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1. (WO2008123219) 深穴切削装置
Document

明 細 書

発明の名称 深穴切削装置

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005   0006  

発明の開示

発明が解決しようとする課題

0007   0008  

課題を解決するための手段

0009   0010   0011   0012  

発明の効果

0013   0014   0015   0016  

図面の簡単な説明

0017   0018  

発明を実施するための最良の形態

0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031  

請求の範囲

1   2   3   4  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8  

明 細 書

深穴切削装置

技術分野

[0001]
 本発明は、深穴切削加工に使用する切削装置、特に切削ヘッド部の外周にチップ交換式のガイドパッドが取り付けられた深穴切削装置に関する。

背景技術

[0002]
 一般的に、深穴切削装置における切削ヘッド部の外周に設けられるガイドパッドは、穿孔中に切削穴の内周に摺接して切刃による切削反力を切削孔内周面に受け止めさせ、その摺接部位と切刃との位置関係を常に一定に保たせる所謂バニッシング作用により、切削ヘッド部を振れのない定軸線の回転状態に維持して切削精度を高めると共に、切削に伴う穴内周の凹凸を押し潰して平滑に均す作用を発揮する。このようなガイドパッドとしては、切削ヘッド部に一体形成される場合もあるが、鋼製の切削ヘッド部の外周に設けたパッド取付凹部に対し、超硬合金やサーメット等の硬質材料からなるチップをロウ付けするか、同様のチップをねじ止めするものが主流である。特に、後者のねじ止めによるガイドパッドは、摩耗限度や損傷に応じて新品に着脱交換できる利点があり、通常では切刃も着脱交換可能なスローアウェイチップとした切削ヘッド部に適用される。
[0003]
 図1(A)~(C)にガイドパッド及び切刃が共にチップ交換式であるドリルヘッドの一例を示す。このドリルヘッド1は、前部側の切削ヘッド部11と、後部側の外周に雄ねじ12aを設けたねじシャンク部12とで、中空内部が後端側に開放した切粉排出路13をなす略円筒状のヘッド本体10を構成し、その切削ヘッド部11の前端面11aに、切粉排出路13に連通する大小扇形の切粉排出口14,15が開口している。そして、両切粉排出口14,15の壁14a,15aに沿って凹設された3つの切刃取付座16に、それぞれスローアウェイチップからなる切刃2A~2Cがねじ17aを介して止着されると共に、切削ヘッド部11の外周面11bの二カ所に凹設されたヘッド軸方向に沿う溝状のパッド取付凹部18に、それぞれ略厚肉帯板状のガイドパッド3が取付ねじ17bを介して止着されている。なお、図中の19は、切削ヘッド部11の外周面11b後部側の径方向対向位置に形成された一対のチャッキング用平坦部である。
[0004]
 切削加工は、図2及び図3に示すように、深穴切削用ドリルの丸パイプ状をなす工具シャンク(ボーリングバーとも称される)4の先端部に、ドリルヘッド1をねじシャンク部12の螺入によって連結した状態で、該工具シャンク4を工作機械のスピンドル等に連結して回転駆動するか、逆に被削材W側を回転させることによって行う。なお、以下における工具回転方向とは、後者の被削材W側の回転駆動による切削加工を含めて、加工時の被削材Wに対する工具側の相対回転方向を意味するものとする。
[0005]
 この場合、クーラントCは、外部供給方式として、図示の如く工具シャンク4を油密に包囲するクーラント供給ジャケット41をシールリング42を介して被削材Wに押接した状態で、導入口43から該ジャケット41内に高圧で導入され、工具シャンク4の外周面と切削穴Hの内周面との間隙Tよりドリルヘッド1の先端側へ供給され、切削部で発生する切粉Fと共にドリルヘッド1の切粉排出口14,15から切粉排出路13内へ流入し、工具シャンク4内の切粉排出路4aを通って外部へ排出される。そして、この加工中、切削穴Hの内周に摺接するガイドパッド3,3により、切削反力が切削孔内周面に受け止められ、ドリルヘッド1の回転状態が安定に維持されると共に、穴内周が平滑に均されることになる。
[0006]
 従来、このようなドリルヘッド1の各ガイドパッド3は、図7(A)(B)に示すように、その外面側が長手方向中間の平坦部30と両側の円弧面をなす膨出部31,31とで構成されており、平坦部30にはねじ止め孔32が設けられ、また一般的に各膨出部31の四周縁が面取り33されている。そして、図8に示すように、各ガイドパッド3の膨出部31は、幅方向(工具回転方向に沿う方向)を左右として幅方向断面が左右対称形であり、面取り33された四周縁を除く表面が、外周側切刃2Aによる切削円周Sよりも小さい曲率半径で、且つ円弧中心Qがドリルヘッド1の回転中心Oを通る径線D上にある円弧面をなすと共に、その頂部Pが切削円周Sに一致する突出高さに設定されている。

