(57)【要約】【課題】被切削材に予め設けられた下穴の内壁面を所定の内径の加工穴を形成するに際し、加工精度の高い切削加工を施すことのできる切削工具を提供する。【解決手段】軸線Ｏ回りに回転される工具本体２０の先端部外周に切刃５３を有するインサート４０が取り付けられ、被切削材に予め形成された下穴に挿入され、この下穴の内壁面を切削加工して所定の内径の加工穴を形成するボーリングバー１０において、四角形平板状のインサート４０に平坦面状のフラットランド５１を形成するとともに、このフラットランド５１の稜線に切刃５３を形成し、インサート４０をフラットランド５１と軸線Ｏとが平行となるように取り付ける。【選択図】図３
2009125842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転される工具本体の先端部外周に切刃を有するインサートが取り付けられ、被切削材に予め形成された下穴に挿入され、この下穴の内壁面を切削加工して所定の内径の加工穴を形成する切削工具であって、
前記インサートは、四角形平板状をなし、工具回転方向前方に向けられるすくい面の各コーナー部の先端側にそれぞれ平坦面状のフラットランドが交差されているとともに、このフラットランドと前記すくい面との交差稜線にそれぞれ切刃が形成されており、
前記インサートが、前記フラットランドのいずれかを前記工具本体の径方向外周に位置させて、該フラットランドと前記軸線とが平行となるように取り付けられていることを特徴とする切削工具。
【請求項２】
前記インサートは、前記工具本体の径方向を向く側面が、前記軸線に対して工具本体先端側に向かうに従い工具径方向外側に向かうように傾斜して取り付けられており、
前記工具本体の前記インサートの工具後端側には、前記インサートを前記側面と平行に工具本体先端側及び工具本体径方向外側に向かって押圧する調整クサビが挿入されたことを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
【請求項３】
前記すくい面には、前記各コーナー部の先端側から内側に向かって該すくい面に対して後退するように凹むブレーカ溝が形成されており、このブレーカ溝以外の前記すくい面は前記切刃よりも後退することのない平坦面とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の切削工具。
【請求項４】
前記インサートにおける前記フラットランドの工具先端側の端部が凸曲面状に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下穴に予め形成された下穴の内壁面を所定の内径に切削加工する際に使用されるボーリングバー等の切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンのシリンダーボアの加工等に用いられる切削工具として、例えば、特許文献１に示されるような、切刃を有するインサートを工具本体の先端部外周に着脱可能に装着したボーリングバー等が知られている。
【０００３】
このようなボーリングバーは、軸線回りに回転される円柱状の工具本体を有し、工具本体先端側外周部に、切刃を有するインサートがクランプネジ等によって固定されている。このインサートは、四角平板状をなしており、その四角形面のコーナー部分の辺稜部に形成された切刃を工具径方向外側に向けて工具本体に取り付けられている。
【０００４】
そして、このボーリングバーは、アダプタ等を介して工具本体が工作機械の主端軸に取り付けられ、工具本体の軸線回りに高速回転されるとともに、工具本体の軸線方向に送りを与えられ、被切削材に予め設けられた下穴に挿入され、工具本体の先端部に工具径方向外側に向かって突出するように設けられた切刃によって下穴の内壁面を切削加工し、所定の内径の加工穴を形成する。
【特許文献１】特開２００５―２４６５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような従来の切削工具においては、工具本体が軸線方向に送られる際に、切刃が被切削材の下穴の内壁面に喰い付きながら切削加工をしていくが、切刃がインサートのコーナー部分の辺稜部に形成されていることからその先端部が鋭く尖った形状をしており、該切刃によって切削された被切削材の下穴の内壁面は、切刃の先端形状に応じて鋭角状に削り取られる。従って、特に工具本体の軸線方向への送りの量が大きい場合には、被切削材の下穴の加工面が粗くなり、加工精度が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
