ボーリングカッタを用いた切削方法
【課題】ボーリングカッタを用いてコンタリング切削しながらヘリカル送りする切削加工において、切刃チップの配置に工夫をし、切削抵抗を均等化して高精度な真円度の得と共に加工時間の短縮を可能にする。
【解決手段】工具ホルダーの先端外周に配設する切削ヘッド１の刃溝２に切刃チップ３を挿入し、押え金４にて切削ヘッド１に固定し、その切刃チップ３を複数設け、その複数の切刃チップ３の固定位相を軸方向に順次均等にずらしたボーリングカッタを用い、そのボーリングカッタをコンタリング切削を行いながら被削材の内壁面に沿ってヘリカル状に送って加工を行うようにした。
【解決手段】工具ホルダーの先端外周に配設する切削ヘッド１の刃溝２に切刃チップ３を挿入し、押え金４にて切削ヘッド１に固定し、その切刃チップ３を複数設け、その複数の切刃チップ３の固定位相を軸方向に順次均等にずらしたボーリングカッタを用い、そのボーリングカッタをコンタリング切削を行いながら被削材の内壁面に沿ってヘリカル状に送って加工を行うようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スローアウェイ式のボーリングカッタをコンタリング（円弧）切削しながらヘリカル（螺旋状）に送って穴加工する切削方法、特に、切刃チップの配置が改良されたボーリングカッタを用いて切削仕上げ精度の向上と切削時間の短縮を図った切削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の加工を行うボーリングカッタとしては、工具ホルダーの先端端面に内側から外側に向けて複数の切刃チップを配設して、その回転軌跡が内外の切刃チップと相互にオーバーラップしつつ、軸方向に少しずつ食い付き位置をずらして所定の穴径を切削するものが周知である。しかしこの形態では、工具ホルダーの最外周に位置する切刃チップのみが常に穴の内周面と接触しているため、工具ホルダーの軸線と直交する方向に反力が作用する。このため、工具ホルダーが振動し、切刃チップの欠けや、穴の精度不良が多発するという問題があった。
【０００３】
この問題を解消するため、下記特許文献１によって、図７及び図８に示すように、切刃チップの固定位置を軸方向に積極的にずらした技術が提案されている。図７の構成によれば、外周側に位置する切刃チップ１０９を、それに隣接する切刃チップ１０８より軸線後方に配置しているので、穴明け開始時に必要な食い込み推力が軸線先方に配置された切刃チップ１０８による食い込み時と軸線後方に配置された切刃チップ１０９による食い込み時とに分散される。また、外周側に位置する切刃チップ１１１を切刃チップ１０９とほぼ点対称に配置しているので、工具ホルダー１０５の軸線と直交する方向に作用する力が相殺されると説明している。切刃チップの配置を正面から見た図８を参照すれば、上述の作用の説明が容易に理解できる。
【特許文献１】特開昭６２−１０２９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のボーリングカッタの切削穴径は、切刃チップの調整代が数ミリ程度であるため、この調整範囲を越える場合は加工内径に応じたボーリングクイルを準備する必要があった
。この問題は、近年、ＣＮＣ（コンピュータ数値制御）を搭載したマシニングセンターにおけるコンタリング加工が可能になるに従い、単独の工具ホルダーで加工できる寸法範囲は広がった。
【０００５】
しかし、ヘリカル送りを行って加工時間を短縮しようとすると、切削ヘッドに固定する切刃チップの配置によっては刃先形状が、工具ホルダーのコンタリング中に公転するヘリカル送りピッチのツールマーク（切削痕）として仕上げ面に転写される。この現象は、カッタ回転速度を上げたり、切刃チップの数を増やして切刃チップ当たりの負荷を軽減しても解決しない。本発明では、切削抵抗を均等化して高精度な真円度の得られるボーリングカッタによる切削方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明においては、工具ホルダーの先端外周に配設する切削ヘッドの刃溝に、切刃チップを押え金又は取付けボルトにて着脱自在に固定し、その切刃チップを複数設け、その複数の切刃チップの固定位相を軸方向に順次均等にずらしたボーリングカッタを用い、
