JP2003236714A - 深孔切削用ドリル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切削能力を飛躍的に向上する深孔切削用ドリ
ルを提案する。 【解決手段】 ドリルヘッド１の先端部に取着される切
削用チップ５の内切刃角βを有する刃先部２は、その中
心線ＣＬ（回転軸心Ｏを通る軸線）から反回転方向に下
がった位置、即ち中心線ＣＬに対して芯下がりの位置２
Ａと、該中心線ＣＬ上から回転方向に上がった位置、即
ち中心線に対して芯上がり位置２Ｂとの間でテーパー面
２ａ状にオーバーラップして設けられ、刃先部２のすく
い面３に設けられたチップブレーカー４は、中心線ＣＬ
上から回転方向に上がった位置、即ち中心線ＣＬに対し
て芯上がり位置に設けられてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に深孔切削用ド
リルの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術と課題】この種のチップはドリルヘッドに
回転軸心に対して半径方向に取着される場合に、該被削
材の中心部分まで切削するためには、当然にチップ刃先
部が正確に回転軸心を通らなければならない。しかし、
ドリル中心部の切削速度は理論的にはゼロであるから、
この部分の刃先部にはスラスト抵抗が負荷し、所謂チゼ
ルエッジと言われ、切削力が働かない部分となってお
り、これが切削能力を上げることができない一因となっ
ている。

【０００３】これを避けるために、図１０及び図１１に
示すように、ドリルヘッド１の先端部に半径方向に取着
されるチップ２０は、その刃先部２１がドリルヘッド１
の回転軸心Ｏを通る中心線ＣＬに対して反時計方向に下
がった位置に、即ち芯下がりの状態に取り付けられ、従
って該刃先部２１のすくい面２２に形成されるチップブ
レーカー２３も芯下がりの位置にあって、該刃先部２１
と回転軸線Ｏとの間に、図１０及び図１１に示すように
芯下がり量ε×２に相当する非切削ゾーン２４が設けら
れ、図１２に示すように回転軸心Ｏ側をオーバーラップ
した内切刃角βを有する刃先部２１によって被削材Ｗを
切削することによって、その切削途上で非切削ゾーン２
４に切削されないコアＣが残存し、これが切削進行中に
チップブレーカー２３で破線で示すように折り取られ細
分化されて、切削屑と共にドリルヘッド１の排出孔より
良好に排出する技術が本出願人によって提案され、現在
出願中である。

【０００４】これによれば、ドリルヘッド１の回転軸心
Ｏに刃先部２１が位置せず、所謂前述のチゼルエッジの
部分が存在しないため、従来技術に比べて格段に切削力
を上げることができるが、それでも図１１に示すよう
に、刃先部２１のうち、コアに接触する部分（ゾーンＡ
やその周辺のゾーンＢ）では、チゼルエッジ（回転軸心
Ｏ）に近いため、大きな切削抵抗を受け、長期間の使用
中にチッピングが発生し、ゾーンＡやＢの部分の刃先部
が折損する恐れが多分にあった。

【０００５】本発明は、上述の難点を完全に除去し、切
削能力を飛躍的に向上することに成功した深孔切削用ド
リルを提案することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に、請求項１に係る発明は、実施形態に示す参照符号を
付して示せば、ドリルヘッド１の先端部に刃先部２と該
刃先部２のすいく面３にチップブレーカー４が形成され
た切削用チップ５が、ドリルヘッド１の回転軸心Ｏに対
して、その半径方向に取着されてなる深孔切削用ドリル
において、切削用チップ５の内切刃角βを有する刃先部
２は、その中心線ＣＬ（回転軸心Ｏを通る軸線）から反
回転方向に下がった位置、即ち中心線ＣＬに対して芯下
がりの位置と、該中心線ＣＬ上から回転方向に上がった
位置、即ち中心線に対して芯上がり位置との間でテーパ
ー面２ａ状にオーバーラップして設けられ、且つ該刃先
部２のすくい面３に設けられたチップブレーカー４も、
中心線ＣＬ上から回転方向に上がった位置、即ち中心線
ＣＬに対して芯上がり位置に設けられてなる構成からな
るものである。

