JP2006167871A - 刃先交換式ドリル - Google Patents

Abstract

【課題】ドリルヘッドの加工性に優れ、本体寿命が低下しにくい刃先交換式ドリルを提供する。
【解決手段】本体２と本体２に着脱自在に取り付けるドリルヘッド３とを有し、ドリルヘッド３の後部を挟持する１対の挟持片７を本体２の先端に形成し、ドリルヘッド３の後部に、装着位置で挟持片７に面接触して切削方向の回転トルクを受けるトルク伝達面８と、そのトルク伝達面８の外端８ａからドリル回転方向前方に延びる外向きのガイド面９とを各挟持片７に対応して形成し、挟持片７の間に挿入して相対回転させるドリルヘッド３をガイド面９が装着位置に案内するようにした刃先交換式ドリルを提供する。
【選択図】図２

Description

この発明は、切れ刃を有するドリルヘッドを交換可能となした刃先交換式ドリルに関する。

従来、ドリルヘッドを着脱自在に本体に取り付けた刃先交換式ドリルとして、ドリルヘッドの後部に、径方向に延びてランド部外周に至る１対のトルク伝達面とそのトルク伝達面の内端からドリル回転方向後方に延びてドリルの溝に至る１対の芯出し面とをそれぞれ、ドリルの軸心に関して回転対称に形成した刃先交換式ドリルが開示されている（特許文献１、２）。この刃先交換式ドリルは、芯出し面が、本体先端に形成した１対の起立片の内側側面に嵌合してドリルヘッドの芯出しを行なうとともに、トルク伝達面が、本体先端の起立片に面接触して切削方向の回転トルクを受ける。

しかし、この刃先交換式ドリルのトルク伝達面と芯出し面は、内側への入り込み部を形成するので、トルク伝達面と芯出し面とを研削して仕上げることができず、そのため、ドリルヘッドを超硬合金で形成した場合にも、トルク伝達面および芯出し面の仕上げ加工を行なわず、焼結肌のままにしておくことが多い。このとき、トルク伝達面や芯出し面の寸法誤差によってドリルヘッドのトルク伝達面が本体先端の起立片の片方にのみ接触した状態となり、この片当たりにより起立片の片方に荷重が集中して本体寿命が低下することがあった。
特表２００２−５０１４４１号公報 特表２０００−５０００７６号公報

この発明が解決しようとする課題は、ドリルヘッドの加工性に優れ、本体寿命が低下しにくい刃先交換式ドリルを提供することである。

上記課題を解決するために、シャンクを有する本体とその本体に着脱自在に取り付けるドリルヘッドとを有し、前記ドリルヘッドの後部を挟持する１対の挟持片を前記本体の先端に形成し、前記ドリルヘッドの後部に、装着位置で前記挟持片に面接触して切削方向の回転トルクを受けるトルク伝達面と、そのトルク伝達面の外端からドリル回転方向前方に延びる外向きのガイド面とを前記各挟持片に対応して形成し、前記挟持片の間に挿入して前記本体に対して相対回転させる前記ドリルヘッドを前記ガイド面が装着位置に案内するようにした刃先交換式ドリルを提供する。

この刃先交換式ドリルは、前記本体に対して相対回転させる前記ドリルヘッドが前記挟持片を径方向外側へ弾性変形させた後に弾性復元させ、弾性復元する前記挟持片が前記ドリルヘッドを挟持するように前記ガイド面と前記挟持片とを形成するとより好ましい。また、前記ガイド面を、前記トルク伝達面の外端からドリル回転方向前方に延びる曲面と、その曲面からドリル回転方向前方に連なる平面とで構成し、前記曲面をドリル回転方向後側がドリル軸心に近づく形状となし、かつドリルの軸直角断面においてドリルの軸心から前記平面に下ろした垂線よりもドリル回転方向後方で前記平面に連ならせるとより一層好ましく、前記挟持片の間に位置するスリットを前記本体の先端に形成すると更に好ましい。

この刃先交換式ドリルは、以下の構成を加えるとより好ましいものとなる。
１）前記トルク伝達面を前記ガイド面よりも軸方向に高くし、前記トルク伝達面の外端をドリルの外周に至らせる。
２）前記ガイド面を、ドリル先端側がドリルの軸心側に傾く斜面とする。

トルク伝達面とガイド面は外側に凸をなして互いに連なっており、内側への入り込み部がないので、研削加工等で高精度に仕上げることができる。そのため、片方のトルク伝達面のみが挟持片と接触して片方の挟持片に荷重が集中するという事態が生じにくく、本体寿命が短くなりにくい。その他の作用効果は、次欄で詳しく述べる。

図１に、第１実施形態の刃先交換式ドリルを示す。この刃先交換式ドリルは、シャンク１を有する本体２と、この本体２に着脱自在に取り付けられるドリルヘッド３とからなり、ドリルヘッド３の先端には１対の切れ刃４、４がドリルの軸心に関して回転対称に形成されている。

