(57)【要約】【課題】  後退時にリターンマークが発生することを防止できると共に、作業効率が低下することなく戻すこと。【解決手段】  シャンク部１１が後退するとき、切刃１８をシャンク部１１の先端外周Ａより内方にずらすずらし機構３０を備える。ずらし機構３０は、シャンク部１１にチップ１７の背面に向け開口して形成された流体路３１と、流体路３１に所定圧の油圧を供給する供給部としての切替器３２とを有している。流体路３１は、シャンク部１１内において上流部３１ａが中継部２２と接続され、下流部３１ｂがカートリッジ１５上のチップ１７と対応する背面に向けて開口される。切替器３２は、中継部２２において、流体圧の差に基づいて流体路３１とクーラント路２１との流路を選択的に切替え開閉するスプール３３を有している。【選択図】  図４
2005305601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転するシャンク部の先端部に、芯下がり状態で配置された切刃を有するスローアウェイチップが着脱自在に装着され、
穿孔時、被削材に対し前記シャンク部が軸線回りに回転しながら前進して前記切刃により所望精度の孔を形成する一方、前記穿孔が終了した時点で、前記シャンク部を前記軸線回りに回転しながら後退させるボーリングバーの加工方法であって、
前記シャンク部の後退に際し、前記シャンク部の先端外周より内方に前記切刃をずらす工程を有することを特徴とするボーリングバーの加工方法。
【請求項２】
請求項１記載のボーリングバーの加工方法において、
前記ずらし工程は、前記後退に際し、前記スローアウェイチップの背面を押圧する油圧により、前記切刃を前記シャンク部の先端外周より内方にずらすことを特徴とするボーリングバーの加工方法。
【請求項３】
軸線回りに回転するシャンク部と、該シャンク部の先端部に、回転方向後方となる芯下がり状態で配置される切刃が着脱自在に装着されたスローアウェイチップとを備えてなり、
穿孔時、被削材に対し前記シャンク部を軸線回りに回転しながら前進して前記切刃により所望精度の孔を形成する一方、前記穿孔が終了した時点で、前記シャンク部が後退するボーリングバーであって、
前記シャンク部が後退するとき、前記シャンク部の先端外周より内方に前記切刃をずらすずらし機構を備えることを特徴とするボーリングバー。
【請求項４】
請求項３記載のボーリングバーにおいて、
前記ずらし機構は、前記シャンク部に前記スローアウェイチップの背面に向け開口して形成された流体路と、前記後退時、前記流体路に所定圧の流体を供給する供給部とを有することを特徴とするボーリングバー。
【請求項５】
請求項４記載のボーリングバーにおいて、
前記供給部は、流体圧の差に基づき、前記流体路と穿孔時にクーラントを流通させるクーラント路との流路を選択的に切替え開閉するスプールを有することを特徴とするボーリングバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボーリングバー及びその加工方法に係り、特に、被削材を中ぐり加工して所望精度の孔を形成するときの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被削材を中ぐり加工するため、ボーリングバーが用いられており、被削材に予め設けられた下穴に入り込んで、下穴の外周を切削することで所望精度の孔を形成できるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図６及び図７に従来のボーリングバーを示している。図６において、円柱状をなすシャンク部１の先端側にチップポケット２が形成され、該チップポケット２に凹部３が設けられると共に、その凹部３に、仕上げ用として一個のスローアウェイチップ（以下、チップと略称す）４が装着されている。チップ４は、摩耗すると交換できるよう着脱自在とされており、図７に示すように、シャンク部１の先端から見ると、コーナー部の稜線に形成された切刃５が、シャンク部１１の先端外周部より外方へ若干突出されている。符号２ａは、バランス用切欠である。
【０００４】