発明の開示

発明が解決しようとする課題

[0007]
 しかしながら、近年においては、上述のような深穴切削装置による深穴切削加工において、形成される切削穴の仕上がり品位をより高めることが求められると共に、ランニングコスト低減のため、チップ交換式のガイドパッドについても、それ自体の耐久寿命を長くすることが要望されている。
[0008]
 本発明は、上述の情況に鑑み、切削ヘッド部にチップ交換式のガイドパッドを備える深穴切削装置として、形成する切削穴の仕上がり品位を向上でき、且つガイドパッドの長寿命化を可能にするものを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

[0009]
 上記目的を達成するために、本発明の請求項1は、図面の参照符号を付して示せば、切削ヘッド部11の外周に形成されたパッド取付凹部18に、切削孔H内周に摺接するガイドパッド3A,3Bが取付ねじ17bを介して着脱自在に取り付けられると共に、このガイドパッド3A,3Bの頂部P1,P2が切刃(外周側切刃2A)による切削円周Sよりも径方向外側へ突出していることを特徴としている。
[0010]
 請求項2の発明は、上記請求項1の深穴切削装置において、ガイドパッド3A,3Bの頂部P1,P2が、当該ガイドパッド3A,3Bの切削方向に沿う幅の中間点よりも切削方向前方側に位置する構成としている。
[0011]
 請求項3の発明は、上記請求項1の深穴切削装置において、ガイドパッド3A,3Bの頂部P1,P2が、切刃(外周側切刃2A)による切削円周Sよりも曲率半径の小さい円弧面上にある構成としている。
[0012]
 請求項4の発明は、上記請求項1~3のいずれかの深穴切削装置において、前記ガイドパッド3A,3Bの頂部P1,P2の切刃(外周側切刃2A)による切削円周Sに対する径方向外側への突出量が0.5~50μmの範囲にあるものとしている。

発明の効果

[0013]
 請求項1の発明に係る深穴切削装置によれば、ガイドパッドの頂部が切刃による切削円周よりも径方向外側へ突出しているため、切削加工中に当該ガイドパッドが切削穴内周に強く押圧しつつ摺接することになり、もって切削にて生じる切削穴内周の凹凸が確実に押し潰されて均され、内周面がより滑らかな高品位の切削穴を形成できる上、ガイドパッド自体も上記突出分だけ厚みを増して耐摩耗寿命が延びることになる。
[0014]
 請求項2の発明によれば、一般的にガイドパッドの初期摩耗が工具回転方向の後方側で大きくなる傾向があるのに対し、前記ガイドパッドの頂部が工具回転方向に沿う幅の中間点よりも工具回転方向の前方側に位置するから、切削円周よりも突出した該頂部の摩耗の進行が遅くなり、それだけ耐摩耗寿命が延びることになる。
[0015]
 請求項3の発明によれば、ガイドパッドの頂部が切刃による切削円周よりも曲率半径の小さい円弧面上にあるため、当該ガイドパッドにおける工具回転方向の前縁側による切削穴内周への食い付きを生じなくする寸法形状に容易に設定できる。
[0016]
 請求項4の発明によれば、ガイドパッドの頂部が切刃による切削円周に対して適度な範囲で突出しているから、切削抵抗の過度な上昇を招くことなく、効果的なバニッシング作用と内周面平滑化作用を発揮させることができる。

