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発明の名称 切削工具
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−44846(P2007−44846A)
公開日 平成19年2月22日(2007.2.22)
出願番号 特願2005−234143(P2005−234143)
出願日 平成17年8月12日(2005.8.12)
代理人 【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武
発明者 滝口 正治 / 金星 彰
要約 課題
工具本体に変形を生じさせることなく、容易に硬質部材が固着された切削工具を提供する。

解決手段
被削物を切削する切刃部を設けた工具本体2に、工具本体2よりも硬質な硬質部材10を固着させた切削工具1において、硬質部材10を熱硬化型の接着樹脂を用いることによって工具本体2に固着する。また、切削工具1をインサート着脱式リーマとし、硬質部材10を、切削時に工具本体2の軸線方向を保持するガイドパッドとした場合には、ガイドパッドの側面を、工具本体2の外周に形成した凹溝2cの内面と係合する逆テーパー形状を呈するように形成して、凹溝2cの内面とガイドパッドの側面を、接着樹脂を介して固着する。
特許請求の範囲
【請求項1】
被削物を切削する切刃部を設けた工具本体に、該工具本体よりも硬質な硬質部材が固着された切削工具において、
前記硬質部材が熱硬化型の接着樹脂により前記工具本体に固着されていることを特徴とする切削工具。
【請求項2】
請求項1記載の切削工具において、
切削工具が、略円柱状に形成された前記工具本体の先端側に着脱可能に設けられた前記切刃部により、軸線回りに回転されて前記被削物に形成された下穴を所定の内径に仕上げるインサート着脱式リーマとされ、前記硬質部材が、前記軸線回りに回転させつつ前記下穴に送り込まれる前記工具本体の前記軸線方向を保持するガイドパッドであることを特徴とする切削工具。
【請求項3】
請求項2記載の切削工具において、
前記工具本体の外周に、該工具本体の径方向内側に凹みつつ前記先端側から後端側に前記軸線に沿って延設する凹溝が形成されるとともに、前記凹溝は、前記径方向内側に向かうに従い周方向の幅が漸次大となるように形成され、該凹溝に挿入されて前記工具本体と一体とされる前記ガイドパッドは、その側面が前記凹溝の内面と係合する逆テーパー形状を呈するように形成され、前記凹溝の内面と前記接着樹脂を介して固着されていることを特徴とする切削工具。

発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、軸線回りに回転されて被削物を切削する切刃部を設けた工具本体に、該工具本体よりも硬質な硬質部材が固着された切削工具に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、軸線回りに回転されて被削物を切削する切刃部を設けた工具本体に、この工具本体よりも硬質な硬質部材を固着した切削工具がある。この種の切削工具としては、例えば先端側に着脱可能に設けられた切刃部で被削物に形成された下穴を所定の内径に仕上げてゆくインサート着脱式リーマがある。このインサート着脱式リーマの鋼材等で略円柱状に形成された工具本体には、その外周に、軸線に沿って延びる複数のガイドパッド(硬質部材)が周方向に間隔をあけて取り付けられており、このガイドパッドが、工具本体を下穴に送り込むとともに、切刃部によって仕上げ加工された下穴の内周面に摺接して、工具本体の軸線方向を保持し真っ直ぐに送り込むことを可能にしている。
【0003】
