工具の逃げ、バックテーパーとは？

工具の逃げ、バックテーパーとは？

バックテーパーの役割

道具と材料がこすれ合うのを減らし、道具が長持ちするように、後ろすぼまりになっている形は大切な働きをしています。穴をあける道具やきりもみ式の道具など、材料を削る道具は、材料を削るときに大きな力に逆らっています。この力は、道具と材料が触れ合う面が大きいほど大きくなります。後ろを細くすることで、道具と材料が触れ合う面を小さくし、こすれ合うのを少なくできます。こうして、道具の熱を抑え、すり減るのを少なくすることで、道具を長く使えるようにしています。

また、こすれ合うのが減ると、加工の正確さも上がります。削る力が小さくなるので、道具が震えたり、材料がずれたりするのを防ぎ、より正確な加工ができます。

さらに、後ろすぼまりになっている形は、削りくずをスムーズに出す効果もあります。削りくずが道具に絡みつくと、加工がうまくいかなくなったり、道具が壊れたりするかもしれません。後ろを細くすることで、削りくずがスムーズに出るようになり、これらの問題を防ぐことができます。

例えば、穴をあける道具の場合、後ろを細くすることで、穴の壁との摩擦を減らし、穴あけをスムーズに行うことができます。また、きりもみ式の道具の場合も同様に、材料との摩擦を軽減し、切削力を小さくすることで、滑らかな表面に仕上げることができます。このように、様々な道具において、後ろを細くする形は、道具の寿命を延ばし、加工の精度を向上させる上で、重要な役割を果たしているのです。

ドリルのバックテーパー

穴を掘る道具であるドリルは、回転しながら材料に食い込み、穴を穿つ仕組みです。この時、ドリルの外側と掘られた穴の壁面が擦れ合うことで、摩擦熱と抵抗が発生します。特に深い穴を掘る際には、この摩擦と抵抗が大きな問題となります。摩擦によってドリル本体の温度が上昇し、強度が低下することでドリルが折れてしまう可能性があります。また、抵抗が大きくなると、ドリルが材料に食い込む力が弱まり、正確な大きさの穴を掘ることが難しくなるばかりか、機械への負担も増加します。

このような問題を解決するために、ドリルには「逆テーパー」と呼ばれる工夫が施されています。逆テーパーとは、ドリルの先端から持ち手に向かって、ドリルの外径が少しずつ細くなる形状のことです。この形状により、ドリルと穴の壁面が接触する面積が小さくなり、摩擦と抵抗を効果的に抑えることができます。摩擦が減ればドリルの温度上昇も抑えられ、ドリルの寿命を延ばすことに繋がります。また、抵抗が小さくなることで、より正確な穴あけ作業が可能となり、機械への負担も軽減されます。

逆テーパーには、もう一つ重要な役割があります。それは、穴を掘る際に発生する切りくずをスムーズに排出することです。切りくずが穴の中に詰まってしまうと、ドリルの回転を妨げ、穴の表面が粗くなってしまう原因となります。逆テーパーは、切りくずが詰まるのを防ぎ、美しい仕上がりの穴を掘るのに役立ちます。

最適な逆テーパーの値は、ドリルの直径、穴の深さ、加工する材料の硬さなど、様々な条件によって変化します。それぞれの条件に合わせて適切な逆テーパーのドリルを選択することで、効率的で高品質な穴あけ作業を実現できるのです。

バイトのバックテーパー

旋盤作業で欠かせない刃物であるバイト。このバイトには、裏面の傾斜が重要な役割を果たしています。この傾斜こそが、今回の主題である「逃がし勾配」です。

突っ切りバイトや平バイトといった、材料を切る方向に逃げ面が必要な刃物では、材料と接する面を最小限にする工夫が求められます。逃がし勾配を設けることで、刃物の側面が材料に擦れるのを防ぎ、滑らかに材料を削り、切りくずをスムーズに排出することができます。

刃物と材料の摩擦が減ることで、刃物の摩耗や欠けを防ぎ、加工の正確さを高める効果があります。さらに、逃がし勾配は切削の抵抗も小さくするため、加工中の振動や揺れを抑え、より安定した作業を実現します。

