(57)【要約】【課題】インストルメントパネルのインビジブルティアライン部においては、溝底の薄肉部が幅広となると表面の変形量が増加して質感が低下するため、底幅の狭い溝の加工が要求される。しかし、溝の切削加工において切削工具の折損を防止するためには切削工具外径を大きくして強度を確保しなければならず、溝底の幅を狭くすることが難しいという課題があった。【解決手段】シャンクの先端に外周刃部を備えた切削工具において、前記外周刃部が、外径が先端に向かって小さくなるテーパー形状の第１刃と、該第１刃の先端側に連続する、外径が先端に向かって小さくなるテーパー形状の第２刃から構成され、前記第１刃のテーパー角αが、前記第２刃のテーパー角βと異なることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャンクの先端に外周刃部を備えた切削工具において、
前記外周刃部が、外径が先端に向かって小さくなるテーパー形状の第１刃と、該第１刃の先端側に連続する、外径が先端に向かって小さくなるテーパー形状の第２刃から構成され、前記第１刃のテーパー角αが、前記第２刃のテーパー角βと異なることを特徴とする切削工具。
【請求項２】
前記第２刃の先端の外径寸法が、前記第１刃と前記第２刃の境界の外径寸法に対して６０％以上９８％未満の寸法に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
【請求項３】
前記第１刃のテーパー角αが、工具回転軸と、被加工材表面と工具回転軸との交点を通り被加工材表面に垂直な直線とのなす角θの２倍より大きな角度に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の切削工具。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか一項に記載の切削工具であって、車両の内装部品にティアラインを形成するためのエンドミルであることを特徴とする切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テーパー溝を切削加工するための切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、自動車のインストルメントパネルには、エアバッグをインストルメントパネルから膨れ出させるためのエアバッグ展開破断予定線（以下、「ティアライン」と記載する）が設けてある。ティアライン部には、エアバッグが膨張した際に破断して開口するように、切削加工等により溝が形成されている。
従来から、インストルメントパネル表面の質感向上を図るために、ティアライン部の溝を裏面から切削加工することがある。
そして、従来、バリ発生や切削屑残留を防止できるように、シャンク側にテーパー状の第１刃を備え、第１刃より先端側に工具回転軸に対して平行な第２刃を備えた切削工具が開発されている。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１５１１５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、前記形状の切削工具においては、溝底を加工する第２刃が工具回転軸と平行であるため、切削工具折損を防止するために外径をある程度大きくしなければならず、加工できる溝底の幅が広くなってしまう。したがって、図８に示すように、前記形状の切削工具をインストルメントパネル１００に適用してティアライン部１０１の溝１０１Ａを加工した場合、溝底１０１Ｂの薄肉部１０１Ｃが幅広（Ｗ２）となるため、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、外力が加わった際のティアライン部１０１の変形量が大きくなり、たとえば、表面のしわ１０１Ｄや凹み１０１Ｅなどが目立つようになってインストルメントパネル１００の質感が低下するという問題点があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、十分な切削性と強度を確保しつつ、底幅の狭い溝を安定して切削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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、シャンクの先端に外周刃部を備えた切削工具において、前記外周刃部が、外径が先端に向かって小さくなるテーパー形状の第１刃と、該第１刃の先端側に連続する、外径が先端に向かって小さくなるテーパー形状の第２刃から構成され、前記第１刃のテーパー角αが、前記第２刃のテーパー角βと異なることを特徴とする。
本発明では、溝底を加工する前記第２刃先端の外径が小さいため、底幅の狭い溝を加工することができる。また、前記第２刃のシャンク側の外径が大きいため、切削工具強度を確保して破損を防止できる。