このようなボーリングバーは、加工時、シャンク部１が図示しない駆動源によって軸線Ｏ回りに回転されながら被削材に向かって前進し、チップ４の切刃５が、被削材に予め設けられている下穴の外周を切削しながら穿孔することで、下穴から所望精度の孔を形成する。
この場合、切刃５によって穿孔することで孔を形成した後、シャンク部１を単にそのまま回転しながら後退させると、切刃５がボーリングバーの先端外周部より突出した状態となっていることから、高精度に仕上げられた孔にキズが付く、いわゆるリターンマークが発生するおそれがある。特に、高精度が要求される車両用エンジンの場合には、微小なリターンマークが付くだけでエンジン特性に悪影響を与えるおそれがあることから、回避する必要がある。
そこで、従来のボーリングバーは、シャンク部１を元に戻す場合、切刃５が所望精度の孔を形成した時点で、シャンク部１の回転を一旦止めた後、シャンク部１を回してチップ４を上部に位置させ、チップ４の重みでシャンクが自重で下方に撓んだ状態にしておき、その後、シャンク部を後退させて切刃５が孔の内方を通過する形態となる後退工程を後退工程を行うことで、形成された孔にリターンマークが付くのを防止していた。
【特許文献１】実開平５−１２００９号公報（第２−３頁、図１−図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、従来のボーリングバーにおいて、加工時には、穿孔して孔を形成した後、シャンク部１の回転を一旦止め、その後、チップ４が上になるようにシャンク部を回して後退させる後退工程を採用しているので、それだけ作業効率が悪いという問題があった。このようにチップ４をいちいち上にした状態で後退させる場合、特に複数本のボーリングバーを高速回転させて作業の効率化を図るというマシニングセンタにあっては、サイクルタイムが長くなり、作業効率が著しく低下していた。
【０００６】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、後退時にリターンマークが発生することを防止できると共に、作業効率が低下することなく戻すことができるボーリングバーの加工方法を提供することを目的とし、また、上記方法を的確に実施することができるボーリングバー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】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、軸線回りに回転するシャンク部の先端部に、芯下がり状態で配置された切刃を有するスローアウェイチップが着脱自在に装着され、穿孔時、被削材に対し前記シャンク部が軸線回りに回転しながら前進して前記切刃により所望精度の孔を形成する一方、前記穿孔が終了した時点で、前記シャンク部を前記軸線回りに回転しながら後退させるボーリングバーの加工方法であって、前記シャンク部の後退に際し、前記シャンク部の先端外周より内方に前記切刃をずらす工程を有することを特徴とする。
これにより、穿孔が終了した時点でシャンクの後退に際し、切刃をシャンク部の先端外周より内方に微妙にずらすので、その状態のままシャンク部が後退すると、形成された所望精度の孔にリターンマークが発生するのを確実に防止することができる。
請求項２に係る発明は、請求項１記載のボーリングバーの加工方法において、前記ずらし工程は、前記後退に際し、前記スローアウェイチップの背面を押圧する流体圧により、前記切刃を前記シャンク部の先端外周より内方にずらすことを特徴とする。
これにより、スローアウェイチップの背面を流体圧によって押圧することで切刃をシャンク部の先端外周より内方にずらすので、切刃のずらしを簡単にかつ瞬時に行うことができる。
請求項３に係る発明は、軸線回りに回転するシャンク部と、該シャンク部の先端部に、回転方向後方となる芯下がり状態で配置される切刃が着脱自在に装着されたスローアウェイチップとを備えてなり、穿孔時、被削材に対し前記シャンク部を軸線回りに回転しながら前進して前記切刃により所望精度の孔を形成する一方、前記穿孔が終了した時点で、前記シャンク部が後退するボーリングバーであって、前記シャンク部が後退するとき、前記シャンク部の先端外周より内方に前記切刃をずらすずらし機構を備えることを特徴とする。
