JP2006102899A - Drill head for cutting deep hole - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属被削材に深孔を切削加工するための深孔切削用ドリルヘッドに関するものである。 The present invention relates to a deep hole cutting drill head for cutting a deep hole in a metal work material.
従来の深孔切削用ドリルヘッドとしては、例えば特許文献1に記載されたものがある。これを図4によって説明すると、20はヘッド本体で、後端面に開口する工具シャンク取付孔21と、略々円錐状に突出する先端面22に開口する切屑取り入れ口23とを備え、そして先端面22には、中心部切刃24、中間部切刃25及び外周部切刃26が取り付けられ、また先端面外周27にはガイドパッド28,29,30が取り付けられている。
As a conventional drill head for deep hole cutting, for example, there is one described in
このようなドリルヘッドを用いて深孔切削加工を行う場合の切屑除去量Qは、次の式によって求められる。
Q=π・Ap(Dc−Ap)Fn・N[mm3 /min]・・・・・(1)
但し、Dc;工具径[mm]
Ap;切込幅[mm]
Fn;回転送り[mm/rev]
N ;回転数[rpm]
Q ;切屑除去量[mm3 /min]
上記の式(1)で、π・Fn・Nを定数kとすれば、
Q=Ap(Dc−Ap)k[mm3 /min]・・・・・・・・・・(2)
The chip removal amount Q in the case of performing deep hole cutting using such a drill head is obtained by the following equation.
Q = π · Ap (Dc−Ap) Fn · N [mm 3 / min] (1)
However, Dc: Tool diameter [mm]
Ap: Cutting width [mm]
Fn: Rotation feed [mm / rev]
N: Number of revolutions [rpm]
Q: Chip removal amount [mm 3 / min]
In the above equation (1), if π · Fn · N is a constant k,
Q = Ap (Dc−Ap) k [mm 3 / min] (2)
そして、中心部切刃24、中間部切刃25及び外周部切刃26の夫々の受け持ち幅Wc,Wi,Woによる切屑除去量Qc,Qi,Qoを求めると、次のようになる。
即ち、中心部切刃24の受け持ち幅Wcによる切屑除去量Qcは、前記(2)式により、
Qc=Wc(2Wc−Wc)k=Wc2 ・k
また、中間部切刃25の受け持ち幅Wiによる切屑除去量Qiは、前記(2)式により、
Qi=Wi(2(Wc+Wi)−Wi)k=Wi(2Wc+Wi)k
更に、外周部切刃26の受け持ち幅Woによる切屑除去量Qoは、前記(2)式により、
Qo=Wo(2(Wc+Wi+Wo)−Wo)k
=Wo(2Wc+2Wi+Wo)k
Then, the chip removal amounts Qc, Qi, Qo by the respective receiving widths Wc, Wi, Wo of the
That is, the chip removal amount Qc by the bearing width Wc of the
Qc = Wc (2Wc−Wc) k = Wc 2 · k
Further, the chip removal amount Qi based on the bearing width Wi of the intermediate
Qi = Wi (2 (Wc + Wi) −Wi) k = Wi (2Wc + Wi) k
Further, the chip removal amount Qo by the bearing width Wo of the outer
Qo = Wo (2 (Wc + Wi + Wo) -Wo) k
= Wo (2Wc + 2Wi + Wo) k
ここで、Wc、Wi及びWoを夫々同じ寸法Wとすれば、
Qc=W2 ・k
Qi=3W2 ・k
Qo=5W2 ・k
よって、夫々の受け持ち幅が同寸法の場合には、切屑除去量は、外周部切刃26が最も多く、その次がで、中心部切刃24が最も少なく、これら外周部切刃26切屑除去量Qoと中間部切刃25の切屑除去量Qiと中心部切刃24の切屑除去量Qcの比は、
Qo:Qi:Qc:=5:3:1となる。
Qc = W 2 · k
Qi = 3W 2・ k
Qo = 5W 2・ k
Therefore, when the carrying widths of the respective parts are the same, the amount of chip removal is the largest at the outer
Qo: Qi: Qc: = 5: 3: 1
上記のようにヘッド本体の先端面部に中心側切刃と中間側切刃と外周側切刃を取り付けたドリルヘッドでは、外周側切刃による切屑除去量が、中心側切刃の5倍、中間側切刃の約1.7倍となっているのに、外周側切刃は1つであるため中間や中心側の切刃より刃先の磨耗、破損が激しく、頻繁に取り替える必要があり、そして回転送り(mm/rev)を大きくするにも限度があって、切削加工能率を十分に上げることができなかった。 As described above, in the drill head in which the center side cutting edge, the intermediate side cutting edge, and the outer peripheral side cutting edge are attached to the front end surface portion of the head body, the amount of chip removal by the outer peripheral cutting edge is five times that of the center side cutting edge. Although it is about 1.7 times the side cutting edge, there is only one outer peripheral cutting edge, so the blade edge is more worn and damaged than the middle and central cutting edges and must be replaced frequently. There is a limit to increasing the rotational feed (mm / rev), and the cutting efficiency cannot be sufficiently increased.