そのボーリングカッタをコンタリング切削を行いながら被削材の内壁面に沿ってヘリカル状に送って加工を行う。また、このときの工具ホルダーの公転１回転内に進むヘリカル送りピッチを前記複数の切刃チップの軸方向のずれ量の総和に相当するものにして加工を行う。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の切削方法は、切刃チップの固定位相を軸方向に順次ずらしたボーリングカッタを使用し、そのカッタをコンタリング切削を行いながらヘリカル状に送って加工を行うので、切削抵抗が各切刃チップに分担されると共に、被削材の加工された内壁面は円滑な面粗度となる。固定位相を工具ホルダーの軸方向にずらした切刃チップを、その切刃チップの数で等分される位置に固定したボーリングカッタを用い、ヘリカル送りピッチを前記複数の切刃チップの軸方向のずれ量の総和に相当するものにして加工を行えば、切削抵抗は均等化され、仕上げ面粗度の円滑な高精度な真円度が得られる。また、この方法では、公転１回転内に進むヘリカル送りの送りピッチｆｚが大きく取れるから加工時間の短縮が可能になると共に、単独のボーリングカッタで広範囲の穴寸法の加工ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明を具体化した好適の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。図１乃至図３は、本発明の切削方法で用いるボーリングカッタの切削ヘッド１の正面図と工具ホルダー１００を側面から見た断面図である。
【０００９】
まず、図１において、切削ヘッド１の外周側のＡ〜Ｅの５個所の刃溝２に、切刃チップ３がそれぞれ押え金４を介して取付けボルト５にて切削ヘッド１に固定されている。６は
、切刃チップ３の切削径を調節する刃先調整ネジであり、７は、切り屑ポケットである。一方、図２は、各切刃チップ３の固定位相が、工具ホルダー１００の軸方向Ｚに、順次Ａ〜Ｅの如くずらして固定されていることを示すものである。Ａの個所に取付けられた切刃チップ３を起点として切削ヘッド１が公転１回転した終点の切刃チップ３のＥまでのＺ方向のずれ総幅（ずれ量の総和）は、工具ホルダー１００の公転１回転内に進むヘリカル送りピッチｆｚに相当する。各々の個所Ａ〜Ｅに取付けられた切刃チップ３の切削径は、同一に調整されている。
【００１０】
図３は、他の実施例である切刃チップ３が単に取付けボルト５にて固定されている切削ヘッド１の正面図である。切刃チップ３の固定位相が、工具ホルダー１００の軸方向Ｚに、ヘリカル送り量に相当するｆｚの間にＡ〜Ｄが均等に配置されているところは、図２と同様である。工具ホルダー１００は、マシニングセンター等の加工機側の取付け軸に嵌合する固定穴１００ａにガイドされながら、ボス面１００ｂを突当てゝネジ止めされる。
【００１１】
図４は、以上のように構成したボーリングカッタで穴加工した場合、１個（例えばＡ）
の切刃チップ３が、工具ホルダー１００のコンタリング中に公転するヘリカル送りピッチとして如何なる軌跡を、被削材８の内壁面９に転写するかを説明したものである。２点鎖線で示す軌跡１０が、ヘリカル送りピッチの軌跡であり、工具ホルダー１００の公転１回転内に進むピッチはｆｚに相当する。
【００１２】
図５に、切削ヘッドに１個（例えばＡ）の切刃チップ３または同一位相にＡ〜Ｅの全ての切刃チップ３が固定されていた場合の内壁面９の仕上げ面を拡大して示す。内壁面９は、ヘリカル送りピッチｆｚの間隔で切削痕を残すことになる。これを避けるためには、ヘリカル送りの量を小さくすればよいが、切削能率は低下する。
【００１３】
ところが、本発明のように切刃チップ３の固定位置を、ヘリカル送りピッチｆｚの寸法に対し切刃チップ３の数で等分した位相にてずらしておけば、切削抵抗は各切刃チップ３に分担されると共に、内壁面９の仕上げ面は図６に拡大して示すように極めて円滑な面粗度となる上、加工時間の短縮が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の切削方法に採用するボーリングカッタの一例の正面図
【図２】図１のボーリングカッタの側面から見た断面図
【図３】本発明の切削方法に採用するボーリングカッタの他の実施例の正面図
【図４】コンタリング切削時の穴内壁のツール軌跡の説明図
【図５】従来法でのコンタリング切削時の穴内壁の切削痕の拡大図
【図６】この発明の方法でのコンタリング切削時の穴内壁の切削痕の拡大図
【図７】従来のボーリングカッタの側面図
【図８】図７のボーリングカッタの正面図
【符号の説明】
【００１５】
１ 切削ヘッド
２ 刃溝
３ 切刃チップ
４ 押え金
５ 取付けボルト
６ 刃先調整ネジ
７ 切り屑ポケット
８ 被削材
９ 内壁面
１０ 軌跡
１００ 工具ホルダー
１００ａ 固定穴
１００ｂ ボス面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スローアウェイ式のボーリングカッタをコンタリング（円弧）切削しながらヘリカル（螺旋状）に送って穴加工する切削方法、特に、切刃チップの配置が改良されたボーリングカッタを用いて切削仕上げ精度の向上と切削時間の短縮を図った切削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の加工を行うボーリングカッタとしては、工具ホルダーの先端端面に内側から外側に向けて複数の切刃チップを配設して、その回転軌跡が内外の切刃チップと相互にオーバーラップしつつ、軸方向に少しずつ食い付き位置をずらして所定の穴径を切削するものが周知である。しかしこの形態では、工具ホルダーの最外周に位置する切刃チップのみが常に穴の内周面と接触しているため、工具ホルダーの軸線と直交する方向に反力が作用する。このため、工具ホルダーが振動し、切刃チップの欠けや、穴の精度不良が多発するという問題があった。
