(57)【要約】【課題】加工孔の入口付近での表面粗さを小さくすることができる回転切削工具を提供する。【解決手段】回転切削工具１は、台金１０と、台金１０の外周に設けられた複数のチップ３０，１３０とを備え、複数のチップ３０，１３０は同一の回転軌道に設けられ、複数のチップ３０，１３０の各々は外周切れ刃３１，１３１を有し、複数の外周切れ刃３１，１３１の少なくとも１つは、他の切れ刃より外周側へ突出している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
台金と、前記台金の外周に設けられた複数のチップとを備え、
前記複数のチップは同一の回転軌道に設けられ、
前記複数のチップの各々は切れ刃を有し、
前記複数の切れ刃の少なくとも１つは、他の切れ刃より外周側へ突出している、回転切削工具。
【請求項２】
前記外周側に突出した切れ刃が設けられた前記チップにマージンが設けられていないか、または幅が０．０２ｍｍ未満のマージンが設けられている、請求項１に記載の回転切削工具。
【請求項３】
前記複数のチップは２つ以上の前記チップを含み、前記外周側に突出した切れ刃が設けられた前記チップのマージン幅は、他の前記チップのマージン幅よりも小さい、請求項１または２に記載の回転切削工具。
【請求項４】
前記外周側に突出した切れ刃の回転軸方向の長さは、他の前記切れ刃の回転軸方向の長さよりも短い、請求項１から３のいずれか１項に記載の回転切削工具。
【請求項５】
前記複数のチップはダイヤモンドを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の回転切削工具。
【請求項６】
前記外周側に突出した切れ刃が設けられた前記チップは単結晶ダイヤモンドを含み、他の前記チップはダイヤモンド、ＣＢＮ、または硬質セラミックスを含む、請求項５に記載の回転切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転切削工具に関する。より特定的には、台金の外周に複数のチップが設けられた回転切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に使用されているリーマなどの回転切削工具として、（１）硬質焼結体（多結晶ダイヤモンドなど）切れ刃を有する回転切削工具で、切れ刃外周にはマージンを設けたもの、（２）単結晶ダイヤモンド切れ刃を有する回転切削工具で、切れ刃外周にはマージンを設けず、鋭利な切れ刃とし、切れ刃に対して工具軸方向に後退させた位置にガイドパットを備えている回転切削工具、などがある。
【０００３】
上記（１）の場合、マージンにより工具ビビリを抑制する効果（ガイド効果）があるが、加工面を擦り押圧する効果（バニッシュ効果）もあるため、加工孔の出口側にバリが発生しやすく、スプリングバック、焼けが起こりやすい問題がある。
【０００４】
上記（２）の場合、単結晶ダイヤモンドの鋭利な外周切れ刃によって、加工孔の出口側に発生するバリやスプリングバック・焼けは抑制されるが、切れ刃に対して工具軸方向に後退させた位置にガイドパットがあるため、工具が孔に進入し始める際（単結晶ダイヤモンド切れ刃が加工面に作用し始め、ガイドパットが加工面にまだ接していない時）には工具ビビリが発生しやすい問題がある。特に、１枚刃のリーマなどでは、この現象が顕著に起こりうる。この場合に、加工孔の入口付近での面粗さが大きくなる。リーマ以外の回転切削工具、例えばドリルでも同様の問題が発生している。
【０００５】
従来の回転切削工具は、下記の文献に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平７−１５２２７号公報
【特許文献２】特開２００８−１９４７７９号公報
【特許文献３】特開平８−３９３５０号公報