図面の簡単な説明

[0017]
[図1] 本発明の対象とする深穴切削装置に用いるチップ交換式のガイドパッド及び切刃を備えたドリルヘッドを示し、(A)は平面図、(B)は全体の側面図、(C)は切削ヘッド部の側面図である。
[図2] 同深穴切削装置による深穴切削加工を示す縦断側面図である。
[図3] 同深穴切削加工の切削ヘッド側を拡大して示す縦断側面図である。
[図4] 本発明に係る第一実施形態の深穴切削装置に用いるドリルヘッドのガイドパッド取付部分を示す拡大横断面図である。
[図5] 同第二実施形態の深穴切削装置に用いるドリルヘッドのガイドパッド取付部分を示す拡大横断面図である。
[図6] 本発明の深穴切削装置に用いるガイドパッドを示し、(A)は第一実施形態で用いたガイドパッドの斜視図、(B)は第二実施形態で用いたガイドパッドの斜視図である。
[図7] 従来構成の深穴切削装置に用いるガイドパッドを示し、(A)は正面図、(B)は側面図である。
[図8] 従来構成の深穴切削装置におけるドリルヘッドの要部の平面図である。

符号の説明

[0018]
 1     ドリルヘッド
 11    切削ヘッド部
 11b   周面(外周)
 17b   取付ねじ
 2A~2C 切刃
 3A,3B ガイドパッド
 H     切削穴
 P1,P2 頂部
 S     切削円周
 y     工具回転方向

