(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被削材１に予め貫通して設けられた下穴２を修正するのに使用する下穴修正工具であって、円柱状になった工具本体１０の先端外周部に所要幅ｄの切刃１３が複数設けられると共に、各切刃１３における工具本体１０の回転方向前方側に工具本体１０の中心側から外周側に向けて傾斜した切り屑ポケット１２がこの工具本体１０の先端部にだけ設けられてなり、工具本体１０の中心軸と直交する面と上記の傾斜した切り屑ポケット１２の底面１２ａとのなす角度θ１が、工具本体１０の中心軸と直交する面と上記の切刃１３とのなす角度θ２よりも小さくなるようにしたことを特徴とする下穴修正工具。
【請求項２】
請求項１に記載した下穴修正工具において、切刃１３が設けられた工具本体１０の先端部から後方に向かって、工具本体１０の径Ｄが収縮した収縮部１４を設けたことを特徴とする下穴修正工具。
【請求項３】
請求項２に記載した下穴修正工具において、上記の収縮部１４に工具本体１０の軸心側に凹んだ凹部１５を設けたことを特徴とする下穴修正工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被削材に予め貫通して設けられた下穴を修正するのに使用する下穴修正工具に係り、特に、高硬度材料で構成された被削材に設けられた下穴が歪んでいる場合等においても、この下穴を真っすぐに修正できるようにした点に特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来において、鉄鋼材料を熱処理してその硬度を高めた高硬度材料からなる被削材に貫通したネジ穴を設けるにあたっては様々な方法が用いられていた。
【０００３】
そして、第１の方法においては、熱処理前の硬度の低い状態の被削材に貫通した下穴を設けると共にこの下穴にタップを用いてネジ切り加工を行い、その後、この被削材を熱処理して硬度を高めるようにしており、また第２の方法においては、熱処理前の硬度の低い状態の被削材に貫通した下穴を設けた後、この被削材を熱処理してその硬度を高め、その後、上記のように設けた下穴にタップを用いてネジ切り加工を行うようにしており、また第３の方法においては、熱処理して硬度を高めた被削材に対して貫通した下穴を設けた後、この下穴にタップを用いてネジ切り加工を行うようにしていた。
【０００４】
ここで、上記の第１の方法においては、熱処理前の硬度の低い状態の被削材にネジ穴を設けた後、この被削材を熱処理するため、この熱処理により被削材に設けたネジ穴が変形してしまい、このネジ穴にネジがうまく入らなくなるという問題があった。
【０００５】
また、上記の第２の方法においては、熱処理前の硬度の低い状態の被削材に下穴を設けた後、この被削材を熱処理するため、この熱処理により被削材に設けた下穴が変形してしまい、この下穴に対してタップを用いてネジ切り加工を行う場合に、タップが折れたりするという問題があり、また下穴を設けた被削材を熱処理するため、この被削材を装置から取り外し、熱処理後に、再度この被削材を装置にセットし直さなければならず、作業が面倒になるという問題もあった。
【０００６】
このため、高硬度材料からなる被削材にネジ穴を設ける方法としては、上記の第３の方法が好ましいと考えられている。
【０００７】
しかし、上記の第３の方法に示すように、熱処理して硬度を高めた被削材に貫通した下穴を設ける場合において、この被削材の形状が平坦な板状でなくて、例えば、図１に示すように、被削材１の下面１ａが傾斜した状態になっている場合において、この被削材１にドリル等の穴あけ工具を用いて下穴２を設けると、この被削材１の硬度が高いために、穴あけ工具が厚みの薄い方向に逃げてしまい、被削材１に設けられた下穴２が傾斜して歪むという問題があった。
【０００８】
そして、このように歪んだ下穴２に対してタップを用いてネジ切り加工を行うようにした場合、タップが折れるという問題が生じた。
【０００９】
ここで、ドリル等の穴あけ工具によって被削材１に予め設けられた下穴２の周囲を切削して仕上げるにあたり、従来においては、一般にリーマ等の仕上工具が用いられていた。
【００１０】
