JP2002321111A - 深穴切削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切削加工時における切削油の油圧状態を完
全に把握できて、安全装置を正確に作動させることがで
きる深穴切削装置を提供する。 【解決手段】 アウターチューブ２とインナーチューブ
３との間に切削油供給路４を形成した二重管からなる工
具シャンク１の先端部にドリルヘッド５を装着すると共
に、ドリルヘッド５の先端にインナーチューブ３の中空
部に連通する開口部を設け、ドリルヘッド５の外周部に
は切削穴１３と切削油供給路４とを連通する切削油噴出
口１４を設け、工具シャンク１の基端部側より切削油供
給路４に加圧供給した切削油を前記切削油噴出口１４か
ら切削穴１３に噴出させて、その切削油を切屑と共にド
リルヘッド５の先端開口部からインナーチューブ３の中
空部１６に流入して排出するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】

【０００１】本発明は、深穴切削装置の改良に関するも
ので、特に、穴の直径が１５〜１８ｍｍ以下であるよう
な小径の深穴を切削するのに好適な深穴切削装置に関す
る。尚、深穴とは、一般に、内径に対して穴深さが約４
倍以上の穴を言う。

【０００２】

【従来の技術】深穴加工方式には、一般に、ガンドリル
方式、ＢＴＡ（シングルチューブ）方式、及びエジェク
タ（ダブルチューブ）方式の３つが知られている。この
うち、ガンドリル方式は、図示は省略するが、切屑排出
用のＶ溝部を形成した中空状のドリルを使用し、ドリル
シャンク内部を通して高圧の切削油を切刃先端部に送り
込み、切刃で生成された切屑を高圧の切削油で破断し、
Ｖ溝部から強制的に排出する方法で、径が細くて深い穴
を精度良く明けることができる。

【０００３】図３の（Ａ）はＢＴＡ方式の深穴切削装置
を示したもので、パイプ状ボーリングバー２１の先端部
にドリルヘッド２２を装着し、このドリルヘッド２２の
先端には切刃２３を固着し、またドリルヘッド２２の外
周部にはガイドパッド２４を埋設固定し、また被削材Ｗ
の端面に近接してガイドブッシュ２５を組み込んだケー
シング２６を配備し、被削材Ｗとケーシング２６の端面
どうしをシール材２７によって塞いでいる。しかして、
給油口２８より切削油を加圧供給すると、この切削油
は、図中の矢印で示すように、ボーリングバー２１とガ
イドブッシュ２５との隙間から、被削材Ｗの切削穴２９
とドリルヘッド２２の外周面との隙間を通って切刃２３
に達し、そこからドリルヘッド２２中央部の軸線方向に
貫通する穴３０よりボーリングバー２１の中に流れ込
む。切刃２３より生成される切屑１８は、その切削油に
押し流されて、排出口３２より排出される。

【０００４】図３の（Ｂ）はエジェクタ方式の深穴切削
装置を示したもので、アウターチューブ３２とインナー
チューブ３３との間に切削油供給路３４を形成した二重
管からなるシャンク３１の先端部にドリルヘッド３５を
装着すると共に、ドリルヘッド３５にはインナーチュー
ブ３３の中空部３６に連通する開口部３７を形成し、ド
リルヘッド３５の外周部には被削材Ｗの切削穴２９と前
記切削油供給路３４とを連通する油穴３８を設け、更に
インナーチューブ３３の後端側にスリット３９を開口し
て、インナーチューブ３３の内部（中空部３６）と外部
（切削油供給路３４）とを連通させている。尚、図３の
（Ａ）に示すＢＴＡ方式と同じ部材については同一符号
を付している。