【特許文献４】特開２００２−２００５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、加工孔の入口付近での表面粗さを小さくすることができる回転切削工具を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る回転切削工具は、台金と、台金の外周に設けられた複数のチップとを備え、複数のチップは同一の回転軌道に設けられ、複数のチップの各々は切れ刃を有し、複数の切れ刃の少なくとも１つは、他の切れ刃より外周側へ突出している。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、加工孔の入口付近での面粗さを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に従った回転切削工具の平面図である。
【図２】図１の回転切削工具の先端部分を拡大して示す平面図である。
【図３】図１中の矢印ＩＩＩで示す方向から見た側面図である。
【図４】実施の形態１に従った回転切削工具のマージンを示す側面図である。
【図５】台金に設けられたザグリ部を示す平面図である。
【図６】図５中の矢印ＶＩで示す方向から見た側面図である。
【図７】台金に設けられたザグリ部を示す平面図である。
【図８】図７中の矢印ＶＩＩＩで示す方向から見た側面図である。
【図９】実施の形態２に従った回転切削工具の平面図である。
【図１０】図９の回転切削工具の先端部分を拡大して示す平面図である。
【図１１】図９中のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。
【図１２】図９中の矢印ＸＩＩで示す方向から見た側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
【００１２】
本発明の一態様に係る回転切削工具は、台金と、台金の外周に設けられた複数のチップとを備え、複数のチップは同一の回転軌道に設けられ、複数のチップの各々は切れ刃を有し、複数の切れ刃の少なくとも１つは、他の切れ刃より外周側へ突出している。
【００１３】
このように構成された回転切削工具では、複数のチップは同一の回転軌道に設けられ、複数のチップの各々は切れ刃を有する。そのため、回転切削工具が孔に進入し始めるとき、複数の切れ刃が孔と接触可能であるため、ビビリの発生を抑制することができる。さらに、複数の切れ刃の少なくとも１つは、他の切れ刃より外周側へ突出している。その結果、この突出した切れ刃が工作物を加工することで、加工孔の出口側でバリ、スプリングバック、焼け等の発生を抑制することができる。
【００１４】
好ましくは、外周側に突出した切れ刃が設けられたチップにマージンが設けられていないか、または幅が０．０２ｍｍ未満のマージンが設けられている。この場合、マージンが設けられていないか、設けられていても極めて小さいので、突出したチップの切れ味を向上させることができる。
【００１５】
好ましくは、複数のチップは２つ以上のチップを含み、外周側に突出した切れ刃が設けられたチップのマージン幅は、他のチップのマージン幅よりも小さい。この場合、外周側に突出したチップのマージンが小さいため、外周側へ突出したチップで主として切削を行うことができる。
【００１６】
好ましくは、外周側に突出した切れ刃の回転軸方向の長さは、他の切れ刃の回転軸方向の長さよりも短い。この場合、外周に突出した切れ刃の長さが短いため、切削抵抗を低減することができる。外周側に突出していない切れ刃はガイドパッドとして作用する。この切れ刃の長さが長いため、ガイドパッドとして十分に作用する。その結果、ビビリを抑制することができる。
【００１７】
好ましくは、複数のチップはダイヤモンドを含む。
好ましくは、外周側に突出した切れ刃が設けられたチップは単結晶ダイヤモンドを含み、他のチップはダイヤモンド、ＣＢＮ、または硬質セラミックスを含む。
【００１８】
[本発明の実施形態の詳細]
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に従った回転切削工具の平面図である。図２は、図１の回転切削工具の先端部分を拡大して示す平面図である。図１および図２を参照して、実施の形態１に従った回転切削工具１は、リーマである。回転切削工具１は、台金１０を有する。
【００１９】
