(57)【要約】【課題】ワークの外部および内部における貫通穴に発生するバリの除去工程が不要となるドリルを用いた深穴加工方法を提供する。【解決手段】加工開始面１１および加工完了面１２が傾斜面または曲面である被加工部材１０に対して、先端角が１８０°である第１のドリルを用いて加工開始面１１を加工する第１の工程と、第１の工程後に第１のドリルの全長よりも長く、かつ先端角が１８０°である第２のドリルを用いて第１の送り速度で深穴加工する第２の工程とを含む深穴加工方法とする。また、第２の工程後に第１の送り速度よりも遅い第２の送り速度にて加工穴を加工完了面１２まで貫通させる第３の工程を追加することもできる。さらに、第３の工程における第２の送り速度を第２のドリルの径で除した値が、０．００５〜０．０６の範囲とすることもできる。【選択図】  図３
2013111735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工開始面および加工完了面が傾斜面または曲面である被加工部材に対して、先端角が１８０°である第１のドリルを用いて前記加工開始面を加工する第１の工程と、前記第１の工程後に前記第１のドリルの全長よりも長く、かつ先端角が１８０°である第２のドリルを用いて第１の送り速度で深穴加工する第２の工程と、を含むことを特徴とする深穴加工方法。
【請求項２】
前記第２の工程後に、前記第１の送り速度よりも遅い第２の送り速度にて前記加工穴を前記加工完了面まで貫通させる第３の工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の深穴加工方法。
【請求項３】
前記第３の工程における前記第２の送り量を前記第２のドリルの径で除した値が、０．００５〜０．０６の範囲であることを特徴とする請求項２に記載の深穴加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜面や曲面を有する被加工部材の深穴加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、深穴加工を行う際にはガイド穴を先に施工するが、ガイド穴の入口側の加工面（加工開始面）が加工方向に垂直な面に対して傾斜していると、通常の１４０°や１５０°などの先端角を有するガイド穴用ドリルでは、チゼルの先端が加工開始面に正しく食付かないために穴加工が不可能になるか、あるいは穴曲りが生じてガイド穴の精度不良となる場合が多い。そのため加工開始面が加工方法に垂直な面に対して傾斜している場合には、座繰り加工が先に設けられる。したがって加工開始面が加工方向に垂直な面に対して傾斜している場合の深穴加工には、座繰り加工、ガイド穴加工そして深穴加工の３つの工程が必要になる。
【０００３】
例えば、上記の深穴加工の代表例として自動車用のクランクシャフトの斜め油穴加工が挙げられる。この加工では、加工穴の入口側の加工開始面が円筒面（曲面）でかつ傾斜しており、加えて加工穴の出口側がクランクシャフト内部に既に加工（施工）されている穴に対して斜め方向に貫通する。したがってクランクシャフトの斜め油穴加工には、座繰り加工、ガイド穴加工および深穴加工という３工程が必要になり、それぞれの加工工程に専用工具が用いられる。そのため工具の交換時間も含めてサイクルタイムが長くなるという問題があった。
【０００４】
そこで、加工面が傾斜面や曲面である被加工部材に対して、特許文献１ではドリルの溝部分とシャンク部分との間にガイド部分を設けることでガイド穴加工を行うためのドリルの交換を不要として、同一のドリルで穴加工およびガイド穴加工を行うことできる旨が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−８７１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示されたドリルにおいては、同一のドリルで深穴加工を行うために加工速度（送り速度）が一定速度の場合には加工穴が貫通すると、ワークの内部および外部の貫通穴付近にバリが発生する。
【０００７】
