JP2007038320A - 刃先交換式ドリル - Google Patents

Abstract

【課題】刃先交換式ドリルにおけるチップ強度と本体部強度の確保、切屑処理性の向上を同時に実現できるようにすることを課題としている。
【解決手段】ドリル本体１に対する複数個のスローアウェイチップ５の装着を、そのチップ５の側面がすくい面になる縦置き配置と、上面又は下面がすくい面になる平置き配置を混在させて行い、中心刃６ａを縦置き配置のスローアウェイチップの第２稜線５ｅで、外周刃６ｂを平置き配置のスローアウェイチップの第１稜線５ｄでそれぞれ形成して中心刃６ａとドリル本体１の強度向上と、外周刃６ｂのすくい面を広くすることによる切屑処理性の向上
を両立させるようにした。
【選択図】図３

Description

この発明は、金属などの穴あけ加工に用いるスローアウェイチップを使用した刃先交換式ドリルに関する。

ドリル本体の先端部にスローアウェイチップを少なくとも２個装着し、そのスローアウェイチップで切れ刃を形成した刃先交換式ドリルは、次の２タイプが知られている。
図１６に示すように、多角形板状スローアウェイチップ１５の２個を、そのチップの上面又は下面がすくい面になる平置き配置にしてドリル本体１の先端に装着する平置きタイプの刃先交換式ドリル２０が最も一般的であるが、図１７に示すように、２個のスローアウェイチップ２５を、ドリル本体１の先端にそのチップの側面がすくい面になる縦置き配置にして装着する縦置きタイプのドリル３０もある。なお、図１７の刃先交換式ドリル３０は、下記特許文献１に開示されている。

スローアウェイチップを平置きにした図１６の刃先交換式ドリル２０は、すくい面の面積を広く確保して切屑処理性を高めることができる。また、このドリルは中心刃と外周刃を別々のチップで形成しており、外周刃の軸方向すくい角を中心刃による規制を受けずに設定することができるので、切れ味向上、それによる切削動力の軽減なども図り易い利点がある。しかしながら、この平置きタイプの刃先交換式ドリルは、切削時の荷重がチップに対して厚み方向に作用するので、チップの強度を高めるのが難しい。また、平置き配置では、ドリル本体に設けるチップ座が２箇所とも軸方向に長くなり、そのために、ドリル本体の剛性低下も縦置きタイプに比べると大きくなる。

一方、スローアウェイチップを縦置きにした図１７の刃先交換式ドリル３０は、チップ強度は向上するが、確保できるすくい面の面積が狭いため、切屑処理性が悪くなる。また、切れ刃の使用コーナ数が少なく、経済性にも問題がある。また、一つの切れ刃を１個のスローアウェイチップで形成するので、加工径が大きくなるとチップ価格が高くなる。
特表２００４−５０１７８０号公報

この発明は、刃先交換式ドリルにおけるチップ強度と本体強度の確保、切屑処理性の向上を両立させることを課題としている。また、必要に応じて、チップの使用コーナ数の増加、切れ味向上による切削抵抗低減、それによる切削動力軽減なども併せて実現できるようにすることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、複数個用いるスローアウェイチップのドリル本体に対する装着を、チップの側面がすくい面になる縦置き配置と、チップの上面又は下面がすくい面になる平置き配置を混在させて行った。

この刃先交換式ドリルの好ましい態様を以下に列挙する。
（１）スローアウェイチップをドリルの回転中心側と外径側に配置し、ドリルの回転中心側に配置するスローアウェイチップを縦置き配置、ドリルの外径側に配置するスローアウェイチップを平置き配置にして縦置き配置のスローアウェイチップと平置き配置のスローアウェイチップで被削域を分担切削する。
（２）種類の異なる第１、第２のスローアウェイチップを使用して第１のスローアウェイチップを縦置き配置、第２のスローアウェイチップを平置き配置にする。
（３）上面と側面が交差した位置に第１稜線を、下面と側面が交差した位置に第２稜線をそれぞれ有するスローアウェイチップを使用し、同一仕様のスローアウェイチップを縦置き配置と平置き配置にして第１稜線と第２稜線で切れ刃を形成する。
（４）スローアウェイチップとして、各コーナ間の稜線を切れ刃となす多角形スローアウェイチップを使用する。
（５）縦置き配置のスローアウェイチップでドリルの正面視において山形をなす切れ刃を、平置き配置のスローアウェイチップでドリルの側面視において山形をなす切れ刃をそれぞれ形成する。

この発明のドリルは、チップの縦置き配置と、平置き配置を混在させるので、上記（１）の構成にして縦置き配置の利点を生かした中心刃（回転中心に近い切れ刃部分）と、平置き配置の利点を生かした外周刃(中心刃よりも径方向外側の切れ刃部分)をそれぞれ形成することができる。

