(57)【要約】【課題】ワークに設けられた穴の内径加工において生成される切屑がシャンクの腹とワークとの間の狭い空間に入り込むことを防止して切屑による加工面の傷つきを減少させることを課題としている。【解決手段】クーラント孔付きボーリングバイトを、シャンク１の内部に設けるクーラント孔２の噴射口３がシャンク中心から刃具４を設けた側に径方向にずれた位置にあり、その噴射口３が、バイトの平面視において刃先４ａに向けてシャンクの軸心Ｃに対してθ＝０〜１０°の角度で傾いており、かつ、刃先４ａからの距離Ｌがシャンク径の３倍までの位置に設けられているものにした。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クーラントを供給するクーラント孔（２）をシャンク（１）の内部に有し、そのクーラント孔（２）の噴射口（３）が、シャンク中心から刃具（４）を設けた側にずれた位置にあり、その噴射口（３）が、バイトの平面視において刃先（４ａ）に向けてシャンクの軸心（Ｃ）に対してθ＝０〜１０°の角度で傾いており、かつ、刃先（４ａ）からの距離（Ｌ）がシャンク径（Ｄ）の３倍までの位置に設けられているクーラント孔付きボーリングバイト。
【請求項２】
前記噴射口（３）が、バイトの平面視においてシャンク（１）の外周に近接した位置に設けられている請求項１に記載のクーラント孔付きボーリングバイト。
【請求項３】
シャンクの軸心（Ｃ）に対する噴射口（３）の傾斜角θを３〜１０°に設定した請求項１又は２に記載のクーラント孔付きボーリングバイト。
【請求項４】
刃具の刃先（４ａ）から前記噴射口（３）までの距離（Ｌ）をシャンク径（Ｄ）の１．５〜３倍としたクーラント孔付きボーリングバイト。
【請求項５】
前記クーラント孔（２）を、シャンクの後面に開放してシャンク中心に設ける主孔（２ａ）と、シャンクの外周に偏った位置に設ける副孔（２ｂ）と、シャンクの側方から加工して開放端を塞いだ連絡孔（２ｃ）とで構成し、前記主孔（２ａ）をシャンク（１）の後端からシャンクの長手途中までの範囲に設け、この主孔（２ａ）の奥端側に前記連絡孔（２ｃ）を介して前記副孔（２ｂ）の一端側を連通させ、この副孔（２ｂ）をクーラント孔の噴射口（３）となした請求項１〜４のいずれかに記載のクーラント孔付きボーリングバイト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、穴の内径を加工するボーリングバイト、詳しくは、クーラントを加工部に噴射する機能をもったクーラント孔付きボーリングバイトに関する。なお、この発明で言うクーラントは、液体に限定されない。微小量潤滑（所謂ＭＱＬ）加工に利用される潤滑剤のミストを混合した気体なども含まれる。
【背景技術】
【０００２】
クーラント孔付きボーリングバイトの従来技術として、例えば、下記特許文献１、２に開示されたものがある。
【０００３】
特許文献１が開示しているボーリングバイトは、シャンク先端の切り欠き部（ポケット）の傾斜面に開口させるクーラント孔の噴射口（ノズル）の加工を容易化するために噴射口の軸心を前記斜面との交差角が大きくなる方向に傾け、それによって起こるクーラントの噴射方向のずれを、噴射したクーラントの一部を切れ刃の刃先側に向かわせる副流路や口の拡径部をノズルの出口部に設けて補っている。
【０００４】
また、特許文献２が開示しているボーリングバイトは、クーラントの供給を正確にしてクーラントの使用量を減少させた加工でもクーラントによる潤滑効果や冷却効果を最大限に引き出すことを目的として、切れ刃に対して進退可能なノズルをシャンク（工具本体）に装着し、シャンクの内部のクーラント孔（油穴）に通して供給されるクーラントを前記ノズルから刃具の刃先に向けて噴射するようにしている。
【０００５】
特許文献１、２が開示しているボーリングバイトは、図１０に示すように、シャンク１の中心に設けるクーラント孔２の主孔２ａをシャンク１の先端近くまで至らせ、その主孔２ａの奥端から刃具４の刃先４ａに向けて噴射口３を形成してクーラントを刃先に向かわせるようにしている。
【０００６】
そのために、シャンクの軸心Ｃに対する噴射口３の傾斜角θが大きくなり、図１１に示すように、加工面２２に当たったクーラントが、相反するＡ、Ｂ方向に分かれて還流する。そのために、クーラントによって押し流される切屑２３もクーラントの流れに乗って２手に分かれ、Ｂ方向の流れに乗った切屑２３がシャンク１の腹とワーク２０との間の狭い空間に入り込んでワーク２０の加工面（仕上げ面）２２を傷つけることがあった。
【０００７】