そのため、ドリルによる深穴加工において貫通時のバリを除去するために、バリ取りのための後工程が適用されている。一般的には、バリ取り用工具を使用した自動バリ取り工程が別途設けられているが、完全にバリが取りきれない場合には、人手によるバリ取りも行われる等している。このことから貫通穴付近にバリ等が発生することによる加工工数が増加するという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明においては前述した問題点に鑑みて、ワークの外部および内部における貫通穴に発生するバリの除去工程が不要となるドリルを用いた深穴加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した課題を解決するために、本発明においては、傾斜面または曲面である加工開始面および加工完了面を有する被加工部材に対して、先端角が１８０°である第１のドリルを用いて加工開始面を加工する第１の工程と、第１の工程後に第１のドリルの全長よりも長く先端角が１８０°である第２のドリルを用いて第１の送り速度で深穴加工する第２の工程とを含む深穴加工方法を提供することとした。当該深穴加工方法により貫通した加工穴付近に発生するバリを抑制する。以下、当該加工方法を構成する第１および第２の工程について詳述する。
【００１０】
本発明に係る深穴加工方法を構成する第１の工程は、傾斜面または曲面である加工開始面および加工完了面を有する被加工部材に対して、先端角が１８０°である第１のドリルを用いて加工開始面を加工する工程である。本工程では被加工部材に対して座繰り加工とガイド穴加工を一工程で行う。本発明に係る深穴加工方法は、ドリルの軸方向に垂直な面に対して所定の角度をなす傾斜面、または断面が凸状、凹状、波状等の曲面を有している被加工部材を対象にした加工方法である。
【００１１】
ここで、加工開始面とはドリルを用いて深穴加工（切削加工）を開始する面であり、加工完了面とはドリルを用いた深穴加工（切削加工）が完了する面をいう。第１の工程にて用いる第１のドリルはその先端角が１８０°である。第１のドリルの先端角を１８０°とすることで加工開始面に座繰り加工とガイド穴加工の両加工を１度に行うことができる。第１の工程で切削加工を行う穴深さは、第１のドリルの径（Ｄ１）の約２倍ないし５倍の深さとする。
【００１２】
本発明に係る深穴加工方法を構成する第２の工程は、第１の工程後に行う加工工程であり、第１の工程で用いる第１のドリルの全長よりも長く、かつその先端角が１８０°である第２のドリルを用いて第１の送り速度で深穴加工する工程である。本工程では被加工部材に対して深穴加工を行う。第１の工程において第１のドリルを用いて、所定の穴深さまで加工した後、第１のドリルよりも全長が長い第２のドリルへ交換する。第２のドリルの先端角も第１のドリルと同様に１８０°である。第２のドリルの先端角を１８０°とすることで深穴加工を行う際に、例えば先端角が１１８°や１４０°等の従来ドリルに比べて、ドリル先端部にかかる負荷が低減されるので、深穴加工における加工穴において高精度の真直性が得られる。第２のドリルの径（Ｄ２）は、第１のドリルの径（Ｄ１）と同一径もしくは小径とする。また、第２のドリルの長さは、そのドリル径（Ｄ２）の１０倍ないし３０倍の長さとする。さらに、第１の送り速度は６００〜１０００ｍｍ／ｍｉｎとすることが好ましい。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る深穴加工方法の第２の工程後に第１の送り速度よりも遅い第２の送り速度にて加工穴を加工完了面まで貫通させる第３の工程と、を含む深穴加工方法とする。第３の工程は被加工部材に対して第２の工程で加工した深穴を加工完了面まで貫通させる。ここで、加工穴が貫通する前とは第２のドリルの一部が加工完了面側から見て確認できる直前をいう。また、第２の送り速度は第２の工程における第１の送り速度よりも遅くする。これは、第２の送り速度を第１の送り速度よりも遅くすることで、加工完了面における貫通した加工穴付近のバリ発生を抑制できる。なお、本発明に係る深穴加工方法に用いる第１および第２のドリルの先端部には、切削油などを噴霧する油穴を有していることが好ましい。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項２に係る深穴加工方法の第３の工程における第２の送り速度を第２のドリルの径（ドリル径）で除した値を０．