WO2008004366A1 - Outil d'alésage et son support - Google Patents

Description

明 細 書

ボーリングバイト及び同バイト用のホルダ

技術分野

[0001] この発明は、小型部品の内径力卩ェに利用するボーリングバイトとスリーブで形成さ れた同バイト用のホルダに関する。

背景技術

[0002] 極小な内径をカ卩ェするのに適した小径ボーリングバイトが下記特許文献 1に開示さ れている。

[0003] 特許第 2784530号公報 (特許文献 1)が開示しているボーリングバイトは、内径カロ ェ用の棒状チップとスリーブを組み合わせたものであって、スリーブの中心孔に棒状 チップのシャンク部を挿入し、そのシャンク部をホルダにねじ込んだビスで締付けて 棒状チップをスリーブで保持する構造になっている。なお、スリーブの中心孔は貫通 孔として形成され、また、棒状チップはスリーブの中心孔に挿入する部分の外周に面 取り部を設けたチップとされ、前記中心孔の内面とチップ外周の面取り部との間に生 じる空間がクーラント通路として使用されるものになっている。

[0004] 同様のボーリングバイトは、特許第 3330085号公報 (特許文献 2)にも従来技術と して記載されている。

特許文献 1：特許第 2784530号公報

特許文献 2：特許第 3330085号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 特許文献 1が開示しているボーリングバイトは、棒状チップのクランプを、スリーブに ねじ込んだ 2個のビスでチップを一方向に締付ける方法で行っている。ところが、この 方法では、ビスによって締付けられたチップが孔の内面に線接触した状態となってそ のチップの固定が不安定になる。棒状チップとスリーブの中心孔の内面との間にはチ ップを抜き差しするための隙間がある。この隙間のうち、締付け方向の隙間はビスに よる締付けによって吸収される力 締付け方向と直角方向の隙間は固定後も残され たままとなり、その隙間がチップの振れを許容する。そのために、チップの保持が不 十分になって締付け方向と直角方向の力に対する剛性が低下し、それが原因で、加 ェ中にバイトの所謂びびりが発生して切れ刃の欠損に至る。

[0006] 最近は、高硬度材の加工のために、切れ刃の材質としてダイヤモンド焼結体や CB N (立方晶窒化硼素)焼結体を採用したバイトが採用される傾向が高まってきている。 この種のバイトによる高硬度材の加工では切削抵抗が高くなり、加工精度の悪ィ匕ゃ 切れ刃の欠損につながるびびりが特に発生しやすい。

[0007] 特許文献 2が従来技術として開示しているボーリングバイトも、チップの固定の方法 については言及していないが、その方法は特許文献 1のボーリングノ《イトと同じと考 えられ、従って、特許文献 1のボーリングバイトと同じ不具合を有する。

[0008] この発明は、特許文献 1、 2が開示しているような、スリーブによって形成されたホル ダの刃具固定の安定性を高めて、そのホルダを用いたボーリングバイトの加工精度 の向上や切れ刃の欠損防止を図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、棒状刃具をスリーブの中心孔 に挿入し、クランプ手段でクランプして保持するボーリングノイト用ホルダの前記スリ ーブに、そのスリーブの前記中心孔カも外周面に至る領域を、スリーブの先端から長 手途中まで縦に割るスリットを設け、さらに、スリーブのスリット形成部を締付けて前記 中心孔の内径を変化させる締付け具を備えさせた。

[0010] このホルダの、好ましい態様を以下に列挙する。

(1)前記スリットを、前記スリーブの側方の一箇所に、スリーブを径方向に横切って設 けたもの。

(2)スリーブの中心孔の中心から前記締付け具の設置点中心までの寸法を 11、前記 中心孔の中心力も前記スリットの径方向外端までの寸法を 12として、 20%≤11Z12≤ 80%の条件を満足するように前記 11と 12の寸法を設定したもの。