発明を実施するための最良の形態

[0019]
 以下、本発明に係る深穴切削装置の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図4は第一実施形態の、図5は第二実施形態の、それぞれ深穴切削装置におけるドリルヘッド1のガイドパッド取付部分を示す拡大横断面図、図6(A)(B)は第一及び第二実施形態で用いたガイドパッド3A,3Bの斜視図である。なお、これら実施形態の深穴切削装置は、ガイドパッド3の形態を除く基本的構造が既述の図1(A)~(C)及び図2,図3を用いて説明したものと全く同様であるため、ガイドパッド3以外の構成各部についての説明は省略する。
[0020]
 第一実施形態の深穴切削装置では、図4に示すように、ドリルヘッド1の切削ヘッド部11の外周面に設けた各パッド取付凹所18には、超硬合金やサーメット等の硬質材料からなるガイドパッド3Aがねじ17bを介して止着されている。これらガイドパッド3Aは、図6(A)に示すように、全体的に略厚肉帯板状をなし、外面側が長手方向中間の平坦部30と両側の円弧面をなす膨出部31,31とで構成され、平坦部30にねじ止め孔32が設けられ、両膨出部31の表面が外周側切刃2A(図1参照)による切削円周Sよりも小さい曲率半径の円弧面をなす点で、既述した従来の深穴切削装置に使用されるガイドパッド3(図8参照)と同様である。
[0021]
 しかるに、図4に示すように、このガイドパッド3Aにあっては、両膨出部31の円弧面が本図仮想線で示す既述従来構成のガイドパッド3の円弧面と同じ曲率半径であるが、その円弧中心Q1は従来構成のガイドパッド3の円弧中心Qをヘッド接線方向にt1だけ工具回転前方側へ移動した位置にあり、幅方向(矢印yで示す工具回転方向に沿う方向)を左右として幅方向断面が左右非対称になっている。これを端的に言えば、ガイドパッド3Aの円弧面は、ガイドパッド3の円弧面をヘッド接線方向にt1だけ移動し、パッド取付凹所18からはみ出す移動前方側(仮想線a)を除くと共に、移動後方側に円弧延長部bを加えた形である。
[0022]
 従って、このガイドパッド3Aの両膨出部31の頂部P1は、ドリルヘッド1の回転中心Oを通る径線Dに対してt1だけ離れた平行線L1上にあって、外周側切刃2Aによる切削円周Sよりも僅かに外側へ突出している。なお、各膨出部31は、長手方向両端縁を面取り34すると共に、工具回転方向前縁にアール35を設けている。
[0023]
 この第一実施形態におけるドリルヘッド1は、既述のように、深穴切削用ドリルの工具シャンク4の先端部にねじシャンク部12を螺入して連結し(図2,図3参照)、所要の深穴切削加工に供される。しかして、この深穴切削加工中、各ガイドパッド3Aが切削穴Hの内周に摺接することにより、切削反力が当該ガイドパッド3Aを介して切削孔H内周面に受け止められ、そのバニッシング作用でドリルヘッド1の回転状態が安定に維持され、もって良好な加工精度が得られると共に、切削で生じる穴内周の凹凸が平滑に均されるが、このガイドパッド3Aの頂部P1が切削円周Sよりも外側へ突出して切削穴H内周に強く押圧しつつ摺接するから、切削穴H内周の凹凸がより強力に確実に押し潰されて均され、内周面の平滑性に優れた高品位の切削穴Hを形成できる。
[0024]
 また、一般的にガイドパッドの初期摩耗が工具回転方向の後方側で大きくなる傾向があるのに対し、ガイドパッド3Aの頂部P1はその幅の中間点よりも工具回転方向の前方側に位置するから、切削円周Sよりも突出した該頂部P1の摩耗の進行が遅くなり、それだけガイドパッドとしての耐摩耗寿命が延びてランニングコストの低減に寄与する。また、このガイドパッド3Aは、既存の深穴切削装置におけるガイドパッド3(図7参照)に比し、切削穴H内周に摺接する膨出部31表面の円弧中心がずれただけの形状になるから、既存の深穴切削装置における切削ヘッド部に対し、そのパッド取付凹所18を利用して支障なく取り付けることが可能である。
[0025]
 第二実施形態の深穴切削装置では、図5に示すように、ドリルヘッド1の切削ヘッド部11の外周面に設けた各パッド取付凹所18に、前記同様の硬質材料からなるガイドパッド3Bが取付ねじ17bを介して止着されている。これらガイドパッド3Bは、図6(B)に示すように、全体的に略厚肉帯板状をなし、外面側が長手方向中間でねじ止め孔32を設けた平坦部30と両側の円弧面をなす膨出部31,31とで構成され、且つ各膨出部31の表面が工具回転前方側の円弧面31aと同後方側の傾斜面31bとからなり、また各膨出部31には長手方向両端縁の面取り34と工具回転方向前縁のアール35を設けている。
[0026]