【０００３】
この問題を解消するため、下記特許文献１によって、図７及び図８に示すように、切刃チップの固定位置を軸方向に積極的にずらした技術が提案されている。図７の構成によれば、外周側に位置する切刃チップ１０９を、それに隣接する切刃チップ１０８より軸線後方に配置しているので、穴明け開始時に必要な食い込み推力が軸線先方に配置された切刃チップ１０８による食い込み時と軸線後方に配置された切刃チップ１０９による食い込み時とに分散される。また、外周側に位置する切刃チップ１１１を切刃チップ１０９とほぼ点対称に配置しているので、工具ホルダー１０５の軸線と直交する方向に作用する力が相殺されると説明している。切刃チップの配置を正面から見た図８を参照すれば、上述の作用の説明が容易に理解できる。
【特許文献１】特開昭６２−１０２９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のボーリングカッタの切削穴径は、切刃チップの調整代が数ミリ程度であるため、この調整範囲を越える場合は加工内径に応じたボーリングクイルを準備する必要があった
。この問題は、近年、ＣＮＣ（コンピュータ数値制御）を搭載したマシニングセンターにおけるコンタリング加工が可能になるに従い、単独の工具ホルダーで加工できる寸法範囲は広がった。
【０００５】
しかし、ヘリカル送りを行って加工時間を短縮しようとすると、切削ヘッドに固定する切刃チップの配置によっては刃先形状が、工具ホルダーのコンタリング中に公転するヘリカル送りピッチのツールマーク（切削痕）として仕上げ面に転写される。この現象は、カッタ回転速度を上げたり、切刃チップの数を増やして切刃チップ当たりの負荷を軽減しても解決しない。本発明では、切削抵抗を均等化して高精度な真円度の得られるボーリングカッタによる切削方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明においては、工具ホルダーの先端外周に配設する切削ヘッドの刃溝に、切刃チップを押え金又は取付けボルトにて着脱自在に固定し、その切刃チップを複数設け、その複数の切刃チップの固定位相を軸方向に順次均等にずらしたボーリングカッタを用い、
そのボーリングカッタをコンタリング切削を行いながら被削材の内壁面に沿ってヘリカル状に送って加工を行う。また、このときの工具ホルダーの公転１回転内に進むヘリカル送りピッチを前記複数の切刃チップの軸方向のずれ量の総和に相当するものにして加工を行う。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の切削方法は、切刃チップの固定位相を軸方向に順次ずらしたボーリングカッタを使用し、そのカッタをコンタリング切削を行いながらヘリカル状に送って加工を行うので、切削抵抗が各切刃チップに分担されると共に、被削材の加工された内壁面は円滑な面粗度となる。固定位相を工具ホルダーの軸方向にずらした切刃チップを、その切刃チップの数で等分される位置に固定したボーリングカッタを用い、ヘリカル送りピッチを前記複数の切刃チップの軸方向のずれ量の総和に相当するものにして加工を行えば、切削抵抗は均等化され、仕上げ面粗度の円滑な高精度な真円度が得られる。また、この方法では、公転１回転内に進むヘリカル送りの送りピッチｆｚが大きく取れるから加工時間の短縮が可能になると共に、単独のボーリングカッタで広範囲の穴寸法の加工ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明を具体化した好適の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。図１乃至図３は、本発明の切削方法で用いるボーリングカッタの切削ヘッド１の正面図と工具ホルダー１００を側面から見た断面図である。
【０００９】
まず、図１において、切削ヘッド１の外周側のＡ〜Ｅの５個所の刃溝２に、切刃チップ３がそれぞれ押え金４を介して取付けボルト５にて切削ヘッド１に固定されている。６は
、切刃チップ３の切削径を調節する刃先調整ネジであり、７は、切り屑ポケットである。一方、図２は、各切刃チップ３の固定位相が、工具ホルダー１００の軸方向Ｚに、順次Ａ〜Ｅの如くずらして固定されていることを示すものである。Ａの個所に取付けられた切刃チップ３を起点として切削ヘッド１が公転１回転した終点の切刃チップ３のＥまでのＺ方向のずれ総幅（ずれ量の総和）は、工具ホルダー１００の公転１回転内に進むヘリカル送りピッチｆｚに相当する。各々の個所Ａ〜Ｅに取付けられた切刃チップ３の切削径は、同一に調整されている。