このようなガイドパッドは、工具本体や被削物よりも硬質な例えば超硬合金等により形成され、一般に、工具本体の外周に径方向内側に凹む凹溝に挿入されて、ろう付によって固着されている。また、このとき、凹溝は、その内面の対向する一対の側面が工具本体の径方向に沿うように、すなわち工具本体の径方向内側から外側に向けてその幅が一定となるように形成されており、これに固着されるガイドパッドも、凹溝と係合するように、両側面が平行、すなわち幅が一定となるように形成されている(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2002−160125号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記の特許文献1に開示されるような切削工具(インサート着脱式リーマ)では、硬質部材(ガイドパッド)が例えば銀ろう(ろう材)を用いて工具本体にろう付固着されており、このように、硬質部材をろう付で工具本体に固着した場合には、例えば620〜900℃程度の熱が工具本体にも負荷されて熱膨張が生じ、冷却後に残留ひずみが生じて工具本体に曲がり等の変形が生じやすく、後工程で曲がり等を直す必要があるという問題があった。
【0005】
また、ろう付で確実に硬質部材を固着するためには、ろう材や工具本体の温度と、ろう材を供給する時間とを制御することが重要であり、特にろう材を流し込む際の最適温度を維持することが重要で、特許文献1のような工具本体に形成された長孔状の凹溝に硬質部材を挿入した状態で、凹溝の内面とガイドパッドとの間にろう材を、長手方向の一方の側から他方の側まで万遍なく流し込ませてゆくような場合には、ろう付作業に時間を要し、かつその間安定して最適温度を持続することが難しく、また最適温度を維持した状態でろう付作業を完了する必要性から作業自体は急を要する作業となり、専任の職人的作業者が必要となるといった問題があった。
【0006】
本発明は、上記事情を鑑み、工具本体に変形を生じさせることなく、容易に硬質部材が固着された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】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【0008】
本発明の切削工具は、被削物を切削する切刃部を設けた工具本体に、該工具本体よりも硬質な硬質部材が固着された切削工具において、前記硬質部材が熱硬化型の接着樹脂により前記工具本体に固着されていることを特徴とする。
【0009】
また、本発明の切削工具においては、切削工具が、略円柱状に形成された前記工具本体の先端側に着脱可能に設けられた前記切刃部により、軸線回りに回転されて前記被削物に形成された下穴を所定の内径に仕上げるインサート着脱式リーマとされ、前記硬質部材が、前記軸線回りに回転させつつ前記下穴に送り込まれる前記工具本体の前記軸線方向を保持するガイドパッドであることが望ましい。
【0010】
さらに、本発明の切削工具においては、前記工具本体の外周に、該工具本体の径方向内側に凹みつつ前記先端側から後端側に前記軸線に沿って延設する凹溝が形成されるとともに、前記凹溝は、前記径方向内側に向かうに従い周方向の幅が漸次大となるように形成され、該凹溝に挿入されて前記工具本体と一体とされる前記ガイドパッドは、その側面が前記凹溝の内面と係合する逆テーパー形状を呈するように形成され、前記凹溝の内面と前記接着樹脂を介して固着されていることがより望ましい。
【発明の効果】
【0011】
本発明の切削工具によれば、硬質部材が熱硬化型の接着樹脂により工具本体に固着されることによって、例えば120〜200℃程度で熱硬化型の接着樹脂が硬化するため、前述のように例えば620〜900℃程度の加熱を要するろう付(銀ろう付)と比較して、工具本体の加熱温度を小さく抑えることができ、工具本体に変形が生じることを防止できる。しかも、加熱温度が低いために加熱時間が短く、さらに比較的短時間で接着が完了するため、固着に要する時間を短時間とすることが可能となる。
【0012】
また、熱硬化型の接着樹脂で硬質部材を固着する場合には、硬質部材を、接着樹脂を介在させて工具本体に保持し、これに熱を加えるまでは接着樹脂が硬化することがないため、硬質部材の固着を行なう作業を急いで行う必要がなく、硬質部材の保持状態を十分に確認したうえで固着させることができるため、専任の職人を要することなく固着作業を容易なものとし、かつ確実に工具本体と硬質部材とを一体化させることが可能となる。
【0013】