００５〜０．０６の範囲とする深穴加工方法である。すなわち、第３の工程における第２の送り速度を第２のドリル径で除した値、いわゆる送りの値を０．００５〜０．０６の範囲とする深穴加工方法とした。第３の工程における送りを一定範囲に限定することで、例えばアルミニウムや銅などの展性や延性に優れた金属材料（合金材料）を加工する場合であっても貫通穴周囲のバリやカエリの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べたように、本発明においては、加工開始面および加工完了面が傾斜面または曲面である被加工部材に対して、先端角が１８０°である第１のドリルを用いて加工開始面を加工する第１の工程と、第１の工程後に第１のドリルの全長よりも長く先端角が１８０°である第２のドリルを用いて第１の送り速度で深穴加工する第２の工程と、を含む深穴加工方法とすることで貫通した加工穴付近に発生するバリを抑制するので、ワークの外部における貫通穴に発生するバリの除去工程が不要になるという効果を奏する。特に、自動車用クランクシャフトに代表されるような被削材内に存在する加工穴に貫通した際に生じる内部の貫通穴周辺においてもバリ発生を抑制するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る深穴加工方法の実施形態の一例で用いる深穴加工用ドリル１の全体図（右側面図）である。
【図２】図１に示す深穴加工用ドリル１の正面図である。
【図３】加工開始面および加工完了面が、切削工具の軸方向に垂直な面に対して傾斜している被加工部材１０の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る深穴加工方法の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明に係る深穴加工方法の実施形態の一例で用いる深穴加工用ドリル１の全体図（右側面図）、図２は図１に示す深穴加工用ドリル１の正面図である。また、図３は加工開始面および加工完了面が、切削工具の軸方向（加工方向）に垂直な面に対して傾斜している被加工部材１０の断面模式図である。
【００１８】
図１および図２に示すように、２枚の底刃（切刃）２を有する深穴加工用ドリル１は、２本の主溝３が底刃２から切り上がり部４まで形成されており、底刃２、２同士が形成する角度、いわゆる先端角θは１８０°を成している。また、深穴加工用ドリル１の先端には油穴５が設けられている。
【００１９】
次に、図３に示すように加工開始面（加工方向に垂直な面に対して３０°傾斜）および加工完了面（加工方向に垂直な面に対して６０°傾斜）が傾斜面である被加工部材１０に対して深穴加工を行う場合には、エンドミルを用いた座繰り加工を所定の穴深さまで行った後に、ドリルへ交換してガイド穴加工を行う。その後、全長が１５０ｍｍ以上である比較的長いロングドリルを用いて深穴加工を行い、加工完了面まで加工穴を貫通させる。
【実施例】
【００２０】
本発明に係る深穴加工方法により被削材に対するバリ等の発生を確認するために深穴加工試験（以下、本試験とする）を行った。その結果について表１を用いて説明する。以下、本試験に用いた切削工具（ドリル、エンドミル）の各仕様および試験条件について詳述する。
【００２１】
本発明に係る深穴加工方法に用いた深穴加工用ドリルは、第１のドリルとしてドリル径５．１ｍｍ、切刃長２４ｍｍ、全長６０ｍｍ、シャンク径６ｍｍ、第２のドリルとしてドリル径５．０７ｍｍ、切刃長１３５ｍｍ、全長１８７ｍｍ、シャンク径５ｍｍのドリルとした。
【００２２】
本発明外の深穴加工方法（比較例）に用いたエンドミルおよびドリルは、座繰り用エンドミル（以下エンドミルＡとする）は直径５．２ｍｍ、切刃長１３ｍｍ、全長５０ｍｍ、シャンク径６ｍｍとした。また、ガイド穴用ドリル（以下、ドリルＡとする）はドリル径５．１ｍｍ、切刃長１９ｍｍ、全長８１ｍｍ、シャンク径６ｍｍとした。さらに、ロングドリル（以下、ドリルＢとする）はドリル径５．０７ｍｍ、切刃長１３７ｍｍ、全長１８７ｍｍ、シャンク径５ｍｍとした。
【００２３】