台金１０は長手方向に延在している。台金１０の先端部にはチップ３０，１３０が設けられている。台金１０には溝１１が長手方向に延びるように設けられている。溝１１内にチップ３０，１３０が配置される。
【００２０】
台金１０は、たとえば超硬合金により構成される。台金１０にロウ付けによりチップ３０，１３０が固定されている。なお、この実施例では台金１０に直接チップ３０，１３０が固定されているが、チップ３０，１３０がロウ付けにより台座に固定され、台座がボルトにより台金１０に固定されていてもよい。
【００２１】
チップ３０は、たとえばＣＶＤ（chemical vapor deposition）で形成された単結晶ダイヤモンドと、単結晶ダイヤモンドを保持する超硬ベースとで構成される。チップ１３０は、たとえばダイヤモンド、ＣＢＮ、または硬質セラミックスにより構成される。
【００２２】
複数のチップ３０，１３０は同一の円周軌道に設けられる。しかしながら、チップ３０の外周の回転直径Ｄ１は、チップ１３０の外周の回転直径Ｄ２よりも大きい。そのためチップ１３０はガイドパッドとしての機能を有する。チップ１３０は、加工面に接触して加工面の巣（空洞）を押しつぶす。３つのチップ１３０は回転中心としての回転軸５から等しい距離に設けられる。直径Ｄ１とＤ２との差は１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
チップ３０は、外周切れ刃３１と、その外周切れ刃３１に連なる前切れ刃３２，３４とを有する。外周切れ刃３１と前切れ刃３４との間に切れ刃角部３３が形成されている。外周切れ刃３１および前切れ刃３２，３４で囲まれた部分がすくい面３５である。
【００２４】
前切れ刃３４は傾斜角θ１を有している。傾斜角θ１は半径方向に対して前切れ刃３４がなす角度である。傾斜角θ１は設けられていなくてもよい。
【００２５】
チップ３０は、ＣＶＤにより合成された単結晶ダイヤモンドまたは高温高圧条件を用いた直接合成による単結晶ダイヤモンドを含む。チップ１３０は、ダイヤモンド、ＣＢＮまたは硬質セラミックスにより構成される。なお、チップ３０とチップ１３０とが同じ材質で構成されていてもよい。
【００２６】
チップ１３０は、外周切れ刃１３１と、その外周切れ刃１３１に連なる前切れ刃１３２，１３４とを有する。外周切れ刃１３１と前切れ刃１３４との間に切れ刃角部１３３が形成されている。前切れ刃１３４は傾斜角θ１を有している。傾斜角θ１は半径方向に対して前切れ刃１３４がなす角度である。傾斜角θ１は設けられていなくてもよい。
【００２７】
チップ３０の長さは、チップ１３０の長さよりも短い。チップ１３０を長くすることで、ガイドパッドとしての作用を有するチップ１３０と工作物の孔表面との接触面積を大きくすることで、ビビリの発生を抑制することが可能となる。チップ３０の長さを短くすることで、チップ３０での切削抵抗を小さくすることができる。
【００２８】
図３は、図１中の矢印ＩＩＩで示す方向から見た側面図である。４つのチップ３０，１３０は、回転方向に対して９０°ずつ角度を開けて配置されている。なお、この実施の形態では均等な間隔を隔ててチップ３０，１３０が配置されている。
【００２９】
しかしながら、必ずしも均等に配置されている必要は無く、不均等にチップ３０，１３０が配置されていてもよい。この実施の形態では、チップ１３０の数は３つであるが、それ以上またはそれ以下の数のチップ１３０が設けられてもよい。チップ１３０は１つ以上設けられていればよい。
【００３０】
チップ３０，１３０に切削液を供給するための主孔２２、枝孔２３および開口２１が設けられる。主孔２２から供給された切削液は枝孔２３および開口２１を経由してチップ３０，１３０へ供給される。
【００３１】
図４は、実施の形態１に従った回転切削工具のマージンを示す側面図である。図４を参照して、チップ３０には逃げ角θ２が設けられる。逃げ面３７が回転方向となす角度が逃げ角θ２である。
【００３２】