【０００７】また請求項２に係る発明は、前記刃先部２
のテーパー面２ａのテーパー角度γは、回転軸心Ｏに対
して１５〜４５°に形成されてなる請求項１に記載の構
成からなるものである。

【０００８】また請求項３に係る発明は、前記刃先部２
のテーパー面２ａは、ホーニング加工によって形成され
てなる請求項２に記載の構成からなるものである。

【０００９】また請求項４に係る発明は、前記刃先部２
のオーバーラップする量Ｌは、０．１〜０．４ｍｍであ
る請求項１〜３の何れかに記載の構成からなるもであ
る。

【００１０】また請求項５に係る発明によれば、前記刃
先部２の内切刃角βは１５°〜６０°の範囲に形成され
てなる請求項１〜４の何れかに記載の構成からなるもで
ある。

【００１１】また請求項６に係る発明によれば、前記刃
先部の芯下がり量εに比例した直径のコアが非切削ゾー
ンに生成形成される場合に、該刃先部の直線状の送り量
ｓに比例して該刃先部とコアとの接点が螺旋状に移動す
る螺旋状の移動角度をθとしたとき、 の範囲に、前記芯下がり量εと前記送り量ｓが設定され
てなる請求項５に記載の構成からなるものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明の一実施
形態のチップ５をドリルヘッド１の先端部にし取着した
状態を示すもので、中心部側、中間部側及び外周部側に
夫々チップ５ａ，５ｂ及び５ｃがボルト６によってドリ
ルヘッド１の先端部に半径方向に取着されている。本発
明は、このうち、特に中心部側に取着されるチップ５ａ
に関するもので、該チップ５ａの内切刃角βを有する刃
先部２は回転軸心Ｏ側にオーバーラップして取り付けら
れている。

【００１３】なお、図１及び図２において、ドリルヘッ
ド１の内部には切屑排出孔７，８が穿設され、そのドリ
ルヘッド１の外周面側にはガイドパッド９が固着されて
いる。なお、図１及び図２に示すチップ５はボルト６に
よってドリルヘッド１に取り外し可能に取着された所謂
スローアウエイチップに係るものであるが、ロー付けタ
イプのチップでもよいことは勿論である。

【００１４】図３及び図４に示すように、ドリルヘッド
１の中心部側に取着されるチップ５ａは、その刃先部２
が外切刃角αを有する部分と内切刃角βを有する部分と
からなっており、そのうち、内切刃角βを有する刃先部
２は、その半径方向に回転軸心Ｏを通る中心線ＣＬをオ
ーバーラップして取り付けられいる。

【００１５】また、図５及び図６に示すように、刃先部
２は、その中心線（回転軸心を通る軸線）から反回転方
向に下がった位置、即ち中心線ＣＬに対して芯下がりの
位置２Ａと、該中心線ＣＬ上から回転方向に上がった位
置、即ち中心線に対して芯上がり位置２Ｂとの間でテー
パー面２ａ状にオーバーラップして設けられ、且つ該刃
先部２のすいく面３及び該すいく面３に設けられたチッ
プブレーカー４は、中心線ＣＬ上から回転方向に上がっ
た位置、即ち中心線に対して芯上がりの位置３ａ，４ａ
に設けられてなる。

【００１６】そして、テーパー面２ａの回転軸心Ｏに対
するテーパー角度γは、１５°〜４５°に設定されてお
り、該刃先部２の回転軸心Ｏの芯下がりの位置２Ａから
芯上がりの位置２Ｂまでのオーバーラップする量Ｌは、
０．１〜０．３ｍｍの範囲に設定されている。