従来の一般的なクーラント孔付きボーリングバイトも、丸棒で形成されたシャンクを用いたものが多く、それは、構造上、シャンク１の中心にクーラント孔２の主孔２ａを設けることになるので、シャンクの軸心に対する噴射口の傾斜角が大きくなっており、上記の不具合が発生する。
【特許文献１】特開２００３−７１６０８号公報
【特許文献２】特開２００５−８１４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は、生成された切屑がシャンクの腹とワークとの間の狭い空間に入り込むことを防止して切屑による加工面の傷つきを減少させることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、この発明においては、ボーリングバイトのシャンクに設けられるクーラント孔の噴射口を、シャンク中心から刃具を設けた側にずれた位置に配置する。また、その噴射口を、バイトの平面視において刃先に向けてシャンクの軸心に対して傾斜角θ＝０〜１０°、より好ましくは３〜５°の角度で傾け、さらに、その噴射口を刃具の刃先からの距離Ｌがシャンク径Ｄの３倍までの位置、より好ましくは１．５Ｄ〜３Ｄの範囲に設ける。
【００１０】
このクーラント孔付きボーリングバイトは、クーラント孔の噴射口をバイトの平面視においてシャンクの外周に近接した位置（好ましく外周ぎりぎりに寄せた位置）に設けるとよりよいものになる。
【００１１】
クーラント孔を、シャンクの後面に開放してシャンク中心に設ける主孔と、シャンクの外周に偏った位置に設ける副孔と、その主孔と副孔を連通させる連絡孔とで構成して副孔をクーラント孔の噴射口にするのも好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明のボーリングバイトは、クーラント孔の噴射口を刃具のある側に偏らせており、さらに、シャンクの軸心を基準にした噴射口の傾斜角θを従来のバイトに比べて小さくしており、そのために、噴出したクーラントは全てシャンクの先端側に向かって流れ、シャンクの腹側に向かう流れが発生しない。また、噴射口から刃具の刃先までの距離Ｌを最大でシャンク径の３倍としたことによって、噴射口から加工部に至るまでのクーラントの圧力低下が抑えられ、通常用いられるクーラント供給条件（例えば吐出圧０．５〜２ＭＰａ）での使用においても加工部に対するクーラント吹き付け圧が不足することがない。
そのために、生成された切屑はクーラントに吹き流されてクーラントと共にシャンクの先端側に流れ、その後、ワークによる流れ規制を受けてシャンクの前方で反転し、シャンクの背の側を通ってワークの穴から外部に排出される。従って、切屑による加工面の傷つきが起こらない。
【００１３】
なお、クーラント孔の噴射口の傾斜角θや刃具の刃先から噴射口までの距離Ｌを限定した理由、噴射口の傾斜角θについて３〜５°が好ましいとした理由、刃具の刃先から噴射口までの距離Ｌについて１．５Ｄ〜３Ｄが好ましいとした理由、および、主孔と副孔と連絡孔とで構成されるクーラント孔が好ましいとした理由は、次項で説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面の図１〜図９に基づいて、この発明のボーリングバイトの実施の形態を
説明する。例示のボーリングバイトは、刃先交換式であり、シャンク（ホルダ）１の先端に設けた座溝５に刃具４をクランプねじ６で着脱自在に取り付けて構成されている。
【００１５】
このボーリングバイトは、主孔２ａ、副孔２ｂ、連絡孔２ｃの３つの孔で構成されたクーラント孔２を有している。そのクーラント孔２の主孔２ａは、シャンク１の後面に開放してシャンク中心に設けられている。この主孔２ａは、シャンク１の後端からシャンクの長手途中に至る領域に設けてあり、孔の奥端がシャンク１の先端から大きく離れた位置にある。また、副孔２ｂは、バイトの平面を表した図１においてシャンク１の外周に偏った位置に設けられている。
【００１６】
副孔２ｂは、クーラント孔２の噴射口３となす孔であって、主孔２ａの奥端近傍からシャンク１の先端側に向けて延び出し、シャンクの外周に設けた溝７の溝面に出口が開放している。溝７はシャンク先端の切り欠き部８に連なっており、噴射口３（副孔２ｂ）から噴出したクーラントはその溝７を通って刃具４の刃先４ａに向かう。
【００１７】
連絡孔２ｃは、主孔２ａの奥端を副孔２ｂの始端に連通させるために設けられた孔である。この連絡孔２ｃは、シャンクの外周から軸直角方向に穿孔しており、開放端（孔の入り口）はプラグ９（図６参照）によって塞がれている。
【００１８】