【０００５】しかして、切削中にケーシング２６の給油
口２８より供給される切削油は、その大部分がアウター
チューブ３２とインナーチューブ３３との間の切削油供
給路３４を通って油穴３８から外に出て、被削材Ｗの切
削穴２９とドリルヘッド３５の外周面との隙間を通って
切刃２３に達し、開口部３７よりインナーチューブ３３
の中へ流入するが、切削油の一部はスリット３９を通っ
て直接インナーチューブ３３の中に流れ込み、このとき
インナーチューブ３３の内部圧が負となる圧力差が生じ
て吸引力が発生し、そのバキューム効果により切屑１８
を吸い込んで、排出口４０より排出するようになってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、穴の直径が
１５〜１８ｍｍ以下であるような小径の深穴を切削する
のに、従来では、専らガンドリル方式が採用されてい
た。これは、他の方式、例えばＢＴＡ方式を採用した場
合、このＢＴＡ方式の深穴切削装置では、切削進行によ
り穴の深さが深くなるにつれて管内抵抗が次第に大きく
なるため、深穴切削中に刃先が潰れるなどの切刃の損傷
によって切削油の油圧が異常に高くなった時にその異常
圧を検知して切削油の供給や工具の回転を即時に停止さ
せる安全装置を設置しても、その安全装置を正確に作動
させることができなくなる。

【０００７】即ち、ＢＴＡ方式の深穴切削装置により上
記の小径深穴加工を行うとすれば、ボーリングバー２１
乃至ドリルヘッド２２の外周面と切削穴２９との隙間が
可なり小さくなるため、深穴の切削進行中にその隙間が
切屑１８によって詰まり易く、従って直ぐに切削油が高
圧状態となって、実際に切刃２３が破損していないにも
かかわらず、安全装置が作動するようになるからであ
る。要するに、ＢＴＡ方式によっては、切削油の油圧状
態を完全に把握することができない。

【０００８】また、ＢＴＡ方式の深穴切削装置では、圧
力のかかった切削油が切削穴の入口から洩れて吐出する
のを防ぐために、被削材Ｗとケーシング２６の端面との
間で密着するシール材２７を必要とし、このシール材２
７を取り付けるのに手間がかかって非常に面倒となる。

【０００９】一方、エジェクタ方式の深穴切削装置で
は、アウターチューブ３２とインナーチューブ３４との
間の切削油供給路３４に供給された切削油は、この切削
油供給路３４を通ってドリルヘッド３５の切刃２３側に
送給されるが、切削油の一部がスリット３９からインナ
ーチューブ３３の内部に流れ込むことから、ドリルヘッ
ド３５の切刃２３側に送給される切削油の圧力が弱くな
り、しかして小径深穴切削の場合には、ドリルヘッド３
５外周と切削穴２９との隙間が小さいために、切削油が
切刃２３に対し十分に供給され難い、と云う問題があ
る。

【００１０】上記のような理由で、小径の深穴切削に
は、従来より、ガンドリル方式が採用されているが、こ
のガンドリル方式にも問題がある。それは、ガンドリル
がドリルシャンクの側面部に切屑排出用Ｖ溝部を形成し
ているため、ドリル全体の剛性が低く、捩れ及び曲げモ
ーメントに対して弱く、それがために切削加工速度をＢ
ＴＡ方式やエジェクタ方式の場合の約１／３程度迄落と
さざるを得ず、従って作業能率が非常に悪い、と云うこ
とである。

【００１１】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、切削加工時における切削油の油圧状態を完全に把
握できて、安全装置を正確に作動させることができるよ
うにすると共に、切削加工速度を十分に速くできて、作
業能率を高めることのできる深穴切削装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の深
穴切削装置は、アウターチューブ２とインナーチューブ
３との間に切削油供給路４を形成した二重管からなる工
具シャンク１の先端部にドリルヘッド５が装着されると
共に、ドリルヘッド５の先端にインナーチューブ３の中
空部に連通する開口部１７が設けられ、ドリルヘッド５
の外周部にはドリルヘッド５によって被削材Ｗに明けら
れる切削穴１３と前記切削油供給路４とを連通する切削
油噴出口１４が設けられ、前記工具シャンク１の基端部
側より切削油供給路４に加圧供給した切削油を前記切削
油噴出口１４から前記切削穴１３に噴出させて、その切
削油を切屑１８と共にドリルヘッド５の先端開口部１７
からインナーチューブ３の中空部１６に流入して排出す
るように構成されてなることを特徴とする。