(3)前記クランプ手段として、前記棒状刃具のシャンク部に接触してシャンク部を軸 直角向きに締付けるセットスクリュを少なくとも 1個備えさせたもの。

(4)前記中心孔の、前記棒状刃具を把持する把持面の面粗度を、十点平均粗さ 0. 以上、 12. 5 /z m以下にしたもの。

(5)前記スリーブの先端側外径と後部側外径を異ならせたもの。具体的には、スリー ブの先端側外径を後部側外径よりも大きくするか、又は逆に小さくしたもの。

[0011] なお、この発明にお 、ては、先端部がダイヤモンド焼結体又は CBN焼結体で形成 され、そのダイヤモンド焼結体又は CBN焼結体に切れ刃が形成された棒状刃具を、 上述したこの発明のホルダで保持して構成されるボーリングバイトも併せて提供する 発明の効果

[0012] この発明のホルダは、スリーブのスリット形成部を締付けるとスリーブの中心孔の内 径が縮小する。そのために、中心孔の内面が棒状刃具のシャンク部外周に広い領域 で密着し、棒状刃具との間にそのバイトのがたつきを許容する隙間ができない。この ために、加工中の棒状刃具のびびりが減少し、びびりに起因した加工精度の低下や 切れ刃の欠損が抑制される。

[0013] なお、前記スリットを、スリーブの側方の 1箇所に設けたものは、中心孔周りの 1箇所 でのみスリーブが周方向に切り離されることになつてスリット設置によるスリーブの剛 性低下が小さく抑えられる。カロえて、スリーブのスリット形成部を締付ける締付け具も 1 組で済む。また、前記スリーブの端面視においてスリーブを径方向に横切って設けた スリットは加工がし易い。

[0014] また、スリーブのスリット形成部を締付ける締付け具を 20%≤11Z12≤ 80%の条件 を満足する位置に設置したものは、スリット形成部の締付けが適切な位置でなされ、 その条件を満たさないものよりも棒状刃具を把持する力 (保持力)と保持の安定性が 高まり、容易に棒状刃具を固定することができる。

[0015] さらに、スリーブのスリット形成部を締付ける締付け具で締付けるだけでは棒状刃具 の回転防止や中心孔内軸方向での軸方向シフトの防止が不十分になるので、この 発明のホルダには、前記締付け具とは別に棒状刃具を固定するクランプ手段を備え させる。そのクランプ手段として、前記棒状刃具のシャンク部に接触してシャンク部を 軸直角向きに締付けるセットスクリュを少なくとも 1個備えさせたものは、棒状刃具が 直接締付けられてその刃具の固定が確実になされる。なお、軸直角向きとは、棒状 刀具のシャンク部の軸方向に対して垂直な向きを示す。シャンク部を軸直角向きに締 付けるとは、セットスクリュの軸方向が当該向きに沿うようにセットスクリュを配置し、セ ットスクリュの先端をシャンク部に押し付けることによりシャンク部を固定することを意味 する。

[0016] このほか、スリーブの中心孔の内面（把持面）の面粗度を、十点平均粗さ 0. 5 /z m 以上、 12. 5 m以下にしたものは、棒状刃具との接触面積が増加し、それにより摩 擦による刃具保持力が高まって刃具の固定がより安定する。

[0017] また、スリーブの先端側外径を後部側外径よりも大きくしたものは、ホルダを加工機 の刃物台で支持するときにスリーブ先端の大径部を利用して刃物台に対するスリー ブの挿入長さを一定させることができる。一方、スリーブの先端側外径を後部側外径 よりも小さくしたものは、ワークサイズによる加工規制が緩和され、スリーブの先端径に よってはスリーブの先端側をワークの内側に入り込ませて力卩ェを行うことが許容される ようになる。そのような加工が許容されると、スリーブ先端力もの刃具の突き出し量を 小さくしてカ卩ェ中のバイトのびびりをより効果的に抑制することが可能になる。

[0018] この発明のボーリングバイトは、上述したホルダの作用効果によって、加工の安定 性と加工精度が向上し、刃具の寿命も向上する。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]この発明のホルダの一例を示す斜視図