噴射口３（副孔２ｂ）は、シャンク１の軸心Ｃに対してθの角度で傾けている（図８参照）。この噴射口３の傾斜角θは、１０°を超えると噴射されたクーラントが分流して切屑をシャンクの腹側に流す可能性が高まるので１０°を上限とする。好ましくは５°程度にするのがよい。また、クーラントの分流防止の効果は、噴射口３の傾斜角θを０°にしたときにも得られるが、θがあまり小さいとクーラントを刃具４の刃先に確実に吹き付けることが難しくなるので、傾斜角θは好ましくは３°程度を下限にするのがよい。
【００１９】
刃具４の刃先４ａから噴射口３までの距離Ｌは、シャンク径Ｄの１．５〜３倍とするのが好ましい。その条件を満たすと噴射口３から噴出したクーラントが目標点に到達するまでに図８に２点鎖線で示すようにクーラント２４の幅が広がり、生成された切屑に対するクーラント２４の吹き付け範囲が広がって切屑が効果的に吹き流される。前述の距離Ｌは、例えば、１／２Ｄ程度にすることも考えられるが、この距離Ｌが１．５Ｄ以下では噴射口３から刃先４ａまでが近すぎてクーラントが期待するほど広がらないことがあるので、距離Ｌは１．５Ｄ以上とするのがよい。また、距離Ｌが３Ｄを超えると噴射口３から刃先４ａまでが遠すぎてクーラントが刃先部に到達するまでの圧力損失が大きくなるので、距離Ｌの上限は３Ｄとする。
【００２０】
クーラント孔２は、噴射口３の傾斜角θと刃先からの距離Ｌを除く部分については設計の制限がないが、主孔２ａと副孔２ｂを連絡孔２ｃで連通させ、副孔をクーラント孔の噴射口３となした図示のクーラント孔２は、クーラントの分流防止の効果をより高めることができ、クーラント孔の設置によるシャンクの剛性低下も抑えることができて好ましい。
【００２１】
クーラント孔２の噴射口３は、バイトの平面視においてシャンクの外周に近づけるほど傾斜角θを小さくしてクーラントの分流防止の効果を高めることができるが、クーラントをシャンク１の後部中心から導入して供給するときに噴射口３をシャンク中心から大きく離反させると、小径の噴射口３に対してその噴射口をシャンク中心の孔に連通させるために加工不能な長さが要求されるようになり、現実的でない。
【００２２】
また、主孔２ａをシャンク１の先端に極力近づけてシャンクの先端近くで噴射口３を連通させる構造にすれば噴射口３の長さを短くすることができるが、この構造では、シャンクの軸心に対する噴射口の傾斜角θが大きくなり、クーラントの分流が考えられるようになる。これに対し、例示のクーラント孔２は、主孔２ａと副孔２ｂを連絡孔２ｃで連通させているので、噴射口３をバイトの平面視においてシャンクの外周に近づけても噴射口３の傾斜角θには何ら影響がでない。従って、傾斜角θを小さくしてクーラントの分流防止の効果を高めることができる。また、主孔２ａをシャンク先端から十分に離して主孔設置によるシャンクの先端側の剛性低下を抑えることもできる。
【００２３】
なお、図示のバイトに採用した刃具４は、菱形の刃先交換式チップ（スローアウェイチップ）であるが、使用する刃具は図示のものに限定されない。また、この発明は刃先交換式以外のボーリングバイトにも適用できる。
【００２４】
図９に、この発明のボーリングバイト１０の使用状態を示す。このように、この発明のボーリングバイト１０でワーク２０に設けられた穴２１の内径を加工すると、クーラントの流れがＡ方向のみになり、生成された切屑２３がその流れに乗ってシャンク１の背の側に移動して排出される。従って、シャンク１の腹側への切屑の入り込みが効果的に防止され、切屑の擦過による加工面２２の傷つきがなくなる。
【００２５】
以下に、この発明の効果の確認試験結果を記す。
【実施例１】
【００２６】
試験は、シャンクの軸心に対するクーラント孔の噴射口の傾斜角θと刃具の刃先から噴射口までの距離Ｌを規制範囲内で変化させた発明品１〜６と、噴射口の傾斜角θと刃先から噴射口までの距離Ｌのどちらか一方又は双方が規制範囲から外れている比較品１〜３を使用して行った。使用したボーリングバイトの諸元を表１に示す。
【００２７】
切削条件は以下の通りとした。これは一般的な内径仕上げ加工で採用される切削条件である。
使用バイト：シャンク径φ１２ｍｍの鋼製バイト（ＩＳＯ型番  Ｓ１６Ｍ−ＳＣＬＣＲ              ０６０２−１４）にクーラント孔を加工した。
刃具      ：コーナ角８０°の菱形仕上げ加工用チップブレーカ付き刃先交換式チップ
（ＩＳＯ型番  ＣＣＭＴ０６０２０４Ｎ）
被削材    ：ＳＣｒ４２０  穴径φ２０ｍｍ、穴深さ４０ｍｍ
切削速度  ：Ｖ＝８０ｍ／ｍｉｎ
送り速度  ：ｆ＝０．１ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み  ：ｄ＝０．２ｍｍ