この発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、被切削材に予め設けられた下穴の内壁面を所定の内径の加工穴を形成するに際し、加工面粗度を向上させて、加工精度の高い切削加工を施すことのできる切削工具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】
前記課題を解決するため、本発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係る切削工具は、軸線回りに回転される工具本体の先端部外周に切刃を有するインサートが取り付けられ、被切削材に予め形成された下穴に挿入され、この下穴の内壁面を切削加工して所定の内径の加工穴を形成する切削工具であって、前記インサートは、四角形平板状をなし、工具回転方向前方に向けられるすくい面の各コーナー部の先端側にそれぞれ平坦面状のフラットランドが交差されているとともに、このフラットランドと前記すくい面との交差稜線にそれぞれ切刃が形成されており、前記インサートが、前記フラットランドのいずれかを前記工具本体の径方向外周に位置させて、該フラットランドと前記軸線とが平行となるように取り付けられていることを特徴としている。
【０００８】
このような特徴の切削工具によれば、インサートに平坦面状のフラットランドが形成されており、このフラットランドとすくい面との交差稜線に形成された切刃も工具回転方向前方から見て直線状となる。このインサートを工具本体に、フラットランドが工具本体の軸線と平行となるように取り付けることによって、被切削材の下穴の内壁面の表面と切刃の先端とが互いに平行となるため、切刃と下穴の内壁面との接触長さを大きくしながら、該内壁面の表面形状に沿って切削加工を施していくことができる。従って、内壁面を軸線を中心とした円筒状に削り取っていくことができるため、加工穴の加工面粗度を向上させることが可能となる。
【０００９】
また、本発明に係る切削工具は、前記インサートは、前記工具本体の径方向を向く側面が、前記軸線に対して工具本体先端側に向かうに従い工具径方向外側に向かうように傾斜して取り付けられており、前記工具本体の前記インサートの工具後端側には、前記インサートを前記側面と平行に工具本体先端側及び工具本体径方向外側に向かって押圧する調整クサビが挿入されたことを特徴としている。
【００１０】
切刃の工具径方向の突出量を加工対象となる下穴に適したものに設定する場合や、複数の切刃が設けられている際に互いの工具径方向の位置を等しくする場合には、調整クサビの挿入量を調整することによって、インサートが工具先端側かつ工具本体径方向外側に押圧される。これによってフラットランドが軸線と平行な状態を維持したまま切刃の工具径方向の位置を調整することが可能となる。
【００１１】
また、インサートが軸線に対して傾斜した方向に押圧されて切刃の工具径方向の突出量を調整する構成とすることによって、直接的に工具径方向外側に押圧する場合に比べて、クサビの調整量による切刃の工具径方向への移動量が小さくなる。従って、切刃の突出量の微調整をすることが可能となる。
【００１２】
さらに、本発明に係る切削工具は、前記すくい面には、前記各コーナー部の先端側から内側に向かって該すくい面に対して後退するように凹むブレーカ溝が形成されており、このブレーカ溝以外の前記すくい面は前記切刃よりも後退することのない平坦面とされていることを特徴としている。
【００１３】
ブレーカ溝を設けることによって、切屑が短く分断され、該切屑の処理が容易になるとともに、四角形平板状のインサートの互いに反対側に位置する２つの側面にすくい面が形成されている場合には、インサートを工具本体に取り付ける際に、工具回転方向後方側に向けられる側面の平坦面を工具本体に密着させることで、インサートと工具本体との当接面積を確保することができるため、切刃に作用する切削抵抗を工具本体が確実に受けることができ、切刃の欠損を防止してインサートの寿命延長を図ることができる。
【００１４】
また、本発明に係る切削工具は、前記インサートにおける前記フラットランドの工具先端側の端部が凸曲面状に形成されていることを特徴としている。  
【００１５】
工具本体が軸線方向に送られる際には、凸曲面とすくい面との交差稜線に形成される凸曲線状の切刃が最初に被切削材に接触するため、切削加工時の応力の集中が抑えられインサートのコーナー部の損傷等を防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る切削工具によれば、被切削材に予め設けられた下穴の内壁面を所定の内径の加工穴を形成するに際し、加工面粗度を向上させて、加工精度の高い切削加工を施すことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の切削工具の実施形態であるボーリングバーについて、図１から図１０を用いて説明する。図１は本発明の実施形態であるボーリングバーを示す一部を破断した縦断面図、図２は本発明の実施形態であるボーリングバーの正面図である。図１に示すように、本実施の形態であるボーリングバー１０は、工具本体２０と、ガイドパッド３０と、インサート４０と、調整クサビ６０とから構成されている。