[図 2]図 1のホノレダの平面図

[図 3]図 1のホノレダの正面図

[図 4]図 1のホルダを使用したボーリングバイトの斜視図

[図 5]図 4の V— V線に沿った位置の断面図

[図 6]図 4の VI— VI線に沿った位置の断面図

[図 7]この発明のホルダの他の形態を示す斜視図

符号の説明

[0020] 1 ホルダ、 2 スリーブ、 2a 大径部、 2b 小径部、 2c 段差部、 3 クランプ手段、 4 締付け具、 5 面取り部、 6 中心孔、 7 スリット、 8、 9 ねじ孔、 10 棒状刃具、 11 シャンク部、 12 ヘッド部、 13 硬質焼結体、 14 切れ刃、 15 すくい面、 16 面取 り部、 20 ボーリングバイト。

発明を実施するための最良の形態

[0021] 以下、添付図面の図 1〜図 7に基づいてこの発明のホルダとそれを用いたボーリン グノ《イトの実施の形態を説明する。図 1はホルダの一例を示す斜視図、図 2はホルダ の平面図、図 3はホルダの正面図である。例示のホルダ 1は、スリーブ 2とクランプ手 段 3と締付け具 4とで構成されて 、る。

[0022] スリーブ 2は、図 1及び図 2に示すように、先端側に大径部 2aを設け、加工機の刃 物台で保持する後部側を小径部 2bとして形成した段付きスリーブになって 、る。この スリーブ 2の外周には、加工機の刃物台で挟みつける 2面幅の面取り部 5が設けられ ている。また、スリーブ 2の中心には軸方向に貫通した中心孔 6が設けられ、さらに、 スリーブ 2の先端側の一側部の中心孔 6から外周面に至る領域は、図 3の端面視に お!、て、その領域を径方向に横切るように設けられたスリット 7によって縦に割られて いる。スリット 7は、スリーブ 2の先端から長手途中までの範囲に設けられており、スリ ーブ 2の中心孔 6の周りを 1箇所で径方向に切り離すものになっている。

[0023] 中心孔 6は、図 4〜図 6に示す棒状刃具 10のシャンク部 11の外径とほぼ同径の孔（ シャンク部 1 1をスムーズに抜き差しするためにシャンク部外径よりも僅かに大きい孔） とされ、また、その孔の内面 (棒状刃具を把持する把持面）は、面粗度が十点平均粗 さ 0. 5 μ m以上、 12. 5 μ m以下、より好ましくは、 0. 5 m以上、 3. 2 μ m以下とな る面に形成されている。ここで、十点平均粗さ (Rzjis)は、 2001年度 (日本工業 規格） B 0601附属書 1に従い、基準長さの粗さ曲線において、最高の山頂力も高 い順に 5番目までの山高さの平均と最深の谷底力 深い順に 5番目までの谷深さの 平均との和（単位：/ z m)として求められる。

[0024] クランプ手段 3は、スリーブ 2のホルダ使用時に上になる位置に設けられている。例 示のクランプ手段 3はセットスクリュであり、スリーブ 2を径方向に貫通したねじ孔 8 (図 6参照）にねじ込まれている。このクランプ手段 3 (セットスクリュ）の先端をスリーブの中 心孔 6に入り込ませ、その先端で中心孔 6に挿入される棒状刃具のシャンク部を直接 締付けてそのシャンク部を中心孔 6の内面に押付ける。例示のホルダは、クランプ手 段 3による刃具の締付け方向をバイト使用時に主分力が働く方向と一致させており、 主分力による刃具の動き止めの効果が高い。このクランプ手段 3は、この発明のホル ダの場合、中心孔 6による刃具の把持もなされるので、 1個あれば足りる。ただし、そ の数を複数にすることが制限されるものではない。

[0025] 締付け具 4は、スリーブ 2のスリット形成部を締付けるもので、ここでは皿ねじを用い ている。この締付け具 4を図 5のねじ孔 9にねじ込んで締付けると、スリーブ 2のスリット 7を間にして対向した部分が互 ヽに引き寄せられ、中心孔 6の内径が縮小する。

[0026] 締付け具 4は、スリット形成部の締付けが適切な位置で行われるように、中心孔 6の 中心力もその締付け具の設置点中心までの寸法を 11 (図 2参照）、中心孔 6の中心か らスリット 7の径方向外端までの寸法を 12として、 20%≤11Z12≤80%の条件を満足 する位置に設置しており、スリット形成部の締付けが適切な位置でなされ、棒状刃具 の保持力と保持の安定性に優れる。