 しかして、このガイドパッド3Bでは、前記第一実施形態におけるガイドパッド3Aと同様に幅方向断面が左右非対称であるが、両膨出部31の円弧面31aは図5の仮想線で示す既述従来構成のガイドパッド3の円弧面よりも曲率半径が小さく、その円弧中心Q2がドリルヘッド1の回転中心Oを通る径線Dからt2だけ工具回転前方側に離れて平行する線L2上にあり、傾斜面31bは円弧面31aの工具回転方向後側縁からパッド取付凹所18の開口縁に至る斜面を形成している。そして、このガイドパッド3Bの両膨出部31の頂部P2は、線L2上にあって、外周側切刃2Aによる切削円周Sよりも僅かに外側へ突出している。
[0027]
 このようなガイドパッド3Bを備えたドリルヘッド1による深穴切削加工では、前記第一実施形態の深穴切削装置による加工と同様に、切削穴Hの内周に摺接するガイドパッド3Bを介して切削反力が切削孔H内周面に受け止められ、バニッシング作用でドリルヘッド1の回転状態が安定に維持され、良好な加工精度が得られると共に、該ガイドパッド3Bの切削円周Sよりも外側へ突出した頂部P2が切削穴H内周に強く押圧しつつ摺接するから、切削穴H内周の凹凸がより強力に確実に押し潰されて均され、内周面の平滑性に優れた高品位の切削穴Hを形成できる。また、ガイドパッド3Bは、前記第一実施形態のガイドパッド3Aと同様に、頂部P2がその幅の中間点よりも工具回転方向前方側に位置するから、ガイドパッドとしての耐摩耗寿命が延びてランニングコストの低減に寄与すると共に、底面側を既存の深穴切削装置におけるガイドパッド3(図7参照)と同じ寸法形状とすれば、そのガイドパッド3と交換して既存の深穴切削装置に使用できる。
[0028]
 本発明の深穴切削装置において、ガイドパッドの頂部の切刃による切削円周に対する径方向外側への突出量は、工具径(切削穴径)によって最適範囲は異なるが、一般的には0.5~50μm程度の範囲にするのがよく、小さ過ぎては穴内周の平滑化及びガイドパッドの長寿命化の効果が充分に得られず、逆に大き過ぎては摺接抵抗が増大して切削効率を低下させることになる。
[0029]
 しかして、本発明の深穴切削装置に用いるガイドパッドとしては、頂部が切刃による切削円周よりも径方向外側へ突出し、より好適には該頂部がガイドパッドの工具回転方向に沿う幅の中間点よりも工具回転方向の前方側に位置するものであればよく、前記実施形態で例示したようなねじ止め部分の両側に切削穴内周に摺接させる一対の膨出部を有する略厚肉帯板状のものに限らず、例えば帯板状の長さを縮めた形で、一つだけの膨出部の中央にねじ止め孔を穿設したもの等、種々の形態を採用できる。また、ガイドパッドは、全体を超硬合金やサーメット等の硬質材料とする以外に、切削穴内周に摺接させる膨出部の表面側のみに硬質材料を用い、他の部分をベースとして一般鋼等の安価な材料を用いた構造としてもよい。
[0030]
 更に、ガイドパッドの膨出部の表面は、様々な曲面や曲面と斜面の組合せ等、種々設定できるが、加工性の面より頂部を含む主要部を円弧面とすることが推奨される。しかして、この頂部を含む円弧面は切刃による切削円周よりも曲率半径を小さくすることにより、当該ガイドパッドにおける工具回転方向の前縁側による切削穴内周への食い付きを生じなくする寸法形状に容易に設定できる。
[0031]
 なお、実施形態ではドリルヘッド1の切削ヘッド部11に外周側・中心側・中間の3つの切刃2A~2Cを有するものを例示したが、本発明は、切削ヘッド部の切刃が一つ、二つ、4つ以上のいずれの場合にも適用できると共に、切削ヘッド部がドリルヘッドとして独立せずに工具シャンクに一体形成された深穴切削装置にも適用可能である。更に、切削ヘッド部がドリルヘッドとして独立部材を構成する場合に、図2に示すようなクーラント外部供給方式(シングルチューブ方式)ではなく、二重筒状の工具シャンクにドリルヘッドを接続し,該工具シャンクの内外筒間のクーラント供給路からドリルヘッドの外側へ導出したクーラントを切粉と共に、ドリルヘッドのクーラント排出口より工具シャンクの内筒内のクーラント排出路へ流入させるようにしたクーラント内部供給方式(ダブルチューブ方式)を採用してもよい。

請求の範囲

[1]
 切削ヘッド部の外周に形成されたパッド取付凹部に、切削孔内周に摺接するガイドパッドが取付ねじを介して着脱自在に取り付けられると共に、このガイドパッドの頂部が切刃による切削円周よりも径方向外側へ突出していることを特徴とする深穴切削装置。
[2]
 前記ガイドパッドの頂部が、当該ガイドパッドの工具回転方向に沿う幅の中間点よりも工具回転方向の前方側に位置する請求項1記載の深穴切削装置。
[3]
 前記ガイドパッドの頂部が、切刃による切削円周よりも曲率半径の小さい円弧面上にあって、且つ当該ガイドパッドの工具回転方向に沿う幅の中間点よりも工具回転方向の前方側に位置する請求項1に記載の深穴切削装置。
[4]
 前記ガイドパッドの頂部の切刃による切削円周に対する径方向外側への突出量が0.5~50μmの範囲にある請求項1~3のいずれかに記載の深穴切削装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]