【００２８】
試験は、吐出圧力０．５ＭＰａの通常のクーラントを使用したとき（実験１）と、吐出圧力２ＭＰａの高圧クーラントを使用したとき（実験２）とに分けて行い、切削後に加工面の傷つきの有無を調べた。クーラントは水溶性の切削液を使用した。
【００２９】
生成された切屑がシャンクの腹側に回り込んで加工面を擦過すると加工面に傷がつきその部分が白く変色する。その変色部の有無でバイトの性能を判断した。試験は各バイトについてそれぞれ１０回ずつ行い、加工面が切屑の擦過により傷がついて白く変色した回数を調べた。表１の数値は、１０回の試験のうち白く変色した回数を表している。
【００３０】
なお、ＳＣｒ４２０は比較的硬度が低く、切屑がかみ込んで擦過すると加工面に傷がつき易い。切屑のかみ込みの有無を調べるのに都合がよいので、このＳＣｒ４２０を被削材として選んだ。このほか、バイトのシャンクの背の側と被削材との間にできる空間を切屑のかみ込みが起こらない大きさにして、切屑のかみ込みがシャンクの腹側でのみ発生するようにするために、加工する穴の内径をφ２０ｍｍにした。
【００３１】
試験結果を表１に併記する。この結果からわかるように、発明品は、いずれも比較品に比べて切屑のかみ込みの回数が少ない。特に、高圧クーラントを使用した実験２では、切屑のかみ込みを全く起こさなかった。噴射口の傾斜角θを３〜５°にし、かつ、刃具の刃先から噴射口までの距離Ｌを１．５Ｄ〜３Ｄにした発明品３〜５は特に良好な結果が得られている。これは、クーラントが刃先に向けてある程度広がって噴射され、切屑を効果的に前方に押し流したためである。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
なお、上述した実施例では、クーラント孔を、主孔２ａと副孔２ｂと連絡孔２ｃを繋ぐ構造としたが、連絡孔２ｃを設けない構造としてもよい。例えば、クーラント孔をシャンクに軸心に対して斜めに形成したり、クーラント孔をシャンクの中心よりも刃具を設けた側に予め偏心させて形成したりすることにより連絡孔のないクーラント孔を形成することが可能である。なお、クーラント孔をシャンクの軸心に対して斜めに形成する場合は、斜め方向に孔をあけるだけでなく、シャンク径よりも小径の孔のあいたブロックからシャンクを孔の軸心に対してシャンクの軸心が斜めになるように削り出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明のクーラント孔付きボーリングバイトの一例を示す平面図
【図２】図１のボーリングバイトの側面図
【図３】図１のボーリングバイトの先端側の拡大平面図
【図４】図１のボーリングバイトの先端側の拡大側面図
【図５】図１のＸ−Ｘ線に沿った部分の拡大断面図
【図６】図１のＹ−Ｙ線に沿った部分の拡大断面図
【図７】クーラント孔の主孔と副孔（噴射口）の接続部を示す部分破断平面図
【図８】噴射口の傾斜角θと刃先から噴射口までの距離Ｌの解説図
【図９】この発明のボーリングバイトの使用状態を示す断面図
【図１０】従来のクーラント孔付きボーリングバイトの一例を示す図
【図１１】図１０のボーリングバイトの使用状態を示す断面図
【符号の説明】
【００３５】
１          シャンク
２          クーラント孔
２ａ        主孔
２ｂ        副孔
２ｃ        連絡孔
３          噴射口
４          刃具
４ａ        刃先
５          座溝
６          クランプねじ
７          溝
８          切り欠き部
９          プラグ
１０        ボーリングバイト
２０        ワーク
２１        穴
２２        加工面
２３        切屑
２４        クーラント
Ａ、Ｂ      クーラントの流れの方向
Ｃ          シャンクの軸心
Ｄ          シャンクの直径
Ｌ          噴射口から刃具の刃先までの距離
θ          噴射口の傾斜角
【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】
2007075933.tif 000010
【図８】
2007075933.tif 000011
【図９】
2007075933.tif 000012
【図１０】
2007075933.tif 000013
【図１１】
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