【００１３】請求項２は、請求項１に記載の深穴切削装
置において、前記ドリルヘッド５又は工具シャンク１の
外周部には切削油噴出口１４の軸方向後部側にリング状
の突条部１５ａが設けられて、前記切削穴１３との間に
ラビリンスシール１５が形成されるようになっているこ
とを特徴とする。

【００１４】請求項３は、請求項１又は２に記載の深穴
切削装置において、前記突条部１５ａはドリルヘッド５
の軸方向に間隔をおいて複数条設けられると共に、各突
条部１５ａの外周面と前記切削穴１３の内周面とのクリ
アランスが０〜０．３ｍｍであることを特徴とする。

【００１５】請求項４は、被削材Ｗには前記複数条の突
条部１５ａのうち最先端に位置する突条部１５ａが挿入
可能なガイド穴２０が穿設され、このガイド穴２０にガ
イドされた状態で切削が開始されるようになっている請
求項３又は４に記載の深穴切削装置。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る深穴切削装
置の一実施形態について図１及び図２を参照して説明す
ると、図１は本発明に係る深穴切削装置の全体を示す縦
断面図、図２は図１に示す深穴切削装置の要部拡大図で
ある。

【００１７】この深穴切削装置は、シャンク受け６によ
って支持される円筒状の工具シャンク１を有し、この工
具シャンク１は、アウターチューブ２とインナーチュー
ブ３との二重管からなるもので、このアウターチューブ
２とインナーチューブ３との間に切削油供給路４が形成
され、そしてこの工具シャンク１の先端部にドリルヘッ
ド５が取着されている。

【００１８】工具シャンク１の基端部には切削油供給用
のケーシング７が連結され、このケーシング７の給油口
８から高圧力で供給された切削油は、図１の矢印で示す
ように、ケーシング７の内部の環状流路９から連通路１
０を通ってアウターチューブ２とインナーチューブ３と
の間の切削油供給路４の基端部側に導入されるようにな
っている。

【００１９】ドリルヘッド５は、アウターチューブ２の
内径と同じ径の内周面を有する円筒状のヘッド本体１
１、このヘッド本体１１の先端部に取着された切刃１
２、及びヘッド本体１１の先端部外周側に周方向に間隔
をおいて設けられたガイドパッド１１ａからなるもの
で、図２から分かるように、ヘッド本体１１の基端部外
周には、アウターチューブ２の先端部内周に形成された
雌ねじ部２ａと螺合する雄ねじ部１１ａが形成され、ヘ
ッド本体１１の先端部側にはドリルヘッド５によって被
削材Ｗに明けられる切削穴１３と前記切削油供給路４と
を連通する複数の切削油噴出口１４が周方向所要間隔お
きに開口形成され、またヘッド本体１１の軸方向中間部
には前記切削油噴出口１４の軸方向後部側に、被削材Ｗ
の切削穴１３との間でラビリンスシール１５を形成する
リング状の突条部１５ａが複数条設けられている。ま
た、ドリルヘッド５の先端にはインナーチューブ３の中
空部１６に連通する開口部１７が形成されている。

【００２０】上記突条部１５ａは、被削材Ｗの切削穴１
３との間でラビリンスシール１５を形成するものであっ
て、シール効果を十分発揮させるために、ドリルヘッド
５の軸方向に所要間隔をおいて少なくとも４条設けるの
が好ましい。また、各突条部１５ａの外周面と切削穴１
３の内周面とのクリアランスは、０〜０．３ｍｍである
ことが好ましい。これらの数値は、この深穴切削装置に
常用される油圧３〜７ＭＰａにおける水溶性切削油使用
時のシール効果を実験的に確かめながら求めた数値であ
る。尚、この実施形態では、ドリルヘッド５の外周面に
突条部１５ａを設けているが、このドリルヘッド５が装
着される工具シャンク１の先端部外周面、即ちアウター
チューブ２の先端部外周面に設けてもよい。また突条部
１５ａは、ドリルヘッド５又は工具シャンク１と一体に
形成してもよいし、あるいはそれらと別体にリング状に
形成したものを後から嵌着するようにしてもよい。