【００１８】
工具本体２０は、例えば鋼材等から構成されて、図１に示すように、軸線Ｏを中心として形成された長尺円柱状の形状を有しており、工具後端側（図１において右側）には、後端面が軸線Ｏに沿って凹んで形成された、図示しない工作機械等に取り付けるための取付部２１が形成されている。
【００１９】
工具本体２０の内部には、軸線Ｏに沿って延びるクーラント供給孔２２が穿設されており、該クーラント供給孔２２の一端は取付穴２１に開口されている。また、クーラント供給孔２２の先端部から、後述する複数設けられた凹溝２５のそれぞれに向かってクーラント供給路２３が形成されている。
【００２０】
また、工具本体２０の外周には、ガイドパッド３０を取り付けるためのパッド取付部２４が、図６に示すように、円周方向に等間隔で複数（本実施形態においては６つ）設けられており、該パッド取付部２４は、工具本体２０がその断面において外周側から工具径方向内側に向かってコの字状に切り欠かれ、これが軸線Ｏに平行に延びるようにして形成されている。
【００２１】
さらに、工具本体２０の先端部外周には、先端に向かって拡径するテーパ状の円錐面２９が形成されているとともに、該円錐面２９には、工具先端面と工具外周側面に向けて開口して工具後端側に向けて一定距離延びる凹溝２５が、図２に示すように、周方向に等間隔に複数（本実施形態においては６つ）設けられている。
【００２２】
この凹溝２５は、軸線Ｏに垂直な断面において、詳しくは図４に示すように、工具回転方向Ｔ後方を向く面が、工具径方向外側に向かうにしたがって工具回転方向Ｔ前方に漸次傾斜した傾斜面２５ａとされており、該傾斜面２５ａの工具回転方向Ｔ後方側に連なるようにして、凹曲面状をなす溝底部２５ｂが形成されている。この溝底部２５ｂには、前述のクーラント供給路２３の開口部となる吐出孔２３ａが形成されている。
【００２３】
また、図４に示すように、該凹溝２５の工具回転方向Ｔ後方側には、溝底部２５ｂの凹曲面に連なるようにして、かつ凹溝２５よりも工具径方向内側に浅く、工具先端面と工具外周側面に向けて開口するインサート取付部２６が設けられている。該インサート取付部２６は、工具回転方向Ｔ前方側を向く面が、後述するインサート４０の四角形面４２が被当接面として当接される当接面２６ａとされており、工具径方向外側を向く面がインサート４０の側面４３が接する取付座２６ｂとされている。
【００２４】
この取付座２６ｂは、詳しくは図３に示すように、工具後端側に向かうに従って漸次工具径方向内側に向かって傾斜しており、その中央部には、インサート４０を固定するためのインサート取付ネジ孔（図示省略）が形成されている。
【００２５】
また、インサート取付部２６の工具後端側には、工具本体２０の外周が工具径方向内側かつ工具本体先端側に向かって斜めに切り欠かれるようにして、調整クサビ６０を挿入するための切欠部２７が設けられており、該切欠部２７の底部２７ａにはクサビ取付ネジ孔２８が開口している。なお、このクサビ取付ネジ孔２８は、その軸線ｋが工具径方向内側に向かうに従って工具先端側へ向かうように傾斜して設けられている。
【００２６】
また、切欠部２７の工具前方側を向く面は、工具径方向内側に向かうに従って工具先端側へ向かうように傾斜して、その傾斜角度が軸線ｋと平行となるように形成された切欠部傾斜面２７ｂとされている。
【００２７】
調整クサビ６０は、鋼材等で構成され、図３に示すように、その内部には調整クサビ６０を工具本体２０の切欠部２７に取り付けるためのクサビ取付ネジ６１が挿通されるクサビネジ挿通孔６２が設けられている。また、この調整クサビ６０は、前記切欠部２７の傾斜に沿うように挿入され、切欠部２７に挿入された状態における調整クサビ６０の工具先端側かつ工具径方向外側を向く面に、後述するインサート４０を押圧する押圧面６３が形成されている。
【００２８】
さらに、調整クサビ６０の工具径方向内側かつ工具後端側を向く面は、切欠部２７の切欠部傾斜面２７ｂと密着するクサビ傾斜面６４とされている。そして、クサビ取付ネジ６１がクサビネジ挿入孔６２を通って、軸線ｋ方向に沿ってクサビ取付ネジ孔２８にねじ込まれることによって、調整クサビ６０の押圧面６３が、後述するインサート４０を押圧するようにして、調整クサビ６０が工具本体２０の切欠部２７に取り付けられる。