さらに、本発明では、溝開口部を加工する前記第１刃のテーパー角αが、前記第２刃のテーパー角βと異なっている。そして、前記αが前記βより大きい場合には、溝開口部における被加工材の肉厚が確保されるため、被加工材ティアライン部の変形領域を溝底の薄肉部に限定することができる。
したがって、本発明に係る切削工具により被加工材にティアライン部の溝を加工した場合、外力が加わった際のティアライン部の変形量を小さくすることができ、表面の質感を向上させることができる。
また、本発明では、被加工材の溝開口部は、外径が大きく剛性が高い前記第１刃で切削されるため、溝開口部における切削工具のたわみが小さくなる。さらに、前記第１刃は外径が先端に向かって小さくなるテーパー形状であるため、溝開口部の角部の角度は鈍角となる。したがって、溝開口部の切削性が向上し、バリを防止することができる。
【０００６】
また、本発明は、前記第２刃の先端の外径寸法が、前記第１刃と前記第２刃の境界の外径寸法に対して６０％以上９８％未満の寸法に設定されていることを特徴とする。
本発明では、前記第２刃の先端の外径寸法が、前記第１刃と前記第２刃の境界の外径寸法に対して９８％未満に設定されているため、第１刃より先端側に工具回転軸に対して平行な第２刃を備えた従来の切削工具で加工された溝よりも、溝底の幅が狭くなる。これにより、外力が加わった際のティアライン部の変形量を小さくすることができ、表面の質感を向上することができる。
また、本発明では、前記第２刃の先端の外径寸法が、前記第１刃と前記第２刃の境界の外径寸法に対して６０％以上に設定されているため、前記第２刃は、溝底の切削抵抗および溝奥側壁部の切削抵抗に対抗できる十分な切削工具強度を持つことになる。これにより、溝の切削加工における切削工具の破損を防止することができる。
【０００７】
また、本発明は、前記第１刃のテーパー角αが、工具回転軸と、被加工材表面と工具回転軸との交点を通り被加工材表面に垂直な直線とのなす角θの２倍より大きな角度に設定されていることを特徴とする。
本発明では、前記第１刃のテーパー角αが、工具回転軸と、被加工材表面と工具回転軸との交点を通り被加工材表面に垂直な直線とのなす角θの２倍より大きな角度に設定されているため、工具回転軸が被加工材表面と垂直でない場合においても、溝開口部の角部の角度が鈍角となる。これにより、溝開口部の切削性を良好としてバリを防止することができる。
【０００８】
本発明では、加工溝の底面が平面となる。これにより、光や音による形状計測においてハレーションが発生せず、例えばレーザー変位計を用いて容易に溝の深さ寸法を計測することができる。また、本発明の切削工具による溝加工の後に、超音波カッター等により、さらに溝の追加工を行う場合、溝幅方向への工具刃先のずれを防止できるため、追加工が容易となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、十分な切削性と強度を確保しつつ、底幅の狭い溝を安定して切削できる切削工具を実現できる。そして、本発明に係る切削工具を用いて被加工材にティアライン部の溝を加工した場合、被加工材に外力が加わった際のティアライン部の変形量を小さくすることができ、被加工材表面の質感を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】自動車の車室前方の斜視図である。
【図２】図１におけるインストルメントパネルのＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】本発明の一実施形態における切削加工装置の側面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るエンドミルの正面図である。
【図５】図３の要部断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るエンドミルの先端部拡大図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るエンドミルにより加工された被加工材溝部の断面形状を示す断面図である。
【図８】従来のエンドミルにより加工された被加工材溝部の断面形状を示す断面図である。
【図９】インストルメントパネルのティアライン部に生じた変形を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。この実施形態では、本発明が適用された切削工具の一態様として自動車のインストルメントパネルにティアライン溝を形成するエンドミルを例示するが、本発明は、これに限定されるものではない。
図１は、自動車の車室前方の斜視図である。
車室前方において、助手席側のエアバッグ装置１は、インストルメントパネル２の内部に収納されている。また、インストルメントパネル２のエアバッグ装置１収納部には、ティアライン３が設けられている。
ティアライン３は、インストルメントパネル２に線状に形成された脆弱部であり、エアバッグが膨張した際に破断して、この破断部は、エアバッグがインストルメントパネル２から膨れ出るための開口部となる。