【００２１】上記のような構造のドリルヘッド５は、図
２に示すように、ヘッド本体１１の雄ねじ部１１ａをア
ウターチューブ２先端部の雌ねじ部２ａに螺合すると共
に、ヘッド本体１１内にインナーチューブ３の先端部側
を突入させて、その先端をヘッド本体１１の内奥部に密
接係合させることによって、工具シャンク１の先端部に
取り付け固定されるようになっている。

【００２２】上記のように構成される深穴切削装置を使
用して、被削材Ｗに穴の直径が例えば１２ｍｍ程度の小
径深穴を切削加工するにあたっては、図１に示すよう
に、工具シャンク１の所要部をシャンク受け６のガイド
ブッシュ６ａによって支持した状態で、工具シャンク１
又は被削材Ｗの何れかを回転させながら、この工具シャ
ンク１の先端部を被削材Ｗに当て付けて穴明け切削を行
うと同時に、ケーシング７の給油口８からの高圧力の切
削油を、工具シャンク１の基端部側よりアウターチュー
ブ２とインナーチューブ３との間の切削油供給路４に供
給して、工具シャンク１先端部側にあるドリルヘッド５
の切削油噴出口１４から切削穴１３に噴出させる。

【００２３】ドリルヘッド５の切削油噴出口１４から切
削穴１３に噴出された切削油は、図２の矢印で示すよう
に、ドリルヘッド５の先端部外周面と切削穴１３の内周
面との間隙を通ってドリルヘッド５先端の切刃１２側に
至り、更にそこから開口部１７通ってインナーチューブ
３の中空部１６に流入するようになり、これによって切
刃１２の潤滑及び冷却を行うと共に、切屑１８の排出を
行う。インナーチューブ３の中空部１６に流入した切屑
１８を含む切削油は、ケーシング７側の排出口１９から
外部に排出される。

【００２４】この場合、ケーシング７の給油口８から切
削油供給路４に高圧力で供給された切削油は、その高圧
力を維持したまま切削油噴出口１４から噴出して切削中
の切削穴１３に流入されるから、この切削穴１３が上記
のように直径１２ｍｍ程度の小径切削穴であって、ドリ
ルヘッド５の外周面と切削穴１３の内周面との隙間が非
常に小さくても、その隙間に確実に侵入してドリルヘッ
ド５先端の切刃１２を通り、開口部１７を通って、切屑
１８と共にインナーチューブ３の中空部１６に流入して
排出させることができる。

【００２５】またこの場合、ドリルヘッド５の後端部で
は被削材Ｗの切削穴１３との間にラビリンスシール１５
が形成されるから、切削途上においては切削穴１３の切
削油噴出口１４後部側がシールされ、従って切削油噴出
口１４から切削穴１３に噴出供給された切削油は、工具
シャンク１と切削穴１３との隙間から外部へ漏出するこ
となく、ドリルヘッド５の切刃１２側へ確実に供給され
て、潤滑、冷却及び切屑排出の作用を一層有効に行うこ
とができる。

【００２６】そして特に、この深穴切削装置では、切削
油供給路４に供給される切削油は、切削加工中は常にド
リルヘッド５先端の切刃１２から手前側へ隔たった定位
置にある切削油噴出口１４から切削穴１３に噴出供給さ
れるようになっているから、切削油の油圧を完全に把握
することができ、安全装置を確実に作動させることがで
きる。即ち、この深穴切削装置を使用する場合、切削油
は、切削進行に伴う切削穴１３の深さに関係なく、常に
ドリルヘッド５の先端部に供給されるもので、平常時は
当初設定された供給圧力とほとんど同じ一定の圧力とな
っているから、安全装置を設置した場合には、切削途上
で仮にドリルヘッド５の切刃１２が潰れて切削穴１３の
先端部分が目詰まりを起こすなどして切削油の油圧が異
常に高くなれば、安全装置がその切削油の異常圧力を検
知して、切削油の供給及び工具の回転を即時に停止し、
機械などの損傷を未然に防ぐと共に、作業の安全の図る
ことができる。