本試験は、図３に示す形状の被加工部材（材質Ｓ５０Ｃ、ブリネル硬さ１８０ＨＢ）を以下の加工条件で深穴貫通加工を行った後、被加工部材の貫通穴付近に発生するバリ高さおよび切り屑の表面形態を測定、観察することで加工条件の評価を行った。
（第１のドリルの加工条件）
・切削速度：７５ｍ／ｍｉｎ
・送り速度：２１１ｍｍ／ｍｉｎ
・送り量（ｆ）：０．０４５ｍｍ／ｒｅｖ
・送り（ｆ／Ｄ）：０．００９（０．９％）
（第２のドリルの加工条件）
・切削速度：８０ｍ／ｍｉｎ
・送り速度：１２６〜１５０７ｍｍ／ｍｉｎ
・送り量：０．０２５〜０．３ｍｍ／ｒｅｖ
・送り（ｆ／Ｄ）：０．００５〜０．０６（０．５〜６．０％）
（エンドミルＡの加工条件）
・   切削速度：８０ｍ／ｍｉｎ
・送り速度：２４５ｍｍ／ｍｉｎ
・送り量：０．０５ｍｍ／ｒｅｖ
・送り（ｆ／Ｄ）：０．０１（１．０％）
（ドリルＡの加工条件）
・切削速度：８０ｍ／ｍｉｎ
・送り速度：５９９ｍｍ／ｍｉｎ
・送り量：０．１２ｍｍ／ｒｅｖ
・送り（ｆ／Ｄ）：０．０２４（２．４％）
（ドリルＢの加工条件）
・切削速度：８０ｍ／ｍｉｎ
・送り速度：７５３ｍｍ／ｍｉｎ
・送り量：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ
・送り（ｆ／Ｄ）：０．０３（３．０％）
【００２４】
表１は、深穴加工試験における各加工工程と当該工程において用いた切削工具の種類を示す。
【００２５】
【表１】
2013111735.tif 000003
【００２６】
表１に示すように、本発明に係る深穴加工方法では第１のドリルを用いて第１の工程  を行い、その後に第２のドリルへ交換して、深穴加工である第２の工程を行った加工方法（本発明３：深穴加工および貫通送り加工の送り量は同一で送りの値は０．００６）、第２の工程後に送りの値０．００５および０．０２で貫通送り加工である第３の工程を行った加工方法（本発明１および２）の計３条件で加工を行った。すなわち、従来の深穴加工における座繰り加工およびガイド穴加工を先端角が１８０°である第１のドリルを用いて行い、深穴加工と貫通送り加工を先端角が１８０°で第１のドリルよりも全長が長い第２のドリルを用いて行った。
【００２７】
これに対して、比較例の加工方法ではエンドミルＡを用いて座繰り加工を行い、その後にドリルＡへ交換してガイド穴加工を行い、最後にドリルＢへ交換してから加工穴が貫通するまで深穴加工を行った。
【００２８】
次に、表２は本試験により発生した切り屑の表面状態および被加工部材の加工完了面付近におけるバリ高さの測定値（単位：ｍｍ）を示す。
【００２９】
【表２】
2013111735.tif 000004
【００３０】
表２に示すように、本試験により発生した切り屑の表面状態は、本発明による加工で発生した切り屑および比較例１および２の加工において発生したものは、すべて表面が茶色を帯びていた。これに対して、比較例３の加工により発生した切り屑のみが表面は青色を呈していた。これは、青色を帯びた切り屑は茶色を帯びた切り屑よりも切削加工時に発生した摩擦熱が高かったことを示すものである。すなわち、従来の先端角が１１８°や１４０°等のドリルよりも先端角が１８０°であるドリルを用いて切削加工を行った場合には、加工穴貫通時に発生する摩擦熱が低くなるためと考えられる。
【００３１】
加工完了面付近のバリ発生状況については、表２に示すように本発明１ないし３による加工でのバリ高さは、０．２９ｍｍ、０．３２ｍｍおよび０．５２ｍｍとなり、いずれもバリ高さは１ｍｍ以内に抑制することができた。特に貫通送り加工において、第２のドリルの送り値を小さくするほど、貫通穴周囲のバリ高さを小さくすることができた。これに対して、ドリルＢにより貫通送り加工を行った比較例による加工では貫通穴周囲全体に大きなバリ（バリ高さ１．４４ｍｍ）が確認された。これらの結果より、加工穴が貫通する前に先端角が１８０°であるドリルの送り速度を小さくして、貫通送り加工を行うことで被加工部材の加工完了面付近のバリ発生を抑制できることがわかった。
【符号の説明】
【００３２】
１      深穴加工用ドリル（第２のドリル）
θ      先端角
【図１】
2013111735.tif 000005
【図２】
2013111735.tif 000006
【図３】
2013111735.tif 000007