これにより、穿孔が終了した時点でシャンクの後退に際し、ずらし機構が切刃をシャンク部の先端外周より内方に微妙にずらすので、その状態のままシャンク部が後退すると、形成された所望精度の孔にリターンマークが発生するのを確実に防止することができる。
請求項４に係る発明は、請求項３記載のボーリングバーにおいて、前記ずらし機構は、前記シャンク部に前記スローアウェイチップの背面に向け開口して形成された流体路と、前記後退時、前記流体路に所定圧の流体を供給する供給部とを有することを特徴とする。
これにより、スローアウェイチップの背面を流体圧によって押圧することで切刃をシャンク部の先端外周より内方にずらすので、切刃のずらしを簡単にかつ瞬時に行うことができる。
請求項５に係る発明は、請求項４記載のボーリングバーにおいて、前記供給部は、流体圧の差に基づき、前記流体路と穿孔時にクーラントを流通させるクーラント路との流路を選択的に切替え開閉するスプールを有することを特徴とする。
これにより、穿孔が終了した時点で、クーラント路に対するクーラントの供給が停止されると、スプールがクーラント路を閉塞する一方、流体路を開放させるので、流体路に所定圧の流体が供給され、その流体によってスローアウェイチップの切刃が押圧されるので、切刃をシャンク部の先端外周の内方に確実にずらすことができる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、後退に際し、スローアウェイチップの切刃をシャンク部の先端外周の内方にずらすように構成したので、シャンク部が後退したとき、所望精度の孔にリターンマークが発生することを防止できると共に、作業効率が低下することなく戻すことができる効果が得られる。
【０００９】
請求項２に係る発明によれば、シャンク部の先端外周の内方に対する切刃のずらしを流体圧によって行うので、簡単にかつ瞬時に行うことができ、切刃のずらしを適切に行える効果が得られる。
【００１０】
請求項３に係る発明によれば、後退に際し、ずらし機構がスローアウェイチップの切刃をシャンク部の先端外周の内方にずらすように構成したので、上記方法を的確に実施することができ、その状態でシャンク部が後退することにより、所望精度の孔にリターンマークが発生することを防止できると共に、作業効率が低下することなく戻すことができる効果が得られ、ボーリングバーとしての信頼性を高めることができる効果も得られる。
【００１１】
請求項４に係る発明によれば、スローアウェイチップの背面を流体圧によって押圧することで切刃をシャンク部の先端外周より内方にずらすので、切刃のずらしを簡単にかつ瞬時に行うことができ、切刃のずらしを適切に行える効果が得られる。
【００１２】
請求項５に係る発明によれば、元々使用されている流体を利用することで切刃のずらしを行うので、いちいち専用の流体構造にすることが不要になり、構造が煩雑になるのを回避できるという効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１〜図５はこの発明の一実施の形態に係るボーリングバーを示す図である。
図１に示すように、この実施形態の切削工具１０は、シャンク部１１が軸線Ｏを中心として外形略多段円柱状をなしている。このシャンク部１１の先端部が軸線Ｏを中心として先端側に向かうに従い漸次縮径する略円錐台状に形成される一方、後端側外周部には当該シャンク部１１を図示しない工作機械のＡＴＣ（自動工具交換装置）のアームによって把持するための把持部１２が形成され、また、それより後端部がシャンク部１１をマシニングセンタの駆動軸に取り付けるためのアーバ１３とされている。
【００１４】
シャンク部１１の先端部には、外周及び前方に開口された略矩形状をなすカートリッジポケット１４が設けられ、そのカートリッジポケット１４に長方形状のカートリッジ１５が取付ネジ１６によって着脱自在に取り付けられている。カートリッジ１５には、切刃１８を有するスローアウェイチップ（以下、チップと略称す）１７が装着されている。チップ１７は、カートリッジ１５に設けられた凹部１９（図４参照）に、取付ネジ２０によって着脱自在に装着されており、コーナー部の稜線に形成された切刃１８を先端外周部より外方へ突出させている。