ドリルの切削速度は、回転中心に近づくほど遅くなり、回転中心では零になる。従って、中心刃は、切れ味や切屑処理性よりもチップ強度を重視するのがよく、チップを縦置き配置にすることでその要求に応えることができる。また、切削量が多くなる外周刃は、切削抵抗を低減できるもの、換言すれば、切屑処理性と切れ味を重視したものがよく、スローアウェイチップを平置き配置にすることですくい面の面積を広く確保し、さらに、外周刃を中心刃から独立させることで外周刃のすくい角設定の制限を緩和してその要求に応えることができる。

また、縦置き配置と平置き配置を混在させることで、縦置き配置のスローアウェイチップを装着するチップ座の軸方向設置範囲が短くなるので、ドリル本体の先端側の強度低下も抑えることができる。

なお、種類の異なる第１、第２のスローアウェイチップを縦置き配置と平置き配置にして用いるドリルは、第１、第２のスローアウェイチップの大きさの設定に自由度が生じる。また、上面側に第１稜線を、下面側に第２稜線をそれぞれ有する同一仕様のスローアウェイチップを縦置き配置と平置き配置にして第１稜線と第２稜線で切れ刃を形成するドリルは、チップの使用コーナ数をより多くして経済効果を高めることができる。

このほか、多角形スローアウェイチップを使用するものは、コーナチェンジを行って各コーナ間の稜線を切れ刃として使用することができ、経済効果が高まる。

また、縦置き配置のスローアウェイチップと平置き配置のスローアウェイチップでそれぞれ山形をなす切れ刃を形成するものは、分断され易い切屑が生成されて切屑処理性がよりよくなる。また、山形の切れ刃は、穿孔時に山の頂点を境とした右側と左側に相反する向きのドリル径方向分力が作用してその力が互いに打ち消しあうので、ドリルの回転バランスもよくなる。

以下、この発明の刃先交換式ドリル(以下単にドリルと言う)の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。例示のドリル１０は、図１〜図８に示すように、ドリル本体１の外周に２条のねじれ溝(切屑溝）２，２を設け、各ねじれ溝２，２の最先端部に設けたチップ座３，４に、スローアウェイチップ５を各１個装着して構成されている。

スローアウェイチップ５，５は、図９、図１０に示すように、上面５ａと側面５ｂが交差した位置に第１稜線５ｄを、下面５ｃと側面５ｂが交差した位置に第２稜線５ｅをそれぞれ有する同一仕様のチップである。側面５ｂは上面５ａに対して鋭角に交わり、そのため、第１稜線５ｄによって形成される切れ刃は切れ味の良い鋭利な刃となる。また、側面５ｂは下面５ｃに対してはほぼ９０度の角度で交わり、そのため、第２稜線５ｅによって形成される切れ刃は第１稜線５ｄによって形成される切れ刃よりも強化された刃となる。

平行な上下面５ａ，５ｂをもつこのスローアウェイチップ５，５は、一方のチップが縦置き配置にしてドリル本体１の回転中心側に装着され、他方のチップが平置き配置にしてドリル本体１の外周側に装着される。

ドリルの回転中心側のチップ座３に縦置き配置にして装着したスローアウェイチップ５は、側面５ｂがすくい面、下面５ｃがドリル先端の逃げ面となり、第２稜線５ｅが切れ刃として働く。また、ドリルの外周側のチップ座４に平置き配置にして装着したスローアウェイチップ５は、上面５ａがすくい面、側面５ｂが逃げ面となり、第１稜線５ｄが切れ刃として働く。

例示のドリルは、第２稜線５ｅによって形成される切れ刃が中心刃６ａ、第１稜線５ｄよって形成される切れ刃が外周刃６ｂとなる。その中心刃６ａと外周刃６ｂの軌跡が部分的にオーバーラップするように２個のスローアウェイチップ５，５を配置しており、この２個のスローアウェイチップ５，５によって被削域が分担切削される。縦置き配置にしてチップ座３に装着するスローアウェイチップ５は、バックメタル量を十分に確保して高強度を発揮させることができる。また、平置き配置にしてチップ座４に装着するスローアウェイチップ５は、軸方向すくい角θ（図７参照）を、縦置き配置のスローアウェイチップに規制されずに任意に設定することができ、その軸方向すくい角θを正の角度にして良好な切れ味を確保することができる。

例示のドリルに採用したスローアウェイチップ５は、３角形を基本形状とするチップを第１稜線５ｄと第２稜線５ｅが共に山形となる形状に仕上げたものであって、中心刃６ａとなす第２稜線５ｅと外周刃６ｂとなす第１稜線５ｄが図９、図１０に示すようにそれぞれ３つ存在する。従って、合計で６コーナの使用が可能となっており、経済性に優れる。図１１に示すように、縦置き配置のスローアウェイチップ５をほぼ９０度回転させてチップ座４に移すと平置き配置のスローアウェイチップ５となり、また、平置き配置のスローアウェイチップ５をほぼ９０度回転させてチップ座３に移すと縦置き配置のスローアウェイチップ５となる。そのローテーションを繰り返すことによって６コーナを無駄なく使用することができる。