【００１０】
図３は、他の実施例である切刃チップ３が単に取付けボルト５にて固定されている切削ヘッド１の正面図である。切刃チップ３の固定位相が、工具ホルダー１００の軸方向Ｚに、ヘリカル送り量に相当するｆｚの間にＡ〜Ｄが均等に配置されているところは、図２と同様である。工具ホルダー１００は、マシニングセンター等の加工機側の取付け軸に嵌合する固定穴１００ａにガイドされながら、ボス面１００ｂを突当てゝネジ止めされる。
【００１１】
図４は、以上のように構成したボーリングカッタで穴加工した場合、１個（例えばＡ）
の切刃チップ３が、工具ホルダー１００のコンタリング中に公転するヘリカル送りピッチとして如何なる軌跡を、被削材８の内壁面９に転写するかを説明したものである。２点鎖線で示す軌跡１０が、ヘリカル送りピッチの軌跡であり、工具ホルダー１００の公転１回転内に進むピッチはｆｚに相当する。
【００１２】
図５に、切削ヘッドに１個（例えばＡ）の切刃チップ３または同一位相にＡ〜Ｅの全ての切刃チップ３が固定されていた場合の内壁面９の仕上げ面を拡大して示す。内壁面９は、ヘリカル送りピッチｆｚの間隔で切削痕を残すことになる。これを避けるためには、ヘリカル送りの量を小さくすればよいが、切削能率は低下する。
【００１３】
ところが、本発明のように切刃チップ３の固定位置を、ヘリカル送りピッチｆｚの寸法に対し切刃チップ３の数で等分した位相にてずらしておけば、切削抵抗は各切刃チップ３に分担されると共に、内壁面９の仕上げ面は図６に拡大して示すように極めて円滑な面粗度となる上、加工時間の短縮が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の切削方法に採用するボーリングカッタの一例の正面図
【図２】図１のボーリングカッタの側面から見た断面図
【図３】本発明の切削方法に採用するボーリングカッタの他の実施例の正面図
【図４】コンタリング切削時の穴内壁のツール軌跡の説明図
【図５】従来法でのコンタリング切削時の穴内壁の切削痕の拡大図
【図６】この発明の方法でのコンタリング切削時の穴内壁の切削痕の拡大図
【図７】従来のボーリングカッタの側面図
【図８】図７のボーリングカッタの正面図
【符号の説明】
【００１５】
１ 切削ヘッド
２ 刃溝
３ 切刃チップ
４ 押え金
５ 取付けボルト
６ 刃先調整ネジ
７ 切り屑ポケット
８ 被削材
９ 内壁面
１０ 軌跡
１００ 工具ホルダー
１００ａ 固定穴
１００ｂ ボス面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具ホルダーの先端外周に配設する切削ヘッドの刃溝に、切刃チップを押え金又は取付けボルトにて着脱自在に固定し、その切刃チップを複数設け、その複数の切刃チップの固定位相を軸方向に順次均等にずらしたボーリングカッタを用い、
そのボーリングカッタをコンタリング切削を行いながら被削材の内壁面に沿ってヘリカル状に送って加工を行うことを特徴とするボーリングカッタを用いた切削方法。
【請求項２】
前記ヘリカル送りのピッチを、前記複数の切刃チップの軸方向のずれ量の総和に相当するものとして加工を行う請求項１に記載のボーリングカッタを用いた切削方法。
【請求項１】
工具ホルダーの先端外周に配設する切削ヘッドの刃溝に、切刃チップを押え金又は取付けボルトにて着脱自在に固定し、その切刃チップを複数設け、その複数の切刃チップの固定位相を軸方向に順次均等にずらしたボーリングカッタを用い、
そのボーリングカッタをコンタリング切削を行いながら被削材の内壁面に沿ってヘリカル状に送って加工を行うことを特徴とするボーリングカッタを用いた切削方法。
【請求項２】
前記ヘリカル送りのピッチを、前記複数の切刃チップの軸方向のずれ量の総和に相当するものとして加工を行う請求項１に記載のボーリングカッタを用いた切削方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−１６７９１３（Ｐ２００６−１６７９１３Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６９２４７（Ｐ２００６−６９２４７）
【出願日】平成１８年３月１４日（２００６．３．１４）
【分割の表示】特願平９−３２１８３６の分割
【原出願日】平成９年１１月２５日（１９９７．１１．２５）
【出願人】（５０３２１２６５２）住友電工ハードメタル株式会社 (390)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１４日（２００６．３．１４）
【分割の表示】特願平９−３２１８３６の分割
【原出願日】平成９年１１月２５日（１９９７．１１．２５）
【出願人】（５０３２１２６５２）住友電工ハードメタル株式会社 (390)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]