【００１５】
切刃１８は、超硬合金やサーメット等からなっており、穿孔時、シャンク部１１が軸線Ｏ回りに回転しながら前進すると、被削材に予め設けられた下穴の外周を切削することで、所望精度の孔を形成する。この切刃１８は、図２に示すように、シャンク部１１においてその径（半径）位置Ｒに対し若干の芯下がり距離Ｌを隔てて回転方向Ｔの後方となるよう、つまり芯下がり状態で配置されている。
なお、図２では作図上の都合上、シャンク部１１における切刃１８の突出量が拡大して描かれている。被削材としては、例えば車両用エンジン（アルミニウム若しくはその合金製）からなっている。
【００１６】
また、シャンク部１１には、穿孔時、クーラントをシャンク部１１の先端側に供給するクーラント路２１が設けられている。クーラント路２１は、図１に示すように、その上流部２１ａがシャンク部１１内に設けられた中継部２２接続されており、その下流側がシャンク部１１の先端側まで軸線Ｏ方向に沿い真直に穿たれて形成されると共に、その下流部２１ｂが、図４に示すようにシャンク部１１先端面及び側方に向けて開口されている。
そして、被削材への穿孔（加工）時、シャンク部１１内のクーラント路２１からクーラントが供給されると共に、シャンク部１１が被削材の下穴に対し軸線Ｏ回りに回転しながら前進して切刃１８により所望精度の孔を形成し、その穿孔が終了した時点で、シャンク部１１を軸線Ｏ回りに回転しながら後退させるようになっている。
【００１７】
この実施形態においては、穿孔が終了してシャンク部１１が後退するとき、切刃１８をシャンク部１１の先端外周Ａより内方にずらすずらし機構３０を備えている。このずらし機構３０は、大別すると、シャンク部１１にチップ１７の背面に向け開口して形成された流体路３１と、その流体路３１に所定圧の油圧を供給する供給部としての切替器３２とを有して構成されている。
【００１８】
流体路３１は、図４に示すように、シャンク部１１内において、その上流部３１ａがクーラント路２１の上流部に設けられた中継部２２と接続され、その下流側がシャンク部１１の先端側までクーラント路２１と平行に穿設されると共に、下流部３１ｂがカートリッジ１５上のチップ１７と対応する背面に向けて開口されている。従って、シャンク部１１の先端側から見ると、流体路３１は、図２及び図４に示すように、シャンク部１１内においてクーラント路２１と異なる位置に設けられてあって、下流部３１ｂがカートリッジ１５のチップ１７の背面に向かっている。
【００１９】
切替器３２は、中継部２２において、流体圧の差に基づいて前記流体路３１と、穿孔時にクーラントを流通させるクーラント路２１との流路を選択的に切替え開閉するスプール３３を有している。つまり、スプール３３は、図１、図３及び図４に示すように、中継部２２内に軸線Ｏ方向に摺動可能に取り付けられている。
そして、穿孔時、図１に示すように、中継部２２に供給源ａから高圧のクーラントが供給されたとき、スプール３３がバネ３４のバネ力に抗して前方（左側）に移動することでクーラントが矢印方向ｂ及びｃに流れて下流部２１ｂから排出される。
また、穿孔が終了して高圧のクーラントの供給が停止されると、図３に示すように、スプール３３がバネ３４のバネ力により右側に後退してクーラント路２１を閉塞すると共に、スプール３３と一体に移動する弁部３３ａも同様に後退することで、スプール３３と詭弁部３３ａ間の隙間が流体路３１と連絡した状態となり、その際、油圧源ｄから中継部２２に低圧油が供給されると、その低圧油がスプール３３と弁部３３ａによって流体路３１に導かれて矢印方向ｅ及びｆに流れるようになっている。弁部３３ａは、スプール３３と一体に移動するものであり、スプール３３がクーラント路２１にクーラントが流れるようにスプール３３が移動したとき、中継部２２と流体路３１間を遮断するようになっている。
【００２０】
そして、低圧油がカートリッジ１５に向かって送り込まれると共に、カートリッジ１５上のチップ１７を背面から押圧することで、チップ１７の切刃１８が図５に示すように、シャンク部１１の先端外周Ａより内方にずれるようになっている。この場合、低圧油がカートリッジ１５を直に押圧してもよいが、例えば、図２に示すように、流体路３１の下流部３１ｂに設けられたピン３５が、低圧油の油圧力でカートリッジ１５を突き上げることでチップ１７の切刃１８を確実にずらすようにしてもよい。更には、切刃１８がシャンク部１１の先端外周Ａより内方にずれやすくするため、図４に示すように、カートリッジ１５にスリット３５が設けられている。