さらに、本発明の切削工具においては、切削工具がインサート着脱式リーマであり、硬質部材がガイドパッドであるものとした場合には、インサート着脱式リーマの供用時に、ガイドパッドと工具本体の凹溝との固着部分にガイドパッドが凹溝から抜け出すような力が作用しないため、すなわち、工具本体の径方向外側を向くガイドパッドの外面が、切刃部により仕上げ加工された内周面に押圧され、径方向内側(凹溝の内部側)に力が作用するため、ろう付ほどの固着強度がなくてもガイドパッドが工具本体から脱離することがなく、樹脂接着でも十分に対応することが可能とされる。
【0014】
また、凹溝を径方向内側に向かうに従い周方向の幅が漸次大となるように形成し、ガイドパッドをその側面が凹溝の内面と係合する逆テーパー形状を呈するように形成した場合には、ガイドパッドが凹溝から抜け出すことを確実に防止でき、ろう付よりも固着強度の低い接着樹脂を用いた場合においてもガイドパッドを工具本体に強固に保持させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、図1から図3を参照し、本発明の一実施形態に係る切削工具について説明する。本発明の一実施形態は、先端側に着脱可能に設けられた切刃部で被削物に形成された下穴を所定の内径に仕上げてゆくインサート着脱式リーマ(切削工具)に関するものである。
【0016】
本実施形態のインサート着脱式リーマ1は、図1から図2に示すように、鋼材等で形成された略円柱状の工具本体2と、工具本体2の先端2a側にクランプネジ3によって着脱可能に装着される超硬合金等の硬質材料からなる略長方形平板状のインサート(切刃部)4とから構成されている。また、インサート着脱式リーマ1には、工具本体2の先端2aに、工具本体2の外径よりも小径のパイロット5が設けられている。このインサート着脱式リーマ1は、工具本体2の後端2b側に、工作機械の回転軸と接続されるホルダ6が取り付けられ、このホルダ6を介して工作機械の回転軸に支持されて軸線O1回りに高速回転されつつ、先端2a側に設けられたインサート4で被削物に形成された下穴を所定の内径に仕上げるものとされている。ここで、本実施形態において、工具本体2の先端2aは、パイロット5を除いた工具本体2の先端部分を示すものとしている。
【0017】
工具本体2には、図2に示すように、先端2a側外周に、軸線O1に直交する断面視で工具本体2を略L字状に切り欠くように形成されたチップポケット8が設けられており、このチップポケット8の工具本体2の回転方向T前方側を向く壁面が、工具本体2の回転方向T後方側に一段窪んでインサート取付座9が設けられている。また、インサート4は、インサート取付座9の回転方向T前方側を向く壁面9aに、インサート4の長手方向に沿った一平面を面接触させつつ装着されている。このとき、インサート4は、軸線O1方向先端2a側で径方向外側の隅角部分に形成された切刃4aが、工具本体2の外周よりも若干径方向外側に位置され、かつ先端2aよりも若干軸線O1方向外側に位置するように設けられている。このように装着されるインサート4には、前記一平面からこれと反対側に位置する他平面に向けて貫通する図示せぬ貫通孔が設けられ、インサート4を工具本体2に装着した状態で、インサート4と面接触するインサート取付座9の壁面9aに設けられた図示せぬ雌ネジ孔とこの貫通孔が連通され、さらに貫通孔を挿通しつつ雌ネジ孔とクランプネジ3が締結されることによって、インサート4が工具本体2と着脱可能に一体とされている。
【0018】
また、工具本体2には、インサート取付座9を除く外周に、先端2a側から後端2b側に向けて軸線O1に平行に延び、外周から径方向内側に凹む複数の凹溝2cが設けられており、各凹溝2cが周方向に間隔をあけて設けられている。この凹溝2cは、図3に示すように、その底面2dが径方向に直交する平面とされているとともに、一対の側面(内面)2eが、凹溝2cが径方向内側に向かうに従ってその幅H1が漸次大となるように逆テーパー形状を呈するように形成されている。
【0019】