【００２７】また、この深穴切削装置は、前記のように
アウターチューブ２とインナーチューブ３との間に切削
油供給路４を形成した二重管からなる工具シャンク１の
先端部にドリルヘッド５を取着してなるもので、従来の
ガンドリル方式に使用されるガンドリルと違って、工具
シャンク１の剛性が高く、捩れ及び曲げモーメントに対
しても強いから、切削加工速度を、従来のＢＴＡ方式や
エジェクタ方式の場合と同様に十分に速くすることがで
きて、作業能率を高めることができる。また、図３の
（Ａ）に示すＢＴＡ方式のように被削材Ｗとケーシング
２６先端部との間をシールする必要がないので、余分な
作業の手間が省ける。

【００２８】本発明に係る深穴切削装置の有効な使用方
法は、被削材Ｗに予めガイド穴２０（図１参照）を設け
ることである。このガイド穴２０の加工には、この深穴
切削装置と同一の直径を有して長さの短い高剛性ドリル
が使用され、複数条の突条部１５ａのうち最先端に位置
する突条部１５ａが挿入可能な深さに切削加工される。
切削の開始は、ガイド穴２０にドリルヘッド５に埋設さ
れたガイドパッドを当接させた状態で行い、穴明けが進
行するにつれて、この深穴切削装置自身で明けた切削穴
１３をガイドとして穴切削加工が続行され、もって深穴
加工が容易となり、加工精度が向上する。

【００２９】本発明に係る深穴切削装置は、上述したよ
うに、被削材の穴の直径が１５〜１８ｍｍ以下であるよ
うな小径の深穴を切削するのに最適な切削装置である
が、勿論このような小径深穴の切削に限らず、穴の直径
が１５〜１８ｍｍ以上の深穴を切削する場合に使用して
も有効である。

【００３０】

【発明の効果】請求項１に係る発明の深穴切削装置は、
アウターチューブとインナーチューブとの間に切削油供
給路を形成した二重管構造の工具シャンクの先端部にド
リルヘッドを装着すると共に、ドリルヘッド先端にイン
ナーチューブの中空部に連通する開口部を形成し、ドリ
ルヘッド外周部に被削材の切削穴と切削油供給路とを連
通する切削油噴出口を形成し、切削油供給路に加圧供給
した切削油を切削油噴出口から切削穴に噴出させてドリ
ルヘッドの先端開口部からインナーチューブ内に流入さ
せて排出するようにしたもので、切削油供給路に供給し
た切削油は、深穴切削加工中は常に、ドリルヘッド先端
部の定位置にある切削油噴出口から切削穴に噴出するよ
うになっていて、平常時は最初に設定した供給圧力と殆
ど一定の圧力となり、切削油の油圧状態を完全に把握で
きるから、切刃の破損や目詰まりなどの異常を検知して
切削油の供給や工具の回転を即時に停止させるための安
全装置を確実に作動させることができことになる。従っ
て、この発明は、穴の直径が１５〜１８ｍｍであるよう
な小径深穴を切削するのに最適な深穴切削装置と云え
る。

【００３１】また、この発明の深穴切削装置では、給油
口から切削油供給路に供給される切削油の全部がドリル
ヘッド側に送給されるため、従来のエジェクタ方式のよ
うにドリルヘッド側で切削油の圧力が低下することがな
く、従ってドリルヘッド外周と切削穴との隙間が非常に
狭くなる小径深穴切削の場合でも、ドリルヘッドの切刃
に対し十分な圧力の切削油を供給することができ、従っ
てそのような小径深穴切削において切削油による潤滑、
冷却及び切屑排出の作用を有効に行わせることができ
る。