なお、図５（ａ）はチップ１７の切刃１８が芯下がり状態からシャンク部１１の先端外周Ａの内方にずれた状態を示す図、（ｂ）は同じく切刃１８が芯下がり状態からシャンク部１１の先端外周Ａの内方にずれる状態を示す拡大説明図である。
【００２１】
この実施形態のボーリングバー１０は、上記のように構成されているので、以下のようにして中ぐり加工（仕上げ）を行う。
まず、加工に際し、シャンク部１１の把持部１２がＡＴＣ（自動工具交換装置）のアームに把持され、また、アーバ１３がマシニングセンタの工作機械の駆動軸に取り付けられた状態にあるとき、その駆動軸により、シャンク部１１が軸線Ｏ回りに回転しながら図示しない被削材の下穴に向かって前進移動すると、シャンク部１１に取り付けられたカートリッジ１５上のチップ１７の切刃１８が、下穴の外周を切削することで下穴から所望精度の孔を形成することとなる。
【００２２】
この穿孔時には、図１に示すように、中継部２２に供給源ａから高圧のクーラントが供給されるので、中継部２２において、切替器３２のスプール３３がバネ３４のバネ力に抗し、図１に示すようにシャンク部１１の前方（左側）に摺動することでクーラント路２１が開放され、このクーラント路２１からクーラントが供給されてチップ１７の冷却及び潤滑機能を果たす。このとき、スプール３３と一体に移動する弁部３３ａにより、流体路３１が塞がれているので、クーラントが流体路３１に流入することがない。
【００２３】
そうして、穿孔が終了すると、シャンク部１１が元の位置まで後退されることとなるが、その後退に際しては、ずらし機構３０が機能する。
即ち、穿孔が終了した時点で、供給源ａからのクーラントの供給が停止されると、図３に示すように、中継部２２内の切替器３２のスプール３３がバネ３４のバネ力によって後退（右側）するので、スプール３３がクーラント路２１を閉塞すると同時に、スプール３３の後退に伴って弁部３３ａも後退し、中継部２２においてスプール３３と弁部３３ａ間の隙間が流体路３１と連絡することとなる。
このとき、図３に示すように供給源ｄから低圧油が供給されると、中継部２２においては、その低圧油が図４に示す矢印方向ｅ及びｆのように流体路３１に送り込まれ、押し出しピン３５が低圧油の油圧力で下流側に押され、カートリッジ１５を介してチップ１７の切刃１８を背面側から押圧することにより、チップ１７の切刃１８が図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、シャンク部１１上において微妙にずれることとなる。
【００２４】
つまり、切刃１８は、シャンク部１１において、図５（ｂ）に鎖線にて示すように、その刃先がシャンク部１１において径方向Ｒから後方に芯下がり距離Ｌ分だけ下がり、元々芯下がり状態で装着されているが、その刃先が芯下がり距離Ｌを越える距離Ｌ１だけ径方向Ｒに沿うよう回転方向Ｔ前方側にずれると、シャンク部１１の先端外周Ａより若干の寸法Ｌ２だけ内方に凹んだ状態となる。この寸法Ｌ２は１〜５μｍ程度である。
そのため、シャンク部１１の後退に際し、チップ１７の切刃１８がずらし機構３０によってシャンク部１１の先端外周Ａより内方にずれるので、その状態でシャンク部１１が後退すると、切刃１８が、形成した所望精度の孔の外周にキズを付けることがなくなる。
【００２５】
従って、この方法によれば、穿孔が終了した時点でシャンク１１の後退に際し、ずらし機構３０によって切刃１８をシャンク部１１の先端外周Ａより内方に微妙にずらす工程を有するので、切刃１８をずらした状態のままでシャンク部１１を後退させると、形成された所望精度の孔にリターンマークが発生するのを確実に防止することができる。
