(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸の先端における回転中心より外周側に向かって切刃が設けられると共に、上記の軸に切削された切り屑を排出する切り屑排出溝が設けられてなる穴あけ工具において、その先端角が略１８０゜に形成されると共に、回転中心から外周側に向かう一の切刃が回転中心から外周の途中まで伸びた中心切刃となっている一方、他の切刃が回転中心から外周に向かう途中から外周に至る外周切刃となっており、上記の中心切刃が外周切刃よりも先端側に突出していることを特徴とする穴あけ工具。
【請求項２】
請求項１に記載した穴あけ工具において、上記の中心切刃と外周切刃の少なくとも一方が折れ曲がった直線又は曲線で構成されていることを特徴とする穴あけ工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、穴あけ加工を行なうのに用いる穴あけ工具に係り、特に、穴あけを行なう被削材の面が傾斜した面や彎曲した面であっても正確な穴あけ加工が行なえる穴あけ工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、穴あけ加工を行なう穴あけ工具としては、一般に、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、軸１の先端が尖って所定の先端角θに形成され、この軸１の先端における回転中心Ｏより外周側に向けて切刃２ａ，２ｂが形成されると共に、この軸１に各切刃２ａ，２ｂによって切削された切り屑を排出する切り屑排出溝３ａ，３ｂを設けたものが用いられており、上記の切り屑排出溝３ａ，３ｂとしては、一般に所定のねじれ角になったねじれ溝の状態になるようにしていた。
【０００３】
ここで、上記のような穴あけ工具を用いて被削材に穴あけを行なうにあたり、穴あけを行なう被削材の面が傾斜していたり、彎曲していたりすると、この穴あけ工具が被削材の傾斜した方向に滑り、これによってこの穴あけ工具に片刃当たりやふれ回りが生じ、穴の位置がずれたり、穴の径が大きくなったりして、正確な穴あけ加工が行なえず、また加工された穴の入口や出口の部分におけるバリの発生も多くなる等の問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、穴あけ加工を行なうのに使用する穴あけ工具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、被削材における傾斜した面や彎曲した面に対して穴あけ加工を行なう場合においても、穴あけ工具が被削材の傾斜した方向に滑るのが抑制されて、従来のように穴の位置がずれたり、穴の径が拡大するということが少なく、正確な穴あけ加工が行なえると共に、穴あけ加工された穴の入口や出口部分にバリが発生するのも抑制されて、良好な穴あけ加工が行なえるようにすることを課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１における穴あけ工具においては、上記のような課題を解決するため、軸の先端における回転中心より外周側に向かって切刃が設けられると共に、上記の軸に切削された切り屑を排出する切り屑排出溝が設けられてなる穴あけ工具において、その先端角を略１８０゜に形成すると共に、回転中心から外周側に向かう一の切刃を回転中心から外周の途中まで伸びた中心切刃として形成する一方、他の切刃を回転中心から外周に向かう途中から外周に至る外周切刃として形成し、上記の中心切刃が外周切刃よりも先端側に突出するようにしたのである。
【０００６】
ここで、この請求項１における穴あけ工具のように、軸の先端における先端角を略１８０゜に形成すると共に、回転中心から外周側に向かう一方の切刃を回転中心から外周の途中まで伸びた中心切刃とする一方、他方の切刃を回転中心から外周に向かう途中から外周に至る外周切刃とすると、先端が尖って形成されると共に先端の切刃が回転中心部から外周まで伸びた従来の穴あけ工具に比べて、上記の中心切刃及び外周切刃における切削幅が狭くなると共に、この穴あけ工具が被削材の傾斜した方向に滑るのも抑制されるようになる。
【０００７】
このため、この請求項１の穴あけ工具を用いて、被削材の傾斜した面や彎曲した面に対して穴あけ加工を行なうようにした場合、穴の位置がずれたり、穴の径が拡大するのが抑制され、傾斜した面や彎曲した面に対しても正確な穴あけ加工が容易に行なえるようになる。
【０００８】
また、この請求項１の穴あけ工具を用いて穴あけ加工を行なうと、従来の穴あけ工具に比べて、穴の入口や出口の部分におけるバリの発生も抑制されるようになる。これは、この請求項１の穴あけ工具においては、その先端角が略１８０゜と平坦になっており、所定の先端角を有する従来の穴あけ工具に比べて、穴あけ加工を行なった穴の周囲において被削材を外周側に押す力が弱くなると共に、中心切刃及び外周切刃における切削幅が狭く、これら切刃による切削性能が向上したためであると考えられる。