ドリルヘッド３の後端には、図２（ａ）に示すように後側を向く基面５が形成されており、基面５は、図２（ｂ）に示すように本体２の先端に形成された基面６と当接してスラスト荷重を受ける。また、本体２の先端には、図２（ｂ）に示すように基面６からドリル先端側に立ち上がる１対の挟持片７、７がドリルの軸心に関して回転対称に形成されており、この挟持片７、７が、図２（ｃ）に示すようにドリルヘッド３の後部を挟持する。

ドリルヘッド３の後部には、図３（ｂ）に示すように、ドリルヘッド３が装着位置にあるときに、各挟持片７と面接触して切削方向の回転トルクを受ける１対のトルク伝達面８、８がドリルの軸心Ｏに関して回転対称に形成されている。図ではトルク伝達面８は、ドリルの各々の溝Ｍの底部からドリル回転方向前方に延びる平面からなる。

また、図３（ｂ）に示すように、トルク伝達面８の外端８ａからドリル回転方向前方に延びる外向きのガイド面９、９が形成されており、このガイド面９は、挟持片７の間に挿入して本体２に対して相対回転させるドリルヘッド３を装着位置に案内する。

図３（ｂ）に示すガイド面９は、トルク伝達面８の外端８ａからドリル回転方向前方に延びる曲面９ａと、その曲面９ａからドリル回転方向前方に連なる平面９ｂとからなり、平面９ｂはドリルのランド部外周Ｌに至っている。曲面９ａは、ドリルの軸直角断面においてドリル回転方向後側がドリルの軸心Ｏに近づく形状となっており、そのためドリルヘッド３は、図３（ａ）に示すように挟持片７の間に容易に挿入できる。

トルク伝達面８は、図２（ａ）に示すように、ガイド面９よりも軸方向に高くなるように形成されており、ガイド面９よりも高くなった部分の外端８ｂをドリルのランド部外周Ｌに至らせてトルク伝達面８の面積を広くとっている。そのため、挟持片７は広い面積で回転トルクを伝達し、耐疲労性に優れる。

本体２の先端には、図２（ｂ）に示すようにシャンク１から連通する油穴１０が形成されており、この油穴１０を利用して切削中に油を供給することができるようになっている。

このドリルヘッド３は、たとえば次のようにして本体２に取り付けることができる。

まず、図３（ａ）に示すように、装着位置よりもドリル回転方向に相対回転した位置からドリルヘッド３を挟持片７の間に入れて、ドリルヘッドの基面５と本体の基面６とを互いに当接させる。

つぎに、図３（ｂ）に示すように、ドリルヘッド３をドリル回転方向と反対方向に装着位置まで相対回転させて、トルク伝達面８を挟持片７に面接触させるとともに、平面９ｂを挟持片７に面接触させる。このとき、トルク伝達面８と平面９ｂとはドリルの軸直角断面における方向が互いに異なるので求心効果が生じ、ドリルヘッド３が本体２に対して芯出しされる。つづいて、図４に示すように、ドリルヘッド３の逃げ面からボルト１１をねじ込んでドリルヘッド３を本体２に固定する。

この刃先交換式ドリルは、トルク伝達面８の片当たりによる本体２の寿命低下が生じにくい。すなわち、ドリルヘッド３のトルク伝達面８とガイド面９は、外側に凸をなして互いに連なっており、内側への入り込み部を形成しないので、研削加工等で高精度に仕上げることができる。そのため、片方のトルク伝達面８のみが挟持片７と接触して片方の挟持片７に荷重が集中するという事態が生じにくく、本体寿命が短くなりにくい。また、このドリルヘッド３は、超硬合金などを用いた焼結部品で形成する場合でも研削加工等を施してトルク伝達面８とガイド面９とを高精度に仕上げることができる。

図５に、第２実施形態の刃先交換式ドリルの軸心Ｏに沿った断面図を示す。この刃先交換式ドリルは、ドリル先端側がドリルの軸心Ｏ側に傾くように平面９ｂを傾斜させているので、挟持片７の間でドリルヘッド３を相対回転させてトルク伝達面８を挟持片７に面接触させると、ドリルヘッド３の後部が挟持片７と蟻溝嵌合する。したがって、このドリルヘッド３は、逆回転させない限り挟持片７の間から抜けず、不測の脱落が起こりにくい。

また、曲面９ａが、図６に示すように、ドリルの軸直角断面においてドリルの軸心Ｏから平面９ｂに下ろした垂線Ｓよりもドリル回転方向後方で平面９ｂに連なっている。そのため、挟持片７の間に挿入したドリルヘッド３を本体２に対してドリル回転方向と反対方向に相対回転させると、ガイド面９が挟持片７の内側の側面７ａと当接して挟持片７を径方向外側に弾性変形させ、その後挟持片７が弾性復元してドリルヘッド３を挟持する。挟持片７がドリルヘッド３を挟持すると、挟持片７の弾性復元力に勝る力がドリルヘッド３に加わらない限りドリルヘッド３が逆回転しない。