【００３２】また、この深穴切削装置は、二重管からな
る工具シャンクの先端部にドリルヘッドを取着してなる
もので、従来のガンドリル方式に使用されるガンドリル
と違って、工具シャンクの剛性が高く、捩れ及び曲げモ
ーメントに対しても強いから、切削加工速度を従来のＢ
ＴＡ方式やエジェクタ方式の場合と同様に十分速くする
ことができて、作業能率を高めることができる。

【００３３】請求項２に係る発明の深穴切削装置によれ
ば、ドリルヘッド又は工具シャンクの外周部には切削油
噴出口の軸方向後部側にリング状突条部が設けられて、
被削材の切削穴との間にラビリンスシールが形成される
ため、切削油噴出口から切削穴に噴出供給された切削油
は、工具シャンクと切削穴との隙間から外部へ漏出する
ことなく、ドリルヘッドの切刃側へ確実に供給されて、
潤滑、冷却及び切屑排出の作用を一層有効に行わせるこ
とができる。

【００３４】請求項３に記載のように、突条部をドリル
ヘッドの軸方向に間隔をおいて複数条設けると共に、各
突条部の外周面と前記切削穴の内周面とのクリアランス
が０〜０．３ｍｍとなるようにすることによって、ラビ
リンスシールのシール効果をより有効に発揮させること
ができる。

【００３５】請求項４に記載のように、被削材には前記
複数条の突条部のうち先端に位置する突条部が挿入可能
なガイド穴を穿設し、このガイド穴にガイドされた状態
で切削を開始するようにすれば、深穴切削加工が容易
で、加工精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る深穴切削装置の全体を示す断面
図である。

【図２】 図１に示す深穴切削装置の要部拡大図であ
る。

【図３】 （Ａ）は従来のＢＡＴ方式の深穴切削装置を
示す断面図、（Ｂ）は従来のエジェクタ方式の深穴切削
装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 工具シャンク ２ アウターチューブ ３ インナーチューブ ４ 切削油供給路 ５ ドリルヘッド １２ 切刃 １３ 切削穴 １４ 切削油噴出口 １５ ラビリンスシール １５ａ 突条部 １６ インナーチューブの中空部 １７ 開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 裕三 神奈川県川崎市幸区堀川町580番地 ソリ ッドスクエア 東芝タンガロイ株式会社内 Ｆターム(参考） 3C011 EE03 EE09 3C036 HH05 3C037 AA04 DD06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アウターチューブとインナーチューブと
   の間に切削油供給路を形成した二重管からなる工具シャ
   ンクの先端部にドリルヘッドが装着されると共に、この
   ドリルヘッドの先端にインナーチューブの中空部に連通
   する開口部が設けられ、ドリルヘッドの外周部にはこの
   ドリルヘッドによって被削材に明けられる切削穴と前記
   切削油供給路とを連通する切削油噴出口が設けられ、前
   記工具シャンクの基端部側より切削油供給路に加圧供給
   した切削油を前記切削油噴出口から前記切削穴に噴出さ
   せて、その切削油を切屑と共にドリルヘッドの先端開口
   部からインナーチューブの中空部に流入して排出するよ
   うに構成されてなる深穴切削装置。
2. 【請求項２】 前記ドリルヘッド又は工具シャンクの外
   周部には切削油噴出口の軸方向後部側にリング状の突条
   部が設けられて、前記切削穴との間にラビリンスシール
   が形成されるようになっている請求項１に記載の深穴切
   削装置。
3. 【請求項３】 前記突条部はドリルヘッドの軸方向に間
   隔をおいて複数条設けられると共に、各突条部の外周面
   と前記切削穴の内周面とのクリアランスが０〜０．３ｍ
   ｍである請求項１又は２に記載の深穴切削装置。
4. 【請求項４】 被削材には前記複数条の突条部のうち最
   先端に位置する突条部が挿入可能なガイド穴が穿設さ
   れ、このガイド穴にガイドされた状態で切削が開始され
   るようになっている請求項３又は４に記載の深穴切削装
   置。