しかし、リーマ等の仕上工具の場合、切り屑を排出させる切り屑排出溝が周方向に所要間隔を介して長く設けられており、このため、この仕上工具の剛性が低くなり、上記のように硬度が高い被削材１に設けられた下穴２の周囲を切削する場合、この仕上工具が上記のように歪んだ下穴２に沿って曲がってしまい、真っすぐな下穴２を設けることができなくなったり、この仕上工具が曲がって折れするという問題があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、被削材に予め貫通して設けられた下穴が歪んだ場合における上記のような問題を解決することを課題とするものであり、特に、高硬度材料で構成された被削材に設けられた下穴が歪んでいる場合においても、この下穴を真っすぐに修正できるようにすることを課題とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明における下穴修正工具においては、被削材１に予め貫通して設けられた下穴２を修正する場合における上記のような課題を解決するため、円柱状になった工具本体１０の先端外周部に所要幅ｄの切刃１３を複数設けると共に、各切刃１３における工具本体１０の回転方向前方側に工具本体１０の中心側から外周側に向けて傾斜した切り屑ポケット１２をこの工具本体１０の先端部にだけ設け、工具本体１０の中心軸と直交する面と上記の傾斜した切り屑ポケット１２の底面１２ａとのなす角度θ１が、工具本体１０の中心軸と直交する面と上記の切刃１３とのなす角度θ２よりも小さくなるようにしたのである。
【００１３】
そして、この発明における下穴修正工具のように、工具本体１０の先端部にだけ切り屑ポケット１２を設けると、切り屑を排出させる長い溝が多く設けられたリーマに比べて、工具本体１０の剛性が高くなる。
【００１４】
そして、この発明における下穴修正工具により被削材１に予め貫通して設けられた下穴２を修正する場合、工具本体１０の先端外周部に設けられた各切刃１３によって下穴２の周囲が切削されると共に、上記のように工具本体１０の剛性が高いため、高硬度材料からなる被削材１に予め設けられた下穴２が歪んでいる場合においても、この工具本体１０が下穴２に沿って曲がるのが抑制され、歪んだ下穴２が真っすぐに修正されるようになる。
【００１５】
また、この発明の下穴修正工具においては、上記のように工具本体１０の中心軸と直交する面と上記の傾斜した切り屑ポケット１２の底面１２ａとのなす角度θ１が、工具本体１０の中心軸と直交する面と上記の切刃１３とのなす角度θ２よりも小さくなるようにしているため、切刃１３によって切削された切り屑が上記の切り屑ポケット１２の底面１２ａにあたると、この切り屑が工具本体１０の先端側に押し出され、貫通して設けられた下穴２を通して外部に排出されるようになる。このため、工具本体１０の先端部における切り屑ポケット１２を大きくしなくても切り屑が詰まるということがなく、下穴修正工具の剛性を高めることができる。
【００１６】
また、この発明における下穴修正工具において、請求項２に示すように、面取り部１１が設けられた工具本体１０の先端部から後方に向かって、工具本体１０径Ｄが収縮した収縮部１４を設けると、この下穴修正工具により被削材１に予め貫通して設けられた下穴２を修正する場合に、工具本体１０が僅かに振れたとしても、切刃１３によって切削された下穴２の周囲が切刃１３より後部側における工具本体１０の外周部によって擦られて、この下穴２の周囲が硬化するのが防止され、下穴２に対してタップを用いてネジ切り加工を行う場合に、下穴２の周囲が硬くなりずぎてタップが折れるのが防止されるようになる。
【００１７】
また、請求項３に示すように、上記の収縮部１４に工具本体１０の軸心側に凹んだ凹部１５を設けると、工具本体１０の径が大きい下穴修正工具を用いて下穴２を修正する場合においても、切刃１３によって切削された下穴２の周囲が、面取り部１１より後部側における工具本体１０の外周部に擦られて硬化するのが防止されるようになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態に係る下穴修正工具を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００１９】