【００２９】
インサート４０は、超硬合金等の硬質材料によって構成され、平面視を図７に、側面視を図８に、正面視を図９に示すように、一定の厚みを有した概略四角平板状をなしており、長方形状のすくい面４１、４２と、これら２つのすくい面４１、４２と直交するように配置された４つの側面とを備えており、これら４つの側面の交差稜線部がすくい面４１、４２に交差する部分がコーナー部４８とされている
【００３０】
この４つの側面のうち、前記すくい面４１、４２の長辺と直交する側面４３、４４は、いずれか一方が工具本体２０のインサート取付部２６の取付座２６ｂに当接される被当接面とされ、これら２つの側面４３、４４を連通するようにしてインサート取付ネジ挿通孔４５が形成されている。
【００３１】
また、このインサートの４つの側面のうち、前記すくい面４１、４２の短辺と直交する側面４６、４７は、いずれか一方が上述の調整クサビ６０の押圧面６３に密着して押圧される被押圧面とされる。
【００３２】
２つのすくい面４１、４２には、各コーナー部４８の内側に向かって延びて、該すくい面４１、４２から凹むようにして形成されたブレーカ溝４９が設けられている。このブレーカ溝４９は、図８から図１０に示すように、コーナー部４８から離れるにしたがいこのブレーカ溝４９が形成されたすくい面４１、４２から漸次後退するように延びる傾斜面４９ａと、該傾斜面４９ａとすくい面４１、４２とを接続する凹曲面４９ｂとを備えている。
【００３３】
そして、このインサート４０のコーナー部４８の先端には、詳しくは図１１に示すように、該コーナー部４８を表裏面となる一方のすくい面４１から他方のすくい面４２に向けて平坦状に面取りするようにして形成されたフラットランド５１が設けられている。なお、このフラットランド５１は、平面視におけるその表面に沿う直線ｌが、工具本体２０にインサート４０が取り付けられた際に、軸線Ｏと平行となるように形成されている。また、このフラットランド５１と、４つの側面のうちすくい面４１、４２の短辺と接する側面４６、４７との間には、これらフラットランド５１と側面４６、４７とに滑らかに接する凸円筒面状のアール面５２が形成されている。
【００３４】
そして、フラットランド５１及びアール面５２とブレーカ溝４９の傾斜面４９ａとの交差稜線部に切刃５３が形成されている。従って、このインサート４０においては、そのコーナー部４８にそれぞれ切刃５３が設けられ、これら切刃５３からすくい面４１、４２の内側に向かうようにしてブレーカ溝４９が配置されている。なお、すくい面４１、４２のブレーカ溝４９以外の部分は切刃５３よりも後退することのない平坦面とされ、即ち切刃５３よりも突出するか、または同じ高さに位置するように配置されている。
【００３５】
このような構成のインサート４０は、本実施形態では、詳しくは図３及び図４に示すように、２つのすくい面４１、４２のうち、一方のすくい面４２が被当接面として、インサート取付部２６の当接面２６ａに当接され、すくい面４１、４２の長辺と直交する側面４３、４４のうち一方の側面４３がインサート取付部２６の取付座２６ｂに接するようにして、インサート取付ネジ挿通孔４５にインサート取付ネジ５５が挿入されて、インサート４０が工具本体２０に固定される。
【００３６】
これにより、インサート４０は、取付座２６ｂによって工具本体２０に対して傾斜して取り付けられ、インサート４０のフラットランド５１の直線ｌと工具本体２０の軸線Ｏが平行に、即ち、インサート４０の切刃５３の先端と工具本体２０の軸線Ｏとが平行となるように配設される。
【００３７】
また、このように工具本体２０に固定されたインサート４０の工具後端側に前述のように調整クサビ６０が挿入され、図３又は図４に示すように、調整クサビ６０の押圧面６３が、インサート４０の側面４７に密着した状態となる。
【００３８】
以上のように構成されたボーリングバー１０は、アダプタ等を介して工具本体２０が工作機械の主端軸に取り付けられ、工具本体２０の軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに高速回転されるとともに、工具本体２０の軸線Ｏ方向先端側に送りを与えられ、被切削材に予め設けられた下穴に挿入され、工具本体２０の先端部に設けられたインサート４０の切刃５３によって下穴の内壁面を切削加工し、所定の内径の加工穴を形成する。
【００３９】
本実施形態のボーリングバー１０によれば、インサート４０に平坦面状のフラットランド５１が形成されており、このフラットランド５１とインサートのすくい面４１、４２との交差稜線に形成された切刃５３も先端が工具回転方向Ｔ側から見て直線状とされている。このインサート４０が工具本体２０に、フラットランド５１がなす直線ｌが工具本体２０の軸線Ｏと平行となるように取り付けられているため、切削加工の際には、被切削材の下穴の内壁面の表面と切刃５３の先端とが互いに平行となる。