スローアウェイチップ５の上面５ａの第１稜線５ｄに沿った位置と、側面５ｂの第２稜線５ｅに沿った位置には、切屑処理性を向上させるために、溝、突起、畝などで形成されるチップブレーカを設けてよく、例示のドリルに採用したスローアウェイチップ５は、上面５ａと側面５ｂにそれぞれブレーカ溝５ｆ，５ｇを設けている（図７、図８参照）。

なお、スローアウェイチップ５は、図示の形状に限定されない。三角形以外の多角形、例えば、長方形や正方形などを基本形状とするものであってもよい。また、例示のスローアウェイチップ５は、下面５ｃのコーナ部を傾斜させて上面側に逃がしており、そのために、第２稜線５ｅが中心刃６ａとして機能する領域は図９のａ点−ｂ点の範囲になり、強度の低いコーナ部は切削に関与せず、そのコーナ部が保護される構造になっているが、下面５ｃのコーナ部を逃がすことも必須ではない。

このほか、ドリル本体１に対するスローアウェイチップ５の固定方法も特に制限されない。図１〜図８に示したドリルは、スローアウェイチップ５に設けたクランプ穴５ｈにクランプねじ７を通し、ドリル本体１にねじ込むそのクランプねじ７でスローアウェイチップ５を締め付ける方法でスローアウェイチップ５をドリル本体１に固定する構造にしたが、スローアウェイチップの固定は他の方法で行うこともできる。

図１２〜図１３にチップ固定方法の他の例を示す。ここでは、ドリル本体１の先端部に割り溝８，９を設けてチップ座３，４の部分をそれぞれ縦に２つに割り、その縦割り部を所謂ダブルねじ１１で締め付けてチップ座３，４に装着されたスローアウェイチップ５をドリル本体１で挟持するようにしている（図１３、図１４参照）。この構造は、使用するスローアウェイチップの形状によってはそのチップのチップ座３，４からの飛び出し防止策(ドリル本体をチップに凹凸嵌合させるなどの簡単な策でよい)が必要になるが、クランプ穴の無いチップを使用できる利点がある。

この発明のドリルの一例を示す側面図 図１のドリルの正面図 図１のドリルの先端側の斜視図 図１のドリルの要部の拡大側面図 図１のドリルを９０度回転した位置の拡大側面図 図１のドリルの拡大正面図 図４のＡ−Ａ線に沿った位置の拡大断面図 図５のＢ−Ｂ線に沿った位置の拡大断面図 スローアウェイチップを簡略化して下面側から見た斜視図 スローアウェイチップを簡略化して上面側から見た斜視図 縦置きと平置きのスローアウェイチップの入れ替え状態を示す線図 この発明のドリルの他の実施例を示す正面図 図１２のドリルの先端側を示す拡大斜視図 図１２のＣ−Ｃ線に沿った位置の拡大断面図 図１２のＤ−Ｄ線に沿った位置の拡大断面図 刃先交換式ドリルの従来例を示す斜視図 刃先交換式ドリルの他の従来例を示す斜視図

符号の説明

１ ドリル本体
２ ねじれ溝
３，４ チップ座
５ スローアウェイチップ
５ａ 上面
５ｂ 側面
５ｃ 下面
５ｄ 第１稜線
５ｅ 第２稜線
５ｆ，５ｇ ブレーカ溝
５ｈ クランプ穴
６ａ 中心刃
６ｂ 外周刃
７ クランプねじ
８，９ 割り溝
１０ ドリル
１１ ダブルねじ

Claims (6)

1. ドリル本体の先端部にスローアウェイチップを複数個装着し、その複数個のスローアウェイチップで切れ刃を形成する刃先交換式ドリルにおいて、ドリル本体に対するスローアウェイチップの装着を、スローアウェイチップの側面がすくい面になる縦置き配置と、スローアウェイチップの上面又は下面がすくい面になる平置き配置を混在させて行うことを特徴とする刃先交換式ドリル。
2. スローアウェイチップをドリルの回転中心側と外径側にそれぞれ配置し、ドリルの回転中心側に配置するスローアウェイチップを縦置き配置、ドリルの外径側に配置するスローアウェイチップを平置き配置にしてこの縦置き配置と平置き配置のスローアウェイチップで被削域を分担切削するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の刃先交換式ドリル。
3. 種類の異なる第１、第２のスローアウェイチップを使用して第１のスローアウェイチップを縦置き配置、第２のスローアウェイチップを平置き配置にしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の刃先交換式ドリル。
4. 上面と側面が交差した位置に第１稜線を、下面と側面が交差した位置に第２稜線をそれぞれ有するスローアウェイチップを使用し、同一仕様のスローアウェイチップを縦置き配置と平置き配置にして前記第１稜線と第２稜線で切れ刃を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の刃先交換式ドリル。
5. 前記スローアウェイチップとして、各コーナ間の稜線を切れ刃となす多角形スローアウェイチップを使用したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の刃先交換式ドリル。
6. 縦置き配置のスローアウェイチップでドリルの正面視において山形をなす切れ刃を、平置き配置のスローアウェイチップでドリルの側面視において山形をなす切れ刃をそれぞれ形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の刃先交換式ドリル。

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