図２は、図１におけるインストルメントパネル２のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
インストルメントパネル２の外観を向上させるため、ティアライン３を構成する溝６の加工は裏面５から施されている。
【００１２】
図３は、本実施の形態に係る切削加工装置７の側面図である。
切削加工装置７は、鉛直方向にのびるＺ軸ガイドレール８と、Ｚ軸ガイドレール８に沿って移動可能な加工ブロック９と、加工ブロック９に設けられ回転自在な主軸１０と、主軸１０に保持されたエンドミル１１と、基台１２と、基台１２上に設けられＸ軸方向にのびるＸ軸ガイドレール１３と、Ｘ軸ガイドレール１３に沿って移動可能なＸ軸テーブル１４と、Ｘ軸テーブル１４上に設けられＹ軸方向にのびるＹ軸ガイドレール１５と、Ｙ軸ガイドレール１５に沿って移動可能なＹ軸テーブル１６と、Ｙ軸テーブル１６上に設けられ被加工材を支持するワーク支持冶具１７と、を備える。
そして、切削加工装置７により、インストルメントパネル２の裏面５にティアライン３を構成する溝６を加工する際には、主軸１０によりエンドミル１１を回転させながら、Ｘ軸テーブル１４、Ｙ軸テーブル１６、加工ブロック９をそれぞれ移動させて、エンドミル１１とインストルメントパネル２の相対位置を調整し、被加工材であるインストルメントパネル２に対して溝６を切削する。
【００１３】
図４は、本実施の形態に係るエンドミル１１の正面図である。
本実施の形態に係るエンドミル１１は、シャンク１８を有し、シャンク１８の先端には外周刃部２０を備えている。外周刃部２０は、外径が先端に向かって小さくなるテーパー形状の、シャンク１８側の第１刃２１と、第１刃２１の先端に連続して形成される、外径が先端に向かって小さくなるテーパー形状の第２刃２２から構成され、第１刃２１のテーパー角αは、第２刃２２のテーパー角βと異なる角度に設定されている。また、本実施の形態では、テーパー角αは、テーパー角βよりも大きく設定されている。
第１刃２１、第２刃２２の外径は、どちらも先端側からシャンク側に向かって漸次増大しており、従来のように外周刃が工具回転軸と平行に設けられている切削工具（特許文献１）と比べた場合、後述するように、切削工具強度や剛性が高く、第２刃２２の先端１９の外径を小さくしても十分な切削工具強度を確保することができ、安定した切削が可能である。
【００１４】
また、第２刃２２の工具回転軸２３方向の長さ寸法Ｌは、被加工材に加工される溝６の深さ寸法Ｄ（図７参照）より小さく設定されている。そのため、切削加工時には溝開口部２８（図７参照）は外径の大きな第１刃２１で加工され、溝奥側壁部２９及び溝底３０（図７参照）は第２刃２２で加工される。
第１刃２１で溝開口部２８を加工するため、溝開口部２８における切削性が向上し、バリを防止することができる。また、第２刃２２は寸法Ｌを短くできるため、第２刃２２の剛性を確保することができる。
【００１５】
また、本実施の形態に係るエンドミル１１においては、第２刃２２の先端１９の外径寸法Ｃが、第１刃２１と第２刃２２の境界の外径寸法Ｂに対して６０％以上９８％未満の寸法に設定されている。
本発明者らは、第２刃２２の先端１９の外径寸法Ｃの大きさを種々変化させて、インストルメントパネル２に溝加工を施す加工試験を試みた。また、シャンク側にテーパー状の第１刃を備え、第１刃より先端側に工具回転軸に対して平行な第２刃を備えた切削工具（特許文献１）を準備し、この準備した比較工具を使用した加工試験も試みた。ここで、外径寸法Ｂは比較工具の第２刃の径と同寸法とした。その結果、外径寸法Ｃを外径寸法Ｂの９８％以上とした工具では、比較工具と同様に、インストルメントパネル２の表面４に、たとえば図９に示すようなしわ、または凹みが顕在化した。これと反対に、外径寸法Ｃを外径寸法Ｂの９８％未満とした工具では、インストルメントパネル２の表面４に、ほとんど図９に示すようなしわ、または凹みが顕在化せず、ひずみが目立たなくなってインストルメントパネル２の表面４の質感を向上できた。
また、外径寸法Ｃを外径寸法Ｂの６０％未満の寸法に設定した場合は、第２刃２２の外径が小さくなるため強度が低く折損しやすいことが判明した。
なお、厚さ３ｍｍのインストルメントパネル２にティアライン３を構成する溝６を切削加工する際には、エンドミル１１の外径寸法Ｃを０．６ｍｍ以上０．９８ｍｍ未満、外径寸法Ｂを１ｍｍ、シャンク１８の外径を４ｍｍ、ねじれ角を２０°とすると、エンドミル１１の破損なく切削加工でき、変形領域の幅Ｗ１が狭くなって外観が向上した。
【００１６】
図５は、図３の要部断面図である。
インストルメントパネル２は、一般に曲率をもつパネル部品であるため、工具回転軸２３の方向が一定である切削加工装置７を用いて加工を行う際、位置によっては工具回転軸２３と被加工材表面２４が垂直とならず、工具回転軸２３と、工具回転軸２３と被加工材表面２４との交点２５を通り被加工材表面２４に垂直な直線２６とのなす角θ、すなわち被加工材表面２４の傾斜角が発生する。