【０００９】
また、この発明の請求項２における穴あけ工具においては、上記の請求項１における穴あけ工具において、上記の中心切刃と外周切刃の少なくとも一方を折れ曲がった直線又は曲線で構成するようにした。
【００１０】
ここで、この請求項２における穴あけ工具のように、その中心切刃や外周切刃を折れ曲がった直線又は曲線で構成すると、これらの中心切刃や外周切刃によって切削された切り屑に異なった方向の力が作用し、直線の折れ曲がった部分や曲線の適当な位置において切り屑が切断されて、この切り屑がうまく切り屑排出溝を通して排出されるようになり、切削された切り屑が切り屑排出溝に詰まって切刃等が破損するのも抑制されるようになる。
【００１２】
また、上記の請求項１の穴あけ工具のように、中心切刃を外周切刃よりも先端側に突出させると、平坦な部分の穴あけ加工を行なう場合に、先ず中心切刃によって中心部分の切削が行なわれ、その後、外周切刃によって外周側の切削が行なわれるようになり、外周切刃の内周側の端部が被削材にあたって破損するのも抑制され、安定した穴あけ加工が行なえるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態に係る穴あけ工具を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００１４】
この実施形態における穴あけ工具においては、図２及び図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、軸１０の先端における先端角がほぼ１８０゜で平坦になるように形成すると共に、この軸１０の先端に切り込みを行ない、この軸１０の先端における回転中心Ｏから外周側に向かう一つの切刃１１を、回転中心Ｏから外周の途中まで伸びた中心切刃１１として形成する一方、他方の切刃１２を回転中心Ｏから外周に向かう途中の位置から外周に至る外周切刃１２として形成し、上記の中心切刃１１の外周側端部の回転軌跡と外周切刃１２の内周側端部の回転軌跡とが重なるようにしている。
【００１５】
そして、この実施形態においては、上記の中心切刃１１を外周切刃１２よりも先端側に突出するように設けると共に、上記の中心切刃１１を２つの直線部１１ａ，１１ｂが交差する折れ曲がった直線になるように形成している。
【００１６】
また、この実施形態における穴あけ工具においては、上記の中心切刃１１や外周切刃１２によって切削された切り屑を排出する切り屑排出溝１３ａ，１３ｂとして、各切刃１１，１２の回転方向前方側において軸１０に対して所定のねじれ角になったねじれ溝を形成している。
【００１７】
そして、図２に示すように、この実施形態の穴あけ工具を回転させて、被削材２０において所要の傾斜角αになった被削面２１に対して穴あけ加工を行なうようにした場合、この実施形態の穴あけ工具においては、上記のように中心切刃１１や外周切刃１２が形成された軸１０の先端が平坦になっていると共に、上記の中心切刃１１や外周切刃１２における切削幅が狭くなるため、この穴あけ工具が被削材２０の傾斜した方向に滑るのが抑制されて、形成される穴の位置がずれたり、穴の径が拡大するということがなく、正確な穴あけ加工が容易に行なえるようになる。
【００１８】
なお、上記の実施形態における穴あけ工具においては、中心切刃１１を２つの直線部１１ａ，１１ｂが交差する折れ曲がった直線になるように形成しただけであるが、図４に示すように、上記の中心切刃１１と同様に、外周切刃１２を２つの直線部１２ａ，１２ｂが交差する折れ曲がった直線になるように形成してもよい。そして、このように中心切刃１１や外周切刃１２を２つの直線部１１ａ，１１ｂ、１２ａ，１２ｂが交差する折れ曲がった直線になるように形成すると、この中心切刃１１や外周切刃１２によって切削された切り屑に異なった方向の力が作用し、中心切刃１１や外周切刃１２の折れ曲がった部分において切り屑が切断されて、切り屑がうまく切り屑排出溝１３ａ，１３ｂを通して排出されるようになる。
【００１９】
また、この実施形態における穴あけ工具においては、その剛性を高めるため、この穴あけ工具自体を超硬合金等の硬質材料で構成すると共に、切り屑排出溝１３ａ，１３ｂが設けられた穴あけ部分の長さを短くすることが好ましい。なお、このように穴あけ工具自体を超硬合金で構成する他に、上記の各切刃の部分を超硬合金等の硬質材料で構成し、これを穴あけ工具における軸１０の先端にロウ付けしたり、超硬合金等の硬質材料で構成されたスローアウェイチッフを取り付けるようにしてもよい。
【００２０】