しかも、穿孔した後、低圧油によって切刃１８の位置をずらすだけであるので、従来技術のようにシャンク部の回転を一旦止めた後、切刃を上に位置させながら後退することが不要になるので、作業効率が低下することなく戻すことができ、作業効率を大幅に改善することができる。このようなことは、特に高速回転及び高作業効率を主目的とするマシニングセンタにあっては、特に有益となる。また、チップ１７の背面を低圧油の油圧力によって押圧することで切刃１８をシャンク部１１の先端外周Ａより内方にずらすので、切刃１８のずらしを簡単にかつ瞬時に行うことができる。
【００２６】
そして、この実施形態のボーリングバー１０によれば、ずらし機構３０が切刃１８をシャンク部１１の先端外周Ａより内方にずらすので、その状態のままシャンク部が後退すると、形成された所望精度の孔にリターンマークが発生するのを確実に防止することができる結果、上記方法を的確に実施することができる。これにより、中ぐり仕上げを行うボーリングバーとしての信頼性を高めることができる。
【００２７】
また、供給部としての切替器３２が弁部３３ａを設けたスプール３３を有し、穿孔が終了した時点で、クーラント路２１に対するクーラントの供給が停止されると、スプール３３の弁部３３ａがクーラント路２１を閉塞する一方、流体路３１を開放させるので、流体路３１に供給された低圧油によって切刃１８が押圧されることで、切刃１８をシャンク部１１の先端外周Ａの内方に確実にずらすことができる。これにより、元々使用されている流体を利用することで切刃のずらしを行うので、いちいち専用の流体構造にすることが不要になり、構造が煩雑になるのを回避することができる。
更には、低圧油によってカートリッジ１５が押圧されたとき、カートリッジ１５に設けられたスリット３６によってカートリッジ１５が容易に撓むので、チップ１７がカートリッジ１５に装着されているにも拘わらず、切刃１８を的確にずらすことができる。
【００２８】
なお、上記実施の形態のボーリングバーでは、チップ１７を有するカートリッジ１５がシャンク部１１に装着されるタイプのものを用いた例を示したが、チップ１７がシャンク部１１に直に装着されるタイプのものにも適用でき、同様の作用効果を得ることができる。
また、切替器３２がクーラント路２１を通るクーラントと、流体路３１を通る低圧油とにそれぞれ切り替えるようにした例を示したが、クーラントを流体路３１にそのまま流通させることで切刃１８がずれるように構成してもよく、また流体路３１を通る油がクーラントの圧に比較して低圧とした例を示したが、圧を逆にしてもよいのは勿論である。
そして、本発明においては、被削材として車両用エンジンを対象とした例を示した
が、これに限らず、高精度な孔加工を行うもの全てにも適用することができ、同様の作用効果を得ることができるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の一実施の形態に係るボーリングバーを示す全体図である。
【図２】図１の左側から見た端面図である。
【図３】切替器がクーラント路を閉塞して、流体路を開放した状態を示す説明図である。
【図４】カートリッジのスローアウェイチップ側に低圧油が供給される状態を示す説明図である。
【図５】（ａ）はスローアウェイチップの切刃が芯下がり状態からシャンク部の先端外周の内方にずれた状態を示す図２に対応の図、（ｂ）は同じくスローアウェイチップの切刃が芯下がり状態からシャンク部の先端外周の内方にずれる状態を示す拡大説明図である。
【図６】従来のボーリングバーを示す全体図である。
【図７】図６の左側から見た端面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０    ボーリングバー
１１    シャンク部
１４    チップポケット
１７    スローアウェイチップ
１８    刃先
２１    クーラント路
３０    ずらし機構
３１    流体路
３２    切替器（供給部）
３３    スプール
Ａ    シャンク部の先端外周
Ｏ    軸線
【図１】
2005305601.tif 000003
【図２】
2005305601.tif 000004
【図３】
2005305601.tif 000005
【図４】
2005305601.tif 000006
【図５】
2005305601.tif 000007
【図６】
2005305601.tif 000008
【図７】
2005305601.tif 000009