[0027] 上述したホルダ 1で棒状刃具 (棒状チップ） 10を保持して構成されるボーリングバイ ト 20を、図 4〜図 6に示す。棒状刃具 10はシャンク部 11の先端にヘッド部 12を有す る。そのヘッド部 12の一画は硬質焼結体 (ダイヤモンド焼結体又は CBN焼結体） 13 によって形成されており、その硬質焼結体 13に切れ刃 14やすくい面 15が設けられ ている。また、シャンク部の外周にシャンク部の全長にわたって面取り部 16を設けた ものになっている。面取り部 16はこの部分をクランプ手段 3で締付けることによって棒 状刃具 10の回転を確実に阻止するために設けられて 、る。

[0028] この棒状刃具 10のシャンク部 11をホルダ 1の中心孔 6に挿入する。この状態で締 付け具 4を締付けると、中心孔 6が縮径して中心孔 6の内面がシャンク部 11の外周に 密着する。また、クランプ手段 3を締付けることによって棒状刃具 10の回転防止と固 定もなされ、棒状刃具 10の振れを許容するシャンク部外周の隙間が無くなって加工 中のびびりが効果的に抑制される。

[0029] 例示のボーリングバイト 20は、スリーブ 2の大径部 2aと小径部 2b間の段差部 2cを 位置決め用のストッパとして働かせて、ボーリングバイト 20を加工機の刃物台にセット するときに刃物台に対するスリーブ 2の挿入長さを一定させることができ、位置決めが しゃすい。

[0030] ホルダ 1は、図 7に示すように、スリーブ 2の先端側の外径を後部側の外径よりも小さ くしたものも考えられる。この構造のホルダは、スリーブ 2の先端側をワークの穴径より も小さくすることでその先端側をワークの穴に入り込ませて加工を行うことができる。そ のために、スリーブ 2の先端力もの刃具の突き出し量を小さくしてカ卩ェ中のバイトのび びりをより効果的に抑制することが可能になる。

[0031] なお、図 1のホルダ 1は、図 2の各部の寸法が以下のように設定されたスリーブ 2を 採用したときのクランプ手段 3や締付け具 4の適切な設置点、スリット 7の適切な長さ、 スリット 7の適切な幅などを調べた結果、

(1)クランプ手段 3の中心をスリーブ 2の先端から 2mm以上、 40mm以内に少なくと も 1つ配置したもの。

(2)締付け具 4の中心をスリーブ 2の先端から 5mm以上、 50mm以内に少なくとも 1 つ配置したもの。

(3)スリット 7のスリーブ軸方向長さを 5mm以上、 50mm以下としたもの。

(4)スリット 7の幅 W (図 3参照）を 0. 2mm以上、 3mm以下としたもの。

力 刃具の保持が安定して特に好まし力つた。

[0032] スリーブ 2の仕様 材質：調質鋼材 (JIS規格 SCM440)、全長 L4= 100mm、大 径部 2aの長さ L3 = 20mm、大径部 2aの外径 φ D2= 18mm、小径部 2bの外径 φ ϋ l = 16mm、大径部 2aの 2面幅寸法 Wl = 15mm、中心孔 6の内径 = φ 3. Omm なお、図 1〜図 6のホルダは、上記の仕様でスリーブ 2の先端力 クランプ手段 3の 中心までの距離 L2を 16mm、スリーブ 2の先端力 締付け具 4の中心までの距離 L 1 を 4mmに設定した。

[0033] 以下に、この発明のホルダについて行った性能評価試験について述べる。

評価試験 1

0030段落の仕様のスリーブを用いた発明品のホルダと、スリットの無いスリーブに 棒状刃具 (棒状チップ)を固定し、その固定 (クランプ)を、スリーブにねじ込んだビスで 刃具を一方向に締付ける方法で行った従来品のホルダをそれぞれ棒状刃具と組み 合わせたボーリングバイトを使用して下記の条件で切削試験を行った。そして、その 試験で送り量を変化させ、加工中のボーリングノ《イトのびびりの発生の有無を確認し た。その結果を、表 1に示す。 [0034] 切削条件 被削材: JIS規格 SCM415 浸炭材 HRC60