【００４０】
従って、切刃５３と下穴の内壁面との接触長さを大きくして、該内壁面の表面形状に沿って切削加工を施していくことによって、内壁面を軸線Ｏを中心とした円筒状に削り取っていくことができ、加工穴の加工面粗度を向上させることが可能となる。
【００４１】
また、切刃５３の工具径方向の突出量を加工対象となる下穴に適したものに設定する場合や、周方向に等間隔で配置されている複数のインサート４０の切刃５３の工具径方向の位置を等しくする際には、調整クサビ６０の挿入量を調整することによって、インサート４０が工具先端側かつ工具本体径方向外側に押圧される。これによってフラットランド５１が軸線Ｏと平行な状態を維持したまま切刃５３の工具径方向の位置を調整することが可能となる。
【００４２】
また、このようにインサート４０が軸線Ｏに対して傾斜した方向に押圧され切刃５３の工具径方向の突出量を調整する構成とすることによって、直接的に工具径方向外側に押圧する場合に比べて、調整クサビ６０のねじ込み量による切刃の工具径方向への移動量が小さくなる。従って、切刃５３の突出量の微調整をすることが可能となる。
【００４３】
さらに、本実施形態のボーリングバーにおいては、上述のようにブレーカ溝４９が形成されているため、削り取られた切屑は傾斜面４９ａに沿って移動して凹曲面４９ｂに至ったところで強制的に曲げられ分断されるため、該切屑を短く分断して処理を容易にすることができる。
【００４４】
また、本実施形態のようにインサート４０の互いに反対側に位置する２つの側面にすくい面４１、４２が設けられている場合には、インサート４０を取り付ける際に、工具回転方向後方側に向けられるすくい面４２のブレーカ溝４９以外の部分を当接面２６ａに密着させることで、インサート４０と当接面２６ａとの当接面積を確保することができる。これによって、切刃５３に作用する切削抵抗を工具本体２０が確実に受けることができ、切刃５３の欠損を防止してインサート４０の寿命延長を図ることが可能となる
【００４５】
また、インサート４０のフラットランド５１と側面４６、４７との間のアール面５２が形成されていることによって、工具本体２０が軸線Ｏ方向先端側に送られる際に、このアール面５２とすくい面との交差稜線に形成される凸曲線状の切刃５３が被切削材に最初に接触することになるため、切削加工時の応力の集中が抑えられ、インサート４０のコーナー部４８の損傷等を防止することができる。
【００４６】
以上、本発明の切削工具の実施形態であるボーリングバー１０について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態であるボーリングバーを示す一部を破断した縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態であるボーリングバーの正面図である。
【図３】図１の部分拡大図である。
【図４】図２の部分拡大図である。
【図５】図１におけるＡ方向矢視図である。
【図６】図１におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図７】インサートの平面図である。
【図８】インサートの側面図である。
【図９】インサートの正面図である。
【図１０】図７におけるＣ方向矢視図である。
【図１１】図７における部分Ｐの拡大図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０    ボーリングバー（切削工具）
２０    工具本体
２７    切欠部
４０    インサート
４１    すくい面
４２    すくい面
４８    コーナー部
４９    ブレーカ溝
５１    フラットランド
５２    アール面
５３    切刃
６０    調整クサビ
Ｏ      軸線
Ｔ      工具回転方向
【図１】
2009125842.tif 000003
【図２】
2009125842.tif 000004
【図３】
2009125842.tif 000005
【図４】
2009125842.tif 000006
【図５】
2009125842.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009125842.tif 000009
【図８】
2009125842.tif 000010
【図９】
2009125842.tif 000011
【図１０】
2009125842.tif 000012
【図１１】
2009125842.tif 000013