チップ３０の外周側先端には幅Ｗ１のマージン３９が設けられている。マージン３９は切れ刃角部３３よりも矢印２で示す回転方向後側に設けられる。マージン３９が設けられていなくてもよい。マージン３９が設けられる場合にはその幅Ｗ１は０．０２ｍｍ未満である。チップ１３０には、マージン３９よりも幅の広いマージン（図示せず）が設けられている。
【００３３】
図５は、台金に設けられたザグリ部を示す平面図である。図６は、図５中の矢印ＶＩで示す方向から見た側面図である。図５および図６を参照して、台金１０にはザグリ部１５が設けられる。ザグリ部１５は凹部である。ザグリ部１５にチップ３０が嵌め合わせられる。
【００３４】
図７は、台金に設けられたザグリ部を示す平面図である。図８は、図７中の矢印ＶＩＩＩで示す方向から見た側面図である。図７および図８を参照して、台金１０にはザグリ部１６が設けられる。ザグリ部１６は凹部である。ザグリ部１６にチップ１３０が嵌め合わせられる。図８は、図６の台金を時計回りに回転軸５を中心に９０°回転させた台金を示す。
【００３５】
以上のように構成された回転切削工具１の作用および効果について説明する。
（１）加工孔出口側のバリ抑制について
従来の回転切削工具では、切れ刃がこれから切削しようとしている部分（切屑になる部分）に「負の塑性域」ができ、加工孔の出口側端面に切れ刃が近づくと、その部分では塑性変形が起こり、バリが発生する。
【００３６】
バリを抑制するには負の塑性域を小さくする。そのためには切削抵抗を下げる、さらに工具の切れ味を向上させるとともに切れ味を維持させることが必要である。
【００３７】
回転切削工具１では、少なくとも１つの切れ刃をマージン無し、もしくはマージン極小として鋭利な切れ刃としているので、バリを抑制することが可能になる。
【００３８】
しかも、その切れ刃を単結晶ダイヤモンドとすることで、さらに切れ刃を鋭利にできて、切れ味を向上させて切削抵抗を下げることができる。さらに、刃先の耐磨耗性も向上させることができる。
【００３９】
（２）スプリングバック（加工径収縮）と焼けの抑制について
従来の回転切削工具では、マージンが加工面を押圧し擦ることで、摩擦熱・トルクが発生する。その摩擦熱によって焼けが発生し、加工負荷・トルクによって弾塑性変形を招きスプリングバックを起こす。
【００４０】
回転切削工具１では、マージンをなくした、またはマージンが極小の鋭利な切れ刃にしているので、摩擦熱・トルクを下げることができる。しかも、この切れ刃を単結晶ダイヤモンドにすることで、より切れ味に優れるため、摩擦熱・トルクを下げるのに他の工具素材に比べて有利である。
【００４１】
また単結晶ダイヤモンドの熱伝導率は、超硬合金・多結晶ダイヤモンドに比べて遥かに高いため、切削熱も低減され焼け防止の効果も高まる。
【００４２】
（３）マージン無しの切れ刃とマージンありの切れ刃を組み合わせる理由
マージンを設けると、スプリングバック・焼けが発生しやすくなる弊害があるが、一方で工具ビビリを抑制する効果（ガイド効果）がある。
【００４３】
回転切削工具１では、複数のチップ３０，１３０が台金１０先端の同一円周上に設けられているので、加工開始時に複数の外周切れ刃３１，１３１が同時に被加工物に接触する。また、マージンを設けた切れ刃が１枚以上あるので、マージンがガイドの役割をして加工開始時から工具ビビリを抑制することができる。しかも、少なくとも１枚はマージンの無い、またはマージンが極小の切れ刃とし、かつ工具半径方向に対して他の切れ刃よりも外周に突出させることで、マージンで擦った加工面を除去することができ、加工面の品位を向上させることができる。
【００４４】
（実施の形態２）
図９は、実施の形態２に従った回転切削工具の平面図である。図１０は、図９の回転切削工具の先端部分を拡大して示す平面図である。図９および図１０を参照して、実施の形態２の回転切削工具１では、実施の形態１に従った回転切削工具１よりも細く、工具全体の長さに対する溝１１の比率が大きい。さらに前切れ刃３２，１３２の全体が半径方向に対して角度θ１をなしている点で、実施の形態１に従った回転切削工具１と異なる。
【００４５】