この実施形態における下穴修正工具においては、図２及び図３に示すように、円柱状になった工具本体１０の先端外周部に工具本体１０の中心に対して対称になるように２つの面取りを行うと共に、２つの面取り部分における工具本体１０の回転方向前方側にれぞれ工具本体１０の中心側から外周側に向けて傾斜した切り屑ポケット１２を設け、所要幅ｄの切刃１３を工具本体１０の中心に対して対称になるように２つ設けると共に、この２つの切刃１３より工具本体１０の回転方向後方側にそれぞれ２つの逃げ面１１ａ，１１ｂを連続して形成するようにしている。
【００２０】
ここで、この実施形態における下穴修正工具において、上記のように工具本体１０の先端外周部に２つの切刃１３を設けると共に、この２つの切刃１３より工具本体１０の回転方向前方側にそれぞれ工具本体１０の中心側から外周側に向けて傾斜した切り屑ポケット１２を設けるにあたり、工具本体１０の中心軸と直交する面と上記の傾斜した切り屑ポケット１２の底面１２ａとのなす角度θ１が、工具本体１０の中心軸と直交する面と上記の切刃１３とのなす角度θ２よりも小さくなるようにしている。
【００２１】
また、この実施形態の下穴修正工具においては、上記の各切刃１３が設けられた工具本体１０の先端部から後方に向かって、工具本体１０の中心軸と適当な角度αをなすようにしてテーパー状に工具本体１０の径Ｄが収縮した収縮部１４を設けている。
【００２２】
そして、この実施形態の下穴修正工具を用いて、図１に示すように、下面１ａが傾斜した状態になった被削材１に設けられた歪んだ下穴２を修正するにあたっては、工具本体１０を回転させて、その先端外周部における各切刃１３により下穴２の周囲を切削しながら、この工具本体１０を上記の下穴２に押し込むようにする。
【００２３】
このようにすると、上記の各切刃１３により切削された切り屑は切り屑ポケット１２の底面１２ａにあたって工具本体１０の先端側に押し出され、貫通して設けられた下穴２を通して外部に排出されるようになると共に、この工具本体１０においては、その先端部に切り屑ポケット１２が設けられているだけであり、リーマのように切り屑を排出させる長い溝が形成されていないため、この工具本体１０のの剛性が高く、下穴２が変形している場合においても、この工具本体１０が下穴２に沿って変形するのが抑制され、真っすぐな下穴２が得られるようになる。
【００２４】
また、この実施形態の下穴修正工具においては、上記のように各切刃１３が設けられた工具本体１０の先端部から後方に向かってテーパ状に収縮した収縮部１４を設けているため、工具本体１０が僅かに振れたとしても、切刃１３によって切削された下穴２の周囲が、この切刃１３より後部側における工具本体１０の外周部によって擦られるのが抑制されて、この下穴２の周囲が硬化するということもない。
【００２５】
なお、この実施形態の下穴修正工具においては、工具本体１０の先端部から後方に向かってテーパ状に収縮した収縮部１４を設けるようにしただけであるが、図４に示すように、上記の収縮部１４に工具本体１０の軸心側に凹んだ凹部１５を設けると、この工具本体１０の径Ｄが大きくなった場合においても、切刃１３によって切削された下穴２の周囲が、この切刃１３より後部側における工具本体１０の外周部によって擦られるのが抑制されて、この下穴２の周囲が硬化するということがなくなる。
【００２６】
次に、この発明の具体的な実施例の下穴修正工具を用いて、被削材１に設けられた歪んだ下穴２を修正する場合について説明すると共に、このように実施例の下穴修正工具により被削材１に設けられた歪んだ下穴２を修正した場合、この下穴２にタップを用いてネジ切り加工を行う場合に、タップが折れるのが防止されることを比較例を挙げて明らかにする。
【００２７】
ここで、下穴２を設ける被削材１としては、ＳＣＭ４４０の鋼材を９００℃で４５分間油焼き入れした後、５２０℃で８０分間焼き戻しし、ロックウェル硬さＣスケール（ＨＲＣ）が４０〜４５になった高硬度材料で構成され、前記の図１に示すように、この被削材１の下面１ａが水平面に対して６０°傾斜したものを用いた。
【００２８】
（実施例１及び比較例１）