上記の課題に鑑み、本発明は、従来よりドリルヘッドの先端面外周部に設けられているガイドパッドに代え、これと同じガイドパッド機能を有する切刃を設けることによって、実質的に外周側切刃を増やし、これにより各外周側切刃の負担を軽減できて刃先の磨耗、破損を少なくする一方、回転送りを増大することが可能で、切削加工能率を高めることができる深孔切削用ドリルヘッドを提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, the present invention substantially replaces the guide pad provided on the outer peripheral portion of the tip end surface of the drill head with a cutting blade having the same guide pad function as that of the drill head. Drills for deep hole cutting that increase the number of blades, thereby reducing the burden on each outer peripheral cutting blade and reducing the wear and breakage of the cutting edge, while increasing the rotational feed and increasing the cutting efficiency The object is to provide a head.
上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項1に係る深孔切削用ドリルヘッドは、ヘッド本体1の先端面部の少なくとも中心側と外周側とに切刃を設けると共に、外周側には、ガイドパッドを設けることなく、少なくとも3つの切刃6,8,9を設け、この3つの外周側切刃6,8,9のうちの少なくとも2つの切刃8,9にガイドパッド機能をもたせるために、その2つの各切刃8,9は、被削材の孔壁11に臨む外側面10を凸形アール面に形成して、この外側凸形アール面10のヘッド本体回転方向先端部が被削材の孔壁11に接するようにヘッド本体1に取り付けてなることを特徴とする。
Means for solving the above problems will be described with reference numerals in the embodiments described later. The deep hole cutting drill head according to
請求項2は、請求項1に記載の深孔切削用ドリルヘッドにおいて、前記3つの外周側切刃6,8,9のうちの1つを主切刃とし、この主切刃6と他の2つの切刃8,9との間に夫々リップハイト差Ha,Hbを設けてなることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the deep hole cutting drill head according to the first aspect, one of the three outer
請求項3は、請求項1又は2に記載の深孔切削用ドリルヘッドにおいて、前記切刃8,9の外側凸形アール面10は、被削材の孔壁11の曲率半径より小さい曲率半径のアール面であることを特徴とする。
上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項1に係る発明の場ドリルヘッドによれば、ヘッド本体1の先端面部の少なくとも中心側と外周側とに切刃4〜9を設けると共に、外周側には、ガイドパッドを設けることなく、少なくとも3つの切刃6,8,9を設け、この3つの外周側切刃6,8,9のうち少なくとも2つの切刃8,9にガイドパッド機能をもたせるために、その各切刃8,9は、被削材の孔壁11に臨む外側面10を凸形アール面に形成して、このアール面10のヘッド本体回転方向先端部が被削材の孔壁11に接するようにヘッド本体1に取り付けているから、従来の深孔切削用ドリルヘッドに比べると、最も切屑除去量の多い外周側切刃の個数が従来のドリルヘッドの少なくとも3倍となり、このため各外周側切刃6,8,9の負担が軽減されて刃先の磨耗、破損が少なくなる一方、回転送りを増大することが可能で、切削加工能率を高めることができる。