次に、上記の図２及び図３（Ａ），（Ｂ）に示す実施形態１の穴あけ工具を超硬合金Ｐ系で構成すると共に、その先端の直径を７ｍｍ、切り屑排出溝１３ａ，１３ｂのねじれ角を３０゜にした実施例１の穴あけ工具と、前記の図１に示す従来の穴あけ工具を高速度鋼ＳＫＨ５１で構成すると共に、その先端角θを１１８゜、先端の直径を７ｍｍ、切り屑排出溝３ａ，３ｂのねじれ角を３０゜に形成した比較例１の穴あけ工具とを用い、これらの穴あけ工具をそれぞれ森精機社製のマシニングセンターＭＶ４５Ｂ（商品名）に取り付けて、傾斜面等に対する穴あけ加工の比較を行なった。
【００２１】
一方、上記の実施例１及び比較例１の各穴あけ工具において穴あけを行なう被削材２０としては、Ｓ４５Ｃで構成され、その被削面２１の傾斜角αを変化させたものを用いるようにした。
【００２２】
そして、上記の実施例１及び比較例１の各穴あけ工具を５３０ｒｐｍで回転させると共に、その送りを０．２ｍｍ／ｒｅｖにし、それぞれ傾斜角αが２０゜になった被削材２０の被削面２１に対して穴あけ加工を行ない、被削材２０の傾斜した被削面２１における傾斜した方向をｘ方向、この被削面２１において上記のｘ方向と直交する方向をｙ方向とし、各穴あけ工具においてｘ方向に加わる分力、ｙ方向に加わる分力、垂直方向の分力及び各穴あけ工具に加わるトルクを測定した。
【００２３】
この結果、上記の実施例１の穴あけ工具の場合、被削材２０を貫通して穴あけを行なった後は、ｘ方向、ｙ方向、垂直方向の各分力及びトルクの値がいずれもほぼ０になったのに対して、上記の比較例１の穴あけ工具の場合には、被削材２０を貫通して穴あけを行なった後においても、ｘ方向、ｙ方向の各分力及びトルクが観測された。
【００２４】
これは、上記の比較例１の穴あけ工具によって被削材２０の傾斜した被削面２１に穴あけ加工を行なった場合、穴あけを行なう位置がずれたためであると考えられる。
【００２５】
次に、上記の被削材２０における被削面２１の傾斜角αを０゜と２０゜にした場合において、それぞれ上記の実施例１及び比較例１の各穴あけ工具を５３０ｒｐｍで回転させると共に、その送りを変化させ、各穴あけ工具に加わる垂直方向の分力及びトルクの変化を測定した。
【００２６】
そして、送りの変化に伴う垂直方向の分力の変化を図５に、送りの変化に伴うトルクの変化を図６に示した。なお、これらの図においては、実施例１の穴あけ工具における測定結果を○、比較例１の穴あけ工具における測定結果を×で示すと共に、被削面２１の傾斜角αが０゜の場合における変化を破線で、傾斜角αが２０゜の場合における変化を実線で示した。
【００２７】
この結果、上記の実施例１の穴あけ工具においては、被削面２１の傾斜角αが０゜と２０゜のいずれの場合においても、比較例１の穴あけ工具に比べて垂直方向の分力及びトルクの値が低くなっていると共に、送りの増加に伴う垂直方向の分力及びトルクの増加も少なくなっていた。
【００２８】
次に、上記の実施例１及び比較例１の各穴あけ工具を５３０ｒｐｍで回転させると共に、その送りを０．２ｍｍ／ｒｅｖにして、それぞれ被削面２１の傾斜角αが０゜、１０゜、２０゜になった被削材２０に対して穴あけ加工を行ない、ｘ方向及びｙ方向における穴の位置のずれを測定し、その結果を下記の表１に示した。
【００２９】
【表１】
0003877193.tif 000002
【００３０】
この結果、上記の比較例１の穴あけ工具においては、被削面２１の傾斜角αが０°の場合に、穴の位置のずれはほとんど発生しなかったが、被削面２１の傾斜角αが１０°、２０°と大きくなるにしたがって、穴の位置のずれが大きくなっていた。
【００３１】
これに対して、上記の実施例１の穴あけ工具においては、被削面２１の傾斜角αが０°、１０゜、２０°の何れの場合においても、穴の位置のずれはほとんど発生せず、傾斜した被削面２１に対しても正確な穴あけ加工が行なえた。
【００３２】
次に、上記の被削材２０における被削面２１の傾斜角αを０゜、１０°、２０゜にした場合において、それぞれ上記の実施例１及び比較例１の各穴あけ工具を５３０ｒｐｍで回転させると共に、その送りを変化させて穴あけ加工を行ない、穴あけ加工された各穴における穴径の拡大量及び各穴の入口における平均バリの高さを測定し、送りの変化に伴う穴径の拡大量の変化を図７に、送りの変化に伴う穴の入口における平均バリの高さの変化を図８に示した。なお、これらの図においては、実施例１の穴あけ工具における測定結果を○、比較例１の穴あけ工具における測定結果を×で示すと共に、被削面２１の傾斜角αが０゜の場合における変化を破線で、傾斜角αが１０゜の場合における変化を一点鎖線で、傾斜角αが２０゜の場合における変化を実線で示した。
【００３３】
この結果、穴径の拡大量については、被削面２１の傾斜角αが０゜の場合、送りの増加に伴う穴径の拡大量が、上記の実施例１の穴あけ工具よりも比較例１の穴あけ工具の方が少なくなっていたが、被削面２１の傾斜角αが１０°、２０°と大きくなるにしたがって、送りの増加に伴う穴径の拡大量が、上記の比較例１の穴あけ工具よりも実施例１の穴あけ工具の方が少なくなっていた。