ここで、上記の被削材１に対して下穴２を設けるにあたっては、直径が２．１ｍｍのハイスドリルを用い、切削速度を１２ｍ／ｍｉｎ、送りを０．０２２ｍｍ／ｒｅｖにし、上記の被削材１に対して穴の短い部分の長さが１０ｍｍになった下穴２を設けた。
【００２９】
ここで、このようにして下穴２を設けた場合、この下穴２の曲がりが０．１〜０．１５ｍｍの範囲であり、またこの下穴２の貫通部分近傍における面粗度を、算述平均粗さＲａで求めると、１２．５〜６．３μｍＲａの範囲であった。
【００３０】
そして、実施例１においては、超硬合金で構成され、径Ｄが２．１５ｍｍ、切刃１３の幅ｄが０．２ｍｍ、工具本体１０の中心軸と直交する面と上記の傾斜した切り屑ポケット１２の底面１２ａとのなす角度θ１が２５°、工具本体１０の中心軸と直交する面と切刃１３とのなす角度θ２が４５°、収縮部１４が工具本体１０の中心軸となす角度αが１°、逃げ面１１ａの逃げ角が１０°になった上記の図２及び図３に示す下穴修正工具を用い、切削速度を３０ｍ／ｍｉｎ、送りを０．０１５ｍｍ／ｒｅｖにして、被削材１に設けられた上記の下穴２の修正を行った。
【００３１】
この結果、被削材１に設けられた下穴２が真っすぐに貫通されるようになり、また下穴２の貫通部分近傍における面粗度は約１．６μｍＲａになっていた。
【００３２】
そして、このように実施例１の下穴修正工具を用いて被削材１に設けられた下穴２を修正した後、この下穴２に対してＭ２のタップを用い、回転数１００ｒｐｍでネジ切り加工を行う一方、比較例１においては、被削材１に設けられた下穴２を修正することなく、そのままその下穴２に対してＭ２のタップを用い、回転数１００ｒｐｍでネジ切り加工を行った。
【００３３】
この結果、被削材１に設けられた下穴２を修正することなく、そのままネジ切り加工を行った比較例１の場合には、３０〜３４回のネジ切り加工を行った時点でタップが破損した。これに対して、上記の実施例１の下穴修正工具を用いて被削材１に設けられた下穴２を修正した場合には、タップが破損するまでに１８０〜２００回のネジ切り加工が行えた。
【００３４】
（実施例２，３及び比較例２）
実施例２，３及び比較例２においては、上記の被削材１に対して下穴２を設けるにあたり、直径が４．３ｍｍのハイスドリルを用い、切削速度を１２ｍ／ｍｉｎ、送りを０．０４５ｍｍ／ｒｅｖにして、上記の被削材１に穴の短い部分の長さが１５ｍｍになった下穴２を設けた。
【００３５】
ここで、このようにして下穴２を設けた場合、この下穴２の曲がりが０．１〜０．１５ｍｍの範囲であり、またこの下穴２の貫通部分近傍における面粗度を、算述平均粗さＲａで求めると、１２．５〜６．３μｍＲａの範囲であった。
【００３６】
そして、実施例２においては、超硬合金で構成され、直径Ｄが４．３５ｍｍ、切刃１３の幅ｄが０．５ｍｍ、工具本体１０の中心軸と直交する面と上記の傾斜した切り屑ポケット１２の底面１２ａとのなす角度θ１が２５°、工具本体１０の中心軸と直交する面と切刃１３とのなす角度θ２が４５°、収縮部１４が工具本体１０の中心軸となす角度αが１°、逃げ面１１ａの逃げ角が１０°になった上記の図２及び図３に示す下穴修正工具を用い、切削速度を３０ｍ／ｍｉｎ、送りを０．０３ｍｍ／ｒｅｖにして、被削材１に設けられた上記の下穴２の修正を行った。
【００３７】
この結果、被削材１に設けられた下穴２が真っすぐに貫通されるようになると共に、この下穴２の貫通部分近傍における面粗度は約１．６μｍＲａになっていた。但し、この場合、下穴２の周囲が工具本体１０の外周部により擦られて硬化していた。
【００３８】
また、実施例３においては、上記の実施例２において用いた下穴修正工具における収縮部１４に、図４に示すように工具本体１０の軸心側に凹んだ凹部１５を設けた下穴修正工具を用い、それ以外は、上記の実施例２と同様にして、被削材１に設けられた下穴２の修正を行った。
【００３９】
この結果、被削材１に設けられた下穴２が真っすぐに貫通されるようになると共に、下穴２の貫通部分近傍における面粗度は約１．６μｍＲａになっており、また、この下穴２の周囲が工具本体１０の外周部により擦られて硬化するということもなかった。
【００４０】