逃がし勾配の角度や形は、加工する材料の性質や切削の条件に合わせて最適なものを選ぶ必要があります。例えば、粘りの強い材料では、切りくずが刃物に絡まりやすいため、大きめの逃がし勾配が必要になります。逆に、脆い材料では、小さめの逃がし勾配で十分です。切削速度や送り速度といった条件によっても、最適な逃がし勾配は変化します。

適切な逃がし勾配を設けることで、高い精度と効率性を実現し、美しい仕上がりを得ることができます。逃がし勾配は、一見小さな工夫に見えますが、旋盤作業において大きな効果を発揮する重要な要素なのです。

バックテーパーの形状

工具の背面、すなわち加工物と反対側の面に設けられる傾斜を背面傾斜と呼びます。この背面傾斜の形状は、工具の種類や用途、加工対象物によって多種多様です。背面傾斜を設ける主な目的は、工具と加工物との摩擦を減らし、切りくずの流れをスムーズにすることです。これにより、工具の寿命を延ばし、加工精度を高めることができます。

穴あけに用いるドリルでは、軸方向に沿って外径が一定の割合で小さくなる、直線状の背面傾斜が一般的です。この形状により、穴の壁面との接触面積が減り、摩擦抵抗が軽減されます。摩擦抵抗が小さくなることで、発熱を抑えることができ、ドリルの切れ味が悪くなるのを防ぎます。また、穴の寸法精度も向上します。

切削工具の一種であるバイトでは、ドリルの場合よりも複雑な形状の背面傾斜が採用されることがあります。例えば、突っ切りバイトでは、加工物の切込み深さ方向に背面傾斜を設けることで、工具と加工物の接触面積を最小限に抑え、切りくずの排出を促します。これにより、切削抵抗を低減し、滑らかな切削を実現します。

また、平バイトでは、加工物の送り方向、つまり工具の移動方向に背面傾斜を設ける場合があります。これは、工具の進行を妨げる抵抗を小さくし、スムーズな切削と切りくず排出を可能にするためです。さらに、仕上げ面粗さを向上させる効果も期待できます。

このように、背面傾斜は工具の種類や加工条件に合わせて最適な形状を選ぶことが重要です。適切な背面傾斜形状を選択することで、加工効率と精度を向上させるだけでなく、工具寿命の延長や加工品質の安定化にも繋がります。工具を選ぶ際には、背面傾斜の形状にも注目することで、より効率的で高品質な加工を実現できるでしょう。

バックテーパーと工具性能

工具の背後に設けられる傾斜、後方逃げ勾配は、工具の働き具合に大きく関わってきます。この傾斜こそが、工具の寿命や加工物の出来栄えを左右する重要な要素なのです。適切な後方逃げ勾配をつけることで、工具は長持ちし、加工精度も向上します。反対に、不適切な後方逃げ勾配は、工具の摩耗を早め、加工物の精度を低下させる原因となります。

後方逃げ勾配は、扱う工具の種類や加工する状況に応じて最適な角度を選ぶ必要があります。硬い素材を加工する際は、大きな後方逃げ勾配をつけることで、工具にかかる負担を減らすことができます。大きな傾斜があることで、工具と加工物との接触面積が小さくなり、摩擦が軽減されるため、工具の摩耗を抑えられます。例えば、焼き入れ鋼のような硬い金属を削る際には、大きな後方逃げ勾配が有効です。

一方、深い穴を掘る場合は、小さな後方逃げ勾配をつけることで、穴の直径の精度を保つことができます。小さな傾斜であれば、工具が穴の壁に接触する面積が大きくなり、穴の形状を正確に保ちながら掘り進めることができます。例えば、エンジン部品のような複雑な形状の加工には、小さな後方逃げ勾配が不可欠です。

また、後方逃げ勾配は、切りくずの排出にも影響を与えます。適切な勾配をつけることで、切りくずがスムーズに排出され、工具への絡まりや詰まりを防ぎ、加工の効率を高めることができます。切りくずの排出がスムーズに行われないと、工具の温度が上昇し、摩耗を加速させる原因となります。

このように、後方逃げ勾配は工具の性能を最大限に発揮させるために欠かせない要素です。工具の種類、加工する素材、加工の目的などを考慮し、最適な後方逃げ勾配を選ぶことが、高品質な加工物を生み出す秘訣と言えるでしょう。