【００３４】
また、穴の入口における平均バリの高さについては、被削面２１の傾斜角αが０°、１０°、２０°の何れの場合においても、比較例１の穴あけ工具よりも実施例１の穴あけ工具の方が少なくなっていた。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明の請求項１における穴あけ工具においては、軸の先端における先端角を略１８０゜に形成すると共に、回転中心から外周側に向かう一方の切刃を回転中心から外周の途中まで伸びた中心切刃とする一方、他方の切刃を回転中心から外周に向かう途中から外周に至る外周切刃としたため、先端が尖って形成されると共に先端の切刃が回転中心部から外周まで伸びた従来の穴あけ工具に比べて、上記の中心切刃及び外周切刃における切削幅が狭くなり、この穴あけ工具が被削材の傾斜した方向に滑るのも抑制されるようになった。
【００３６】
この結果、この発明の請求項１における穴あけ工具を用いて、被削材の傾斜した面や彎曲した面に対して穴あけ加工を行なうようにした場合、穴の位置がずれたり、穴の径が拡大するのが抑制され、傾斜した面や彎曲した面に対しても正確な穴あけ加工が容易に行なえるようになると共に、穴の入口や出口の部分におけるバリの発生も抑制されて、良好な穴あけ加工が行なえるようになった。
【００３７】
また、この発明の請求項２における穴あけ工具のように、上記の請求項１における穴あけ工具において、上記の中心切刃と外周切刃の少なくとも一方を折れ曲がった直線又は曲線で構成すると、これらの中心切刃や外周切刃によって切削された切り屑に異なった方向の力が作用し、直線の折れ曲がった部分や曲線の適当な位置において切り屑が切断されて、この切り屑がうまく切り屑排出溝を通して排出されるようになり、切削された切り屑が切り屑排出溝に詰まって切刃等が破損するのも抑制され、安定した穴あけ加工が行なえるようになった。
【００３８】
さらに、この発明の請求項１における穴あけ工具のように、上記の中心切刃を外周切刃よりも先端側に突出させると、平坦な部分の穴あけ加工を行なう場合に、先ず中心切刃によって中心部分の切削が行なわれ、その後、外周切刃によって外周側の切削が行なわれるようになり、外周切刃の内周側の端部が被削材にあたって破損するのも抑制されるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の穴あけ工具の先端側の正面図及び側面図である。
【図２】この発明の実施形態に係る穴あけ工具の概略側面図である。
【図３】この発明の実施形態に係る穴あけ工具の先端側の正面図及び側面図である。
【図４】この発明の実施形態に係る穴あけ工具の変更例の先端側の正面図である。
【図５】被削面の傾斜角が０゜と２０゜になった被削材に対して、それぞれ実施例１及び比較例１の各穴あけ工具の送りを変化させて穴あけ加工を行なった場合において、送りの変化に伴って各穴あけ工具に加わる垂直方向の分力が変化する状態を示した図である。
【図６】被削面の傾斜角が０゜と２０゜になった被削材に対して、それぞれ実施例１及び比較例１の各穴あけ工具の送りを変化させて穴あけ加工を行なった場合において、送りの変化に伴って各穴あけ工具に加わるトルクが変化する状態を示した図である。
【図７】被削面の傾斜角が０゜、１０°、２０゜になった各被削材に対して、それぞれ実施例１及び比較例１の各穴あけ工具の送りを変化させて穴あけ加工を行なった場合において、送りの変化に伴って穴径の拡大量が変化する状態を示した図である。
【図８】被削面の傾斜角が０゜、１０°、２０゜になった各被削材に対して、それぞれ実施例１及び比較例１の各穴あけ工具の送りを変化させて穴あけ加工を行なった場合において、送りの変化に伴って穴の入口における平均バリの高さが変化する状態を示した図である。
【符号の説明】
１０  軸
１１  中心切刃
１１ａ，１１ｂ  中心切刃の直線部
１２  外周切刃
１２ａ，１２ｂ  外周切刃の直線部
１３ａ，１３ｂ  切り屑排出溝
Ｏ  回転中心
θ  先端角
【図１】
0003877193.tif 000003
【図２】
0003877193.tif 000004
【図３】
0003877193.tif 000005
【図４】
0003877193.tif 000006
【図５】
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【図６】
0003877193.tif 000008
【図７】
0003877193.tif 000009
【図８】
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