そして、上記のように実施例２，３の下穴修正工具を用いて、被削材１に設けられた下穴２を修正した後、各下穴２に対してそれぞれＭ５のタップを用い、回転数１００ｒｐｍでネジ切り加工を行う一方、比較例２においては、被削材１に設けられた下穴２を修正することなく、そのままその下穴２に対してＭ５のタップを用い、回転数１００ｒｐｍでネジ切り加工を行った。
【００４１】
この結果、被削材１に設けられた下穴２を修正することなく、そのままネジ切り加工を行った比較例２の場合には、３０〜３４回のネジ切り加工を行った時点でタップが破損した。これに対して、上記の実施例２の下穴修正工具を用いて被削材１に設けられた下穴２を修正した場合には、タップが破損するまでに７０〜８０回のネジ切り加工が行え、また上記の実施例３の下穴修正工具を用いて被削材１に設けられた下穴２を修正した場合には、タップが破損するまでに２００〜２４０回のネジ切り加工が行えた。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明に係る下穴修正工具を用いて被削材に予め貫通して設けられた下穴を修正するようにした場合、この下穴修正工具の剛性が高くなり、高硬度材料からなる被削材に予め設けられた下穴が歪んでいる場合にも、この下穴が修正されて、真っすぐな下穴が得られるようになった。
【００４３】
この結果、高硬度材料からなる被削材に予め設けられた下穴が歪んでいる場合にも、下穴が修正されて真っすぐになり、この下穴に対してタップを用いてネジ切り加工を行う場合に、タップが簡単に折れるのが防止されるようになった。
【００４４】
また、この発明の下穴修正工具においては、工具本体の中心軸と直交する面と傾斜した切り屑ポケットの底面とのなす角度θ１が、工具本体の中心軸と直交する面と切刃とのなす角度θ２よりも小さくなるようにしたため、切刃によって切削された切り屑が切り屑ポケットの底面にあたると、この切り屑が工具本体の先端側に押し出され、貫通して設けられた下穴を通して外部に排出されるようになった。
【００４５】
この結果、この発明の下穴修正工具においては、工具本体の先端部における切り屑ポケットを大きくしなくても切り屑が詰まるということがなく、下穴修正工具の剛性を高めることができた。
【００４６】
また、この発明における下穴修正工具において、切刃が設けられた工具本体の先端部から後方に向かって径の収縮した収縮部を設けると、この下穴修正工具により被削材に予め貫通して設けられた下穴を修正する場合に、下穴の周囲が切刃より後部側における工具本体の外周部により擦られて硬化するのが防止され、下穴に対してタップを用いてネジ切り加工を行う場合に、タップが折れるのがより一層防止されるようになった。
【００４７】
さらに、この発明における下穴修正工具において、上記の収縮部に工具本体の軸心側に凹んだ凹部を設けると、工具本体の径が大きい下穴修正工具を用いて下穴を修正する場合においても、下穴の周囲が面取り部より後部側における工具本体の外周部により擦られて硬化するのが防止されるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】下面が傾斜した被削材に下穴を設けた際に、この下穴が傾斜して歪んだ状態を示した断面説明図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る下穴修正工具の部分側面図である。
【図３】同実施形態に係る下穴修正工具の正面図である。
【図４】同実施形態に係る下穴修正工具において、面取り部が設けられた工具本体の先端部から後方に向かって工具本体の径が収縮した収縮部に工具本体の軸心側に凹んだ凹部を設けた下穴修正工具の変更例の部分側面図である。
【符号の説明】
１  被削材
２  下穴
１０  工具本体
１２  切り屑ポケット
１２ａ  切り屑ポケットの底面
１３  切刃
１４  収縮部
１５  凹部
θ１  工具本体の中心軸と直交する面と切り屑ポケットの底面とのなす角度
θ２  工具本体の中心軸と直交する面と切刃とのなす角度
ｄ  切刃の幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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