さらに、工具本体2には、凹溝2cにガイドパッド(硬質部材)10が挿入されて固着されている。このガイドパッド10は、工具本体2や被削物よりも硬質な例えば超硬合金等により形成され、凹溝2cの底面2d及び一対の側面2eと係合する底面10aと一対の側面10bを備えるものとされている。すなわち、凹溝2cに挿入された状態で、その底面10aが工具本体2の径方向に直交する平面とされ、一対の側面10bが径方向内側に向かうに従ってガイドパッド10の幅H2が漸次大となるように逆テーパー形状を呈するように形成されている。また、底面10aの反対側に位置して径方向外側を向く外面10cが、工具本体2の軸線O1を中心とした断面円弧形状を呈しており、この外面10cが工具本体2の外周よりも若干径方向外側に突出され、かつこの外面10cの回転軌跡の外径が、切刃4aの回転軌跡の外径よりも僅かに小さくなるように形成されている。
【0020】
また、上記の凹溝2cと、これに挿入されたガイドパッド10とは、凹溝2cの底面2d及び一対の側面2eと、これに係合するガイドパッド10の底面10a及び一対の側面10bとの間に、例えば0.1mm以下の僅かな隙間H3が設けられ、この隙間H3に、熱硬化型の接着樹脂(例えば、ナガセケムテックス株式会社製 一液性エポキシ樹脂接着剤 XD911)11が充填されて、工具本体2とガイドパッド10とが一体的に固着されている。
【0021】
このように、接着樹脂11により一体的に固着される工具本体2とガイドパッド10は、凹溝2cが形成された工具本体2を用意した段階で、凹溝2cの底面2d及び一対の側面2eに所定量の液体状の接着樹脂11を塗布し、凹溝2c内にガイドパッド10を挿入して、工具本体2とガイドパッド10を約60分間、約120℃で加熱することによって、接着樹脂11が硬化し互いが固着される。ここで、熱硬化型の接着樹脂11は、所定温度以上の熱を加えない限り硬化することがないため、凹溝2cに接着樹脂11を塗布した状態やガイドパッド10を凹溝2cに挿入した状態で放置したとしても接着樹脂11が硬化することはない。このため、凹溝2cへのガイドパッド10の挿入や、工具本体2とガイドパッド10を加熱して接着樹脂11を硬化させるタイミングは自在とされる。また、このように約120℃程度の熱を工具本体2に加えてガイドパッド10を固着させる場合には、例えば620〜900℃程度の加熱を要するろう付(銀ろう付)と比較して、工具本体2の熱膨張が小さく抑えられ、冷却後に残留する工具本体2のひずみはほとんど生じないものとされる。さらに、この種の熱硬化型の接着樹脂11の硬化時間は、加熱温度によって異なるものとされており、工具本体2の残留ひずみが生じない程度に加熱温度を高く設定することも可能で、例えば約150℃で加熱した場合には、約30分間で硬化させることが可能である。よって、接着樹脂11を硬化させてガイドパッド10を工具本体2に固着させるためのタクトタイムを低減することも可能とされる。ちなみに、硬化後の工具本体2とガイドパッド10との固着強度(接着強さ)は、41N/mm程度とされる。
【0022】
ついで、上記の構成からなるインサート着脱式リーマ1を用いて、被削物に形成された下穴を所定の内径に仕上げる方法について説明する。
【0023】
インサート着脱式リーマ1を軸線O1回りに高速回転させつつ被削物の下穴に送り込むことにより、インサート4の切刃4aが下穴の内周面を切削し、所定の内径に仕上げてゆく。この段階から、工具本体2の外周に設けたガイドパッド10の径方向外側に若干突出された外面10cが、軸線O1回りに回転しつつ仕上げ加工された内周面に摺接することとなる。ガイドパッド10が工具本体2の外周に軸線O1に平行するように延設されているため、工具本体2を下穴の内部に送り込む際に、工具本体2の軸線O1方向を確実に下穴の延設方向と一致させるように保持し、切削抵抗によって軸線O1方向がずれることが防止されている。
【0024】
このとき、切刃4aで仕上げ加工された内周面に摺接されるガイドパッド10には、外面10cから工具本体2の径方向内側に向かう力が作用されるとともに、工具本体2の回転に伴って周方向の力が作用される一方、ガイドパッド10を凹溝2cから引き抜くような力は作用せず、ろう付ほどの固着強度がない場合においても、接着樹脂11で工具本体2に固着したガイドパッド10が凹溝2cから外れることがないものとされる。これにより、好適に下穴の仕上げ加工が行われることとなる。