加工径： 4. lmm

切削速度： 50mZmin

切込み： 0. 02mm

[0035] [表 1]

[0036] この試験では、発明品のスリーブホルダを使用したバイトは、棒状刃具の保持力と 保持安定性が高ぐ送り量を増加させてもびびりを生じていないが、従来品のスリー ブホルダを使用したバイトは、送りを大きくすると、びびりが発生している。

評価試験 2—

評価試験 1と同じ発明品のホルダと従来品のホルダを採用したボーリングバイトを使 用し、棒状刃具の刃先のホルダ先端からの突き出し量 L (棒状刃具の直径 Dとの比)を 変化させて下記の条件で切削を行い、このときのバイトのびびりの有無を調べた。そ の結果を表 2に示す。

[0037] 切削条件 被削材: JIS規格 SCM415 浸炭材 HRC60

加工径： 4. lmm

切削速度： 70mZmin

送り： 0. 002mmZrev

切込み： 0. 02mm

[0038] [表 2]

L D :突き出し量ノ棒状工具の直径 この試験では、発明品のスリーブホルダを使用したバイトは、 LZDの値を 3. 5まで 大きくしてもびびりを生じていないが、従来品のスリーブホルダを使用したバイトは、 L ZDの比を 2以上に大きくすると、びびりが発生している。なお、 LZDの値を大きく設 定できるようにしたものは、同じバイトを使用して径比深さのより深い穴をカ卩ェすること ができ、バイトの利用範囲が拡大する。

この評価試験 1、 2からわかるように、スリーブにスリットをつけたこの発明のホルダを 使用すると、ホルダによる棒状刃具の保持力と保持の安定性が高まって加工中のバ イトのびびりが抑制される。そのために、びびりに起因した切れ刃の欠損が減少し、 加工精度も向上する。

Claims

請求の範囲

[1] スリーブ（2)の中心孔（6)に棒状刃具（10)のシャンク部（11)を挿入し、そのシャン ク部をクランプ手段（3)でクランプして前記棒状刃具（10)を前記スリーブ（2)で保持 するボーリングバイト用ホルダにおいて、

前記スリーブ（2)に、そのスリーブの前記中心孔（6)から外周面に至る領域をスリー ブの先端力も長手途中まで縦に割るスリット（7)を設け、さらに、スリーブ（2)のスリット 形成部を締付けて前記中心孔 (6)の内径を変化させる締付け具 (4)を備えさせたこ とを特徴とするボーリングバイト用ホルダ。

[2] 前記スリット（7)を、前記スリーブ（2)の側方の 1箇所に、スリーブを径方向に横切つ て設けた請求の範囲第 1項に記載のボーリングバイト用ホルダ。

[3] 前記中心孔（6)の中心力も前記締付け具 (4)の設置点中心までの寸法を 11、前記 中心孔（6)の中心力も前記スリット（7)の径方向外端までの寸法を 12として、 20%≤1

1Z12≤ 80%の条件を満足するように前記 11と 12の寸法を設定した請求の範囲第 1 項に記載のボーリングバイト用ホルダ。

[4] 前記クランプ手段（3)として、前記棒状刃具のシャンク部に接触してシャンク部（11

)を軸直角向きに締付けるセットスクリュを少なくとも 1個備えさせた請求の範囲第 1項 に記載のボーリングバイト用ホルダ。

[5] 前記中心孔 (6)の、前記棒状刃具（10)を把持する把持面の面粗度を、十点平均 粗さ 0. 以上、 12. 5 m以下にした請求の範囲第 1項に記載のボーリングバイ ト用ホルダ。

[6] 前記スリーブ (2)の先端側外径と後部側外径を異ならせた請求の範囲第 1項に記 載のボーリングバイト用ホルダ。

[7] ヘッド部（12)の一画がダイヤモンドや CBNの硬質焼結体（13)によって形成され、 その硬質焼結体（13)に切れ刃（14)が形成された棒状刃具（10)を、請求の範囲第

1項に記載のホルダ（1)で保持したボーリングバイト。