この場合、被加工材における溝開口部の角部２７ａ、２７ｂの角度をそれぞれφａ、φｂとすると、角度φａ、φｂは、前記角度θおよび前記した第１刃２１のテーパー角αを用いて、以下の式（１）、（２）で表される。
φａ＝９０＋α／２−θ・・・（１）
φｂ＝９０＋α／２＋θ・・・（２）
ところで、本実施の形態では、第１刃２１のテーパー角αは、前記角度θの２倍より大きな角度に設定されている。
したがって、工具回転軸２３と被加工材表面２４が垂直でなく、前記角度θが発生した場合であっても、溝開口部の角部２７ａ、２７ｂの角度φａ、φｂは鈍角となり、切削性を良好としてバリを防止することができる。
なお、インストルメントパネル２の被加工面の傾斜角は最大３０°程度であるため、上述したような切削加工装置７を用いてティアライン３を構成する溝６を切削加工する場合、上記角度αを６０°程度とするとよい。
【００１７】
また、本実施の形態に係るエンドミル１１においては、図４及び図６に示すように第２刃２２の先端１９は平面である。
このため、図７に示すように溝６の溝底３０が平面となり、光による形状計測においてハレーションは発生せず、例えばレーザー変位計を用いて容易に溝６の深さ寸法Ｄを計測することができる。
また、本実施の形態に係るエンドミル１１により、インストルメントパネル２に溝６を切削加工した後に、超音波カッター等により、さらに溝の追加工を行う場合、溝底３０が斜面となっていないため溝幅方向への工具刃先のずれを防止でき、追加工が容易となる。
第２刃２２の先端１９は平面に限定されず、先端に所定角度（例えば角度３°）のすきま角を持つ凹所があってもよく、あるいは、先端が球状に凸であってもよい。ここで、先端１９が球状に凸であれば、インストルメントパネル２の外観品質が向上し、先端１９にすきま角を持つ凹所があれば、例えば、超音波カッターによるインストルメントパネル２の溝６の溝底３０の二次加工（追加工）が容易となる。
インストルメントパネル２の溝６の溝底３０は、適宜の幅（例えば、図４の第２刃２２の先端１９の外径寸法Ｃ）を備えて溝加工されていればよく、すなわち、溝６の溝底３０が平坦に近ければよい。平坦に近ければ、レーザー変位計による溝深さの測定、および超音波カッターによる溝底３０の二次加工（追加工）が可能となるからである。
【００１８】
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
【００１９】
上述した実施形態には、被加工材として自動車のインストルメントパネルを例示したが、自動車のハンドル部材や、自動二輪車のシート前方の部材などにも適用できる。この場合も、工具折損を防止して底幅の狭い溝を加工できるため、部材の外観を向上できる。
【００２０】
また、上述した実施形態には、被加工材の材質として樹脂を例示したが、被加工材の材質は金属やガラスなど多種多様な材質であっても良い。
【００２１】
また、上述した実施形態には、エンドミル１１とインストルメントパネル２の相対位置を調整する機構として、Ｘ軸方向に移動可能なＸ軸テーブル１４とＹ軸方向に移動可能なＹ軸テーブル１６とＺ軸方向に移動可能な加工ブロック９とを備えた機構を例示したが、別途回転軸を備えたり、多関節ロボットを備えたりして、エンドミル１１とインストルメントパネル２の相対位置および姿勢を自由に制御できる機構であってもよい。
本実施形態に係るエンドミル１１において、第２刃２２の先端１９は平面であるため、エンドミル１１とインストルメントパネル２の相対位置と姿勢を制御して、工具回転軸２３を被加工材表面２４に対して垂直に保った場合、任意の位置において被加工材表面２４と溝底３０が平行となる。
したがって、溝底３０におけるインストルメントパネル２の板厚の計測が容易となる。また、前述した追加工の際に工具刃先が溝幅方向にずれても、残厚が等しくなるため追加工作業が容易となる。
【符号の説明】
【００２２】
２  インストルメントパネル
３  ティアライン
６  溝
１８  シャンク
１９  工具先端（第２刃の先端）
２０  外周刃部
２１  第１刃
２２  第２刃
２３  工具回転軸
２４  被加工材表面
２５  工具回転軸と被加工材表面との交点
２６  工具回転軸と被加工材表面との交点を通り被加工材表面に垂直な直線
Ｂ  第１刃と第２刃の境界の外径寸法
Ｃ  第２刃先端の外径寸法
Ｌ  第２刃の工具回転軸方向の長さ寸法
Ｄ  被加工材に加工される溝の深さ寸法
α  第１刃のテーパー角
β  第２刃のテーパー角
θ  工具回転軸と、工具回転軸と被加工材表面との交点を通り被加工材表面に垂直な直線とのなす角
【図１】
2011177853.tif 000003
【図２】
2011177853.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
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