The effect of the invention by the above solution will be described with reference numerals of embodiments to be described later. According to the field drill head of the invention according to
請求項2に係る発明によれば、前記3つの外周側切刃6,8,9のうちの1つを主切刃6とし、この主切刃6と他の2つの切刃8,9との間に夫々リップハイト差Ha,Hbを設けることにより、切削可能能率を一層高めることができる。
According to the second aspect of the present invention, one of the three outer peripheral
請求項3に係る発明によれば、前記切刃8,9の外側凸形アール面10を被削材の孔壁11の曲率半径より小さい曲率半径のアール面とすることにより、被削材の孔壁11に対する接触状態が良好となり、ガイドパッド機能を一層有効に作用させることができる。
According to the invention which concerns on
以下に本発明の好適な実施形態を図面を基づいて説明すると、先ず図1の(a) は本発明に係る深孔切削用ドリルヘッドを示す正面図、(b) は側面図であり、この図面において、1はヘッド本体で、このヘッド本体1には後端面側に開口する工具シャンク取付孔2と、先端面部3に開口する切屑取り入れ口31,32,33とが設けられ、ヘッド本体1の先端面部3には、1つの中心側切刃4と、3つの外周側切刃6,8,9と、中心側と外周側との中間の2つの中間側切刃5,7とが設けられており、しかしてこのヘッド本体1には図4に示すような従来の深孔切削用ドリルヘッドのヘッド本体20に設けられるガイドパッド28,29,30のような専用のガイドパッドは設けられていない。
A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, (a) in FIG. 1 is a front view showing a deep hole cutting drill head according to the present invention, and (b) is a side view. In the drawings,
上記切刃4〜9は、夫々超硬材によって形成されたスローアウエイチップからなるもので、これらの切刃4〜9のうち中心側切刃4と中間側切刃5と外周側切刃6との3つの切刃4〜6は、ヘッド本体1の回転軸心Gから半径方向に1枚の切削刃を形成するように互いの側面どうしがくっ付いた状態で、切屑取り入れ口31の内壁に設けられた切刃取付溝12に嵌め込まれてビス15により着脱自在に取り付けられ、この3つの切刃4〜6が主切刃を構成している。この主切刃から180°回転した位置にある中間側切刃7と外周側切刃8とは、互いの側面どうしがくっ付いた状態で、切屑取り入れ口32の内壁にある切刃取付溝13に嵌め込まれてビス15により着脱自在に取り付けられ、そして外周側切刃9は、切屑取り入れ口33の内壁にある切刃取付溝14に嵌め込まれてビス15により着脱自在に取り付けられている。
The
また各切刃4〜9は、図1の(b) 及び図3の(b) に示すように、正面視略平行四辺形状に形成され、その正面中心部から後面中心部へと貫通するボルト挿通孔16が形成され、正面側の上下両端縁は緩やかに平行に傾斜して、これらに夫々刃先部17が形成され、そして正面側の上下両端部が夫々すくい面18を形成すると共に、上下各刃先部17から後面側へ下り傾斜状に延びる上下端面が夫々所定逃げ角の逃げ面19を形成する。従って、各切刃4〜9は、図3の(b) に示す使用位置にある刃先部17が摩滅したような場合には図示位置から反転させることで他方の刃先部17の使用が可能となる。
Each of the
そして、外周側切刃6,8,9の各切刃には、上記のように上下各端縁に刃先部17が形成される一方、各外周側切刃6,8,9にガイドパッド機能をもたせるために、図2及び図3の(a) に示すように、被削材の孔壁11に臨む外側面10が凸形アール面に形成されていて、取り付けにあたり、この外側凸形アール面10のヘッド本体回転方向先端部が被削材の孔壁11に接し且つその後方が漸次孔壁11から離れるようにヘッド本体1に取り付けられている。尚、図2及び図3の(a) にはヘッド本体1の回転方向を矢印Pで示している。上記ガイドパッド機能とは、深孔切削加工中に工具、即ちドリルヘッドを支持する機能、切刃によって被削材を削った後、その被削面を目つぶし(バニシング)する機能、及びドリルヘッドの径を一定に保つ機能であって、これらの機能により深孔切削が適正に行われる。