【００１７】従って刃先部２のオーバーラップ量Ｌを
０．３ｍｍとし、テーパー角度γを３０°とした場合に
は、テーパー面２ａの幅ｐ１は、０．６ｍｍである。

【００１８】上記テーパー面２ａは、ホーニング加工に
よって形成され、当然のことながら切削面を形成する。

【００１９】図６は、上記刃先部２によって切削される
現象を示すもので、図５に示すように刃先部２のオーバ
ーラップ量Ｌを０．３ｍｍとし、テーパー角度γを３０
°とし、従って、刃先部２のテーパー面２ａの幅ｐ１が
０．６ｍｍであって、回転軸心Ｏをテーパー面２ａの幅
中心部ｔをオーバーラップするとした場合に、切削を担
当する部分の幅ｐ２は、芯下がり位置２Ａ側の０．３ｍ
ｍであり、逃げ面１１に対して鈍角となり、刃先部２の
芯下がり位置２Ａの強度が確保される。

【００２０】従って、図７に示すように、刃先部２の芯
下がり位置２Ａから幅中心部ｔまでの部分ｐ２で図示の
ように被削材Ｗが切削され、その切削途上で若干のコア
Ｃが生成形成されると共に、該コアＣはテーパー面２ａ
により折り取られ、且つすいく面３に形成したチップブ
レーカー４によって細分化されて排出されることにな
る。

【００２１】このようにテーパー面２ａに形成された刃
先部２で被削材を切削するのであるから、切削作用と共
に若干の押し潰し作用も働くことになるが、これは刃先
部２の内切刃角βを大きく取ることによって効率的な切
削作用を期待することができる。更に、ドリルヘッド１
の回転途上で、正確に回転中心Ｏを維持しながら切削作
業が行われるとは限らず、外力等の作用によって若干の
芯振れが発生し、刃先部２が回転軸心Ｏを挟んで、芯上
がり状態と芯下がり状態との間で微妙に偏倚する場合が
あるが、この場合でも刃先部２のテーパー面２ａの幅間
で、その偏倚を吸収し、刃先部２のチッピング等の折損
の発生を可及的に防ぐことができる。

【００２２】ところで、刃先部２によって、上述のよう
に芯下がり量ε〔ｍｍ〕（図６、図７）を半径とするコ
アＣが生成形成されるが、刃先部２の内切刃角β、芯下
がり量ε及び刃先部２の送り量ｓによっては、被削材と
の間で干渉が起こる場合があるので、該刃先部２の芯下
がり量εと送り量ｓは干渉の起こらない領域の条件に設
定する必要がある。

【００２３】これを計算式で表すと、図８及び図９にお
いて、芯下がり量ε〔ｍｍ〕を半径とするコアＣが発生
するとき、このコアＣと刃先部２とが接触する点Ｐは送
り量ｓ〔ｍｍ／rev]により螺旋状に移動する。このとき
の円周と点Ｐとのなす角度をθ〔°〕とすると、図８及
び図９に示す図を計算式で表すと、 が成り立つ。ゆえに、内切刃角γを有する刃先部２の被
削材に対する干渉が起こらない領域は、 と表すことができる。即ち、刃先部２の芯下がり量εと
送り量ｓは、 と同じか又はそれ以上の領域に設定する必要がある。

【００２４】以上のように、本発明においては、ドリル
ヘッド１の先端部に取着される切削用チップ５の内切刃
角βを有する刃先部２は、その中心線ＣＬ（回転軸心Ｏ
を通る軸線）から反回転方向に下がった位置、即ち中心
線ＣＬに対して芯下がりの位置２Ａと、該中心線ＣＬ上
から回転方向に上がった位置、即ち中心線ＣＬに対して
芯上がりの位置２Ｂとの間でテーパー面２ａ状にオーバ
ーラップして設けられることによって、コアＣの接触す
る部分の刃先部２はテーパー面２ａとなっているため、
刃先強度を充分に持たせることができ、尚且つ該テーパ
ー面２ａは切削作用と共に押し潰し作用との総和、更に
内切刃角βを大きく取ることによって効率的な切削作用
を期待することができる共に、テーパー面２ａによって
生成形成されるコアＣは、テーパー面２ａ自体によって
折り取られ、且つすいく面３に設けたチップブレーカー
４によって細分化されて、コアＣは切屑と一緒にドリル
ヘッド１の排出孔より良好に搬出することができる。