【0025】
したがって、上記のインサート着脱式リーマ1によれば、ガイドパッド10と工具本体2との一体化を接着樹脂11により行い、このとき、120℃程度の熱を加えることでガイドパッド10を固着させることができるため、加熱に伴う工具本体2の熱膨張を抑えて冷却後の残留ひずみをなくすことができる。これにより、工具本体2が加熱に伴って変形することを防止でき、このように変形を生じない工具本体2を備えて被削物の加工を行うことで、高精度の切削を行なうことが可能となる。
【0026】
また、接着樹脂11を用いてガイドパッド10を工具本体2と一体的に固着させることで、液体状の接着樹脂11を塗布した凹溝2cへのガイドパッド10の挿入や、工具本体2とガイドパッド10を加熱して接着樹脂11を硬化させるタイミングを自在とすることができ、従来のろう付で固着させるものと比較して、その固着作業を容易なものとすることができる。さらに、熱を加えない限り接着樹脂11の硬化は発現しないため、余裕をもって固着作業を行なうことができ、専任の職人的作業者を要することなく、より精度よくガイドパッド10を工具本体2と固着させることが可能となる。
【0027】
また、インサート着脱式リーマ1の切削供用時に、ガイドパッド10と工具本体2の凹溝2cとの固着部分にガイドパッド10が凹溝2cから抜け出すような力が作用しないため、ろう付ほどの固着強度がなくてもガイドパッド10が工具本体2から脱離することがなく、樹脂接着でも十分に対応することが可能とされる。
【0028】
さらに、このとき、凹溝2cを径方向内側に向かうに従い周方向の幅H1が漸次大となるように形成し、ガイドパッド10の側面10bが凹溝2cの側面2eと係合する逆テーパー形状を呈するように形成されていることで、万一、ガイドパッド10が凹溝2cから抜け出すような力が作用した場合においても、ガイドパッド10の抜け出しを確実に防止することができ、ガイドパッド10を工具本体2に強固に保持させることが可能となる。
【0029】
なお、本発明は、上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、切削工具がインサート着脱式リーマ1であり、硬質部材がガイドパッド10であるものとして説明を行なったが、例えば、切刃部材がろう付されたろう付工具や、工具本体に切刃が直接形成されたソリッドツールでもよく、また、切削工具もリーマの他にドリルやボーリングバーのような穴加工工具や、補強部材として前記硬質部材10を備えるバイト等の切削工具でもよい。さらに、硬質部材10は、超硬合金以外にサーメット等であってもよい。
【0030】
また、本実施形態では、熱硬化型の接着樹脂11が、一液性エポキシ樹脂接着剤で、約120℃の熱を加えることで硬化するものであるとして説明を行なったが、接着樹脂11を用いて固着する場合には、ろう付で固着する場合と比較して、固着のタイミングを自在にできるという大きな効果を有しているのであるから、本実施形態で示した接着樹脂11よりも大きな加熱温度で硬化する接着樹脂であってもよく、また、一液性エポキシ樹脂以外の樹脂であってもよいものである。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の一実施形態に係る切削工具の側面図である。
【図2】図1のA−A線矢視図である。
【図3】図2の硬質部材と工具本体との固着部分の拡大図である。
【符号の説明】
【0032】
1 インサート着脱式リーマ(切削工具)
2 工具本体
2a 先端
2b 後端
2c 凹溝
2d 底面
2e 側面(内面)
4 インサート(切刃部)
4a 切刃
10 ガイドパッド(硬質部材)
10a 底面
10b 側面
10c 外面
H1 凹溝の幅
H2 ガイドパッドの幅
H3 凹溝とガイドパッドの隙間(接着樹脂の厚さ)
T 回転方向
O1 軸線




 

 


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