The cutting edges of the outer
各外周側切刃6,8,9の外側凸形アール面10は、図3の(a) から分かるように、被削材の孔壁11の曲率半径より十分小さい曲率半径のアール面であって、この外側凸形アール面10のヘッド本体回転方向先端部が被削材の孔壁11に接し且つその後方が漸次孔壁11から離れるようにヘッド本体1に取り付けることにより、3つの外周側切刃6,8,9の外側凸形アール面10,10,10のヘッド本体回転方向先端部が夫々被削材の孔壁11に対し点接触状態となるから、ヘッド本体1がこれら3つの外周側切刃6,8,9の外側凸形アール面10,10,10によって被削材の孔壁11に対し3点接触状態となり、それによって上記ガイドパッド機能を有効に作用させることができる。
As can be seen from FIG. 3 (a), the outer convex round surfaces 10 of the outer
尚、外周側切刃6,8,9の外側凸形アール面10は、被削材の孔壁11の曲率半径と同程度の曲率半径を有するアール面でもよいが、この実施形態のように被削材の孔壁11より十分小さい曲率半径のアール面にすれば、例えば、孔壁11の曲率半径が25mmである場合にアール面10の曲率半径を12mmにすれば、被削材の孔壁11に対するアール面10の接触状態が良好となって、ガイドパッド機能を一層有効に作用させることができる。
The outer convex
また、この実施形態では、3つの外周側切刃6,8,9の全てにガイドパッド機能をもたせるために、各切刃6,8,9の外側面を凸形アール面に形成して、この外側凸形アール面10のヘッド本体回転方向先端部が被削材の孔壁11に接するようにヘッド本体1に取り付けているが、深孔切削用ドリルヘッドのヘッド本体に設けられるガイドパッドは、少なくとも2つあればよいことから、3つの外周側切刃6,8,9のうち、主切刃となる外周側切刃6は、ガイドパッド機能をもたない普通の外周側切刃としてもよい。
Moreover, in this embodiment, in order to have all three outer
また、中心側切刃4、中間側切刃5及び外周側切刃6,8,9を全て同じ構造で同じサイズの切刃を使用することもでき、そうすることによって製作コストの低減を図ることができる。
Moreover, the center
図2の(b) は、切刃4〜8において周方向に対向する切刃間の高さの差であるリップハイト差を示したものである。即ち、3つの外周側切刃6,8,9においては、主切刃である外周側切刃6の高さが最も高く、これとヘッド本体1の回転方向に対向する外周側切刃8が次に高く、残り一つの外周側切刃9が最も低く、しかして外周側切刃6と外周側切刃8との間のリップハイト差をHaで示し、外周側切刃8と外周側切刃9との間のリップハイト差をHbで示す。また、2つの中間側切刃5,7間においては、主切刃である中間側切刃5が他の中間側切刃7よりも高く、この両者間のリップハイト差をHcで示す。尚、3つの外周側切刃6,8,9間にあっては、主切刃である外周側切刃6の次に高いのを外周側切刃9とし、一番低いのを外周側切刃8としてもよい。
FIG. 2 (b) shows the lip height difference, which is the difference in height between the cutting blades 4-8 that are circumferentially opposed. That is, among the three outer
尚、周方向に配置された切刃の個数をn、ドリルヘッドの1回転送り[mm/rev]をFとし、リップハイト差をHとしたとき、
リップハイト差H<F/ nとする必要がある。
この場合、周方向に配置された切刃の個数を3、ドリルヘッドの1回転送りを0.2mmとすれば、リップハイト差Hは、例えば0.06mmとする。
In addition, when the number of cutting blades arranged in the circumferential direction is n, the one-turn feed [mm / rev] of the drill head is F, and the lip height difference is H,
It is necessary to make the lip height difference H <F / n.