図１１は、図９中のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。図１２は、図９中の矢印ＸＩＩで示す方向から見た側面図である。この実施の形態では台金１０に幅Ｗ３およびＷ４のマージンが設けられている点で、このようなマージンが設けられていない実施の形態１に従った回転切削工具１と異なる。
【００４６】
（実施例）
実施の形態１に従った回転切削工具１のサンプル１（発明品のリーマ）、実施の形態１のチップ３０を多結晶ダイヤモンドのチップで置き換えたサンプル２（４枚刃ＰＣＤのリーマ）、実施の形態１の１枚のチップ１３０のみを残し、他のチップ３０，１３０を除去したサンプル３（１枚刃ＰＣＤのリーマ）、実施の形態１の１枚のチップ３０のみを残し、他のチップ１３０を除去したサンプル４（１枚刃ＣＶＤのリーマ）を準備した。寸法を以下に示す。
【００４７】
サンプル１（発明品）
Ｌ１＝２．３ｍｍ、Ｌ２＝６ｍｍ、チップ３０，１３０のθ１＝１５°、チップ３０のθ２＝１２°，チップ１３０のθ２＝１５°、チップ３０のマージンＷ１＝１μｍ、チップ１３０のマージンＷ１＝０．２ｍｍ
サンプル２（４枚刃ＰＣＤ）
Ｌ２＝６ｍｍ、チップ１３０のθ１＝１５°、チップ１３０のθ２＝１５°、チップ１３０のマージンＷ１＝０．２ｍｍ
サンプル３（１枚刃ＰＣＤ）
Ｌ２＝６ｍｍ、チップ１３０のθ１＝１５°、チップ１３０のθ２＝１５°、チップ１３０のマージンＷ１＝０．２ｍｍ
サンプル４（１枚刃ＣＶＤ）
Ｌ１＝２．３ｍｍ、チップ３０のθ１＝１５°、チップ３０のθ２＝１２°、チップ３０のマージンＷ１＝１μｍ
加工装置として、縦型マシニングセンタ（主軸ＢＴ３０）を用いた。クーラントは水溶性エマルジョン（１０％希釈）とし、被削材の組成をＡＤＣ１２とした。被削材に直径１３．５ｍｍ、深さ３５ｍｍの下孔を形成した。この下孔をリーマとしての回転切削工具１で加工した。
【００４８】
加工条件は、切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、送り量：０．２ｍｍ／ｒｅｖとし、取り代を片側０．２５ｍｍとした。
【００４９】
上記の条件でサンプル１−４で加工を行い孔の口元（入口）および孔の奥での面粗さを測定した。その結果を以下に示す。
【００５０】
サンプル１（発明品）
孔の口元の面粗さＲａは０．１２μｍ、孔奥の面粗さＲａは０．１４μｍであった。
【００５１】
サンプル２（４枚刃ＰＣＤ）
孔の口元の面粗さＲａは０．１７μｍ、孔奥の面粗さＲａは０．１６μｍであった。
【００５２】
サンプル３（１枚刃ＰＣＤ）
孔の口元の面粗さＲａは０．２μｍ、孔奥の面粗さＲａは０．１９μｍであった。
【００５３】
サンプル４（１枚刃ＣＶＤ）
孔の口元の面粗さＲａは０．２３μｍ、孔奥の面粗さＲａは０．１５μｍであった。
【００５４】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
この発明は回転切削工具の分野において用いることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  回転切削工具、２  矢印、５  回転軸、１０  台金、１１  溝、１５，１６  ザグリ部、２１  開口、２２  主孔、２３  枝孔、３０，１３０  チップ、３１，１３１  外周切れ刃、３２，３４，１３２，１３４  前切れ刃、３３，１３３  刃角部、３５  すくい面、３７  逃げ面、３９  マージン。
【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】
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【図８】
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【図９】
2017087373.tif 000011
【図１０】
2017087373.tif 000012
【図１１】
2017087373.tif 000013
【図１２】
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