【００２５】そして、この場合に、刃先部２のテーパー
面２ａのテーパー角度γは、回転軸心Ｏに対して１５〜
４５°に形成されることが好ましく、１５°以下の場合
には、刃先部２の強度に問題となり、且つコアＣの生成
が少なくチゼルエッジの影響を受ける恐れがあり、また
４５°以上の場合には刃先部２の切削作用に対して押し
潰し作用が増大し、結果的に切削抵抗が増大して切削力
が不充分になる。

【００２６】また、刃先部２のテーパー面２ａは、ホー
ニング加工によって形成されてなるため、刃先部２の研
ぎ出しを良好に行うことができ、切削作用に良好に貢献
することができる。

【００２７】更に、刃先部２のオーバーラップする量Ｌ
（図５、図６）は、０．１〜０．４ｍｍであることが好
ましく、０．１ｍｍ以下の場合には、刃先強度を充分に
確保することができないと共にコアＣの生成が不充分と
なって切削効率を上げることができない。０．４ｍｍ以
上の場合にあっても、コアＣの生成が充分に行われ、切
削効率を上げることができるが、刃先部２の切削作用に
対して押し潰し作用が増大し、結果的に切削抵抗が増大
してやや切削力が不充分になる恐れがある。

【００２８】更にまた、刃先部２の内切刃角β（図３）
は１５°〜６０°の範囲に形成されることが好ましく、
１５°以下の場合には刃先部２の切削力よりも押し潰し
作用が大きくなり、切削力を上げることが困難であり、
又６０°以上の場合には刃先部２の切削強度を上げるこ
とが困難となる。

【００２９】

【発明の効果】請求項１に係る発明の深孔切削用ドリル
によれば、ドリルヘッドの先端部に取着される切削用チ
ップの内切刃角を有する刃先部は、その中心線（回転軸
心を通る軸線）から反回転方向に下がった位置、即ち中
心線に対して芯下がりの位置と、該中心線上から回転方
向に上がった位置、即ち中心線に対して芯上がりの位置
との間でテーパー面状にオーバーラップして設けられる
ことによって、コアの接触する部分の刃先部はテーパー
面となっているため、刃先強度を充分に持たせることが
でき、尚且つ該テーパー面は切削作用と共に押し潰し作
用との総和、更には内切刃角を大きく取ることによって
効率的な切削作用を期待することができる共に、テーパ
ー面によって生成形成されるは、テーパー面自体によっ
て折り取られ、且つすいく面に設けたチップブレーカー
によって細分化されて、コアは切屑と一緒にドリルヘッ
ドの排出孔より良好に搬出することができる。

【００３０】更に、ドリルヘッドの回転途上で、正確に
回転中心を維持しながら切削作業が行われるとは限ら
ず、外力等の作用によって若干の芯振れが発生し、刃先
部が回転軸心を挟んで、芯上がり状態と芯下がり状態と
の間で微妙に偏倚する場合があるが、この場合でも刃先
部のテーパー面の幅間で、その偏倚を吸収し、刃先部の
チッピング等の折損の発生を可及的に防ぐことができ
る。

【００３１】又、請求項２に係る発明によれば、前記刃
先部のテーパー面のテーパー角度は、回転軸心に対して
１５〜４５°に形成されることが好ましく、１５°以下
の場合には、刃先部の強度が不充分となり、且つコアの
生成が少なくチゼルエッジの影響を受ける恐れがあり、
また４５°以上の場合には刃先部の切削作用に対して押
し潰し作用が増大し、結果的に切削抵抗が増大して切削
力が不充分になる。

【００３２】又、請求項３に係る発明によれば、刃先部
のテーパー面は、ホーニング加工によって形成されるこ
とが好ましく、このホーニング加工によって刃先部の研
ぎ出しを良好に行うことができ、切削作用に良好に貢献
することができる。

【００３３】又、請求項４に係る発明によれば、刃先部
のオーバーラップする量は、０．１〜０．４ｍｍである
ことが好ましく、０．１ｍｍ以下の場合には、刃先強度
を充分に確保することができないと共に、コアの生成が
不充分となって切削効率を上げることができない。０．
４ｍｍ以上の場合にあっても、コアの生成が充分に行わ
れ、切削効率を上げることができるが、刃先部の切削作
用に対して押し潰し作用が増大し、結果的に切削抵抗が
増大してやや切削力が不充分となる恐れがある。