In this case, if the number of cutting blades arranged in the circumferential direction is 3, and the one-turn feed of the drill head is 0.2 mm, the lip height difference H is set to 0.06 mm, for example.
上記のように切刃4〜8において周方向に対向する切刃間に夫々所要量のリップハイト差Ha,Hb,Hcを設けることによって、切削加工能率を一層高めることができる。 As described above, the cutting efficiency can be further improved by providing the required amounts of lip height differences Ha, Hb, Hc between the cutting edges facing each other in the circumferential direction in the cutting edges 4-8.
以上説明した実施形態の深孔切削用ドリルヘッドは、ヘッド本体1の先端面部3に、1つの中心側切刃4と、3つの外周側切刃6,8,9と、2つの中間側切刃5,7を設け、そして3つの外周側切刃6,8,9は、各切刃の外側面10を凸形アール面に形成して、この外側凸形アール面10のヘッド本体回転方向先端部が被削材の孔壁11に接するようにヘッド本体1に取り付けて、これら3つの外周側切刃6,8,9に夫々ガイドパッド機能をもたせてなるものであって、図4に示す従来の深孔切削用ドリルヘッドに比べると、最も切屑除去量の多い外周側切刃の個数が従来のドリルヘッドの3倍となるから、各外周側切刃6,8,9の負担が軽減されて刃先の磨耗、破損が少なくなる一方、回転送りを増大することができ、切削加工能率を高めることができる。
The deep hole cutting drill head according to the embodiment described above has one center
また、ヘッド本体1に取り付けた切刃4〜9のうち中心側切刃4と中間側切刃5と外周側切刃6との3つの切刃4〜6は、ヘッド本体1の回転軸心Gから半径方向に1枚の切削刃を形成するように互いの側面どうしがくっ付いた状態で切屑取り入れ口31側に取り付けて主切刃を構成し、また中間側切刃7と外周側切刃8とは、互いの側面どうしがくっ付いた状態で、主切刃から180°反転した位置にある切屑取り入れ口32内に取り付けているから、中間側切刃も図4に示す従来の深孔切削用ドリルヘッドよりも1つ多くなり、しかして従来の深孔切削用ドリルヘッドの切刃の総数が3つであるのに対し、本発明に係るドリルヘッドの切刃の総数は6つと、実質的に従来の2倍になるため、切削加工能率を大幅に高めることができる。
Of the
そしてまた、3つの外周側切刃6,8,9が何れもガイドパッド機能を備えているから、工具を支持する機能、被削材を削った後の目つぶし機能、及びドリルヘッドの径を一定に保つ機能からなるガイドパッド機能がより有効に発揮されて、深孔切削をより一層適正に行うことができる。
Also, since the three outer
以上の実施形態では、ヘッド本体1の先端面部3に、1つの中心側切刃4と、3つの外周側切刃6,8,9と、2つの中間側切刃5,7を設けた場合について説明したが、外周側切刃は、ヘッド本体1の径の大きさに応じて、3つ以上設けることができる。例えば、ガイドパッド機能を備えた切刃を4つと、ガイドパッド機能をもたない主切刃を1つ設けるなどである。あるいは、1つの中心側切刃と、3つの外周側切刃とからなるものでもよく、この場合、1つの中心側切刃と1つの外周側切刃とは、ヘッド本体1の回転軸心から半径方向に1枚の切削刃を形成するように互いの側面どうしをくっ付けた状態に配置される。
In the above embodiment, when the center
1 ヘッド本体
4 中心側切刃
5 中間側切刃
6 外周側切刃
7 中間側切刃
8 外周側切刃
9 外周側切刃
10 外側凸形アール面
11 被削材の孔壁
Ha リップハイト差
Hb リップハイト差
Hc リップハイト差
DESCRIPTION OF
Claims (3)
3. The deep hole cutting drill head according to claim 1, wherein the outer convex rounded surface of the cutting edge is a rounded surface having a radius of curvature smaller than the radius of curvature of the hole wall of the work material.
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