挟持片７の間には、図５に示すようにスリット１２を形成すると好ましい。このようにすれば、挟持片７の実質的な高さがスリット１２を形成しない場合に比べてスリット１２の深さに相当する分だけ高くなり、そのため、ドリルヘッド３を挟持片７の間で相対回転させたときにスリット１２が広がり、挟持片７が外側に十分たわむことができる。

このとき、本体２には、図５に示すようにスリット１２の両側を連結するボルト１３を設けるとより好ましい。これにより、ドリルヘッド３を本体２に対して相対回転させる際はボルト１３を緩めて挟持片７のたわみを許容し、トルク伝達面８を挟持片７に面接触させた後はボルト１３を締め付けて挟持片７のたわみを抑え、本体２からのドリルヘッド３の脱落を確実に防止することができる。

ドリルヘッド３の逃げ面には、図５に示すように油穴１４が形成されており、この油穴１４を本体２の先端に形成した油穴１５と連通させて、切削中に油を供給できるようになっている。

その他の点については、第１実施形態と同様である。

この実施形態の刃先交換式ドリルは、ドリルヘッド３を挟持片７の間に挿入して本体２に対して相対回転させるだけでドリルヘッド３が挟持片７の間に保持させることができ、さらにボルト１３を締め付けることにより、ドリルヘッド３をより確実に保持させることができる。

挟持片７は、図７（ａ）に示すようにガイド面９全体と面接触する形状としてもよい。また、ドリルの軸直角断面においてトルク伝達面８と平面９ｂとが互いになす角度θは、図７（ａ）に示すように鈍角でもよく、図７（ｂ）に示すように鋭角でもよいが、６０°≦θ≦１２０°を満たすことが好ましい。θを６０°以上に設定することによりトルク伝達面８が破損しにくくなり、θを１２０°以下に設定することによりドリルヘッド３の軸心を本体の軸心に一致させやすくなるからである。上記両実施例のようにθを９０°に設定すると、トルク伝達面８とガイド面９を高精度に加工するのが極めて容易であり、さらに好ましい。

第１実施形態の刃先交換式ドリルの全体図 （ａ）は同上のドリルのドリルヘッドの斜視図、（ｂ）は同上のドリルの本体の斜視図、（ｃ）は同上のドリルのドリルヘッドを本体に取り付けた状態を示す斜視図 同上のドリルのドリルヘッドを本体に取り付ける過程を示す軸直角断面図であり、（ａ）はドリルヘッドを相対回転させる前の状態を示す図、（ｂ）はドリルヘッドを相対回転させた後の状態を示す図 同上のドリルの軸心に沿った断面図 第２実施形態の刃先交換式ドリルの軸心に沿った断面図 同上のドリルの軸直角断面図 （ａ）はトルク伝達面とガイド面が鈍角の変形例（ｂ）はトルク伝達面とガイド面が鋭角の変形例

符号の説明

１ シャンク
２ 本体
３ ドリルヘッド
７ 挟持片
８ トルク伝達面
９ ガイド面
９ａ 曲面
９ｂ 平面
１２ スリット
Ｌ ドリルのランド部外周
Ｍ ドリルの溝
Ｏ ドリルの軸心
Ｓ 垂線

Claims (6)

1. シャンクを有する本体とその本体に着脱自在に取り付けるドリルヘッドとを有し、前記ドリルヘッドの後部を挟持する１対の挟持片を前記本体の先端に形成し、前記ドリルヘッドの後部に、装着位置で前記挟持片に面接触して切削方向の回転トルクを受けるトルク伝達面と、そのトルク伝達面の外端からドリル回転方向前方に延びる外向きのガイド面とを前記各挟持片に対応して形成し、前記挟持片の間に挿入して前記本体に対して相対回転させる前記ドリルヘッドを前記ガイド面が装着位置に案内するようにした刃先交換式ドリル。
2. 前記本体に対して相対回転させる前記ドリルヘッドが前記挟持片を径方向外側へ弾性変形させた後に弾性復元させ、弾性復元する前記挟持片が前記ドリルヘッドを挟持するように前記ガイド面と前記挟持片とを形成した請求項１に記載の刃先交換式ドリル。
3. 前記ガイド面が、前記トルク伝達面の外端からドリル回転方向前方に延びる曲面と、その曲面からドリル回転方向前方に連なる平面とからなり、前記曲面はドリル回転方向後側がドリル軸心に近づく形状であり、かつドリルの軸直角断面においてドリルの軸心から前記平面に下ろした垂線よりもドリル回転方向後方で前記平面に連なる請求項２に記載の刃先交換式ドリル。
4. 前記挟持片の間に位置するスリットを前記本体の先端に形成した請求項２または３に記載の刃先交換式ドリル。
5. 前記トルク伝達面の上端を前記ガイド面の上端よりも軸方向に高くし、前記トルク伝達面の外端をドリルの外周に至らせた請求項１から４のいずれかに記載の刃先交換式ドリル。
6. 前記ガイド面を、ドリル先端側がドリルの軸心側に傾く斜面とした請求項１から５のいずれかに記載の刃先交換式ドリル。

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