【００３４】又、請求項５に係る発明によれば、刃先部
の内切刃角は１５°〜６０°の範囲に形成されることが
好ましく、１５°以下の場合には刃先部２の切削力より
も押し潰し作用が大きくなり、切削力を上げることが困
難であり、又６０°以上の場合には刃先部２の切削強度
を上げることが困難となる。

【００３５】又、請求項６に係る発明によれば、前記刃
先部の芯下がり量εに比例した直径のコアが非切削ゾー
ンに生成形成される場合に、該刃先部の直線状の送り量
ｓに比例して該刃先部とコアとの接点が螺旋状に移動す
る螺旋状の移動角度をθとしたとき、 の範囲に、前記芯下がり量εと前記送り量ｓが設定され
てなるため、所謂切削途上でドリルヘッドの回転軸心側
に取着される内切刃角を有するチップが、その切削作業
途上で被削材との干渉によりチップの折損等の発生する
ことはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る深孔切削用ドリル
の正面図である。

【図２】 同平面図である。

【図３】 同要部である切削用チップの拡大図である。

【図４】 同平面図である。

【図５】 図３のＡーＡ線断面図である。

【図６】 同要部のチップのドリルヘッドへの取付位置
を示す拡大平面図である。

【図７】 本発明の一実施形態の切削用チップで被削材
を切削する切削状態を示す作用説明図である。

【図８】 同要部の作用を説明するめこの説明図であ
る。

【図９】 同要部の作用を説明するための説明図であ
る。

【図１０】 従来技術の切削用チップによって被削材を
切削する切削状態を示す説明図である。

【図１１】 同チップの平面図である。

【図１２】 同チップの正面図である。

【符号の説明】

１ ドリルヘッド ２ 刃先部 ２ａ テーパー面 ３ すいく面 ４ チップブレーカー ５ 切削用チップ Ｏ 回転軸心 β 内切刃角 ＣＬ 中心線 γ テーパー角度 Ｌ オーバーラップする量 Ｃ コア

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドリルヘッドの先端部に刃先部と該刃先
   部のすいく面にチップブレーカーが形成された切削用チ
   ップが、ドリルヘッドの回転軸心に対して、その半径方
   向に取着されてなる深孔切削用ドリルにおいて、切削用
   チップの内切刃角を有する刃先部は、その中心線（回転
   軸心を通る軸線）から反回転方向に下がった位置、即ち
   中心線に対して芯下がりの位置と、該中心線上から回転
   方向に上がった位置、即ち中心線に対して芯上がり位置
   との間でテーパー面状にオーバーラップして設けられ、
   且つ該刃先部のすくい面に設けられたチップブレーカー
   も、中心線上から回転方向に上がった位置、即ち中心線
   に対して芯上がり位置に設けられてなる深孔切削用ドリ
   ル。
2. 【請求項２】 前記刃先部のテーパー面のテーパー角度
   は、回転軸心に対して１５〜４５°に形成されてなる請
   求項１に記載の深孔切削用ドリル。
3. 【請求項３】 前記刃先部のテーパー面は、ホーニング
   加工によって形成されてなる請求項２に記載の深孔切削
   用ドリル。
4. 【請求項４】 前記刃先部のオーバーラップする量は、
   ０．１〜０．４ｍｍである請求項１〜３の何れかに記載
   の深孔切削用ドリル。
5. 【請求項５】 前記刃先部の内切刃角は１５°〜６０°
   の範囲に形成されてなる請求項１〜４の何れかに記載の
   深孔切削用ドリル。
6. 【請求項６】 前記刃先部の芯下がり量εに比例した
   直径のコアが非切削ゾーンに生成形成される場合に、該
   刃先部の直線状の送り量ｓに比例して該刃先部とコアと
   の接点が螺旋状に移動する螺旋状の移動角度をθとした
   とき、 の範囲に、前記芯下がり量εと前記送り量ｓが設定され
   てなる請求項５に記載の深孔切削用ドリル。