ｄ１の粒径Ｃを外周砥粒層２３の砥粒Ｄ３の粒径Ｂより大とし、先端砥粒層２１の先端面２１ｆを台金１０の内周から外周に向かうほど前方へ突出した状態に傾斜させている。このような構成としたことにより、穴明け工具１０は、穴明け加工中の切り粉の排出性が良く、穴明け加工面を細かく仕上げることができ、穴明け加工に伴って発生する切屑片が当該穴明け工具１からスムーズに離脱するので、安定した連続加工を行うことができる。
【００２７】
また、穴明け工具１の外周砥粒層２３の先端側には、台金１０の前方に近づくにつれて縮径したテーパ部２３ｔが設けられている。このようなテーパ部２３ｔを設けたことにより、穴明け工具１による穴明け加工中、砥粒Ｄ３の破砕によって被作物の加工面にスクラッチが発生するのを防止することができるため、穴明け加工面の品質向上に有効である。
【００２８】
さらに、穴明け工具１を構成する台金１０の外周面１３の先端部分（先端面１１寄りの部分）には、砥粒層の無い周溝部２４が全周に渡って設けられている。このような周溝部２４を設ければ、穴明け加工中に先端砥粒層２１で発生した切り粉をトラップすることができるため、外周砥粒層２３の部分に切り粉を巻き込んで加工面にスクラッチが発生するのを防止することができる。
【００２９】
また、穴明け工具１では、先端砥粒層２１の砥粒Ｄ１の粒径Ｃを３５０μｍ〜８００μｍとし、外周砥粒層２３の砥粒Ｄ３の粒径Ｂを３０μｍ〜２５０μｍとしている。このような粒径範囲としたことにより、穴明け加工中の切り粉の排出性が良くなるので、加工面の面粗さが粗くなるのを防止することができる。なお、内周砥粒層２２の砥粒Ｄ２の粒径については２５０μｍ〜５００μｍの範囲としている。
【００３０】
本実施形態の穴明け工具１において、図３に示すように、台金１０の半径方向１０ｒに対する先端砥粒層２１の先端面２１ｆの傾斜角度Ｒを３０度としたところ、切り屑の排出性が最良となり、加工面の面粗さが粗くなるのを防止することができた。なお、前述した傾斜角度Ｒは３０度に限定するものではないので、使用条件に応じて２０度〜６０度の範囲内で適切な角度に設定することができる。
【００３１】
図３，図６に示すように、外周砥粒層２３のテーパ部２３ｔの砥粒Ｄ３の砥粒径をＢとし、テーパ部２３ｔにおいて台金１０の軸心方向ＡＸ（図１参照）に隣り合う砥粒Ｄ３の台金１０の半径方向１０ｒの変位量をａとしたとき、Ｂ≧３ａ＞０の関係式が成り立つように配列されている。このような構成としたことにより、砥粒の破砕に起因して発生するスクラッチを防止することができるため、穴明け加工面の品質向上に有効である。
【００３２】
また、図４，図５に示すように、外周砥粒層２３において格子状に配列された砥粒Ｄ３の粒径をＢとし、隣り合う砥粒Ｄ３の最短間隔をＡとしたとき、６Ｂ＞Ａ≧２Ｂの関係式が成り立つように砥粒Ｄ３が配列されている。また、図３の矢線Ｖ方向から内周砥粒層２２を見たときの砥粒Ｄ２の配列も図４に示す配列状態となっている。このような配列状態とすれば、複数の砥粒Ｄ３が強固に保持されるので、工具寿命を延ばすことができる。また、図５に示すように、砥粒Ｄ３の突き出し量を比較的大きく設定することができるので、加工能率の向上にも有効である。
【００３３】
さらに、図６，図７に示すように、台金１０の先端面１１の先端砥粒層２１の砥粒Ｄ１については、軸心方向ＡＸ（図１参照）を中心とする、半径が段階的に異なる３つの仮想円Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３に沿って配列され、複数の砥粒Ｄ１はそれぞれ円周方向（台金１０の回転方向Ｘ）に等間隔に配置されている。また、仮想円Ｍ１，Ｍ３に沿って配置された砥粒Ｄ１の位相は互いに同じであるが、仮想円Ｍ１，Ｍ３の間に位置する仮想円Ｍ２に沿って配置された砥粒Ｄ１の位相は、仮想円Ｍ１，Ｍ３に沿って配置された砥粒Ｄ１の位相に対し円周方向に変位させている。本実施形態では前記変位の長さを、仮想円Ｍ２に沿って隣り合う砥粒Ｄ１の配置間隔の約半分に設定している。
【００３４】
先端砥粒層２１の砥粒Ｄ１を図７に示すように配置すれば、穴明け工具１（図１参照）を矢線Ｘ方向に回転させて穴明け加工を行っているとき、台金１０の先端面１１に被削材（図示せず）が当接しないので、加工能率が高まるという効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の穴明け工具は、炭素繊維強化プラスチックスなどの複合材料の穴明け加工用の工具として広く利用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  穴明け工具
１０  台金
１０ａ  軸部
１０ｂ  底部
１０ｒ  半径方向
１１  先端面
１２  内周面
１３  外周面
２１  先端砥粒層
２１ｆ  先端面
２２  内周砥粒層
２３  外周砥粒層
２３ｔ  テーパ部
２４  周溝部
ＡＸ  軸心方向
Ｂ，Ｃ  粒径
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３  砥粒
Ｐ  ろう付け
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３  仮想円
ａ，ｂ  変位量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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